JP7434041B2 - エネルギー線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー線照射装置に関する。

特許文献１には、長尺状の電子放出部を備える電子線照射装置が記載されている。この電子線照射装置では、長尺状の連結板に電子放出部が取り付けられ、長尺状のレールに連結板が摺動可能に載置されている。これにより、この電子線照射装置では、レールに沿って連結板を摺動させることにより、連結板とともに電子放出部を取り出し可能となっている。

特開２００３－１４９３９８号公報

上記の電子線照射装置は、電子放出部を含む電子放出ユニットを筐体内に配置する際に、長尺状のレールの上面に長尺状の連結板の下面を当接させる構成である。このため、この電子線照射装置では、レール及び連結板のそれぞれの精度、並びに各部材の配置精度等の影響を受けやすく、電子放出ユニットを安定して配置することができないことがある。

そこで、本発明は、電子放出ユニットを安定して配置することができるエネルギー線照射装置を提供することを目的とする。

本発明に係るエネルギー線照射装置は、長尺状の電子放出部を有する電子放出ユニットと、電子放出部から放出された電子に基づくエネルギー線を出射する窓部を有する筐体と、筐体内に固定され、電子放出ユニットを収容可能な長尺の筒状を呈するとともに、外周面のうち窓部に対向する部位に電子放出開口が形成されたユニット収容部と、を備え、電子放出ユニットの外面とユニット収容部の内面との間には、電子放出ユニットの外面またはユニット収容部の内面に摺動可能に当接してユニット収容部に対する電子放出部の位置決めを行う複数の位置決め部を備え、電子放出ユニットは、ユニット収容部の端部からユニット収容部に対して挿入可能である。

このエネルギー線照射装置において、電子放出ユニットの外面とユニット収容部の内面との間には、電子放出ユニットの外面又はユニット収容部の内面に摺動可能に当接する複数の位置決め部を有している。すなわち、長尺状の電子放出ユニットは、位置決め部が設けられた複数の位置で支持されることによってユニット収容部内に配置される。これにより、エネルギー線照射装置は、電子放出ユニットが長尺状であっても、電子放出ユニットを安定して配置することができる。

エネルギー線照射装置は、電子放出ユニットに対して給電する給電部を更に備え、電子放出ユニットは、ユニット収容部の一方の端部からユニット収容部に対して挿入可能であり、給電部は、筐体内において、ユニット収容部における他方の端部側に設けられ、電子放出ユニットがユニット収容部に挿入された状態において電子放出ユニットと当接して電気的に接続されてもよい。この場合、エネルギー線照射装置では、電子放出ユニットと給電部とを接続するための特別な作業を行うこと無く、電子放出ユニットをユニット収容部内に配置する作業（ユニット収容部に電子放出ユニットを挿入する作業）を行うことによって、電子放出ユニットと給電部とを電気的に接続することができる。

筐体における一方の端部には、電子放出ユニットを導入可能であり且つ蓋部によって開閉される導入開口が設けられていてもよい。この場合、エネルギー線照射装置では、筐体の導入開口を介して、ユニット収容部に対して電子放出ユニットを着脱することができる。

位置決め部の外面は、凸曲面状であってもよい。この場合、位置決め部が電子放出ユニットの外面又はユニット収容部の内面に対して滑らかに摺動することができる。これにより、エネルギー線照射装置は、ユニット収容部に対して電子放出ユニットを容易に着脱することができる。

位置決め部は、電子放出ユニットの外面またはユニット収容部の内面に当接する球状体と、球状体を回転可能に保持する保持部と、を備えていてもよい。この場合、電子放出ユニットは、位置決め部の球状体が回転することによって、ユニット収容部内でスムーズに摺動することができる。これにより、エネルギー線照射装置は、ユニット収容部に対して電子放出ユニットを容易に着脱することができる。

位置決め部は、電子放出部の延在方向に沿って複数設けられていてもよい。この場合、エネルギー線照射装置は、ユニット収容部の延在方向に対して電子放出ユニットが傾いて収容されることを抑制し、電子放出ユニットを安定して配置できる。

位置決め部は、電子放出部の延在方向に沿った方向において、一方及び他方の両端部にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、エネルギー線照射装置は、ユニット収容部の延在方向に対して電子放出ユニットが傾いて収容されることをより一層抑制し、電子放出ユニットをより一層安定して配置できる。

位置決め部は、電子放出ユニットの外面に設けられるとともに、電子放出部の延在方向の中央位置よりもユニット収容部への挿入方向の先端側の位置において、電子放出部の延在方向に沿った複数の位置にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、エネルギー線照射装置は、長尺状の電子放出ユニットがユニット収容部に挿入される際に、延在方向の中央位置よりも挿入方向の先端側の端部寄りに配置された２以上の位置決め部が挿入の早い段階でユニット収容部に当接する。すなわち、エネルギー線照射装置では、長尺状の電子放出ユニットの挿入時に、その先端が挿入された段階でユニット収容部に対して電子放出ユニットの位置決めがされる。これにより、エネルギー線照射装置は、電子放出ユニットが長尺状の場合であっても、ユニット収容部に対して電子放出ユニットを安定して着脱することができる。

位置決め部は、電子放出ユニットの周方向に沿って複数設けられていてもよい。この場合、エネルギー線照射装置は、ユニット収容部内において、電子放出部の延在方向に直交する方向の電子放出ユニットの位置を安定させることができる。

エネルギー線照射装置は、ユニット収容部の外面側からユニット収容部の内面側に向けて突出する突起部を更に備え、電子放出ユニットは、電子放出部の延在方向に沿って延びる溝部が外縁部に形成された回転規制部材を更に有し、溝部内に突起部が嵌り込むことにより、ユニット収容部内における電子放出ユニットの回転方向における位置が定められてもよい。この場合、エネルギー線照射装置は、溝部及び突起部によって、電子放出ユニットの延在方向に沿って見た場合の電子放出ユニットの回転方向における位置（向き）を定めることができる。

突起部は、ユニット収容部の両端側にそれぞれ設けられ、回転規制部材は、電子放出ユニットの両端側にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、エネルギー線照射装置は、電子放出ユニットの両端側において電子放出ユニットの回転方向における位置を定めることができ、電子放出ユニットを安定して配置することができる。

