JP2646264B2 - 核燃料ペレットの検査装置及びそのペレット案内シュート組立体 - Google Patents

核燃料ペレットの検査装置及びそのペレット案内シュート組立体

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、一般に核燃料ペレット(以下、単にペレッ
トという)の検査に関し、特に、核燃料ペレットを表面
傷について検査するための改良式検査装置に関するもの
である。
先行技術の説明 原子炉は複数の燃料集合体を含んでおり、各燃料集合
体には、基本燃料要素として核分裂性物質からなるペレ
ットが装填されている。一つの代表的な例では、ペレッ
トは、若干凹んだ皿状の両端を有する直円柱の形態を取
るのが利用的である。燃料集合体への装填のために、多
数のペレットは端部と端部とを合わせて燃料棒の被覆管
内に積み重ねられるが、この被覆管もペレットと同様に
通常円形の横断面を有している。また、所定数の燃料棒
が一つのグループとなって燃料集合体を構成する。
燃料棒の被覆管内に所望の状態でペレットを積み重ね
ると共に、積み重ねられたペレットと被覆管との間の均
等な熱の伝達だけでなく、原子炉炉心の運転中における
ペレットの均等な燃焼を実現するためには、燃料集合体
で使用される全てのペレットに、割れや欠けのような周
面の表面欠陥がないことが肝要である。従って、ペレッ
トを製造する際の重要な工程に、その表面を検査して欠
陥が存在するか否かを確認する工程がある。
かかるペレットを検査して類別する先行技術の代表的
な装置の例は、米国特許第3,221,152号、第3,272,332
号、第3,282,116号、第4,037,103号、第4,193,502号及
び第4,349,112号各明細書に開示されている。これ等の
先行技術の検査装置は、設計運転条件の範囲内では目的
を果たすようではあるが、いずれも、周面もしくは表面
の傷についてのペレットの検査を行うようにはなってい
ない。
米国カリフォルニア州のサン・ホセ(San Jose)にあ
るコクリア社(Cochlea Corporation)からインスペク
ター・ジェネラル(Inspector General)という登録商
標名で販売されている小さな部品を検査し仕分けするた
めの商用検査装置は、部品の同一性、形状、欠陥、配向
及び順序を確証するための非接触式の3次元超音波映像
装置を使用している。この検査装置の総合的な目的は、
形状欠陥を有する部品を音響的に検出し選び出すことで
あり、同検査装置の詳細を理解するためには、“インス
ペクター・ジェネラルの使用者用ガイド”(Inspector
General User's Guide)と称する刊行物の他に、コクリ
ア社に譲渡されている米国特許第4,557,386号、第4,57
6,286号、第4,690,284号及び第4,677,852号各明細書を
参照されたい。
基本的には、上述の検査装置による検査は、部品の通
行中に行われる。検査すべきこれ等の部品は、単一化装
置(singulation device)により振動ボール式給送機か
らシュートを下方に送られてくる。各部品は通行中であ
るから、同部品は適当に位置決めされた放射源からの40
kHzの音響波の照射もしくは放射を受ける。音響波は部
品で跳ね返り、次いでその反射は変換器もしくはセンサ
ーのアレイによってピックアップされる。反射した音響
波の分析により各部品に特有の音響的特徴が与えられ、
これを前に知った良い部品の特徴と比較する。この比較
に基づいて部品を合格とするか不合格とする。このよう
な音響に基づいた方式は、優れた性能を有すると云われ
ており、もっと伝統的な映像、レーザー、触覚及び近接
検知技術よりももっと他方面に使用できる。
しかし、部品取扱行及び位置決めの解決に際して、こ
の既製の検査装置は、部品検査及び仕分けという一般的
な目的のために設計されており、従って、改変すること
なく、ペレットを検査するために直接使用することはで
きない。そのため、この検査装置をペレットの検査に使
用しうるように改変する必要がある。
発明の概要 本発明は上述の必要性を満たすように設計されたペレ
ット表面傷の検査装置を提供する。本発明の検査装置に
おいては、その超音波検査室におけるペレットの位置決
めに関連した或る改良が施されている。これ等の改良に
