JPH09154854A - 歯科用器具 - Google Patents

歯科用器具

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JPH09154854A
JPH09154854A JP31386595A JP31386595A JPH09154854A JP H09154854 A JPH09154854 A JP H09154854A JP 31386595 A JP31386595 A JP 31386595A JP 31386595 A JP31386595 A JP 31386595A JP H09154854 A JPH09154854 A JP H09154854A
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dental
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賢一 下平
Junichi Hayashi
純一 林
Mitsuo Ito
充雄 伊藤
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Matsumoto Dental University
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INJIETSUKUSU KK
MATSUMOTO SHIKA, University of
Matsumoto Dental University
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製造が容易であり、表面の濡れ性が良く、低摩
擦部位、接着性に優れる部位等の機能性部位を容易に得
ることができる歯科用器具を提供すること。 【解決手段】歯科矯正用ブラケット（歯科用器具）１
は、板状の基部２と、該基部２の上面側に形成された係
合部３とで構成されている。係合部３には、その中央部
に、ワイヤーが挿通される一文字状のスロット４が形成
されている。歯科矯正用ブラケット１は、好ましくは金
属粉末射出成形法により製造されたものであり、Ｔｉを
基本成分とし、Ｃ：０．０３〜０．５wt％、Ｏ：０．０
８〜０．８wt％、Ｎ：０．０３〜０．６wt％を含む金属
材料で構成されている。この金属材料の少なくとも表面
付近には、多数の空孔が散在している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、歯科矯正用ブラケ
ットのような歯科用器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】口腔内で使用される歯科用器具（歯科用
部品）として、歯列を矯正する歯科矯正用ブラケットお
よびワイヤーが知られている。
【０００３】歯科矯正用ブラケット（以下単に「ブラケ
ット」と言う）は、歯牙に接着固定される基部と、この
基部の上部に形成された係合部とを有し、係合部に形成
されたスロット内にワイヤーを挿通し、このワイヤーを
緊張して歯列を矯正するものである。
【０００４】このようなブラケットの構成材料として
は、従来、ステンレス鋼等の金属材料、ジルコニ
ア、アルミナ、サファイア系等のセラミックス、ポリ
カーボネート、ポリジメタクリレート等の硬質プラスチ
ックが用いられていた。
【０００５】しかしながら、これらの材料には、いずれ
も、次のような欠点がある。
【０００６】ステンレス鋼製のブラケットは、生体適合
性が劣り、特に、金属アレルギーの発症や、Ｎｉ、Ｃｒ
の溶出による発ガンのおそれ等の生体への悪影響があ
る。また、表面の金属光沢により、ブラケット装着時の
審美性が劣る。さらに、表面の唾液に対する濡れ性が低
いので、使用時に乾燥し易く、唇等の粘膜や皮膚のよう
な生体組織に対する潤滑性が劣り、場合によっては炎症
を起こすこともあり、ブラケット装着者に苦痛を与える
ことがある。
【０００７】セラミックス製のブラケットは、それ自体
靱性が低く、ブラケットの装着時、使用時等に破損を生
じ易い。特に、歯列矯正終了後、ブラケットを撤去する
際に、破損を生じ易く、撤去がし難く、慎重を要する。
さらに、セラミックスによるブラケットは、極めて高価
である。
【０００８】硬質プラスチック製のブラケットは、強度
および耐摩耗性が低く、変形や破損を生じ易いととも
に、緊張したワイヤーの応力を歯牙に伝えにくく、しか
も前記ステンレス鋼と同様に、表面の唾液に対する濡れ
性が低く、それによる同様の問題が生じる。さらに、ス
ロットの内面に対するワイヤーの摺動抵抗が大きいの
で、適正かつ微妙な荷重調整がし難く、また、使用時で
の摩耗も生じ易い。
【０００９】ところで、近年、歯科矯正用ブラケットに
用いられる新たな材料として、ＴｉまたはＴｉ合金が提
案されている（特開平６−１４９４２号公報）。
【００１０】ＴｉまたはＴｉ合金は、軽量で強度が高
く、耐食性および生体適合性に優れているが、ブラケッ
トへの製造・加工は、鋳造品に対し特殊な工具による切
削加工や、レーザー加工を施したり、超塑性成型加工に
より行ったりするので、製造が容易ではないという問題
がある。特に、複雑で微細な形状への加工には、複雑な
製造工程と高度な技術とを要し、製造コストも増大す
る。
【００１１】また、特に鋳造品による場合には、その金
属組織が緻密であるため、表面の唾液に対する濡れ性が
低く、それによる前記同様の問題が生じる。
【００１２】また、スロットの内面に対するワイヤーの
摺動抵抗も比較的大きく、適正かつ微妙な荷重調整がし
難いという問題もある。
【００１３】また、鋳造時に反応する酸素、窒素等によ
る脆化で、前記セラミック製ブラケットと同様の問題点
が発生することがある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
が容易であり、表面の濡れ性、特に唾液との濡れ性が良
く、また低摩擦部位、接着性に優れる部位等の機能性部
位を容易に得ることができる歯科用器具を提供すること
にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（22）の本発明により達成される。
