JP2002318213A - 高周波アルミシールの非接触検査法 - Google Patents

高周波アルミシールの非接触検査法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂製容器（ボトル）に内容物を充填し、アル
ミシール（中蓋）をいれた外蓋をこれに装着し、高周波
シーラー下を通過させ、アルミシールを非接触加熱して
容器開口部上縁に融着させた際の融着シールの良否が簡
便にしかも全数検査が極めて容易に行うことができる方
法の提供。 【解決手段】高周波誘導加熱処理に引き続いて前記キャ
ップ上面を赤外線熱画像カメラで撮影し、得られた赤外
線画像の形状または熱画像を処理して得たヒストグラム
に基づいてアルミシールの良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波アルミシー
ルの非接触検査法、より詳しくは、少なくともアルミニ
ウム箔及び合成樹脂成形部材で構成される容器中蓋を高
周波誘導加熱によりアルミニウム箔でシールした場合の
シールの良否を外蓋上面から得られる赤外線熱画像から
直接にまたはこのような赤外線熱画像をデータ処理して
得られるヒストグラムから判定する高周波アルミシール
の非接触検査法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤外線を利用した検査法には、例
えば、特開昭６２−２８６５０「異物付着有無の検査方
法」や特開平７−１０１４２３「包装容器接着検査装
置」が知られている。詳述すれば、前者は、被検査物に
外部から熱変化を与え、被検査物の異物付着部が他部と
異なる熱容量のため生じる温度差を赤外線検出器で測定
することにより、食品のブリスタ包装製品の容器上蓋内
面への充填物の付着を間接的に自動判定する、というも
のであり、そして後者は、ホットメルト接着部位を有す
る包装容器の上面と両側面とから放射される赤外線を赤
外線放射温度計で検知することにより、包装容器の接着
箇所の接着不良を包装容器の外方から非接触で検査可能
にする、というものである。これらは、赤外線熱画像を
利用する点においては本発明とは共通するものの、検査
の対象（検査箇所）やとらえる赤外線（源）の相違など
から、後に説明するところから理解されるように、本発
明とは全く異なる。
【０００３】マヨネーズ、ドレッシング、トマトケチャ
ップ、醤油、ソースなど液状、粉状又は顆粒状の調味料
が、大は１ｋｇ以上にも及ぶ大容量の、そして小は１０
０ｇ以下の小容量の非金属材質の樹脂製容器（ボトル）
に充填され、容器開口部は同じく非金属材質の樹脂製キ
ャップ（外蓋）で蓋をされた形態で流通におかれてい
る。これらの製品は、流通過程において、安全上の見地
や消費者の受ける衛生上の印象の点から、中蓋を備える
ことが望まれる。
【０００４】このような中蓋としては、高周波誘導アル
ミニウム箔の加熱によるシール方法がある。すなわち、
例えば、接着剤層を介してポリエチレンフィルムなどの
熱溶融性樹脂フィルムを積層したアルミニウム箔（以下
アルミシール積層材と言うこともある）を、中身を充填
した容器の開口部のドーナツ型上縁を覆うようにドーナ
ツ型上縁の外径より若干大きい（好ましくは、後に開封
時中蓋を取り除くときに取り除きやすいようにタブを付
けた）円形にカットし、このカット片を熱融着性樹脂フ
ィルムの面を下にして容器開口部を覆い、この上から
（好ましくは、内側底にアルミニウム箔を容器開口部上
縁によく圧接できるようなドーナツ状の突条を備えた）
樹脂製外蓋（キャップ）をし、この状態で高周波誘導加
熱シーラーを通す。各部の関係の概念図を図１に示す。
【０００５】このように、高周波シーラーを通した際、
アルミニウム箔の円形カット片の外縁内側部分に渦電流
が流れ、この渦電流でアルミニウムの箔が加熱される。
アルミニウム箔のカット片（アルミシール）は外蓋（キ
ャップ）（の内側底に設けられた突条）でボトル（容
器）開口部のドーナツ型上縁に押さえつけられており、
アルミシールで発生した熱は、アルミシールが接触して
いる部分（図２のＡの部分）のボトルの樹脂を溶かし、
後に自然冷却にて溶けた樹脂が固まる。これによって、
アルミシール（中蓋）がボトル開口部に接着し、そのう
えに外蓋がされている製品が完成する。
【０００６】しかしながら、このようにして行う高周波
誘導加熱シールは、必ずしも常に良好に行われるとは限
らず、キャップ（上蓋）の緩み、斜めキャップ、アルミ
シールの２枚重ね、加熱温度の低すぎ、加熱温度の高過
ぎ、シール部への内容物（中身）の付着、シール面の切
り欠け、アルミシールなし、等の理由による不完全な欠
陥シールが生ずることがある。
【０００７】そこで、例えば、ベルトコンベアを利用し
て、樹脂製容器への中身（内容物）の充填、容器開口部
のドーナツ形上縁にアルミニウム箔の円形中蓋を置き、
これを外蓋（キャップ）で前記容器開口部上縁に圧接
し、この状態で高周波誘導加熱に付して前記アルミニウ
ム箔を前記容器開口部上縁に高周波加熱融着をすること
で密栓をした製品を連続的に製造する生産ライン上で前
記のようなシールの不完全な製品を簡便に検出すること
ができて、このような製品（不良品）を排除することの