より、検査装置は、欠け及び割れのような表面傷につい
ペレットを検査するのに適合する。
従って、本発明は、ペレットを表面傷について検査す
ると共に検査室を有する検査装置に関連している。本発
明によると、この検査装置のペレット案内シュート組立
体は、(a)1対の細長い壁部分から構成され、該壁部
分の各々は、離隔した端部にある長手方向に延びた1対
の縁部を有し、該1対の壁部分は、前記縁部のうち隣接
した縁部に沿って互いに剛に取着されて角部を形成する
と共に、前記縁部のうち離隔した縁部において互いに谷
形に開いて、実質的にV形の横断面形状を有する、支持
基板と、(b)該支持基板の前記壁部分の上側隣接側面
上にそれぞれ配置された1対の細長い板と、(c)前記
検査装置の前記検査室内に位置する前記1対の細長い板
の、互いに隣接すると共に長手方向に延びる部分の間で
且つ同部分に接して異なる直径の核燃料ペレットを支持
するために、前記壁部分の前記隣接した縁部に接近する
方向及び離隔する方向に滑動して前記1対の細長い板を
所望の静止位置に位置決めすべく、前記1対の細長い板
を前記壁部分に調節自在に取着する固定手段と、を備え
る。
具体的には、板は、貫通するように画成されたスロッ
トと縁部にある切欠きとの形態の開口手段を有する。ス
ロット及び切欠きは、板の隣接する長手方向部分のとこ
ろで支持されたペレットの下側に位置して支持基板の壁
部分の諸部分を露出させると共に、露出した該壁部分の
諸部分もペレットの下側に位置していて、同諸部分から
の音響エネルギーの反射により、同音響エネルギーが板
の隣接した長手方向部分に隣接するペレットの底部及び
側部へ及びそこから伝播できるようになっている。
また、本発明は、ペレットを表面傷について検査する
ための検査装置に関するものであり、この検査装置は、
(a)検査室と、(b)該検査室を貫いて延びる上述し
たペレット案内シュート組立体と、(c)検査室のとこ
ろで該ペレット案内シュート組立体の上に配置された音
響エネルギー反射カバーと、(d)前記検査室に音響エ
ネルギーを送信して同検査室から音響エネルギーを受信
し、同検査室内のペレットに対して音響エネルギーを伝
播する送信・受信手段との組み合わせからなっている。
更に、検査装置は、ペレットが重力の影響下でペレツ
ト案内シュート組立体上を検査室に延在する長手方向の
通路に沿って滑動する時に、同ペレツトの位置を検知す
るため検査室に関連したペレツト位置検知装置をも含ん
でいる。
具体的には、支持基板は、同基板を貫通するように画
成された細長い開口を有し、該開口は、板の開口手段と
整列すると共に、検査室を通るペレットの長手方向通路
に沿って延びている。カバーには、検査室を通るペレツ
トの長手方向通路に沿つて、複数の開口が離間した関係
で貫通形成されている。
更に、ペレット位置検知装置は、支持基板の外部に配
置されると共に、同支持基板を貫いて延びる細長い開口
を経て検査室を横断するように光を送るため同開口に整
列した投光手段と、カバーの外部に配置されると共に、
同投光手段により検査室を横断してカバー開口を通り送
られてきた光を受ける受光手段とを含んでいる。
本発明によるこれ等の利点及びその他の利点は、本発
明の例示的な実施例を示す図面に関する以下の詳細な説
明を読むことによって、当業者に容易に理解されるであ
ろう。
発明の詳細な説明 以下の説明において、全図面を通し同一参照数字は同
一部分もしくは対応部分を指すものとし、そして「前
方」、「後方」、「左方」、「右方」、「上方向もしく
は上向き」、「下方向もしくは下向き」その他の同様の
術語は、説明の便宜上の表現として用いたまでであっ
て、制限的な意味に解釈されてはならない。
一般的説明 図面、特に第1図及び第2図を参照すると、小さな部
品の形状を検査したり、良好な形状を有する部品を良く
ない形状を有する部品から仕分けるために前述したコク
リア社から販売されているような先行技術の検査装置が
符号10で総括的に示されている。その基本的構造による
と、同検査装置10は、車輪付き本体部12と、操作卓14
と、組込みマイクロプロセッサベース計算機システム
(図示せず)と、ビデオディスプレイ端子(VDT)キー
ボード16と、本体部12に搭載されたVDTモニター18とを
含んでいる。
また、先行技術の検査装置10は、超音波検査ヘツド22
