JP5078893B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に弁棒のまわりに配置されているとともに弁パッキンと作用可能に係合するように構成されている調節可能なパッキンナットを有している制御弁に関するものであり、さらに詳細には、従来のレンチ以外の工具による調節を可能とするサイズに形成された複数の孔、アパーチャまたは他の構造を備えているパッキンナットに関するものである。

プロセスシステムにおいて高圧の流体および／またはガスの流量を制御するための制御弁は、当該技術分野において周知技術である。通常、弁スリーブまたは弁体などの如き制御要素は、弁の本体内の弁を通る流れを阻止または許可する位置に配置されている。通常、制御要素は、たとえば摺動弁棒または回転弁棒に作用可能に結合され、摺動弁棒または回転弁棒は、適切な弁アクチュエータに結合されている。

公知となっているように、弁棒は弁パッキンに取り囲まれている。ほとんどの用途では、弁パッキンは、パッキンボックスまたは弁ボンネットに配置されている。いずれの場合であっても、さまざまな理由により、弁パッキンに対して必要な調節を行うためにパッキンナットが設けられている。通常、パッキンナットは、従来のレンチを用いて調節されるようなサイズまたは形状に形成された六角頭ナットである。

直径の大きな弁棒を用いる場合、従来のレンチとパッキンナットを取り囲むさまざまな他の弁コンポーネントとの間で起こりうる干渉のため、従来の形状の六角頭パッキンナットを調節することが困難となる場合がある。用途によっては、弁棒が通常のサイズである場合でさえ、周囲の弁コンポーネントが調節レンチに対してクリアランス問題となる場合がある。

したがって、従来のパッキンナットに代わるナットを提供することが望まれている。

本発明のある態様によれば、制御弁は、流入口、流出口および流入口と流出口との間に延びた流体流路を有している弁箱と、弁箱から延びる弁棒と、弁箱に接続され、弁棒を受け入れるようなサイズに形成された孔を有しているパッキンボックスとを備えている。上記の孔は、弁棒の部分に隣接する位置に弁パッキンを受け入れるようなサイズに形成された第一の座ぐり穴と、ネジ切りされた第二の座ぐり穴とを有している。パッキンナットは、弁棒を受け入れるようなサイズに形成された中央孔と、第二の座ぐり穴と係合するように位置決めされるネジ切りされた外側表面と、第一の座ぐり穴に面するように位置決めされる調節面とを有している。調節頭部は、パッキンナットに担持され、調節工具を受け入れるようなサイズに形成された複数のアパーチャを有している。

パッキンナットは、スプリングパックを受け入れるようなサイズに形成された座ぐり穴を有し、第一の座ぐり穴は、パッキンスペーサを受け入れるようなサイズに形成されている。アパーチャの各々は、パッキンナットの中央孔と交差するように半径方向に向かって延びていてもよいし、または、直径方向に向かって延びていてもよい。パッキンボックスは、一対の取り付けフランジと、該取り付けフランジの間に形成された一対のアクセス用開口部とを有しており、アパーチャが、アクセス用開口部からアクセス可能なように位置決めされるようになっている。好ましくは、アパーチャは、調節頭部に対して直径方向に向かって延びている孔を含んでいる。調節ナットの調節面が座ぐり穴に形成されてもよい。

好ましくは、弁棒はその直径を小さくして突き合わせ面を形成しており、パッキンナットの中央孔は、パッキンナットの中央孔を突き合わせ面が通り過ぎないようなサイズに形成された直径の小さいセクションを有している。弁棒は回転式の弁棒であってもよいし、または、摺動式の弁棒であってもよい。

以下に記載の本文は、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明するものであるが、本発明の法的な範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲の文言により定義される。詳細な説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明のあらゆる可能な実施形態を記載したものではない。というのは、すべての可能な実施形態を記載することは、不可能なことではないとしても非現実的なことであるためである。現在の技術を用いまたは本明細書の出願日以降に開発される技術を用いて多くの他の実施形態が実施された場合であっても、それらもまた、本発明を定義する特許請求の範囲に含まれるものとする。

