(57)【要約】【課題】磁気テープなどのシート状物を一対のローラ同士の間に通して加圧してカレンダー処理を行うのに好適であり、かつ、様様な温度分布に迅速に対応できる加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該装置を使用した磁気記録媒体の製造方法を提供する。【解決手段】回転自在に支持され得るローラ１０の内部に、ローラの軸心に沿って磁束発生機構１２が設けられるとともに、磁束発生機構１２がローラの軸心を中心に同心円状に複数層設けられている。それぞれの層の磁束発生機構１２を独立して制御可能な制御手段３０を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持され得るローラの内部に、該ローラの軸心に沿って磁束発生機構が設けられるとともに、
前記磁束発生機構が該ローラの軸心を中心に同心円状に複数層設けられており、
それぞれの層の前記磁束発生機構を独立して制御可能な制御手段を備えることを特徴とする加熱ローラ。
【請求項２】
前記磁束発生機構は誘導コイルであり、少なくとも１層の該誘導コイルの前記ローラの軸心に沿った巻き密度が部分的に異なっている請求項１に記載の加熱ローラ。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の加熱ローラを１以上備えてなることを特徴とするカレンダー処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のカレンダー処理装置を使用して、帯状可撓性支持体に磁性層が形成されてなる磁気記録媒体のカレンダー処理を行う工程を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該カレンダー処理装置を使用した磁気記録媒体の製造方法に係り、特に、磁気テープなどのシート状物を一対のローラ同士の間に通して加圧してカレンダー処理を行うのに好適な加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該カレンダー処理装置を使用した磁気記録媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気テープなどの磁気記録媒体を製造する製造工程の一つに、カレンダー処理と呼ばれる表面平滑処理工程がある。この処理工程は、磁性層表面の平滑性や充填度の向上を目的とし、一対のローラで磁気テープを加圧することによって行われる。ローラとしては、表面が金属である金属ローラと、表面が樹脂などからなる弾性ローラとの組み合わせが一般的である。
【０００３】
このうち、加熱ローラとしては、金属ローラが使用されるのが一般的である。この加熱ローラとして、回転する中空ローラの内部に誘導発熱機構を配置し、これによってローラの周壁を誘導発熱させる機構のものが多用されている。
【０００４】
図４は、上記従来の加熱ローラ１の構成を説明する断面図である。加熱ローラ１の内部には、誘導発熱機構であるコイル２が配置されている。このコイル２で発生する磁界によって、周壁であるシェル３に渦電流を生じさせ、この渦電流によってジュール熱が発生する。すなわち、加熱ローラ１は、誘導加熱方式のローラである。
【０００５】
コイル２への給電は、軸左端の回転トランス４より、リード線５、５…を介して電源８（図５参照）によりなされる。シェル３の一部には温度センサ６が埋め込まれており、この温度センサ６の信号により温度制御がなされる。また、シェル３の内部には、貫通孔であるヒートパイプ７が設けられており、このヒートパイプ７内に流体を循環させることによっても温度制御ができるようになっている。
【０００６】
また、ローラの温度領域を複数領域とすべく、磁束発生機構をローラの軸心方向に沿って複数配備する構成の提案もなされている（特許文献１参照。）。このように、加熱ローラの軸心方向に温度分布をつけることにより、製品の特性を安定化させ、歩留りを向上させ得る効果が期待できるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭６２−１７３５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の構成によれば、加熱ローラの軸心方向に温度分布をつけることは可能であっても、製品の仕様に対応した様々な温度分布に対応させることは容易ではない。更に、特許文献１に記載の構成では、コイルとコイルとの間に磁束の落ち込みが生じるため、均一な温度分布が得られないという問題点がある。
【０００９】
また、これとは別に、加熱ローラの誘導コイルに軸心方向の巻き分布を設け、これにより様々な温度分布に対応させる構成も考えられる。たとえば、軸心方向の中央部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成、軸心方向の両端部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成等である。図５は、後者の例を示す図であり、従来の加熱ローラ１の制御方法を示す概略図である。
【００１０】
