JPH08210528A - 弁 - Google Patents
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- JPH08210528A JPH08210528A JP7279923A JP27992395A JPH08210528A JP H08210528 A JPH08210528 A JP H08210528A JP 7279923 A JP7279923 A JP 7279923A JP 27992395 A JP27992395 A JP 27992395A JP H08210528 A JPH08210528 A JP H08210528A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
- F15C3/00—Circuit elements having moving parts
- F15C3/04—Circuit elements having moving parts using diaphragms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
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-
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- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
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- F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 開いた状態でも閉じた状態でも等しい変形を
許容するダイヤフラム構造を備えた、小さい死容積を持
つ、高密度の小型の弁を提供する。 【解決手段】 第1の表面12を持つ第1の剛性層10
と、第1の表面に向き合う第2の表面21とこの第2の
表面21に対向する第3の表面22とを持つ第2の剛性
層20と、前記第1の表面及び第2の表面の間に位置さ
せたたわみ性層30とを弁1が備えている。弁室は、第
1の表面内の凹面14と、たわみ性層の一方の表面31
とにより境界を定められる、第1剛性層の流体通路1
5、弁室内に凹面14において開口し、この弁室に交互
に真空5及び圧力6を加え。流体室は、たわみ性層の他
方の表面32と、第2の表面内に設けられた凸部分24
及び凹部分25から成る凹−凸面とにより境界を定めら
れる。第2の剛性層の流体通路26、27は、流体室内
に凸面24において開口する。
許容するダイヤフラム構造を備えた、小さい死容積を持
つ、高密度の小型の弁を提供する。 【解決手段】 第1の表面12を持つ第1の剛性層10
と、第1の表面に向き合う第2の表面21とこの第2の
表面21に対向する第3の表面22とを持つ第2の剛性
層20と、前記第1の表面及び第2の表面の間に位置さ
せたたわみ性層30とを弁1が備えている。弁室は、第
1の表面内の凹面14と、たわみ性層の一方の表面31
とにより境界を定められる、第1剛性層の流体通路1
5、弁室内に凹面14において開口し、この弁室に交互
に真空5及び圧力6を加え。流体室は、たわみ性層の他
方の表面32と、第2の表面内に設けられた凸部分24
及び凹部分25から成る凹−凸面とにより境界を定めら
れる。第2の剛性層の流体通路26、27は、流体室内
に凸面24において開口する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弁アセンブリ、ことに
エラストマー質ダイヤフラムを持つ流体弁に関する。
エラストマー質ダイヤフラムを持つ流体弁に関する。
【0002】
【従来技術】この種の流体弁は当業界では、たとえば米
国特許第4,852,851号明細書に記載してあるよ
うによく知られている。
国特許第4,852,851号明細書に記載してあるよ
うによく知られている。
【0003】従来の弁は、開いた位置及び閉じた位置の
間で互いに等しい変形を必要とする非弾性ダイヤフラム
を備えていた。
間で互いに等しい変形を必要とする非弾性ダイヤフラム
を備えていた。
【0004】なおその後のこの種の弁では、内部に形成
した流体室及び弁室の幾何学的形状によって、たわみ性
シート部材は弁の開いた位置及び閉じた位置の間の互い
に等しくない変形によりしわが寄りひだを生じて不適正
な密封作用により弁機能の信頼性が失われた。
した流体室及び弁室の幾何学的形状によって、たわみ性
シート部材は弁の開いた位置及び閉じた位置の間の互い
