JP2003514289A - 局所的に特異性を有する製品の製造方法 - Google Patents

局所的に特異性を有する製品の製造方法

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ジェロエン、バン、デル、ホウト
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Abstract

(57)【要約】 製品の幾何形状は多角形の基本図形の集合体として、特にＳＴＬ（structuraltriangulation language）により記述され、基本図形のなかから部分的に密着した基本図形から成る平面部分を選択する工程と、この平面部分に製品の製造中に、この製品のなかで上記平面部分を含む部分にもたらす少なくとも１つの特異性を付加する工程と、必要であれば任意に、選択しようとする他の平面部分に対しても上記プロセス工程を繰り返す工程と、得られた模型情報に基づいて層状に材料を重ねる技術を使ってあるいは金型成形プロセスで、製品を製造する工程とを有し、製品のなかで少なくとも上記平面部分を含む部分を積層する間あるいは射出成形の間に、製品に付随する特異性をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特異性を局所的に有する製品の製造方法に関し、この製品の幾何形状
は、多角形の基本図形の集合体として、特にＳＴＬ（structural triangulation language三角形の集合体として記述する方法）により記述されている。
【０００２】
【従来の技術】
このような製品は、たとえばステレオリトグラフィーや選択性レーザー焼結で
みられるような、層製造技術ＬＭＴ（layers manufacturing technology）や立
体自由加工ＳＦＦ（solid freedom fabrication）として知られている材料を層
状に重ねる技術を用いて製品を積層することによって製造できる。
【０００３】 また、このような製品は、金型成形プロセスによっても製造でき、これに関し
て、金型という用語は、あらゆる種類のパンチや特定の製品形状を製造するのに
必要な他の器具を意味するものと理解される。
【０００４】 このような製品を設計および製造するのに、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムがしばし
ば利用されている。また積層製品としてできたある金型を、特異性を局所的に有
する別の製品を製造するために利用できることにも留意すべきである。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】
このような公知技術において、製造しようとする製品の外観、材料組成、およ
び／または物理的性質や他の性質の汎用性を高めるために、本発明の方法は、本
明細書の最初の段落で述べた分野において、上記の基本図形のなかから部分的に
密着した基本図形から成る平面部分を選択する工程と、この平面部分に、製品の
製造中に、この製品のなかで上記平面部分を含む部分にもたらそうとする少なく
とも１つの特異性を付加する工程と、必要であれば任意に、選択しようとする他
の平面部分に対しても上記プロセス工程を繰り返す工程と、次いで得られた模型
情報に基づいて層状に材料を重ねる技術を使ってあるいは金型成形プロセスで製
品を製造する工程とを有し、製品のなかで少なくとも上記平面部分を含む部分を
積層する間あるいは射出成形の間に製品に付随する特異性をもたらすことを特徴
とする。
【０００６】 上記の特異性とは、特定の平面部分に施される着色、その製品の特定部分の材
料組成、および／または弾性、硬度などの製品の特定部分の物理的性質や他の性
質、あるいは、この方法が金型成形プロセスに用いられる場合ならば、この製品
のなかでどの部分を特定の金型の雌雄両面のいずれか片方で製造するかの指定な
とに関連したものでよい。
【０００７】 この製品が金型の場合、たとえば材料を層状に重ねる技術を使って、種々の材
料から金型の雌雄両面のいずれか片方となる部分を製造できる。このようにして
、金型の種々の部分ごとに種々の特異性がもたらされ、たとえば金型の部分どう
しで熱伝導性を異なるようにしたり、金型に耐食層を局所的に設けることが、１
回のオペレーティングサイクルで可能となる。
【０００８】 さらに、たとえば特定の材料組成と着色といったように、いくつかの特異性を
平面部分にもたらすことも可能である。ある平面部分に特異性を付加するという
ことは、平面部分にこれらの特異性を付加してから、この平面部分を成す基本図
形にもこれらの特異性を付加することによって、その平面部分の基本図形に特異
性を直接的にもたらすこと、およびその平面部分の基本図形に特異性を間接的に
もたらすことの両方を意味する。
【０００９】 共にひとつの模型を設定するこれら平面部分の壁厚はゼロである。したがって
