JP6350453B2 - ウエブ搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、長尺なシート状材料であるウエブの搬送装置、特にウエブに対して停止状態で加工を行う加工ステージを備えた搬送装置に関する。
長尺なキャリアフィルム上に形成された薄膜状のセラミックグリーンシートに対して、印刷、積層、打抜きなどの精密な加工を行う場合には、フィルムを一旦停止させる必要がある。そのため、セラミックグリーンシートの製造過程では、連続搬送ステージの間に、間欠搬送される加工ステージを設けた製造装置が用いられている。
特許文献1には、巻出しロールと加工テーブルと巻取りロールと一対のダンサロールとを備えた搬送装置が開示されている。加工テーブルは、シート体を吸引してシート体の移動に同期した移動及びシート体を解放して初期位置への復帰を繰返すものであり、加工テーブル上に配置されたシート体に対して例えばレーザー加工などの加工を行うものである。加工テーブルの上流側および下流側には、シート体を保持するクランプが設けられている。ダンサロールは、巻出しロールと加工テーブルの間の位置及び加工テーブルと巻取りロールの間の位置に配置され、シート体にテンションを与えるものである。各ダンサロールは、垂直方向にのみ移動可能、かつ、軸回りの回転が可能で、付勢手段(例えばエアーシリンダ)により下方に向けて付勢され、シート体にテンションを付与している。
シート体には、ダンサロールの重力とエアーシリンダの押圧力との合力に相当するテンションが常時作用している。そのため、加工テーブル上に配置されたシート体には、テンションによる伸びが発生しており、シート体が伸びた状態でレーザー加工等の加工が施される。そのため、加工済みのシート体を自由状態に戻したとき、加工時の位置精度との間にずれが生じる。つまり、加工時の伸びによる歪みが生じる。
このような問題を解決するため、特許文献1には、エアーシリンダに加える押圧力を変更することにより、レーザー加工時のシート体に付与されるテンションを低くするものが開示されている。しかしながら、エアーシリンダに加える押圧力を低くしても、ダンサロールの重力によるテンションは依然として作用しているので、加工時の伸びによる歪みの問題を解消できない。さらに、ダンサロールの押圧力を低くすると、加工ステージのテンションだけでなく他の部分のテンションも低くなるため、弛みの発生原因になる可能性がある。
特開2013−28470号公報
本発明の目的は、加工時におけるウエブの張力を低下させ、加工精度を高めることができるウエブ加工装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、長尺なウエブを供給ステージから加工ステージを介して排出ステージへ送るウエブ搬送装置であって、前記加工ステージは静止状態の前記ウエブに対して所定の加工を行うものである。ウエブ搬送装置は、前記供給ステージと加工ステージとの間、又は前記加工ステージと排出ステージとの間に配置され、前記ウエブを間欠送りするウエブ送り手段と、前記加工ステージの上流側又は下流側のうち前記ウエブ送り手段とは逆側に配置され、前記ウエブを固定した状態と解放した状態とに切替可能なウエブ固定手段と、前記加工ステージにおいて前記ウエブを加工する前に、前記ウエブ固定手段により前記ウエブを固定した状態で、前記ウエブ送り手段と前記ウエブ固定手段との間に位置するウエブの張力を低減する方向に前記ウエブ送り手段又は前記ウエブ固定手段を作動させるウエブ張力制御手段と、を備え、前記ウエブ送り手段は、前記ウエブの裏面を吸引保持して回転するサクションロールであり、前記サクションロールは、少なくとも、前記ウエブの張力を低減する方向に前記ウエブ送り手段又は前記ウエブ固定手段が作動を開始してから、前記ウエブに対して加工を終了するまで、前記ウエブを吸引保持している、ことを特徴としている。
