JP5902277B1 - プレス成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】上金型の昇降の妨げとならず、従来に比して省エネ効果の高いプレス成形用金型及びプレス成形装置を提供すること。【解決手段】ボルスタ３に固定される下ベースプレート４に下第１断熱材２３を介して下金型６を取り付けると共にスライド１０に固定される上ベースプレート１１に上第１断熱材４３を介して上金型１３を取り付け、下面が開設された下金型６の下開口を閉塞するように下ベースプレート４に下第２断熱材２４を固定すると共に上面が開設された上金型１３の上開口を閉塞するように上ベースプレート１１に上第２断熱材４４を固定し、下金型６の周囲を下第３断熱材２０で囲むような状態に維持する断熱材用下カバー１８を下ベースプレート４に下第４断熱材５を介して固定すると共に上金型１３の周囲を上第３断熱材４０で囲むような状態に維持する断熱材用上カバー３８を上ベースプレート１１に上第４断熱材１２を介して固定することとなる。【選択図】図２

Description

本発明は、下面に成形面を備えた中空筒状の上金型と上面に成形面を備えた中空筒状の下金型を備え、ヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施すためのプレス成形用金型に関する。

金型を外部の雰囲気から遮断することにより、冷却時における該金型の温度分布を安定させ、ひけや残留応力、変形の無い、高い面精度の成形品を成形するための射出成形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４９６３３号公報

しかしながら、この特許文献１に記載の技術を、上金型と下金型とをヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施すためのプレス成形用金型及びプレス成形装置に適用した場合には、この技術では単に金型を遮熱壁で包囲する構造である為、前記上金型と前記下金型との間のキャビティより外方へ被加工品を一部はみ出した状態で、加工するプレス成形装置にあっては、上金型を昇降させる際、被加工品が障害となり、昇降が困難となる。

そこで本発明は、上金型と下金型とをヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施す際に、上金型の昇降の妨げとならず、従来に比して省エネ効果の高いプレス成形用金型を提供することを目的とする。

このため本発明は、下面に成形面を備えた中空筒状の上金型と上面に成形面を備えた中空筒状の下金型を備え、ヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施すためのプレス成形用金型において、
下ベースプレートに下第１断熱材を介して前記下金型を取り付けると共に、上ベースプレートに上第１断熱材を介して前記上金型を取り付け、
前記下金型の下面に開設された下開口を閉塞するように前記下ベースプレートに下第２断熱材を固定すると共に、前記上金型の上面に開設された上開口を閉塞するように前記上ベースプレートに上第２断熱材を固定し、
前記下金型の周囲を下第３断熱材で囲むような状態に維持する断熱材用下カバーを前記下ベースプレートに下第４断熱材を介して固定すると共に、前記上金型の周囲を上第３断熱材で囲むような状態に維持する断熱材用上カバーを前記上ベースプレートに上第４断熱材を介して固定し、
前記下金型の成形面を形成する上壁に内部空間に向けて補強用下リブを立設すると共に前記上金型の成形面を形成する下壁に内部空間に向けて補強用上リブを立設し、前記補強用下リブを下第５断熱材を介して前記下ベースプレートに固定すると共に前記補強用上リブを上第５断熱材を介して前記上ベースプレートに固定した
ことを特徴とする。

本発明によれば、上金型と下金型とをヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施す際に、上金型の昇降の妨げとならず、従来に比して省エネ効果の高いプレス成形用金型を提供することができる。

プレス成形装置の正面図である。 型開き状態のプレス成形用金型の縦断面図である。 型閉め状態のプレス成形用金型の縦断面図である。 図３のＸ−Ｘ断面図である。 下金型の周囲に断熱材を取り付ける構造を示す図である。 他の実施形態を示す型閉め状態のプレス成形用金型の縦断面図である。

以下図１乃至図５に基づき、本発明に係るプレス成形装置１の実施の形態について説明する。先ず、図１は後述する上金型と下金型とをヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施すプレス成形装置１の正面図であり、このプレス成形装置１は大きく分けて下部には、ベッド２と、このベッド２上に固定されるボルスタ３と、このボルスタ３上面に固定される下ベースプレート４と、この下ベースプレート４に下第１断熱材２３を介して固定されると共に上面に被加工品Ｍを成形するための成形面が形成された下金型６とが設けられる。

