JP2019505746A - 安全バルブ - Google Patents

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Abstract

本願発明は、安全バルブに関し、特に、手動操作および自動操作によってリリース可能な安全バルブに関する。当該安全バルブは、インレット(13)、アウトレット(14)、およびリリースポートを有するバルブボディ(1)と、インレットがアウトレットと連通するクローズ位置と、インレットがリリースポートと連通するオープン位置との間で、バルブボディ内を移動可能なバルブコア(22)であって、バルブをクローブ位置にバイアスする弾性部材(3、20、41)を含む、ところのバルブコアとを有し、バルブコアの位置は、バルブコアが、クローズ位置とオープン位置との間で切り替え可能であるように、手動制御または自動制御が可能であり、流体はクローズ位置においてインレットからアウトレットへ流れ、オープン位置においてインレットからリリースポートへ流れることを特徴とする。

Description

本願発明は、安全バルブに関し、特に、手動操作および自動操作により、リリース可能な安全バルブに関する。
安全バルブは、概して、従来技術のガス圧デバイスおよび油圧デバイスに対して、圧力が所定のレベル以上になるか、または、圧力を所望にリリースすることを保証するために要求される。安全バルブは、トリガー方法に応じて、手動安全バルブおよび自動安全バルブに分かれる。自動安全バルブは、圧力が閾値を超えたとき、手動入力無しで、圧力をリリースするべく自動的にオープンする。手動安全バルブは、自動または外部入力において、圧力をリリースするべく手動でオープンする。自動安全バルブの失敗のリスクを防止するために、手動バルブが一緒に設けられることが所望され、その結果、超過圧力の際は必要により手動でリリースされる。
圧力ループ内に2つの安全バルブを与えることの要求により、圧力ループの構成は、より複雑になる。また、あるアプリケーションにおいてスペースは主要な問題となる。2つの安全バルブは、より多くのスペースを必要とするので、所望されない。
上記問題を解決するために、本願発明は、手動操作モードおよび自動操作モードを与える安全バルブを提供する。
本願発明の安全バルブにおいて、手動圧力リリースおよび自動圧力リリースは、同じバルブコアを調節することにより達成される。その結果、よりコンパクトな構造が達成される。
本願発明のひとつの実施形態において、安全バルブが与えられ、当該安全バルブは、インレット、アウトレットおよびリリースポートを含むバルブボディと、バルブコアと、制御手段とを有する。バルブコアは、インレットがアウトレットと連通するところのクローズ位置と、インレットがリリースポートと連通するところのオープン位置との間で、バルブボディ内を移動可能である。バルブコアは、バルブコアをクローズ位置へバイアスする弾性部材を有する。制御手段は、クローズ位置とオープン位置との間でバルブコアを切り替えて移動するべくバルブコアの位置を手動および自動で制御可能である。流体は、クローズ位置において、インレットからアウトレットへ流れ、オープン位置において、インレットからリリースポートへ流れる。
本願発明の他の実施形態において、アウトレットは、バルブコアがオープン位置にあるときリリースポートとも連通する。
本願発明の他の実施形態において、制御手段は、バルブコアに結合されたボタンを有し、当該ボタンは、バルブコアが弾性部材のバイアス力を克服し、クローズ位置からオープン位置へ進むような方法で、手動で操作される。
本願発明の他の実施形態において、バルブボディを流れる流体は、流体の圧力が弾性部材のバイアス力より大きいときに、クローズ位置からオープン位置にバルブコアが進むように、バルブコアに作用する。
本願発明の他の実施形態において、バルブボディは、互いに交差する水平流路および垂直流路を有し、アウトレットは水平流路の端部に配置され、バルブコアは垂直流路に沿って配置される。バルブコアは、流体が垂直流路を通じて放出されないように、クローズ位置において水平流路に対して垂直流路をシールし、かつ、水平流路は、流体が垂直流路を通じて放出されるようにバルブコアがオープン位置にあるとき、垂直流路と連通する。
本願発明の他の実施形態において、バルブコアは、バルブステム、バルブ膜、および弾性部材を有する。制御バルブは、バルブステムの端部に載置され、弾性部材はバルブステムの他の端部に配置されている。バルブステムは、水平流路を通じて配置されている。バルブ膜は、弾性部材の作用により、水平流路に対して垂直流路をシールする。
