JP3179453B2 - 蠕動ポンプ - Google Patents

蠕動ポンプ

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JP3179453B2
JP3179453B2 JP2000014878A JP2000014878A JP3179453B2 JP 3179453 B2 JP3179453 B2 JP 3179453B2 JP 2000014878 A JP2000014878 A JP 2000014878A JP 2000014878 A JP2000014878 A JP 2000014878A JP 3179453 B2 JP3179453 B2 JP 3179453B2
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ハリー・エッチ・レベーン
ウィリアム・カーラー
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ディヴァイス・サイエンス・インコーポレーテッド
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1284—Means for pushing the backing-plate against the tubular flexible member
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14212—Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A61M5/14232—Roller pumps

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は流体をポンピングす
る蠕動ポンプに関し、この蠕動ポンプは、ポンピングさ
れる液体が充填された可撓性チューブの装着ないし取外
しのための、独創的な、迅速解放機構を有するものであ
る。本発明は、尿等の液体や液体状の治療薬剤等のポン
ピングを行なう、医療技術の分野において、特に有用な
ものである。
【従来の技術】可撓性チューブの内部において流体を流
動させるための蠕動ポンプが、従来公知となっている。
また、その種のポンプは特に医科学の分野にその用途を
見い出しており、体液を流動させるためにも、また治療
薬剤を投与するためにも用いられている。典型的な例を
挙げるならば、その種の蠕動ポンプにおいてはロータが
シャフト上に偏心して載置され、このシャフトの回転に
よってロータが軌道経路（公転経路）をたどるようにし
てあり、この軌道経路上においてロータが可撓性チュー
ブに間欠的に加圧当接してこのチューブに対して圧縮を
行ない、これにより液体をチューブの内部において流動
させるものである。この種のポンプは、例えば、米国特
許公報第４５５９０４０号（Ｈｏｒｒｅｓ ｅｔ ａ
ｌ．）や、米国特許公報第４５４０３５１号並びに米国
特許公報第４６３１００７号（２件ともＯｌｓｏｎ）等
に、記載されている。先の米国特許公報第４５５９０４
０号は、分割式のステータチャンバを備えた蠕動ポンプ
を示しており、後の２件の米国特許公報第４５４０３５
１号並びに同第４６３１００７号には、ポンピングされ
る液体が充填された可撓性チューブの、装着と取外しと
を行なうためのヒンジで取付けられた顎形部材を備え
た、蠕動ポンプが記載されている。
【発明が解決しようとする課題】以上に挙げた従来技術
にも述べられているように、蠕動ポンプに関して遭遇す
る課題のうちの１つに、回転する押圧部材に当接させた
状態で可撓性チューブをポンプ内に保持するための機構
が、複雑であることがある。ポンピングの作動の実行中
には、可撓性チューブを固定面上に確実に保持して、軌
道運動をしているロータがチューブを圧縮できるように
する必要がある。しかしながらそれと同時に、煩雑な分
解ないし再組立ての操作を必要とすることなく、可撓性
チューブの取外し及び装着が迅速、且つ容易にできるよ
うな機構を備えることも望まれる。このことは、特に、
蠕動ポンプが医学的環境において吐出流量の明確なポン
プとして利用される場合に、即ち、体液の流動、体液の
液量測定、また、液体治療薬剤の液量の測定等のため
に、吐出流量の明確なポンプとして利用される場合に、
重要な、そして決定的な特徴である。何とならば、治療
を実施している臨床医ないしその助手には、器具の操作
のための多くの仕事にかかわっている時間が無いことも
往々にしてあり、またそのような仕事に注意を払えない
こともあるため、その用途のために設計されている吐出
流量の明確なポンプによってなされる、液量測定、つま
り体積量の測定に頼らざるを得ないからである。従って
本発明の課題は、ポンピングされる液体が充填された可
撓性チューブの、迅速且つ容易な装着及び保持を可能と
する、閉塞機構（チューブをセットした後にポンプを閉
状態とする機構）を備えた蠕動ポンプを、提供すること
