JP7048154B2 - フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、オイル用のフィルタに関する。

特許文献１には、流体内の不純物を取り除くフィルタであって、樹脂の一体成形で形成されたフィルタが開示されている。

特開平８－２５４１１２号公報

ところで、特許文献１のフィルタでは、上部支持体に流体導入口である円孔が形成されている。この円孔は、流体の流れ方向の上流側が一定径の大径部とされ、下流側が大径部よりも小径な一定径の小径部とされており、大径部と小径部との間に段差部が形成されている。このような段差部は、流体の流れ方向に対して直交しているため、流体の流れが妨げられて、流体が円孔を流れる際の圧力損失が大きくなる傾向がある。

本発明は上記事実を考慮し、流体導入時における圧力損失を低減できるフィルタを提供することを目的とする。

本発明の第１態様のフィルタは、円筒状とされ、筒軸方向の一端部が他端部よりも流体の流れ方向上流側に位置するように流路内に配置されるメッシュ体と、前記流路内に固定され、前記メッシュ体の前記一端部を閉じ、前記メッシュ体の内側に流体を導くための円孔が設けられた導入部と、前記メッシュ体の前記他端部を閉じる支持部と、前記導入部から前記支持部へ延びると共に前記円孔の周方向に間隔をあけて設けられ、前記導入部と前記支持部とを連結し、前記メッシュ体の形状を保持する複数の支柱部と、を有し、前記メッシュ体と一体とされた樹脂製の支持体と、を備え、前記円孔の前記支持部側と反対側には、前記支持部に向けて径が漸減する縮径部が設けられ、前記縮径部には、前記支柱部の延在方向上に凹部が設けられている。

第１態様のフィルタでは、流路を流れる流体が、導入部の円孔を通してメッシュ体の内側に導かれる。メッシュ体の内側に導かれた流体は、メッシュ体の網目を通り抜ける際にメッシュ体によって異物が取り除かれる。

上記フィルタでは、円孔の支持部側と反対側に、支持部に向けて径が漸減する縮径部を設けているため、流体が円孔を通る際の流体剥離が抑制される。これにより、上記フィルタでは、例えば、円孔に流体の流れ方向に対して直交する段差部が設けられるフィルタと比べて、流体導入時における圧力損失を低減できる。

また、上記フィルタでは、メッシュ体と樹脂製の支持体とが一体とされている。ここで、インサート成形を行うことでメッシュ体と樹脂製の支持体とを一体とすることができる。フィルタをインサート成形で製造する場合、まず、導入部の円孔を形成する共にメッシュ体を挿入保持するピン部を有する成形型に対して、メッシュ体をピン部にセットする。このとき、成形型に設けられた複数の凹部を成形するための成形凸部にメッシュ体の筒軸方向の一端部が当たる位置まで、メッシュ体を移動させることで、メッシュ体の位置決めがなされる。このような成形型を用いることで、精度よく位置決めでき、且つ、位置決め作業が容易になる。

またさらに、上記フィルタでは、支柱部の延在方向上に凹部を形成していることから、例えば、支柱部を成形するキャビティ部へ溶融樹脂を射出する場合に、支柱部を成形するキャビティ部から導入部を成形するキャビティ部へ溶融樹脂が流れる際の抵抗を減らすことができる。これにより、フィルタを構成する支持体の成形性が向上する。

第２態様のフィルタは、第１態様のフィルタにおいて、前記凹部の底部が平面である。

第２態様のフィルタでは、凹部の底部が平面であることから、この凹部の底部を成形するための成形凸部の対応する部分が平面となるため、フィルタをインサート成形で製造する場合に、メッシュ体の位置決めを安定して行うことができる。

第３態様のフィルタは、第１態様又は第２態様のフィルタにおいて、前記メッシュ体の径が、前記一端部から前記他端部にむけて漸減している。

第３態様のフィルタでは、メッシュ体の径を一端部から他端部にむけて漸減させていることから、例えば、メッシュ体の径を一定径とするフィルタと比べて、流体がメッシュ体をスムーズに通り抜けることができる。すなわち、上記フィルタでは、内部を通る流体の圧力損失を低減することができる。