本発明では、加工時におけるウエブの張力をできるだけ低くするために、加工ステージの上流側又は下流側のうちウエブ送り手段とは逆側に、ウエブを一時的に固定できるウエブ固定手段を設け、加工ステージにおいてウエブを加工する前に、ウエブ固定手段によりウエブを固定した状態で、ウエブ送り手段とウエブ固定手段との間に位置するウエブの張力を低減する方向にウエブ送り手段又はウエブ固定手段を作動させるようにしたものである。そのため、加工ステージ上に配置されたウエブには殆ど張力が作用しておらず、そのウエブに対して加工を行うことで、ウエブの伸びによる歪みの問題を解消できる。なお、ウエブの張力を低減する方向にウエブ送り手段又はウエブ固定手段を作動させる際の作動量は、ウエブに作用している初期張力を解放すればよいので、微少量でよい。
ここで、ウエブ送り手段とはウエブを間欠的に送り出す手段、換言するとウエブを停止状態と送り状態とに切り替え可能な機構のことであり、供給ステージと加工ステージとの間、又は加工ステージと排出ステージとの間に設けられる。ウエブ送り手段としては、例えばサクションロール、ニップロール、ウエブを挟着又は吸引して上流側と下流側とに往復移動する可動テーブル、ウエブをチャックして上流側と下流側とに往復移動するチャック機構などがある。特にサクションロールは、ウエブの裏面を吸引保持して回転するものであるから、ウエブの表面にセラミックグリーンシート等が形成されている場合でも、そのセラミックグリーンシートを損傷せずに搬送できる。しかも、可動テーブルやチャック機構に比べて構造が簡単であり、停止と起動の制御性が優れている。
一方、加工ステージの上流側に設けられる供給ステージは、例えば巻き出しロールを備えた連続搬送ステージであってもよく、加工ステージの下流側に設けられる排出ステージは、例えば巻き取りロールを備えた連続搬送ステージであってもよい。ウエブ送り手段の駆動時の送り速度は、その上下両側に設けられる供給ステージと排出ステージの搬送速度より大きく、望ましくは10倍以上大きい。ウエブ送り手段の送り速度と供給ステージ/排出ステージの搬送速度との差を吸収するため、コンペンセータロールなどの公知のバッファ機構を設けることができる。また、ウエブの張力変動を吸収するため、ダンサロールを設けてもよい。加工ステージとは、印刷、積層、打抜きなどの加工工程や検査工程などのように、停止状態のウエブに対して種々の作業を行うステージのことである。
ウエブ張力制御手段は、ウエブ送り手段とウエブ固定手段との少なくとも一方をウエブの搬送方向に沿って近付ける方向に作動させてもよい。すなわち、ウエブ送り手段とウエブ固定手段との距離を短縮する方向に作動させることで、ウエブ送り手段とウエブ固定手段との間に位置するウエブの張力を低減することができる。この場合、ウエブ送り手段を移動させてもよいし、ウエブ固定手段を移動させてもよい。
また、ウエブ張力制御手段は、ウエブを加工ステージに向けて送るようウエブ送り手段を制御してもよい。すなわち、ウエブ固定手段は静止状態のままで、ウエブ送り手段によりウエブを加工ステージに向けて送ることで、ウエブ送り手段とウエブ固定手段との間に位置するウエブの張力を低減することができる。
ウエブ送り手段として、加工ステージの下流側に配置され、ウエブを吸引保持してウエブを間欠的に送ることができるサクションロールを用いた場合、ウエブ張力制御手段はサクションロールを逆回転させるようにしてもよい。この場合には、サクションロールの回転方向の制御だけで加工ステージにおけるウエブの張力を低減できるので、格別の装置を追加しなくてもよい。
またウエブ送り手段として、加工ステージの下流側に配置され、ウエブを吸引保持してウエブを間欠的に送ることができるサクションロールを用いた場合、サクションロールを上流側と下流側とに移動させる機構を設け、ウエブ張力制御手段がサクションロールを上流側へ移動させるようにしてもよい。この場合も、サクションロールを平行移動させることで、加工ステージにおけるウエブの張力を低減できる。
ウエブ固定手段としては、加工ステージの上流側に配置された、ウエブを吸引保持できる吸引テーブルを用いても良い。加工ステージが例えばウエブを吸引保持できる加工テーブルを備えている場合には、その加工テーブルの上流側に近接してウエブの一時固定用の吸引テーブルを配置することで、吸引テーブルを加工ステージの内部に配置することもできる。吸引テーブルを加工ステージの上流側に近接配置した場合には、加工時のウエブを一旦保持する機能だけでなく、加工ステージの上流側に設けられるコンペンセータロールやダンサロールによる張力が加工ステージ上のウエブに波及するのを防止する機能も有する。
