JP2009095752A - 間欠塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗布部の始端及び終端の膜厚形状精度の向上、さらには該始端から終端に至る膜厚の均一化を可能にする。
【解決手段】 ポンプ１４から塗工ヘッド１２へ塗布液を供給する塗布液供給路１５に塗布液吸引吐出手段１７を構成するシリンダ１８を接続すると共に、このシリンダ１８の前に供給弁１６及び戻し弁２２を設け、この供給弁１６及び戻し弁２２の開閉とシリンダ１８に嵌入したピストン１９の上下動により、ポンプ１４から送り出される塗布液及び塗工ヘッド１２側の塗布液をシリンダ室１８Ａ内に一時的に吸引した後に塗工ヘッド１２へ送り出すように吐出する。この吸引・吐出時に、ピストン１９の昇降速度を制御部２４及びサーボモータ２１を用いて予め設定したプログラムにより適宜なカーブを描くように制御して塗工ヘッド１２へ供給する塗布液の流量及び塗工ヘッド１２側から吸引する塗布液の量を適正な値となるよう制御する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成する間欠塗工装置に係り、特に塗布部の始端及び終端の膜厚形状精度の向上、さらには該始端から終端に至る膜厚の均一化に関する。

間欠塗工は、特許文献１に記載されているように、連続して走行するウェブ状等の基材表面に対し、塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成することにより行われる。
特開平４−２７４６４号公報

ところで、連続して走行する基材に対して塗布液を間欠的に吐出するため、塗布部の始端及び終端である塗布始め、塗布終り時における塗布液の吐出開始及び停止を的確に行う必要があり、特に塗布部の始端及び終端の膜厚形状を所定厚さのシャープな形状にすることが困難であるという課題があった。また、従来のエア駆動によるシリンダ等では細かな速度、微少変位の位置決めコントロールが出来なかった。

この発明は、上記課題を解決し、塗布部の始端及び終端の膜厚形状精度の向上、さらには該始端から終端に至る膜厚の均一化を図ることのできる間欠塗工装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためのこの発明は、塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成する間欠塗工装置において、前記塗布液を貯えるタンクと、このタンク内の塗布液を送り出すポンプと、このポンプの吐出口に元端を接続され先端に前記塗工ヘッドを接続した塗布液供給路と、この塗布液供給路の元端寄りに設けられた供給弁と、元端が前記ポンプと供給弁の間の塗布液供給路に接続され他端が前記タンクの上部に接続された塗布液戻し路と、この塗布液戻し路に設けられた戻し弁と、前記塗工ヘッドと供給弁の間の前記塗布液供給路に接続された塗布液吸引吐出手段と、この塗布液吸引吐出手段の作動速度を任意に制御可能に駆動するサーボモータと、このサーボモータ及び前記両弁を前記塗工部と非塗工部の形成に応じて予め設定されたプログラムにより作動させる制御部とを備えてなることを特徴としている。

なお、前記供給弁は、前記塗工部で開、非塗工部で閉、他方、前記戻し弁は、該塗工部で閉、非塗工部で開となるように構成されていてもよく、また、前記供給弁は、前記非塗工部の途中から塗工部の終端まで開、該終端から非塗工部の途中まで閉、他方、前記戻し弁は、該非塗工部の途中から塗工部の終端まで閉、該終端から非塗工部の途中まで開となるように構成されていてもよい。

さらに、前記塗工ヘッドと塗布液吸引吐出手段の間の塗布液供給路に設けられ、前記制御部により作動される吸引制御弁をさらに備えていてもよく、この吸引制御弁は、前記供給弁が開のとき閉じ、前記供給弁が閉のとき開くように構成されていることが好ましい。

さらにまた、前記ポンプと供給弁の間の塗布液供給路に塗布液の圧力を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサの出力を前記制御部に取り込んで前記戻し弁を開いて前記ポンプの吐出圧力を所定値以下に保つように構成されていてもよい。