ここで図面を参照すると、図１には、流入口端部２４および流出口端部２６を有する弁箱２２を備えた制御弁２０が示されている。流路２８が、弁箱２２を貫通するように形成され、流入口流路３０と、流出口流路３２と、制御流路３４とを有している。
移動可能な制御コンポーネント３６が、制御流路３４に配置されるようなサイズに形成されているとともに位置決めされ、弁棒３８を備えている。制御コンポーネント３６は、弁体であってもよいし、弁スリーブであってもよいし、または、制御弁の技術分野において用いられている他の任意のタイプの制御コンポーネントであってもよい。弁棒３８は、摺動弁棒であってもよいし、回転弁棒であってもよいし、または、シフト可能な他のいかなる形態の弁棒であってもよい。制御弁２０は、開示される本発明の第一の例の教示に従って組み立てられたパッキンナット４２を有するパッキンボックス４０を備えている。弁棒３８は、制御コンポーネント３６（弁箱２２の内部）からパッキンボックス４０およびパッキンナット４２を通って弁アクチュエータ４６まで延びている。明らかなように、制御弁２０を通る流れは、弁棒３８に適切な方法で取り付けられたアクチュエータ４６を用いて制御コンポーネント３６を公知でありうるさまざまな位置の間で移動させることにより制御されるようになっている。

ここで、図２、図３および図４を参照すると、パッキンナット４２が示されている。開示された具体例によれば、パッキンナット４２は、雄ネジ５０を有したおおむね円筒状の第一のセクション４８を備えている。また、パッキンナット４２は、第二のセクション５４により形成された調節頭部５２を備えている。また、第二のセクション５４もおおむね円筒状であってもよい。開示された具体例によれば、第一のセクション４８の直径は第二のセクション５４の直径よりも大きい。あるいは、第一のセクション４８は第二のセクション５４よりも小さくてもよいし、または、第一のセクション４８および第二のセクション５４の両方の直径が同一またはほぼ同一であってもよい。

パッキンナット４２は、パッキンナット４２の軸Ａにおおむね沿って延びている孔５６を有している。開示された具体例によれば、孔５６の直径は、制御弁２０を動作させるために先に概説されたよう弁棒を移動しうるように弁棒３８がパッキンナット４２の孔５６を貫通して延びるようなサイズに形成されている。また、パッキンナット４２は座ぐり穴５８を有しており、この座ぐり穴も軸Ａに沿っておおむね延びている。開示された具体例によれば、座ぐり穴５８の深さＤ１は、軸Ａに沿って測定される第一のセクション４８の深さＤ２未満であることが好ましい。調節面６０は、座ぐり穴５８の終端ポイントで形成されている。明らかなように、調節面６０が弁パッキン組立体（以下に記載される）に直面するように向けられているので、パッキンナット４２を用いて、当該技術分野において公知になっているような弁パッキンに対する適切な調節を行うことができる。

パッキンナット４２の第二のセクション５４は複数の調節アパーチャ６２を有している。開示された具体例によれば、アパーチャ６２は半径方向に向けられており、さらに好ましくは、アパーチャ６２は正反対に向けられている。開示された具体例では、８（八）つの半径方向に沿って形成された（半径方向に向けられた）アパーチャ６２、または、４（四）つの直径方向に沿って形成された（正反対に向けられた）アパーチャ６２が存在している。これより多いまたはこれより少ない数のアパーチャ６２が設けられてもよい。図示されているように、アパーチャ６２の各々の軸６２ａはパッキンナット４２の軸Ａと交差するようになっている。以下でさらに詳細に記載するように、各アパーチャ６２は、円筒状の穴であり、任意の適切な調節工具（以下に記載）を受け入れるようなサイズに形成されていることが好ましい。ある実施例では、アパーチャ６２は円筒状である必要がないが、その代り、任意の適切な調節工具を受け入れるように適切に形作られてもよい。たとえば、アパーチャ６２が円断面形状、正方断面形状、六角断面形状、長方断面形状または他の断面形状であって、調節工具Ｔがアパーチャと係合することしか必要としなくてもよい。他の実施例では、アパーチャが、スロットであってもよいし、さらに、第二のセクション５９の面内に形成されるスロットであってもよい（図１０〜図１２に示され、以下でより詳細に説明する）。さらに、アパーチャ６２は、孔５６と交差するまで第二のセクション５４を通って十分延びる必要はない。

