JP5655105B2 - 自動消火システムのバルブアセンブリ、自動消火システム、および自動消火システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は自動消火（ＡＦＥ）システムに関し、特に、密閉空間に消火剤を分散させるシステムおよび方法に関する。

自動消火システムは火災または爆発事象の検出後に展開する。ある場合では、自動消火システムは事象の後に軍用車両の乗員室やエンジン室などの密閉空間に展開する。自動消火システムは火災または爆発事象の後に商用車や軍用車両の一部または全ての外側形体を保護する。自動消火システムはその事象が検出された後、ハイレート・ディスチャージとして急速に展開する。火災産業においてこれらの種類の応用例に用いられる通常の検出手段は高速赤外線（ＩＲ）センサまたは紫外線（ＵＶ）センサ、または、過熱ケーブルおよび地点温度センサなどの温度装置である。融解加圧チューブ（melting pressurized tubes）または加速レベルの測定などのその他の手段が展開されている。

自動消火システムは広範な火災および爆発事象に対する迅速な検出と高度な鎮火の有効性とを提供する。しかしながら、こうしたシステムは高価である。既存のシステムが規定するようなレベルの脅威に曝されることのないような車両に従来の火災／爆発防護が提供されている。こうした車両は、乗組員がすぐに脱出することのできる、またはその他の消火手段に素早くアクセスすることのできる車両または関連事象を含む。したがって、その他の車両消火システムは、より緩慢な検出を行い、かつ／または緩慢な消火手段を使用することにより適切なレベルの防護を提供するより安価なシステムコンポーネントを含む。それらのシステムはユーザに対しより安価なライフサイクルコストを提案し、多くの場合、重量およびスペースも同様に抑えることができる。

例示の実施例は、自動消火システムのバルブアセンブリを含み、このアセンブリは、バルブ本体と、バルブ本体に配置されたプッシュロッドと、プッシュロッドに対して垂直に配置されるとともに、バルブ本体に配置されたポペット軸と、ポペット軸に連結されるとともに、バルブ本体に配置されたポペット対バルブ本体シールと、ポペット軸に連結されるとともに、バルブ本体に配置されたポペット戻しばねと、を含んでおり、プッシュロッドは、ポペット軸と係合してポペット対バルブ本体シールを開放するように構成される。

さらに例示の実施例は自動消火システムを含み、このシステムは、バルブアセンブリと、バルブアセンブリに連結されたアクチュエータと、バルブアセンブリに連結されたメインアウトレットと、バルブアセンブリに連結された補充バルブと、バルブアセンブリに連結されたシリンダと、を含んでおり、アクチュエータは、バルブアセンブリとシリンダとを流体連通させるように構成される。

さらに例示の実施例は、自動消火システムの作動方法を含む。この方法は、密閉空間内の火災または爆発のうちの少なくとも一つを検出し、自動消火システムを作動させることを含む。この自動消火システムは、バルブ本体と、バルブ本体に配置されたエンドストップと、傾斜面およびその傾斜面に配置されたキー溝を有するとともにバルブ本体に配置されたプッシュロッドと、プッシュロッドに対して垂直に配置されるとともに、バルブ本体に配置されたポペット軸と、ポペット軸に連結されるとともに、バルブ本体に配置されたポペット対バルブ本体シールと、ポペット軸に連結されるとともに、バルブ本体に配置されたポペット戻しばねと、を備えたバルブアセンブリを含んでおり、プッシュロッドは、ポペット軸と係合してポペット対バルブ本体シールを開放するように構成される。この自動消火システムはさらに、バルブアセンブリに連結されたアクチュエータと、バルブアセンブリに連結されたメインアウトレットと、バルブアセンブリに連結された補充バルブと、バルブアセンブリに連結されたシリンダと、を含んでおり、アクチュエータは、火災または爆発事象のうちの少なくとも一つに応答して、バルブアセンブリとシリンダとを流体連通させるように構成される。この方法は、プッシュロッドを固定することをさらに含む。

本発明と見なされる対象は、明細書の末尾にある請求項に特定して指摘されるとともに明確にクレームされる。本発明の上記のおよびその他の特徴、利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から明らかである。

