JP3625861B2 - ロール状物の表皮切断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロール状物の表皮を軸線方向に切断するためのロール状物の表皮切断装置に関する。ここで、ロール状物とは、主として輪転印刷機に使われているロール紙であるが、それ以外にも、プラスチック、紙、金属、木等の素材、又はこれらの複合物より成るロール状物であってもよい。また、表皮とは、梱包材や表層本紙等のロール状物の表層にある材料であり、その梱包材としては、クラフト紙、板紙、プラスチックシート等の種々の梱包材が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、輪転印刷機に使われるロール紙は、クラフト紙、板紙、塩化ビニール樹脂シート等の梱包材により周面及び端面が覆われた状態で運搬されている。そして、この梱包されたロール紙を輪転印刷機にかけるには、先ず、ロール紙の両端面部の梱包材を除去し、次いで周面部の梱包材を除去し、その後、ロール紙から表層の本紙を繰り出し、その先端を適当な形（例えば、Ｖ字状）にカットして紙端を形成し、その紙端に粘着層を形成し、その後、その紙端をロール紙上に巻き戻し、ロール紙表面にほぐれ止めタブを用いて仮止めするという紙継ぎのための仕立てを行っている。
【０００３】
本出願人は、これらの仕立て動作のうち、端面部の梱包材を除去した後の工程を自動化した装置を開発し特許出願した（特開平４−４４９４０号公報参照）。この装置において、ロール紙の周面部の梱包材を除去するには、図１０、図１１に示すように、端面の梱包材を除去した後のロール紙１の周面の梱包材２及び表層本紙（ロール紙の表面の１〜数枚の本紙）１ａを、ロール紙１の軸線方向にずらせ、次いで楔状切開具３をロール紙１の端部外周面に押し付け、その後、図１２に示すように、その楔状切開具３をロール紙１の外周面に押し付けた状態で軸線方向に移動させて、梱包材２及び表層本紙１ａを含む表皮４を全幅に渡って切開し、次いで、ロール紙１を回転させて、切開した表皮４を除去し、ロール紙の先端部分を繰り出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の装置では、楔状切開具３をロール紙外周面に押し付けて移動させ、表皮４を切開する際に、楔状切開具３の刃先が途中で切開中の表層本紙１ａや梱包材２から上方に飛び出して切開不良を生じるとか、逆に切開中の表層本紙１ａの内側の方に突き刺さって、内側の本紙を傷つけてしまう等の問題が発生することが判明した。これらの原因を検討したところ、ロール紙の外周面には小さな凹凸が生じている場合が多く、その凹凸に楔状切開具３が突き刺さることによって、上述の問題が生じていた。また、ロール紙１は寸法精度が悪いため、そのロール紙１の外周面に楔状切開具３を押し付けた時、その楔状切開具３の底面に対してロール紙の外周面がわずかではあるが傾斜する場合が多く、この状態で楔状切開具３をロール紙１に沿って移動させることによっても、楔状切開具３が表皮４を突き破ったり、その内側に突き刺さる等の現象が生じ、上述の問題となっていた。
【０００５】
更に、上記した従来技術では、楔状切開具３による切開を行う前に、ロール紙１の周面の、切断すべき表皮４をロール紙１の軸線方向にずらすが、この時にロール紙外周面にしわを生じ、楔状切開具３がしわの部分に突き刺さることがあった。また、ずらすための動作及び時間を必要とするという問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点を解決すべくなされたもので、ロール紙等のロール状物から、その外周面の梱包材や表層本紙等の表皮を、確実に且つその内側の本紙等を傷つけることなく切断することの可能なロール状物の表皮切断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、表皮を切断するに際し、その表皮をロール状物の軸線方向にずらすことなく、良好に切断可能なロール状物の表皮切断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべくなされた本発明は、所定位置にセットされたロール状物の表皮を軸線方