JP2016505392A - 設定可能な状態のデバイスを解除可能にロックするための機構、およびこのような機構を備えた安全スイッチ - Google Patents

設定可能な状態のデバイスを解除可能にロックするための機構、およびこのような機構を備えた安全スイッチ Download PDF

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Abstract

設定可能な状態のデバイス(1)を解除可能にロックするための、特に機械(2)の安全装置の閉鎖状態を解除可能に維持するための機構(10)であって、デバイス(1)の第1部分(4)に固定可能な1つの係合装置(20)を有し、この係合装置が少なくとも1つの係合要素（22）を有し、この係合要素がロックすべきデバイス(1)の設定可能な状態のとき1つの受容装置（30）と係合可能であり、この受容装置がデバイス(1)の第2部分(8)に固定可能であり、またはデバイス(1)の第2部分(8)の一体要素であり、これにより設定可能な状態のデバイス(1)がロック可能である機構において、係合要素(22)は開始位置から第1軸(24)の回りで回転可能であり、かつその際、デバイス(1)のロックすべき設定可能な状態のとき受容装置(30)と係合可能であり、機構(10)は制御されるように作動可能な1つのロック要素(26)を有し、このロック要素は作動時に係合要素(22)に当接可能であり、これにより係合要素(22)の回転復帰を連結効果によって阻止し、こうして設定可能な状態のデバイス(1)をロックすることを特徴とする機構(10)、およびこのような機構(10)を備えた安全スイッチ(40)に関する。

Description

本発明は、設定可能な状態のデバイスを解除可能にロックするための、特に機械等の安全装置の閉鎖状態を解除可能にロックまたは維持するための機器、およびこのような機器を備えた安全スイッチに関する。
安全スイッチは例えば機械の安全装置の状態を監視し、例えば工作機械または産業用ロボット用保護室の所定領域の保護ドアの閉鎖状態を監視するのに利用される。安全装置の閉鎖状態のとき安全スイッチは機械の運転を可能にする信号を提供することができる。安全装置が開放されると安全スイッチは例えば、連結効果によって作動される電気接点対によって、または電子的スイッチ要素によって、１または複数の電気回路を遮断する。更に、可能信号はもはや提供されない。それを受けて対応する機械は安全な運転状態に切り換えられ、例えば遮断することができ、または機械のスイッチオンは防止される。
幾つかの応用事例において、例えば機械が作動状態のとき安全装置が開くことを防止すべきである場合、閉鎖状態にある安全装置は解除可能にロックされることが可能でなければならない。機械が完全に停止してはじめてロックは解除され、安全装置は開くことだけができる。
機械的アクチュエータを有する安全スイッチにおいてこのようなロックまたは保護制御は、ドイツ特許43 28 297 C1またはドイツ公開公報10 2004 038 488 A1により公知であるように、機械的アクチュエータを安全スイッチのスイッチヘッドに挿入した状態で機械的アクチュエータをロックすることによって行われる。ドイツ公開公報197 11 588 A1またはドイツ公開公報10 2004 049 024 B3により非接触式位置スイッチが公知である。電子的アクチュエータを有する安全スイッチ用の保護制御であって、磁力を用いるのがドイツ公開公報101 46 828 A1により公知である。
実際、このような機器および安全スイッチの構成は、例えば機械の安全装置が、機器または安全スイッチが配置される十分な取付け空間を提供することによって決定される、特定の構造的状況に適合させなければならない。
本発明の目的は、一方で極力僅かに取付空間を必要とし、しかし他方で、ロック力に関しても最高の安全要件を満たすジャンルに一致した機器もしくは関連する安全スイッチを提供することである。一実施形態において、機器もしくは安全スイッチは、作業者が損傷から保護され、機器もしくは安全スイッチが機械的破損から保護されているように配置可能でなければならない。
本発明の一実施形態において、この課題は請求項1に明示した機器と従属請求項に明示した安全スイッチとによって解決される。その他の実施形態は従属請求項と以下の明細書とに明示されている。
