(57)【要約】      （修正有）【課題】吸着材の吸脱着機能により空気の乾燥、加湿を行うデシカント装置に適用され、簡単に組み立てることが出来、製造コストを一層低減できるデシカントローターを提供する。【解決手段】デシカントローターは、円盤状の吸着素子１、フレームとしてのホイール２、軸受５とから構成され、ホイール２は、軸受取付部、歯車２５が付設されたリム、複数のスポーク２４を備えている。しかも、ホイール２は、リムをその円周方向に従って均等分割した構造の複数の同一形状の外周部構成部材３と、軸受取付部の一部４１、１本のスポーク２４及びリムの一部４３を一体化した構造の複数の同一形状の内周部構成部材４とを組み合せて構成される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
吸着材の吸脱着機能により空気の乾燥、加湿を行うデシカント装置に適用されるデシカントローターであって、中心に軸穴が設けられた円盤状の吸着素子と、吸着素子の一端面側に配置されたフレームとしてのホイールと、吸着素子の軸穴に装着された軸受とから構成され、かつ、ホイールは、吸着素子の軸穴に重畳する軸受取付部と、外周に駆動力伝達用の歯車が付設され且つ吸着素子の外周部を囲繞するリムと、軸受取付部からリムに放射状に伸長された複数のスポークとを備えており、しかも、ホイールは、リムをその円周方向に従って均等分割した構造の複数の同一形状の外周部構成部材と、軸受取付部の一部、１本のスポーク及びリムの一部を一体化した構造の複数の同一形状の内周部構成部材とを組み合せて構成されていることを特徴とするデシカントローター。
【請求項２】
ホイールの外周部構成部材および内周部構成部材は、それぞれ樹脂により一体成形されている請求項１に記載のデシカントローター。
【請求項３】
各外周部構成部材は、溝を内周側へ向けた状態に円弧状に湾曲する樋状に形成され且つ吸着素子の外周縁部に嵌合する枠部と、枠部の外周面に設けられた歯車構成用の歯とを備え、かつ、枠部の長さ方向の両端には、各々、小孔が設けられ且つ吸着素子の外周面にあてがわれる連結片が張出されており、各内周部構成部材は、リムの一部として、吸着素子の外周面側にあてがわれる円弧状に湾曲した枠片と、枠片の外周面に設けられた歯車構成用の歯とを備え、かつ、枠片の内周面には、外周部構成部材の小孔に係合する複数の止めピンが突設されており、外周部構成部材の相互に隣接する連結片に内周部構成部材の枠片を重ね合わせ、止めピンを連結片の小孔に挿通して吸着素子の外周部に突き刺すことにより、各外周部構成部材が連結されている請求項１又は２に記載のデシカントローター。
【請求項４】
軸受は、軸挿通穴が中心に設けられた円筒状の軸受本体の後端部に鍔を設けて成り、かつ、吸着素子の他端面側から軸穴に挿入した軸受本体をホイールの軸受取付部にねじで締結することにより、吸着素子の軸穴に装着されている請求項１〜３の何れかに記載のデシカントローター。
【請求項５】
各内周部構成部材の軸受取付部の一部に対してそれぞれ１本のねじを使用し、軸受の軸受本体が軸受取付部に締結されている請求項４に記載のデシカントローター。
【請求項６】
ホイールは、３本のスポークを備え、３つの外周部構成部材および３つの内周部構成部材を組み合せて構成されている請求項１〜５の何れかに記載のデシカントローター。
【請求項７】
ホイールは、４本のスポークを備え、４つの外周部構成部材および４つの内周部構成部材を組み合せて構成されている請求項１〜５の何れかに記載のデシカントローター。
【請求項８】
軸受がすべり軸受である請求項１〜７の何れかに記載のデシカントローター。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、吸着材の吸脱着機能により空気の乾燥、加湿を行うデシカント装置用のデシカントローターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント装置は、吸着材の吸脱着機能を利用して湿度調節を行う装置であり、各種の冷却装置、冷暖房装置、調湿装置として使用される。例えば、居住空間の調湿装置としてデシカント装置を使用し、夏季は除湿を行い、冬季は加湿を行うことにより、外気と僅かな温度差に室温を調節するだけで快適な住環境を構築できる。
