JP2010030074A - ワイヤーソー切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中で切断直後の高温な状態のワイヤーソーを冷却することで、プーリの耐久性を向上させるようにした。
【解決手段】ワイヤーソー切断装置１は、コンクリート体Ｃに接触するように延設されるワイヤーソー３と、このワイヤーソー３をその延設経路に沿った走行方向Ｆ２に案内するとともに走行駆動させるための複数のプーリを備え、ワイヤーソー３の延設経路で、ワイヤーソー３によりコンクリート体Ｃを切断した直後に位置する第１駆動プーリ４１Ａにおいて、その第１駆動プーリ４１Ａに巻き架けられている、切断直後のワイヤーソー３に向けて冷却気体を吹きかける冷却装置５を設け、第１駆動プーリ４１Ａは第１カバー体７によって覆われた構成となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物等の被切断物に接触するように延設されたワイヤーソーをその延設方向に走行させつつ被切断物に切り込ませることによって被切断物を切断するワイヤーソー切断装置に関する。

このようなワイヤーソーを用いた切断装置としては、例えば特許文献１に電柱を切断するものとして、駆動手段によって回転駆動される駆動プーリと回転自在に設けられた従動プーリとの外周間に無端状のダイヤモンドワイヤーソーが巻回されたものが提案されており、この切断装置では、ワイヤーソーに所定のテンションを付与しておいて、駆動プーリを回転させることによって従動プーリ間でワイヤーソーを走行させつつ電柱の外周面に押しつけることにより、被切断物（電柱）を切断してゆく。
そして、さらにこの特許文献１記載の切断装置では、冷却水をワイヤーソーに向けて噴出させることにより、このワイヤーソーの冷却および目詰まりの防止や切断箇所からの塵埃発生の抑制を図るようにしている。
特開２００１−１６２６１７号公報

ところが、特許文献１のように従来の切断装置では、ワイヤーソーを所定の延設経路で走行させるように案内しつつ、そのワイヤーソーに走行駆動させるために巻き架けられる駆動プーリや従動プーリを複数配置しているが、これらプーリがゴム製の材料から形成されている場合には、被切断物を切断して高温状態に発熱したワイヤーソーがそれらプーリを走行通過する際に、ワイヤーソーの熱がプーリに伝達され、そのゴムが溶けて磨耗しやすくなり、耐久性が低下するという欠点があった。
これに対し、上述した特許文献１のように、ワイヤーソーに冷却水を噴射させる方法があるが、多量の冷却水をノズル等からワイヤーソーにかけて冷却を行う必要があり、冷却水を用いずに効率よくワイヤーソーおよび複数のプーリを冷却できる切断装置が求められており、その点で改良の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、走行中で切断直後の高温な状態のワイヤーソーを冷却することで、プーリの耐久性を向上させることが可能なワイヤーソー切断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るワイヤーソー切断装置では、被切断物に接触するように延設されるワイヤーソーと、このワイヤーソーをその延設経路に沿った走行方向に案内するとともに走行駆動させるためのプーリとを備えたワイヤーソー切断装置であって、ワイヤーソーの延設経路で、ワイヤーソーにより被切断物を切断した直後に位置するプーリにおいて、そのプーリに巻き架けられている、切断直後のワイヤーソーに向けて冷却気体を吹きかける冷却装置を設けたことを特徴としている。

本発明では、ワイヤーソーの延設経路のうち、被切断物を切断した直後でプーリに巻き架けられたワイヤーソーに、冷却装置によって冷却気体を吹きかけることにより、多量の冷却水を噴出したりせずに、被切断物との接触による摩擦によって高温となったワイヤーソーを冷却させながら、被切断物の切断を行うことができる。そのため、ワイヤーソーの走行方向で冷却されるプーリよりも走行方向側に位置する他のプーリにおいても、走行されるワイヤーソーが冷却された状態であることから、ワイヤーソーの熱伝達により生じる磨耗を抑えることができる。
さらに、冷却装置によって直接冷却されるワイヤーソーを巻き架けるプーリ自体においても、冷却気体が吹きかけられて冷却されるので、ワイヤーソーの熱伝達により生じる磨耗を抑えることができる。

