JP6425206B2 - ヘリウムリークディテクタ - Google Patents
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Description
(2)さらに好ましい実施形態では、漏れ測定モードにおいて分析管により測定された測定結果と室内測定モードにおいて分析管により測定された測定結果とを識別可能に記憶部に記憶させる記憶制御部を備える。
(3)さらに好ましい実施形態では、試験体の良品不良品を判断する良品不良品閾値、および漏れ測定の信頼性を判断する信頼性閾値を設定する閾値設定部と、漏れ測定モードのときは分析管により測定された測定結果が良品不良品閾値を超えるときに不良品と判断して報知し、室内測定モードのときは測定結果が信頼性閾値を超えるときに不適合環境と判断して報知する報知部とをさらに備える。
(4)さらに好ましい実施形態では、指示部はさらに、起動時に測定モード設定部に対して室内測定モードへ設定切替えを指示し、分析管による測定結果が信頼性閾値を下回ると漏れ測定モードへ設定切替えを指示する。
(5)さらに好ましい実施形態では、試験体が装着される第1ポートと、室内のヘリウム測定領域の気体を分析管に導入する配管が装着される第2ポートと、第1および第2ポートのいずれか一方からの気体を分析管に導入するように気体通路を切替える通路切替部とを有する。
(6)さらに好ましい実施形態では、通路切替部は、漏れ測定モードが選択されると第1ポートからの気体が分析管に導入されるように気体通路を切替え、室内測定モードが選択されると第2ポートからの気体が分析管に導入されるように気体通路を切替える。
(7)さらに好ましい実施形態では、報知部はさらに、室内測定モードへの設定切り替えを促す。
(8)本発明の好ましい実施形態によるヘリウムリークディテクタは、検出箇所の気体を分析管に導入してヘリウムを測定する。ヘリウムリークディテクタは、試験体が装着される第1ポートと、室内のヘリウム測定領域の気体を分析管に導入する配管が装着される第2ポートと、第1および第2ポートのいずれか一方からの気体を分析管に導入するように気体通路を切替える通路切替部と、第1ポートからの気体の測定回数および計時時間のいずれか一方が予め定めた回数または時間を超えると、通路切替部に対して第2ポートからの気体を分析管に導入する気体通路への切替えを指示するとともに、操作部材からの操作信号に基づき、通路切替部に対して第2ポートからの気体を分析管に導入する気体通路への切替えを指示する指示部とを備える。
(9)さらに好ましい実施形態では、指示部から切り替え指示が出力されると、通路切替部を切替え駆動する駆動部をさらに備える。
(10)さらに好ましい実施形態では、駆動部は、漏れ測定モードが選択されると第1ポートからの気体が分析管に導入されるように通路切替部を切替え駆動し、室内測定モードが選択されると第2ポートからの気体が分析管に導入されるように通路切替部を切替え駆動する。
以下、図1〜図6を参照して、本発明によるヘリウムリークディテクタの一実施の形態を説明する。
図1は、ヘリウムリークディテクタ10の構成を示すブロック図である。ヘリウムリークディテクタ10は、制御部11と、オペレータに情報を提示する表示部12と、制御部11にオペレータの入力を伝達する入力部13と、記憶部14と、報知部15と、ポンプやバルブ、分析管を含む気体処理部19とを備える。
閾値一覧14cに保存される閾値として、たとえば試験結果の良否判定基準、すなわち良品不良品判定基準である閾値と、室内のヘリウム濃度が計測感度に対して正常か異常かの判定基準である信頼性閾値が保存される。これらの閾値は、入力部13のユーザインタフェース画面から変更可能とされている。試験精度、要求される検出感度などに応じてユーザがこれらの閾値を変更すると、変更後の値が閾値一覧14cに保存される。
気体処理部19は、分析管21と、ターボ分子ポンプ22と、ドラッグポンプ23と、油回転ポンプ24と、管路内の真空度を検出する真空計PM1、PM2とを備えている。真空計PM1やPM2の検出値に基づいて各ポンプの起動、停止、あるいは後述するバルブの開閉が制御される。気体処理部19は、排気経路およびヘリウム導入経路であるヘリウム流通通路を開閉するアクチュエータ付きの通路切替部であるバルブFV、BV、TV、LV、SFV1、SFV2と、ポートEXP1、EXP2と、環境ヘリウムを測定するための配管25と、キャピラリチューブCAPとを備える。