一実施形態において、本発明は設定可能な状態のデバイスを解除可能にロックする機器に関し、特に閉鎖状態の機械の安全装置を解除可能に維持するための機器に関し、該機器はデバイスの固定部分が好ましい第1部分に固定可能で、少なくとも１つの係合要素を有する1つの係合装置を有し、該係合要素はデバイスがロックされるべき設定可能な状態のとき1つの受容装置と係合可能であり、受容装置は第1部分に対して移動可能なデバイスの第２部分に固定可能であり、またはデバイスの第２部分の一体要素であり、これによりデバイスは設定可能な状態にロック可能である機器に関する。

係合要素は開始位置を出て第1軸の回りで回転可能であり、かつその際、デバイスがロックされるべき設定可能な状態のとき受容装置と係合可能である。この機器は制御されるように作動可能な1つのロック要素を有し、このロック要素は作動時に係合要素に当接可能であり、これにより係合要素の戻り回転を阻止する連結効果を付与し、こうしてデバイスを設定可能な状態にロックする。
係合要素が受容装置と係合する位置への該係合要素の回転はデバイスの２つの部分が互いに向かう相対的な移動とは関わりなく実行される。係合要素は係合装置の少なくとも１つの更なる部分、例えば係合装置のベアリング部分に対して、回転可能、特に軸中心に回転可能であり、即ち、往復回転可能とすることができる。
これにより機器はスライドドアにおいて特別有利に利用可能である。例えば係合装置はスライドドアの固定フレームに、特にスライドドア用フレームの側面レール内に、配置しておくことができる。受容装置はデバイスの可動部分に、特にスライドドア用フレームの側面レール内に、配置しておくことができる。
回転可能な係合要素により、ロックはスペースが小さな方法で確実になり、ロックは確実に駆動される。例えばロック要素が係合要素の戻り回転を妨げて係合要素の戻り回転を連結効果にて阻止することによって、強いロック力、例えば機構の安全装置を閉鎖状態に維持する強い閉鎖力が、実現される。
本発明の一実施形態において、係合要素が1つの係合脚部を有し、この係合脚部は係合要素が開始位置で、デバイスの２つの部分が互いに接近するときに、受容装置のアンダカット付き受け入れ溝に挿入可能である。係合要素の開始位置は、例えばばね要素、ラッチ要素によって、またはロック要素の対応位置によっても、解除可能に固定され得る。
係合要素が回転すると、係合脚部は溝のアンダーカットに係合し、その結果、デバイスを所定状態にロックする。係合要素が溝のアンダーカットに係合するとき、溝及び係合要素の表面は、デバイスの所定状態を崩す力、例えば機械の安全装置を閉鎖状態から開けるけん引力、が係合要素に自動的に戻り力、例えば係合脚部をその開始位置の方向に戻すように回転させる力、を発揮するように構成されている。
一実施形態において、係合要素は、ロック要素が作動状態で接する凹状のロック面を有するのが好ましい。ロック面は第１軸に関して係合脚部の略反対側に位置し、該第１軸の回りを係合要素が回転する。凹形の結果として、ロック要素はスペースが小さな方法で螺合される。ロック面は少なくとも一部が円形である。ロック要素に接する結果、係合要素の戻り回転は連結効果によって阻止され、即ちロックには摩擦的な接続を要しない。その結果、ロック面の有効なレバーアームが係合脚部の有効なレバーアームよりも短い場合でも係合要素の阻止は確実に達成することができる。
一実施形態において、ロック要素は作動時に開始位置から出て第２軸の回りを回転し、そうすることで、係合要素に接する。選択的にまたは補足的に、ロック要素は摺動して係合要素に接してもよく、回転軸は摺動方向に一致し、摺動軸に一致することさえできる。ロック要素はモータ駆動される。係合要素のロック面及び該ロック面に配置されるロック要素の面は、ロック要素が駆動されるとき、特にロック要素が回転するときに、係合要素が開始位置から完全に回転したその位置に移動可能であり、かつこれにより受容装置と確実に係合可能となるように形成しておくこともできる。係合要素のロック面とロック要素の接触面は、少なくとも部分的に同一に形成しておくことができる。
一実施形態において、係合要素がその回りを回転する第１軸と、ロック要素がその回りを回転する第２軸とは互いに平行を向いている。その結果、係合装置、特に第１軸と第２軸は、スペースが小さな方法で側面レール内に、配置しておくことができる。特に、ロック要素は溝内にて係合要素の下側に配置され、ロック要素は機械的な損傷から保護される。
