JP2021011963A - 観測窓及び熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の温度が比較的低く、使用中に誤って触れても火傷を起こす懸念が低い観測窓２０を開発する。【解決手段】内部空間が高温状態となる筐体に装着され、前記内部空間を外部から観察することが可能な観測窓２０において、ガラス板２１と樹脂板２２を有し、前記内部空間側に前記ガラス板２１があり、前記ガラス板２１の外側に前記樹脂板２２が配され、前記ガラス板２１と前記樹脂板２２との間には隙間６０があり、前記樹脂板２２は面方向に自由度を有する状態で設置されていることを特徴とする観測窓。【選択図】図３

Description

本発明は、内部空間を高温状態とすることができる筐体に装着される観測窓に関するものである。本発明の観測窓は、乾燥装置やオーブン等の熱処理装置用の観測窓として好適である。
また本発明は、真空乾燥装置や真空オーブン等の熱処理装置に関するものである。

真空乾燥装置や真空オーブンは、例えば材料や製品を乾燥したり、これらを脱泡する用途等に使用される場合が多い。真空乾燥装置には、内部を負圧状態にすると共に高温状態にすることができるものがある。
真空乾燥装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された真空乾燥装置では、扉に観測窓が設けられている。また、観測窓は一枚の耐熱ガラスによって構成されている。

特開２０１７−１１０８３９号公報

特許文献１に開示された真空乾燥装置は、ガラス板で構成された観測窓を有するので、例えば乾燥処理中における被処理物の状態を、外部から観察することができる。
しかしながら特許文献１に開示された真空乾燥装置では、観測窓を構成する耐熱ガラスが剥き出しの状態であり、乾燥処理中に使用者が誤ってガラス板に触れてしまう場合がある。特許文献１に開示された観測窓は、一枚のガラス板に過ぎず、熱い場合があり、触れると火傷を起こす懸念がある。
そこで本発明は、表面の温度が比較的低く、使用中に誤って触れても火傷を起こす懸念が低い観測窓を開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための態様は、内部空間が高温状態となる筐体に装着され、前記内部空間内を外部から観察することを可能とする観測窓において、ガラス板と樹脂板を有し、前記内部空間側に前記ガラス板が位置すると共に前記ガラス板より外側に前記樹脂板が位置するように配されるものであり、前記ガラス板と前記樹脂板との間には隙間があり、前記樹脂板は面方向に自由度を有する状態で設置されていることを特徴とする観測窓である。

本態様の観測窓は、ガラス板と樹脂板による少なくとも二重構造となっている。また、ガラス板と樹脂板との間には隙間があるから、ガラス板の熱が直接樹脂板に伝導することはない。
樹脂板は、ガラス板に比べて一般的に熱伝導度が低い。本態様の観測窓は、樹脂板がガラス板よりも外側に位置するように配置されるものであり、観測窓全体の表面温度が比較的低くなる。
そのため作業者が火傷を負う危険性が低い。
また本態様の観測窓では、樹脂板が面方向に自由度を有する状態で設置されている。そのため樹脂板に反りや撓み等の変形が発生しにくい。
以下、説明する。
樹脂板の熱膨張率は、一般的にガラスの熱膨張率よりも高い。
そのため、仮に樹脂板の辺が固定されていて面方向に自由度を有しない状態で取り付けられていると、中央部分が膨らむ懸念があり、変形部分がガラスの表面と接触してしまうおそれがある。
本発明はこのおそれに対処するものであり、樹脂板を面方向に自由度を有する状態で設置することを特徴の一つとしている。
本態様の観測窓では、樹脂板を面方向に自由度を有する状態で設置するから、仮に樹脂板が熱膨張しても、樹脂板の面積が広がることを妨げることが少ない。そのため、樹脂板の温度が上昇しても、樹脂板に反りや撓み等が発生しにくい。

上記した態様において、表面側保持部材と裏面側保持部材を有し、前記表面側保持部材と前記裏面側保持部材は、間隔形成部により間隔を空けた状態で固定されており、前記樹脂板の少なくとも一部が、前記表面側保持部材と前記裏面側保持部材の間に挟まれていることが望ましい。

