JP2017507850A - 加熱ノズル装置 - Google Patents

Abstract

部分的に形成されたパッケージング容器(106)を加熱する加熱ノズル装置(100)が、加熱された空気流を、封止すべきパッケージング容器(106)の各部分へ向かわせるように配置されている1つまたは複数のノズル組立体と、加熱された気体の質量流をノズル組立体に供給するように配置されているガス供給部とを含み、ノズル組立体は、少なくとも第1の孔パターン(210A)および第2の孔パターン(210B)をさらに含み、その上、加熱ノズル装置(100)は、加熱された空気の質量流を第1の孔パターン(210A)または第2の孔パターン(210B)それぞれの方へ向かわせるセレクタ(220)をさらに含む。

Description

本発明は封止デバイスに関し、詳細には、封止デバイスにおいて使用するための加熱ノズル装置に関する。

本発明の核心は、パッケージングラミネートから作製されている封止パッケージング容器の領域にある。次いで、封止は、パッケージング容器の開放端の閉鎖を指す。この「開放端」は、パッケージング容器の最上部を形成する端部となる。

本発明のいずれの部分をも形成しないが、パッケージングラミネートに関して少し説明することに価値がある可能性がある。パッケージングラミネートは、一般に、さらなる有益な特性をもたらす付加層間に挟まれている、繊維材料の芯、板紙を含む。これらの付加層は、液体およびある程度、酸素などの気体に対して障壁を形成する熱可塑性層と、光およびやはり酸素が例として言及され得る気体に対して障壁を形成するアルミニウム層とを含み得る。さらに、層が、接着剤等を具備していてもよい。パッケージングラミネートの分野はよく研究されており、新しいパッケージングラミネートが常に出現している。比較的よく見られる特徴が、そのようなパッケージングラミネートから作製されているパッケージング容器がパッケージングラミネートの最外プラスチック層の助けで封止されることである。パッケージング材料のシートまたは織物を根幹として、シートまたは織物の2つの対向縁部を融合させることにより、スリーブまたは筒が形成される。融合は、封止と同じ方法で、すなわち封止すべき領域内で最外プラスチック層を加熱した後に該領域を互いに向かって押圧することにより、実施される。したがって、「最外層」はパッケージングラミネートの最外層を指すことが意図されていることが指摘される可能性があり、パッケージングラミネートのシートでは、通常、2つの層が「最外層」であり、シートの各面上のものである。さらに、最外層は、当然、パッケージングラミネートから折り畳まれたパッケージング容器の内面上に配置されていてもよい。

加熱および押圧に戻って参照すると、事象の順序は、加熱の前に押圧が開始されるように変えられてもよい。一般的な加熱方法は、熱風流を用いた加熱、超音波放射(基本的に摩擦)による加熱、および誘導加熱である。多数の公報が、様々な加熱技術、様々なパッケージングラミネート等の詳細を開示している。

このように形成されたスリーブは、一般的に、言及された技術の1つを用いることにより一方の端部で封止され、その後、該スリーブは製品で満たされ、残りの開放端で封止される。パッケージング容器のタイプによって、用いられる様々な技術が存在する。

前段のくだりは、本発明がその範囲内にある技術分野への、簡単な導入を述べる目的を有し、その情報は当業者に周知であると考えられる。

本発明は、パッケージングラミネートの一方の端部を封止する前にパッケージングラミネートを加熱する狭い領域に関連しており、1つの特定のタイプのパッケージング容器に関連して利点が発見されたが、本発明は、したがって、これが相応しい他のパッケージング容器に関連して使用され得る。

