(57)【要約】【課題】気化器の高周波騒音が容易に抑制できる手段を提供する。【解決手段】共鳴を生じる空間１６を内部に有する対象物１に取り付けられる共鳴抑制具５０である。頭部５１ａ及び雄ネジ部５１ｂを有するボルト体５１の内部に、空間１６に起因する固有振動数に基づいて形成される共鳴洞５３を備える。雄ネジ部５１ｂの突端に、ネジ穴１７に雄ネジ部５１ｂを捩じ込むことによって共鳴洞５３と空間１６とを連通させる開口５２が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共鳴を生じる空間を内部に有する対象物に取り付けられる共鳴抑制具であって、
工具によって回転可能な頭部、及び、当該頭部から回転軸方向に突出し、前記空間に連通した前記対象物のネジ穴に螺合する雄ネジ部、を有するボルト体と、
前記ボルト体の内部に、前記空間に起因する固有振動数に基づいて形成される共鳴洞と、
を備え、
前記雄ネジ部の突端に、前記ネジ穴に前記雄ネジ部をねじ込むことによって前記共鳴洞と前記空間とを連通させる開口が形成されている共鳴抑制具。
【請求項２】
請求項１に記載の共鳴抑制具において、
前記共鳴洞は、
前記開口に連なる小径洞と、
前記小径洞に連なる、当該小径洞よりも断面積が大きな大径洞と、
を有し、
前記大径洞が前記頭部の内部に形成されている共鳴抑制具。
【請求項３】
請求項２に記載の共鳴抑制具において、
前記ボルト体が、前記頭部において回転軸方向に二分される第１部材及び第２部材を含む共鳴抑制具。
【請求項４】
気化器であって、
気化器本体の内部に設けられ、流入する液化した高圧の流体を加温する第１室と、
前記第１室と接続通路を介して連通するように前記気化器本体の内部に設けられ、前記第１室で加温された前記流体を気化させて流出させる第２室と、
前記第２室の圧変動に応じて前記接続通路を開閉する弁体と、
前記第２室に起因する固有振動数に基づいて形成された共鳴洞を内部に有する共鳴抑制体と、
を備え、
前記共鳴洞が前記第２室に連通するように、前記気化器本体に前記共鳴抑制体が設けられている気化器。
【請求項５】
請求項４に記載の気化器において、
前記共鳴抑制体が、請求項１〜請求項３のいずれかに記載されている共鳴抑制具からなり、前記第２室に連通するように前記気化器本体に形成されたネジ穴に着脱可能に取り付けられている気化器。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の気化器において、
前記共鳴抑制体が、前記第２室の内部で生じる前記流体の脈動波形の振幅が大きくなる位置に配置されている気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共鳴抑制具及び気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する先行技術として、特許文献１がある。特許文献１には、液化石油ガス（ＬＰＧ）を気化させるベーパライザー（気化器）が開示されている。
【０００３】
ＬＰＧを燃料として用いる内燃機関では、液化した状態で燃料タンクに貯留されているＬＰＧを、内燃機関に気化させて供給する必要があることから、燃料の供給経路には、ＬＰＧを加温して気化させるベーパライザーが設置されている。
【０００４】
特許文献１では、気化器に相当するレギュレータ６と内燃機関との間に、レゾネータ３２が設置されたエアホース３１が接続されていて、内燃機関の吸気に伴う圧力脈動をレゾネータ３２で吸収するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１８５４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＰＧは、プロパンガスやブタンガスなどで構成されていて、プロパンガスの含量別に、様々なタイプがある。ＬＰＧは、プロパンガスの含量が多くなるほど気化しやすくなるため、寒冷地などでは、気温が下がってＬＰＧが気化し難くなる冬季に、プロパンガスの含量が多いタイプのＬＰＧ（高濃度ＬＰＧ）が使用されている。