(第14図〜第16図)を有する検査室20と、同検査室20及
びヘッド22を希望の作動温度範囲に保持するための加熱
空気システム(図示せず)とを含んでいる。更に、検査
装置10は傾斜した検査トラツクもしくはシュート24を含
んでおり、部品は同シュート24上を単一化装置28により
振動ボール式給送機26から送られてくる。部品は個々に
重力の影響下にシュート24を滑落し、検査ヘツド22を通
る。シュート24の下端には2つの容器が配置されてお
り、一方の容器30は良好な部品のためのものであり、他
方の容器32は不良部品のためのものである。旋回装置34
は、検査の結果決定されたように部品を容器30、32のう
ちの正しいものに指向させるよう作動する。
作動時には、先行技術の検査装置10は、部品が検査室
20を通る時に、1度に1個ずつ部品の形状の音響的検査
を行う。基本的には、検査装置10のコンピュータ装置
は、初期の“学習モード”中に希望のもしくは最適の外
形又は形状を有する部品の形状及び配向について教えら
れる。検査中のどんな部品から反射される音響波も超音
波検査ヘッド22を構成する変換器36のアレイにより受信
される。変換器の一つ36Aが音響波を送り、変換器の残
りのもの36Bが反射音響波を受信する。
これ等の反射音響波に基づいて、検査ヘッド22の受信
用変換器36Bが部品の“音響的特徴”を発生する。これ
等の音響的特徴はマイクロプロセッサベース計算機シス
テムにより解釈される。従って、各部品が固有の特徴を
発生し、そして“学習モード”においてプログラムされ
た部品に一致するもののみが同一の特徴を発生すること
ができる。このようにして、検査中の部品の音響的特徴
を“学習モード”中に以前に発生した特徴と比較するこ
とにより、欠陥のない部品が決定される。特徴が“学習
した”特徴に合致しない部品は欠陥を有するものとして
棄却され、旋回装置34により選別され不良部品の容器32
内に入れられる。良好な部品は選別されずに良好な部品
の容器30内に入る。
部品の形状を検査ヘッド22によりどのようにして音響
的に検出するか、また、先行技術の検査装置10の計算機
システムによりどのようにして分析するかについての詳
細は、先行技術の検査装置10をペレットの検査に使用す
るのに適するようにするために、本発明の原理に従って
同検査装置10になされた改変が上述の詳細には無関係で
あるので、ここでは説明する必要はない。実際に、本発
明に従って改変された検査装置は、音響的検出及び分析
については、前述のコクリア社から販売されている先行
技術の検査装置10と同様に動作する。従つて、これ等の
詳細について更に記載しても、以下に説明する本発明の
改良の完全な理解に寄与することにはならないでああろ
う。かかる詳細についての記載が必要なら、コクリア社
に譲渡された前述の種々の米国特許及び“インスペクタ
ー・ジエネラルの使用者用ガイド”(Inspector Genera
l User's Guide)を参照されたい。
本発明の諸改良要素 先行技術の検査装置10は、同検査装置を核燃料ペレッ
ト38の検査に適合させるために、振動ボール式給送機2
6、検査シュート24、旋回装置34、良品容器30、不良品
容器32の代わりに、単一のペレツト給送機、ペレット案
内シュート組立体40及びペレット放出コンベアを使用す
ることにより、本発明に従って改変されている。単一の
ペレット給送機及びペレット放出コンベアは、本発明の
一部を形成するものではないので、それ等についてここ
で説明することは、本発明による改良を完全に理解する
ために必要ではない。作動に際しては、改良されたもの
と関連して前述の先行技術の諸構成要素の大部分を使用
する改良式検査装置は、欠け及び割れのような周面もし
くは表面の欠陥について、1度に1個ずつペレット38の
音響的検査を行うことができる。
第3図に総括的に示すように、改良式検査装置10に取
り入れられた改良点は、基本的に、(先行技術の検査シ
ュート24と同様に)傾斜して配置されたペレット案内シ
ュート組立体40(第4図〜第9図も参照のこと)と、検
査ヘッド(送信・受信手段)22の近傍において検査室20
のところでペレット案内シュート組立体40の上にあるカ
バー42(第10図〜第12図も参照のこと)と、ペレット案
内シユート組立体40に沿って検査室20及び検査ヘッド22
のところに位置決めされたペレット位置検知装置44(第