図５において、加熱ローラ１は図４のものと略同様の構成となっている。したがって、重複部分の説明は省略する。同図において、コイル２への給電は、電源８によりなされる。また、電源８は制御装置９に接続されており、これにより電源８が制御される。温度センサ６は制御装置９に接続されており、温度センサ６の信号により上記の温度制御がなされる。以上の図５の構成では、コイル２は１本の線よりなり、これを１つの電源８でコントロールしている。
【００１１】
ところが、このような構成の加熱ローラ１では、製品の仕様が異なる毎に加熱ローラ１を交換し、様々な温度分布に対応させる必要がある。この作業は加熱ローラ１のサイズ（熱容量）、仕様（使用温度）等によって多少の違いはあるものの、加熱ローラ１の冷却だけで約３時間程度を要し、稼働率の低下を招来することとなる。また、製品の仕様に対応した加熱ローラ１を複数個在庫として準備する必要があり、設備面でも負担となる。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、磁気テープなどのシート状物を一対のローラ同士の間に通して加圧してカレンダー処理を行うのに好適であり、かつ、様々な温度分布に迅速に対応できる加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該カレンダー処理装置を使用した磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、回転自在に支持され得るローラの内部に、該ローラの軸心に沿って磁束発生機構が設けられるとともに、前記磁束発生機構が該ローラの軸心を中心に同心円状に複数層設けられており、それぞれの層の前記磁束発生機構を独立して制御可能な制御手段を備えることを特徴とする加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該カレンダー処理装置を使用した磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、ローラの内部に、磁束発生機構がローラの軸心を中心に同心円状に複数層設けられており、それぞれの層の磁束発生機構が独立して制御され得る。したがって、たとえば、３層構造の磁束発生機構とし、最内層の磁束発生機構を均一な巻き分布の誘導コイルとし、中間層の磁束発生機構を軸心方向の中央部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成の誘導コイルとし、最外層の磁束発生機構を軸心方向の両端部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成の誘導コイルとできる。そして、各層の磁束発生機構を独立して制御すれば、様々な温度分布に迅速に対応できる加熱ローラとできる。
【００１５】
なお、「磁束発生機構」としては、誘導コイルが一般的である。
【００１６】
本発明において、前記磁束発生機構は誘導コイルであり、少なくとも１層の該誘導コイルの前記ローラの軸心に沿った巻き密度が部分的に異なっていることが好ましい。このような構成とすることにより、本発明の目的が容易に達成できるからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係る加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該カレンダー処理装置を使用した磁気記録媒体の製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は、本発明に係る加熱ローラ１０の構成を示す概略図である。図２は、加熱ローラ１０の誘導コイル（コイル１２）の巻き分布を示す概略図である。なお、加熱ローラ１０の全体構成は、コイル１２以外の部分では図４に示される従来例と同一であることより、図示を省略する。ここで、図４に示されるヒートパイプ７は、本発明において必須の構成ではなく、省略することも可能である。
【００１９】
回転自在に支持され得る加熱ローラ１０の内部に、このローラの軸心に沿って磁束発生機構であるコイル１２がローラの軸心周りに設けられるとともに、コイル１２がローラの軸心を中心に同心円状に３層設けられている。すなわち、図２に示される最内層のコイル１２Ａ、中間層のコイル１２Ｃ及び最外層のコイル１２Ｂの３層構造の誘導コイルである。図１では、最外層のコイル１２Ｂのみ示されている。
【００２０】
図２において、（ａ）に示されるコイル１２Ａは、最内層に配されるもので、均一な巻き分布の誘導コイルである。このコイル１２Ａによる加熱ローラ１０のシェル（周壁）の表面温度ｔの分布は、図示のグラフのように、長さＬ方向で略均一になる。
【００２１】
図２において、（ｂ）に示されるコイル１２Ｂは、最外層に配されるもので、軸心方向の両端部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成の誘導コイルである。このコイル１２Ｂによる加熱ローラ１０のシェル（周壁）の表面温度ｔの分布は、図示のグラフのように、長さＬ方向の両端部のみ高くなるパターンになる。
【００２２】
図２において、（ｃ）に示されるコイル１２Ｃは、中間層に配されるもので、軸心方向の中央部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成の誘導コイルである。このコイル１２Ｃによる加熱ローラ１０のシェル（周壁）の表面温度ｔの分布は、図示のグラフのように、長さＬ方向の中央部のみ高くなり、両端に向かって徐々に下がるパターンになる。
