CN1239898C - 用于测量扣合件的抗拉力的仪器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于扣合件的抗拉力测量仪器，它包括：用于压紧衣服布料的保持件装置，所述布料附连于一扣合件，并固定在构件周围；多个夹紧件，所述夹紧件可以夹紧扣合件，并且向固定于布料的扣合件成直角的位置移动；以及用于测量施加于所述夹紧件的拉力的拉力检测装置，其中，所述保持件装置由升高装置支承，所述拉力检测装置包括：提供一支点的构件；一枢转支承于所述支点的质量杆；以及一拉力检测器，所述杆的一端与所述夹紧件相连，其另一端用作拉力检测器，以及一种使用上述仪器来测量抗拉力的方法，该方法包括以下步骤：起动升高装置以使保持件装置降低。

Description

用于测量扣合件的抗拉力的仪器和方法

技术领域

本发明涉及用于测量从与其附连的衣服布料及类似材料上扯下扣合件(例如揿纽扣合件)的阻力的仪器和方法。

背景技术

扣合件，例如由称为插座的阴性扣合件、称为插柱的阳性扣合件(下文中将结合使用的两构件称为“扣合件”)以及特制的按钮构成的揿纽，它们被大量使用在衣服及类似物品上。美国实施的有关小尺寸物品的产品责任(PL)法令和规则要求现今的衣服制造商保证所述扣合件的特定抗拉力。在那些扣合件中，揿纽扣合件具有弹性啮合或脱开的阳性和阴性扣合件的结构，所述构件互相相对地附连以便在衣服布料的叠接边缘上配合。每一扣合件与称为插脚的背衬件固定就位，所述插脚由从基部处竖直延伸的若干细长的突起或插脚形成的凸缘或环形基部构成。因而，如果固定于布料的扣合件易于脱离，则婴儿可将其或其背衬件吞下。为了避免该种危险，必须保证每一揿纽件或其它类似的扣合件的抗拉力处于或超过预定水平。例如，欧洲的法定标准要求用90N(牛顿)的力拉动扣合件10秒种不应使其从附连的布上脱落。该标准也已被本国接受。

因此，抗拉力检查对缝纫厂十分必要。既然PL法令也已在日本实施，该特征的测试将是强制性的。然而，由于强制规则没有规定测量方法，因此实际上厂商通过他们自己的试验过程来确定抗拉力。因而，测量值的多种变化存在不能适当评估的问题。

我们已经通过专利申请特开No.9-37811提供了一种用于测量扣合件的抗拉力的仪器。与迄今为止的仪器相比，该仪器可使正常的检查具有较少的变化。仪器(1)压紧衣服的布料，附连于所述布料的扣合件(例如揿纽扣合件的插座或插柱构件)具有插脚或其它背衬件，并且固定在扣合件的周围；(2)几乎同时以沿构件两侧成直角的方向施加的力来紧紧夹住扣合件；以及(3)沿与其附连的布料表面成直角的方向将扣合件拉离。为了实现该步骤的顺序，仪器包括：用于压紧衣服布料的装置，所述布料附连于扣合件，并且固定在扣合件周围；用于紧紧夹住插座构件两侧的装置；拉力装置，该拉力装置用于沿与构件附连的布料表面成直角的方向将插柱构件拉离；以及用于测量拉力装置施加的拉力的装置。

有两种用于测量抗拉力的试验方法：破坏性和非破坏性。两者都不能直接显示附连于试验扣合件的单件衣服的抗拉力。然而，测量保证由相同材料和相同制造步骤制成的扣合件的抗拉力。在非破坏性试验的形式中，用一给定的(参考)拉力来拉动扣合件，如果构件不脱落，这就是对直至极限的各拉力的抗力的实实在在的保证。相反地，如果用该限制以下的力将扣合件扯下，则试验是破坏性的。因而本发明可适用于两种所述试验，即破坏性和非破坏性。此外，本发明提供一种能够测试的仪器，在需要时，其拉力大于参考值。

然而，上述仪器具有一缺点。由于其测量装置被设计成连续显示力的数值，因此必须不断地监测、确定抗拉力以及逐一地决定是否可以通过。这在采样检查中基本没有问题，但在必须同时检查极大数量的物品并且判断它们是否通过给定试验的全体检查中将极大不便。

