JP2017159304A - 回転式粉体圧縮成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】環状の成形品を製造する回転式粉体圧縮成形機の構成部材の延命を図る。【解決手段】軸孔６４を有する外杵６０、及び前記外杵６０の軸孔６４に挿通される中心杵６５を備えている下杵６と、粉体が充填されるとともに下杵６の先端部が挿入される臼孔４、及び外杵６０の胴部６２を上下に摺動可能に保持する下杵保持部３３を備えている回転盤３と、外杵６０の胴部６２に形成され軸孔６４に連通しかつ外側方に開放した空間部６２１内に配置される、中心杵６５に結合する中心杵支持体７０、８０と、中心杵支持体７０、８０における外杵６０の胴部６２の外周よりも外側方に突出した部位７２、８０を外杵６０の軸心回りに回動可能であるように下方から支持する、回転盤３に固定される落下防止体９０とを具備する回転式粉体圧縮成形機を構成した。【選択図】図６

Description

本発明は、粉体を圧縮して医薬品の錠剤、食品、電子部品等を成形する回転式粉体圧縮成形機に関する。

回転盤のテーブルに臼孔を設けるとともに、各臼孔の上下に上杵及び下杵をそれぞれ摺動可能に保持させておき、臼孔及び杵を共に水平回転させて、上杵及び下杵の対が上ロール及び下ロールの間を通過する際に臼孔内に充填された粉体を圧縮成形する、回転式の粉体圧縮成形機が公知である。

トローチのような環状の成形品を製造するための成形機（例えば、下記特許文献を参照）において、下杵は、軸孔を有した中空の外杵と、その軸孔に挿通される中心杵（内杵）とから構成される。中心杵の先端部即ち上端部は、外杵の先端部即ち上端部よりも上方に突出する。臼孔に下杵を挿入したとき、臼孔の内周面、中心杵の外周面及び外杵の上端面により包囲される環状の空間が形成され、この空間に成形品の原料となる粉体を充填する。

他方、上杵の先端部即ち下端部には、中心杵の上端部を受け容れる凹穴が穿たれている。粉体が充填された臼孔に上杵を挿入したとき、中心杵が上杵の凹穴に嵌まり込み、上杵の下端面が臼孔内の環状の空間を上方から閉塞する。そして、上下の杵が臼孔内で粉体を圧縮し、環状の成形品を成形する。

下杵のうちの外杵は、回転盤が備える筒孔状の杵保持部により上下に摺動可能に保持されるが、中心杵は、回転盤及び臼孔に対して相対的に変位しないよう固定される。中心杵の固定のために、外杵の胴部には上下方向に拡張しかつ軸孔に連通する長孔状のピン挿通孔が、中心杵にはこれを水平方向に貫く丸孔状のピン嵌合孔がそれぞれ形成されており、回転盤の外側方からセットピンをピン挿通孔を介してピン嵌合孔に挿入し嵌合させることにより、中心杵を回転盤に組み付ける。

特開２０００−２２５４９４号公報

従前の成形機では、中心杵を固定するためのセットピンが外杵の胴部を貫通しており、外杵がその軸心回りに回動することはない。従って、外杵の上下摺動に伴い、外杵の外周と回転盤の杵保持部の内周との間で局所が集中的に摩耗する偏摩耗が起こり、それら部材の寿命が短くなって交換頻度が高まるきらいがあった。

本発明は、環状の成形品を製造する回転式粉体圧縮成形機の構成部材の延命を図ることを所期の目的としている。

上述した課題を解決するべく、本発明では、軸孔を有する外杵、及び前記外杵の軸孔に挿通される中心杵を備えている下杵と、粉体が充填されるとともに前記下杵の先端部が挿入される臼孔、及び前記外杵の胴部を上下に摺動可能に保持する下杵保持部を備えている回転盤と、前記外杵の胴部に形成され前記軸孔に連通しかつ外側方に開放した空間部内に配置される、前記中心杵に結合する中心杵支持体と、前記中心杵支持体における前記外杵の胴部の外周よりも外側方に突出した部位を外杵の軸心回りに回動可能であるように下方から支持する、前記回転盤に固定される落下防止体とを具備する回転式粉体圧縮成形機を構成した。

