JPS6322847B2 - - Google Patents

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JPS6322847B2
JPS6322847B2 JP5497479A JP5497479A JPS6322847B2 JP S6322847 B2 JPS6322847 B2 JP S6322847B2 JP 5497479 A JP5497479 A JP 5497479A JP 5497479 A JP5497479 A JP 5497479A JP S6322847 B2 JPS6322847 B2 JP S6322847B2
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electret
electret filter
air
particles
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Takehisa Shinagawa
Tsunehiko Inoe
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NITSUTA KK
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NITSUTA KK
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Priority to DE2941094A priority patent/DE2941094C2/de
Priority to US06/086,449 priority patent/US4323374A/en
Priority to FR8010340A priority patent/FR2455477B1/fr
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Publication of JPS6322847B2 publication Critical patent/JPS6322847B2/ja
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0032—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions using electrostatic forces to remove particles, e.g. electret filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/523—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with means for maintaining spacing between the pleats or folds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/28—Plant or installations without electricity supply, e.g. using electrets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/39—Electrets separator

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、超高性能エアフイルターエレメント
に関するものであり、更に詳細に述べれば、空気
清浄化、集塵、塵埃除去、細菌除去等の目的で空
気中に浮遊している超微小粒子（例えば直径
0.1μm程度のもの）を極めて高い効率で容易に除
去することのできるエアフイルターエレメントに
関するものである。 近来、エアフイルターに対して、塵埃除去効率
及び超微小粒子まで除去できる性能の向上の要求
が著しくなつている。例えば、IC（集積回路）・
LSI（大規模集積回路）の製造工場、病院の手術
室や治療室、医薬品の製造室等では、空気中に浮
遊する塵埃及び微生物の除去は重大な問題であ
る。これらの集塵及び微生物を取除くと共に、入
室者、機器搬入などによる塵埃及び微生物の持込
みを最小限に少なくするため、これらの場所で
は、高性能フイルターによつて過して清浄化さ
れた空気を天井から（垂直層流方式）或いは壁か
ら（水平層流方式）吹出す様にしたいわゆるクリ
ーンルームが従来から使用されている。 しかしながら、特にIC及びLSI業界においては
更に小型化、高密度化、高精密化へと発展してお