本发明旨在提供一种以简单的方式精确、快速地测量揿纽扣合件(例如扣合件)的阻力值的仪器和方法。

部分改进日本专利申请特开No.9-37811(美国专利5,798,767)所述的测量仪器可达到本发明的目的。这里将简要地概述类似以上文献叙述的部件，细节可参考所述文献。

发明内容

本发明提供一种用于扣合件的抗拉力测量仪器，它包括：保持件装置，该保持件装置用于保持衣服的布料，所述布料附连于一扣合件，并固定在所述扣合件周围；多个夹紧件，所述夹紧件可以夹紧所述扣合件，并且沿垂直于所述扣合件附连于布料处的布料表面的方向移动；以及拉力检测装置，所述拉力检测装置用于测量施加于所述夹紧件的拉力；其中，保持件装置由升高装置支承，拉力检测装置包括：提供一支点的构件；一枢转支承于支点的质量杆；以及一拉力检测器，所述质量杆的一端与所述夹紧件相连，其另一端适合作用于拉力检测器。

在本发明的一较佳实施例中，将所述拉力检测器设置成可使其检测预定拉力的参考值。

虽然可将电子开关作为支承杠杆另一端的拉力检测器来检测参考值，本发明的一较佳实施例中的拉力检测器是测力元件，杆的另一端靠在测力元件上，将支点和质量杆的质量分布设置成在达到参考值时，所述杆的另一端离开测力元件以达到无负荷。

在该方面中，测力元件可测定直至参考值的拉力。

本发明的另一实施例使用一第二测力元件，杆的另一端位于第二测力元件的下方，但远离第二测力元件，以测定任何参考值以上的力。

本发明还提供了一种使用上面的仪器来测量扣合件的抗拉力的方法，该方法包括以下步骤：(1)起动升高装置以使保持件装置降低；(2)判断拉力检测器上的力是否处于或高于参考值；(3)如果力低于参考值，则判断所述保持件装置是否达到下限位置，如果还没有达到下限位置，则重复上面的步骤(2)；(4)如果在步骤(2)达到或超过参考值，则报告测试件通过检查，如果在步骤(3)达到下限位置，则报告测试件失败。

另外，本发明提供了一种测量方法，该方法包括以下步骤：(1)起动升高装置以使保持件装置降低；(2)判断为一测力元件的拉力检测器上的力是否处于或高于参考值；(3)如果力低于参考值，则判断保持件装置是否达到下限位置，如果还没有达到下限位置，则重复上面的步骤(2)；(4)如果在步骤(2)达到或超过参考值，则开始计时，再次判断为一测力元件的拉力检测器上的力是否处于或高于参考值，如果力处于或高于参考值，则在计时达到参考时间时报告测试件通过检查；以及(5)如果在步骤(3)达到下限位置，则报告测试件失败。

方法还包括以下步骤：在步骤(4)、(5)或(6)之后，向后移动升高装置，以及当保持件装置复位至上限位置时停止升高装置。

此外，本发明还包括以下步骤：停止步骤(4)中的升高以及如果拉力检测器上的力低于参考值，则在步骤(1)中再次开始升高。

附图说明

图1是实施本发明的抗拉力测量仪器的主视图；

图2是本发明的仪器的右视图；

图3是本发明的仪器的一部分的部分剖开的放大主视图；

图4是不同的扣合件和背衬件的略图；

图5是本发明的测量方法的示例的流程图；以及

图6是与图2类似的示意图，但该图示出了本发明的一修改形式。

具体实施方式

下面将结合附图详细叙述本发明的一实施例。实施例是用于说明本发明，并不是用于限制本发明的范围。尽管图4中示出了一揿纽扣合件作为扣合件的示例，但显然对于本技术领域中的熟练人士来说，可将其它类似的扣合件用作本发明的仪器。

实施例1

图1和2总地示出了本发明的抗拉力测量仪器的较佳实施例，图1是一侧视图，图2是一主视图。图3示出了紧固夹紧件、布料约束或保持件以及用于操作所述构件的机构。上述文献的细节已为本技术所公知，并被用作参考。这里只在必需之处加以解释。图4所示的一套完整的揿纽扣合件可作为本发明的测量仪器处理的扣合件的示例。

