JP2018070045A - Temperature control base plate - Google Patents
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Description
本発明は、宇宙環境試験装置内に設置され、加熱源及び冷却源を用いて、試験体に任意の温度環境を提供する温度コントロールベースプレートに関する。 The present invention relates to a temperature control base plate that is installed in a space environment test apparatus and provides an arbitrary temperature environment to a test body using a heating source and a cooling source.
一般的に、小型の宇宙環境試験装置は、人工衛星に使用する部品レベルの試験体の熱真空環境試験に用いられる(例えば、特許文献1を参照。)。宇宙環境試験装置は、試験体に任意の温度環境を提供するために、温度コントロールベースプレート(以下、「ベースプレート」という。)を備えている。宇宙環境試験装置では、ベースプレートの面上に試験体である衛星部品を設置し、このベースプレートの温度を制御することで、規定の温度環境を試験体に与えるようにしている。 In general, a small space environment test apparatus is used for a thermal vacuum environment test of a part-level test body used for an artificial satellite (see, for example, Patent Document 1). The space environment test apparatus includes a temperature control base plate (hereinafter referred to as “base plate”) in order to provide an arbitrary temperature environment to the test body. In the space environment test apparatus, a satellite component, which is a test body, is installed on the surface of a base plate, and the temperature of the base plate is controlled to give a specified temperature environment to the test body.
ベースプレートでは、冷却源として、冷凍機で発生した冷流体や液体窒素等の冷媒を用い、加熱源として、温水ヒータや電気ヒータ等のヒータを用いて、温度コントロールを行っている。温度コントロールの範囲は、低温側の下限仕様値が−70℃までの場合、冷媒として冷凍機で生成した低温フロンを使用することが多く、それより低い場合は液体窒素が使用されている。 In the base plate, temperature control is performed by using a cold fluid generated in a refrigerator or a refrigerant such as liquid nitrogen as a cooling source, and a heater such as a hot water heater or an electric heater as a heating source. When the lower limit specification value on the low temperature side is up to −70 ° C., the temperature control range often uses low temperature chlorofluorocarbons generated by a refrigerator as the refrigerant, and liquid nitrogen is used when the temperature is lower than that.
また、低温側の下限仕様値が−70℃までの場合でも、液体窒素を使用することは可能である。しかしながら、高圧ガス保安法による制約や完全無人運転が難しいなどの理由から敬遠され、一般的にはフロン冷凍機が使用されている。一方、高温側の温度コントロール範囲は、+100〜+150℃が仕様値とされることが多く、温水ヒータでは不可能な場合は、加熱源としては電気ヒータが一般的に用いられている。 Further, even when the lower limit specification value on the low temperature side is up to −70 ° C., it is possible to use liquid nitrogen. However, it has been avoided because of restrictions such as the high-pressure gas safety law and difficulties in completely unattended operation, and in general, Freon refrigerators are used. On the other hand, the temperature control range on the high temperature side is often set to a specification value of +100 to + 150 ° C. When a hot water heater is not possible, an electric heater is generally used as a heating source.
下記特許文献1には、加熱源となるヒータを配置する溝部と、冷却源となる冷媒が流通する溝部とが、ベースプレート本体の同じ平面状に存在するベースプレートが開示されている。 Patent Document 1 below discloses a base plate in which a groove portion in which a heater serving as a heating source is disposed and a groove portion in which a refrigerant serving as a cooling source circulates exist on the same plane of the base plate body.
しかしながら、このような従来のベースプレートでは、ヒータ用の溝部と冷媒用の溝部とが同じ高さ位置の平面に存在しているため、これらヒータ用の溝部と冷媒用の溝部とを交差して配置することや、ヒータ用の溝部同士、又は、冷媒用の溝部同士を近接して配置することができず、それぞれの配置の自由度が低かった。 However, in such a conventional base plate, the heater groove portion and the refrigerant groove portion are present on a plane at the same height, and therefore, the heater groove portion and the refrigerant groove portion are arranged so as to intersect with each other. In other words, the heater groove portions or the coolant groove portions could not be arranged close to each other, and the degree of freedom of arrangement of each was low.
また、ヒータ用の溝部同士、又は、冷媒用の溝部同士の間隔が大きくなり、ベースプレート上の温度を均一にすることが困難となる。また、ベースプレート側面のヒータの導入位置や、冷媒の導入位置などに制約が生じることになる。 In addition, the gap between the heater groove portions or the refrigerant groove portions becomes large, and it becomes difficult to make the temperature on the base plate uniform. In addition, there are restrictions on the heater introduction position on the side of the base plate, the refrigerant introduction position, and the like.