り、品質性能をさらに向上させるためには0.3μm
以下の間隙における絶縁性の精度が問題となり、
また、病院でも0.3μm以下の微生物の影響が問題
となつているため、これらの超微粒子の除去が要
求されて来ている。更に詳細に説明すれば、
0.3μm微粒子に対して99.97％以上の補集効率を有
するHEPAフイルタを吹出口に使用した従来の
クリーンルームでは、精々0.5μm以上の直径の微
粒子に対して、クラス１或いは100（空気1ft3中の
粒子数がそれぞれ１或いは100個、米国連邦規格
209bによる）のクリーンルームが得られるに過
ぎず、不充分であり、最近では0.3μm以下の微粒
子例えば0.1μmの超微粒子に対してクラス１或い
は100という高度のクリーンルーム、いわゆるス
ーパークリーンルームが要求されて来ている。 以上の様な要求に対し、従来の電気集塵機や静
電フイルターでは設備が高価であると共に電源を
必要とする上、上記のような超微粒子に対する塵
埃除去効率が充分ではない。また、従来の高性能
フイルター（HEPAフイルター）を使用する場
合、フイルターエレメントを単独で使用した場合
は超微粒子に対する塵埃除去効率が充分ではなか
つた。そこで、フイルターエレメントを２枚以上
重ねたり１枚当りの密度を上げて塵埃除去効率を
上げることが当然考えられたが、その場合効率は
上昇する反面、圧力損失が非常に大きくなるた
め、送風機、ダクト等設備が大型になる他、動力
費も高くなり、実用性及び信頼性が極めて乏しい
ものとなつてしまう。 また更に、従来の高性能フイルターは機械的
過による粒子捕集であるため、繊維と繊維との間
の目をより細かいものにすれば、微小粒子を捕集
することができる。しかし、こうすると圧力損失
が非常に高くなり、前述同様の欠点を避けること
ができず、しかも目づまりすなわち圧力損失の上
昇を起し易く、寿命が短い欠点を有することとな
る。 本発明は、このような点に対処するものであつ
て、本発明では、例えばHEPAフイルターのエ
レメントの如き機械的な過機能をもつフイルタ
ー材料（以下、機械的フイルター材料とよぶ）を
上流側に配置し、その下流側にエレクトレツト化
されたフイルター材料（以下、エレクトレツト・
フイルター材料と呼ぶ）を配置することにより、
まず空気中の0.3μmより大い粒径の微粒子を機械
的フイルター材料で捕集し、それ以下の粒径のも
のをエレクトレツト・フイルター材料で捕集する
ようにした点を特徴とする。 機械的フイルター材料は、0.3μm以上の粒子の
捕集を目的とすればよいので、該機械的フイルタ
ー材料による圧力損失はそれほど考慮する必要は
なく、換言すれば、低い圧力損失のもとで高い捕
集効率をあげることができることになる。そし
て、上述の機械的フイルター材料により0.3μm以
上のものが捕集された空気が、その下流のエレク
トレツト・フイルター材料に送られ、ここで
0.3μm以下の超微粒子が捕集されることになる。 このエレクトレツト・フイルター材料は、機械
的な目の細かさにより粒子を捕集するのではな
く、その保持している表面電荷によるクーロン力
により浮遊粒子をその表面に吸着するのであるか
ら、捕集の対象となる粒子の径が0.3μm以下と極
めて微小であるにも拘らず目づまりを起すおそれ
はなく、圧力損失も非常に少なく、かつ捕集効率
も非常に良好である。エレクトレツト・フイルタ
ー材料を上流に使用すると、粒径の大きな粒子を
も捕集するので、寿命が非常に短くなり、不経済
である。 このように、本発明にあつては、上流に機械的
フイルター材料を用いて0.3μmより大きな粒径の
微粒子だけを捕集し、次いでエレクトレツト・フ
イルター材料でそれより小さな粒径の微粒子を捕
集するというように、過原理の異なる二種のフ
イルター材料を空気流に対して直列に配置し、両
フイルター材料をそれぞれ捕集効率が高く圧力損
失の少ない作動条件のもとに動作させているた
め、従来例の如く、これら各フイルター材料を単
独で用いた場合には到底期待することのできない
過効果を奏することができるものであり、本発
明により、0.1μmの超微粒子に対してクラス１或
いは100という高度のクリーンルームを得ること
ができるものである。 本発明に用いられるエレクトレツト・フイルタ
ー材料は、一般にはシート状に形成されており、
その片面を正に他面を負に荷電しているもの、ま
たはシートを構成する繊維や粒状物の各表面に正
負の両電荷を荷電しているもの（例えば繊維をエ
レクトレツト化した後、これを織物とか不織布に
してシート状としたような場合）等がある。ま
た、シート以外の形状例えば柱状等に形成したも
のでもよいことは勿論である。 エレクトレツト・フイルター材料では、この保