【０００７】
ところが、高濃度ＬＰＧが、気化し易い夏季などにも使用される場合があり、その場合、詳細は後述するが、気化器で高周波騒音が発生し得ることが判明した。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高周波騒音が容易に抑制できる手段を提供するとともに、高周波騒音の発生が防止できる気化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで開示する手段の１つは、気化器等、共鳴を生じる空間を内部に有する対象物に取り付けられる共鳴抑制具である。
【００１０】
前記共鳴抑制具は、工具によって回転可能な頭部、及び、当該頭部から回転軸方向に突出し、前記空間に連通した前記対象物のネジ穴に螺合する雄ネジ部、を有するボルト体と、前記ボルト体の内部に、前記空間に起因する固有振動数に基づいて形成される共鳴洞と、を備える。そして、前記雄ネジ部の突端に、前記ネジ穴に前記雄ネジ部をねじ込むことによって前記共鳴洞と前記空間とを連通させる開口が形成されている。
【００１１】
この共鳴抑制具によると、工具で締結可能なボルト体を備えているので、一般的な締結具と同等に扱え、利便性に優れる。そして、その内部には、共鳴を生じる空間に起因する固有振動数に基づいて形成される共鳴洞が形成されており、その空間に連通した対象物のネジ穴にねじ込むことにより、その空間に共鳴洞を連通させられるようになっている。
【００１２】
その空間では、共鳴の原因となる脈動が生じるが、共鳴洞により、その空間にその脈動と逆位相の脈動を発生させることができる。それにより、両脈動が相殺されることで、共鳴の原因となる脈動が抑制され、高周波騒音の発生が防止できる。従って、高周波騒音の抑制が容易にできる。
【００１３】
具体的には、前記共鳴洞は、前記開口に連なる小径洞と、前記小径洞に連なる、当該小径洞よりも断面積が大きな大径洞と、を有し、前記大径洞が前記頭部の内部に形成されているようにするとよい。
【００１４】
そうすれば、内部に空洞を形成しても、ボルト体の形状を活用して、十分な強度を確保することができる。
【００１５】
具体的には、前記ボルト体が、前記頭部において回転軸方向に二分される第１部材及び第２部材を含むようにするとよい。
【００１６】
そうすれば、精度の高い共鳴抑制具を容易に製造できる。すなわち、ボルト体の内部奥方に、大きな閉空間である大径洞を精度高く形成するのは難しいが、このような構成であれば、ドリル等の掘削によって大径洞が形成できるので、精度の高い大径洞が、簡単に、しかも自在に形成できる。
【００１７】
ここで開示する手段のもう１つは、気化器である。
【００１８】
前記気化器は、気化器本体の内部に設けられ、流入する液化した高圧の流体を加温する第１室と、前記第１室と接続通路を介して連通するように前記気化器本体の内部に設けられ、前記第１室で加温された前記流体を気化させて流出させる第２室と、前記第２室の圧変動に応じて前記接続通路を開閉する弁体と、前記第２室に起因する固有振動数に基づいて形成された共鳴洞を内部に有する共鳴抑制体と、を備える。そして、前記共鳴洞が前記第２室に連通するように、前記気化器本体に前記共鳴抑制体が設けられている。
【００１９】
この気化器によれば、第２室で共鳴を生じる流体の脈動が発生しても、共鳴抑制体で抑制できるので、高周波騒音の発生を防止することができる。
【００２０】
特に、前記共鳴抑制体として、前述した共鳴抑制具を使用し、前記第２室に連通するように前記気化器本体に形成されたネジ穴に着脱可能に取り付けられているようにするのが好ましい。
【００２１】
そうすれば、気化器で高周波騒音が発生しても、極めて簡単にその発生を防止することができる。通常、気化器には、メンテナンス用に第２室に連通するネジ穴が設けられているので、既存の気化器にも対応でき、汎用性に優れる。
