JP2005288808A - 樹脂成形品 - Google Patents

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Abstract

【課題】分割する一次成形品を二次成形して形成する際に、接合する部位に注入する樹脂材の樹脂洩れを防止できるように構成すること。
【解決手段】分割する一次成形品6、7には継手部8、9を突出して形成する。一方の継手部には凸状接合部81を形成し、他方の継手部に凹状接合部91を形成するとともに、それぞれの接合部81、91の側面に傾斜面82、92を形成して、圧入嵌合する。一方、凸状接合部81と凹状接合部91との間に管状通路を形成して、二次成形用の樹脂材を注入し、両者を一体的に接合する。
【選択図】図4

Description

本発明は樹脂成形品に関する。より詳細には、少なくとも2つの一次成形品を二次成形によって接合してなる樹脂成形品に関する。
複雑な形状の樹脂製品を多量に生産する際、一般的には、射出成形や押出成形等によって形成する。例えば、射出成形の場合、射出成形型に加熱した樹脂材を充填し、その後冷却して製品を取り出すこととなるが、特に中空品を有する製品の場合には、一次成形だけでは成形できず、分割した一次成形品を二次成形で接合して形成することとなる。分割された一次成形品を接合するには、振動溶着で接合する方法や、接合部に樹脂材を注入して接合する方法が知られている。例えば、インテークマニホールドのような、中空状で複雑な形状の製品では、接合方法による形状制約が多い振動溶着よりも、比較的形状制約の少ない接合部に樹脂材を注入して接合する後者の方法が採用されるようになってきた。
従来、後者の方法で行われていた方法の一つは、例えば、特許文献1によって知られている。これによれば、図8に示すように、分割された一対の一次成形品50、50は、その接合部51、51が突出する継手部52、52を有している。継手部52、52には、部材を対向する接合面に直交する方向に多数の貫通孔53を形成し、それぞれの貫通孔53に、二次成形用の樹脂材を注入してピン部材54及び接合部材55を形成し、分割された一対の一次成形品50、50どうしを一体的に接合する。
また、このような、分割された一次製品に樹脂材を充填して接合する方法においては、二次成形品を形成する際、二次成形用型を一次成形用型と兼用して使用することが多かった。つまり、それぞれの一次成形品を成形するための型を移動型と固定型に分割し、一次成形品の一方を成形した移動型を、一次成形品の他方を成形した固定型に向かって移動させてそれぞれ接合面を突き合わせる。そして、それぞれの接合面に形成された流路に二次成形用の樹脂材を注入して二次成形を行う、いわゆるDSI工法と呼ばれる工法で行われることが多かった。この方法においては、一対の一次成形品を突き合わせる際に、一次成形品の継手部に形成した凸部と凹部を嵌合して接合することも行われていた。
特開平8−232788号公報(2〜3頁、図4参照)
しかし、特許文献1に示す従来の二次成形品の接合構造では、それぞれの一次成形品50、50の継手部52、52が対向する接合面どうしで接合され、接合面に貫通孔53を形成している。そして、継手部52、52に接続部材55で接続するとともに貫通孔53に樹脂材を注入して複数のピン部材54として接合することから、一対の一次成形品50、50を強固に接合できるものの、例えば、インテークマニホールドのように接合面の長さが長いものを成形する場合、継手部材にそりや収縮が発生して接合面の精度が低下した状態にあると、注入する樹脂材は接合面から洩れて樹脂圧を低下させ、接合不良や充填不足となりやすい。
また、DSI工法で行われる樹脂成形品は、一対の一次成形品どうしを嵌合する際、嵌合する部位の凸部と凹部は、ほとんどの場合、嵌合面が継手部に対して垂直面あるいは抜き勾配程度の傾斜面に形成されていることから、嵌合状態においては高いシール性を形成しているものではない。従って、樹脂材を注入する際、継手部にそりや収縮が発生していると、やはりその接合面の精度が低下して、前述と同様に樹脂洩れが発生することとなる。しかも、高い樹脂圧には耐えられないために多点ゲートを設ける必要があり、DSI成形用型が複雑になってコストアップとなっていた。