例示の自動消火システムを概略的に示す図。 別の例示の自動消火システムを概略的に示す図。 例示の改良された消火装置の図。 消火装置のプッシュロッドおよびその他のコンポーネントの部分図。 消火装置のプッシュロッドおよびその他のコンポーネントの別の部分図。 一実施例の完全に作動したプッシュロッドの図。 別の実施例の完全に作動したプッシュロッドの図。 例示の実施例の例示の自動消火システムの作動方法の流れ図。

例示の実施例では、ここに記載のシステムおよび方法は、家庭用および商用（例えば、手持ちサイズの）消火器からの標準的なコンポーネントを利用するとともに、車両防護の厳しい環境に耐えうるように改良された、自動消火システムを含む。図１は例示の自動消火システム１００を概略的に示す。このシステム１００は、エンジンコンポーネント１１０を有するエンジンコンパートメント１０５を含む。このシステム１００は、消火剤をエンジンコンパートメント１０５内およびエンジンコンポーネント１１０に直接分散するように配置された２つの例示の改良された消火装置１１５をさらに含む。この例では、改良された消火装置１１５は１．３リットルの消火装置である。理解されるように、その他の例示の実施例では、改良された消火装置１１５はその他の容積を有する。さらに詳述するように、この改良された消火装置１１５は、火災／爆発事象に応答してエンジンコンパートメント１０５内の消火剤を自動的に分散させる。一例では、この改良された消火装置１１５は、エンジンコンパートメント１０５に直接配置、位置決めされる。ここで述べるように、例示の改良された消火装置１１５は種々のその他の密閉空間に搭載することができる。

図２は別の例示の自動消火システム２００を概略的に示す。このシステム２００は、ホイール２１０を有するホイールベイ（wheel bay）２０５を含む。このシステム２００は、改良された消火装置２１５を更に含み、この装置は、ホイールベイ２０５およびホイール２１０から離間して配置されるが、この改良された消火装置２１５からホイールベイ２０５およびホイール２１０へと消火剤を導くための配管およびノズルネットワーク２２０を含む。この例では、この改良された消火装置２１５は５リットルの消火装置である。理解されるように、その他の例示の実施例では、改良された消火装置２１５はその他の容積を有する。さらに述べるように、この改良された消火装置２１５は、火災／爆発事象に応答してホイールベイ２０５内に消火剤を自動的に分散させる。

一例では、この改良された消火装置２１５は離間して配置されるとともに、配管およびノズルネットワーク２２０が消火剤をホイールベイへと運ぶ。理解されるように、図１，２は一例であり、その他の幾つかの密閉空間がその他の例示の実施例において検討される。ここで述べるように、例示の改良された消火装置１１５／２１５は種々のその他の密閉空間に搭載されうる。

ここで述べるように、例示の改良された消火装置（例えば、改良型の消火装置１１５，２１５）は主に通常の粉末消火剤（例えば、Ｍｏｎｎｅｘファイン・グラインディング）を消火剤として使用するように設計される。その他の粉末消火剤（例えば、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム）を実装することができる。水性消火剤もまた実装することができる。添加剤はアルカリ塩（例えば、重炭酸カリウム、酢酸カリウム、乳酸カリウムなど）または発泡体（例えば、ＡＦＦＦ）を含む。ＦＭ２００、ＦＥ３６、ＮＯＶＥＣ１２３０などの気体の消火剤も実装することができるが、ここで述べたような例（図１，２）の最大作動圧力が１９５ｐｓｉｇ（１３．４ｂａｒ（ｇ））となるような潜在的な高温環境内にこれらのシステムを取付ける場合には注意が必要である。理解されるように、その他の実施例においてはその他の圧力が考えられる。例えば、３６０ｐｓｉｇまたは９００ｐｓｉｇがその他の例示の実施例に実装される。

