(57)【要約】【課題】膜電極接合体吸引搬送装置において、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送することである。【解決手段】積層されて置かれる複数の膜電極接合体１８を吸引ヘッド１２で１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置１０であって、吸引ヘッド１２の吸引面が凹面５０であることを特徴とし、特に、吸引ヘッド１２は、積層されて置かれる第１膜電極接合体６０を吸着する吸着板４０と、吸着板４０に配置され、第１膜電極接合体６０を吸引する吸引部３８と、吸引部３８による吸引の際に第１膜電極接合体６０を変形させるため、吸着板４０に突出して配置される突出部５２からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置であって、
吸引ヘッドの吸引面が凹面であることを特徴とする燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置。
【請求項２】
積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置であって、
吸引ヘッドは、
積層されて置かれる第１膜電極接合体を吸着する吸着板と、
吸着板に配置され、第１膜電極接合体を吸引する吸引部と、
吸引部による吸引の際に第１膜電極接合体を変形させるため、吸着板に突出して配置される突出部と、
を有し、
第１膜電極接合体を吸引することにより変形させて、第１膜電極接合体の下に置かれる第２膜電極接合体との間に隙間を形成することを特徴とする燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置。
【請求項３】
積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送方法であって、
積層されて置かれる第１膜電極接合体を吸引するために吸引ヘッドを下降する吸引ヘッド下降工程と、
第１膜電極接合体を、吸引ヘッドの吸着板に配置される吸引部で吸引して、吸着板に突出して配置される突出部で変形させる膜電極接合体吸引工程と、
第１膜電極接合体を吸着板に吸着して、吸引ヘッドを上昇させる吸引ヘッド上昇工程と、
を有し、
第１膜電極接合体を吸引することにより変形させて、第１膜電極接合体の下に置かれる第２膜電極接合体との間に隙間を形成することを特徴とする燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体吸引搬送装置及び膜電極接合体吸引搬送方法に係り、特に、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置及び膜電極接合体吸引搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、高効率と優れた環境特性を有する電池として近年脚光を浴びている。燃料電池は、一般的に、燃料である水素に空気中の酸素を化学反応させて、電気エネルギーをつくりだしている。
【０００３】
燃料電池の種類は、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、アルカリ型、固体高分子型等がある。この中でも、常温で起動しかつ起動時間が速い等の利点を有する固体高分子型の燃料電池が注目されている。
【０００４】
固体高分子型の燃料電池の単電池は、電解質膜と、触媒層と、ガス拡散層と、セパレータとを含んで構成される。このうち電解質膜と、触媒層と、ガス拡散層とを一体化したものは、膜電極接合体と呼ばれている。
【０００５】
図５は、固体高分子型の燃料電池の膜電極接合体６８の構成を示す図である。膜電極接合体６８は、電解質膜７０の両側にそれぞれアノード極側の触媒層とカソード極側の触媒層とが積層され、アノード極側の触媒層にアノード極側のガス拡散層７２が積層され、カソード極側の触媒層にカソード極側のガス拡散層７４が積層されて構成される。
【０００６】
電解質膜７０は、化学的に安定であるフッ素系樹脂、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸のイオン交換膜が用いられる。パーフルオロカーボンスルホン酸のイオン交換膜としては、ナフィオン膜（デュポン社の登録商標）等が用いられる。触媒層は、白金等の触媒をカーボンブラック等の触媒の担体に付着して用いられる。カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック（ライオン社製）等が用いられる。ガス拡散層７２，７４には、導電性を有するカーボン材料、例えば、カーボンペーパーやカーボン布等が用いられる。ここで、触媒層とガス拡散層７２，７４とは、燃料電池の電極としての機能を有している。
【０００７】
