JPH08270871A - 非発熱帯を有する電気融着接合部材 - Google Patents

非発熱帯を有する電気融着接合部材

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JPH08270871A
JPH08270871A JP7095957A JP9595795A JPH08270871A JP H08270871 A JPH08270871 A JP H08270871A JP 7095957 A JP7095957 A JP 7095957A JP 9595795 A JP9595795 A JP 9595795A JP H08270871 A JPH08270871 A JP H08270871A
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JP
Japan
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heating element
electrodes
pipe
fusion
heating
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JP7095957A
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Yasushi Tanaka
靖司 田中
Katsuo Suzuki
勝雄 鈴木
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Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性粒子配合型発熱体を有する電気融着接
合部材において、被接合体端部の突き合わせ箇所近傍の
発熱体の発熱を選択的に抑制して非発熱帯を作り、その
部分の溶融物の垂れ下がり、はみ出しを防止すること。 【構成】 導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる
発熱体２と、発熱体へ給電するための編組線からなる電
極４、４とを備える電気融着接合部材１において、発熱
体２の電極４、４間の選択された区間の両側に編組線か
らなる中間電極５、５を設け、電極５、５間を別の導線
６、６で短絡することにより、前記選択された区間を非
発熱帯とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性粒子を含有する
熱可塑性樹脂からなる発熱体を有する電気融着接合部材
に関し、特に、当該発熱体の一部に非発熱帯を設けた電
気融着接合部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からな
るパイプ等の被接合体を接合するための継手あるいはシ
ール材として、様々な電気融着接合部材が知られてい
る。電気融着接合部材は通電により発熱する発熱体を内
蔵しており、これにより接合部材の一部及び被接合体の
一部を溶融させて、当該被接合体を溶融接合するもので
ある。
【０００３】発熱体は大別して、接合部材中の融着層に
電熱線を埋設した電熱線埋設型発熱体と、熱可塑性樹脂
にカーボンブラック等の導電性粒子を混練し含有させた
導電性粒子含有型発熱体とがある。後者では発熱体自体
が融着層を兼ね、十分な接触面積を確保できる給電用電
極を発熱体の両端部に取付けることにより給電が行われ
る。
【０００４】いずれの形式の発熱体を用いる場合であっ
ても、融着層あるいは発熱体と被接合体であるパイプ等
の端部とが完全に溶融接合することが必要であると共
に、被接合体端部の突き合わせ箇所への融着層、発熱体
または被接合部材の溶融物の垂れ下がりやはみ出しが生
じないことが好ましい。特に被接合体がパイプである場
合は、そのような垂れ下がりはパイプ内流体通路の障害
物となるからである。
【０００５】被接合パイプ間への溶融物の垂れ下がりを
防止する従来技術として、パイプの突き合わせ箇所へパ
イプの内側から密着する金属製またはプラスチック製の
円筒状部材（インコア）を挿入する方法が提案されてい
る（例えば、特開平６−２１３３８７号を参照）。しか
しながら、インコアを挿入する場合は、パイプ内にイン
コアの肉厚分相当の段差が生じるという問題点がある。
【０００６】また他の従来技術として、電熱線埋設型発
熱体を有する電気融着接合部材において、被接合パイプ
の突き合わせ箇所近傍における電熱線の巻回区間を別の
導線で短絡して当該区間の電熱線の発熱を選択的に抑制
し、融着層に低温帯を作ることによりその部分の溶融物
の垂れ下がり、はみ出しを防止しようとする提案がある
（例えば、特開昭５９−１９６２１４号を参照）。
【０００７】しかしながら、電熱線の所定巻回区間を導
線で短絡する方法は電熱線埋設型発熱体に固有の方法で
あって、導電性粒子含有型発熱体の場合にそのまま適用
することができない。
【０００８】その他にも、発熱性導電性フォイルを発熱
させ、その内層の熱可塑性樹脂を溶融させて、被接合パ
