JP3892974B2 - 積層型の物体浮揚装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を流体によって浮揚させつつ搬送できる物体浮揚装置に関し、特に、浮揚高さを小さく、しかし、浮揚力を大きくできる積層型の物体浮揚装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、物体、例えばフィルム状物等をエアなどの流体によって浮揚させつつ搬送できる物体浮揚装置は種々ある。
この種の装置で、例えば、本出願人に係る特開平８−２４５０２８において開示されているフィルム浮揚方向転換装置の一つには、「フィルム等を搬送するフィルム搬送面に多数の気体噴出孔を有し、横長の中空体を形成してなり、両軸端を装置本体に固着し、少なくとも一方の軸端の中空体内に圧縮流体を供給する供給管を接続し、前記フィルム搬送面の気体噴出孔からエアを吹き出し、非接触状態でフィルムを搬送する装置で、前記フィルム搬送面の、前記フィルムの搬送方向を変更する方向転換部分に配置される方向転換部材は、その断面形状が半楕円、楕円弧または半円、円弧面の隅角状で、かつ搬送方向の上流部側表面と下流部側表面がフィルム搬送方向と略平行な直線面で形成され、前記両軸端に固定されたフランジ間に多数の気体噴出孔を有した薄板を張設してなる」ものがある。かかる方向転換部材の製作に使用される薄板には種々の材質のものがあり、そのうち金属板を使用する場合は、気体噴出孔がパンチングされた、例えば隅角状を形成する半円形の鋼板と直線面を形成する平面状の鋼板とを溶接などして製作される。また、金属板に代えて多孔質焼結金属や多孔質プラスチックを使用して製作される場合もある。
【０００３】
更に、他のフィルム浮揚方向転換装置には、「フィルム等を搬送するフィルム搬送面に多数の気体噴出孔を有し、横長の中空体を形成してなり、両軸端を装置本体に固着し、少なくとも一方の軸端の中空体内に圧縮流体を供給する供給管を接続し、前記フィルム搬送面の気体噴出孔からエアを吹き出し、非接触状態でフィルムを搬送する装置で、前記フィルム搬送面の、前記フィルムの搬送方向を変更する方向転換部分に配置される方向転換部材は、その断面形状が半楕円、楕円弧または半円、円弧面の隅角状で、かつ搬送方向の上流部側表面と下流部側表面がフィルム搬送方向と略平行な直線面で形成され、前記搬送フィルムの幅方向に延設した前記中空体の中心軸に平行な通気スリットで、押出し成形加工によるもので形成されてなる」ものがある。かかる方向転換部材の製作は、押出し成形による一体成形加工でなされ、上述したような溶接など使用することなく所望の形状の方向転換部材を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置において、金属板にパンチングして気体噴出孔を穿設する場合、最小となる当該孔径はその板厚にほぼ等しい大きさが限度で、これ以上小さい孔径であると、パンチングの際パンチ工具が折損してしまうために、極めて小さな孔径を得ることが困難であった。したがって、このような孔径に相当する気体噴出孔を得るためには、即ち、所要の開孔率を得るためには、方向転換部材に紐状物を巻回して孔径を絞ることで対応していた。更に、方向転換部材の製作の際に上述した溶接などを使用すると、その溶接箇所の継ぎ目からは、気体を噴出させることができなくなるという不具合がある。
また、金属板に代えて多孔質焼結金属や多孔質プラスチックを使用する場合、小型の方向転換部材は容易に製作できるが、大型のものは製作が困難であり、これに加えて、多孔質焼結金属の場合には、製作コストが高価で、上述した溶接などに伴う不具合があり、多孔質プラスチックの場合には、強度不足で限られた用途にしか使用できないという不具合がある。
