JP2003144887A - 混合装置 - Google Patents

混合装置

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JP2003144887A JP2001347522A JP2001347522A JP2003144887A JP 2003144887 A JP2003144887 A JP 2003144887A JP 2001347522 A JP2001347522 A JP 2001347522A JP 2001347522 A JP2001347522 A JP 2001347522A JP 2003144887 A JP2003144887 A JP 2003144887A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合液の洗浄が容易であり、しかも短時間で
洗浄を行うことができる混合装置を提供する。 【解決手段】 ケーシング3と、ケーシング3の円筒状
の内部空間13で軸周りに回転駆動可能なロータ5と、
内部空間13の壁面に設けられ液体を導入する2つのポ
ート17,21とを備え、各ポート17,21から内部
空間13に導入された液体をロータ5の回転により混合
する混合装置1において、ロータ5は、放射状に延びる
4つの攪拌翼35を備え、隣り合う攪拌翼35における
凹部37の底部と頂部との間がロータ5の中心側に凸の
なめらかな曲面で形成されていることを特徴とする混合
装置1。この構成により、凹部37内の液体はロータ5
とともに回転し、内部空間13の壁面によって受ける摩
擦力により回転流が生じる。その結果、液体が激しく攪
拌され効率よく混合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二種類以上の液
体、例えば二液性の接着剤を混合するのに適した混合装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】接着剤、塗料等には、2種類以上の液体
を混合することにより、個々の液体単独では得られない
高い硬化性や接着性を発揮するものがある。このような
液体を混合するために従来より用いられている混合装置
は、2つのポートを設けたケーシング内にロータを設
け、各ポートからケーシング内に導入された二液をロー
タを回転駆動することで混合している。ロータには、攪
拌効率を高めて短時間で二液を混合するために、種々の
形状の攪拌翼が設けられている。例えば特開平8−11
2520号公報に記載の混合装置には、ロータの外周面
及びケーシングの内壁面に多数の凹凸が形成されてお
り、特開2000−237568号公報に記載の混合装
置では、ロータの外周面に螺旋状に並ぶ多数の凸部が形
成されている。
【0003】このような混合装置では、ケーシング内で
混合液が硬化するのを防止するため、作業終了ごとにケ
ーシング内に有機溶剤を導入することにより、ケーシン
グの内部を洗浄していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、環境保
全の観点から有機溶剤の使用は、その処理等に問題があ
るため好ましくない。このため、有機溶剤による洗浄の
代替方法として、作業終了後、上記二液のうち一方の液
体をケーシング内に連続的に導入することでケーシング
内に付着している混合液を押し出し、ケーシング内を一
方の液体に置換することにより洗浄する方法も考えられ
る(以下、「置換洗浄法」という)。この方法により、
有機溶剤を使用することなく、ケーシング内から硬化の
原因となる混合液を排除することができる。また、この
とき使用される液体は二液のうちの一方のみであるた
め、ケーシング内にこの液体が残留しても硬化すること
はない。
【0005】ところが、上記のような混合装置では、攪
拌翼によりロータの形状が非常に複雑になっているた
め、二液を高い効率で混合できるものの、置換洗浄法に
よって混合液を完全に除去することができない場合があ
った。例えば、ロータに形成された凸部の付け根等に混
合液が付着すると、ケーシング内に導入される液体によ
ってこれを除去することが困難となり、ケーシング内を
完全に洗浄することができないという問題があった。
【0006】さらに、次のような問題もある。ロータ
は、軸受けによってケーシングに支持されているが、ケ
ーシング内から液体が漏れるのを防止するため、軸受け
