JP3038167B2 - 噴霧冷却式除熱器の製作方法 - Google Patents
噴霧冷却式除熱器の製作方法Info
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- JP3038167B2 JP3038167B2 JP9180706A JP18070697A JP3038167B2 JP 3038167 B2 JP3038167 B2 JP 3038167B2 JP 9180706 A JP9180706 A JP 9180706A JP 18070697 A JP18070697 A JP 18070697A JP 3038167 B2 JP3038167 B2 JP 3038167B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、噴霧冷却式除熱
器、特に宇宙軌道上のような真空に近い低圧力環境下で
用いるのに好適な噴霧冷却式除熱器の製作方法に関す
る。
器、特に宇宙軌道上のような真空に近い低圧力環境下で
用いるのに好適な噴霧冷却式除熱器の製作方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】噴霧冷却式除熱器は、宇宙船や宇宙往還
機などの発生熱を吸熱して温度上昇した循環冷媒（被冷
却冷媒）の伝熱面に、冷却冷媒を噴霧して、その蒸発潜
熱で所定の温度まで冷却する除熱装置である。冷却冷媒
としては、通常蒸発潜熱の大きな水が使用される。
機などの発生熱を吸熱して温度上昇した循環冷媒（被冷
却冷媒）の伝熱面に、冷却冷媒を噴霧して、その蒸発潜
熱で所定の温度まで冷却する除熱装置である。冷却冷媒
としては、通常蒸発潜熱の大きな水が使用される。
【０００３】噴霧冷却式除熱器の構成を図７に示す。除
熱器本体１は、円形の内筒２と外筒３との間の流路４に
被冷却冷媒を流し、噴霧ノズル５から内筒２の内面に水
を噴霧するものである。被冷却冷媒から熱を奪って蒸発
した水は、排気ダクト６及び排気ノズル７を通って、宇
宙空間に排出される（関連する先行技術として、特開平
３−１３７７０号公報、特開平４−７８７９８号公報、
特開平４−２５４２９７号公報、特開平５−１３１９９
９号公報、特開平６−１０７２９９号公報等がある）。
熱器本体１は、円形の内筒２と外筒３との間の流路４に
被冷却冷媒を流し、噴霧ノズル５から内筒２の内面に水
を噴霧するものである。被冷却冷媒から熱を奪って蒸発
した水は、排気ダクト６及び排気ノズル７を通って、宇
宙空間に排出される（関連する先行技術として、特開平
３−１３７７０号公報、特開平４−７８７９８号公報、
特開平４−２５４２９７号公報、特開平５−１３１９９
９号公報、特開平６−１０７２９９号公報等がある）。
【０００４】ところで、この噴霧冷却式除熱器の被冷却
冷媒の流路形態として、（ａ）噴霧冷却式除熱器の周方
向で流路を均等に分割し、かつ分割した各流路を上下方
向で蛇行型に形成する蛇行方式、（ｂ）上下方向に対し
て周方向に沿って螺旋状に流路を形成する螺旋方式があ
る。
冷媒の流路形態として、（ａ）噴霧冷却式除熱器の周方
向で流路を均等に分割し、かつ分割した各流路を上下方
向で蛇行型に形成する蛇行方式、（ｂ）上下方向に対し
て周方向に沿って螺旋状に流路を形成する螺旋方式があ
る。
【０００５】これらのうち、螺旋方式の流路を有する噴
霧冷却式除熱器としては、内筒の外周に被冷却冷媒流路
であるチューブを螺旋状に巻き付け、さらに外側を外筒
で覆い、内筒，螺旋チューブ，外筒の隙間に低融点合金
を充填し接着固定したものが提案されている（先行技術
として、特開平６−１０７２９９号公報がある）。
霧冷却式除熱器としては、内筒の外周に被冷却冷媒流路
であるチューブを螺旋状に巻き付け、さらに外側を外筒
で覆い、内筒，螺旋チューブ，外筒の隙間に低融点合金
を充填し接着固定したものが提案されている（先行技術
として、特開平６−１０７２９９号公報がある）。
【０００６】しかし、かかる構造の噴霧冷却式除熱器
は、低融点合金の充填量が除熱器本体の重量増加とな
る。また、内筒，螺旋チューブ，外筒と低融点合金は、
