(57)【要約】【課題】焼成体を製造する際、焼成炉内に搬入されたワークの数が変動したとしても、ワークの品質ばらつきや仕上がりばらつきを低減する。【解決手段】各台車１０に熱容量を測定するリファサーモ１４を設置すると共に、各台車１０の重量を一定にした状態で各台車１０を焼成炉内に搬入し、各ワーク２０を焼成する。そして、各台車１０にそれぞれ設置した各リファサーモ１４から各台車１０が受けた熱容量をそれぞれ取得する。そして、熱容量を焼成炉内で各ワーク２０に与えるべき加熱温度を示す基準値と当該基準値からのずれとの和で表した場合、基準値からのずれを各台車１０の各熱容量からそれぞれ取得する。こうして取得した各基準値からのずれがもっとも小さい値を示す台車１０に与えた熱容量を実現する焼成プロファイルを、ワーク２０を焼成するための焼成プロファイルとする。【選択図】図２
2008120651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱形状であって、当該柱形状の軸方向に前記柱形状の両端面（２、３）を貫通する多数のセル（４）を有して構成されるハニカム構造体の製造方法であって、
焼成炉（３０、４０）内で前記ハニカム構造体をかたどったワーク（２０）を焼成するに際し、前記焼成炉（３０、４０）内に搬入された前記ワーク（２０）の数に対する前記焼成炉（３０、４０）内の位置と温度との関係を示す焼成プロファイルに従って前記焼成炉（３０、４０）内を加熱することで前記ハニカム構造体を製造するため、前記焼成プロファイルを作成する焼成プロファイル作成工程を含んでおり、
前記焼成プロファイル作成工程は、
前記ワーク（２０）を多数成形し、前記各ワーク（２０）を一定積載量の台車（１０）それぞれに乗せた場合、前記各ワーク（２０）のうち不良のものを取り除くと共に、前記不良のワーク（２０）を取り除いた分の重量を前記台車（１０）に加えることで、前記各台車（１０）の重量を一定に保持し、さらに、前記各台車（１０）に前記焼成炉（３０、４０）内で前記各台車（１０）が受けた最大熱容量を測定するための熱容量測定手段（１４）を設置する準備工程と、
前記準備工程の後、前記各台車（１０）を前記焼成炉内に搬入し、前記焼成炉（３０、４０）内に搬入させた前記ワーク（２０）の数に応じた焼成プロファイルを用いて前記焼成炉（３０、４０）内の温度を変更しつつ、前記ワーク（２０）を焼成する焼成工程と、
前記焼成工程を終えた前記各台車（１０）にそれぞれ設置した前記各熱容量測定手段（１４）から前記各台車（１０）が受けた熱容量をそれぞれ取得すると共に、前記熱容量を前記焼成炉（３０、４０）内で前記各ワーク（２０）に与えるべき加熱温度を示す基準値と当該基準値からのずれとの和で表した場合、前記基準値からのずれを前記各台車（１０）の各熱容量からそれぞれ取得し、取得した前記各基準値からのずれがもっとも小さい値を示す台車（１０）に与えた熱容量を実現する焼成プロファイルを、前記各ワーク（２０）を焼成するための焼成プロファイルとする熱容量調整工程と、を含んでいることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記焼成プロファイル作成工程の後、前記ワーク（２０）を焼成することで前記ハニカム構造体を製造する際、当該焼成プロファイル作成工程における前記熱容量調整工程で取得された前記焼成プロファイルを、前記焼成炉（３０、４０）内に搬入される前記ワーク（２０）の数が変動しても統一して用いることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セラミックハニカム構造体を製造する方法が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、原料粉末と水とを混練したセラミック材料からハニカム成形体を成形する押出工程と、当該ハニカム成形体を一定の長さに切断する切断工程と、切断したハニカム成形体を乾燥させる乾燥工程と、乾燥させたハニカム成形体を焼成する焼成工程とを順に実施することにより、セラミックハニカム構造体を製造する方法が提案されている。
【０００３】