できることが強く望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
項記載の従来技術の背景下に、上に説明したような高周
波アルミシールにおける欠陥を簡便に検出する方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前項記載の
目的を達成すべく鋭意研究の結果、樹脂製容器開口部ド
ーナツ形状上縁にアルミシール中蓋をいれた蓋（外蓋）
を装着し、高周波シーラー下を通過させ、アルミシール
積層材を非接触加熱し、そのうちの下層の熱溶融性樹脂
を容器口部ドーナツ形上縁に融着させる際、アルミシー
ル箔部で発生した熱が該ドーナツ形状の溶融部つまりシ
ール状況を外蓋を通してその外側表面に伝わるが、熱伝
導された様子を赤外線カメラにて赤外線の熱画像として
非接触で取り込み、これを画像検査処理装置にて上蓋外
表面の温度分布をカラーで再現し、この形状と解析した
データからアルミシールが良好な状態で接着されたか否
かを容易に判別できることを見出し、このような知見に
基づいて本発明を完成するに到った。
【００１０】すなわち、本発明は、樹脂製容器開口部の
ドーナツ形状上縁に少なくとも合成樹脂成形部材とその
上にアルミニウム箔等の金属片の中蓋を置き、これを樹
脂製外蓋で前記容器開口部上縁に圧接し、この状態で高
周波誘導加熱に付して前記金属片の発熱により、下面に
圧接された合成樹脂成形部材を部分溶融して前記容器開
口部ドーナツ形状上縁に加熱融着させた場合に、前記高
周波誘導加熱処理に引き続いて前記キャップ上面を赤外
線熱画像カメラで撮影し、得られた赤外線熱画像の形状
及び／又はデータ解析に基づいてアルミシールの良否を
判定する高周波アルミシールの非接触検査法であって、
該データ解析が１）計測された全温度の内、一定以上の
高温値の検出、２）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上
縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸
及び単軸方向の長さの比又は形状異常による検出、３）
樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶
着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温
度分布検出、４）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁
に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナ
ツ形中心線の温度分布検出の少なくとも一つを用いるこ
とを特徴とする高周波アルミシールの非接触検査法に関
する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】樹脂製容器開口部のドーナツ型上縁に合成
樹脂成形部材とその上にアルミニウム箔等の金属片（ア
ルミシール積層材）の中蓋を置き、これを樹脂製外蓋
（キャップ）で前記容器開口部上縁に圧接し、この状態
で高周波誘導加熱に付して前記アルミニウム箔の下面に
位置した合成樹脂成形部材を前記容器開口部上縁に高周
波加熱融着をすること自体は適宜従来法によることがで
きる。
【００１３】赤外線熱画像カメラで物体の表面を撮影
し、得られた熱画像をデータ処理して前記物体の表面の
温度分布を例えばカラーで表示し（高温部は赤、低温部
は青、そして中間部は黄色というように）、あるいはヒ
ストグラムで表示することは、市販の赤外線カメラ、デ
ータ処理、ディスプレイなどのシステムからなる装置を
適宜使用することが出来る（例えば、日本電気（株）赤
外放射温度計「サーモトレーサ」、三菱電機（株）高速
熱画像解析装置「三菱サーマルイメージャ」、日本アビ
オニクス（株）赤外線熱画像装置（ＴＶＳシリーズ）、
日本電子（株）赤外線温度解析装置「サーモビュア」
（ＪＴＧ−６０００シリーズ）、等）。
【００１４】本発明で用いられる高周波発振器は市販の
装置を用いることができる。例えば、島田理化（株）製
「高周波発振器ＳＳＴー２０」が好んで用いられる。
【００１５】本発明の特徴は高周波発振により金属片
（アルミニウム箔）に発生した熱により、該金属片下面
に積層された合成樹脂成形部材の一部が溶融し、樹脂製
容器口部のドーナツ形上縁がシールされた際発生した熱
を、外蓋裏天面を通して外蓋外側上面に熱伝導された熱
分布を上部より赤外線熱画像カメラでとらえ、得られた
赤外線熱画像データを処理して外蓋外側上面の温度分布
をカラー表示し、またはヒストグラム解析し（因みに、
これらの、データ処理による表示は、リアルタイムで行
われ得ることは周知の通りである）、これらの表示又は
解析を基に良好にシールされた製品の場合のそれらと比
較して一致すればシール良好と判定し、そして一致しな
ければシール不良と判定することや又基準となるデータ
を設定しておき異常値を検出することでシール性を非接
触的に検査することにある。
【００１６】図２により、これをより具体的に説明す
る。図２はアルミシール加熱時のキャップ（外蓋）上面
への熱伝導とこれを上部よりキャップに向かって赤外線
