(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管と、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムから選ばれる構成材料からなる非金属管が接合された管継ぎ手構造であって、
前記非金属管の開口部の内側の面に金属管の開口部側の外表面が接合され、前記金属管の非接合部が他の管との接続手段を有しているものであり、
前記金属管が、前記非金属管との接合部となる部分の外表面の長さ方向にかつ周方向に間隔をおいた連続波レーザー光の照射で形成された、前記外表面から５０〜５００μmの深さの溝や孔を有する凹凸を含む粗面を有しており、
前記金属管と前記非金属管が、前記金属管の外表面の凹凸を含む粗面が有する溝や孔に溶融状態の非金属管の構成材料が入り込んで固化されることで接合されたものである、管継ぎ手構造。
【請求項２】
金属管と、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムから選ばれる構成材料からなる非金属管が接合された管継ぎ手構造であって、
前記金属管の開口部の外側の面に非金属管の開口部側の内表面が接合され、前記非金属管の非接合部が他の管との接続手段を有しているものであり、
前記金属管が、前記非金属管との接合部となる部分の外表面の長さ方向にかつ周方向に間隔をおいた連続波レーザー光の照射で形成された、前記外表面から５０〜５００μmの深さの溝や孔を有する凹凸を含む粗面を有しており、
前記金属管と前記非金属管が、前記金属管の外表面の凹凸を含む粗面が有する溝や孔に溶融状態の非金属管の構成材料が入り込んで固化されることで接合されたものである、管継ぎ手構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の管継ぎ手構造の製造方法であって、
金属管が非金属管と接合する外表面に対して連続波レーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程において連続波レーザー光が照射された金属管の外表面を含む部分を金型内に配置して、前記非金属管の構成材料を射出成形する工程を有している、管継ぎ手構造の製造方法。
【請求項４】
前記凹凸を含む粗面を形成する工程が、連続波レーザーを使用して２０００mm／sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する工程である、請求項３記載の管継ぎ手構造の製造方法。
【請求項５】
前記凹凸を含む粗面を形成する工程が、連続波レーザーの照射速度が２，０００〜１５，０００mm／secであり、
レーザー出力が２５０〜２０００Ｗ、レーザービーム径（スポット径）が１０〜１００μmであり、
前記レーザー出力とスポット面積（π×〔スポット径／２〕2）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm2）が０．２〜１０Ｗ／μm2の範囲になるようにレーザー光を連続照射する工程である、請求項３記載の管継ぎ手構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管継ぎ手構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体や気体などを輸送するために複数の管を接続して使用するとき、管同士を接続して使用する場合がある。
金属管同士や樹脂管同士を接続するための接合方法としては、ねじ込み式、ユニオン式、溶接式、フランジ式、くい込み式、フレア式、メカニカル式、ハウジング式などが知られている（JIS B 0151:2001;鉄鋼製管継手用語）。
また、複数の管同士を接続する際には、管継ぎ手を使用する場合もあり、特許文献１〜４には管継ぎ手構造の発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８５３７３号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６７４９号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０６７９号公報
【特許文献４】特開平６−２２１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、金属管と非金属管を含む管継ぎ手構造であり、前記金属管と前記非金属管の接合強度が高い管継ぎ手構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、金属管と、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムから選ばれる構成材料からなる非金属管が接合された管継ぎ手構造であって、
前記非金属管の開口部の内側に金属管が接合され、前記金属管の非接合部が他の管との接続手段を有しているものであり、
前記金属管が、前記非金属管との接合部となる部分に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射で形成された凹凸を含む粗面を有しており、
前記金属管と前記非金属管が、前記金属管の凹凸を含む粗面と前記非金属管の構成材料が接触することで接合されたものである、管継ぎ手構造を提供する。
【０００６】
また本発明は、金属管と、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムから選ばれる構成材料からなる非金属管が接合された管継ぎ手構造であって、
前記非金属管の開口部の内側に金属管が接合され、前記金属管の非接合部が他の管との接続手段を有しているものであり、
前記金属管が、前記非金属管との接合部となる部分に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射で形成された凹凸を含む粗面を有し、さらに前記凹凸を含む粗面を覆う接着剤層を有しており、
前記金属管と前記非金属管が前記接着剤層を介して接合されたものである、管継ぎ手構造を提供する。
【０００７】