本願発明の他の実施形態において、垂直流路は水平流路から上方に伸長する。弾性部材は、垂直流路をシールするべくバルブ部材をバイアスするための上方バネを有する。バルブコアは、バルブボディ内の圧力が上方バネのバイアス力を克服するとき、オープン位置に進み、その結果、水平流路は垂直流路と連通し、流体は垂直流路を通じて放出される。
本願発明の他の実施形態において、バルブステムは、ヘッド部およびロッド部を含む逆T字形状を有する。バルブ膜は、スルーホールを具備する。ロッド部の直径は、スルーホールの直径より小さく、ヘッド部の直径は、スルーホールの直径より大きい。ロッド部は、スルーホールを通過する。バルブステムは、バルブコアが手動で圧力をリリースするべくクローズ位置からオープン位置へ移動可能なように、手動で操作可能である。
本願発明の他の実施形態において、シール状態に戻る際に、ヘッド部をアシストするべくヘッド部に作用する下方バネをさらに有する。
本願発明の他の実施形態において、バルブステムは、ストップを有し、制御手段は、バルブステムに関して上方および下方に移動可能なボタンを有する。ボタンは、下方に伸長するフランジを有する。フランジは、略U字形状を有し、上方に曲がった作用部を有する。作用部は、ストップと係合し、ボタンの下方移動が作用部の下方移動に変換され、その結果バルブコアがオープンされるように、U字形状のボタンはバルブボディと接触する。
本願発明の他の実施形態において、バルブコアはまた、オープン位置にあるとき、アウトレットに流体が進入することを防止する。
本願発明の他の実施形態において、流体はガスである。
本願発明の他の実施形態において、手動操作および自動操作は、同じバルブコアによって達成される。
本願発明の他の実施形態において、バルブコアは、ストレートタイプの構造を有する。
本願発明の他の実施形態において、バルブコアは、タイヤ修理機械の一部である。
本願発明の他の実施形態において、安全バルブのインレットは、流体ソースに結合されており、アウトレットは流体を使うデバイスに結合される。本願発明の安全バルブは、自動的に操作可能であるだけでなく、手動で操作可能であり、コンパクトな構造が与えられる。
図1は、本願発明の実施形態の斜視図である。 図2は、バルブボディおよびバルブコアを示す、本願発明の実施形態の分解斜視図である。 図3は、手動リリースモードの図2に示す実施形態の安全バルブ、および、流体経路を示す。 図4は、本願発明の他の実施形態の斜視図である 図5は、図4の実施形態の内部の詳細な構造を示す。 図6は、バルブコアの構造を示す。 図7は、通常状態での安全バルブであり、手動圧力リリース状態を示す。 図8は、本願発明の他の実施形態の斜視図である。 図9は、図8に示す実施形態のボタンおよびバルブコアを示す。 図10は、図8に示す実施形態の詳細な内部構造を示す。 図11は、通常状態での安全バルブであり、手動圧力リリース状態を示す。
本願発明は、図面を参照して以下で詳細に説明される。実施形態は、本願発明を限定するものではなく、本願発明の概念を説明するものにすぎない。
図1は、斜視図を使って、バルブコアおよびバルブボディ内の流路の配置を示す。安全バルブ10はバルブボディ1およびバルブコアを有する。バルブボディは、十字形状を有する。しかし、当業者はバルブボディが他の適当な形状および構造を有してよいことを理解するであろう。水平流路および垂直流路は、バルブボディ内部に設けられる。水平流路は、インレットおよびアウトレットを結合するために使用される。バルブコアは、垂直流路内に配置され、そのバルブコアは、オープン位置とクローズ位置との間で垂直流路に沿って切替えて移動可能である。
次に、安全バルブの詳細な構造は、図2と組み合わせて詳細に説明される。図2に示されるように、バルブボディは十字形状のデザインを有し、水平流路および垂直流路を画定する。水平流路および垂直流路は、インターフェースを形成するべく交差されている。バルブコアは、インターフェースと選択的に当接するように垂直流路内に載置され、その結果、バルブコアがクローズ位置にあるとき、垂直流路は水平流路に対してシールされ、水平流路を通じて流れる流体は垂直流路内に進入しない。すなわち、垂直流路は、バルブコアがオープン位置にあるとき水平流路と連通し、水平流路を流れる流体は垂直流路内に進入する。
