JP2006090498A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の芯材を一度に真空包装し、真空断熱材を作製するプロセスにおいて、芯材の位置決めを確実なものにし、生産性を向上する。
【解決手段】真空断熱材１は、芯材３と、芯材３を挿入して芯材３の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔７を設けた位置決めフィルム４と、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し芯材３を孔７内に保持した状態の位置決めフィルム４を芯材３の厚み方向の両側から覆う外被材２とを備え、減圧下で外被材２の熱溶着層と位置決めフィルム４とを熱溶着してなり、位置決めフィルム４は、外被材２の熱溶着層と熱溶着される表面層が外被材２の熱溶着層と同じガスバリア性に優れるが熱収縮を起こすポリアクリロニトリル５からなり、中間層が熱収縮を起こさない２軸延伸ポリエチレンテレフタレート６からなるラミネート構成であるので、芯材３の位置決めが確実なものになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱または保温が必要な様々な機器に使用することができる真空断熱材に関するものである。

従来、複数の芯材からなる真空断熱材としては、図１１に示すように、３つの芯材３１のそれぞれが独立した空間内に位置するように、隣接する芯材３１の間に位置する外被材３０が熱溶着されており、芯材３１の間に位置する熱溶着部３２で折り曲げ可能な真空断熱材２９がある（例えば、特許文献１参照）。

これは、２枚の外被材３０の３辺を熱溶着し、一辺部に開口部を有した状態の袋状に形成し、その内部に複数の芯材３１を配置させ、次に外被材３０内の空気を所定の圧力まで排気し、開口部を熱溶着により封止すると共に芯材３１の各間に位置する部分を熱溶着して得られる。
特開平７−９８０９０号公報

しかしながら、上記従来の真空断熱材の製造方法では、複数の芯材３１は摩擦力で外被材３０上の所定位置に保持されているだけであるので、真空排気時に芯材３１が所定位置から移動してしまうという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、真空断熱材の製造時に芯材を正確な位置に固定することを可能とし、生産性の高い真空断熱材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱材は、芯材と、前記芯材を挿入して前記芯材の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔を設けた位置決めフィルムと、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し前記芯材を前記孔内に保持した状態の前記位置決めフィルムを前記芯材の厚み方向の両側から覆う外被材とを備え、減圧下で前記外被材の前記熱溶着層と前記位置決めフィルムとを熱溶着してなり、前記位置決めフィルムに、熱収縮を起こさないフィルムまたは熱収縮を起こさないフィルム層を有するラミネートフィルムを用いたのである。

これにより、位置決めシートに熱収縮が起こらず、芯材の位置固定を確実なものとし、量産性を向上する。また、単独では熱収縮を起こす材料であってもラミネート構成を限定することにより、熱収縮を防止できるようになるために使用が可能となる。

本発明の真空断熱材は、製造時に、熱収縮が起こらない位置決めフィルムを使って芯材を外被材内の所定位置に固定できるので、外被材内の芯材の位置の精度に優れ、複数の芯材を一度に真空包装できるため生産性が向上するとともに、熱収縮を起こすフィルムであってもラミネート構成を限定することにより位置決めフィルムとしての使用が可能になり、使用する材料の選択範囲を広げることができる。

請求項１に記載の真空断熱材の発明は、芯材と、前記芯材を挿入して前記芯材の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔を設けた位置決めフィルムと、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し前記芯材を前記孔内に保持した状態の前記位置決めフィルムを前記芯材の厚み方向の両側から覆う外被材とを備え、減圧下で前記外被材の前記熱溶着層と前記位置決めフィルムとを熱溶着してなり、前記位置決めフィルムが熱収縮を起こさないフィルムまたは熱収縮を起こさないフィルム層を有するラミネートフィルムであるものであり、位置決めフィルムとして熱収縮しないフィルムを使用することによって芯材の位置固定を確実にできる。

ここで、芯材は、繊維、粉末、発泡樹脂、多孔質体、薄膜積層体など、特に指定するものではない。例えば繊維系では、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿、ポリエステル等の合成繊維等の有機繊維などが使用可能である。また、粉末ではシリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂の粉末等の有機粉末などが使用可能である。また、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォームなどが使用可能である。

また、外被材は、少なくともガスバリア層と熱溶着層を有する構成であればよく、その構成は特に指定するものではない。ガスバリア層としては、金属箔、または金属蒸着や無機蒸着を施したプラスチックフィルムが使用可能である。金属箔としては、アルミニウム、ステンレス、チタン、銅などの箔が使用可能であり、蒸着の材料としては、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、シリカ、アルミナなどが使用可能である。蒸着を施すプラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリイミドなどが使用可能である。また、熱溶着層としては、低密度ポリエチレンフィルム、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルムなどが使用可能である。

