JP2023158317A - 歯ブラシ及び歯ブラシの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歯間部などの細部への挿入性に優れ、かつ先端側の上記変形が防止され、歯面等の刷掃性にも優れる歯ブラシ、すなわち細部挿入性と刷掃性を両立できる歯ブラシを提供せんとする。【解決手段】ブラシ毛２が、先端に向かって断面積が徐々に減少する第１テーパー部２１と、第１テーパー部２１の先端位置ｈ１からブラシ毛先端２ａに至る領域に形成される第２テーパー部２２とを有しており、第２テーパー部２２は、第１テーパー部２１との境界位置ｈ１で断面積の減少率が非連続的に変化し、当該境界位置ｈ１から先端に向かって断面が第１テーパー部２１の減少率よりも大きい減少率で減少していくテーパー形状とされている。【選択図】図２

Description

本発明は、先細のテーパー形状を有するブラシ毛からなる歯ブラシに関する。

この種の歯ブラシとしては、従来から、ブラシ毛を溶解可能な薬剤中に浸漬する化学溶解により、先細のテーパー形状に加工するもの（例えば、特許文献１参照。）や、ブラシ毛の先端部分を研磨ディスクに押し当てる機械研磨（グラインド）により、先細のテーパー形状に加工するもの（例えば、特許文献２参照。）などが提供されている。前者の化学溶解によるものは、後者の機械研磨によるものに比べ、先端側の比較的長い領域をテーパー形状に加工することが容易であり、歯間部などの細部への挿入性により優れたものを提供できる傾向にある。

しかしながら、このように先端側の長い領域にテーパー形状が形成されたものは、とくに先端側が過度に細長い形状となるため、製造後又は使用後に、先端側が曲がった状態に変形（まっすぐに戻らずに曲がった状態を維持する塑性変形）してしまうという問題があった。このように先端が曲がってしまうと、ブラシ毛が歯面に適切に当たらなくなり、刷掃性が低下するといった問題があった。

特公昭５７－４８６６１号公報 特開２０２１－６５２７２号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、歯間部などの細部への挿入性に優れ、かつ先端側の上記変形が防止され、歯面等の刷掃性にも優れる歯ブラシ、すなわち細部挿入性と刷掃性を両立できる歯ブラシを提供する点にある。

本発明者は、かかる現況に鑑み、鋭意検討した結果、従来の化学溶解によるテーパー形状が、その断面積が先端に向かってほぼ一定の割合で減少する傾向にあり、そのために、全体として細部への挿入性に優れる反面、先端付近が過度に細長く、曲がった状態に変形しやすくなっていることに着目し、変形しやすい先端付近のみ、その断面積の減少率が大きくなる形状に変更できれば、優れた細部挿入性を維持しつつ、変形してしまうことを防止し、歯面等の刷掃性を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、以下の発明を包含する。
（１） 植毛台に、複数本のブラシ毛の束で成る毛束が複数植設された歯ブラシであって、前記ブラシ毛として、先端に向かって断面積が徐々に減少する第１テーパー部と、第１テーパー部の先端位置からブラシ毛先端に至る領域に形成され、第１テーパー部との境界位置で断面積の減少率が非連続的に変化するとともに、当該境界位置から先端に向かって断面が前記第１テーパー部よりも大きく減少していく第２テーパー部とを有するブラシ毛を含む、歯ブラシ。ここに、断面積の減少率とは、先端に向かって軸方向単位長さあたりで断面積が減少する割合をいう。

（２） 前記第１テーパー部の外周面は、化学溶解表面である、（１）記載の歯ブラシ。

（３） 前記第２テーパー部は、先端に向かって減少する断面積の当該減少率が、次第に大きくなるテーパー構造である、（１）又は（２）記載の歯ブラシ。

（４） 前記第２テーパー部の外周面は、機械研磨表面である、（１）記載の歯ブラシ。
（５） 前記ブラシ毛を複数有し、各ブラシ毛の先端から軸方向に０．１ｍｍ離間した位置の毛直径の平均値が、０．０４ｍｍ以上である、（１）記載の歯ブラシ。
（６） 前記ブラシ毛を複数有し、各ブラシ毛の毛丈（ｍｍ）の分散が０．０１～０．０６である、（１）記載の歯ブラシ。