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、冷却通路及び加熱通路の配置の自由度を高めることができる温度コントロールベースプレートを提供することを目的とする。 This invention is proposed in view of such a conventional situation, and it aims at providing the temperature control baseplate which can raise the freedom degree of arrangement | positioning of a cooling channel | path and a heating channel | path.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔1〕 宇宙環境試験装置内に設置されるベースプレート本体を備え、このベースプレート本体の面上に設置された試験体に対して任意の温度環境を提供する温度コントロールベースプレートであって、
前記ベースプレート本体に対する冷却源が配置される冷却通路と、
前記ベースプレート本体に対する加熱源が配置される加熱通路とを備え、
前記ベースプレート本体の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある上層側溝部と下層側溝部との何れか一方により前記冷却通路が構成され、何れか他方により前記加熱通路が構成されていることを特徴とする温度コントロールベースプレート。
〔2〕 前記ベースプレート本体は、上層側プレートと下層側プレートとを積層した構造を有し、
前記上層側溝部は、前記上層側プレートの上面又は下面に設けられ、
前記下層側溝部は、前記下層側プレートの上面又は下面に設けられていることを特徴とする前記〔1〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔3〕 前記プレート本体の上面又は前記上層側プレートの上面に設けられた前記上層側溝部、若しくは、前記ベースプレート本体の下面又は前記下層側プレートの下面に設けられた前記下層側溝部は、その底面と対向する開口部が蓋体により閉塞されていることを特徴とする前記〔1〕又は〔2〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔4〕 前記上層側プレートの下面に設けられた前記上層側溝部は、その底面と対向する開口部が前記下層側プレートの上面により閉塞されていることを特徴とする前記〔2〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔5〕 前記下層側プレートの上面に設けられた前記下層側溝部は、その底面と対向する開口部が前記上層側プレートの下面により閉塞されていることを特徴とする前記〔2〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔6〕 前記冷却通路と前記加熱通路との何れかが、前記ベースプレート本体、前記上層側プレート又は前記下層側プレートの側面において開口した前記冷媒の導入口から導出口まで1つの連続した前記上層側溝部又は前記下層側溝部により構成されていることを特徴とする前記〔2〕〜〔5〕の何れか一項に記載の温度コントロールベースプレート。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
[1] A temperature control base plate including a base plate body installed in a space environment test apparatus, and providing an arbitrary temperature environment to a test body installed on a surface of the base plate body,
A cooling passage in which a cooling source for the base plate body is disposed;
A heating passage in which a heating source for the base plate body is disposed,
The cooling passage is configured by any one of the upper layer side groove portion and the lower layer side groove portion at a height position that does not overlap with each other in the thickness direction of the base plate main body, and the heating passage is configured by any one of the other. And temperature control base plate.
[2] The base plate body has a structure in which an upper layer side plate and a lower layer side plate are laminated,
The upper layer side groove is provided on the upper surface or the lower surface of the upper layer side plate,
The temperature control base plate according to [1], wherein the lower layer side groove is provided on an upper surface or a lower surface of the lower layer side plate.
[3] The upper layer groove provided on the upper surface of the plate body or the upper surface of the upper layer plate, or the lower layer groove provided on the lower surface of the base plate body or the lower surface of the lower plate, The temperature control base plate according to the above [1] or [2], wherein an opening opposite to the cover is closed by a lid.
[4] The upper layer side groove provided on the lower surface of the upper layer side plate, the opening facing the bottom surface is closed by the upper surface of the lower layer side plate. Temperature control base plate.
[5] The lower layer side groove provided on the upper surface of the lower layer side plate, the opening facing the bottom surface is closed by the lower surface of the upper layer side plate, Temperature control base plate.
[6] One of the cooling channel and the heating channel is one continuous upper layer side groove from the refrigerant introduction port to the outlet port that is opened in a side surface of the base plate main body, the upper layer side plate, or the lower layer side plate. The temperature control base plate according to any one of [2] to [5], wherein the temperature control base plate is configured by a lower portion side groove or the lower layer side groove portion.
以上のように、本発明によれば、冷却通路及び加熱通路の配置の自由度を高めることができる温度コントロールベースプレートを提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a temperature control base plate that can increase the degree of freedom of arrangement of the cooling passage and the heating passage.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent. In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited thereto, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention. .
