JP2006263594A - Atomizing air cap for air spray gun - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮空気により、塗料等を霧化し、被塗物に向けて吹付塗装を行うエアスプレーガンに係るもので、特に噴霧時の霧化粒子を均一に分散させ斑のない塗膜形成を可能にする外部混合式エアスプレーガンの霧化空気キャップに関するものである。
The present invention relates to an air spray gun that atomizes a paint or the like with compressed air and performs spray coating toward an object to be coated, and in particular, uniformly forms atomized particles at the time of spraying to form a coating film free from spots. The present invention relates to an atomizing air cap of an external mixing type air spray gun that enables the above.
圧縮空気を用いて塗料を霧化し、塗装面を形成するためのエアスプレーガンは各分野において広く使用されている。中でも金属、木工、プラスチック製品等の仕上げ塗装に用いられる工業用スプレーガンは、基本的構造がJIS規格にも定められ、さらに近年の塗料の多様化、被塗装物に対する要求品質の向上等によりスプレーガンに要求される機能、性能の改善がなされてきている。 Air spray guns for atomizing paint using compressed air to form a painted surface are widely used in various fields. Above all, industrial spray guns used for finish painting of metal, woodwork, plastic products, etc. have a basic structure defined by JIS standards, and in addition, due to the recent diversification of paints and improvement of required quality for objects to be coated. The functions and performance required for guns have been improved.
これらの工業用スプレーガンは、塗料を霧状に微粒化して被塗装物に吹付けるため、複雑な塗装面であっても、平面であっても均一な平滑面を得られ、広く採用される一方で、被塗装物に付着せずに飛散する塗料粒子が無駄になるという大きな問題を有しており、塗着効率の向上による資源の有効利用、塗装環境の悪化防止、作業能率の向上による生産性の向上、そして塗膜品質の向上につながる霧化性能の改善等、解決すべき多くの課題があり、これらの多くがスプレーガンの霧化構造に依存していると言える。 These industrial spray guns atomize the paint into a mist and spray it onto the object to be coated, so that a uniform smooth surface can be obtained regardless of whether it is a complex painted surface or a flat surface. On the other hand, there is a big problem that paint particles scattered without adhering to the object to be coated are wasted. By improving the coating efficiency, resources are effectively used, the coating environment is prevented from deteriorating, and the work efficiency is improved. There are many problems to be solved, such as improvement of productivity and improvement of atomization performance that leads to improvement of coating film quality, and it can be said that many of these depend on the atomization structure of the spray gun.
通常、霧化構造は塗料噴出口を有する塗料ノズルと霧化用空気孔を配置した空気キャップによって主に構成され、これらの組み合わせによって塗料が霧化され、被塗装物に吹付けられる状態すなわちスプレーパターンの性能が決定される。実際のスプレーガンにおいては、この他塗料ノズルから噴出する塗料の制御を行う塗料弁、空気キャップの各空気口から噴出する圧縮エアの調整を行う調節弁や空気通路が必要な機能をもって組み合わされている。 Usually, the atomizing structure is mainly composed of a paint nozzle having a paint outlet and an air cap provided with an atomizing air hole, and the combination of these is a state in which the paint is atomized and sprayed on an object to be coated, that is, a spray. The performance of the pattern is determined. In an actual spray gun, a paint valve for controlling the paint sprayed from the paint nozzle, a control valve for adjusting the compressed air ejected from each air port of the air cap, and an air passage are combined with necessary functions. Yes.