一実施例では、ここで記載する改良された消火装置は自動アクチュエータにより自動的に開放される弁を含む。この駆動装置は周囲温度や振動の大きな変化や極端な状態などの、過酷な環境下でも開く。図３は、一例の改良された消火装置３００を示す。この改良された消火装置３００は、例えば、それぞれ図１，２に示される消火装置１１５，２１５として使用される。この消火装置３００は、消火剤を収容するシリンダ３０５と、消火剤を分散させるバルブアセンブリ３１０と、を含む。バルブアセンブリ３１０は、シリンダ３０５をバルブアセンブリ３１０に連結するバルブ対シリンダアダプタ３１５を含む。一例では、シリンダ３０５は、バルブ対シリンダアダプタ３１５の対応するねじ山と係合するねじ切られた開口部を含む。バルブアセンブリ３１０は、バルブ対シリンダアダプタ３１５に連結されたバルブ本体３２０をさらに含む。バルブアセンブリ３１０はまた、シリンダ３０５に消火剤を補充するようにバルブ本体３２０に配置された補充バルブ３２５を含む。バルブアセンブリ３１０はバルブ本体３２０に取付けられるとともに消火剤を分散させるように構成されたメインアウトレット３３０をさらに含む。図３では、矢印３３１は消火剤の流れ方向を表す。バルブアセンブリ３１０はまたバルブ本体３２０に配置されたポペット軸（poppet stem）３３５を含む。ポペット軸３３５はシリンダ３０５内の消火剤を密封するポペット対バルブ本体シール３４０に連結される。ポペット軸３３５はここで詳述する動作の際にポペット対バルブ本体シール３４０を開放するように構成される。ポペット軸３３５およびポペット対バルブ本体シール３４０はバルブ本体３２０内に配置される。バルブアセンブリ３１０はまたバルブ本体３２０内に配置されたポペット戻しばね３４５を含む。ポペット戻しばね３４５およびシリンダ３０５内の圧力は、消火装置が作動していないときにポペット軸３３５がポペット対バルブシール３４０を開放しないように保持する。消火装置３００はバルブ本体３２０に連結されたアクチュエータ３５０をさらに含む。アクチュエータ３５０の動作方法は、アクチュエーションプッシュロッド３５５をバルブ本体３２０内のエンドストップ３６０に向かって直線運動で押すのに十分な仕事出力（例えば４Ｊ〜１５Ｊ）で、ピンを短い距離（例えば、６ｍｍ〜１５ｍｍ）だけ急速に突き出すことである。この直線運動がプッシュロッド３５５の傾斜面３５６を押し、それによりポペット戻しばね３４５の保持力およびシリンダ３０５の圧力に相反する力でポペット軸３３５を下向き方向に押し下げて、ポペット対バルブ本体シール３４０を開放させ、シリンダ３０５とメインアウトレット３３０との間に流体連通を形成させて、消火剤をメインアウトレット３３０から放出させる。したがって、理解されるように、ポペット軸３３５とプッシュロッド３５５とは互いに対して垂直に（すなわち、直交するように）配置される。ここで述べるように、アクチュエータ３５０は、消火装置３００が配置される空間内の検出装置によって作動する。消火装置３００の与圧前は、ポペット戻しばね３４５がポペット軸３３５を閉位置に戻すように用いられる。一旦与圧されると、ポペット戻しばね３４５を介してポペット軸３３５に印加される上向き方向の力が増大する。理解されるように、ソレノイド弁、ガス、または非圧縮性流体などのこれに限定しないその他の装置により、プッシュロッド３５５の動作が実現されてもよい。その他のこれらの装置はピンを直接突き出す、または、外部電源または消火装置３００自体の内部から供給される圧力流により、プッシュロッド３５５に正確な力を印加させるように用いられる。消火装置３００は本明細書に述べたエンドストップ３６０をさらに含む。

図４は、消火装置３００のプッシュロッド３５５およびその他のコンポーネントの部分図を示す。一実施例では、プッシュロッド３５５は円筒形の断面を有する。したがって、プッシュロッド３５５が作動し、傾斜面３５６がポペット軸３３５と係合すると、プッシュロッド３５５が矢印３５７で表すように回転し、傾斜の影響を受ける間、ポペット軸３３５との係合に影響を与えることが可能である。

図５は消火装置３００のプッシュロッド３５５およびその他のコンポーネントの別の部分図を示す。一実施例では、プッシュロッド３５５は傾斜面３５６に機械加工されたキー溝３５８を含む。図５の例はキー溝３５８を丸い断面として示すが、その他の形状をその他の実施例に実装してもよい。キー溝３５８はポペット軸３３５をプッシュロッド３５５に対して常に中心に位置づけるように保つ。別の実施例では、上述したように、丸以外のその他の形状（例えば、四角形）が実装されてもよく、あるいは外側に形成された（externally minted）キー溝をプッシュロッド３５５に形成してもよい。