イプと融着させる接合部材において、一部を導電性のス
トリップで保護してコールドゾーンを作ること（特開平
３−２１３３２８号）などが提案されている。しかし、
熱可塑性樹脂に導電性粒子を含有させた発熱体を用いる
接合部材では、コールドゾーンが作られた例は知られて
いない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、導電性粒子配合型発熱体を有する電気融着接合部材
において、被接合体端部の突き合わせ箇所近傍の発熱体
の発熱を選択的に抑制して非発熱帯を作り、その部分の
溶融物の垂れ下がり、はみ出しを防止することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、導電性粒
子を含有する熱可塑性樹脂からなる発熱体と、発熱体へ
給電するための第１及び第２の電極とを備える電気融着
接合部材において、発熱体の第１、第２電極間の選択さ
れた区間の両側に第３及び第４の電極を設け、第３、第
４電極間を導体で短絡することにより、前記選択された
区間を非発熱帯とすることを特徴とする、本発明の電気
融着接合部材により解決される。
【００１１】上記の電気融着接合部材において、前記第
３及び第４の電極は、発熱体の前記選択された区間の両
側に熱圧着により取付けた編組線からなることができ
る。
【００１２】
【作用】導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発
熱体は、その両端部に取付けた給電用第１、第２電極か
ら電流を供給することにより発熱する。しかし、給電用
電極間において任意に選択される区間の両側にそれぞれ
第３及び第４電極を設けてこれらの電極を別の導線で短
絡すれば、本来当該区間の発熱体に流れるべき電流は短
絡導線を流れるから当該区間の発熱に寄与しない。従っ
て、当該区間の発熱は選択的に抑制され、当該区間は非
発熱帯となる。
【００１３】この非発熱帯を被接合体端部の突き合わせ
箇所に対応させて設ければ、当該突き合わせ箇所近傍の
発熱体の発熱及び溶融が抑制されるから、当該突き合わ
せ箇所への溶融物の垂れ下がり、はみ出しを防止するこ
とができる。
【００１４】（電極）前記第３及び第４電極は、薄い金
属板、銅製のリング等で構成することができるが、特に
編組線で構成することが好ましい。
【００１５】編組線は細い導電性繊維を筒状に編み上げ
て偏平に潰したものである。編組線は細い繊維の集合体
であるから表面積が大きく、柔軟で伸縮性に富むから導
電性粒子配合型発熱体の表面に容易に沿わせることがで
きる。発熱体への取付けに際しては、発熱体の表面を適
度に加熱して柔らかくし、これに押しつけるようにする
とよい（熱圧着）。発熱体表面の、導電性粒子を含有す
る熱可塑性樹脂が編組線の導電性繊維の間に入り込み導
電性繊維を包み込むので、大きい接触面積と共に、十分
な接合強度を得ることができる。第３、第４電極間を短
絡する導線も編組線をハンダ付けして設けることができ
る。
【００１６】なお、上記の第１、第２電極も編組線で作
製することが、同様の理由により好ましい。電極には通
電時に電源を接続する端子を設ける。なお、端子以外の
部分を後述する基体で覆って、感電や漏電の危険性を小
さくすることが好ましい。
【００１７】（発熱体）本発明に用いる電気融着接合部
材の発熱体は、所定濃度で導電性粒子を含有する熱可塑
性樹脂からなる。
【００１８】発熱体に用いられる熱可塑性樹脂として
は、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレ
ン、低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、エ
チレン−ブテン−１共重合体、ポリプロピレン、ポリブ
テン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチレン−
プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共
重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ア
クリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重
合体などのオレフィン系ポリマー；ポリスチレンなどの
芳香族ビニル系ポリマー；Ｓ−Ｉ型、Ｓ−Ｓ型、Ｓ−Ｉ
−Ｓ型、Ｓ−Ｂ−Ｓ型、Ｓ−Ｉ−Ｓ−Ｉ−Ｓ型など、ス
チレン（Ｓ）に代表される芳香族ビニル化合物とイソプ
レン（Ｉ）やブタジエン（Ｂ）などの共役ジエンから構
成されるブロック共重合体やこれらの水素添加化物など
の炭化水素系熱可塑性エラストマー；ポリブタジエン、
ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロ
ロプレンゴム、ブチルゴムなどの未加硫ゴム；などが例
示され、これらを混合して用いてもよい。
【００１９】これらの重合体の中でも、基体への密着
