JP4062383B2 - 圧縮クリープ試験機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設定温度に加熱された試料に圧縮荷重を加えてその変形量等の調査を行う圧縮クリープ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料の圧縮クリープ試験においては、設定温度に維持した試料に圧縮荷重を加え、その荷重による試料の変形量の推移を観察する。このような圧縮クリープ試験を行う試験装置においては、通常、試料を収容してその温度を設定温度に維持するための恒温槽と、その恒温槽外に配置された負荷機構を備えるとともに、その負荷機構には、恒温槽の壁体を貫通する圧縮力伝達部材を介して加圧用接触子を装着し、その加圧用接触子を恒温槽内の試料に押しつけることによって試料に圧縮荷重を加える。そして、試料の圧縮変形量、従って接触子の変位は、恒温槽外において差動トランス等の変位計を用いて圧縮力伝達部材の圧縮力付与方向への変位を計測することによって検出されるように構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、試料が金属あるいはセラミックの場合には、一般に、圧縮変形量が引張変形量に比して極めて小さいため、圧縮クリープ試験に際しては、特に試験温度が高温である場合には、試験機を構成する各部の熱膨張による変形量が、圧縮力伝達部材を介して測定した試料の変形量の測定結果に大きな誤差として含まれてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、金属やセラミック等の圧縮変形量の小さい試料であっても、加熱状態での圧縮変形量を正確に測定することのできる圧縮クリープ試験機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明の圧縮クリープ試験機は、試料に接触する接触子を介して当該試料に圧縮力を加える負荷機構と、少なくとも加熱手段を有し、内部に収容した試料の温度を設定温度に維持する恒温槽と、先端部に接触子が装着され、恒温槽の壁体を貫通して基端部が負荷機構に取り付けられる圧縮力伝達部材と、恒温槽外に配置され、圧縮力伝達部材を介して接触子の圧縮力付与方向への変位を測定する変位計を備えた圧縮クリープ試験機において、圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有し、かつ、一端が恒温槽内の試料表面に接触し、恒温槽の壁体を貫通して他端が恒温槽外に臨む変位補正用伝達部材と、その変位補正用伝達部材の上記圧縮力付与方向への変位量と上記変位計による変位検出結果の差から接触子の圧縮力付与方向への変位量を求める補正手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００６】
ここで、この請求項１に係る発明におけるより具体的で好ましい構成として、上記変位計のケーシングを恒温槽外で変位補正用伝達部材の他端部に支持することにより、当該変位計による変位検出結果が変位補正用伝達部材と圧縮力伝達部材の圧縮力付与方向への変位量の差を表すようにした構成（請求項２）を挙げることができる。
【０００７】
請求項１に係る発明は、恒温槽内における接触子を含む圧縮力伝達部材の熱膨張に起因する接触子の変位測定誤差を、熱膨張率が圧縮力伝達部材と同等の材料からなり、かつ、試験中の圧縮力伝達部材と同等の熱環境下に置かれた補正用伝達部材の変位量によって補正しようとするものである。
【０００８】
すなわち、圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有する補正用伝達部材を、接触子を含む圧縮力伝達部材と同様にしてその一端を恒温槽内の試料表面に接触させるとともに、恒温槽内に同等の長さを収容して他端を恒温槽外に臨ませると、この補正用伝達部材の熱膨張量は圧縮力伝達部材の熱膨張量と同等となる。従って、圧縮力伝達部材を介して測定した変位計による接触子の圧縮力付与方向への変位量の測定結果から、補正用伝達部材の圧縮力付与方向への変位量を減算することにより、変位計に含まれる接触子を含む圧縮力伝達部材の加熱による誤差を解消することができる。
【０００９】
ここで、補正用伝達部材の試験中における圧縮力付与方向への変位量を変位計による接触子の変位検出結果から減算する補正手段としては、補正用伝達部材の変位量を個別に計測する第２の変位計を別途設けるとともに、その第２の変位計の出力と上記変位計の出力差を求める演算手段を設けた構成を採用し得るほか、請求項２に係る発明の採用によって、その構成をより簡素化することができる。
【００１０】