（７） 前記第１テーパー部及び第２テーパー部を有するブラシ毛は、先端から軸方向に０．５ｍｍ離間した外形線上の２点と、先端から軸方向に１ｍｍ離間した外形線上の２点について、軸に対して同じ側にある前記０．５ｍｍ離間した点と前記１ｍｍ離間した点とを結ぶ２本の直線、及び前記１ｍｍの位置の２点を結ぶ線分で囲まれる三角形の面積（Ａ）と、同じく１ｍｍ離間した２点を結ぶ線分、及び該線分より先端側の外形線とで囲まれる面積（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が、１．２～２．３である、（１）～（４）の何れか１項に記載の歯ブラシ。

（８） 植毛台に、複数本のブラシ毛の束で成る毛束が複数植設された歯ブラシの製造方法であって、前記ブラシ毛として、先端に向かって断面積が徐々に減少するテーパー部を形成し、該テーパー部の先端部分を切断除去し、前記テーパー部の切断後の残部のうち、先端の切断面から途中部までの領域を、断面が該領域より基端側の領域よりもより大きく減少する第２のテーパー部を形成し、前記基端側の領域の第１のテーパー部と前記第２のテーパー部とを有するブラシ毛を形成する歯ブラシの製造方法。

（９） 前記先端部分の切断除去前の前記テーパー部を、化学溶解により形成し、前記第２のテーパー部を、機械研磨により形成する、（８）記載の歯ブラシの製造方法。

以上にしてなる本願発明の歯ブラシは、細部挿入性および刷掃性を両立することができる。

本発明の代表的実施形態にかかる歯ブラシを示す説明図。 （ａ）は同じく歯ブラシのブラシ毛を示す説明図、（ｂ）は先端部分の拡大図。 同じく歯ブラシのブラシ毛の要部を示す説明図。 同じく歯ブラシのブラシ毛の加工手順を示す説明図。 （ａ）は実施例１、２、比較例１～３の植毛配列を示す説明図、（ｂ）は比較例４の植毛配列を示す説明図。 ブラッシング後の額模型を撮影した写真の例。 歯面、歯間部のプラーク除去率を示すグラフ。 為害性評価試験の結果を示す写真。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明の歯ブラシ１は、図１に示すように、植毛台１０に、複数本のブラシ毛２の束で成る毛束１１が複数植設されたものである。本発明では、図２に示すように、ブラシ毛２が、先端に向かって断面積が徐々に減少する第１テーパー部２１と、第１テーパー部２１の先端位置ｈ１からブラシ毛先端２ａに至る領域に形成される第２テーパー部２２とを有しており、とくに、第２テーパー部２２は、第１テーパー部２１との境界位置ｈ１で断面積の減少率が非連続的に変化し、当該境界位置ｈ１から先端に向かって断面が第１テーパー部２１の減少率よりも大きい減少率で減少していくテーパー形状とされている。

このような本発明の歯ブラシ１によれば、第１テーパー部２１により細部への挿入性に優れたブラシ毛とすることができ、同時に、第１テーパー部２１の減少率よりも大きい減少率で減少していく第２テーパー部２２を設けたことで、先端側の曲がり変形に対する耐久性が得られ、歯間等の細部への挿入性に加え、歯面等の刷掃性も向上できるものである。

本実施形態では、毛束１１が植設された植毛台１０を有するヘッド部１２とハンドル１３と（首部と）が合成樹脂で一体成形された手動の歯ブラシを例示しているが、駆動機構を内蔵する把持部としての本体部の先端側に、ヘッド部及び首部からなる歯ブラシ清掃体が接続される電動の歯ブラシでもよく、その他の形態でも勿論よい。合成樹脂の種類も特に限定されない。

ブラシ毛２の第１テーパー部２１は、先端に向かって減少する断面積の減少率が略一定のテーパー構造であることが、優れた細部挿入性を維持できる点で好ましい。このような第１テーパー部２１は、化学溶解により容易に得ることができる。