ヘリウムリークディテクタ10を用いた試験体の検査方法は様々なものがあるが、たとえば、真空吹き付け法では以下のように行う。ポートEXP1に密閉容器の試験体を接続し、ターボ分子ポンプ22などで試験体の内部を真空排気しながら試験体にヘリウムガスを吹付け、分析管21により検出されるヘリウムの検出量から溶接欠陥の有無を判断することができる。
図3を用いて、本実施の形態に係るヘリウムリークディテクタ10が使用される場面を説明する。
図3は、ヘリウムリークディテクタ10を用いて、真空吹き付け法により試験体50の溶接不良を検査する場面を表している。試験体50は同一形状のものが多数あり、オペレータは次々に試験体を変えて検査を行う。ヘリウムボンベ60はオペレータが真空吹き付け法による検査のために使用する。ヘリウムリークディテクタ10のポートEXP2に接続される配管25は、キャピラリチューブCAPの先端から試験体50付近の空気をヘリウムリークディテクタ10の中に導入できるように曲げられている。
オペレータは、環境のヘリウム濃度が閾値以下であると試験体50の検査を開始する。そして、検査を開始して所定時間、たとえば1時間が経過すると、オペレータは再び試験環境のヘリウム濃度を測定し、閾値以下であることを確認して試験体50の検査を継続する。この閾値は試験体が良品か不良品かを判定する基準値であり、上述した閾値一覧14cに保存されている。
図4〜6を用いて、ヘリウムリークディテクタ10の制御部11の行う処理を説明する。図4は、ヘリウムリークディテクタ10が起動すると、制御部11により実行されるプログラム(以下、メインプログラムと呼ぶ)の処理内容を示すフローチャートである。このメインプログラムは、図5のフローチャートにより動作が表される環境測定用サブプログラムと、図6のフローチャートにより動作が表される試験体測定用サブプログラムとを呼び出す。これらサブプログラムを実行している間は、メインプログラムの処理は停止している。
ステップS101において、制御部11は、メインタイマーt1の計時を開始してステップS102に進む。これ以後メインタイマーt1は、ヘリウムリークディテクタ10の電源が切られるまで時間をカウントし続ける。
ステップS102において、制御部11は、図5を用いて後で説明する環境測定を行い、環境測定が終了するとステップS103に進む。
ステップS103において、制御部11は、メインタイマーt1のカウントする時間が所定の時間Tm、たとえば1時間を超過しているか否かを判断する。制御部11は、所定の時間Tmを超過していると判断する場合はステップS104に進み、超過していないと判断する場合はステップS106に進む。
ステップS104において、制御部11は、ステップS102と同様に図5を用いて後に説明する環境測定を行い、環境測定が終了するとステップS105に進む。
ステップS106において、制御部11は、オペレータにより環境測定ボタン13aが押されたか否かを判断し、環境測定ボタン13aが押されたと判断する場合はステップS107に進み、環境測定ボタン13aが押されていないと判断する場合はステップS108に進む。
ステップS107において、制御部11は、上述したように図5を用いて後で説明する環境測定を行い、環境測定が終了するとステップS108に進む。
ステップS108において、制御部11は、オペレータにより試験体測定開始ボタン13bが押されたか否かを判断する。試験体測定開始ボタン13bが押されたと判断する場合はステップS109に進み、試験体測定開始ボタン13bが押されていないと判断する場合はステップS110に進む。
ステップS109において、制御部11は、図6を用いて後で説明する試験体測定を行い、試験体測定が終了するとステップS110に進む。
図5を参照して、メインプログラムから呼び出される環境測定用サブプログラムの動作を説明する。
ステップS201において、制御部11は、分析管21の内部を所定の真空度以下にするために以下の処理を行う。バルブFVを開けてそれ以外のバルブは全て閉じ、ターボ分子ポンプ22、ドラッグポンプ23、および油回転ポンプ24を運転して真空排気する。真空計PM2の検出する真空度が所定の真空度以下になると、バルブFVを閉じ、全てのポンプを停止させてステップS202に進む。
ステップS202において、制御部11は、バルブSFV2を開けてステップS203に進む。