また、前記プレス成形装置１の上部には前記ベッド２に下部が固定された立設された左右一対のコラム７に支持されて固定されたクラウン８と、このクラウン８下面に固定された複数のエアシリンダー等の駆動源９と、これらの駆動源９により上下動可能なスライド１０と、このスライド１０下面に固定される上ベースプレート１１と、この上ベースプレート１１に上第１断熱材４３を介して固定されると共に下面に前記被加工品Ｍを成形するための成形面が形成された上金型１３とが設けられる。

次に、前述したようなプレス成形装置１の下部における下金型組立体Ａの構成について、図２、図４及び図５を参照しながら、取付ける順序に従って詳述する。先ず、前記下金型６の下面は開設されて下開口が形成されて内部に空間６Ａを有すると共に、前記下金型６の外形が、例えば概ね平面視四角形の中空状の有底角筒状を呈する。この前記下金型６の前記空間６Ａを形成する各内面に、即ち４つの側壁の内側と上壁の内側に複数個のヒーター１６をそれぞれ固定手段としてのボルト１７により取り付け固定する。

そして、例えば鋼板製や、アルミニウム製や、木製等の断熱材用下カバー１８は外形が平面視四角形を呈する前記下金型６を外方から包囲して覆うように４枚使用するが、例えば直角に折り曲げたものを対向するように２枚使用して包囲して覆うようにしてもよいし、前記下金型６の一側壁に対応して１枚に限らず、複数枚使用してもよい。

本実施形態では、４枚使用するようにした各断熱材用下カバー１８は全く同一のものではないが、略同じ形状のものであり、便宜上１個のものについて以下説明する。この断熱材用下カバー１８は概ね平板状を呈するも下部を外方に略直角に折り曲げ、大面積の垂直壁面１８Ａと小面積の水平壁面１８Ｂとから構成される。この断熱材用下カバー１８の前記垂直壁面１８Ａの内側に下第３断熱材２０をボルト２１により取り付け固定する。この下第３断熱材２０の上端部は前記断熱材用下カバー１８の上端と同じ高さ位置にあると共に内側が下方に向けて徐々に低くなるように傾斜した面２０Ａを形成するが、必ずしも形成しなくともよい。そして、前記下第３断熱材２０の下端部は前記断熱材用下カバー１８の前記水平壁面１８Ｂ下面に前記第４断熱材５が配設された状態では、前記第４断熱材５の下端部まで延びて、前記下ベースプレート４の上面と同じ高さ位置まで延びている。

次に、例えば４個の下第１断熱材２３を平面視四角形状となるように図示しないボルトにより前記下ベースプレート４に取り付け固定すると共に、この４個の前記下第１断熱材２３で囲まれた内方に下第２断熱材２４を前記下ベースプレート４上面に複数の固定手段としてのボルト２５により取り付け固定する。なお、本実施形態では前記下第１断熱材２３を４個使用して平面視四角形状となるようにしたが、この四角形の各辺毎に複数使用してもよく、全体として５個以上使用してもよい。

次に、前記下ベースプレート４に前記下金型６を複数の固定手段としてのボルト２６により取り付け固定する。この場合、前記下ベースプレート４に開設された取付溝４Ａを介して挿入した複数の前記ボルト２６を前記下第１断熱材２３に開設した取付穴に挿通した後、前記下金型６下部に形成されたネジ穴に螺合させることにより、前記下ベースプレート４に前記下金型６を固定する。

そして、前述したように、前記断熱材用下カバー１８の前記垂直壁面１８Ａの内側に前記下第３断熱材２０を固定したもの（４つある）を、前記下金型６側壁に押し寄せるようにして、それぞれ前記下ベースプレート４上面と前記水平壁面１８Ｂとの間に、この水平壁面１８Ｂの下面の面積と同じ平面の面積を有する前記下第４断熱材５を配設させた状態で、上方から複数の固定手段としてのボルト１９を前記水平壁面１８Ｂに開設した取付孔１８Ｃ及び前記下第４断熱材５に開設した取付穴を挿通してから前記下ベースプレート４に形成されたネジ穴に螺合させて前記下ベースプレート４に前記下第４断熱材５を介して前記断熱材用下カバー１８（前記水平壁面１８Ｂ）を固定する（図５参照）。即ち、前記下金型６の四側壁を囲むように、それぞれ前記下第３断熱材２０が固定された４個の前記断熱材用下カバー１８を前記下第４断熱材５を介して前記下ベースプレート４に固定する。