このようなものであれば、外杵が回転盤の杵保持部内で軸心回りに回動することが可能となる。よって、外杵の外周と回転盤の杵保持部の内周との間で偏摩耗が起こらず、これら部材の寿命を延長できる。

また、二重構造をなす下杵の外杵と中心杵との間に粉塵が侵入して噛み込まれると、外杵を上下動させるために多大な外力が作用することとなって、下杵その他の部材に異常な摩耗や損傷を引き起こす懸念が生じる。前記外杵における、前記臼孔に充填された粉体を圧縮して成形品を成形するための上下動の際に前記下杵保持部内に進入しない高さ位置に、前記軸孔に連通しかつ外側方に開放した粉塵排出孔が形成されていれば、外杵と中心杵との間に侵入した粉塵を当該粉塵排出孔を介して杵の外に排出することが可能となり、杵や他の部材の異常な摩耗や損傷のおそれが減少する。

なお、粉体とは、微小個体の集合体であり、いわゆる顆粒などの粒体の集合体と、粒体より小なる形状の粉末の集合体とを含む概念である。

本発明によれば、環状の成形品を製造する回転式粉体圧縮成形機の構成部材の延命を図ることができる。

本発明の一実施形態の回転式粉体圧縮成形機の側断面図。 同実施形態における回転盤部の上面図。 本発明の回転式粉体圧縮成形機の一実施形態において、成形品の製造工程の流れと回転盤の作動に対する杵の動きとを展開して示す展開図。 同実施形態における下杵、ガイドキー、ガイドリング及び落下防止プレートの分解斜視図。 同実施形態における下杵、ガイドキー、ガイドリング及び落下防止プレートを組み立てた状態を示す要部斜視図。 同実施形態における、粉体充填時の上杵及び下杵の状態を示す要部拡大側断面図。 同実施形態における、粉体圧縮時の上杵及び下杵の状態を示す要部拡大側断面図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。はじめに、本実施形態の回転式粉体圧縮成形機（以下「成形機」という）の全体概要を述べる。図１に示すように、本成形機のフレーム１内には、回転軸となる立シャフト２を設立し、その立シャフト２の上部に接続部２１を介して回転盤３を取り付けている。

回転盤３は、立シャフト２の軸回りに水平回転、即ち自転する。回転盤３は、テーブル（臼ディスク）３１と、上杵保持部３２と、下杵保持部３３とからなる。図２に示すように、テーブル３１は略円板状をなしており、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の臼孔４を設けてある。臼孔４は、テーブル３１を上下方向に貫通している。テーブル３１は、複数のプレートに分割するものでもよい。また、テーブル３１自体に直接臼孔４を穿ち形成するのではなく、テーブル３１とは別体をなしテーブル３１に対して着脱可能な複数個の臼部材をテーブル３１に装着し、それら臼部材の各々に上下方向に貫通した臼孔を穿っている構成としてもよい。

各臼孔４の上下には、上杵５及び下杵６を配置する。上杵５及び下杵６（の外杵６０）は、上杵保持部３２及び下杵保持部３３により、それぞれが個別に臼孔４に対して上下方向に摺動可能であるように保持させる。上杵５の杵先５３は、臼孔４に対して出入りする。下杵６の杵先６３は、常時臼孔４に挿入してある。上杵５及び下杵６は、回転盤３及び臼孔４と共に立シャフト２の軸回りに水平回転、即ち公転する。

立シャフト２の下端側には、ウォームホイール７を取り付けている。ウォームホイール７には、ウォームギア１０が噛合する。ウォームギア１０は、モータ８により駆動されるギア軸９に固定している。モータ８が出力する駆動力は、ベルト１１によってギア軸９に伝わり、ウォームギア１０、ウォームホイール７を介して立シャフト２ひいては回転盤３及び上下の杵５、６を回転駆動する。

圧縮成形品、例えば医薬品の錠剤等の原材料となる粉体は、フィードシューＸから臼孔４に充填する。フィードシューＸの種類には、攪拌フィードシューとオープンフィードシューがあり、そのうちの何れを採用しても構わない。フィードシューＸへの粉体の供給には、粉体供給装置を用いる。その粉体供給装置に対する粉体の供給は、ホッパ１９から行う。ホッパ１９は、成形機に対して着脱可能である。