位置決めフィルムは、真空包装機チャンバー内環境温度（約１００℃）での熱収縮率が５％以下であれば、確実に位置固定ができることがわかっており、本明細書において「熱収縮を起こさない」とは、１００℃での熱収縮率が５％以下であることを意味する。１００℃での熱収縮率が５％以下であれば材料は特に指定するものではなく、単層でもラミネートフィルムでもよいが、外被材との熱溶着が可能となるように位置決めフィルムの外被材に接する面には外被材の熱溶着層と同一の材料を使用する必要がある。

請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明における位置決めフィルムが、熱収縮を起こすフィルムを外被材の熱溶着層に接する面に有するラミネートフィルムであり、位置決めフィルムと向き合う外被材の熱溶着層が位置決めフィルムの外被材に接する面と同一材料であるものである。

位置決めフィルムの外被材に接する面と外被材の熱溶着層とは同一の材料を使用する必要があり、熱溶着層に熱収縮を起こす材料を使用するなら、これに合わせて位置決めフィルムの外被材に接する面には同じ材料を使用しなければならないことになる。この場合、熱収縮を起こす材料を単体で位置決めフィルムとして使用することは難しいが、ラミネート構成を限定するよって熱収縮を抑制できるため、位置決めフィルムとしての使用が可能となる。このため、熱溶着層に使用する材料の選択範囲を広げることができる。熱収縮するフィルムとしては、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレートなどがあり、これらのフィルムはポリオレフィン系フィルムに比べて高ガスバリア性であるために、断熱性能を長期に渡って維持しやすくなる。

請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項２に記載の発明における熱収縮するフィルムが、ポリアクリロニトリルであるものであり、ポリアクリロニトリルは熱収縮を起こす特性を持っているが、外被材の熱溶着層にポリアクリロニトリルを使用すると、ポリアクリロニトリルが高いガスバリア性を有するために他の材料を使用した場合に比べ、真空断熱材端面からのガス侵入が少なくなり、断熱性能を長期に渡って維持しやすくなる。

請求項４に記載の真空断熱材の発明は、請求項３に記載の発明における位置決めフィルムが、一方向にのみ熱収縮を起こす特性であるポリアクリロニトリルの縦方向と横方向が直行するようにラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層がポリアクリロニトリルであるものであり、ラミネートにより熱収縮を抑制できるだけでなく、熱溶着層に存在するフィルムの種類がポリアクリロニトリルのみに限定されるため、端面からのガス侵入を非常に少なくできる。

請求項５に記載の真空断熱材の発明は、請求項３に記載の発明における位置決めフィルムが、ポリアクリロニトリル、熱収縮を起こさないフィルム、ポリアクリロニトリルを順にラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層がポリアクリロニトリルであるものであり、熱収縮を起こさないフィルムをポリアクリロニトリルの間に挟むことによって、二方向に熱収縮を起こすポリアクリロニトリルの使用も可能になる。

請求項６に記載の真空断熱材の発明は、請求項３に記載の発明における位置決めフィルムが、ポリアクリロニトリル、熱収縮を起こさないフィルム、ポリオレフィン系フィルムを順にラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層の一方が、ポリアクリロニトリル、もう一方が位置決めフィルムと同一材料のポリオレフィン系フィルムであり、ポリアクリロニトリル同士、ポリオレフィン系フィルム同士が向き合っているものであり、熱収縮を起こさないフィルムをポリアクリロニトリルとポリオレフィン系フィルムの間に挟むことによって、熱収縮を抑制しやすくなる。また、ポリオレフィン系のフィルムを使用することにより、低コスト化が可能となる。

請求項７に記載の真空断熱材の発明は、請求項５または６に記載の発明における熱収縮を起こさないフィルムが、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートであるものであり、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートは、比較的安価であり、寸法安定性も優れている。

請求項８に記載の真空断熱材の発明は、請求項３に記載の発明における位置決めフィルムが、ポリアクリロニトリルとポリオレフィン系樹脂をラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層の一方が、ポリアクリロニトリルであり、もう一方が位置決めフィルムと同一材料のポリオレフィン系フィルムであり、ポリアクリロニトリル同士、ポリオレフィン系フィルム同士が向き合っているものであり、位置決めシートの一層にポリオレフィン系のフィルムを使用し、しかもフィルムが２層構造であるため、より低コスト化が可能となる。