言及されている特定のタイプのパッケージング容器はゲーブルトップ容器である。このタイプのパッケージング容器は、ほぼ1世紀にもわたり現在でも一般に使用されていることから、広く知れ渡っている。ゲーブルトップ容器に関連する多数の公報が存在するが、手短に、ゲーブルトップ容器は、パッケージングラミネート素材片すなわちパッケージング材料の矩形片から形成されている。素材片は、折畳みを容易にするために皺を寄せられるかまたは刻み目を付けられており、5と称されるこの場合には2つの対向縁部が共に封止される。スリーブ、より正確に言うと平板化されたスリーブの形成用のパネルが、開放上端部と開放底端部とをさらに有する(最上部および底部は、仕上げられたパッケージング容器に関連する端部の機能を指している)。このように形成されたスリーブは、この平板化された状態で充填機に供給され、充填機において、平板化されたスリーブは正方形または矩形の横断面を有するスリーブに立ち上げられ、その後、それはマンドレルホイールのマンドレル上に配置される。マンドレルホイール上にある間、スリーブの底端部は熱風により加熱され、いくつかの選択肢がある特定の底部構造に従って開放底端部を折り畳むことにより封止される。この部分的に形成されたパッケージング容器はマンドレルから除去され、コンベヤ上に上端部が上方に配向された状態で配置され、コンベヤ上に配置されている間に、パッケージング容器は滅菌され、充填される。充填後、パッケージング容器の依然として開いている端部は封止される。現在我々は本発明の特定の分野に迫っているので、このステップはもう少し詳細に説明される。底端部を封止すると、折り畳まれた端部は、大きな力で(マンドレル上の)アンビルに押し付けられ、適切な封止が比較的容易に達成される。上端部は、製品を注ぎ出すための開口を依然として提供しながら適正に封止されなければならないので、上端部はもう少し繊細である。そのような開口は、ゲーブルパネルの1つにある孔構造の中にまたは上に配置されている別個に設けられているプラスチック閉鎖物であってもよいが、開口はまた、プラスチック閉鎖物の時期以前にゲーブルトップ容器を開けたことがある者に周知の方法で、消費者が上端部の封止された領域内の特定の部分を引き剥がすことによりもたらされてもよい。

封止すべき縁部は、繊細に設計されたノズルにより加熱され、熱風流は、パッケージングラミネートの材料タイプ、配置される開放デバイスのタイプ等に左右される。文献にそのようなノズルのいくつかの例があり、1つの例には、本出願人による欧州特許第0526069号明細書が含まれる。各ノズルはその目的に合った注文仕立てであり、例えば、特定のパッケージサイズ、特定の最上部構造、特定の閉鎖物等に関連して個々に設計されている。

本発明は改良された加熱ノズル装置に関する。

欧州特許第0526069号明細書 国際公開第2005/15735(A1)号パンフレット

先行技術に関連する問題をなくすかまたは緩和するかつ改良された加熱ノズル装置を提供する努力において、本発明は、部分的に形成されたパッケージング容器を加熱する加熱ノズル装置に関する。該装置は、加熱された空気流を、封止すべきパッケージング容器の各部分に向かわせるように配置されている1つまたは複数のノズル組立体と、加熱された空気の質量流をノズル組立体に供給するように配置されているガス空気供給部とを含む。加熱ノズル装置は、ノズル組立体が少なくとも第1の孔パターンと第2の孔パターンとを含むこと、および加熱ノズル装置は加熱された空気の質量流を第1の孔パターンまたは第2の孔パターンそれぞれの方へ向かわせるセレクタさらに含むことを特徴とする。

本発明は、適切に迅速に実施される流れパターンの変更を可能にし、本発明は複雑な制御装置の使用を必要としない。さらに、詳細な説明を検討すると、利点が容易に理解されるはずである。

1つまたは複数の実施形態では、第1の動作製造状態が第1の孔パターンと第2の孔パターンとを含むことが好適である可能性があり、一方、第2の動作状態が第1の孔パターンのみを含むように、第2の動作製造状態が別の孔パターンを必要とし、これら2つの動作状態の間で変更するためにセレクタが使用される。第2の動作状態が第1の動作状態の部分集合になることを可能にすることにより、動作状態に関与する孔パターンの利用を最適化する。

1つまたはいくつかの実施形態によれば、第1の孔パターンへ空気流を入れる第1の開口構成と、第2の孔パターンへ空気流を入れる第2の開口構成とが存在し得る。より複雑なコントローラとは対照的に、開口構成の使用は加熱ノズル装置の簡単な動作を促進する。

もしくは、開口構成は、弁としての機能を果たすセレクタにより、容易に遮断され得る。該遮断は、以下に開示されている理由で、完全または部分的であり得る。

1つまたは複数の実施形態では、第1の動作位置は第1の開口構成に対応していてもよく、第2の開口構成は完全に開いていてもよく、第2の動作位置は第2の開口構成に対応していてもよく、第1の開口構成の一部はセレクタにより遮断されていてもよい。第1の開口構成を部分的に遮断することにより、第1の孔パターンを通る質量流の実質的な増大が所望されない場合、第2の孔パターンが遮断されていることの結果として、そのような増大がないことが確実にされている。