第４態様のフィルタは、第１態様～第３態様のいずれか一態様のフィルタにおいて、記支柱部には、前記支柱部の前記縮径部側の端部から前記縮径部に向けて延びると共に前記縮径部に向けて前記円孔の中心軸からの距離が漸増する傾斜面が設けられている。

第４態様のフィルタでは、支柱部に、支柱部の縮径部側の端部から縮径部に向けて延びると共に縮径部に向けて円孔の中心軸からの距離が漸増する傾斜面を設けていることから、円孔を通る流体の流れが支柱部によって妨げられるのを抑制することができる。言い換えると、円孔を通る流体の支柱部による圧力損失を低減することができる。

第５態様のフィルタは、第１態様～第４態様のいずれか一態様のフィルタにおいて、前記縮径部の前記円孔の中心軸に沿った断面形状が円弧状である。

第５態様のフィルタでは、縮径部の円孔の中心軸に沿った断面形状を円弧状としていることから、円孔を通る流体の圧力損失をさらに低減することができる。

第６態様のフィルタは、第１態様～第５態様のいずれか一態様のフィルタにおいて、前記流路は、第１流路部材と、前記第１流路部材の前記流れ方向下流に位置する第２流路部材とで構成されており、前記導入部の前記流れ方向下流側には、外周から張り出し、前記第１流路部材と前記第２流路部材とによって挟まれるフランジ部が設けられており、前記フランジ部には、前記第１流路部材との間をシールするためのＯリングが載置されている。

第６態様のフィルタでは、導入部の流体の流れ方向下流側にフランジ部を設け、このフランジ部にＯリングを載置している。これにより、上記フィルタでは、フランジ部が第１流路部材と第２流路部材とによって挟まれることで、第１流路部材とフランジ部との間がＯリングによってシールされる。

本発明によれば、流体導入時における圧力損失を低減できるフィルタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフィルタを斜め上方から見た斜視図である。 図１に示されるフィルタの上面図である。 図２に示されるフィルタの３－３線断面図である。 図２に示されるフィルタの４－４線断面図である。 フィルタ成形用の成形型内にメッシュ体をセットした状態を示す成形型の断面図（図３の断面図に対応する断面図）である。 図５に示される成形型の６－６線断面図である。 図６の矢印７で指し示される部分の拡大図である。 成形型内に溶融樹脂を充填した状態を示す成形型の断面図（図５の断面図に対応する断面図）である。 図８に示される成形型の９－９線断面図である。 図１に示されるフィルタを流路に配置した状態を示す断面図（図３の断面図に対応する断面図）である。 その他の実施形態に係るフィルタの断面図（図４の断面図に対応する断面図）である。

次に、本発明の一実施形態に係るフィルタ２０を図１～図４及び図１０を用いて説明する。

図１０に示されるように、本実施形態のフィルタ２０は、流路１００内に配置されて、流路１００内を流れる流体Ｌから異物を除去するためのフィルタである。このフィルタ２０は、例えば、自動車のオートマチックトランスミッション用のオイルフィルターとして用いてもよい。この場合には、フィルタ２０によって、流体Ｌの一例としてのミッションオイル中に混入している金属の磨耗屑やゴミ等の不純物（異物）が除去される。なお、本発明は、上記用途に限定されるものではなく、流体Ｌ中の異物除去を目的とする装置等に用いてもよい。

なお、本実施形態の流路１００は、図１０に示されるように、管状の第１流路部材１０２と、第１流路部材１０２の流体Ｌの流れ方向下流に位置する管状の第２流路部材１０４とで構成されている。なお、以下では、流体Ｌの流れ方向を適宜「流体流れ方向」と記載する。

図１～図４に示されるように、フィルタ２０は、金属製のメッシュ体２２と、樹脂製の支持体２４とを備えている。また、詳細は後述するが、本実施形態のフィルタ２０は、インサート成形によって製造されている。このため、メッシュ体２２と支持体２４は、一体とされている。