第２テーパー部２２は、先端に向かって減少する断面積の当該減少率が、次第に大きくなる外凸形状のテーパー構造であることが、曲がり変形をより確実に防止できる点で好ましい例である。このような第２テーパー部２２は、機械研磨により容易に得ることができる。

このような第２テーパー部２２の領域Ｒ２は、好ましくは、先端から軸方向に０．０５ｍｍ～２．０ｍｍの長さの領域に形成されることが好ましい。ただし、このような第２テーパー部２２の領域の長さは、ブラシ毛の全周にわたり同じ長さである必要はなく、たとえば第１テーパー部２１との境界が周方向に沿って波状に変動する形態のものでもよい。このように周方向に長さが変動する場合、上記長さの値は全周の平均（具体的には周方向に等間隔の複数位置で算出する長さの平均）で考えることとする。

また、ブラシ毛２の先端側（先端から１ｍｍ付近まで）の外形形状は、次のような条件を満たすことが好ましい形状である。すなわち、図３に示すように、ブラシ毛の側方から見た輪郭につき、先端から軸方向に０．５ｍｍ離間した外形線上の２点（ａ１，ａ２）と、先端から軸方向に１ｍｍ離間した外形線上の２点（ｂ１，ｂ２）について、軸に対して同じ側にある０．５ｍｍ離間した点と１ｍｍ離間した点とを結ぶ２本の直線（ａ１とｂ１を結ぶ直線Ｌ１，ａ２とｂ２を結ぶ直線Ｌ２）、及び前記１ｍｍの位置の２点（ｂ１、ｂ２）を結ぶ線分（Ｌ３）で囲まれる三角形（図３でドットを付した部分の外形）の面積（Ａ）を算出する。

次に、同じく１ｍｍ離間した２点（ｂ１、ｂ２）を結ぶ線分（Ｌ３）、及び該線分Ｌ３より先端側の外形線とで囲まれる形（図３でハッチングを付した部分の外形）の面積（Ｂ）を算出する。これら面積Ａ，Ｂの比（Ａ／Ｂ）が、１．２～２．３となる形状が好ましい。この比（Ａ／Ｂ）が１．２より小さいと、先端側が過度に細長い形状となり、毛腰が弱くなり歯面のプラーク除去率が著しく低下し、変形してしまう可能性も高まってしまう。上記比（Ａ／Ｂ）が２．３より大きくなると、毛先が太い形状となり、歯間等の細部への挿入性が著しく低下する。

なお、上記面積比（Ａ／Ｂ）の条件についても、ブラシ毛の周方向にわたって同じ数値になる必要はなく、上述のように第１テーパー部２１との境界が周方向に沿って波状に変動する形態のものでは、外形の輪郭や面積比は周方向の位置によって変動しうる。この場合、上述の第２テーパー部の長さの場合と同様、面積比（Ａ／Ｂ）の値は全周の平均（具体的には周方向に等間隔の複数位置の側方から見た各輪郭形状に基づき算出される各面積比（Ａ／Ｂ）の平均）で考えることとする。

次に、図４に基づき、ブラシ毛２の加工手順を説明する。まず、（ａ）に示すストレート状のフィラメント２００に対し、（ｂ）に示すように先端に向かって断面積が徐々に減少するテーパー部を形成する。具体的には、好ましくはストレートのフィラメント２００を溶解可能な薬剤中に浸漬する化学溶解により、先端側の長い領域Ｒ１を、先細のテーパー形状に加工する。

次に、（ｃ）に記載のように、テーパー部の先端部分を切断除去する。切断する位置は、第２テーパー部の先端、すなわちブラシ毛の先端２ａとなる位置ｈ２またはその近傍とする。

次に、切断された切断面から途中部までの領域Ｒ２を、断面が基端側の領域Ｒ３よりもより大きく減少する第２のテーパー部２２に加工する。具体的には、好ましくは先端部分（切断した先端２ａから第１テーパー部２１までの境界となる位置ｈ１までの領域Ｒ２）を研磨ディスクに押し当てる機械研磨（グラインド）により、先細の第２テーパー部２２を形成する。

このようにして、基端側の領域Ｒ３の第１のテーパー部２１と第２のテーパー部とを有するブラシ毛を形成することができる。なお、このようなブラシ毛の各テーパー部の加工（たとえば上記化学溶解や機械研磨）は、ヘッド部の植毛面に植毛する前に行うこともできるし、植毛後に行うこともできる。