上記各工程のうち乾燥工程では、ベルトコンベアでハニカム成形体を搬送しつつハニカム成形体を乾燥させる。また、焼成工程では、焼成炉内でハニカム成形体を焼成するように構成された焼成装置を用いてハニカム成形体を焼成することにより、セラミックハニカム構造体を製造する。
【特許文献１】特開２００３−１４５５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術において焼成工程によりハニカム成形体を焼成する場合であって、例えば乾燥工程にてベルトコンベアでハニカム成形体を搬送する方法と同様に搬送によって焼成装置の焼成炉内に次々とハニカム成形体を搬入する場合、一定時間における炉内のハニカム成形体の数量が一定でない場合が生じる。これは、例えば台車にハニカム成形体であるワークを複数搭載して焼成炉内に搬入する際、不良のワークを台車から外すことにより、各台車に搭載されたワークの数に差が生じるためである。
【０００５】
なお、焼成炉内に台車を搬入する際、各台車に搭載するワークの数を統一させることが考えられる。しかし、上記押し出し工程および切断工程にて成型および切断されたハニカム成形体が各台車に一定数量ごとに乗せられた後、台車ごとに不良のものが外され、各台車がそのまま焼成炉に搬入されるため、ワークを他の台車に乗せ換えることができず、ワークの搭載数を台車ごとに一定にすることができない。
【０００６】
また、焼成炉の焼成プロファイル（焼成炉内の位置と焼成温度との関係）は、焼成炉内に搬入されるワークの数に応じてそれぞれ作成される。すなわち、焼成炉内でワークが受ける熱容量（ワークが受ける温度に相当する物理量）をワークの数量に応じて可変させることで、ワークの数量毎の焼成プロファイルが必要となる。しかしながら、上記のように台車ごとに搭載されているワークの数が異なることで焼成炉内のワークの数が一定でなくなる場合、焼成炉内の温度を調整するため、あらかじめ作成しておいた焼成炉内のワークの数量に応じた焼成プロファイルに切り替えなければならない。
【０００７】
例えばゾーンごとに温度を分けている焼成炉において、焼成プロファイルを切り替えた場合、焼成炉内の温度変化がしにくいことやワークの熱容量に対する応答性が悪いことにより、焼成プロファイルを切り替えたときの焼成炉内の温度調整に時間を要してしまう。このため、焼成炉全体の温度分布のばらつきが大きくなり、各台車上の各ワークに与えられる熱容量のばらつきによって、台車ごとに焼成されるワークの品質ばらつきや仕上がりばらつきが生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、焼成体を製造する際、焼成炉内に搬入されたワークの数が変動したとしても、ワークの品質ばらつきや仕上がりばらつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、焼成炉（３０、４０）内でワーク（２０）を焼成する際に用いる、焼成炉（３０、４０）内の位置と温度との関係を示す焼成プロファイルを作成することが特徴となっている。
【００１０】
すなわち、まず、ワーク（２０）を成形して一定積載量の台車（１０）に乗せ、各ワーク（２０）のうち不良のものを取り除く。そして、不良のワーク（２０）を取り除いた分の重量を台車（１０）に加えることで、各台車（１０）の重量を一定に保持しておく。さらに、各台車（１０）に焼成炉（３０、４０）内で各台車（１０）が受けた最大熱容量を測定するための熱容量測定手段（１４）を設置する。
【００１１】
この後、各台車（１０）を焼成炉内に搬入し、焼成炉（３０、４０）内に搬入させたワーク（２０）の数に応じた焼成プロファイルを用いて焼成炉（３０、４０）内の温度を変更しつつ、ワーク（２０）を焼成する。
【００１２】
続いて、各台車（１０）にそれぞれ設置した各熱容量測定手段（１４）から各台車（１０）が受けた熱容量をそれぞれ取得する。そして、熱容量を焼成炉（３０、４０）内で各ワーク（２０）に与えるべき加熱温度を示す基準値と当該基準値からのずれとの和で表した場合、基準値からのずれを各台車（１０）の各熱容量からそれぞれ取得する。こうして取得した各基準値からのずれがもっとも小さい値を示す台車（１０）に与えた熱容量を実現する焼成プロファイルを、ワーク（２０）を焼成するための焼成プロファイルとする。