また本発明は、金属管と、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムから選ばれる構成材料からなる非金属管が接合された管継ぎ手構造であって、
前記金属管の開口部の外側に非金属管が接合され、前記非金属管の非接合部が他の管との接続手段を有しているものであり、
前記金属管が、前記非金属管との接合部となる部分に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射で形成された凹凸を含む粗面を有しており、
前記金属管と前記非金属管が、前記金属管の凹凸を含む粗面と前記非金属管の構成材料が接触することで接合されたものである、管継ぎ手構造を提供する。
【０００８】
また本発明は、金属管と、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムから選ばれる構成材料からなる非金属管が接合された管継ぎ手構造であって、
前記金属管の開口部の外側に非金属管が接合され、前記非金属管の非接合部が他の管との接続手段を有しているものであり、
前記金属管が、前記非金属管との接合部となる部分に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射で形成された凹凸を含む粗面を有し、さらに前記凹凸を含む粗面を覆う接着剤層を有しており、
前記金属管と前記非金属管が前記接着剤層を介して接合されたものである、管継ぎ手構造を提供する。
【０００９】
さらに本発明は、上記の管継ぎ手構造の製造方法であって、
金属管が非金属管と接合する外表面に対して連続波レーザー光またはパルス波レーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程において連続波レーザー光またはパルス波レーザー光が照射された金属管の外表面を含む部分を金型内に配置して、前記非金属管の構成材料を射出成形する工程を有している、管継ぎ手構造の製造方法を提供する。
【００１０】
さらに本発明は、上記の管継ぎ手構造の製造方法であって、
金属管が非金属管と接合する面に対して連続波レーザー光またはパルス波レーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属管の接合面に接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、前記接着剤層を介して前記金属管と前記非金属管を接合する工程を有している、管継ぎ手構造の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の管継ぎ手構造は金属管と非金属管からなるものであるため、非金属管部分を所望形状にすることが容易であることから、金属管のみからなる管継ぎ手構造と比べると、適用できる用途範囲が拡がる。
また、本発明の管継ぎ手構造は、前記金属管と前記非金属管の接合部分の接合強度が大きいため、耐久性も優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は第１の管継ぎ手構造で使用する金属管の斜視図、（ｂ）は第１の管継ぎ手構造の斜視図、（ｃ）は（ｂ）の軸方向の部分断面図。
【図２】（ａ）は第２の管継ぎ手構造で使用する２つの金属管の斜視図、（ｂ）は第２の管継ぎ手構造の斜視図。
【図３】別実施形態の管継ぎ手構造の図１（ｃ）に対応する部分断面図。
【図４】（ａ）は第３の管継ぎ手構造で使用する金属管の斜視図、（ｂ）は第３の管継ぎ手構造の斜視図、（ｃ）は（ｂ）の軸方向の部分断面図。
【図５】（ａ）は第４の管継ぎ手構造で使用するＬ字型の金属管の斜視図、（ｂ）は第４の管継ぎ手構造の斜視図。
【図６】別実施形態の管継ぎ手構造の図４（ｃ）に対応する部分断面図。
【図７】一実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。
【図８】（ａ）は図７に示すＤ−Ｄ間の矢印方向から見たときの断面図、（ｂ）は図７に示すＤ−Ｄ間の矢印方向から見たときの別実施形態の断面図。
【図９】（ａ）は図７に示すＡ−Ａ間の矢印方向から見たときの断面図、（ｂ）は図７に示すＢ−Ｂ間の矢印方向から見たときの断面図、（ｃ）は図７に示すＣ−Ｃ間の矢印方向から見たときの断面図。
【図１０】実施例における管継ぎ手構造の製造方法の説明図。
【図１１】実施例１において金属管に形成された粗面のＳＥＭ写真。
【図１２】（ａ）は比較例２における管継ぎ手構造で使用する金属管の斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図１３】実施例と比較例の管継ぎ手構造における引張強度の測定方法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の管継ぎ手構造＞
図１（ｂ）に示す第１の管継ぎ手構造１は、図１（ｃ）に示すとおり、非金属管２の開口部内に金属管４が差し込まれた状態で接合されているものである。
図１（ｂ）に示す第１の管継ぎ手構造１は、非金属管２の第１端部２ａ側に図１（ａ）に示す金属管４が接合されている。
図１（ｂ）では、非金属管２の第２端部２ｂ側には金属管４は接合されていないが、第２端部２ｂ側にも金属管４が接合されたものでもよい。
図１に示す非金属管２は真っ直ぐな筒形状であるが、途中で１箇所または２箇所以上で曲がっているもの、波形形状のもの、螺旋形状のものなど用途に応じた所望形状にすることができる。
また図１に示す非金属管２は、第１端部２ａと第２端部２ｂの内径および外径の寸法が異なっているもの、第１端部２ａと第２端部２ｂの幅方向の断面形状が異なっているものでもよい。
【００１４】
図１（ａ）に示すとおり、金属管４は、非金属管２との接合部となる凹凸を含む粗面５と、他の管との接続手段部６を有している。
ここで接続手段部６としては、公知の接続手段であるねじ込み式、ユニオン式、溶接式、フランジ式、くい込み式、フレア式、メカニカル式、ハウジング式などから選択することができる。
凹凸を含む粗面５は、金属管４の外表面に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射により形成されたものであり、溝や多数の独立した孔のほか、孔同士が連結されて大きな孔になったものが多数存在している部分であり、場合により、溶融した金属が溝や孔の周囲に盛り上がった状態で固化したものを含んでいてもよい。
