TWI268990B - Pump - Google Patents

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1268990 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於藉由膜片等之容積變更體的變形以獲得 泵作用之泵。 【先前技術】 例如在設置半導體製造裝置等的無塵室設有泵。泵藉由 其泵作用，從無塵室內吸出空氣，並通過過濾器使該已過 濾之空氣返回無塵室內。作爲此種泵，可舉出如專利文獻 1揭示之膜片泵。膜片泵存在有如第4圖所示習知技術。 該習知技術之膜片泵係於#置殻體1 03內收容有區隔泵 室101的膜片102，在膜片102連結活塞104，活塞104係 藉由設於裝置殻體103之圓筒103a可滑動地支撐。此種構 成之膜片泵，係利用活塞1 04往返運動以使膜片1 02變形 (變位），用以改變泵室101的容積，以獲得泵作用（空氣吸 入泵室101內及從泵室101內吐出空氣）。 [專利文獻1 ]日本實開平7 -1 4 1 7 9號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 但是，習知技術之膜片泵中，以膜片1 02爲境界之泵室 101之相反側的空間，經常連通於活塞104與圓筒103a之 滑動區域S。因此從活塞104與圓筒l〇3a之滑動區域S排 出的潤滑劑（例如，潤滑脂及潤滑油），可容易到達膜片 1 02。據此，當膜片1 02因劣化等而破損時，有潤滑劑經由 該破損部分流入泵室1 0 1內的情況，流入泵室1 〇 1內的潤 滑劑，將有被送入無塵室內的問題。 1268990 本發明之目的在於，提供一種即使在容積變更體破損的 情況，仍可抑制潤滑劑流入泵室內的泵。 (解決問題之裝置） 爲達成上述目的，申請專利範圍第1項發明之泵，係於 裝置殼體與驅動體之間設置阻止潤滑劑從該驅動體與該裝 置殻體之支撐部之滑動區域流入容積變更體的密封構件。 即，該密封構件係配置爲使以該容積變更體爲境界之泵室 之相反側的空間不連通於上述滑動區域。因此，可抑制排 出於上述滑動區域外之該潤滑劑到達該容積變更體。藉 此，即使在上述容積變更體破損的情況（藉由變形施加過大 之負荷於改變該泵室容積的該容積變更體，容易使該容積 變更體破損），仍可抑制該潤滑劑流入該泵室內。 申請專利範圍第2項之發明，係於申請專利範圍第1項 中，該密封構件具備固定端與可動端，該密封構件係讓該 可動端可相對該固定端作變位之變形。該密封構件係將該 固定端固定於該裝置殼體，同時，將該可動端固定於該驅 動體。例如作爲該密封構件，與採用保持於該裝置殻體及 該驅動體中一方且相對另一方滑動者（例如，0型環）的情況 比較，無需擔心該滑動部分之潤滑劑的洩漏（一般情況下， 滑動密封容易洩漏），可確實阻止潤滑劑從該滑動區域朝該 容積變更體流動。 申請專利範圍第3項之發明，係於申請專利範圍第2項 中，該驅動體具備藉該支撐部可滑動地支撐之活塞，及接 合固定於該活塞且將該活塞連結於該容積變更體之連結構 件。該密封構件之該可動端係由該活塞與該連結構件之接 1268990 合部分所夾持固定。因此在該活塞與該連結構件之接合固 定的同時，可將該密封構件之該可動端固定於該驅動體， 例如，與以專用固定裝置將該密封構件之該可動端固定於 該驅動體的情況比較，可使泵的組裝變得容易。 申請專利範圍第4項之發明’係於申請專利範圍第2或 3項中，該容積變更體及該密封構件係藉由該驅動體之往 返運動進行彈性變形。該密封構件之彈性係數係設定爲較 該容積變更體之彈性係數低。因此，在該驅動體進行往返 0 運動時，可抑制過大負荷作用於該密封構件，例如，可確 實抑制該密封構件較該容積變更體先破損的情況。 