融点などの違いにより材質が異なるために、線膨張率の
違いによって、製作過程（低融点合金の凝固）中に部材
同士の接触面などに隙間（巣）が発生することが予想さ
れるが、これを完全に除去するのは技術的に困難であ
る。前記隙間（巣）は、例えごく僅か（数μｍ程度）で
あったとしても、気体の熱伝導率が金属のそれに比べて
著しく低いので、極めて大きな熱抵抗となる。このため
内筒内面と被冷却冷媒流路の間で、熱が伝わりにくい部
分が発生し、所定の伝熱性能が達成されなくなり、設計
時に想定した熱量を排出することができなくなる恐れが
ある。しかも、特に熱負荷が低く、除熱器内圧力が水の
三重点以下となる運転モードでは、隙間（巣）の発生に
よって熱が伝わりにくい部分の伝熱面（内筒内面）がコ
ールドスポットとなって、噴霧した水が伝熱面上で氷結
し、除熱器を正常に運転させることができなくなる恐れ
がある。
は、低融点合金の充填量が除熱器本体の重量増加とな
る。また、内筒，螺旋チューブ，外筒と低融点合金は、
融点などの違いにより材質が異なるために、線膨張率の
違いによって、製作過程（低融点合金の凝固）中に部材
同士の接触面などに隙間（巣）が発生することが予想さ
れるが、これを完全に除去するのは技術的に困難であ
る。前記隙間（巣）は、例えごく僅か（数μｍ程度）で
あったとしても、気体の熱伝導率が金属のそれに比べて
著しく低いので、極めて大きな熱抵抗となる。このため
内筒内面と被冷却冷媒流路の間で、熱が伝わりにくい部
分が発生し、所定の伝熱性能が達成されなくなり、設計
時に想定した熱量を排出することができなくなる恐れが
ある。しかも、特に熱負荷が低く、除熱器内圧力が水の
三重点以下となる運転モードでは、隙間（巣）の発生に
よって熱が伝わりにくい部分の伝熱面（内筒内面）がコ
ールドスポットとなって、噴霧した水が伝熱面上で氷結
し、除熱器を正常に運転させることができなくなる恐れ
がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
螺旋方式の流路を有する噴霧冷却式除熱器の軽量化を達
成でき、また、熱交換部での熱抵抗を低減し、除熱性能
を高く設定でき、しかもコールドスポットが生じないよ
うにし、その上製作を合理化しコストを低下できる噴霧
冷却式除熱器の製作方法を提供しようとするものであ
る。
螺旋方式の流路を有する噴霧冷却式除熱器の軽量化を達
成でき、また、熱交換部での熱抵抗を低減し、除熱性能
を高く設定でき、しかもコールドスポットが生じないよ
うにし、その上製作を合理化しコストを低下できる噴霧
冷却式除熱器の製作方法を提供しようとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の噴霧冷却式除熱器の製作方法は、内筒の内側
の端部中心付近に冷却冷媒を噴霧するノズルを設けて成
る噴霧冷却式除熱器を製作するにおいて、厚肉円筒を内
筒の素材として用い、この厚肉円筒の外周面上下方向に
螺旋状の溝を削設し、次にこの螺旋状の溝の開口面に帯
状の蓋板を螺旋状に巻きながら接合封塞して、外筒を形
成すると共に内筒と外筒との間に螺旋状の被冷却冷媒流
路を形成し、次いで前記内筒及び外筒の上下端にフラン
ジを溶接し、然る後前記被冷却冷媒流路の両端に被冷却
冷媒の入口プラグと出口プラグを取り付けることを特徴
とするものである。
の本発明の噴霧冷却式除熱器の製作方法は、内筒の内側
の端部中心付近に冷却冷媒を噴霧するノズルを設けて成
る噴霧冷却式除熱器を製作するにおいて、厚肉円筒を内
筒の素材として用い、この厚肉円筒の外周面上下方向に
螺旋状の溝を削設し、次にこの螺旋状の溝の開口面に帯
状の蓋板を螺旋状に巻きながら接合封塞して、外筒を形
成すると共に内筒と外筒との間に螺旋状の被冷却冷媒流
路を形成し、次いで前記内筒及び外筒の上下端にフラン
ジを溶接し、然る後前記被冷却冷媒流路の両端に被冷却
冷媒の入口プラグと出口プラグを取り付けることを特徴
とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の噴霧冷却式除熱器の製作