13図も参照のこと)とを含んでいる。
第4図〜第9図を参照すると、ペレット案内シユート
組立体40が詳細に図示されている。前述のようにこのペ
レット案内シュート組立体40は、傾斜すると共に、検査
室20を貫いて延びている。基本的構成要素に関しては、
該ペレット案内シュート組立体40は、1対の細長い壁部
分48、50からなる支持基板46と、1対の細長い板52、54
とを含んでいる。
更に詳しく述べると、ペレット案内シュート組立体の
支持基板46の壁部分48、50は、それぞれ長手方向に延び
た両端に1対の縁部48A、48B及び50A、50Bを有する。壁
部分48及び50は、それ等の長手方向縁部のうち内側もし
くは隣接する縁部48A、50Aに沿って互いに剛に取着され
て角部56を形成すると共に、同長手方向縁部のうち外側
もしくは離間した縁部48B、50Bにおいて互いに角度的に
変位して、支持基板46に横断面がほぼ90度のV形の形状
を与えている。板52、54は、支持基板の壁部分48、50の
隣接する上側側面上にそれぞれ取着されていて、検査室
20内に配置された同板の隣接する長手方向部分52A、54A
間に且つそれ等の上にペレット38を支持する。
更に、板52、54はスロット58、60及び切欠き領域62、
64の形態の開口手段を有し、同開口手段は、前述した板
の隣接する長手方向部分52A、54Aのところでペレット38
の下側に位置している。板52及び54を貫通するように画
成されたスロット58、60及び切欠き領域62、64は、同様
にペレットの下側に位置する支持基板の壁部分48、50の
内側角部分(諸部分)56Aと上側側面部分(諸部分)48
C、50Cとを、検査室20の内部に露出させているので、音
響エネルギーは、露出した壁部分の側面部分48C、50C及
び角部分56Aからの音響エネルギーの反射により、板の
それぞれの長手方向部分52A、54Aに隣接して位置を占め
るペレット38の底部及び側部に対して伝播することがで
きるようになっている。
各切欠き領域62、64は、板の隣接する長手方向部分52
A、54Aにおいて、同板にある長手方向縁部のうちの内側
もしくは隣接する縁部52B、54Bに画成されているが、一
方、スロット58、60は、板の長手方向縁部のうちの外側
もしくは離間した縁部52C、54Cと切欠き領域62、64との
間にそれ等から離れて画成されている。板52、54の離間
したスロツト58、60及び切欠き領域62、64は、第8図及
び第9図に示すようにペレット38が位置を占める隣接す
る長手方向部分52A、54Aのところで、各スロツト及び切
欠き領域間に条片部66、68を画成する。
また、第6図〜第9図は、板52、54を支持基板の壁部
分48、50の隣接する上側側面に対して調節可能に取着す
るための後述する手段も図示しており、同取着手段によ
り、板が壁部分48、50の隣接する長手方向縁部48A、50A
に接近したり該縁部から離れたりするように前記壁部分
上で横方向に滑動するのを許容する。板52、54のかかる
調節可能性により板を壁部分上の希望の固定位置に再位
置決めすることができるので、改良式検査装置の検査室
20内に配置されている板の隣接する長手方向部分52A、5
4Aの条片部66、68の間でそれ等の上に異なる直径の核燃
料ペレットを支持することができる。特に、板52、54の
横方向移動に応じて条片部66、68間の距離が伸縮し、板
上への異なる直径を有するペレット38の載置に適合する
ことができる。
また、板52、54を支持基板46の壁部分58、50に調節可
能に取着するためのペレット案内シュート組立体40の前
述した取着手段は、板52、54を貫通するように画成され
た細長いスロットの形態の複数の細長い穴70と、該穴70
に挿入されて壁部分48、50に螺合し係止される取り外し
自在の複数の固着具72とを含んでいる。固着具72は、壁
部分48、50から部分的に外れて調節のため板52、54を緩
めるように回転することができる。次いで、板52、54を
一旦所望位置に滑動させたら、固着具72を再び締め付け
て支持基板の壁部分48、50上の所望の固定位置に板を再
取着することができる。
また、本発明の改良式検査装置においては、カバー42
は、平らな中央部42Aと、その両端にある下向きの両側
部42B、42Cとを有し、検査室20のところでペレット案内