性、一体成型性、被接合部材への融着性などの観点か
ら、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にオレフィン
系モノマーのみを重合した重合体や共重合体が好まし
い。
【００２０】導電性粒子としては、導電性カーボンブラ
ック、黒鉛粉末、金属粒子（銅、鉄、ニッケルなどの粉
末）やこれらの混合物等が例示される。
【００２１】発熱体の導電性粒子の含有量は、通常５重
量％以上、好ましくは１０重量％以上、特に好ましくは
２０重量％以上であり、また通常３５重量％以下、好ま
しくは３０重量％以下である。含有量が低すぎると電気
抵抗（体積抵抗率）が大きくなりすぎ、発熱量が小さく
なるため接合の作業効率が低下するか、または給電に必
要な電圧を高くしなければならない。含有量が多すぎる
と電気抵抗が低くなりすぎ、一時的に大電流が流れるの
で、電源装置の容量を大きくしなければならない。
【００２２】熱可塑性樹脂と導電性粒子の混合方法は特
に限定されず、バンバリーミキサー、プラストミル、ミ
キシングロール、加圧ニーダー、押出混合機などの処理
しやすい形状にして成形する。成形方法も特に限定され
ず、押出成型、射出成型、ブロー成型、回転成型、圧縮
成型などにより、管状や板状など所望の形状に成型す
る。
【００２３】（基体）本発明の電気融着接合部材は、発
熱体層の溶融時の形状保持を目的とする基体を有するこ
とが好ましい。基体は、通常接合温度で溶融したり決め
られた形状以外に変形したりすることがない。また基体
を使用すると発熱体が外部と遮断されるため感電などの
危険が小さい、断熱効果によって発熱体の発する熱が逃
げにくいため通電時間が短くてすむ、接合部位の補強、
発熱体の保護などの効果もある。
【００２４】基体を構成する樹脂としては、接合温度に
よっては用いられないものもあるが、架橋または非架橋
の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポ
リエチレン、超高分子量ポリエチレン、エチレン−プロ
ピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチ
レン−アクリル酸エステル共重合体、ポリプロピレン等
のポリオレフィン系樹脂； ポリノルボルネン系樹脂、
ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
などの熱硬化性樹脂； 前記の炭化水素系熱可塑性エラ
ストマーと未加硫ゴムとの混合物； などが例示され
る。架橋する場合の架橋方法は限定されず、有機過酸化
物を用いた化学架橋法、シラン変成ポリオレフィンを用
いた水架橋法、電離性放射線を照射する照射架橋法など
を用いることができる。
【００２５】これらの中でも、例えばポリノルボルネン
系樹脂成形品やポリウレタン樹脂などの反応射出成形法
により製造される熱硬化性樹脂は、基体が容易に成形で
き、成形された基体が形状記憶性を有しているため、電
気融着接合部材を予め作業しやすい形状に変形してから
使用できることができる点で好ましい。ポリノルボルネ
ン系樹脂は、製造に用いる反応液の流動性が良好なた
め、反応射出成形法によって大型で複雑な形状のものも
製造できるので特に好ましい。
【００２６】（電気融着接合部材の形状）本発明におけ
る電気融着接合部材の形状は特に限定されず、パイプ
状、平板状など、管継手、封止部材、補強部材などの使
用目的に応じた形状にする。基体を用いる場合は、基体
と発熱体は、必要に応じて両者間に接着層を設けるなど
の方法により、通常、一体化されている。
【００２７】なお、どの形状においても、発熱体と被接
合体の間に融着層を設けることがある。融着層は、発熱
体を構成する熱可塑性樹脂と被接合体の両方と融着しや
すい熱可塑性樹脂からなり、両者が直接には互いに融着
しにくい場合でも、良好な接合ができるようにするもの
である。発熱体を構成するのに用いることのできる各種
の熱可塑性樹脂の中から、発熱体と被接合体の両方と融
着しやすい樹脂を選択して用いる。
【００２８】パイプ状をなす管継手の場合、その内径が
被接合体である管の外径と同じか、僅かに小さくなるよ
うに成形する。管継手の内径が被接合体の外径より大き
いと融着は不可能である。基体を有する場合は、パイプ
状の内層である発熱体を同じくパイプ状の外層である基
体が覆う構造になる。
【００２９】（接合部材の製造方法）製造方法も特に限
定されない。例えば、ポリノルボルネン系樹脂から成る
基体を有する電気融着接合部材の場合は、所定の形状に
成形した発熱体を金型中に固定して、金型の内面と発熱
体の基体接触面との間に反応液を充填して反応させる反
応射出成形法によって製造できる。この場合、基体と発
熱体は、その接触面が反応熱によって融着して一体の成
形品となる。
【００３０】パイプ状の管継手の場合、管継手の中空部
分に被接合体を挿入して通電、融着させるが、前述のよ
うに、管継手の内径は被接合体である管の外径と同じ
か、僅かに小さくなるように成形されているから、実際
には、被接合体の挿入が困難な場合がある。このような