、単一または複数の特異性が単一または複数の選択された平面部分にもたらされ
たあと、次いで（壁厚がゼロの）殻模型に関する模型情報は、立体模型に関する
情報に変換されることになっている。その後、この立体模型に関する情報に基づ
いて、材料を層状に重ねる技術を使って、この製品が製造される。ただし、この
手法はもちろん金型成形プロセスには適用できない。実際に、特異性が基本図形
に付加されたＣＡＤ模型では、ＣＡＤ模型のまま維持されて、これはＣＡＭシス
テムに直接提供できるようになっている。
【００１０】 平面部分の選択は、コンピューターのモニタースクリーン上に製品の幾何形状
を表示し、このモニター上で多角形の基本図形を指定してから、この指定された
基本図形にあらゆる基本図形を組み合わせていって、ひとつの平面部分とするこ
とによって行われる。なお、これらの組み合わせていく基本図形の基本ベクトル
は、指定された基本図形の基本ベクトルと双方的にもしくは相対的に、所定の角
度差を越えないようになっている。
【００１１】 平面部分への特異性の付加は、コンピューターのメモリーに特異性がコード化
されて入っていて、そこからあるコードを選択し、選択された平面部分のファイ
ルデータに付加することによって行われる。このコードは、基本図形ごとにコン
ピューターのメモリーに入れておくことができる。
【００１２】 基本図形がＳＴＬによる三角形からなる場合に、三角形のＳＴＬファイルで適
用可能なメモリースペースに、それぞれの三角形ごとにコードを入れておくこと
ができる。適用可能な標準メモリースペースは現状では２バイトであり、たとえ
ばそれぞれの三角形のＳＴＬファイルで適用可能なメモリースペースには、２１ ５ とおりの着色コードを入れておくことができる。
【００１３】 本発明はさらに、特異性を局所的に有する製品を製造するためのコンピュータ
プログラムに関し、この製品の幾何形状は、多角形の基本図形の集合体として、
特にＳＴＬ（structural triangulation language；三角形の集合体として記述
する方法）により記述され、さらにこのプログラムは：上記の基本図形のなかか
ら部分的に密着した基本図形から成る平面部分を選択する工程と、この平面部分
に製品の製造中にこの製品のなかで上記平面部分を含む部分にもたらそうとする
少なくとも１つの特異性を付加する工程と、必要であれば任意に、選択しようと
する他の平面部分に対しても上記プロセス工程を繰り返す工程とを有することを
特徴とする。
【００１４】 またこのプログラムは、材料を層状に重ねる技術を使った製品の製造にも、金
型成形プロセスでの製品の製造にも、利用できる。特に材料を層状に重ねる技術
を使った製品の製造では、このプログラムは、単一または複数の選択された平面
部分に単一または複数の特異性がもたらされてから、次いで殻模型に関する模型
情報が立体模型に関する模型情報に変換され、その後この立体模型に関する模型
情報に基づいて、この製品が材料を層状に重ねる技術を用いて製造されるように
、設計されたものとなっている。
【００１５】 本発明はさらにまた、特異性を局所的に有する製品の製造中に使われるコンピ
ューターシステムに関し、この製品の幾何形状は、多角形の基本図形の集合体と
して、特にＳＴＬ（structural triangulation language；三角形の集合体とし
て記述する方法）により記述されており、さらにこのコンピューターシステムは
、上記プログラムのうちのひとつを利用している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】 一般的に幾何形状は、多角形の基本図形の集合体として記述できるが、以下の
説明は、基本図形を三角形として、つまりたとえばＣＡＤシステムでラピッドプ
ロトタイプ技術を用いるときなどに使われる、標準ＳＴＬ（structural triangu
lation language；三角形の集合体として記述する方法）による基本図形で始め
ることとする。
【００１８】 ＳＴＬファイルは、三角形の集合体から構成され、各三角形は、３つの座標と
基本ベクトルで記述される。さらに現状では各三角形ごとに、情報の付加には、
２バイトが標準利用できる。
【００１９】 図１を参照して述べられる実施例においては、この情報は着色コードとなって
いる。図１は、ＳＴＬによるブロック形状の模型を示したもので、ブロック自体
とは異なる着色を施そうとするＴ字型のレリーフを上に載せている。それぞれの
三角形に着色コードを提供できるようにするために、対象物、この実施例では図
１のブロック形状の模型を、コンピューターのモニタースクリーン上に３次元的
に表示する。
【００２０】 次いで、ひとつの三角形、たとえば三角形１をスクリーン上でカーソルを使っ
て指定する。この後、所定の判定基準を満足する常に隣接する三角形が自動的に
選択される。ここで所定の判定基準を満足するということは、常に隣接する三角
