JP2017536250A - 自給式水ポンプの能動的及び受動的で自主的な水抜き - Google Patents

Abstract

本発明は、水ポンプと、貯水装置と、吸水ラインと、供給ラインと、少なくとも第１の位置及び第２の位置へと可逆的に切換えが可能な弁装置とを備えた、機械工具に水を供給するための水供給装置に関する。水ポンプは、弁装置から下流側の方向に位置する。第１の接続ライン、第２の接続ライン、及び戻りラインが設けられる。ここで、第１の位置では、水ポンプ、第１の接続ライン、第２の接続ライン、吸水ラインの少なくとも１部、及び供給ラインの少なくとも１部から戻りラインに水が運ばれるように第１の接続ラインと第２の接続ラインと戻りラインがお互いに導通され、第２の位置では第１の接続ラインと第２の接続ラインと戻りラインがお互いに導通されていない。本発明は、水供給装置における弁装置の使用にも関する。本発明は、水供給装置を制御する方法にも関する。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、水ポンプと、貯水装置と、貯水装置から水ポンプに送水するための吸水ラインと、水ポンプから電動工具に送水するための供給ラインと、少なくとも第１の位置及び第２の位置に可逆的に切換え可能な弁装置とを備えた、電動工具に水を供給するための水供給装置に関する。

水供給装置は、電動工具に十分に水を供給するために用いる。この種の電動工具は通常、コアドリル又はダイヤモンドウォールソーである。コアドリル及びダイヤモンドウォールソーは、石積又は石等の鉱物質を切削又は鋸切するために通常用いられる。この種の電動工具の作動中には、熱及び粉塵が生じるため、十分な水の供給が不可欠である。水は、電動工具及び電動工具により駆動される工具要素（例えば、コアビット又は鋸刃）の冷却に用いられる。さらに、供給水は、粉塵となった摩耗物及び／又は石の塊を工具要素から洗い落とすために用いられる。上記に対処すべく冷却及び洗浄を行わなければ、電動工具及び工具要素はすぐに損傷する。

先行技術により既知となっている水供給装置は水供給を受けるための水容器を備え、電動工具とその構成要素を冷却及び／又は洗浄するための一体型ポンプを駆使して、ラインシステム経由で上述の供給水を、接続されている電動工具に送水する。

一体型ポンプは、水中ポンプ又は自吸式ポンプの形態で構成されることが多い。

この種の水供給装置を使用すると、環境温度により汲出される液体がその氷点（水は０°Ｃ）を下回るという大きな課題がある。水供給装置の使用後にユーザーが適切に水供給装置から水抜きすることを怠れば、残った水の凍結すなわち氷の形成により水供給装置に損傷が発生し得る。特に、水ポンプには損傷が発生しやすい。水ポンプに直に発生する氷だけでなく、水容器の水中にすでに形成されている氷塊の汲出も防ぐ必要がある。

しかし、水供給装置の適切な排水、特に使用後の水ポンプの水抜きは時間と手間がかかることが多く、不都合及び／又は時間の損失となるため、ユーザーはこうした作業を怠ってしまう。

よって本発明の目的は上述の課題を解決することであり、特に水ポンプと、貯水装置と、貯蔵装置から水ポンプに送水するための吸水ラインと、水ポンプから電動工具に送水するための供給ライン装置と、少なくとも第１の位置及び第２の位置に可逆的に切換え可能な弁装置とを備えた、電動工具に水を供給するための水供給装置であって、弁装置によって水供給装置及び水ポンプの自主的な排出すなわち自動的な水抜きが容易且つ自動的に行うことが可能となり、凍結又は氷による水ポンプへの損傷を防ぐことができる、水供給装置を提供することである。

本発明によると、この目的は、独立項１、８、及び９の要旨により達成される。本発明の要旨の他の特定の態様は、従属項に記載されている。

電動工具に水を供給するための水供給装置は、水ポンプと、貯水装置と、貯水装置から水ポンプに送水するための吸水ラインと、水ポンプから電動工具に送水するための供給ラインと、少なくとも第１の位置及び第２の位置へと可逆的に切換え可能な弁装置とを備える。

