JP7461474B2 - 異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備 - Google Patents
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Description
本発明は、異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備に関するものである。
変圧器などの電気機器の電力損失を減らし、効率を向上させるために、鉄損が低く磁束密度の高い磁気的特性を有する方向性電気鋼板が求められ、このために方向性電気鋼板の磁区微細化製品を生産するための工程、すなわち、方向性電気鋼板の表面に溝を形成させることができる高出力連続波レーザビームを印加して溝を生成することで鉄損を改善させる磁区微細化工程が必要である。
このような方向性電気鋼板の磁区微細化固定の一例として、パルスレーザ照射による物質の気化（Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ）で溝を形成することで、方向性電気鋼板の熱処理後の鉄損改善率を確保する技術などが提示されている。
ところで、このような永久磁区微細化のための方法は、鋼板表面に溝を形成する必要があるが、この時、鋼板表面部には粒子、チップ（Ｃｈｉｐ）、スパッタ（Ｓｐａｔｔｅｒ）、ヒューム（Ｆｕｍｅ）などの多様な形態の異物が形成される。
かかる異物は、発生と同時に削除される必要があり、異物の発生と同時に削除されないと、周辺設備を汚染し、作業環境を悪化させるという虞がある。
特に、レーザを鋼板に伝送する光学系が汚染されると、性能が急速に低下して溝加工品質及び生産性を確保できなくなる問題が生じる。
したがって、このような異物の完全な除去のための捕集が必要であり、スパッタ及びヒュームなどの異物を捕集して除去するためには、スパッタ及びヒュームなどの異物の特性を考慮して、捕集装置及び方法を設計する必要がある。
ここで、スパッタ（Ｓｐａｔｔｅｒ）は形状が略球状であり、直径が数百ｎｍから数十μｍの範囲の大きさを有し、成分がＦｅ、Ｓｉ、Ｃ、Ｏから構成され、磁性異物を含んでいるため、この除去が問題となる。
さらに、磁性異物には、磁性部材に付着後に脱落させて収集することが難しいという欠点がある。
したがって、上述の問題や限界を改善することができる異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備に対する研究が必要となった。
本発明は、異物を除去することができる異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備を提供することを目的とする。
他の側面で、本発明は、異物の除去時に磁力によって付着した磁性異物を容易に脱落させることができる異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備を提供することを目的とする。
本発明の異物捕集装置は、磁性異物が含まれた空気が進入する流入口と、磁性異物が除去された空気が排出される流出口が形成された捕集本体ユニット及び前記捕集本体ユニットに連係され、前記捕集本体ユニットの内部で流動する前記空気中で前記磁性異物を引力によって分離する磁石部材を含むが、前記磁石部材を囲む非磁性部材が備えられた磁気分離ユニットを含むことを特徴とする。
より詳しくは、本発明の異物捕集装置の前記非磁性部材は、前記捕集本体ユニットに結合され、非磁性体で形成された非磁性板部及び前記非磁性板部に結合され、複数個の柱状に備えられる前記磁石部材に対応するように複数個の管材状に備えられ、非磁性体で形成された収容管部を含むことができる。
ここで、本発明の異物捕集装置の前記収容管部は、隣り合う収容管部との間隔が少なくとも３０ｍｍより小さく配置されることを特徴とすることができる。
そして、本発明の異物捕集装置の前記収容管部は、外面に周縁方向に突出するように形成された付着防止タブが備えられたことを特徴とすることができる。
ここで、本発明の異物捕集装置の前記付着防止タブは、ドーナツディスクの形態で前記収容管部に垂直に結合されることを特徴とすることができる。