申請專利範圍第5項之發明，係於申請專利範圍第2至 4項之任一項中，涉及上述密封構件之一較佳態樣者。亦 即，該密封構件係由膜片（平板狀的可撓體）或伸縮體（蛇 腹狀之伸縮體）所構成。 根據上述構成，本發明即使在容積變更體破損的情況， 仍可抑制潤滑劑流入泵室內，例如，可防止潤滑劑被送至 0 流體供給對象處。 【實施方式】 (第1實施形態） 以下，說明將本發明具體應用於設有半導體製造裝置等 之無塵室所具備的膜片泵的第1實施形態。 首先，說明膜片泵之槪要。 第1圖顯示膜片泵（以下，簡稱爲「泵」）的縱剖面。 第1圖所示泵具備：裝置殼體1 0、支撐於裝置殼體1 0的膜 片（容積變更體）1 4、如由電動馬達構成的驅動源30及將 1268990 ，膜片1 4連結於驅動源3 0的動力傳動機構（例如，將旋轉運 動變換爲往返運動進行傳動的機構）3 1。動力傳動機構3 1 具備驅動體24，該驅動體24係支撐在裝置殻體1 〇，同時 連結於膜片1 4。 藉由驅動源3 0的驅動，動力傳動機構3 1的驅動體2 4 進行往返運動，以使膜片1 4 (變形）變位，使泵獲得泵作用。 藉由該泵作用，空氣（流體）被從未圖示之無塵室內吸出， 該吸出的空氣通過未圖示之過濾器，並使該已過濾之空氣 φ 返回無塵室內。 其次，說明構成泵之各要素的詳細。 裝置殼體1 〇具備第1塊體11、接合固定於第1塊體i i 之第2塊體12、及收容第丨塊體π與第2塊體12之本體 殻體1 3。本體殻體1 3係形成爲在一端部（圖面中，上方側 的端部）具有蓋1 3 a的筒狀，第丨塊體丨1與第2塊體1 2係 以第1塊體Π位於蓋1 3 a側的方式配置於本體殼體1 3內。 膜片1 4係金屬製且形成爲圓板狀，如周知般具有可撓 A 性及彈性。膜片14之外周部係於第1塊體丨丨外周部與第2 塊體1 2外周部之接合部分，被以圓環狀區域夾持，藉以固 定於裝置殻體1 〇。在第1塊體1 1之第2塊體1 2側之端面 中央部設有略滑盆狀之凹部1 1 a。凹部1 1 a之開口係由膜片 1 4所閉塞，該被閉塞之凹部1 1 a的內部空間則成爲泵室1 5。 在裝置殼體10之本體殼體13(蓋13a)，分別設有連接未 圖示之外部低壓側配管的吸入通路1 7、及連接未圖示之外 部高壓側配管的吐出通路1 8。在第1塊體1 1分別形成連接 泵室15與吸入通路17之吸入口 25，及連接泵室15與吐出 1268990 通路18之吐出口 26。在第1塊體11與本體πδ體13(盍13a) 之間，在吸入口 25與吸入通路1 7之境界處配設由導閥構 成的吸入閥21。在第1塊體1 1與本體殼體13(蓋13a)之間， 在吐出口 2 6與吐出通路1 8之境界處配設由導閥構成的吐 * 出閥22。 在第2塊體12之中央部設有作爲支撐部之圓筒（圓筒內 面）1 2a。在第2塊體1 2之第1塊體1 1側之端面中央部設有 呈橫斷面爲圓形之凹部12b，且設爲連接於圓筒12a之端 • 部。 驅動體2 4具備連結驅動源3 0之桿4 1、連結於桿41之 一端部（圖面中之上方側端部）的活塞40、及將活塞40連結 於膜片1 4之中央部的連結部46。活塞40係插入第2塊體 12之圓筒12a內，藉由圓筒12a可滑動地支撐。連結部46 具備配置於泵室1 5內之圓板狀第1支撐構件47，及配置於 , 泵室15外且接合固定於活塞40的端面40a之圓板狀第2 支撐構件（連結構件）48。膜片14之中央部係由第1支撐構 I 件47及第2支撐構件48的接合部分所夾持固定。 活塞4 0係藉由驅動源3 0的驅動朝沿本身之軸線方向（圖 面中的上下方向），邊使外周面40b接觸於圓筒12a邊作往 返運動。