上記のエネルギー線照射装置は、エネルギー線として、窓部から電子を出射する電子線照射装置を構成してもよい。また、上記のエネルギー線照射装置は、電子放出部から放出された電子が入射することでＸ線を発生するＸ線発生部を更に備え、エネルギー線として、窓部からＸ線を出射するＸ線照射装置を構成してもよい。この場合、電子放出ユニットを安定して配置することができる電子線照射装置及びＸ線照射装置を得ることができる。

本発明によれば、電子放出ユニットを安定して配置することができる。

図１は、実施形態に係る電子線照射装置の斜視図である。 図２は、図１の電子線照射装置の内部構造を示す一部断面図である。 図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、フィラメントユニットの斜視図である。 図５は、フィラメントユニットの一部断面図である。 図６は、フィラメントユニットがレールに差し込まれる様子を示す一部断面図である。 図７は、フィラメントユニットの端子保持部材側の端部周りの構成を示す断面図である。 図８は、フィラメントユニットの回転規制部材側の端部周りの構成を示す断面図である。 図９は、図７のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。 図１０は、図８のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。 図１１（ａ）は、フィラメントユニットが水平方向に電子線を照射する場合のフィラメントユニット及びレールの構成を示す断面図である。図１１（ｂ）は、フィラメントユニットが下方向に電子線を照射する場合のフィラメントユニット及びレールの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示される電子線照射装置（エネルギー線照射装置）１は、照射対象物への電子線（エネルギー線）ＥＢの照射によって、例えば当該照射対象物のインキの硬化、滅菌、又は表面改質等を行うために使用される。なお、以下、電子線照射装置１によって電子線ＥＢが照射される側である電子線出射側（窓部９側）を、「前側」として説明する。

図１～図３に示されるように、電子線照射装置１は、フィラメントユニット（電子放出ユニット）２、真空容器（筐体）３、陰極保持部材４、陰極保持部材５、レール部（ユニット収容部）６、高電圧導入絶縁部材（給電部）７、及び絶縁支持部材８を備えている。フィラメントユニット２は、電子線ＥＢを発生させる電子線発生部である。また、フィラメントユニット２は、長尺状のユニットとなっている。

真空容器３は、金属等の導電性材料によって形成されている。真空容器３は、略円筒状を呈している。真空容器３は、内部に略円柱状の真空空間Ｒを形成する。フィラメントユニット２は、真空容器３の内部において、略円柱状の真空空間Ｒの軸線方向（長軸方向）に沿って配置されている。真空容器３におけるフィラメントユニット２の前側の位置には、真空空間Ｒと外部の空間とを連通する開口部３ａが設けられている。真空容器３は、フィラメントユニット２から放出された電子を通過させる窓部９を備えている。窓部９は、開口部３ａに対して、真空封止するように固定されている。

窓部９は、窓材９ａ、及び支持体９ｂを備えている。窓材９ａは、薄膜状に形成されている。窓材９ａの材料としては、電子線ＥＢの透過性に優れた材料（例えば、ベリリウム、チタン、アルミニウム等）が用いられる。支持体９ｂは、窓材９ａよりも真空空間Ｒ側に配置され、窓材９ａを支持する。支持体９ｂは、メッシュ状の部材であり、電子線ＥＢを通過させる複数の孔を有している。

真空容器３におけるフィラメントユニット２の後ろ側の位置には、真空容器３内の空気を排出するための排気口３ｂが設けられている。排気口３ｂに図示しない真空ポンプが接続され、真空ポンプによって真空容器３内の空気が排出される。これにより、真空容器３の内部が真空空間Ｒとなる。略円筒状を呈する真空容器３の他方側の端部の開口部３ｃは、高電圧導入絶縁部材７のフランジ部７ａによって閉じられている。真空容器３の一方側の端部には筐体端部板３ｆが設けられている。筐体端部板３ｆには、真空容器３の内側空間と外側空間とに連通する差込口（導入開口）３ｄ（図６参照）が設けられている。差込口３ｄは、フィラメントユニット２を導入可能な大きさとなっている。差込口３ｄは、筐体端部板３ｆに対して開閉可能（ここでは着脱可能）に設けられた蓋部３ｅによって閉じられる。

陰極電位となる一対の陰極保持部材４及び５は、それぞれ真空容器３内に配置される。他方側の陰極保持部材４と一方側の陰極保持部材５との間には、陰極電位であり、フィラメントユニット２を包囲する包囲電極を兼ねるレール部６が設けられている。レール部６は、断面略Ｃ字状を呈する導電性かつ長尺状の部材である。レール部６は、断面略Ｃ字状の開口が前側（窓部９側）を向くように配置されている。レール部６は、内側部分（内部空間）においてフィラメントユニット２を保持する。言い換えると、レール部６は、フィラメントユニット２を収容可能な長尺の筒状を呈する。また、レール部６は、外周面のうち窓部９に対向する部位に開口（電子放出開口）が形成されている。レール部６の両端部は、陰極保持部材４及び高電圧導入絶縁部材７と、陰極保持部材５及び絶縁支持部材８とによって、それぞれ真空容器３に固定されている。

筐体端部板３ｆの差込口３ｄは、レール部６の一方の端部（陰極保持部材５に固定される側の端部）に対向している。フィラメントユニット２は、真空容器３の蓋部３ｅが取り外された（開けられた）状態において、筐体端部板３ｆの差込口３ｄと、陰極保持部材５及び絶縁支持部材８にそれぞれ設けられた挿入孔５ａ及び８ａ（図８参照）とを介して、レール部６の一方の端部からレール部６の内側（内側空間）に差し込まれ、レール部６に保持される。このように、フィラメントユニット２は、レール部６の一方の端部からレール部６に対して抜き差し可能である（着脱可能に挿入される）。

高電圧導入絶縁部材７は、フィラメントユニット２に対して給電を行う。高電圧導入絶縁部材７は、真空容器３における他方側の開口部３ｃ側の端部に設けられている。高電圧導入絶縁部材７の他方側の端部は、開口部３ｃを介して真空容器３の外部に突出している。高電圧導入絶縁部材７は、その径方向における外側に張り出すフランジ部７ａを有し、真空容器３の開口部３ｃを封止する。高電圧導入絶縁部材７は、絶縁材料（例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂、セラミック等）によって形成されている。陰極保持部材４は、接地電位である真空容器３に対して電気的に絶縁された状態で高電圧導入絶縁部材７の一方側の端部を保持する。