垂直流路は、2つの端部において開放される。垂直流路の上部は、キャップ4と螺合するよう螺刻された外側面を具備する。垂直流路の下部は固定具6と螺合するよう螺刻された内側面(図示せず)を具備する。スルーホールは、リリースポートとして固定具6内に設けられ、バルブコアは、バルブステム2、バルブ膜7、およびバネ3を有する。バルブ膜7は、バルブコアがクローズ位置にあるとき垂直流路をシールするためのバルブステム2に固定されている。代替的に、バルブ膜7は、バルブステムに一体的に形成されてもよい。バネ3は、バルブ膜の下方に設けられ、水平流路に対して垂直流路のシールを維持するためにバルブコアをバイアスする。図3に示すように、垂直流路はステップ31を具備する。ステップ31の上側の垂直流路の直径は、ステップ31の下側より小さい。バルブ膜は、バルブステム2の2つの外周突起の間に配置されたシールリングによって形成される。バネ3は、シールを形成するべくバルブ膜がステップ31に当接するようにバルブステムをバイアスする。
シールリング5は、不所望なリークを避けるべく、バルブステムの2つの端部に与えられる。固定具6は、バルブコアが垂直流路内に載置された後、垂直流路の下方部分内に螺合して挿入され、バネ3は、バルブ膜7が水平流路と垂直流路との間のインターフェースと当接するように圧縮され、その結果、垂直流路は、水平流路に対してシールされる。キャップ4は垂直流路の上部に載置される。例えば、キャップ4は、図2に示すようにネジによってバルブボディに結合される。しかし、キャップ4は、他の結合方法によりバルブボディに結合可能であることが理解されよう。
リリースポートは、垂直流路の一端、または、垂直流路の両端に与えられる。バルブステム2の上方端は、キャップ4が載置された後、キャップ4の開口部から好適に突出され、その結果、ユーザは、バネのバイアス力を克服するために移動させるべくバルブステム2を押すことができ、バルブ膜は圧力リリースを達成するオープン位置に進む。バルブ膜7への作用は、水平流路を通じて流れる流体の圧力である。したがって、圧力が閾値を超えたとき、すなわち、バネ3のバイアス力を克服したとき、バルブ膜7は、オープン位置へ下方に移動され、圧力リリースが達成される。したがって、手動操作および自動操作が同じバルブコアによって達成され、よりコンパクトな構造が得られる。
図3は、断面図を使って、圧力リリース状態での安全バルブを示す。矢印9は、インレットからアウトレットへの流体の通常の方向を示す。矢印8は、バルブコアがオープン位置にあるとき、流体のリリースの方向を示す。リリースの方向は、所望に設計できる。例えば、図面の上方向、図面の下方向、または、その両方向である。リリースポートが垂直流路の下部にのみ設けられる場合、固定具6のスルーホールはリリースポートとして使用可能である。リリースポートは、垂直流路の上部に設けられてよい。図3に示すような状態において、バルブステム2の上部もまた、垂直流路の上部と協働してシールを具備し、その結果、バルブコアがクローズ位置にあるとき垂直流路はシールされ、垂直流路はバルブコアがオープン位置にあるとき外部と連通する。バルブステムの上部でのシールは、シールを実現するべくキャップ4と協働することができる。
したがって、圧力リリースは、バルブステムを手動で押すことにより達成可能であり、また、バルブボディ内の流体の圧力がバネなどの弾性部材のバイアス力を克服するときも達成可能である。
図4は、本願発明の他の実施形態を示す。安全バルブ10は、水平流路11および垂直流路12を含むバルブボディを有する。垂直流路12は、水平流路11から上方に伸長する。図5は、図4の実施形態の内部構造を示す断面図である。水平流路11は、インレット13およびアウトレット14を有する。バルブコア22は、水平流路に対して垂直流路をシールするために垂直流路11内に与えられる。図6は、バルブコアをより明確に示す。バルブコア22は、バルブステム15、固定具23、およびバルブ膜18を有する。バルブステム15は、ロッド部16およびヘッド部17を有する。スルーホールは、バルブ膜に設けられている。ロッド部16が自由にバルブ膜18のスルーホール内に進入可能であるように、ロッド部16の直径はバルブ膜18のスルーホールの直径よりも小さい。ヘッド部17は、バルブ膜18のスルーホールの直径より大きく、その結果、ヘッド部17はバルブ膜18を通過することができる。ヘッド部17は、バルブ膜18によってシールを形成する。上方バネ20は、バルブ膜18上に設けられる。バルブ膜18のシール効果を増加させるために、バルブ膜はシールリング19を具備してよい。固定具23は、バルブステムが垂直流路内に載置された後、例えば、螺合により垂直流路に固定可能であり、その結果、上方バネ20は固定具23によって予備圧縮され、それにより、バルブ膜18は、バブルシートへバイアスされる。バルブステム15は、固定具23を通過し、垂直経路を越えて伸長する。バルブステムを制御するために、制御部材(図示せず)がバルブステムに結合されてよい。