持している表面電荷により、浮遊粒子のうち帯電
粒子はクーロン力によりそれと異種に荷電されて
いるエレクトレツト・フイルター材料の表面に、
中性粒子は静電誘導によりその近い面に吸着され
る。また本発明に使用されるエレクトレツト・フ
イルター材料は、不織布、発泡体（連続気泡を有
する多孔質体）等の繊維質又は多孔質材料、更に
は、エレクトレツト化した粒状体を適当な形状の
箱体に組込んだもの等であり、１枚以上必要枚数
を積層し、或いは、ジグザグ状に折曲げた形状と
して用いられる。 また、機械的フイルター材料としては、例えば
NB95フイルターやHEPAフイルター等の高性能
フイルターのエレメントに用いる材料が用いられ
る。ここで「高性能」とは、粒径が0.3μm程度以
上の微粒子を高効率で捕集する機能をもつことを
意味する。NB95フイルターでは捕集効率は95％
以上であり、HEPAフイルターでは前述の如く
99.97％以上である。この機械的フルター材料は、
１枚以上必要枚数を積層したりジグザグ状に折曲
げた形状等とされる。 以下、添付図面を参照しながら本発明をさらに
詳細に説明する。 第１図は、本発明に係るエアフイルターエレメ
ントにおいて、機械的フイルター材料等の非エレ
クトレツト・フイルター材料１とエレクトレツ
ト・フイルター材料２との組合せの構成例を示し
たものであり、図中の矢印は空気の流れる方向を
示している。 第１図ａは、ジグザグ型とした非エレクトレツ
ト・フイルター材料１の下流にシート状としたエ
レクトレツト・フイルター材料２を配置したも
の、第１図ｂは、第１図ａにおいて非エレクトレ
ツト・フイルター材料１をシート状としたもの、
第１図ｃは、非エレクトレツト・フイルター材料
１及びエレクトレツト・フイルター材料２ともに
ジグザグ型としたもの、第１図ｄは、第１図ｃに
おいて非エレクトレツト・フイルター材料１をシ
ート状としたものである。 次に、実際に構成した本発明のエアフイルター
エレメントによる性能の向上を実験データを添え
て示す。 〔実施例 １〕 下記のシート状としたHEPAフイルター材料
１枚の下流側に下記のシート状としたエレクトレ
ツト・フイルター材料１枚を設置。この配置図を
第２図ａに示す。 HEPAフイルター材料 （HEPA…High Efficiency Particulate
Air） 材 質…ガラス繊維 厚 さ…0.4mm 目 付…80ｇ／m2 圧力損失…10cm／ｓ，56mmWG エレクトレツト・フイルター材料 材 質…ポリプロピレン繊維 厚 さ…５mm 目 付…400ｇ／m2 圧力損失…10cm／ｓ，７mmWG 〔実施例 ２〕 下記のシート状としたNB95フイルター材料１
枚の下流側に下記のシート状としたエレクトレツ
ト・フイルター材料２枚を設置。この配置図を第
２図ｂに示す。 NB95フイルター材料 （NB…National Bureau of Standards） 材 質…ガラス繊維 厚 さ…0.4mm 目 付…90ｇ／m2 圧力損失…10cm／ｓ，11mmWG エレクトレツト・フイルター材料 〔実施例１〕に使用したものと同じ。 性能比較結果は第１表の通りである。
【表】 上記の透過率に関しては、風速10cm／ｓで100
c.c.中の粒子数をフイルターエレメントの下流側と
上流側とについて測定し、その比を％で表わし
た。測定数はPMSレーザー・エアロゾル・スペ
クトロメーターを使用した。 以上示した実験結果より明らかな通り、機械的
フイルター材料、或いはエレクトレツト・フイル
ター材料だけの場合に比べ、格段に優れたフイル
ター効果を有する新規なフイルターエレメントが
得られた。上記実施例では、エレクトレツト化さ
れたフイルター材料の目付を低い方で300ｇ／m2
としたが、これ以下の200ｇ／m2のものであつて
も完全に0.111μmの粒子を除去することができ
た。 なお、現在、微小粒子の個数を測定する測定機
は、0.111μm粒子の測定ができるPMSレーザー・
エアロゾル・スペクトロメーターが最高性能のも
のであり、これより小さな粒子の測定はできない
ということより、上記のデータにより明らかな通
り、0.111μm粒子が本発明によるフイルターエレ
メント通過後においては全く検出不可能であつた
ことを考慮すれば、0.111μm以下の粒子も相当量
排除されていることが推察される。 次に、スーパークリーンルームに主として使用
されるエアフイルターエレメントの実施例につい
て、第３図ないし第８図を参照しながら説明す
る。 第３図ａに示すものは、前述した第１図ｃの状
態の配置を具体化したものであつて、上流側に高
性能のシート状非エレクトレツト・フイルター材
料１を、下流側にシート状エレクトレツト・フイ