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態として、例えば図1及び図2に示す温度コントロールベースプレート(以下、「ベースプレート」という。)1Aについて説明する。なお、図1は、ベースプレート1Aの構成を示す透視斜視図である。図2は、ベースプレート1Aの構成を示す分解斜視図である。
(First embodiment)
First, as a first embodiment of the present invention, for example, a temperature control base plate (hereinafter referred to as “base plate”) 1A shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the
本実施形態のベースプレート1Aは、宇宙環境試験装置内に設置されるベースプレート本体2を備え、このベースプレート本体2の面上に設置された試験体(図示せず。)に対して任意の温度環境を提供するものである。
The
具体的に、このベースプレート1Aは、ベースプレート本体2に対する冷却源として、冷媒Cが流通される冷却通路3と、ベースプレート本体2に対する加熱源として、ヒータ4が配置される加熱通路5とを備えている。冷却通路3と加熱通路5とは、ベースプレート本体2の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある。なお、本実施形態では、冷媒Cとして液体窒素、ヒータ4として電気ヒータを用いている。
Specifically, the
ベースプレート本体2は、上層側プレート6と下層側プレート7とを積層した構造を有している。ベースプレート本体2(上層側プレート6及び下層側プレート7)の材質は、熱伝導性の良いアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金であり、軽量化の点からはアルミニウム合金を用いることが好ましい。なお、ベースプレート本体2(上層側プレート6及び下層側プレート7)の材質は、これらに必ずしも限定されるものではなく、試験体の重量に耐え、仕様の温度範囲で使用可能なものであればよい。
The
なお、本実施形態において、上層側プレート6のサイズは、縦1000mm、横600mm、高さ25mmである。一方、下層側プレート7のサイズは、縦1000mm、横600mm、高さ10mmである。
In the present embodiment, the size of the upper
冷却通路3は、上層側プレート6の下面に設けられた上層側溝部8と、この上層側溝部8の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体9とから断面矩形状に構成されている。蓋体9は、上層側溝部8の開口部を閉塞した状態で、上層側プレート6の下面と連続した面を形成するように、電子ビーム溶接により上層側プレート6の下面に一体に取り付けられている。
The
蓋体9の材質は、熱伝導性の良いアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金であり、軽量化の点からはアルミニウム合金を用いることが好ましい。なお、蓋体9の材質は、これらに必ずしも限定されるものではなく、試験体の重量に耐え、仕様の温度範囲で使用可能なものであればよい。
The material of the
また、蓋体9の取付方法としては、上述した溶接の他にも、摩擦撹拌接合などの接合方法を用いてもよい。この接合方法を用いた場合は、上層側プレート6の面内で隣り合う上層側溝部8の間隔を狭くすることができる。これにより、パターンの自由度を上げることができる。また、冷媒Cが漏洩しない方法であれば、ろう付けや接着剤など、その他の取付方法を用いてもよい。
Moreover, as a method for attaching the
なお、本実施形態において、上層側溝部8のサイズは、幅10mm、深さ10mmである。蓋体9のサイズは、幅10mm、厚さ3mmである。
In the present embodiment, the size of the upper
冷却通路3は、例えば図3に示すように、冷媒Cを循環させるため、上層側プレート6の側面において開口した冷媒Cの導入口3aから導出口3bまで1つの連続した上層側溝部8により構成されている。具体的に、導入口3a及び導出口3bは、上層側プレート6の同一側面に設けられている。上層側溝部8は、上層側プレート6の導入口3aから面内の内側に向かって一の方向に旋回した後、面内の内側から外側に向かって他の方向に旋回し、上層側プレート6の導出口3bまで連続して設けられている。
For example, as shown in FIG. 3, the
冷却通路3は、ベースプレート本体2の温度をより均一とするため、上層側プレート6の面内で隣り合う上層側溝部8の間隔をより狭くすることが好ましい。また、導入口3a及び導出口3bは、上層側プレート6の同一側面に限らず、上層側プレート6の任意の側面に設けることができる。
In order to make the temperature of the
加熱通路5は、下層側プレート7の上面に設けられた下層側溝部10と、この下層側溝部10の底面と対向する開口部を閉塞する上層側プレート6の下面及び蓋体9とから断面矩形状に構成されている。なお、下層側溝部10のサイズは、幅5mm、深さ5mmである。
The
加熱通路5は、例えば図4に示すように、上層側プレート6の側面において開口したヒータ4の引出口5aから線状に引き回された下層側溝部10により構成されている。具体的に、引出口5aは、上層側プレート6の互いに対向する側面の対角に位置するように合計2つ設けられている。下層側溝部10は、これら2つの引出口5aから互いに逆向きに蛇行しながら互いに近接する位置まで連続して設けられている。
For example, as shown in FIG. 4, the
これにより、加熱通路5では、2本のヒータ4が2つの下層側溝部10の内側に沿って線状に配置されている。なお、ヒータ4を配置する本数については、上述した2本に限らず、1本であっても、3本以上であってよく、ヒータ4の本数に合わせた下層側溝部10を設ければよい。
As a result, in the
加熱通路5は、ベースプレート本体2の温度をより均一とするため、下層側プレート7の面内で隣り合う下層側溝部10の間隔をより狭くすることが好ましい。また、引出口5aは、下層側プレート7の同一側面に限らず、下層側プレート7の任意の側面に設けることができる。
In order to make the temperature of the base plate