本発明によると、水ポンプは弁装置から下流側の方向に位置し、第１の接続ラインは吸水ラインから弁装置に送水するために設けられ、第２の接続ラインは供給ラインから弁装置に送水するために設けられ、戻りラインは弁装置から貯水器に送水するために設けられ、第１の位置では第１の接続ラインと第２の接続ラインと戻りラインとが、水ポンプ、第１の接続ライン、第２の接続ライン、吸水ラインの少なくともその一部、及び供給ラインの少なくともその一部から戻りラインへ水を運ぶことができるように互いに導通され、第２の位置では第１の接続ラインと第２の接続ラインと戻りラインとは互いに導通されない。よって、水供給装置及び水ポンプの水抜きを効率化することができ、結果として凍結又は氷による水ポンプへの損傷を防ぐことができる。

もう一つの優位な特定の態様では、弁装置を自己復帰型３／２方弁として構成してもよい。よって、第１の接続ライン、第２の接続ライン、及び戻りラインの可逆的な相互の導通及び遮断を効率的に実行することができるようになる。

第１の電力源とは独立に自己復帰型３／２方弁の自動運転を行うため、もう一つの優位な特定の態様では、少なくとも１つのばね要素を用いて、自己復帰型３／２方弁を第２の位置から第１の位置への切換えを可能とする。

第１の電力源から分離して自己復帰型３／２方弁の自動運転を行うため、もう一つの優位な特定の態様では、電磁コイルを備えた少なくとも１つの電気作動手段により、自己復帰型３／２方弁が第２の位置から第１の位置に切換え可能となる。

もう一つの優位な特定の態様において、弁装置は、主電力供給装置又は少なくとも１つの貯蔵バッテリの形態で構成される第１の電源から弁装置又は水供給装置が遮断されている場合に、第２の位置から第１の位置へと切換えることができる。水供給装置が電源から遮断された際は、意図的か否かを問わず、水ポンプ及びラインでは自動的な水抜きが確実に行われる。

水ポンプの能動的かつ自主的な水抜きを常時確実に行うには、第２の電源を設けて、水ポンプが第１の電源から遮断されている際に、電力を水ポンプに供給することができる。

もう一つの優位な特定の態様では、水供給装置が休止モードに入った際に、弁装置が第２の位置から第１の位置へと切換わるようにすることができる。これにより、水供給装置を停止した際、換言すると、休止モードにした際には、ラインとともに水ポンプの自主的な水抜きも確実に行われる。

上述の特定の態様の少なくとも１つにおいて、水供給装置で使用するための弁装置がさらに設けられる。

さらに、上述の特定の態様の少なくとも１つの水供給装置を制御する方法は、
−水供給装置を起動モードから休止モードへと調節する工程と、
−水ポンプを起動モードから休止モードへと調節する工程と、
−弁装置を第２の位置から第１の位置へと切換える工程と、
−第１の所定の時間の経過後に、水ポンプを休止モードから起動モードへと調節する工程と、
−第２の所定の時間の経過後に、水ポンプを起動モードから休止モードへと調節する工程とを備える。

これにより、水供給装置停止（水供給装置の休止モード移行）後の水ポンプの能動的自主的な水抜きが確実に行われる。

さらなる優位性は、以下の図面の記載に基づく。図面は、本発明の異なる模範的実施例を説明している。図面、発明の詳細の説明、及び請求の範囲は、様々な機能を組み合わせて記載している。当業者は、個別の機能に考察を加えたうえで、優位性の高い形態でその他の有効な組み合わせを実現することができるであろう。

