JP3995639B2 - Electrolytic treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電解処理装置に関するものである。 The present invention relates to an electrolytic treatment apparatus.
メッキ等の表面処理を行うラインには、被処理品の搬入から酸洗い等を行う前処理工程と、メッキ等の表面処理工程と、処理済み品を水洗し搬出したりクロメート処理等を行ったりする後処理工程とが一連に繋がって設置され、連続稼働される連続処理方式があり(例えば、特許文献1〜4等参照)、またこの連続処理方式には、被処理品を収容したバレルを工程順に走行させ、このバレルごと、被メッキ品を各工程の処理槽へ浸漬させるバレル方式がある(例えば、特許文献5、6等参照)。
ところで、図5は、このような連続処理方式で且つバレル方式とされる表面処理ラインの一つで採用されるアルカリ性亜鉛メッキ装置100の一例を示している。このアルカリ性亜鉛メッキ装置100は、メッキ槽101とは別に溶解槽102を備え、これらメッキ槽101と溶解槽102との間で処理液103を循環させてジンケート浴による亜鉛メッキを行うタイプである。
In the line where surface treatment such as plating is performed, the pre-treatment process that carries out pickling after carrying in the treated product, the surface treatment process such as plating, the treated product is washed out and carried out, and chromate treatment, etc. There are continuous processing methods that are installed in series and are continuously operated (see, for example,
Incidentally, FIG. 5 shows an example of the alkaline galvanizing
メッキ槽101にはこの槽内の相対向する壁寄りに、一対の陽極105が設けられている。これら陽極105は平板状をしたもので、鉄製であり、メッキ槽101内に溜められる処理液103に対して浸漬される。これら両陽極105の相互間に、ワーク106を装填したバレル107が昇降動作により出し入れ可能になっている。勿論、このバレル106もメッキ槽101内に溜められる処理液103に対して浸漬可能となっており、この浸漬状態で陰極を兼ねるようになっている。
溶解槽102にはカゴ状の収納器108を介して複数の亜鉛素材109が入れられ、またメッキ槽101から回収される処理液103と必要に応じて加えられる苛性ソーダ等の処理液素材110とが溜められることで、これら処理液103乃至処理液素材110に亜鉛素材109が溶解し、メッキ槽2へ供給される処理液103としてのメッキ成分(亜鉛含有量)が所定濃度に調整される。メッキ槽101と溶解槽102との間には、溶解槽102内から濃度調整後の処理液103をポンプ112によりメッキ槽101へ送る供給管113と、メッキ槽101のオーバーフロー槽(部)114からメッキ槽101内の処理液103を溶解槽102へ戻す回収管115とが設けられている。
The
A plurality of
このようなことから、この電解処理装置1では、溶解槽102、供給管113、メッキ槽101、オーバーフロー槽114、回収管115、溶解槽102という方向で処理液103が循環され、メッキ槽101内では、ワーク106がバレル107ごと処理液103中に浸漬された状態下で陽極05にプラス電流が、陰極としてのバレル107にマイナス電流がそれぞれ印加され、またバレル107が横軸116まわりで回転されることにより、このバレル107内のワーク106がメッキされることになる。
従来の標準的なアルカリ性亜鉛メッキ装置100において、メッキ槽101の陽極105に縦400mm、幅700mmのものを用いている場合を例に挙げると、バレル107に装填するワーク106の量を50kgとする場合、このワーク106に所定メッキ厚のメッキを施すために40分相当の処理時間(メッキ時間)を要するものであった。これが、従来における常識的なアルカリ性亜鉛メッキ装置100の稼働効率であり、また亜鉛メッキの処理能率(生産性)とされていた。しかしながら、このアルカリ性亜鉛メッキ装置100における稼働効率(亜鉛メッキの処理能率)を可及的に高め、メッキ品としての生産性を上げてそのコストダウンを図りたいという強い要請があった。
In the conventional standard alkaline
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、アルカリ性亜鉛メッキに代表されるアルカリ性電気メッキやその前処理などの電解処理を行うための装置において、その処理効率を可及的に高め、処理品(最終製品としてのメッキ品等)の生産性を上げてそのコストダウンを図ることができるようにした電解処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a device for performing electrolytic treatment such as alkaline electroplating represented by alkaline zinc plating and pretreatment thereof, the treatment efficiency is increased as much as possible. An object of the present invention is to provide an electrolytic treatment apparatus capable of increasing the productivity of a treated product (such as a plated product as a final product) and reducing its cost.