【００１６】（１） Ｔｉを基本成分とし、Ｃ：０．０
３〜０．５wt％、Ｏ：０．０８〜０．８wt％、Ｎ：０．
０３〜０．６wt％を含む金属材料で構成されていること
を特徴とする歯科用器具。
【００１７】（２） 前記金属材料中のＣ、ＯおよびＮ
の合計含有量が、０．１４〜１wt％である上記（１）に
記載の歯科用器具。
【００１８】（３） 内部に比べ硬度が高い表面層を有
する上記（１）または（２）に記載の歯科用器具。
【００１９】（４） 内部に比べＣ、ＯおよびＮの合計
含有量が多い表面層を有する上記（１）ないし（３）の
いずれかに記載の歯科用器具。
【００２０】（５） 前記表面層は、表面層中のＣ、Ｏ
およびＮの合計含有量をａwt％、表面層より内側の部分
におけるＣ、ＯおよびＮの合計含有量をｂwt％としたと
き、ａ／ｂが１．１以上である部分の厚さが２〜１００
μm である上記（３）または（４）に記載の歯科用器
具。
【００２１】（６） 少なくとも表面付近が親水性を有
する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の歯科用
器具。
【００２２】（７） 少なくとも表面付近に、平均径が
０．５〜５０μm の空孔が散在している上記（１）ない
し（６）のいずれかに記載の歯科用器具。
【００２３】（８） 前記空孔の径は、そのほとんどが
０．５〜１００μm の範囲に分布している上記（７）に
記載の歯科用器具。
【００２４】（９） 前記空孔の空孔率が０．０５〜
５．０ vol％である上記（７）または（８）に記載の歯
科用器具。
【００２５】（10） 前記空孔率が表面から内部に向か
って漸減する部分を有する上記（９）に記載の歯科用器
具。
【００２６】（11） 前記歯科用器具は、板状の基部
と、該基部の上面側に位置し、ワイヤーを挿通するスロ
ットを有する係合部とを備える歯科矯正用ブラケットで
ある上記（１）に記載の歯科用器具。
【００２７】（12） 前記基部の底面に微小な凹凸が形
成されている上記（11）に記載の歯科用器具。
【００２８】（13） 少なくとも前記スロットの内面
に、内部に比べ硬度が高い表面層を有する上記（11）ま
たは（12）に記載の歯科用器具。
【００２９】（14） 少なくとも前記スロットの内面
に、内部に比べＣ、ＯおよびＮの合計含有量が多い表面
層を有する上記（11）ないし（13）のいずれかに記載の
歯科用器具。
【００３０】（15） 前記表面層は、表面層中のＣ、Ｏ
およびＮの合計含有量をａwt％、表面層より内側の部分
におけるＣ、ＯおよびＮの合計含有量をｂwt％としたと
き、ａ／ｂが１．１以上である部分の厚さが２〜１００
μm である上記（13）または（14）に記載の歯科用器
具。
【００３１】（16） 少なくとも前記係合部の表面付近
が親水性を有する上記（11）ないし（15）のいずれかに
記載の歯科用器具。
【００３２】（17） 少なくとも前記係合部の表面付近
および／または前記基部の底面付近に、平均径が０．５
〜５０μm の空孔が散在している上記（11）ないし（1
6）のいずれかに記載の歯科用器具。
【００３３】（18） 前記空孔の径は、そのほとんどが
０．５〜１００μm の範囲に分布している上記（17）に
記載の歯科用器具。
【００３４】（19） 前記空孔の空孔率が０．０５〜
５．０ vol％である上記（17）または（18）に記載の歯
科用器具。
【００３５】（20） 前記空孔率が表面側から内部に向
かって漸減する部分を有する上記（19）に記載の歯科用
器具。
【００３６】（21） 上記（11）ないし（20）のいずれ
かに記載の複数の歯科用器具と、前記各歯科用器具のス
ロットに挿通されるワイヤーとを含むことを特徴とする
歯科用器具。
【００３７】（22） 前記歯科用器具の少なくとも一部
が金属粉末射出成形法により製造されたものである上記
（１）ないし（21）のいずれかに記載の歯科用器具。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の歯科用器具を添付
図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３９】図１および図２は、それぞれ、本発明の歯
科用器具を歯科矯正用ブラケットに適用した場合の実施
例を示す平面図および底面図、図３は、図１中のIII −
III線断面図である。これらの図に示すように、歯科矯
正用ブラケット１は、板状の基部（ブラケットベース、
ブラケットステム）２と、該基部２の上面（表面）側に
形成された係合部（タイウイング）３とで構成されてい
る。
【００４０】係合部３には、その中央部に、後述するワ
イヤー７が挿通される一文字状のスロット４が形成され
ている。図３に示すように、本実施形態におけるスロッ
ト４の断面形状は、矩形をなしているが、これに限ら
ず、例えば、Ｖ字状、Ｕ字状であってもよい。
【００４１】このような歯科矯正用ブラケット１は、基
部２の底面（裏面）５を接着剤により歯牙１５に接着す
ることにより固定される。基部２の底面５には、微小な
凹凸６が形成されている。本実施形態においては、この
凹凸６は、格子状に形成された溝で構成されている（図
２参照）が、凹凸の形態としては、これに限定されず、
例えば、平行な直線状の溝、同心円状の溝等の他のパタ
ーンの溝や、規則的または不規則（散点状）に配置され
た凸部（突起）または凹部（ディンプル）であってもよ
い。
【００４２】このような凹凸６を形成することにより、
接着剤の実質的な接着面積が増大し、歯牙１５への接着
性（接着強度）が増大する。なお、凹凸６は、それを設
けない場合に比して、接着面積が好ましくは５〜２５０
％程度、より好ましくは３０〜１００％程度増大するよ
うなものであるのがよい。
【００４３】また、凹凸６における凹部の深さは、５０
〜３００μm 程度とするのが好ましく、１００〜１５０
μm 程度とするのがより好ましい。
【００４４】図４は、複数の歯科矯正用ブラケット１と
ワイヤー７とで構成される本発明の歯科用器具を歯に装
着した状態を示す図である。各歯科矯正用ブラケット１