また、高電圧導入絶縁部材７は、電子線照射装置１の外部の電源装置から高電圧の供給を受けるための高耐電圧型のコネクタである。高電圧導入絶縁部材７には、図示しない電源装置から高電圧供給用プラグが挿入される。高電圧導入絶縁部材７の内部には、外部から供給された高電圧をフィラメントユニット２等に供給するための内部配線が設けられている。この内部配線は、高電圧導入絶縁部材７を構成する絶縁材料によって覆われており、真空容器３との絶縁が確保されている。高電圧導入絶縁部材７における真空容器３内に配置される一方側の端部（陰極保持部材４を支持する側の端部）は、レール部６における他方側の端部（陰極保持部材４に固定される側の端部）に対向している。

絶縁支持部材８は、真空容器３における一方側の筐体端部板３ｆが設けられている側の端部（蓋部３ｅ側の端部）に設けられている。絶縁支持部材８は、絶縁材料（例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂、セラミック等）によって形成されている。絶縁支持部材８は、筐体端部板３ｆによって支持されている。陰極保持部材５は、真空容器３に対して電気的に絶縁された状態で、絶縁支持部材８によって支持される。

図３～図６に示されるようにフィラメントユニット２は、レール部６に対して着脱可能なように、一つのユニットとして構成されている。フィラメントユニット２は、フィラメント（電子放出部）１０、メインフレーム１１、グリッド電極１２、サブフレーム１３、給電線１４、ガイド部材１５、端子保持部材（回転規制部材）１６、フィラメント固定部材１７、回転規制部材１８、及び張力保持ユニット１９を備えている。

メインフレーム１１は、断面略コの字状を呈する長尺状の部材である。メインフレーム１１は、断面略コの字状の開口が前側（窓部９側）を向くように配置されている。メインフレーム１１の内側（内側空間）においてメインフレーム１１の他方側の端部には、フィラメント固定部材１７が設けられている。また、メインフレーム１１の内側（内側空間）においてメインフレーム１１の一方側の端部には、張力保持ユニット１９が設けられている。

フィラメント１０は、通電によって加熱されることで電子線ＥＢとなる電子を放出する電子放出部である。フィラメント１０は、線状の部材であり、一方側から他方側に延びる、所望の軸線Ｌ上において延在する長尺状の部材である。フィラメント１０は、高融点金属材料、例えばタングステンを主成分とした材料等によって形成されている。フィラメント１０の一方の端部は、張力保持ユニット１９に接続されている。フィラメント１０の他方の端部は、フィラメント固定部材１７に接続されている。

端子保持部材１６は、メインフレーム１１の他方の端部に取り付けられている。端子保持部材１６は、フィラメント１０が電子を放出するための電流を供給するフィラメント用端子Ｔ１、フィラメントユニット２に陰極電位を供給する高電圧用端子Ｔ２、及びグリッド電極１２への印加電圧を供給するグリッド電極用端子Ｔ３を互いに電気的に絶縁された状態で保持している。フィラメント用端子Ｔ１は、給電線１４の他方の端部に接続されている。高電圧用端子Ｔ２は、フィラメント固定部材１７と電気的に接続されている。端子保持部材１６の外縁部には、軸線Ｌ方向（フィラメント１０の延在方向）に沿って延在するガイド溝（溝部）１６ａが設けられている。本実施形態において、端子保持部材１６には、ガイド溝１６ａが２つ設けられている。２つのガイド溝１６ａは、軸線Ｌ方向に沿って見たときに、軸線Ｌを挟み込んで対向するように設けられている。フィラメントユニット２は、端子保持部材１６が設けられた他方側の端部を先頭にして、筐体端部板３ｆの差込口３ｄと、陰極保持部材５及び絶縁支持部材８にそれぞれ設けられた挿入孔５ａ及び８ａとを介して、レール部６の一方の端部からレール部６の内側に差し込まれる。

回転規制部材１８は、メインフレーム１１の一方の端部に取り付けられている。すなわち、フィラメント固定部材１７及び回転規制部材１８は、フィラメントユニット２の両端部の位置にそれぞれ設けられている。回転規制部材１８の外縁部には、軸線Ｌ方向（フィラメント１０の延在方向）に沿って延在するガイド溝（溝部）１８ａが設けられている。本実施形態において、回転規制部材１８には、ガイド溝１８ａが２つ設けられている。２つのガイド溝１８ａは、軸線Ｌ方向に沿って見たときに、軸線Ｌを挟み込んで対向するように設けられている。本実施形態において、ガイド溝１６ａ及びガイド溝１８ａは、軸線Ｌ方向に沿って見たときに、ガイド溝１６ａとガイド溝１８ａとが互いに重なるように設けられている。

サブフレーム１３は、断面略コの字状を呈する長尺状の部材である。サブフレーム１３は、メインフレーム１１と平行に配置されている。給電線１４は、フィラメント用端子Ｔ１との接続位置からサブフレーム１３の内側（内側空間）を通って張力保持ユニット１９に接続されており、サブフレーム１３は給電線１４の保護機能を備えている。メインフレーム１１とサブフレーム１３とは、複数のガイド部材１５によって互いに連結されている。

ガイド部材１５は、本実施形態においては、第１ガイド部１５ａ、第２ガイド部１５ｂ、及び第３ガイド部１５ｃを含んでいる。第１ガイド部１５ａは、フィラメントユニット２の端子保持部材１６が設けられている他方側の端部において、メインフレーム１１とサブフレーム１３とを連結している。第３ガイド部１５ｃは、フィラメントユニット２の回転規制部材１８が設けられている一方側の端部において、メインフレーム１１とサブフレーム１３とを連結している。このように、第１ガイド部１５ａ及び第３ガイド部１５ｃは、フィラメントユニット２の両端部の位置にそれぞれ設けられている。第２ガイド部１５ｂは、第１ガイド部１５ａと第３ガイド部１５ｃとの間の位置において、メインフレーム１１とサブフレーム１３とを連結している。ここで、図５に示されるように、フィラメントユニット２の延在方向の中央の位置を中央位置Ｐとする。また、フィラメントユニット２において、中央位置Ｐよりも端子保持部材１６側（他方側）の部分を先端側部分Ｙとする。本実施形態において、第２ガイド部１５ｂは、フィラメントユニット２の先端側部分Ｙに設けられている。すなわち、先端側部分Ｙには、第１ガイド部１５ａ及び第２ガイド部１５ｂが設けられている。