熱画像カメラで捕らえたヒストグラフを示すものであ
る。アルミシールで発生した熱は、キャップの部分（図
２のＡの部分）にも伝わり、キャップ上部から赤外線熱
画像カメラで見るとドーナツ形状部分の温度がドーナツ
内側の温度より高いことが分かる。温度分布の形でシー
ル性の接着状況をかなり正確に判断することができる。
【００１７】つまり、図２に示すようなきれいなドーナ
ツの形が観察された場合は（ただし、アルミニウム箔の
中蓋にタブが付いているときは、ドーナツ型画像の外縁
にそれによる若干の欠けが入る）、良好なアルミシール
が施された、と判断でき、それ以外の形が観察された場
合は、形によって、（１）キャップ（外蓋）が充分に締
まっておらずアルミシール（中蓋）がボトル（容器）開
口部のドーナツ型上縁によく押さえつけられていなかっ
たため、（２）斜めキャップ締めでアルミシールの浮い
ている部分があったため、（３）ボトル（開口部のドー
ナツ型上縁）のアルミシール接着面が平らでなくアルミ
シールにきちんと接触していなかったため、（４）アル
ミシール接着面に内容物が付着していたため、温度が充
分に上昇しなかったため、（５）高周波シーラーの出力
が大きすぎて温度が上昇し過ぎたため、（６）高周波シ
ーラーの出力が小さすぎて温度が充分に上昇しなかった
ため、（７）高周波シーラーによる加熱がなかったた
め、（８）アルミシールが装着されていなかったため、
（９）アルミシールが重なって装着されていたため、等
々の様々な不具合原因を推定することができる。よっ
て、この結果を用いて、コンベアを流れる内容物充填済
みボトル（容器）のアルミシール接着の良否判定をオン
ラインで全数を検査できるのである。
【００１８】ドーナツの形状は樹脂製容器口部が円形で
あるにも拘わらず、実際生産工程で本発明を実施した場
合、画面上では楕円形に映し出される。これは樹脂製容
器の熱溶着シールが作動するベルトコンベア上で行われ
ることに起因する。つまり、樹脂製容器は常に一定速度
で移動しているので移動方向に押しつぶされた形状の楕
円形ドーナツとして画面上に表れるためである。しかし
ながらこの楕円形の映像であっても解析また肉眼による
判断に支障を及ぼすことはない。
【００１９】赤外線画像のデータ処理によって得られる
ヒストグラムに基づいてアルミシールの良否の判定を行
うことも、同様に、シール良好な場合のヒストグラムと
検査対象品のヒストグラムを比較し、両者の一致の程度
するかどうかでシールの良否を判断する。
【００２０】その画像またはヒストグラムが良好にシー
ルされた製品（良品）の画像またはヒストグラムと照合
して一致しないためにシール不良と判定された製品（不
良品）をベルトコンベアの製造ラインから除去するに
は、ディスプレイの画像を監視していてシール不良の画
像が表れたら若しくは前記照合を機械的自動的に行わせ
て不良品の場合はディプレイ上にNo Goodと表示させる
ようにしておいて、No Goodと表示されたら当該不良品
をマニュアル的にラインから取り除くことで行うことも
できるが、また、機械的自動的に行わせた前記照合の結
果を不良品排除装置の駆動用信号に変換して自動的に不
良品排除を行うこともできる。
【００２１】一方、画面上に映し出された映像の温度分
布データ解析に於いて、１）（異常高温）計測された全
温度のうち、一定以上の高温値の検出、２）（シール部
異常形状）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着
された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸
方向の長さの比又は形状異常による検出、３）（シール
温度分布）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成
された熱溶着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の
中心線の温度分布検出、４）（シール温度変化率）樹脂
製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂
成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布
検出の少なくとも一つを用いるか又複数を組み合わせて
用いることができる。
【００２２】上述の１）：（異常高温）計測された全温
度のうち、一定以上の高温値の検出の目安は樹脂製容器
の材質とアルミシール部材に用いる合成樹脂形成部材と
の組み合わせで決定される。一般的には高密度ポリエチ
レンを合成樹脂形成部材にポリエチレンを用いる場合、
それぞれの融点はメーカーにより差はあるが概ね１２０
〜１４０℃、１０７〜１２０℃であるので最大温度は１
４０℃である。一方、高周波発振による加熱で発生した
熱はキャップ内天面からキャップ外側上面にに伝わる。
赤外線熱画像カメラはこのキャップ上面の温度を計測す
るため溶融温度はキャップへの熱伝導を通して測定され
ることになる。従って、計測される温度は溶融温度より
比べかなり低温度で測定される。実際にはどの程度キャ
ップ外側の見かけの温度が溶融温度より低く検出される