また、DSI工法では、一次成形品が成形直後の高温の状態で二次成形を行うために、一次成形品の剛性の弱い状態で二次成形することになるので、高い樹脂圧に耐えられず、樹脂洩れが発生しやすい。
本発明は、上述の課題を解決するものである。
請求項1記載の発明では、複数の一次成形品には、それぞれ継手部を形成している。継手部の一方を、側面部に傾斜面を有する凸状に形成し、他方を、側面部に傾斜面を有する凹状に形成して嵌合可能とする。それぞれの対向する接合面には樹脂材を注入する流路を形成する。傾斜面の間には、二次成形時の樹脂洩れを防止するためのシール面圧を発生させる。凸状接合部と、凹状接合部とに傾斜面を形成したことにより、一次成形品を正規の位置に位置決めできる。しかも、傾斜面を互いに対向させたので、それらの間にシール面圧を発生させることができ、高いシール性を得ることができ、二次成形時の樹脂洩れを確実の防止することができる。
請求項2記載の発明では、凸状接合部と凹状接合部とを、圧入代を伴って圧入して嵌合させ、傾斜面を互いに密着させている。圧入代は、凸状接合部の傾斜面と凹状接合部の傾斜面との間に二次成形樹脂の洩れを防止できる程度のシール面圧を発生させ、かつそれを維持しながら、凹状接合部内への凸状接合部の圧入量を変化させることのできる範囲である。この圧入代を設けたことにより、凹状接合部内への凸状接合部の圧入量を調節することができる。この圧入代の範囲内において圧入量を調節することにより、一次成形品のそりや収縮を矯正しながらそれらを接合して、所要の形状の樹脂成形品を二次成形により得ることができる。
請求項3記載の発明では、互いに接合されるべき一次成形品に凸状接合部と凹状接合部とがそれぞれ設けられる。さらに、凸状接合部の側面と凹状接合部の側面とには、互いに対向する対向面が設けられる。そして二次成形時における成形圧により、これらの対向面にシール面を発生させるシール面圧発生手段を有している。凸状接合部と凹状接合部との対向面には、流路内に樹脂材を注入することによって、高いシール面圧を発生することができる。従って、流路から外部に流れる樹脂洩れを防止できる。
また、請求項4記載の発明では、請求項3記載の発明によるシール面圧発生手段が、凸状接合部の剛性を凹状接合部の合成より小さくすることで構成される。凸状接合部は、凹状接合部の内部で変形しやすく、かつその外側に位置する凹状接合部は変形しにくいから、凸状接合部の対向面が凹状接合部の対向面へ向けて押圧しやすくなって、嵌合部の面圧をより高くすることができる。従ってさらに高いシール性を発生させて樹脂洩れを防止できる。
請求項5記載の発明では、シール面圧発生手段が、凸状接合部の両側面の間に形成された二次成形用樹脂材の流路によって提供される。凸状接合部の両側面の間に流路が位置されることで、凸状接合部の少なくとも一方の側面を凹状接合部の内壁へ向けて押し付けることができる。
請求項6記載の発明では、流路は、凸状接合部に形成された凸側溝と、凹状接合部に形成された凹側溝とによって区画されており、凸側溝が凹側溝より深い。
この構成によると、二次成形用樹脂材の圧力によって、凸状接合部の内部から、凸状接合部の少なくとも一方の側壁を外側へ向けて変形させるように、大きな変形力を作用させることができる。
請求項7記載の発明では、流路は、凸状接合部にのみ形成された凸側溝によって区画されている。この構成によると、二次成形用樹脂材の圧力によって、凸状接合部の内部から、凸状接合部の少なくとも一方の側壁を外側へ向けて変形させるように、大きな変形力を作用させることができる。
請求項8記載の発明では、凸状接合部の側面と凹状接合部の側面とに傾斜面を形成するとともに、凸状接合部と前記凹状接合部とを、圧入代を伴って圧入して嵌合させ、傾斜面を互いに密着させる。圧入に伴うシール面圧と、シール面圧発生手段によるシール面圧との両方によって二次成形用樹脂材の洩れを防止することができる。
請求項9記載の発明では、一次成形品のそれぞれには、外方に突出するとともに、互いに対向する鍔状部分が形成され、鍔状部分の対向面に凸状接合部と凹状接合部とが形成されるとともに、鍔状部分の非対向面が押圧面として形成されている。一次成形品の外側へ突出する鍔状部分を設けることで、凸状接合部を凹状接合部へ嵌合させる嵌合作業の容易化、その嵌合状態を二次成形時に維持する二次成形作業の容易化、あるいは嵌合状態の調節の容易化などを図ることができる。