【０００３】
デシカント装置は、通気用セルが両端面に開口する円盤状のハニカム構造体に吸着材を担持させたデシカントローターと、除湿空気生成用と加湿空気生成用の２つの送風路とを備え、２つの送風路に跨がってデシカントローターを回転させながら、一方の送風路において水蒸気を吸着して除湿空気を生成し、他方の送風路において昇温されることにより水蒸気を脱着して吸着材を再生し且つ加湿空気を生成する様になされている。デシカント装置の能力は、デシカントローターの吸脱着性能に依存しており、吸着材の性能と共にデシカントローターの構造についても種々検討されている。
【０００４】
例えば、デシカントローターは、円盤状に形成され且つ中心に軸穴が設けられた吸着素子と、吸着素子の一端面側に配置されたホイールと、吸着素子の軸穴に装着された軸受とから主に構成されており、ホイールは、軸受と係合する軸受取付部と吸着素子の外周部を囲繞するリム（外輪）とを複数のスポークで連結した構造を備えている。そして、リムの外周部には駆動力伝達用の歯車が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２０３８５号公報
【特許文献２】特開２００６−２８１０４６号公報
【特許文献３】特開２００７−２２２８３８号公報
【特許文献４】特開２００８−０００７４１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のデシカントローターは、ホイールに一体構造を採用しているため、製作時に無駄な端材の発生が多く、更に、円環状の歯車を組み付ける構造を採用しているため、組み立て難いと言う問題がある。また、吸着素子自体は、繊維質の材料で成型されたハニカム構造体に吸着材を含浸させたものであり、従来のデシカントローターにおいては、ホイールと組み合せる際に吸着素子を破損し易く、組立てに相当の熟練を必要とする。
【０００７】
本考案は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着材の吸脱着機能により空気の乾燥、加湿を行うデシカント装置に適用されるデシカントローターであって、簡単に組み立てることが出来、製造コストを一層低減できるデシカントローターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案では、吸着素子、軸受およびフレームとしてのホイールでデシカントローターを構成すると共に、外周側の構造部分を均等分割した形状の外周部構成部材と、内周側の構造部分を均等分割した形状の内周部構成部材の２種類の部材でホイールを構成することにより、部品の種類を増やすことなく、部品の成型性を高め且つ部品製造時の材料の無駄を低減し、そして、吸着素子を損傷させることなく、容易にローターを組み立て得る様にした。
【０００９】
すなわち、本考案のデシカントローターは、吸着材の吸脱着機能により空気の乾燥、加湿を行うデシカント装置に適用されるデシカントローターであって、中心に軸穴が設けられた円盤状の吸着素子と、吸着素子の一端面側に配置されたフレームとしてのホイールと、吸着素子の軸穴に装着された軸受とから構成され、かつ、ホイールは、吸着素子の軸穴に重畳する軸受取付部と、外周に駆動力伝達用の歯車が付設され且つ吸着素子の外周部を囲繞するリムと、軸受取付部からリムに放射状に伸長された複数のスポークとを備えており、しかも、ホイールは、リムをその円周方向に従って均等分割した構造の複数の同一形状の外周部構成部材と、軸受取付部の一部、１本のスポーク及びリムの一部を一体化した構造の複数の同一形状の内周部構成部材とを組み合せて構成されていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１０】