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る電解処理装置は、処理液5を溜める処理槽とこの処理槽内に設けられる不溶性対極7とを有し、この不溶性対極7と処理槽内の処理液5中へ浸漬させたワーク8との間の通電でアルカリ性電気メッキ又はその前処理が行われ、前記ワーク8は電極を兼ねるバレル9に投入された状態でこのバレル9ごと処理液5中に浸漬されており、このバレル9は横軸10を中心に処理液5中で回転可能とされている電解処理装置において、
上記不溶性対極7は、バレル9の回転軸心周りにU字状乃至コ字状に曲げられていて、バレル9の回転軸心方向に沿って並設される複数の扁平な対極構成材16が、互いの並設間隔が一定となるように導電体17で串刺し状に連設固定されて成り、
上記不溶性対極7は、すべての対極構成材16におけるワーク8に正対する板縁部分で形成される正面通電面とこの正面通電面を起点としてワーク8から離れる方向へ延びる板面部分で形成される側方通電面との総和としての立体有効通電面を有しており、
前記対極構成材16はそれぞれがバレル9の三方を囲むU字状乃至コ字状の細帯板であって、個々の対極構成材16の相互間にバレル9を回転させたときその回転方向に沿って径方向に処理液5を流通させる隙間18が設けられている。
In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures.
That is, the electrolytic processing apparatus according to the present invention has a processing bath for storing processing liquid 5 and
The
The
Each of the
なお不溶性対極7は、ワーク8との相対的な極関係によっては陽極として使用される場合もあれば、陰極として使用される場合もある。
上記のように不溶性対極7が有する立体有効通電面は、ワーク8に正対する正面通電面だけではなく、ワーク8とは正対関係にない側方通電面をも加えた総和の面積として与えられているから、結果的に通電面積が可及的に大きなものとなっている。このように通電面積を大きくすることで処理時間(メッキ時間等)の大幅な短縮化が図れることが確かめられた。このことから、生産性の飛躍的向上及び電解処理装置1の全体として、大幅なコンパクト化が図れる。
The
As described above, the three-dimensional effective energizing surface of the
また、前記ワーク8は電極を兼ねるバレル9に投入された状態でこのバレル9ごと処理液5中に浸漬されるものとすればよい。この場合バレル9は、横軸10を中心に処理液5中で回転可能とさせると、バレル9内でワーク8の攪拌が可能となり、ワーク8と処理液との接触機会が増えると共にワーク8への通電機会もそれだけ高くなり、これも処理効率化に好適である。The
なおこの場合、不溶性対極7を構成している個々の対極構成材16は、バレル9の回転方向に沿ったU字状乃至コ字状に形成すればよく、これによって各対極構成材16の相互間に形成される隙間18もU字状乃至コ字状に形成されることになる。このような構造が具現化には好都合である。In this case, the individual
前記不溶性対極7は、複数の対極構成材16がそれらの相互間に隙間18を形成させながら導電体17で連結された構造とすればよい。この場合、上記隙間18は、前記立体有効通電面の正面通電面で並んで開口しワーク8に正対する配置とされたものとするのが好適である。このようにすることで、一つ一つの対極構成材16において正面通電面と側方通電面とが形成されることになり、不溶性対極7の全体として確保される立体有効通電面の通電面積は、益々大きくできることになる。
前記不溶性対極7の対極構成材16相互間に形成された隙間18は、少なくとも上方向きに解放されたものとするのが好適である。このようにすることで、電解処理中に発生するガスが各対極構成材16の側方通電面から隙間18を介して効率的に上方へ逃がされ、処理の効率化に好都合となる。
The
It is preferable that the
前記不溶性対極7は、処理液5中に浸漬されたワーク8に対して少なくともその両側方に設けられているものとすればよい。またワーク8の両側方だけでなく底方にも設けるようにし、もってワーク8回りの三方を囲んだ配置とするものでもよい。このようにすることで、不溶性対極7の全体として確保される立体有効通電面の通電面積は、益々大きくできることになる。
アルカリ性電気メッキとしては、アルカリ性亜鉛メッキやアルカリ性亜鉛系合金メッキがある。これらの場合、不溶性対極は、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、炭素のいずれか一つを単一素材として又は二種以上の合金として具備したものとする。またこの場合、処理槽はメッキ槽2となるが、このメッキ槽2は溶解槽3と内部連通させて接続させることでこれらメッキ槽2と溶解槽3との間で処理液5が循環されるものとしておけば、ジンケート浴によるアルカリ性亜鉛メッキを行うことができる。
The