（メッシュ体）
図１及び図３に示されるように、メッシュ体２２は、金属メッシュを円筒状に形成したものである。このメッシュ体２２は、筒軸方向（図３における矢印Ｘ方向）の一端部２２Ａが他端部２２Ｂよりも流体流れ方向上流側に位置するように流路１００内に配置される。なお、図１０で示す矢印ＦＤは、流体流れ方向である。また、流路１００内に配置されたフィルタ２０においては、メッシュ体２２の筒軸方向の一端部２２Ａから他端部２２Ｂへ向かう方向が、流体流れ方向と同じ方向である。

また、メッシュ体２２の径は、筒軸方向の一端部２２Ａから他端部２２Ｂにむけて漸減している。具体的には、本実施形態のメッシュ体２２の周部２２Ｃは、筒軸方向に沿った断面で見て、筒軸方向に対して傾斜する方向に沿って延びている。なお、本発明はこの構成に限定されず、周部２２Ｃは、筒軸方向に沿った断面で見て、筒軸方向に対して斜めに湾曲しながら延びていてもよい。

（支持体）
図１～図４に示されるように、支持体２４は、導入部２６と、支持部２８と、複数の支柱部３０と、を有している。なお、支持体２４は、同一の樹脂による樹脂一体成型品である。

図１及び図２に示されるように、導入部２６は、円盤状であり、中央部に貫通孔としての円孔３２が形成されている。この円孔３２は、導入部２６を厚み方向に貫通している。なお、ここで言う、円孔には、正円孔（断面正円形の貫通孔）及び楕円孔（断面楕円形の貫通孔）を含む。

また、導入部２６は、メッシュ体２２の筒軸方向の一端部２２Ａを閉じている。具体的には、導入部２６の円孔３２の周辺部に、メッシュ体２２の一端部２２Ａが埋設されている。これにより、円孔３２を通してメッシュ体２２の内側に流体が導かれる。

また、図３に示されるように、円孔３２の支持部２８側と反対側には、支持部２８に向けて径が漸減する縮径部３３が設けられている。なお、図１０に示されるようにフィルタ２０が流路１００内に配置されている場合には、円孔３２の流体流れ方向の上流側に縮径部３３が位置するようになっている。また、縮径部３３の円孔３２の中心軸ＣＬに沿った断面形状は、円弧状（詳細には、凸状の円弧）である。具体的には、円孔３２を形成する孔壁面３２Ａのうち、縮径部３３に対応する孔壁面は、円孔３２の中心軸ＣＬに沿った断面で見て、円弧状に湾曲している。
なお、本実施形態では、円孔３２の中心軸ＣＬとメッシュ体２２の筒軸方向とが一致しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。

図１及び図２に示されるように、縮径部３３には、支持部２８側に向けて凹む凹部３４が複数設けられている。これらの凹部３４は、図２に示されるように、導入部２６を支持部２８と反対側（流体流れ方向上流側）から見て、メッシュ体２２の一端部２２Ａに重なるように配置されている。具体的には、支持部２８は、詳細を後述する支柱部３０の延在方向上に設けられている。この凹部３４の底部３４Ａは、図４に示されるように、円孔３２の中心軸ＣＬと直交する方向に延びる平面である。

また、図１及び図１０に示されるように、導入部２６の流体流れ方向の下流側には、外周から張り出す環状のフランジ部３６が形成されている。このフランジ部３６は、断面形状が略四角形である。また、フランジ部３６は、フィルタ２０を流路１００内に配置した状態では、第１流路部材１０２と第２流路部材１０４とで挟まれるようになっている。これにより、フランジ部３６を介して、導入部２６が流路１００内に固定される。
また、フランジ部３６には、第１流路部材１０２との間をシールするためのＯリング３８が載置されている。なお、Ｏリング３８は、フィルタ２０の出荷時までにフランジ部３６に載置してもよいし、流路１００にフィルタ２０を取り付ける時にフランジ部３６に載置してもよい。

図１及び図４に示されるように、支持部２８は、円盤状であり、導入部２６よりも小径とされている。また、支持部２８は、メッシュ体２２の筒軸方向の他端部２２Ｂを閉じている。具体的には、支持部２８に、メッシュ体２２の他端部２２Ｂが埋設されている。