第１ガイド部１５ａの外面には、複数の位置決め部２０が設けられている。位置決め部２０は、レール部６の内面に摺動可能に当接し、レール部６に対するフィラメントユニット２の位置決めを行う。本実施形態において、位置決め部２０は、図３に示されるように、第１ガイド部１５ａ（フィラメントユニット２）の外面において、フィラメントユニット２の周方向に沿って複数設けられている。なお、フィラメントユニット２の周方向とは、長尺状のフィラメントユニット２の延在方向を軸として、フィラメントユニット２の周りを周る（回転する）方向である。位置決め部２０は、第１ガイド部１５ａに対して４つ設けられている。

位置決め部２０は、球状体２０ａ、及び保持部２０ｂを備えている。球状体２０ａは、レール部６の内面に当接する。保持部２０ｂは、第１ガイド部１５ａに対して球状体２０ａを回転可能に保持する。また、保持部２０ｂは、球状体２０ａがレール部６の内面に当接できるように、球状体２０ａの一部を露出させた状態で球状体２０ａを保持する。これにより、フィラメントユニット２は、レール部６の内部（内部空間）においてスライドさせられたときに、球状体２０ａが回転することによって容易にスライドできる。

第２ガイド部１５ｂ及び第３ガイド部１５ｃには、それぞれ複数の位置決め部２０が設けられている。第２ガイド部１５ｂ及び第３ガイド部１５ｃに設けられた位置決め部２０は、第１ガイド部１５ａに設けられた位置決め部２０と同じ構成であり、詳細な説明を省略する。

このように、第１ガイド部１５ａ～第３ガイド部１５ｃにそれぞれ位置決め部２０が設けられていることにより、位置決め部２０は、フィラメント１０の延在方向に沿って複数設けられている。すなわち、位置決め部２０は、フィラメント１０の延在方向に沿った複数の位置にそれぞれ設けられている。

また、位置決め部２０は、フィラメントユニット２の両端部に位置する第１ガイド部１５ａ及び第３ガイド部１５ｃにそれぞれ設けられている。すなわち、位置決め部２０は、フィラメント１０の延在方向に沿った方向において、フィラメントユニット２における一方及び他方の両端部の位置にそれぞれ設けられている。

フィラメントユニット２の先端側部分Ｙには、第１ガイド部１５ａ及び第２ガイド部１５ｂが設けられている。すなわち、フィラメントユニット２には、先端側部分Ｙにおいて、フィラメントユニット２の延在方向に沿った複数の位置にそれぞれ第１ガイド部１５ａの位置決め部２０と第２ガイド部１５ｂの位置決め部２０とが設けられている。

グリッド電極１２は、フィラメント１０の前側に配置され、ガイド部材１５によって絶縁部材２２を介して支持されている。グリッド電極１２には、複数の孔が形成されている（図４等参照）。グリッド電極１２は、図示しない配線を介してグリッド電極用端子Ｔ３と電気的に接続されている。

張力保持ユニット１９は、フィラメント１０の張力を保持する。ここでは、張力保持ユニット１９は、フィラメント１０の一方側の端部に連結された可動体をばねによって押圧する又は引っ張ることによって、フィラメント１０の張力を保持することができる。張力保持ユニット１９は、メインフレーム１１とは絶縁部材等を介して電気的に絶縁された状態でメインフレーム１１に取り付けられている。張力保持ユニット１９には、給電線１４の一方の端部が接続されている。張力保持ユニット１９は、フィラメント１０の張力を保持しつつ、給電線１４を介して供給された電力をフィラメント１０に供給することができる。

図６～図８に示されるように、フィラメントユニット２は、端子保持部材１６が設けられた他方側の端部を先頭にして、筐体端部板３ｆの差込口３ｄと、絶縁支持部材８に設けられた挿入孔８ａと、陰極保持部材５に設けられた挿入孔５ａとを介して、レール部６の内側（内側空間）に差し込まれて固定される。ここで、レール部６は、図７及び図８に示されるように、包囲部６０、第１環状部６１、及び第２環状部６２を備えている。

包囲部６０は、フィラメントユニット２のフィラメント１０が設けられた部分を包囲する。包囲部６０は、断面略Ｃ字状を呈する長尺状の部材である。図７に示されるように、第１環状部６１は、包囲部６０の他方の端部に連結されている。レール部６の第１環状部６１側（他方側）の端部が、陰極保持部材４に固定される。なお、陰極保持部材４は、レール部６の第１環状部６１が設けられている他方側の端部を囲むように筒状を呈している。図８に示されるように、第２環状部６２は、包囲部６０の一方の端部に連結されている。レール部６の第２環状部６２側（一方側）の端部が、陰極保持部材５に固定される。なお、陰極保持部材５は、レール部６の第２環状部６２が設けられている一方側の端部を囲むように筒状を呈している。

図７に示されるように、第１環状部６１は、一方側、つまり筐体端部板３ｆの差込口３ｄ側（包囲部６０側）を向く当接面６１ｂを有している。当接面６１ｂは、フィラメントユニット２がレール部６に差し込まれたときに、フィラメントユニット２の他方側の先端面（端子保持部材１６の他方側の端面）が当接する。これにより、当接面６１ｂは、フィラメントユニット２の差し込み深さを定めることができる。フィラメントユニット２の先端面が当接面６１ｂに当接した状態のフィラメントユニット２の位置を、差込完了位置とする。高電圧導入絶縁部材７は、フィラメントユニット２がレール部６に対して差込完了位置まで差し込まれた状態においてフィラメントユニット２と当接し、フィラメントユニット２と電気的に接続される。

