CN109562558A - 液体吹塑成型方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种液体吹塑成型方法,其特征在于,包括:预加压工序,在用密封体(27)将吹塑喷嘴(23)封闭的状态下使加压供给源(30)工作而对该加压供给源(30)与吹塑喷嘴(23)之间的液体(L)进行预加压;工作条件设定工序,基于通过预加压工序得到的数据来设定加压供给源(30)的工作条件;以及吹塑成型工序,在将吹塑喷嘴(23)敞开了的状态下,在通过工作条件设定工序设定的工作条件下使加压供给源(30)工作而将预塑形坯(2)液体吹塑成型为预定形状的容器。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体吹塑成型方法,该液体吹塑成型方法从加压供给源经由吹塑喷嘴向有底筒状的预塑形坯的内部供给经加压的液体,从而由该预塑形坯成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液而成的含液容器。
背景技术
以聚丙烯(PP)制的瓶或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的瓶为代表的合成树脂制的容器用于容纳饮料、化妆品、药品、清洗剂、洗发水、漱口水等各种液体作为内容液的用途。
这样的容器通常是通过将预塑形坯吹塑成型而制造的,所述预塑形坯通过上述的具有热塑性的合成树脂材料形成为有底筒状。另外,作为将预塑形坯成型为容器的吹塑成型,已知有作为向预塑形坯的内部供给的加压介质而使用经加压的液体来代替加压气体的液体吹塑成型。
例如在专利文献1中记载了如下的液体吹塑成型方法:将预先加热到体现拉伸性的温度的预塑形坯放置于吹塑成型用的模具,利用拉伸杆使该预塑形坯在纵向上拉伸,并且从加压供给源经由吹塑喷嘴向该预塑形坯的内部供给被加压到预定压力的液体,从而将预塑形坯吹塑成型为沿着模具的型腔的预定形状的容器。根据这样的液体吹塑成型方法,通过使用饮料等作为最终产品而容纳于容器的内容液来作为供给到预塑形坯的液体,从而能够由预塑形坯成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液而成的含液容器。由此,能够省略向成型后的容器填充内容液的工序,能够简化其生产工序、生产线(装置)的构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-208834号公报
发明内容
技术问题
作为向预塑形坯的内部供给经加压的液体的加压供给源,可以使用柱塞泵。此时,作为柱塞泵,可以考虑使用位置控制型的柱塞泵,所述位置控制型的柱塞泵是通过使柱塞以预定的速度从原位置朝向最终位置移动,从而以预定的压力将预定量的液体从缸体朝向预塑形坯挤出。
然而,在利用位置控制型的柱塞泵进行液体吹塑成型的情况下,如果在向预塑形坯的内部供给的液体中混入气泡(空气),则与该气泡的混入量对应地导致向预塑形坯的内部供给的液体的填充压力和/或填充量变化。另一方面,存在混入到液体的气泡量根据包装该液体的批量的批次而不同的情况,另外,因液体的粘度各异而导致混入到液体的气泡量也各不同。因此,在通过位置控制型的柱塞泵进行的液体吹塑成型中,存在如果使用的液体的批次或粘度不同,则容器的赋形性降低,或者容纳于成型后的容器的液体量产生偏差的问题。
本发明是鉴于这样的问题而完成的,其目的在于提供一种无论混入到液体的气泡量如何,均能够利用该液体将预塑形坯可靠地成型为预定形状的容器,并且能够使容纳于成型后的容器的内部的液体量成为恒定的液体吹塑成型方法。
技术方案