向に切断するための切断装置であって、切断ヘッドと、該切断ヘッドを保持して前記ロール状物の軸線に平行方向に移動するキャリジと、前記切断ヘッドが前記ロール状物に対して半径方向の所定位置となるように、前記切断ヘッドとロール状物とを相対的に位置決めする半径方向位置決め手段とを備え、前記切断ヘッドが、フレームと、このフレームに、前記ロール状物の半径方向に移動可能に保持されたスライドユニットと、該スライドユニットに取り付けられ、ロール状物の表皮を端面から切断する際に、該表皮をすくい上げるへらと、該スライドユニットに取り付けられ、前記へらがすくい上げた表皮を切断する回転刃と、前記スライドユニットを前記フレームに対して、前記スライドユニットの前記フレームに対する移動可能範囲の中間領域内に設定した一定の位置に固定することができると共にその固定を解除可能なクランプ装置とを有することを特徴とするロール状物の表皮切断装置を要旨とする。
【０００９】
【作用】
本発明は上記構成であるので、クランプ装置がスライドユニットをフレームに対して移動可能範囲の中間領域内に設定した一定の位置に固定した状態で、前記半径方向位置決め装置によって前記切断ヘッドをロール状物の端面に対向する位置で且つ半径方向の所定位置に位置決めすると、切断ヘッドのへらがロール状物に対して半径方向の所定位置に位置決めされ、次いでキャリジをロール状物の軸線に対して平行に移動させると、切断ヘッドのへらが、ロール状物の切断すべき表皮の内側に挿入され、表皮をすくい上げながら移動し、回転刃がその表皮を切断してゆく。この際、このへらの先端部分がロール状物に挿入された時点でクランプ装置を解除し、スライドユニットをフレームに対して移動可能とする。これにより、スライドユニットに保持されているへらはスライドユニットと共に、ロール状物の半径方向外方及び内方のいずれにも自在に移動可能となるので、ロール状物の切断すべき表皮の内側に挿入されたへらは、ロール状物の凹凸に追従して半径方向内外方に移動でき、確実に表皮をすくい上げて回転刃に送り込み、切断させる。かくして、へらが表皮を突き破って外部に飛び出すとか、その内側に突き刺さるということがなく、表皮を確実にその内側の本紙等から分離して切断することが可能であり、且つその内側の本紙等を傷つけることもない。この際、へらと回転刃とはスライドユニットに保持されているので、へらがロール状物の凹凸に追従して半径方向内外方に移動した際にも、へらと回転刃とのギャップは常に一定に保たれており、表皮を常に良好に切断できる。また、へらをロール状物の端面から切断すべき表皮の内側に差し込むことにより、切断すべき表皮を分離できるので、従来行っていたような、表皮を軸線方向にずらせるという作業が不要となる。
【００１０】
ここで、表皮をすくい上げるへらの先端に、厚さが０．５〜１．２ｍｍで、長さが３〜８ｍｍの平坦な部分を形成しておくと、その薄い平坦な部分が表皮とその内側の本紙等の間を良好に進行し、しかも、その平坦な部分がしなることによって、ロール状物にある小さい凹凸にも良好に追従することができ、表皮やその内側の本紙等を傷つけることを一層防止できる。
【００１１】
また、前記表皮をすくい上げるへらの底面を、先端から２０〜５０ｍｍの範囲内に渡って平坦な形状としておくと、そのへらをロール状物の凹凸に一層良好に追従させて移動させることが可能となり、表皮やその内側の本紙を傷つけることを一層防止できる。
【００１２】
更に、そのへらを合成樹脂やゴム等の軟質材で作ると、へらで表皮をすくい上げる際に、表皮やその内側の本紙を傷つけることを一層防止できる。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図１は本発明の一実施例によるロール状物の表皮切断装置の概略平面図であり、１０はその表皮切断装置全体を示している。なお、この実施例の表皮切断装置１０は、特開平４−４４９４０号公報に開示されているような仕立て装置（図示せず）に設けられ、端面の梱包材を除去した後のロール紙１（ロール状物）から、外周面の梱包材２及び表層本紙１ａからなる表皮４を切断するために使用されている。６は、ロール紙１を回転可能に保持し、表皮切断装置１０による切断に適した所定位置に位置決め可能なチャッキングアームである。