ステップS204において、制御部11は、グロステストを行う構成とするためにバルブFVを開け、ドラッグポンプ23およびターボ分子ポンプ22を運転して真空排気する。真空計PM2の検出する真空度が所定の真空度以下になると、ステップS205に進む。
ステップS205において、制御部11は、ファインテストを行う構成とするためにバルブTVを開けてバルブBVを閉じる。真空計PM2の検出する真空度が所定の真空度以下になると、ステップS206に進む。
ステップS206において、制御部11は、環境タイマt2による計時を開始してステップS207に進む。
ステップS208において、制御部11は、ステップS207において取得したヘリウム検出量および現在時刻を環境ログ14aに保存し、ステップS209に進む。
ステップS209において、制御部11は、ステップS207において取得したヘリウム検出量と、閾値一覧14cの環境測定用閾値とを比較し、取得したヘリウム検出量が環境測定用閾値より大きいか否かを判断する。環境測定用閾値より大きいと判断する場合はステップS210に進み、環境測定用閾値以下であると判断する場合はステップS211に進む。
ステップS211において、制御部11は、環境タイマt2のカウントする時間が、所定の時間Te、たとえば5秒を超過しているか否かを判断する。超過していると判断するとステップS212に進み、超過していないと判断するとステップS207に戻る。
ステップS212において、制御部11は、全てのポンプを停止させ、管路内が大気圧に戻るように所定時間待った後で環境測定用のバルブSFV2を閉じて、図5により動作が表されるプログラムを終了させ、図4により動作が表されるメインプログラムに戻る。
図6を参照して、メインプログラムから呼び出される試験体測定用サブプログラムの動作を説明する。
ステップS301〜S310における処理は、ステップS201〜S210の処理と重複する処理が多いため、その相違点のみを説明し同一の処理の説明は省略する。
ステップS202ではバルブSFV2を開けたが、ステップS302ではバルブSFV1を開ける。この処理により、ポートEXP1の先端に取り付けられた試験体とヘリウムリークディテクタ10の管路が接続され、ステップS303において試験体の内部も真空排気される。ステップS206では環境測定を行う時間をカウントするために環境タイマt2のカウントを開始したが、ステップS306では所定の時間ごとに環境測定を行うために試験体タイマt3のカウントを開始する。ステップS209およびS210では検出量を環境測定用閾値と比較し、検出量が環境測定用閾値よりも大きい場合に環境測定用の報知を行ったが、ステップS309およびS310では、検出量を試験体測定用閾値と比較し、検出量が試験体測定用閾値よりも大きい場合に試験体測定用の報知を行う。すなわち、試験体からのヘリウム漏れ量が大きく不良品であることを報知する。
ステップS312において、制御部11は、環境測定を行うために、バルブSFV2を開け、バルブSFV1を閉じてステップS313に進む。
これらのステップは、試験開始当初は室内ヘリウム濃度が低い環境下でも所定時間以上連続して試験を行うと、室内空気中のヘリウム濃度が上昇する恐れがあるので、定期的に室内ヘリウム濃度を測定するためのものである。
ステップS315において、制御部11は、試験体タイマt3のカウントする時間をリセットしてゼロに戻し、ステップS316に進む。
ステップS316において、制御部11は、オペレータにより試験体測定終了ボタン13cが押されたか否かを判断する。試験体測定終了ボタン13cが押されたと判断する場合はステップS317に進み、試験体測定終了ボタン13cが押されていないと判断する場合はステップS307に戻る。
ステップS317において、制御部11は、全てのポンプを停止させ、ポートEXP1に接続した試験体を取り外せるようにベントバルブLVを開ける。そして、図6により動作が表されるプログラムを終了させ、図4により動作が表されるメインプログラムに戻る。
(1)従来から、本発明のヘリウムリークディテクタでは、スニファ法と呼ばれる測定法により環境ヘリウム濃度を測定することができる。しかし、環境ヘリウム濃度の測定も試験体の測定も同一の測定モードで行われている。すなわち、環境ヘリウム濃度を測定して試験体の測定を管理するモードをヘリウムリークディテクタが実装していない。従来のヘリウムリークディテクタでは、ヘリウム濃度を管理した測定マネジメントが導入されていない。試験環境のヘリウム濃度が所定値以上の場合、ヘリウム分析管が所定値以上のヘリウムを検出してしまい、計測信頼性が保証されない。あるいは、検出する濃度が高いと警報が鳴ってしまい、事実上の測定ができないことがある。