にはロータと摺接するシール部材が設けられている。こ
こで、ロータの回転によりシール部材とロータとの間に
摩擦熱が発生すると、その摩擦熱によってケーシング内
に導入された二液の硬化反応が促進される。そのため、
シール部材の近傍は、特に混合液が硬化しやすい状況に
あり、洗浄の妨げになっていた。また、これに起因し
て、硬化した混合液によりシール部材が破損するという
問題もある。
【0007】このような二液の混合によるシール部材の
破損を防止するため、例えば特開平8−142048号
公報に記載の混合装置では、2つのポートのうち、一方
のポートからの液体の吐出方向をロータの一端部側へ傾
斜させるとともに、他方のポートの吐出方向をロータの
他端部側へ傾斜させている。この構成により、各ポート
から吐出される液体は、ロータの軸方向に対して互いに
反対側へ吐出され、二液の混合が防止される。
【0008】ところが、この混合装置では、液体の粘度
が小さく、2つの液体に比重差がある場合には、これら
が流動して混合することがあり、この混合液がシール部
材近傍へ進入し、硬化するという問題があった。その結
果、混合液の洗浄が困難になっていた。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、混合液の洗浄が容易であり、しかも
短時間で洗浄を行うことができる混合装置を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、ケ
ーシングと、該ケーシングの円筒状の内部空間で軸周り
に回転駆動可能なロータと、前記内部空間の壁面に設け
られ液体を導入する2以上の導入口とを備え、前記各導
入口から前記内部空間に導入された液体を前記ロータの
回転により混合する混合装置において、前記ロータは、
外周面から放射状に延びる複数の攪拌翼を備え、該攪拌
翼間における凹部の底部と該攪拌翼の頂部との間が前記
ロータの中心側に凸のなめらかな曲面で形成されている
ことを特徴とする混合装置により達成される。
【0011】また、本発明の前記目的は、ケーシング
と、該ケーシングの内部空間で軸周りに回転駆動可能な
ロータと、前記内部空間の壁面に設けられ液体を導入す
る第1及び第2の導入口とを備え、前記各導入口から前
記内部空間に導入された液体を前記ロータの回転により
混合する混合装置において、前記内部空間の壁面におい
て、前記ロータの軸周りに環状の溝部が形成されてお
り、前記ロータは、径方向に突出し先端部が隙間を介し
て前記溝部に収容される仕切り部を備え、前記各導入口
は前記仕切り部を挟んで、前記ロータの一端部側及び他
端部側にそれぞれ設けられていることを特徴とする混合
装置によっても達成される。
【0012】前記各導入口から延びる液体の導入通路の
少なくとも一つは、内部空間の壁面から略接線方向に延
びていることが好ましい。
【0013】また、前記導入口の少なくとも1つは、該
導入口を開閉する逆止弁を備えていることがさらに好ま
しい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る混合装置を、
二液性の接着剤の混合装置に適用した場合の一実施形態
について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態
に係る混合装置の正面断面図、図2は図1のA−A線断
面図、図3は図1のB−B線断面図である。
【0015】図1に示すように、本実施形態の混合装置
1は、2つの液体を混合して硬化性及び接着性に優れた
一の接着剤を生成するものであり、ケーシング3と、こ
のケーシング3内で駆動装置(図示省略)により回転駆
動するロータ5とを備えている。ケーシング3及びロー
タ5の表面には、混合された接着剤の付着を防止するた
め、例えば鏡面処理、メッキ処理、或いはフッ素樹脂処
理等を施すことが好ましい。ケーシング3は、ロータ5
の軸方向に並ぶ3つのブロック、つまり同図中の上から
並ぶ第1,第2,及び第3ブロック7,9,11を接合
してなり、ロータ5を収容する円筒状の内部空間13
が、これら3つのブロック7,9,11を貫通して形成
されている。
【0016】第1ブロック7上部の開口7aには、ロー
タ5の上端部が挿通されるとともに、この上端部の外周
面に摺接するシール部材15が設けられている。このシ
ール部材15によりケーシング3内の液体が外部に漏れ