また、本発明に係るワイヤーソー切断装置では、冷却装置によって冷却されるワイヤーソーを巻き架けるプーリは、第１カバー体によって覆われていることが好ましい。

本発明では、冷却装置からワイヤーソーに吹きかけられた冷却気体を第１カバー体内に封じ込めておくことができるので、直接冷却気体が吹きかけられないワイヤーソーおよびプーリの他の部分も間接的に冷却する効果があり、冷却効率を高めることができる。

また、本発明に係るワイヤーソー切断装置では、第１カバー体と、第１カバー体内に配されるプーリでない他のプーリを覆う第２カバー体とのそれぞれの内空部が連通されていることが好ましい。

本発明では、第１カバー体内に封じ込まれている冷却気体が、第１カバー体と内空部が連通していて他のプーリが収容されている第２カバー体内へ流入して、その第２カバー体の内部温度も低下するので、他のプーリとこれに巻き架けられる位置でワイヤーソーの温度を下げることが可能である。

本発明によるワイヤーソー切断装置によれば、被切断物を切断した直後のワイヤーソーがそれを巻き架けるプーリとともに冷却気体が吹きかけられことで冷却され、そのプーリよりもワイヤーソーの走行方向で走行方向側に位置する他のプーリにおいても、走行されるワイヤーソーが冷却された状態で通過することになるため、ワイヤーソーの熱伝達により生じる磨耗を抑えることができ、すべてのプーリの耐久性を向上させることができる。

以下、本発明のワイヤーソー切断装置の実施の形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態によるワイヤーソー切断装置を使用してコンクリート体を切断する状態を示す図、図２は図１に示すワイヤーソー切断装置の一部破断正面図、図３はワイヤーソー切断装置の側面図であって、図２に示すＡ−Ａ線矢視図、図４はワイヤーソー切断装置の平面図である。

図１の符号１は、被切断物をなすコンクリート体Ｃを切断するための本実施の形態におけるワイヤーソー切断装置（以下、単に「切断装置」という）を示している。このコンクリート体Ｃとしては、例えば構造物の柱やスラブ、路盤、橋脚などのコンクリートが適用対象とされ、鉄筋コンクリートであってもかまわない。ここで、本実施の形態のコンクリート体Ｃは、図１の紙面で上下方向が厚み方向をなし、下面側には空間が設けられた状態となっている。
なお、本実施の形態では、必要に応じて切断装置１の幅方向を左右方向とし、コンクリート体Ｃの厚み方向を上下方向として用いる。

切断装置１はあらゆる方向の切断が可能であるが、本実施の形態では、切断装置１をコンクリート体Ｃ上に設置し、そのコンクリート体Ｃを厚さ方向に切断する場合について説明する。
ここで、切断されるコンクリート体Ｃの切断装置１の幅寸法Ｄの両側に相当する位置において、厚さ方向に貫通する切断溝Ｍ（Ｍ１、Ｍ２）を予め形成しておく。そして、これら切断溝Ｍ１、Ｍ２は、長さ方向の一端がコンクリート体Ｃの表面側（上面側）に、他端が背面側（下面側）に開口しており、図１で紙面に向かう方向に連続する溝であることは勿論のこと、円孔等の貫通孔であってもかまわない。

図１乃至図３に示すように、切断装置１は、基台２と、ワイヤーソー３および駆動装置４と、そして冷却装置５とを主たる構成として備え、これらにさらに集塵装置６を備えて概略構成されている。このうち基台２は、コンクリート体Ｃの表面に固定するための板状部材からなるベース２１と、このベース２１の設置面に対して近接して平行に延びる支持部材２２とを備えている。

ワイヤーソー３は、鋼線等の多数の金属線を撚った可撓性を有するワイヤーの外周に、ダイヤモンド砥粒等を含んだ砥粒層を外周に有する環状のビーズ（図示省略）が、このワイヤーの長手方向に所定の間隔を空けて多数取り付けられたものであり、長手方向に隣接するビーズ間のワイヤー外周にはゴム等の被腹膜が被覆されている。