図３を参照すると、例示の調節工具Ｔが示されている。調節工具Ｔは、アパーチャ６２のうちのいずれか１つの中に挿入するようなサイズに形成されていることが好ましいシャフトＳを備えている。工具Ｔは、ネジ回し、ドリフトピン、ロッドまたはその他の適切な装置の如き従来の工具であってよい。

ここで図５を参照すると、パッキンボックス４０内に配置されたパッキンナット４２が示されている。したがって、パッキンボックス４０は、パッキンナット４２の第一のセクション４８のネジ山５０を受け入れるようなサイズに形成されたネジ切りされた孔６４を有している。パッキンボックス４０は、軸Ｂにおおむね沿って延びている弁棒３８を受け入れるようなサイズに形成された孔６６を有している。明らかなように、パッキンナット４２がパッキンボックス４０に配置されると、軸Ａは軸Ｂと一直線上に並ぶようになっている。孔６６は、パッキン組立体７０を受け入れるようなサイズに形成された座ぐり穴６８を有している。パッキンナット４２の座ぐり穴５８は、当該技術分野において共通に用いられているタイプでありうるスプリングパック７２を受け入れるようなサイズに形成されている。通常、パッキンスペーサ７４が設けられている。公知となっているように、パッキンナット４２を軸Aを中心として回転すると、パッキンナット４２が軸Ａに沿って弁棒３８の軸に対して平行な方向に向かって移動し、ユーザにパッキン組立体７０上の力を調節することを可能とするようになっている。また、パッキンボックス４０は、開示のされた具体例によればパッキンボックス４０をアクチュエータに付けることを可能とする一対の取り付けフランジ７６を備えていることが好ましい。

図５の具体例では、弁棒３８は、第一のセクション８０と第二のセクション８２とを有しており、第二のセクション８２の直径のほうが小さくなっている。したがって、セクション８０とセクション８２との間のインターフェイスには肩部または突き合わせ面８４が形成されている。図５にさらに示されているように、孔５６は、第一のセクション８６と第二のセクション８８とを有しており、第二のセクション８８の直径のほうが小さくなっている。したがって、セクション８６とセクション８８との間のインターフェイスには肩部または突き合わせ面９０が形成されている。開示の実施例によれば、さまざまなセクション８０、８２、８６、８８の直径は、弁棒３８上に形成された肩部または突き合わせ面８４が、弁棒３８の第一のセクション８０がパッキンナット４２の孔５６を通り抜けないようにパッキンナット４２の内部に形成された肩部または突き合わせ面９０と接触するように位置決めされるようなサイズに形成されている。いうまでもなく、開示された実施例に従って適切なサイズに形成された肩部または突き合わせ面８４、９０がこのように設けられると、弁棒３８が壊れた場合に破裂しないようにするように機能することが可能となる。

ここで図６〜図８を参照すると、パッキンボックス４０は、一対のアーム９４ａ、９４ｂにより取り付けフランジ７６に接続される主要本体９２を備えている。図８には、アーム９４ａ、９４ｂが想像線により示されている。アーム９４ａ、９４ｂは、取り付けフランジ７６の取り付け面９６のサイズと比較して狭くなっている。一対のアクセス用開口部９８ａ、９８ｂは、パッキンボックス４０の両側に形成されている。たとえば、アクセス用開口部９８ａ（図８から見て右側に配置）が、上側のアーム９４ａと下側のアーム９４ｂとの間（再び、図８から見て）に形成され、アクセス用開口部９８ｂ（図８から見て左側に配置）が、上側のアーム９４ａと下側のアーム９４ｂとの間に形成されている。いうまでもなく、図６および図７から見た場合の調節頭部５２上に設けられるアパーチャ６２の数は、常にアクセス用開口部９８ａ、９８ｂ内に複数の数のアパーチャ６２が配置されることが好ましく、これにより、適切な調節工具がアクセス用開口部９８ａ、９８ｂを通ってアパーチャ６２のうちの選択された１つの中へと向けられるまたは他の方法で適切に位置合わせされることによって、調節のためにアパーチャ６２を利用することができるチャンスが増大されることになる。