膜電極接合体６８は、セパレータに組付けされるまでの間は、収納のため積層されて収納ステーションに置かれている。膜電極接合体６８がセパレータに組付けられるときには、膜電極接合体６８を収納ステーションから組付けステーションヘ搬送し、セパレータと一体化される。
【０００８】
膜電極接合体６８を搬送する方法としては、例えば、膜電極接合体６８を吸引ヘッドで吸引して搬送する方法がある（例えば、特許文献１参照）。膜電極接合体６８を吸引により搬送するのは、膜電極接合体６８をチャッキングにより挟んで搬送したり、ツメ等に引掛けて搬送すると、膜電極接合体６８を損傷する可能性があるからである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２２８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図６は、積層された膜電極接合体８６を従来の吸引ヘッド７６で吸引する際に、吸引ヘッド７６を積層された膜電極接合体８６に押し当てた状態を示す図である。積層された膜電極接合体８６の高さは、膜電極接合体と膜電極接合体との間に気泡を有するため、場所により多少異なっている。そのため、最上層の第１層の膜電極接合体７８を吸引ヘッド７６で吸引する際には、吸引ヘッド７６を第１層の膜電極接合体７８に押し当てて吸引する。図６の左側の拡大図で示すように、吸引ヘッド７６を第１層の膜電極接合体７８に押し当てることで、第１層の膜電極接合体７８とその下の第２層の膜電極接合体８０との間に生じている気泡８２は除去される。そして、第１層の膜電極接合体７８と第２層の膜電極接合体８０との間は、真空８４となる。
【００１１】
図７は、吸引ヘッド７６で第１層の膜電極接合体７８を吸引７７している状態を示す図である。第１層の膜電極接合体７８を吸引ヘッド７６で吸引７７して持ち上げようとすると、図７の右側の拡大図に示すように第１層の膜電極接合体７８と第２層の膜電極接合体８０との間の真空８４が維持されているので、真空８４の吸引力によって第２層の膜電極接合体８０も同時に持ち上げられる。また、各々の膜電極接合体の質量は、略１０ｇ以下であり非常に軽いため、第２層の膜電極接合体８０が、第１層の膜電極接合体７８と分かれて、第２層の膜電極接合体８０の自重で落下することは難しい。したがって、上記従来技術では、第１層の膜電極接合体７８のみを吸引７７により搬送することは困難である。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、かかる課題を解決し、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する膜電極接合体吸引搬送装置及び膜電極接合体吸引搬送方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る膜電極接合体吸引搬送装置は、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送装置であって、吸引ヘッドの吸引面が凹面であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る膜電極接合体吸引搬送装置において、吸引ヘッドは、積層されて置かれる第１膜電極接合体を吸着する吸着板と、吸着板に配置され、第１膜電極接合体を吸引する吸引部と、吸引部による吸引の際に第１膜電極接合体を変形させるため、吸着板に突出して配置される突出部とを有し、第１膜電極接合体を吸引することにより変形させて、第１膜電極接合体の下に置かれる第２膜電極接合体との間に隙間を形成することが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明に係る膜電極接合体吸引搬送方法は、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送する燃料電池用の膜電極接合体吸引搬送方法であって、積層されて置かれる第１膜電極接合体を吸引するために吸引ヘッドを下降する吸引ヘッド下降工程と、第１膜電極接合体を吸引ヘッドの吸着板に配置される吸引部で吸引して、吸着板に突出して配置される突出部で変形させる膜電極接合体吸引工程と、第１膜電極接合体を吸着板に吸着して、吸引ヘッドを上昇させる吸引ヘッド上昇工程と、を有し、第１膜電極接合体を吸引することにより変形させて、第１膜電極接合体の下に置かれる第２膜電極接合体との間に隙間を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記の膜電極接合体吸引搬送装置及び膜電極接合体吸引搬送方法によれば、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッドで１体ずつ吸引して搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、膜電極接合体吸引搬送装置１０の構成を示す図であり、図２は膜電極接合体吸引搬送装置１０の吸引部分の斜視図である。膜電極接合体吸引搬送装置１０は、吸引ヘッド１２と、シリンダ１４と、膜電極接合体置き台１６と、シャフト２０と、膜電極接合体ガイド２２と、プレート２４と、膜電極接合体受取高さ位置検知センサー２６と、ベルト２８と、モーター３０と、フォーク３２と、アクチュエータ３４と、膜電極接合体移載台３６とから構成される。