より詳細には、高電圧導入絶縁部材７におけるレール部６側（一方側）の面には、フィラメントユニット２に給電するための接続端子Ｔが３つ設けられている。接続端子Ｔは、陰極保持部材４の壁部４ａに設けられた貫通孔を、陰極保持部材４と接触しないように貫通して、レール部６側（一方側）に露出している。フィラメントユニット２が差込完了位置まで差し込まれた状態において、フィラメント用端子Ｔ１、高電圧用端子Ｔ２、及びグリッド電極用端子Ｔ３の先端部は、高電圧導入絶縁部材７に設けられた３つの接続端子の先端部にそれぞれ当接する。これにより、フィラメント用端子Ｔ１等と、高電圧導入絶縁部材７の接続端子Ｔとが電気的に接続される。

ここで、フィラメント用端子Ｔ１は、フィラメントユニット２の差し込み方向において弾性変形可能な構成であってもよい。この場合、フィラメント用端子Ｔ１は、接続端子Ｔに対してより確実に当接して電気的に接続され得る。また、フィラメント用端子Ｔ１の端面と接続端子Ｔの端面とが当接する構成である。このため、フィラメント用端子Ｔ１の中心位置と接続端子Ｔの中心位置とに位置にずれが生じていても端面同士が当接していれば、フィラメント用端子Ｔ１と接続端子Ｔとが電気的に接続される。同様に、フィラメント用端子Ｔ１は、フィラメント用端子Ｔ１及び接続端子Ｔの突出長さにばらつきが生じていても、弾性変形することによって突出長さのばらつきを吸収することができ、接続端子Ｔに当接することができる。さらに、フィラメントユニット２が差し込まれて、フィラメント用端子Ｔ１と接続端子Ｔとが当接したときの衝撃をフィラメント用端子Ｔ１の弾性変形によって緩和することができる。同様に、高電圧用端子Ｔ２及びグリッド電極用端子Ｔ３も、フィラメントユニット２の差し込み方向において弾性変形可能な構成であってもよい。フィラメント用端子Ｔ１等と同様に、接続端子Ｔがフィラメントユニット２の差し込み方向において弾性変形可能な構成であってもよい。

図７及び図９に示されるように、第１環状部６１は、フィラメントユニット２の先端面が当接面６１ｂに当接した状態において、端子保持部材１６を囲んでいる。なお、図９では、陰極保持部材４の図示が省略されている。第１環状部６１は、第１環状部６１（レール部６）の外面側（外周側）から第１環状部６１（レール部６）の内面側（内側）に向って突出するガイド突起（突起部）６１ａが設けられている。本実施形態において、第１環状部６１には、ガイド突起６１ａが２つ設けられている。２つのガイド突起６１ａは、軸線Ｌ方向に沿って見たときに、軸線Ｌを挟み込んで対向するように設けられている。フィラメントユニット２がレール部６に差し込まれたときに、第１環状部６１のガイド突起６１ａが、フィラメントユニット２の先端部に設けられた端子保持部材１６のガイド溝１６ａに嵌め込まれる。これにより、レール部６内におけるフィラメントユニット２の延在方向を軸とした、回転方向における位置（向き）が定められる。また、フィラメントユニット２は、高電圧導入絶縁部材７に設けられた３つの接続端子Ｔと、フィラメント用端子Ｔ１～グリッド電極用端子Ｔ３との位置合わせをしつつこれらを接続することができる。

図８及び図１０に示されるように、第２環状部６２は、フィラメントユニット２の先端面が当接面６１ｂに当接した状態において、回転規制部材１８を囲んでいる。なお、図１０では、陰極保持部材５の図示が省略されている。第２環状部６２は、第２環状部６２（レール部６）の外面側（外周側）から第２環状部６２（レール部６）の内面側（内側）に向って突出するガイド突起（突起部）６２ａが設けられている。本実施形態において、第２環状部６２には、ガイド突起６２ａが２つ設けられている。２つのガイド突起６２ａは、軸線Ｌ方向に沿って見たときに、軸線Ｌを挟み込んで対向するように設けられている。このように、ガイド突起６１ａ及びガイド突起６２ａは、レール部６の両端部の位置にそれぞれ設けられている。本実施形態において、ガイド突起６１ａ及びガイド突起６２ａは、軸線Ｌ方向に沿って見たときに、ガイド突起６１ａとガイド突起６２ａとが互いに重なるように設けられている。フィラメントユニット２がレール部６に差し込まれたときに、第２環状部６２のガイド突起６２ａが、フィラメントユニット２に設けられた回転規制部材１８のガイド溝１８ａに嵌め込まれる。これにより、レール部６内におけるフィラメントユニット２の延在方向を軸とした回転方向における位置（向き）が定められる。

図８に示されるように、フィラメントユニット２がレール部６に差し込まれた状態において、陰極保持部材５の挿入孔５ａにユニット押圧部２１が取り付けられる。ユニット押圧部２１は、固定部２１ａ、及び押圧部材２１ｂを備えている。固定部２１ａは、陰極保持部材５の挿入孔５ａを覆うように陰極保持部材５に着脱可能に取り付けられる。押圧部材２１ｂは、固定部２１ａにおけるフィラメントユニット２側（レール部６側）である他方側の面に取り付けられている。押圧部材２１ｂは、フィラメントユニット２を差し込み方向の奥側（陰極保持部材４側）である他方側に向けて押圧する。押圧部材２１ｂは、例えば圧縮ばねである。ユニット押圧部２１によってフィラメントユニット２が押圧されることにより、フィラメントユニット２の先端面が第１環状部６１の当接面６１ｂに当接した状態が維持される。なお、ユニット押圧部２１は、陰極保持部材５に取り付けられることに限定されず、絶縁支持部材８に着脱可能に取り付けられてもよく、筐体端部板３ｆに着脱可能に取り付けられてもよい。

フィラメント１０は、フィラメントユニット２がレール部６の差込完了位置まで差し込まれた状態において、通電によって加熱された状態で、マイナス数１０ｋＶ～マイナス数１００ｋＶといった高い負電圧が印加されることにより、電子を放出する。グリッド電極１２には、所定の電圧が印加される。例えば、グリッド電極１２には、フィラメント１０に印加される負電圧よりも１００Ｖ～１５０Ｖ程度プラス側の電圧が印加されてもよい。グリッド電極１２は、電子を引き出すとともに拡散を抑制するための電界を形成する。これにより、フィラメント１０から放出された電子は、グリッド電極１２に設けられた孔から電子線ＥＢとして前側に出射される。