この場合、前記下金型６の上壁を除く４つの側壁には、下端まで延びる凹部６Ｂが形成されており、しかもこの凹部６Ｂは前記断熱材用下カバー１８と前記下第３断熱材２０との合計の厚さより少し深く形成されている。従って、前記断熱材用下カバー１８を前記下第４断熱材５を介して前記下ベースプレート４に固定した際には、前記下金型６の外面と前記断熱材用下カバー１８の外面とが同じ面一となり、しかも外方から前記下第３断熱材２０を見ることができず、見映えも良好である。なお、本実施形態では、前記断熱材用下カバー１８を前記下ベースプレート４に固定した際には、前記下金型６の外面より前記下第１断熱材２３の外面を外方に位置させることにより、前記下金型６と前記前記下第３断熱材２０との間には僅か隙間Ｓ１が形成されるが、必ずしも形成しなくともよい。この場合、図１に示すように、前後部に位置する前記断熱材用下カバー１８を左右の前記断熱材用下カバー１８が挟むようにして、それぞれ前記断熱材用下カバー１８の端部が重ね合うように、前記下ベースプレート４に固定する。

このようにして、前記下金型組立体Ａが組立てられることとなる。

また、前述したようなプレス成形装置１の上部における上金型組立体Ｂの構成について、取付ける順序に従って詳述する。先ず、前記上金型１３の下面は開設されて上開口が形成されて内部に空間１３Ａを有すると共に、前記上金型１３の外形が、例えば概ね平面視四角形の中空状の有底角筒状を呈する。この前記上金型１３の前記空間１３Ａを形成する各内面に、即ち４つの側壁の内側と下壁の内側に複数個のヒーター１６をそれぞれボルト１７により取り付け固定する。

そして、例えば鋼板製や、アルミニウム製や、木製等の断熱材用上カバー３８は外形が平面視四角形を呈する前記上金型１３を外方から包囲して覆うように４枚使用するが、例えば直角に折り曲げたものを対向するように２枚使用して包囲して覆うようにしてもよいし、前記上金型１３の一側壁に対応して１枚に限らず、複数枚使用してもよい。

本実施形態では、４枚使用するようにした各断熱材用上カバー３８は全く同一のものではないが、略同じ形状のものであり、便宜上１個のものについて以下説明すると、この断熱材用上カバー３８は概ね平板状を呈するも上部を外方に略直角に折り曲げ、大面積の垂直壁面３８Ａと小面積の水平壁面３８Ｂとから構成される。この断熱材用上カバー３８の前記垂直壁面３８Ａの内側に上第３断熱材４０をボルト４１により取り付け固定する。この上第３断熱材４０の下端部は前記断熱材用上カバー３８の下端と同じ高さ位置にあると共に内側が上方に向けて徐々に高くなるように傾斜した面４０Ａを形成するが、必ずしも形成しなくともよい。そして、前記上第３断熱材４０の上端部は前記断熱材用上カバー３８の前記水平壁面３８Ｂ上面に前記上第４断熱材１２が配設された状態では、前記上第４断熱材１２の上端部まで延びて、前記上ベースプレート１１の下面と同じ高さ位置まで延びている。

次に、例えば４個の上第１断熱材４３を平面視四角形状となるように図示しないボルトにより前記上ベースプレート１１に取り付け固定すると共に、この４個の前記上第１断熱材４３で囲まれた内方に上第２断熱材４４を前記上ベースプレート１１下面に複数の固定手段としてのボルト４５により取り付け固定する。なお、本実施形態では前記上第１断熱材４３を４個使用して平面視四角形状となるようにしたが、この四角形の各辺毎に複数使用してもよく、全体として５個以上使用してもよい。