The A alkali resistance electroplating, there is an alkaline zinc plating or an alkaline zinc alloy plating. In these cases, the insoluble counter electrode includes any one of iron, nickel, cobalt, titanium, and carbon as a single material or as an alloy of two or more. In this case, the treatment tank is the
一方、アルカリ性電気メッキの前処理としては、アルカリ電解脱脂処理、アルカリ電解洗浄処理又は酸電解処理がある。 On the other hand, as a pretreatment for alkaline electroplating, there is an alkaline electrolytic degreasing treatment, an alkaline electrolytic cleaning treatment or an acid electrolytic treatment.
本発明に係る電解処理装置では、アルカリ性亜鉛メッキに代表されるアルカリ性電気メッキやその前処理などの電解処理を行うための装置において、その処理効率が飛躍的に高められ、処理品(最終製品としてのメッキ品)の生産性が上がり、その結果、処理品(最終製品としてのメッキ品)のコストダウンを図ることができる。また装置全体として、大幅なコンパクト化が図れる。 In the electrolytic treatment apparatus according to the present invention, in the apparatus for performing electrolytic treatment such as alkaline electroplating represented by alkaline zinc plating and its pretreatment, the treatment efficiency is dramatically increased, and the treated product (as a final product) As a result, the cost of the processed product (plated product as the final product) can be reduced. In addition, the overall apparatus can be greatly reduced in size.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図1及び図2は、本発明に係る電解処理装置1の第1実施形態を示している。本第1実施形態の電解処理装置1はアルカリ性亜鉛メッキ装置として適用してある。すなわち、この電解処理装置1は、メッキ槽2とこのメッキ槽2に内部連通して接続された溶解槽3とを有し、メッキ槽2にはその槽内に溜められる処理液5に対して浸漬される状態で不溶性対極7が設けられている。またこのメッキ槽2内の処理液5にはワーク8(例えばボルトやナット等)が浸漬されるが、このワーク8は、例えば昇降動作によってメッキ槽2内への出し入れが可能とされたバレル9に装填された状態で、このバレル9ごとメッキ槽2内の処理液5に浸漬されるようになっている。不溶性対極7にはプラス電流が、またバレル9にはマイナス電流が印加され、結果、不溶性対極7を陽極としワーク8を陰極として通電されることになる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a first embodiment of an
従ってこの電解処理装置1では、メッキ槽2と溶解槽3との間で処理液5を常時又は断続的に循環させることで処理液5のメッキ成分を所定濃度に保ちつつ、メッキ槽2にてワーク8に対する電解処理(ジンケート浴による亜鉛メッキ)を行うものである。
図2から明らかなように、バレル9は横長の円筒形を呈したもので、その外周面9aが網材や多孔板等により形成されている。従って、この外周面9aから処理液5がバレル9内に浸入して、内部のワーク8と接触可能になっている。このバレル9は、その外周面9aを形成している網材や多孔板、或いはこれらを支持するフレーム部分の一部又は全部が導電材料で形成されるか、又はバレル9内にリード線を設置することで陰極を兼ねられるようにしてある。
Therefore, in this
As is apparent from FIG. 2, the
そして、このバレル9は、円筒形の中心を通る横軸10を回転軸心として回転可能になっている。すなわち、この横軸10には歯車装置等の伝動機構11を介して回転駆動モータ12が接続されており、この回転駆動モータ12の駆動により、バレル9にそれ単独の回転制御を与えることができるようになっている。
不溶性対極7は、全体形としては側面形状がU字状の溝型ブロック状を呈している。このU字状の内法寸法はバレル9の外径より広幅に形成されており、バレル9を収納したうえでその両側部に適当な空きスペースを確保できるようになっている。従ってこの不溶性対極7は、メッキ槽2の処理液5中に上記バレル9が浸漬されたときに、このバレル9の中に装填されたワーク8に対し、その両側方(図1の左右両側)と底方との三方を囲む配置となる。