場合は、例えば、前述のポリノルボルネン系樹脂のよう
に形状記憶性のある樹脂で基体を形成しておき、管継手
を常温または加熱下で外力を加えて拡径すれば挿入作業
が容易になる。通電時に熱変形温度以上に基体が加熱さ
れると、基体の形状復帰により拡径前の内径に戻り、良
好な接合状態が得られる。
【００３１】（被接合体）本発明において接合される被
接合体は、熱可塑性樹脂からなるものである。熱可塑性
樹脂としては、接合部材の発熱体または融着層と融着で
きるものである限り特に限定されず、架橋した樹脂でも
よい。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブチレンなどのポリオレフィンが例示される。
好ましい被接合部材の具体例としては、非架橋ポリオレ
フィン層を最外層に有する架橋ポリエチレンパイプであ
る。
【００３２】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、添付図を参
照しつつ本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の電
気融着接合部材の一実施例としての電気融着パイプ継手
１の構成を示す。図２は、図１の電気融着パイプ継手１
と対比される比較例としての電気融着パイプ継手１０の
構成を示す。
【００３３】図１において、電気融着パイプ継手１は、
導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂をパイプ状に成形し
た発熱体２と、発熱体２を覆ってこれに機械的強度を与
える共に熱的、電気的に外部から絶縁すると基体３と、
発熱体２の端部外周に密着して巻付け固定された給電用
電極４、４と、両端の給電用電極４、４の間において発
熱体２の所定部分の外周に密着して巻付け固定された中
間電極５、５と、中間電極５、５の間を短絡する短絡片
６、６とを有する。電気融着接合部材１の両端の開口か
ら被接合パイプ７が挿入される。
【００３４】図２に示す比較例としての電気融着パイプ
継手１０は、上記電気融着パイプ継手１の構成要素のう
ち中間電極５、５と短絡片６、６とを欠く以外は、電気
融着パイプ継手１と同一構成である。
【００３５】これら各構成要素について、以下に詳細に
説明する。
【００３６】（発熱体の成形）電気融着パイプ継手１及
び１０の発熱体として、線状低密度ポリエチレン７０重
量％、導電性カーボン・ブラック（ケッチェンブラック
ＥＣ）３０重量％をバンバリー・ミキサーで混合し、押
し出し成形で内径１２５ｍｍ、厚さ３ｍｍのパイプ状に
成形した２個の発熱体２を得、それぞれ長さ１２０ｍｍ
に切断した。
【００３７】（電極の取付け）電気融着パイプ継手１及
び１０の給電用電極４、４として、各発熱体２の両端か
ら夫々内側へ１０ｍｍの位置に発熱体の外周を１周する
ように、２本の２スケア・サイズの編組線を熱板ロール
を用いて熱圧着した。さらに、各編組線に端子をハンダ
付けで取り付けた。２つの端子はパイプの軸と直角方向
に取り付けた。
【００３８】さらに実施例としての電気融着パイプ継手
１では、給電用電極４、４から内側へそれぞれ３５ｍｍ
の位置に、中間電極５、５として、発熱体の外周を１周
するように２本の２スケア・サイズの編組線を熱板ロー
ルを用いて熱圧着した。さらに中間電極５、５を結ぶ２
本の２スケア・サイズの編組線からなる短絡片６、６
を、中間電極５、５それぞれの外周上０゜、１８０゜の
位置を結んでハンダ付けした。
【００３９】かくして、実施例としての電気融着パイプ
継手１用に、通電断面積１５．４平方センチメートル、
発熱部分の有効長７センチメートル、非発熱帯の長さ３
センチメートル、抵抗値約１オーム（２５℃）の発熱体
が得られた。また比較例としての電気融着パイプ継手１
０用に、通電断面積１５．４平方センチメートル、発熱
部分の有効長１０センチメートル、抵抗値約１．５オー
ム（２０℃）の発熱体が得られた。
【００４０】（基体の成形）ジシクロペンタジエン７５
重量部と非対称型シクロペンタジエン三量体２５重量部
を用い、これにスチレン−イソプレン−スチレン・ブロ
ック共重合体（クイントン１１７０、シェル製）５重量
部とフェノール系酸化防止剤（イルガノックス１０１
０、チバガイギー製）２重量部を溶解させたものを２つ
に分け、一方には、触媒成分の一部としてジエチルアル
ミニウムクロリド、ｎ−プロパノール、四塩化ケイ素を
それぞれ４０ミリモル、４４ミリモル、２０ミリモルの
濃度になるようにして反応原液とし、他方には、触媒成
分の一部としてトリ（トリデシル）アンモニウムモリブ
デートを１０ミリモルの濃度になるようにしてもう一種
の反応原液とした。
【００４１】端子を取り付けたパイプ状発熱体を金型内
に固定し、外周表面と金型内面の間に前述の２種の反応
原液を衝突混合させたものを、混合後直ちに注入し、重
合反応が終了した後（注入後３分以上経過後）取り出し
て、反応射出成形によるジシクロペンタジエン樹脂から
なる厚さ５ｍｍの基体を形成した電気融着パイプ継手１