【００２２】
更には、前記共鳴抑制体は、前記第２室の内部で生じる前記流体の脈動波形の振幅が大きくなる位置に配置するのが好ましい。
【００２３】
そうすれば、第２室の内部で生じる流体の脈動に対し、効率よく逆位相の脈動を作用させることができるので、高周波騒音を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の共鳴抑制具によれば、高周波騒音を容易に抑制できる。また、本発明の気化器によれば、高周波騒音の発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の気化器を示す概略図である。
【図２】気化器の動作を説明するために、気化器の要部を示す概略図である。
【図３】共鳴抑制具の縦断面図である。
【図４】共鳴抑制具の分解斜視図である。
【図５】共鳴抑制具の取付位置を説明するための、気化器の簡略図である。
【図６】検証試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２７】
＜気化器＞
（気化器の構成）
図１に、本実施形態の気化器（ベーパライザー１）を示す。このベーパライザー１は、例えば、ＬＰＧ（流体の一例）を燃料に用いて走行する自動車などに搭載されており、液化した高圧のＬＰＧを気化させてエンジンに供給するために、燃料タンクとエンジンとを接続している燃料供給経路の途中に設けられている。
【００２８】
ベーパライザー１は、その燃料供給経路を構成している配管が接続される燃料受入口１１及び燃料取出口１２を有する気化器本体１０を備えている。気化器本体１０にはまた、熱源となる温水を導入する熱媒体導入口１３、及びその温水を導出する熱媒体導出口１４も備えられている。これら熱媒体導入口１３及び熱媒体導出口１４は、温度が調整された水を循環供給する装置に接続されている（図示せず）。
【００２９】
気化器本体１０の内部には、燃料受入口１１を通じて液化した高圧のＬＰＧが流入する第１室１５と、燃料取出口１２を通じて気化したＬＰＧを低圧（ほぼ常圧）に調圧して流出させる第２室１６と、が設けられている。第２室１６は、紙面に垂直な方向に拡がっており、燃料取出口１２の流路断面（ＬＰＧが流れる方向に直交する断面）よりも十分に大きな流路断面を有している。
【００３０】
気化器本体１０の外部には、通常、第２室１６の内圧の検査及び調整のために、第２室１６に連通したメンテナンス用のネジ穴１７が形成されている。このネジ穴１７には、普通のボルトが着脱可能に締結されているが、この気化器では、そのボルトに代えて共鳴抑制具５０が取り付けられている（詳細は後述）。
【００３１】
第１室１５の内部は、更に、上流側に位置する加温室１５ａと、下流側に位置する導入室１５ｂとに区画されている。加温室１５ａの周囲には、熱媒体導入口１３及び熱媒体導出口１４に連なる温水流路１８が設けられており、温水流路１８には、所定の温度に調節された温水が循環供給されるようになっている。加温室１５ａの内部には、ＬＰＧが蛇行して流れるように、複数の壁によって迷路状の流路が形成されている。
【００３２】
加温室１５ａと導入室１５ｂとの間は、区画壁１９によって区画されている。区画壁１９には、加温室１５ａと導入室１５ｂとを連通させる、流路断面積の小さい絞り通路１９ａが形成されている。導入室１５ｂは、接続通路２０を介して第２室１６と連通している。
【００３３】
第２室１６には、流出するＬＰＧの圧力を調整しながら接続通路２０を開閉する調圧機構が設置されている。調圧機構は、レバー２１、バルブ２２（弁体）、ダイヤフラム２３、コイルバネ２４、クリッパー２５などで構成されている。
【００３４】
レバー２１は、天秤状の部材からなる。第１室１５の側に位置している第２室１６の内壁（第１室側内壁）には、軸受部２６が設けられている。レバー２１は、その軸受部２６に、第１室側内壁の壁面と平行な回動軸を中心に下端が回動可能に支持された脚部２１ａと、その回動軸に直交して脚部２１ａの上端から互いに逆方向に延びる一対の支持腕２１ｂ，２１ｂと、を有している。