更に、方向転換部材を一体成形加工で製作する場合、成形加工のための金型にコストを要し、とりわけ、大型のものは高価になることに加え、所要の製作精度を得ることが困難になるという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、大型のものでも安価に、且つ、簡便に製作できる積層型の物体浮揚装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記目的に加え、気体噴出孔の開孔率を自在に、且つ簡単に調整することができる積層型の物体浮揚装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る積層型の物体浮揚装置は、物体をエアなどの流体によって浮揚させつつ搬送するもので、外部から供給される流体の通路である第１流体孔を備えた複数の薄板で積層面を形成し、その積層面の近傍に流体による搬送面が形成され、これら薄板間には第１流体孔から搬送面に向かい、且つ、これら薄板の側面間に沿って形成される流体の流路が、開孔率を３％以下にして、好ましくは１％以下にして形成されるようにしたものである。本装置は、プレス加工や押出し成形、鍛造等で加工された薄板を積層するだけで簡便に製作でき、しかも、大型化しても安価に製作できる。
また、これら薄板間に形成される流路、換言すれば隙間の選定によって、開孔率を３％以下にすることができ、好ましくは１％以下にするのがよい。このような開孔率の下では、積層面からの物体の浮揚高さを極めて小さくできる一方、浮揚力を十分大きくすることができることは、基本的な流体力学則から容易に導ける。したがって、上記開孔率を得るために、従来のような紐状物を巻回する必要はない。
ここで、開孔率とは、
開孔率＝（搬送面に対向する全流路面積／搬送面積）ｘ１００
を言う。ここで、搬送面積＝搬送面に対向する全流路面積＋搬送面に対向する全積層薄板の板厚方向の面積、であるから、流路の選定のみならず、薄板の厚さの選定にも考慮する必要があることは言うまでもない。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る積層型の物体浮揚装置は、外部から供給される流体の通路である第１流体孔を備えた複数の薄板で積層面を形成し、その積層面の近傍に流体による搬送面を形成する一方、これら薄板間には第１流体孔から搬送面に向かう流体の流路を形成することは、請求項１に係る装置と同様であるが、これに加えて、これら薄板が一体となって回転可能に所定回転軸に取り付けられるものである。粘着テープのような物体を搬送する場合、これら薄板に回転を与えて物体の搬送速度に同期させると、物体が積層面に付着した際に、これを容易に離隔させることができ、物体の品質劣化を防止できる。
【０００９】
また、本発明の請求項３及び４に係る積層型の物体浮揚装置は、上述した流体の流路が、薄板間にスペーサを介装する場合には、スペーサの厚みによって形成される薄板間の隙間であり、薄板に所要接着剤が塗布される場合には、接着剤の厚みで形成される薄板間の隙間であり、したがって、金属やプラスチック製のシムなどのスペーサ、又はエポキシやシリコンなどの接着剤の厚みを調整することで、上記の最適な開孔率を極めて容易に得ることができる。接着剤で調整する場合にも、所謂シルク印刷等を用いるので、正確な厚み調整をすることができる。
ところで、このような開孔率に対応する上記厚みとしては、およそ０．０１〜０．０３ｍｍが好ましい。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る積層型の物体浮揚装置は、流体の流路が薄板自体にプレス加工やエッチング加工等で形成されている場合に、このような薄板を積層するだけで形成される薄板間の隙間であり、薄板に施される溝形状によって任意の流路を得ることができる。したがって、溝形状を調整することで、上記の最適な開孔率を極めて容易に得ることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項６に係る積層型の物体浮揚装置は、薄板の適宜なところに、前記流体の圧縮供給によって生ずる温度上昇を抑えるための冷媒通路を配設しているもので、これにより、当該装置、とりわけ、薄板や上記シム等の温度上昇による熱変形のために流体の漏れが生じて、上記最適な開孔率で運転できなくなるのを防止できるのは言うに及ばず、搬送される物体がその熱影響で品質劣化するのを防止でき、また、当該装置で作業する者が火傷するのを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態に係る積層型の物体浮揚装置を図１〜３を参照して説明する。
