JP2006175730A - 筆記具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 インク用液体30が、これに添加される着色剤31が添加されていない状態で収納されているとともに、使用開始に際して該インク用液体30が該着色剤31を添加されて着色インク32となり、筆記尖端12へ供給される筆記具10であって、前記インク用液体30を収容するインク用液体収容室20と、前記着色剤31を収納する着色剤収納室40と、これらインク用液体収容室20と着色剤収納室40との交通を隔離する隔離手段42と、この隔離手段42を除去して前記インク用液体収容室20と着色剤収納室40とを交通させる隔離解除手段21とを備えるとともに、前記着色剤収納室40と前記インク用液体収容室20との交通が隔離されている状態において、同着色剤収納室40内は同インク用液体収容室20内より負圧に保たれていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
ところで、上述したような従来の筆記具では、その着色剤があらかじめビヒクル中に溶解又は分散されている。そのため、保存状態によっては、顔料の沈降や凝集、溶剤乾燥による色相の変化、pHや粘度変化による筆記性の低下、ペン先での目詰まり等の経時劣化を起こし、インクが筆記に適さなくなることがある。
上記従来の問題点に鑑み、本発明は、着色剤の保存安定性に優れ、かつ使用に際してインクの調製が速やかに行われる筆記具の提供を第1の課題とする。
また、本発明は、前記第1の発明の課題に加え、インクの筆記尖端への供給を必要に応じて行われるようにすることを第2の課題とする。
また、本発明は、前記第2の課題に加え、インクの筆記尖端への供給を筆記動作中に容易に行えるようにすることを第3の課題とする。
前記第1の課題に鑑み、本発明のうち第1の発明は、インク用液体30が、これに添加される着色剤31が添加されていない状態で収納されているとともに、使用開始に際して該インク用液体30が該着色剤31を添加されて着色インク32となり、筆記尖端12へ供給される筆記具10であって、前記インク用液体30を収容するインク用液体収容室20と、前記着色剤31を収納する着色剤収納室40と、これらインク用液体収容室20と着色剤収納室40との交通を隔離する隔離手段42と、この隔離手段42を除去して前記インク用液体収容室20と着色剤収納室40とを交通させる隔離解除手段21とを備えるとともに、前記着色剤収納室40と前記インク用液体収容室20との交通が隔離されている状態において、同着色剤収納室40内は同インク用液体収容室20内より負圧に保たれていることを特徴とする。
本発明に用いる着色剤31としては、染料、顔料、着色樹脂微粒子等が挙げられる。
染料としては、たとえば、アイゼンプリムラレッド4BH、アイゼンプリムライエローGCLH(以上、アイゼン)などの直接染料、アイゼンボンソーRH、アイゼンオパールピンクBH、アイゼンオパールブラックWHエクストラコンク(以上、アイゼン)、オリエントソルプルブルーOBX、オリエントソルプルブルーOBB(以上、オリエント化学)などの酸性染料、タートラジン、アシッドレッド、フロキン(以上、アイゼン)などの食料染料、蛍光染料、増白剤などが挙げられる。
着色樹脂微粒子としては、たとえば、樹脂微粒子中に上述の顔料からなる着色剤31が分散された着色樹脂微粒子、樹脂粒子の表面が上述の顔料からなる着色剤31で被覆された着色樹脂微粒子、樹脂粒子に上述の染料からなる着色剤31が染着された着色樹脂微粒子などが挙げられる。本発明では、着色樹脂微粒子の構造(中空構造又は中実構造)、形状(球状、多角形状、扁平状又は繊維状)等は特に限定されるものでない。
「インク用液体収容室20」とは、筆記具10内部の空間であって、インク用液体30を収容する部分をいう。
「着色剤収納室40」とは、筆記具10内部の空間であって、着色剤31を収納する部分をいう。この着色剤収納室40には、インク用液体30に溶解可能な状態に形成された着色剤31が収納される。
「隔離手段42」とは、筆記具10内部において、インク用液体収容室20と着色剤収納室40とを物理的に隔離する構造をいう。
本第1の発明は、以下のように作用する。
まず、着色剤収納室40は使用開始前は密閉状態に保たれ、かつ、その内部はインク用液体収容室20に対して負圧に保たれていることとなっている。