【００３５】
バルブ２２は、蓋状の部材からなり、第２室１６に開口する接続通路２０の端部を開閉するように、一方の支持腕２１ｂの端部に設けられている。バルブ２２は、脚部２１ａを支点にレバー２１が揺動し、上昇して接続通路２０を開放する位置（開弁位置）と、下降して接続通路２０を閉止する位置（閉弁位置）とに変位する。
【００３６】
他方の支持腕２１ｂの端部を間に挟んで第１室側内壁と対向している第２室１６の内壁には、凹部２７が設けられている。その凹部２７が、ゴム等の弾性を有するダイヤフラム２３によって第２室１６と区画されている。コイルバネ２４は、その凹部２７に収容されていて、ダイヤフラム２３を弾性的に支持している。
【００３７】
クリッパー２５は、そのダイヤフラム２３の第２室１６に面する面の中央に取り付けられており、レバー２１の他方の端部を挟むようにして、レバー２１と連結されている。それにより、コイルバネ２４の弾性力が、ダイヤフラム２３及びクリッパー２５を介してレバー２１に作用し、レバー２１は、バルブ２２が開弁位置に位置するように、コイルバネ２４によって付勢されている。
【００３８】
（気化器の動作）
燃料受入口１１を通じて液化した高圧のＬＰＧが加温室１５ａに流入すると、温水流路１８に循環供給される温水によって加温される。加温された液状のＬＰＧは、絞り通路１９ａを通じて導入室１５ｂに導入された後、接続通路２０を通じて第２室１６に流入する。第２室１６の内部は、ほぼ常圧であるため、第２室１６に流入した高圧のＬＰＧ（液体）は、急激に減圧されて気化し、膨張する。
【００３９】
第２室１６の下流側の流路は、燃料取出口１２によって絞られているため、動的には（瞬間的には）、第２室１６は密閉空間のように作用し、第２室１６の内圧が高まる。それにより、図２に示すように、コイルバネ２４の弾性力に抗して、ダイヤフラム２３が凹部２７に押し込まれる。その結果、グリッパーが上がってバルブ２２が閉弁位置に変位し、接続通路２０が閉止されることで、第２室１６へのＬＰＧの流入が止まる。
【００４０】
第２室１６で気化したＬＰＧは、燃料取出口１２を通じて第２室１６から次第に流出していくため、それに伴って第２室１６の内圧も減少する。そうして、第２室１６の内圧が常圧近くの所定の圧力に達すると、凹部２７に押し込まれたダイヤフラム２３が元の状態に復帰し、グリッパーが下がってバルブ２２が開位置に変位することから、接続通路２０が開放されて、再度、ＬＰＧが第２室１６に流入する。
【００４１】
このような動作が連続して行われることで、燃料受入口１１を通じてベーパライザー１に連続的に流入する液化した高圧のＬＰＧは、低圧（ほぼ常圧）に調圧された気体の状態で、燃料取出口１２を通じてベーパライザー１から連続的に流出するようになっている。
【００４２】
ところが、冒頭で述べたように、気化し易いＬＰＧが気化し易い環境下で使用される場合がある。その場合、高圧の第１室１５でＬＰＧの一部が気化してしまい、その気化したＬＰＧが接続通路２０を通じて第２室１６に流出する際、調圧機構が適切に動作せず、僅かな開度で開閉するバルブ２２の隙間から気化したＬＰＧが断続的に流出することで、第２室１６の固有振動数に近い周波数を有する高周波振動が形成され、共鳴により不快な高周波騒音が発生し得ることが判明した。
【００４３】
そこで、このベーパライザー１には、その高周波騒音の発生が防止できるように、メンテナンス用のネジ穴１７を利用して、共鳴抑制具５０（共鳴抑制体の一例）が着脱可能に取り付けられている。
【００４４】
＜共鳴抑制具５０＞
図３に、共鳴抑制具５０の縦断面図を示す。共鳴抑制具５０は、一般的なボルトとほぼ同じ外観を有するボルト状の部材からなる。すなわち、共鳴抑制具５０は、スパナ等の工具によって回転可能な六角柱状の頭部５１ａと、頭部５１ａから回転軸方向に突出してネジ穴１７に螺合する雄ネジ部５１ｂとを有している。これら頭部５１ａ及び雄ネジ部５１ｂにより、一体物のボルト体５１が構成されている。