本装置１は、物体浮揚装置のうち搬送方向転換装置であり、図１に示すように、複数の薄板２をそれら両側に配設されたフランジ３で挟持するとともに、これらを締付用長ネジ４ａ，４ｂによって固着させ、薄板２を積層して形成される積層面（これら薄板２の半円外周部及びそれに連設する直線部）Ｈの近傍に位置する流体搬送面に沿って、例えばフィルム状物（物体）６を浮揚させて、図３のように矢印Ａ１からＡ２方向に搬送することができるものである。そして、これらフランジ３の中心部に穿設された貫通孔３ａには、圧縮エア（流体）の供給管５がそれぞれ連結されており、また、その下底に設けられたテーパネジ孔３ｂには、冷媒の供給管または排出管（図示せず）が連結されるようになっており、このテーパネジ孔３ｂの下部側方から積層薄板２の下記貫通孔１０に向かって通路３ｃがそれぞれ穿設されている。尚、場合によっては当該供給管５の一方を盲蓋して使用しないようにしてもよい。
【００１３】
ところで、薄板２は、図２のような形状をした鋼板で、プレス打ち抜きや押し出し成形等によって製作されるものであり、その中央部には上記供給管５に連通する圧縮エアの通路としての貫通孔（第１流体孔）７が、また、その上部及び左右下部には上記長ネジ４ａ，４ｂが挿入される貫通孔８及び９が、更に、左右の貫通孔８の間に上記通路３ｃに連通する冷媒の通路としての貫通孔１０がそれぞれ穿設されている。
そして、この薄板２の一方の側面（場合により、両側面でも可）にエポキシやシリコンなどの接着剤１１を、図３のように、シルク印刷の技法を用いて塗布する。即ち、当該側面の貫通孔８や１０の周り及び貫通孔９の周りに、およそ０．０１〜０．０３ｍｍの厚さで接着剤１１を塗布する。しかる後、このような薄板２を積層すると、その積層面Ｈの各薄板２の間には貫通孔７から搬送面に向かう、即ちフィルム状物６に向かう上記エアの流路（同図３の矢印Ｐで表す）が当該薄板２の側面に形成されることになる。したがって、本装置は、プレス加工等された薄板２に接着剤１１を塗布して積層するだけで所望の流路Ｐが形成されるので、簡便に製作でき、しかも、大型化しても安価に製作できる。また、接着剤１１の厚みを正確に調整できるので、所望の上記開孔率に対応した通路Ｐを得ることができる。本実施の形態では接着剤１１を塗布して流路Ｐを形成する場合について説明したが、シムを用いてもよいことはもちろんである。
【００１４】
ところで、流路Ｐは、薄板２自体にプレス加工やエッチング加工等で形成されているものであってもよい。
この種の例としては、図４の薄板１２は、貫通孔７から放射状に溝１２ａを設けたもので、プレス加工やエッチング加工等で容易に製作できる。このような薄板１２を積層すると、その積層面Ｊの各薄板１２の間には貫通孔７からフィルム状物６に向かう上記エアの流路Ｐａが形成され、したがって、当該溝形状の選定により、上記薄板２の場合と同様に、所望の上記開孔率に対応した流路Ｐａを得ることができる。
また、図５の薄板１３は、その側面の部位１３ａ（図中の斜線部）の厚さを他の部位１３ｂより薄く成形したもので、上述した図３の流路Ｐと類似の流路Ｐｂが形成される。このような薄板１３は、上記プレス加工やエッチング加工等で容易に製作できる。また、斜線部位の選定により、その積層面Ｋの各薄板１３の間に所望の上記開孔率に対応した流路Ｐｂを得ることができる。
尚、図４及び５において、図２の構成要素と同一のものには同一番号を付すとともに、その説明は割愛する。
【００１５】
本装置１によるフィルム状物６の搬送動作を説明する。両方の供給管５から圧縮エアが供給され、上記貫通孔７で形成される通路に当該エアが充填されると、通路内は、速やかにほぼ所定の高圧力状態に達する。しかるに、流路Ｐは極めて狭く、したがって、当該流路Ｐでの流速は大きいが、搬送面積が当該流路Ｐの断面積に比べ極めて大きいので、搬送面に流出した途端に流速が微速になる一方、積層面Ｈの極近傍は上記通路内の圧力にほぼ等しく、したがって、積層面Ｈに沿って浮揚高さを極めて小さく、しかし、積層面Ｈの近傍に位置する搬送面に沿ってフィルム状物６を浮揚させる圧力を、十分大きくできる。しかも、かかる浮揚力は、圧縮エアの供給圧力に従って大きくできるので、フィルム状物６に限らずある程度の重量物をも搬送できる。更に、本装置１のように、冷媒が供給される構造であると、薄板２や接着剤１１の劣化のみならず、フィルム状物６の熱による品質劣化を防止でき、また、当該装置１で作業する者が火傷するのを防止できる。