図２及び図３に示しているように、上下の杵５、６の立シャフト２の軸回りの公転軌道上には、上下の杵５、６を挟むようにして上下に対をなす予圧上ロール１２及び予圧下ロール１３、本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５がある。予圧上ロール１２及び予圧下ロール１３、並びに本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５は、臼孔４内に充填された粉体を杵先５３、６３の先端面を以て上下から圧縮するべく、上下両杵５、６を互いに接近させる方向に付勢する。

上杵５、下杵６はそれぞれ、ロール１２、１３、１４、１５によって押圧される頭部５１、６１と、この頭部５１、６１よりも細径な胴部５２、６２とを有する。回転盤３の上杵保持部３２は、上杵５の胴部５２を上下に摺動可能に保持し、下杵保持部３３は、下杵６の胴部６２を上下に摺動可能に保持する。胴部５２、６２の先端部位５３、６３は、臼孔４内に挿入可能であるように、それ以外の部位と比べて一層細く、臼孔４の内径に略等しい直径である。上下の杵５、６の公転により、ロール１２、１３、１４、１５は上下の杵５、６の頭部５１、６１に接近し、頭部５１、６１に乗り上げるようにして接触する。さらに、ロール１２、１３、１４、１５は上杵５を下方に押し下げ、下杵６を上方に押し上げる。ロール１２、１３、１４、１５が上下の杵５、６上の平坦面に接している期間は、上下の杵５、６が臼孔４内の粉体に対して一定の圧力を加え続ける。

本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５による加圧位置から、回転盤３及び上下の杵５、６の回転方向に沿って先に進んだ位置には、製品排出部１６を構成する。製品排出部１６では、下杵６の杵先６３の上端面が臼孔４の上端即ちテーブル３１の上面と略同じ高さとなるまで下杵６が上昇し、臼孔４内にある成形品を臼孔４から押し出す。この製品排出部１６は、臼孔４から押し出された成形品を案内するダンパ１７を備える。臼孔４から押し出された成形品は、回転盤３の回転によりダンパ１７に接触し、ダンパ１７に沿って成形品回収位置１８に向けて移動する。

以降、本実施形態の成形機の下杵６の構造に関して詳述する。本実施形態の成形機は、例えばトローチのような環状の成形品を製造するために用いられるものである。図４ないし図７に示すように、下杵６は、上下方向に貫通する軸孔６４を有した中空の筒状の外杵６０と、その軸孔６４に挿通される中心杵６５とからなる。中心杵６５の先端部即ち上端部は、外杵６０の先端部即ち上端部６３よりも上方に突出する。臼孔４に下杵を挿入したとき、臼孔４の内周面、中心杵６５の外周面及び外杵６０の上端面により包囲される環状の空間が形成され、この空間に成形品の原料となる粉体を充填する。

下杵６のうちの外杵６０は、回転盤３が備える筒孔状の下杵保持部３３により上下に摺動可能に保持される。これに対し、中心杵６５は、回転盤３及び臼孔４に対して相対的に上下に変位しないよう固定される。なお、中心杵６５は、その下端部の外周面に凸部６５２を有する構成としてもよい。

中心杵６５の上下動を禁止した状態で回転盤３に取り付けるための取付構造は、中心杵６５の基端部即ち下端部に固定するガイドキー７０と、ガイドキー７０と係合して一体化するガイドリング８０と、ガイドリング８０を下方から支える落下防止プレート９０とを構成要素とする。

ガイドキー７０は、幅方向に拡張してその幅寸法が外杵６０の胴部６２の外径に略等しいブロック状の基部７１と、基部７１の両側面よりも外側方に突出した係合片７２とを備える。基部７１の両外側面は、外杵６０の胴部６２の外周面と略同形の部分円筒面状をなす。基部７１の中心軸部には、上下方向に貫通した軸孔７３を穿っている。加えて、基部７１の両側面に開口するとともに軸孔７３に連通する雌ねじ孔７４を、基部７１の左右両側に設けている。係合片７２は、基部７１の下端近傍から左右両側方に延出している。左右の係合片７２の両外側面は、ガイドリング８０の外周面と略同形の部分円筒面状をなす。