駆動装置４は、コンクリート体Ｃ上に載置させた状態で例えばアンカー等によって基台２に固定され、無端状をなすワイヤーソー３を巻き回す複数のプーリ４１、４２、４３が取り付けられている。そのうち一部のプーリ（後述する移動プーリ４３）を基台２の設置面に直交する方向で基台２の固定側から離れる方向（図１〜図３の紙面に向かって上側、図１及び図２に示す矢印Ｅ方向）へ移動させるための移動機構４４が切断装置１の幅方向略中央に配置された構成となっている。

ワイヤーソー３を巻き架けるプーリは、基台２の幅方向両側で左右対称に配置され、駆動モーター４５（図３参照）によって回転力をワイヤーソー３に伝達する一対の駆動プーリ４１（４１Ａ、４１Ｂ）と、駆動プーリ４１Ａ、４１Ｂどうし間で支持部材２２に回転自在に固定された３つの固定プーリ４２（４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ）と、それら固定プーリ４２Ａ〜４２Ｃに対して近接離反するように離れる方向（矢印Ｅ方向）へ移動可能とされる一対の移動プーリ４３（４３Ａ、４３Ｂ）とからなる。各駆動プーリ４１Ａ、４１Ｂは、図２で時計回り（矢印Ｆ１方向）に回転することで、ワイヤーソー３に矢印Ｆ２方向（図１参照）への回転力を付加する構成となっている。

すなわち、各プーリ４１、４２、４３に巻き架けられるワイヤーソー３は、左右方向で右側に位置する符号４１Ｂの第２駆動プーリの基台２の設置面と反対側の外周部に巻き架けられ、このうち切断装置１の幅方向外側に位置する端部は、コンクリート体Ｃを巻き回すようにして予め設けておいた切断溝Ｍ１、Ｍ２内をその順で通過し、さらに切断溝Ｍ２から突き出された端部が左右方向で左側に位置する第１駆動プーリ４１Ａの設置面と反対側の外周部に巻き架けられ、次に固定プーリ４２Ａ〜４２Ｃと移動プーリ４３Ａ、４３Ｂとに交互に巻き架けられ、第２駆動プーリ４１Ｂに巻き架けられた他端部と接続されて無端状に連結されている。なお、第１駆動プーリ４１Ａは、本発明のプーリに相当する。

図４に示すように、移動機構４４は、一端をベース２１に固定させるとともに、ベース２１の設置面に直交する方向に延びる柱状のガイドレール４６と、ガイドレール４６に沿ってスライド可能に設けられた移動プレート４７と、移動プレート４７を駆動するためのスライド駆動モーター４８とを備えて構成されている。移動プレート４７は、一対の移動プーリ４３Ａ、４３Ｂをそれぞれ回転軸周りに回転可能に取り付け、ガイドレール４６に案内されて上下方向に進退可能となっている。

このように、切断装置１では、ワイヤーソー３が図１で時計回りの方向（走行方向Ｆ２）に上述した延設経路に沿って走行しつつ、移動機構４４によって移動プレート４７と共に移動プーリ４３Ａ、４３Ｂが緊張方向Ｅに移動することで、コンクリート体Ｃに巻き架けられているワイヤーソー３に緊張力を付加させることができ、そのコンクリート体Ｃとワイヤーソー３とが接触する切断面（図１に示す二点鎖線）が緊張方向Ｅに少しずつ移動しながら切断するように構成されている。

また、本切断装置１には、ワイヤーソー３の延設経路のうちワイヤーソー３がコンクリート体Ｃを切削した直後の位置に配置される第１駆動プーリ４１Ａを覆う第１カバー体７が設けられており、この第１カバー体７には冷却装置５が配設され、この冷却装置５によって第１駆動プーリ４１Ａとこれに巻き架けられているワイヤーソー３との両方に冷却気体が吹きかけられるようになっている。
なお、本実施の形態では、他方の第２駆動プーリ４１Ｂを覆う補助カバー体８（第２カバー体）が設けられ、固定プーリ４２と移動プーリ４３のすべてを覆う補助カバー体９（第２カバー体）が設けられており、第１カバー体７と第２カバー体８、９とのそれぞれの内空部が連通された状態となっている。