【００１６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る積層型の物体浮揚装置を図面６〜１０を参照して説明する。
本装置２０は、フィルム状物６を水平を保持しつつ一定方向に搬送する装置であり、図６に示すように、複数の薄板２１をそれら両側に配設されたフランジ２２ａ，２２ｂで挟持するとともに、これらを締付用長ネジ２３によって固着させ、薄板２１を積層して形成される積層面（これら薄板２１の端部２１ａ）Ｍの近傍に位置する流体搬送面に沿って、フィルム状物６を浮揚させて矢印Ｂ方向（図１０）に搬送することができるものである。そして、フランジ２２ａの一方に穿設された貫通孔（図示せず）には、圧縮エア（流体）の供給管２４及び圧縮エアの吸引管２５がそれぞれ連結されている。
尚、場合によっては他方のフランジ２２ｂにも上記供給管２４及び吸引管２５を連結して上記エアの供給・吸引を行うようにしてもよい。
【００１７】
ところで、薄板２１は、図７のような長方形状をした鋼板で、プレス打ち抜きや押し出し成形等によって製作され、その長手方向には上記供給管２４及び吸引管２５に連通する圧縮エアの供給通路及び吸引通路としての貫通孔（第１流体孔）２６及び貫通孔（第２流体孔）２７が、また、この貫通孔２６及び２７をそれぞれ隔てて上記長ネジ２３が挿入される貫通孔２８が穿設されている。
そして、このような薄板２１には、図８のような態様にエポキシやシリコンなどの接着剤１１が塗布され、また、図９のような態様に同種の接着剤１１が塗布されている。
即ち、図８の薄板２１に対しは、その一方の側面に接着剤１１をシルク印刷の技法を用いて、貫通孔２６の円周を取り囲むようにおよそ０．０１〜１．０ｍｍの厚さで塗布する一方、貫通孔２７については、その円周の一部位に接着剤１１が塗布されないように、また、この部位に連続し、長手方向に延びる端部２１ａに接着剤１１が塗布されないようにする。これに対して図９の薄板２１では、その一方の側面に接着剤１１を貫通孔２７の円周を取り囲むように上記厚さで塗布する一方、貫通孔２６については、その円周の一部位に接着剤１１が塗布されないように、また、この部位に連続し、長手方向に延びる端部２１ａに接着剤１１が塗布されないようにする。
【００１８】
このような図８の薄板２１と図９の薄板２１とを交互に積層すると、これらで形成される積層面Ｍの各薄板２１の間には、後述する図１０に示すような、物体６を浮揚する流れｖと物体６を吸引する流れｗに基づく流路Ｑ及びＲが形成され、しかも、一方の薄板２１に形成される流路Ｑと、他方の薄板２１に形成される流路Ｒとは、交叉しないように形成される。
このように接着剤１１を塗り分けた薄板２１を用いて本装置２０を製作する場合もまた、プレス加工等された薄板２１につき図８及び図９の態様で接着剤１１を塗布し積層するだけで簡便に製作でき、しかも、大型化しても安価に製作できる。また、接着剤１１の厚みを正確に調整できるので、所望の上記開孔率に対応した流路Ｑ，Ｒを得ることができる。本実施の形態では接着剤１１を塗布して流路Ｑ，Ｒを形成する場合について説明したが、シムを用いてもよいことはもちろん、薄板２１自体にプレス加工やエッチング加工等で形成されているものであってもよい。
【００１９】
本装置２０によるフィルム状物６の搬送動作を図８〜１０を参照しつつ説明する。
尚、図１０は、積層薄板２１の拡大正面図で、図８及び図９の薄板２１による浮揚動作の説明をするために、この薄板２１に形成される流路を示すものである。