ルター材料２をそれぞれジグザグ型に形成し、端
を枠３に適当な手段で固定した構成である。 また、第３図ｂに示すものは、第３図ａと同様
であつて、上流側に高性能のシート状非エレクト
レツト・フイルター材料１を、下流側にシート状
エレクトレツト・フイルター材料２をそれぞれア
ルミニユーム等の間隔片４を１個ずつ介してジグ
ザグ型に形成し、端を枠３に適当な手段で固定し
た構成である。 このような構成としたエアフイルターエレメン
トをクリーンルーム吹出口に配置し、送風するこ
とによつて、汚染空気は実質的に無塵無菌の高度
に清浄化された空気となつてクリーンルームに吹
出され、高度のスーパークリーンルームを形成す
る。 第４図は第３図ｂの構成に若干の変更を加えた
ものであつて、シート状非エレクトレツト・フイ
ルター材料１のジグザグ型とエレクトレツト・フ
イルター材料２のジグザグ型とが相互に直角に配
置された構成であり、第４図ａがこれを内部横方
向から見た図、第４図ｂがａ図を上から見た図で
ある。 次に、第５図はさらに他の変形例を示してい
る。第５図ａは、上流側に第３図ｂの場合と同様
に高性能のシート状非エレクトレツト・フイルタ
ー材料１を間隔片４を１個ずつ介してジグザグ型
に形成すると共に、端を枠３に適当な手段によつ
て固定し、下流側に第３図ａの場合と同様にシー
ト状エレクトレツト・フイルター材料２をジグザ
グ型に形成すると共に、端を枠３に適当な手段で
固定した構成のものである。また、第５図ｂは、
上流側に第３図ａの場合と同様に高性能のシート
状非エレクトレツト・フイルター材料１を配置
し、下流側に第３図ｂの場合と同様にシート状エ
レクトレツト・フイルター材料２を配置した構成
である。 第６図ないし第８図は、両フイルター材料１，
２の形状等を変化させた例を示している。 第６図において、３は枠、４はアルミニユーム
等の間隔片であつて、上流側に第３図ｂの場合と
同様に高性能のシート状非エレクトレツト・フイ
ルター材料１をジグザグ型に形成し、端を枠３に
適当な手段によつて固定している。下流側のエレ
クトレツト・フイルター材料２は、綿状のエレク
トレツト繊維などであつて、枠３の内部に適当な
密度で充填されている。５は前記繊維などを支え
るための適当数の支持体であつて、木、プラスチ
ツク、或いは金属製の櫛状のもの、金網或いは多
孔板等が用いられる。 次に、第７図では、ジグザグ型に折りたたまれ
たシート状の高性能非エレクトレツト・フイルタ
ー材料１を枠３の内部でジグザグ型に形成してそ
の周辺を枠３に固定し、このフイルター材料１の
各シート面をほぼ通風方向と直角になるように配
置している。そして、綿状のエレクトレツト繊維
などよりなるエレクトレツト・フイルター材料２
を非エレクトレツト・フイルター材料１の下流側
の楔形空間に適当な密度で充填している。５は前
記繊維などを支えるための第６図と同様の支持体
である。 さらに、第８図では、ジグザグ型に折りたたま
れたシート状の高性能非エレクトレツト・フイル
ター材料１を枠３の内部でジグザグ型に形成して
その周辺を枠３に固定し、このフイルター材料１
の各シート面をほぼ通風方向と直角になるように
配置している。そして、綿状のエレクトレツト繊
維などよりなるエレクトレツト・フイルター材料
２を、非エレクトレツト・フイルター材料１の下
流側にこのフイルター材料１に沿つてジグザグ型
に設けられた空間に適当な密度で充填している。 ５は前記エレクトレツト・フイルター材料２を
支えるための支持体であつて、第６図と同様のも
のである。この実施例では、支持体５の後部が楔
状に空いており、エレクトレツト・フイルター材
料２の量が第７図の場合より少なくて済み、性能
を低下させることなく、経済的に製作することが
できる。 本発明は上述の構成であるから、次の様な効果
を奏するものである。 (a) 非エレクトレツト・フイルター材料１を目の
細かいものとする必要がないため、圧力損失の
非常に小さいエレクトレツト・フイルター材料
２と組み合わせても圧力損失の増加は非常に少
なくてすみ、超微粒子を除去するエアフイルタ
ーエレメント全体としての圧力損失は非常に小
さい。 (b) 非エレクトレツト・フイルター材料１は、
0.3μm程度以上の微粒子を捕集すればよいの
で、目づまりすなわち圧力損失の上昇を起こし
難く高い補集効率を維持することができ、ま
た、エレクトレツト・フイルター材料２は、非
エレクトレツト・フイルター材料１で補集され
なかつた超微粒子のみを補集するので、高い補
集効率を長時間維持することができる。従つ
て、本発明のエアフイルターエレメントは、補
集効率を長時間高水準に維持することができる
のであり、長寿命である。 (c) 非エレクトレツト・フイルター材料１である