【００２３】
それぞれのコイル１２への給電は、軸左端の回転トランス１４より、リード線１６、１６…を介して電源２０によりなされる。すなわち、コイル１２Ａ（最内層）への給電は、リード線１６Ａ、１６Ａを介して電源２０Ａによりなされ、コイル１２Ｂ（最外層）への給電は、リード線１６Ｂ、１６Ｂを介して電源２０Ｂによりなされ、コイル１２Ｃ（中間層）への給電は、リード線１６Ｃ、１６Ｃを介して電源２０Ｃによりなされる。
【００２４】
それぞれの電源２０は、いずれも制御装置３０に接続されており、この制御装置３０により独立して制御される。また、加熱ローラ１０のシェルの一部には温度センサ１８（１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ）が埋め込まれており、この温度センサ１８は制御装置３０に接続されている。これにより、それぞれのコイル１２への給電制御が適切に行える。
【００２５】
温度センサ１８の種類、数、設置位置等に制約はなく、各種の態様が採用できる。通常は、シースタイプの熱電対（サーモカップル）が一般的であるが、これ以外に輻射タイプの赤外温度計、白金測温抵抗体、サーミスタ等、各種のタイプが採用できる。また、温度センサ１８に代えて、光沢センサ、厚さセンサ、粗さセンサ、変位センサ等のセンサを採用して被加工物（磁気テープ等）の物理量等を検出してフィードバックを行う態様をも採用できる。
【００２６】
図１の構成において、温度センサ１８として熱電対を使用する場合には、それぞれのコイル１２の制御が適切に行える箇所のシェルの部分に、温度センサ１８が埋め込まれることが好ましい。たとえば、コイル１２Ｂ（最外層）に対応する温度センサ１８Ｂは、加熱ローラ１０の長さＬ方向の端部の温度がモニタできる位置に埋め込まれ、コイル１２Ｃ（中間層）に対応する温度センサ１８Ｃは、加熱ローラ１０の長さＬ方向の中央部の温度がモニタできる位置に埋め込まれ、コイル１２Ａ（最内層）に対応する温度センサ１８Ａは、加熱ローラ１０の長さＬ方向の端部と中央部との中間部分の温度がモニタできる位置に埋め込まれることが好ましい。
【００２７】
以上に説明した加熱ローラ１０の温度制御について説明する。加熱ローラ１０の温度制御は、各層のコイル１２の電圧又は周波数を制御装置３０により独立して制御することにより行う。各層のコイル１２の巻き分布は既に決定されていることより、制御可能な項目は、各層のコイル１２への供給電力のみである。そして、各層のコイル１２への供給電力の配分を適正に設定することにより、所望の温度パターンが得られる。
【００２８】
たとえば、加熱ローラ１０の全体の温度レベルを所定の温度に維持したうえで、加熱ローラ１０の両端部分の温度を局所的に高くしたい場合には、供給電力全体に対し、コイル１２Ａ（最内層）への配分を６０％、コイル１２Ｂ（最外層）への配分を４０％、コイル１２Ｃ（中間層）への配分を０％とする。
【００２９】
一方、加熱ローラ１０の全体の温度レベルを低い温度に維持したうえで、加熱ローラ１０の中央部分のみ加熱したい場合には、供給電力全体に対し、コイル１２Ａ（最内層）への配分を２０％、コイル１２Ｂ（最外層）への配分を０％、コイル１２Ｃ（中間層）への配分を８０％とする。
【００３０】
その他、加熱ローラ１０全体の構成（特に、シェルの材質、シェルの厚さ等）、制御装置３０の構成、各コイル１２の巻き分布、温度センサ１８の配置、温度センサ１８の個数等に適した最適な制御方法を任意に選択できる。
【００３１】
次に、本発明に係る加熱ローラ１０を使用したカレンダー処理装置について説明する。図３は、本発明に係るカレンダー処理装置１００の全体構成を示す概略図である。同図に示されるように、カレンダー処理装置１００は、テープ送出装置１１２、グルーブドサクションドラム（以下、ＧＳＤと略す）１１４、ダンサローラ（テンション調節手段に相当）１１６、加圧部１１８、巻取装置１２０等によって構成されている。
【００３２】
テープ送出装置１１２には、シート状の磁気テープ１２２がロール状に巻回された状態で装着される。磁気テープ１２２は、たとえば、シート状の支持体（不図示）の表面に非磁性層と磁性層を形成し、支持体の裏面にバックコート層を形成して構成される。この磁気テープ１２２は、ＧＳＤ１１４を回転させることによって、テープ送出装置１１２から送り出される。ＧＳＤ１１４は、エアをその内部に吸引することによって表面に磁気テープ１２２を吸着しながら回転するドラムであり、その表面には、磁気テープ１２２との保持力を高めるための溝が形成されている。なお、ＧＳＤ１１４の代わりに、表面がフラットなサクションドラムや一対のローラ（不図示）を用いて磁気テープ１２２を搬送するようにしてもよい。
【００３３】
ＧＳＤ１１４によって送り出された磁気テープ１２２は、ダンサローラ１１６を経て加圧部１１８に送られる。ダンサローラ１１６は、ガイドローラ１２４、１２６の間の磁気テープ１２２に吊り下げられるとともに、支持アーム１２８によって支持される。支持アーム１２８は、一方側（図３中、右側）の端部を中心に揺動自在に支持され、他方側（図３中、左側）の端部には、シリンダ１３２が取り付けられる。このシリンダ１３２で支持アーム１２８を引っ張ることによってダンサローラ１１６が昇降され、磁気テープ１２２のインフィード部のテンションが調節される。ここで、インフィード部とは、ＧＳＤ１１４から加圧部１１８までの間とする。