さらに、請求項10記載の発明では、前記二次成形品を成形する型が、前記一次成形品を成形する型と異なる型であるから、一次成形直後の高温の状態で二次成形することによる強度不足を発生しないで成形することができる。
次に、本発明の一形態を図面に基づいて説明する。
本発明の好適な実施形態のひとつは、管状の樹脂成形品である。この樹脂成形品では、その管が直線状に曲がっている。樹脂成形品は、少なくとも2つの複数の一次成形品を接合して構成されている。一次成形品のそれぞれは、接合されるべき部分に継手部を有している。継手部は、接合されるべき部分に沿って帯状に延びている。組み合わされた一次成形品の間には、対向する接合面が帯状に延びている。継手分と接合面とは、その樹脂成形品の形状に起因して3次元状に延在している。
本発明は、接合面が長い距離を有しているもの、例えば、3気筒の内燃機関用のインテークマニホールドに適用することができる。
図1、及び図2は、インテークマニホールド1を示すもので、二次成形を行って形成される樹脂成形品である。インテークマニホールド1は、中空状に形成される3本のパイプ3(3A、3B、3C)と、パイプ3A、3B、3Cの一端側で連通する中空状のサージタンク5とを備えている。3本のパイプ3A、3B、3Cの他端側には、接続用フランジが形成されている。3本のパイプ3A、3B、3Cの他端は、接続用フランジにおいて開口している。
インテークマニホールド1は、複数の一次成形品6、7を接合して構成される。一次成形品は、型成形が可能な簡単な形状である。一次成形品6、7は、インテークマニホールド1を構成するための一対の部品である。一次成形品6、7は、二次成形品としての樹脂成形品であるインテークマニホールド1を分割した形状を有している。一次成形品6、7は、図3(a)、(b)に示す一次成形用型20、21で成形される。一次成形品6、7は、一次成形用型20、21から取り出される。これらの工程を、一次成形工程と呼ぶ。一次成形品6、7は図3(c)に示す二次成形用型22の間に配置される。二次成形用型22は、一次成形品6、7を、インテークマニホールド1の形状に組み合わせて固定する。
二次成形用型22は、一次成形品6、7の外方へ突出する鍔状部分を強く押圧する。二次成形用型22には、一次成形品6、7の間に形成された流路へ二次成形用の樹脂材を注入するための樹脂通路を有している。一次成形品6、7の間に形成された流路へ二次成形用の樹脂材が注入されると、一次成形品6、7は接合される。二次成形品としてのインテークマニホールド1は、二次成形用型22から取り出される。これらの工程を二次成形工程と呼ぶ。
一次成形品6、7には、それらを接合するための継手部8、9を全周にわたって形成し、それぞれの継手部8、9の接合部に二次成形用樹脂材の流路となる管状通路10を形成する。管状通路10は、樹脂成形品の接合面に対応して延在している。管状通路10は、例えば、一本の通路、複数に分岐した通路、あるいは環状の通路として形成することができる。
この実施形態では、管状通路10は継手部8、9の間の接合部を一巡するように形成されている。管状通路10の一部には、二次成形用樹脂材を注入するための入口が設けられ、この入口から最も遠い位置に出口として部位が形成される。この実施形態では、管状通路10に二次成形用樹脂を注入する注入口は、3本のパイプ3のうちのいずれかのパイプ3(例えば、中央のパイプ3B)の一端に1箇所形成することとなる。
二次成形においては、一次成形用型20、21から一次成形品6、7を取り外した後、一次成形品6、7を組み合わせた状態で二次成形用型22にセットする。可動型22bを固定型22bに向かって移動させ、一次成形品6、7を固定する。この際、一次成形品6、7の間に形成された管状通路10は、その継ぎ目から二次成形品用樹脂材が洩れ出さないように区画される。二次成形用型22が閉じられた後、一次成形品6、7の継手部8、9に形成された流路10に、加熱された樹脂材を注入し、冷却して取り出すこととなる。