本考案のデシカントローターは、吸着素子、フレームとしてのホイールおよび軸受から成り、ホイールがその外周部分を均等分割した構造の複数の同一形状の外周部構成部材、および、内周部分を均等分割した構造の複数の同一形状の内周部構成部材の２種類の部材の組合せで構成されており、少ない部品数で製造することが出来る。また、ホイールが各一体成形された外周部構成部材および内周部構成部材から構成されていることにより、部品製作において材料の無駄を低減できる。しかも、外周部構成部材の相互に隣接する連結片に内周部構成部材のリムの一部を重ね合わせ、止めピンで各外周部構成部材を連結する構造により、吸着素子を損傷させることなく、簡単にローターを製造ことが出来る。更に、組み付けたホイールにねじで軸受を装着する構造により、一層簡単にローターを製造ことが出来る。従って、本考案によれば、製造コストを一層低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案に係るデシカントローターの構成例を示す図であり、吸着素子の一端面を上方に向けて部品展開した斜視図である。
【図２】図１のデシカントローターを吸着素子の一端面側から示した正面図である。
【図３】吸着素子を除くホイール及び軸受の組立て構造を示す図であり、図２のIII−III線に沿って破断した断面図である。
【図４】図３の構造の半周部分を示す図であり、ホイール及び軸受の形状およびホイール構成用の外周部構成部材と内周部構成部材の係合関係を示す断面図である。
【図５】内周部構成部材の形状を同部材の背面側から示した斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案に係るデシカントローター（以下、「ローター」と略記する。）の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
本考案のローターは、吸着材の吸脱着機能により空気の乾燥、加湿を行うデシカント装置に適用される。周知の通り、デシカント装置は、吸着材の吸着・脱着機能を利用し、除湿・加湿を行う装置であり、倉庫内などの冷却を目的とした冷却装置を始め、建物に付設される大型のデシカント空調装置、室内に設置される小型の除湿器を含む除湿空調装置、加湿空調装置などの調湿空調装置として構成される。
【００１４】
例えば、デシカント空調装置は、除湿空気生成用と加湿空気生成用の２つの送風路と、当該２つの送風路をに跨がって回転可能に配置されたローターと、加湿空気生成用の送風路のローターよりも上流側に必要に応じて配置された電気ヒーターや熱交換器などの加熱装置と、各送風路に配置されたファンとを備え、ローターを回転させながら、除湿空気生成用の送風路において水蒸気を吸着し、加湿空気生成用の送風路において水蒸気を脱着して吸着材を再生する様に構成されている。
【００１５】
上記のローターは、外形を円柱状に形成され、デシカント装置において回動自在に支持されている。そして、例えば、歯車を介してモーターの回転をローターの円周部に直接伝達する駆動機構およびモーターのインバーター制御により、一定速度で回転する様に構成されている。以下、居室用などの小型空調装置（調湿装置）に使用されるローターを一例に挙げて説明する。
【００１６】
本考案のローターは、図１及び図２に示す様に、中心に軸穴１ｃが設けられた円盤状（短軸円筒状）の吸着素子１と、吸着素子１の一端面側に配置された吸着素子補強用のフレームとしてのホイール２と、吸着素子１の軸穴１ｃに装着された軸受５とから構成されている。図中の符号７は、ローターを装着するためのデシカント装置内の軸を示している。
【００１７】
吸着素子１は、短軸円筒状に形成されたハニカム構造体に吸着材を担持させて構成される。ハニカム構造体は、無機または有機の繊維状物質の集合体から成る繊維質シートやポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド等の樹脂シートを積層して構成された通気部材であり、通気用セルが両端面に開口している。ハニカム構造体の形態としては、平板状に形成された基材シートと波板状に形成された基材シートとを交互にローターの直径方向に沿って積層状態に配列し、略三角形の開口形状の通気用セルを形成したもの、あるいは、波板状に形成された基材シートをローターの円周方向に沿って積層状態に配列し、略六角形の開口形状の通気用セルをしたものが挙げられ、これらは、特開２００７−１９０５４６号公報に開示された方法により製造できる。