ここで、隔離解除手段21により隔離手段42が除去されると、インク用液体収容室20と着色剤収納室40とが交通する。ここで、着色剤収納室40はインク用液体収容室20より負圧となっているので、インク用液体30は着色剤収納室40へ速やかに移動する。インク用液体30はそこで着色剤31を溶解して着色インク32となる。この着色インク32が筆記尖端12へ供給されて筆記可能な状態となる。
(a)前記インク用液体収容室20内の空気圧をA、前記着色剤収納室40の容積をX及び前記インク用液体30の体積をY(ただしX>Y)とした場合、同着色剤収納室40内の空気圧が、A(1−Y/X)以下であること。
(b)前記着色剤収納室40内の空気圧が71kPa以下であること。
まず、上記(a)の場合については、インク用液体30が着色剤収納室40に収まるためにはインク用液体30の体積(Y)が着色剤収納室40の容積(X)より小さい必要がある。そうすると、インク用液体30が着色剤収納室40に収まった状態において、着色剤収納室40内で空気が占める体積は(X−Y)となる。したがって、インク用液体30が収まる前の着色剤収納室40内の空気圧が、インク用液体30が収まった後に比べて、
(X−Y)/X=1−Y/X
以下の割合であればインク用液体30は着色剤収納室40内の空気を押しのけることなく速やかに着色剤収納室40内に収まることが可能となる。よって、前記インク用液体収容室20内の空気圧(すなわち、インク用液体30が収まった後の着色剤収納室40の空気圧)をAとすれば、使用開始前の着色剤収納室40内の空気圧は、上記(a)に示すごとく、A(1−Y/X)以下であることが望ましい。
なお、着色剤収納室40は、空気透過性の低い構造とする必要がある。たとえば、気温25℃、湿度65%及び気圧101kPaの条件下で、1日当たりの空気透過量が0.01ml以下であれば、着色剤収納室40の容積が10ml、製造時の内圧をほぼ0kPaとしたとき、300日経過後の内圧が約30kPaとなる。着色剤収納室40の負圧をさらに維持するためには、1日当たりの空気透過度が、上記条件下で0.001cml以下の容器であることが望ましい。
(2)第2の発明
前記第2の課題に鑑み、本発明のうち第2の発明は、前記第1の発明の特徴に加え、前記着色剤収納室40と前記筆記尖端12との間には、着色インク32が流出するインク流出口43が設けられているとともに、同インク流出口43を開閉可能なバルブ50が設けられていることを特徴とする。
「バルブ50」とは、上記インク流出口43を開閉可能な弁構造をいう。このバルブ50としては、筆記尖端12と連動して、たとえば筆記尖端12の押圧により開放し、またこの押圧を解くことで閉鎖する、といった構造を採用することができる。一方、このバルブ50として、たとえば開閉コックにより手動で任意に開放可能な構造とすることもできる。
本第2の発明は、以下のように作用する。
まず、着色剤収納室40は使用開始前は密閉状態に保たれ、かつ、その内部はインク用液体収容室20に対して負圧に保たれていることとなっている。
(3)第3の発明
前記第3の課題に鑑み、本発明のうち第3の発明は、前記第2の発明の特徴に加え、前記バルブ50は、前記筆記尖端12と連結され、同筆記尖端12の押圧により前記インク流出口43を開放することを特徴とする。
これにより、筆記の際に筆記尖端12を紙面に押圧すると、この押圧によりバルブ50が開放することで、着色インク32がインク流出口43を通って筆記尖端12に供給されることとなっている。
(4)第4の発明
前記第4の課題に鑑み、本発明のうち第4の発明は、前記第3の発明の特徴に加え、使用開始前において、前記筆記尖端12の押圧状態を維持させつつ同筆記尖端12周囲の空間を密閉する押圧部材14を備えるとともに、同押圧部材14の除去によって筆記可能となることを特徴とする。
すなわち、この押圧部材14により、使用開始前に筆記尖端12の押圧状態を維持しておけば、バルブ50の開放によりインク流出口43が開放している状態となっている。しかし、着色剤収納室40はインク用液体収容室20に対して負圧を保つ必要があるところ、インク流出口43が開放していることで、筆記尖端12を通じて外界と交通することとなる。これでは負圧が保てないので、この押圧部材14は、筆記尖端12周囲の空間を含めて密閉するように形成されている。