请参见图1和2，将直立保持在底座4上的一支点柱2和一测力元件柱3固定就位于诸如支架(图中未示出)的安装装置。这些构件由金属制成，例如铝。一枢轴5水平地固定于靠近柱2顶部的一部分，而枢轴借助轴承装置(例如滚珠轴承)可转地支承靠近重力杆6的左端的一部分。向前延伸(如图2所示)的一下支承架11和一上支承架12靠近柱3的顶端，它们带有固定于其相对两侧的一下测力元件9和一上测力元件10。重力杆6的右端部分容纳在测力元件9与10之间，并由下测力元件9支承。杆6的顶面与上测力元件10之间设有一微小的缝隙G。在杆6的左端固定一万向接头7，例如，该万向接头由一具有球形空间的中空部分以及一装入该空间的球8构成，并且与向下悬吊的一杆或链条17一体地相连。

将重力杆6上的枢轴5的位置以及该杆的质量分布选择在杆6的平衡位置处，适用于夹紧机构的力与该特征的扣合件所需的最小保证拉力(例如先前所述的90N顿的参考值)相等，所述夹紧机构具有后面将叙述的夹紧件。夹紧机构的重力不是小问题，应当给予重力适当的补偿。

链条17套在一树脂管18中，并且在具有接头16的底端处终止。接头16的下侧具有一内部有螺纹的垂直盲孔，外部具有螺纹的垂直螺栓15的顶端部旋入该盲孔。螺纹螺栓15在其下端带有一组夹头24以及一夹头调节刻度盘21，它们共同地构成下面将要详细叙述的拉力装置。

将一正齿轮14可旋转地安装在底座4的顶面上，一支承螺栓13从正齿轮14处直立地竖起。支承螺栓13的顶端与支承块29的内螺纹孔以螺纹啮合。支承块29支承试验台的布料支承台阶以及用于对适当位置的布料加压的装置，它们都将在下面详细叙述。

现在将结合附图3叙述试验台和拉力装置的细节。图3是图1的正面部分的部分剖开的放大示意图。使用定位螺钉将一垂直的圆柱构件28固定地安装在支承块29上。模具27具有用于支承布料和扣合件的扁平顶面，将其柱形腿部19通过一诸如聚氨酯橡胶的软环插入垂直的圆柱构件28的垂直孔。该设置可防止布料压紧装置施加过多的压力。

一加压器臂30具有对扣合件周围部分的布料加压的一环形前端，该臂在模具27的顶面上方延伸。臂30由水平轴38制成，该轴靠在使用螺栓一体地固定于支承块29的臂支承块35上。加压器臂30的后端使连杆33的前端与销34相连。连杆33的后端与大致呈盘状的连杆保持件32相连。连杆保持件32具有一条与连杆33的后端啮合的槽，并可阻止旋转，但它可以沿其中心轴线移动。通过轴承42将连杆保持件32支承在臂调节刻度盘31的套筒上，该臂调节刻度盘具有内螺纹并且与固定于臂支承块35的螺纹水平轴36的外螺纹啮合。在图3中，标号45表示一用于连杆保持件32的保持垫圈，43表示一用于刻度盘31的推力轴承，而44、44是保持垫圈。

如图3所示，刻度盘31顺时针地旋转使其向左移动，迫使连杆保持件32沿相同方向，藉此驱使连杆33向左。因而，布料加压器臂30可以围绕水平轴38逆时针地枢转，以便用一位于其环形前端的空间中的扣合件来压紧布料。可将该刻度盘设计成手动或自动地旋转。

然后，将要解释用于保持扣合件的侧面的装置。请参见图2，如上所述，螺栓15与接头16螺纹啮合，与链条底部相连的所述接头从万向接头处向下延伸。螺栓15具有一形成于底端的大直径头部，它支承一水平的夹头支承板26。使用水平枢销39将三个夹头24附连于夹头支承板26。如图3所示，夹头24在底部变细，其内侧几乎是垂直的。夹头24具有一各自沿外缘形成的圆周槽，将一圈螺旋弹簧41装入夹头24的所述槽中，以使通常处于打开位置的夹头下端偏置。在夹头24上方，螺栓15穿过并且与夹头调节刻度盘21的内螺纹孔以螺纹啮合，以使向下突伸的螺栓的截头圆锥形底部可以推开夹头24的内侧顶部。这里可再次将夹头调节刻度盘21设计成手动或自动地旋转。