ウエブ固定手段として、加工ステージの上流側の吸引テーブルを用いた場合、吸引テーブルを上流側と下流側とに移動させる機構を設け、ウエブ張力制御手段が吸引テーブルを下流側へ移動させるようにしてもよい。この場合には、ウエブの張力低減のために、ウエブ送り手段を操作する必要がない。
以上のように、本発明によれば、加工ステージの上流側又は下流側のうちウエブ送り手段とは逆側に、ウエブを一時的に固定できるウエブ固定手段を配置し、加工ステージにおいてウエブを加工する直前に、ウエブ固定手段によりウエブを一時的に固定した状態で、ウエブ送り手段とウエブ固定手段との間に位置するウエブの張力を低減するよう、ウエブ送り手段又はウエブ固定手段を作動させるようにしたので、加工段階のウエブには殆ど張力が作用しておらず、ウエブの伸びによる歪みの問題を解消できる。そのため、張力による伸びの影響が大きなウエブであっても、高精度な加工が可能になる。
本発明に係るウエブ搬送装置の一例を示す概略構造図である。 本発明の作動原理の一例を説明する工程図である。 (a)は従来の各工程における張力変化を示す図、(b)は本発明の各工程における張力変化を示す図である。 本発明の第2実施例の作動原理を示す要部の工程図である。 本発明の第3実施例の作動原理を示す要部の工程図である。 本発明の第4実施例の作動原理を示す要部の工程図である。 本発明の第5実施例の作動原理を示す要部の工程図である。
図1は本発明に係るウエブ搬送装置をセラミックグリーンシートの加工装置に適用した一例を示す。ここで使用されるウエブU(以下ではフィルムとも呼ぶ)は、例えば長尺なキャリアフィルム上に薄膜状のセラミックグリーンシートを形成したものである。本搬送装置は、その上流側に供給ステージS1、中間部に加工ステージS2、下流側に排出ステージS3を備えている。供給ステージS1には、モータによって一定の送り速度で連続回転され、加工前のウエブを供給する巻き出しロール1が設けられている。加工ステージS2には、ウエブを停止させた状態で印刷、積層、打抜き、検査などの所定の作業を行う加工機2が設けられている。加工機2は、ウエブを吸引/ブローできる加工テーブル20を備えており、その上方には所定の加工を行う昇降可能な加工ヘッド21を備えている。加工機2の内部であって、加工テーブル20の上流側に近接して、ウエブUを一時的に固定できる吸引テーブル22が設けられている。なお、吸引テーブル22は加工機2の外部に設けられていてもよい。吸引テーブル22は、ウエブUの一部を吸引保持できればよく、加工テーブル20より小形に形成されている。排出ステージS3には、モータによって一定の送り速度で連続回転され、加工済みのウエブを巻き取る巻き取りロール3が設けられている。
巻き出しロール1から供給されたウエブUは、ガイドロール4、ダンサロール5、コンペンセータロール6を順次経由して加工機2へ送られる。加工機2を通過したウエブUは、サクションロール7、コンペンセータロール8、ダンサロール9、ガイドロール10を経て巻き取りロール3に巻き取られる。図1では、上流側のコンペンセータロール6及びダンサロール5は水平方向に移動可能であり、下流側のコンペンセータロール8及びダンサロール9は上下方向に移動可能である。
ダンサロール5、9は、ウエブに張力変動が発生した場合にそれを吸収するため、エアーシリンダ5a、9aによって押し圧を決定して、ウエブUに一定の張力を付与する装置である。
サクションロール7は、ウエブを間欠送りするウエブ送り手段を構成している。サクションロール7は、その外周面にウエブUを吸引保持する機能を有し、サーボモータによって間欠的に回転駆動される。この実施例のサクションロール7は、加工ステージS2の下流側、すなわち加工ステージS2を間にして吸引テーブル22とは反対側に設けられている。
コンペンセータロール6、8は、サクションロール7の間欠回転に伴うウエブUの弛みや緊張を吸収するバッファ装置である。サクションロール7の駆動時の送り速度は、例えば200mm/s〜2000mm/sであり、供給ステージS1と排出ステージS3の搬送速度よりかなり大きい(望ましくは10倍以上大きい)ので、コンペンセータロール6、8がサクションロール7の送り速度と供給ステージ/排出ステージの搬送速度との差を吸収している。コンペンセータロール6はモータ6aとボールねじ6bとを備え、モータ6aを駆動することによりコンペンセータロール6を水平方向に移動させることができる。一方、コンペンセータロール8もモータ8aとボールねじ8bとを備え、モータ8aを駆動することによりコンペンセータロール8を上下方向に移動させることができる。