ガイドリング８０は、内径が外杵６０の胴部６２の外径に略等しく、かつ外径がガイドキー７０の左右両側の係合片７２の外法に略等しい円環状をなす。ガイドリング８０の上面における左右に対向する二箇所には、ガイドキー７０の係合片７２と係合するノッチ８１を設けている。ガイドキー７０の各係合片７２をガイドリング８０の各ノッチ８１にそれぞれ係合させたとき、ノッチ８１内に収まった係合片７２の上面がガイドリング８０の上面と略面一となり、かつ係合片７２の外側面がガイドリング８０の外周面と略面一となる。

落下防止プレート９０は、中央部が切り欠かれた平面視馬蹄状をなす薄板体である。その切り欠かれた内空部分９１の内寸は、外杵６０の胴部６２の外径よりも大きいが、ガイドリング８０の外径よりは小さい。

外杵６０の胴部６２の下半部には、当該胴部６２を水平方向に貫通しつつ上下方向に拡張したスロット状の空間部６２１を形成している。空間部６２１は、胴部６２の軸心を通過して軸孔６４に連通している。

下杵６を回転盤３に組み込むにあたっては、まず、予め外杵６０をガイドリング８０に通しておくとともに、その空間部６２１内にガイドキー７０を、外杵６０の軸孔６４とガイドキー７０の軸孔７３とが平面視重なり合うように、胴部６２の側方から挿入する。

次に、外杵６０及びガイドキー７０の軸孔６４、７３に中心杵６５を挿通し、中心杵６５の下端部の外周面に存在する凹溝６５１をガイドキー７０における雌ねじ孔７４の高さに合わせる。なお、下端部の外周面に凸部６５２を形成した中心杵６５を用いることにより、外杵６０及びガイドキー７０の軸孔６４、７３に中心杵６５を挿通するだけで、凹溝６５１と雌ねじ孔７４との高さを容易に合わせることができる。

そして、ガイドキー７０固定用のねじ７５を、ガイドキー７０の左右両側方から雌ねじ孔７４に螺着して緊締する。これにより、対をなすねじ７５の向かい合う端部が凹溝６５１に緊密に嵌合し、外杵６０内に配置した中心杵６５の下端部にガイドキー７０が固着する。

続いて、ガイドキー７０の係合片７２を、ガイドリング８０のノッチ８１に上方から係合させる。さらに、ガイドリング８０の下方に落下防止プレート９０を、当該落下防止プレート９０の内空部分９１に外杵６０の胴部６２を収めるようにして差し入れる。その上で、中心杵６５及びガイドキー７０を包含する外杵６０の胴部６２を、回転盤３の下杵保持部３３に挿入する。ガイドキー７０は下杵６の胴部６２を保持する下杵保持部３３の孔内に配置されるが、ガイドリング８０は下杵保持部３３の孔の下端よりも下方に配置される。

しかる後、落下防止プレート９０の上面を回転盤３の下向面に当接させるとともに、落下防止プレート９０の内側方を向く端部９２を回転盤３に予め設けている棚部３４に支持させる。その状態で、落下防止プレート９０の外側方の端部に形成したねじ挿通孔９３にねじ９４を挿通し、このねじ９４を以て落下防止プレート９０を回転盤３に対して固定する。

最後に、外杵６０の下端部即ち頭部６１にまで達している軸孔６４の開口部を閉塞するべく、蓋６１１及びＯリング６１２を装着する。

ガイドキー７０及びガイドリング８０は、中心杵６５に一体的に結合する。中心杵６５、ガイドキー７０及びガイドリング８０は、回転盤３に固定した落下防止プレート９０の上面に載置され、落下防止プレート９０により下方から支えられる。のみならず、中心杵６５、ガイドキー７０及びガイドリング８０が、外杵６０と共に、それらの軸心回りに即ち鉛直軸回りに回動することが許容される。外杵６０が下杵保持部３３内で軸心回りに回動するとき、外杵６０と共に回動するガイドリング８０の下面が落下防止プレート９０の上面に対して摺動する。

また、胴部６２の空間部６２１が上下方向に拡張しており、胴部６２の外径が落下防止プレート９０の内空部分９１の内寸よりも小さいことから、外杵６０はガイドキー７０、ガイドリング８０及び落下防止プレート９０の干渉を受けることなく上下に摺動することが可能である。