図面では、同一又は類似の構成要素に同一の参照番号を付与している。

図１ａは、電動工具と第１の位置にある弁装置とを有する、本発明の第１の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図１ｂは、電動工具と第２の位置にある弁装置とを有する、本発明の第１の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図２は、電動工具に接続された、第２の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図３は、電動工具に接続された、第３の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図４は、電動工具に接続された、第４の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図５ａは、弁装置が第１の位置に位置し、第１の電力源から遮断され、水供給装置の電源スイッチがオフ位置（休止モード）又はオン位置（起動モード）にある、第３の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図５ｂは、弁装置が第２の位置に位置し、第１の電力源に接続され、水供給装置の電源スイッチがオフ位置（休止モード）又はオン位置（起動モード）に位置する、本発明の第３の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図６ａは、弁装置が第１の位置に位置し、第１の電力源に接続され、水供給装置の電源スイッチがオフ位置（休止モード）に位置する、本発明の第３の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図６ｂは、弁装置が第２の位置に位置し、第１の電力源に接続され、水供給装置の電源スイッチがオン位置（起動モード）に位置する、本発明の第３の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図６ｃは、弁装置が第１の位置に位置し、第１の電力源から遮断され、水供給装置の電源スイッチがオフ位置（休止モード）又はオン位置（起動モード）に位置する、第３の特定の実施例の水供給装置の概略図である。 図７は、本発明の方法の第１のフローチャートを示す図である。 図８は、本発明の方法の第２のフローチャートを示す図である。

図１は、本発明の第１の特定の実施例の水供給装置１の概略図である。

水供給装置１は、装置頭部１ａと、水Ｗを貯水する装置３とを備える。水Ｗを貯水する装置２は、貯水器と呼んでもよい。

装置頭部２は、水ポンプ４と、弁装置５と、吸水ライン（配管）６と、供給ライン（配管）７と、第１の接続ライン（配管）８と、第２の接続ライン（配管）９と、戻りライン（配管）１０とを必須のものとして備える。

水ポンプ４は自吸式ポンプとして構成され、吸水ライン６及び供給ライン７と接続されている。吸水ライン６は、貯水器２から水ポンプ４へと延びている。供給ライン７は、水ポンプ４から電動工具１１及び工具要素１２へと延びている。水Ｗは、吸水ライン６を経由して、貯水器２から水ポンプ４へと汲出され得る。水は、供給ライン７を経由して、水ポンプ４から電動工具１１及び電動工具１１と接続された工具要素１２へと汲出され得る。図１、２、３、及び４では、電動工具１１をコアドリルとして、工具１２をコアビットとして記述している。図５ａ乃至６ｃには、電動工具１１も工具要素１２も記載されていない。

弁装置５は、自己復帰型３／２方ソレノイド弁として構成されている。弁装置５は、ばね要素１３と、電磁コイル１５を備えた電気作動手段１４とを備える。自己復帰型３／２方ソレノイド弁５は、３つのポート５ａ、５ｂ、５ｃと２つの切換え位置とを有する。第１の接続ライン８は吸水ライン６から弁装置５へと延び、第２の接続ライン９は供給ライン７から弁装置５へと延びている。戻りライン１０は、弁装置５から貯水器２へと延びている。水供給装置１の実施例１では、吸水ライン６がトラフ（Senke）１５を形成する場所で吸水ライン６に第１の接続ライン８が接続されている（図１ａ、１ｂ）。同様に供給ライン７がトラフ１６を形成する場所で供給ライン７に第２の接続ライン９が接続されている（図１ａ、１ｂ）。特定のトラフ１５、１６は、吸水ライン６又は供給ライン７において方向Ｖで最も低い位置に設けられている。

弁装置５は、可逆的に第１の位置及び第２の位置に切換え得る。図１ａ、２、３、及び４では、３／２方ソレノイド弁として構成された弁装置５が第１の位置に調節されている。図１ｂ、５ｂ、及び６ｂでは、３／２方ソレノイド弁として構成された弁装置５が第２の位置に切換えられている。

第１の位置では、第１又は第２の接続ライン８、９に含まれる水が戻りライン１０に流入し、そして戻りライン経由で貯水器２に入るように、第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されている。この目的のため、弁装置５は、第１及び第２の接続ライン８、９を戻りライン１０に導通するための内部ライン（配管）システム（図示せず）を備える。弁装置は、ばね要素１３により、第１の位置に保持される。