本发明的液体吹塑成型方法的特征在于,从加压供给源经由吹塑喷嘴向有底筒状的预塑形坯的内部供给经加压的液体,从而由该预塑形坯成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液而成的含液容器,所述液体吹塑成型方法包括:预加压工序,在用密封体将上述吹塑喷嘴封闭的状态下使上述加压供给源工作而对该加压供给源与上述吹塑喷嘴之间的液体进行预加压;工作条件设定工序,基于通过上述预加压工序得到的数据来设定上述加压供给源的工作条件;以及吹塑成型工序,在将上述吹塑喷嘴敞开的状态下,在通过上述工作条件设定工序设定的工作条件下使上述加压供给源工作而将上述预塑形坯液体吹塑成型为预定形状的容器。
本发明的液体吹塑成型方法优选在上述构成中,在上述吹塑成型工序中,监测向上述预塑形坯的内部供给的液体的填充压力,基于该填充压力与基准值的差值来校正上述加压供给源的工作条件。
本发明的液体吹塑成型方法优选在上述构成中,基于液体的填充压力与压力上升斜率、初级峰压、向次级峰压的上升点和次级峰压中的至少1个基准值之间的差值来校正上述加压供给源的工作条件。
发明效果
根据本发明,能够提供一种无论混入到液体的气泡量如何,均能够利用该液体将预塑形坯可靠地成型为预定形状的容器,并且能够使容纳到成型后的容器的内部的液体量成为恒定的液体吹塑成型方法。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施方式的液体吹塑成型方法中使用的液体吹塑成型装置的一个例子的说明图。
图2是表示向柱塞泵补给了液体的状态的液体吹塑成型装置的说明图。
图3是表示进行预加压工序的状态的液体吹塑成型装置的说明图。
图4是表示通过吹塑成型工序将预塑形坯成型为容器的状态的液体吹塑成型装置的说明图。
图5是通过作为本发明的一个实施方式的液体吹塑成型方法成型而得到的含液容器的截面图。
图6是表示吹塑成型工序中的填充压力与时间之间的关系的特性线图。
图7是放大地表示图6中的成型区间的特性线图。
符号说明
1:液体吹塑成型装置
2:预塑形坯
2a:口部
2b:主体部
10:模具
11:型腔
20:喷嘴单元
21:主体块
22:支撑块
23:吹塑喷嘴
24:供给路径
25:供给口
26:排出口
27:密封体
28:轴体
29:拉伸杆
30:柱塞泵(加压供给源)
30a:缸体
30b:柱塞
31:供给罐
32:压力计
L:液体(内容液)
P1:连接路径
V1:开闭阀
P2:连接路径
P3:连接路径
V2:开闭阀
C:含液容器
HS:头部空间
具体实施方式
以下,参照附图更具体地例示说明本发明。
本发明的液体吹塑成型方法的特征在于,从加压供给源经由吹塑喷嘴向有底筒状的预塑形坯的内部供给经加压的液体,从而由预塑形坯成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液的含液容器,上述液体吹塑成型方法包括:预加压工序,在用密封体将吹塑喷嘴封闭的状态下使加压供给源工作而对加压供给源与吹塑喷嘴之间的液体进行预加压;工作条件设定工序,基于通过预加压工序得到的数据来设定加压供给源的工作条件;以及吹塑成型工序,在将吹塑喷嘴敞开了的状态下,在通过工作条件设定工序设定的工作条件下使加压供给源工作而将预塑形坯液体吹塑成型成预定形状的容器。这样的本发明的液体吹塑成型方法也可以说是由预塑形坯制造容纳有内容液的含液容器的方法,例如,可以使用图1所示的构成的液体吹塑成型装置1来实施。
图1所示的液体吹塑成型装置1可以通过将预塑形坯2液体吹塑成型,从而由该预塑形坯2成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液而成的含液容器。
在此,液体吹塑成型是指使用加压的液体L代替气体吹塑成型时使用的加压气体来作为供给到预塑形坯2的加压介质(加压流体)而进行的吹塑成型。