方法の実施形態について説明する。先ず製作しようとす
る噴霧冷却式除熱器の構造を図１によって説明すると、
１は除熱器本体で、円形の内筒２と外筒３との間に被冷
却冷媒流路４を有し、該流路４の両端に被冷却冷媒の入
口プラグ８，出口プラグ９を有し、上下端に上部フラン
ジ１０，下部フランジ１１を有するもので、前記内筒２
の内側の端部中心付近には、冷却冷媒を噴霧するノズル
５を有する。前記被冷却冷媒流路４は、図２に示すよう
に厚肉の内筒２の外周面に螺旋状に形成された断面矩形
の溝１２と、この溝１２の開口面を封塞した外筒形成用
螺旋状蓋板１３とにより構成される。尚、内筒２の内周
面には縦向きに鋸歯状の凹凸１４を有してノズル５から
噴霧される冷却冷媒の接触面積が拡大される。
方法の実施形態について説明する。先ず製作しようとす
る噴霧冷却式除熱器の構造を図１によって説明すると、
１は除熱器本体で、円形の内筒２と外筒３との間に被冷
却冷媒流路４を有し、該流路４の両端に被冷却冷媒の入
口プラグ８，出口プラグ９を有し、上下端に上部フラン
ジ１０，下部フランジ１１を有するもので、前記内筒２
の内側の端部中心付近には、冷却冷媒を噴霧するノズル
５を有する。前記被冷却冷媒流路４は、図２に示すよう
に厚肉の内筒２の外周面に螺旋状に形成された断面矩形
の溝１２と、この溝１２の開口面を封塞した外筒形成用
螺旋状蓋板１３とにより構成される。尚、内筒２の内周
面には縦向きに鋸歯状の凹凸１４を有してノズル５から
噴霧される冷却冷媒の接触面積が拡大される。
【００１０】 次に上記構造の噴霧冷却式除熱器を製作す
る本発明の製作方法の実施形態を図によって説明する
と、先ず図３の（ａ）に示す厚肉円筒１５を内筒２の素
材として用い、この厚肉円筒１５の内周面に図３の
（ｂ）に示すように縦向き鋸歯状の凹凸１４を削設した
後、外周面上下方向に図３の（ｃ）に示すように螺旋状
の溝１２を削設し、且つ溝１２の底に内筒２を形成する
と共に、溝１２の開口縁、換言すれば隣り合う溝１２を
区画している螺旋状の仕切壁１５′の外周面の上下に、
段部１６，１６を切欠形成した。次に内筒２の外周側の
螺旋状の溝１２の開口面に、図３の（ｄ）に示すように
帯状の蓋板１３を螺旋状に巻きながら、この帯状の蓋板
１３を仕切壁１５′の外周面の上下の切欠段部１６，１
６に嵌め込んで接合封塞していって、図３の（ｅ）に示
すように外筒３を形成することによって、内筒２と外筒
３との間に被冷却冷媒流路４を形成した。次いで、外筒
３の上下端を内筒２の上下端と面一にした上で、その上
下端に図３の（ｆ）に示すように上部フランジ１０、下
部フランジ１１を接合して除熱器本体１を構成した。然
る後、図３の（ｇ）に示すように前記被冷却冷媒流路４
の下端に被冷却冷媒の入口プラグ８、出口プラグ９を取
り付けた。
る本発明の製作方法の実施形態を図によって説明する
と、先ず図３の（ａ）に示す厚肉円筒１５を内筒２の素
材として用い、この厚肉円筒１５の内周面に図３の
（ｂ）に示すように縦向き鋸歯状の凹凸１４を削設した
後、外周面上下方向に図３の（ｃ）に示すように螺旋状
の溝１２を削設し、且つ溝１２の底に内筒２を形成する
と共に、溝１２の開口縁、換言すれば隣り合う溝１２を
区画している螺旋状の仕切壁１５′の外周面の上下に、
段部１６，１６を切欠形成した。次に内筒２の外周側の
螺旋状の溝１２の開口面に、図３の（ｄ）に示すように
帯状の蓋板１３を螺旋状に巻きながら、この帯状の蓋板
１３を仕切壁１５′の外周面の上下の切欠段部１６，１
６に嵌め込んで接合封塞していって、図３の（ｅ）に示
すように外筒３を形成することによって、内筒２と外筒
３との間に被冷却冷媒流路４を形成した。次いで、外筒
３の上下端を内筒２の上下端と面一にした上で、その上
下端に図３の（ｆ）に示すように上部フランジ１０、下
部フランジ１１を接合して除熱器本体１を構成した。然
る後、図３の（ｇ）に示すように前記被冷却冷媒流路４
の下端に被冷却冷媒の入口プラグ８、出口プラグ９を取
り付けた。
【００１１】 上記の製作方法により製作された噴霧冷却
式除熱器は、内筒２の外周面の螺旋状の溝１２と、この
溝１２の開口面を封塞した螺旋状の蓋板１３により形成