毛束１１は、植毛台１０の植毛穴に対し、平線とともに打ち込んで植毛するものや、平線を使用せずに融着式やインモールド式などで毛束を立設したものでも勿論よい。ブラシ毛２の材質は、特に限定されず、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂などからなる人工毛でもよく、豚毛などの天然毛でもよい。化学溶解を用いる場合は、化学溶解の薬剤との組み合わせで適宜なものを選択できる。たとえば薬剤として、アルカリ剤を含む薬品を用いる場合はポリブチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレートなどを用いることができる。

その他、ブラシ毛２の断面形状なども、公知の形態を広く採用できる。毛束５０を構成するブラシ毛２の数や、毛束１１の数、配列もとくに限定されない。以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施の例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

次に、本発明の実施例、比較例の歯ブラシのサンプル（実施例１、２、比較例１～４）について、清掃性評価試験を行った結果について説明する。

（実施例１）
ブラシ毛材として、長さ２７ｍｍ、直径０．１９０ｍｍの横断面円形のＰＢＴ製フィラメントを用いた。また、植毛台として、図５（ａ）に示す配列となるように、直径１．６ｍｍの複数の植毛穴を形成してなる植毛台を用いた。
上記フィラメントを多数本束にして、化学溶解により両端に基本テーパー部を形成した後、２３本ずつに分けて２つ折りにして、平線を用いて各植毛穴に植毛した。
植毛後の各ブラシ毛の毛丈は、ばらつきがあるが平均で１０．７ｍｍであった。
各毛の毛丈を揃えるため、約０．５ｍｍほど切断し、毛丈１０．２ｍｍに揃えたうえ、機械研磨でさらに先端から０．１ｍｍの領域に（全周にわたり略一定長さとなるように）第２テーパー部を形成した。
機械研磨後のブラシ毛の毛丈は、平均で９．７ｍｍとなった（表１参照）。

（実施例２）
実施例１と同じくフィラメント両端を化学溶解して植毛した後、先端から約１．０ｍｍほど切断して、毛丈９．７ｍｍに揃えたうえ、機械研磨でさらに先端から０．１ｍｍの領域に（全周にわたり略一定長さとなるように）第２テーパー部を形成した。
機械研磨後のブラシ毛の毛丈は、平均で９．６ｍｍとなった。他の条件は実施例１と同じである（表１参照）。

（比較例１）
実施例１と同じくフィラメント両端を化学溶解して植毛した後、毛丈を揃えるための切断や機械研磨を行うことなく、これをブラシ毛とした。
ブラシ毛の毛丈の平均は１０．７ｍｍである。他の条件は実施例１と同じである（表１参照）。

（比較例２）
実施例１と同じくフィラメント両端を化学溶解して植毛した後、先端から約０．５ｍｍほど切断して、毛丈１０．２ｍｍに揃え、機械研磨を行うことなく、これをブラシ毛とした。よって毛丈は１０．２ｍｍである。他の条件は実施例１と同じである（表１参照）。

（比較例３）
実施例１と同じくフィラメント両端を化学溶解して植毛した後、先端から約１．０ｍｍほど切断して、毛丈を９．７ｍｍに揃え、機械研磨を行うことなく、これをブラシ毛とした。よって毛丈は９．７ｍｍである。他の条件は実施例１と同じである（表１参照）。

（比較例４）
ブラシ毛材として、直径０．１９０ｍｍの横断面円形のナイロン製フィラメントを用いた。植毛台として、図５（ｂ）に示す配列となるように、直径１．７ｍｍの複数の植毛穴を形成してなる植毛台を用いた。
そして、植毛穴に一定長さに裁断した２６本のフィラメントを２つ折りにして平線を用いて植設し、ブラシ毛の毛丈を９．５ｍｍに切り揃えた後、機械研磨で先端から０．６ｍｍの領域に（全周にわたり略一定長さとなるように）テーパー部を形成したブラシ毛からなる歯ブラシサンプル（比較例４）を製作した（表１参照）。