るのを防止している。図2に示すように、第1ブロック
7には、一方の液体(以下、「A液」という)を内部空
間13に導入する第1ポート(第1の導入口)17が形
成されている。この第1ポート17から延びる液体の導
入通路17aは、内部空間13の壁面から接線方向に延
びた後、直角に屈曲しており、その途中に第1ポート1
7を開閉する第1逆止弁19が取り付けられている。こ
の第1逆止弁19は、ケーシング3外部の圧力が内部空
間13より所定圧力だけ大きくなったときに、弁体19
aがバネ19bに抗して移動し、第1ポート17を開状
態とするように構成されている。
【0017】図1に示すように、第2ブロック9には、
他方の液体(以下、「B液」という)を内部空間13に
導入する第2ポート(第2の導入口)21が形成されて
いる。この第2ポート21には、上記第1ポート17と
同様に、ケーシング3外部の圧力が内部空間13より所
定圧力だけ大きくなったときに開状態となる第2逆止弁
23が設けられている。特に、この第2逆止弁23は、
第2ポート21より大きい径の弁体23aを備えてお
り、この弁体23aが内部空間13側から第2ポート2
1を塞いでいる。そして、弁体23aがバネ23bに抗
して内部空間13側に移動することで第2ポート21を
開状態にするように構成されている。そのため、例えば
混合液の攪拌により内部空間13の圧力が激しく変動し
た場合であっても、内部空間13側からの押圧力により
弁体23aが移動してポート21が開くことはない。し
たがって、内部空間13から混合液が流入し第2ポート
21内に付着するのを確実に防止することができる。
【0018】第3ブロック11の内部空間13の壁面
は、上端から下方に延びる垂直な壁面13aと、この壁
面13aから連続する漏斗状の傾斜面13bとで構成さ
れており、傾斜面13bの下端に混合液が排出される排
出口25が形成されている。垂直な壁面13aと傾斜面
13bとの連結部分は、なめらかな曲線状に形成されて
おり、これによって混合物の付着を防止している。
【0019】第1ブロック7と第2ブロック9との接合
部には、ロータ5の軸周りに環状の溝部27が形成され
ている。また、ロータ5においてこの溝部27と対応す
る位置には、径方向に突出する円板状の仕切り部29が
形成されており、この仕切り部29の先端が隙間を介し
て溝部27に収容されている。この構成により、仕切り
部29とブロック7,9との間に径方向外方に突出する
断面略V字形の微小流路31が形成される。
【0020】ロータ5において第2逆止弁23と対向す
る位置には、円弧状の凹部33が形成されており、第2
逆止弁23の弁体23aが移動して内部空間13に突出
したときに、ロータ5と干渉しないようになっている。
【0021】図3に示すように、ロータ5の下端部に
は、液体を攪拌するための4枚の攪拌翼35が設けられ
ている。これら攪拌翼35は、内部空間13の壁面に向
かって放射状に延び、その頂部が壁面と所定の微小距離
で対向している。また、隣り合う攪拌翼35の頂部を結
ぶ凹部37は、断面が曲率半径一定で、ロータの中心側
に凸の円弧状に形成されており、この凹部37と内部空
間13の壁面とで断面が楕円状の混合空間Sを形成して
いる。この混合空間S内で、後述するように、液体の混
合が行われる。
【0022】図1に示すように、攪拌翼35の頂部と内
部空間13の壁面とは一定の微小距離Tを介して対向し
ており、これにより混合液の滞留を防止しロータ5或い
は壁面に混合液が付着するのを防止することができる。
また、攪拌翼35の下端部は、上記した内部空間13の
傾斜面13bに沿うようになめらかな漏斗状に形成され
ている。
【0023】次に、上記のように構成された混合装置の
動作について説明する。まず、駆動装置1によりロータ
5を回転駆動させた状態で、第1ポート17から内部空
間13へ所定量のA液を吐出する。図2に示すように、
吐出されたA液は、ロータ5の回転による遠心力によっ
て内部空間13の壁面に沿って旋回し、起動時に内部空
間13に残留するエアを押し出しながら自重によって壁
面と仕切り部29との間の微小流路31を経て下方へと
流れていく。続いて、第2ポート21から所定量のB液
を吐出すると、下方に流れてきたA液と合流した後、ロ
ータ5の攪拌翼35によって混合される。ここで、上記
微小流路31は、V字形に屈曲し第1及び第2ポート1
7,21間の流路抵抗を大きくしているため、第2ポー