さらにまた、前記塗布液吸引吐出手段は、前記塗工ヘッドと供給弁の間の前記塗布液供給路に接続されたシリンダと、このシリンダに嵌入されたピストンとからなり、このピストンの移動速度及び位置を前記サーボモータにより任意に制御可能に構成されていてもよい。

また、上記目的を達成するためのこの発明は、塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成する間欠塗工装置において、前記塗布液を貯えるタンクと、このタンク内の塗布液を送り出すポンプと、このポンプの吐出口に元端を接続され先端に前記塗工ヘッドを接続した塗布液供給路と、この塗布液供給路の元端寄りに接続された塗布液吸引吐出手段と、この塗布液吸引吐出手段の作動速度を任意に制御可能に駆動するサーボモータと、前記塗工ヘッドと塗布液吸引吐出手段の間の前記塗布液供給路に設けられた供給・吸引制御弁と、前記サーボモータ及び供給・吸引制御弁を前記塗工部と非塗工部の形成に応じて予め設定されたプログラムにより作動させる制御部とを備えてなることを特徴としている。

なお、前記供給・吸引制御弁は、前記塗工部で開、非塗工部で閉となるように構成されていてもよく、また、前記塗工部及びこの塗工部の終端から非塗工部の途中まで開、該途中から塗工部の始端まで閉となるように構成されていてもよい。

また、前記塗布液吸引吐出手段は、前記塗布液供給路の元端寄りに接続されたシリンダと、このシリンダに嵌入されたピストンとからなり、このピストンの移動速度及び位置を前記サーボモータにより任意に制御可能に構成されていてもよい。

さらにまた、前記塗工ヘッド又はその上流側に塗布液の圧力を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサの出力を前記制御部に取り込んで前記各弁の開閉を制御したり、前記塗布液吸引吐出手段の作動速度を制御したりするように構成されていてもよい。

この発明は、上記のように塗工ヘッドへの塗布液供給路に接続した塗布液吸引吐出手段の作動速度を制御部により塗工部と非塗工部の形成に応じて予め設定されたプログラムに従って所定のカーブを描いて変化する速度となるように制御すると共に、該塗布液吸引吐出手段の上流側又は下流側に設けた供給弁又は供給・吸引制御弁等の開閉を上記制御部により行うことにより、塗布液の吐出開始時及び停止時並びに該吐出開始から停止に至る間の塗布液の吐出及び吸引流量を的確に制御して塗布部の始端及び終端の膜厚形状精度の向上、並びに該始端から終端に至る膜厚の均一化を図ることができるという効果を得ることができる。

以下、この発明の一実施形態例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は、この発明による間欠塗工装置の概要構成図であり、１０はウェブ状の基材でバックアップロール１１に巻き掛けられ、所定速度で矢印方向へ連続的に走行される。このバックアップロール１１上を走行する基材１０の表面に向けて塗工ヘッド１２が配置されている。

１３は、塗工ヘッド１２へ供給する塗布液を貯えるタンクである。このタンク１３の底部にはポンプ１４が接続され、このポンプ１４の吐出路である塗布液供給路１５によりタンク１３内の塗布液を塗工ヘッド１２へ向けて送り出す。塗布液供給路１５には、電磁弁又は油・空圧弁等の開閉動作を自動制御可能であり、さらに好ましくはサーボにより開度をコントロール可能な供給弁１６が設けられると共に、この供給弁１６の下流側に塗布液吸引吐出手段１７が接続されている。

塗布液吸引吐出手段１７は、供給弁１６と塗工ヘッド１２の間の塗布液供給路１５に接続されたシリンダ１８と、このシリンダ１８に摺動自在に嵌入されたピストン１９とからなり、シリンダ１８とピストン１９により形成されるシリンダ室１８Ａ内に塗布液供給路１５から塗布液を吸引し、かつこの吸引した塗布液を塗布液供給路１５へ吐出可能に構成されている。このピストン１９は、ボールネジ機構２０を介してサーボモータ２１に接続され、このサーボモータ２１により移動速度及び位置を任意に制御可能に構成されている。