そして、本発明の異物捕集装置の前記非磁性部材は、前記空気の流動方向の上流に配置される第１列の収容管部間の間隔が前記空気の流動方向の下流に配置される第２列の収容管部間の間隔よりも広く配置されることを特徴とすることができる。
さらに、本発明の異物捕集装置の前記磁気分離ユニットは、前記磁石部材と結合され、前記磁石部材を前記捕集本体ユニットに結合された前記非磁性部材で挿入または引き抜く駆動力を提供する駆動部材を含むことができる。
また、本発明の異物捕集装置の前記捕集本体ユニットは、前記流入口及び前記流出口が形成され、前記非磁性部材が結合される連通管部材及び前記連通管部材の下部に結合されて、前記連通管部材から落下する磁性異物を収容するアンダーボックス部材を含むことができる。
さらに、本発明の異物捕集装置は、前記非磁性部材に隣接して備えられ、前記非磁性部材に流体を噴射するシャワーユニットを含むことができる。
ここで、本発明の異物捕集装置の前記シャワーユニットは、下方傾斜した方向に前記流体を噴射することを特徴とすることができる。
さらに、本発明の異物捕集装置は、電気鋼板が提供されるレーザルーム、前記レーザルームの内部に備えられ、レーザを照射して前記電気鋼板の表面に溝を形成するレーザ装置及び前記電気鋼板の表面から飛散する異物を吸入するフード部材に連係されて磁性異物を含む空気が伝達される前記異物捕集装置を含むことができる。
本発明の異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備は、異物を除去することができる効果がある。
また、本発明の異物捕集装置及びこれを含む電気鋼板の製造設備は、異物の除去時に磁力によって付着した磁性異物を容易に脱落させることができるという利点がある。
但し、本発明の多様でありながらも有意義な利点及び効果は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施例を説明する過程で、より容易に理解することができる。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は、いくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがある。
また、本明細書において単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味ではない限り、複数の表現を含み、明細書全体にわたって同一参照符号または類似する方式で付与された参照符号は、同一構成要素または対応する構成要素を示すものとする。
本発明は、異物捕集装置１及びこれを含む電気鋼板の製造設備に関するものであって、異物を除去することができ、他の側面で異物の除去時に磁力によって付着した磁性異物を容易に脱落させることができる。
具体的に図面を参照して説明すると、図１は、本発明の異物捕集装置１を示した構成図であり、図面に示すとおり、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１は磁性異物が含まれた空気が進入する流入口１１１と、磁性異物が除去された空気が排出される流出口１１２が形成された捕集本体ユニット１００、及び捕集本体ユニット１００と連係され、捕集本体ユニット１００の内部で流動する空気中で磁性異物を引力によって分離する磁石部材２１０を含み、磁石部材２１０を囲む非磁性部材２２０が備えられた磁気分離ユニット２００を含むことができる。
このように、本発明の異物捕集装置１は、磁気分離ユニット２００において、磁性異物を磁力によって分離する磁石部材２１０を含むことで磁性異物を分離することができる。また、磁石部材２１０を囲むように備えられた非磁性部材２２０によって、磁性異物が磁石部材２１０に直接付着しないように構成して磁性異物の分離を容易にすることができる。
捕集本体ユニット１００は、磁気分離ユニット２００などが備えられる装置の本体の役割を果たすようになり、磁性異物が含まれた空気が流入し、さらに磁気分離ユニット２００を通過して磁性異物が除去された空気を外部に排出するように流入口１１１及び流出口１１２が形成されることができる。
そして、捕集本体ユニット１００には、後述するシャワーユニット３００も配置されることができ、これにより、磁気分離ユニット２００に付着した磁性異物をより効果的に脱落させることができる。これに対する詳細な説明は、図６を参照して後述する。