をその基部２の底面において接着剤により対応する歯牙
１５の表面に接着するとともに、各歯科矯正用ブラケッ
ト１のスロット４にワイヤー７を挿通し、ワイヤー７を
緊張して、その張力により歯科矯正用ブラケット１に荷
重を与え、これにより歯列を矯正する。
【００４５】なお、ワイヤー７としては、例えば、Ｔｉ
またはＴｉ合金、ステンレス鋼、超弾性合金等で構成さ
れたものが挙げられ、その横断面形状としては、矩形等
の多角形や、円形、楕円形、半円形等のものが挙げられ
る。
【００４６】以上のような歯科矯正用ブラケット１は、
Ｔｉを基本成分とし、Ｃ：０．０３〜０．５wt％、Ｏ：
０．０８〜０．８wt％、Ｎ：０．０３〜０．６wt％を含
む金属材料で構成されている。
【００４７】Ｔｉは、軽量でかつ高強度、高硬度であ
り、変形や破損が生じ難く、耐久性、耐食性に優れ、ま
た、金属成分の溶出も極めて少なく、金属アレルギーの
発症等も抑制されるなど、生体適合性に優れている。さ
らに、Ｔｉは、ステンレス鋼のような金属光沢が少ない
ので、ブラケットの装着時に審美性を損なわない。
【００４８】歯科矯正用ブラケット１を構成する金属材
料（以下単に「金属材料」と言う）中には、Ｃ、Ｏおよ
びＮが、例えばＴｉとの化合物を形成する形で存在して
いる。これらの元素が金属材料中にバランス良く含まれ
ていることで、歯科用器具として好適な強度、硬度、延
性（靱性）、弾性等の物理的特性を保持する。これらの
元素のうち、Ｎの含有は特に重要である。Ｎは、その含
有量が微量であっても、金属材料の前記物理的特性を向
上する効果が高い。
【００４９】金属材料中のＣの含有量は、０．０３〜
０．５wt％程度とされ、好ましくは０．０４〜０．２wt
％程度、より好ましくは０．０５〜０．１wt％程度とさ
れる。Ｃの含有量が０．０３wt％未満では、Ｏ、Ｎの含
有量が少ない場合に、金属材料の強度が低下し、また、
０．５wt％を超えると、金属材料の延性が低下する。
【００５０】金属材料中のＯの含有量は、０．０８〜
０．８wt％程度とされ、好ましくは０．１〜０．５wt％
程度、より好ましくは０．２５〜０．３wt％程度とされ
る。Ｏの含有量が０．０８wt％未満では、Ｃ、Ｎの含有
量が少ない場合に、金属材料の強度が低下し、また、
０．８wt％を超えると、金属材料の延性が低下する。
【００５１】金属材料中のＮの含有量は、０．０３〜
０．６wt％程度とされ、好ましくは０．０３５〜０．１
４wt％程度、より好ましくは０．０４〜０．０５wt％程
度とされる。Ｎの含有量が０．０３wt％未満では、Ｃ、
Ｏの含有量が少ない場合に、金属材料の強度が低下し、
また、０．６wt％を超えると、金属材料の延性が低下す
る。
【００５２】また、金属材料中のＣ、ＯおよびＮの合計
含有量は、０．１４〜１wt％程度であるのが好ましく、
０．１８〜０．８wt％程度であるのがより好ましく、
０．３〜０．４wt％程度であるのがさらに好ましい。こ
の合計含有量が０．１４wt％未満では、金属材料の強度
が低下し、また、１wt％を超えると、金属材料の延性が
低下する。
【００５３】また、金属材料中には、例えば、Ｆｅ、Ｃ
ｒ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｏ等の他の元素が
不可避的にまたは積極的に、金属アレルギー等の弊害が
生じない範囲で含有していてもよい。これらの元素の添
加は、金属材料の強度の増大に寄与する。これらの元素
は、Ｔｉとの合金または金属間化合物を形成する形で存
在しているのが好ましい。
【００５４】図５は、歯科矯正用ブラケット１における
スロット４の内面４１付近を拡大して示す断面図であ
る。同図に示すように、スロット４の内面４１には、内
部９に比べ硬度がより高い表面層８が形成されている。
【００５５】表面層８の硬度が高いことの原因は種々あ
るが、その代表例としては、表面層８の組成にある。す
なわち、表面層８におけるＣ、ＯおよびＮの合計含有量
は、内部９のそれに比べて多い（表面層８におけるＣ、
ＯおよびＮの合計含有量の平均値が内部９のそれに比べ
て好ましくは４〜６０％程度、より好ましくは５〜２０
％程度多い）。
【００５６】このような硬質の表面層８を有することに
より、スロット４の内面４１に対するワイヤー７の摺動
性が向上し（摺動抵抗が低くなり）、ワイヤー７に対す
る歯科矯正用ブラケット１の移動を容易に行えるので、
より適正かつ微妙な荷重調整を行うことが可能となる。
【００５７】なお、表面層８とそれより内側の部分（内
部９）との境界は、必ずしも明確でなくてもよく、境界
付近において、硬度が連続的に変化していたり、Ｃ、
Ｏ、Ｎ等の含有元素に所定の濃度勾配が形成されている
ものであってもよい。
【００５８】例えば、後者の場合、表面層８は、表面層
８中のＣ、ＯおよびＮの合計含有量をａwt％、表面層８
より内側の部分（内部９）におけるＣ、ＯおよびＮの合
計含有量をｂwt％としたとき、ａ／ｂが１．１以上であ
る部分の厚さが２〜１００μm であるのが好ましく、５
〜５０μm であるのがより好ましい。この厚さが２μm
未満では、表面層８としての前記機能、すなわちワイヤ
ー７の摺動性向上効果が十分に発揮されないかまたはそ
の効果の持続性が劣り、１００μm を超えると、金属材
料の脆化により、使用中または、撤去時に破損を生じ易
くなることがある。
【００５９】なお、この厚さは、後述する歯科矯正用ブ
ラケット１の製造工程において、焼成の際の焼成条件
（焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気の真空度やガス組成
等）により適宜調整することができる。
【００６０】表面層８の硬度は、特に限定されないが、
ビッカース硬度ＨＶが２００〜４００程度であるのが好
ましく、３００〜３８０程度であるのがより好ましい。
このような硬度であれば、前述した効果がより一層有効
に発揮される。
【００６１】なお、このような表面層８は、少なくとも
スロット４の内面４１に形成されていればよいが、その
他の部分に形成されていてもよく、歯科矯正用ブラケッ
ト１の全体を覆うように形成されていてもよい。
【００６２】図６は、歯科矯正用ブラケット１における