使用所述结构，围绕其垂直轴线顺时针旋转的夹头调节刻度盘21驱使夹头24在水平枢销39上枢转，藉此使扣合件夹紧就位。

请参见图2，现在将叙述用升高装置使支承螺栓13可以垂直移动。将一电动机46安装于底座4的下侧，以使齿轮48固定于电动机的输出轴47的顶端。从齿轮48向与该轮啮合的大直径正齿轮14传递动力。正齿轮14的内部沿其中心孔加工有螺纹，并且与支承螺栓13底部中形成的阳螺纹啮合。支承螺栓的底端是没有螺纹、但形成垂直花键50的轴部。花键与底座的孔中的垂直槽51啮合以约束支承螺栓，使螺栓可以上下移动但不能旋转。

实施例2

图6示出了本发明的实施例的修改。使用具有悬臂3’的呈倒置L形的单根柱3来代替第一实施例中的两根柱2、3。在臂3’的自由端部附近设置一支点枢轴5，该支点枢轴支承一有限质量的杆6。杆的前端设有一万向节7，而后端带有一砝码W。可以用其它砝码适当地更换该砝码或使用另外的重力。可以交换沿杆6从多个位置悬吊下来的多个砝码。

柱3的顶端设有一对支架11、12，一测力元件9固定于下支架11。一另外的测力元件10也附连于上支架12。其余结构与上述实施例的结构相同。

该修改形式要求用单根柱来代替两根柱，而臂3’可使支点枢轴5更靠近扣合件拉动机构。较低的杠杆比可使较小的砝码W产生力矩较大杠杆的力，从而可以减少仪器的尺寸。

操作示例1

如同从上面的解释可基本理解的那样，下面将详细叙述用于扣合件的抗拉力测量仪器的操作。图4示出了待试验的揿纽扣合件的多种示例。在附图中，(a)和(d)是相同结构的背衬件，每一背衬件具有用于将扣合件固定就位的插脚。(b)是具有一扩大凸缘的阳性揿纽件。(c)是同样具有扩大凸缘的阴性扣合件。对于试验，将固定于布料的一扣合件放置在模具27的表面上，对准螺纹螺栓15的轴线，使用夹头24来旋转夹头调节刻度盘21以使扣合件的两侧夹紧就位。此时，旋转加压器的臂调节刻度盘31直至其环形端部牢固地对布料加压，以使布料下方的扣合件附连构件与布料共同地保持在位。然后，打开电动机46以使齿轮14旋转，并且用螺柱逐渐向下拉动支承螺栓以及由螺栓支承的布料保持件机构。

现在假定事先调节了杆6的支点和质量分布，以便在杠杆处于其平衡状态时将90N的拉力施加于试验扣合件。然后，在超过该参考值时，下测力元件9上的负荷为零，在这一点上，如果扣合件不与布料相分离，则可确保给定的抗拉力。如果在到达上述点之前将扣合件扯去，则不符合标准或者不能满足要求。上述要求可与时间因素相结合；当拉力达到或超过90N时，电动机在该阶段停止，保持该状态10秒钟，并且观察拉力是否保持于90N或以上。还可以使用适当的显示装置来指示下测力元件的测量值或者使用一些诸如声音或可见显示装置等适当装置来报告零负荷(显示已达到参考值)。后者可报告通过检查的每一物品，它将极大地方便操作。标准之上的抗拉力将被测量，使用上测力元件10并用一些显示装置适当地指示测量值。

可以按照计算机程序来控制以上的操作。图5示出了一典型示例。位于开始点的布料保持装置处于其升高位置，一试验扣合件设置在布料保持件上，而夹紧装置使构件的周缘保持在位。首先，打开起动开关。