次に、前記上ベースプレート１１に前記上金型１３を複数の固定手段としてのボルト４６により取り付け固定する。この場合、前記上ベースプレート１１に開設された取付溝１１Ａを介して挿入した複数の前記ボルト４６を前記上第１断熱材４３に開設した取付穴に挿通した後、前記上金型１３上部に形成されたネジ穴に螺合させることにより、前記上ベースプレート１１に前記上金型１３を固定する。

そして、前述したように、前記断熱材用上カバー３８の前記垂直壁面３８Ａの内側に前記上第３断熱材４０を固定したもの（４つある）を、前記上金型１３側壁に押し寄せるようにして、それぞれ前記上ベースプレート１１下面と前記水平壁面３８Ｂとの間に、この水平壁面３８Ｂの上面の面積と同じ平面の面積を有する前記上第４断熱材１２を配設させた状態で、下方から複数の固定手段としてのボルト３９を前記水平壁面３８Ｂに開設した取付孔及び前記上第４断熱材１２に開設した取付穴に挿通してから前記上ベースプレート１１に形成されたネジ穴に螺合させて前記上ベースプレート１１に前記上第４断熱材１２を介して前記断熱材用上カバー３８（前記水平壁面３８Ｂ）を固定する。即ち、前記上金型１３の四側壁を囲むように、それぞれ前記上第３断熱材４０が固定された４個の前記断熱材用上カバー３８を前記上第４断熱材１２を介して前記上ベースプレート１１に固定する。この場合、図１に示すように、前後部に位置する前記断熱材用上カバー３８を左右の前記断熱材用上カバー３８が挟むようにして、それぞれ前記断熱材用上カバー３８の端部が重ね合うように、前記上ベースプレート１１に固定する。

このようにして、前記上金型組立体Ｂが組立てられることとなる。

この場合、前記上金型１３の下壁を除く４つの側壁には、上端まで延びる凹部１３Ｂが形成されており、しかもこの凹部１３Ｂは前記断熱材用上カバー３８と前記上第３断熱材４０との合計の厚さより少し深く形成されている。従って、前記断熱材用上カバー３８を前記上第４断熱材１２を介して前記上ベースプレート１１に固定した際には、前記上金型１３の外面と前記断熱材用上カバー３８の外面とが同じ面一となり、しかも外方から前記上第３断熱材４０を見ることができず、見映えも良好である。なお、本実施形態では、前記断熱材用上カバー３８を前記上ベースプレート１１に固定した際には、前記上金型１３の外面より前記上第１断熱材４３の外面を外方に位置させることにより、前記上金型１３と前記下第３断熱材４０との間には僅か隙間Ｓ２が形成されるが、必ずしも形成しなくともよい。

そして、上述したように組み立てられた前記下金型組立体Ａと前記上金型組立体Ｂとを組み合わせてプレス成形用金型を構成し、これを前記プレス成形装置１の本体に組み込む。

初めに、前記ベッド２にはロック機構（図示せず）により前記ボルスタ３が固定されているので、組み合わせられた前記下金型組立体Ａと前記上金型組立体Ｂとを前記ボルスタ３上に載置して、前記下金型組立体Ａを前記ボルスタ３上に固定する。更に、前記上金型組立体Ｂを構成する前記上ベースプレート１１上に前記スライド１０をロック機構（図示せず）により固定すると共にこのスライド１０は一対の前記コラム７に案内されて昇降できるように取り付ける。

従って、前記ボルスタ３に固定される前記下ベースプレート４に前記下第１断熱材２３を介して前記下金型６を取り付けると共に前記スライド１０に固定される前記ベースプレート１１に前記上第１断熱材４３を介して前記上金型１３を取り付け、下面が開設された前記下金型６の下開口を閉塞するように前記下ベースプレート４に前記下第２断熱材２４を固定すると共に上面が開設された前記上金型１３の上開口を閉塞するように前記上ベースプレート１１に前記上第２断熱材４４を固定し、前記下金型６の周囲を前記下第３断熱材２０で囲むような状態に維持する前記断熱材用下カバー１８を前記下ベースプレート４に前記下第４断熱材５を介して固定すると共に前記上金型１３の周囲を前記上第３断熱材４０で囲むような状態に維持する前記断熱材用上カバー３８を前記上ベースプレート１１に前記上第４断熱材１２を介して固定することとなる。