にある。本発明の更なる課題は、ポンプの機構を分解な
いし取外しする必要無しに、ポンプから可撓性チューブ
を迅速且つ効率的に取外すことを可能とする解放機構を
備えた、蠕動ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明は、ポンプハウジ
ングに載置された摺動シュー機構を有する蠕動ポンプを
指向しており、この摺動シュー機構によって、ポンプを
迅速且つ容易に開閉してこのポンプが作用する流体移送
用の可撓性チューブの装着と取外しを行なうことが可能
となっている。より具体的には、本発明は、ローラアセ
ンブリを回転させ、可撓性チューブに対し係合及び圧縮
を行なわせて同チューブ内の流体を連続的に吐出流動さ
せるためのモータを有する蠕動ポンプから成る。ローラ
アセンブリはローラハウジングの内部に載置された少な
くとも３つのローラを含んで成る。ローラハウジングは
モータに連結されたシャフト上に配設されており、この
シャフトが回転することによってローラがシャフトの周
りを軌道回転（公転）する。ローラアセンブリはポンプ
ハウジングに載置されており、このポンプハウジングに
は複数のスロットが形成されている。１つのシューが、
可撓性チューブと係合すべく、ローラアセンブリの下方
においてそれらのスロットに摺動自在に取付けられてい
る。このシューはローラハウジングに対して相対的に垂
直方向に移動自在に構成され、これは、シューの上方な
いし下方への移動を可能として、シューがローラアセン
ブリの内部において可撓性チューブの一部分に対して係
合及び保持を行なえるようにし、また、チューブとの係
合を解除してチューブの取外しができるようにするため
である。シューの垂直方向の移動はカムシャフトを介し
て行なわれ、このカムシャフトは偏心してカムジャーナ
ルに載置されたカムをその一端に有し、また、ポンプハ
ウジングの垂直スロットを貫通して他端がシューと係合
している。カムは、カムシャフトが回転されたときに
は、ポンプハウジングに形成されたカムジャーナルの担
持面に対して作用し、カムシャフト並びにこのカムシャ
フトに組合わされているシューを垂直方向に移動させ
る。
【発明の実施の形態】本発明は、添付図面の第１図ない
し第７図を参照することにより更に良く理解される。第
１図ないし第７図は本発明の最適態様である好適実施例
を図示している。第１図に関し、同図にはポンプハウジ
ング９が示され、このポンプハウジング９には電気モー
タ２９とそれに付随するギア機構１（このギア機構は公
知のものである）とが、可撓性モータモウント２８とそ
れに付随するマウントネジ２とによって取付けられ、こ
れらのモータモウントとマウントネジとによって騒音と
振動が遮断される。円形の凹部から成るキャビティ４０
がポンプボディ（ポンプハウジング）９の上部に画成さ
れており、このキャビティは、ローラハウジング１７を
収容するためのものである。ローラハウジングは一対の
円板部材３１と３２とを含んで成り、これらの円板部材
はそれらより小径のシャフト３３で互いに連結され、環
状のスロット３０を画成している。少なくとも３つのロ
ーラ１６が、ローラピン１３を介してローラハウジング
１７の内部の偏心した位置に取付けられている。ベアリ
ング１５がローラピン１３の周りに、しかもローラ１６
の内部に配設されており、ローラがハウジング内で回転
し易いようにしてある。更に、スペーサ１４がピン１３
の周りに、しかもローラ１６の両側に配設されており、
ローラハウジング１７の環状スロット３０の内部におけ
るローラ１６の適切なスペース（間隙）を確保してい
る。ローラハウジング１７はシャフト４１に取付けられ
ており、シャフト４１はポンプボディ９のキャビティ４
０の貫通開口に載置されたベアリング１２の内部を貫通
している。更に、別のスペーサ１１が止め輪１０と共に
備えられており、これらのスペーサと止め輪とは、シャ
フトとローラアセンブリとをポンプボディ９に対して適
切な位置に保持している。シャフト４１はフレキシブル
継手８を介してモータ２９に連結されており、このモー
タ２９によりローラアセンブリ１７が回転される。ロー
タ２９とギア機構１との間にはスイッチ及びセンサを載
置する載置板３が取付けられている。このスイッチ及び
センサの載置板３は回転計数センサアセンブリ４を保持
しており、センサアセンブリ４はネジ５によって載置板
３に取付けられている。回転計数センサ４は、継手８に
ネジ６で取付けた羽根車７の回転数をカウントする。羽
根車７には、継手とシャフトとがモータにより一体に回
転されるときに計数センサ４にその回転を知らせるため
の目印となるマークが、備えられている。センサである
このカウンタは従来の構造のものであり、シャフトの回
転を機械的に検知するものでも良く、また光学的に検知
するものであっても良い。第２図、第３図並びに第４図
を参照すれば分るように、可撓性チューブ３４の内部の
流体は、ローラハウジング１７の回転によって流動させ
られる。このローラハウジング１７の回転はローラ１６
を軌道回転（公転）させ、第４図に示す如く閉位置にあ