供給管２４から圧縮エアを供給するとともに、吸引管２５から圧縮エアを吸引し、上記貫通孔２６で形成される供給通路及び上記貫通孔２７で形成される吸引通路に当該エアの流れを生ぜしめると、このエアの、図８の薄板２１の流路Ｑにおけるフィルム状物６を浮揚する流れｖとフィルム状物６を吸引する流れｗでは、エアは、当該薄板２１の貫通孔２６から吐出しフィルム状物６に当接して反転した後、当該薄板２１に隣接する、供給管４側に位置した薄板２１の貫通孔２７に吸引され、また、図９の薄板２１の流路Ｒにおけるフィルム状物６を浮揚する流れｖとフィルム状物６を吸引する流れｗでは、エアは、当該薄板２１に隣接する薄板２１の貫通孔２６から吐出しフィルム状物６に当接して反転した後、当該薄板２１の貫通孔２７に吸引される。即ち、搬送面に対し垂直に流路ＱとＲが交互に形成されるので、フィルム状物６を浮揚させて搬送できる。しかも、薄板２１の厚さ及び流路Ｑ，Ｒで形成される隙間を適宜選定し、供給圧力及び吸引圧力を調節することにより、積層面Ｍからの物体の浮揚高さを極めて小さくする一方、積層面Ｍの近傍に位置する搬送面に沿って浮揚力を大きくできる。
ところで、本実施の形態では、積層面Ｍ上にフィルム状物６を浮揚させて搬送する装置２０について説明したが、搬送面が積層面Ｍより下方にある場合にフィルム状物６を吸引しつつ逆さまにして搬送することができる装置、或いは、上記第１の実施の形態で説明した搬送方向を転換するような装置にも使用できることは言うまでもない。
【００２０】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る積層型の物体浮揚装置を図面１１〜１３を参照して説明する。
本装置３０は、第１の実施の形態に係る装置と同様だが、回転可能な搬送方向転換装置であり、図１１に示すように、複数の薄板３１をそれら両側に配設されたフランジ３２で挟持するとともに、これらを締付用長ネジ３３によって固着させ、円形薄板３１を積層して形成される積層面（これら薄板３１の外周部）Ｎの近傍に位置する流体搬送面に沿ってフィルム状物６を浮揚させて、図１３のように矢印Ｃ１からＣ２方向に搬送することができるものである。そして、このフランジ３２の中心部に穿設された貫通孔３２ａには、圧縮エア（流体）の供給管３４がそれぞれ連結されており、この供給管３４は軸受によって回転可能に支持されている。
尚、本実施の形態では、供給管３４の一方を盲蓋して使用しないようにしているが、両方の供給管３４から圧縮エアが供給されるようにしてもよい。
【００２１】
ところで、薄板３１は、上述のように円形状をした鋼板で、プレス打ち抜きや押し出し成形等によって製作されるものであり、その中央部には上記供給管３４に連通する圧縮エアの通路としての貫通孔（第１流体孔）３５が、また、この貫通孔３５の円周に上記長ネジ３３が挿入される貫通孔３６がそれぞれ穿設されている。
そして、この薄板３１の一方の側面（場合により両側面も可）にエポキシやシリコンなどの接着剤１１を、図１３のように、シルク印刷の技法を用いて、貫通孔３６の周りに、およそ０．０１〜０．０３ｍｍの厚さで塗布する。しかる後、このような薄板３１を積層すると、その積層面Ｎの各薄板３１の間には貫通孔３５から搬送面に向かう、即ち、フィルム状物６に向かう上記エアの流路（図１３に矢印Ｓで表す）が当該薄板３１の両側面３１ａに沿って放射状に形成されることになる。したがって、本装置もまた、プレス加工等された薄板に接着剤１１を塗布して積層するだけで簡便に製作でき、しかも、大型化しても安価に製作できる。また、接着剤１１の厚みを正確に調整できるので、所望の上記開孔率に対応した通路Ｓを得ることができる。本実施の形態では接着剤１１を塗布して流路Ｓを形成する場合について説明したが、シムを用いてもよいことはもちろん、薄板３１自体にプレス加工やエッチング加工等で形成されているものであってもよい。
【００２２】
本装置３０によるフィルム状物６の搬送動作を説明する。供給管３４から圧縮エアが供給され、上記貫通孔３５で形成される通路に当該エアが充填されると、通路内は、速やかにほぼ一定の高圧力状態に達する。しかるに、流路Ｓは極めて狭く、したがって、当該流路Ｓでの流速は大きいが、搬送面積が当該流路Ｓの断面積に比べ極めて大きいので、搬送面に流出した途端に流速が微速になる一方、積層面Ｎの極近傍は上記通路内の圧力にほぼ等しく、したがって、積層面Ｎに沿って浮揚高さを極めて小さくする一方、積層面Ｎの近傍に位置する搬送面に沿って浮揚力を十分大きくできる。