上記の効果は、1つまたは複数の実施形態では第1の開口構成と第1の孔パターンとの間のバランス、および第2の開口構成と第2の孔パターンとの間のバランスが、第1の孔パターンが利用されたか第2の孔パターンが利用されたかどうかに関わらず、加熱ノズル装置に亘る圧力低下が変わらないままであるようであるという点において、一般化され得る。

これを得る1つの方法が、ノズル組立体の上流にブリーダーバルブを具備することである。

1つまたは複数の実施形態では、加熱ノズル装置は2つ以上のノズル組立体を含み、その時点で2つ以上のパッケージング容器の加熱を可能にしてもよい。ノズル組立体は、相互制御を可能にするように、同じ分配マニホルドに接続されていてもよい。

また、いくつかのノズル組立体が存在する場合、第1のノズルが、パッケージング容器の内部に熱風を供給するために配置されていてもよく、一方、第2のノズルが、パッケージング容器の外部に熱風を供給するために配置されていてもよい。

そのような例では、同じセレクタが、それぞれ第1のノズルおよび第2のノズル内への熱風流を部分的に遮断するのに利用され得る。

パッケージング容器、例えば説明される図2または図3によるパッケージング容器、の製造におけるステップの概略図である。 本発明が適用され得る第1のパッケージング容器の斜視部分図である。 本発明が適用され得る第2のパッケージング容器の図2の図に類似した図である。 本発明の第1の実施形態に具備される加熱ノズルの概略平面図である。 図4の加熱ノズルの側面図である。 本発明の第2の実施形態による加熱ノズル装置、それの少なくとも一部の概略平面図である。

次の2つの段落は、本発明の加熱ノズル装置と共通するいくつかの特徴を有するので、先行技術加熱ノズル装置の一般動作原理を扱う。

図1は、ゲーブルトップ構造を有するパッケージング容器の製造におけるステップを示す。ノズルヘッド102と熱風用の供給ライン104とを含むノズル装置100が、パッケージング容器106内へ降下されようとしている。パッケージング容器106は、前のステップにおいてパッケージングラミネートスリーブから形成されており、一方の端部で閉鎖されており、例えば飲料で満たされている。今折り畳まれ封止されようとしている上端部は、形成されると正確な形状により良好に降伏するように、「予め皺を寄せられている」かまたは「予め折られている」。図1に示されているものに続くステップでは、ノズル装置100は、パッケージング容器内へ降下させられ(同じ結果を生じる任意の相対運動もまた可能である)、熱風がノズルヘッド102に送達され、孔パターン110を出る。孔パターンは、パッケージング容器106の最上部フィン112、または最上部フィン112となる何かの適正な領域に適切な量の熱が送達されるような方法で配置されている。このようにして、最外ポリマー層は、「粘着性」状態に転換される。

次に、ノズル装置100は、パッケージング容器106から外へ引き出され、一組の道具が最上部フィンを閉鎖された状態に押圧し、1つの粘着性領域を別の粘着性領域または異なる特性の領域と融合させる。パッケージング容器の封止が、適切な品質保持期限および安全な食品を確実にすることにおいて極めて重要なステップであり、本明細書で少数の文に記載されていることが、パッケージング容器産業内では相当な努力の対象である。