第２の位置では、第１又は第２の接続ライン８、９から戻りライン１０に水が入り込むことがないように、第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されていない。弁装置５が電気作動手段１４によって第１の位置から第２の位置へと移動、即ち、弁装置５が電気作動手段１４によって方向Ｖに動かされる。電気作動手段１４は、弁装置５が第１の位置から第２の位置に切換えられるように電圧を印加するよう構成されている。電気作動手段１４にこの種の電圧が印加されなければ、弁装置５が第１の位置から第２の位置に切換えられることはできない。弁装置は、電気作動手段１４に電圧が印加し続ける限り、第２の位置に留まる。電圧が印加されなければ、弁装置はばね要素１３によって第１の位置に戻される。

第１の位置とは、弁装置５の最初の位置又はアイドル位置である。

図１ａ乃至図７が示す通り、水ポンプ４は、水供給装置１において、弁装置５よりも高い場所に位置している。これが意味するのは、水ポンプ４が方向Ｖにおいて弁装置５よりも下流側に位置するということである。結果として、水ポンプ４が水を汲出していない際には、重力により水ポンプ４から水が流出し、接続ライン８、９経由で弁装置５に流入する。

特に図２乃至図４が示す通り、吸水ライン６及び／又は供給ライン７は、トラフ１５、１６無しで構成して、第１及び第２の接続ライン８、９に接続してもよい。しかし、第１の接続ライン８は、常に第１の接続ライン８が弁装置５に対して一定の角度が形成されるように、吸水ライン６に接続されている。同様に、第２の接続ライン９は、常に第２の接続ライン９が弁装置５に対して一定の角度が形成されるように、供給ライン７に接続されている。この角度があるため、水は重力により、第１及び第２の接続ライン８、９から弁装置５に、そして最後に戻りライン１０に流入する。

図５ａ、５ｂでは、電動工具１１を省略した水供給装置１が記載されている。水供給装置１は第１の電源を有し、第１の電源は水供給装置１に電流を供給するとともに、主電源ケーブルの形態及び／又は少なくとも１つの蓄電池の形態で構成される。第１の電源は、図示されていない。

さらに、水供給装置１は作動装置を備え、作動装置により水供給装置１の個別機能を制御することができる。さらに、作動装置により、水供給装置１は休止モードから起動モードへと可逆的に調整可能である。休止モードでは、水供給装置は電力の供給を受け続けるものの、水供給装置１は停止し、運転停止となる。起動モードでは、電流が水供給装置１に供給されると、水供給装置は作動し、運転可能となる。作動装置は、主スイッチＨを必須のものとして備える。主スイッチＨは、「オフ位置」に置くことも、「オン位置」に置くことも選択できる。主スイッチＨのオフ位置では、水供給装置１は休止モードとなる。主スイッチＨのオン位置では、水供給装置１は起動モードとなる。作動装置は、図示されていない。図５ａ乃至８では、作動装置の主スイッチＨだけがその外観により描かれている。

本発明の水供給装置１における水ポンプ４の純粋に受動的で自主的な水抜きの手順の第１の変形例を図５ａ及び５ｂに示す。図５ａは、水供給装置１が第１の電源から遮断され、また主スイッチＨが「オフ位置」又は「オン位置」にある状態の水供給装置１を示す。主スイッチの２つの表記の間の文字「Ｖ」は「又は」を意味し、対象となる図面において主スイッチが「オフ位置」又は「オン位置」にあることを示す。この状態（水供給装置１が第１の電源から遮断され、主スイッチＨが「オフ位置」又は「オン位置」）では、弁装置５が第１の位置にあるため、具体的には、第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されているため、第１又は第２の接続ライン８、９の水を戻りライン１０へと流入させ、戻りライン１０経由で貯水器２に流入させることができるようになっている。換言すると、水供給装置１が第１の電源から遮断されると、弁装置は、水ポンプ４が自ら水抜きを実行できるように、第１の位置へと切換えられる。これは、主スイッチＨの位置（オフ又はオン）とは無関係である。

図５ｂは、水供給装置１が第１の電源に接続され、主スイッチＨがオフ位置又はオン位置にある状態での水供給装置１を示す。この状態では、弁装置５が第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されていない第２の位置にあるため、戻りライン１０に第１又は第２の接続ライン８、９からの水が流入できないようになっている。換言すると、水供給装置１が第１の電源に接続されると、弁装置５は、水ポンプ４が吸水ライン６及び供給ライン７経由で貯水器２から電動工具１１に汲水できるように、第２の位置に切換わる。これは、主スイッチＨの位置（オフ又はオン）とは無関係である。