本発明のヘリウムリークディテクタは、試験体からのヘリウムの漏れを測定する漏れ測定モードと試験体が設置された室内のヘリウムを測定する室内測定モードのいずれかを設定するモード設定部、すなわち入力部13と、設定された測定モードに応じて分析管により測定された検出結果を記憶部14に記憶させる制御部11とを備える。
本発明のヘリウムリークディテクタによれば、漏れ測定モードによる測定に先立って、あるいは、漏れ測定モードによる測定途中で室内測定モードを選択して室内のヘリウム濃度を測定することができる。したがって、室内のヘリウム濃度が高いまま試験体の漏れ測定を行うことが抑制され、測定作業効率が向上するし、測定精度の信頼性も向上する。
したがって、測定結果がどのモードで測定した結果であるかを容易に認識することができる。
したがって、漏れ測定モードでは、測定箇所から漏れが生じていることを直ちに認識できる。室内測定モード設定時に報知部から報知が行われたときは不適合環境下での測定であり、信頼性がない環境下での測定であることを直ちに認識できる。その結果、室内のヘリウム濃度を低下させる作業を行った後に測定モードに移行することができるので、信頼性の高い測定を効率よく行うことができる。
手動または自動で2つのポートのいずれか一方からの気体を分析管21に導入することができるので、室内ヘリウム濃度測定と試験体漏れ測定を簡単に切替できるので、作業性が向上する。
上述した実施の形態では、ヘリウムリークディテクタ10は、試験体測定モードと環境測定モードの2つのモードを有したが、測定モードはこれに限定されない。検査ガス測定モードを設けてもよい。
検査ガス測定モードでは、検査に使用しているガス、すなわちヘリウムの濃度を測定し、所定の濃度範囲に収まっているかを判断してもよい。ヘリウムガスの濃度が所定の濃度範囲よりも濃い場合には、濃度を下げて使用することで、高価なヘリウムガスの使用量を節約することができる。ヘリウムガスの濃度が所定の濃度範囲よりも薄い場合には、漏れを検出できない可能性が高く、予めヘリウムガスの濃度を適切な範囲に収めることで、検出漏れを防止することができる。さらに検査ガス測定モードでは、検出したヘリウムガスの濃度が所定の濃度範囲に含まれる場合に報知部15を用いて報知されるので、オペレータはヘリウムガスの濃度を適切に調整することで、ヘリウムガスの消費量を管理できる。
試験体の種類ごとに測定モードを設けてもよい。たとえば、高い検出感度や精度が要求される高品質測定モード、高品質測定モードに比べると低い検出感度や精度が要求される低品質測定モードである。試験体の種類ごとに測定モードを設けることにより、試験体の種類ごとに異なる閾値を設定できることから、試験体の種類ごとに閾値を暗記する必要がなく、オペレータの負荷を軽減することができる。
たとえば、高品質測定モードでは低品質測定モードに比べて良品不良品判定閾値が低く設定されるが、予めユーザが各モードの閾値を入力しておけば、モード選択に連動して良品不良品判定基準である閾値も自動的に設定されるように構成することができる。
上述した実施の形態では、オペレータにより試験体測定開始ボタン13bが押されると試験体測定モードによる測定を行ったが、試験体測定モードへ切り替えるための条件を設けてもよい。
たとえば、環境測定モードによる測定により検出されたヘリウム検出量が環境測定用閾値以下になるまでは試験体測定モードへの切り替えを禁止してもよい。すなわち、オペレータにより試験体測定開始ボタン13bが押されると、まず環境測定モードによる測定を行い、ヘリウム検出量が環境測定用閾値以下になると、環境測定モードに切り替えてもよい。
この変形例3によれば、次の作用効果が得られる
(1)制御部は、起動時に室内測定モードを設定し、分析管21による測定結果が信頼性閾値を下回るまでは漏れ測定モードへの切り替えを禁止し、測定結果が信頼性閾値を下回ると漏れ測定モードへの切り替えを許可するようにした。具体的には、室内測定モードで測定したヘリウム検出量が信頼性閾値より下回ると自動で漏れ測定モードに設定が変更されるようにした。そのため、試験効率が向上する。