【００１５】
図１（ｂ）に示す管継ぎ手構造１は、金属管４の凹凸を含む粗面５の溝や孔に溶融状態の非金属管２の構成材料が入り込んだり、凹凸を含む粗面５を溶融状態の非金属管２の構成材料が覆ったりした後で固化することで、金属管４と非金属管２が接合されたものである。
図１（ｂ）に示す管継ぎ手構造１は、金属管４の接続手段部６においてさらに他の管を接続して使用する。
【００１６】
＜第２の管継ぎ手構造＞
図２（ｂ）に示す第２の管継ぎ手構造１０は、図１（ｃ）と同様にして、非金属管１２の開口部内に金属管１４ａ、１４ｂが差し込まれた状態で接合されているものである。
図２に示す第２の管継ぎ手構造１０は、Ｌ字形状である非金属管１２の第１端部１２ａ側と第２端部１２ｂ側に図２（ａ）に示す２つの金属管１４ａ、１４ｂが接合されている。
図２（ｂ）では、第１端部１２ａ側と第２端部１２ｂの一方のみに金属管が接合されたものでもよい。
図２に示す非金属管１２はＬ字形状のものであるが、Ｕ字形状のようなものでもよい。
また図２に示す非金属管１２は、第１端部１２ａと第２端部１２ｂの内径および外径の寸法が異なっているもの、第１端部１２ａと第２端部１２ｂの幅方向の断面形状が異なっているものでもよい。
また図２に示す非金属管１２は、開口部が３つある三又形状、開口部が４つある十字形状、５以上の開口部がある形状のものでもよいし、前記開口部の内径および外径の寸法が異なっているもの、前記開口部の幅方向の断面形状が異なっているものでもよい。
【００１７】
図２（ａ）に示すとおり、金属管１４ａは、非金属管１２の第１端部１２ａ側との接合部となる凹凸を含む粗面１５ａと、他の管との接続手段部１６ａを有しており、金属管１４ｂは、非金属管１２の第２端部１２ｂとの接合部となる凹凸を含む粗面１５ａと、他の管との接続手段部１６ａを有している。
ここで接続手段部２６としては、公知の接続手段であるねじ込み式、ユニオン式、溶接式、フランジ式、くい込み式、フレア式、メカニカル式、ハウジング式などから選択することができる。
【００１８】
凹凸を含む粗面１５ａ、１５ｂは、金属管１４ａ、１４ｂの外表面に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射により形成されたものであり、溝や多数の独立した孔のほか、孔同士が連結されて大きな孔になったものが多数存在している部分であり、場合により、溶融した金属が溝や孔の周囲に盛り上がった状態で固化したものを含んでいてもよい。
【００１９】
図２（ｂ）に示す管継ぎ手構造１０は、金属管１４ａ、１４ｂの凹凸を含む粗面１５ａ、１５ｂの溝や孔に溶融状態の非金属管１２の構成材料が入り込んだり、凹凸を含む粗面１５ａ、１５ｂを溶融状態の非金属管１２の構成材料が覆ったりした後で固化することで、金属管１４ａ、１４ｂと非金属管１２が接合されたものである。
図２（ｂ）に示す管継ぎ手構造１０は、金属管１４ａの接続手段部１６ａと金属管１４ｂの接続手段部１６ｂにおいてさらに他の管を接続して使用する。
【００２０】
上記した金属管と非金属管の幅方向の断面形状は、図示したとおりの円形であるが、これに限定されるものではなく、三角形、四角形、六角形などの多角形のほか、楕円形などの所望形状にすることができる。
【００２１】
＜第１の管継ぎ手構造と第２の管継ぎ手構造の改変構造＞
改変構造は、非金属管の開口部内に金属管が差し込まれた状態で接合されているものであり、金属管と非金属管の接合方法が異なることを除いて、第１の管継ぎ手構造または第２管継ぎ手構造と同じものである。
第１の継ぎ手構造の改変構造は、図３に示すとおり、図１（ｂ）、（ｃ）に示す管継ぎ手構造１において、金属管４の凹凸を含む粗面５の溝や孔に接着剤が入り込んだり、凹凸を含む粗面５を接着剤が覆ったりして形成された接着剤層７を介して、金属管４と非金属管２が接合されている。
第２の継ぎ手構造の改変構造は、図２（ｂ）に示す管継ぎ手構造１０において、図３と同様にして、金属管１４ａ、１４ｂの凹凸を含む粗面１５ａ、１５ｂの溝や孔に接着剤が入り込んだり、凹凸を含む粗面１５ａ、１５ｂを接着剤が覆ったりして形成された接着剤層を介して、金属管１４ａ、１４ｂと非金属管１２が接合されている。
【００２２】
＜第３の管継ぎ手構造＞
図４（ｂ）に示す第３の管継ぎ手構造２０は、図４（ｃ）に示すとおり、図４（ａ）に示す金属管２２の第１端部２２ａ側に外側から図４（ｂ）に示す非金属管２４が接合されている。
図４（ｂ）では、金属管２２の第２端部２２ｂ側には非金属管２４は接合されていないが、第２端部２２ｂ側にも非金属管２４が接合されたものでもよい。
非金属管２４は、金属管２２との接合部２５と他の管との接続手段部２６を有している。
ここで接続手段部２６としては、公知の接続手段であるねじ込み式、ユニオン式、溶接式、フランジ式、くい込み式、フレア式、メカニカル式、ハウジング式などから選択することができる。
非金属管２４は、接合部２５が図１（ｂ）に示す非金属管２のような長い形状のものにすることもでき、その場合には、接合部２５が途中で１箇所または２箇所以上で曲がっているもの、波形形状のもの、螺旋形状のものなど用途に応じた所望形状であるものにすることもできる。
【００２３】
図４（ａ）に示すとおり、金属管２２の第１端部２２ａ側は、非金属管２４との接合部となる凹凸を含む粗面２３を有している。
凹凸を含む粗面２３は、金属管２２の外表面に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射により形成されたものであり、溝や多数の独立した孔のほか、孔同士が連結されて大きな孔になったものが多数存在している部分であり、場合により、溶融した金属が溝や孔の周囲に盛り上がった状態で固化したものを含んでいてもよい。
【００２４】
図４（ｂ）に示す管継ぎ手構造２０は、金属管２２の凹凸を含む粗面２３の溝や孔に溶融状態の非金属管２４の構成材料が入り込んだり、凹凸を含む粗面２３を溶融状態の非金属管２４の構成材料が覆ったりした後で固化することで、金属管２２と非金属管２４が接合されたものである。