本態様によると、間隔形成部材によって表面側保持部材と裏面側保持部材の間に隙間が確保される。そのため樹脂板は隙間の間に面方向の自由度を確保した状態で保持される。

また、上記した態様において、前記樹脂板には表裏面を貫通する開口状又は切り欠き状の貫通部があり、前記間隔形成部はスペーサーによって構成されており、前記スペーサーの一部又は全部が前記貫通部の位置にあることが望ましい。

本態様によると、樹脂板は面方向に自由度を確保した状態で、且つ安定した状態で設置される。

上記した各態様において、前記隙間と外部空間との間には通気性があることが望ましい。

本態様によると、ガラス板と樹脂板との間の隙間に熱が籠もりにくい。
また本態様の観測窓は、真空乾燥機等の内部を負圧にして熱処理する装置の観測窓として好適である。
真空乾燥機等の観測窓が一枚のガラスである場合、何らかの事情によってガラスが割れると、負圧によってガラスの破片が内部に吸引され、その反動でガラスの破片が外に飛び散る場合がある。
本態様の観測窓では、ガラス板と樹脂板との間に隙間がある。
ガラス板が割れた際には、隙間内と真空乾燥器等の内部の気圧差によって、ガラス板の破片が真空乾燥器等の内部に引き込まれるが、樹脂板が外部空間からの空気流入に対する抵抗として機能し、破片が引き込まれる速度が緩和される。そして、ガラス板が割れた後、隙間内に進入した空気が、隙間領域や真空乾燥器等の内部空間の気圧を徐々に上昇させる。その結果、外側の樹脂板が破壊を免れ、ガラス板の破片が飛び出した時の防護壁として機能する。
また、仮に表面の樹脂板が破壊されたとしても、破片が引き込まれる速度が緩和されているため、反動によって破片が外部空間に飛び出す際の速度も低下する。そのため作業者の安全性が向上する。

上記した各態様において、前記樹脂板に一又は複数の開口があり、前記開口の少なくとも一つは、通気用開口であることが望ましい。

本態様によると、前記した隙間と外部空間との間に、より確実に通気性を確保することができる。

熱処理装置に関する態様は、扉を有し、内部空間を高温状態であって且つ負圧状態とすることが可能な筐体を有し、前記扉に上記したいずれかに記載の観測窓が設置されていることを特徴とする熱処理装置である。

本態様の熱処理装置によると、作業者が観測窓に触れても、火傷を負う危険性が低い。

本態様の観測窓は、表面の温度が比較的低く、使用中に誤って触れても火傷を起こす懸念が低い。
また本態様の熱処理装置は、使用者が観測窓に触れても火傷を起こす懸念が低い。

本発明の実施形態の真空乾燥装置の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２の扉の端部の拡大図である。 図１の真空乾燥装置の扉の各構成部材をあらわす分解斜視図である。 樹脂板の正面図である。 （ａ）は図２の扉部から表面板と表面側保持部材を外した状態の正面図であり、（ｂ）は貫通部におけるネジとスペーサーの断面図である。 本発明の他の実施形態のおける扉の端部の拡大図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の真空乾燥装置１は、熱処理装置の一種であり、内部を昇温すると共に内部を負圧状態にすることができるものである。
真空乾燥装置（熱処理装置）１は、本体部２と扉部３を有する筐体５を備えている。
本体部２及び扉部３は、いずれも断熱壁６、７で構成されている。
本体部２及び扉部３で囲まれる内部空間は、処理室８として機能する。本体部２の内壁には、図２の様に発熱体１０が取り付けられている。発熱体１０を駆動することによって、処理室（内部空間）８内が高温状態となる。即ち処理室８内が常温よりも高い温度環境となる。
処理室８には図示しない真空ポンプが接続されており、内部を負圧状態とすることができる。

扉部３は、図示しないヒンジを介して本体部２の前面の開口部１１に取り付けられている。
扉部３を閉じることによって処理室８内が密閉状態となる。また扉部３を開くことによって処理室８の前面が開放され、処理室８に処理物（図示せず）を出し入れすることができる。