まず、着色剤収納室40は使用開始前は筆記尖端12周囲の空間を含め押圧部材14により密閉状態に保たれ、かつ、その内部はインク用液体収容室20に対して負圧に保たれていることとなっている。
この状態で、隔離解除手段21により隔離手段42が除去されると、インク用液体収容室20と着色剤収納室40とが交通する。ここで、着色剤収納室40はインク用液体収容室20より負圧となっているので、インク用液体30は着色剤収納室40へ速やかに移動する。インク用液体30はそこで着色剤31を溶解して着色インク32となる。さらに、押圧部材14により筆記尖端12は押圧され、この押圧によりバルブ50は開放している。このバルブ50の開放により、着色インク32は開放したインク流出口43を通って筆記尖端12に至る。そして、押圧部材14を取り外せば、すぐに筆記可能な状態となっている。
なお、本発明で用いられる着色剤31は、凍結乾燥法によって作製された粉体とすることが望ましい。すなわち、着色剤31を凍結乾燥法によって乾燥させることで、通常の乾燥操作で得られる粉体よりも、インク用液体30と混合したときの再溶解性又は再分散性に優れる粉体として作製することができる。
着色剤31を凍結乾燥する凍結方法としては、たとえば、液体窒素、ドライアイス、氷、フリーザー等による冷却が挙げられる。着色剤31を凍結乾燥する乾燥方法としては、ダイアフラム型真空ポンプ、アスピレーター、クーリングアスピレーター、水道直結型アスピレーター、油回転真空ポンプ等の装置を用いた減圧による方法が挙げられる。好ましい着色剤31の凍結乾燥する乾燥方法としては、より高い真空度を得ることのできる、油回転型真空ポンプによる減圧方法が望ましい。
本発明のインク用液体30は、水(精製水、イオン交換水、蒸留水、純水、海洋深層水等)を主溶剤として用いるが、さらに、溶剤として、保水性の付与、筆記感の向上の点から、水に相溶性のある極性基を有する水溶性極性溶剤、並びに、耐ペン先乾燥性の向上の点から水溶性液体媒体を使用することができる。用いることができる水溶性極性溶剤としては、たとえば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン、ピロリドン、トリエタノールアミンなどが挙げられ、これらは単独で又は2種以上混合して用いることができる。用いることのできる水溶性液体媒体としては、たとえば、グリセリンのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物、及びジグリセリンのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物の中から選ばれる少なくとも1種、好ましくは、ジグリセリンプロピオンオキサイド(4〜30)モル付加物、ジグリセリンエチレンオキサイド(5〜40)モル付加物が挙げられ、さらに好ましくは、ポリオキシエチレン13モル付加ジグリセリルエーテル、ポリオキシプロピレン9モル付加ジグリセリルエーテル、ポリオキシエチレン10モル付加グリセリルエーテル、ポリオキシプロピレン9モル付加グリセリルエーテルを用いることが望ましい。これらの水溶性極性溶剤及び/又は水溶性液体媒体の含有量は、混合したインク組成物全量に対して、好ましくは、1〜30重量%、さらに好ましくは、5〜20重量%とすることが望ましい。これらの含有量が1重量%未満であると、保水性、筆記感、耐ペン先乾燥性に優れるインクを得ることが難しく、また、30重量%を超えると、筆記描線の乾燥性が低下するため、好ましくない。
防腐剤としては、たとえばデヒドロ酢酸ナトリウム、1,2−ベンゾチアザリン−3−オン、安息香酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキシドナトリウム塩、フェノールなどを用いることができる。
本発明のインク組成分には、さらに、上記以外の任意成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、水性インクに汎用されている添加剤を用いることができる。添加剤としては、pH調整剤として、アンモニア、尿素、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリポリ燐酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの燐酸のアルカリ金属塩、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、防錆剤又は防黴剤として、フェノール、ナトリウムオマジン、ペンタクロロフェノールナトリウム、1,2−ベンズイソチアゾリンン3−オン、2,3,4,5−テトラクロロ−4(メイチルスルフォニル)ピリジン、安息香酸ナトリウムなど、安息香酸やソルビタン酸やデヒドロ酢酸のアルカリ金属塩、ベンズイミダゾール系化合物などが挙げられる。