霧化構造の代表的な構造は幾多の事例で理解できるとおり、中心部に噴出口を形成した塗料ノズルがあり、その噴出口の周囲に環状の空気口が形成されるように空気キャップの中心空気口が配置されるように組み合わされているのが一般的である。塗料の霧化は、この中心から噴出する塗料に対し、包み込む形で環状の中心空気口からの圧縮エアを噴射衝突させて行われる。さらに空気キャップには、両外側に角と呼ばれる1対の突起を形成し、この角部より中心に向けて噴出する側面空気口を設け、前記中心部の霧化流に対し両側から圧縮エアを衝突させ、噴霧流のパターンを形成する。この側面空気口は、中心からの噴霧流を両側面よりつぶすように鈍角度で交差するように構成されている。通常両側より押しつぶす目的で噴射する側面空気口からの空気量が多いほど噴霧パターンが大きく広がって、広い面積を塗装する場合に好都合となり、また被塗装物に近い距離で塗装することができて塗料粒子の飛散防止にも効果がある。 The typical structure of the atomization structure is, as can be understood in many cases, a paint nozzle having a jet port formed in the center, and an annular air port is formed around the jet port so that the center of the air cap is formed. In general, the air ports are combined so as to be arranged. The atomization of the paint is performed by jetting and colliding compressed air from the annular central air port in a wrapping form with respect to the paint ejected from the center. Further, the air cap is formed with a pair of projections called corners on both outer sides, provided with side air ports that eject toward the center from these corners, and compressed air is supplied from both sides to the atomized flow at the center. Colliding to form a spray flow pattern. The side air ports are configured to intersect at an obtuse angle so as to crush the spray flow from the center from both side surfaces. Normally, the larger the amount of air from the side air port that is sprayed for the purpose of crushing from both sides, the more the spray pattern spreads, which is convenient when painting a large area, and it can be painted at a distance close to the object to be painted. It is also effective in preventing particle scattering.
これらの衝突させる側面空気の方向や強さ、空気量等は、多くの経験から種々の構成が考えられており、塗料や塗装品質、塗面状況等の各種条件に適合するものが提案されている。通常最も単純な構成は中心空気口に対し、1対の側面空気口を有するもので、特に高度な塗膜品質を要求されない一般的なスプレーガンや小パターン幅のスプレーガンに採用されている。パターン幅を大きく広げたい場合には、側面空気口を大きくして両側面からの衝突空気を増加させ、更には2対の側面空気口を設けることも行われる。しかし単に側面空気口からの空気を強くしても噴霧流の中心部に集中した流れでは噴霧パターンの中央部のみがつぶされ、いわゆる中割れとよばれる中央部が透けたパターンとなって平均した膜厚の塗装ができない不良となる。 Various configurations of the direction and strength of the side air to be collided with, the amount of air, etc. have been considered from many experiences, and those that suit various conditions such as paint, coating quality, coating surface condition etc. have been proposed. Yes. Usually, the simplest configuration has a pair of side air ports with respect to the central air port, and is used in general spray guns that do not require high coating quality and spray guns with a small pattern width. When it is desired to broaden the pattern width, the side air ports are enlarged to increase the collision air from both side surfaces, and further, two pairs of side air ports are provided. However, even if the air from the side air port is strengthened, only the central part of the spray pattern is crushed in the flow concentrated in the central part of the spray flow, and the central part called so-called middle crack is transparent and averaged. The film thickness cannot be painted.
このような場合、側面空気が衝突する前に予め側面空気と90゜異なる方向の補助空気等により中心の噴霧流の分布を整えておいたり、側面空気の噴流が広い幅で中心の噴霧流に衝突するように、補助の空気口を設けることが行われる。この補助空気口は中心空気口に近く設け、同じ中心空気の一部として噴射されている。図4、図5に示す補助空気口11は側面空気口と直角方向側の噴霧を促進し、側面空気が中心部に作用したときに平均的に噴霧の分布が形成されるようにしたもので、補助空気口12は側面空気が噴霧流に作用する前に側面空気流に衝突させて拡散した空気流として中心の噴霧流に作用させるようにしたものである。工業塗装の分野ではこれらの組み合わせを含めて、必要とされるパターンの得られる空気キャップが使用されている。これらの補助空気口の配置に関しては、特定の塗装要件を達成するために考えられた一例が特開2000−343004に見られる。
In such a case, before the side air collides, the distribution of the central spray flow is adjusted in advance by auxiliary air or the like in a direction different from the side air by 90 °, or the side air jet has a wide width to the central spray flow. An auxiliary air port is provided so as to collide. The auxiliary air port is provided close to the central air port and is injected as part of the same central air. The
このように、各種塗装の要求に応じて空気キャップの構成が改善されてきているが、新しい塗料や被塗装物の出現、あるいは更に高い塗膜の要求品質により改善される余地が依然として残されている。特に近年、塗装の仕上がり品質が被塗装物の高級指向により、今まで以上に高級感のある塗装がもとめられ、最終仕上げの塗装によってその商品の価値が左右されることも少なくない。いまや塗装による付加価値は熟練塗装作業者によらず、塗装機の安定した性能に依存される傾向が高く、仕上げを左右するスプレーガンの性能向上は強く望まれるところとなっている。更に単なる平滑面や輝きを求めるだけでなく、より自然に近く奥行きのある透明感や、真珠等々の美しい表面を求め、それを作り出す塗料が開発されるについてもスプレーガンの果たす役割は大きく、高付加価値の塗料もスプレーガンによってその価値が引き出せることになる。 In this way, the structure of the air cap has been improved according to the requirements of various coatings, but there is still room for improvement due to the appearance of new paints and objects to be coated, or higher required coating quality. Yes. In particular, in recent years, the quality of the finished product has been higher than ever because of the high-quality orientation of the object to be coated, and the value of the product is often influenced by the final finish. Now, the added value of painting tends to depend on the stable performance of the painting machine, regardless of skilled painters, and it is strongly desired to improve the performance of the spray gun that affects the finish. In addition to seeking smooth surfaces and shine, spray guns play a major role in developing paints that create beautiful surfaces such as pearls and other beautiful surfaces that are more natural and deep. Value-added paint can also be extracted with a spray gun.