形の基本ベクトルどうしの間の角度（許容角度ともいう）が所定の値より小さい
ということである。ここで述べられている実施例において、この許容角度が６０
°より小さいと、三角形１を指定した後、三角形２、３、および４が直接的に選
択される。
【００２１】 次いで、メモリーに入っている着色コードから所望の着色を選択して、この該
当コードが、三角形１から４のそれぞれのＳＴＬファイルに付加される。
【００２２】 次いでこの実施例では、背景面上の三角形５が指定されてから、同様の判定基
準を用いて、三角形６から１６が直接的に選択される。さらにこのグループのＳ
ＴＬファイルに、着色コードを付加できる。
【００２３】 その後、このプロセスを、図１に示された模型のすべての垂直面の三角形のそ
れぞれのＳＴＬファイルに着色コードが付加されるまで、繰り返すことができる
。このようにして、当該三角形に対して着色コードをＳＴＬファイル中に有する
三角形のグループつまり平面部分が得られる。
【００２４】 かくして、たとえば図１のブロックが白に着色されると、そのブロック上に載
せられたＴ字型は赤に着色される。この実施例において、Ｔ字型の垂直面とブロ
ックの垂直面に対して、たとえば１００°の許容角度が判定基準として選択され
た場合は、垂直面である三角形が指定された後、Ｔ字型の垂直面すべてとブロッ
クの垂直面すべての三角形が、１回のサイクルで選択できてしまう。ただしこれ
が可能なのは、着色コードをすでに有する平面部分が除外されている場合に限る
。
【００２５】 ある平面部分から次の平面部分への遷移が十分に鋭利でないとき、問題が引き
起こされることがある。この状態は、図２および３に示されている。
【００２６】 図２は、図１に示されたＴ字型の一部を示したものであるが、Ｔ字型の上側の
面から背景面への遷移が鋭利ではない。そして図３は、図２に示されたＴ字型の
一部の断面図である。図２においては、三角形の集合体として示されているのは
、上方に突き出るレリーフ面から背景面への遷移面のうちの１面だけである。２
つの隣接する三角形同士の間の許容角度について常に検討していけば、たとえば
最上の三角形１７を指定した後、遷移面のすべての三角形が連続的に選択できる
。
【００２７】 ただし、これらの選択された三角形の基本ベクトルを、指定三角形１７の基本
ベクトルと常に比較して、たとえば基本ベクトル同士の間の角度として３０°を
判定基準とした場合に、三角形の上方のグループだけが選択されるようにするこ
とも可能である。すべての三角形が連続的に選択されるようにする第１のケース
は相対許容角度と呼ばれ、三角形の上方のグループだけが選択されるようにする
第２のケースは絶対許容角度と呼ばれる。
【００２８】 断面図をスクリーン上に表示することができ（図３）、さらにウインドウをス
クリーン上で開けば、遷移面において、特定の着色コードが付加される部分１８
を表示できる。
【００２９】 模型のＳＴＬファイルに着色コードを付加することによって、これはＣＴＬ（
colored triangulation language；着色三角形の集合体として記述する方法）で
記述される。ＣＴＬによるＣＡＤ模型をＣＡＭシステムに供して、金型を設計で
きる。
【００３０】 そしてその後、対応してでき上がった金型によって射出成形で製品が製造でき
る。これに関して、成形しようとする製品の特定部分の着色を検討しなければな
らない。たとえば図１に示された実施例では、ブロックは金型の雌雄両面のいず
れか片方で成形でき、Ｔ字型はもうひとつの片方で成形できる。たとえばＡＢＳ
（acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer；アクリロニトリルーブタジエ
ンースチレン共重合体）のような白色プラスチックを、金型の雌雄両面の片方か
ら金型に導入し、そして十分硬化したら、たとえばＰＣ（polycarbonate；ポリ
カーボネート）のような赤色プラスチックを、金型の雌雄両面のもうひとつの片
方から金型に導入すると、２種類の着色がなされた製品が得られる。ただしこの
場合の金型は、適切な様式で設計されていなければならない。
【００３１】 材料を層状に重ねる技術で、製品を製造するためには、ＣＴＬによって示され
た模型では不十分である。実際、共にひとつの模型を設定するこれら平面部分の
壁厚はゼロである。このような模型はさらに殻模型として指定されている。この
殻模型は立体模型に変換されなければならない。
【００３２】 特定の着色を施そうとする平面部分が選択されたあと、通常の平面部分によっ
て作られた殻模型は立体模型に変換されなければならない。続いて、立法体形状
の対象物の殻模型、立体要素模型および、立体要素殻模型がそれぞれ、図４Aか
ら４Cに示されている。４枚の直立側面によって形成された平面部分に、たとえ
ば青（Ｂｌ）、赤（Ｒｅ）、緑（Ｇｒ）および黄（Ｙｅ）の着色コードをもたら
すとして、ＣＴＬによって示された模型４Ａを立体モデル、つまり立体要素模型