藉由活塞4 0之往返運動使膜片1 4變形（變位），藉 以變更泵室15的容積。泵室15的容積具體依如下方式變 更。 例如，當活塞4 0朝離開泵室1 5的方向（圖面中的下方） 移動時，膜片14朝泵室15的相反側方向變形，使得泵室 1 5的容積增大。在泵室1 5的容積漸漸增大的吸入行程中’ 1268990 、 壓退吸入閥2 1而將空氣從吸入通路1 7吸入泵室1 5。相反， 當活塞40朝泵室15側（圖面中的上方）移動時，膜片14朝 泵室1 5側方向變形，使得栗室1 5的容積減少。在栗室1 5 的容積漸漸減少的吐出行程中，泵室1 5內的空氣壓退吐出 ' 閥22而朝吐出通路18吐出。 在活塞40與圓筒12a的滑動區域S，爲使兩者的接觸滑 動性良好，即爲減少泵之機械損失，放入（供給）潤滑脂或 潤滑油等在泵之運行狀態中具有流動性的潤滑劑。該潤滑 φ 劑具有因活塞40之往返運動，如從滑動區域S被排出至膜 片1 4側的情況。本實施形態中，係於裝置殻體1 〇與驅動 體24之間設置密封構件50，以使從該滑動區域S朝膜片 1 4側排出的潤滑劑不致到達膜片1 4。以下，說明該密封構 件50 〇 密封構件5 0係收容於第2塊體12之凹部1 2b內。密封 - 構件5 0係由橡膠製且形成爲圓板狀的膜片構成。亦即，密 封構件5 0係由平板狀之可撓體（彈性體）構成。在密封構 φ 件50之中央部貫穿形成有透孔50a。驅動體24係穿通密封 構件5 0之透孔5 0 a。 在第2塊體1 2之凹部1 2b內收容有形成爲圓環狀的壓 抵板5 1。壓抵板5 1係藉由未圖示之螺栓等固定裝置接合固 定於第2塊體12(詳細而言，凹部12b之內底面外周部）。 密封構件50之屬固定端的外周緣部50c，係藉由在第2塊 體1 2與壓抵板5 1之接合部分被以圓環狀區域所夾持，而 固定於第2塊體1 2、即裝置殼體1 0上。因此，可抑制從滑 動區域S朝膜片14側排出的潤滑劑，經由外周緣部50c， -10- 1268990 從密封構件5 0之一表面（圖中之下面。膜片丨4之相反側 % 表面）側流向另一表面（圖中之上面。膜片1 4側表面）側。 密封構件5 0之屬可動端的內周緣部5 Ob，係藉由在活塞 40之端面40a與第2支撐構件48之接合部分被以圓環狀區 ' 域所夾持，而固定於驅動體24。因此，可抑制從滑動區域 S朝膜片1 4側排出的潤滑劑，經由內周緣部5 Ob，從密封 構件5 0之一表面（圖中之下面。膜片1 4之相反側表面） 側流向另一表面（圖中之上面。膜片14側表面）側。 φ 如上述，外周緣部50c被固定於裝置殼體10且內周緣

部5 0b被固定於驅動體24的密封構件50，係依活塞40之 往返運動，使內周緣部50b相對外周緣部50c進行變位到 沿活塞 4 0之軸線方向（圖面中之上下方向）的彈性變形。 即，對密封構件5 0可變形之情況，換言之是利用由膜片構 成，即使將外周緣部5 0c固定於裝置殼體1 0且將內周緣部 . 50b固定於驅動體24，仍可獲得阻止潤滑劑從滑動區域S 流向膜片1 4的作用。又，密封構件5 0之彈性係數係設定 0 爲較膜片1 4之彈性係數低。 上述構成之本實施形態中，可達成如下效果。 (1)在於裝置殼體1 〇與驅動體24之間設置阻止潤滑劑從 活塞40與圓筒12a之滑動區域S流入膜片（容積變更體）14 的密封構件5 0。即，密封構件5 0係配置爲使以膜片（容積 變更體）1 4爲境界之泵室1 5之相反側的空間不連通於上述 滑動區域S。因此，即使在膜片（容積變更體）1 4破損的情 況’仍可抑制潤滑劑流入泵室1 5內，例如，可防止潤滑劑 被送至空氣（流體）供給對象處，即無塵室內。 -11- 1268990 (2)密封構件5 0係讓內周緣部（可動端）5 〇 b可相對外周緣 部（固定端）5 0 c作變位之變形。