実施例１、２、比較例１～４の各歯ブラシサンプルのブラシ毛の毛丈の平均（ｍｍ）、毛丈の分散、先端から０．１ｍｍの毛直径の平均（ｍｍ）は、上記表１のとおりである。測定は、試験前に、各サンプルをマイクロスコープ（株式会社キーエンス社製ＶＨＸ－６０００）の測定台上に毛丈の全長が見えるように置き、２０倍の倍率で各ブラシ毛の長さ、上記直径をブラシ毛全数について測定した。

（面積比（Ａ／Ｂ）の測定）
また、試験後、実施例１、２、比較例１～４の各歯ブラシサンプルについて、ブラシ毛の上述の面積比（Ａ／Ｂ）を測定した。測定は、まず各サンプルからブラシ毛を５本引き抜き、１本ずつ測定台に置いて、毛先にマイクロスコープ（株式会社キーエンス社製ＶＨＸ－６０００）（倍率：１００倍）のピントを合わせて撮影した。そして、撮影した各ブラシ毛の画像について、図３のとおり、ブラシ毛の側方から見た輪郭につき先端から軸方向に０．５ｍｍ離間した外形線上の２点（ａ１，ａ２）と先端から軸方向に１ｍｍ離間した外形線上の２点（ｂ１，ｂ２）を特定し、上述のとおり直線、線分を設定して三角形の面積（Ａ）、線分（Ｌ３）と該線分Ｌ３より先端側の外形線とで囲まれる面積（Ｂ）、及びその比（Ａ／Ｂ）を算出し、５本の平均値を求めた。測定結果は上記表１に示す。

（清掃性評価試験）
歯ブラシのブラッシング圧及び移動速度を一定に保ちながら、固定した顎模型（株式会社ニッシン製Ｄ１５－５００Ｈ）の歯をブラッシングできるように設計されたブラッシングシミュレータを用いた。顎模型の上顎左側第一大臼歯に擬似プラークを塗布し、実施例、比較例それぞれブラッシングシミュレータにセットして、ブラッシング圧：１５０ｇｆ、ブラッシング速度：１５０ｒｐｍ、ストローク幅：２０ｍｍにて、ブラッシング（歯並び方向への往復ブラッシング（横磨き））を行った。

ブラッシング後、顎模型を側方より撮影し、歯面および歯間における擬似プラーク除去率を画像解析にて算出した。図６は、実施例１でブラッシングした後の撮影結果である。解析した結果を表２および図７のグラフに示す。

これら結果からわかるように、本発明にかかる実施例１、２の歯ブラシでは、歯面、歯間ともに優れた清掃性を有することがわかる。とくに、実施例１に比べて実施例２は、歯間部の除去率が向上した。これは、実施例２の方が面積比（Ａ／Ｂ）が大きく、且つ先端から０．１ｍｍの毛直径平均も高く、毛先の腰がより高いためと考えられる。

これに対し、従来からの化学溶解したブラシ毛である比較例１では、先端がカール変形してしまい、歯面に適切にあたりにくく、また歯間に挿入されにくくなり、清掃性が悪化した。上記面積比（Ａ／Ｂ）は１．１６であり、先端側が著しく細く、カールしやすいことがわかる。先端から０．１ｍｍの毛直径平均も小さく、毛先の腰が十分でなく、歯面の清掃性が低い一因であると考えられる。また、毛丈の分散も０．０８９と高く、毛丈が不揃いであることが、歯面のプラーク除去性能の低下に影響したと考えられる。

化学溶解後に先端をカットし、機械研磨は行わなかった比較例２、３では、比較例１に比べ、歯面のプラーク除去性能が向上している。これは、上記面積比（Ａ／Ｂ）が大きく、先端から０．１ｍｍの毛直径平均も大きく、毛先の腰が維持されていることが一因であると考えられる。また、毛丈の分散が小さく毛丈が揃っていることも原因と考えられる。ただし、歯面の清掃性は実施例１、２に比べて低い。これは先端をカットしただけであるので、歯面と線接触してしまうことが原因と考えられる。歯間の清掃性については、比較例１に比べ、先端のカールが防止できる点で向上するが、実施例１、２に比べ、先端をカットしているだけであるため細部への挿入性が著しく低下してしまうことがわかる。