すなわち、請求項２に係る発明においては、圧縮力伝達部材を介して接触子の圧縮力付与方向への変位を測定する変位計のケーシングを、恒温槽外において補正用伝達部材により支持する。この構成により、変位計の基準位置となるケーシングの位置が、補正用伝達部材の熱膨張に相応して変位する結果、この変位計の出力は、接触子の圧縮力付与方向への変位量と、圧縮力伝達部材の同方向への熱膨張量、および補正用伝達部材の同方向逆向きへの熱膨張量とを含むことになり、結局、この変位計の出力には圧縮力伝達部材の熱膨張に起因する変位量がキャンセルされ、接触子の圧縮力付与方向への変位量のみを表すことになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。図１は本発明の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００１２】
恒温槽１内には、ヒータ２と、試料Ｗを載せるための試料台３、および試料温度を制御するための制御用温度センサ４が収容されている。制御用温度センサ４の出力は温調器５に取り込まれ、温調器５ではその制御用温度センサ４による温度測定結果が設定温度に一致するようにヒータ２を駆動制御することによって、試料台３上に載せられた試料Ｗの温度を設定された試験温度に維持する。
【００１３】
恒温槽１内の試料台３上に載せられた試料Ｗには、その表面に押しつけられる接触子６ａによって圧縮荷重が加えられる。接触子６ａは圧縮力伝達部材６の先端に固着されており、その圧縮力伝達部材６は恒温槽１の上部壁体１１を貫通してその基端が恒温槽１外に配置された負荷機構７に取り付けられている。
【００１４】
恒温槽１の上部壁体１１には、圧縮力伝達部材６を貫通させる貫通孔１１ａが形成されているとともに、その貫通孔１１ａは金属製の２段ベロー１２によって塞がれている。２段ベロー１２は、恒温槽１の上部壁体１１に下端部が取り付けられた下段ベロー１２１と、その下段ベロー１２１の上端部に一端部が一体化された上段ベロー１２２によって構成され、上段ベロー１２１の他端部には、そのの中央部に下段ベロー１２１の上端部の高さにまで窪んだ凹所１２２ａが形成されている。そして、圧力伝達部材６は、上段ベロー１２２の凹所１２２ａを貫通して接続されている。
【００１５】
恒温槽１内の試料台３上の試料Ｗの表面には、また、接触子６ａのほかに補正用伝達部材８の下端が接触しており、この補正用伝達部材８は、圧縮力伝達部材６の材質と同じ材質からなり、２段ベロー１２の下段ベロー１２１の上端部を貫通して恒温槽１外に伸び、その上端において変位計９のケーシング９ａを支持している。変位計９はケーシング９ａ内に巻回固定された一次コイルおよび２次コイルの中心を棒状鉄心９ｂが移動自在に設けられてなる差動トランスであって、棒状鉄心９ｂは圧縮力伝達部材６に固着されている。
【００１６】
以上の実施の形態によると、補正用伝達部材８は圧縮力伝達部材６と同じ材料によって形成されているとともに、これら両者はともに恒温槽１内の試料Ｗの表面に接触し、かつ、恒温槽１内における長さが同一となるため、恒温槽１内の温度のいかんに係わらず、その熱膨張量は互いに等しくなる。従って、恒温槽１内に試料Ｗを収容して任意の設定温度に加熱した状態で、負荷機構７を駆動して接触子６ａを試料Ｗに押しつけて、試料Ｗの圧縮変形量の経時的変化等を調査するに当たり、圧縮力伝達部材６が熱膨張して、試料Ｗの変形に関係なく変位計９の棒状鉄心９ｂがケーシング９ａ内のコイルに対して移動しても、ケーシング９ａは圧縮力伝達部材６と同量だけ熱膨張する補正用伝達部材６に支持されているが故に、上記の棒状鉄心９ｂの移動量と同量だけコイル側も移動する。これにより、変位計９の出力は、圧縮力伝達部材６の熱膨張に起因する誤差分がキャンセルされ、圧縮力付与方向への接触子６ａの移動量のみに相関する信号となる。
【００１７】
なお、以上の実施の形態においては、補正用伝達部材８によって変位計９のケーシング９ａを支持することによって、圧縮力伝達部材６の熱膨張に起因して棒状鉄心９ｂが移動することによる変位計測誤差をキャンセルしたが、変位計９を恒温槽１外の別部材によって支持するとともに、上記と同様の補正用伝達部材８の圧縮力付与方向への変位を別の変位計によって計測し、計測出力を別部材で支持した変位計９の出力から減算することによっても、圧縮力伝達部材６の熱膨張に起因する接触子６ａの変位計測誤差を解消することができ、本発明はこのような構成をも含む。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、恒温槽内の試料表面に接触して圧力を付与する接触子と負荷機構とを連結する圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有する材料からなる補正用伝達部材を、接触子を含む圧縮力伝達部材と同様に試料表面に接触させるとともに恒温槽の壁体を貫通して外部に臨ませ、その補正用伝達部材の変位を恒温槽外において計測し、その計測結果と、圧縮力伝達部材を介して計測した接触子の変位計測結果との差から、接触子の押圧による試料の圧縮変形量を求めるから、恒温槽により試料を高温に加熱する圧縮クリープ試験においても、圧縮力伝達部材の熱膨張に起因する誤差を含まない正確な圧縮変形量を得ることができる。
【００１９】