【００１８】
膜電極接合体置き台１６は、複数の膜電極接合体１８が積層されて置かれるものであり、膜電極接合体置き台１６を上昇または下降させるためのシャフト２０に固定される。そして、シャフト２０は、ベルト２８に連結され、ベルト２８はモーター３０と連結される。膜電極接合体置き台１６の大きさは、膜電極接合体１８の大きさと略同じであるが、特にこれに限定されることはない。膜電極接合体置き台１６には、略４００枚の膜電極接合体が置かれる。膜電極接合体置き台１６の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料が用いられる。勿論、金属材料だけでなく、高分子材料や無機材料等を用いることもできる。
【００１９】
膜電極接合体ガイド２２は、膜電極接合体置き台１６が上昇または下降する際に、積層されて置かれる複数の膜電極接合体１８がずれないようにするためのものであり、プレート２４に配置される。膜電極接合体ガイド２２の高さは、積層されて置かれる膜電極接合体１８の高さと略同じであり、例えば、略２００ｍｍであるが、特にこれに限定されることはない。膜電極接合体ガイド２２の材料については、上述した膜電極接合体置き台１６と同様の材料を用いることができる。
【００２０】
膜電極接合体受取高さ位置検知センサー２６は、膜電極接合体１８を吸引する位置を検知するものであり、膜電極接合体ガイド２２等に配置される。膜電極接合体受取高さ位置検知センサー２６は、赤外線等により膜電極接合体１８の位置を検知する光学式タイプの位置検知センサーが用いられる。勿論、膜電極接合体１８が位置検知センサーと接触することによって膜電極接合体１８の位置を検知する接触式タイプの位置検知センサーを用いることができ、膜電極接合体１８の位置を検知できるセンサーであれば、特に、これらの位置検知センサーに限定されることはない。
【００２１】
吸引ヘッド１２は、膜電極接合体１８を吸引するためのものであり、吸引ヘッド１２を上昇または下降させるためのシリンダ１４と連結されている。吸引ヘッド１２は、膜電極接合体１８を吸引するための吸引部３８と、膜電極接合体１８を吸着するための吸着板４０とから構成される。
【００２２】
吸引ヘッド１２の吸引部３８は、一般的に、空気等を吸引する際に使用される吸引ポンプや真空ポンプ等の吸引装置が用いられる。勿論、吸引部３８の吸引力は、膜電極接合体１８を吸引できる能力を有すればよく、これらの吸引装置に限定されることはない。
【００２３】
図３は、吸引ヘッド１２の吸着板４０の構成を示す図である。吸着板４０の大きさは、膜電極接合体１８の大きさと略同じであり、例えば、略２００ｍｍ×略２２０ｍｍである。勿論、吸着板４０の大きさは、これに限定されることはない。また、吸着板４０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料が用いられる。勿論、特にこれらに限定されることはなく、高分子材料や無機材料等を用いることもできる。
【００２４】
吸着板４０には、吸引部３８により膜電極接合体１８を吸引するための孔４２を複数有する吸引領域４４が設けられる。吸引領域４４は、例えば、吸着板４０の略中央に設けられ、吸引領域の幅４６は、略１００ｍｍである。勿論、吸引領域４４は、特にこのような配置や大きさに限定されることはない。
【００２５】
膜電極接合体１８を吸引するための孔４２は、ドリル等の機械加工により吸着板４０に穿設される。孔４２の孔径が小さいと膜電極接合体１８の吸引が十分でなく、孔４２の孔径が大きいと孔４２の中に膜電極接合体１８が吸い込まれて損傷する可能性がある。したがって、孔径は、例えば、略２ｍｍが用いられる。また、孔径は、略０．５ｍｍ以上略５ｍｍ以下であってもよい。勿論、膜電極接合体１８に損傷を与えることなく吸引できるのであれば、孔径は、これらに限定されることはない。また、孔４２の中心から中心までの間隔４８は、例えば、略１０ｍｍが用いられる。勿論、膜電極接合体１８を吸引できるのであれば、孔４２の間隔４８は、これに限定されることはない。
【００２６】
吸着板４０は、膜電極接合体１８の吸引時に膜電極接合体１８が吸着板４０と接触することによる傷付き防止や吸着板４０と膜電極接合体１８との化学反応防止のためにコーティング処理される。コーティング材料は、化学的に安定なフッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂が用いられる。
【００２７】