従来の機械研磨したブラシ毛である比較例４では、歯間清掃性はかなり低く、歯面清掃性も低かった。面積比（Ａ／Ｂ）が３．７３とかなり大きく、また先端から０．１ｍｍの毛直径平均も０．０９ｍｍと大きく、毛先が太くなることで歯間への挿入性が著しく低下したことがわかる。

次に、上記実施例１、比較例１、２について、為害性評価試験を行った結果について説明する。

（為害性評価試験）
人の歯肉に見立てたゆでたまご（茹で時間：中火で１０分）の白身部分の表面に、各歯ブラシのブラシを当て、一定の力（50g）をかけながら刷掃運動を行った。刷掃運動の条は50g前後の力にて1ストロークとした。

刷掃後の表面に、アクリル絵の具を塗り、３分時間を置いて水洗後、マイクロスコープ（株式会社キーエンス社製ＶＨＸ－６０００）にて撮影した。結果の写真を図８に示す。写真からわかるように、比較例２は歯や歯茎等に対する為害性がかなり高くなる。

１ 歯ブラシ
２ ブラシ毛
２ａ 先端
１０ 植毛台
１１ 毛束
１２ ヘッド部
１３ ハンドル
２１ 第１のテーパー部
２２ 第２のテーパー部
５０ 毛束
２００ フィラメント

Claims (9)

1. 植毛台に、複数本のブラシ毛の束で成る毛束が複数植設された歯ブラシであって、
   前記ブラシ毛として、
   先端に向かって断面積が徐々に減少する第１テーパー部と、
   第１テーパー部の先端位置からブラシ毛先端に至る領域に形成され、第１テーパー部との境界位置で断面積の減少率が非連続的に変化するとともに、当該境界位置から先端に向かって断面が前記第１テーパー部よりも大きく減少していく第２テーパー部とを有するブラシ毛を含む、
   歯ブラシ。
2. 前記第１テーパー部の外周面は、化学溶解表面である、請求項１記載の歯ブラシ。
3. 前記第２テーパー部は、先端に向かって減少する断面積の当該減少率が、次第に大きくなるテーパー構造である、請求項１又は２記載の歯ブラシ。
4. 前記第２テーパー部の外周面は、機械研磨表面である、請求項１記載の歯ブラシ。
5. 前記ブラシ毛を複数有し、各ブラシ毛の先端から軸方向に０．１ｍｍ離間した位置の毛直径の平均値が、０．０４ｍｍ以上である、請求項１記載の歯ブラシ。
6. 前記ブラシ毛を複数有し、各ブラシ毛の毛丈（ｍｍ）の分散が０．０１～０．０６である、請求項１記載の歯ブラシ。
7. 前記第１テーパー部及び第２テーパー部を有するブラシ毛は、
   先端から軸方向に０．５ｍｍ離間した外形線上の２点と、先端から軸方向に１ｍｍ離間した外形線上の２点について、軸に対して同じ側にある前記０．５ｍｍ離間した点と前記１ｍｍ離間した点とを結ぶ２本の直線、及び前記１ｍｍの位置の２点を結ぶ線分で囲まれる三角形の面積（Ａ）と、
   同じく１ｍｍ離間した２点を結ぶ線分、及び該線分より先端側の外形線とで囲まれる面積（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が、１．２～２．３である、
   請求項１記載の歯ブラシ。
8. 植毛台に、複数本のブラシ毛の束で成る毛束が複数植設された歯ブラシの製造方法であって、
   前記ブラシ毛として、
   先端に向かって断面積が徐々に減少するテーパー部を形成し、
   該テーパー部の先端部分を切断除去し、
   前記テーパー部の切断後の残部のうち、先端の切断面から途中部までの領域を、断面が該領域より基端側の領域よりもより大きく減少する第２のテーパー部を形成し、
   前記基端側の領域の第１のテーパー部と前記第２のテーパー部とを有するブラシ毛を形成する
   歯ブラシの製造方法。
9. 前記先端部分の切断除去前の前記テーパー部を、化学溶解により形成し、
   前記第２のテーパー部を、機械研磨により形成する、請求項８記載の歯ブラシの製造方法。
   

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