図２および図３に示すように、冷却装置５は、ボルテックスチューブを用いた冷却装置が採用され、ワイヤーソー３の延設経路で、ワイヤーソー３によりコンクリート体Ｃを切断した直後に位置する第１駆動プーリ４１Ａにおいて、その第１駆動プーリ４１Ａに巻き架けられている、切断直後のワイヤーソー３に向けて冷却気体を吹きかけるように配置されている。すなわち、この冷却装置５は、ボルテックスチューブが内蔵された管状の装置本体５１に、図示しないコンプレッサーから圧縮空気が供給される給気管５２が接続されており、この給気管５２から供給された圧縮空気が上記ボルテックスチューブによって高速回転させられて装置本体５１内で渦流を生じることにより圧縮、膨張させられて冷風と熱風とに分離させられ、装置本体５１の一端の噴射口５１ａから排出されるようになっている。

この噴射口５１ａの位置は、第１カバー体７の内部で第１駆動プーリ４１Ａの外周部から僅かに間隔（離間距離）をあけた位置であり、第１駆動プーリ４１Ａの外周部とともにこれに巻き架けられているワイヤーソー３にも同時に冷却気体を吹きかけられることが可能な構成となっている。上記離間距離としては、噴射口５１ａがワイヤーソー３から５ｍｍ離れるごとに冷却温度が略１０℃上がってしまう点と、ワイヤーソー３の走行時の振れによる接触を低減する点とから、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましいとされる。
なお、噴射口５１ａは、ワイヤーソー３が振れによって接触しても損傷しないようにゴム製などの材料から形成されている。そして、冷却装置５から噴出される冷却気体の温度等は、具体的には後述するが、供給される圧縮空気の圧力や温度、供給量、そしてボルテックスチューブの仕様によって調整可能となっている。

さらに、集塵装置６は、図示されない吸引手段に接続される吸引管６１が、カバー体７、８の切断溝Ｍの開口部に近い位置に取り付けられており、ワイヤーソー３とともに被切断物としてのコンクリート体Ｃから走行方向Ｆ２側に向けて噴出する被切断物の切屑（コンクリート粉）をカバー体７Ａ内に収容して吸引管６１から吸引することにより回収するようになされている。

次に、このように構成されたワイヤーソー切断装置１によって被切断物としてのコンクリート体Ｃを上述のように部分的に切断する場合のワイヤーソー切断方法について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、先ず、上述した延設経路を形成するように掛け渡されて無端状に接続されたワイヤーソー３が、コンクリート体Ｃに形成された切断溝Ｍ１、Ｍ２どうし間側の内側面と密着して接触するように、移動機構４４のスライド駆動モーター４８を駆動して移動プレート４７とともに移動プーリ４３Ａ、４３Ｂを緊張方向Ｅに移動させることで、固定プーリ４２と移動プーリ４３とが互いに引っ張り合うことになり、所定の緊張力が導入される。

そして、この状態から駆動モーター２５によって駆動プーリ４１Ａ、４１Ｂを回転駆動してワイヤーソー３を走行方向Ｆ２に走行させつつ、移動プレート４７を一対の移動プーリ４３Ａ、４３Ｂと共にさらに設置面から離れる方向（緊張方向Ｅ）に移動させるで、コンクリート体Ｃ内に位置するワイヤーソー３にさらに緊張力を付加し、図１の二点鎖線で示すようにコンクリート体Ｃを切り込んでゆき、コンクリート体Ｃの背面とワイヤーソー３とが接触する位置が、コンクリート体Ｃの表面側（切断装置１側）に向かうように漸次変化しながら切断されることとなる。

このとき、本切断装置１では、ワイヤーソー３の延設経路のうち、コンクリート体Ｃを切断した直後、すなわち切断溝Ｍから抜け出た直後の第１駆動プーリ４１Ａの外周部に巻き架けられたワイヤーソー３に、冷却装置５によって冷却気体を吹きかけることにより、多量の冷却水を噴出したりせずに、コンクリート体Ｃとの接触による摩擦によって高温となったワイヤーソー３を冷却させながら、コンクリート体Ｃの切断を行うことができる。
そのため、ワイヤーソー３の走行方向で第１駆動プーリ４１Ａよりも走行方向側に位置する他のプーリ（符号４１Ｂ、４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ、４３Ｂのプーリ）においても、走行されるワイヤーソー３が冷却された状態であることから、ワイヤーソー３の熱伝達により生じる磨耗を抑えることができる。
さらに、冷却装置５によって直接冷却されるワイヤーソー３を巻き架ける第１駆動プーリ４１Ａ自体においても、冷却気体が吹きかけられて冷却されるので、ワイヤーソー３の熱伝達により生じる磨耗を抑えることができる。