また、捕集本体ユニット１００は、磁気分離ユニット２００から脱落した磁性異物を収集するアンダーボックス部材１２０を含むことができ、これによって分離された磁性異物の処理をより容易にすることができる。
すなわち、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の捕集本体ユニット１００は、流入口１１１及び流出口１１２が形成され、非磁性部材２２０が結合される連通管部材１１０及び連通管部材１１０の下部に結合されて連通管部材１１０から落下する磁性異物を収容するアンダーボックス部材１２０を含むことができる。
ここで、連通管部材１１０は、空気が流動する通路の役割を果たす。すなわち、連通管部材１１０には、流入口１１１及び流出口１１２が形成されて空気が流動するようになる。
そして、連通管部材１１０には、磁気分離ユニット２００が備えられ、連通管部材１１０を通過する空気から磁性異物を分離して空気から除去するようになる。
また、連通管部材１１０には、シャワーユニット３００も備えることができ、これによって磁気分離ユニット２００に付着した磁性異物をより効果的に脱落させることができる。
アンダーボックス部材１２０は、磁気分離ユニット２００によって分離された磁性異物が磁気分離ユニット２００から脱落して落下すると、これを収集する役割を果たす。
このために、アンダーボックス部材１２０は、磁気分離ユニット２００が備えられる連通管部材１１０の下部に結合されることができる。そして、落下する磁性異物を収集するために、連通管部材１１０の下部と連通するように備えることができる。
磁気分離ユニット２００は、磁性異物を含む空気から磁性異物を分離して除去する役割を果たす。このために、磁気分離ユニット２００は、空気が流動する捕集本体ユニット１００に連係され、磁力によって磁性異物を分離する磁石部材２１０を含み、さらに磁性異物が磁石部材２１０に直接付着しないように磁石部材２１０を囲む非磁性部材２２０を含むことができる。
そして、磁石部材２１０によって分離され、磁石部材２１０の磁力によって非磁性部材２２０の外面に付着する磁性異物は、磁石部材２１０が非磁性部材２２０から抜け出して脱落できるように構成されており、これに対する詳細な説明は、図２～図４を参照して後述する。
図２は、本発明の異物捕集装置１の磁気分離ユニット２００を示した斜視図であり、図３は、本発明の異物捕集装置１の磁気分離ユニット２００の収容管部２２２の間隔Ｉを調整した実施例を示した平面図であり、図４は、本発明の異物捕集装置１において磁気分離ユニット２００が空気流動方向と交差する方向に複数個備えられた実施例を示した正面図である。
図面に示すとおり、本発明の一実施例による異物捕集装置１の非磁性部材２２０は、捕集本体ユニット１００に結合され、非磁性体で形成された非磁性板部２２１及び非磁性板部２２１に結合され、複数個の柱状に備えられる磁石部材２１０に対応するように複数個の管材状に備えられ、非磁性体で形成された収容管部２２２を含むことができる。
このように、非磁性部材２２０は、非磁性板部２２１、収容管部２２２を含むことによって、磁石部材２１０が非磁性部材２２０から抜け出して磁石部材２１０の磁力によって非磁性部材２２０の外面に付着する磁性異物が脱落するように構成されることができる。
換言すると、収容管部２２２は管材状に備えられ、磁石部材２１０は管材状の収容管部２２２に挿入可能な柱状に備えられることができる。
非磁性板部２２１は、捕集本体ユニット１００に結合され、収容管部２２２が備えられる構成である。
収容管部２２２は、非磁性板部２２１を介して捕集本体ユニット１００に結合される構成であり、または非磁性板部２２１なしに直接捕集本体ユニット１００に結合されることもできる。
そして、収容管部２２２は、磁石部材２１０が挿入されるか、磁石部材２１０が離脱する構成である。収容管部２２２に磁石部材２１０が挿入された状態では、磁石部材２１０が磁性異物を引き込む引力によって収容管部２２２の外面には磁性異物が付着するようになり、この後、磁石部材２１０が収容管部２２２から離脱すると、収容管部２２２の外面に付着した磁性異物は脱落して落下する。