【００１３】
このようにして得られた焼成プロファイルを、ワーク（２０）の製造の際に用いることとする。これにより、各台車（１０）に乗せられる焼成すべきワーク（２０）の数がそれぞれ異なっていたとしても、各台車（１０）の重量をそれぞれ一定であるとみなすことができ、ひいては各台車（１０）に与える熱容量を一定にすることができる。したがって、各台車（１０）の各ワーク（２０）に与える熱容量を一定にすることができ、完成品であるハニカム構造体の品質（強度等）のばらつきや仕上がり（外観等）のばらつきを小さくすることができる。
【００１４】
また、焼成プロファイル作成工程の後、ワーク（２０）を焼成することでハニカム構造体を製造する際、当該焼成プロファイル作成工程における熱容量調整工程で取得された焼成プロファイルを、焼成炉（３０、４０）内に搬入されるワーク（２０）の数が変動しても統一して用いるようにする。
【００１５】
これにより、焼成炉（３０、４０）内の温度分布を一定に保つことができ、ワーク（２０）それぞれに同じ熱容量を与えることができるので、ハニカム構造体の品質や仕上がりのばらつきを低減できる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るハニカム構造体の斜視図である。この図に示されるように、ハニカム構造体１は、円柱形状を有しており、例えばセラミックスの焼結品として構成されるものである。このようなハニカム構造体１の内部は蜂の巣構造になっており、この蜂の巣構造を構成する円柱の軸方向に円柱の両端面２、３を貫通する多数の孔４が形成され、いわゆるモノリスとして構成されている。これら多数の孔４は、それぞれ独立した通路をなしている。
【００１９】
次に、上記ハニカム構造体１の製造方法について説明する。ハニカム構造体１を製造する場合、ハニカム構造体１と同じ形状の生のハニカム成形体を形成し、このハニカム成形体を焼成炉内で焼成することによりハニカム構造体１を製造することとなる。
【００２０】
このように、焼成炉内でハニカム成形体を焼成する場合、ハニカム成形体に所望の熱容量（温度）を与えて焼成するため、焼成炉内の位置と温度との関係を表す焼成プロファイルが必要である。以下、焼成プロファイルを作成する焼成プロファイル作成工程について説明する。
【００２１】
まず、ハニカム構造体１となる原材料と水とを混練したセラミック材料を型から押し出すことにより、ハニカム成形体を成形する押出工程を行う。続いて、当該ハニカム成形体を一定の長さに切断する切断工程を行い、生の状態のハニカム成形体を得る。以下では、切断工程により個々に分割されたハニカム成形体をワークという。
【００２２】
そして、ワークを乾燥させる第１乾燥工程を行い、ワークの水分を除去する。また、本工程では、乾燥させたワークを切り込むことでワークのサイズが狙い値になるように微調整した後、ワークを複数個ずつ各台車に乗せる。
【００２３】
この後、台車に乗せた複数のワークのうち不良品を台車から外す。例えば台車に最大４８個のワークを乗せた場合、４８個のワークの中から不良品を発見すると、発見した不良品を台車から外す。したがって、最終的に台車には最大搭載数から不良品を取り除いた数のワークを焼成することとなる。
【００２４】
図２は、台車にワークを乗せた様子を示した図であり、（ａ）は台車の進行方向から台車側を見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、台車１０上には、一定間隔で支柱１１が配置されると共に、支柱１１上に棚板１２が並べられることで、ワーク２０が乗せられる棚が構成されている。本実施形態では、一つの棚に最大１６個（４個×４個）のワークが配置され、三段の棚が構成されることで、最大４８個のワーク２０が台車１０に乗せられるようになっている。
【００２５】