図5に示すように、垂直流路は、上部に第1セクション、および、下部に第2セクションを有する。第1セクションの直径は、第2セクションの直径より大きい。インターフェースは、第1セクションと第2セクションとの間に形成され、それは、バルブシートになる。流体が垂直流路を通じて放出されないように、シールはバルブ膜およびバルブシートによって形成される。十分な圧力がバルブ膜18に作用しているとき、バルブ膜18が上方バネ22を押し、かつ、オープン位置に進むように、流体はバルブ膜に作用する。この状態において、流体は、バルブ膜をバイパスし、かつ、垂直流路から流出する。したがって、圧力ループ用の自動過圧力保護が達成される。
安全バルブの閾値は、バネの圧縮長、バネの弾性係数を選択することにより制御される。
流体の圧力のために、バルブステム15のヘッド部17は、通常の状態においてシールを形成するべくバルブ膜18上に押圧される。したがって、流体はヘッド部17およびバルブ膜18を通じて流れることができない。ユーザは、ヘッド部17およびバルブ膜18の係合を解くためにバルブステム15を下方に押圧する。その後、流体は、バルブ膜18のスルーホールを通じて流れる。その結果、圧力リリースが達成される。ヘッド部17は、第2セクションの直径よりも小さく、かつ、バルブステム15が圧縮されたとき第2セクション内で移動可能である。必要により、下方バネ21が、圧力リリース後にヘッド部17の戻りをアシストするために設けられる。したがって、垂直流路の第2セクションは、下方バネ21と当接するためのより小さい直径を有するステップを与える。下方バネ21は、バルブ膜18とバルブシートとの間のシールに悪影響を与えないことが理解されよう。例えば、下方バネ21のバイアス力は、そのバイアス力と、閾値圧力により誘導される力との間の差より小さい。下方バネは、バルブステムが下方に押圧される前にリラックス状態であることが所望される。
バルブステムの突起部は、制御部として使用可能である。必要なとき、ユーザは、安全バルブが圧力リリース状態に入るように、バルブステム15を押圧することができる。図5に示すような実施形態において、バルブステム15を引いても、圧縮リリースを実現することができる。図2の実施形態と同様に、キャップ4は、垂直流路と嵌合するように設けられてよい。キャップ4は、固定具23と一体化されてよい。この状態において、キャップは、逆U字構造を有する。逆U字形状のキャップは、図2に示すような垂直流路の螺刻外側面と螺合するか、垂直流路の螺刻内側面と螺合してよい。
垂直流路および水平流路は、ひとつのピースとして一体的に形成されても良いことが理解されよう。代替的に、垂直流路および水平流路は、独立のコンポーネントであってよく、垂直流路は例えば螺合によるシール方法で水平流路に結合可能である。
したがって、手動操作および自動操作がバルブコア22によって達成され、コンパクトな構造が与えられる。あるケースにおいて圧力リリースの緊急性の観点から、制御部材のアクティベーションは、手動で押圧することにより好適に実現される。
図7は、通常状態および圧力リリース状態での安全バルブ内の流体流路を示す。通常状態において、流体は、インレットからアウトレットへ流れる。リリース状態において、インレットおよびアウトレットからの流体は、垂直流路から流出する。
図8は、安全バルブの圧力リリースを実現するよう、バルブコアのリフトが制御ボタンの押圧により達成される、本願発明の他の実施形態を示す。図9は、ボタン40およびバルブコアの協働を示す。ボタンは、トップ44およびそこから下方に伸長するフランジを有する。フランジは、周辺に沿って離隔されている。各フランジは、上方に曲がった部分を有する実質的にU字形状を有する。上方に曲がった部分は、作用部分49を形成する。フランジは、回復可能な弾性特性を有し、その結果、それらは、押圧後にオリジナルの状態に戻ることができる。