ここで、電子線照射装置１は、例えば、電子線ＥＢを水平方向に向けて照射する場合、窓部９が水平方向を向くように設置される。また、電子線照射装置１は、例えば、電子線ＥＢを下方に向けて照射する場合、窓部９が下方を向くように設置される。このように、電子線照射装置１は、電子線ＥＢを照射する向きに応じて設置の向きが定められる。電子線照射装置１は、様々な方向に向けて設置された場合であっても、レール部６によってフィラメントユニット２を安定して配置することができる。

具体的には、図１１（ａ）に示されるように、第１ガイド部１５ａの外面には、フィラメントユニット２の周方向に沿って予め定められた間隔で４つの位置決め部２０が設けられている。また、図１１（ａ）に示されるように、フィラメントユニット２から水平方向に電子線ＥＢを照射する場合、第１ガイド部１５ａに設けられた４つの位置決め部２０は、ガイド部材１５（フィラメントユニット２）における下方側を向く面に２つの位置決め部２０が位置するように設けられている。なお、下方側を向く面とは、真下を向く面だけでなく、斜め下方を向く面も含まれる。すなわち、下方側を向く面とは、水平方向よりも下側を向く面である。これにより、フィラメントユニット２が重力の影響を受けた場合であっても、下方側を向く面に設けられた２つの位置決め部２０がレール部６の包囲部６０の内面６０ａに当接する。

図１１（ｂ）に示されるように、フィラメントユニット２から真下方向に向けて電子線ＥＢを照射する場合、第１ガイド部１５ａに設けられた４つの位置決め部２０は、ガイド部材１５（フィラメントユニット２）における下方側を向く面に２つの位置決め部２０が位置するように設けられている。これにより、フィラメントユニット２が重力の影響を受けた場合であっても、下方側を向く面に設けられた２つの位置決め部２０がレール部６の包囲部６０の内面６０ａに当接する。

また、水平方向及び真下方向に向けて電子線ＥＢを照射する場合と同様に、第１ガイド部１５ａに設けられた４つの位置決め部２０は、フィラメントユニット２から真上方向に向けて電子線ＥＢを照射する場合においても、ガイド部材１５（フィラメントユニット２）における下方側を向く面に２つの位置決め部２０が位置するように設けられている。

このように、フィラメントユニット２は、いずれの方向に向けて電子線ＥＢが照射されるように電子線照射装置１が設置された場合であっても、第１ガイド部１５ａの下方側を向く面に設けられた２つの位置決め部２０によって、レール部６に対して安定した状態で配置される。第２ガイド部１５ｂ及び第３ガイド部１５ｃについても、第１ガイド部１５ａと同様の位置決め部２０の配置構成である。これにより、いずれの方向に向けて電子線ＥＢが照射されるように電子線照射装置１が設置された場合であっても、第２ガイド部１５ｂに設けられた位置決め部２０及び第３ガイド部１５ｃに設けられた位置決め部２０によって、フィラメントユニット２がレール部６に対して安定した状態で配置され得る。

また、水平方向、真下方向、及び真上方向に電子線ＥＢを照射する場合に限定されず、斜め下方向、及び斜め上方向など、様々な方向に向けて電子線ＥＢを照射するように電子線照射装置１が配置される場合がある。この場合であっても、第１ガイド部１５ａ～第３ガイド部１５ｃのそれぞれについて、下方側を向く面に位置決め部２０が２つ設けられていればよい。

このように、第１の方向に向けて電子線ＥＢを照射するようにフィラメントユニット２が配置された状態において、第１ガイド部１５ａに設けられた複数の位置決め部２０は、第１ガイド部１５ａ（フィラメントユニット２）における下方側を向く面に２以上設けられるように配置されている。また、第１の方向とは異なる第２の方向に向けて電子線ＥＢを照射するようにフィラメントユニット２が配置された状態において、第１ガイド部１５ａに設けられた複数の位置決め部２０は、第１ガイド部１５ａ（フィラメントユニット２）における下方側を向く面に２以上設けられるように配置されている。第２ガイド部１５ｂ及び第３ガイド部１５ｃに設けられた位置決め部２０についても、第１ガイド部１５ａに設けられた位置決め部２０と同様の配置となっている。

また、第１ガイド部１５ａに設けられた複数の位置決め部２０において、フィラメントユニット２の周方向に沿った位置決め部２０同士の最大の間隔は、半周分よりも短い。第２ガイド部１５ｂ及び第３ガイド部１５ｃにそれぞれ設けられた位置決め部２０同士の間隔についても、第１ガイド部１５ａに設けられた位置決め部２０と同じとなっている。

第１ガイド部１５ａに設けられた４つの位置決め部２０は、フィラメント１０の延在方向に沿って見たときに、所望の基準線に対して線対称、または、予め定められた基準点に対して点対称に設けられていてもよい。第２ガイド部１５ｂ及び第３ガイド部１５ｃに設けられた位置決め部２０についても、第１ガイド部１５ａに設けられた位置決め部２０と同様の配置となっていてもよい。

以上のように、電子線照射装置１において、フィラメントユニット２の外面とレール部６の内面６０ａとの間には、レール部６の内面６０ａに摺動可能に当接する複数の位置決め部２０を有している。すなわち、長尺状のフィラメントユニット２は、位置決め部２０が設けられた複数の位置で支持されることによってレール部６内に配置される。これにより、電子線照射装置１は、例えばフィラメントユニット２の下面全体をレール部６の底面上に当接させる場合に比べて、フィラメントユニット２の位置決め部２０をレール部６の内面６０ａに当接させやすくなる。すなわち、電子線照射装置１は、フィラメントユニット２が複数の位置決め部２０を有していることによって、レール部６に対するフィラメントユニット２の位置決めを行いつつ、レール部６によってフィラメントユニット２を保持させることができる。以上のように、電子線照射装置１は、フィラメントユニット２が長尺状であっても、フィラメントユニット２を安定して配置することができる。