４Ｂまたは立体要素殻模型４Ｃのいずれかに、変換させなければならない。実際
に、これらの模型４Ｂや４Ｃから、いわゆる「スライス」すなわち指定された厚
を有する層１９ができる。次いで層１９（図４Ｃ）を積み重ねて供することによ
り、材料を層状に重ねていく技術に関して知られた方法で、各層からなる種々の
部分に指定された着色が施されて、製品ができあがる。
【００３３】 ＳＴＬによる模型がＣＴＬに変換され、そして必要であれば引き続いて立体モ
デルに変換される方法は、それに適したプログラムを使って、実現化される。そ
のアルゴリズムは、押し出そうとする平面同士が相互に交差しないようになって
いなければならない。
【００３４】 図５Ａにおいては、３つの三角形がＣＴＬにより示されている。これらから他
のものを加えずに立体要素殻模型を作ると、図５Ｂに示されたような製品が得ら
れる。さらにアルゴリズムでの補正をおこなって、図５Ｃに示されたような模型
が確実に得られるようにしなければならない。必要であれば無論、他の補正を行
っても良い。
【００３５】 本発明は、図面を参照しながらこれまで述べてきた例として挙げられた実施態
様に限定されるものではなく、当然のこととして、上記請求項の権利範囲から逸
脱しない限り、あらゆる種類の変更が可能である。
【００３６】 このようにしてたとえば、ＳＴＬによる模型に付加しようとするコードは、上
述のとおり、選択した平面部分の着色に関するものばかりでなく、他の特異性や
特異性の組み合わせにも関するものもある。つまりたとえば、図４Ｃに示された
ような立体要素殻模型の赤および黄の直立側面を、青および緑の直立側面より硬
いプラスチックで製造してもよい。
【００３７】 ここで述べられた方法は、コンピュータープログラムを使って実現化される。
コンピュータープログラムとしては特に、基本図形のなかから部分的に密着した
基本図形から成る平面部分を選択することと；この平面部分に、製品の製造中に
、この製品のなかで上記平面部分を含む部分にもたらそうとする少なくとも１つ
の特異性を、付加することと；そして必要であれば任意に、選択しようとする他
の平面部分に対しても上記プロセス工程を繰り返すこととを目指すものであり；
あるいは、次いで殻模型に関する模型情報を立体模型に関する模型情報に変換す
ることを目指すものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ブロック本体とは異なる着色を施そうとするＴ字型のレリーフを上に載せてい
るＳＴＬによるブロック形状の模型を示した図。
【図２】 Ｔ字型の上側の面から背景面への遷移が鋭利ではない図１のＴ字型の一部を示
した図。
【図３】 図２に示されたＴ字型の一部の断面図。
【図４】 立法体形状の対象物の３種類の模型を示した図。
【図５】 ３枚の三角形からなる対象物の３種類の模型を示した図。
【符号の説明】
１〜４ Ｔ字型レリーフの三角形 ５〜１６ 背景面の三角形 １７ 遷移面の最上の三角形 １８ 特定着色コードが付加される部分 １９ スライス
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２９Ｃ 45/76 Ｂ２９Ｃ 45/76 67/00 67/00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ゲルマン、エンリク、ノッパーズ オランダ国3046、エヌイー、ロッテルダ ム、デルフトウェーク、298 (72)発明者 ジェロエン、バン、デル、ホウト オランダ国2564、エックスアール、ザ、ハ ーグ、ポモナプレイン、47 Ｆターム(参考） 4E050 JB10 JC02 4F202 AJ09 CA11 CB01 CD28 CD30 4F206 AJ09 AM23 JA07 JP30 JQ81 4F213 WL02 WL67 WL85 WL87 WL92 WL96 5B046 AA05 FA06 FA18

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 製品の幾何形状は多角形の基本図形の集合体として特にＳＴＬ（structural t
    riangulation language）により記述された特異性を局所的に有する製品の製造
    方法において、 前記基本図形のなかから部分的に密着した基本図形から成る平面部分を選択す
    る工程と、 この平面部分に、製品の製造中にこの製品のなかで前記平面部分を含む部分に
    もたらそうとする少なくとも１つの特異性を付加する工程と、 必要であれば任意に選択しようとする他の平面部分に対して上記プロセス工程
    を繰り返す工程と、 得られた模型情報に基づいて層状に材料を重ねる技術を使ってあるいは金型成
    形プロセスで製品を製造する工程とを有し、 製品のなかで少なくとも前記平面部分を含む部分を積層する間あるいは射出成
    形の間に製品に付随する特異性をもたらすことを特徴とする製造方法。