図1に示すウエブ搬送装置には、ウエブを搬送するための各駆動装置を統合的に制御する制御回路11が設けられている。すなわち、この制御回路11は、巻き出しロール1、コンペンセータロール6、サクションロール7、コンペンセータロール8、巻き取りロール3をそれぞれ制御している。さらに、制御回路11は、加工機2の加工テーブル20の吸引/ブローの切替、加工ヘッド21の昇降、吸引テーブル22の吸引/ブローの切替などの各制御を行うことができる。この制御回路11が本発明のウエブ張力制御手段を構成している。
ここで、図2を参照しながら本発明にかかる搬送装置の作動を説明する。図2(a)は、サクションロール7を急速正転させてウエブ(又はフィルム)Uを間欠搬送(例えば150msの間に150mm搬送)している状態を示す。この段階では、加工ヘッド21は上方に退避しており、加工テーブル20及び吸引テーブル22から共にブローされ、ウエブUは加工テーブル20及び吸引テーブル22から解放されている。そのため、サクションロール7を急速回転させてもウエブUと加工テーブル20及び吸引テーブル22との擦れによる損傷は発生しない。なお、サクションロール7の急速正転によりウエブUが右方向に引っ張られるため、コンペンセータロール6もそれに追随して右方へ高速移動する。
図2(b)は、サクションロール7を停止させた状態を示す。この時点では、加工テーブル20及び吸引テーブル22から依然としてブローされ、ウエブUは加工テーブル20及び吸引テーブル22から解放されている。ウエブUには、ダンサロール5、9による初期張力が作用している。
図2(c)は、本発明の特徴である低テンション化の段階を示す。この状態で、まず吸引テーブル22が吸引を開始してウエブを固定する。次に、サクションロール7を微少距離だけ逆転させる。この動作は、ウエブUに作用している初期張力を解放するためであり、その戻し長さは0〜0.2mm程度の微少長さでよい。サクションロール7を微少逆転させた後、加工テーブル20の吸引を開始し、ウエブを加工テーブル20上に保持する。この段階で、加工テーブル20のY方向/θ方向の位置決めを行っても良い。このようにして、加工テーブル20に吸引されたウエブには張力が殆ど作用していない状態となる。
図2(d)は加工段階であり、加工テーブル20及び吸引テーブル22を吸引しながら、加工ヘッド21を下降させ、ウエブに対して所望の加工を行う。このように、張力が殆ど作用しないウエブに対して加工が実施されるので、伸びの発生を抑制でき、高精度な加工が可能になる。加工中、吸引テーブル22が吸引を継続する理由は、コンペンセータロール6が供給ステージS1における連続搬送に伴って上流側へ低速移動するので、それによる張力変動が加工中のウエブに作用するのを防止するためである。
図2(e)は、吸引解除段階であり、加工ヘッド21を上昇させた後、加工テーブル20及び吸引テーブル22からブローを行い、ウエブを解放する。その後、サクションロール7を微少長さ(例えば0〜0.2mm)だけ正転させる。このサクションロール7の微少正転は任意の操作である。この操作は、加工テーブル20上のウエブに予め初期張力を与え、その後のサクションロール7の急速正転(図2(a)参照)によるウエブの振動を抑制するためである。その後、1番目の工程(図2(a))に戻り、以後同様の工程を繰り返す。
図3は、従来の搬送装置と本発明の搬送装置とによるウエブの張力変化を示す。図3の(a)に示すように、従来の搬送装置では、加工中もダンサロールによる初期張力T1が作用しており、時刻t5で加工を終了して間欠搬送を開始する。間欠搬送時にはウエブに一時的に大きな張力T2が作用するが、その張力はウエブの弾性限界以下である。間欠搬送が終了した時刻t6で、ウエブの張力は初期張力T1に戻るだけで、0にはならない。初期張力T1が作用した状態で加工される。つまり、従来の装置では、常時ダンサロールによる初期張力T1が作用しており、巻き取りロールに巻き取られるまで、ウエブの張力が0になることがない。