【００１４】
表皮切断装置１０は、表皮切断のための切断ヘッド１２と、その切断ヘッド１２を保持して、チャッキングアーム６に保持されたロール紙１の軸線に平行方向に移動するキャリジ１４を備えている。このキャリジ１４はロール紙１の軸線に平行に設けられているガイドロッド１５に移動可能に保持されると共に駆動チェーン１６に連結されており、駆動チェーン１６によって左右に往復動可能である。キャリジ１４と駆動チェーン１６の接続部には、表皮切断時に駆動チェーン１６に作用する張力を検出するためのロードセル等の荷重検出手段１７が取り付けられており、切断時に切断不良等によってキャリジ１４を移動させるための負荷が変化した時にそれを検出可能としている。
【００１５】
キャリジ１４は、スライドベアリング１９を介して一対のガイドロッド２０を、所定位置にセットされたロール紙１に対して半径方向に移動可能に保持しており、そのガイドロッド２０の先端に切断ヘッド１２が取り付けられている。また、キャリジ１４は切断ヘッド１２に連結された電動シリンダ２２も保持している。かくして、電動シリンダ２２によって、切断ヘッド１２をロール紙１に対して半径方向に移動させることができると共に任意の位置に停止させ、その位置に保持することができる。この電動シリンダ２２、ガイドロッド２０、スライドベアリング１９等は、前記キャリジに設けられ、前記切断ヘッドをロール状物に対して半径方向に移動させるヘッド移動装置を構成する。切断ヘッド１２には、切断ヘッド１２のロール紙外周面に対する半径方向の位置を検出する検出手段として、ロール紙１の外周面に接触してロール紙の外周面位置を検出するロール紙位置検出センサ２４が設けられている。かくして、このロール紙位置検出センサ２４からの信号に基づいて電動シリンダ２２を制御することで、切断ヘッド１２をロール紙１に対して半径方向の所定位置となるように位置決めすることができる。すなわち、これらのヘッド移動装置及び検出手段は、前記切断ヘッドが前記ロール状物に対して半径方向の所定位置となるように、前記切断ヘッドとロール状物とを相対的に位置決めする半径方向位置決め手段を構成する。なお、この半径方向位置決め手段としては、必ずしも切断ヘッド１２側をロール紙１の半径方向に移動させる構成とする必要はなく、ロール紙１を移動させることによって位置決めを行う構成としてもよい。ただし、図示実施例のように、切断ヘッド１２を移動させて位置決めを行う方が、位置決めが容易であり、またロール紙１を、表皮を切断した後の工程に対して所望の位置に位置決めしておけるので好ましい。
【００１６】
切断ヘッド１２は、図２〜図６にも示すように、ガイドロッド２０に固定されたフレーム２６と、このフレーム２６にガイドロッド２０に平行に、従ってロール紙１の半径方向に取り付けられたガイドロッド２７と、そのガイドロッド２７に移動可能に保持されたスライドユニット２８を備えている。スライドユニット２８は、ガイドロッド２７にスライドベアリング２９を介して移動可能に保持されたスライドブロック３１と、そのスライドブロック３１にピン３２によって回動可能に取り付けられたへら取付具３３と、その一端に固定されたへら３４とを備えている。このへら３４は、切断ヘッド１２をロール紙１に対して軸線方向に平行に移動させた時に、ロール紙１の端面から切断すべき表皮４（梱包材２及び表層本紙１ａ）の下に差し込まれ、その表皮４をすくい上げるためのものであり、先端がロール紙１の端面を向き且つロール紙１の軸線に平行となるように、配置されている。前記したピン３２は、へら３４のロール紙１に対する進入角度を調整するために設けられている。更に、へら取付具３３の裏面にはその上端中央に垂直壁３３ａが設けられており、その両側にはスライドブロック３１に取り付けられた調整ボルト３６が押し付けられている。この調整ボルト３６によって、へら取付具３３をピン３２を中心として微小角度回転させ、へら３４をロール紙１の軸線に対して正確に平行となるように調整できる。
【００１７】