上述した実施の形態では、ヘリウムリークディテクタ10は、測定ポートを2つ備えたが、ヘリウムリークディテクタが備える測定ポートの数はこれに限定されない。測定ポートを1つのみ備え、オペレータが測定モードを切り替えてもよい。測定ポートを3つ以上備え、漏れ測定モードが選択された際にいずれのポートからの気体が分析管21に導入されるかを選択してもよい。
上述した実施の形態では、ヘリウムリークディテクタ10の起動直後、および所定の時間が経過するごとに環境測定モードによる測定が行われるように構成したが、環境測定モードによる測定が行われるタイミングはこれに限定されない。
オペレータにより、試験体測定開始ボタン13bまたは試験体測定終了ボタン13cが押される回数が所定回数に達する度に環境測定モードによる測定を行ってもよい。試験体の容積が小さく、1点の検査にわずかな時間しか要さない場合には、短時間に測定回数に応じて環境内のヘリウム濃度が上昇する恐れがあるからである。
上述した実施の形態では、ヘリウムリークディテクタ10の起動直後、および所定の時間が経過するごとに環境測定モードによる測定が行われるように構成したが、環境測定モードによる測定を行う代わりに報知部15を用いて環境測定モードへ切り替えて測定を行うことを促してもよい。
上述した実施の形態では、バルブTV、FVを開けてバルブBVを閉じるファインテストの際のみ、分析管21の検出するヘリウム量を記録、評価していた。しかし、ファインテストを開始する前の状態である、バルブBV、FVを開けてバルブTVを閉じるグロステストに際しても検出したヘリウム量と検出時刻を記録してもよい。
実施の形態では、環境測定モードにおけるヘリウム検出量と検出時刻を記憶する環境ログ14a、試験体測定モードにおけるヘリウム検出量と検出時刻を記憶する試験体ログ14bを別々のメモリ領域として設定した。しかし、環境ログ14aと試験体ログ14bを一つのメモリ領域に設定してもよく、この場合、ヘリウム検出量と検出時刻をセットする検出結果に測定モードごとのフラグを付すことによりデータ識別を行うことができる。
実施の形態では、開閉バルブSFV1、開閉バルブSFV2の開閉制御は環境測定ボタン13aおよび試験体測定開始ボタン13bの操作に連動させるものとして説明した。しかしながら、開閉バルブSFV1、開閉バルブSFV2の開閉制御はユーザが手動で行ってもよい。
実施の形態では、漏れ測定モードと室内測定モードの設定を前提としたヘリウムリークデティテクタを説明した。しかしながら、モード設定という概念を省略した以下のヘリウムリークディテクタも本発明の範囲内である。
すなわち、試験体が装着される第1ポートと、室内のヘリウム測定領域の気体を絞りを介して分析管に導入する配管が装着される第2ポートと、第1および第2ポートのいずれか一方からの気体を分析管に導入するように気体通路を切替える通路切替部とを有するヘリウムリークディテクタも本発明の範囲内である。
変形例9のヘリウムリークディテクタをさらに以下のように構成することもできる。上記通路切替部の切替を指示する指示部と、指示部から切り替え指示が出力されると、通路切替部を切り替え駆動する駆動部とを備えるようにヘリウムリークディテクタを構成してもよい。駆動部は手動と自動の両概念を含む。つまり、2つのポートから分析管通路までの通路に手動開閉弁やアクチュエータで駆動される開閉弁を設けることができる。
変形例10のヘリウムリークディテクタをさらに以下のように構成することもできる。漏れ測定モードが選択されると第1ポートからの気体が分析管に導入されるように通路切替部を制御し、室内測定モードが選択されると第2ポートからの気体が分析管に導入されるように通路切替部を制御する制御部を備えるようにヘリウムリークディテクタを構成してもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
11 … 制御部
12 … 表示部
13 … 入力部
14 … 記憶部
14a … 環境ログ
14b … 試験体ログ
15 … 報知部
21 … 分析管
25 … 配管
CAP … キャピラリチューブ
EXP1 … ポート
EXP2 … ポート
SFV1 … バルブ
SFV2 … バルブ
Claims (10)
- 検出箇所の気体を分析管に導入してヘリウムを測定するヘリウムリークディテクタにおいて、
試験体からのヘリウムの漏れを測定する漏れ測定モードおよび試験体が設置された室内のヘリウムを測定する室内測定モードのいずれかの測定モードを設定する測定モード設定部と、