一実施形態において、係合要素は、係合装置が受容装置に接近したときに受容装置の拡開手段に接する第１の接触面を有する。係合装置が更に受容装置に接近すると、係合要素は拡開手段に沿って摺動する。そうすることで、係合要素は第１軸の回りを回転する。第１の接触面は係合脚部の自由端部に配置され、又は自由端部の近傍に配置される。例えば、第１の接触面は湾曲し又は傾斜して突出した係合脚部の端部によって形成される。
受容装置の拡開手段は固定されて、且つ例えば係合脚部の接触面用の鋭角な案内斜面を有することができる。
一実施形態において、係合要素は第２の接触面を有し、この第２の接触面は係合装置が受容装置から外されると、受容装置の戻り手段に接触する。係合装置が更に受容装置から外されると、第２の接触面は戻り手段に沿って摺動し、そうすることで、係合要素は第１軸の回りを開始位置の方向に戻り回転する。第２の接触面は、係合脚部にて又は係合脚部の近傍ぶて、部分的に特に凹状に湾曲し、及び/又は傾斜して延びる面によって形成される。受容装置の戻り手段は側面の縁、例えば側面の溝の縁によって形成され、側面上又は側面内に受容装置が配備され、又は受容装置を形成する。
一実施形態において、係合装置は係合要素とロック要素を有してアンダーカットを有する第１の側面レールの溝内に配備される。第１の側面レールは第１部分、好ましくはデバイスの固定部に取り付けられ、又はデバイスの第１部分の一体要素である。例えば、第１の側面レールはデバイスの第１部分のフレームの一部である。
一実施形態において、受容装置はデバイスの第２部分、好ましくはデバイスの移動可能な部分にに取り付けられ、又はデバイスの第２部分の一体要素である。係合要素が係合する受容装置の溝は第２の側面レールによって形成される。第２の側面レールはデバイスの第２部分のフレームの一部である。側面レールの断面部は、第１の側面レールの断面部と同一であり、特に断面部は中心軸に対して対称であり、又は互いに直交する２つの中心平面に対して対称である。
一実施形態において、係合装置は２つ又は複数の係合要素を有し、各係合要素は各々の開始位置から互いに反対方向に回転自在であり、そうすることで、夫々の係合要素は受容装置に係合する。係合要素は少なくとも一対で、同じ第1軸の回りで回転可能であるのが好ましく、係合要素の回転状態は少なくとも一対で同じロック要素によってロックされ得る。
本発明は、上記の機器を有するデバイスの設定可能な状態、特に機械等の安全装置の閉鎖状態を信号通知するための安全スイッチにも関する。この安全スイッチは、デバイスの一方の部分、好ましくは係合装置を有するデバイスの一方の部分に固定可能な読取ヘッドと、この読取ヘッドと好ましくは非接触式に作用結合可能なアクチュエータとを有する。アクチュエータはデバイスの他方の部分、特に第１部分に対して反対側に位置する移動可能な第２部分に固定される。
本発明のその他の利点、特徴および詳細は従属請求項と以下の明細書とから明らかとなる。以下の明細書では図面を参考に幾つかの実施例が詳しく述べられる。その際、特許請求の範囲や明細書で述べられた特徴はそれぞれ個々にそれ自体としてまたは任意に組合せて発明にとって重要でありえる。
図１は、本発明に係る機器を備えた機械の安全装置の概略配置を略示した平面図である。 図２は、図１の機器の係合装置と受容装置の断面を示す拡大図である。 図３は、装置の完全閉鎖状態における機器の他の部分の拡大断面図である。 図４は、作動状態のロック要素を有する図３の部分断面図である。 図５は、第１の側面レールの溝に配置されるべき固着要素の斜視図である。 図６は、ロック要素の駆動モータの斜視図である。
図１は、デバイス1の概略配置の平面図であり、例えば保護ケージである機械2の安全装置が記載され、閉鎖状態でデバイス1を解除可能にロックする本発明に係る機器10の代表的な実施形態を有する。デバイス1は例えばデバイス1のフレームである第１部分4を有する。第１部分4は開口部6を有し、この開口部は第２部分8、本実施例においてスライドドアによって閉鎖可能である。スライドドアは取付け要素14によって移動可能に支承され、両方向矢印12に対応して第１部分4に対して移動可能である。