作为供给到预塑形坯2的液体(在成型后的容器中容纳的内容液)L,例如可以使用饮料、化妆品、药品、清洗剂、洗发水、漱口水等各种液体。
作为预塑形坯2,例如可以使用由聚丙烯(PP)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等具有热塑性的合成树脂材料形成为具有圆筒状的口部2a和圆筒状的主体部2b的有底筒状的预塑形坯2,该圆筒状的口部2a成为开口端,该圆筒状的主体部2b与口部2a连接,并且其下端被封闭。应予说明,作为预塑形坯2,不限于上述形状,只要是有底筒状,也可以根据成型后的容器的形状等而使用各种形状的预塑形坯2。
详细情况虽未图示,但是在口部2a的外壁表面,设置有用于通过封盖(卡扣接合)将密闭盖(未图示)安装于成型后的容器的口部2a的卡合突起。应予说明,也可以采用在口部2a的外壁表面设置外螺纹来代替卡合突起而通过螺纹连接将密闭盖安装于口部2a的构成。
液体吹塑成型装置1具有吹塑成型用的模具10。该模具10具有例如与瓶状等的容器的最终形状相对应的形状的型腔11。型腔11在模具10的上表面朝向上方开口。预塑形坯2成为主体部2b配置于模具10的型腔11的内部,并且口部2a从模具10向上方突出的状态而安装于模具10。
模具10可以进行左右开模,通过在将预塑形坯2成型为容器之后将模具10左右打开,从而能够从模具10取出该容器。
在模具10的上方设置有用于向预塑形坯2的内部供给液体L的喷嘴单元20。喷嘴单元20具有主体块21,该主体块21相对于模具10在上下方向上相对自如地移动。在主体块21的下端设置有支撑块22,以被该支撑块22支撑的方式在主体块21的下端安装有吹塑喷嘴23。吹塑喷嘴23形成为大致圆筒状,在主体块21下降到下方侧的行程末端时,从上方侧与安装于模具10的预塑形坯2的口部2a卡合。
在主体块21的内部设置有沿着上下方向延伸的供给路径24。该供给路径24是用于向吹塑喷嘴23供给液体L的流路,在其下端与吹塑喷嘴23连通。另外,在主体块21设置有与供给路径24的上端连通的供给口25以及与供给路径24的中间部分连通的排出口26。
在供给路径24的内部配置有用于将吹塑喷嘴23开闭的密封体27。密封体27设置于在上下方向上自如移动地设置于喷嘴单元20的轴体28的下端,在供给路径24的内部沿着上下方向自如移动。密封体27形成为圆柱状,在移动到作为下方侧的行程末端位置的关闭位置时,在下端面与吹塑喷嘴23的上表面抵接而将吹塑喷嘴23封闭。另一方面,如果密封体27从关闭位置相对于喷嘴单元20朝向上方移动,则吹塑喷嘴23被敞开而与供给路径24连通。应予说明,密封体27只要是能够将吹塑喷嘴23开闭,其构成也可以进行各种改变。
如图所示,液体吹塑成型装置1也可以采用具备拉伸杆29的构成。拉伸杆29相对于该轴体28沿着上下方向能够相对移动地插入到轴体28的轴心,以贯通密封体27的轴心而能够从密封体27的下端伸缩的方式设置。拉伸杆29通过被未图示的驱动源驱动而朝向下方移动,从而能够使预塑形坯2向轴向拉伸。这样,在采用设置了拉伸杆29的构成的情况下,液体吹塑成型装置1可以进行通过拉伸杆29使预塑形坯2沿着轴向拉伸,并且利用从口部2a供给的经加压的液体L使预塑形坯2沿着径向拉伸的双轴拉伸吹塑成型。应予说明,液体吹塑成型装置1也可以采用不具备拉伸杆29的构成。
在供给口25,通过连接路径P1连接有作为加压供给源的柱塞泵30。该柱塞泵30具备缸体30a和在缸体30a的内部沿着轴向移动自如的柱塞30b。详细情况虽未图示,但是柱塞30b可以被伺服马达等驱动源驱动,在缸体30a的内部沿着缸体30a的轴向移动。柱塞泵30即柱塞30b的工作通过位置控制而被控制,所述位置控制是使柱塞30b以预定速度从原位置朝向最终位置移动。