また、上記ポンプ１４と供給弁１６の間の塗布液供給路１５には、供給弁１６と同様の構成の弁からなる戻し弁２２を途中に介在する塗布液戻し路２３の一端が接続され、この塗布液戻し路２３の他端はタンク１３の上部に接続されている。

２４は制御部であり、図２に示すように、塗工部Ａと非塗工部Ｂの形成に応じて予め設定されたプログラムにより供給弁１６と戻し弁２２の開閉を行うと共に、サーボモータ２１を作動させてピストン１９を所定のカーブを描いて変化する速度で所定の位置へ移動させるように構成され、非塗工部Ｂの形成時には供給弁１６を閉じて戻し弁２２を開き、ポンプ１４から送り出される塗布液をタンク１３へ戻すと共に、ピストン１９をプログラムされた所定の速度で同じくプログラムにより設定された上昇限位置まで上昇させて塗工ヘッド１２側の塗布液を所定量だけシリンダ室１８Ａ内に吸引し、他方、塗工部Ａの形成時には供給弁１６を開いて戻し弁２２を閉じ、ピストン１９をプログラムされた所定の速度で下降限位置まで下降させることにより、シリンダ室１８Ａ内に貯えた塗布液を塗布液供給路１５へ吐出し、この塗布液をポンプ１４から送り出される塗布液と合流させて所定流量割合で塗工ヘッド１２へ供給するように構成されている。

次いでこの装置の作用について説明する。図２は、図１に示したバックアップロール１１上を走行する基材１０に、塗工部Ａと非塗工部Ｂからなる塗工パターンを形成する場合の基材１０の走行速度すなわちライン速度、ポンプ１４からの塗布液の吐出量、ピストン１９の位置及び移動状態を示すピストン位置、並びに供給弁１６及び戻し弁２２の開閉状態を示すタイミングチャートであり、ライン速度及びポンプ吐出量は一定である。

この図２に示すように、塗工部Ａの始端（図２において塗工部Ａの左端）に対応する時点においては、ピストン１９は形成する塗工パターンに応じて予めプログラムにより設定された上昇限位置にあり、供給弁１６が開き、戻し弁２２は閉じられる。なお、上記ピストン１９の上昇限位置は、ピストン１９の最大ストローク限位置ではなく、その範囲内で各塗工パターン毎にプログラムにより設定される。

上記のように供給弁１６が開き、戻し弁２２は閉じられることにより、ポンプ１４からの塗布液がシリンダ室１８Ａを介して塗工ヘッド１２へ向けて供給され始める。これと同時にピストン１９が下降を開始し、シリンダ室１８Ａ内の塗布液をポンプ１４から送り出される塗布液と共に塗工ヘッド１２へ供給する。

図３に示すように、塗布部Ａの始端を形成する塗布始め時において、塗布膜１００の始端の膜厚形状は、実線１００ａで示すように、所定厚さのシャープな形状とすることが好ましいが、従来、これが困難であり、一般的には点線１００ｂで示すように、始めは薄く徐々に厚さを増す形状となり、また、これを改善するために塗布始め時の供給量を一時的に増加させると、点線１００ｃで示すように、始端が盛り上がってしまうなどの問題があった。

しかして、この発明は、塗布始め時におけるピストン１９の下降開始速度を制御部２４により、図２に曲線Ｃで示すように、高くすることにより実線１００ａで示すように所定厚さのシャープな形状とすることが可能となる。

その後は、図２に示すように、徐々に速度を低下させてピストン１９を下降限位置まで下降させ、塗布部Ａの終端に至る。これにより塗布部Ａの始端から終端まで所定の均一厚さの塗布膜１００が形成される。