機器10はデバイス1の第１部分4に固定された係合装置20を有し、この係合装置は本実施例において２つの係合要素22を有し、これらの係合要素は本実施形態でデバイス1が閉鎖状態にあるとき、ロックされるべきであり、係合要素は受容装置30に係合する。
受容装置30はデバイス1の第２部分8に固定されており、またはデバイス1の第２部分8と一体要素である。
受容装置30は溝32を有し、係合要素22は係合装置20が開始位置で第２部分8が閉じられるときこの溝内に挿入され得る。デバイス1がロックされるべき閉鎖状態にあるとき、係合要素22が図１に示す開始位置から引き続き、第２部分8の移動方向12に垂直な第１軸24の回りで回転することによって、係合要素22は受容装置30と係合可能、特に溝32のアンダーカット36（図２）と係合可能である。
機器10は制御されて駆動されるロック要素26を有し、このロック要素は駆動時に係合要素22の少なくとも１つに当接可能であり、これにより係合要素22の戻り回転を阻止する連結効果を付与し、こうしてデバイス1の閉鎖状態をロックする。
本実施例において機器10は安全スイッチ40の一体要素であり、この安全スイッチはさらに、デバイス1の第１部分4に固定可能な読取ヘッド16と、この読取ヘッド16と好ましくは非接触式に作動結合可能でありかつ機器の第２部分8に固定されたアクチュエータ18とを有する。そうすることで、読取ヘッド16とアクチュエータ18は、デバイス1の閉鎖状態のときにのみそれらが互いに作動可能に結合されるように配置されかつ調整されている。
図２は、デバイス1がほぼ完全に閉鎖された状態における係合装置20と受容装置30との断面を示す拡大図である。係合装置20は第１軸24の回りで回転可能な２つの係合要素22と固着要素28内のモータ駆動されるロック要素26を有して配置され、該固着要素は溝42又はアンダーカット46を有する第１の側面レール44に配置される。固着要素28はアンダーカット46内に係合し、その結果、連結効果によって溝42内に固定され、その結果、高いロック力が達成される。固着要素28は溝42に略一致する外側面を有して、特に円筒形である。第１の側面レール44はデバイス1の第１部分4である固定部に固定され、又は代表的な実施形態にてデバイス1の第１部分4の一体要素でもある。図１の図示から離れて、読取ヘッド16も、部分的にまたは完全にさえ第１の側面レール44の溝42内に配置しておくことができ、特に固着要素28と同じ溝42内に配置しておくこともできる。
図２に記載された２つの係合要素の初期状態にて、例えば係合要素22に作用する重力により自己調整初期状態であり、又はバネ要素、キャッチ手段等により解除可能に固定される初期状態であり、デバイス1が閉じた状態で、２つの係合要素22は第２の側面バー34のアンダーカット36を有する溝32に挿入される。第２の側面レール34はデバイス1の第２部分8に固定され、又はデバイス1の第２部分8の一体要素である。特に第２の側面レール34の断面は第１の側面レール44の断面と同一である。
図３は、デバイス1が完全に閉鎖した状態における機器10の更なる部分拡大断面図である。それによって、第２の側面レール34は第１の側面レール44に略当接している。２つの係合要素22は図２に示すその開始位置から出発して第１軸24の回りで互いに逆方向に回転している。この回転は次のことによって自動的に起きる。即ち、前記の閉鎖時に伴って、係合装置20が受容装置30に接近すると、係合要素22の第１の接触面52は受容装置30の拡開手段54に当接し、係合装置が更に受容装置に接近すると、前記の接触面は拡開手段54に沿って摺動し、その結果、係合要素22は第１軸24の回りを回転する。
この目的を達成すべく、拡開手段54は各係合要素22について、拡開逃げ面56を有する。２つの拡開逃げ面56は少なくとも一部が平坦であり、平坦部は30〜150°、特に60〜120°の角度を成し、本実施形態では約90°の角度を成すのが好ましい。拡開手段54は溝32内に、特に溝32の底面に配置されている。係合要素22の第１の接触面52は部分的に円形の面である。第１の接触面52は、係合要素22の係合脚部58の自由端部の近くに形成されている。
係合脚部58は第１軸24を囲むベアリングブシュ60と一体に形成されている。