在柱塞泵30连接有供给罐31。供给罐31采用容纳液体L且将该液体L加热到预定温度并将其保持在该温度的构成。在将柱塞泵30与供给罐31连接的连接路径P2设置有开闭阀V1,可以利用该开闭阀V1将该连接路径P2开闭。
在连接路径P1设置有压力计32。该压力计32可以对液体吹塑成型时的从柱塞泵30向预塑形坯2供给的液体L的填充压力进行测定。
排出口26通过连接路径P3与供给罐31连接。即,供给路径24介由排出口26和连接路径P3能够与供给罐31连通。在连接路径P3设置有开闭阀V2,可以利用该开闭阀V2将连接路径P3开闭。
通过使柱塞泵30在吹塑喷嘴23被敞开、且开闭阀V1、V2被关闭的状态下向正方向(加压方向)工作,从而能够将加压到预定压力的液体L介由连接路径P1、供给口25、供给路径24和吹塑喷嘴23供给到预塑形坯2的内部。另外,通过使柱塞泵30在吹塑喷嘴23被密封体27封闭,开闭阀V2被关闭且开闭阀V1被打开的状态下向反方向(吸引方向)工作,从而能够将容纳于供给罐31的液体L吸引到缸体30a的内部而向柱塞泵30的内部补充液体L。此外,通过使柱塞泵30在吹塑喷嘴23被密封体27封闭,且开闭阀V1和开闭阀V2均被关闭的状态下向正方向工作,从而能够对吹塑喷嘴23与柱塞泵30之间的液体L进行预加压。
喷嘴单元20、密封体27、拉伸杆29、柱塞泵30、开闭阀V1、开闭阀V2等的工作通过未图示的控制装置被综合控制。该控制可以参照压力计32的测定值来进行。应予说明,优选开闭阀V1、开闭阀V2构成为能够通过控制装置进行控制的电磁阀。
接下来,对使用这样的构成的液体吹塑成型装置1而由有底筒状的预塑形坯2成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液而成的含液容器C的方法(本发明的液体吹塑成型方法)进行说明。
首先,将预先使用加热器等加热单元(未图示)加热到体现拉伸性的程度的预定的温度(例如80℃~150℃)的预塑形坯2安装到吹塑成型用的模具10,并进行合模。
如果预塑形坯2被安装于模具10,则接下来使喷嘴单元20朝向模具10向下降,使介由供给路径24与柱塞泵30连接的吹塑喷嘴23与预塑形坯2的口部2a卡合。图1表示将吹塑喷嘴23卡合到预塑形坯2的口部2a的状态。应予说明,在将吹塑喷嘴23卡合到预塑形坯2的口部2a的状态下,密封体27、开闭阀V1、开闭阀V2均被关闭,另外,拉伸杆29保持在不从吹塑喷嘴23向下方突出的原位置。
接下来,如图2所示,在将密封体27和开闭阀V2关闭的情况下将开闭阀V1打开,在该状态下使柱塞泵30向相反方向(吸引方向)工作,使容纳于供给罐31的液体L吸引到柱塞泵30的缸体30a的内部。柱塞泵30所吸引的液体L的量结合成型后的含液容器C的容量被适当设定。
如果向柱塞泵30的缸体30a吸引预定量的液体L,则接下来进行预加压工序。在预加压工序中,如图3所示,成为将密封体27、开闭阀V1和开闭阀V2全部关闭的状态,在该状态下使柱塞泵30向正方向(加压方向)工作,对柱塞泵30与吹塑喷嘴23之间的液体L即供给路径24、供给口25和连接路径P1的内部的液体L进行预加压。
在预加压工序中,在柱塞泵30与吹塑喷嘴23之间的液体L中没有混入气泡的情况下,柱塞30b无法移动,但是在该液体L中混入了气泡的情况下,使柱塞30b移动与该气泡的压缩对应的量,另外,通过压力计32检测到的液体L的压力比预定的压力低。因此,可以根据通过进行预加压工序而得到的柱塞30b的移动量、液体L的压力变化等数据而推断混入到柱塞泵30与吹塑喷嘴23之间的液体L的气泡量。
如果预加压工序结束,则接下来进行工作条件设定工序。在工作条件设定工序中,基于通过预加压工序得到的数据来设定柱塞泵30的工作条件。柱塞泵30的工作条件例如以如下方式设定:基于根据由预加压工序得到的数据推断出的向液体L中的气泡的混入量,将通过位置控制进行控制的柱塞30b的终点位置变更到相对于原位置更远的位置以使供给到预塑形坯2的液体L的量是恒定的。