請求項９に記載の真空断熱材の発明は、請求項６または８に記載の発明におけるポリオレフィン系フィルムが、直鎖状低密度ポリエチレンであるものであり、オレフィン系フィルムの中でも直鎖状低密度ポリエチレンは、ポリアクリロニトリルと熱溶着温度が非常に近いために、熱溶着条件が他のフィルムを使用した場合に比べて容易である。

請求項１０に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から９のうちいずれか一項に記載の発明において、同一平面上の同一空間内に複数の芯材が配設されたものであり、位置決めフィルムによる芯材の位置固定が確実に行えるため、一つの空間内に芯材が複数存在する構成が可能であり、同一空間内の芯材と芯材の間で真空断熱材を曲げることができる。

請求項１１に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から９のうちいずれか一項に記載の発明において、同一平面上の熱溶着部を隔てた独立空間内に複数の芯材が配設されたものであり、位置決めフィルムによる芯材の位置固定が確実に行えるため、複数の芯材を所望位置に固定でき、熱溶着部で真空断熱材を曲げることや切り離して使用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図、図２は同実施の形態における真空断熱材の製造時に用いた位置決めフィルムの平面図、図３は同実施の形態における真空断熱材の製造時にできる切断前の真空断熱材の平面図、図４は図３に示す真空断熱材から折り曲げ可能に芯材を三つ一列に並ぶように切り出した真空断熱材の平面図である。

図１、図２、図３において、真空断熱材１は、芯材３と、芯材３を挿入して芯材３の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔７を設けた位置決めフィルム４と、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し芯材３を孔７内に保持した状態の位置決めフィルム４を芯材３の厚み方向の両側から覆う外被材２とを備え、減圧下で外被材２の熱溶着層と位置決めフィルム４とを熱溶着してなる。なお、芯材３は複数あり、それぞれ同一平面上の熱溶着部８を隔てた複数の独立空間内に一つずつ配設されている。

図１に示すように、外被材２には、表材と裏材にそれぞれ異なった構成のラミネートフィルムを使用した。表材は、熱溶着層がポリアクリロニトリル５、ガスバリア層がアルミ箔、その外側にナイロンを２層設けた構成であり、裏材は、熱溶着層がポリアクリロニトリル５、ガスバリア層が蒸着を施したポリエチレンテレフタレートを３層重ねた構成である。また、芯材３はガラス繊維から構成される成形体である。位置決めフィルム４は、ポリアクリロニトリル５、２軸延伸ポリエチレンテレフタレート６、ポリアクリロニトリル５という構成である。

真空断熱材１の作製は、まず、図２に示すように位置決めフィルム４に芯材３と同一形状で芯材３を挿入して位置決め可能な大きさの孔７を設ける。次に、外被材２の裏材の上に位置決めフィルム４を置き、芯材３を位置決めフィルム４に設けた孔７にはめ込み、これを外被材２の表材で覆う。さらに、これを減圧下にて面状のシリコンゴムヒーターで外被材２の全面を加熱し、熱溶着を行い、図３のような真空断熱材１を得る。最後に熱溶着部８で所望の形状に切り取る。

位置決めフィルム４が熱収縮を起こさないために、複数の芯材３を同一平面状に並べた場合でも、位置決めが確実にできるため、一度に多数の芯材３を真空包装でき、生産性が向上した。また、熱溶着層がポリアクリロニトリル５であるため、真空断熱材端部からの侵入ガスが少なく、断熱性能の信頼性が向上した。熱溶着部で一つ一つをバラバラに切り離して使用することもできるが、図４のように切り取ると芯材間の熱溶着部８で折り曲げることも可能となる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における真空断熱材の断面図、図６は同実施の形態における真空断熱材の製造時に用いた位置決めフィルムの平面図、図７は同実施の形態における真空断熱材の製造時にできる切断前の真空断熱材の平面図、図８は図７に示す真空断熱材から芯材が四つくっついて一列に並ぶ部分を切り出した真空断熱材の平面図である。

図５、図６、図７において、真空断熱材９は、芯材１１と、芯材１１を挿入して芯材１１の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔１４を設けた位置決めフィルム１２と、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し芯材１１を孔１４内に保持した状態の位置決めフィルム１２を芯材１１の厚み方向の両側から覆う外被材１０とを備え、減圧下で外被材１０の熱溶着層と位置決めフィルム１２とを熱溶着してなる。なお、芯材１１は複数あり、同一平面上の熱溶着部８を隔てた六つの独立空間内に、二つずつ、または四つずつ配設されている。