本発明に迫ると、それは、第1の流れ場と第2の流れ場における大規模な差が所望される状況に特に適している可能性があり、1つのそのような例が図2および図3を参照して記載される。分かり易いように、同一参照番号が類似した構成要素に用いられており、「大規模な差」は、以下の例により本願の文脈の範囲内で理解されるべきである。両図面は、ゲーブルトップパッケージ106のための一般的な開放構造を示す。図2では、別個の開口114がねじ栓(screw cork)の形で設けられており、図3では、開口構成114'がパッケージおよび最上部フィン自体の折畳みにより設けられている。後者の開口構成114'は、エービーテトラパック(AB Tetra Pak)社の製品ポートフォリオの範囲内で「イージーオープニング(Easy Opening)」と呼ばれる。両構造は、一般に、同じ充填機において製造されるが、それらは、最上部フィン112の封止になった時に異なる要件を有する。図2の構造では、いかなる弱い場所もなく、最上部フィン全体に関して均一封止強度を有すること、すなわち最上部フィンへの熱の付与が開口114の存在により本質的に妨げられないことが好適である。これは、最上部フィンを封止する前のそれの均一な加熱を示唆している可能性がある。図3の開口構成では、開口114'の領域内でより低い封止強度を有し、イージーオープニングを可能にすることが好適である。このより低い封止強度は、2つ以上の方法ですなわち領域を様々な手段で事前処理することにより、達成され得るが、また、1つのアプローチが、最上部フィン112のその他の領域よりも、該領域により少ない事前加熱を施すことを含み、これを行う唯一の簡単な方法が、熱風の流れパターンを変更することである。

先行技術では、図2による構造を封止することから図3の構造へ切り替える場合、事前加熱空気を供給するノズル全体が交換されなければならなかった。この交換は面倒な手続きである。設置されたノズル装置は、しばしば高温状態でかつ時間的に切迫して、手作業で除去され、新しい構造に置き換えられなければならない。交換手続き中、衛生的領域は破壊されなければならず、清浄化作業工程が実施される必要があるという結果になり得る。以下から明白になるように、本発明によるデバイスでは、そのようなアプローチはもはや不要である。手動スイッチを作製することに時間および作業努力を費やす代わりに、セレクタが外部から作動されてもよく、スイッチは多かれ少なかれ臨機応変に実施され得る。本発明の目的のために使用される可能性があり得るであろう過度に複雑なデバイスの例が、国際公開第2005/15735(A1)号パンフレットに開示されているが、その出願に開示されているデバイスを使用することにより、その出願の図面に示されている通り、デバイスの再構築が必要になる。

図4は、加熱された気体を第1の孔パターン210Aおよび第2の孔パターン210Bそれぞれに案内する開口構成218Aおよび218Bを具備する、加熱ノズル装置の上流部を示す。図1と比較すると、開口構成を含むプレートが図1における供給ラインの場所に取って代わっているか、またはむしろ、供給ラインは、加熱された気体を、開口構成を含むプレートがマニホルドとノズルヘッドとの間にデリミタを構成しているマニホルドへ、代わりに案内する。開口構成の選択的ブロッキングのためのセレクタが直接図示されていないが、セレクタにより選択的に閉鎖され得る一組の開口の例が一点鎖区切り線220で示されており、実際のセレクタの例が図6に示されている。Aで印を付けられた複数の開口を具備する開口構成218Aは、第1の孔パターン210Aに関連する第1の開口構成に対応し、Bで印を付けられた複数の開口を具備する開口構成218Bは、第2の孔パターン210Bに関連する第2の開口構成に対応する。本実施形態によれば、全ての開口218A、218Bが開いており、したがってノズルヘッド202の孔パターン全体、孔パターン210Aおよび孔パターン210B、が利用されるという、1つの動作状態が存在する。ごく概略的に記載されるとしても、このことは、図2によるパッケージング容器に使用される構造に対応し得る。

第2の動作状態では、セレクタは、第2の孔パターン210Bに通じる開口218B、および第1の孔パターン210Aに通じる開口218Aのいくつかを密封する。その意味では、第2の作動状態は第1の作動状態の部分集合である。概略的例では、開口構成218Bは、孔パターン全体の部分集合がそれからアクセスされるマニホルドに通じている。図4および図5の実施形態では、部分集合210B(第2の孔パターン)が、孔パターンの最下3列にある孔210の最多または少なくとも半分より多くを含むことが、2つの図面を比較することから明らかである。部分集合が図3の開口構成114'に関与する最上部フィン部分の方へ向かわせられるであろうと仮定すると、第2の孔パターン210Bからのガス流の封止が、フィン112のその部分に送達される熱を低減し、したがって、結果として得られる封止の特性に影響を及ぼすと考えられる。