また、図２（ｂ）に示されるように、各台車１０の重量を均一にするため、不良として取り除かれた場所に、既に焼成したダミーのハニカム焼成体１３を配置させている。これにより、各台車１０の重量が同じになるようにしている。
【００２６】
上記のようにしてワーク２０が搭載される台車１０には、リファサーモ１４（本発明の熱容量測定手段に相当）も搭載されている。このリファサーモ１４は、焼成炉内でワーク２０が受けた熱容量を計測するものである。
【００２７】
リファサーモ１４は、例えばアルミナで構成される直方体をなしており、当該リファサーモ１４が受ける熱容量の大きさに応じてその長さが縮む性質を有している。リファサーモ１４は一度縮むと元のサイズには戻らないため、リファサーモ１４が受ける最大の熱容量、すなわちワーク２０が受ける最大の熱容量を知ることができる。熱容量を取得する場合、リファサーモ１４の長さと熱容量との換算表が知られており、リファサーモ１４のサイズから熱容量を容易に導くことができるようになっている。
【００２８】
次に、台車１０に搭載された各ワーク２０を加熱して乾燥させる第２乾燥工程を行う。なお、上記押出工程から当該第２乾燥工程までの工程は、本発明の準備工程に相当する。
【００２９】
この後、台車１０を焼成炉に搬入し、ワーク２０を焼成する焼成工程を行う。まず、焼成工程で用いられる連続焼成炉について説明する。図３は、連続焼成炉の全体概略図である。この図に示されるように、連続焼成炉３０は、トンネル式のものであり、第１通路部３１と、加熱部３２と、第２通路部３３と、を備えて構成されている。なお、図３において各台車１０に記された番号は、例えば台車番号である。また、各台車１０の進行方向における幅が異なって描かれているが、実際には各台車１０のサイズは同じである。
【００３０】
これらのうち第１通路部３１と加熱部３２の一方とが連結され、加熱部３２の他方と第２通路部３３とが連結された状態になっており、各内部には上記台車１０が移動する通路がそれぞれ設けられている。
【００３１】
加熱部３２は通路内にバーナー３４を有しており、このバーナー３４にガス配管３５を介してガスが供給されることでバーナー３４から火が発せられるようになっている。なお、バーナー３４は、台車１０上のワーク２０に火が直接当たらない場所に配置されている。また、第１通路部３１内および第２通路部３３内は、加熱部３２のバーナー３４の火の余熱によって温められる。
【００３２】
上記第１通路部３１において加熱部３２とは反対側が搬入口になっており、この台車１０が図示しない油圧プッシャーによって押し出されることにより、上記搬入口から台車１０が第１通路部３１の内部に搬入されるようになっている。そして、油圧プッシャーにより次々と台車１０が押し出されることで、先に連続焼成炉３０内に搬入された台車１０が後から連続焼成炉３０内に搬入された台車１０に押されることで連続焼成炉３０内を移動していく。なお、台車１０は例えば７０時間かけて連続焼成炉３０内を移動する。
【００３３】
本実施形態では、上記連続焼成炉３０は、図示しない制御装置によってコントロールされる。この制御装置は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えたパーソナルコンピュータとして構成され、ハードディスクに記憶された焼成プログラムが実行されることでバーナー３４の火力等が制御されるようになっている。
【００３４】
すなわち、制御装置には、上記焼成プログラムを実行する上で連続焼成炉３０内に搬入されるワーク２０の数に応じた焼成プロファイルが備えられている。この焼成プロファイルは、連続焼成炉３０内の位置と温度との関係を示すものであり、連続焼成炉３０内の位置と温度との関係が実現されるバーナー３４の火力情報が含まれている。
【００３５】
また、連続焼成炉３０において第１通路部３１内および第２通路部３３内に熱電対が複数設置され、加熱部３２に例えば放射温度計が複数設置されており、各熱電対から電圧差が制御装置に入力されて電圧差が温度に変換され、各放射温度計からそれぞれ温度の値が制御装置に入力される。これにより、バーナー３４の火力に応じて連続焼成炉３０内の温度分布が取得される。
【００３６】