図４（ｂ）に示す管継ぎ手構造２０は、非金属管２４の接続手段部２６においてさらに他の管を接続して使用する。
【００２５】
＜第４の管継ぎ手構造＞
図５（ｂ）に示す管継ぎ手構造３０は、図４（ｃ）と同様にして、Ｌ字形状である金属管３２の第１端部３２ａ側と第２端部３２ｂ側に外側から図５（ｂ）に示す２つの非金属管３４、３５が接合されている。
図５（ｂ）では、第１端部３２ａ側と第２端部３２ｂの一方のみに非金属管が接合されたものでもよい。
非金属管３４は、金属管３２との接合部３４ａと他の管との接続手段部３４ｂを有している。
非金属管３５は、金属管３２との接合部３５ａと他の管との接続手段部３５ｂを有している。
ここで接続手段部３４ｂ、３５ｂとしては、公知の接続手段であるねじ込み式、ユニオン式、溶接式、フランジ式、くい込み式、フレア式、メカニカル式、ハウジング式などから選択することができる。
非金属管３４、３５は、接合部３４ａ、３５ａが図１（ｂ）に示す非金属管２のような長い形状のものにすることもでき、その場合には、接合部３４、３５が途中で１箇所または２箇所以上で曲がっているもの、波形形状のもの、螺旋形状のものなど用途に応じた所望形状であるものにすることもできる。
【００２６】
図５（ａ）に示すとおり、金属管３２は、第１端部３２ａ側に非金属管３４との接合部となる凹凸を含む粗面３３ａを有しており、第２端部３２ｂ側に非金属管３５との接合部となる凹凸を含む粗面３３ｂを有している。
【００２７】
凹凸を含む粗面３３ａ、３３ｂは、金属管３２の第１端部３２ａ側と第２端部３２ｂ側の外表面に連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射により形成されたものであり、溝や多数の独立した孔のほか、孔同士が連結されて大きな孔になったものが多数存在している部分であり、場合により、溶融した金属が溝や孔の周囲に盛り上がった状態で固化したものを含んでいてもよい。
【００２８】
図５（ｂ）に示す管継ぎ手構造３０は、金属管３２の凹凸を含む粗面３３ａ、３３ｂの溝や孔に溶融状態の非金属管３４、３５の構成材料が入り込んだり、凹凸を含む粗面３３ａ、３３ｂを溶融状態の非金属管３４、３５の構成材料が覆ったりした後で固化することで、金属管３２と非金属管３４，３５が接合されたものである。
図５（ｂ）に示す管継ぎ手構造３０は、非金属管３４、３５の接続手段部３４ｂ、３５ｂにおいてさらに他の管を接続して使用する。
【００２９】
上記した金属管と非金属管の幅方向の断面形状は、図示したとおりの円形であるが、これに限定されるものではなく、三角形、四角形、六角形などの多角形のほか、楕円形などの所望形状にすることができる。
【００３０】
＜第３の管継ぎ手構造と第４の管継ぎ手構造の改変構造＞
改変構造は、金属管の開口部側に外側から非金属管が嵌め込まれた状態で接合されているものであり、金属管と非金属管の接合方法が異なることを除いて、第３の管継ぎ手構造または第４管継ぎ手構造と同じものである。
第３の継ぎ手構造の改変構造は、図６に示すとおり、図４（ｂ）、（ｃ）に示す管継ぎ手構造２０において、金属管２２の凹凸を含む粗面２３の溝や孔に接着剤が入り込んだり、凹凸を含む粗面２３を接着剤が覆ったりして形成された接着剤層２７を介して、非金属管２２と非金属管２４が接合されている。
第４の継ぎ手構造の改変構造は、図５（ｂ）に示す管継ぎ手構造３０において、図６と同様にして、金属管３２の凹凸を含む粗面３３ａ、３３ｂの溝や孔に接着剤が入り込んだり、凹凸を含む粗面３３ａ、３３ｂを接着剤が覆ったりして形成された接着剤層を介して、金属管３２と非金属管３４、３５が接合されている。
【００３１】
＜管継ぎ手構造の製造方法＞
（１）図１に示す第１の管継ぎ手構造１の製造方法
〔第１の管継ぎ手構造１における凹凸を含む粗面５の形成工程〕
初めの工程にて、金属管４が非金属管２と接合する面に対してレーザー光を照射して、凹凸を含む粗面５を形成する。
凹凸を含む粗面５の深さは、金属管４の外表面から約５０μm〜約５００μmの範囲が好ましいが、前記範囲に制限されるものではない。
金属管４は、凹凸を含む粗面５が形成されることで、例えば指で触ったときにはざらざらした感触のある表面状態になっている。
【００３２】
金属管４で使用する金属は、第１の管継ぎ手構造１の用途に応じて選択することができるものであり、例えば、鉄、各種ステンレス、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅、マグネシウムおよびそれらを含む合金、タングステンカーバイド、クロミウムカーバイドなどのサーメットから選ばれるものを挙げることができ、これらの金属に対して、アルマイト処理、めっき処理などの表面処理を施したものでもよい。
【００３３】
レーザー光は、連続波レーザーまたはパルス波レーザーを使用して照射することができる。
まず、連続波レーザーを使用する方法を説明する。
連続波レーザーの照射速度は、２０００mm／sec以上が好ましく、２０００〜２０，０００mm／secがより好ましく、２，０００〜１８，０００mm／secがさらに好ましく、２，０００〜１５，０００mm／secが特に好ましい。
連続波レーザーの照射速度が前記範囲であると、加工速度を高めることができ（即ち、加工時間を短縮することができ）、金属管４と非金属管２の接合強度も高いレベルに維持することができる。
【００３４】
連続波レーザー光を照射するときは、図１（ａ）に示すように、金属管４の長さ方向に連続波レーザー光を照射する方法を適用することができる。図１（ａ）は、一方向に１本のラインを形成するように照射した後、一旦レーザー光の照射を停止して、周方向に間隔をおいて再度レーザー光を照射することを繰り返した状態を示している。また、レーザー光の照射を途中で停止することなく、ジクザクのラインを形成するように連続照射することもできる。
連続波レーザー光は、複数回連続照射して１本の直線または１本の曲線を形成することもできる。
同じ連続照射条件であれば、１本の直線または１本の曲線を形成するための照射回数（繰り返し回数）が増加すると凹凸を含む粗面５の溝や孔の深さが大きくなったり、溝や孔同士が連結して複雑な構造になったりすることから、前記溝や孔内部に非金属管２の構成材料が侵入することで金属管４と非金属管２の結合力が高くなる。