【００１８】
デシカント装置の大きさや用途によっても異なるが、ハニカム構造体の１つの通気用セル１０の大きさは、開口幅（六角形の対角線長さ又は三角形の底辺長さ）を２〜１５ｍｍ程度に設計され、通気用セル１０の積層段数（半径方向に並ぶ通気用セルの数）は、１００〜１０００段程度に設計される。そして、通常、吸着素子の外径は１０〜４５０ｃｍ程度、厚さ（空気の流れ方向の長さ）は１〜５０ｃｍ程度に設計される。図に例示した吸着素子は、家庭用除湿機に使用されるものであり、外径を１７５ｍｍ、厚さを１５ｍｍに設計されている。
【００１９】
吸着材は、当該吸着材とバインダーを水に分散させて成る水系分散液を上記の様なハニカム構造体に塗布し、当該ハニカム構造体を加熱乾燥することにより、ハニカム構造体の基材シートの表面および内部に繊維と絡み合う状態で担持させることが出来る。吸着材としては、シリカゲルやゼオライトが挙げられるが、比較的狭い温度領域において水蒸気を吸着・脱着でき且つ吸着量が大きい点において、骨格構造に少なくともアルミニウムとリンを含むアルミノフォスフェート類（ＡｌＰＯ類）が好適である。斯かるＡｌＰＯ類は、例えば特公平１−５７０４１、特開２００３−１８３０２０、特開２００４−１３６２６９等の公報に記載の公知の合成法を利用して製造することが出来る。
【００２０】
ホイール２及び軸受５は、金属で作製することも出来るが、通常は、耐熱性、耐衝撃性に優れた樹脂で構成されている。斯かる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル／スチレン、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン、メタクリル、塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、超高分子量ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリテトラフロロエチレン、ポリフロロアルコキシ、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、フェノール、メラミン、不飽和ポリエステル、エポキシ等が挙げられ、成型性、軽量化、製造コスト等の観点から、好ましくはポリフェニレンサルファイドが使用される。なお、軸受５としては、装置構成を簡素化し且つ耐久性を高めるため、上記の樹脂で構成されたすべり軸受が使用されている。
【００２１】
上記のホイール２は、吸着素子１を補強すると共に、軸７に吸着素子１を装着して回転駆動させるための構造部分であり、図２に示す様に、その全体構造として、吸着素子１の軸穴１ｃ（図１参照）に重畳する軸受取付部２１と、外周に駆動力伝達用の環状の歯車２５が付設され且つ吸着素子１の外周部を囲繞するリム２３と、軸受取付部２１からリム２３に放射状に伸長された複数のスポーク２４とを備えている。
【００２２】
図２及び図３に示す様に、軸受取付部２１は、吸着素子１の軸穴１ｃ（図１参照）に対応して中心に軸挿通穴４ｃが設けられた円板状の部位であり、軸挿通穴４ｃの廻りには、軸受５を取り付けるための幾つかのねじ穴４ｐ（図５参照）が均等配置されている。図に例示したローターの場合、例えば、軸受取付部２１は、直径を４０ｍｍ程度、軸挿通穴４ｃの直径を６ｍｍ程度に設計されている。そして、後述する様に３つの外周部構成部材３及び内周部構成部材４からホイール２が構成され、軸受取付部２１には３つのねじ穴４ｐが設けられている。
【００２３】