へら３４は、図７〜図９に示す形状のものであり、先端に薄い平坦な部分３４ａを有し、その後ろに表皮をすくい上げるための傾斜した案内面３４ｂと、平坦な底面３４ｃを備えている。平坦な部分３４ａは、へら３４がロール紙の中を進行する際に、そのロール紙にある凹凸に追従してしなることができるように設けたもので、通常、厚さが０．５〜１．２ｍｍで、長さが３〜８ｍｍに選択される。また、その平坦な部分３４ａの先端はロール紙を傷つけることがないよう、面取りしている。平坦な底面３４ｃも、へら３４がロール紙の中を進行する際に、そのロール紙にある凹凸に追従しながら安定して移動できるように設けたものであり、通常２０〜５０ｍｍの長さに作られる。この長さは短すぎるとロール紙の凹凸に対する追従性が悪くなり、長くなるとロール紙に対する摩擦抵抗が大きくなって好ましくなく、上記の範囲が好適である。案内面３４ｂの中央には後述する回転刃の入る溝３４ｄが形成されている。へら３４は、通常、ナイロン等の合成樹脂、或いはゴム等の軟質材で作られるが、場合によっては金属を用いてもよい。ただし、軟質材を用いると、適度な弾性を有することから、ロール紙の凹凸に良好に追従して移動すると共にロール紙を傷つけることがほとんどなく好ましい。また、ナイロン等の合成樹脂はロール紙に対する摩擦抵抗が小さく、この点からも好ましい。
【００１８】
図１〜図６において、スライドブロック３１は、ガイドロッド２７に平行にガイドロッド３７を保持しており、そのガイドロッド３７にはギヤボックス３８が移動可能に保持されている。更に、スライドブロック３１は、そのギヤボックス３８に連結されたマイクロメータヘッド３９を保持しており、このマイクロメータヘッド３９によってギヤボックス３８をスライドブロック３１に対して固定すると共にその位置を微調整可能としている。従って、通常、ギヤボックス３８はスライドブロック３１と一体となってガイドロッド２７に沿って移動可能であり、スライドユニット２８の一部を構成している。このギヤボックス３８の出力軸には、へら３４に形成している溝３４ｄ（図５参照）内に位置するように回転刃４０が取り付けられ、また、入力軸には軸方向の距離を変更可能な継手４１を介して、フレーム２６に保持された駆動モータ４２が連結されている。かくして、スライドブロック３１とギヤボックス３８とが一体となってガイドロッド２７に沿って移動した際にも、支障なく回転刃４０を駆動モータ４２で回転駆動することができ、また、その移動の際、スライドブロック３１に取り付けられたへら３４とギヤボックス３８に取り付けられた回転刃４０とのギャップは常に一定に保たれている。へら３４と回転刃４０とのギャップは表皮切断時の切れ味に重要な要因となるが、本実施例では、マイクロメータヘッド３９によってこのギャップを微調整することが可能であり、切れ味の良い条件設定を行うことができる。
【００１９】
スライドブロック３１には更に、そのスライドブロック３１を移動可能に保持しているガイドロッド２７に対して直角方向にクランプ用ピン４５が取り付けられており、フレーム２６にはそのクランプ用ピン４５をクランプする一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂを備えたクランプ装置４７が取り付けられている。このクランプ装置４７は、一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂをガイドロッド２７と平行方向に且つ対称に開閉することにより、クランプ用ピン４５をクランプしうる構成のものであり、一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂを開くことにより、スライドユニット２８をガイドロッド２７に沿って移動自在とするが、その一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂを閉じることにより、スライドユニット２８をガイドロッド２７に沿った方向の一定の位置にすなわちスライドユニット２８のフレーム２６に対する移動可能範囲の中間領域内に設定した一定の位置に固定することができる。
【００２０】
次に、上記構成の表皮切断装置１０による動作を説明する。なお、以下の動作はシーケンサー（図示せず）によって自動的に行われるものである。図１において、両端の梱包材を除去した後のロール紙１が送られて来ると、チャッキングアーム６がそのロール紙１を保持して上昇し、表皮切断装置１０による切断作業のための所定位置にセットする。この時、表皮切断装置１０の切断ヘッド１２は、ロール紙１の端面近傍で且つその外周から少し離れた位置に待機している。また、クランプ装置４７は、クランプ用ピン４５をクランプしており、従って、スライドユニット２８及びへら３４はフレーム２６に対する一定の位置に固定されている。