こうして塗布部Ａの終端に至ると、供給弁１６を閉じて戻し弁２２を開き、ポンプ１４から吐出される塗布液の塗工ヘッド１２への供給を停止し、塗布液を塗布液戻し路２３からタンク１３へ戻す。これと同時に、ピストン１９を予め設定した所定の速度で上昇させる。このとき、上記のように供給弁１６が閉じているため、ピストン１９の上昇により塗工ヘッド１２側の塗布液がシリンダ室１８Ａ内へ吸引される。この塗布液の吸引により、塗工ヘッド１２の先端から基材１０に向けて吐出していた塗布液が塗工ヘッド１２内へ吸引され、塗布部Ａの終端を形成する。

この塗布部Ａの終端の形成は、ピストン１９の上昇開始速度を制御部２４により適宜に設定することにより、図３に点線１００ｄで示すような好ましくない形状から実線１００ｅで示すような所定厚さのシャープな形状にすることが可能である。その後、ピストン１９は上記上昇限位置まで上昇し、次の塗工部Ａの始端に至り、以下上記と同様の動作が繰り返される。

なお、図２に示すタイミングチャートは、ピストン１９を上昇開始から同一速度で上昇限位置まで上昇させる例を示したが、下降時と同様に曲線状に速度を変化させるようにしてもよい。

図４は、図１に示した装置の他の動作例を示すタイミングチャートである。この図４に示す動作例は、供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じるタイミングを、図２に示した例と変えたものである。すなわち、図２では、塗布部Ａの終端から次の塗布部Ａの始端までの全区間において、供給弁１６を閉、戻し弁２２を開とし、塗布部Ａの始端において、供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じる例を示したが、図４は、塗布部Ａの終端から次の塗布部Ａの始端までの途中の予め定めた時点で、供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じるようにした例である。

この図４に示した例によれば、ピストン１９の上昇による塗工ヘッド１２側からシリンダ室１８Ａ内への塗布液の吸引量を、ピストン１９の上昇限位置までの範囲内で適宜に設定することができる。なお、供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じた後にポンプ１４から送り出される塗布液は、シリンダ室１８Ａ内に貯えられる。このとき、ピストン１９の上昇速度は、塗工ヘッド１２側からの吸引とポンプ１４側からの吸引との両者を勘案して設定される。

図５は、この発明による間欠塗工装置の他の実施形態例を示す概要構成図であり、図１に示した例の塗工ヘッド１２とシリンダ１８との間の塗布液供給路１５に吸引制御弁２５を付加したものである。この吸引制御弁２５は、図６のタイミングチャートに示すように、非塗工部Ｂ中の供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じた時点から次の塗布部Ａの始端までの間のみ閉じられ、これ以外のときは開かれる。

この吸引制御弁２５を付加することにより、図４の例で示したところのピストン１９の上昇による塗工ヘッド１２側からシリンダ室１８Ａ内への塗布液の吸引量を制御することができる。なお、この吸引制御弁２５を閉じる範囲は、図６の例に限定されるものではなく、非塗工部Ｂ中の供給弁１６を開いた時点から次の塗布部Ａの始端までの間の範囲内であれば、適宜に設定可能である。

図７は、この発明による間欠塗工装置のさらに他の実施形態例を示す概要構成図であり、図１に示した供給弁１６、戻し弁２２及び塗布液戻し路２３を削除し、塗工ヘッド１２とシリンダ１８との間の塗布液供給路１５に供給・吸引制御弁２６を設けたものである。

この供給・吸引制御弁２６は、図８のタイミングチャートに示すように、塗工部Ａでは開、非塗工部Ｂでは閉とされる。この非塗工部Ｂにおいては、ポンプ１４からの塗布液はシリンダ室１８Ａに貯えられ、このシリンダ室１８Ａに貯えられた塗布液は塗工部Ａの形成時に吐出され、ポンプ１４からの塗布液に合流して塗工ヘッド１２へ供給される。

なお、この供給・吸引制御弁２６は、図９のタイミングチャートに示すように、閉じる時点を遅らせることにより、塗布部Ａの終端に至った後にピストン１９を上昇させたとき、塗工ヘッド１２側から塗布液をシリンダ室１８Ａ内へ吸引して、塗布部Ａの終端をより的確に形成するようにしてもよい。