【００３５】
連続波レーザー光の連続照射は、例えば次のような条件で実施することができる。
出力は４〜４０００Ｗが好ましく、５０〜２５００Ｗがより好ましく、１００〜２０００Ｗがさらに好ましく、２５０〜２０００Ｗがさらに好ましい。
ビーム径（スポット径）は５〜２００μmが好ましく、５〜１００μmがより好ましく、１０〜１００μmがさらに好ましく、１１〜８０μmがさらに好ましい。
さらに出力とスポット径の組み合わせの好ましい範囲は、レーザー出力とレーザー照射スポット面積（π×〔スポット径／２〕2）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm2）より選択することができる。
エネルギー密度（Ｗ／μm2）は、０．１Ｗ／μm2以上が好ましく、０．２〜１０Ｗ／μm2がより好ましく、０．２〜６．０Ｗ／μm2がさらに好ましい。
エネルギー密度（Ｗ／μm2）が同じであるとき、出力（Ｗ）が大きい方がより大きなスポット面積（μm2）に対してレーザー照射できることになるため、処理速度（１秒当たりのレーザー照射面積；mm2／sec）が大きくなり、加工時間も短くすることができる。
波長は３００〜１２００nmが好ましく、５００〜１２００nmがより好ましい。
焦点位置は-１０〜+１０mmが好ましく、−６〜＋６mmがより好ましい。
【００３６】
連続波レーザーの照射速度、レーザー出力、レーザービーム径（スポット径）およびエネルギー密度との好ましい関係は、連続波レーザーの照射速度が２，０００〜１５，０００mm／secであり、レーザー出力が２５０〜２０００Ｗ、レーザービーム径（スポット径）が１０〜１００μmであり、前記レーザー出力とスポット面積（π×〔スポット径／２〕2）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm2）が０．２〜１０Ｗ／μm2の範囲である。
【００３７】
連続波レーザーは公知のものを使用することができ、例えば、YVO4レーザー、ファイバーレーザー（好ましくはシングルモードファイバーレーザー）、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザーを使用することができる。これらの中でもエネルギー密度が高められることから、ファイバーレーザーが好ましく、特にシングルモードファイバーレーザーが好ましい。
【００３８】
このときの金属管４の凹凸を含む粗面５の一実施形態を図７〜図９により説明する。
図７に示すとおり、レーザー光（例えば、スポット径１１μm）を連続照射して多数の線（図面では３本の線161〜163を示している。各線の間隔は５０μm程度。）を形成することで粗面化することができる。１本の直線への照射回数は１〜１０回が好ましい。
連続波レーザーを照射した後の金属管４の凹凸を含む粗面５の表層部は、例えば、図８（ａ）、図９（ａ）〜（ｃ）に示すようになっている。「金属管４の表層部」は、表面から開放孔（幹孔または枝孔）の深さ程度までの部分であり、表面から約５０μm〜約５００μmの範囲である。
なお、１本の直線への照射回数は１０回を超えることもでき、１０回を超える回数である場合には、粗面化のレベルをより高めることができ、金属管４と非金属管２の接合強度を高めることができるが、合計照射時間が長くなる。このため、目的とする金属管４と非金属管２の接合強度と製造時間との関係を考慮して、１本の直線への照射回数を決めることが好ましい。１本の直線への照射回数が１０回を超える回数であるとき、好ましくは１０回超〜５０回以下、より好ましくは１５〜４０回、さらに好ましくは２０〜３５回である。
【００３９】
金属管４の凹凸を含む粗面５の表層部は、図８、図９に示すように、金属管４の表面側に開口部１３１のある開放孔１３０を有している。
開放孔１３０は、厚さ方向に形成された開口部１３１を有する幹孔１３２と、幹孔１３２の内壁面から幹孔１３２とは異なる方向に形成された枝孔１３３からなる。枝孔１３３は、１本または複数本形成されていてもよい。
なお、第１の管継ぎ手構造１において金属管４と非金属管２の接合強度が維持できるのであれば、開放孔１３０の一部が幹孔１３２のみからなり、枝孔１３３がないものでもよい。
【００４０】
金属管４の凹凸を含む粗面５の表層部は、図８、図９に示すように、金属管４の表面側に開口部のない内部空間１４０を有している。
内部空間１４０は、トンネル接続路１５０により開放孔１３０と接続されている。
【００４１】
金属管４の凹凸を含む粗面５の表層部は、図８（ｂ）に示すように、複数の開放孔１３０が一つになった開放空間１４５を有していてもよいし、開放空間１４５は、開放孔１３０と内部空間１４０が一つになって形成されたものでもよい。一つの開放空間１４５は、一つの開放孔１３０よりも内容積の大きなものである。
なお、多数の開放孔１３０が一つになって溝状の開放空間１４５が形成されていてもよい。
【００４２】
図示していないが、図９（ａ）に示すような２つの内部空間１４０同士がトンネル接続路１５０で接続されていてもよいし、図８（ｂ）に示すような開放空間１４５と、開口孔１３０、内部空間１４０、他の開放空間１４５がトンネル接続路１５０で接続されていてもよい。
【００４３】
内部空間１４０は、全てが開放孔１３０および開放空間１４５の一方または両方とトンネル接続路１５０で接続されているものであるが、第１の管継ぎ手構造１において金属管４と非金属管２の接合強度が維持できるのであれば、内部空間１４０のうちの一部が開放孔１３０および開放空間１４５と接続されていない閉塞状態の空間であってもよい。
【００４４】
このようにレーザー光を連続照射したときに図８、図９で示されるような開放孔１３０、内部空間１４０などが形成される詳細は不明であるが、レーザー光を連続照射したとき、金属管４の表面に一旦は孔や溝が形成されるが、溶融した金属が盛り上がって蓋をしたり、堰き止めたりする結果、開放孔１３０、内部空間１４０、開放空間１４５が形成されるものと考えられる。