ト21から吐出したB液が、第1ポート17側へ流れ込
むのを防止することができる。
【0024】攪拌翼35では、次のように二液の混合が
行われる。すなわち、図3に示すように、混合された二
液が、攪拌翼35間の凹部37と壁面との間に形成され
る断面楕円状の混合空間Sに流れ込み、この混合空間S
でロータ5とともに軸周りに回転する。これにより、混
合液には、壁面との摩擦力によって回転流が生じ、激し
く攪拌されながら効率よく混合が促進されていく。その
後、混合液は自重により下方へ移動し、排出口25から
吐出される。
【0025】以上のように、本実施形態によれば、ロー
タ5の凹部37と内部空間13の壁面とで断面楕円状の
混合空間Sが形成されるため、上記のように二液を高い
効率で混合することができるほか、次のような効果を得
ることができる。すなわち、混合液が凹部37内で激し
く回転されるため、凹部37内での混合液の付着を防止
することができる。特に、凹部37が角部を有しない曲
面で構成されているため、たとえ混合液が付着した場合
であっても、置換洗浄法により、付着した混合液を容易
に洗い流すことができる。また、攪拌翼35の頂部と内
部空間の壁面との間隔が一定であることによっても混合
液の滞留が防止されるため、洗浄を容易にしている。し
たがって、洗浄に使用する液体の量を少なくすることが
でき、短時間で、かつ低コストでケーシング3の洗浄を
行うことが可能となる。さらに、形状が複雑でないた
め、ロータ5の製造を低コストで行うことができる。
【0026】なお、凹部37の断面積を大きくすること
で、混合液の収容容積を大きくすることができるため、
混合装置を大型化することなく、処理能力を向上するこ
とができるという利点もある。
【0027】また、本実施形態では、内部空間13の壁
面に設けられた溝部27と、ロータ5の外周面から径方
向に延び溝部27に収容される仕切り部29とを備えて
おり、さらに第1及び第2ポート17,21が仕切り部
29を挟んでロータ5の軸方向に対して反対側に設けら
れているため、上記のように第2ポート21から吐出さ
れたB液が第1ポート17側へ流れ二液が混合するのを
防止することができる。これにより従来から問題となっ
ていたシール部材15の破損が防止される。すなわち、
第1ポート17の近傍では、ロータ5とシール部材15
とが摺接して摩擦熱が生じるため、この摩擦熱によって
混合液の硬化が促進されやすい状態にあり、この部分に
二液の混合液が流れ込むと、シール部材15上で混合液
が硬化し、シール部材15が破損することがあった。し
かしながら、上記のように構成することにより、シール
部材15の破損の原因となる混合液の流入を確実に防止
することができる。
【0028】特に、両液体の粘性が低くA液の比重がB
液よりも重い場合には、A液が自重により下方に移動し
てB液と入れ替わりやすくなるが、このような場合であ
ってもB液の第1ポート17側への流入を確実に防止す
ることができる。つまり、仕切り部29が回転している
ため、仕切り部29周辺で流れる液体には遠心力が作用
する。遠心力が作用すると、A液はB液より比重が重い
ため径方向外方に移動する一方、B液は径方向内方に移
動する。そのため、図4に示すように、仕切り部29の
外形に沿う微小流路31では、A液が径方向外方、つま
り微小流路31の屈曲部分に集まって、B液の流入を遮
断する。その結果、B液のシール部材15側への進入を
防止することができ、シール部材15の破損を確実に防
止することができる。
【0029】なお、上記混合装置1は、ロータ5が垂直
方向に向く縦置きにしているが、ロータ5が水平方向に
向く横置きにした場合であっても、同様の効果を得るこ
とができる。すなわち、横置きにすると比重の小さいB
液は微小流路の上側へ移動する一方、比重の大きいA液
は微小流路の下側へ移動するが、このような液体に対し
ても仕切り部が回転することで遠心力が作用し、上記し
たようにB液が仕切り部の径方向内方へ移動するととも
に、A液が径方向外方へ移動する。その結果、微小流路
の最外部、つまりV字形の屈曲部にA液が集まり、比重
の軽いB液が微小流路を通過しようとするのを妨げる。
したがって、第1ポート近傍での二液の混合が確実に防
止される。
【0030】このように、本実施形態に係る混合装置1
では、混合液が流入して第1ポート17近傍で硬化しな
いため、置換洗浄法によるケーシング3内の洗浄が容易