かはキャップの材質、構造、高周波アルミシール条件
（室温、高周波発振時間、樹脂製容器移動速度等）によ
って異なってくる。従って、異常高温値を何度に設定す
るかはその都度検討し決定する必要がある。
【００２３】上述の２）：（シール部異常形状）樹脂製
容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成
形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの比又
は形状異常による検出をより具体的に説明する。袴に載
置された樹脂製容器はベルトコンベア上を移動している
のでシール性状態の検出のため赤外線画像解析ＣＲＴ画
面に映し出された映像は移動方向Ｙ軸が移動に直角なＸ
軸に比べ短い。従ってＸ／Ｙ比を一定値幅以内とするか
Ｘ及びＹ値各々の上限と下限を設定する検査が可能であ
る。
【００２４】上述の３）：（シール温度分布）樹脂製容
器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドー
ナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検
出はドーナツ状の肉部と空洞部で温度分布が異なること
から樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布を横軸に
温度、縦軸に度数をするグラフに示せば２つの極大値を
持つ曲線となり、このパターンをメモリーに記憶させて
おき実測値と比較させることで検出出来る。
【００２５】上述の４）：（シール温度変化率）樹脂製
容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成
形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布検
出は主にドーナツ形状の断線つまり熱溶着していない破
断部分を検出するのに都合が良い。ＣＲＴ画面上にＸ軸
はドーナツ形中心線に沿って０〜３６０度とし、Ｙ軸は
温度を記録する。曲線がＸ軸に平行な直線又は緩い曲線
を示せば温度の急激な変化（破断地帯）はないと見なす
ことが出来る。
【００２６】本発明による検査システムの１例を図３に
示す。
【００２７】コンベアの移動が速くてラインスピード
（ボトル／分）が大きいときは、このような速度でも先
に説明した上蓋上面の温度分布をよくキャッチできるよ
うな高速熱画像解析装置を採用するとよいことはいうま
でもない。
【００２８】また、コンベアの移動速度が速くて容器移
動速度も大きくなり、そのために容器の蓋の進行方向前
面が冷え、その結果得られる赤外線熱画像がシール良好
の時でもきれいなドーナツ形にならないときは、シール
良好なものの熱画像を基準とし、これと検査対象品の熱
画像とを照合することでシールの良否を判定することの
できることは、これまたいうまでもない。
【００２９】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に説明する。
【００３０】（樹脂製容器及び高周波シール部材の準備
と組み込み）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に合
成樹脂成形部材／接着剤／アルミニウム箔／セロファン
薄膜を積層したアルミシール積層材（総厚さ３０μｍ）
を中蓋とし、これをねじ込み式の赤色の樹脂製外蓋で前
記容器開口部上縁に巻絞めトルク７．５ｋｇ／ｃｍで圧
接し、試験用サンプルとした。樹脂製容器は容量２５０
ｇ入り、４００ｇ入り、６００ｇ入り、１０００ｇ入り
で中身にマヨネーズを充填した各種容器を各５０００本
用意した。樹脂製外蓋はこの他に黄、橙及び白各種用意
した。
【００３１】（高周波シールとシール状態の撮影）前記
準備した樹脂製容器をベルトコンベア上で安定させるた
めの袴に載置し、これを５３０ｃｍ／ｓで移動させ、高
周波発振器（島田理化（株）製「ＳＳＴ−２０」）のコ
イル下一定位置を維持して水方向に移動させた。この状
態で出力８９〜１０６Ｖ、５５〜７５Ａで高周波誘導加
熱に付して前記アルミニウム箔の発熱により、下面に圧
接された合成樹脂成形部材を部分溶融して前記容器開口
部ドーナツ形状上縁に加熱融着させた。前記高周波誘導
加熱処理に引き続いて前記キャップ上面を赤外線熱画像
カメラで撮影し、得られたＴＶ画面上にドーナツ形の温
度分布映像を映し出した。
【００３２】（解析項目） １）（異常高温） 計測された全温度のうち、一定以上の高温値の検出、 ２）（シール部異常形状） 樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成
樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さ
の比又は形状異常による検出、 ３）（シール温度分布） 樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶
着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温
度分布検出、 ４）（シール温度変化率） 樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成
樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度
分布検出を１）〜４）を同時に行った。
【００３３】（解析結果）ＣＲＴ画面の映像から肉眼で
ドーナツ状の温度分布をカラフルに映像化することがで
きた。これで肉眼でも瞬間的に判断することができた。
更に精度を期すために上記解析項目を全サンプルについ
て検出し、データを記憶させた。実際の工程分析には上
記解析項目に照らして異常値を検出した場合にそのサン
プルについて、コンピュータに記憶させたデータを引き
出し、異常原因を解析し、直ちに、その後の対策をとる
ことができる。解析項目１）：異常高温で検出された例
は高周波シールした後再度高周波シールを意識的に行っ
た場合に検出された。アルミ箔の一部と樹脂製容器口部
上縁の一部がゆるみ、キャップ、あるいは斜めキャップ
のため部分的に点接触したような状態でその部分の異常
高温を検出した。解析項目２）：シール部異常形状は樹
脂製容器の送り込み、移動速度の異常。解析項目３）：
（シール温度分布）からアルミシール積層材をセットし
なかった場合、二重にアルミシール積層材をセットした
場合に異常低温を検出した。解析項目４）：（シール温
度変化率）はシール部分の一部がシールされていなかっ
た場合に検出した。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂製容器（ボトル）
に内容物を充填し、アルミシール積層材（中蓋）を外蓋
内天面に接してこれに装着し、高周波シーラー出力下を
通過させ、アルミシール積層材下層の合成樹脂形成部材
と該容器開口部上縁に融着させた際の融着シールの良否
が簡便にしかも全数検査が極めて容易に行うことがで
き、品質管理を極めて効率的かつ効果的行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波シールのシール部分を示す切開
図を示す。
【図２】アルミシール加熱時のキャップ（外蓋）上面へ
の熱伝導とその赤外線画像ヒストグラムを示す。
【図３】本発明による検査システムの１例を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｊ 5/48 Ｇ０１Ｊ 5/48 Ａ (72)発明者 橘 孝六 東京都中央区京橋１−15−１ 味の素株式 会社内 (72)発明者 荒張 容周 神奈川県川崎市高津区下野毛２−12−１ クノール食品株式会社内 (72)発明者 熊田 武夫 神奈川県川崎市高津区下野毛２−12−１ クノール食品株式会社内 (72)発明者 一木 雅夫 神奈川県川崎市川崎区鈴木町１−１ 味の 素株式会社生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G040 AA05 AB08 BA25 CA11 CA23 DA06 EA04 HA02 2G066 AC16 BA11 BC15 BC23 CA02 CA04 3E094 AA05 CA25 DA01 EA20 FA02 GA01 GA09 GA10 GA11 GA12 GA22 HA08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に少
    なくとも合成樹脂成形部材とその上にアルミニウム箔等
    の金属片の中蓋を置き、これを樹脂製外蓋で前記容器開
    口部上縁に圧接し、この状態で高周波誘導加熱に付して
    前記金属片の発熱により、下面に圧接された合成樹脂成
    形部材を部分溶融して前記容器開口部ドーナツ形状上縁
    に加熱融着させた場合に、前記高周波誘導加熱処理に引
    き続いて前記キャップ上面を赤外線熱画像カメラで撮影
    し、得られた赤外線熱画像の形状及び／又はデータ解析
    に基づいてアルミシールの良否を判定する高周波アルミ
    シールの非接触検査法であって、該データ解析が１）計
    測された全温度の内、一定以上の高温値の検出、２）樹
    脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹
    脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの
    比又は形状異常による検出、３）樹脂製容器開口部のド
    ーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドーナツ形状の樹
    脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検出、４）樹脂
    製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂
    成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布
    検出の少なくとも一つを用いることを特徴とする高周波
    アルミシールの非接触検査法。
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