従来、塗装時の均一膜厚を課題として平均的に塗着させることを目指し、噴霧されたパターン形状が均一であることが求められていたが、高度な塗膜品質を得るためには単に塗着結果としての膜厚分布の均一化だけでなく、噴霧状態での均一化が重要となる。特に比較的大きな面積となる自動車産業や薄膜塗装の樹脂塗装においては、噴霧状態の流れのむらが直接塗面に影響するため、塗装斑のない均一塗面の形成が最大の課題となっている。 Conventionally, aiming to apply a uniform film thickness at the time of painting on average, the sprayed pattern shape has been required to be uniform. It is important not only to make the film thickness distribution uniform, but also to make it uniform in the sprayed state. Particularly in the automotive industry and thin film resin coating, which have a relatively large area, the unevenness of the flow in the spray state directly affects the coating surface, so the formation of a uniform coating surface without coating spots is the biggest issue.
これまで圧縮エアでの吹き付けは、塗料が微粒化する過程と圧縮エアの流れの関係から霧の生成に乱れが生じ霧むらとなるために、塗り重ね等によって平均化することにより塗膜が形成された時に全体的な霧むらの比率を減少させることが経験的に行われてきていた。しかし前述のように樹脂塗装において高級感のある塗料を薄膜で塗装する場合や自動車塗装において最終仕上げ塗面を高級塗料によって仕上げる場合など、スプレーの際に発生する霧むらを機械的に減少させることは、これらの問題解消につながり、結果的には資源の無駄を削減し、工業的、経済的効果をもたらす結果となることは明らかである。
これまで前記した通り、スプレーパターンの膜厚分布を適正に保ち、パターン形状を正常に維持する為の改善は成されてきていたが、スプレー時の霧むらを減少させる技術は十分でなかった。本発明はエア霧化スプレーガンにおいて、スプレー時のむらが減少され、その結果塗面への不均一な膜厚が減少し、特に低粘度塗料等における薄膜塗装において生じやすい塗面の乱れがなく平滑な高級品質の塗膜形成が容易な霧化装置を得ることが課題である。
As described above, improvements have been made to maintain the spray pattern thickness distribution properly and to maintain the pattern shape normally, but the technology for reducing the mist unevenness during spraying has not been sufficient. The present invention is an air atomizing spray gun in which unevenness during spraying is reduced, resulting in a non-uniform film thickness on the coating surface, and there is no disturbance in the coating surface, which is likely to occur particularly in thin-film coating in low-viscosity paints. It is a problem to obtain an atomizing device that can easily form a high quality coating film.