本実施形態の真空乾燥装置１では、扉部３に観測窓２０が設けられている。
本実施形態の真空乾燥装置１では、扉部３は、扉本体１２と、ガラス板２１と、樹脂板２２によって構成されている。扉本体１２は図１、図４の様に額縁状であって中央に大きな開口２６があり、図２、図３の様に、当該開口２６にガラス板２１と樹脂板２２が隙間６０を空けた状態で装着されている。
本実施形態では、観測窓２０は、ガラス板２１と樹脂板２２の二重構造となっている。樹脂板２２は緩く固定されている。

以下、説明する。
扉本体１２は、図３、図４の様に、本体枠２５と、表面側保持部材１３及び裏面側保持部材１５によって構成されている。
さらに本体枠２５は、図３の様に、外郭部材３０とガラス保持部３５によって構成されている。

外郭部材３０は、正面視が四角形の額縁状であり、四角形に枠組みされた枠部３６と、表面板３７を有している。枠部３６は、断面形状が四角形の中空状であり、内部に断熱材７が充填されている。
表面板３７は、図４の様に正面視が四角形であり、中央に四角形の開口２６がある。
また開口２６の周囲は、図３、図７の様に、処理室８側に向かって折り曲げられた折り曲げ部３１となっている。

ガラス保持枠３５は、正面視が四角形の枠状であって、内側に向かって開口する嵌合溝４０を有している。ガラス保持枠３５は、外郭部材３０の枠部３６の内側であって、処理室８側の位置に一体的に取り付けられている。

表面側保持部材１３は、図３、図４の様に、中央に四角形の開口４１を有する正面視が四角形の額縁状である。
表面側保持部材１３の開口４１の周囲は、外側（処理室８に対して反対側）に向かって突出した平面を有している。当該突出した平面は表面板３７に対する取付け面４２として機能する。
また表面側保持部材１３の外辺寄りの平面は、樹脂板保持部４３として機能する。樹脂板保持部４３には四隅と各辺の中間部にネジ孔４５が設けられている。即ち樹脂板保持部４３の縦辺の中間部には、ネジ孔４５が少なくとも１個ずつ設けられている。樹脂板保持部４３の横辺の中間部には、ネジ孔４５が少なくとも１個ずつ設けられている。

裏面側保持部材１５は、図３、図４の様に、中央に四角形の開口４６を有する正面視が四角形の額縁状である。
裏面側保持部材１５の外側辺は、外側（処理室８に対して反対側）に向かって折り返されている。当該折り返し部はストッパ４８として機能する。
裏面側保持部材１５にはネジ挿通用の貫通孔４７が設けられている。貫通孔４７の位置は、前記した表面側保持部材１３のネジ孔４５の位置に対応している。

ガラス板２１は耐熱ガラスで作られており、正面視は四角形である。

樹脂板２２は、ポリカーボネート、塩化ビニル、アクリル等を素材とするものであり、透光性を有するものである。本実施形態では、樹脂板２２として透明なポリカーボネート製の樹脂板が採用されている。
樹脂板２２には、図５の様に複数の切り欠き（貫通部）５０、５１が設けられている。即ち樹脂板２２の４隅には、角が切り取られた三角形の切り欠き（貫通部）５０が設けられている
また各辺の中間部には、長孔状の切り欠き（貫通部）５１が設けられている。本実施形態では、各縦辺に長孔状の切り欠き（貫通部）５１が２個ずつ設けられ、横辺に長孔状の切り欠き（貫通部）５１が１個ずつ設けられている。
さらに樹脂板２２には、通気用開口５２が複数設けられている。通気用開口５２は、円形の貫通孔であり、辺部寄りの位置に設けられている。

次に、上記した各部材の位置関係について説明する。
前記したガラス板２１は、本体枠２５の枠部３６の処理室８側の位置に一体的に固定されている。
具体的にはガラス板２１は、図３の様に本体枠２５のガラス保持枠３５の嵌合溝４０に嵌め込まれている。
ガラス板２１は、本体枠２５の処理室８側の位置に一体的に固定されており、本体枠２５に対して相対移動不能である。