【００２１】
次に、電動シリンダ２２が作動して切断ヘッド１２をロール紙１の方向に前進させる。切断ヘッド１２が前進すると、その切断ヘッド１２に設けているロール紙位置検出センサ２４がロール紙１の外周面に突き当たり、ロール紙１の外周面の半径方向の位置を検出する。ここで使用されているロール紙位置検出センサ２４は変位センサであって、切断ヘッド１２が行き過ぎた場合は、どれだけ行き過ぎているのかが分かるようになっている。
【００２２】
シーケンサーには予め切断深さ（表皮４として切断除去する包装材２及び表層本紙１ａの厚さ）が入力されており、シーケンサーは、ロール紙位置検出センサ２４からの信号に基づいて電動シリンダ２２を制御し、切断ヘッド１２をへら３４の先端がロール紙１に対する半径方向の所望の位置となるように位置決めする。
【００２３】
その後、駆動チェーン１６が図１で矢印Ｘ方向に走行し、キャリジ１４を矢印Ｘ方向に移動させる。この移動により、切断ヘッド１２もロール紙１の端面に向かって移動し、へら３４の先端がロール紙１の端面の、切断すべき表皮４の内側に食い込んで行き、表皮４をすくい上げ、回転刃４０がその表皮を切断してゆく。このへら３４が、適当な長さだけ、例えば平坦な底面３４ｃに相当する長さだけロール紙１内に食い込んだ時点で、クランプ装置４７が解除され、図６に示すように、へら３４及び回転刃４０を保持したスライドユニット２８がガイドロッド２７に沿って移動自在となり、この状態で切断ヘッド１２がロール紙１に沿って移動し、表皮４を切り開いてゆく。ここで、ロール紙１の表面部分には１ｍｍ程度の凹凸があるが、そのロール紙１内を進行するへら３４はロール紙１の半径方向に移動自在となっているので、ロール紙１の凹凸に良好に追従することが可能であり、表皮４を良好にすくい上げて回転刃に送り込み、切断させることができる。また、へら３４は先端にたわみやすい平坦な部分３４ａを有しているので、その平坦な部分がしなってロール紙１の凹凸に良好に追従でき、また、へら３４の平坦な底面３４ｃが、表皮の内側のロール紙に安定して接触することでロール紙１の凹凸に良好に追従でき、結局へら３４の先端が表皮４或いはその内側のロール紙に突き刺さって傷つけるということがほとんど生じない。
【００２４】
このようにして、ロール紙１に凹凸があっても、へら３４がロール紙１の切開すべき表皮４とその下のロール紙との間を良好に進行し、表皮４のみをすくい上げ、回転刃４０で切断してゆく。この際、万一切断を失敗した場合には、キャリジ１４の移動時の抵抗が増大するため、荷重検出手段１７がその抵抗の増大を検出し、キャリジ１４を元の位置に戻してへら３４をロール紙１から引き抜き、再度切断動作を繰り返す。
【００２５】
切断ヘッド１２がロール紙１の全幅に渡って移動し、表皮４を全幅に渡って切断した後は、クランプ装置４７が作動してスライドユニット２８をフレーム２６に対する一定位置に固定し、電動シリンダ２２が切断ヘッド１２をロール紙１の半径方向外方に戻し、キャリジ１４が元の待機位置（図１に示す位置）に戻り、次の動作に備える。一方、表皮４を切断した後のロール紙１では、特開平４−４４９４０号公報に開示されている装置と同様に、仕立て動作が行われる。
【００２６】
なお、上記実施例では本発明の表皮切断装置を、ロール紙の仕立て装置に組み込んだ場合を例にとって説明したが、本発明はこの場合に限定されず、表皮切断のみを行う装置としてもよい。更に、上記実施例では、切断すべき表皮が、梱包材２と表層本紙１ａとを含んでいるが、これに限らず、梱包材のみを表皮としてもよいし、梱包材を除去した後のロール紙において、表層本紙のみを表皮としてもよい。