るシュー１９を押圧する状態で、流体が充填されている
可撓性チューブに対し間欠的に係合及び圧縮を行なわせ
る。再び図面の第１図に関し、同図からは、シュー１９
に凹面が形成されていることが分る。この凹面は、装置
が第４図に示す閉状態にあるときにローラハウジング１
７の円形の形状と合う形状に、形成されている。ポンプ
ハウジング９は、その載置板４２に垂直スロット３６が
形成されており、この垂直スロット３６にシュー１９の
突起３８が挿通され、それによってシュー１９は、ポン
プハウジング９の載置板４２の表面に当接した状態で垂
直に移動することができるようになっている。このシュ
ー１９の垂直方向の移動により、図面の第２図並びに第
３図に示すように開状態とすることも、また第４図に示
すように閉状態として可撓性チューブをローラ１６及び
ローラハウジング１７に係合させることもできる。カム
シャフト３９はポンプハウジング９の載置板４２に形成
された垂直スロット３７を貫通して、シュー１９ととも
に垂直方向に移動可能なようにシュー１９と係合してい
る。カム２４がこのシャフト３９に偏心して載置されて
おり、このシャフト３９はレバー２０を介してカム２４
と一体に回転され、レバー２０はシュー１９の底部に形
成されたスロット３５を貫通してシャフト３９にねじ込
まれて係合している。すなわち、ポンプハウジング９に
作用する偏心円板の形状をしたカム２４と、シュー１９
に作用し、一端をカム２４に取り付けられ該カム２４の
偏心軸線に沿って延びているカムシャフト３９と、一端
を該カムシャフト３９に取り付けられ該カムシャフト３
９から横方向に延びており、他端を操作することにより
カム２４を回転可能なレバーアーム２０とにより、シュ
ー１９を垂直方向に移動させるカム手段（シュー駆動手
段）が構成されている。カムカバー２５がネジ２６を介
してポンプボディ（ポンプハウジング）９に載置されて
いる。このカムカバー２５は、カム２４を、ポンプハウ
ジング９により画成されたカムジャーナル４３の内部に
保持している。カムジャーナル４３は、楕円の筒状をし
ており、載置板４２の背面からカムシャフト３９の軸方
向に（カムカバー２５へ向かう方向に）突出するように
して形成されている（第５図ないし第７図参照）。ポン
プ使用中にレバー２０が不用意に操作されてカム２４が
回転されないよう、ボールプランジャ（例えば鋼球とこ
の鋼球を押圧するスプリングとから成る機構）を組込ん
だスクリュー部材２７がカムを閉位置に保持するために
用いられている。第５図〜第７図に示すように、カムジ
ャーナル４３は２つの担持面４４と４５とを含んで成
り、これらの担持面はカム２４と協働してポンプのシュ
ー１９を開状態及び閉状態にする。レバー２０を作動す
ることによってカム２４とカムシャフト３９とが回転さ
れ、これによりカムシャフト３９がスロット３７の内部
で垂直に移動すると共にそれに応じてシュー１９が垂直
に移動し、その際シュー１９の突起３８はスロット３６
の内部を移動する。従ってノブ２１によりレバーアーム
２０を、スロット３５の中を左側の位置から右側の位置
へ、もしくは右側の位置から左側の位置へと回動させる
だけで、シュー１９が垂直下方に摺動し装置を開状態と
して可撓性チューブの装着、取外しができるようにもな
り、また、シュー１９が垂直上方へ摺動してこのシュー
がローラハウジング１７に当接した状態でロックされ、
ローラハウジングの環状スロット３０の内部においてシ
ュー１９の凹内面とローラ１６との間でチューブが圧縮
されるようにもなる。シュー１９は、閉位置に置かれた
ときに３点ロック状態をなす。すなわち、シュー１９
は、可撓性チューブ３４と係合するように形成された弧
状内面を有し且つ三日月形の形状を成すボディを含んで
成り、この三日月形の両端部分が２つのロック点を形成
しているとともに、三日月形のこれらの端部と端部との
間の弧状内面の中央部分が第３のロック点を形成してい
る。カムシャフトが所定の位置にロックされた状態にあ
ることを表示し、不注意からシューが外されてポンプが
開状態となることを防止するために、安全スイッチ２２
とその取付けネジ２３がポンプの使用を便ならしめるべ
く備えられている。ポンプの作動に際しては、先ず、ポ
ンプで流動させる流体を充填した可撓性チューブ３４が
シュー１９の凹面とローラハウジング１７との間に挿入
される。レバー１０を第２図および第３図に示す右側の
位置である開位置から、第４図に示す左側の位置である
閉位置へと移動することにより、シュー１９が上昇し、
チューブ３４が、シュー１９とローラハウジング１７と
の間において、押圧された状態でローラ１６と当接す
る。ハウジング１７がモータによって回転されると、ロ
ーラ１６が軌道運動の軌跡をたどり、この軌道運動によ
って、ローラ１６が間欠的にチューブ３４に押圧当接
し、チューブ内の液体を明確な吐出流量で、このチュー
ブの中において流動させる。
【発明の効果】本発明は無論、多種多様な用途に利用し
得るものであるが、医学治療に関して、即ち体液ないし