なお、前記断熱材用下カバー１８を前記下ベースプレート４に前記下第４断熱材５を介して固定するようにしたが、前記垂直壁面１８Ａを下方まで延ばすことにより前記下第４断熱材５を介さずに固定してもよい。同様に、前記断熱材用上カバー３８を前記上ベースプレート１１に前記上第４断熱材１２を介して固定するようにしたが、前記垂直壁面３８Ａを上方まで延ばすことにより前記上第４断熱材１２を介さずに固定してもよい。

また、前記下第４、下第１断熱材５、２３及び前記上第４、上第１断熱材１２、４３は、板状のけい酸カルシウム系断熱板から成る断熱材や、ガラス繊維系断熱板から成る断熱材等から構成する。また、前記下第３、下第２断熱材２０、２４及び前記上第３、上第２断熱材４０、４４は、シリカや、グラスウール等から構成する。

また、前記プレス成形装置１における被加工品Ｍは熱硬化性合成樹脂製のシートであり、例えば熱硬化性のウレタン樹脂から作製されたシート等があるが、本実施形態の技術によれば、鋼板や、アルミニウム板等の金属板にも適用できる。

なお、前記上金型１３及び前記下金型６は、既に説明したものに限られず、種々の形状、構造のものが想定され、他の実施形態として図６に基づいて以下説明するが、先の実施形態と同じ図番は同じ機能を有するものとして、説明は省略し、特に異なる構成を重点的に説明する。なお、図６は型閉め状態の前記プレス成形用金型の縦断面図であるが、前記被加工品Ｍは省略されている。

前記空間１３Ａ、６Ａを形成したために弱まった前記上金型１３及び前記下金型６の強度を高めるために、この空間１３Ａ、６Ａを仕切るように、１又は複数の上補強用リブ４８、下補強用リブ４９を前記上金型１３の下壁の上面及び前記下金型６の上壁の下面に立設させる。前記上補強用リブ４８の上端面は前記上金型１３の側壁の上端面と同じ高さであり、前記下補強用リブ４９の下端面は前記下金型６の側壁の下端面と同じ高さである。

そして、この前記上補強用リブ４８、前記下補強用リブ４９の側面には、必要に応じて前記ヒーター１６を前記ボルト１７により取り付け固定する。そして、先の実施形態では、前記上ベースプレート１１に前記上金型１３を前記ボルト４６により取り付け固定する際に、前記上ベースプレート１１に開設された取付溝１１Ａを介して挿入した前記ボルト４６を前記上第１断熱材４３に開設した取付穴に挿通した後、前記上金型１３上部に形成された前記ネジ穴に螺合させることにより、前記上ベースプレート１１に前記上金型１３を固定したが、これに加え、前記上ベースプレート１１に開設された取付溝１１Ｂを介して挿入した複数の固定手段としてのボルト５３を前記上補強用リブ４８と前記上ベースプレート１３との間に配設された１又は複数の上第５断熱材５０に開設した取付穴に挿通した後、前記上金型１３上部に形成されたネジ穴に螺合させることにより、前記上ベースプレート１１に前記上金型１３を固定する。

また同様に、前記下ベースプレート４に前記下金型６を前記ボルト２６により取り付け固定する際に、前記下ベースプレート４に開設された取付溝４Ａを介して挿入した前記ボルト２６を前記下第１断熱材２３に開設した取付穴に挿通した後、前記下金型６下部に形成された前記ネジ穴に螺合させることにより、前記下ベースプレート４に前記下金型６を固定したが、これに加え、前記下ベースプレート４に開設された取付溝４Ｂを介して挿入した複数の固定手段としてのボルト５４を前記下補強用リブ４９と前記下ベースプレート４との間に配設された１又は複数の下第５断熱材５１に開設した取付穴に挿通した後、前記下金型６下部に形成されたネジ穴に螺合させることにより、前記下ベースプレート４に前記下金型６を固定する。