これに対して樹脂板２２は、本体枠２５の表面板３７に表面側保持部材１３を介して取り付けられている。
表面側保持部材１３は、本体枠２５の表面板３７の裏面側にあり、表面側保持部材１３の取付け面４２が表面板３７の裏面に溶接等によって一体的に固定されている。
また表面側保持部材１３の裏面側（処理室８側）に、ネジ５３及びスペーサー（間隔形成部）５５を介して裏面側保持部材１５が取り付けられている。

スペーサー５５は、図３の様に短い筒状の部材である。スペーサー５５の全長は、樹脂板２２の厚さよりも長い。スペーサー５５の直径ｄは、図６の様に長孔状の切り欠き（貫通部）５１の幅Ｄよりも小さい。スペーサー５５は、断熱性を有する素材によって作られている。
ネジ５３は、図３に示す様に、裏面側保持部材１５の貫通孔４７側から挿通され、表面側保持部材１３のネジ孔４５と係合している。
またスペーサー５５がネジ５３の周囲に装着されており、表面側保持部材１３と裏面側保持部材１５との間には一定の間隔が確保されている。

樹脂板２２は、表面側保持部材１３と裏面側保持部材１５との間の隙間に配置されている。即ち樹脂板２２は、辺部が表面側保持部材１３と裏面側保持部材１５の間に挟まれている。
図６の様に、樹脂板２２の下部の角の切り欠き５０ｂ、５０ｃの斜面が、対応する位置のスペーサー５５ｄ、５５ｆの上に載り、樹脂板２２の落下が阻止されている。
これに対して、樹脂板２２の上部の角の切り欠き５０ａ、５０ｄは、対応する位置のスペーサー５５ａ、５５ｉとは非接触である。

また他のネジ５３及びスペーサー５５ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｈ、ｊは、いずれも長孔状の切り欠き（貫通部）５１内にある。長孔状の切り欠き（貫通部）５１と対応するスペーサー５５ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｈ、ｊは、原則的に非接触である。
また、スペーサー５５の全長が樹脂板２２の厚さよりも長いので、表面側保持部材１３と裏面側保持部材１５との間の間隔は、樹脂板２２の厚さよりも広く、樹脂板２２と表面側保持部材１３又は裏面側保持部材１５との間には、わずかに隙間６３（図３参照）がある。
樹脂板２２は、実質的に表面側保持部材１３とも裏面側保持部材１５とも固定されておらず、動く余地がある。

上記した様に、樹脂板２２は、下部の角の切り欠き５０ｂ、５０ｃの斜面が、対応する位置のスペーサー５５ｄ、５５ｆの上に載った状態であり、且つ上部の角の切り欠き５０ａ、５０ｄは、対応する位置のスペーサー５５ａ、５５ｉと非接触である。
さらにスペーサー５５の直径ｄは、図６の様に長孔状の切り欠き（貫通部）５１の幅Ｄよりも小さく、長孔状の切り欠き（貫通部）５１と対応するスペーサー５５ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｈ、ｊは、原則的に非接触である。
従って樹脂板２２は、上方方向に自由度を持つ。即ち面方向の上方に自由度を持つ。

さらに、切り欠き５１は長孔状であり、且つ長孔状の切り欠き（貫通部）５１と対応するスペーサー５５ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｈ、ｊは、原則的に非接触である。
従って樹脂板２２は、横方向にも自由度を持つ。即ち面方向の横方向にも自由度を持つ。

このように、樹脂板２２は縦方向と横方向に自由度を持った状態で緩く扉本体１２に取り付けられているため、図６の矢印の様に上方向と左右に動かすことができる。即ち樹脂板２２は面方向に自由度を持ち、面方向に動かすことができる。
言い換えると、樹脂板２２は、現在の位置にある状態のまま面積が拡大したと仮定した場合、樹脂板２２自体が移動して自身が拡大することができる状態となっている。即ち樹脂板２２は、自身の面積が拡大することを許容する状態で取り付けられている。

なお長孔状の切り欠き（貫通部）５１の長さは有限であり、且つ裏面側保持部材１５の外側辺にはストッパ４８が設けられているので、樹脂板２２が動き得る横方向の範囲が限られており、樹脂板２２が横方向に脱落することはない。