係合部３の表面３１付近を拡大して示す断面図である。
同図に示すように、係合部３の表面３１付近は、微小な
空孔１０が散在し、これにより、親水性（保水機能）が
付与される。そして、この親水性により、係合部３の表
面３１の濡れ性が向上し、表面３１が唾液等で濡れたと
きにそれを保持し、乾燥を防止する。よって、生体組
織、特に唇等の粘膜のような軟組織に対する潤滑性が確
保され、炎症の抑制等、歯科矯正用ブラケットの装着者
に苦痛を与えることが防止される。
【００６３】また、空孔１０の存在により、係合部３の
表面３１の光沢が失われ、前述した審美性の向上にも寄
与する。
【００６４】空孔１０の平均径は、０．５〜５０μm 程
度であるのが好ましく、５〜２０μm 程度であるのがよ
り好ましい。平均径が０．５μm 未満であると、唾液の
侵入が不十分となり、潤滑性が低下するとともに、審美
性がやや劣る。
【００６５】また、５０μm を超えると、金属材料の強
度および延性が低下するとともに、開空孔の発生も多く
なり、使用時にこの開空孔内に食べかす等が滞留し、細
菌のの増殖の原因となる等の悪影響が生じる。
【００６６】また、空孔１０の径は、そのほとんど（特
に６６％以上）が０．５〜１００μm の範囲に分布して
いるのが好ましく、５〜５０μm の範囲に分布している
のがより好ましい。この場合、分布曲線の関数は、特に
限定されず、例えば、ガウス分布（正規分布）、二項分
布等が挙げられる。これにより、表面３１の濡れ性がよ
り一層向上するとともに、審美性が確保される。
【００６７】また、空孔１０の空孔率は、０．０５〜
５．０ vol％程度であるのが好ましく、０．５〜２．０
vol％程度であるのがより好ましい。空孔率が０．０５
vol％未満であると、表面３１の濡れ性向上効果が少な
く、また、５．０ vol％を超えると、金属材料の強度
（特に引張強度）、延性（靱性）および弾性が低下す
る。
【００６８】このような空孔率は、表面３１から深さ方
向に一定であっても、表面３１側から内部９に向かって
漸減するかまたはそのような部分を有するものであって
もよい。後者の場合、歯科矯正用ブラケット１の強度お
よび延性をより高く維持しつつ、表面３１の濡れ性を向
上することができる。
【００６９】なお、このような空孔１０は、歯科矯正用
ブラケット１を後述する金属粉末射出成形法により製造
する場合には、容易に形成することができ、上記空孔１
０に関する諸条件は、結合材の種類、添加量や焼成条件
（焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気の真空度やガス組成
等）等の製造条件の設定により適宜調整することができ
る。
【００７０】本実施形態では、基部２の底面５付近、特
に凹凸６の表面付近にも、前記と同様の空孔１０が形成
されている。これにより、凹凸６の作用に加え、歯科矯
正用ブラケット１を歯牙１５に固定するための接着剤の
保持性がより一層向上し、歯牙１５への接着性（接着強
度）が増大する。
【００７１】なお、空孔１０は、少なくとも係合部３の
表面３１付近や基部２の底面５付近に形成されていれば
よいが、その他の部分に形成されていてもよく、歯科矯
正用ブラケット１の全体に形成されていてもよい。
【００７２】さて、以上に述べたような歯科矯正用ブラ
ケット１の製造方法は、特に限定されないが、金属粉末
射出成形法（ＭＩＭ：Metal Injection Molding ）によ
り製造されたものであるのが好ましい。以下、この金属
粉末射出成形法について説明する。
【００７３】［１］ Ｔｉ（またはＴｉ合金）よりなる
金属粉末と結合材（有機バインダー）とを用意し、これ
らを混練機により混練し、混練物（コンパウンド）を得
る。
【００７４】金属粉末の平均粒径は、特に限定されない
が、通常、５〜６０μm 程度が好ましく、１０〜４０μ
m 程度がより好ましい。
【００７５】一方、結合材としては、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体
などのポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポ
リブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチ
レン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリエーテル、または、これらの共
重合体等の各種熱可塑性樹脂や、各種ワックス、パラフ
ィン等のうちの１種または２種以上を混合して用いるこ
とができる。
【００７６】このような結合材の添加量は、４〜１５wt
％程度が好ましく、４〜８wt％程度がより好ましい。４
wt％未満では、成形時における流動性が乏しくなり、射
出成形が不能または困難となるか、あるいは成形物の組
成が不均一となり、１５wt％を超えると、射出成形によ
り得られた成形体を焼成した際の収縮率が増大し、寸法
精度が低下し、また、空孔率やＣ量が上記範囲を超え易
くなる。
【００７７】なお、混練に際しては、前記金属粉末およ
び結合材の他に、例えば、可塑剤、潤滑剤、酸化防止
剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応
じ添加することができる。
【００７８】混練条件の一例としては、混練温度が常温
〜１５０℃程度、混練時間が６０〜１８０分程度とする
ことができる。
【００７９】［２］ 前記［１］の工程で得られた混練
物または該混練物より造粒されたペレット等を用いて、
射出成形機により射出成形し、歯科矯正用ブラケット１
の形状の成形体を製造する。なお、成形体の寸法は、後
の焼成による収縮を考慮した寸法とされる。
【００８０】このとき、成形条件としては、例えば、材
料温度が好ましくは１３０〜１７０℃、より好ましくは
１５０〜１６０℃程度、射出圧力が、３００〜６００kg
f/cm2 程度、より好ましくは３００〜４００kgf/cm2 程
度、金型温度が好ましくは５〜５０℃、より好ましくは
１０〜２０℃程度とされる。
【００８１】［３］ 前記［２］の工程で得られた成形