高電圧導入絶縁部材７に設けられた３つの接続端子Ｔは、フィラメントユニット２がレール部６に挿入され、差込完了位置まで差し込まれた状態において、フィラメントユニット２のフィラメント用端子Ｔ１～グリッド電極用端子Ｔ３にそれぞれ当接して電気的に接続される。この場合、電子線照射装置１では、フィラメントユニット２と高電圧導入絶縁部材７の接続端子Ｔとを接続するための特別な作業を行うこと無く、フィラメントユニット２をレール部６内に配置する作業（レール部６にフィラメントユニット２を挿入する作業）を行うことによって、フィラメントユニット２と高電圧導入絶縁部材７とを電気的に接続することができる。

真空容器３におけるレール部６の一方の端部に対向する部位には、蓋部３ｅによって開閉される差込口３ｄが設けられている。この場合、電子線照射装置１では、真空容器３の差込口３ｄを介して、レール部６の一方の端部からフィラメントユニット２を着脱することができる。

位置決め部２０は、球状体２０ａを備えている。この場合、フィラメントユニット２は、位置決め部２０の球状体２０ａが回転することによって、レール部６内でスムーズに摺動することができる。これにより、電子線照射装置１は、レール部６に対してフィラメントユニット２を容易に着脱することができる。

位置決め部２０は、フィラメント１０の延在方向に沿って設けられた第１ガイド部１５ａ～第３ガイド部１５ｃのそれぞれに設けられている。すなわち、位置決め部２０は、フィラメント１０の延在方向に沿って複数設けられている。この場合、電子線照射装置１は、レール部６の延在方向に対してフィラメントユニット２が傾いて収容されることを抑制し、フィラメントユニット２を安定して配置できる。

位置決め部２０は、フィラメントユニット２の両端部にそれぞれ設けられている。この場合、電子線照射装置１は、レール部６の延在方向に対してフィラメントユニット２が傾いて収容されることをより一層抑制し、フィラメントユニット２をより一層安定して配置できる。

フィラメントユニット２の先端側部分Ｙには、それぞれ位置決め部２０を備える第１ガイド部１５ａ及び第２ガイド部１５ｂが設けられている。この場合、電子線照射装置１は、長尺状のフィラメントユニット２がレール部６に挿入される際に、先端側部分Ｙに配置された第１ガイド部１５ａ及び第２ガイド部１５ｂの位置決め部２０が挿入された早い段階でレール部６の内面６０ａに当接する。すなわち、電子線照射装置１では、長尺状のフィラメントユニット２の差し込み時に、早い段階でレール部６に対してフィラメントユニット２の位置決めがされる。これにより、電子線照射装置１は、フィラメントユニット２が長尺状の場合であっても、レール部６に対してフィラメントユニット２を安定して着脱することができる。さらに、フィラメントユニット２が傾斜した状態で差し込まれること抑制でき、フィラメントユニット２が他の部位に緩衝することを抑制できる。

位置決め部２０は、フィラメントユニット２の外面において、フィラメントユニット２の周方向に沿って複数設けられている。この場合、電子線照射装置１は、レール部６内において、フィラメントユニット２の延在方向に直交する方向のフィラメントユニット２の位置を安定させることができる。

フィラメントユニット２の端部に設けられた端子保持部材１６のガイド溝１６ａに、レール部６の第１環状部６１に設けられたガイド突起６１ａが嵌め込まれる。また、フィラメントユニット２の端部に設けられた回転規制部材１８のガイド溝１８ａに、レール部６の第２環状部６２に設けられたガイド突起６２ａが嵌め込まれる。この場合、電子線照射装置１は、ガイド溝１６ａ及び１８ａと、ガイド突起６１ａ及び６２ａとによって、フィラメントユニット２の延在方向に沿って見た場合のフィラメントユニット２の回転方向における位置（向き）を定めることができる。

また、ガイド溝１６ａ及び１８ａは、フィラメントユニット２の両端部に設けられている。ガイド突起６１ａ及び６２ａはレール部６の両端部に設けられている。この場合、電子線照射装置１は、フィラメントユニット２の両端部においてフィラメントユニット２の回転方向における位置を定めることができ、フィラメントユニット２を安定して配置することができる。また、例えば、ガイド溝１６ａ及び１８ａにガイド突起６１ａ及び６２ａがそれぞれ嵌め込まれるようにフィラメントユニット２をレール部６に差し込む際に、差込方向の奥側（他方側）のガイド突起６１ａ及びガイド溝１６ａは作業者から見えないことがある。この場合であっても差込方向の手前側（一方側）のガイド溝１８ａにガイド突起６２ａを嵌め込むことにより、差込方向の奥側のガイド溝１６ａ内にもガイド突起６１ａが嵌り込む状態となる。このように、電子線照射装置１は、フィラメントユニット２の両端部にガイド溝１６ａ及び１８ａを設けて回転方向における位置を定める構成であっても、レール部６にフィラメントユニット２を容易に差し込んで配置できる。

以上、本発明の実施形態及び種々の変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態及び種々の変形例に限定されない。例えば、位置決め部２０は、フィラメントユニット２の外面に設ける場合に限らず、レール部６の内面６０ａの方に設けてもよい。この場合、位置決め部２０は、フィラメントユニット２の外面に当接する。また、位置決め部２０は、球状体２０ａを備える構成に限定されない。例えば、位置決め部２０は、外面が凸曲面状の凸部であってもよい。この場合、フィラメントユニット２は、位置決め部である凸曲面状の凸部がレール部６の内面６０ａに対して滑らかに、引っ掛かることを抑制しつつ摺動することができる。これにより、電子線照射装置１は、レール部６に対してフィラメントユニット２を容易に着脱することができる。なお、位置決め部２０が凸部である場合、位置決め部２０の外面は凸曲面状でなくてもよい。位置決め部２０はガイド部材１５の外面に設けられていることに限定されない。レール部６の外面等に直接設けられていてもよい。ガイド部材１５は、第１ガイド部１５ａ～第３ガイド部１５ｃのように３つのガイド部を有していたが、ガイド部の数は３つに限定されない。また、一つのガイド部に設けられる位置決め部２０の数は４つに限定されない。