The
The
この不溶性対極7は、複数の扁平な対極構成材16がバレル9の回転軸心方向(横軸10の長手方向)に沿って並設されることによって構成されている。一つ一つの対極構成材16がバレル9の三方を囲むU字状に形成されている。この対極構成材16は、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、炭素のいずれか一つを単一素材とするか又は二種以上の合金として形成されている。本第1実施形態では、細帯板状をした鉄のフラットバーを、その板幅方向で曲げることによってU字形にしてある。
各対極構成材16は、互いの並設間隔が一定となるように導電材料により棒状に形成された導電体17で串刺し状に連設固定されており、これによって各対極構成材16の相互間には所定隙間18が形成されている。導電体17は、U字状を呈する対極構成材16の両端部(上端部)と中間部(最下部)との計3箇所に設けられている。従って、各対極構成材16の相互間に設けられる隙間18も、その全体としてU字状を呈するものとなっている。このような隙間18は、バレル9の中に装填されたワーク8に面して開口したものであり且つ不溶性対極7全体としてその肉厚を貫通したものである。しかも、隙間18の全域が上方へ向けて解放されたものである。隙間18は、バレル9を回転させたときその回転方向に沿って径方向外方へ抜ける(処理液5を行き来させることができる)溝状の流通孔になると言うこともできる。
The
Each
不溶性対極7はこのような構成であるから、この不溶性対極7には、ワーク8に正対する部分(U字状溝型ブロックのブロック内面に相当)で形成する正面通電面と、この正面通電面を起点としてワーク8から離れる方向へ延びる部分(一つ一つの対極構成材16における表裏両面であって隙間18の形成内面に相当)で形成する側方通電面との総和としての立体有効通電面を有していることになる。すなわち、ワーク8に対する通電面積が可及的に大きくなっている。しかも、各対極構成材16の相互間に形成された各隙間18は、不溶性対極7における正面通電面の略全域にわたり互いに並んで開口した状態にあり、処理液5の流通性を十分に確保しながら、電解処理中に発生するガスを上方へ逃がしてその滞留を防止するという役目をも奏することになる。これらのことから、電解処理の処理時間(メッキ時間)は飛躍的に短縮化される。
Since the
なお、上記したように本第1実施形態では各対極構成材16がU字状に形成されているため、不溶性対極7の全体として、そのU字状の内周面とバレル9の外周面9aとは、バレル9の上方を除き、略一定間隔になっている。
メッキ槽2以外の構成については、従来のものと略同様である。すなわち、溶解槽3にはカゴ状の収納器23を介して複数の亜鉛素材24が入れられ、またメッキ槽2から回収される処理液5と必要に応じて加えられる苛性ソーダ等の処理液素材25とが溜められることで、これら処理液5乃至処理液素材25に亜鉛素材24が溶解し、メッキ槽2へ供給される処理液5としてのメッキ成分(亜鉛含有量)が所定濃度に調整される。メッキ槽2と溶解槽3との間には、溶解槽3内から濃度調整後の処理液5をポンプ26によりメッキ槽2へ送る供給管27と、メッキ槽2のオーバーフロー槽(部)28からメッキ槽2内の処理液5を溶解槽3へ戻す回収管29とが設けられる。
In addition, since each
The configuration other than the
この電解処理装置1では、溶解槽3、供給管27、メッキ槽2、オーバーフロー槽28、回収管29、溶解槽3という方向で処理液5の循環が常時又は断続的に繰り返され、メッキ槽2内では、ワーク8がバレル9ごと処理液5中に浸漬された状態下で不溶性対極7にプラス電流が、バレル9にマイナス電流がそれぞれ印加され、またバレル9が横軸10まわりで回転されることにより、このバレル9内のワーク8がメッキされることになる。
図3は、本発明に係る電解処理装置1の第2実施形態に関するもので、この第2実施形態においてメッキ槽2に設けられる不溶性対極7を示している。本第2実施形態で用いている不溶性対極7は、上記第1実施形態(図2参照)の応用例的なものである。すなわち、この不溶性対極7は、各対極構成材16が1本のフラットバーをU字状に曲げて形成したものではなく、3本の細帯板状フラットバーをバレル9の回転方向に沿わせてコ字状に連結したものとなっている。各フラットバーの連結部分はボルト止めやリベット止めとしても、或いは溶接止めとしてもよい。
In this
FIG. 3 relates to the second embodiment of the
各対極構成材16の並設方向は、バレル9の回転方向に沿ったものとされている。そして、各対極構成材16は、それらの相互間に所定間隔が開けられるように、導電材料により棒状に形成され且つU字状に曲げられた導電体35により、串刺し状に連設固定されている。このようなことから、各対極構成材16の並設間では、バレル9の回転軸心方向(横軸10の長手方向)に沿った溝状の隙間18が形成されることになる。 Arrangement direction of the respective counter
第1実施形態(図1及び図2参照)について、以下の装置を製作して実際にアルカリ性亜鉛メッキを行った結果を以下に示す。