図１及び図３に示されるように、支柱部３０は、導入部２６と支持部２８とを連結する柱である。支柱部３０は、導入部２６から支持部２８へ延びている。具体的には、支柱部３０は、円孔３２の中心軸ＣＬに沿った断面でみて、メッシュ体２２の周部２２Ｃと略同じ方向に傾斜している。この支柱部３０は、メッシュ体２２の周部２２Ｃを介してメッシュ体２２の内側に配置される内側部分３０Ａとメッシュ体２２の外側に配置される外側部分３０Ｂとで形成されている。そして、支柱部３０は、円孔３２の周方向に間隔（本実施形態では等間隔）をあけて複数（本実施形態では２つ）設けられている。これらの構成により、支柱部３０は、メッシュ体２２の周部２２Ｃを内側及び外側から支持してメッシュ体２２の形状を保持することができる。

また、図４に示されるように、支柱部３０には、支柱部３０の延在方向（図４では、矢印Ｅ方向）の縮径部３３側の端部３０Ｃから縮径部３３に向けて延びる傾斜面４０が設けられている。この傾斜面４０は、縮径部３３に向けて円孔３２の中心軸ＣＬからの距離Ｄが漸増している。言い換えると、傾斜面４０は、流体流れ方向の下流に向けて円孔３２の中心軸ＣＬからの距離Ｄが漸減している。なお、傾斜面４０の中心軸ＣＬに対する傾斜角度は、３０度～６０度の範囲内に設定することが好ましく、４５度とすることが最も好ましい。

次に、本実施形態のフィルタ２０をインサート成形で製造するための成形型５０について説明する。

図５及び図８に示されるように、本実施形態の成形型５０は、可動型５２と、固定型５４と、スライダ５６と、スライダ５８とを有しており、型閉じ状態で支持体２４を成形するためのキャビティ５１を形成する。

図５～図９に示されるように、可動型５２には、メッシュ体２２を挿入保持するためのピン部６０が形成されている。また、可動型５２のピン部６０の根元周辺には、支持体２４の導入部２６に凹部３４を形成するための成形凸部６２が設けられている。また、成形凸部６２の頂部６２Ａは、平面とされている。

また、成形型５０には、キャビティ５１へ溶融樹脂を射出するためのゲート６４が設けられている。このゲート６４は、キャビティ５１のうち、支持体２４の支柱部３０を成形するキャビティ部５１Ａと連通している。具体的には、キャビティ部５１Ａの長手方向の中間部にゲート６４が連通している。なお、本実施形態では、支持体２４に支柱部３０が２本設けられることから、成形型５０には、ゲート６４が２つ設けられている。ここで、ゲート６４からキャビティ部５１Ａへ溶融樹脂Ｒが射出されると、溶融樹脂Ｒは、キャビティ部５１Ａを延在方向（長手方向）の両側へそれぞれ流動した後、支持体２４の導入部２６を成形するためのキャビティ部５１Ｂと支持部２８を成形するためのキャビティ部５１Ｃとにそれぞれ流れ込み、キャビティ５１内に充填される。

次に、本実施形態の成形型５０を用いたフィルタ２０の製造方法について説明する。

まず、円筒状のメッシュ体２２を準備し、このメッシュ体２２を移動させてメッシュ体２２に可動型５２のピン部６０を挿入する。このとき、メッシュ体２２は、軸方向の一端部２２Ａが可動型５２の成形凸部６２の頂部６２Ａに当接するまで移動させる。そして、メッシュ体２２の一端部２２Ａが成形凸部６２の頂部６２Ａに当接することでメッシュ体２２の位置決めがなされる。次に、メッシュ体２２の一端部２２Ａが成形凸部６２の頂部６２Ａに当接した状態を維持しながら、成形型５０のキャビティ５１内にメッシュ体２２をセットする。

次に、型閉じ状態の成形型５０のキャビティ５１にゲート６４を通して溶融樹脂Ｒを射出する。ゲート６４からキャビティ５１のキャビティ部５１Ａへ射出された溶融樹脂Ｒは、キャビティ部５１Ａを延在方向（長手方向）の両側に向けてそれぞれ流動した後、キャビティ部５１Ｂとキャビティ部５１Ｃにそれぞれ流れ込み、キャビティ５１内に充填される。ここで、図７に示されるように、キャビティ部５１Ａの延在方向上には、可動型５２の成形凸部６２が位置するため、キャビティ部５１Ａからキャビティ部５１Ｂへ溶融樹脂Ｒが流れ込む際に溶融樹脂Ｒの流路面積が急激に上昇する部位がキャビティ５１に形成されないため、溶融樹脂Ｒに乱流が生じにくい。
なお、キャビティ部５１Ａを流れる溶融樹脂Ｒは、メッシュ体２２の網目を通り抜けて移動し、支柱部３０の内側部分３０Ａ及び外側部分３０Ｂをそれぞれ形成する。