另外’密封構件5 0係將外 周緣部（固定端）50c固定於裝置殼體1〇，同時’將內周緣部 (可動端）5 0 b固定於驅動體2 4。因而，例如作爲一種密封構 件，與採用保持於裝置殼體1 0及驅動體24中一方且相對 另一方滑動者（例如，0型環）的情況比較，無需擔心該滑動 部分之潤滑劑的洩漏，可確實阻止潤滑劑從滑動區域S朝 膜片（容積變更體）14流動。 φ (3)密封構件50之內周緣部（可動端）50b係由活塞40與 第2支撐構件（連結構件）48之接合部分所夾持固定。因此 在活塞40與第2支撐構件（連結構件）48之接合固定的同 時，可將密封構件50之內周緣部（可動端）5 Ob固定於驅動 體24，例如，與以專用固定裝置將密封構件50之內周緣部 (可動端）5 Ob固定於驅動體24的情況比較，可使泵的組裝 變得容易。 (4) 密封構件50之彈性係數係設定爲較膜片（容積變更 φ 體）1 4之彈性係數低。因此，在泵獲得泵作用時、即驅動體 24進行往返運動時，可抑制過大負荷作用於密封構件5 0， 例如’可確實抑制密封構件50較膜片（容積變更體）14先破 損’可提高密封構件5 0之耐持久性。又，密封構件5 0被 配置於泵室1 5外使得泵室1 5之內壓（高壓）未作用於密封構 件5 0，也是密封構件5 0之耐持久性高之原因之一。 (5) 由膜片構成之密封構件50，在膜片（容積變更體）14 破損的情況可作爲備用之容積變更體（第2容積變更體）。 即’泵利用具備密封構件5 0，即使在膜片（容積變更體）1 4 -12- 1268990 破損後，仍可繼續有效的泵作用。（5 · 1) 在繼續該有效泵作用的基礎上’如上述’將密封構件5 0 之內周緣部50b固定於·活塞40與第2支撐構件48的接合 部分之情況，即，將密封構件5 0配置於膜片1 4附近之情 況，對即使在膜片1 4破損後仍與減小泵室1 5的最小容積 相關聯而言，可稱是相當有效。（5 - 2) 〆 (第2實施形態） 第2圖顯示屬上述實施形態之變更例的第2實施形態的 φ 泵。又，以下僅針對與第1實施形態之泵的差異點進行說 明，對與第1實施形態之泵中的構件相同、同等或類似的 構件，則賦予相同的元件符號’並省略說明。 第2實施形態之泵，係於第1實施形態之泵中削除密封 構件50及壓抵板5 1，同時具備橡膠製伸縮體（bellows)構成 的密封構件60。即，密封構件60係形成爲略呈圓筒狀的蛇 腹狀伸縮體。密封構件60係於第2塊體1 2之凹部1 2b內， 配置於包圍圓筒1 2a開口的位置。 I 密封構件60係藉由未圖示之固定裝置（例如，黏接劑） 讓屬其固定端之第1端部（圖面下方側之端部。與膜片1 4 相反側之端部）6〇a被以環狀區域接合固定於第2塊體12(詳 細而言爲凹部1 2b的內底面），即裝置殻體1 〇。因此，可抑 制從滑動區域S朝膜片1 4側（密封構件60之內部空間）排出 的潤滑劑，經由第1端部60a，從密封構件60之內周面側 流向外周面側。 密封構件60係通過未圖示之固定裝置（例如，黏接劑） 讓屬其可動端的第2端部（圖面上方側之端部。膜片1 4側 -13- 1268990 . 之端部）60b，被以環狀區域接合固定於第1支撐構件47之 第2塊體1 2側端面。因此，可抑制從滑動區域S朝膜片14 側（密封構件6 0之內部空間）排出的潤滑劑，經由第2端部 6 0b，從密封構件60之內周面側流向外周面側。 如上述，第1端部60a被固定於裝置殼體1 〇且第2端部 60b被固定於驅動體24的密封構件60，係依活塞40之往 返運動，使第2端部60b相對第1端部60a進行變位到沿 活塞40之軸線方向（圖面中之上下方向）的彈性變形。