また、上記の補正用伝達部材によって変位計のケーシングを支持する請求項２に係る発明の構成を採用すれば、補正用伝達部材の変位を計測する専用の変位計および補正演算装置を必要とすることなく、上記の効果を奏することができ、簡単な構成のもとに常に正確な圧縮変形量を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 恒温槽
１１ 上部壁体
１１ａ 貫通孔
１２ ２段ベロー
１２１ 下段ベロー
１２２ 上段ベロー
２ ヒータ
３ 試料台
４ 制御用温度センサ
５ 温調器
６ 圧縮力伝達部材
６ａ 接触子
７ 負荷機構
８ 補正用伝達部材
９ 変位計
９ａ ケーシング
９ｂ 棒状鉄心
【発明の属する技術分野】
本発明は、設定温度に加熱された試料に圧縮荷重を加えてその変形量等の調査を行う圧縮クリープ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料の圧縮クリープ試験においては、設定温度に維持した試料に圧縮荷重を加え、その荷重による試料の変形量の推移を観察する。このような圧縮クリープ試験を行う試験装置においては、通常、試料を収容してその温度を設定温度に維持するための恒温槽と、その恒温槽外に配置された負荷機構を備えるとともに、その負荷機構には、恒温槽の壁体を貫通する圧縮力伝達部材を介して加圧用接触子を装着し、その加圧用接触子を恒温槽内の試料に押しつけることによって試料に圧縮荷重を加える。そして、試料の圧縮変形量、従って接触子の変位は、恒温槽外において差動トランス等の変位計を用いて圧縮力伝達部材の圧縮力付与方向への変位を計測することによって検出されるように構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、試料が金属あるいはセラミックの場合には、一般に、圧縮変形量が引張変形量に比して極めて小さいため、圧縮クリープ試験に際しては、特に試験温度が高温である場合には、試験機を構成する各部の熱膨張による変形量が、圧縮力伝達部材を介して測定した試料の変形量の測定結果に大きな誤差として含まれてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、金属やセラミック等の圧縮変形量の小さい試料であっても、加熱状態での圧縮変形量を正確に測定することのできる圧縮クリープ試験機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明の圧縮クリープ試験機は、試料に接触する接触子を介して当該試料に圧縮力を加える負荷機構と、少なくとも加熱手段を有し、内部に収容した試料の温度を設定温度に維持する恒温槽と、先端部に接触子が装着され、恒温槽の壁体を貫通して基端部が負荷機構に取り付けられる圧縮力伝達部材と、恒温槽外に配置され、圧縮力伝達部材を介して接触子の圧縮力付与方向への変位を測定する変位計を備えた圧縮クリープ試験機において、圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有し、かつ、一端が恒温槽内の試料表面に接触し、恒温槽の壁体を貫通して他端が恒温槽外に臨む変位補正用伝達部材と、その変位補正用伝達部材の上記圧縮力付与方向への変位量と上記変位計による変位検出結果の差から接触子の圧縮力付与方向への変位量を求める補正手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００６】
ここで、この請求項１に係る発明におけるより具体的で好ましい構成として、上記変位計のケーシングを恒温槽外で変位補正用伝達部材の他端部に支持することにより、当該変位計による変位検出結果が変位補正用伝達部材と圧縮力伝達部材の圧縮力付与方向への変位量の差を表すようにした構成（請求項２）を挙げることができる。
【０００７】
請求項１に係る発明は、恒温槽内における接触子を含む圧縮力伝達部材の熱膨張に起因する接触子の変位測定誤差を、熱膨張率が圧縮力伝達部材と同等の材料からなり、かつ、試験中の圧縮力伝達部材と同等の熱環境下に置かれた補正用伝達部材の変位量によって補正しようとするものである。
【０００８】
すなわち、圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有する補正用伝達部材を、接触子を含む圧縮力伝達部材と同様にしてその一端を恒温槽内の試料表面に接触させるとともに、恒温槽内に同等の長さを収容して他端を恒温槽外に臨ませると、この補正用伝達部材の熱膨張量は圧縮力伝達部材の熱膨張量と同等となる。従って、圧縮力伝達部材を介して測定した変位計による接触子の圧縮力付与方向への変位量の測定結果から、補正用伝達部材の圧縮力付与方向への変位量を減算することにより、変位計に含まれる接触子を含む圧縮力伝達部材の加熱による誤差を解消することができる。
【０００９】
ここで、補正用伝達部材の試験中における圧縮力付与方向への変位量を変位計による接触子の変位検出結果から減算する補正手段としては、補正用伝達部材の変位量を個別に計測する第２の変位計を別途設けるとともに、その第２の変位計の出力と上記変位計の出力差を求める演算手段を設けた構成を採用し得るほか、請求項２に係る発明の採用によって、その構成をより簡素化することができる。