本発明では、図3の(b)に示すように、時刻t1で吸引解除(図2(e))を開始し、ウエブには初期張力T1が作用する。時刻t2で間欠搬送(図2(a))を開始することで、ウエブには張力T2が作用する。時刻t3で間欠搬送を終了すると、張力は初期張力T1まで戻る。次に、時刻t4で低テンション化の操作を行うと、張力はほぼゼロになり(図2(c))、続いて加工(図2(d))を実施する。低テンション化を行うことで、加工テーブル上におけるウエブの張力はほぼ0となる。この状態のウエブに対して加工を実施することで、高精度な加工が可能になる。それ以後は同様の操作を繰り返す。
なお、図3の(b)では本発明と従来との違いを明確にするために(e)〜(a)〜(b)の期間を長く表したが、実際には(e)〜(a)〜(b)の期間は加工時間(d)よりもかなり短いので、本発明の低テンション化の操作により加工時間が影響を受ける恐れはない。
図4は、本発明の第2実施例の搬送工程を示す。図4の(a)と(b)は、図2の(a)と(c)に対応している。図4では、ウエブ搬送段階は図2と同じであるが、低テンション化段階においてサクションロール7自体を微少距離だけ後退(上流側へ移動)させる点で異なる。なお、吸引解除段階ではサクションロール7自体を微少距離だけ前進(下流側へ移動)させる必要がある。この場合には、サクションロール7を前後に移動させる機構が設けられる。この実施例では、サクションロール7を逆転させずに、停止状態のまま微少距離だけ後退させることで、加工テーブル20上のウエブの張力を解放することができる。
図5は、本発明の第3実施例の搬送工程を示す。図5の(a)と(b)は、図2の(a)と(c)に対応している。この実施例では、吸引テーブル22を加工テーブル20に対して前後移動(上流側と下流側とに往復移動)させる機構を設ける。ウエブ搬送時には吸引テーブル22を加工テーブル20から離れた位置としておく。低テンション化の段階では、まずサクションロール7を停止させ、吸引テーブル22でウエブを吸引しながら微少前進させる。その後で、加工テーブル20を吸引する。これにより、加工テーブル20上のウエブの張力を解放することができる。
図6は、本発明の第4実施例の搬送工程を示す。図6の(a)と(b)は、図2の(a)と(c)に対応している。この実施例では、加工ステージの上流側と下流側の双方にサクションロール7、12を設け、加工テーブル20の下流側に吸引テーブル22を設けた点を特徴としている。ウエブ搬送時には、両方のサクションロール7、12を同期させて正転させ、間欠搬送する。低テンション化の段階では、下流側のサクションロール7を停止させ、吸引テーブル22を吸引した状態で、上流側のサクションロール12を微少正転させる。これにより、加工テーブル20上のウエブの初期張力が解放される。その後、加工テーブル20の吸引を行い、加工を実施すればよい。なお、この実施例では、下流側のサクションロール7が吸引テーブル22(ウエブ固定手段)としての役割を果たすことが可能であるため、吸引テーブル22を省略することも可能である。
図7は、本発明の第5実施例の搬送工程を示す。図7の(a)と(b)は、図2の(a)と(c)に対応している。図7では、サクションロール7に代えてニップロール13、14を使用した点が第1実施例と相違するだけで、その他の点は第1実施例と同様である。すなわち、ウエブ搬送時には加工テーブル20及び吸引テーブル22をブローしながら、ニップロール13、14を正転させる。低テンション化の段階では、まず吸引テーブル22でウエブを吸引し、ニップロール13、14を微少逆転させることで、加工テーブル20上のウエブの張力を解放する。その後、加工テーブル20を吸引した状態で、加工を実施すればよい。
上記実施例では、ウエブ送り手段としてサクションロールを使用した例とニップロールを使用した例とを説明したが、それ以外にも、ウエブを挟着又は吸引して前後に往復移動する可動テーブルや、ウエブをチャックして前後に往復移動するチャック装置等を使用することができる。さらに、ある実施例の要素を他の実施例に適用することにより、別の実施例を構成することもできる。