一次成形品6、7に形成される継手部8、9は、図4に示す断面を有する。図3に示すように、パイプ3の壁部300から外方に向かって突出して鍔状部分が形成されている。鍔状部分は、一次成形品6、7のそれぞれに設けられている。鍔状部分は、互いに対向する対向面を提供するとともに、それらの外側に、二次成形用型22によって挟持される押圧面を提供する。一方の継手部8には、外方に向かって突出する鍔状部分と、その鍔状部分の対向面に位置し、他方の継手部9に向かう凸状接合部81を有する。他方の継手部9には、外方に向かって突出する鍔状部分と、その鍔状部分の対向面に位置し、凸状接合部81を受け容れて嵌合可能な凹状接合部91を有している。凸状接合部81は、嵌合面に沿って条線として延在している。凹状接合部91は、接合面に沿って溝状に延在している。
凸状接合部81の外側の両側の側面部と凹状接合部91の内側の両側の側面部とには、互いに対向する傾斜面が形成されている。この実施形態では、凸状接合部81の両外側側面部と、凹状接合部91の両内側側面部とが、そのほぼ全体にわたって傾斜面として形成されている。凸状接合部81は、凹状接合部91の内部に挿入され嵌合される。しかも凸状接合部81と凹状接合部91とは、それらの傾斜面を押し付けるように圧入される。この圧入状態は、二次成形用型22の間に一次成形品6、7を位置させた後、二次成形用樹脂材を注入する間中維持される。また、二次成形用樹脂材が注入され、二次成形用樹脂材が硬化した後は、二次成形用樹脂材が硬化することによって凸状接合部81と凹状接合部91とが圧入状態のまま保持固定される。
二次成形用樹脂を注入する前は、傾斜面82、92どうしが突き当てられ、凸状接合部81の先端面83と凹状接合部91の底面94、および凹状接合部91の先端面93と凸状接合部81の底面84との間には僅かな隙間が形成される。この僅かな隙間の中心が、凸状接合部81と凹状接合部91との接合の際の一対の継手部8、9の中心位置O1として形成される。
凸状接合部81と凹状接合部91とは、圧入代を伴って圧入して嵌合させられている。圧入代は、凸状接合部81の傾斜面と凹状接合部91の傾斜面との間に二次成形用樹脂材の洩れを防止できる程度のシール面圧を発生させ、かつそれを維持しながら、凹状接合部内への凸状接合部の圧入量を変化させることのできる範囲である。
この実施形態では、図4に図示された状態を標準的な圧入量としている。そして、凸状接合部81と凹状接合部91との間に形成される上記隙間だけ、凸状接合部81は凹状接合部91の内部へさらに圧入可能である。このさらなる圧入によっても、両傾斜面間のシール面圧は、所定値以上に維持される。
また、図4に図示された状態から凸状接合部81をわずかに後退させても、凸状接合部81と凹状接合部91との弾性によって両傾斜面間のシール面圧は維持される。この圧入代を設けたことにより、凹状接合部91内への凸状接合部81の圧入量を調節することができる。この圧入代の範囲内において圧入量を調節することにより、一次成形品6、7のそりや収縮を矯正しながら、それらをインテークマニホールド1としての正規の位置に位置決めすることができ、しかも二次成形用樹脂材の洩れを防止することができる。
凸状接合部81の先端面83から内部に向かって略半円状の溝部85が形成され、その円弧部の中心位置O2は、一対の継手部の中心位置C1より凸状接合部81側に離れるようにオフセットして形成されている。
また、凹状接合部91の底面94から下方に向かって略半円状の溝部95が形成され、凸状接合部の溝部85と凹状接合部91の溝部95を突き合わせて管状通路10が形成されることとなる。
つまり、凸状接合部81と凹状接合部91との間に形成される管状通路10は、凸状接合部81側に広く、凹状接合部91側には狭く形成されることとなる。