したがって、制御装置は、各熱電対、各放射温度計の温度をモニタすると共にバーナー３４の火力を調整することで、連続焼成炉内の温度分布が選択された焼成プロファイルが示す温度分布を実現する。
【００３７】
上記のような構成を有する連続焼成炉３０を用いて焼成工程を行う。具体的には、第２乾燥工程を終えた各台車１０を次々と油圧プッシャーで第１通路部３１内に搬入する。このとき、例えば、ワーク２０が連続焼成炉３０内に搬入される最大個数の場合の焼成プロファイルが用いられる。
【００３８】
そして、油圧プッシャーによって各台車１０が次々と連続焼成炉３０内に搬入されることで、各台車１０が第１通路部３１を通過して加熱部３２内に導かれる。これにより、加熱部３２にて台車１０上のワーク２０が焼成され、台車１０は第２通路部３３から搬出される。
【００３９】
続いて、各台車１０に与えられた熱容量のばらつきを調べ、連続焼成炉３０内に搬入される各台車１０に一定の熱容量を与えるための焼成プロファイルを作成する熱容量調整工程を行う。
【００４０】
このため、まず、各台車１０に設置されたリファサーモ１４の長さを計測し、換算表を用いてリファサーモ１４の長さから熱容量を取得する。例えば２０台の台車１０につき、リファサーモ１４に基づく熱容量をそれぞれ取得する。
【００４１】
上記のようにして取得した各台車１０の各熱容量から焼成火度を求める。この焼成火度は、熱容量の管理基準の値と当該熱容量の管理基準の値からのずれとの和で表される温度を示す物理量である。熱容量の管理基準の値とは、連続焼成炉３０の加熱部３２におけるワーク２０の焼成温度を指すと共に、各ワーク２０に与えるべき加熱温度に相当し、例えば１４５０℃である。
【００４２】
したがって、各台車１０の各熱容量から１４５０℃からのずれをそれぞれ取得する。このずれの値が大きいほど、その台車１０に乗せられたワーク２０に与えられる熱容量のばらつきが大きいことを示す。
【００４３】
ワーク２０を焼成する場合、台車１０上のワーク２０の個数に応じて制御装置が焼成プロファイルを変更し、バーナー３４の火力を調整することによって加熱部３２内の熱容量を調整することになる。しかし、調整したバーナー３４の火力でワーク２０に熱容量を与えたとしても、実際にワーク２０が加熱部３２内で受けた熱容量は連続焼成炉３０から搬出された後にリファサーモ１４で確認しなければわからない。
【００４４】
言い換えると、各台車１０それぞれが受けた熱容量が、熱容量の管理基準の値からどれくらいずれているのかがわかる。上述のように、このずれが大きいほど、ワーク２０に与える熱容量のばらつきが大きいことを示し、完成品の品質低下を招くおそれがある。したがって、各台車１０のうち、連続焼成炉３０内で受けた熱容量の管理基準の値からのずれがもっとも小さい台車１０に与えた熱容量になるように、すなわち台車１０の最大積載数の熱容量になるように、バーナー３４の火力を一定に保つこととする。これにより、各台車１０の重量を一定とみなすことができ、各台車１０に与える熱容量を一定にすることができる。
【００４５】
なお、熱容量の変化率は０．５％以内であることが好ましい。熱容量の変化率が２％を超えると、完成品に外観上の不良が生じやすくなると共に、特性のずれも生じやすくなる。したがって、熱容量の変化率を上記数値内に納めることで、焼成プロファイルを一定とすることができる。
【００４６】
そして、上記のようにして取得された熱容量となる焼成プロファイルを作成し、制御装置に入力する。こうして、焼成プロファイル作成工程が終了する。今後、ハニカム構造体１を製造するに際し、連続焼成炉３０内でワーク２０を焼成する焼成工程において、連続焼成炉３０内に台車１０が搬入されて連続焼成炉３０内のワーク２０の数が変動しても、上記熱容量調整工程で取得された焼成プロファイルのみに従ってバーナー３４の火力を調節し、ワーク２０を焼成することとなる。すなわち、上記の押出工程、切断工程、第１乾燥工程、第２乾燥工程、焼成工程を順に実施することにより、図１に示されるハニカム構造体１を製造する。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、連続焼成炉３０内において、各台車１０の各ワーク２０に与えられる熱容量のばらつきが低減されるようにするため、台車１０のワーク最大積載数の熱容量になるようにバーナー３４の火力を設定した焼成プロファイルを作成することが特徴となっている。これにより、各台車１０の重量を一定とみなすことができ、ひいては各台車１０に与える熱容量を一定にすることができる。