治療用液剤のポンピングに関して、特別の有用性が見い
出されている。本発明は特に、ポンピングされる流体を
充填した可撓性チューブの装着及び取外しのための操作
が、迅速且つ容易にできる点において有利である。図面
から容易に知られるように、本発明の装置は実際に片方
の手を用いるだけで開状態にも閉状態にもすることがで
き、分解及び再組立ての操作を必要としない。本願発明
の一つの大きな特徴は、カム２４、カムシャフト３９お
よびレバーアーム２０を含むカム手段が、カム手段のカ
ムシャフト３９が作用するところのシュー１９と、カム
手段のカム２４が作用するところのポンプハウジング９
とともに、「確動カム機構」を構成していることであ
る。これにより、レバーアーム２０を一方向へ回転させ
たとき、シュー１９は、可撓性チューブ３４と係合して
該チューブ３４をローラハウジング１７内のローラ１６
と当接状態となるように保持する係合位置に向かって確
実に移動し、レバーアーム２０を逆方向に回転させる
と、シュー１９は、可撓性チューブ３４との係合を解か
れて該チューブの取り外しを可能とする脱係合位置に向
かって確実に移動することができる。このようなシュー
１９の確実運動は、レバーアームを回転させるだけで行
うことができる。「戻しばね」のような外部補助力を与
えるような部材は必要なく、また、レバーアームを回転
させるときに該レバーアームに特別な方向の力を加える
必要もない。本発明のもう一つの大きな特徴は、シュー
１９を移動させるカム手段に「偏心円板カム」を利用し
ていることにある。「偏心円板カム」を用いることによ
り、第１に、シューを所望の上方位置へと徐々に上げて
ゆくことができる。それにつれて、挟持される可撓性チ
ューブも徐々に圧迫され、所望の圧迫状態となる。可撓
性チューブを取り外す場合は、逆の作用が徐々に行われ
る。可撓性チューブには、余計な負荷がかからない。第
２に、シューが所望の上昇位置となり、可撓性チューブ
が所望の取り付け状態で保持されると、レバーアームを
積極的に操作しないかぎり、その位置ないし状態が保持
される。別の言い方をすれば、何ら外力を加えることな
く、シューおよび可撓性チューブはその位置ないし状態
を保持することができる。本発明が、種々の変更実施態
様や別実施態様を予期しているものであることも、明白
であろう。それらの変更実施態様、ないし別実施態様も
本発明の範疇に包含されるものと理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、本発明のポンプの構成部材を示す分
解斜視図。
【図２】第２図は、可撓性チューブを装着するために開
状態とした本発明のポンプを示す、正面図。
【図３】第３図は、可撓性チューブを装着した開状態の
本発明のポンプを示す、正面図。
【図４】第４図は、可撓性チューブを装着し、閉状態と
して作動準備が完了した本発明のポンプを示す、正面
図。
【図５】第５図は、他の部材から分離してカムジャーナ
ルとカムジャーナルに設けられた担持面とを示す拡大図
であり、シャフト上に偏心して載置されたカムを示し、
同シャフトについては閉位置にあるところを想像線で示
す図。
【図６】第６図は、他の部材から分離してカムジャーナ
ルとカムジャーナルに設けられた担持面とを示す拡大図
であり、シャフト上に偏心して載置されたカムを示し、
同シャフトについては開位置に向けて半ば回転された状
態にあるところを想像線で示す図。
【図７】第７図は、他の部材から分離してカムジャーナ
ルとカムジャーナルに設けられた担持面とを示す拡大図
であり、シャフト上に偏心して載置されたカムを示し、
同シャフトについては完全に開位置へと回転された状態
にあるところを想像線で示す図である。
【符号の説明】
９ −−− ポンプハウジング（ポンプボディ）、１６
−−− ローラ、１７ −−− ローラハウジング、
１９ −−− シュー、２０ −−− レバーアーム、
２４ −−− カム、２９ −−− モータ、３０ −
−− 環状スロット、３１、３２ −−− 円板部材、
３３ −−− 連結軸、３４ −−− 可撓性チュー
ブ、３５ −−− シューのスロット、３６、３７ −
−− ポンプハウジングのスロット、３９ −−− カ
ムシャフト、４１ −−− 回転シャフト、４３ −−
− カムジャーナル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・カーラー アメリカ合衆国サウス・カロライナ州 29455，ジョンズ・アイランド，メイ ン・ロード 519 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 5/00 341 F04B 43/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポンプハウジングと、 前記ポンプハウジングに載置されたローラアセンブリ手
    段と、 該ローラアセンブリ手段に載置される可撓性チューブ
    と、 回転シャフトを介して前記ローラアセンブリ手段を回転