以上のように、本実施形態のベースプレート1では、冷却通路3を構成する上層側溝部8と、加熱通路5を構成する下層側溝部10とが、ベースプレート本体2の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある。
As described above, in the base plate 1 of the present embodiment, the upper layer
これにより、ベースプレート本体2の面内において、冷却通路3と加熱通路5とを互いに交差して配置することが可能である。また、冷却通路3の導入口3a及び導出口3bの配置や、加熱通路5の引出口5aの配置に特に制限を設ける必要がない。
Thereby, it is possible to arrange the
また、ベースプレート本体2(上層側プレート6)の面内で隣り合う冷却通路3の間隔と、ベースプレート本体2(下層側プレート7)の面内で隣り合う加熱通路5の間隔とを狭くすることができる。
Further, the interval between the
したがって、本実施形態のベースプレート1では、冷却通路3及び加熱通路5の配置の自由度を高めることができ、その結果、ベースプレート本体2の温度をより均一とすることが可能である。
Therefore, in the base plate 1 of this embodiment, the freedom degree of arrangement | positioning of the cooling channel |
具体的に、本実施形態のベースプレート1では、ベースプレート本体2を−100℃に冷却したときに、その温度幅が±3.5℃となった。一方、従来のベースプレートでは、−100℃のときの温度幅が±5℃であった。
Specifically, in the base plate 1 of the present embodiment, when the
また、本実施形態のベースプレート1では、ベースプレート本体2を100℃に加熱したときに、その温度幅が±9℃となった。一方、従来のベースプレートでは、100℃のときの温度幅が±10℃であった。
Moreover, in the base plate 1 of this embodiment, when the base plate
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態として、例えば図5に示すベースプレート1Bについて説明する。なお、図5は、ベースプレート1Bの構成を示す分解斜視図である。また、以下の説明では、上記ベースプレート1Aと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
(Second Embodiment)
Next, for example, a
本実施形態のベースプレート1Bは、図5に示すように、ベースプレート本体2Aの上面に冷却通路3を構成する上層側溝部8と、ベースプレート本体2Aの下面に加熱通路5を構成する下層側溝部10とが設けられた構成である。冷却通路3は、上層側溝部8と、この上層側溝部8の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体9Aとから構成されている。一方、加熱通路5は、下層側溝部10と、この下層側溝部10の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体9Bとから構成されている。
As shown in FIG. 5, the
この構成の場合、ベースプレート本体2Aを上層側プレート6と下層側プレート7との積層構造とすることなく、冷却通路3を構成する上層側溝部8と、加熱通路5を構成する下層側溝部10とを、ベースプレート本体2Aの厚み方向において互いに重ならない高さ位置に配置することが可能である。
In the case of this configuration, the
これにより、ベースプレート本体2Aの面内において、冷却通路3と加熱通路5とを互いに交差して配置することが可能である。また、冷却通路3の導入口3a及び導出口3bの配置や、加熱通路5の引出口5aの配置に特に制限を設ける必要がない。
Thereby, it is possible to arrange the
また、ベースプレート本体2Aの面内で隣り合う冷却通路3の間隔と、ベースプレート本体2Aの面内で隣り合う加熱通路5の間隔とを狭くすることができる。
Further, the interval between the
したがって、本実施形態のベースプレート1Bでは、冷却通路3及び加熱通路5の配置の自由度を高めることができ、その結果、ベースプレート本体2Aの温度をより均一とすることが可能である。
Therefore, in the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態として、例えば図6に示すベースプレート1Cについて説明する。なお、図6は、ベースプレート1Cの構成を示す分解斜視図である。また、以下の説明では、上記ベースプレート1Aと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
(Third embodiment)
Next, for example, a
本実施形態のベースプレート1Cは、図6に示すように、上層側プレート6の上面に冷却通路3を構成する上層側溝部8と、下層側プレート7の上面に加熱通路5を構成する下層側溝部10とが設けられた構成である。冷却通路3は、上層側溝部8と、この上層側溝部8の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体9とから構成されている。一方、加熱通路5は、下層側溝部10と、この下層側溝部10の底面と対向する開口部を閉塞する上層側プレート6の下面とから構成されている。
As shown in FIG. 6, the base plate 1 </ b> C of this embodiment includes an upper layer
この構成の場合、冷却通路3を構成する上層側溝部8と、加熱通路5を構成する下層側溝部10とを、ベースプレート本体2の厚み方向において互いに重ならない高さ位置に配置することが可能である。
In the case of this configuration, the upper layer
これにより、ベースプレート本体2の面内において、冷却通路3と加熱通路5とを互いに交差して配置することが可能である。また、冷却通路3の導入口3a及び導出口3bの配置や、加熱通路5の引出口5aの配置に特に制限を設ける必要がない。
Thereby, it is possible to arrange the