開口構成218Aおよび218Bは、同じプレートから機械加工されてもよく、それらはどちらも共通分配マニホルドから発することが好ましい。高温ガスは分配マニホルドに送達され、セレクタの位置は、高温ガスをそこからどのように向かわせるかを決定する。図示の実施形態では、セレクタ220は、図6に示されている通り、ステム224を介して回動可能シャフト222上に配置されている弁本体220を含み得る。本発明の実施形態の加熱ノズル装置の部分が示されている。図示の実施形態の目的は、セレクタ220の1つの可能性のある動作原理を示すことであり、該記載は、添付の特許請求の範囲の範囲により定められる本発明に関して限定的と見なされるべきではない。図6の図は、いくつかのノズル装置に共通の分配マニホルドの内側からの原理のものである。開口構成は、セレクタ220の機能の理解を簡単にするために、前の実施形態に関連して既に示されているものとして示されている。分配マニホルドの1つの壁をもたらしているプレートおよび下方のノズル装置に対するデリミタは、それすなわち開口構成218A、218Bが配置されているプレートの下に配置されているいくつかのノズル装置を有する。プレートに関連する点線は、さらなる開口構成が存在し得ることを示すことが意図されている。理解を簡単にするために、同一参照番号が、前の実施形態に関連して以前に用いられた通りに用いられている。シャフト222は、保護された衛生的領域から外へ延在しており、適切な手段によりシャフトを回動させることにより、開位置と閉位置との間で容易に動作し得る。図示の実施形態では、180°のストロークを有するかのように見えるが、これは例示目的に過ぎず、より現実的な実施形態では、(その開放位置において)ガス流のいかなる不要な制約も生じさせないように十分持ち上げられていることが十分であると考えられる。本実施形態では、セレクタは、それが係合する開口、例えばその閉位置にある218B、を完全に閉鎖するように配置されている。他の実施形態では、セレクタは、特定の流れパターンを可能にするために、それが係合するか郁夫を通るガス流をもっぱら狭めることが好ましい可能性がある。図示のセレクタ220は、意図された用途に適したでこぼこした構造を実現している。また、そのような簡単なセレクタの使用により、システムが充填機のかなり厳しい環境で使用されることが可能になり、加熱ノズル装置が、大幅な再構築なしに既存の製造ライン(例えば充填機)に後付けされることが可能になる。さらに、セレクタ220およびそれの機構は、そのようなニーズが生じた場合、清浄化し易い。但し、詳細には後付け可能な解決策が必要でない場合、燃焼機関で使用されるタイプのより複雑な弁、さらに上流に配置される質量流コントローラ等の、セレクタの多数の他の代替案があることが理解されるべきである。

本発明の1つの成功要因が、その「後付け性」、すなわち技術修正および既存のノズル装置を本発明のものと交換することに関連して費やされる時間の観点からいかに簡単であるか、に関する。単に第2の開口構成を閉鎖することにより、流れパターンが歪む可能性があると考えられ、したがって、第2の開口構成が遮断されて、第2の孔パターンへの供給を狭めると、第1の孔パターンのさらなる部分が同様に遮断されて、第2の開口構成を遮断する時にまだ遮断されていない第1の孔パターンへの供給を部分的に狭める。数学用語では、これは、遮断されている第1の開口構成内の第2の開口構成に対する差集合の一部として表され得ると考えられる。このようにして、流れのバランスは、例えば第2の孔パターンの遮断が第1の孔パターンを通る流れの大幅な増大につながらないように維持される。本例では、そのブロッキング位置にあるセレクタは、一点鎖線で示されている。

同じまたは他の実施形態では、別の調整が同様になされ、やはり、ノズル装置が後付け可能であることを確実にする。空気にノズル装置を強制的に通過させるのに使用されている全く同じファンは、同時に、空気流が、底部封止ユニットなどの、機械の別の部分に向かうのを確実にするのに使用されてもよい。完全に開かれているノズル装置に関して、流れのバランスが保たれている状態を考えてください。第2の孔パターンが閉鎖されていない場合、圧力損失は、該ノズル装置に関して増大し、底部封止ユニットを通る流れの増大につながる。この特徴は所望されておらず、流れバランスが維持されることが好適である。一実施形態では、これは、ノズル組立体の上流にブリーダーバルブ(図示せず)を設置することにより達成される。ブリーダーバルブは、どの孔パターンが使用されるかに関わらず、圧力損失などのパラメータが一定を維持することを確実にする。ブリーダーバルブは繊細に制御され得るが、動作モードが設定されると、ブリーダーバルブはオン/オフ機能を必要とするのみである可能性がある。一例では、ブリーダーバルブは、孔パターンを通る流れを制御するのに使用される制御手段に連結されている電磁回路により制御される。このようにして、ブリーダーバルブは、必要な時に自動的に作動され得る。