【００４５】
雄ネジ部５１ｂの突端には、開口５２が形成されていて、ボルト体５１の内部には、その開口５２に連なる所定形状の共鳴洞５３が形成されている。すなわち、共鳴洞５３は、開口５２に連なる細長い円筒状の小径洞５３ａと、小径洞５３ａに連なる、小径洞５３ａよりも断面積が大きな円筒状の大径洞５３ｂとが、ボルト体５１の内部に形成されていて、これら小径洞５３ａ及び大径洞５３ｂによって共鳴洞５３が構成されている。
【００４６】
共鳴洞５３は、ボルト体５１の形状を活用して形成されており、断面積が小さい小径洞５３ａは雄ネジ部５１ｂの内部に形成され、断面積の大きい大径洞５３ｂは頭部５１ａの内部に形成されている。そうすることにより、内部に空洞を有する共鳴抑制具５０であっても、一般的なボルトと同様に、十分な強度が得られるようにしている。
【００４７】
また、ボルト体５１は、その頭部５１ａにおいて回転軸方向に二分される第１部材６０及び第２部材７０と、これらの間に介設される蓋板８０と、を組み合わせて一体に構成されている。
【００４８】
具体的には、図４に示すように、第１部材６０は、雄ネジ部５１ｂと、雄ネジ部５１ｂの上端に連なる、雄ネジ部５１ｂよりも断面積の大きなベース部６１とを有している。ベース部６１の上端側の外周には雄ネジが形成されており、ベース部６１の内部には、大径洞５３ｂを構成する円筒状の穴（大径穴６１ａ）が、ベース部６１の上端から貫通して形成されている。
【００４９】
第２部材７０は、ベース部６１に締結されて頭部５１ａを構成する部材であり、六角板状の端壁部７１と、端壁部７１の外周に連なる、外側が六角柱状の周壁部７２とを有している。周壁部７２の内側には、ベース部６１に螺合する雌ネジ穴１７が形成されている。蓋板８０は、円板状の部材であり、ベース部６１に第２部材７０を締結するときに、ベース部６１の上端と端壁部７１の内面と間に挿入される。大径穴６１ａの上部の開口は、蓋板８０によって塞がれる。
【００５０】
これら部材を組み合わせてボルト体５１を構成することで、精度の高い共鳴抑制具５０を容易に製造できる。すなわち、ボルト体５１の内部奥方に径の大きな閉空間（大径洞５３ｂ）を精度高く形成するのは難しいが、このような構成であれば、ベース部６１の上端からドリル等で掘削して大径穴６１ａを形成できるので、精度の高い大径洞５３ｂが、簡単に、しかも自在に形成できる。
【００５１】
共鳴洞５３は、第２室１６に起因する固有振動数に基づいて、高周波騒音が抑制できるように形成されている（レゾネータ）。すなわち、共鳴洞５３は、公知のヘルムホルツ共鳴の原理により、第２室１６の内部で生じるＬＰＧの脈動を相殺する共鳴脈動が発生できるように形成されている。
【００５２】
具体的には、第２室１６の内部で生じるＬＰＧの脈動の波長は、第２室１６の固有振動数に基づいて、第２室１６の形状から特定できる。そして、その第２室１６での音速は、第２室１６を流れるＬＰＧの温度から特定できるので、これらから第２室１６の内部で生じるＬＰＧの脈動の周波数を算出することができる（周波数＝音速／波長）。
【００５３】
そして、その周波数を、公知のヘルムホルツ共鳴の原理に基づく次の関係式（１）に適用することにより、共鳴洞５３の基本的な設計値を導き出すことができる。
【００５４】
【数１】
2018076921.tif 000003
【００５５】
ここで、「開口面積」は、雄ネジ部５１ｂの突端に開口する開口５２の面積であり、「ネック長」は、小径洞５３ａの長さである。「内容積」は、大径洞５３ｂの容積である。「補正係数」は、開口５２の周辺形状に基づく係数（いわゆる開口端補正での係数）である。共鳴洞５３は、関係式（１）を満たす開口面積、ネック長、及び内容積を満たすように形成されている。
【００５６】