動作中には、パッキンボックス４０を適切ないかなる方法でアクチュエータへ取り付けてもよい。パッキン組立体７０、スプリングパック７２およびパッキンスペーサ７４は、すべて従来の方法で組み立てられ、パッキンボックス４０の孔６６の中に螺合するパッキンナット４２を用いて適所に保持してもよい。アクセス用開口部９８ａ、９８ｂのうちの選択された１つの中に挿入し、アパーチャ６２のうちの利用可能な１つに挿入するように工具Ｔを用いて、パッキンナット４２をパッキンナットの軸を中心として所望の方向に向けて回転させることによって、パッキンナット４２を孔６６内で前進または後退させることが可能となる。したがって、パッキンナットの回転により弁パッキン組立体７０に対して多少の圧縮力を加えるようになっている。パッキンナット４２を所望の方向に向けて部分的に回転させたあと、工具Ｔを選択された調節孔から引き抜いてもよいし（工具Ｔが取付フランジ７６まで延びているアーム９４のうちの１つに当たるため）、そのあと、工具Ｔをアパーチャ６２のうちの他の１つの中へ差し込んでもよい。したがって、パッキンナット４２は、必要に応じて、利用可能なアパーチャ６２のうちの任意の１つを用いて前進または後退されてもよい。開示された具体例によれば、六角頭部を有する従来のパッキンナットに固定されるレンチでは達成可能ではなかった方法および角度範囲Ｃ（図８）で、パッキンナットを工具Ｔを用いて回転することができるようになることが明らかである。このことは、弁棒直径が比較的に大きい弁について特にいえることである。少なくとも一部の用途では、弁棒の直径がより大きいと、レンチとアームまたはパッキンボックスの他の部分との間でクリアランス問題が発生する傾向がある。

図９の実施例では、パッキンボックス１４０に配置された弁棒１３８は、第一のセクション１８０と、第二のセクション１８２とを備えており、第二のセクション１８２の直径の方が小さくなっている。したがって、セクション１８０とセクション１８２との間のインターフェイスには肩部または突き合わせ面１８４が形成されている。また、図９実施例に示されているように、パッキンナット１４２は中央孔１５６を有している。パッキンナット１４２の内面１４３は突き合わせ面１９０を形成している。複数のアパーチャ１６２がパッキンナット１４２の調節頭部１５２に設けられている。調節アパーチャは、最初に開示された実施例に関して先に記載されたアパーチャと同一または同等であってもよい。図９の実施例によれば、さまざまなセクション１８０、１８２の直径および穴１５６の直径は、弁棒１３８上に形成された肩部または突き合わせ面１８４が、弁棒１３８の第一のセクション１８０がパッキンナット１４２の孔１５６を通り抜けないようにパッキンナット１４２の内部に形成された肩部または突き合わせ面１９０と接触するように位置決めされるようなサイズに形成されている。いうまでもなく、開示された実施例に従って適切なサイズに形成された肩部または突き合わせ面１８４、１９０がこのように設けられると、弁棒１３８が壊れた場合に破裂しないようにするように機能することが可能となる。

上記の特定されたパッキンナット４２および１４２の各々には、当該技術分野において共通して用いられている適切なＯ−リング、シールおよび／または他のコンポーネントが設けられている。さらに、記載されている場合を除いて、図９の実施例は、示されている他の実施例と相互に排除的である必要がなく、各実施形態は、その他の実施形態に示されている特徴および構成を組み入れてもよい。

ここで図１０〜図１２を参照すると、図示されているパッキンナット１４２は、雄ネジ１５０を有したおおむね円筒状の第一のセクション１４８を備えている。また、パッキンナット１４２は、第二のセクション１５４により形成された調節頭部１５２をさらに有している。また、第二のセクション１５４もおおむね円筒状であってもよい。開示された具体例によれば、第一のセクション１４８の直径は第二のセクション１５４の直径よりも大きい。あるいは、第一のセクション１４８は第二のセクション１５４よりも小さくてもよいし、または、第一のセクション１４８および第二の両方セクション１５４の直径が同一またはほぼ同一であってもよい。