本加熱ノズル装置が適用され得る場合、いくつかの充填機が別個の機能のための別個のファンを有しており、そのような充填機では、代わりにファンの速度を修正することにより、問題が解決される可能性がある。

100 ノズル装置
102、202 ノズルヘッド
104 供給ライン
106 パッケージング容器、ゲーブルトップパッケージ
110 孔パターン
112 最上部フィン
114 開口
114'、218A、218B 開口構成
210A 第1の孔パターン
210B 第2の孔パターン
220 弁本体、セレクタ、一点鎖区切り線
222 回動可能シャフト
224 ステム

Claims (14)

1. 加熱された気体流を、封止すべきパッケージング容器の各部分へ向かわせるように配置されている1つまたは複数のノズル組立体と、
   加熱された空気の質量流を前記ノズル組立体に供給するように配置されている空気供給部と
   を含む、部分的に形成されたパッケージング容器を加熱するための加熱ノズル装置において、
   前記ノズル組立体が少なくとも第1の孔パターンおよび第2の孔パターンを含み、前記加熱ノズル装置は前記加熱された空気の質量流を前記第1の孔パターンまたは前記第2の孔パターンそれぞれの方へ向かわせるセレクタさらに含み、第1の動作状態が前記第1の孔パターンおよび前記第2の孔パターンを含み、かつ第2の動作状態が前記第1の孔パターンのみを含み、前記セレクタはこれら2つの動作状態の間で変更するのに使用されることを特徴とする、加熱ノズル装置。
2. 前記第1の孔パターンへ空気流を入れる第1の開口構成と、前記第2の孔パターンへ空気流を入れる第2の開口構成とがある、請求項1に記載の加熱ノズル装置。
3. 前記セレクタは、前記加熱された空気の質量流を方向付けるために、前記第1の開口構成および前記第2の開口構成へのアクセスを完全にまたは部分的に遮断するように配置されている、請求項2に記載の加熱ノズル装置。
4. 2つの動作位置があり、第1の動作位置では、前記第1の開口構成および前記第2の開口構成が完全に開放され、第2の動作位置では、前記第2の開口構成と前記第1の開口構成の一部とが前記セレクタにより遮断される、請求項2または3に記載の加熱ノズル装置。
5. 前記第1の開口構成と前記第1の孔パターンとの間のバランス、および
   前記第2の開口構成と前記第2の孔パターンとの間のバランス
   が、前記第1の孔パターン又は前記第2の孔パターンが利用されたかどうかに関わらず、前記加熱ノズル装置に亘る圧力低下が変わらないままであるようになっている、請求項2、3または4に記載の加熱ノズル装置。
6. 前記圧力低下を調整するブリーダーバルブをさらに含む、請求項5に記載の加熱ノズル装置。
7. 前記加熱ノズル装置は2つ以上のノズル組立体を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の加熱ノズル装置。
8. 前記ノズル組立体は、パッケージング容器の内部に熱風を供給するように配置されている第1のノズルと、前記パッケージング容器の外部に熱風を供給するように配置されている第2のノズルとを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の加熱ノズル装置。
9. 前記セレクタは、それぞれ前記第1のノズルおよび前記第2のノズルの中への高温ガス流を部分的に遮断するように配置されている、請求項8に記載の加熱ノズル装置。
10. 前記第1の開口構成および前記第2の開口構成は相互分配マニホルドから延在している、請求項2に記載の加熱ノズル装置。
11. 前記セレクタを制御する制御ユニットが、前記加熱ノズル装置を通る空気流も制御するように構成されている、請求項1から10のいずれか一項に記載の加熱ノズル装置。
12. 前記ノズル組立体は第1のノズルと第2のノズルとを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の加熱ノズル装置。
13. 前記第1の孔パターンまたは前記第2の孔パターンにおける孔の一部が円錐台状であり、流れ方向に広がっている、請求項1から12のいずれか一項に記載の加熱ノズル装置。
14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の加熱ノズル装置を含む部品のキット。

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