になり、その結果、短時間でかつ低コストでの洗浄が可
能となる。
【0031】また、本実施形態では、図2に示すよう
に、第1ポート17から延びる導入通路17aが内部空
間13の壁面から接線方向に延びているため、吐出され
たA液をロータ5の回転に伴って壁面に沿って流すこと
ができる。そのため、吐出されたA液をポート17と反
対側の壁面まで確実に送ることができ、内部空間13に
残留するエアをA液とともに確実に押し出すことができ
る。その結果、エアの影響を受けることなく、均一な混
合比で二液を混合することが可能となる。
【0032】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述
したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【0033】例えば、上記実施形態では、ロータ5に設
けられている凹部37の数を「4」にしているが、これ
に限定されるものではなく、3以上であれば効率のよい
液体の混合を達成することができる。ここで、凹部37
の断面形状は、上記のもの以外に、例えば図5(a)に
示すように、曲率半径が小さい円弧で構成したり、或い
は図5(b)に示すように、曲率が異なる曲線を連結し
て構成することもできる。また、図5(c)に示すよう
に、凹部37の一部、例えば底部に直線部分が含まれて
いてもよく、要するに凹部37がなめらかな曲面を含む
面で構成されていればよく、内部空間13の壁面と凹部
37の壁面とで構成される混合空間S内の液体に回転流
が生ずるような形状であればよい。
【0034】また、ポートの数を「3」以上にして、3
液以上を混合することも可能である。新たに追加するポ
ートは、第1ブロック7或いは第2ブロック9のいずれ
にも設けることができるが、混合すると硬化する二液を
吐出するポートは、仕切り部29を挟む位置に配置する
必要がある。また、上記実施形態では、仕切り部29と
溝部27との隙間が断面V字形になっているが、例えば
コ字形或いは、U字形となるように、仕切り部29と溝
部27を形成してもよい。また、仕切り部29の形状を
溝部27との間に隙間が形成される円形以外の形状にす
ることもできる。
【0035】また、各導入口を開閉する逆止弁の構造
は、上記実施形態で示したバネの付勢力に抗して弁体が
移動するタイプのもの以外に、例えばケーシング内部及
び外部の圧力をモニタし、外部の圧力が内部より所定圧
力だけ大きくなったときに開状態となるように制御され
たニードル弁等を用いることができる。
【0036】なお、上記実施形態では、本発明の混合装
置を、二種類の液体を混合して接着剤を生成する場合に
適用しているが、これ以外にも例えば二種類以上の塗
料、コーティング材、ポッティング材等を混合する場合
にも適用することができる。
【0037】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に記載の発明によれば、ロータの曲面状の凹部と内部
空間の壁面とで周囲になめらかな曲面を有する空間が形
成されており、当該空間内に流入した二以上の液体に
は、ロータの回転によって内部空間の壁面から摩擦力を
受け回転流が形成される。そのため、凹部内では、液体
が激しく攪拌され高い効率で混合することができる。ま
た、液体が凹部内で激しく回転されるため、凹部内での
混合液の付着を防止することができる。特に、凹部が角
部を有しない曲面で構成されているため、たとえ混合液
が付着した場合であっても、付着した混合液を容易に洗
い流すことができる。したがって、洗浄に使用する液体
の量を少なくすることができ、短時間で、かつ低コスト
でケーシングの洗浄を行うことが可能となる。
【0038】また、請求項2に記載の発明によれば、内
部空間の壁面でロータの軸周りに形成された溝部と、ロ
ータに設けられこの溝部に隙間を介して収容される仕切
り部とを備え、さらに第1及び第2の導入口が仕切り部
を挟んでロータの一端部側及び他端部側にそれぞれ設け
られている。そのため、仕切り部と溝部とで形成される
隙間により二つの導入口の間の流路抵抗を大きくするこ
とができる。その結果、一方の導入口から吐出された液
体が他方の導入口側へ流れて二液が混合するのを防止で
き、例えば混合すると硬化する二液性の接着剤の場合に
は、一方の導入口側で混合液が硬化するのを未然に防止
することができる。
【0039】特に、一方の導入口側に、ロータとケーシ