パッキンナット１４２は、パッキンナット１４２の軸Ａにおおむね沿って延びている孔１５６を有している。開示された具体例によれば、孔１５６の直径は、先に説明された制御弁の如き制御弁を動作させるために先に概説されたよう弁棒を移動しうるように弁棒（たとえば、先に記載された具体例に関連して先に説明された弁棒のうちのいずれか一つ）がパッキンナット１４２の孔１５６を貫通して延びるようなサイズに形成されている。また、パッキンナット１４２は座ぐり穴１５８を有しており、この座ぐり穴も軸Ａに沿っておおむね延びている。上述の具体例と同様に、座ぐり穴１５８の深さＤ１は、軸Ａに沿って測定される第一のセクション１４８の深さＤ２未満であることが好ましい。調節面１６０は、座ぐり穴１５８の終端ポイントで形成されている。明らかなように、調節面１６０が弁パッキン組立体（先に記載した）に直面するように向けられているので、パッキンナット１４２を用いて、当該技術分野において公知になっているような弁パッキンに対する適切な調節を行うことができる。

パッキンナット１４２の第二のセクション１５４は面１５３を有している。面１５３は、図１０〜図１２の具体例によれば面１５３に形成されるスロット１６３の形態をとる複数の調節アパーチャを有している。開示された具体例によれば、スロット１５３は半径方向に向けられており、さらに好ましくは、スロット１６３は正反対に向けられている。開示された具体例では、８（八）つの半径方向に沿って形成された（半径方向に向けられた）スロット１５３、または、４（四）つの直径方向に沿って形成された（正反対に向けられた）スロットが存在している。これより多いまたはこれより少ない数のスロットが設けられてもよい。図示されているように、スロット１６３は孔１５６と交差するが、各スロットは孔１５６と交差しないようなサイズに形成されてもよい。スロット１６３の各々は、おおむね矩形状の断面（とはいえ、一つの辺は開いていることが好ましい）を有し、上述の調節工具Ｔの如き適切な形に形成された調節工具を受け入れるようになっている。あるいは、スロットは、Ｕ字形の断面または適切な他の形に形成された断面を有していてもよい。調節工具Ｔは、スロット１６３と係合するようなサイズに形成された矩形状の断面、Ｕ字形の断面またはその他の適切な形状の如き適切な形に形成された断面を有していることが好ましい。

ここで図１３および図１４を参照すると、図示されたパッキンナット２４２は、雄ネジ２５０を有するおおむね円筒状の第一のセクション２４８を備えている。また、パッキンナット２４２は、第二のセクション２５４により形成された調節頭部２５２を備えている。第二のセクション２５４は、開示された具体例では、おおむね半径方向に向かって外側に延びている複数の突起２５５を有している。示されている具体例では、突起は、おおむね長方形状であるものの、円筒状であってもまたは他の適切な形状であってもよい。パッキンナット２４２は、先に説明された具体例に関して先に説明されたパッキンナットと他の点において類似していてもよい。適切な形に形成された工具ＴＴは、突起２５５と係合するように設計された長方形状のアパーチャ２４３（または、その他の適切に形に形成されたアパーチャ）を有している。あるいは、複数の突起を係合するまたは隣接する突起間の空間に係合する工具が用いられてよい。それに代えて、ヘックスレンチが、突起２５５の外側端部により形成される平坦面と係合するようにパッキンナット２４２の幅を跨ぐサイズに形成されてもよい。

ここで図１４を参照すると、そこに示された突起２５５は、任意選択的なアパーチャ２５７を有し、このアパーチャ２５７は、開示された実施例では、円形状の断面を有した円筒状の形に形成されている。他の形を用いてもよい。先に記載した場合と同様に、図３の工具Ｔの如きアパーチャ２５７と係合するための適切な工具が用いられてもよい。したがって、図１４の実施例では、パッキンナット２４２と係合するさまざまな工具が用いられうる。

上記の記載は本発明のさまざまな異なる実施形態の詳細な説明を記載したものである。いうまでもなく、本発明の法的な技術範囲は、添付の特許請求の範囲の文言により明記されている。詳細な説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明のあらゆる可能な実施形態を記載したものではない。というのは、すべての可能な実施形態を記載することは、不可能なことではないとしても非現実的なことであるためである。現在の技術を用いてまたは本明細書の出願日以降に開発された技術を用いて多くの他の実施形態を実施することができるが、それらもまた、本発明を定義する特許請求の範囲に含まれるものとする。