フィラメントユニット２の回転方向における位置を定めるガイド突起６１ａ及び６２ａは、レール部６の両端部に設けられていることに限定されない。例えば、ガイド突起は、レール部６の両端部に加えて、レール部６の両端部の間の位置に１又は複数設けられていてもよいし、レール部６の延在方向に沿って全体的に設けられていてもよい。この場合、フィラメントユニット２は、レール部６に差し込まれる途中の段階においても回転方向における位置が定められる。また、レール部６にガイド突起６１ａ及び６２ａを設け、フィラメントユニット２にガイド溝１６ａ及び１８ａを設けたが、これに限定されない。例えば、レール部６にガイド溝が設けられ、フィラメントユニット２にガイド突起が設けられていてもよい。

高電圧導入絶縁部材７からフィラメントユニット２に対して給電する方法は、フィラメント用端子Ｔ１～グリッド電極用端子Ｔ３を用いた方法に限定されない。絶縁支持部材８は、筐体端部板３ｆに固定される構成でなくてもよい。例えば、絶縁支持部材８の一方の端部が真空容器３の円筒部分の内周面に固定され、絶縁支持部材８の他方の端部が陰極保持部材５を固定していてもよい。

レール部６の包囲部６０は、断面略Ｃ字状を呈する形状に限定されない。例えば、包囲部６０は、断面が多角形の形状であってもよい。ガイド部材１５の形状についても、上述した形状に限定されず、包囲部６０に応じた形状であってもよい。

また、エネルギー線照射装置としての電子線照射装置１は、Ｘ線を照射するＸ線照射装置として構成されていてもよい。Ｘ線照射装置として構成されている場合、フィラメントユニット２から放出された電子線ＥＢが入射することでＸ線を発生するＸ線発生部であるＸ線ターゲット（例えば、タングステン、モリブデン等）を備え、Ｘ線ターゲットで発生したＸ線を窓部９から出射することができる。この場合、一例として、図１に示される窓部９が、Ｘ線の透過性の高い窓材（例えば、ベリリウム、ダイヤモンド等）と、窓材の真空空間Ｒ側の面に設けられたＸ線ターゲットとによって構成されるＸ線照射用の窓部に変更されてもよい。これにより、フィラメントユニット２から出射された電子線ＥＢをＸ線ターゲットに入射させ、Ｘ線ターゲットからＸ線を出射させることができる。

以上に記載された実施形態及び種々の変形例の少なくとも一部が任意に組み合わせられてもよい。

１…電子線照射装置（エネルギー線照射装置）、２…フィラメントユニット（電子放出ユニット）、３…真空容器（筐体）、３ｄ…差込口（導入開口）、３ｅ…蓋部、６…レール部（ユニット収容部）、７…高電圧導入絶縁部材（給電部）、１０…フィラメント（電子放出部）、１６…端子保持部材（回転規制部材）、１６ａ，１８ａ…ガイド溝（溝部）、１８…回転規制部材、２０…位置決め部、２０ａ…球状体、２０ｂ…保持部、６１ａ，６２ａ…ガイド突起（突起部）。

Claims (12)

1. 長尺状の電子放出部を有する電子放出ユニットと、
   前記電子放出部から放出された電子に基づくエネルギー線を出射する窓部を有する筐体と、
   前記筐体内に固定され、前記電子放出ユニットを収容可能な長尺の筒状を呈するとともに、外周面のうち前記窓部に対向する部位に電子放出開口が形成されたユニット収容部と、を備え、
   前記電子放出ユニットの外面と前記ユニット収容部の内面との間には、前記電子放出ユニットの外面または前記ユニット収容部の内面に摺動可能に当接して前記ユニット収容部に対する前記電子放出部の位置決めを行う複数の位置決め部を備え、
   前記電子放出ユニットは、前記ユニット収容部の端部から前記ユニット収容部に対して挿入可能であり、
   前記位置決め部は、前記電子放出ユニットの周方向に沿って複数設けられ、
   前記電子放出ユニットの周方向に沿った前記位置決め部同士の最大の間隔は、前記電子放出ユニットの周方向における半周分よりも短い、エネルギー線照射装置。
2. 前記電子放出ユニットに対して給電する給電部を更に備え、
   前記電子放出ユニットは、前記ユニット収容部の一方の前記端部から前記ユニット収容部に対して挿入可能であり、
   前記給電部は、前記筐体内において、前記ユニット収容部における他方の前記端部側に設けられ、前記電子放出ユニットが前記ユニット収容部に挿入された状態において前記電子放出ユニットと当接して電気的に接続される、請求項１に記載のエネルギー線照射装置。
3. 前記筐体における一方の端部には、前記電子放出ユニットを導入可能であり且つ蓋部によって開閉される導入開口が設けられている、請求項２に記載のエネルギー線照射装置。
4. 前記位置決め部の外面は、凸曲面状である、請求項１～３のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
5. 前記位置決め部は、前記電子放出ユニットの外面または前記ユニット収容部の内面に当接する球状体と、前記球状体を回転可能に保持する保持部と、を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
6. 前記位置決め部は、前記電子放出部の延在方向に沿って複数設けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
7. 前記位置決め部は、前記電子放出部の延在方向に沿った方向において、一方及び他方の両端部にそれぞれ設けられている、請求項１～６のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
8. 前記位置決め部は、前記電子放出ユニットの外面に設けられるとともに、前記電子放出部の延在方向の中央位置よりも前記ユニット収容部への挿入方向の先端側の位置において、前記電子放出部の延在方向に沿った複数の位置にそれぞれ設けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
9. 前記ユニット収容部の外面側から前記ユニット収容部の内面側に向けて突出する突起部を更に備え、
   前記電子放出ユニットは、前記電子放出部の延在方向に沿って延びる溝部が外縁部に形成された回転規制部材を更に有し、
   前記溝部内に前記突起部が嵌り込むことにより、前記ユニット収容部内における前記電子放出ユニットの回転方向における位置が定められる、請求項１～８のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
10. 前記突起部は、前記ユニット収容部の両端側にそれぞれ設けられ、
    前記回転規制部材は、前記電子放出ユニットの両端側にそれぞれ設けられている、請求項９に記載のエネルギー線照射装置。
11. 前記エネルギー線として、前記窓部から前記電子を出射する電子線照射装置を構成する請求項１～１０のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。
12. 前記電子放出部から放出された前記電子が入射することでＸ線を発生するＸ線発生部を更に備え、
    前記エネルギー線として、前記窓部から前記Ｘ線を出射するＸ線照射装置を構成する請求項１～１０のいずれか一項に記載のエネルギー線照射装置。

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