リム２３は、吸着素子１を収容し且つ吸着素子１の外周部に歯車２５を配置するための環状の部位であり、吸着素子１の外周部を把持するため、直径に沿って破断した断面の形状を樋状に形成されている。リム２３の外径は１８０ｍｍ程度、内径は１７０ｍｍ程度、厚さ（軸７に沿った長さ）は２０ｍｍ程度に設計されている。リム２３外周の歯車２５は、幅を１５ｍｍ程度、ピッチを３〜１０ｍｍ程度に設計されている。また、スポーク２４は、ローター全体の強度、吸着素子１に対する通気性、組立て効率などを考慮し、通常は３〜５本程度設けられている。
【００２４】
本考案においては、部品の製作を容易にし且つ部品製造時の材料の無駄を低減し、更に、部品数を減らし且つ組立てを簡単にするため、図１及び図２に示す様に、ホイール２は、リム２３をその円周方向に従って均等分割した構造の複数の同一形状の外周部構成部材３と、軸受取付部の一部４１、１本のスポーク２４及びリムの一部４３を一体化した構造の複数の同一形状の内周部構成部材４とを組み合せて構成されている。
【００２５】
例えば、図示したホイール２は、３本のスポーク２４を備えており、各一体成形された３つの外周部構成部材３および３つの内周部構成部材４を組み合せて構成されている。また、図示しないが、ホイール２は、４本のスポーク２４を備えていてもよい。その場合、ホイール２は、４つの外周部構成部材３および４つの内周部構成部材４を組み合せて構成されている。
【００２６】
本考案においては、接続金物や接着剤を使用することなく、容易に組み立て得る様に、外周部構成部材３及び内周部構成部材４は、特定の係合構造を備えている。具体的には、図１に示す様に、上記の各外周部構成部材３は、溝を内周側へ向けた状態に円弧状に湾曲する樋状に形成されている。そして、図４（ａ）に示す様に、外周部構成部材３は、吸着素子１の外周縁部に嵌合する枠部３２と、当該枠部の外周面に設けられた歯車２５構成用の歯３５と、駆動側歯車（図示省略）に対する振れ防止用のガイド片３６とを備えている。
【００２７】
更に、図１に示す様に、枠部３２の長さ方向の両端には、隣接する外周部構成部材３と連結するため、各々、小孔３ｐが設けられ且つ吸着素子１の外周面にあてがわれる連結片３４が張出されている。通常、小孔３ｐは、１つの連結片３４に対して２〜３個設けられている。図に例示したものは、１つの連結片３４に２つの小孔３ｐが設けられている。
【００２８】
一方、図５及び図４（ａ）に示す様に、各内周部構成部材４は、前述のように、軸受取付部の一部４１、１本のスポーク２４及びリムの一部４３から成る。そして、リムの一部４３として、吸着素子１の外周面側にあてがわれる円弧状に湾曲した枠片４４と、枠片４４の外周面に湾曲方向に沿って設けられた歯車２５構成用の歯４５と、駆動側歯車（図示省略）に対する振れ防止用のガイド片４６とを備えている。枠片４４の長さは、例えば３つの外周部構成部材３を環状に配列した際、相互に隣接する連結片３４を合わせた長さに設定される。すなわち、内周部構成部材４のリムの一部４３は、各隣接する外周部構成部材３のリム部分の隙間に嵌合する形状、大きさに設計されている。
【００２９】
更に、図５に示す様に、枠片４４の内周面には、前述の外周部構成部材３の各連接する連結片３４の小孔３ｐに係合する複数、例えば４本の止めピン４７が突設されている。止めピン４７は、小孔３ｐを貫通して吸着素子１の外周面に突き刺さる様に、先鋭に形成され、長さを３〜６ｍｍ程度、直径を２〜３ｍｍ程度に設計されている。
【００３０】
すなわち、組み立てた状態のホイール２においては、図２に示す様に、外周部構成部材３により吸着素子１を囲繞すると共に、図４（ａ）及び（ｂ）に示す様に、外周部構成部材３の相互に隣接する連結片３４に内周部構成部材４の枠片４４を重ね合わせ、止めピン４７を連結片３４の小孔３ｐに挿通して吸着素子１の外周部に突き刺すことにより、各外周部構成部材３が連結されている。
【００３１】