に等しくない変形によりしわが寄りひだを生じて不適正
な密封作用により弁機能の信頼性が失われた。
【0005】
【発明の開示】本発明の主な目的は、従来の弁の欠点を
除いた弁を提供することにある。本発明は一層高い密封
圧力、低い死容積(dead volume),低いキ
ヤリ−オ−バ(carryover)、長い寿命、化学
的な適合性(compatibility)及び密なユ
ニット完成品(packaging)が得られる。
除いた弁を提供することにある。本発明は一層高い密封
圧力、低い死容積(dead volume),低いキ
ヤリ−オ−バ(carryover)、長い寿命、化学
的な適合性(compatibility)及び密なユ
ニット完成品(packaging)が得られる。
【0006】本発明の他の目的は、融着され又はその他
の方法で密封されたアクリル系の又はその他のマニホル
ド導管を通る液体又は空気の流れを交互に止め又は流通
させる弁を提供することにある。制御される流体は、圧
力/真空ソレノイド弁又は機構から弾性ダイヤフラムに
より隔離される。
の方法で密封されたアクリル系の又はその他のマニホル
ド導管を通る液体又は空気の流れを交互に止め又は流通
させる弁を提供することにある。制御される流体は、圧
力/真空ソレノイド弁又は機構から弾性ダイヤフラムに
より隔離される。
【0007】さらに本発明の目的は、開いた状態でも閉
じた状態でも等しい変形を許容するダイヤフラム構造を
備え小さい死容積を持つ高密度の小型弁を提供すること
にある。
じた状態でも等しい変形を許容するダイヤフラム構造を
備え小さい死容積を持つ高密度の小型弁を提供すること
にある。
【0008】本発明のこれ等の又その他の目的は、本発
明によれば、実質的に平らな第1の表面を持つ第1の剛
性層と、前記第1の表面に向き合う実質的に平らな第2
の表面と、この第2の表面に対向する実質的に平らな第
3の表面とを持つ第2の剛性層と、前記第1の表面と前
記第2の表面との間に位置させたたわみ性層と、前記実
質的に平らな第1の表面の凹面と、前記たわみ性層の一
方の表面とにより境界を定められた弁室と、前記第1の
剛性層に設けられ、前記弁室に交互に真空及び圧力を加
えるように、前記凹面において前記弁室に開口する第1
の流体通路と、前記たわみ性層の他方の表面と実質的に
平らな前記第2の表面内の凹ー凸面とにより境界を定め
られた流体室とを備えた弁により達成できる。前記凹ー
凸面は、内側の円形の凸部分と、同心の環状の外側凹部
分とを備えている。第2の剛性層内の2つの流体通路は
弁室内に凸面で開口する。
明によれば、実質的に平らな第1の表面を持つ第1の剛
性層と、前記第1の表面に向き合う実質的に平らな第2
の表面と、この第2の表面に対向する実質的に平らな第
3の表面とを持つ第2の剛性層と、前記第1の表面と前
記第2の表面との間に位置させたたわみ性層と、前記実
質的に平らな第1の表面の凹面と、前記たわみ性層の一
方の表面とにより境界を定められた弁室と、前記第1の
剛性層に設けられ、前記弁室に交互に真空及び圧力を加
えるように、前記凹面において前記弁室に開口する第1
の流体通路と、前記たわみ性層の他方の表面と実質的に
平らな前記第2の表面内の凹ー凸面とにより境界を定め
られた流体室とを備えた弁により達成できる。前記凹ー
凸面は、内側の円形の凸部分と、同心の環状の外側凹部
分とを備えている。第2の剛性層内の2つの流体通路は
弁室内に凸面で開口する。
【0009】真空を弁室に加えるときは、たわみ性層が
たわみ、その他方の表面を凹ー凸面から間隔を置いて2
つの第2の流体通路間の連通を許容する。弁室に圧力を
加えるときは、たわみ性層がたわみ、このたわみ性層の
他方の表面を凹ー凸面上に配置し、2つの流体通路間の
連通を防止するようにする。
たわみ、その他方の表面を凹ー凸面から間隔を置いて2
つの第2の流体通路間の連通を許容する。弁室に圧力を
加えるときは、たわみ性層がたわみ、このたわみ性層の
他方の表面を凹ー凸面上に配置し、2つの流体通路間の
連通を防止するようにする。
【0010】本発明弁は又、第3の表面に向き合う実質
的な平らな第4の表面を持つ第3の剛性層を備えてい
る。2つの第2流体通路は、第2及び第3の剛性層を連
結するときに整合する第3及び第4の表面のみぞから成
っている。
的な平らな第4の表面を持つ第3の剛性層を備えてい
る。2つの第2流体通路は、第2及び第3の剛性層を連
結するときに整合する第3及び第4の表面のみぞから成
っている。
【0011】このようにして流路は、たわみ性層の平面
から変位した平面内に位置する。凹ー凸面は、開いた位
置及び閉じた位置で等しい弾性伸長変形を生ずる形状組
合わせであり、閉じた通路のまわりを「確実に包囲」す