図１０は、この発明のさらに他の実施形態例を示す概要構成図であり、図１に示した実施形態例の塗工ヘッド１２に第一圧力センサ２７を、塗工ヘッド１２とシリンダ１８との間の塗布液供給路１５すなわち塗工ヘッド１２の上流側に第二圧力センサ２８を、さらに供給弁１６とポンプ１４の間の塗布液供給路１５に第三圧力センサ２９を、それぞれ設けたものである。なお、第一、第二の圧力センサ２７、２８は、いずれか一方でよい。

この第一圧力センサ２７又は第二圧力センサ２８は、図４に示したタイミングチャートにおいて、供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じるタイミングの決定に用いられる。すなわち、図４に示したタイミングチャートでは、供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じるタイミングをプログラムにより予め定めた時点としていたが、これによらず、第一圧力センサ２７又は第二圧力センサ２８により塗工ヘッド１２側の塗布液の圧力を検出して制御部２４に取り込み、この圧力が所定値以下に達したとき、塗工ヘッド１２側の塗布液がシリンダ室１８Ａ内へ所定量吸引されたとして供給弁１６を開き、戻し弁２２を閉じる。これにより塗工ヘッド１２側の塗布液の吸引がより的確に行われる。

また、第一圧力センサ２７又は第二圧力センサ２８は、これらの検出圧力が予め定めた所定値になるようにピストン１９の下降及び上昇速度を制御するのに用いてもよい。さらにまた、第三圧力センサ２９は、この検出圧力が予め定めた所定値以上に達したとき、供給弁１６の開閉に関係なく、戻し弁２２を開いてポンプ１４の吐出圧力を所定値若しくは所定値以下に保つのに用いられる。

なお、第一、第二及び第三の各圧力センサ２７、２８、２９は、図５に示した実施形態例にも同様に適用でき、さらに第一又は第二圧力センサ２７、２８は、図７に示した実施形態例にも同様に適用できる。ただし、図５及び図７に示した実施形態例では、第二圧力センサ２８は、塗工ヘッド１２と吸引制御弁２５又は供給・吸引制御弁２６の間の塗布液供給路１５に設けられる。

前述した実施形態例においては、塗布液吸引吐出手段１７としてシリンダ１８及びピストン１９からなるものを示したが、これに限らず、ダイヤフラム式等の種々の吸引吐出手段を適用することができる。

この発明は、塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成する間欠塗工装置に適用される。

この発明による間欠塗工装置の一実施形態例を示す概要構成図。 図１に示した装置の各部の動作の一例を示すタイミングチャート。 塗布膜の膜厚形状を示す拡大縦断面図。 図１に示した装置の各部の動作の他の例を示すタイミングチャート。 この発明による間欠塗工装置の他の実施形態例を示す概要構成図。 図５に示した装置の各部の動作の一例を示すタイミングチャート。 この発明による間欠塗工装置のさらに他の実施形態例を示す概要構成図。 図７に示した装置の各部の動作の一例を示すタイミングチャート。 図７に示した装置の各部の動作の他の例を示すタイミングチャート。 この発明による間欠塗工装置のさらに他の実施形態例を示す概要構成図。

符号の説明

１０ 基材
１１ バックアップロール
１２ 塗工ヘッド
１３ タンク
１４ ポンプ
１５ 塗布液供給路
１６ 供給弁
１７ 塗布液吸引吐出手段
１８ シリンダ
１８Ａ シリンダ室
１９ ピストン
２０ ボールネジ機構
２１ サーボモータ
２２ 戻し弁
２３ 塗布液戻し路
２４ 制御部
２５ 吸引制御弁
２６ 供給・吸引制御弁
２７ 第一圧力センサ
２８ 第二圧力センサ
２９ 第三圧力センサ
１００ 塗布膜。

Claims (13)