また、図１に示す様に、軸受５は、軸挿通穴５ｃが中心に設けられた円筒状の軸受本体５１の後端部（吸着素子１の軸穴１ｃに対する装着方向の後端側）に鍔５２を設けて構成されている。そして、軸受５は、吸着素子１の他端面側（図１において下方側）から軸穴１ｃに挿入した軸受本体５１をホイール２の軸受取付部２１にねじ６で締結することにより、吸着素子１の軸穴１ｃに装着されている。具体的には、各内周部構成部材４の軸受取付部の一部４１に対してそれぞれ１本のねじ６を使用し、軸受５の軸受本体５１が軸受取付部２１に締結されている。図に例示したローターにおいて、軸受５の軸受本体５１の直径は２８〜４０ｍｍ程度に設計されている。軸受本体５１の長さは、吸着素子１の軸穴１ｃの長さと略同等に設計されている。なお、軸受５の軸挿通穴５ｃの直径は、ローターの軸７に応じて設計されるが、通常は５〜１０ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
本考案のローターは、上記の様な吸着素子１、外周部構成部材３、内周部構成部材４及び軸受５、ならびに、ねじ６を使用して簡単に組み立てることが出来る。すなわち、本考案のローターの製造においては、図１に示す様に、先ず、吸着素子１の外周面に例えば３つの外周部構成部材３をあてがい且つこれらを環状に配列することにより、外周部構成部材３のリム部分（樋状の部位）で吸着素子１の外周部を把持する。
【００３３】
次いで、外周部構成部材３の更に外周側から３つの内周部構成部材４を組み付ける。その場合、各内周部構成部材４は、軸受取付部の一部４１を吸着素子１の軸穴１ｃへ重ね合わせ、かつ、相互に隣接する外周部構成部材３の隙間（リム部分の隙間）にリムの一部４３を嵌合させる様に配置する。また、同時に、内周部構成部材４のリムの一部４３裏面（図５参照）の止めピン４７を外周部構成部材３の連結片３４の小孔３ｐに挿通し、吸着素子１の外周面に突き刺す。これにより、３つの外周部構成部材３を相互に連結することが出来る。
【００３４】
３つの内周部構成部材４を上記の様に配置すると、各内周部構成部材４の軸受取付部の一部４１によって軸受取付部２１及び軸挿通穴４ｃ（図２参照）が構成される。そこで、図１に示す様に、吸着素子１の他端面側から軸穴１ｃに軸受５を挿入した後、吸着素子１の一端面側の軸受取付部２１（各内周部構成部材４の軸受取付部の一部４１）のねじ穴４ｐ（図５参照））にねじ６を挿通して軸受本体５１のねじ穴に螺着する。これにより、３つの内周部構成部材４同士を結合、一体化してホイール２を構成し、同時に、ホイール２に軸受５を装着することが出来る。
【００３５】
上記の様に、本考案のローターは、吸着素子１、フレームとしてのホイール２及び軸受５から成り、ホイール２がその外周部分を均等分割した構造の複数の同一形状の外周部構成部材３、および、内周部分を均等分割した構造の複数の同一形状の内周部構成部材４の２種類の部材の組合せで構成されており、少ない部品数で製造することが出来る。また、ホイール２が各一体成形された上記の外周部構成部材３及び内周部構成部材４から構成されていることにより、部品製作において材料の無駄を低減できる。しかも、外周部構成部材３の相互に隣接する連結片３４に内周部構成部材４のリムの一部４３の枠部３２を重ね合わせ、止めピン４７で各外周部構成部材３を連結する構造により、吸着素子１を損傷させることなく、簡単にローターを製造ことが出来る。更に、組み付けたホイール２に例えば３本のねじ６で軸受５を装着する構造により、一層簡単にローターを製造ことが出来る。従って、本考案によれば、製造コストを一層低減できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  ：吸着素子
１ｃ：軸穴
２  ：ホイール
２１：軸受取付部
２３：リム
２４：スポーク
２５：歯車
３  ：外周部構成部材
３２：枠部
３４：連結片
３５：歯
３６：ガイド片
３ｐ：小孔
４  ：内周部構成部材
４１：軸受取付部の一部
４３：リムの一部
４４：枠片
４５：歯
４６：ガイド片
４７：止めピン
４ｃ：軸装通穴構成部
４ｐ：ねじ穴
５  ：軸受
５１：軸受本体
５２：鍔
５ｃ：軸挿通穴
６  ：ねじ６
７  ：ローターの軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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