柱塞泵30的工作条件也可以通过如下方式设定:除了改变上述的柱塞30b的终点位置以外,还根据气泡向液体L中的混入量改变柱塞30b的移动速度。
如果工作条件设定工序结束,则接下来进行吹塑成型工序。在吹塑成型工序中,成为将吹塑喷嘴23敞开,且将开闭阀V1和开闭阀V2关闭的状态,在通过工作条件设定工序设定的工作条件下使柱塞泵30向正方向工作。由此,能够从柱塞泵30介由吹塑喷嘴23向预塑形坯2的内部供给被加压到预定的压力的液体L,从而将预塑形坯2成型(液体吹塑成型)为预定形状的容器。在该吹塑成型工序中,如图4所示,预塑形坯2被成型为沿着型腔11的预定形状的含液容器C。如果预塑形坯2被成型为图4所示的含液容器C,则吹塑成型工序结束。
在此,对于吹塑成型工序中的柱塞泵30的工作条件而言,在工作条件设定工序中,由于根据混入到液体L的气泡量略微调整柱塞30b的终点位置,所以无论混入到液体L的气泡量如何,均能够使在吹塑成型工序中供给到预塑形坯2的液体L的填充量成为恒定。另外,在工作条件设定工序中,在根据混入到液体L的气泡量略微调整柱塞30b的移动速度的情况下,无论混入到液体L的气泡量如何,均能够使吹塑成型工序中的向预塑形坯2填充液体L的压力恒定。
这样,根据本发明的液体吹塑成型方法,即使在从供给罐31供给到柱塞泵30的液体L所包含的气泡量不恒定,其混入量存在偏差的情况下,每次进行液体吹塑成型时,通过对柱塞泵30与吹塑喷嘴23之间的液体L进行预加压来推断混入到该液体L的气泡量,基于推断出的气泡向液体L的混入量来略微调整柱塞泵30的工作条件,之后再进行液体吹塑成型,由此无论混入到液体L的气泡量如何,均能够利用该液体L将预塑形坯2可靠地成型为预定形状的容器,并且能够使容纳于成型后的容器的内部的液体L的量成为恒定。
另外,根据本发明的液体吹塑成型方法,作为液体L,即使使用气泡的逸出方式不同的各种粘度的液体L,每次进行该液体吹塑成型时,在与该液体L所包含的气泡量对应的工作条件下使柱塞泵30工作而使供给到预塑形坯2的液体L的填充量成为恒定。
在液体吹塑成型装置1设置了拉伸杆29的情况下,能够在吹塑成型工序中使拉伸杆29朝向下方进出地移动,利用该拉伸杆29使预塑形坯2向轴向(纵向)拉伸。由此,能够进行利用液体L的压力和拉伸杆29使预塑形坯2在双轴方向成型的双轴拉伸吹塑成型。根据双轴拉伸吹塑成型,能够精度更高地将预塑形坯2成型为预定形状的含液容器C。
如果吹塑成型工序结束,则利用密封体27将吹塑喷嘴23封闭,并且将柱塞泵30的工作停止。接下来,使喷嘴单元20向上方移动而使吹塑喷嘴23从含液容器C的口部2a脱离,并且将模具10开模而从模具10取出含液容器C。图5中示出从模具10取出的含液容器C。
在液体吹塑成型装置1设置了拉伸杆29的情况下,通过从成型后的含液容器C拉出拉伸杆29,从而能够使含液容器C的内容量减少与拉伸杆29的体积对应的量,能够在含液容器C设置未容纳液体的头部空间HS。应予说明,在未设置拉伸杆29的情况下和/或因拉伸杆29的拉出而导致头部空间HS不足够的情况下,可以在液体吹塑成型后进行使柱塞泵30向相反方向(吸引方向)工作预定量而从成型后的含液容器C的内部吸回液体L的回吸工序,形成设置该头部空间HS的构成。
在本发明的液体吹塑成型方法中,也可以采用在吹塑成型工序中,监测向预塑形坯2的内部供给的液体L的填充压力,基于该填充压力与基准值之差来校正柱塞泵30的工作条件的构成。此时,柱塞泵30的工作条件的校正可以采用基于向预塑形坯2的内部供给的液体L的填充压力与压力上升斜率、初级峰压、向次级峰压的上升点以及次级峰压中的至少1个基准值的差来进行的构成。