本発明は上述の実施例に限定されるものではない。本発明が対象とするウエブとしては、キャリアフィルムの上にセラミックグリーンシートを形成したものに限らず、電子部品や基板の材料となるウエブ等であってもよく、長尺なシート状材料であれば適用可能である。加工ステージにおける加工としては、静止状態のウエブに対して行う加工であれば任意であり、打抜き、印刷、レーザー穴あけなどが含まれる。本発明は、図1に示すように巻き出しロールと巻き取りロールとの間に加工ステージを設けたものに限らず、複数の製造段階の途中に加工ステージを設けたものでもよい。すなわち、供給ステージ及び/又は排出ステージがウエブを連続搬送せず、加工ステージと同様に間欠搬送するステージであってもよい。
U ウエブ
S1 供給ステージ
S2 加工ステージ
S3 排出ステージ
1 巻き出しロール
2 加工機
20 加工テーブル
21 加工ヘッド
22 吸引テーブル(ウエブ固定手段)
3 巻き取りロール
5、9 ダンサロール
6、8 コンペンセータロール
7 サクションロール(ウエブ送り手段)
11 制御回路(張力制御手段)
12 サクションロール
13、14 ニップロール(ウエブ送り手段)

Claims (7)

  1. 長尺なウエブを供給ステージから加工ステージを介して排出ステージへ送るウエブ搬送装置であって、前記加工ステージは静止状態の前記ウエブに対して所定の加工を行うものである、ウエブ搬送装置において、
    前記供給ステージと加工ステージとの間、又は前記加工ステージと排出ステージとの間に配置され、前記ウエブを間欠送りするウエブ送り手段と、
    前記加工ステージの上流側又は下流側のうち前記ウエブ送り手段とは逆側に配置され、前記ウエブを固定した状態と解放した状態とに切替可能なウエブ固定手段と、
    前記加工ステージにおいて前記ウエブを加工する前に、前記ウエブ固定手段により前記ウエブを固定した状態で、前記ウエブ送り手段と前記ウエブ固定手段との間に位置するウエブの張力を低減する方向に前記ウエブ送り手段又は前記ウエブ固定手段を作動させるウエブ張力制御手段と、を備え、
    前記ウエブ送り手段は、前記ウエブの裏面を吸引保持して回転するサクションロールであり、
    前記サクションロールは、少なくとも、前記ウエブの張力を低減する方向に前記ウエブ送り手段又は前記ウエブ固定手段が作動を開始してから、前記ウエブに対して加工を終了するまで、前記ウエブを吸引保持している、
    ウエブ搬送装置。
  2. 前記ウエブ張力制御手段は、前記ウエブ送り手段と前記ウエブ固定手段との少なくとも一方を前記ウエブの搬送方向に沿って近付ける方向に作動させる、請求項1に記載のウエブ搬送装置。
  3. 前記ウエブ張力制御手段は、前記ウエブを前記加工ステージに向けて送るよう前記ウエブ送り手段を制御する、請求項1に記載のウエブ搬送装置。
  4. 前記ウエブ送り手段は、前記加工ステージの下流側に配置され、前記ウエブを吸引保持してウエブを間欠的に送ることができるサクションロールであり、
    前記ウエブ張力制御手段は前記サクションロールを逆回転させることを特徴とする、請求項3に記載のウエブ搬送装置。
  5. 前記ウエブ送り手段は、前記加工ステージの下流側に配置され、前記ウエブを吸引保持してウエブを間欠的に送ることができるサクションロールであり、
    前記サクションロールを上流側と下流側とに往復移動させる機構を有し、
    前記ウエブ張力制御手段は前記サクションロールを上流側へ移動させることを特徴とする、請求項2に記載のウエブ搬送装置。
  6. 前記ウエブ固定手段は、前記加工ステージの上流側に配置され、前記ウエブを吸引保持できる吸引テーブルである、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のウエブ搬送装置。
  7. 前記ウエブ固定手段は、前記加工ステージの上流側に配置され、前記ウエブを吸引保持できる吸引テーブルであり、
    前記吸引テーブルを上流側と下流側とに往復移動させる機構を有し、
    前記ウエブ張力制御手段は前記吸引テーブルを下流側へ移動させることを特徴とする、請求項2に記載のウエブ搬送装置。
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