バルブコアは、バルブ膜48およびバネ41を有する。バネ41は、垂直流路をシールするべく、バルブ膜をバルブシートにバイアスするために使用される。固定具43は、バルブボディの垂直流路に、例えば、螺合により載置され、それにより、バネ41はバルブ膜をバイアスする。バルスステム46は、固定具43に関して上下に移動可能である。作用部49と協働するストップ47もまた、バルブステム46に設けられる。バルブステムの上部は螺刻を有し、それにより、ストップ47はバルブステムに結合することができる。ストップ47は、他の方法を使ってバルブステム46に固定されてよい。バルブステム46は、制御ボタン40に関して上下に移動可能である。
図10に示すように、制御ボタン40のU字形状のフランジ45のボトムは、バルブボディのトップと当接する。制御ボタン40は、バルブステム46に関して上下に移動可能である。図に示すように、ボタン40とバルブステム16との間には、ギャップ50が与えられる。バルブコアは、垂直流路にインストールされ、かつ、バネ41がバルブ膜48をバルブシート51とのシール係合の方向へバイアスすることで、垂直流路はシールされる。水平流路内の流体の圧力がバネのバイアス力を克服する程度に増加したとき、バルブ膜48は開放される。必要により、ユーザは、トップ44が下方に移動するようにボタン40を押圧可能であり、続いて作用部49が上方に移動してバルブコアを上方のオープン位置に移動する。こうして、手動圧力リリースが達成される。ユーザがボタン40をリリースした後、バルブコアは、垂直流路を再度シールするべくバネ41の作用の下で下方に移動する。ストップ47は、ボタン40がオリジナルの状態に戻るように、作用部49を下方向に押す。ボタン40はその弾性特性のもとで、オリジナル状態に戻ることができる。
図11は、安全バルブが異なる状態にある場合の流体経路を示す。圧力リリース状態において、バルブコアは開放され、かつ、流体は垂直流路を通じて放出される。
本願発明において、流体は、ガスまたは、シーラントなどの液体である。
本願発明の新規な特徴が指摘され、さまざまに応用された実施形態が詳細に説明されたが、本願発明の思想および態様から離れることなく、デバイスまたは方法の形式および細部のさまざまな省略、置換、および変更が可能であることが理解されよう。付加的に、上述したさまざまな特徴および方法は、互いに独立して、または、さまざまな方法で組み合わせることが可能である。すべての可能なコンビネーションおよびサブコンビネーションは、この開示の範囲内にある。上述した多くの実施形態は、類似のコンポーネントを含み、これらの類似のコンポーネントは異なる実施形態において相互に交換可能である。
本願発明は、ある実施形態との文脈で説明されてきたが、本願発明は、他の代替的な実施形態および/または使用、および、それから自明な修正および均等の範囲まで、ここに開示した実施形態を越えて拡張可能であることは当業者の知るところである。したがって、本願発明は、ここに開示した好適な実施形態の特定の開示によって制限されない。

Claims (15)

  1. インレット(13)、アウトレット(14)、およびリリースポートを有するバルブボディ(1)と、
    前記インレットが前記アウトレットと連通するクローズ位置と、前記インレットが前記リリースポートと連通するオープン位置との間で、前記バルブボディ内を移動可能なバルブコア(22)であって、前記バルブコアを前記クローブ位置にバイアスする弾性部材(3、20、41)を有する、ところのバルブコアと
    を備え、
    前記バルブコアの位置は、前記バルブコアが、前記クローズ位置と前記オープン位置との間で切り替え可能であるように、手動制御または自動制御が可能であり、流体は前記クローズ位置において前記インレットから前記アウトレットへ流れ、前記オープン位置において前記インレットから前記リリースポートへ流れる、ことを特徴とする安全バルブ。
  2. 前記アウトレットは、前記オープン位置において前記リリースポートとも連通する、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  3. 前記バルブコアに結合されたボタン(40)を含む制御手段をさらに備え、