図３に記載されている状態にて、係合要素22は受容装置30の溝32のアンダーカット36に既に係合している。しかし、係合装置はこの回転位置では未だロックされておらず、デバイス1は閉鎖状態で未だロックされていない。係合要素22は第２の接触面62を有し、係合装置20が受容装置30から外された時、該第２の接触面62は受容装置30の戻り手段64に接触し、図２に記載された開始位置の方向に第１軸24の回りに戻り回転する。
本実施形態において、戻り手段64は第２の側面レール34の、アンダーカット36への移行部に形成される縁によって形成されている。係合要素22の第２の接触面62は少なくとも一部は平坦である。受容装置30の接触面に沿って摺動する戻り縁を係合要素22が有する実施形態も可能である。
係合要素22のベアリングブシュ60は第１軸24に対して係合脚部58とは反対側に凹状のロック面66を有し、このロック面は特に60°超、特に90°超、本実施例では約150°の角度範囲にわたって延びている。図３に示す状態のときロック要素26はまだ作動していない。これにより係合要素22は第１軸24の回りで、少なくともデバイス1の開放が可能となる程度に回転可能である。
図４は、ロック要素26が作動した図３の部分を示す。本実施形態ではこの目的を達成すべく、ロック要素26が第２軸50の回りで約180°回転し、これにより係合要素22に、特にロック面66に接触している。
このため、ロック要素26は少なくとも一部で円形の外面を有し、この外面は少なくとも一部でロック面66と同一とすることができる。本実施形態において部分的な円形部は180°超、特に約210°の角度範囲にわたって延びている。これにより、ロック要素26は係合要素22に当接し、係合要素22の戻り回転を阻止する。
第１軸24と第２軸50は溝42の中心平面74上で互いに平行に、かつ図２乃至図４の図示平面に垂直に延びている。図２乃至図４には単に記載簡略の理由から図１の安全スイッチ40の読取ヘッド16もアクチュエータ18も図示されていない。
電力供給を必要とする読取ヘッド16がデバイス1の、モータ駆動されるロック要素26を有する部分に配置されていると特に有利である。この場合、デバイス1の他の部分用に電力供給は必要でない。
記載された実施形態の代案として、係合要素22は溝32の底に配置される拡開手段54をモータ駆動して押し上げることによって回転させることもでき、この場合電力供給はデバイス1の受容装置30を有する部分用にのみ必要である。
図５は、第１の側面レール44の溝42内に配置される固着要素28の斜視図を示し、２つの係合要素22は回転していない開始位置にあり、図６に記載された駆動モータ70用の電気的接続ユニット68を有し、第２の側面レール34の溝32内に配置されるべき拡開手段54もまた示す。固着要素28はその縦軸線に沿った中央で駆動モータ70と係合要素22とを受容する。固着要素28の断面は、第１の側面レール44の溝42に適合している。長軸に沿って延び、長軸に対して互いに反対側に位置する固着要素28の２つの肩部76は、連結するように、溝42のアンダーカット46に係合する。
図６は、ロック要素26を好ましくは並進ギア列を介して、ロック要素26を駆動する駆動モータ70の斜視図を示す。２つの係合要素22の各々は、軸線方向で10 mm超、本実施例では約30 mmの長さにわたって延びる係合脚部58を有し、該係合脚部はその軸線方向末端もしくはその近傍に第１軸24用のベアリングブシュ60を一体に有する。
各係合要素22は反対側の軸線方向末端もしくはその近傍に他のベアリング点72を有し、このベアリング点72によって係合要素22は固着要素28に回転可能に取り付けられている。特に有利なことには、係合要素22のベアリング点も駆動モータ70も固着要素28内にて保護されて、また固着要素と共に第１の側面レール44の溝42内に配置されている。

Claims (11)

  1. 設定可能な状態のデバイス(1)を解除可能にロックする機器に関し、特に閉鎖状態の機械(2)の安全装置を解除可能に維持するための機器(10)に関し、
    前記デバイス(1)の第1部分(4)に固定可能で、少なくとも１つの係合要素(22)を有する係合装置(20)を有し、
    前記係合要素(22)は前記デバイス(1)がロックされるべき設定可能な状態のとき受容装置(30)と係合可能であり、該受容装置は前記デバイス(1)の第２部分(8)に固定可能であり、またはデバイス(1)の第２部分(8)の一体要素であり、これによりデバイス(1)は設定可能な状態にロックされる機器(10)において、