例示の実施例では、動作と同時に、アクチュエータ３５０の起動を受けてのプッシュロッド３５５の直線運動により、ポペット軸３３５がプッシュロッド３５５の一番肉厚の部分に到達するまでポペット軸３３５がキー溝３５８に沿って押し進められる。プッシュロッド３５５は、エンドストップ３６０に近づくまたは衝突するまでその直線運動を継続する。ここで述べたように、ポペット軸３３５の直線運動時にポペット軸３３５がポペット対バルブ本体シール３４０を開放する。プッシュロッド３５５の直線運動はポペット軸３３５の直線運動に対して概ね垂直である。アクチュエータ３５０は、作動時にピンを上述したようにプッシュロッド３５５に向かって押す内部爆発性の電気装置である。動作が完了すると、プッシュロッド３５５は引き込められやすくなり、それによりポペット戻しばね３４５がポペット軸３３５をもとに戻し、ポペット対バルブ本体シール３４０を閉じる。

図６は一実施例の完全に作動したプッシュロッド３５５の図を示す。この位置では、ポペット軸３３５がポペット対バルブ本体シール３４０に対して押され、それにより消火剤がシリンダ３０５からメインアウトレット３３０へと流される。さらに、プッシュロッド３５５はエンドストップ３６０に衝突し、ポペット軸３３５はプッシュロッド３５５に支えられる。ここで記載したように、作動前は、ポペット軸３３５はキー溝３５８内で支えられる。プッシュロッド３５５の直線運動は例えばアクチュエータ３５０内のスプリングなど、アクチュエータ３５０によって制約される。したがって、作動前は、この構成により、バルブ本体３２０内のコンポーネントの、衝撃荷重または振動の極端な状態に起因するあらゆる動きが制限される。

作動時に、プッシュロッド３５５の直線運動により、ポペット軸３３５がプッシュロッド３５５の外径部分に到達するまで、ポペット軸３３５がキー溝３５８に沿って押し進められる。プッシュロッド３５５はバルブ本体３２０内で最終的にエンドストップ３６０に衝突するまで直線運動を継続する。ここで記載したように、アクチュエータ３５０が作動した後、プッシュロッド３５５は引っ込みやすい。アクチュエータ３５０はプッシュロッド３５５を展開状態に保つが、この展開は保証されない。したがって、プッシュロッド３５５は引っ込められ、それによりポペット軸３３５を、ポペット戻しばね３４５（図３）の力３０１およびシリンダ３０５内の消火剤の圧力の力３０２により、もとに戻させる。例示の実施例では、ポペット軸３３５およびプッシュロッド３５５は、キー溝３５８に沿って移動するポペット軸３３５の動きによりポペット軸の輪郭に僅かな変形３７０をもたらすとともに、消火装置３００の作動時にプッシュロッド３５５がその開放位置に戻るのを防ぐための摩擦を提供する材料である。この余分の摩擦は、プッシュロッド３５５がバルブ本体３２０内でエンドストップ３６０に到達する際のプッシュロッド３５５の僅かな変形３７５によってさらに強化される。図６は、それぞれ、ポペット軸３３５およびプッシュロッド３５５の変形３７０，３７５を強調した消火装置３００を示し、それにより作動時にポペット対バルブ本体シール３４０が閉じられるのを防ぐ。

図７は、別の実施例の完全に作動したプッシュロッド３５５の図を示す。上述したものと同様に、この位置では、ポペット軸３３５がポペット対バルブ本体シール３４０に対して押され、それにより消火剤がシリンダ３０５からメインアウトレット３３０へと流される。さらに、プッシュロッド３５５がエンドストップ３６０に衝突し、ポペット軸３３５はプッシュロッド３５５に支えられる。ここで記載したように、作動前は、ポペット軸３３５はキー溝３５８内で支えられる。プッシュロッド３５５の直線運動は例えばアクチュエータ３５０内のスプリングなど、アクチュエータ３５０によって制約される。したがって、作動前は、この構成により、バルブ本体３２０内のコンポーネントの、衝撃荷重または振動の極端な状態に起因するあらゆる動きが制限される。