一方、薄板３１は、圧縮エアが供給されている間は回転しており、粘着テープのようなフィルム状物６を搬送する際、この回転速度をフィルム状物６の搬送速度に同期させると、フィルム状物６が搬送面に付着したようなときには、容易にフィルム状物６を離隔させることができるので、フィルム状物６の品質劣化を防止できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の積層型の物体浮揚装置によれば、大型のものでも安価に、且つ、簡便に製作できる。
また、本発明の積層型の物体浮揚装置によれば、上記効果に加え、気体噴出孔の開孔率を自在に、且つ簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態に係る積層型の物体浮揚装置の正面図である。
【図２】 図１の薄板の側面図である。
【図３】 接着剤が塗布された図２の薄板による浮揚動作の説明図である。
【図４】 他の薄板の側面図である。
【図５】 他の薄板の側面図である。
【図６】 第２の実施の形態に係る積層型の物体浮揚装置の平面図である。
【図７】 図６の薄板の側面図である。
【図８】 接着剤が塗布された図７の薄板の側面図である。
【図９】 図８とは異なる態様で塗布された図７の薄板の側面図である。
【図１０】図８及び図９の薄板による浮揚動作の説明図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る積層型の物体浮揚装置の正面図である。
【図１２】図１１の薄板の側面図である。
【図１３】接着剤が塗布された図１２の薄板による浮揚動作の説明図である。
【符号の説明】
１，２０，３０ 物体浮揚装置
２，１２，１３，２１，３１ 薄板
６ フィルム状物（物体）
７，２６，３５ 貫通孔（第１流体孔）
１０ 貫通孔（冷媒通路）
１１ 接着剤又はシム
２７ 貫通孔（第２流体孔）
３４ 供給管（回転軸）
Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｍ，Ｎ 積層面
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｐａ，Ｐｂ エア（流体）の流路

Claims (6)

1. 物体を流体によって浮揚させつつ搬送する物体浮揚装置であって、外部から供給される前記流体の通路である第１流体孔を備えた複数の薄板によって積層面を形成し、該積層面の近傍に前記流体の搬送面が形成されるとともに、前記薄板間には前記第１流体孔から前記搬送面に向かい、且つ、これら薄板の側面間に沿って形成される前記流体の流路が、開孔率を３％以下にして、好ましくは１％以下にして形成されてなることを特徴とする積層型の物体浮揚装置。
2. 前記薄板は、一体となって回転可能に所定回転軸に取り付けられてなることを特徴とする請求項１に記載の積層型の物体浮揚装置。
3. 前記流体の流路は、前記薄板間にスペーサを介装する場合に、これら薄板と前記スペーサによって形成される隙間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型の物体浮揚装置。
4. 前記流体の流路は、前記薄板に所要接着剤が塗布される場合に、前記接着剤の厚みで形成される前記薄板間の隙間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型の物体浮揚装置。
5. 前記流体の流路は、該流路が前記薄板自体に予め形成されている場合に、当該薄板を積層するだけで形成される前記薄板間の隙間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型の物体浮揚装置。
6. 前記薄板には、前記流体の圧縮供給によって生ずる温度上昇を抑えるための冷媒通路が配設されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層型の物体浮揚装置。

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