通気用開口５２内にはネジやスペーサーは設けられていない。

本実施形態の真空乾燥装置１は、扉部３に観測窓２０があり、当該観測窓２０は、ガラス板２１と樹脂板２２によって構成されている。ガラス板２１は、扉部３の処理室８側の位置に取り付けられている。一方、樹脂板２２は、扉部３の前面側に取り付けられており、樹脂板２２とガラス板２１との間には隙間６０がある。
扉部３の内部であって樹脂板２２の側面側には比較的大きな空間６２があり、当該空間６２は樹脂板２２とガラス板２１との間の隙間６０と連通している。
また前記した様に、樹脂板２２と表面側保持部材１３との間にも隙間６３があるため、樹脂板２２と表面側保持部材１３の間の隙間６３を経由して、隙間６０と外部が連通している。

また樹脂板２２には、通気用開口５２が複数設けられているので、隙間６０と外部とは通気用開口５２を経て連通している。

次に、本実施形態の真空乾燥装置１の機能について説明する。
真空乾燥装置１の扉部３を閉じると、処理室８内が密閉状態となる。処理室８に乾燥すべき被処理物（図示せず）を入れ、発熱体１０を駆動すると、処理室８内の温度が上昇する。また図示しない真空ポンプを駆動することによって処理室８内が減圧される。
そのため被処理物は、高温且つ減圧下にさらされ、水分が蒸発して乾燥する。
真空乾燥装置１には、扉部３に観測窓２０があるので、内部の被処理物の様子を観測窓２０を通して外から観察することができる。

処理室８内の温度が上昇すると、観測窓２０の処理室８側に設けられたガラス板２１が輻射熱によって熱せられ、高温状態となる。
一方、樹脂板２２は、ガラス板２１との間に比較的大きな隙間６０を介する形で設けられており、隙間６０内の空気が断熱層として機能するため、樹脂板２２には熱が伝わり難い。
そのため、ガラス板２１の表面が火傷を負う程度の高温状態となった場合であっても、樹脂板２２の表面は、火傷しない程度の温度に止まる。
したがって、仮に作業者が樹脂板２２に触れても、火傷を負う危険性は低い。

また、ガラス板２１と樹脂板２２との間の隙間６０は、通気用開口５２や、樹脂板２２と表面側保持部材１３との間の隙間６３によって連通しているので、隙間６０内の加熱された空気は、外部の空気と置換され、隙間６０内の温度が過度に上昇することが抑制される。

処理室８内の温度が上昇することによって樹脂板２２もある程度昇温し、樹脂板２２が熱膨張する。即ち樹脂板２２の面積が拡大することとなる。
しかしながら、本実施形態の観測窓２０においては、樹脂板２２が余裕を持って緩く取り付けられており、上方向と左右に自由度を有するので、樹脂板２２の膨張が各部の余裕部分で吸収される。そのため、樹脂板２２が反ったり波打ち状態となることが抑制され、樹脂板２２がガラス板２１と接することが抑制される。
そのため、長時間に渡って乾燥作業を行っても、樹脂板２２が変形してガラス板２１と接することが抑制され、樹脂板２２の表面が過度に高温になることが防止される。

また何らかの事情によってガラス板２１が割れると、処理室８内の負圧によって、ガラス板２１の破片が処理室８内に吸引される恐れがある。
しかしながら、本実施形態では、ガラス板２１の外側に設けられた樹脂板２２が抵抗として働き、破片が吸引される速度が緩和される。

さらに本実施形態の観測窓２０では、隙間６０（ガラス板２１と樹脂板２２との間の隙間）と外部との間に通気性がある。そのため、ガラス板が割れた後、隙間６０内に空気が進入し、隙間領域や処理室８内の気圧を徐々に上昇させる。その結果、表面側に配された樹脂板２２は破壊を免れ、ガラス板２１の破片が飛び出した時の防護壁として機能する。
また仮に樹脂板２２が破壊されたとしても、破片が吸引される速度が緩和され、反動によって破片が飛び出す際の速度が低下する。そのため作業者の安全性が向上する。