このために、収容管部２２２は、磁石部材２１０の柱状に対応する管材状となる。そして、磁石部材２１０は、後述する駆動部材２３０に連結されて収容管部２２２に挿入または離脱できるよう移動可能に構成されることができる。
すなわち、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の磁気分離ユニット２００は、磁石部材２１０と結合され、磁石部材２１０を捕集本体ユニット１００に結合された非磁性部材２２０に挿入または引き抜く駆動力を提供する駆動部材２３０を含むことができる。
ここで、駆動部材２３０は、伸縮する油圧または空圧シリンダであることができ、または電気モータで構成されることもできる。
このように、駆動部材２３０は、磁石部材２１０を移動させる駆動力を提供し、これによって磁石部材２１０は、収容管部２２２に挿入または離脱するように作動することができる。
一例として、収容管部２２２は、上端部が開放されて下端部が塞がれた形態であることができ、磁石部材２１０は、収容管部２２２の上端部から下降して収容管部２２２に挿入され、上昇して収容管部２２２から離脱するように伸縮するシリンダから構成される駆動部材２３０に連結されることができる。
そして、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の収容管部２２２は、隣り合う収容管部２２２との間隔Ｉが少なくとも３０ｍｍより小さく配置されることを特徴とすることができる。
このように複数の収容管部２２２間の間隔Ｉを限定したことは、収容管部２２２間に通過する空気から磁性異物を分離するためのものである。
すなわち、互いに隣り合う収容管部２２２間の間隔Ｉが３０ｍｍより広いと、空気中で磁性異物を捕集する割合が顕著に低減されるため、収容管部２２２間の間隔Ｉを限定したことである。
そして、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の非磁性部材２２０は、空気の流動方向の上流に配置される第１列Ｌ１の収容管部２２２間の間隔Ｉが空気の流動方向の下流に配置される第２列Ｌ２の収容管部２２２間の間隔Ｉよりも広く配置されることを特徴とすることができる。
このように収容管部２２２を配置することによって、捕集本体ユニット１００を通過する空気中の磁性異物をより効果的に除去することができる。
すなわち、空気の流動方向の上流に配置される第１列Ｌ１の収容管部２２２は、空気の流動方向の下流に配置される第２列Ｌ２の収容管部２２２よりも先に空気と触れるようになる。このとき、第１列Ｌ１の収容管部２２２間の間隔Ｉは比較的広いため、空気の流動を妨げることを最大限に抑えつつ、磁性異物を一時的に分離することができる。そして、第１列Ｌ１の収容管部２２２より後に空気と接する第２列Ｌ２の収容管部２２２は、磁性異物が既に除去された空気に対する接触比率をさらに高めながら磁性異物を除去するため、より多くの磁性異物を除去することができる。
また、このような配置によると、空気の流動方向と交差する方向に、第１列Ｌ１の収容管部２２２の間に第２列Ｌ２の収容管部２２２が配置されるようになり、さらに効果的に磁性異物を除去する。
また、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の非磁性部材２２０は、空気の流動方向と交差する方向に複数個備えられることを特徴とすることができる。
これにより、非磁性部材２２０に挿入される磁性部材及び磁性部材を移動させる駆動部材２３０も複数個が備えられることができる。
これにより、空気の流動方向と交差する方向の一部のみに磁性異物を除去するように備えられることができ、磁性異物の捕集度を調整することができる。
図５は、本発明の異物捕集装置１の磁気分離ユニット２００の収容管部２２２に付着防止タブ２２２ａが備えられた実施例を示した側面図であり、図面を参照すると、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の収容管部２２２は、外面に周縁方向に突出するように形成された付着防止タブ２２２ａが備えられたことを特徴とすることができる。
このように、収容管部２２２に付着防止タブ２２２ａが備えられることによって、磁石部材２１０が収容管部２２２から離脱時に収容管部２２２の外面に付着した磁性異物が引き上がるという問題を防止することができるようになる。