ることにより閉じた位置において確実な閉鎖が得られ
る。
から変位した平面内に位置する。凹ー凸面は、開いた位
置及び閉じた位置で等しい弾性伸長変形を生ずる形状組
合わせであり、閉じた通路のまわりを「確実に包囲」す
ることにより閉じた位置において確実な閉鎖が得られ
る。
【0012】本発明弁は又、弁密封に必要な周辺部圧縮
に基づいて押出成形のダイヤフラム材料を十分に含み弾
性ダイヤフラム性能及び周辺変形性の妥協を必要としな
い環状体(annulus)を備える。
に基づいて押出成形のダイヤフラム材料を十分に含み弾
性ダイヤフラム性能及び周辺変形性の妥協を必要としな
い環状体(annulus)を備える。
【0013】各剛性層は、なるべくは透明なアクリルプ
ラスチックが好適である。これ等の層は、本説明に参照
した米国特許第4,875.956号明細書に記載して
あるように拡散接着(diffusion bondi
ng)、接着剤接着(adhesive bondin
g)又は溶媒接着(solvent bonding)
により接合するのがよい。各層は又、ボルト又はねじの
ようなファスナにより機械的に接合してもよい。
ラスチックが好適である。これ等の層は、本説明に参照
した米国特許第4,875.956号明細書に記載して
あるように拡散接着(diffusion bondi
ng)、接着剤接着(adhesive bondin
g)又は溶媒接着(solvent bonding)
により接合するのがよい。各層は又、ボルト又はねじの
ようなファスナにより機械的に接合してもよい。
【0014】本発明による弁は、血液学、化学、化学免
疫学用の臨床診断分析装置用一体流体循環路に使うのが
よい。
疫学用の臨床診断分析装置用一体流体循環路に使うのが
よい。
【0015】本発明はこれ等の又その他の特徴及び利点
を添付図面について以下に詳しく述べる。
を添付図面について以下に詳しく述べる。
【0016】
【実施例】図1及び2に示すように本発明による弁1
は、実質的に平らな表面11、12を持つ第1の剛性層
10と、実質的な平らな表面21、22を持つ第2の剛
性層20と、実質的に平らな表面41、42を持つ第3
の剛性層40とを備えている。表面12、21の間に
は、ゴムのようなエラストマー質材料かな成るたわみ性
層30を配置してある。
は、実質的に平らな表面11、12を持つ第1の剛性層
10と、実質的な平らな表面21、22を持つ第2の剛
性層20と、実質的に平らな表面41、42を持つ第3
の剛性層40とを備えている。表面12、21の間に
は、ゴムのようなエラストマー質材料かな成るたわみ性
層30を配置してある。
【0017】弁1はさらに、平らな表面12内の凹面1
4とたわみ性層30の一方の表面31とにより境界を定
められる弁室を備えている。第1の剛性層10内の少な
くとも1つの流体通路15は、弁室に交互に真空5又は
圧力6を加える弁4に連結してある。
4とたわみ性層30の一方の表面31とにより境界を定
められる弁室を備えている。第1の剛性層10内の少な
くとも1つの流体通路15は、弁室に交互に真空5又は
圧力6を加える弁4に連結してある。
【0018】弁1は又、たわみ性層30の表面32と、
内側の円形凸部分24及び同心の外側の環状の凹部分2
5を持つ表面21内の凹ー凸面とにより境界を定められ
る流体室を備えている。
内側の円形凸部分24及び同心の外側の環状の凹部分2
5を持つ表面21内の凹ー凸面とにより境界を定められ
る流体室を備えている。
【0019】凸部分24は、その中心にドーム部を持つ
のがよく、このドーム部に対する接線は剛性層20の表
面21と同じ平面内にある。このドーム部は凹面14の
中心に整合している。
のがよく、このドーム部に対する接線は剛性層20の表
面21と同じ平面内にある。このドーム部は凹面14の
中心に整合している。
【0020】表面12は又、凹面14を囲む圧縮ー膨脹
リリーフ環状部(compressionーexpan
sion relief annulus)13を備え
ている。表面21は、圧縮ー膨脹リリーフ環状部13及
び凹ー凸面を囲む圧縮ー膨脹リリーフみぞ23を備え、
圧縮ー膨脹リリーフ環状部13及と圧縮ー膨脹リリース
みぞ23との間に圧縮区域33を形成する。圧縮区域3
3は、たわみ性層30を圧縮し、又圧縮ー膨脹リリーフ
みぞ23は、押出成形のダイヤフラム材料のために設け
られる。剛性層10、20を図1に示すように互いに接
合するときは、圧縮区域33は弁室及び流体室の周辺を
密封するように作用する。
リリーフ環状部(compressionーexpan
sion relief annulus)13を備え
ている。表面21は、圧縮ー膨脹リリーフ環状部13及
び凹ー凸面を囲む圧縮ー膨脹リリーフみぞ23を備え、