その他のフッ素系樹脂としては、パーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）樹脂、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）樹脂、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）樹脂、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）樹脂等を用いることができる。
【００２８】
このようなコーティング処理は、一般的に、浸漬法によりなされる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂を含んだ分散材の中に吸着板４０を浸漬し、乾燥し、焼成することによって処理される。勿論、浸漬法だけでなく他の方法であるスプレー法や塗布法等によりコーティング処理してもよい。また、他のコーティング材料としては、シリコン樹脂等を用いることができるが、特にこれらの材料に限定されることはない。
【００２９】
吸引ヘッド１２の吸引面５０は、吸引部３８による吸引の際に膜電極接合体１８を変形させるための凹面であることを要するので、吸着板４０には、突出部５２が配置される。突出部５２は、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂のシートが用いられる。勿論、その他の材料を用いてもよいし、吸着板４０と同じ材料を用いてもよい。そして、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂のシートを所定の大きさに切断し、粘着テープや接着剤等で吸着板４０に固着される。勿論、ボルト等により吸着板４０に締結してもよい。
【００３０】
また、突出部５２は、吸着板４０と一体として成形することができる。その場合は、突出部５２は、上述した吸着板４０と同じ材料が用いられる。そして、突出部５２は、突出部５２の段差角部による膜電極接合体１８の傷付き防止や膜電極接合体１８との化学反応防止等のために、上述したようにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等のコーティング処理がなされる。
【００３１】
突出部５２は、例えば、吸着板４０の吸引領域４４を挟んで両側に配置される。各々の突出部５２の幅５４は、例えば、略５０ｍｍである。勿論、突出部５２の配置や幅等については、特にこれらに限定されることはない。
【００３２】
突出部５２の厚みは、厚みが小さいと膜電極接合体１８が十分に変形することができない。また、突出部５２の厚みは、膜電極接合体１８の厚みよりも大きいと、膜電極接合体１８の変形が大きくなり破損する可能性がある。したがって、膜電極接合体１８の厚みが、例えば、略０．５ｍｍである場合には、突出部５２の厚みは、例えば、略０．２ｍｍが用いられる。また、突出部５２の厚みは、略０．１ｍｍ以上略０．５ｍｍ以下であってもよく、好ましくは、略０．１ｍｍ以上略０．３ｍｍ以下が用いられる。
【００３３】
突出部５２の段差の形状は、膜電極接合体１８間に空気が入りやすくするために、直線形状が用いられる。勿論、膜電極接合体１８との間に空気が入りやすい形状であれば、直線形状に限定されることはない。
【００３４】
再び図１に戻り、吸引ヘッド１２は、フォーク３２にボルト等により締結され、フォーク３２は、吸引ヘッド１２を上昇または下降させるためにシリンダ１４に締結される。そして、フォーク３２は、膜電極接合体を吸引した吸引ヘッド１２を膜電極接合体移載台３６へ移動させるために、アクチュエータ３４にボルト等により締結される。
【００３５】
つぎに、上記構成の膜電極接合体吸引搬送装置１０を用いた膜電極接合体吸引搬送方法について説明する。図４は、膜電極接合体吸引搬送方法を示す図である。膜電極接合体吸引搬送方法は、積層されて置かれる第１膜電極接合体６０を吸引するために吸引ヘッド１２を下降する吸引ヘッド下降工程（Ｓ１０）と、第１膜電極接合体６０を吸引ヘッド１２の吸着板４０に配置される吸引部３８で吸引して、吸着板４０に突出して配置される突出部５２で変形させる膜電極接合体吸引工程（Ｓ１２）と、第１膜電極接合体６０を吸着板４０に吸着して、吸引ヘッド１２を上昇させる吸引ヘッド上昇工程（Ｓ１４）と、からなる。
【００３６】
まず、吸引ヘッド１２が最上層の第１膜電極接合体６０を吸引する位置まで、膜電極接合体置き台１６を上昇させる。そのために、モーター３０の回転駆動力をベルト２８に伝達させ、ベルト２８に伝達された駆動力を、さらにシャフト２０に伝達させる。これにより、シャフト２０に固定された膜電極接合体置き台１６が上昇する。ここで、膜電極接合体置き台１６に積層されて置かれる膜電極接合体１８は、膜電極接合体ガイド２２にガイドされながら上昇する。
【００３７】
吸引ヘッド１２が第１膜電極接合体６０を吸引する位置まで膜電極接合体置き台１６が上昇すると、膜電極接合体受取高さ位置検知センサー２６により、その位置を検知する。そして、モーター３０の回転が停止し、膜電極接合体置き台１６の上昇が停止する。そして、膜電極接合体置き台１６は、吸引ヘッド１２が第１膜電極接合体６０を吸引する位置で待機する。