された外筒３とより、螺旋状の被冷却冷媒流路４が構成
されているので、内筒２の内周面の伝熱面から被冷却冷
媒流路４を流れる被冷却冷媒までの間で大きな熱抵抗と
なる部分が無くなり、内筒２の内周面でコールドスポッ
トが生ぜず、熱の通過率および除熱効率を高く設定でき
る。また、内筒２と外筒３との間で従来のように螺旋チ
ューブを固定するための低融点合金を充填する必要が無
いので、除熱器本体１に余分な重量を増やすことが無
く、噴霧冷却式除熱器の軽量化が図ることができる。さ
らに、除熱器本体の構造が極めて単純であるので、製作
を著しく合理化できて、コストの低下を図ることができ
る。
式除熱器は、内筒２の外周面の螺旋状の溝１２と、この
溝１２の開口面を封塞した螺旋状の蓋板１３により形成
された外筒３とより、螺旋状の被冷却冷媒流路４が構成
されているので、内筒２の内周面の伝熱面から被冷却冷
媒流路４を流れる被冷却冷媒までの間で大きな熱抵抗と
なる部分が無くなり、内筒２の内周面でコールドスポッ
トが生ぜず、熱の通過率および除熱効率を高く設定でき
る。また、内筒２と外筒３との間で従来のように螺旋チ
ューブを固定するための低融点合金を充填する必要が無
いので、除熱器本体１に余分な重量を増やすことが無
く、噴霧冷却式除熱器の軽量化が図ることができる。さ
らに、除熱器本体の構造が極めて単純であるので、製作
を著しく合理化できて、コストの低下を図ることができ
る。
【００１２】 尚、前記のように製作された噴霧冷却式除
熱器における被冷却冷媒流路４を構成している螺旋状の
溝１２は、断面矩形であるが、これに限るものではな
く、図４の（ａ），（ｂ）に示すように断面Ｕ字形の溝
１２′、断面半円形の溝１２″等でもよいものである。
また、溝１２の開口面を封塞した外筒形成用螺旋状蓋板
１３は、前記実施形態の製作方法において、隣り合う溝
１２の仕切壁１５′の外周面の上下の切欠段部１６，１
６に嵌め込んで接合封塞しているが、図５に示すように
切欠段部１６，１６を設けることなく、仕切壁１５′の
外周面に直かに巻き付けながら上下方向で接続して接合
封塞してもよい。さらに、内筒２の内周面に、縦向き鋸
歯状の凹凸１４を設けて、ノズル５から噴霧される冷却
冷媒の接触面積を拡大しているが、図６に示すように螺
旋状の凹凸１４′を設けても同様に冷却冷媒の接触面積
を拡大できるものである。また、被冷却冷媒流路４にリ
ブを設けたり、捩りテープを挿入するなどして、被冷却
冷媒側の伝熱特性を向上させるようにしてもよい。
熱器における被冷却冷媒流路４を構成している螺旋状の
溝１２は、断面矩形であるが、これに限るものではな
く、図４の（ａ），（ｂ）に示すように断面Ｕ字形の溝
１２′、断面半円形の溝１２″等でもよいものである。
また、溝１２の開口面を封塞した外筒形成用螺旋状蓋板
１３は、前記実施形態の製作方法において、隣り合う溝
１２の仕切壁１５′の外周面の上下の切欠段部１６，１
６に嵌め込んで接合封塞しているが、図５に示すように
切欠段部１６，１６を設けることなく、仕切壁１５′の
外周面に直かに巻き付けながら上下方向で接続して接合
封塞してもよい。さらに、内筒２の内周面に、縦向き鋸
歯状の凹凸１４を設けて、ノズル５から噴霧される冷却
冷媒の接触面積を拡大しているが、図６に示すように螺
旋状の凹凸１４′を設けても同様に冷却冷媒の接触面積
を拡大できるものである。また、被冷却冷媒流路４にリ
ブを設けたり、捩りテープを挿入するなどして、被冷却
冷媒側の伝熱特性を向上させるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の噴霧冷
却式除熱器の製作方法によれば、内筒内面の伝熱面から
被冷却冷媒流路の被冷却冷媒までの間で大きな熱抵抗と
なる部分が無く、内筒内周面でコールドスポットが生ぜ
ず、熱の通過率および除熱効率を高く設定できる噴霧冷
却式除熱器を合理的に低コストで製作することができ
る。また、本発明の噴霧冷却式除熱器の製作方法によれ
ば、内筒と外筒との間で従来のように螺旋チューブを固
定するための低融点合金を充填する必要が無いので、除