すなわち、収容管部２２２に外面に磁性異物が付着する要因は、磁石部材２１０の磁力によるものであり、このような磁石部材２１０が移動すると、磁性異物も移動するという問題がある。
ここで、付着防止タブ２２２ａは、収容管部２２２の外面に突出するように形成されるため、磁性異物が収容管部２２２の外面に沿って移動する際に、障害物としての役割を果たすようになる。
これにより、磁性異物は磁石部材２１０に沿って移動せず、付着防止タブ２２２ａに掛かって脱落する。
より具体的には、付着防止タブ２２２ａは、中央部分に収容管部２２２が配置されることができる中空が形成されたディスク状であることができる。
すなわち、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１の付着防止タブ２２２ａは、ドーナツディスクの形態で収容管部２２２に垂直に結合されることを特徴とすることができる。
このように、付着防止タブ２２２ａが収容管部２２２の外面に垂直に結合されることで、磁性異物はさらに付着防止タブ２２２ａによって移動が遮断され、磁石部材２１０に沿って移動せずに脱落する比率を高めることができる。
図６は、本発明の異物捕集装置１のシャワーユニット３００が下方傾斜した方向に流体を噴射する実施例を示した側面図であり、図面に示すとおり、本発明の一実施例による異物捕集装置１は、非磁性部材２２０に隣接して備えられ、非磁性部材２２０に流体を噴射するシャワーユニット３００を含むことができる。
すなわち、捕集本体ユニット１００には、後述するシャワーユニット３００も配置されることができ、これによって、磁気分離ユニット２００に付着した磁性異物をより効果的に脱落させることができる。
換言すると、磁性異物は、磁石部材２１０によって非磁性部材２２０に付着することができるが、この後、磁石部材２１０が非磁性部材２２０から離脱した後にも、非磁性部材２２０の外面と付着する場合があり、シャワーユニット３００がこのように非磁性部材２２０の外面に付着した磁性異物を落とす役割を果たすようになる。
このために、シャワーユニット３００は非磁性部材２２０に向かって流体を噴射することができる。流体は、一例として空気などの気体であることができ、水などの液体であることができる。
ここで、本発明の一実施例に係る異物捕集装置１のシャワーユニット３００は、下方傾斜した方向に流体を噴射することを特徴とすることができる。
このようにシャワーユニット３００が流体を噴射する方向を限定したことは、捕集本体ユニット１００の下部にアンダーボックス部材１２０が備えられる場合に、磁性異物をより効果的に収集するためである。
すなわち、シャワーユニット３００は、非磁性部材２２０に流体が衝突するように非磁性部材２２０に向かって噴射し、且つ下方にも噴射するために、下方傾斜した形態で流体を噴射することができる。
図７は、本発明の電気鋼板の製造設備を示した構成図であり、図面に示すように、本発明の他の実施例に係る異物捕集装置１は、電気鋼板Ｓが提供されるレーザルーム２、レーザルーム２の内部に備えられ、レーザを照射して電気鋼板Ｓの表面に溝を形成するレーザ装置３及び電気鋼板Ｓの表面から飛散する異物を吸入するフード部材２ａに連係されて磁性異物を含む空気が伝達される異物捕集装置１を含むことができる。
このように、本発明の電気鋼板Ｓの製造設備は、方向性電気鋼板Ｓに溝を形成して磁区微細化製品を生産するために、レーザ装置３を備え、レーザ装置３による溝の形成時に発生するスパッタ、ヒュームなどの異物の中から磁性異物を除去する上述の異物捕集装置１が備えられる。
ここで、レーザルーム２は、レーザ装置３が備えられ、異物捕集装置１に異物が含まれた空気を伝達するためのフード部材２ａが備えられることができる。そして、レーザルーム２に電気鋼板Ｓが搬送される。
そして、レーザルーム２は、外部との密閉のために電気鋼板Ｓの入口及び出口にエアカーテン２ｃが形成されることができ、電気鋼板Ｓの搬送を支持するためのローラ２ｂが備えられることができる。