【００３８】
第１膜電極接合体６０を吸引するために、吸引ヘッド下降工程（Ｓ１０）により、吸引ヘッド１２の突出部５２が第１膜電極接合体６０を押し当てるまで吸引ヘッド１２を下降させる。吸着板４０の突出部５２が第１膜電極接合体６０を押し当てたら、吸引ヘッド１２の下降を停止し、第１膜電極接合体６０の吸引を開始する。
【００３９】
膜電極接合体吸引工程（Ｓ１２）による吸引は、吸引ヘッド１２の吸引部３８により、吸着板４０と第１膜電極接合体６０との間の空気を、吸着板４０の孔４２を介して吸引する。吸引を開始すると、吸着板４０に配置される突出部５２により、第１膜電極接合体６０は弓状に変形、例えば、弾性変形する。第１膜電極接合体６０は、ほとんど空気を通さないため、吸引部３８の吸引力は、第２膜電極接合体６２には働かない。したがって、第１膜電極接合体６０と第２膜電極接合体６２との間に空気が入って、第１膜電極接合体６０とその下の第２膜電極接合体６２との間の真空が開放されて隙間ができる。
【００４０】
そして、吸引ヘッド上昇工程（Ｓ１４）により、吸引ヘッド１２を第１膜電極接合体６０を吸引した状態で上昇させる。このとき、第１膜電極接合体６０と第２膜電極接合体６２との間の真空は開放されているので、第２膜電極接合体６２が第１膜電極接合体６０と同時に持ち上げられることはない。また、第２膜電極接合体６２は、膜電極接合体置き台１６が上昇することで、膜電極接合体受取高さ位置検知センサー２６により検知され、吸引ヘッド１２が第２膜電極接合体６２を吸引する位置で待機する。
【００４１】
第１膜電極接合体６０を吸引した吸引ヘッド１２は、アクチュエータ３４によって、膜電極接合体移載台３６へ移動する。吸引ヘッド１２は、膜電極接合体移載台３６の位置で停止し、第１膜電極接合体６０をセットするための所定の位置までシリンダ１４により下降する。吸引ヘッド１２は、所定の位置まで下降したら停止し、吸引部３８の吸引を停止する。吸引部３８の吸引が停止すると、第１膜電極接合体６０は、吸着板４０から離れて膜電極接合体移載台３６の上にセットされ搬送が完了する。
【００４２】
第２膜電極接合体６２を搬送するため、吸引ヘッド１２は、所定の位置までシリンダ１４により上昇してから、アクチュエータ３４により元の位置まで移動する。
【００４３】
以上、上記膜電極接合体吸引搬送装置１０及び膜電極接合体吸引搬送方法によれば、積層されて置かれる複数の膜電極接合体を吸引ヘッド１２で１体ずつ吸引して搬送することができる。したがって、膜電極接合体吸引搬送装置１０及び膜電極接合体吸引搬送方法により膜電極接合体を自動で搬送することができるので、燃料電池の生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態である膜電極接合体吸引搬送装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態である膜電極接合体吸引搬送装置の吸引部分の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態である吸引ヘッドに配置される吸着板の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態である膜電極接合体吸引搬送方法の工程を示す図である。
【図５】膜電極接合体の構成を示す図である。
【図６】積層された膜電極接合体を従来の吸引ヘッドで吸引する際に、吸引ヘッドを膜電極接合体に押し当てた状態を示す図である。
【図７】従来の吸引ヘッドで第１層の膜電極接合体を吸引している状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  膜電極接合体吸引搬送装置、１２  吸引ヘッド、１４  シリンダ、１６  膜電極接合体置き台、１８  膜電極接合体、２０  シャフト、２２  膜電極接合体ガイド、２４  プレート、２６  膜電極接合体受取高さ位置検知センサー、２８  ベルト、３０  モーター、３２  フォーク、３４  アクチュエータ、３６  膜電極接合体移載台、３８  吸引部、４０  吸着板、４２  孔、５０  吸引面、５２  突出部、６０  第１膜電極接合体、６２  第２膜電極接合体、６８  固体高分子型の燃料電池の膜電極接合体、７０  電解質膜、７２  アノード極側のガス拡散層、７４  カソード極側のガス拡散層、７６  従来の吸引ヘッド、７８  第１層の膜電極接合体、８０  第２層の膜電極接合体。
【図１】
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【図２】
2006294314.tif 000004
【図３】
2006294314.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006294314.tif 000008
【図７】
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