熱器本体に余分な重量を増やすことが無く、噴霧冷却式
除熱器を軽量化できる。さらに、製作中に、被冷却冷媒
流路を容易に乱流促進構造（リブの取付け、捩りテープ
の挿入）とすることができ、被冷却冷媒側の伝熱特性を
向上させることができる。
却式除熱器の製作方法によれば、内筒内面の伝熱面から
被冷却冷媒流路の被冷却冷媒までの間で大きな熱抵抗と
なる部分が無く、内筒内周面でコールドスポットが生ぜ
ず、熱の通過率および除熱効率を高く設定できる噴霧冷
却式除熱器を合理的に低コストで製作することができ
る。また、本発明の噴霧冷却式除熱器の製作方法によれ
ば、内筒と外筒との間で従来のように螺旋チューブを固
定するための低融点合金を充填する必要が無いので、除
熱器本体に余分な重量を増やすことが無く、噴霧冷却式
除熱器を軽量化できる。さらに、製作中に、被冷却冷媒
流路を容易に乱流促進構造（リブの取付け、捩りテープ
の挿入）とすることができ、被冷却冷媒側の伝熱特性を
向上させることができる。
【図１】本発明の製作方法で製作しようとする噴霧冷却
式除熱器の一例を示す一部破断斜視図である。
式除熱器の一例を示す一部破断斜視図である。
【図２】図１の一部拡大縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は図１の噴霧冷却式除熱器を製
作する本発明の製作方法の一実施形態を示す工程図であ
る。
作する本発明の製作方法の一実施形態を示す工程図であ
る。
【図４】（ａ），（ｂ）は夫々被冷却冷媒流路を構成す
る螺旋状の溝の断面形状の他の例を示す図である。
る螺旋状の溝の断面形状の他の例を示す図である。
【図５】外筒を形成する螺旋状蓋板の他の取付方法を示
す要部縦断面図である。
す要部縦断面図である。
【図６】内筒の内周面に螺旋状の凹凸を設けた他の例を
示す一部斜視図である。
示す一部斜視図である。
【図７】従来の噴霧冷却式除熱器の構成を示す概略縦断
面図である。
面図である。
２ 内筒 ３ 外筒 ４ 被冷却冷媒流路 ５ 噴霧ノズル ８ 入口プラグ ９ 出口プラグ １０ 上部フランジ １１ 下部フランジ １２，１２′，１２″ 螺旋状の溝 １３ 外筒形成用螺旋状蓋板１５ 厚肉円筒
フロントページの続き (72)発明者 奥山 圭一 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内 (56)参考文献 実開 昭56−42684（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−94238（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28D 1/00 - 13/00 B64G 1/50
Claims (1)
- 【請求項１】 内筒の内側の端部中心付近に冷却冷媒を
噴霧するノズルを設けて成る噴霧冷却式除熱器を製作す
るにおいて、厚肉円筒を内筒の素材として用い、この厚
肉円筒の外周面上下方向に螺旋状に溝を削設し、次にこ
の螺旋状の溝の開口面に帯状の蓋板を螺旋状に巻きなが
ら接合封塞して、外筒を形成すると共に内筒と外筒との
間に螺旋状の被冷却冷媒流路を形成し、次いで前記内筒
及び外筒の上下端にフランジを溶接し、然る後前記被冷
却冷媒流路の両端に被冷却冷媒の入口プラグと出口プラ
グを取り付けることを特徴とする噴霧冷却式除熱器の製
作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9180706A JP3038167B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 噴霧冷却式除熱器の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9180706A JP3038167B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 噴霧冷却式除熱器の製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114273A