また、同様に開放孔１３０の枝孔１３３やトンネル接続路１５０が形成される詳細も不明であるが、一旦形成された孔や溝の底部付近に滞留した熱によって、孔や溝の側壁部分が溶融する結果、幹孔１３２の内壁面が溶融して枝孔１３３が形成され、さらに枝孔１３３が延ばされてトンネル接続路１５０が形成されるものと考えられる。
【００４５】
次に、パルス波レーザーを使用する方法を説明する。
パルス波レーザーの照射は、特開２０１３−５２６６９号公報、特開２０１４−１８９９５号公報、特開２０１４−５１０４０号公報、特開２０１４−５１０４１号公報、特開２０１４−６５２８８号公報、特開２０１４−１６６６９３号公報、特開２０１４−１９３５６９号公報に記載の方法により実施することができる。
【００４６】
〔前工程において凹凸を含む粗面５が形成された金属管４と非金属管２を接合させる工程〕
次の工程では、金属管４の凹凸を含む粗面５が形成された部分と非金属管２を接合させて、第１の管継ぎ手構造１を得る。
接合方法としては、金属管４と非金属管２となる構成材料に適した公知の成形方法を適用して実施することができる。
【００４７】
非金属管２の構成材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムを使用することができる。
非金属管２の構成材料を選択することによって、非金属管２を硬いもの、柔軟性を有するもの、伸縮性を有するものなどにすることができる。
熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーを使用した場合には、溶融した樹脂に圧力などをかけることで、金属管４の凹凸を含む粗面５に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を冷却固化させることで一体化できる方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、射出圧縮成形などの成形方法も使用することができる。
熱硬化性樹脂を使用した場合には、液状或いは溶融状態の樹脂に圧力などをかけることで、金属管４の凹凸を含む粗面５に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を熱硬化させることで一体化できる成形方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、トランスファー成形などの成形方法も使用することができる。
ゴムを使用した場合には、圧縮成形、トランスファー成形などを使用することができる。
【００４８】
圧縮成形法を適用するときは、例えば、型枠内に金属管４の凹凸を含む粗面５が露出された状態で金属管４を配置し、そこに熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂（但し、プレポリマー）を入れた後で、圧縮する方法を適用することができる。
なお、射出成形法と圧縮成形法で熱硬化性樹脂（プレポリマー）を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
【００４９】
熱可塑性樹脂は、第１の管継ぎ手構造１の用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択することができる。例えば、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂（ＰＡ６、ＰＡ６６等の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等のスチレン単位を含む共重合体、ポリエチレン、エチレン単位を含む共重合体、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体、その他のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂を挙げることができる。
【００５０】
熱硬化性樹脂は、第１の管継ぎ手構造１の用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レソルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルウレタンを挙げることができる。
【００５１】
熱可塑性エラストマーは、第１の管継ぎ手構造１の用途に応じて公知の熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。例えば、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを挙げることができる。
【００５２】
これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマーには、公知の各種添加剤として、難燃剤、可塑剤、各種安定剤、各種充填材などを配合することができるほか、公知の繊維状充填材を配合することができる。
公知の繊維状充填材としては、炭素繊維、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を挙げることができる。
炭素繊維は周知のものであり、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
無機繊維としては、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等を挙げることができる。
金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる繊維を挙げることができる。
有機繊維としては、ポリアミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維）、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維（全芳香族ポリエステル繊維を含む）、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維（セルロース系繊維など）や再生セルロース（レーヨン）繊維などを用いることができる。
【００５３】