そして、キャビティ５１内の溶融樹脂Ｒが冷却固化した後は、成形型５０を型開きし、ピン部６０からフィルタ２０を取り外す。これにより、フィルタ２０の製造が完了する。

次に、本実施形態のフィルタ２０の作用並びに効果について説明する。

フィルタ２０では、流路１００を流れる流体Ｌが、導入部２６の円孔３２を通してメッシュ体２２の内側に導かれる。メッシュ体２２の内側に導かれた流体Ｌは、メッシュ体２２の網目を通り抜ける際にメッシュ体２２によって異物が取り除かれる。

また、フィルタ２０では、円孔３２の支持部２８側と反対側に、支持部２８に向けて径が漸減する縮径部３３を設けているため、流体Ｌが円孔３２を通る際の流体剥離が抑制される。これにより、フィルタ２０では、例えば、円孔３２に流体流れ方向に対して直交する段差部が設けられるフィルタと比べて、流体Ｌの導入時における圧力損失を低減できる。

さらに、フィルタ２０では、金属製のメッシュ体２２と樹脂製の支持体２４とがインサート成形により一体とされている。ここで、フィルタ２０をインサート成形で製造する場合、メッシュ体２２の一端部２２Ａが成形凸部６２の頂部６２Ａに当接するまでメッシュ体２２を移動させることで、メッシュ体２２の位置決めがなされる。このような成形型５０を用いることで、メッシュ体２２を精度よく位置決めでき、且つ、位置決め作業が容易になる。

またさらに、フィルタ２０では、支柱部３０の延在方向上に凹部３４を形成している、言い換えると、キャビティ部５１Ａの延在方向上に可動型５２の成形凸部６２が位置している。ここで、上記の通り、キャビティ部５１Ａからキャビティ部５１Ｂへ溶融樹脂Ｒが流れ込む際に溶融樹脂Ｒの流路面積が急激に上昇する部位がキャビティ５１に形成されないため、溶融樹脂Ｒに乱流が生じにくい。このため、キャビティ部５１Ａからキャビティ部５１Ｂへ溶融樹脂Ｒが流れる際の抵抗を減らすことができる。これにより、フィルタ２０を構成する支持体２４の成形性が向上する。

また、フィルタ２０では、凹部３４の底部３４Ａが平面であることから、この凹部３４の底部３４Ａを成形するための成形凸部６２の対応する部分（頂部６２Ａ）が平面となる。このため、フィルタ２０をインサート成形で製造する際に、メッシュ体２２の位置決めを安定して行うことができる。

また、フィルタ２０では、メッシュ体２２の径を一端部２２Ａから他端部２２Ｂにむけて漸減させていることから、例えば、メッシュ体２２の径を一定径とするフィルタと比べて、流体Ｌがメッシュ体をスムーズに通り抜けることができる。具体的には、フィルタ２０では、周部２２Ｃが筒軸方向に対して傾斜しているため、流体Ｌが支持部２８で分流される前に周部２２Ｃを通り抜けることができる。このため、フィルタ２０を通り抜ける際に流体Ｌに作用する抵抗が減少する。したがって、フィルタ２０によれば、内部を通る流体Ｌの圧力損失を低減することができる。

また、フィルタ２０では、支柱部３０に、支柱部３０の縮径部３３側の端部３０Ｃから縮径部３３に向けて延びると共に縮径部３３に向けて円孔３２の中心軸ＣＬからの距離Ｄが漸増する傾斜面４０を設けている。このため、フィルタ２０では、円孔３２を通る流体Ｌの流れが支柱部３０によって妨げられるのを抑制することができる。言い換えると、円孔３２を通る流体Ｌの支柱部３０による圧力損失を低減することができる。