及び１０を得た。なおこれらの電気融着パイプ継手は、
基体から前述の端子が突出している。
【００４２】（拡径、被接合体の挿入）このようにして
作成した電気融着パイプ継手１及び１０の両端の内径
を、金属棒を用いて約２％拡げ、非架橋ポリエチレンパ
イプ（外径１２５ｍｍ）２本をそれぞれパイプ継手１及
び１０の両端から挿入し、中央で両パイプの端部が接触
するように固定した。なお、一方のポリエチレンパイプ
の先端部分には熱電対を埋め込み、ポリエチレンパイプ
と発熱体の接触面の温度を測定できるようにした。
【００４３】（通電）図３に概略の構成を示す定電流電
源８を、電気融着パイプ継手１及び１０の端子４に接続
し、設定電流を２０Ａ、最高電圧を９０Ｖに設定して通
電した。
【００４４】実施例の電気融着パイプ継手１では、供給
電力は通電開始直後に約５６０Ｗを示し、その後増加し
て約４０秒後に最大電力１３００Ｗを示した。その後徐
々に減少し、約４５秒後に１０００Ｗ、約６０秒後には
５６０Ｗになった。通電開始後約３分で通電を終了し
た。
【００４５】前記の熱電対により測定した温度は、通電
開始後ゆっくりと上昇して、３分後の通電終了時に、４
０〜６０℃に達した。
【００４６】（検査）通電終了後１日放置し、融着状態
などを検査したが、ポリエチレンパイプの端部突き合わ
せ箇所からの溶融物の垂れ下がりもなく、特に問題は認
められなかった。
【００４７】（比較例）比較例の電気融着パイプ継手１
０では、供給電力は通電開始直後に約８００Ｗを示し、
約４０秒後に最大電力１８００Ｗを示した後徐々に減少
し、約４５秒後に１５００Ｗ、約６０秒後には８００Ｗ
になった。通電開始後約３分で通電を終了した。
【００４８】前記の熱電対により測定した温度は、通電
開始後約４５秒間はほぼ直線的に上昇して約１２０℃に
達し、それ以後は徐々に昇温速度が小さくなり、約１０
０秒後から３分後の通電終了にかけて２００〜２２０℃
に維持された。
【００４９】通電終了後１日放置し、融着状態などを検
査したところ、発熱体層に分解によると考えられる空隙
が観察され、ポリエチレンパイプの端部に若干の変形
と、突き合わせ箇所からの溶融物の垂れ下がりが見られ
た。
【００５０】
【発明の効果】本発明の電気融着接合部材によれば、導
電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発熱体の選択
された区間を非発熱帯とすることができる。この非発熱
帯を被接合体端部の突き合わせ箇所に対応させて設けれ
ば、当該突き合わせ箇所近傍の発熱体の発熱及び溶融が
抑制されるから、当該突き合わせ箇所への溶融物の垂れ
下がり、はみ出しを生じることがない。
【００５１】従って、被接合体がパイプの場合、流体通
路の障害となる端部突き合わせ箇所への溶融物の垂れ下
がり、はみ出しを有効に防止することができる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての電気融着パイプ継手
を示す斜視図である。
【図２】比較例に用いる電気融着パイプ継手を示す斜視
図である。
【図３】実施例に用いる定電流電源の概略ブロック図で
ある。
【符号の説明】
１、１０…電気融着パイプ継手 ２…発熱体 ３…基体 ４…給電用電極 ５…中間電極 ６…短絡片 ７…被接合パイプ ８…定電流電源装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からな
    る発熱体と、発熱体へ給電するための第１及び第２の電
    極とを備える電気融着接合部材において、 発熱体の第１、第２電極間の選択された区間の両側に第
    ３及び第４の電極を設け、 第３、第４電極間を別の導線で短絡することにより、前
    記選択された区間を非発熱帯とすることを特徴とする電
    気融着接合部材。
JP7095957A 1995-03-30 1995-03-30 非発熱帯を有する電気融着接合部材 Pending JPH08270871A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011094246A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Kumagai Denko Kk 手袋
KR101341053B1 (ko) * 2011-12-22 2013-12-11 주식회사 목산인터트레이드 관 연결 장치 및 그 방법
KR101382415B1 (ko) * 2013-02-28 2014-04-10 주식회사 목산인터트레이드 관 연결 방법 및 장치

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JP2011094246A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Kumagai Denko Kk 手袋
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