体に脱バインダー処理を施す。この脱バインダー処理と
しては、非酸化性雰囲気、例えば真空または減圧状態
（例えば１×１０-1〜１×１０-6 Torr ）下で、熱処理
を行うことによりなされる。
【００８２】この場合、熱処理条件としては、好ましく
は温度５０〜６５０℃程度で８〜７２時間程度、より好
ましくは温度６０〜５５０℃程度で１２〜１８時間程度
とされる。
【００８３】なお、この脱バインダー処理（脱脂処理）
は、バインダー中の特定成分を所定の溶媒（液体、気
体）を用いて溶出させることにより行ってもよい。
【００８４】また、本工程［３］は、省略されてもよ
い。
【００８５】［４］ 次に、得られた成形体を焼成し
て、金属焼結体を製造する。焼成は、１回または２回以
上行うことができる。
【００８６】焼成条件としては、好ましくは温度４００
〜１４００℃程度で１０〜２６時間程度、より好ましく
は温度５００〜１３５０℃程度で１５〜１８時間程度と
される。この場合、焼成雰囲気は、非酸化性雰囲気、す
なわち真空または減圧状態（例えば１×１０-2〜１×１
０-6 Torr ）下、アルゴンガス等の不活性ガス中、その
他還元性雰囲気中であればよい。
【００８７】前記表面層８を形成する場合には、焼成の
途中で、焼成雰囲気中にＣ、ＯまたはＮの内の少なくと
も１つの元素を含む気体、例えば、空気、Ｏ2 ガス、Ｃ
Ｏ2ガス、ＣＯガス、Ｎ2 ガス、メタンガス、アセチレ
ンガス、プロパンガスの１種または２種以上を焼成雰囲
気中に注入する。このような気体の組成、注入量（焼成
雰囲気中のガス分圧）および注入後の焼成時間等の条件
により前述した表面層８の諸条件が決定される。
【００８８】［５］ 必要に応じ、得られた金属焼結体
の表面に、ショットブラスト、ホーニング等の研磨、エ
ッチング、湿式メッキ、蒸着、イオンプレーティング、
スパッタリング、ＣＶＤ、溶射等の表面処理を施す。表
面層８を必要な部分（例えばスロット４の内面４１）に
のみ形成する場合には、研磨処理、エッチング等により
不要部分の表面層８を除去する。
【００８９】以上のような各工程を経て、金属焼結体よ
りなる歯科矯正用ブラケット１が得られる。
【００９０】以上のような金属粉末射出成形法によれ
ば、従来の鋳造法による鋳造欠陥や湯流れの問題がな
く、また、形状が複雑で微細な歯科用器具であっても一
体成形することができ、容易かつ再現性よく製造するこ
とができる。特に、従来では、基部２の底面５に研削加
工を施したり、網状体を接着固定したりする必要があっ
たが、このようなことを行うことなく、微小な凹凸６や
スロット４を一体的に、同時に形成することができ、製
造が容易であるとともに、それらの寸法精度も高く、歩
留も良い。
【００９１】また、結合材の種類、添加量、脱バインダ
ー処理の条件、焼成条件等の調整により、歯科矯正用ブ
ラケット１を構成する金属材料の組成（特に、表面層の
組成）や空孔径、空孔率等の空孔に関する条件を所望に
設定することができるという利点もある。
【００９２】また、金属粉末射出成形法によれば、金属
材料の表面、特に、スロット４の内面４１や基部２の底
面５等に、焼結肌として微小な凹凸（図１０〜図１２参
照）を形成することができ、これにより、前記ワイヤー
７の慴動性や歯牙への接着性がより向上する。
【００９３】また、この微小な凹凸は、前述した表面の
濡れ性の向上にも寄与する。この微小な凹凸の条件は、
Ｔｉ粉末の選択や成形条件、焼結条件の設定によりコン
トロールすることができる。
【００９４】なお、本実施形態では、歯科矯正用ブラケ
ット１は、金属粉末射出成形法により基部２および係合
部３を一体成形しているが、基部２および係合部３を別
個に製造し、これらを接合したものであってもよい。こ
の場合、基部２および係合部３は、それぞれ、金属粉末
射出成形法により製造されたものでも、その他の方法に
より製造されたものでもよい。
【００９５】
【実施例】次に、本発明の歯科用器具の具体的実施例に
ついて説明する。
【００９６】（実施例１）金属粉末射出成形法により、
以下のようにして、図１〜図３に示す形状の歯科矯正用
ブラケットを製造した。
【００９７】まず、平均粒径２０μm のＴｉ粉末と、バ
インダーおよびその他の添加剤として、エチレングリシ
ジルメタクリレート−ビニルアセテート共重合体：２．
６wt％、ジブチルフタレート：１．６wt％、ワックス：
２．８wt％およびスチレン：３．０wt％とを混合し、該
混合物を混練機により、１３０℃で６０分間空気中で混
練して混練物（コンパウンド）を得た。
【００９８】次に、この混練物を用い、射出成形機によ
り射出成形して、図１〜図３に示す形状の歯科矯正用ブ
ラケット１の成形体を製造した。このときの成形条件
は、材料温度が１５０℃、射出圧力が、４００kgf/cm
2 、金型温度が２０℃であった。
【００９９】次に、得られた成形体に脱バインダー処理
として、１×１０-2Torrの減圧下で、６０℃から４５０
℃まで、１７時間昇温し、その後４５０℃で１時間保持
し、ひき続き常温まで冷却した。
【０１００】次に、脱バインダー処理がなされた成形体
を真空（５×１０-6Torr）中で、６００℃から１３００
℃まで１５時間昇温し、１３００℃、３時間焼成して、
Ｔｉを主とする金属焼結体よりなる歯科矯正用ブラケッ
トを得た。
【０１０１】この歯科矯正用ブラケットにおける各部の
条件は、次の通りである。
【０１０２】基部２の寸法：５mm×５mm 凹凸６の形態：格子状の溝（縦・横各０．５mm間隔） 凹凸６の凹部の深さ：１２０μm 凹凸６による接着面積の増大率：６２％ スロット４の深さ：２．５mm スロット４の幅：１．３mm （実施例２）バインダーとして、ジブチルフタレートを
１．４wt％増加し、その分Ｔｉ粉末を減量した以外は実
施例１と同様の歯科矯正用ブラケットを製造した。
【０１０３】（実施例３）Ｔｉ粉末を含む混合物の混練
を窒素ガスリッチな雰囲気中（窒素ガス量：９５％、残
部酸素）で行った以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブ
ラケットを製造した。
【０１０４】（実施例４）脱バインダー処理として、１