また、着色剤31の分散剤としては、界面活性剤、高分子分散剤等を添加することができ、たとえば、ノニオン系、アニオン系界面活性剤、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール共重合樹脂、エチルセルロース、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、ポリイソプレンスルホン酸等が挙げられる。さらに、必要に応じて、樹脂の劣化防止剤や紫外線吸収剤等の添加剤も配合することができる。
すなわち、本発明のうち第1の発明の構成によると、着色剤の保存安定性に優れ、かつ使用に際してインクの調製が速やかに行われる筆記具を提供することができる。
また、本発明のうち第2の発明の構成によると、前記第1の発明の効果に加え、インクの筆記尖端への供給を必要に応じて行うことが可能となる。
さらに、本発明のうち第3の発明の構成によると、前記第2の発明の効果に加え、インクの筆記尖端への供給を筆記動作中に容易に行えるようにすることが可能となる。
また、本発明のうち第4の発明の構成によると、前記第3の発明の効果に加え、インクの調製とともに直ちに筆記可能な状態に移行できる筆記具を提供することができる。
(1)第1の実施の形態
図1から図4までは、本発明の第1の実施の形態に係る筆記具10の正面断面図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る筆記具10は、円筒状の外筒11を備えている。外筒11内部の前半部には、外筒11とは別体に形成され、かつ、外筒11の内径と一致する外径を有する円筒として形成された着色剤収納室40が配置されている。この着色剤収納室40は、着色剤31を収納するためのものである。一方、この外筒11内部の後半部には、外筒11とは別体に形成され、かつ、外筒11の内径と一致する外径を有する円筒として形成されたインク用液体収容室20が、外筒11の後端より挿入され配置されている。このインク用液体収容室20は、インク用液体30を収容するためのものである。
着色剤収納室40の先端側開口部はバルブ50により密閉されている。このバルブ50は、外筒11内周に密着する略円筒状でかつその前端及び後端に開口を有するバルブ受け51と、このバルブ受け51内に収容されるとともに棒状のバルブ棒54が円盤状のバルブ板55を貫通する形状に形成されたバルブ体53と、バルブ受け51後端とバルブ板55との間に介装されバルブ体53を常に前方へ付勢するバネ56とにより構成される。そして、バルブ棒54の後端はバルブ受け51の後端開口から突出し、バルブ棒54の先端はバルブ受け51の先端開口であるインク流出口43から突出する。そして、バルブ板55は、バネ56により前方へ付勢されることで、インク流出口43を閉鎖することとなっている。
インク用液体収容室20は、外筒11とは別体に形成され、これが外筒11内に挿入されたものである。このインク用液体収容室20には、3mlのインク用液体30が充填されている。インク用液体収容室20の先端部分には、前記ボール保持部41内径と同一の外径を有する円筒状の隔離解除手段21が形成されている。この隔離解除手段21の先端は、着色剤収納室40のボール保持部41に一部挿入され、上述した隔離手段42によってその開口が密閉されている。インク用液体収容室20内のインク用液体30は、弾性を有するとともに移動可能に形成された追従体22によって後端方向を封止されている。また、インク用液体収容室20の上部開口部は空気置換孔23として設けられ、外筒11から突出している。これにより、インク用液体収容室20内の気圧は、外気圧と同一となっている。
このとき、着色剤収納室40はインク用液体収容室20に対して負圧となっているため、図3に示すようにインク用液体収容室20内の追従体22が大気圧で先端方向へ押され、インク用液体30が着色剤収納室40に充填される。着色剤31はインク用液体30に直ちに溶解又は分散し、着色インク32を得ることができる。