圧縮ー膨脹リリーフ環状部13及と圧縮ー膨脹リリース
みぞ23との間に圧縮区域33を形成する。圧縮区域3
3は、たわみ性層30を圧縮し、又圧縮ー膨脹リリーフ
みぞ23は、押出成形のダイヤフラム材料のために設け
られる。剛性層10、20を図1に示すように互いに接
合するときは、圧縮区域33は弁室及び流体室の周辺を
密封するように作用する。
【0021】剛性層20は、凸部分24で流体室に開口
し、剛性層20の表面22に延びる2つの流体通路2
6、27を備えている。
し、剛性層20の表面22に延びる2つの流体通路2
6、27を備えている。
【0022】剛性層20の表面22にみぞ44が形成さ
れ、又剛性層40の表面に、みぞ44に整合して流体導
管28を形成するみぞ43が形成される。剛性層40の
表面41には流体導管29を形成してある。表面41、
22は、通路28、29を密封するように拡散接合によ
り互いに接着してある。
れ、又剛性層40の表面に、みぞ44に整合して流体導
管28を形成するみぞ43が形成される。剛性層40の
表面41には流体導管29を形成してある。表面41、
22は、通路28、29を密封するように拡散接合によ
り互いに接着してある。
【0023】みぞ29は通路27及び作動流体入口2に
連通し、又みぞ28は通路26及び作動流体出口3に連
通している。
連通し、又みぞ28は通路26及び作動流体出口3に連
通している。
【0024】作動時に通路15を経て弁室に真空5を加
えるときは、たわみ性層30は位置P1にたわみ、表面
32は凸部分24から間隔を置き、そして流体室は開い
て作動流体入口2及び作動流体出口3の間が通路29、
27、26、28を介して連通する。
えるときは、たわみ性層30は位置P1にたわみ、表面
32は凸部分24から間隔を置き、そして流体室は開い
て作動流体入口2及び作動流体出口3の間が通路29、
27、26、28を介して連通する。
【0025】弁室に圧力6を加えるときは、たわみ性層
層30は閉じた位置P2にたわみ、表面32が凸面24
及び凹面25に密接に押しつけられ作動流体入口2及び
作動流体出口3の間の連通を妨止する。
層30は閉じた位置P2にたわみ、表面32が凸面24
及び凹面25に密接に押しつけられ作動流体入口2及び
作動流体出口3の間の連通を妨止する。
【0026】凹ー凸面により開いた位置P1でも閉じた
位置P2でも互いに等しい弾性伸長変形が生ずる。
位置P2でも互いに等しい弾性伸長変形が生ずる。
【0027】本発明の1実施例では各剛性層は十分に規
格化され透明な成形アクリルから成り、又たわみ性層は
シリコーンシート(silicone sheetin
g)から成っている。各剛性層は、厚さが約0.10イ
ンチないし0.25インチであり、又たわみ性層は厚さ
が約0.01インチで約0.375インチの直径を持
つ。みぞ23は内径0.322インチ、外径0.4イン
チであり又高さ0.012インチである。圧縮ー膨脹リ
リーフ環状部13は直径が0.225インチあり表面1
2から0.005インチの段差を持つ。圧縮区域33は
0.225インチの内径と0.322インチの外径とを
持ち、又表面21は圧縮区域33で0.009インチの
段差を持つ。
格化され透明な成形アクリルから成り、又たわみ性層は
シリコーンシート(silicone sheetin
g)から成っている。各剛性層は、厚さが約0.10イ
ンチないし0.25インチであり、又たわみ性層は厚さ
が約0.01インチで約0.375インチの直径を持
つ。みぞ23は内径0.322インチ、外径0.4イン
チであり又高さ0.012インチである。圧縮ー膨脹リ
リーフ環状部13は直径が0.225インチあり表面1
2から0.005インチの段差を持つ。圧縮区域33は
0.225インチの内径と0.322インチの外径とを
持ち、又表面21は圧縮区域33で0.009インチの
段差を持つ。
【0028】通路15は直径が0.031であり、又各
通路26、27は直径が0.02インチであり心間間隔
が0.05インチである。凹入面31は、直径0.15
6インチ、球面半径0.1インチ、又深さ0.025イ
ンチである。凸部分24は、外径0.0156インチ、
内径0.06インチ、又曲率半径0.02インチであ
る。凹部分24は直径0.06インチ又球面半径0.0
8インチである。
通路26、27は直径が0.02インチであり心間間隔
が0.05インチである。凹入面31は、直径0.15
6インチ、球面半径0.1インチ、又深さ0.025イ
ンチである。凸部分24は、外径0.0156インチ、
内径0.06インチ、又曲率半径0.02インチであ
る。凹部分24は直径0.06インチ又球面半径0.0
8インチである。