在阶段S1中，降低保持装置的升高装置起动，并以匀速缓慢下降。不断地监测重力杆6施加于下测力元件9的力，用一测量仪器或显示装置借助控制装置(包括图中未示出的放大器)来显示数值。下测力元件起初在重力杆的端部处受到全部作用力，在获得参考值时负荷达到零。因此参考值与测量值之间的差值相当于施加于试验扣合件的拉力值。在阶段S2中，确定拉力是否处于或高于参考值(下文中为90N)，如果其低于90N，操作器将确保保持装置处于其下限位置，如果不是的话，则将重复阶段S2。另一方面，如果阶段S2中的数值等于或大于90N，将借助虚线指向使用扬声器或彩灯报告检查通过的阶段S7。如果在阶段S3中到达下限位置，则意味着在达到90N之前扣合件已被扯离布料，然后在阶段S8中报告失败。

在阶段S7或S8之后，电动机将反转以使阶段S9的保持装置升高。在阶段S10中，一返回上限位置的传感器或开关(图中未示出)将探测复位位置并使电动机停止。

操作示例2

在上述过程中，用实线表示的流程来代替图5中以虚线路程代表的流程，为测量起见，加入基准保持时间(下文中为10秒)期间的拉力与参考负荷(下文中为90N)。例如，以下列方式使用电动机的伺服控制来完成该阶段。如果阶段S2是“是”或者“≥90N”，电动机将停止于阶段S4并开始计时。在阶段S5中，使用一单位时间周期(例如一秒)来完成累积计数。当累积计数小于10秒时，确定阶段S6中测力元件的力是否处于或高于参考值。如果低于参考值，循环返回电动机再次起动的阶段S1。如果处于或高于参考值，则返回阶段S5进行下一次单位时间计数。如果阶段S5的计数至少为10秒，在阶段S7中将报告通过，重复该过程直至在阶段S9中反转升高装置(电动机)，当保持装置在阶段S10中复位至上限位置时，停止升高装置并将累积计数器清零，以使整个操作循环结束。这里应当注意的是：一旦在阶段S4中开始计数，就不能将阶段S5中的累积计数器清零直至一次完整的检查循环结束。这是因为试验扣合件只能在至少10秒的累积周期中承受90N的作用力。然而，如果需要的话，为了单独计时，在每次返回至S4的回路时将累积计数器清零。这在需要试验样品在10秒的不间断周期中承受处于或高于90N的作用力的情况下是适用的。

上述操作示例涉及的检测有关待检查的扣合件是否满足通过PL(产品责任)法规所需要的90N的参考值。然而，根据待测试扣合件的类型，参考值可以与示范性的揿纽扣合件完全不同。例如，金属纽扣或铆钉/棒材需要250N或更高的拉力以使其脱离附连的布料。在图6所示的示例中可以通过(1)用不同的砝码来替换砝码或(2)沿杠杆移动同一砝码的位置，从而方便地完成这种参考力的变化。如果这种变化得以实现，则可以通过诸如用于90N的参考值与用于250N的参考值之间的转换来修改控制流程和指示器的设置。

可以用两种方式完成上述过程。一种方法是将图6所示的仪器修改成具有用于在90N和250N之间转换的附加开关，并且增加一另外的砝码或沿杠杆移动同一砝码的位置，同时以如下方式修改图5所示的流程图，即用250N代替S2和S6中的参考值时，将用于90N的参考值的图5的S2和S6作为用于250N的参考值，并且相应地转换指示器的设置。

第二种方法是在没有压力施加于适当位置的扣合件、全部重力施加在检测重力的下测力元件上以及相应地自动修改指示器的灵敏度的条件下将砝码改为用于250N的砝码。因而，在该示例中，不需要修改图5的流程图，如果数值变为250N，将使用S2和S6中的参考值。

虽然迄今为止已经叙述了本发明的较佳实施例，但显然本技术领域中的熟练人士可以在不背离本发明精神的情况下进行多种其它的修改。

尽管操作示例1和2将计算机用于进行判断或者判断加电动机控制，但如果只需要告知测试件是否通过检查的话，则基本可以不需要测力元件。可代替的是，在原先设置上、下测力元件的地方设置简单的开-关传感器开关，以便在移动杆的右端至其不与下开关接触或者与上开关接触时，给出一声音信号。

也可以设置将调整杠杆平衡的附加砝码附连于杆的右端的装置。

从前面的叙述中可以清楚的是，本发明使用设定为一预定张力的一重力杆并且通过杆的平衡位置判断用于将扣合件夹紧装置和布料保持装置互相拉离的张力是否达到参考值。不需要小心地观察测量装置，因此使检查的效率增加。