不溶性対極7のサイズは、縦(図2中のH寸法)が400mm、幅(図2中のL寸法)が700mmとした。また、各対極構成材16においてU字曲げした部分の板幅中心半径(図2中のR寸法)は300mm、各対極構成材16の板幅(図2中のW寸法)は50mm、板厚は3mmとした。対極構成材16の総数は70本であり、その並設ピッチは10mmである。このような不溶性対極7を用いることの他は、電圧値や処理液5の濃度などを図8に示した従来の電解処理装置100(メッキ槽101に縦400mm、幅700mmの平板状陽極105が2枚設けられたもの)と全く同じにして、ジンケート浴によるアルカリ性亜鉛メッキを行った。またワーク8は、M5×25のボルト、50kg分とした。これも、従来の場合のワーク106と全く同じに合わせてある。
With respect to the first embodiment (see FIGS. 1 and 2), the following apparatus is manufactured and the results of actual alkaline galvanization are shown below.
The size of the
このような諸条件のもとで行ったアルカリ性亜鉛メッキの結果、本発明の電解処理装置1では、僅か15分足らずで、ワーク8に対して所定メッキ厚の亜鉛メッキを施すことができた。図5に示した従来の電解処理装置100では、前記したように40分相当の処理時間(メッキ時間)を要していたのであるから、実に1/3に近い時間短縮が図れていることになる。
これについて考察すると、ワーク8の被処理面積(被メッキ表面積)が概算で745dm2(現場用語では単に「デシ」と略称される)であるのに対し、本発明の電解処理装置1の不溶性対極7では、その立体有効通電面の表面積(即ち、全体の通電面積)が概算で940dm2となる。これに対し、従来の電解処理装置100に備えられていた陽極105では2枚合わせてもそれら全体の通電面積は、せいぜい56dm2にしか満たない。すなわち、本発明の電解処理装置1を用いることにより、同じ電圧値で従来の電解処理装置100よりも大電流を流すことが可能となる。このようなことから、本発明に係る電解処理装置1において処理時間(メッキ時間)が飛躍的に短縮されたものと言える。
As a result of alkaline galvanization performed under such various conditions, the
In consideration of this, the area to be treated (surface area to be plated) of the
なお、不溶性対極7において、対極構成材16の並設ピッチを5〜15mmの間で種々変更しても、良好な結果が得られた。
In the
本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。例えば、不溶性対極7は、ワーク8に対してその一方のみの側方又は底方にだけ設けるようにしてもよい。またこの不溶性対極7において、対極構成材16の材質を一部異ならせたり、材質の異なる対極構成材16を組み込んだりすることが可能である。対極構成材16の相互間に設ける隙間18は孔状としてもよく、また隙間18を設けないものとしてもよい。例えば、対極構成材16がアコーディオンカーテン状乃至波板状(バレル9の横軸10に沿った断面がジグザグになる)に繋がったかたちとして形成することも可能である。このような不溶性対極7では、ワーク8に対向する面が凹凸乃至起伏のある面として形成されるが、最もワーク8に近接した部分(ワーク8から見て凸となる部分)で正面通電面が形成され、この正面通電面を起点としてワーク8から離れる方向へ斜めに延びる部分(ワーク8から見て凹となる部分)で側方通電面が形成されることになる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed according to the embodiments. For example,
図4は、アルカリ性亜鉛メッキを実施するためのライン構成例を示したものであり、このラインに含まれるメッキ処理で上記第1乃至第2実施形態の電解処理装置1が採用できる旨説明したが、このラインではメッキ処理に至る前処理工程としてアルカリ電解脱脂処理やアルカリ電解洗浄処理、酸電解処理などが設けられる。これらの各処理で使用される予備脱脂槽50、脱脂槽51、酸洗い槽52、電解槽53等としても本発明に係る電解処理装置1を適用することができる。なお、予備脱脂槽50や脱脂槽51として実施する場合、不溶性対極7は陽極として使用することもまた陰極として使用することもあり得、酸洗い槽52として実施する場合、不溶性対極7は陽極として使用することになり、電解槽53として実施する場合、不溶性対極7は陰極として使用することになる。更に、酸電解の場合であれば、不溶性対極7は高速で陽極と陰極を反転させるものとして使用することにもなる。
FIG. 4 shows an example of a line configuration for performing alkaline galvanization, and it has been explained that the
バレル9は透水性を有した容器とすることも可能である。