本実施形態にあっては、ガイドキー７０及びガイドリング８０が、中心杵６５に結合する中心杵支持体として機能する。並びに、落下防止プレート９０が、外杵６０の胴部６２の外周よりも外側方に突出した係合片７２及びガイドリング８０を外杵６０の軸心回りに回動可能であるように下方から支持する落下防止体として機能する。

図４、図６及び図７に示しているように、中心杵６５の下端部の外周面には、当該中心杵６５の他の部位の外周面と比較して外側方に張り出した凸部６５２を設けている。中心杵６５を軸孔６４、７３に下方から挿通したとき、この凸部６５２がガイドキー７０の基部７１の下向面に係合することで、中心杵６５の回転盤３に対する高さ位置が一定に定まる。

中心杵６５とガイドキー７０とを固着するためのねじ７５の取付の不備により、又は打錠時の振動等に起因してねじ７５が緩むことで、中心杵６５の上端がテーブル３１の上面から突出すると、回転盤３が回転するために多大な外力が作用することとなり、下杵６その他の部材に異常な摩耗や損傷を引き起こしかねない。中心軸６５の下端部に凸部６５２が形成されていれば、中心杵支持体７０、８０を介した中心杵６５の固定がより確実となり、かつ中心杵６５の高さが適正に位置決めされて、その上端がテーブル３１の上面よりも上方に突出することを防止できる。結果、下杵６その他の部材の異常な摩耗や損傷のおそれが減少する。

外杵６０の胴部６２の上半部、空間部６２１よりも上方の部位には、当該胴部６２の外周面に開口するとともに軸孔６４に連通する粉塵排出孔６２２を穿っている。粉塵排出孔６２２は、成形品を成形するための（即ち、粉体の臼孔４への充填、粉体の圧縮及び完成した成形品のテーブル３１上への排出に必要となる範囲での）外杵６０の上下動の際に、杵保持部３３の孔内に進入しない高さ位置に設けられる。つまり、成形品の成形動作中、粉塵排出孔６２２は常に杵保持部３３外に露出している。なお、図６が粉体充填時の上杵５及び下杵６の状態を表し、図７が粉体圧縮時の上杵５及び下杵６の状態を表している。粉塵排出孔６２２は、外杵６０の軸孔６４と中心杵６５との間隙に粉体その他の粉塵が入り込んだ場合に、その粉塵を外杵６０外に排出するために役立つ。

他方、上杵５の先端部即ち下端部５３には、中心杵６５の上端部を受け容れる凹穴５３１を穿ってある。粉体が充填された臼孔４に上杵５を挿入したとき、中心杵６５の上端部がこの凹穴５３１に嵌まり込み、上杵５の下端面が臼孔４内の環状の空間を上方から閉塞する。そして、上下の杵５、６が臼孔４内で粉体を圧縮し、環状の成形品を成形する。

また、上杵５の胴部５２の下端付近の部位には、当該胴部５２の外周面に開口するとともに凹穴５３１に連通した横孔５２１を穿っている。この横孔５２１は、中心杵６５の上端部が凹穴５３１内に進入することで凹穴５３１内に閉じ込められる空気を上杵５外に逃がす働きをする。

本実施形態では、軸孔６４を有する外杵６０、及び前記外杵６０の軸孔６４に挿通される中心杵６５を備えている下杵６と、粉体が充填されるとともに前記下杵６の先端部が挿入される臼孔４、及び前記外杵６０の胴部６２を上下に摺動可能に保持する下杵保持部３３を備えている回転盤３と、前記外杵６０の胴部６２に形成され前記軸孔６４に連通しかつ外側方に開放した空間部６２１内に配置される、前記中心杵６５に結合する中心杵支持体７０、８０と、前記中心杵支持体７０、８０における前記外杵６０の胴部６２の外周よりも外側方に突出した部位７２、８０を外杵６０の軸心回りに回動可能であるように下方から支持する、前記回転盤３に固定される落下防止体９０とを具備する回転式粉体圧縮成形機を構成した。