レーザ装置は、電気鋼板Ｓに溝を形成するためにレーザを照射するように構成される。一例として、レーザ装置３はオンオフ制御系、レーザ発振器、光学系から構成され、オンオフ制御系は正常的な作業条件下では発振器をオン（Ｏｎ）とし、鋼板斜行量に応じて発振器を自動的にオフ（Ｏｆｆ）させることができる。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１ 異物捕集装置
２ レーザルーム
２ａ フード部材
２ｂ ローラ
２ｃ エアカーテン
３ レーザ装置
１００ 捕集本体ユニット
１１０ 連通管部材
１１１ 流入口
１１２ 流出口
１２０ アンダーボックス部材
２００ 磁気分離ユニット
２１０ 磁石部材
２２０ 非磁性部材
２２１ 非磁性板部
２２２ 収容管部
２２２ａ 付着防止タブ
２３０ 駆動部材
３００ シャワーユニット
Ｌ１ 第１列
Ｌ２ 第２列
Ｓ 電気鋼板
２ レーザルーム
２ａ フード部材
２ｂ ローラ
２ｃ エアカーテン
３ レーザ装置
１００ 捕集本体ユニット
１１０ 連通管部材
１１１ 流入口
１１２ 流出口
１２０ アンダーボックス部材
２００ 磁気分離ユニット
２１０ 磁石部材
２２０ 非磁性部材
２２１ 非磁性板部
２２２ 収容管部
２２２ａ 付着防止タブ
２３０ 駆動部材
３００ シャワーユニット
Ｌ１ 第１列
Ｌ２ 第２列
Ｓ 電気鋼板
Claims (9)
- 磁性異物が含まれた空気が進入する流入口と、磁性異物が除去された空気が排出される流出口が形成された捕集本体ユニットと、
前記捕集本体ユニットに連係され、前記捕集本体ユニットの内部で流動する前記空気から前記磁性異物を引力によって分離する磁石部材を含み、前記磁石部材を囲む非磁性部材が備えられた磁気分離ユニットと、を含み、
前記非磁性部材は、
前記捕集本体ユニットに結合され、非磁性体を含む非磁性板部と、
前記非磁性板部に結合され、複数個の柱状に備えられる前記磁石部材に対応するように複数個の管材状に備えられ、非磁性体を含む収容管部と、を含み、
前記非磁性部材は、前記空気の流動方向の上流に配置される第１列の収容管部間の間隔が前記空気の流動方向の下流に配置される第２列の収容管部間の間隔よりも広く配置され、
前記第１列の収容管部及び前記第２列の収容管部は、前記空気の流動方向と交差する方向に複数個の収容管部が配置され、
前記空気の流動方向と交差する方向に配置される前記第１列の収容管部の数は、前記第２列の収容管部の数より小さく、
前記空気の流動方向と交差する方向に前記第２列の収容管部の一部は前記第１列の収容管部間に配置される異物捕集装置。
- 前記収容管部は、隣り合う収容管部との間隔が３０ｍｍより小さく配置されることを特徴とする請求項１に記載の異物捕集装置。
- 前記収容管部は、外面に周縁方向に突出するように形成された付着防止タブが備えられた、請求項１に記載の異物捕集装置。
- 前記付着防止タブは、ドーナツディスクの形態で前記収容管部に垂直に結合されることを特徴とする請求項３に記載の異物捕集装置。
- 前記磁気分離ユニットは、
前記磁石部材と結合され、前記磁石部材を前記捕集本体ユニットに結合された前記非磁性部材に挿入または引き抜く駆動力を提供する駆動部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物捕集装置。 - 前記捕集本体ユニットは、
前記流入口及び前記流出口が形成され、前記非磁性部材が結合される連通管部材と、
前記連通管部材の下部に結合され、前記連通管部材から落下する磁性異物を収容するアンダーボックス部材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物捕集装置。 - 前記非磁性部材に隣接して備えられ、前記非磁性部材に流体を噴射するシャワーユニットを含むことを特徴とする請求項１に記載の異物捕集装置。
- 前記シャワーユニットは、下方傾斜した方向に前記流体を噴射することを特徴とする請求項７に記載の異物捕集装置。
- 電気鋼板が提供されるレーザルームと、
前記レーザルームの内部に備えられ、レーザを照射して前記電気鋼板の表面に溝を形成するレーザ装置と、
前記電気鋼板の表面から飛散する異物を吸入するフード部材に連係されて磁性異物を含む空気が伝達される、請求項１から８のいずれか一項に記載の異物捕集装置と、を含むことを特徴とする電気鋼板の製造設備。
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