なお、前記上第５断熱材５０及び前記下第５断熱材５１の材質は、前記上第１断熱材４３、前記下第１断熱材２３と同じ材質の断熱材である。

次に、上述したように構成された前記プレス成形装置１において、前記被加工品Ｍを加圧して加工を施す動作について、説明する。先ず、前記上金型１３と前記下金型６とを型開きした状態で（図２参照）、前記下金型６表面上に平板状の前記被加工品Ｍの周縁部が前記下金型６から外方へはみ出すように載置して、前記駆動源９を駆動させて前記スライド１０及び前記上金型１３を下降させることによる型締め動作を開始する。この場合、運転開始の最初の型締め動作開始前に、前述した全てのヒーター１６に通電を開始して前記上金型１３と前記下金型６とを加熱する。

即ち、例えば前記ヒーター１６に通電することによって加熱される前記上金型１３と前記下金型６の温度は、１枚の被加工品Ｍを加圧して加工する成形動作とは関係なく、例えば１３０℃に維持されるように、前記ヒーター１６は常時制御されるが、前記ヒーター１６の１個又は複数個の単位ごとに、対応する温度センサの検知温度に基づいて通電又は非通電を繰り返して制御されることとなる。

この場合、前述したように、前記下金型６に前記下第２断熱材２４及び下第１断熱材２３、前記上金型１３に上第２断熱材４４及び上第１断熱材４３を設けた場合に比して、前記下金型６に前記下第４断熱材５及び下第３断熱材２０を設けると共に前記上金型１３に前記上第４断熱材１２及び上第３断熱材４０を設けると、前述した目標温度（例えば、１３０℃）に到達するまでの時間が、本実施形態によれば約１０分程度短くなると共に、消費電力も約６０％程度となり省エネ効果が極めて高くなる。

そして、前記上金型１３を徐々に下降させることにより、前記被加工品Ｍを加熱及び加圧しながら、前記下金型６の上面及び前記上金型１３の下面（両金型の製品形状面）に倣った所定形状の製品をプレス加工することとなる（図３参照）。この場合、前記上金型１３の昇降の妨げとなるものは無い。

この成形後に、前記上金型１３を上昇させて型開きし、この加工された前記被加工品（製品）Ｍは手動又は自動で取出され、新たな加工すべき被加工品Ｍが前記下金型６の上に載置されて、前述したような動作が繰り返される。

以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

３ ボルスタ
４ 下ベースプレート
５ 下第４断熱材
６ 下金型
１０ スライド
１１ 上ベースプレート
１２ 上第４断熱材
１３ 上金型
１６ ヒーター
１８ 断熱材用下カバー
２０ 下第３断熱材
２３ 下第１断熱材
２４ 下第２断熱材
３８ 断熱材用上カバー
４０ 上第３断熱材
４３ 上第１断熱材
４４ 上第２断熱材
４８ 上補強用リブ
４９ 下補強用リブ
５０ 上第５断熱材
５１ 下第５断熱材
Ｍ 被加工品

Claims (1)

1. 下面に成形面を備えた中空筒状の上金型と上面に成形面を備えた中空筒状の下金型を備え、ヒーターで加熱した状態で被加工品を加圧して加工を施すためのプレス成形用金型において、
   下ベースプレートに下第１断熱材を介して前記下金型を取り付けると共に、上ベースプレートに上第１断熱材を介して前記上金型を取り付け、
   前記下金型の下面に開設された下開口を閉塞するように前記下ベースプレートに下第２断熱材を固定すると共に、前記上金型の上面に開設された上開口を閉塞するように前記上ベースプレートに上第２断熱材を固定し、
   前記下金型の周囲を下第３断熱材で囲むような状態に維持する断熱材用下カバーを前記下ベースプレートに下第４断熱材を介して固定すると共に、前記上金型の周囲を上第３断熱材で囲むような状態に維持する断熱材用上カバーを前記上ベースプレートに上第４断熱材を介して固定し、
   前記下金型の成形面を形成する上壁に内部空間に向けて補強用下リブを立設すると共に前記上金型の成形面を形成する下壁に内部空間に向けて補強用上リブを立設し、前記補強用下リブを下第５断熱材を介して前記下ベースプレートに固定すると共に前記補強用上リブを上第５断熱材を介して前記上ベースプレートに固定した
   ことを特徴とするプレス成形用金型。
   

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