こうしてワイヤーソー３に吹きかけられる冷却気体の温度は、切断される被切断物（コンクリート体Ｃ）の切断面積や内部鉄筋の有無、あるいはワイヤーソー３の外径寸法や走行速度などによって上述のように調整されるが、例えば切断直後のワイヤーソー３の温度が１２０℃〜２１０℃に発熱される場合において、０．６ＭＰａ〜０．７ＭＰａの圧力で、０．４ｍ^３／ｍｉｎ〜０．８ｍ^３／ｍｉｎの風量で、０℃〜−４０℃の冷却気体を吹きかけることで、ワイヤーソー３の温度を３０℃〜５０℃に低下させることができる。
なお、この冷却気体の温度があまりに低温すぎると、ワイヤーソー３のビーズ間に被覆される被腹膜のゴムが低温劣化を生じて剥離してしまい、中のワイヤーがむき出しとなって却ってワイヤーソー３の寿命を短縮させてしまうおそれがある。従って、このようなワイヤーソー切断方法においては、冷却気体の温度は０℃〜−４０℃の範囲とされるのが望ましい。

また、本実施の形態では、冷却装置５の噴射口５１ａとワイヤーソー３との離間距離が、上述したように２ｍｍ〜１０ｍｍに設定されているので、第１駆動プーリ４１Ａに巻き架けられているワイヤーソー３の走行による振れによって互いに接触することを抑えつつ、ワイヤーソー３および第１駆動プーリ４１Ａに近い位置で効果的に冷却することができる。

さらに、水を使用しない冷却方法であるので、作業現場の周囲に冷却水や切屑の混ざった水が飛散したり流れ出たりすることがなく、清浄な環境を維持したまま切断作業を行うことができるという効果を奏する。
また、こうして冷却気体をワイヤーソー３に吹きかけることにより、ワイヤーソー３の表面に付着した被切断物の切屑（本実施の形態ではコンクリート体Ｃから削り取られたコンクリート粉）を吹き飛ばして除去することができるので、切屑によるワイヤーソー３の目詰まりを防ぐとともに一層確実な冷却を図ることも可能となる。

そして、冷却装置５からワイヤーソー３に吹きかけられた冷却気体を第１カバー体７内に封じ込めておくことができるので、直接冷却気体が吹きかけられないワイヤーソー３および第１駆動プーリ４１Ａの他の部分も間接的に冷却する効果があり、プーリ全体を効率的に冷却することができる。
しかも、第１カバー体７内に封じ込まれている冷却気体が、第１カバー体７と内空部が連通していて他のプーリが収容されている第２カバー体８、９内へ流入して、その第２カバー８、９体の内部温度も低下するので、他のプーリ（符号４１Ｂ、４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ、４３Ｂのプーリ）とこれに巻き架けられる位置でワイヤーソー３の温度を下げることが可能である。

さらに、本実施の形態によれば、ワイヤーソー３の延設経路のうちコンクリート体Ｃに接触して切断していない範囲では、ワイヤーソー３が冷却されて一旦低温に戻されるので、
コンクリート体Ｃの切断時の発熱を抑える効果をももたせることができる。

一方、本切断装置１では、第１カバー体７と、第２カバー体８内に集塵装置６の吸引管６１が配設されているので、ワイヤーソー３に付着して排出される切屑がカバー体７、８内に捕集されて吸引管６１により吸引、回収され、切屑の飛散を防止することができる。