本発明の開示された実施例の教示に従って組み立てられたパッキンナットを備えた制御弁を示す概略図である。 本発明の教示にかかるパッキンナットを示す拡大斜視図である。 図２に示されているパッキンナットを示す拡大立面図である。 図２および図３に示されているパッキンナットを示す拡大断面図である。 パッキンボックスに取り付けられたパッキンナットを示す拡大断面図である。 パッキンボックスに取り付けられたパッキンナットを示す斜視図である、 パッキンボックスに取り付けられたパッキンナットを示す他の斜視図である。 パッキンボックスに取り付けられたパッキンナットを示す端面図である。 本発明の開示された他の実施例の教示に従って組み立てられ、パッキンボックスに取り付けられたパッキンナットを示す拡大された部分立面図である。 先の図で示されたパッキンナットに類似するパッキンナットであって、その表面に形成されるスロットの形態をとる調節アパーチャを示すパッキンナットの斜視図である。 図１０に示されているパッキンナットを示す断面図である。 スロットを示している、図１０、１１のパッキンナットの端面図である。 本発明のさらに他の教示に従って組み立てられたパッキンナットを示す斜視図である。 突起の端部に任意選択的なアパーチャを有していること以外は図１３に示されているパッキンナットに類似しているパッキンナットを示す斜視図である。

Claims (13)

1. 流入口、流出口および前記流入口と前記流出口との間に延びた流体流路を有している弁箱、
   前記弁箱から延びる弁棒、
   前記弁箱に接続され、かつ、前記弁棒を受け入れるようなサイズに形成された孔を有しており、前記孔は、前記弁棒の部分に隣接する位置で弁パッキンを受け入れるようなサイズに形成された第一の座ぐり穴とネジ切りされた第二の座ぐり穴とを有しているパッキンボックス、
   前記弁棒を受け入れるようなサイズに形成された中央孔と、前記第二の座ぐり穴と係合するように位置決めされるネジ切りされた外側表面と、前記第一の座ぐり穴に面するように位置決めされる調節面とを有しているパッキンナット、および
   前記パッキンナットに担持され、調節工具を受け入れるようなサイズに形成された複数のアパーチャを有している調節頭部を備え、
   前記パッキンナットがスプリングパックを受け入れるようなサイズに形成された座ぐり穴を有し、前記第一の座ぐり穴がパッキンスペーサを受け入れるようなサイズに形成されてなる、制御弁。
2. 前記アパーチャの各々が、半径方向に延びて、前記パッキンナットの前記中央孔と交差するように構成されてなる、請求項１記載の制御弁。
3. 前記パッキンボックスが、一対の取り付けフランジと、該取り付けフランジの間に形成された一対のアクセス用開口部とを有しており、前記アパーチャが、前記アクセス用開口部からアクセス可能なように位置決めされるように構成されてなる、請求項１記載の制御弁。
4. 前記アパーチャが、前記調節頭部に対して直径方向に延びている孔を含んでなる、請求項１記載の制御弁。
5. 前記調節ナットの前記調節面が座ぐり穴に形成されてなる、請求項１記載の制御弁。
6. 前記弁棒がその直径を小さくして突き合わせ面を形成しており、前記パッキンナットの前記中央孔が、前記パッキンナットの前記中央孔を前記突き合わせ面が通り過ぎないようなサイズに形成された直径の小さいセクションを有してなる、請求項１記載の制御弁。
7. 前記弁棒が回転式の棒である、請求項１記載の制御弁。
8. 前記弁棒が摺動式の棒である、請求項１記載の制御弁。
9. 前記アパーチャが半径方向に向かって延びる円筒状の穴を含んでなる、請求項１記載の制御弁。
10. 前記パッキンナットの円筒状の内側表面に配置されるチャネルをさらに備えており、該チャネルがＯ−リングを受け入れるようなサイズに形成されてなる、請求項１記載の制御弁。
11. 前記パッキンナットが単一の工具受け入れアパーチャだけを用いて第一の位置と第二の位置との間の中心軸を中心として回転可能なように、前記アパーチャが前記調節頭部上に配列されてなる、請求項１記載の制御弁。
12. 前記アパーチャが、円筒状の半径方向に向かって延びている孔を有してなる、請求項１記載の制御弁。
13. 前記アパーチャが、前記調節頭部に形成されたスロットを有してなる、請求項１記載の制御弁。

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