1. 塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成する間欠塗工装置において、前記塗布液を貯えるタンクと、このタンク内の塗布液を送り出すポンプと、このポンプの吐出口に元端を接続され先端に前記塗工ヘッドを接続した塗布液供給路と、この塗布液供給路の元端寄りに設けられた供給弁と、元端が前記ポンプと供給弁の間の塗布液供給路に接続され他端が前記タンクの上部に接続された塗布液戻し路と、この塗布液戻し路に設けられた戻し弁と、前記塗工ヘッドと供給弁の間の前記塗布液供給路に接続された塗布液吸引吐出手段と、この塗布液吸引吐出手段の作動速度を任意に制御可能に駆動するサーボモータと、このサーボモータ及び前記両弁を前記塗工部と非塗工部の形成に応じて予め設定されたプログラムにより作動させる制御部とを備えてなることを特徴とする間欠塗工装置。
2. 前記供給弁は、前記塗工部で開、非塗工部で閉、他方、前記戻し弁は、該塗工部で閉、非塗工部で開となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の間欠塗工装置。
3. 前記供給弁は、前記非塗工部の途中から塗工部の終端まで開、該終端から非塗工部の途中まで閉、他方、前記戻し弁は、該非塗工部の途中から塗工部の終端まで閉、該終端から非塗工部の途中まで開となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の間欠塗工装置。
4. 前記塗工ヘッドと塗布液吸引吐出手段の間の塗布液供給路に設けられ、前記制御部により作動される吸引制御弁をさらに備えていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の間欠塗工装置。
5. 前記吸引制御弁は、前記供給弁が開のとき閉じ、前記供給弁が閉のとき開くように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の間欠塗工装置。
6. 前記ポンプと供給弁の間の塗布液供給路に塗布液の圧力を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサの出力を前記制御部に取り込んで前記戻し弁を開いて前記ポンプの吐出圧力を所定値以下に保つように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の間欠塗工装置。
7. 前記塗布液吸引吐出手段は、前記塗工ヘッドと供給弁の間の前記塗布液供給路に接続されたシリンダと、このシリンダに嵌入されたピストンとからなり、このピストンの移動速度及び位置を前記サーボモータにより任意に制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の間欠塗工装置。
8. 塗工ヘッドから塗布液を間欠的に吐出して基材に塗工部と非塗工部を交互に形成する間欠塗工装置において、前記塗布液を貯えるタンクと、このタンク内の塗布液を送り出すポンプと、このポンプの吐出口に元端を接続され先端に前記塗工ヘッドを接続した塗布液供給路と、この塗布液供給路の元端寄りに接続された塗布液吸引吐出手段と、この塗布液吸引吐出手段の作動速度を任意に制御可能に駆動するサーボモータと、前記塗工ヘッドと塗布液吸引吐出手段の間の前記塗布液供給路に設けられた供給・吸引制御弁と、前記サーボモータ及び供給・吸引制御弁を前記塗工部と非塗工部の形成に応じて予め設定されたプログラムにより作動させる制御部とを備えてなることを特徴とする間欠塗工装置。
9. 前記供給・吸引制御弁は、前記塗工部で開、非塗工部で閉となるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の間欠塗工装置。
10. 前記供給・吸引制御弁は、前記塗工部及びこの塗工部の終端から非塗工部の途中まで開、該途中から塗工部の始端まで閉となるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の間欠塗工装置。
11. 前記塗布液吸引吐出手段は、前記塗布液供給路の元端寄りに接続されたシリンダと、このシリンダに嵌入されたピストンとからなり、このピストンの移動速度及び位置を前記サーボモータにより任意に制御可能に構成されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の間欠塗工装置。
12. 前記塗工ヘッド又はその上流側に塗布液の圧力を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサの出力を前記制御部に取り込んで前記各弁の開閉を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の間欠塗工装置。
13. 前記塗工ヘッド又はその上流側に塗布液の圧力を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサの出力を前記制御部に取り込んで前記塗布液吸引吐出手段の作動速度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の間欠塗工装置。

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