即， φ 對密封構件60可變形之情況，換言之是利用由伸縮體構 成，即使將第1端部60a固定於裝置殻體1 〇且將第2端部 6 0b固定於驅動體24，仍可獲得阻止潤滑劑從滑動區域S 流向膜片1 4的作用。又，密封構件60之彈性係數係設定 爲較膜片1 4之彈性係數低。 具備上述構成之本實施形態之泵，可達成與第1實施形 - 態之泵的上述（1)、（2)及（4)所記載之效果相同的效果。除此 之外，還可獲得下述（6)所記效果。 φ (6)由伸縮體構成之密封構件6 0，在膜片（容積變更體）i 4 破損的情況可作爲備用之容積變更體（第2容積變更體）。 即，泵利用具備密封構件60，即使在膜片（容積變更體）i 4 破損後，仍可繼續有效的泵作用。 (第3實施形態） 第3圖顯示屬上述實施形態之變更例的第3實施形態的 泵。又，以下僅針對與第1實施形態之泵的差異點進行說 明，對與第1實施形態之泵中的構件相同、同等或類似的 構件，則賦予相同的元件符號，並省略說明。 -14- 1268990 . 第3實施形態之泵，係於第1實施形態之泵中削除驅動 體24。在裝置屬體10內以膜片14爲境界，在泵室15之相 反側區隔成一收容室65。在收容室65內突出配置藉由驅動 源30旋轉驅動的旋轉軸69的一部分。在該突出部（凸輪 部）7 0之外周面形成一圈凸輪溝7 0 a。凸輪溝7 0 a係相對旋 轉軸69之中心軸線傾斜。在作爲支撐部之凸輪部70嵌合 可相對旋轉且可滑動的驅動體7卜又，驅動體7 1及旋轉軸 6 9構成動力傳動機構3 1之一部分。 φ 驅動體7 1具備可相對旋轉且可滑動地嵌合於凸輪部70 外周面的圓筒狀軸承72;及嵌合固定於軸承72的筒狀引導 體73。引導體73係固定（連結）於膜片14之中央部。引導 體73內被區隔成凸輪室73a。在凸輪室73a內，滾筒74係 藉由徑向軸承75可旋轉地被支撐於引導體73。滾筒74之 一部分係經由形成於軸承72的插入口 72a進入凸輪溝70a 內。 因此，當旋轉軸69旋轉時，藉由滾筒74之外周面與凸 I 輪溝70a的扣合，滾筒74亦即支撐滾筒74之驅動體71朝 沿旋轉軸6 9之中心軸線的方向（圖面中上下方向）作往返運 動。藉此，膜片14變形，藉以變更泵室15的容積，使得 泵獲得泵作用。 密封構件50係在收容室65內配置於驅動體7 1外側。 密封構件5 0之外周緣部5 0c係藉由未圖示之固定裝置（例 如，黏接劑或螺栓及壓抵板的組合）被以圓環狀區域接合固 定於裝置殻體1 〇。而密封構件5 0之內周緣部5 Ob，係藉由 未圖示之固定裝置（例如，黏接劑或螺栓及壓抵板的組合）被 -15- 1268990 ^ 以圓環狀區域接合固定於驅動體7 1外面。 因此，可抑制從驅動體7 1與凸輪部70之滑動區域 細而言從滾筒74與凸輪溝70a的滑動區域S1或軸承 凸輪部70之外周面的滑動區域S2等，排出至膜片14 ' 即驅動體71外的潤滑劑，經由外周緣部50c及內周 5 0b，而從密封構件50之一表面（圖中下面，膜片14 反側表面）側流向另一表面（圖中之上面。膜片1 4側^ 側。 φ 具備上述構成之本實施形態之泵，可達成與第1實 態之泵的上述（1)、（2)、（4)及（5-1)所記載之效果相同 果。 又，上述第1〜第3實施形態之泵，僅爲本發明之 施形態之例示，只要在未超出本發明宗旨之範圍內即 各種變化。例如，可依如下方式進行變化，另外’只 ， 相互不致產生矛盾的範圍內，即可適宜組合各種變化 以實施。 m 〇將密封構件設爲合成樹脂製或金屬製。 〇使用〇型環或凸緣密封（lip seal)等的滑動型密封 作爲密封構件。該滑動型密封構件係藉由保持於裝置 及驅動體中一方，且在另一方滑動，以阻止滑動區域 滑劑朝容積變更體側流動。 〇密封構件之彈性係數係設定爲與容積變更體之 係數相同或其以上。 