The
1 アルカリ性亜鉛メッキ装置
2 メッキ槽
3 溶解槽
5 処理液
7 不溶性対極
8 ワーク
9 バレル
10 横軸
16 対極構成材
17 導電体
18 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記不溶性対極(7)は、バレル(9)の回転軸心周りにU字状乃至コ字状に曲げられていて、バレル(9)の回転軸心方向に沿って並設される複数の扁平な対極構成材(16)が、互いの並設間隔が一定となるように導電体(17)で串刺し状に連設固定されて成り、
上記不溶性対極(7)は、すべての対極構成材(16)におけるワーク(8)に正対する板縁部分で形成される正面通電面とこの正面通電面を起点としてワーク(8)から離れる方向へ延びる板面部分で形成される側方通電面との総和としての立体有効通電面を有しており、
前記対極構成材(16)はそれぞれがバレル(9)の三方を囲むU字状乃至コ字状の細帯板であって、個々の対極構成材(16)の相互間にバレル(9)を回転させたときその回転方向に沿って径方向に処理液(5)を流通させる隙間(18)が設けられている
ことを特徴とする電解処理装置。 Treatment solution and a insoluble counter electrode provided in (5) and the processing bath for storing the processing tank (7) was immersed in this insoluble counter electrode (7) and the processing liquid in the processing bath (5) in the workpiece ( We alkaline electroplating or rows before treatment energization between 8), the work (8) is the barrel (9) for each processing solution while being placed in a barrel (9) which also serves as an electrode (5) in In the electrolytic processing apparatus in which the barrel (9) is rotatable in the processing liquid (5) around the horizontal axis (10) ,
The insoluble counter electrode (7) is a rotation axis around the barrel (9) have bent in a U-shape or U-shape, the plurality being arranged along the rotation axis direction of the barrel (9) flat The counter electrode component (16) is connected and fixed in a skewered manner with a conductor (17) so that the interval between each other is constant,
The insoluble counter electrode (7) has a front energization surface formed by a plate edge portion facing all the work (8 ) in all counter electrode components (16) and a direction away from the work (8) starting from the front energization surface. It has a three-dimensional effective energizing surface as a sum total with the side energizing surface formed by the extending plate surface part ,
Each of the counter electrode components (16) is a U-shaped or U-shaped strip that surrounds three sides of the barrel (9), and the barrel (9) is interposed between the individual counter electrode components (16). An electrolytic processing apparatus characterized by being provided with a gap (18) through which the processing liquid (5) flows in the radial direction along the direction of rotation when rotated .
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