本実施の形態の外被材１０には、表材と裏材にそれぞれ異なった構成のラミネートフィルムを使用した。表材は、熱溶着層がポリアクリロニトリル１２、ガスバリア層がアルミ箔、その外側にナイロンを２層設けた構成であり、裏材は、熱溶着層がポリアクリロニトリル１３、ガスバリア層がポリビニルアルコールとポリエチレンの共重合体の蒸着フィルムとポリエチレンテレフタレート蒸着フィルム、その外側にナイロンを設けた構成である。また、芯材１１はガラス繊維から構成される成形体である。位置決めフィルム１２は、一方向にのみ熱収縮を生じるポリアクリロニトリル１３を直行させてラミネートしている。

本実施の形態の真空断熱材は、図６に示すように位置決めフィルムに孔１４を設け、一つの孔１４に芯材１１を分割してはめ込んだ。実施の形態１と同様の方法で、図７のような真空断熱材９を得、最後に熱溶着部１５で切り離し、図８のような真空断熱材９を得た。

位置決めフィルム１２が熱収縮を起こさないために、一つの孔１４に複数の芯材１１を並べた場合でも、位置決めが確実にできるため、芯材１１がずれることがなかった。また、熱溶着層がポリアクリロニトリルであるため、真空断熱材端部からの侵入ガスが少なく、断熱性能の信頼性が向上した。この真空断熱材９は、芯材１１部での曲げが可能となり、湾曲した部位への適用も可能となった。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における真空断熱材の断面図である。

図９において、真空断熱材１６は、芯材１８と、芯材１８を挿入して芯材１８の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔を設けた位置決めフィルム１９と、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し芯材１８を孔内に保持した状態の位置決めフィルム１９を芯材１８の厚み方向の両側から覆う外被材１７とを備え、減圧下で外被材１７の熱溶着層と位置決めフィルム１９とを熱溶着してなる。

本実施の形態の外被材１７には、表材と裏材にそれぞれ異なった構成のラミネートフィルムを使用した。表材は、熱溶着層がポリアクリロニトリル２０、ガスバリア層がアルミ箔、その外側にナイロン２層を設けた構成であり、裏材は、熱溶着層が直鎖状低密度ポリエチレン２１、ガスバリア層が蒸着を施したポリエチレンテレフタレートを３層重ねた構成である。また、芯材１８は乾式シリカとガラス繊維から構成される成形体である。位置決めフィルム１９は、ポリアクリロニトリル２０、２軸延伸ポリエチレンテレフタレート２２、直鎖状低密度ポリエチレン２１という構成である。

真空断熱材の作製方法は実施の形態１と同様である。

位置決めフィルム１９が熱収縮を起こさないために、複数の芯材１８を同一平面状に並べた場合でも、位置決めが確実にできるため、一度に多数の芯材１８を真空包装でき、生産性が向上した。また、ポリアクリロニトリルと直鎖状低密度ポリエチレンの熱溶着温度が近いことから、熱溶着も容易であった。また、外被材１７の表材の熱溶着層がポリアクリロニトリルであるため、表材裏材の熱溶着層にともに直鎖状低密度ポリエチレンを使用した場合に比べて、真空断熱材端部からの侵入ガスが少なく、断熱性能の信頼性が向上した。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における真空断熱材の断面図である。

図１０において、真空断熱材２３は、芯材２５と、芯材２５を挿入して芯材２５の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔を設けた位置決めフィルム２６と、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し芯材２５を孔内に保持した状態の位置決めフィルム２６を芯材２５の厚み方向の両側から覆う外被材２４とを備え、減圧下で外被材２４の熱溶着層と位置決めフィルム２６とを熱溶着してなる。

本実施の形態の外被材２４には、表材と裏材にそれぞれ異なった構成のラミネートフィルムを使用した。表材は、熱溶着層がポリアクリロニトリル２７、ガスバリア層がアルミ箔、その外側にナイロン２層を設けた構成であり、裏材は、熱溶着層が直鎖状低密度ポリエチレン２８、ガスバリア層がポリビニルアルコールとポリエチレンの共重合体の蒸着フィルムとポリエチレンテレフタレート蒸着フィルム、その外側にナイロンを設けた構成である。また、芯材２５は乾式シリカとガラス繊維から構成される成形体である。位置決めフィルム２６は、ポリアクリロニトリル２７、直鎖状低密度ポリエチレン２８をラミネートしたものである。