圧縮エアで霧化するエアスプレーガンに組み込まれる霧化装置として、中心に配置した塗料ノズルの先端塗料噴出口の外周部に環状の空気口を構成する中心空気口と、この中心空気口の外側に対称に設けた1対の角部を形成し、該角部より中心部に向けて鈍角で交差する側面空気を設けた空気キャップにおいて、この側面空気口をそれぞれ3対以上形成し、中心空気口より離れるにしたがって側面空気口からの噴流が徐々に広がる噴射幅を形成して中心からの噴霧流に衝突するように配置したことを特徴とするものである。 As an atomizing device incorporated in an air spray gun that atomizes with compressed air, a central air port that forms an annular air port on the outer periphery of the paint nozzle tip of the paint nozzle arranged at the center, and the outside of this central air port A pair of corner portions provided symmetrically to each other, and three or more pairs of the side air ports are formed in each of the air caps provided with side air intersecting at an obtuse angle from the corner portion toward the center portion. The jet flow from the side air port is formed so as to gradually spread as it moves away from the mouth, and is arranged so as to collide with the spray flow from the center.
徐々に広がる噴射幅を形成する側面空気口の形成は、中心空気口に近い側面空気口から徐々に大きくなる側面空気口を順次配置することによって得られる。すなわち通常の円孔であれば小さい孔の噴射幅は狭く、大きくなるにしたがって噴射幅は大きくなる。したがって少なくとも3つ以上の徐々に大きくなる側面空気口を形成することによって、合成された噴流を徐々に広がる噴射幅をもつ噴流とすることができる。 The formation of the side air ports that form a gradually expanding jet width is obtained by sequentially arranging the side air ports that gradually increase from the side air ports close to the center air port. That is, in the case of a normal circular hole, the injection width of the small hole is narrow, and the injection width increases as it increases. Therefore, by forming at least three or more gradually increasing side air ports, the synthesized jet can be made into a jet having a jet width that gradually widens.
通常中心空気口の噴射によって噴霧化された塗料は広がりをもって前方に噴霧される。さらに側面空気口からの噴射では、まず中心に近い第1の側面空気口が小さく、第2、第3と中心から離れるにしたがって大きく形成され、図6に模式化したように、前方に向かって広がる扇形の噴流断面Aを形成して、わずかに拡散しながら噴霧される中心の噴霧流Bに対して両側から衝突し、徐々に大きく噴霧流として押し広げる。このため噴霧流は局部的に側面空気流が衝突して噴霧粒子のバラツキを生ずることなく、包み込まれる状態で前方に行くほど広い側面空気流によってパターンが広げられることになる。 Usually, the paint atomized by the injection of the central air port is sprayed forward with a spread. Further, in the injection from the side air port, first, the first side air port near the center is small, and the second and third are formed so as to be farther from the center. As schematically shown in FIG. A fan-shaped jet cross section A is formed, collides from both sides with a central spray flow B sprayed while slightly diffusing, and gradually spreads as a spray flow. For this reason, the pattern of the spray flow is widened by the wider side air stream as it goes forward in a wrapped state without causing the side air stream to collide locally and causing variations in the spray particles.
これまで多くの形態の空気口を形成した空気キャップが提案され使用されてきていたが、いずれも中心噴霧流に対し局部的に作用する配置であったために霧むらの解消が困難で、多くは中心空気による中心噴霧流の噴霧形状を予め調整することで対応されていたが、本発明では中心空気による噴霧流を乱れのない円錐状に広がる噴霧流として噴霧し、これに前方に広がる側面空気流を単に衝突させることでなく、小さい幅の噴流から前方に行くにしたがって広がる概して扇形の噴流を衝突させることで乱れを抑え、霧むらを最小限にした噴霧が可能となった。 Up to now, air caps with many forms of air ports have been proposed and used, but since all of them were arranged to act locally on the central spray flow, it was difficult to eliminate fog irregularities, This was dealt with by adjusting the spray shape of the central spray flow by the central air in advance, but in the present invention, the spray flow by the central air is sprayed as a spray flow that spreads in a conical shape without any disturbance, and the side air that spreads forward to this Rather than simply colliding the flow, a generally fan-shaped jet that spreads forward from a jet with a small width collides with it to suppress turbulence and enable spraying with minimal mist unevenness.