JPH1114273A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3038167B2 true JP3038167B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=16087898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9180706A Expired - Fee Related JP3038167B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 噴霧冷却式除熱器の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038167B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7778430B2 (en) | 2004-01-09 | 2010-08-17 | National University Corporation NARA Institute of Science and Technology | Flesh conducted sound microphone, signal processing device, communication interface system and sound sampling method |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100907050B1 (ko) | 2007-11-15 | 2009-07-09 | 주식회사 에이티티알앤디 | 냉각장치 및 그 제조방법 |
| US20100116823A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-13 | Applied Materials, Inc. | Hydroformed fluid channels |
| JP4775428B2 (ja) * | 2008-11-20 | 2011-09-21 | 日本軽金属株式会社 | ヒートプレートの製造方法 |
| JP4775431B2 (ja) * | 2008-12-09 | 2011-09-21 | 日本軽金属株式会社 | ヒートプレートの製造方法 |
| JP2010163291A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Ihi Corp | ガラス溶融炉 |
| JP6341614B2 (ja) * | 2014-12-19 | 2018-06-13 | トクデン株式会社 | 流体加熱装置 |
| KR102474398B1 (ko) * | 2021-10-22 | 2022-12-06 | 이정길 | 열교환 일체형 제면기 |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP9180706A patent/JP3038167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7778430B2 (en) | 2004-01-09 | 2010-08-17 | National University Corporation NARA Institute of Science and Technology | Flesh conducted sound microphone, signal processing device, communication interface system and sound sampling method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1114273A (ja) | 1999-01-22 |
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