シュート組立体40の上方に使用される。カバー42は、音
響エネルギーを反射させたり検査室内に閉じ込めたりす
る手段となる。このカバー42は、貫通状態で画成された
細長いスロット74の形態の複数の開口を有し、同スロッ
ト74は、互いに平行に延び、且つ、検査室20を通って傾
斜したペレット案内シュート組立体40を下降するペレッ
ト38の滑動運動の長手方向通路にほぼ直交するように延
びている。また、カバー42には切欠きもしくは開口76が
貫通形成されており、該開口76が、第14図〜第16図に最
も良く示すように音響エネルギーの送受信変換器36A、3
6Bを装着するハウジング22Aを有する超音波検査ヘッド2
2を受け入れていて、音響エネルギーを検査室20内に送
り入れると共に同検査室20から受け取って、検査室20内
のペレット38に上述の音響エネルギーを伝播させたり、
ペレット38から音響エネルギーを伝播するようになって
いる。
本発明の改良式検査装置のペレット位置検知装置44
は、ペレット38が重力の影響下に検査室を通る長手方向
通路に沿ってペレット案内シュート組立体40を滑り落ち
る時に同ペレット38の位置を検知するため、検査室20の
ところで支持基板46及びカバー42に関連している。特
に、支持基板46には、その角部56のところに、検査室20
を通るペレット38の長手方向通路に沿って延びるように
板52、54の切欠き領域62、64と整列して、細長い開口も
しくはスリット78が貫通状態で画成されている。上述の
ように、カバー42に画成されたスロット74は検査室20を
通るペレット38の長手方向通路に沿って離間している。
ペレット位置検知装置44は、支持基板の角部56の外
に、細長い貫通スリット78に整列して配置された投光手
段80を含んでおり、同投光手段80により、開口したスリ
ットを経て検査室20を横断するように光が送信される。
また、該ペレット位置検知装置44は、カバー42の外に、
各スロット74に整列して配置された複数の受光手段82を
含んでおり、同受光手段82が、投光手段80により検査室
20を横断してカバーのスロット74を経て送信された光を
受信する。
上述のように、支持基板の細長いスリット78は、剛に
取着された支持基板46の壁部分48、50により形成された
角部56を貫通するように画成されている。板52、54の隣
接する切欠き領域62、64により露出された内側角部分56
Aは、隣接する切欠き領域の下側に位置するだけでな
く、支持基板46にある開口した細長いスリット78を含ん
でいる。また、この細長いスリット78は、板52、54の隣
接する長手方向部分52A、54A間に支持されたペレット38
の底部の下方にあるので、投光手段80により受光手段82
に送信される光の通路は、ペレット38がその長手方向の
通路に沿って投光、受光手段80、82間を滑動する時に、
ペレット38によって遮断される。
上述の説明から、本発明とそれによる効果とが諒解さ
れるだあろう。また、本発明の精神及び範囲から逸脱し
たり、本発明の重要な利点のどれをも犠牲にしたりする
ことなく、本発明の実施形態、構成及び配列を改変しう
るであろうから、上述の実施形態は単なる好適な黙視は
例示的な実施例を示すに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、先行技術による部品形状検査装置の立面図、
第2図は、第1図に示した検査装置の平面図、第3図
は、核燃料ペレットの検査のため第1図の検査装置を改
変するためのペレット案内シユート組立体と、ペレット
位置検知装置と、超音波検査ヘッドとの拡大側面図、第
4図は、第3図に示したペレット案内シュート組立体の
拡大分解斜視図、第5図は、組み立てた状態のペレット
案内シュート組立体を示す斜視図、第6図及び第7図
は、検査のため異なる直径のペレットを位置決めすべく
支持基板上の異なる位置のところにあるペレット案内シ
ュート組立体の調節可能な1対の板を示す、第5図のペ
レット案内シュート組立体の端面図、第8図は、検査室
にあるペレットを示す、第5図のペレット案内シュート
組立体の部分平面図、第9図は、第8図の9−9線に沿
ったペレット案内シュート組立体の断面図、第10図は、
検査室で第8図のペレット案内シュート組立体の上方に
使用するカバーの斜視図、第11図は、第10図のカバーの