作動時に、プッシュロッド３５５の直線運動により、ポペット軸３３５がプッシュロッド３５５の外径部分に到達するまで、ポペット軸３３５がキー溝３５８に沿って押し進められる。プッシュロッド３５５はバルブ本体３２０内で最終的にエンドストップ３６０に衝突するまで直線運動を継続する。ここで記載したように、アクチュエータ３５０が作動した後、プッシュロッド３５５は引っ込みやすい。アクチュエータ３５０はプッシュロッド３５５を展開状態に保つが、この展開は保証されない。したがって、プッシュロッド３５５は引っ込められ、それによりポペット軸３３５を、ポペット戻しばね３４５（図３）の力３０１およびシリンダ３０５内の消火剤の圧力の力３０２により、もとに戻させる。一実施例では、溝３８０がプッシュロッド３５５内に機械加工され、それにより放出時にポペット軸３３５がその位置に固定される。図７は、プッシュロッド３５５内に機械加工された溝３８０を強調した消火装置３００を示し、それにより作動時にポペット対バルブ本体シール３４０が閉じられるのを防ぐ。

図８は、例示の実施例の自動消火システムの作動方法８００の流れ図を示す。ブロック８１０では、記載したように密閉空間内の火災または爆発などの事象が発生していることを検知器が検出する。ブロック８２０では、事象の検出に応答して、アクチュエータ３５０が作動し、それによりプッシュロッド３５５を記載のように係合させる。ブロック８３０では、プッシュロッド３５５が記載のように引き込められないように固定される。一実施例では、ポペット軸３３５およびプッシュロッド３５５の両方の変形可能材料がプッシュロッド３５５を固定する。別の実施例では、ポペット軸３５５が溝３８０と係合し、それによりプッシュロッド３５５を固定する。理解されるように、プッシュロッド３５５を固定するその他のシステムおよび方法がその他の実施例において検討される。

限られた数の実施例のみに関して本発明を詳述したが、本発明はこうした開示の実施例に限定されないことが容易に理解できるであろう。むしろ本発明は、本明細書中に記載された任意の変形例、変更、置換、もしくは同等の配置だけでなく、本発明の真意およびその範囲に応じた任意の変形例、変更、置換、もしくは同等の配置を含むように変更しうる。さらに、本発明の種々の実施例について記載したが、当然のことながら、本発明の態様は記載の実施例の一部だけを含んでもよい。したがって、本発明は上述の記載に限定されるものではなく、付記の特許請求の範囲によってのみ限定される。

３００…消火装置
３０５…シリンダ
３１０…バルブアセンブリ
３１５…バルブ対シリンダアダプタ
３２０…バルブ本体
３２５…補充バルブ
３３０…メインアウトレット
３３５…ポペット軸
３４０…ポペット対バルブ本体シール
３４５…ポペット戻しばね
３５０…アクチュエータ
３５５…アクチュエーションプッシュロッド
３５６…傾斜面
３６０…エンドストップ

Claims (14)