×１０-1Torrの減圧下で、最終温度５５０℃、６０分間
加熱した以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラケット
を製造した。
【０１０５】（実施例５）脱バインダー処理がなされた
成形体の焼成工程における最終焼成温度およびその保持
時間をそれぞれ、１２００℃、２．５時間に変更した以
外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラケットを製造し
た。
【０１０６】（実施例６）脱バインダー処理がなされた
成形体の焼成工程における焼成雰囲気を真空（１×１０
-4Torr）中とした以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブ
ラケットを製造した。
【０１０７】（実施例７）Ｔｉ粉末に代え、平均粒径が
２０μm のＴｉ−６wt％Ａｌ−４wt％Ｖ合金粉末を用
い、焼成雰囲気を高純度アルゴンにし、真空度５×１０
-2Torrとした以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラケ
ットを製造した。
【０１０８】（実施例８）射出成形における金型を変更
して、歯科矯正用ブラケットにおける基部の底面に、直
径６００μm 、深さ１５０μm の多数のディンプルを散
点状に形成した以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラ
ケットを製造した。
【０１０９】なお、ディンプルの形成による接着面積の
増大率は、９０％であった。
【０１１０】（実施例９）成形体の焼成を次のようにし
て行い、歯科矯正用ブラケットの全体に表面層を形成し
た以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラケットを製造
した。
【０１１１】焼成工程において、成形体を真空（２×１
０-6Torr）中で、１３００℃、２時間焼成した時点で、
焼成雰囲気中に窒素ガスを注入し、真空度３×１０-4To
rrの焼成雰囲気として、さらに１３００℃、１時間焼成
した。
【０１１２】（実施例１０）成形体の焼成を次のように
して行い、歯科矯正用ブラケットの全体に表面層を形成
した以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラケットを製
造した。
【０１１３】焼成工程において、成形体を真空（２×１
０-6Torr）中で、１３００℃、１．５時間焼成した時点
で、焼成雰囲気中に窒素ガスおよびメタンガスを同量注
入し、真空度３×１０-4Torrの焼成雰囲気として、さら
に１３００℃、１．５時間焼成した。
【０１１４】（実施例１１）成形体の焼成を次のように
して行い、歯科矯正用ブラケットの全体に表面層を形成
した以外は実施例１と同様の歯科矯正用ブラケットを製
造した。
【０１１５】焼成工程において、成形体を真空（５×１
０-6Torr）中で、１３００℃、２時間焼成した時点で、
焼成雰囲気中に酸化二窒素ガス（笑気ガス）およびアセ
チレンガスを同量注入し、真空度３×１０-4Torrの焼成
雰囲気として、さらに１３００℃、１時間焼成した。
【０１１６】（比較例１）脱バインダー処理を省略し、
成形体の焼成工程における焼成雰囲気を真空度５×１０
-3Torrの窒素ガス中、焼成温度および焼成時間をそれぞ
れ、１１００℃、２時間とした以外は実施例１と同様の
歯科矯正用ブラケットを製造した。
【０１１７】（比較例２）ＪＩＳ１種純Ｔｉの板材（完
全焼鈍材）を原料として、切削、研削、研磨加工等を施
して、実施例１とほぼ同形状の歯科矯正用ブラケットを
製造した。
【０１１８】この歯科矯正用ブラケットにおける基部の
底面には、直径６００μm 、深さ１５０μm の多数のデ
ィンプルを散点状に形成した。
【０１１９】（比較例３）ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６
Ｌ）の完全焼鈍材を原料として、切削、研削、研磨加工
を施して、比較例１と同様の歯科矯正用ブラケットを製
造した。
【０１２０】＜金属材料の組成＞実施例１〜１１および
比較例１〜３の歯科矯正用ブラケットについて、分析装
置として、ＬＥＣＯ社製のＥＣ−１２型、ＲＯ−１１６
型、ＴＮ−１１４型を用い、金属材料の組成（Ｃ、Ｏ、
Ｎの含有量）を分析した。その結果を下記表１に示す。
【０１２１】なお、実施例４の分析データとして、電子
線マイクロアナライザー（島津製作所社製ＥＰＭＡ−８
７０５）によるＣ、Ｏ、Ｎのライン分析結果を図７、図
８および図９に示す。
【０１２２】また、実施例９、１０および１１につい
て、表面層中のＣ、Ｏ、Ｎの合計含有量をａ、中央部の
Ｃ、Ｏ、Ｎの合計含有量をｂとしたとき、ａ／ｂ≧１．
１である部分の厚さ（表面層の実質厚）は、それぞれ、
２８μm 、４０μm および３３μm であった。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】＜空孔に関する条件＞実施例１〜１１およ
び比較例１〜３の歯科矯正用ブラケットについて、係合
部の表面および係合部表面付近の切断面の電子顕微鏡写
真を撮影した。このうち、実施例４における係合部の表
面の電子顕微鏡写真（倍率５００倍）および係合部表面
付近の切断面の電子顕微鏡写真（倍率１０００倍）を、
それぞれ、図１０および図１１に示し、実施例９におけ
る係合部表面付近の切断面の電子顕微鏡写真（倍率４０
０倍）を図１２に示す。
【０１２５】また、各電子顕微鏡写真を参考にして、空
孔径とその分布、平均空孔径を求め、さらに密度比から
空孔率を求めた。その結果を下記表２に示す。
【０１２６】
【表２】
【０１２７】＜実験＞実施例１〜１１および比較例１〜
３の歯科矯正用ブラケットに対し、下記１〜８の各項目
について評価した。その結果を下記表３、表４に示す。
【０１２８】１．機械的強度（抗折力） ［測定方法］JIS Z 2203に準拠し、焼結後の抗折力試験
片にて抗折力を測定した。
【０１２９】２．接着強度 ［測定方法］歯科矯正用ブラケットの基部底面に４−Ｍ
ＥＴＡ、ＭＭＡ系接着剤０．１ｇを塗布し、凝歯に接着