【００３４】
インフィード部に高テンションが付与された磁気テープ１２２は、加圧部１１８に送られる。加圧部１１８は、鉛直方向に積み重ねられた五段の金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅからなり、各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅは、水平な軸を中心として回転自在に設けられている。各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅの表面には、硬さと耐磨耗性向上の観点から、電解質による硬質クロムメッキ処理がなされている。
【００３５】
上記金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅのうち、ローラ１３４Ａ、１３４Ｃ及び１３４Ｅは既述の加熱ローラ１０と同一仕様のものである。このローラ１３４Ａ、１３４Ｃ及び１３４Ｅは、表面を６０〜１２０度に加熱することができるようになっている。一方、ローラ１３４Ｂ及び１３４Ｄはバックアップローラである。なお、このバックアップローラであるローラ１３４Ｂ及び１３４Ｄに、冷却ローラとしての機能を果たさせるべく、水冷管を設ける構成であってもよい。
【００３６】
金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅのうち、最下段の金属ローラ１３４Ｅは、回転軸の位置が固定され、他の金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｄは、回転軸が水平状態を保ったまま上下方向に移動できるように構成される。また、最下段の金属ローラ１３４Ｅには、この金属ローラ１３４Ｅを回転させるためのモータ１３８が接続され、最上段の金属ローラ１３４Ａには、この金属ローラ１３４Ａを下方に付勢する付勢装置１３６が取り付けられている。この付勢装置１３６で金属ローラ１３４Ａを下方に付勢することによって、各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅが密着される。
【００３７】
さらに、この状態で金属ローラ１３４Ｅを回転させることによって、金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｄが金属ローラ１３４Ｅに連れ回りする。なお、付勢装置１３６による付勢を解除した際、金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｄは上方に移動し、各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅの間にすき間が形成されるように構成される。磁気テープ１２２は、このすき間を通過するようにして、ガイドローラ１４２、１４３、１４４に巻きかけてセットされる。そして、付勢装置１３６で金属ローラ１３４Ａを下方に付勢し、金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅを密着させることによって、磁気テープ１２２が金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅによって挟み込まれる。
【００３８】
金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅによって挟み込まれて加圧された磁気テープ１２２は、巻取装置１２０で巻き取られる。その際、磁気テープ１２２のひずみを防止するためには、磁気テープ１２２の厚さが１０μｍ程度の場合、磁気テープ１２２のテンションを幅１ｍあたり１０ｋｇ以下とすることが好ましい。なお、金属ローラ１３４Ｅと巻取装置１２０との間にはダンサローラ１４０が設けられ、このダンサローラ１４０によって、磁気テープ１２２の張力変動が吸収される。
【００３９】
更に、必要に応じて、加圧処理後の磁気テープ１２２のテンションを検出し、この検出値に応じて加圧処理前の磁気テープ１２２のテンションを調節するような構成をも採用できる。この構成について、簡略に説明する。各ガイドローラ１４２〜１４４の両端部には、ロードセル（テンション測定手段）１４８〜１５０が組み込まれており、このロードセル１４８〜１５０によって、ガイドローラ１４２〜１４４に巻きかけられた磁気テープ１２２のテンションが測定される。
【００４０】
各ガイドローラ１４２〜１４４のロードセル１４８〜１５０は制御装置１４６に接続される。制御装置１４６は、ロードセル１４８〜１５０の検出値に基づいてシリンダ１３２を制御し、インフィード部の磁気テープ１２２のテンションを調節する。たとえばガイドローラ１４２〜１４４のいずれかで磁気テープ１２２のテンションが設定値（または設定範囲）よりも小さかった場合には、シリンダ１３２によってインフィード部の磁気テープ１２２のテンションを増加させる。逆に、ガイドローラ１４２〜１４４のいずれかで磁気テープ１２２のテンションが設定値（または設定範囲）よりも大きかった場合には、シリンダ１３２によってインフィード部の磁気テープ１２２のテンションを減少させる。