1. バルブ本体と、
   前記バルブ本体に配置されたプッシュロッドと、
   前記プッシュロッドの長手方向軸に対して垂直に配置されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット軸と、
   前記ポペット軸に連結されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット対バルブ本体シールと、
   前記ポペット軸に連結されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット戻しばねと、
   を備え、
   前記プッシュロッドが、前記ポペット軸と係合して前記ポペット対バルブ本体シールを開放するように構成されるとともに、このプッシュロッドの動作時にこのプッシュロッドを前記バルブ本体に配置されたエンドストップに固定するように変形する変形可能材料を含む、自動消火システムのバルブアセンブリ。
2. 前記プッシュロッドが、傾斜面を含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
3. 前記傾斜面が、キー溝を含むことを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
4. 前記ポペット軸が、前記キー溝と係合し、かつ、前記プッシュロッドの動作時に前記キー溝に沿って移動することを特徴とする請求項３に記載のバルブアセンブリ。
5. 前記ポペット軸が、前記プッシュロッドの動作時にこのポペット軸を前記プッシュロッドに固定する変形可能材料を含むことを特徴とする請求項４に記載のバルブアセンブリ。
6. 前記プッシュロッドは、このプッシュロッドの動作時に前記ポペット軸を収容するように構成された溝を含むことを特徴とする請求項４に記載のバルブアセンブリ。
7. バルブアセンブリと、
   前記バルブアセンブリに連結されたアクチュエータと、
   前記バルブアセンブリに連結されたメインアウトレットと、
   前記バルブアセンブリに連結された補充バルブと、
   前記バルブアセンブリに連結されたシリンダと、
   を備え、
   前記バルブアセンブリが、
   バルブ本体と、
   前記バルブ本体に配置されたプッシュロッドと、
   前記プッシュロッドに対して垂直に配置されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット軸と、
   前記ポペット軸に連結されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット対バルブ本体シールと、
   前記ポペット軸に連結されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット戻しばねと、
   を備え、
   前記プッシュロッドが、前記ポペット軸と係合して前記ポペット対バルブ本体シールを開放するように構成され、
   前記アクチュエータが、前記バルブアセンブリと前記シリンダとを流体連通させるように構成され、
   前記プッシュロッドが、このプッシュロッドの動作時にこのプッシュロッドを前記バルブ本体に配置されたエンドストップに固定するように変形する変形可能材料を含む、自動消火システム。
8. 前記プッシュロッドが、傾斜面を含むことを特徴とする請求項７に記載の自動消火システム。
9. 前記傾斜面が、キー溝を含むことを特徴とする請求項８に記載の自動消火システム。
10. 前記ポペット軸が、前記キー溝と係合し、かつ、前記プッシュロッドの動作時に前記キー溝に沿って移動することを特徴とする請求項９に記載の自動消火システム。
11. 前記ポペット軸が、前記プッシュロッドの動作時にこのポペット軸を前記プッシュロッドに固定する変形可能材料を含むことを特徴とする請求項１０に記載の自動消火システム。
12. 前記プッシュロッドは、このプッシュロッドの動作時に前記ポペット軸を収容するように構成された溝を含むことを特徴とする請求項１０に記載の自動消火システム。
13. 自動消火システムの作動方法であって、
    前記自動消火システムが、
    バルブアセンブリと、
    前記バルブアセンブリに連結されたアクチュエータと、
    前記バルブアセンブリに連結されたメインアウトレットと、
    前記バルブアセンブリに連結された補充バルブと、
    前記バルブアセンブリに連結されたシリンダと、
    を備え、
    前記アクチュエータが、火災または爆発事象のうち少なくとも一つに応答して、前記バルブアセンブリと前記シリンダとを流体連通させるように構成されており、
    前記バルブアセンブリが、
    バルブ本体と、
    前記バルブ本体に配置されたエンドストップと、
    傾斜面およびその傾斜面に配置されたキー溝を有するとともに、前記バルブ本体に配置されたプッシュロッドと、
    前記プッシュロッドに対して垂直に配置されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット軸と、
    前記ポペット軸に連結されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット対バルブ本体シールと、
    前記ポペット軸に連結されるとともに、前記バルブ本体に配置されたポペット戻しばねと、
    を備えており、
    前記プッシュロッドが、前記ポペット軸と係合して前記ポペット対バルブ本体シールを開放するように構成され、前記ポペット軸が、前記プッシュロッドの動作時にこのポペット軸を前記プッシュロッドに固定するように変形する変形可能材料を含み、前記プッシュロッドが、このプッシュロッドの動作時にこのプッシュロッドを前記エンドストップに固定するように変形する変形可能材料を含んだ、自動消火システムの作動方法において、
    密閉空間内の火災または爆発のうち少なくとも一つを検出し、
    前記自動消火システムを作動させ、
    前記プッシュロッドを固定する、
    ことを備えた自動消火システムの作動方法。
14. 前記プッシュロッドが、このプッシュロッドの動作時に前記ポペット軸を収容するように構成された溝を含み、この溝が前記プッシュロッドを前記ポペット軸に固定することを特徴とする請求項１３に記載の自動消火システムの作動方法。

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