これらの繊維状充填材は、繊維径が３〜６０μmの範囲のものを使用することができるが、これらの中でも、例えば金属管４の粗面５が有する孔の開口径より小さな繊維径のものを使用することが好ましい。繊維径は、より望ましくは５〜３０μｍ、さらに望ましくは７〜２０μmである。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー１００質量部に対する繊維状充填材の配合量は５〜２５０質量部が好ましい。より望ましくは、２５〜２００質量部、さらに望ましくは４５〜１５０質量部である。
【００５４】
ゴムは第１の管継ぎ手構造１の用途に応じて公知のゴムから適宜選択することができる。例えば、エチレン‐プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン‐プロピレン‐ジエンターポリマー(EPDM)、エチレン‐オクテンコポリマー(EOM)、エチレン‐ブテンコポリマー(EBM)、エチレン‐オクテンターポリマー(EODM)、エチレン‐ブテンターポリマー(EBDM)などのエチレン‐α‐オレフィンゴム；
エチレン/アクリル酸ゴム(EAM)、ポリクロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム(NBR)、水添NBR (HNBR)、スチレン‐ブタジエンゴム(SBR)、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、エピクロルヒドリン(ECO)、ポリブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(合成ポリイソプレンを含む) (NR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、ブロム化ポリメチルスチレン‐ブテンコポリマー、スチレン‐ブタジエン‐スチレンおよびスチレン‐エチレン‐ブタジエン‐スチレンブロックコポリマー、アクリルゴム(ACM)、エチレン‐酢酸ビニルエラストマー(EVM)、およびシリコーンゴムなどを使用することができる。
【００５５】
ゴムには、必要によりゴムの種類に応じた硬化剤を含有させるが、その他、公知の各種ゴム用添加剤を配合することができる。ゴム用添加剤としては、硬化剤、硬化促進剤、老化防止剤、シランカップリング剤、補強剤、難燃剤、オゾン劣化防止剤、充填剤、プロセスオイル、可塑剤、粘着付与剤、加工助剤などを使用することができる。
【００５６】
（２）図２に示す第２の管継ぎ手構造１０の製造方法
図１に示す第１の管継ぎ手構造１の凹凸を含む粗面５の形成工程と同様の方法によって、金属管１４ａに凹凸を含む粗面１５ａを形成し、金属管１４ｂに凹凸を含む粗面１５ｂを形成する。
次の工程において、図１に示す金属管４と非金属管２を接合させる工程と同様の方法によって、第２の管継ぎ手構造１０を得る。
【００５７】
（３）図３に示す接着剤層７を有する管継ぎ手構造の製造方法
最初に図１に示す第１の管継ぎ手構造１を改変した継ぎ手構造の製造方法を説明する。
前工程においてレーザー光が照射された金属管４の凹凸を含む粗面５に接着剤を塗布し、凹凸を含む粗面５の溝や孔などの内部に接着剤を入り込ませ、さらに粗面５も接着剤で覆って接着剤層７を形成した後、別途成形した非金属管２を外側から嵌め込んで固定する方法、または
前工程においてレーザー光が照射された金属管４の凹凸を含む粗面５に接着剤を塗布し、凹凸を含む粗面５の溝や孔などの内部に接着剤を入り込ませ、さらに粗面５も接着剤で覆って接着剤層７を形成した後、前記接着剤層７を形成した金属管４の粗面５を含む部分を金型内に配置して、非金属管２となる構成材料を射出成形、プレス成形（トランスファー成形も含む）などの方法を使用して接合させる方法を適用することができる。接着剤は、公知の熱可塑性接着剤、ゴム系接着剤などを使用することができる。
なお、熱硬化性樹脂（プレポリマー）を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
【００５８】
図２に示す第２の管継ぎ手構造１０を改変した継ぎ手構造は、上記の第１の管継ぎ手構造１を改変した継ぎ手構造の製造方法と同様にして製造することができる。
【００５９】
（４）図４に示す第３の管継ぎ手構造２０の製造方法
第１の継ぎ手構造１の粗面５の形成方法と同様にして、金属管２２が非金属管２４と接合する面に対してレーザー光を照射して、凹凸を含む粗面２３を形成する。
【００６０】
次に、第１の継ぎ手構造１の金属管４と非金属管２の接合方法と同様にして、金属管２２と非金属管２４を接合する。
非金属管２４の構成材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムを使用することができる。
非金属管２４の構成材料を選択することによって、非金属管２４（接合部２５と接続手段部２６）を硬いもの、柔軟性を有するもの、伸縮性を有するものなどにすることができる。
非金属管２４の構成材料として熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーを使用した場合には、溶融した樹脂に圧力などをかけることで、金属管２２の凹凸を含む粗面２３に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を冷却固化させることで一体化できる方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、射出圧縮成形などの成形方法も使用することができる。
非金属管２４の構成材料として熱硬化性樹脂を使用した場合には、液状或いは溶融状態の樹脂に圧力などをかけることで、金属管２２の凹凸を含む粗面２３に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を熱硬化させることで一体化できる成形方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、トランスファー成形などの成形方法も使用することができる。
非金属管２４の構成材料としてゴムを使用した場合には、圧縮成形、トランスファー成形などを使用することができる。