本実施形態によれば、外杵６０が回転盤３の杵保持部３３内で軸心回りに回動することが可能となるため、外杵６０の外周と回転盤３の杵保持部３３の内周との間で偏摩耗が起こらず、これら部材の寿命を延長して交換頻度を減らすことができる。

また、従前の成形機では、下杵の取付の際、下杵及び中心杵にそれぞれ設けられたピン挿通孔及びピン嵌合孔、並びに下杵保持部材に設けられたピン挿通孔という三つの孔を重なり合うように配置し、セットピンを挿入し螺着しなければならなかった。このような従前の成形機と比較して、本実施形態では、下杵６の組立及び成形機への取付の作業を極めて容易に行うことができる。

並びに、本実施形態では、軸孔６４を有する外杵６０、及び前記外杵６０の軸孔６４に挿通される中心杵６５を備えている下杵６と、粉体が充填されるとともに前記下杵６の先端部が挿入される臼孔４、及び前記外杵６０の胴部６２を上下に摺動可能に保持する杵保持部３３を備えている回転盤３とを具備する回転式粉体圧縮成形機において、前記外杵６０における、前記臼孔４に充填された粉体を圧縮して成形品を成形するための上下動の際に前記杵保持部３３内に進入しない高さ位置に、前記軸孔６４に連通しかつ外側方に開放した粉塵排出孔６２２が形成されていることを特徴とする回転式粉体圧縮成形機を構成した。

本実施形態によれば、下杵６の外杵６０と中心杵６５との間に侵入した粉塵を、当該粉塵排出孔６２２を介して下杵６の外に排出することが可能となる。従って、外杵６０と中心杵６５との間に粉塵が噛み込まれることに起因した外杵６０の動作不良が回避され、下杵６その他の部材の異常な摩耗や損傷のおそれが減少する。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

３…回転盤
３３…下杵保持部
４…臼孔
６…下杵
６０…外杵
６２…胴部
６２１…空間部
６２２…粉塵排出孔
６５…中心杵
７０、８０…中心杵支持体（ガイドキー、ガイドリング）
７２、８０…外杵の胴部の外周よりも外側方に突出する部位（係合片、ガイドリング）
９０…落下防止体（落下防止プレート）

Claims (6)

1. 軸孔を有する外杵、及び前記外杵の軸孔に挿通される中心杵を備えている下杵と、
   粉体が充填されるとともに前記下杵の先端部が挿入される臼孔、及び前記外杵の胴部を上下に摺動可能に保持する下杵保持部を備えている回転盤と、
   前記外杵の胴部に形成され前記軸孔に連通しかつ外側方に開放した空間部内に配置される、前記中心杵に結合する中心杵支持体と、
   前記中心杵支持体における前記外杵の胴部の外周よりも外側方に突出した部位を外杵の軸心回りに回動可能であるように下方から支持する、前記回転盤に固定される落下防止体と
   を具備する回転式粉体圧縮成形機。
2. 前記外杵における、前記臼孔に充填された粉体を圧縮して成形品を成形するための上下動の際に前記下杵保持部内に進入しない高さ位置に、前記軸孔に連通しかつ外側方に開放した粉塵排出孔が形成されている請求項１記載の回転式粉体圧縮成形機。
3. 前記中心杵が前記中心杵支持体の軸孔に挿通して固着されている請求項１又は２記載の回転式粉体圧縮成形機。
4. 軸孔を有し、その胴部が回転式粉体圧縮成形機の下杵保持部によって上下に摺動可能に保持される外杵と、
   前記外杵の軸孔に挿通される中心杵と、
   前記外杵の胴部に形成され前記軸孔に連通しかつ外側方に開放した空間部内に配置される、前記中心杵に結合するとともに前記外杵の胴部の外周よりも外側方に突出した部位を有する中心杵支持体と
   を具備し、回転式粉体圧縮成形機の下杵保持部内で軸心回りに回動可能である下杵。
5. 前記外杵における、回転式粉体圧縮成形機の臼孔に充填された粉体を圧縮して成形品を成形するための上下動の際に同成形機の杵保持部内に進入しない高さ位置に、前記軸孔に連通しかつ外側方に開放した粉塵排出孔が形成されている請求項４記載の下杵。
6. 前記中心杵が前記中心杵支持体の軸孔に挿通して固着されている請求項４又は５記載の下杵。

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