【００１０】
すなわち、請求項２に係る発明においては、圧縮力伝達部材を介して接触子の圧縮力付与方向への変位を測定する変位計のケーシングを、恒温槽外において補正用伝達部材により支持する。この構成により、変位計の基準位置となるケーシングの位置が、補正用伝達部材の熱膨張に相応して変位する結果、この変位計の出力は、接触子の圧縮力付与方向への変位量と、圧縮力伝達部材の同方向への熱膨張量、および補正用伝達部材の同方向逆向きへの熱膨張量とを含むことになり、結局、この変位計の出力には圧縮力伝達部材の熱膨張に起因する変位量がキャンセルされ、接触子の圧縮力付与方向への変位量のみを表すことになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。図１は本発明の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００１２】
恒温槽１内には、ヒータ２と、試料Ｗを載せるための試料台３、および試料温度を制御するための制御用温度センサ４が収容されている。制御用温度センサ４の出力は温調器５に取り込まれ、温調器５ではその制御用温度センサ４による温度測定結果が設定温度に一致するようにヒータ２を駆動制御することによって、試料台３上に載せられた試料Ｗの温度を設定された試験温度に維持する。
【００１３】
恒温槽１内の試料台３上に載せられた試料Ｗには、その表面に押しつけられる接触子６ａによって圧縮荷重が加えられる。接触子６ａは圧縮力伝達部材６の先端に固着されており、その圧縮力伝達部材６は恒温槽１の上部壁体１１を貫通してその基端が恒温槽１外に配置された負荷機構７に取り付けられている。
【００１４】
恒温槽１の上部壁体１１には、圧縮力伝達部材６を貫通させる貫通孔１１ａが形成されているとともに、その貫通孔１１ａは金属製の２段ベロー１２によって塞がれている。２段ベロー１２は、恒温槽１の上部壁体１１に下端部が取り付けられた下段ベロー１２１と、その下段ベロー１２１の上端部に一端部が一体化された上段ベロー１２２によって構成され、上段ベロー１２１の他端部には、そのの中央部に下段ベロー１２１の上端部の高さにまで窪んだ凹所１２２ａが形成されている。そして、圧力伝達部材６は、上段ベロー１２２の凹所１２２ａを貫通して接続されている。
【００１５】
恒温槽１内の試料台３上の試料Ｗの表面には、また、接触子６ａのほかに補正用伝達部材８の下端が接触しており、この補正用伝達部材８は、圧縮力伝達部材６の材質と同じ材質からなり、２段ベロー１２の下段ベロー１２１の上端部を貫通して恒温槽１外に伸び、その上端において変位計９のケーシング９ａを支持している。変位計９はケーシング９ａ内に巻回固定された一次コイルおよび２次コイルの中心を棒状鉄心９ｂが移動自在に設けられてなる差動トランスであって、棒状鉄心９ｂは圧縮力伝達部材６に固着されている。
【００１６】
以上の実施の形態によると、補正用伝達部材８は圧縮力伝達部材６と同じ材料によって形成されているとともに、これら両者はともに恒温槽１内の試料Ｗの表面に接触し、かつ、恒温槽１内における長さが同一となるため、恒温槽１内の温度のいかんに係わらず、その熱膨張量は互いに等しくなる。従って、恒温槽１内に試料Ｗを収容して任意の設定温度に加熱した状態で、負荷機構７を駆動して接触子６ａを試料Ｗに押しつけて、試料Ｗの圧縮変形量の経時的変化等を調査するに当たり、圧縮力伝達部材６が熱膨張して、試料Ｗの変形に関係なく変位計９の棒状鉄心９ｂがケーシング９ａ内のコイルに対して移動しても、ケーシング９ａは圧縮力伝達部材６と同量だけ熱膨張する補正用伝達部材６に支持されているが故に、上記の棒状鉄心９ｂの移動量と同量だけコイル側も移動する。これにより、変位計９の出力は、圧縮力伝達部材６の熱膨張に起因する誤差分がキャンセルされ、圧縮力付与方向への接触子６ａの移動量のみに相関する信号となる。
【００１７】
なお、以上の実施の形態においては、補正用伝達部材８によって変位計９のケーシング９ａを支持することによって、圧縮力伝達部材６の熱膨張に起因して棒状鉄心９ｂが移動することによる変位計測誤差をキャンセルしたが、変位計９を恒温槽１外の別部材によって支持するとともに、上記と同様の補正用伝達部材８の圧縮力付与方向への変位を別の変位計によって計測し、計測出力を別部材で支持した変位計９の出力から減算することによっても、圧縮力伝達部材６の熱膨張に起因する接触子６ａの変位計測誤差を解消することができ、本発明はこのような構成をも含む。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、恒温槽内の試料表面に接触して圧力を付与する接触子と負荷機構とを連結する圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有する材料からなる補正用伝達部材を、接触子を含む圧縮力伝達部材と同様に試料表面に接触させるとともに恒温槽の壁体を貫通して外部に臨ませ、その補正用伝達部材の変位を恒温槽外において計測し、その計測結果と、圧縮力伝達部材を介して計測した接触子の変位計測結果との差から、接触子の押圧による試料の圧縮変形量を求めるから、恒温槽により試料を高温に加熱する圧縮クリープ試験においても、圧縮力伝達部材の熱膨張に起因する誤差を含まない正確な圧縮変形量を得ることができる。