また、ベースプレート本体2(上層側プレート6)の面内で隣り合う冷却通路3の間隔と、ベースプレート本体2(下層側プレート7)の面内で隣り合う加熱通路5の間隔とを狭くすることができる。
Further, the interval between the
したがって、本実施形態のベースプレート1Cでは、冷却通路3及び加熱通路5の配置の自由度を高めることができ、その結果、ベースプレート本体2の温度をより均一とすることが可能である。
Therefore, in the
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、冷却通路3を上層側溝部8により構成し、加熱通路5を下層側溝部10により構成した場合を例示しているが、加熱通路5を上層側溝部8により構成し、冷却通路3を下層側溝部10により構成することも可能である。
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the
また、上層側溝部8は、上層側プレート6の上面と下面との何れに設けてよく、下層側溝部10は、下層側プレート7の上面と下面との何れに設けてもよい。また、下層側プレート7の上面に設けられた下層側溝部10を上層側プレート6の下面により閉塞した構成に限らず、上層側プレート6の下面に設けられた上層側溝部8を下層側プレート7の上面により閉塞した構成としてもよい。
Further, the upper layer
また、冷却源としては、上述した冷媒Cに限らず、例えばペルチェ素子などを用いることができる。この場合、冷却通路3は、上記図3に示すような導入口3aから導出口3bまで1つの連続した上層側溝部8又は下層側溝部10で構成せずに、上記図4に示すような引出口から線状に引き回された上層側溝部8又は下層側溝部10により構成すればよい。
Further, the cooling source is not limited to the refrigerant C described above, and for example, a Peltier element or the like can be used. In this case, the
また、加熱源としては、上述した電気ヒータに限らず、加熱通路5内に温水を流通させる温水ヒータを設けた構成としてもよい。この場合、加熱通路5は、上記図4に示すような引出口5aから線状に引き回された上層側溝部8又は下層側溝部10で構成せずに、上記図3に示すような導入口から導出口まで1つの連続した上層側溝部8又は下層側溝部10により構成すればよい。
Further, the heating source is not limited to the above-described electric heater, and a hot water heater for circulating hot water in the
1A,1B,1C…温度コントロールベースプレート(ベースプレート) 2,2A…ベースプレート本体 3…冷却通路 3a…導入口 3b…導出口 4…ヒータ(加熱源) 5…加熱通路 5a…引出口 6…上層側プレート 7…下層側プレート 8…上層側溝部 9,9A,9B…蓋体 10…下層側溝部 C…冷媒(冷却源)
1A, 1B, 1C ... Temperature control base plate (base plate) 2, 2A ...
Claims (6)
前記ベースプレート本体に対する冷却源が配置される冷却通路と、
前記ベースプレート本体に対する加熱源が配置される加熱通路とを備え、
前記ベースプレート本体の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある上層側溝部と下層側溝部との何れか一方により前記冷却通路が構成され、何れか他方により前記加熱通路が構成されていることを特徴とする温度コントロールベースプレート。 A temperature control base plate having a base plate body installed in a space environment test apparatus and providing an arbitrary temperature environment to a test body installed on the surface of the base plate body,
A cooling passage in which a cooling source for the base plate body is disposed;
A heating passage in which a heating source for the base plate body is disposed,
The cooling passage is configured by any one of the upper layer side groove portion and the lower layer side groove portion at a height position that does not overlap with each other in the thickness direction of the base plate main body, and the heating passage is configured by any one of the other. And temperature control base plate.
前記上層側溝部は、前記上層側プレートの上面又は下面に設けられ、
前記下層側溝部は、前記下層側プレートの上面又は下面に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の温度コントロールベースプレート。 The base plate body has a structure in which an upper layer side plate and a lower layer side plate are laminated,
The upper layer side groove is provided on the upper surface or the lower surface of the upper layer side plate,
The temperature control base plate according to claim 1, wherein the lower layer side groove is provided on an upper surface or a lower surface of the lower layer side plate.
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