側面空気の噴流は前方が広がる扇形を得るため近接する側面空気口の面積を概略2倍の開口面積に形成しているが、これによって商業的に提供できる多くの効果が得られている。すなわち本発明の噴流を特定できる側面空気口の配置は幾つかの形態が考えられるが、空気口すなわち穴の数を多くあけることは生産技術上、コスト上の不利益をもたらすだけでなく、関連する穴のバランスや寸法精度による噴流分布上の新たな問題が発生することになる。これらが技術的に解決し許されるならば、穴の大きさを大きく変えることなく開ける数と配置で対応することも可能となる。 In order to obtain a fan-shaped fan that spreads forward, the side air jet has an area of the side air port that is close to the opening area that is approximately twice as large, but this has many advantages that can be provided commercially. In other words, the arrangement of the side air ports that can identify the jet of the present invention can take several forms. However, making a large number of air ports or holes not only causes a cost disadvantage in terms of production technology, but also relates to A new problem occurs in the jet distribution due to the balance and dimensional accuracy of the holes. If these are technically solved and allowed, it is possible to cope with the number and arrangement of holes without greatly changing the size of the holes.
また前記中心空気口の開口面積に対し、前記側面空気口の開口面積を大きく、望ましくは1.5倍程度あるいはそれ以上にすることで噴霧流を近距離で大きく広げ、飛散の防止、周囲の大気の影響を受けにくくすることができる。中心噴霧流が多い場合は十分なパターン幅が得られない他、部分的にバラツキが生じやすく霧むらの発生が避けられない。
Also, the opening area of the side air opening is larger than the opening area of the central air opening, preferably about 1.5 times or more, so that the spray flow is greatly expanded at a short distance, preventing scattering, It can be made less susceptible to atmospheric influences. When the central spray flow is large, a sufficient pattern width cannot be obtained, and variations are likely to occur partially, and mist unevenness cannot be avoided.
以上のように本発明によれば、中心空気により噴霧化された塗料の微粒子は、第1の側面空気より順次広い範囲で噴射される側面空気により分散され、連続した噴霧流となって被塗装物に向かう。このため噴霧粒子の飛行密度は平均化されて塗装むらが改善され、均一な塗面形成が可能となる。特に塗料中に金属粉を含むメタリック塗料やマイカなどの塗膜そのものの外観に影響を与える微粒子を含む塗料は、わずかなむらも外観品質に影響を及ぼし塗装の品質を低下させることになるが、本発明の実施により、むらのない塗面を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the fine particles of the paint atomized by the central air are dispersed by the side air sprayed in a wider range sequentially than the first side air, and become a continuous spray flow. Head for things. For this reason, the flight density of the spray particles is averaged to improve the coating unevenness, and a uniform coating surface can be formed. In particular, paints containing fine particles that affect the appearance of the coating film itself such as metallic paint and mica, which contain metal powder in the paint, will affect the appearance quality and reduce the quality of the coating, By implementing the present invention, a uniform coated surface can be obtained.
また影響が出やすい淡色の塗料や、薄膜の塗装においても均一な仕上げが可能で、より少ない塗料での仕上げ塗装を可能とし、高価な仕上げ塗料を使用する樹脂塗装等においても少ない膜厚での高級仕上げ塗装が可能となり、塗装工程の短縮、塗料の節減がもたらす効果が得られる。また塗装品質の向上がスプレーガンで可能となることで、塗装コストの削減、生産性の向上にも結びつく結果を得ることができ、従来作業者の目に頼り、熟練した作業者の塗装技術によらなければ難しかった高級仕上げ塗装の分野においても自動スプレーガンでの安定した塗装が可能になる等、工業的に多大の効果をあげることができる。
In addition, it is possible to achieve a uniform finish even in light-colored paints and thin film paints that are easily affected, enabling finish paints with less paint, and even with resin coatings that use expensive finish paints with a small film thickness High-quality finish painting is possible, and the effects of shortening the painting process and saving paint can be obtained. In addition, the improvement of the coating quality is possible with a spray gun, so that results that can reduce coating costs and improve productivity can be obtained. Even in the field of high-grade finish painting that would otherwise be difficult, it is possible to achieve a great industrial effect, such as enabling stable painting with an automatic spray gun.