以上説明した実施形態では、本体枠２５の表面板３７に別途の表面側保持部材１３を取付け、当該表面側保持部材１３を介して樹脂板２２を取り付けたが、表面側保持部材１３を省略し、表面板３７を表面側保持部材として機能させてもよい。この構成によると、樹脂板２２が直接本体枠２５の表面板３７に取り付けられることとなる。
図７は、表面板３７に直接的に樹脂板２２を取り付けた観測窓６１を示すものである。本実施形態において、先の実施形態と同一の部材については同一の番号を付している。
図７に示す観測窓６１では、外郭部材３０の表面板３７にナット５８等の雌ねじ部材が溶接されている。
そして、当該ナット５８にネジ５３を係合して裏面側保持部材１５を固定し、裏面側保持部材１５と表面板３７との間に樹脂板２２を挟み込む。

樹脂板２２の取付け構造は上記したものに限定されるものではなく、例えばガラス板２１の嵌合溝４０と同様の嵌合溝（間隔形成部）を設け、嵌合溝に樹脂板２２を緩く嵌め込んでもよい。また、長孔状の切り欠き（貫通部）５１に代わって、樹脂板２２にスペーサー５５の直径よりも大きな孔（開口）を設け、当該孔にスペーサー５５を挿通してもよい。

以上説明した実施形態では、扉部３に観測窓２０、６１を設けたが、筐体の側面等に観測窓２０を設けてもよい。
以上説明した実施形態では、観測窓２０は一枚のガラス板２１と、一枚の樹脂板２２によって構成されているが、ガラス板２１や樹脂板２２が２枚以上あってもよい。
以上説明した実施形態では、熱処理装置の例として真空乾燥装置１を開示したが、観測窓２０、６１を取付け可能な熱処理装置は、真空機能を有していないものであってもよい。
以上説明した実施形態では、表面側保持部材１３及び裏面側保持部材１５は、いずれも４辺が繋がった額縁状であったが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、いずれかの辺が欠落していてもよい。また帯状の部材で表面側保持部材又は裏面側保持部材を構成してもよい。
以上説明した実施形態では、樹脂板２２に通気用開口５２が形成されているが、通気用開口５２を有しない形態としてもよい。この場合は、樹脂板２２と表面板３７の間に隙間を形成したり、表面板３７にスリットを形成することにより、外部と隙間６０の通気性を確保するのが望ましい。

１ 真空乾燥装置（熱処理装置）
２ 本体部
３ 扉部
５ 筐体
８ 処理室（内部空間）
１２ 扉本体
１３ 表面側保持部材
１５ 裏面側保持部材
２０、６１ 観測窓
２１ ガラス板
２２ 樹脂板
２５ 本体枠
３０ 外郭部材
３５ ガラス保持枠
５０ 切り欠き（貫通部）
５１ 長孔状の切り欠き（貫通部）
５２ 通気用開口
５５ スペーサー（間隔形成部）
６０ 隙間
６２ 空間
６３ 隙間

Claims (6)

1. 内部空間が高温状態となる筐体に装着され、前記内部空間内を外部から観察することを可能とする観測窓において、
   ガラス板と樹脂板を有し、前記内部空間側に前記ガラス板が位置すると共に前記ガラス板より外側に前記樹脂板が位置するように前記筐体に配されるものであり、
   前記ガラス板と前記樹脂板との間には隙間があり、前記樹脂板は面方向に自由度を有する状態で設置されていることを特徴とする観測窓。
2. 表面側保持部材と裏面側保持部材を有し、
   前記表面側保持部材と前記裏面側保持部材は、間隔形成部により間隔を空けた状態で固定されており、
   前記樹脂板の少なくとも一部が、前記表面側保持部材と前記裏面側保持部材の間に挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の観測窓。
3. 前記樹脂板には表裏面を貫通する開口状又は切り欠き状の貫通部があり、
   前記間隔形成部はスペーサーによって構成されており、前記スペーサーの一部又は全部が前記貫通部の位置にあることを特徴とする請求項２に記載の観測窓。
4. 前記隙間と外部空間との間には通気性があることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の観測窓。
5. 前記樹脂板に一又は複数の開口があり、前記開口の少なくとも一つは、通気用開口であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の観測窓。
6. 扉を有し、内部空間を高温状態であって且つ負圧状態とすることが可能な筐体を有し、前記扉に請求項１乃至５のいずれかに記載の観測窓が設置されていることを特徴とする熱処理装置。

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