水ポンプ４による純粋に受動的な自主的な水抜きの手順の第１の変形実施例において、水ポンプ４の受動的又は自動的な自主的な水抜きは、水供給装置１が第１の電源から遮断されている場合のみ実行される。

本発明の水供給装置１における水ポンプ４の純粋に受動的で自主的な水抜きの手順の第２の変形実施例を図６ａ、６ｂ、及び６ｃに示す。

図６ａは、水供給装置１が第１の電源に接続され、主スイッチＨが「オフ位置」にある状態での水供給装置１を示す。この状態では、弁装置５が第１の位置にあるため、具体的には、第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されているため、第１又は第２の接続ライン８、９の水を戻りライン１０へと流し、戻りライン１０経由で貯水器２に流入させることができるようになっている。換言すると、水供給装置１が第１の電源に接続され、主スイッチＨがオフ位置にある場合、弁装置５は、水ポンプ４が自ら水抜きを実行できるように、第１の位置に切換わる。

図６ｂは、水供給装置１が第１の電源に接続され、主スイッチＨが「オン位置」にある状態での水供給装置１を示す。この状態では、第２の位置に弁装置５があり、第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されていないため、戻りライン１０に第１又は第２の接続ライン８、９から水が流入できないようになっている。換言すると、水供給装置１が第１の電源に接続され、主スイッチＨがオン位置にある場合、弁装置５は、水ポンプ４が吸水ライン６及び供給ライン７経由で貯水器２から電動工具１１に汲水できるように、第２の位置に切換えられる。

図６ｃは、水供給装置１が第１の電源から遮断され、また主スイッチＨが「オフ位置」又は「オン位置」にある状態の水供給装置１を示す。この状態では、弁装置５が第１の位置にあるため、具体的には、第１の接続ライン８及び第２の接続ライン９が戻りライン１０に導通されているため、第１又は第２の接続ライン８、９の水を戻りライン１０へと流し、戻りライン１０経由で貯水器２に流入させることができるようになっている。換言すると、水供給装置１が第１の電源から遮断されると、弁装置５は、水ポンプ４が自ら水抜きを実行できるように、第１の位置へと切換わる。これは、主スイッチＨの位置（オフ又はオン）とは無関係である。

水ポンプ４による純粋に受動的な自主的な水抜きの手順の第２の変形実施例において、水ポンプ４の受動的すなわち自動的な自主的な水抜きは、水供給装置１が第１の電源から遮断される場合、又は主スイッチＨがオフ位置にある場合にのみ実行される。

図７は、水ポンプ４の受動的な自主的な水抜きの手順の第２の変形実施例のフローチャートを示す。

本発明の水供給装置１における水ポンプ４の純粋に受動的な自主的な水抜きの手順の第３の変形実施例を図８に示す。

主スイッチＨの位置（オフ又はオン）及び第１の電源の接続又は遮断について、第３の変形実施例は第２の変形実施例と同一である（図６ａ、６ｂ、及び６ｃ）。図８の手順は、図７と類似の手順である。

図８の手順において、最初に主スイッチＨはオン位置に配置され、よって弁装置５が第２の位置へと移行し、水ポンプ４が起動する（オンになる）。すると「水ポンプオン」フラグが設定される。

主スイッチＨがオフ位置に切換えられると、弁装置５は第１の位置に切換えられ、水ポンプ４は停止する（オフになる）。水ポンプ４の受動的自主的な水抜きは、上述の通り実行される。次に、「水ポンプオン」フラグがあるかどうか問い合わせされる。

「水ポンプオン」フラグが検出されると、水ポンプ４の受動的自主的な水抜きを実行するための遅延が実行される。そして所定の期間内に水ポンプ４が再起動され（オンになり）、水ポンプ４が空になるまで自ら水抜きを行う。水ポンプ４が気流を発生させ、水ポンプ４内の残水を排出する。すると「水ポンプオン」フラグが消える。