【００４８】
したがって、各台車１０に搭載されたワーク２０の数が台車１０ごとに異なっていたとしても、各台車１０それぞれに同じ熱容量を与えることができ、各ワーク２０の品質のばらつきを低減することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、トンネル式の連続焼成炉３０ではなく、シャトル式のバッチ焼成炉を用いてワーク２０を焼成することが特徴となっている。
【００５０】
図４は、本実施形態に係るバッチ焼成炉の全体概略図である。この図に示されるように、バッチ焼成炉４０は、焼成炉４１と、配管４２と、処理炉４３と、煙突４４と、を備えて構成されている。
【００５１】
焼成炉４１は、スライド式の入り口扉４１ａを備えており、この入り口扉４１ａがスライドすることで各台車１０が焼成炉４１内に搬入されるようになっている。また、焼成炉４１内にはバーナー３４が備えられており、このバーナー３４から火を発することで各台車１０上の各ワーク２０を焼成できるようになっている。また、配管４２、処理炉４３を介して煙突４４から排気がなされるようになっている。
【００５２】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして取得された焼成プロファイルに従って制御装置によりバーナー３４の火力が調整されることとなる。
【００５３】
このように、バッチ焼成炉４０を用いてワーク２０を焼成するようにしても構わない。この場合であっても、第１実施形態と同様に焼成プロファイルを取得し、この焼成プロファイルに従ってワーク２０を焼成すれば良い。
【００５４】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、製造するものとしてハニカム構造体１を完成品としたが、当該ハニカム構造体１の各孔４に栓材を設け、排ガス浄化フィルタを製造するようにしても構わない。この場合、ワーク２０の各孔に栓材を設ける工程を追加し、栓材が設けられた状態のワーク２０を焼成すれば良い。また、ハニカム構造体や排ガス浄化フィルタの他に、焼成炉においてセラミック製品を焼成する場合にも上記各実施形態で示された方法を採用することができる。
【００５５】
また、上記各実施形態では、台車１０が連続焼成炉３０内で受ける最大熱容量を測定するものとしてリファサーモ１４を用いているが、台に立てられた棒状のおもりが受けた熱容量に応じて倒れた高さを測定することで、おもりが受けた熱容量を取得するゼーゲルを用いても構わない。
【００５６】
上記各実施形態では、台車１０に乗せたワーク２０に不良が含まれる場合、ハニカム焼成体１３を台車１０に乗せているが、ワーク２０と同じ材質のトチを乗せても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハニカム構造体の斜視図である。
【図２】台車にワークを乗せた様子を示した図であり、（ａ）は台車の進行方向から台車側を見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図３】連続焼成炉の全体概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るバッチ焼成炉の全体概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…ハニカム構造体、２、３…ハニカム構造体の端面、４…セル、１０…台車、１４…リファサーモ、２０…ワーク、３０、４０…焼成炉。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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