以上のような操作により、使用時に簡便な動作で、着色剤31とインク用液体30とを混合できるようになるものである。
なお、筆記尖端12は上述のように、繊維束帯からなるマーキングペン用ペン先によって形成される場合に限らず、たとえばボールペンチップとして形成しても、万年筆のペン先として形成して、フェルトによって形成しても、焼結体からなる筆記用先端として形成しても、また、ニードルペンに用いられる細長い管状の筆記用尖端として形成しても、いずれでもよい。
図5から図8までは、本発明の第2の実施の形態に係る筆記具10の正面断面図である。
図5に示すように、本実施の形態に係る筆記具10は、円筒状の外筒11を備えている。外筒11内部の前半部には、外筒11とは別体に形成され、かつ、外筒11の内径と一致する外径を有する円筒として形成された着色剤収納室40が配置されている。この着色剤収納室40は、着色剤31を収納するためのものである。一方、この外筒11内部の後半部には、外筒11とは別体に形成され、かつ、外筒11の内径と一致する外径を有する円筒として形成されたインク用液体収容室20が、外筒11の後端より挿入され配置されている。このインク用液体収容室20は、インク用液体30を収容するためのものである。
着色剤収納室40の先端側開口部はバルブ50により密閉されている。このバルブ50は、外筒11内周に密着する略円筒状でかつその前端及び後端に開口を有するバルブ受け51と、このバルブ受け51内に収容されるとともに棒状のバルブ棒54が円盤状のバルブ板55を貫通する形状に形成されたバルブ体53と、バルブ受け51後端とバルブ板55との間に介装されバルブ体53を常に前方へ付勢するバネ56とにより構成される。そして、バルブ棒54の後端はバルブ受け51の後端開口から突出し、バルブ棒54の先端はバルブ受け51の先端開口であるインク流出口43から突出する。そして、バルブ板55は、バネ56により前方へ付勢されることで、インク流出口43を閉鎖することとなっている。
このとき、着色剤収納室40はインク用液体収容室20に対して負圧となっているため、図7に示すようにインク用液体収容室20内の追従体22が大気圧で先端方向へ押され、インク用液体30が着色剤収納室40に充填される。着色剤31はインク用液体30に直ちに溶解又は分散し、着色インク32を得ることができる。さらに、インク流出口43は開放しているので、着色インク32は速やかにこの先端開口を通じて一時貯留体15へ流入し、これを浸潤することで筆記尖端12へ至る。この段階で、筆記具10は筆記可能な状態になっている。
(3)第3の実施の形態
図9から図12までは、本発明の第3の実施の形態に係る筆記具10の正面断面図である。
図9に示すように、本実施の形態に係る筆記具10は、円筒状の外筒11を備えている。外筒11内部の前半部には、外筒11とは別体に形成され、かつ、外筒11の内径と一致する外径を有する円筒として形成された着色剤収納室40が、後述するバルブ50により外筒11に対して移動可能に配置されている。この着色剤収納室40は、着色剤31を収納するためのものである。一方、この外筒11内部の後半部には、外筒11とは別体に形成され、かつ、外筒11の内径と一致する外径を有する円筒として形成されたインク用液体収容室20が、外筒11の後端より挿入され配置されている。このインク用液体収容室20は、インク用液体30を収容するためのものである。
着色剤収納室40の先端側開口部はバルブ50により密閉されている。このバルブ50は、外筒11先端付近に位置し、複数個の貫通孔52を有する円盤状のバルブ受け51と、このバルブ受け51から後方へ突設される棒状のバルブ棒54と、このバルブ棒54の後端に対し、前記バルブ受け51と平行を保ち中心で接する円盤状のバルブ板55と、前記バルブ受け51後面と前記着色剤収納室40の先端との間に介装されその着色剤収納室40を常に後方へ付勢するバネ56とにより構成される。バルブ板55は、着色剤収納室40の先端開口であるインク流出口43の後方に位置し、かつ、このインク流出口43の径より大径に形成されている。すなわち、バネ56により着色剤収納室40が後方へ付勢されることで、バルブ板55がインク流出口43を密閉することとなっている。