そして、このベーパライザー１では、このような共鳴洞５３を有する共鳴抑制具５０が、雄ネジ部５１ｂをネジ穴１７にねじ込んで気化器本体１０に取り付けることで、第２室１６に共鳴洞５３が連通されている。共鳴抑制具５０は、一般的なボルトと同様に扱えるため、極めて簡単に取り付けることができる。共鳴抑制具５０の交換も容易であり、臨機応変に対応できる。ボルトと交換するだけで、既存のベーパライザーにも適用できる。
【００５７】
共鳴抑制具５０は、第２室１６の内部で生じるＬＰＧの脈動の波形の振幅が大きくなる位置に配置するのが好ましい。すなわち、図５に実線で示すように、第２室１６の内部には、特定の波形を有するＬＰＧの脈動が生じ、特定の位置に節と腹が形成される。それに対し、図５に破線で示すように、その脈動と逆位相となるように、共鳴脈動を第２室１６に発生させることで、共鳴脈動でＬＰＧの脈動を相殺することができる。
【００５８】
従って、ＬＰＧの脈動波形のうち、振幅が大きくなる位置、つまり腹が形成される位置に共鳴洞５３を配置することで、ＬＰＧの脈動を効率よく打ち消すことができ、高周波騒音が効果的に抑制できるようになる。共鳴洞５３の配置は、図５に矢印で示す位置であれば、いずれであってもよい。
【００５９】
このような共鳴抑制具５０であれば、気化器本体１０に、第２室１６に連通するネジ穴１７が１つあれば取り付けられるため、利便性に優れる。そのネジ穴１７も、前述したように、メンテナンス用のネジ穴と兼用できるので、無駄もない。
【００６０】
＜実施例＞
共鳴抑制具による高周波騒音の防止効果を検証する試験を行った。試験では、高周波騒音が発生する条件の下で、前述したような構造のベーパライザーに対し、ネジ穴に、通常のボルトと共鳴抑制具とを交換して取り付け、高周波騒音の原因となる、ベーパライザーの高周波振動の大きさを周波数別に計測した。
【００６１】
図６に、その検証試験の結果を示す。破線が、通常のボルトを取り付けた場合のデータであり（比較例）、実線が、共鳴抑制具を取り付けた場合のデータである（実施例）。図６から明らかなように、比較例では、１３００Ｈｚ辺りに、高周波騒音の原因となる高周波振動のピークが認められたのに対し、実施例では、高周波振動はほとんど認められず（ほぼゼロ）、高周波騒音が効果的に抑制できることが確認された。
【００６２】
なお、本発明にかかる共鳴抑制具及び気化器は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【００６３】
共鳴抑制具は、気化器に好適ではあるが、取り付ける対象物は気化器に限らない。流体（液体も含む）の流動に起因して共鳴が生じる流路を有する対象物であれば、適用できる。また、気化器であっても、自動車に搭載されるものに限らない。例えば、ガスエネルギーを供給するインフラ設備等に利用できる。ガスも、ＬＰＧに限らずＣＮＧ（圧縮天然ガス）等であってもよい。
【００６４】
実施形態のような着脱可能な共鳴抑制具であれば、既設の気化器にも適用できるので好ましいが、内部に共鳴洞を有する部材を、溶接等により、気化器に着脱不能に取り付けてもよい。
【００６５】
共鳴抑制具の外観形状は、ボルト状であることは必須でない。工具で回転可能な頭部、例えば六角レンチ等や専用工具等の工具で回転可能な頭部と、対象物のネジ穴に螺合する雄ネジ部があれば足りる。
【符号の説明】
【００６６】
１  ベーパライザー（気化器）
１０  気化器本体
１５  第１室
１６  第２室
１７  ネジ穴
２０  接続通路
２１  レバー
２１ａ  脚部
２１ｂ  支持腕
２２  バルブ（弁体）
２３  ダイヤフラム
２４  コイルバネ
５０  共鳴抑制具（共鳴抑制体）
５１  ボルト体
５１ａ  頭部
５１ｂ  雄ネジ部
５２  開口
５３  共鳴洞
【図１】
2018076921.tif 000004
【図２】
2018076921.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018076921.tif 000008
【図６】
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