在本发明中，在任何拉动揿纽扣合件的部分中不使用测力元件，因而拉力不直接施加在测力元件上，当参考值施加在揿纽扣合件上时，测力元件上的负荷变为零，并且在测力元件与若干测力元件之间形成微小的缝隙。在保持周期期间，测试件可能拉长(附连的扣合件可以在作用力下松开)。如果该种现象发生并且如果拉力直接施加于测力元件，一伺服系统将随同变化以补偿该变化。在本发明中，由于测力元件与杠杆端部之间具有缝隙，因此允许缝隙中具有较小的延伸，并且可以免除操作示例1(图5的虚线表示的流程图)以及操作示例2所示的更昂贵的伺服系统。同样，如果延伸超过预定值(杠杆接触测力元件)，电动机可进一步地继续旋转特定数量，而且不需要任何伺服机构。

操作示例2包括伺服机构，该伺服机构可用于在扣合件被拉开前，扣合件需要巨大冲击的情况。通常，操作示例1的检测电路的设计已足够了。

Claims (11)

1.一种用于扣合件的抗拉力测量仪器，它包括：

保持件装置，所述保持件装置用于保持衣服的布料，所述布料附连于一扣合件，并固定在所述扣合件周围；

多个夹紧件，所述夹紧件可以夹紧所述扣合件，并且沿垂直于所述扣合件附连于布料处的布料表面的方向移动；

以及拉力检测装置，所述拉力检测装置用于测量施加于所述夹紧件的拉力；

其中，所述保持件装置由升高装置支承，所述拉力检测装置包括：提供一支点的构件；一枢转支承于所述支点的质量杆；以及一拉力检测器，所述质量杆的一端与所述夹紧件相连，其另一端适合作用于所述拉力检测器。

2.如权利要求1所述的仪器，其特征在于，将所述拉力检测器设置成可使其检测预定拉力的参考值。

3.如权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，所述拉力检测器是测力元件，所述杆的另一端靠在所述测力元件上，将所述支点和所述质量杆的质量分布设置成在达到参考值时，所述杆的另一端离开所述测力元件以达到无负荷。

4.如权利要求2所述的仪器，其特征在于，所述测力元件可测定直至参考值的拉力。

5.如权利要求3所述的仪器，其特征在于，它还包括一第二测力元件，所述杆的另一端位于所述第二测力元件的下方，但远离所述第二测力元件，以测定任何参考值以上的力。

6.如权利要求2所述的仪器，其特征在于，它还包括一装置，当所述拉力检测器检测到任何参考值以上的力，所述装置可将力保持一段预定的参考时间。

7.一种使用权利要求1所述的仪器来测量扣合件的抗拉力的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)起动升高装置以使保持件装置降低；

(2)判断所述拉力检测器上的力是否低于参考值；

(3)如果力低于参考值，则判断所述保持件装置是否达到下限位置，如果还没有达到下限位置，则重复上面的步骤(2)；

(4)如果在步骤(2)超过参考值，则报告测试件通过检查，如果在步骤(3)达到下限位置，则报告测试件失败。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在步骤(4)或(5)之后，向后移动所述升高装置，以及在所述保持件装置复位至上限位置时停止所述升高装置。

9.一种使用权利要求1所述的仪器来测量扣合件的抗拉力的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)起动升高装置以使保持件装置降低；

(2)判断为一测力元件的所述拉力检测器上的力是否处于或高于参考值；

(3)如果力低于参考值，则判断所述保持件装置是否达到下限位置，如果还没有达到下限位置，则重复上面的步骤(2)；

(4)如果在步骤(2)达到或超过参考值，则开始计时，再次判断为一测力元件的所述拉力检测器上的力是否处于或高于参考值，如果力处于或高于参考值，则在计时达到参考时间时报告测试件通过检查；以及

(5)如果在步骤(3)到达下限位置，则报告测试件失败。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：停止步骤(4)中的升高，以及如果所述拉力检测器上的力低于参考值，则在步骤(1)中再次开始升高。

11.如权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述质量杆包括一根棒材以及安装在所述杆的另一端部上的砝码。

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