インク用液体収容室20は、外筒11とは別体に形成され、これが外筒11内に挿入されたものである。このインク用液体収容室20には、3mlのインク用液体30が充填されている。インク用液体収容室20の先端部分には、前記ボール保持部41内径と同一の外径を有する円筒状の隔離解除手段21が形成されている。この隔離解除手段21の先端は、着色剤収納室40のボール保持部41に一部挿入され、上述した隔離手段42によってその開口が密閉されている。インク用液体収容室20内のインク用液体30は、弾性を有するとともに移動可能に形成された追従体22によって後端方向を封止されている。また、インク用液体収容室20の上部開口部は空気置換孔23として設けられ、外筒11から突出している。これにより、インク用液体収容室20内の気圧は、外気圧と同一となっている。
このとき、着色剤収納室40はインク用液体収容室20に対して負圧となっているため、図11に示すようにインク用液体収容室20内の追従体22が大気圧で先端方向へ押され、インク用液体30が着色剤収納室40に充填される。着色剤31はインク用液体30に直ちに溶解又は分散し、着色インク32を得ることができる。さらに、インク用液体収容室20の押圧によって着色剤収納室40も前方へ押圧されており、これによりバネ56が圧縮され、結果としてバルブ体53がインク流出口43から離れてこれを開放しているので、着色インク32は速やかにこのインク流出口43及び貫通孔52を通じて一時貯留体15へ流入し、これを浸潤することで筆記尖端12へ至る。この段階で、筆記具10は筆記可能な状態になっている。
以上のような操作により、使用時に簡便な動作で、着色剤31とインク用液体30とを混合できるとともに、すぐに筆記可能な状態を実現できるようになる。
12 筆記尖端 13 キャップ
14 押圧部材 15 一時貯留体
20 インク用液体収容室 21 隔離解除手段
22 追従体 23 空気置換孔
30 インク用液体 31 着色剤
32 着色インク
40 着色剤収納室 41 ボール保持部
42 隔離手段 43 インク流出口
50 バルブ 51 バルブ受け
52 貫通孔 53 バルブ体
54 バルブ棒 55 バルブ板
56 バネ
Claims (9)
- インク用液体が、これに添加される着色剤が添加されていない状態で収納されているとともに、使用開始に際して該インク用液体が該着色剤を添加されて着色インクとなり、筆記尖端へ供給される筆記具であって、
前記インク用液体を収容するインク用液体収容室と、
前記着色剤を収納する着色剤収納室と、
これらインク用液体収容室と着色剤収納室との交通を隔離する隔離手段と、
この隔離手段を除去して前記インク用液体収容室と着色剤収納室とを交通させる隔離解除手段とを備えるとともに、
前記着色剤収納室と前記インク用液体収容室との交通が隔離されている状態において、同着色剤収納室内は同インク用液体収容室内より負圧に保たれていることを特徴とする筆記具。 - 前記インク用液体収容室内の空気圧をA、前記着色剤収納室の容積をX及び前記インク用液体の体積をY(ただしX>Y)とした場合、同着色剤収納室内の空気圧が、A(1−Y/X)以下であることを特徴とする請求項1記載の筆記具。
- 前記着色剤収納室内の空気圧が71kPa以下であることを特徴とする請求項1記載の筆記具。
- 前記着色剤収納室と前記筆記尖端との間には、着色インクが流出するインク流出口が設けられているとともに、
同インク流出口を開閉可能なバルブが設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の筆記具。 - 前記バルブは、前記筆記尖端と連結され、同筆記尖端の押圧により前記インク流出口を開放することを特徴とする請求項4記載の筆記具。
- 使用開始前において、前記筆記尖端の押圧状態を維持させつつ同筆記尖端周囲の空間を密閉する押圧部材を備えるとともに、
同押圧部材の除去によって筆記可能となることを特徴とする請求項5記載の筆記具。 - 前記着色剤は、凍結乾燥法によって作製された粉体であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の筆記具。
- 前記インク用液体は、水又は水を主成分とする水溶液であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の筆記具。
- 前記インク用液体は、防腐剤を含有することを特徴とする請求項8記載の筆記具。
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