拡大平面図、第12図は、第10図のカバーが装着された第
8図のペレット案内シュート組立体の平面図、第13図
は、カバーが付けられたペレット案内シュート組立体を
第12図の13−13線に沿って示す断面図、第14図は、第3
図の超音波検査ヘッドの側面図、第15図は、第14図の15
−15線に沿って見た超音波検査ヘッドの平面図、第16図
は、第14図の16−16線に沿って見た超音波検査ヘッドの
底面図である。 10……検査装置 20……検査室 22……検査ヘッド(送信・受信手段) 38……核燃料ペレット 40……ペレット案内シュート組立体 42……音響エネルギー反射カバー(カバー) 46……支持基板 48、50……1対の壁部分 48A、48B……長手方向の1対の縁部 48C、50C……上側側面部分(壁部分の諸部分) 50A、50B……長手方向の1対の縁部 52、54……1対の細長い板 52A、54A……長手方向部分 56……角部 56A……内側角部分(壁部分の諸部分) 58、60……スロット(開口手段) 62、64……切欠き領域(開口手段) 70……スロットもしくは穴(取着手段) 72……固着具(取着手段)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】核燃料ペレットを表面傷について検査する
    検査装置において、同検査装置の検査室を貫いて延びる
    ペレット案内シュート組立体であって、該ペレット案内
    シュート組立体が、 (a)1対の細長い壁部分から構成され、該壁部分の各
    々は、離隔した端部にある長手方向に延びた1対の縁部
    を有し、該1対の壁部分は、前記縁部のうち隣接した縁
    部に沿って互いに剛に取着されて角部を形成すると共
    に、前記縁部のうち離隔した縁部において互いに谷形に
    開いて、実質的にV形の横断面形状を有する、支持基板
    と、 (b)該支持基板の前記1対の壁部分の上側隣接側面上
    にそれぞれ配置された1対の細長い板と、 (c)前記検査装置の前記検査室内に位置する前記1対
    の細長い板の、互いに隣接すると共に長手方向に延び
    る、部分の間で且つ同部分に接して異なる直径の核燃料
    ペレットを支持するために、前記壁部分の前記隣接した
    縁部に接近する方向及び離隔する方向に滑動して前記1
    対の細長い板を所望の静止位置に位置決めすべく、前記
    1体の細長い板を前記壁部分に調節自在に取着する固定
    手段と、 を備える検査装置のペレット案内シュート組立体。
  2. 【請求項2】表面傷について核燃料ペレットを検査する
    検査装置であって、 (a)検査室と、 (b)該検査室を貫いて延びると共に、 (i)互いにしっかり取着されると共に実質的にV形の
    横断面形状を有する1対の細長い壁部分からなる支持基
    板と、 (ii)該支持基板の前記壁部分の上側隣接側面にそれぞ
    れ取着される1対の細長い板であって、前記検査室内に
    配置された該細長い板の隣接する長手方向部分上の間に
    核燃料ペレットを支持する前記1対の細長い板とを備
    え、 (iii)前記1対の細長い板が開口手段を有し、該開口
    手段が、前記1対の細長い板の前記隣接する長手方向部
    分において核燃料ペレットの下側に位置して前記支持基
    板の前記壁部分の諸部分を露出させると共に、前記露出
    した前記壁部分の諸部分も核燃料ペレットの下側に位置
    していて、同諸部分からの音響エネルギーの反射によ
    り、同音響エネルギーが前記1対の細長い板の前記隣接
    した長手方向部分に隣接する核燃料ペレットの底部及び
    側部へ及びそこから伝播できるようになっている、 ペレット案内シュート組立体と、 (c)前記検査室のところで該ペレット案内シュート組
    立体の上に配置された音響エネルギー反射カバーと、 (d)前記検査室に音響エネルギーを送信して同検査室
    から音響エネルギーを受信し、同検査室内の核燃料ペレ
    ットに対して音響エネルギーを伝播する送信・受信手段
    と、 の組み合わせからなる核燃料ペレットの検査装置。
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