上記流路10は、凸状接合部81の頂面に形成された凸側溝85と、凹状接合部91の底面に形成された凹側溝95とによって区画される。凸側溝85は、凹側溝95より深い。この結果、凸側溝85が凸状接合部81の両側側面の間に位置する。また、流路10は、その断面において、凹状接合部91側より凸状接合部81側へ大きく入り込んで形成されている。言い換えると、流路10は、凹状接合部91側より凸状接合部81側において広い受圧面積を与えている。この結果、凸側溝85内に注入された二次成形用樹脂材は、凸状接合部81の少なくとも一方の側壁を外側へ向けて変形させる。この実施形態では、凸状接合部81の断面における両側の側壁を外側へ向けて変形させる。二次成形用樹脂材の流路10が凸状接合部81の内部に形成されることで、注入された二次成形用樹脂材は、凸状接合部81をその幅方向に押し広げ、凸状接合部81の外側壁面を凹状接合部91の内壁面に押し付ける。この結果、それらの間の隙間がなくなる。従って、二次成形用樹脂材は、自らその漏洩を防止するように作用する。
これによって、管状通路(流路)10に二次成形用樹脂材を注入すると、凸状接合部81は広い溝部85を形成していることから、樹脂圧で凹状接合部91の傾斜面92を押圧する圧力が大きくなって、面圧を高くすることができる。
従って、凸状接合部81の傾斜面82と凹状接合部91の傾斜面92で嵌合する面には、高いシール面圧が発生して、管状通路10から外部に流れる樹脂漏れを防止することができる。
なお、凸状接合部81の半円状の溝部85の中心位置をオフセットして配置する構成は、凸状接合部81の剛性を凹状接合部91の剛性より小さくするように構成するものであり、これによって高いシール面圧発生できるものである。
凸状接合部81の傾斜面82と凹状接合部91の傾斜面92との間に作用するシール面圧を高くする手段としては、上述のように、一方の継手部8における凸状接合部81を他方の継手部9における凹状接合部91の剛性より小さくする手段を採用できる。図4の構成に代えて、例えば、図5に示すように、凸状接合部81と凹状接合部91とを接合することによって形成される管状通路10を、凸状接合部81にのみ、あるいはほとんど凸状接合部81側に設けるように形成することもできる。これによって、管状通路10に注入する樹脂材の樹脂圧のほとんどを凸状接合部81の両側壁を外側へ拡げるように作用することができ、高いシール性を発揮することができる。
また、図6に示すように、一対の継手部8、9の中心位置O1に対して、凸状接合部81の溝部85(半径aで示す)の中心位置O2と、凹状接合部91の溝部95(半径bで示す)の中心位置O3とのオフセット量をほぼゼロとしてもよい。つまり、凸状接合部81の溝部85の中心位置O2と、凹状接合部91の溝部95の中心位置O3とが、一対の継手部の中心位置O1と略一致する。この場合においても、樹脂材の注入によって樹脂圧で傾斜面に面圧を付与することができることから、シール面圧を発生することができる。この場合、凹状接合部91の最大荷重のかかる部位における水平方向の肉厚部cと凸状接合部81の先端部の水平方向の幅寸法dとの関係、及び、管状通路を間にして形成される凸状接合部81の垂直方向の厚み寸法eと凹状接合部91の垂直方向の厚み寸法fとの関係が、c≧d、e≧fであればよい。
さらに、図7に示すように、凸状接合部81と凹状接合部91との嵌合面のうち一方の嵌合面が傾斜面に形成され、他方の嵌合面はストレート面で嵌合されていてもよい。この場合の傾斜面は、二次成形品の場合に内部に中空部2を形成している側に形成することが望ましい。この実施形態では、インテークマニホールド1としての吸気通路2を形成している側に、傾斜面を形成している。なお、傾斜面は、凸状接合部81の突出方向に対して傾斜している面である。ストレート面は、凸状接合部81の突出方向とほぼ平行に広がる面である。傾斜面は、二次成形用型22から一次成形品6、7に与えられる拘束力の方向に対して傾斜している面でもある。
上記のように、実施形態の樹脂成形品の継手部接合構造は、分割された一対の一次成形品6、7の継手部7、8に、一方を凸状に形成し、他方を凹状に形成して、それぞれ傾斜面82、92で嵌合可能に形成する。この嵌合を圧入状態にして、さらに、一対の継手部間8、9に形成する管状通路10に二次成形用の樹脂材を注入することによって、注入した樹脂材の樹脂圧で一対の接合部81、の嵌合部にシール面圧を発生させることができることから、管状通路10に注入する樹脂材の樹脂洩れを防止できる。従って、接合不良をなくして品質のよい二次成形品(インテークマニホールド1)を形成することができる。