ングとの間で液体の漏れを防止するシール部材が設けら
れている場合には、このシール部材の破損を防止できる
という効果がある。すなわち、シール部材の近傍では、
ロータとシール部材とが摺接して摩擦熱が生じるため、
この摩擦熱によって混合液の硬化が促進されやすい状態
にあり、この部分に二液の混合液が流れ込むと、シール
部材上で混合液が硬化し、シール部材が破損することが
あった。しかしながら、上記のように構成することによ
り、シール部材の破損の原因となる混合液の流入を確実
に防止することができる。このように、請求項2記載の
発明では、二液が混合して一方の導入口側で混合液が硬
化するのを防止できるため、ケーシング内の洗浄を容易
に行うことが可能となり、その結果、短時間でかつ低コ
ストで洗浄を行うことができる。
【0040】また、請求項3に記載の発明によれば、導
入口から延びる液体の導入通路が、内部空間の壁面から
略接線方向に延びているので、吐出された液体をロータ
の回転に伴って壁面に沿って流すことができる。そのた
め、吐出された液体を導入口と反対側の壁面まで確実に
送ることができ、ケーシング内に残留するエアを液体と
ともに確実に押し出すことができる。その結果、エアの
影響を受けることなく、均一な混合比で二液を混合する
ことが可能となる。
【0041】また、請求項4に記載の発明によれば、導
入口に逆止弁が設けられているため、ケーシング内から
導入口側に液体が流入するのを防止することができる。
例えば液体が二液性の接着剤である場合に、一方の液体
が他方の液体の導入口内に流入すると、導入口内で液体
の硬化が起こり、洗浄が非常に困難になるが、上記のよ
うに構成することで、導入口内での液体の硬化を未然に
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る混合装置の一実施形態を示す縦断
面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】仕切り部の回転による二液の分布状態を示す縦
断面図である。
【図5】ロータの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 混合装置 3 ケーシング 5 ロータ 13 内部空間 17 第1ポート(第1の導入口) 19 第1逆止弁 21 第2ポート(第2の導入口) 23 第2逆止弁 27 溝部 29 仕切り部 35 攪拌翼 37 凹部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシングと、該ケーシングの円筒状の
    内部空間で軸周りに回転駆動可能なロータと、前記内部
    空間の壁面に設けられ液体を導入する2以上の導入口と
    を備え、前記各導入口から前記内部空間に導入された液
    体を前記ロータの回転により混合する混合装置におい
    て、 前記ロータは、外周面から放射状に延びる複数の攪拌翼
    を備え、該攪拌翼間における凹部の底部と該攪拌翼の頂
    部との間が前記ロータの中心側に凸のなめらかな曲面で
    形成されていることを特徴とする混合装置。
  2. 【請求項2】 ケーシングと、該ケーシングの内部空間
    で軸周りに回転駆動可能なロータと、前記内部空間の壁
    面に設けられ液体を導入する第1及び第2の導入口とを
    備え、前記各導入口から前記内部空間に導入された液体
    を前記ロータの回転により混合する混合装置において、 前記内部空間の壁面において、前記ロータの軸周りに環
    状の溝部が形成されており、 前記ロータは、径方向に突出し先端部が隙間を介して前
    記溝部に収容される仕切り部を備え、 前記各導入口は前記仕切り部を挟んで、前記ロータの一
    端部側及び他端部側にそれぞれ設けられていることを特
    徴とする混合装置。
  3. 【請求項3】 前記各導入口から延びる液体の導入通路
    の少なくとも一つは、前記内部空間の壁面から略接線方
    向に延びていることを特徴とする請求項1または2に記
    載の混合装置。
  4. 【請求項4】 前記導入口の少なくとも1つは、該導入
    口を開閉する逆止弁を備えていることを特徴とする請求
    項1から3のいずれかに記載の混合装置。
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