  2. 【請求項２】 単一または複数の選択された平面部分に単一または複数の特異性がもたらされ
    てから、殻模型に関する模型情報が立体模型に関する模型情報に変換され、その
    後この立体模型に関する模型情報に基づいてこの製品が材料を層状に重ねる技術
    を用いて製造されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 平面部分の選択が、コンピューターのモニタースクリーン上に製品の幾何形状
    を表示し、このモニター上で多角形の基本図形を指定してから、この指定された
    基本図形にあらゆる基本図形を組み合わせひとつの平面部分とすることによって
    行われ、これら組み合わせていく基本図形の基本ベクトルは、指定された基本図
    形の基本ベクトルと双方的にもしくは相対的に、所定の角度差を越えないことを
    特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 平面部分への特異性の付加が、コンピューターのメモリーに特異性がコード化
    されて入り、そこからあるコードを選択し、選択された平面部分のファイルデー
    タに付加することによって行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
    かに記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記特異性が、平面部分の着色、平面部分の材料組成のような物理的性質、こ
    の製品のなかでどの部分を特定の金型の雌雄両面のいずれか片方で製造するかの
    指定の１とつまたは複数であることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 基本図形ごとに、前記コードが、コンピューターのメモリーに入っていること
    を特徴とする請求項４または５に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 基本図形がＳＴＬによる三角形からなる場合、各三角形のＳＴＬファイルで適
    用可能なメモリースペースにそれぞれの三角形ごとのコードが入っていることを
    特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 各三角形のＳＴＬファイルで適用可能なメモリースペースに、２１５とおりの
    着色コードが入っていることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 製品の幾何形状は多角形の基本図形の集合体として特にＳＴＬ（structural t
    riangulation language）により記述されている特異性を局所的に有する製品を
    製造するためのコンピュータープログラムにおいて、 前記基本図形のなかから部分的に密着した基本図形から成る平面部分を選択す
    る工程と、 この平面部分に、製品の製造中にこの製品のなかで前記平面部分を含む部分に
    もたらされる少なくとも１つの特異性を付加する工程と、 必要であれば任意に、選択しようとする他の平面部分に対しても上記プロセス
    工程を繰り返す工程と、を有することを特徴とするコンピュータープログラム。
  10. 【請求項１０】 前記プログラムにおいて、単一または複数の選択された平面部分に単一または
    複数の特異性がもたらされてから、殻模型に関する模型情報が立体模型に関する
    模型情報に変換され、その後この立体模型に関する模型情報に基づいて、この製
    品が、材料を層状に重ねる技術を用いて製造されることを特徴とする請求項９に
    記載のコンピュータープログラム。
  11. 【請求項１１】 特異性を局所的に有する製品の製造中に使われるコンピューターシステムで、
    この製品の幾何形状は、多角形の基本図形の集合体として特にＳＴＬ（structur
    al triangulation language）により記述されているおりことを特徴とする請求
    項９または１０に記載のプログラムを利用したコンピューターシステム。
JP2001535930A 1999-11-02 2000-11-01 局所的に特異性を有する製品の製造方法 Withdrawn JP2003514289A (ja)

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PCT/NL2000/000786 WO2001033510A2 (en) 1999-11-02 2000-11-01 Method for manufacturing a product having locally specific properties

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