前記漏れ測定モードの測定回数および計時時間のいずれか一方が予め定めた回数または時間を超えると、前記測定モード設定部に対して前記室内測定モードへ設定切替えを指示するとともに、操作部材からの操作信号に基づき、前記測定モード設定部に対して前記室内測定モードへ設定切替えを指示する指示部と、
を備えるヘリウムリークディテクタ。 - 請求項1に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記漏れ測定モードにおいて前記分析管により測定された測定結果と前記室内測定モードにおいて前記分析管により測定された測定結果とを識別可能に記憶部に記憶させる記憶制御部を備えるヘリウムリークディテクタ。 - 請求項1または2に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記試験体の良品不良品を判断する良品不良品閾値と、漏れ測定の信頼性を判断する信頼性閾値を設定する閾値設定部と、
前記漏れ測定モードのときは前記分析管により測定された測定結果が前記良品不良品閾値を超えるときに不良品と判断して報知し、前記室内測定モードのときは前記測定結果が前記信頼性閾値を超えるときに不適合環境と判断して報知する報知部とをさらに備えるヘリウムリークディテクタ。 - 請求項3に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記指示部はさらに、起動時に前記測定モード設定部に対して前記室内測定モードへ設定切替えを指示し、前記分析管による測定結果が前記信頼性閾値を下回ると前記漏れ測定モードへ設定切替えを指示するヘリウムリークディテクタ。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記試験体が装着される第1ポートと、
前記室内のヘリウム測定領域の気体を前記分析管に導入する配管が装着される第2ポートと、
前記第1および第2ポートのいずれか一方からの気体を前記分析管に導入するように気体通路を切替える通路切替部とを有するヘリウムリークディテクタ。 - 請求項5に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記通路切替部は、前記漏れ測定モードが選択されると前記第1ポートからの気体が前記分析管に導入されるように前記気体通路を切替え、前記室内測定モードが選択されると前記第2ポートからの気体が前記分析管に導入されるように前記気体通路を切替えるヘリウムリークディテクタ。 - 請求項3に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記報知部はさらに、前記室内測定モードへの設定切り替えを促すヘリウムリークディテクタ。 - 検出箇所の気体を分析管に導入してヘリウムを測定するヘリウムリークディテクタにおいて、
試験体が装着される第1ポートと、
室内のヘリウム測定領域の気体を前記分析管に導入する配管が装着される第2ポートと、
前記第1および第2ポートのいずれか一方からの気体を前記分析管に導入するように気体通路を切替える通路切替部と、
前記第1ポートからの気体の測定回数および計時時間のいずれか一方が予め定めた回数または時間を超えると、前記通路切替部に対して前記第2ポートからの気体を前記分析管に導入する気体通路への切替えを指示するとともに、操作部材からの操作信号に基づき、前記通路切替部に対して前記第2ポートからの気体を前記分析管に導入する気体通路への切替えを指示する指示部と、
を備えるヘリウムリークディテクタ。 - 請求項8に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記指示部から切替え指示が出力されると、前記通路切替部を切替え駆動する駆動部をさらに備えるヘリウムリークディテクタ。 - 請求項9に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記駆動部は、漏れ測定モードが選択されると前記第1ポートからの気体が前記分析管に導入されるように前記通路切替部を切替え駆動し、室内測定モードが選択されると前記第2ポートからの気体が前記分析管に導入されるように前記通路切替部を切替え駆動するヘリウムリークディテクタ。
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