本発明の水供給装置１における水ポンプ４による完全に受動的な自主的な水抜きの手順の第４の変形実施例では、水ポンプ４への水供給の目的で、追加電源である第２の電源が設けられる。第２の電源は、蓄電器の形態で構成される。または、第２の電源をバッテリ及び／又はコンデンサの形態で構成してもよい。第２の電源は、図示されていない。

第２の電源により、水ポンプ４には別途電力が供給され、水供給装置１が第１の電源から遮断されている際にも水ポンプ４を起動状態とすることができるようになる。水供給装置１を第１の電源から遮断して弁装置５を第１の位置に切換えた場合（上述の通り）、水ポンプ４による自主的な水抜きを確実に実行することができる。

Claims (9)

1. 電動工具（１１）に水を供給するための水供給装置（１）であって
   水ポンプ（４）と、
   貯水装置（２）と、
   前記貯水装置（２）から前記水ポンプ（４）に送水するための吸水ライン（６）と、
   前記水ポンプ（４）から前記電動工具（１１）に送水するための供給ライン（７）と、
   第１の位置及び第２の位置へと可逆的に切換えが可能な弁装置（５）と
   を備え、
   前記水ポンプ（４）は、方向Ｒにおいて前記弁装置（５）から下流側に位置し、
   第１の接続ライン（８）が前記吸水ライン（６）から前記弁装置（５）に送水するために設けられ、第２の接続ライン（９）が前記供給ライン（７）から前記弁装置（５）に送水するために設けられ、戻りライン（１０）が前記弁装置（５）から前記貯水装置（２）に送水するために設けられ、
   第１の位置では、前記水ポンプ（４）、前記第１の接続ライン（８）、前記第２の接続ライン（９）、前記吸水ライン（６）の少なくとも１部、及び前記供給ライン（７）の少なくとも１部から前記戻りライン（１０）に水が運ばれるように前記第１の接続ライン（８）と前記第２の接続ライン（９）と前記戻りライン（１０）とがお互いに導通され、第２の位置では前記第１の接続ライン（８）と前記第２の接続ライン（９）と前記戻りライン（１０）がお互いに導通されない
   水供給装置。
2. 前記弁装置（５）が自己復帰型３／２方弁として構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の水供給装置。
3. 少なくとも１つのばね要素（１３）により前記自己復帰型３／２方弁（５）が前記第２の位置から前記第１の位置に切換え可能である、ことを特徴とする請求項２に記載の水供給装置。
4. 電磁コイル（１５）を備えた少なくとも１つの電気作動手段により前記自己復帰型３／２方弁（５）が前記第２の位置から前記第１の位置に切換え可能である、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の水供給装置。
5. 主供給装置又は少なくとも１つの貯蔵バッテリの形態で構成された第１の電源から前記弁装置（５）又は前記水供給装置（１）が遮断された場合に、前記弁装置（５）が前記第２の位置から前記第１の位置に切り替わる、ことを特徴とする請求項１乃至４の少なくとも１つに記載の水供給装置。
6. 前記水ポンプ（４）が前記第１の電源から遮断された場合に前記水ポンプ（４）に電力を供給する第２の電源が設けられる、ことを特徴とする請求項５に記載の水供給装置。
7. 前記水供給装置（１）が休止モードの際に前記弁装置（５）が前記第２の位置から前記第１の位置に切り替わる、ことを特徴とする請求項１乃至６の少なくとも１つに記載の水供給装置。
8. 請求項１乃至７の少なくとも１つに記載の前記弁装置（５）の水供給装置（１）における使用。
9. 請求項１乃至７の少なくとも１つに記載の水供給装置（１）を制御する方法であって、
   前記水供給装置（１）を起動モードから休止モードへと調節する工程と、
   前記水ポンプ（４）を起動モードから休止モードへと調節する工程と、
   前記弁装置（５）を前記第２の位置から前記第１の位置へと切換える工程と、
   −第１の所定の時間の経過後に、前記水ポンプ（４）を前記休止モードから前記起動モードへと調節する工程と、
   −第２の所定の時間の経過後に、前記水ポンプ（４）を起動モードから休止モードへと調節する工程と
   を備えた方法。
   
   

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