【0029】前記した実施例は単に例示したものであり
本発明の範囲を制限するものではない。当業者には明ら
かなように本発明はその精神を逸脱しないで種種の変化
変型を行うことができる。
本発明の範囲を制限するものではない。当業者には明ら
かなように本発明はその精神を逸脱しないで種種の変化
変型を行うことができる。
【図1】本発明弁の1実施例の横断面図である。
【図2】図1の弁の展開斜視図である。
1 弁 5 真空 6 圧力 10 第1の剛性層 12 第1の表面 14 凹面 15 第1の流体通路 20 第2の剛性層 21 第2の表面 22 第3の表面 24 凸部分 25 凹部分 26、27 第2の流体通路 30 たわみ性層 31 1方の表面 32 他の表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペータ、シュミッツ アメリカ合衆国ニューヨーク州10512、カ ーメル、オウルド・ペクスリップ・ロウ ド、アーエフディー 10番 (72)発明者 ブルース、イー、ベーリンガ アメリカ合衆国ニュージャーズィ州07656、 パーク・リッジ、フェアヴュー・アヴィニ ュー 25番 (72)発明者 ジェイムズ、エイ、マワート アメリカ合衆国ニューヨーク州11223、ブ ルックリン、イースト・ナインス・ストリ ート 2146番
Claims (11)
- 【請求項1】 実質的な平らな第1の表面を持つ第1の
剛性層と、 前記第1の表面に向き合う実質的に平らな第2の表面
と、この第2の表面に対向する実質的に平らな第3の表
面とを持つ第2の剛性層と、 前記第1の表面と前記第2の表面との間に位置させたた
わみ性層と、 前記実質的に平らな第1の表面の凹面と、前記たわみ性
層の一方の表面とにより境界を定められた弁室と、 前記第1の剛性層に設けられ、前記弁室に交互に真空及
び圧力を加えるように、前記凹面において前記弁室に開
口する少なくとも1つの第1の流体通路と、 内側の円形の凸部分と、外側の同心の環状の凹部分とを
備え、前記たわみ性層の他方の表面と、実質的に平らな
前記の第2表面内の凹ー凸面とにより境界を定められた
流体室と、 前記第2の剛性層に設けられ、前記凸面において前記弁
室に開口する少なくとも2つの第2の流体通路と、を備
えることにより、 前記弁室に真空が加えられるときは、前記たわみ性層が
たわみ、このたわみ性層の他方の表面を前記凹ー凸面か
ら間隔を置いて少なくとも2つの前記第2の流体通路間
の連通許容し、前記弁室に圧力が加られるときは、前記
たわみ性層がたわみ、このたわみ性層の他方の表面を前
記凹ー凸面上に配置し、少なくとも2つの前記第2の流
体通路間の連通を防止するようにして成る弁。 - 【請求項2】 前記第1の表面に凹面と、前記凹ー凸面
の凸部分とが共通の中心点を持つようにした請求項1の
弁。 - 【請求項3】 前記の第1の実質的に平らな表面に設け
られ、前記凹面を囲む圧縮ー膨張リリーフ環状部と、前
記第2の実質的に平らな表面に設けられ、前記圧縮ー膨
張リリーフ環状部との間に圧縮区域を形成するように、
前記凹ー凸面を前記圧縮ー膨張リリーフ環状部のまわり
で囲む圧縮ー膨張リリーフみぞとを備えた請求項1の
弁。 - 【請求項4】 前記第1及び第2の剛性層を、これ等の
剛性層間にたわみ性層にを設けて互いに連結する手段を
備えることにより、前記圧縮区域内の前記たわみ性層の
ー部分により前記流体室及び弁室の密封を行うようにし
た請求項3の弁。 - 【請求項5】 前記第3の表面に向き合う実質的に平ら
な第4の表面を持つ第3の剛性層そ備えた請求項1の
弁。 - 【請求項6】 前記第2及び第3の剛性層を、前記第3
及び第4の表面を相互に隣接させて連結する手段を備え
た請求項5の弁。 - 【請求項7】 少なくとも2つの前記第2の流体通路
に、前記第2及び第3の剛性層が連結されるときに、整
合する、前記第3及び第4の表面に設けたみぞにより構
成した請求項6の弁。 - 【請求項8】 前記第2及び第3の剛性層を連結する手
段に、前記第3及び第4の表面の各みぞのまわりにシー
ルを形成する手段を設けた請求項7の弁。 - 【請求項9】 前記第1、第2及び第3の剛性層をアク
リルプラスチックにより構成した請求項8の弁。 - 【請求項10】 シールを形成する前記手段を拡散接着
を形成する手段により構成した請求項9の弁。 - 【請求項11】 前記凹ー凸面の凸出部分に、前記第1
の表面と同じ平面内にある中心点を設けた請求項1の
弁。
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Legal Events
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