上述のように本実施の形態によるワイヤーソー切断装置では、コンクリート体Ｃを切断した直後のワイヤーソー３がそれを巻き架ける第１駆動プーリ４１Ａとともに冷却気体が吹きかけられことで冷却され、その第１駆動プーリ４１Ａよりもワイヤーソー３の走行方向で走行方向側に位置する他のプーリ（符号４１Ｂ、４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ、４３Ｂのプーリ）においても、走行されるワイヤーソー３が冷却された状態で通過することになるため、ワイヤーソー３の熱伝達により生じる磨耗を抑えることができ、すべてのプーリの耐久性を向上させることができる。

以上、本発明によるワイヤーソー切断装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では冷却気体を吹きかけるプーリを第１駆動プーリ４１Ａとしているが、これに限定されることはなく、ワイヤーソー切断装置に備えられるプーリの配置形態に応じて冷却するプーリを設定すればよい。要は、被切断物を切断した直後のワイヤーソー３をプーリとともに冷却できればよいのであって、プーリ自体は、駆動プーリでも従動プーリであってもかまわない。
そして、ワイヤーソー３の延設経路、駆動装置４の各プーリ４１、４２、４３の配置、数量、大きさ等の構成は本実施の形態に限定されることはなく、被切断物の形状、材質、切断範囲などの条件に応じて、任意に設定することができる。

また、冷却装置５の噴出口５１ａの位置は、切断直後のワイヤーソー３が巻き架けられる第１駆動プーリ４１Ａの外周部の範囲であればよく、その位置は特定された一点である必要はなく、例えばその第１駆動プーリ４１Ａの外周部の巻き架けられる範囲のうち、巻き架け開始位置に近いほど冷却効果が高いことはいうまでもない。

また、本実施の形態では第２カバー体８、９を設けているが、これに限定されることはなく、第１駆動プーリ４１Ａを覆う第１カバー体７のみであってもよい。そして、その第１カバー体７においても、上述した冷却効果の点からも設けられることが好ましいが、省略した構成であってもかまわない。

さらに、本実施の形態のワイヤーソー切断装置では、ボルテックスチューブを用いた冷却装置５が用いられており、コンプレッサーから圧縮空気を供給するだけで低温の冷却気体を発生させることが可能な簡単な構造であるので好適であるが、このような冷却装置５以外にも、例えば低温の炭酸ガスや液体窒素等の液体化されたガスを、必要に応じて空気等と混合して温度調整した上で、冷却気体としてワイヤーソー３に吹きかけるような冷却装置を用いるようにしてもよい。

本発明の実施の形態による射出成形機の型締装置の概略構成を示す側面図である。 図１に示すワイヤーソー切断装置の一部破断正面図である。 ワイヤーソー切断装置の側面図であって、図２に示すＡ−Ａ線矢視図である。 ワイヤーソー切断装置の平面図である。

符号の説明

１ 切断装置（ワイヤーソー切断装置）
３ ワイヤーソー
４ 駆動装置
４１、４１Ａ、４１Ｂ 駆動プーリ
４２、４２Ａ〜４２Ｃ 固定プーリ
４３、４３Ａ、４３Ｂ 移動プーリ
４４ 移動機構
５ 冷却装置
５１ａ 噴射口
６ 集塵装置
Ｃ コンクリート体（被切断物）
Ｅ 緊張方向
Ｆ１ 駆動プーリ４１の回転方向
Ｆ２ ワイヤーソー３の走行方向

Claims (3)

1. 被切断物に接触するように延設されるワイヤーソーと、このワイヤーソーをその延設経路に沿った走行方向に案内するとともに走行駆動させるためのプーリとを備えたワイヤーソー切断装置であって、
   前記ワイヤーソーの延設経路で、前記ワイヤーソーにより前記被切断物を切断した直後に位置するプーリにおいて、そのプーリに巻き架けられている、切断直後のワイヤーソーに向けて冷却気体を吹きかける冷却装置を設けたことを特徴とするワイヤーソー切断装置。
2. 前記冷却装置によって冷却される前記ワイヤーソーを巻き架けるプーリは、第１カバー体によって覆われていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーソー切断装置。
3. 前記第１カバー体と、該第１カバー体内に配される前記プーリでない他のプーリを覆う第２カバー体とのそれぞれの内空部が連通されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーソー切断装置。

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