【００１９】
また、上記の補正用伝達部材によって変位計のケーシングを支持する請求項２に係る発明の構成を採用すれば、補正用伝達部材の変位を計測する専用の変位計および補正演算装置を必要とすることなく、上記の効果を奏することができ、簡単な構成のもとに常に正確な圧縮変形量を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 恒温槽
１１ 上部壁体
１１ａ 貫通孔
１２ ２段ベロー
１２１ 下段ベロー
１２２ 上段ベロー
２ ヒータ
３ 試料台
４ 制御用温度センサ
５ 温調器
６ 圧縮力伝達部材
６ａ 接触子
７ 負荷機構
８ 補正用伝達部材
９ 変位計
９ａ ケーシング
９ｂ 棒状鉄心
Claims (2)
- 試料に接触する接触子を介して当該試料に圧縮力を加える負荷機構と、少なくとも加熱手段を有し、内部に収容した試料の温度を設定温度に維持する恒温槽と、先端部に接触子が装着され、恒温槽の壁体を貫通して基端部が負荷機構に取り付けられる圧縮力伝達部材と、恒温槽外に配置され、圧縮力伝達部材を介して接触子の圧縮力付与方向への変位を測定する変位計を備えた圧縮クリープ試験機において、
上記圧縮力伝達部材と同等の熱膨張率を有し、かつ、一端が恒温槽内の試料表面に接触し、恒温槽の壁体を貫通して他端が恒温槽外に臨む変位補正用伝達部材と、その変位補正用伝達部材の上記圧縮力付与方向への変位量と上記変位計による変位検出結果の差から上記接触子の圧縮力付与方向への変位量を求める補正手段を備えていることを特徴とする圧縮クリープ試験機。 - 上記変位計のケーシングが恒温槽外で上記変位補正用伝達部材の他端部に支持されることにより、当該変位計による変位検出結果が変位補正用伝達部材と上記圧縮力伝達部材の圧縮力付与方向への変位量の差を表すよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮クリープ試験機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12761999A JP4062383B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 圧縮クリープ試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12761999A JP4062383B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 圧縮クリープ試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321187A JP2000321187A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4062383B2 true JP4062383B2 (ja) | 2008-03-19 |
Family
ID=14964577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12761999A Expired - Lifetime JP4062383B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 圧縮クリープ試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4062383B2 (ja) |
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| JP4176708B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2008-11-05 | エスペック株式会社 | 材料試験装置 |
| JP4863354B2 (ja) * | 2006-01-04 | 2012-01-25 | 株式会社ミツトヨ | 圧子軸及び材料試験機 |
| KR100938949B1 (ko) * | 2008-04-22 | 2010-01-26 | 부산대학교 산학협력단 | 압축 응력 완화특성 측정장치 |
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| JP2010122084A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Toyo Seiki Seisakusho:Kk | 試験片の高さ測定方法及び装置 |
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1999
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