    させ、該ローラアセンブリ手段に前記可撓性チューブに
    対する係合及び圧縮を行なわせることにより、前記可撓
    性チューブを通して連続的に流体を吐出流動させる、回
    転手段と、 前記ローラアセンブリ手段に近接して前記ポンプハウジ
    ング上に載置されたシュー手段にして、前記可撓性チュ
    ーブと係合して該可撓性チューブを前記ローラアセンブ
    リ手段と当接状態になるように保持する係合位置と、前
    記可撓性チューブとの係合を解かれ、前記可撓性チュー
    ブの取り外しを可能とする脱係合位置との間を移動可能
    なシュー手段と、 前記シュー手段を前記係合位置と前記脱係合位置との間
    で移動させるためのカム手段と、 を備える蠕動ポンプであって、 前記カム手段が、前記ポンプハウジングに作用する偏心
    円板の形状をしたカムと、前記シュー手段に作用し、一
    端を前記カムに取り付けられ該カムの偏心軸線に沿って
    延びているカムシャフトと、一端を該カムシャフトに取
    り付けられ該カムシャフトから横方向に延びており、他
    端を操作することにより前記カムを回転可能なレバーア
    ームとを含んでおり、 前記シュー手段と、前記カム手段と、前記ポンプハウジ
    ングとが、確動カム機構を構成しており、それによっ
    て、前記レバーアームを一方向へ回転させたときに前記
    シュー手段が前記係合位置に向かって確実に移動し、前
    記レバーアームを前記一方向と逆の方向に回転させたと
    きに前記シュー手段が前記脱係合位置に向かって確実に
    移動するようになされており、 前記ローラアセンブリ手段が、前記回転手段に連結され
    た前記回転シャフト上に配設されたローラハウジングの
    内部に載置された少なくとも３つのローラを含んで成
    り、前記回転シャフト及び前記ローラハウジングの回転
    により前記ローラが前記回転シャフトの周りを軌道回転
    （公転）し、 前記ポンプハウジングには前記シュー手段を該ポンプハ
    ウジングに摺動自在に係合させて該シュー手段を移動自
    在とする手段が備えられ、 前記カムシャフトは前記ポンプハウジングに画成された
    スロットを貫通して他端で前記シュー手段と係合してお
    り、 前記カムは、前記カムシャフトが回転されたときに、前
    記ポンプハウジングにより画成されているカムジャーナ
    ルに作用して前記シュー手段を前記可撓性チューブに当
    接するように移動させ、閉位置に置かれたときには３点
    ロック状態を成す、蠕動ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記レバーアームが前記シュー手段に形
    成されたスロットを貫通している、請求項１記載の蠕動
    ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記ローラハウジングが、一対の平行な
    円板部材を含んで成り、それらの円板部材が連結軸上に
    互いに離隔して配設されて前記チューブの一部分が装着
    される環状スロットを形成しており、前記ローラが、前
    記円板部材の間に前記連結軸に対して平行に載置されて
    いる、請求項１または２に記載の蠕動ポンプ。
  4. 【請求項４】 前記回転手段が電気モータである、請求
    項１ないし３のいずれかに記載の蠕動ポンプ。
  5. 【請求項５】 前記カムシャフトが前記レバーアームを
    介して垂直に移動されるようになされている、請求項１
    ないし４のいずれかに記載の蠕動ポンプ。
  6. 【請求項６】 前記シュー手段が、前記係合位置へと移
    動されたときに前記可撓性チューブと当接する弧状面を
    画成するボディを含んでいる、請求項１ないし５のいず
    れかに記載の蠕動ポンプ。
JP2000014878A 1987-06-26 2000-01-24 蠕動ポンプ Expired - Lifetime JP3179453B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/066,759 US4813855A (en) 1987-06-26 1987-06-26 Peristaltic pump
US66759 1987-06-26

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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JP2000213470A JP2000213470A (ja) 2000-08-02
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ID=22071514

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