して硬化させた後、ブラケットおよび凝歯をそれぞれワ
イヤー固定し、引張試験機にて、接着強度を測定した。
【０１３０】３．硬度 ［測定方法］JIS Z 2244に準拠し、スロットの内面のビ
ッカース硬度ＨＶを測定した（荷重５ｇ）。
【０１３１】４．ワイヤーの摺動抵抗 ［測定方法］横断面が０．０１４inch×０．０１４inch
の正方形のステンレス鋼製ワイヤーを用意し、このワイ
ヤーを歯科矯正用ブラケットのスロット内に挿通し、次
いで、ワイヤーの一端を固定し、他端を牽引して十分な
張力を与え、ワイヤーのスロット内面に対する摺動抵抗
を測定した。各実施例、比較例について、測定された慴
動抵抗を比較し、相対的に評価した。
【０１３２】５．金属成分溶出量 ［測定方法］歯科矯正用ブラケットを０．０５％塩酸溶
液に３か月間浸漬した後、この液中の金属イオン濃度
を、プラズマ発光分析装置により分析し、定量した。
【０１３３】この溶出量が少ないものほど、生体適合性
に優れることを示す。
【０１３４】６．表面の濡れ性 ［測定方法］同一形状の歯科矯正用ブラケット１００個
を超音波（１０万Hz）が印加されている水中に１０分間
浸漬した後、温度６０℃、湿度５０％RHの環境下に放置
し、係合部の表面（タイウイングの表面）が乾燥するま
での時間を測定した。この時間が長いものほど、濡れ性
が優れることを示す。
【０１３５】７．審美性 ［評価方法］表面の金属光沢の度合いを目視により判定
した。金属光沢が少ない（＝審美性大）ものから順に、
◎、○、△、×の４段階で評価した。
【０１３６】８．撤去の容易性 ［評価方法］歯科矯正用ブラケットの基部底面に４−Ｍ
ＥＴＡ、ＭＭＡ系接着剤０．１ｇを塗布し、抜去歯に接
着して硬化させた後、３７℃の生理食塩水中で２００日
間放置した。
【０１３７】次に、抜去歯を固定し、ブラケットを鉗子
で挟んで、ブラケットが破損しないように注意しながら
ねじりを加え、抜去歯から離脱させた。このときのねじ
り力の大小、ねじり力を加えた回数、操作性等を総合的
に判断し、撤去の容易性として◎、○、△、×の４段階
で評価した。
【０１３８】
【表３】
【０１３９】
【表４】
【０１４０】
【表５】
【０１４１】＜実験結果の考察＞表３に示すように、実
施例１〜１１の歯科矯正用ブラケットは、いずれも、機
械的強度（抗折力）および接着強度が高く、また、表面
の硬度が高く、ワイヤーの摺動性、耐摩耗性、生体適合
性、表面の濡れ性、撤去の容易性が優れており、金属光
沢が少ないことから、審美性にも優れている。特に、高
硬度の表面層を有する実施例９〜１１の歯科矯正用ブラ
ケットでは、ワイヤーの摺動性および耐摩耗性が特に優
れている。
【０１４２】これに対し、比較例１の歯科矯正用ブラケ
ットは、金属材料中のＣ、Ｏ、Ｎの濃度が高すぎるた
め、機械的強度が弱く、撤去がし難く、比較例２の歯科
矯正用ブラケットは、金属組織が緻密質であり、空孔を
ほとんど有さないため、接着強度が低く、表面の濡れ性
が劣っている。
【０１４３】また、比較例３の歯科矯正用ブラケット
も、空孔をほとんど有さないため、比較例２と同様、接
着強度が低く、表面の濡れ性が劣っているとともに、Ｎ
ｉ、Ｃｒの溶出により生体適合性が劣り、金属光沢によ
る光の反射量が多く、審美性も低い。さらに、比較例１
〜３の歯科矯正用ブラケットは、ワイヤーの慴動性も悪
い。
【０１４４】以上、本発明の歯科用器具を図示の構成に
基づき説明したが、本発明は、これに限定されるもので
はない。例えば、歯科矯正用ブラケットの形状について
は、図示のものに限らず、係合部が、複数のタイウイン
グを有するものであってもよい。
【０１４５】また、本発明の歯科用器具は、上述した歯
科矯正用ブラケットに関するものに限らず、例えば、補
綴用のアタッチメント、人工歯根およびその部品、その
他各種歯科用または口腔外科用の治療器具等に適用する
こともできる。
【０１４６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の歯科用器具
によれば、軽量でかつ十分な機械的強度、硬度を有し、
適度な延性、弾性を有し、また、接着性、ワイヤー等の
摺動性、耐摩耗性、表面の濡れ性に優れる部分を持つこ
とができ、生体適合性、審美性、撤去の容易性に優れる
歯科用器具が提供される。
【０１４７】特に、表面層を有する場合には、ワイヤー
等の摺動性、耐摩耗性をより向上する。また、表面付近
に空孔を有する場合には、接着性、表面の濡れ性、審美
性がより向上する。
【０１４８】また、金属粉末射出成形法により製造され
たものである場合には、複雑かつ微細な形状のもので
も、容易に、高い寸法精度で、再現性よく製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歯科用器具を歯科矯正用ブラケットに
適用した場合の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の歯科用器具を歯科矯正用ブラケットに
適用した場合の実施形態を示す底面図である。
【図３】図１中のIII −III 線断面図である。
【図４】本発明の歯科用器具の他の実施形態を示す平面
図である。
【図５】歯科矯正用ブラケットにおけるスロットの内面
付近を拡大して示す断面図である。
【図６】歯科矯正用ブラケットにおける係合部の表面付
近を拡大して示す断面図である。
【図７】歯科矯正用ブラケットにおける係合部の表面付
近を拡大して示す断面部分の、電子線マイクロアナライ
ザーによる「Ｃ」のライン分析結果を示すグラフであ
る。
【図８】歯科矯正用ブラケットにおける係合部の表面付
近を拡大して示す断面部分の、電子線マイクロアナライ
ザーによる「Ｏ」のライン分析結果を示すグラフであ
る。
【図９】歯科矯正用ブラケットにおける係合部の表面付
近を拡大して示す断面部分の、電子線マイクロアナライ
ザーによる「Ｎ」のライン分析結果を示すグラフであ
る。
【図１０】金属組織を示す図面代用写真である。
【図１１】金属組織を示す図面代用写真である。
【図１２】金属組織を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