更には、本発明で表皮切断の対象とするものは、ロール紙に限らず、他のロール状物であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の表皮切断装置によれば、切断ヘッドをロール紙等のロール状物の端面に面する位置で、半径方向の所定位置に位置決めし、その切断ヘッドをロール状物の軸線に平行に移動させることで、へらを切断すべき表皮の下にさし込み、そのへらで表皮をすくい上げ、回転刃で切断してゆくことができ、しかもその際、へら及び回転刃を保持したスライドユニットをロール状物の半径方向に移動自在としたことにより、へらがロール状物の凹凸に追従して移動でき、表皮を確実にすくい上げて切断することができると共に、その内側の本紙等を傷つけることがなく、しかも、従来行っていたような、表皮を軸線方向にずらせるという作業が不要となり、工程を簡略化できる等の種々な効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるロール状物の表皮切断装置の概略平面図
【図２】上記実施例における切断ヘッドの概略平面図
【図３】図２に示す切断ヘッドを矢印Ａ−Ａ方向に見た概略断面図
【図４】図２に示す切断ヘッドを矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図
【図５】図２に示す切断ヘッドの一部をクランプ装置側から見た概略側面図
【図６】上記実施例の切断ヘッドの一部を、表皮切断中の状態で示す概略平面図
【図７】上記実施例に用いているへらの概略上面図
【図８】そのへらの概略側面図
【図９】そのへらの概略正面図
【図１０】従来方法によってロール紙の梱包材及び表層本紙を切断する前の状態を示す概略斜視図
【図１１】図１０と同じ状態を示す概略断面図
【図１２】従来方法によってロール紙の梱包材及び表層本紙を切断する状態を示す概略斜視図
【符号の説明】
１ ロール紙
１ａ 表層本紙
２ 梱包材
４ 表皮
６ チャッキングアーム
１０ 表皮切断装置
１２ 切断ヘッド
１４ キャリジ
１６ 駆動チェーン
２０ ガイドロッド
２２ 電動シリンダ
２６ フレーム
２７ ガイドロッド
２８ スライドユニット
３１ スライドブロック
３３ へら取付具
３４ へら
４０ 回転刃
４２ 駆動モータ
４５ クランプ用ピン
４７ クランプ装置
４７ａ、４７ｂ クランプ爪

Claims (5)

1. 所定位置にセットされたロール状物の表皮を軸線方向に切断するための切断装置であって、切断ヘッドと、該切断ヘッドを保持して前記ロール状物の軸線に平行方向に移動するキャリジと、前記切断ヘッドが前記ロール状物に対して半径方向の所定位置となるように、前記切断ヘッドとロール状物とを相対的に位置決めする半径方向位置決め手段とを備え、前記切断ヘッドが、フレームと、このフレームに、前記ロール状物の半径方向に移動可能に保持されたスライドユニットと、該スライドユニットに取り付けられ、ロール状物の表皮を端面から切断する際に、該表皮をすくい上げるへらと、該スライドユニットに取り付けられ、前記へらがすくい上げた表皮を切断する回転刃と、前記スライドユニットを前記フレームに対して、前記スライドユニットの前記フレームに対する移動可能範囲の中間領域内に設定した一定の位置に固定することができると共にその固定を解除可能なクランプ装置とを有することを特徴とするロール状物の表皮切断装置。
2. 前記表皮をすくい上げるへらが先端に、厚さが０．５〜１．２ｍｍで、長さが３〜８ｍｍの平坦な部分を有していることを特徴とする請求項１記載のロール状物の表皮切断装置。
3. 前記表皮をすくい上げるへらの底面が、先端から２０〜５０ｍｍの範囲内に渡って平坦な形状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール状物の表皮切断装置。
4. 前記表皮をすくい上げるへらが軟質材で作られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロール状物の表皮切断装置。
5. 前記半径方向位置決め装置が、前記キャリジに設けられ、前記切断ヘッドをロール状物に対して半径方向に移動させるヘッド移動装置と、前記切断ヘッドのロール状物の外周面に対する半径方向の位置を検出する検出手段を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のロール状物の表皮切断装置。

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