また、一対の接合部のうち、凸状接合部81を凹状接合部91より剛性を小さくする構成、例えば、凸状接合部81側に溝部85の中心位置をずらしたり、凸状接合部81の肉厚を凹状接合部の肉厚より小さく形成したりすることによって、嵌合部により高いシール性を発揮することができる。
一般的な樹脂成形品としてのインテークマニホールドを示す斜視図である。 図1におけるII−II断面図である。 一次成形用の型と二次成形用の型を示す概念図である。 本発明の一形態の樹脂成形品の継手部接合構造を示す断面図である。 別の形態による樹脂成形品の継手部接合構造を示す断面図である。 さらに、別の形態による樹脂成形品の継手部接合構造を示す断面図である。 さらに、別の形態による樹脂成形品の継手部接合構造を示す断面図である。 従来の樹脂成形品の継手部接合構造を示す断面図である。
符号の説明
1、インテークマニホールド
3、パイプ
5、サージタンク部
6、一次成形品
7、一次成形品
8、継手部
9、継手部
10、管状通路(流路)
81、凸状接合部
82、傾斜面
85、溝部
91、凹状接合部
92、傾斜面
95、溝部

Claims (10)

  1. 複数の一次成形品には、それぞれ接合するための継手部が形成され、一方の継手部に凸状接合部を形成し、他方の継手部に凹状接合部を形成して両継手部の接合部を嵌合可能に形成するとともに、前記両継手部の接合部には、二次成形用の樹脂材を注入するための流路を形成して、前記樹脂材を注入することによって二次成形品として成形してなる樹脂成形品であって、
    前記凸状接合部の側面と前記凹状接合部の側面とに互いに対向する傾斜面を形成するとともに、前記二次成形時の樹脂洩れを防止するシール面圧を前記傾斜面の間に発生させたことを特徴とする樹脂成形品。
  2. 前記凸状接合部と前記凹状接合部とを、圧入代を伴って圧入して嵌合させ、前記傾斜面を互いに密着させたことを特徴とする請求項1記載の樹脂成形品。
  3. 複数の一次成形品には、それぞれ接合するための継手部が形成され、一方の継手部に凸状接合部を形成し、他方の継手部に凹状接合部を形成して両継手部の接合部を嵌合可能に形成するとともに、前記両継手部の接合部には、二次成形用の樹脂材を注入するための流路を形成して、前記樹脂材を注入することによって二次成形品として成形してなる樹脂成形品であって、
    前記凸状接合部の側面と前記凹状接合部の側面とに互いに対向する対向面を形成するとともに、前記継手部の接合部は、二次成形時における成形圧により前記対向面の間にシール面圧を発生させるシール面圧発生手段を有していることを特徴とする樹脂成形品。
  4. 前記シール面圧発生手段が、前記凸状接合部の剛性を前記凹状接合部の剛性より小さく形成して構成されることを特徴とする請求項3記載の樹脂成形品。
  5. 前記シール面圧発生手段が、前記凸状接合部の両側面の間に形成された前記流路であることを特徴とする請求項3又は4記載の樹脂成形品。
  6. 前記流路は、前記凸状接合部に形成された凸側溝と、前記凹状接合部に形成された凹側溝とによって区画されており、
    前記凸側溝が前記凹側溝より深いことを特徴とする請求項5記載の樹脂成形品。
  7. 前記流路は、前記凸状接合部にのみ形成された凸側溝によって区画されていることを特徴とする請求項5記載の樹脂成形品。
  8. 前記凸状接合部の側面と前記凹状接合部の側面とに傾斜面を形成するとともに、前記凸状接合部と前記凹状接合部とを、圧入代を伴って圧入して嵌合させ、前記傾斜面を互いに密着させたことを特徴とする請求項3,4,5,6又は7記載の樹脂成形品。
  9. 前記一次成形品のそれぞれには、外方に突出するとともに、互いに対向する鍔状部分が形成され、前記鍔状部分の対向面に前記凸状接合部と前記凹状接合部とが形成されるとともに、前記鍔状部分の非対向面が押圧面として形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の樹脂成形品。
  10. 前記二次成形品を成形する型が、前記一次成形品を成形する型と異なる型であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の樹脂成形品。

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