１ 歯科用器具 ２ 基部 ３ 係合部 ３１ 表面 ４ スロット ４１ 内面 ５ 底面 ６ 凹凸 ７ ワイヤー ８ 表面層 ９ 内部 １０ 空孔 １５ 歯牙
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月２８日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歯科器具を歯科用矯正用ブラケットに
適用した場合の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の歯科器具を歯科用矯正用ブラケットに
適用した場合の実施形態を示す底面図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の歯科用器具の他の実施形態を示す平面
図である。
【図５】歯科矯正用ブラケットにおけるスロットの内面
付近を拡大して示す断面図である。
【図６】歯科矯正用ブラケットにおける係合部の表面付
近を拡大して示す断面図である。
【図７】Ｘ線写真を示す図面代用写真である。
【図８】同上。
【図９】同上。
【図１０】金属組織を示す図面代用写真である。
【図１１】金属組織を示す図面代用写真である。
【図１２】金属組織を示す図面代用写真である。
【符号の説明】 １ 歯科用器具 ２ 基部 ３ 係合部 ３１ 表面 ４ スロット ４１ 内面 ５ 底面 ６ 凹凸 ７ ワイヤー ８ 表面層 ９ 内部 １０ 空孔 １５ 歯牙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 充雄 長野県塩尻市大門泉町９−12

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｔｉを基本成分とし、Ｃ：０．０３〜
    ０．５wt％、Ｏ：０．０８〜０．８wt％、Ｎ：０．０３
    〜０．６wt％を含む金属材料で構成されていることを特
    徴とする歯科用器具。
  2. 【請求項２】 前記金属材料中のＣ、ＯおよびＮの合計
    含有量が、０．１４〜１wt％である請求項１に記載の歯
    科用器具。
  3. 【請求項３】 内部に比べ硬度が高い表面層を有する請
    求項１または２に記載の歯科用器具。
  4. 【請求項４】 内部に比べＣ、ＯおよびＮの合計含有量
    が多い表面層を有する請求項１ないし３のいずれかに記
    載の歯科用器具。
  5. 【請求項５】 前記表面層は、表面層中のＣ、Ｏおよび
    Ｎの合計含有量をａwt％、表面層より内側の部分におけ
    るＣ、ＯおよびＮの合計含有量をｂwt％としたとき、ａ
    ／ｂが１．１以上である部分の厚さが２〜１００μm で
    ある請求項３または４に記載の歯科用器具。
  6. 【請求項６】 少なくとも表面付近が親水性を有する請
    求項１ないし５のいずれかに記載の歯科用器具。
  7. 【請求項７】 少なくとも表面付近に、平均径が０．５
    〜５０μm の空孔が散在している請求項１ないし６のい
    ずれかに記載の歯科用器具。
  8. 【請求項８】 前記空孔の径は、そのほとんどが０．５
    〜１００μm の範囲に分布している請求項７に記載の歯
    科用器具。
  9. 【請求項９】 前記空孔の空孔率が０．０５〜５．０ v
    ol％である請求項７または８に記載の歯科用器具。
  10. 【請求項１０】 前記空孔率が表面から内部に向かって
    漸減する部分を有する請求項９に記載の歯科用器具。
  11. 【請求項１１】 前記歯科用器具は、板状の基部と、該
    基部の上面側に位置し、ワイヤーを挿通するスロットを
    有する係合部とを備える歯科矯正用ブラケットである請
    求項１に記載の歯科用器具。
  12. 【請求項１２】 前記基部の底面に微小な凹凸が形成さ
    れている請求項１１に記載の歯科用器具。
  13. 【請求項１３】 少なくとも前記スロットの内面に、内
    部に比べ硬度が高い表面層を有する請求項１１または１
    ２に記載の歯科用器具。
  14. 【請求項１４】 少なくとも前記スロットの内面に、内
    部に比べＣ、ＯおよびＮの合計含有量が多い表面層を有
    する請求項１１ないし１３のいずれかに記載の歯科用器
    具。
  15. 【請求項１５】 前記表面層は、表面層中のＣ、Ｏおよ
    びＮの合計含有量をａwt％、表面層より内側の部分にお
    けるＣ、ＯおよびＮの合計含有量をｂwt％としたとき、
    ａ／ｂが１．１以上である部分の厚さが２〜１００μm
    である請求項１３または１４に記載の歯科用器具。
  16. 【請求項１６】 少なくとも前記係合部の表面付近が親
    水性を有する請求項１１ないし１５のいずれかに記載の
    歯科用器具。
  17. 【請求項１７】 少なくとも前記係合部の表面付近およ
    び／または前記基部の底面付近に、平均径が０．５〜５
    ０μm の空孔が散在している請求項１１ないし１６のい
    ずれかに記載の歯科用器具。
  18. 【請求項１８】 前記空孔の径は、そのほとんどが０．
    ５〜１００μm の範囲に分布している請求項１７に記載
    の歯科用器具。
  19. 【請求項１９】 前記空孔の空孔率が０．０５〜５．０
    vol％である請求項１７または１８に記載の歯科用器
    具。
  20. 【請求項２０】 前記空孔率が表面側から内部に向かっ
    て漸減する部分を有する請求項１９に記載の歯科用器
    具。
  21. 【請求項２１】 請求項１１ないし２０のいずれかに記
    載の複数の歯科用器具と、前記各歯科用器具のスロット
    に挿通されるワイヤーとを含むことを特徴とする歯科用
    器具。
  22. 【請求項２２】 前記歯科用器具の少なくとも一部が金
    属粉末射出成形法により製造されたものである請求項１
    ないし２１のいずれかに記載の歯科用器具。
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