    前記バルブコアが前記弾性部材(41)のバイアス力を克服するように押され、前記クローズ位置から前記オープン位置へ切り替わるように、前記ボタンは手動で操作される、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  4. 前記バルブボディを通過する流体は、前記流体の圧力が前記弾性部材のバイアス力より大きいとき、前記バルブコア(22)が前記クローズ位置から前記オープン位置となるように、前記バルブコアに作用する、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  5. 前記バルブボディは、互いに交差する水平流路(11)および垂直流路(12)を有し、前記インレット(13)および前記アウトレット(14)は、前記水平流路の2つの端部にそれぞれ配置され、前記バルブコアは、前記垂直流路に沿って配置され、
    前記クローズ位置において、前記流体が前記垂直流路を通じて放出されないように、前記バルブコアは、前記水平流路に対して前記垂直流路をシールし、
    前記オープン位置において、前記流体が前記垂直流路を通じて放出されるように、前記水平流路は、前記垂直流路と流体結合する、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  6. 前記バルブコアは、前記水平流路を通過するバルスステム(2、16,46)、バルブ膜(7、18、48)および弾性部材(3、20、41)を有し、前記バルブステムの一端に制御手段が載置されており、前記弾性部材は前記バルブステムの他端に配置されており、前記バルブステムは、前記弾性部材の作用により、前記水平流路に対して前記垂直流路をシールする、ことを特徴とする請求項5に記載の安全バルブ。
  7. 前記垂直流路(12)は、前記水平流路(11)から上方に伸長し、前記弾性部材は、前記バルブ膜(18)を前記垂直流路にバイアスするための上方バネ(20)を有し、
    前記バルブボディ内の圧力が前記上方バネのバイアス力を克服したとき、前記流体が前記垂直流路を通じて放出可能となるべく、前記水平流路が前記垂直流路と連通するように、前記バルブコアが前記オープン位置に進む、ことを特徴とする請求項6に記載の安全バルブ。
  8. 前記バルブステムは、ヘッド部(17)およびロッド部(16)を含む逆T字形状を有し、前記バルブ膜(18)内にスルーホールが設けられ、
    前記スルーホールの直径は、前記ロッド部の直径より大きいが、前記ヘッド部の直径より小さく、前記ロッド部は、前記スルーホールを通過し、前記ヘッド部は、前記バルブ膜によりシールされ、
    前記バルブステムは、手動の圧力リリースを実現するべく、前記オープン位置から前記クローズ位置へ前記バルブコアを切り替えるように手動で動作可能である、ことを特徴とする請求項7に記載の安全バルブ。
  9. 前記シール状態に戻る際に、前記ヘッド部をアシストするべく、前記ヘッド部(17)に作用する下方バネ(21)をさらに備える、請求項8に記載の安全バルブ。
  10. 前記バブルステムは、ストップ(47)を具備し、前記制御手段は、前記バルブステムに関して上下に移動可能なボタン(40)を有し、前記ボタン(40)は、下方に伸長しかつ略U字形状のフランジ(45)を有し、前記フランジ(45)は、前記ストップ(47)と係合するよう上方に曲げられた作用部(49)を有し、前記バルブコアを開放するべく、前記ボタンの下方の移動が前記作用部の上方の移動に変換されるように、前記U字形状のボトムが前記バルブボディと係合している、ことを特徴とする請求項7に記載の安全バルブ。
  11. 前記バルブコアはさらに、オープン位置にあるとき、前記流体が前記アウトレット内に流れることを防止する、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  12. 前記流体はガスである、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  13. 前記手動制御および前記自動制御は、同じバルブコアによって達成される、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  14. 前記バルブコアは、ストレートタイプの構造を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
  15. 前記バルブコアは、タイヤ修理機械の一部である、ことを特徴とする請求項1に記載の安全バルブ。
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