真空断熱材の作製方法は実施の形態１と同様である。

位置決めフィルム２６が熱収縮を起こさないために、複数の芯材２５を同一平面状に並べた場合でも、位置決めが確実にできるため、一度に多数の芯材２５を熱溶着でき、生産性が向上した。また、ポリアクリロニトリルと直鎖状低密度ポリエチレンの熱溶着温度が近いことから、熱溶着も容易であった。また、外被材２４の表材の熱溶着層がポリアクリロニトリルであるため、表材裏材の熱溶着層にともに直鎖状低密度ポリエチレンを使用した場合に比べて、真空断熱材端部からの侵入ガスが少なく、断熱性能の信頼性が向上した。

以上のように、本発明にかかる真空断熱材は、製造時に、芯材を外被材内の所定位置に固定できるので、外被材内の芯材の位置の精度に優れ、複数の芯材を一度に真空包装でき、また熱溶着部で自由に切り取ることが可能である。このため、小型でも有効断熱面積を広く必要とするコンピューターなどの電子機器の断熱用途、および折り曲げが必要な防寒ジャケットなどの保温用途などに適用できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態１における位置決めフィルムの平面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態２における位置決めフィルムの平面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態３における真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態４における真空断熱材の断面図 従来の真空断熱材の平面図

符号の説明

１ 真空断熱材
２ 外被材
３ 芯材
４ 位置決めフィルム
９ 真空断熱材
１０ 外被材
１１ 芯材
１２ 位置決めフィルム
１６ 真空断熱材
１７ 外被材
１８ 芯材
１９ 位置決めフィルム
２３ 真空断熱材
２４ 外被材
２５ 芯材
２６ 位置決めフィルム

Claims (11)

1. 芯材と、前記芯材を挿入して前記芯材の厚み方向に対して垂直な方向の位置決めを行う孔を設けた位置決めフィルムと、少なくともガスバリア層と熱溶着層とを有し前記芯材を前記孔内に保持した状態の前記位置決めフィルムを前記芯材の厚み方向の両側から覆う外被材とを備え、減圧下で前記外被材の前記熱溶着層と前記位置決めフィルムとを熱溶着してなり、前記位置決めフィルムが熱収縮を起こさないフィルムまたは熱収縮を起こさないフィルム層を有するラミネートフィルムである真空断熱材。
2. 位置決めフィルムが、熱収縮を起こすフィルムを外被材の熱溶着層に接する面に有するラミネートフィルムであり、位置決めフィルムと向き合う外被材の熱溶着層が位置決めフィルムの外被材に接する面と同一材料である請求項１に記載の真空断熱材。
3. 熱収縮するフィルムが、ポリアクリロニトリルである請求項２に記載の真空断熱材。
4. 位置決めフィルムが、一方向にのみ熱収縮を起こす特性であるポリアクリロニトリルの縦方向と横方向が直行するようにラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層がポリアクリロニトリルである請求項３に記載の真空断熱材。
5. 位置決めフィルムが、ポリアクリロニトリル、熱収縮を起こさないフィルム、ポリアクリロニトリルを順にラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層がポリアクリロニトリルである請求項３に記載の真空断熱材。
6. 位置決めフィルムが、ポリアクリロニトリル、熱収縮を起こさないフィルム、ポリオレフィン系フィルムを順にラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層の一方が、ポリアクリロニトリル、もう一方が位置決めフィルムと同一材料のポリオレフィン系フィルムであり、ポリアクリロニトリル同士、ポリオレフィン系フィルム同士が向き合っている請求項３に記載の真空断熱材。
7. 熱収縮を起こさないフィルムが、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートである請求項５または６に記載の真空断熱材。
8. 位置決めフィルムが、ポリアクリロニトリルとポリオレフィン系樹脂をラミネートした構成であり、外被材の熱溶着層の一方が、ポリアクリロニトリルであり、もう一方が位置決めフィルムと同一材料のポリオレフィン系フィルムであり、ポリアクリロニトリル同士、ポリオレフィン系フィルム同士が向き合っている請求項３に記載の真空断熱材。
9. ポリオレフィン系フィルムが、直鎖状低密度ポリエチレンである請求項６または８に記載の真空断熱材。
10. 同一平面上の同一空間内に複数の芯材が配設された請求項１から９のうちいずれか一項に記載の真空断熱材。
11. 同一平面上の熱溶着部を隔てた独立空間内に複数の芯材が配設された請求項１から１０のうちいずれか一項に記載の真空断熱材。

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