圧縮成形法を適用するときは、例えば、型枠内に金属管２２の凹凸を含む粗面２３が露出された状態で金属管４を配置し、そこに熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂（但し、プレポリマー）を入れた後で、圧縮する方法を適用することができる。
なお、射出成形法と圧縮成形法で熱硬化性樹脂（プレポリマー）を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
【００６１】
（５）図５に示す第４の管継ぎ手構造３０の製造方法
図４に示す第３の管継ぎ手構造２０の凹凸を含む粗面２３の形成工程と同様の方法によって、金属管３２に凹凸を含む粗面３３ａ、３３ｂを形成する。
次の工程において、図４に示す金属管２２と非金属管２４を接合させる工程と同様の方法によって、第４の管継ぎ手構造３０を得る。
【００６２】
（６）図６に示す接着剤層２７を有する管継ぎ手構造の製造方法
最初に図４に示す第３の管継ぎ手構造１を改変した継ぎ手構造の製造方法を説明する。
前工程においてレーザー光が照射された金属管２２の凹凸を含む粗面２３に接着剤を塗布し、凹凸を含む粗面２３の溝や孔などの内部に接着剤を入り込ませ、さらに粗面２３も接着剤で覆って接着剤層２７を形成した後、別途成形した非金属管２４を外側から嵌め込んで固定する方法、または
前工程においてレーザー光が照射された金属管２２の凹凸を含む粗面２３に接着剤を塗布し、凹凸を含む粗面２３の溝や孔などの内部に接着剤を入り込ませ、さらに粗面２３も接着剤で覆って接着剤層２７を形成した後、前記接着剤層２７を形成した金属管２２の粗面２３を含む部分を金型内に配置して、非金属管２２となる構成材料を射出成形、プレス成形（トランスファー成形も含む）などの方法を使用して接合させる方法を適用することができる。接着剤は、公知の熱可塑性接着剤、ゴム系接着剤などを使用することができる。
なお、熱硬化性樹脂（プレポリマー）を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
【００６３】
図５に示す第４の管継ぎ手構造３０を改変した継ぎ手構造は、上記の第３の管継ぎ手構造２０を改変した継ぎ手構造の製造方法と同様にして製造することができる。
【実施例】
【００６４】
実施例１〜３および比較例１、２
実施例１〜３は、図１０（ａ）に示す金属管（ＳＵＳ３０４）５０（内径6mm、外径8mm、長さ70mm）の一端部５０ａからｘｍｍの長さ範囲（表１）に対して下記条件で連続波レーザーを照射して、凹凸を有する粗面を形成した。なお、粗面は長さｘの周面全体に対して形成した。
図１１は、実施例１の金属管５０に連続波レーザー光を照射した後のＳＥＭ写真（４０倍）である。凹凸が形成されて粗面化されたことが確認できる。
【００６５】
（連続波レーザーの照射条件）
波形：連続波
出力（Ｗ）：２７４
波長（ｎｍ）：１０７０
スポット径（μm）：１１
エネルギー密度（W/μm2）：３．４９
レーザー照射速度（mm／sec）：７５００
合計ライン本数：７６８５
回転速度：４．０ｒ／ｍ
合計加工時間（ｓ）：２４３
【００６６】
次に、図１０（ａ）に示す一端部５０ａから長さｘｍｍの範囲に粗面が形成された金属管５０を使用して、下記の条件で樹脂を射出成形して、図１０（ｂ）、（ｃ）に示す継ぎ手構造を得た。
実施例１〜３のそれぞれの継ぎ手構造では、金属管５０と樹脂管６０の接合長さは、それぞれ長さｘｍｍの範囲である。
【００６７】
（射出成形条件）
樹脂：GF60%強化PA66樹脂（プラストロンPA66−GF60−01（L７）：ダイセルポリマー（株）製），ガラス繊維の繊維長：１１ｍｍ
樹脂温度：３２０℃
金型温度：１００℃
射出成形機：ファナック製ROBOSHOT S2000i100B）
【００６８】
比較例１は、レーザー照射をしないで、金属管５０と樹脂管６０の接合長を実施例１と同じ長さにした例である。
比較例２は、連続波レーザーの照射に代えて、図１２（ａ）、（ｂ）に示すとおり、金属管５０の端部５０ａから長さ５ｍｍの位置に合計で４個の孔５２（径２mm）を形成したものを使用したほかは、実施例１〜３と同様にしてGF60%強化PA66樹脂を射出した。なお、射出時には、金属管５０の内部に金属管を挿入して、４個の孔５２を金属管５０の内側から塞いだ。
【００６９】
（引き抜き強度の測定）
図１３（ａ）に示すとおり、図１０（ｂ）に示す継ぎ手構造を使用して、引き抜き試験を実施した。
まず、金属管５０の端部５０ｂ（図１０（ｂ）参照）側に貫通孔５５を開けた。
次に、金属管５０の端部５０ｂ側から図１３（ｂ）に示す固定治具７０の孔７１を通して、孔７１の周縁を金属管５０と樹脂管６０との環状段差６０ａに引っ掛けた。
次に、図１３（ｂ）に示す貫通孔５５に金属ピン５６を図１３（ｃ）に示すように差し込み、金属ピン５６を両側から固定した。
次に、図１３（ｃ）の状態で、固定軸７０の握り手７２を矢印の方向に引っ張り、金属管５０から樹脂管６０が外れたときの強度を（株）エー・アンド・デイ製  テンシロン万能材料試験機（型番：RTF-1350）で測定し、最大強度を引き抜き強度とした。引っ張り速度は１ｍｍ/分で行った。
【００７０】
【表１】
0006472655.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の管継ぎ手構造は、各種機械、自動車、製造プラント、自動販売機などにおいて、液体、気体、粉体などの流体を移動させる複数の管同士を接続するための管継ぎ手構造として使用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  管継ぎ手構造（第１の管継ぎ手構造）
２  非金属管
４  金属管
５  粗面
６  接続手段部
１０  管継ぎ手構造（第２の管継ぎ手構造）
１２  非金属管
１４ａ、１４ｂ  金属管
１５ａ、１５ｂ  粗面
１６ａ、１６ｂ  接続手段部
【図１】
0006472655.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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