如图6所示,在吹塑成型工序中,通过使柱塞泵30工作而向预塑形坯2的内部供给的液体L的填充压力被设定为根据具有成型区间和保持区间的工艺流程图来变化,所述成型区间是将预塑形坯2成型为沿着型腔11的形状的区间,所述保持区间是在成型区间之后将成型后的容器内保持在预定压力的区间。如图7所示,在该工艺流程图的成型区间,在A点处液体L向预塑形坯2的填充开始,从A点开始填充压力以预定的压力上升斜率B上升,在从A点经过Ct秒之后,在C点处达到初级峰压Cp。在达到初级峰压Cp之后,填充压力成为大致恒定,在从A点经过Dt秒的D点处,填充压力成为Dp,自此开始向次级峰的上升,在从A点经过Et秒的E点处到达次级峰压Ep。
对于上述工艺流程图中的压力上升斜率B、C点处的初级峰压Cp、成为向次级峰的上升点的D点和E点处的次级峰压Ep而言,分别通过实验等预先设定基准值。这些基准值是能够通过液体吹塑成型将预塑形坯2高精度地成型为预定形状的容器,并且使填充到成型后的容器的内部的液体L的量为预定量的基准的值。
在吹塑成型工序中,监测向预塑形坯2的内部供给的液体L的填充压力的压力上升斜率B、C点处的初级峰压Cp、向次级峰的上升点D点和E点处的次级峰压Ep,在这些值分别与基准值之间产生差值时,通过反馈控制来校正柱塞泵30的工作条件,以消除该差值。由此,能够使吹塑成型工序中的液体L的填充工艺最佳化,进而能够高精度地将预塑形坯2成型为预定形状的容器。
应予说明,柱塞泵30的工作条件的校正可以基于向预塑形坯2的内部供给的液体L的填充压力与压力上升斜率B、C点处的初级峰压Cp、向次级峰的上升点D点和E点处的次级峰压Ep中的至少1个基准值的差值来进行,但是也可以基于液体L的填充压力与压力上升斜率B、C点处的初级峰压Cp、向次级峰的上升点D点和E点处的次级峰压Ep中的任意多个或全部的基准值的差值来进行。另外,柱塞泵30的工作条件的校正还可以基于工艺流程图中的向预塑形坯2的内部供给的液体L的填充压力与上述以外的点或部分的基准值的差值来进行。例如,柱塞泵30的工作条件的校正还可以基于图6所示的保压区间的液体L的填充压力来进行。
本发明不限于上述实施方式,当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改变。
例如,在上述实施方式中,示出了使用图1所示的构成的液体吹塑成型装置1来进行本发明的液体吹塑成型方法的情况,但是也可以使用其他构成的液体吹塑成型装置等来进行本发明的液体吹塑成型方法。
另外,在上述实施方式中,使用柱塞泵30作为加压供给源,但是只要是对液体L进行加压并供给到预塑形坯2,也可以是将除柱塞泵30以外的用作加压供给源。
Claims (3)
1.一种液体吹塑成型方法,其特征在于,从加压供给源经由吹塑喷嘴向有底筒状的预塑形坯的内部供给经加压的液体,从而由该预塑形坯成型为在预定形状的容器的内部容纳有内容液而成的含液容器,所述液体吹塑成型方法包括:
预加压工序,在用密封体将所述吹塑喷嘴封闭的状态下使所述加压供给源工作而对该加压供给源与所述吹塑喷嘴之间的液体进行预加压;
工作条件设定工序,基于通过所述预加压工序得到的数据来设定所述加压供给源的工作条件;以及
吹塑成型工序,在将所述吹塑喷嘴敞开的状态下,在通过所述工作条件设定工序设定的工作条件下使所述加压供给源工作而将所述预塑形坯液体吹塑成型为预定形状的容器。
2.根据权利要求1所述的液体吹塑成型方法,其特征在于,在所述吹塑成型工序中,监测向所述预塑形坯的内部供给的液体的填充压力,基于该填充压力与基准值的差值来校正所述加压供给源的工作条件。
3.根据权利要求2所述的液体吹塑成型方法,其特征在于,基于液体的填充压力与压力上升斜率、初级峰压、向次级峰压的上升点和次级峰压中的至少1个基准值之间的差值来校正所述加压供给源的工作条件。
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