    前記係合要素(22)は開始位置を出て第１軸(24)の回りを回転し、そうすることで、前記デバイス(1)がロックされるべき設定可能な状態にて受容装置(30)と係合し、
    制御された方法で作動されるロック要素(26)を有し、作動時に係合要素(22)と接して、その結果、前記係合要素(22)の戻り回転を阻止する連結効果を付与し、デバイス(1)を設定可能な状態にロックする特徴とする機器（10）。
  2. 前記係合要素(22)は、係合要素(22)が開始位置にあって、前記デバイス(1)の２つの部分(4、8)が互いに接近する時に、アンダーカット(36)を有する前記受容装置(30)の溝(32)に挿入される係合脚部(58)を有し、前記係合要素(22)が回転するとき、前記係合脚部(58)は前記溝(32)のアンダーカット(36)に係合して、その結果、前記デバイス(1)をデバイスの設定可能な状態にロックする、請求項１に記載の機器(10)。
  3. 前記係合要素(22)は、前記ロック要素(26)が作動状態で接する凹状のロック面(66)を有し、その結果、前記係合要素(22)の戻り回転を阻止する連結効果を付与する、請求項１又は２に記載の機器(10)。
  4. 前記ロック要素(26)は作動時に開始位置から出て第２軸(50)の回りを回転し、そうすることで、前記係合要素(22)に接し、その結果、前記係合要素(22)の戻り回転を阻止する連結効果を付与する、請求項１乃至３の何れかに記載の機器(10)。
  5. 前記係合要素(22)が回りを回転する第１軸(24)、及び前記ロック要素(26)が回りを回転する第２軸(50)は互いに平行に延びている、請求項４に記載の機器(10)。
  6. 前記係合要素(22)は、前記係合装置(20)が前記受容装置(30)に接近したときに前記受容装置(30)の拡開手段(54)に接する第１の接触面(52)を有し、前記係合装置が更に受容装置に接近すると、第１の接触面(52)は前記拡開手段(54)に沿って摺動し、その結果、係合要素(22)は第１軸(24)の回りを回転する、請求項１乃至５の何れかに記載の機器(10)。
  7. 前記係合要素(22)は第２の接触面(62)を有し、該第２の接触面は前記係合装置(20)が前記受容装置(30)から外されると、前記受容装置(30)の戻り手段(64)に接触し、前記係合装置が更に前記受容装置から外されると、前記第２の接触面は前記戻り手段(64)に沿って摺動し、そうすることで、前記係合要素(22)は前記第１軸(24)の回りを開始位置の方向に戻り回転する、請求項１乃至６の何れかに記載の機器(10)。
  8. 前記係合要素(22)及びロック要素(26)を有する前記係合装置(20)が第１の側面レール(44)の溝(42)内に配置され、該溝はアンダーカットを有し、前記係合装置は前記デバイス(1)の第１部分(4)、好ましくは固定部に固定され、又は前記デバイス(1)の第１部分(4)の一体要素である、請求項１乃至７の何れかに記載の機器(10)。
  9. 前記受容装置(30)は第２の側面レール(34)を有し、該第２の側面レール(34)は前記デバイス(1)の第２部分(8)、好ましくは可動部に固定され、又は前記デバイス(1)の第２部分(8)の一体要素であり、前記受容装置(30)の溝(32)は前記第２の側面レール(34)によって形成される、請求項１乃至８の何れかに記載の機器(10)。
  10. 前記係合装置(20)は２つの係合要素(22)を有し、各係合要素(22)は夫々の開始位置を出て互いに反対方向に回転し、そうすることで前記受容装置(30)に係合する、請求項１乃至９の何れかに記載の機器(10)。
  11. デバイスの設定可能な状態、特に機械等の安全装置の閉鎖状態を信号通知するための安全スイッチ(40)において、
    請求項１乃至１０の何れかに記載の機器(10)を有し、デバイス(1)の一方の部分(4、8)に固定可能な読取ヘッド(16)と、該読取ヘッド(16)と好ましくは非接触式に作用結合可能なアクチュエータ(18)とを有し、該アクチュエータはデバイス(1)の他方の部分(4、8)に固定される安全スイッチ(40)。
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