図1は本発明の一実施例を示すスプレーガンの霧化空気キャップと塗料ノズル部分を示す断面図である。図2は、図1の空気キャップを使用したスプレーガンの全体構造を示している。本実施例はハンド式のスプレーガンが示され、本体1の先端に塗料ノズル2、空気キャップ3が取り付けられている。塗料ノズル2の中心内部はニードル弁4が進退自在に組込まれ塗料噴出口21を開閉する。本体1の後部はハンドル5、引き金6の他、内部には空気弁7、パターン調節弁8等が組み込まれている。この種のスプレーガンは広く一般的に使用されており、構造としても知られている内容であるため個々での詳細は省略する。
FIG. 1 is a sectional view showing an atomizing air cap and a paint nozzle portion of a spray gun according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the overall structure of a spray gun using the air cap of FIG. In this embodiment, a hand-type spray gun is shown, and a
スプレー性能を左右する霧化装置部分は、空気キャップ3と塗料ノズル2で構成される他、塗料と圧縮空気の供給に影響を及ぼす前記ニードル弁4や本体1の塗料ノズル2取り付け部、空気キャップ3の取り付け部、キャップカバー9等が構成要素として関係するが、本発明では空気キャップ3を要旨としているもので、詳細については空気キャップ3と塗料ノズル2のみを示し他を省略した図1により説明する。塗料ノズル2は、中心に塗料噴出口21を設け先端に円筒状の外径22を形成する。後部は本体1に取り付けられて霧化用中心空気とパターン調整用側面空気に区分された圧縮空気が、空気キャップ3のそれぞれの空気口に送りこまれる構成となっている。
The atomizing device part that influences the spray performance is composed of an air cap 3 and a
空気キャップ3は前記塗料ノズル2に組みつけられた時、塗料ノズル2の外径22の外側に環状の中心空気口31を形成する中心口32が設けられ、その外側に一対の角部33が中心を対象に形成されている。角部33の内部は角孔34が設けられ、中心軸側より側面空気口があけられて噴霧流に対してパターン形成用の圧縮空気を噴射する構成となっている。
When the air cap 3 is assembled to the
側面空気口は本実施態様の場合、塗料噴出口21に近い位置より第1側面空気口35、第2側面空気口36、第3側面空気口37がそれぞれ対象にあけられている。各側面空気口の開口方向は従来のスプレーガンと同様、中心軸に向かい鈍角で交差する方向とし、一般的には120°から150°の角度で開けられ、いずれも同じ角度にしているが、必ずしも一致させる必要は無い。
In the case of this embodiment, the first
隣り合う各側面空気口は、第1側面空気口35に対して第2側面空気口36の開口面積を2倍前後とし、第2側面空気口36に対して第3側面空気口37の開口面積を2倍前後として、外に離れるにしたがって徐々に大きく形成しているが、その倍率はこれに限らず、図6のBで示すように先端に行くにしたがって大きく、広がる噴流になることが肝要である。これによって最初に狭い範囲の側面空気の噴流が中心噴霧流に衝突して広げられた噴霧流は図6のCで示すように徐々に広がり、これに応じた広い幅の側面空気の噴流が働きバランスの取れた噴霧流が形成される。
Each adjacent side air port has an opening area of the second
またこれらの空気口による全体の側面空気口の面積は、前記環状に形成された中心空気口面積より明らかに大きくなるように寸法が選択される。空気口面積を大きくすることによって中心噴霧流を広い範囲で包み込む流れを形成すると共に、空気量の増大により噴霧パターンを大きく広げ、より近距離での吹付けを可能にする効果が得られる。実際には1.5倍程度の面積、もしくはそれ以上の面積とするのが望ましい。
In addition, the size of the entire side air port by these air ports is selected so as to be clearly larger than the area of the central air port formed in the annular shape. By increasing the air opening area, a flow that wraps the central spray flow in a wide range is formed, and the spray pattern is greatly widened by increasing the amount of air, thereby enabling the effect of spraying at a shorter distance. Actually, it is desirable that the area be about 1.5 times or more.
1 ガン本体
2 塗料ノズル
3 空気キャップ
4 ニードル弁
5 ハンドル
6 引き金
7 空気弁
8 パターン調節弁
9 カバー
21 塗料噴出口
22 外径
31 中心空気口
32 中心口
33 角部
34 角孔
35 第1側面空気口
36 第2側面空気口
37 第3側面空気口
38 補助空気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
The atomization according to claim 1, wherein three pairs of side air ports formed gradually larger are provided, and the side air ports adjacent to each other are formed so that the side air ports separated from the central air port have approximately twice the opening area. Air cap.
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