高性能の機械的フイルター材料によつて0.3μm
程度以上の粒径の微粒子を高効率で捕集した
後、エレクトレツト・フイルター材料２によつ
てさらに0.3μm程度以下の粒径の微粒子を捕集
するので、0.1μm程度の超微粒子をも捕集する
ことができ、従つてスーパークリーンルームに
適用することができる。 (d) 低い圧力損失を保ちながら、捕集効率をフオ
ーナイン（99.99％）からフアイブナイン
（99.999％）まで１桁上げることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係るエアフイルターエレメ
ントの両フイルター材料の形状及び配置を示す側
面説明図。第２図は、具体的な実施例において採
用した両フイルター材料の配置を示す側面説明
図。第３図ないし第８図は、主としてスーパーク
リーンルームに適用する場合の実施例を示したも
のであつて、第３図ａは両フイルター材料を共に
ジグザグ型に形成した場合、第３図ｂは間隔片を
使用してジグザグ型に形成した場合の側面図であ
る。第４図は、第３図ｂの構成において両ジグザ
グ型を相互に直角に配置した場合であつて、第４
図ａは側面図、第４図ｂは平面図である。第５図
は、両フイルター材料を共にジグザグ型に形成し
たものであつて、第５図ａは非エレクトレツト・
フイルター材料のみに、第５図ｂはエレクトレツ
ト・フイルター材料のみにそれぞれ間隔片を使用
した場合の側面図である。第６図は、非エレクト
レツト・フイルター材料を間隔片を介してジグザ
グ型に形成し、エレクトレツト・フイルター材料
を充填した場合の側面図。第７図は、予めジグザ
グ型に折りたたまれた非エレクトレツト・フイル
ター材料を枠の内部でジグザグ型に形成して配置
し、その下流側にエレクトレツト・フイルター材
料を充填した場合の側面図。第８図は、第７図と
同様の非エレクトレツト・フイルター材料の下流
側に、このフイルター材料に沿つてジグザグ型に
エレクトレツト・フイルター材料を充填した場合
の側面図。 １…非エレクトレツト・フイルター材料、２…
エレクトレツト・フイルター材料、３…支持枠、
４…間隔片、５…支持体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 非エレクトレツト・フイルター材料を上流側
    に、エレクトレツト・フイルター材料を下流側に
    配置して二重構造とし、さらに、上記非エレクト
    レツト・フイルター材料をHEPAフイルター材
    料、NB95フイルター材料等の高性能の機械的フ
    イルター材料としたことを特徴とするエアフイル
    ターエレメント。 ２ エレクトレツト・フイルター材料が、エレク
    トレツト化された不織布である特許請求の範囲第
    １項記載のエアフイルターエレメント。 ３ エレクトレツト・フイルター材料が、エレク
    トレツト化された多孔性シートである特許請求の
    範囲第１項記載のエアフイルターエレメント。 ４ エレクトレツト・フイルター材料が、エレク
    トレツト化された綿状の繊維である特許請求の範
    囲第１項記載のエアフイルターエレメント。 ５ 非エレクトレツト・フイルター材料及びエレ
    クトレツト・フイルター材料のいずれか一方が、
    ジグザグ型に形成されたシート状である特許請求
    の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のエ
    アフイルターエレメント。 ６ 非エレクトレツト・フイルター材料が、ジグ
    ザグ型に折りたたまれたシートをさらにジグザグ
    型に形成したものである特許請求の範囲第１項な
    いし第４項のいずれかに記載のエアフイルターエ
    レメント。 ７ エレクトレツト・フイルター材料が、ジグザ
    グ型に形成された非エレクトレツト・フイルター
    材料の下流側の側面に沿つてジグザグ型に配置さ
    れている特許請求の範囲第６項記載のエアフイル
    ターエレメント。
JP5497479A 1979-05-04 1979-05-04 Structure of air filter element Granted JPS5624013A (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5497479A JPS5624013A (en) 1979-05-04 1979-05-04 Structure of air filter element
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