〇也可將將本發明具體應用於膜片泵以外的栗’供 以伸縮體爲容積變更體之泵。 ，詳 72與 側亦 緣部 之相 g面） 施形 的效 一實 可作 要在 例予 構件 殻體 之潤 彈性 如， -16 - 1268990 . 〇可將本發明具體應用於壓送空氣以外的氣體用的 泵。或是將本發明具體應用於壓送潤滑油與水等的液體用 的泵。 以下’記載可從上述各實施形態及變化例予以把握的技 術思想。 (1)一種栗’具備由膜片或伸縮體構成之第1容積變更 體，藉由該容積變更體之變形以獲得泵作用，其特徵爲： '作爲該第1容積變更體發生破損之情況下的備用品，還具 鲁備由膜片或伸縮體構成之第2容積變更體。根據該構成， 即使在第1容積變更體發生破損後，仍可繼續泵作用。 【圖式簡單說明】 第1圖爲顯示第1實施形態之膜片泵的縱剖面圖。 第2圖爲顯示第2實施形態之膜片泵的縱剖面圖。 第3圖爲顯示第3實施形態之膜片泵的縱剖面圖。 -第4圖爲顯示習知膜片泵的縱剖面圖。 【主要元件符號說明】 Φ 10 裝置殼體 11 第1塊體 11a 凹部 12 第2塊體 12a 圓筒 12b 凹部 13 本體殻體 1 3 a 蓋 14 膜片 -17- 1268990 15 17 18

21 22 24 25 26 30 3 1 40 40a 40b 41 46

47 48 50 50a 50b 50c 5 1 60 60a 60b 泵室 吸入通路 吐出通路 吸入閥 吐出閥 驅動體 吸入口 吐出口 驅動源 動力傳動機構 活塞 端面 外周面 桿 連結部 第1支撐構件 第2支撐構件 密封構件 透孔 內周緣部 外周緣部 壓抵板 密封構件 第1端部 第2端部 1268990 65 收 容 室 69 旋 轉 軸 70 凸 輪 部 70a 凸 輪 溝 71 驅 動 體 72 軸 承 72a 插 入 □ 73 引 導 體 73a 凸 輪 室 74 滾 筒 75 徑 向 軸承

S、S 1、S 2滑動區域

Claims (1)

1268990 十、申請專利範圍： 1. 一種泵，係於裝置殼體內收容區隔泵室之容積變更體， 驅動體連結於該容積變更體，該驅動體係藉由設於該裝 置殼體內之支撐部可滑動地支撐，利用該驅動體往返運 動以使該容積變更體變形，使得該泵室之容積變更，以 獲得泵作用，其' 特徵爲： 於該裝置殻體與該驅動體之間設置阻止潤滑劑從該驅 動體與該支撐部之滑動區域流入容積變更體的密封構 • 件。 2. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該密封構件具備固定 端與可動端，該密封構件係讓該可動端可相對該固定端 作變位之變形，該密封構件係將該固定端固定於該裝置 殻體，同時將該可動端固定於該驅動體。 3 .如申請專利範圍第2項之泵，其中該驅動體具備藉該支 撐部可滑動地支撐之活塞，及接合固定於該活塞且將該 活塞連結於該容積變更體之連結構件，該密封構件之該 ^ 可動端係由該活塞與該連結構件之接合部分所夾持固 定。 4.如申請專利範圍第2或3項之泵’其中該容積變更體及 該密封構件係藉由該驅動體之往返運動進行彈性變形’ 該密封構件之彈性係數係設定爲較該容積變更體之彈性 係數低。 5 .如申請專利範圍第2或3項之栗’其中該松、封構件係由 膜片或伸縮體所構成。 6·如申請專利範圍第4項之泵，其中該密封構件係由膜片 -20- 1268990 或伸縮體所構成。 ¥ 7 .如申請專利範圍第1或2項之泵，其中該支撐部係設於 裝置殼體。 8 .如申請專利範圍第1或2項之泵，其中該支撐部係設於 ' 嵌合該驅動體之旋轉軸的突出部。

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