また、フィルタ２０では、縮径部３３の円孔３２の中心軸ＣＬに沿った断面形状を円弧状としていることから、円孔３２を通る流体Ｌの圧力損失をさらに低減することができる。

また、フィルタ２０では、導入部２６の流体流れ方向ＦＤの下流側にフランジ部３６を設け、このフランジ部３６にＯリング３８を載置している。これにより、フィルタ２０では、フランジ部３６が第１流路部材１０２と第２流路部材１０４とによって挟まれることで、第１流路部材１０２とフランジ部３６との間がＯリング３８によってシールされる。

前述の実施形態のフィルタ２０では、縮径部３３の円孔３２の中心軸ＣＬに沿った断面形状を円弧状（詳細には、凸状の円弧）としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図１１に示されるフィルタ７０のように、円孔７２に形成された縮径部７３の中心軸ＣＬに沿った断面形状が中心軸ＣＬに対して傾斜する方向に沿って直線状に延びる形状であってもよい。なお、フィルタ７０の縮径部７３にも、フィルタ２０と同様に、支柱部３０の延在方向上に凹部７４が設けられている。

前述の実施形態のフィルタ２０では、メッシュ体２２を金属製としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、メッシュ体２２を樹脂製としてもよい。メッシュ体２２を形成する樹脂としては、熱可塑性樹脂を用いてもよいし、熱硬化性樹脂を用いてもよい。なお、メッシュ体の樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、支持体２４を形成する樹脂よりも融点が高い樹脂を用いることが好ましい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

２０ フィルタ
２２ メッシュ体
２２Ａ 一端部
２２Ｂ 他端部
２４ 支持体
２６ 導入部
２８ 支持部
３０ 支柱部
３２ 円孔
３３ 縮径部
３４ 凹部
３４Ａ 底部
３６ フランジ部
３８ Ｏリング
４０ 傾斜面
７０ フィルタ
７２ 円孔
７３ 縮径部
７４ 凹部
１００ 流路
１０２ 第１流路部材
１０４ 第２流路部材
ＣＬ 中心軸
Ｄ 距離
Ｅ 延在方向
ＦＤ 流れ方向
Ｌ 流体
Ｘ 筒軸方向

Claims (7)

1. 円筒状とされ、筒軸方向の一端部が他端部よりも流体の流れ方向上流側に位置するように流路内に配置されるメッシュ体と、
   前記流路内に固定され、前記メッシュ体の前記一端部を閉じ、前記メッシュ体の内側に流体を導くための円孔が設けられた導入部と、前記メッシュ体の前記他端部を閉じる支持部と、前記導入部から前記支持部へ延びると共に前記円孔の周方向に間隔をあけて設けられ、前記導入部と前記支持部とを連結し、前記メッシュ体の形状を保持する複数の支柱部と、を有し、前記メッシュ体と一体とされた樹脂製の支持体と、
   を備え、
   前記円孔の前記支持部側と反対側には、前記支持部に向けて径が漸減する縮径部が設けられ、
   前記縮径部には、前記支柱部の延在方向上に凹部が設けられている、フィルタ。
2. 前記凹部の底部が平面である、請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記メッシュ体の径が、前記一端部から前記他端部にむけて漸減している、請求項１又は請求項２に記載のフィルタ。
4. 前記支柱部には、前記支柱部の前記縮径部側の端部から前記縮径部に向けて延びると共に前記縮径部に向けて前記円孔の中心軸からの距離が漸増する傾斜面が設けられている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のフィルタ。
5. 前記縮径部の前記円孔の中心軸に沿った断面形状が円弧状である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のフィルタ。
6. 前記流路は、第１流路部材と、前記第１流路部材の前記流れ方向下流に位置する第２流路部材とで構成されており、
   前記導入部の前記流れ方向下流側には、外周から張り出し、前記第１流路部材と前記第２流路部材とによって挟まれるフランジ部が設けられており、
   前記フランジ部には、前記第１流路部材との間をシールするためのＯリングが載置されている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のフィルタ。
7. 前記支持部の外径は、前記円孔の孔径よりも小さい、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のフィルタ。

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