【００４１】
また、制御装置１４６は、付勢装置１３６が金属ローラ１３４Ａを付勢するタイミングに応じて、シリンダ１３２の制御を行っている。すなわち、付勢装置１３６で金属ローラ１３４Ａを付勢するのと同時に、シリンダ１３２で磁気テープ１２２のインフィード部に高テンションを付与し、付勢装置１３６による付勢を停止するのと同時にシリンダ１３２による高テンション付与を停止している。これにより、各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅで磁気テープ１２２を挟み込んでいる間だけ、磁気テープ１２２のインフィード部に高テンションが付与される。
【００４２】
次に、上記のように構成されたカレンダー処理装置１００の作用について説明する。先ず、ＧＳＤ１１４や巻取装置１２０によって磁気テープ１２２を走行させる。その際、シリンダ１３２の駆動と付勢装置１３６の付勢は解除しておくので、磁気テープ１２２は、低いテンションの状態で、各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅの間を走行する。
【００４３】
磁気テープ１２２の速度が低速で一定になった後、磁気テープ１２２の加圧を開始する。すなわち、付勢装置１３６によって金属ローラ１３４Ａを下方に付勢し、各金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅを密着させ、磁気テープ１２２を挟み込む。これにより、金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｄが金属ローラ１３４Ｅに連れ回りしながら、磁気テープ１２２を加圧する。
【００４４】
磁気テープ１２２の加圧を開始したのと同時に、又はその直後にシリンダ１３２によってインフィード部に高テンションをかける。この大きさは、磁気テープ１２２の種類や厚さ、処理条件などによって異なるが、磁気テープ１２２の厚さが１０μｍ程度であれば、幅１ｍあたり２０〜４０ｋｇ程度とすることが好ましい。このように高テンションをかけることによって、磁気テープ１２２は、長手方向に伸長される。
【００４５】
磁気テープ１２２に高テンションをかけた後、磁気テープ１２２の速度を増加させ、磁気テープ１２２を高速で走行させる。高速で走行した磁気テープ１２２は、巻取装置１２０で巻き取られる。
【００４６】
以上に説明したカレンダー処理装置１００に本発明に係る加熱ローラ１０を使用した場合、すなわち、図３のローラ１３４Ａ、１３４Ｃ及び１３４Ｅを既述の加熱ローラ１０と同一仕様のものとした場合、それぞれのローラ１３４の温度分布を任意に制御できる。したがって、製品の仕様に対応した様々な温度分布に対応させることが容易であり、稼働率の向上、設備面での負担軽減、磁気記録媒体の品質向上等に顕著な効果を発揮できる。
【００４７】
以上、本発明に係る加熱ローラ、該加熱ローラを使用したカレンダー処理装置、及び該カレンダー処理装置を使用した磁気記録媒体の製造方法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。たとえば、加熱ローラ１０の構成、シェルの材質、形状等の限定はなく、任意の構造等が採用できる。
【００４８】
また、カレンダー処理装置１００の金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅを五段に配したが、金属ローラ１３４Ａ〜１３４Ｅの個数はこれに限定されるものではなく、四段以下であっても、六段以上であってもよい。また、対向する二個の金属ローラを一組として複数組、配設してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローラの内部に、磁束発生機構がローラの軸心を中心に同心円状に複数層設けられており、それぞれの層の磁束発生機構が独立して制御され得る。したがって、たとえば、３層構造の磁束発生機構とし、最内層の磁束発生機構を均一な巻き分布の誘導コイルとし、中間層の磁束発生機構を軸心方向の中央部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成の誘導コイルとし、最外層の磁束発生機構を軸心方向の両端部のみ他と比べて巻き分布を密にする構成の誘導コイルとできる。そして、各層の磁束発生機構を独立して制御すれば、様々な温度分布に迅速に対応できる加熱ローラとできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱ローラの構成を示す概略図
【図２】加熱ローラの誘導コイルの巻き分布を示す概略図
【図３】本発明に係るカレンダー処理装置の全体構成を示す概略図
【図４】従来の加熱ローラの構成を説明する断面図
【図５】従来の加熱ローラの制御方法を示す概略図
【符号の説明】
１０…加熱ローラ、１２…コイル、１４…回転トランス、１６…リード線、１８…温度センサ、２０…電源、３０…制御装置、１００…カレンダー処理装置、１２２…磁気テープ
【図１】
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【図２】
2004273337.tif 000004
【図３】
2004273337.tif 000005
【図４】
2004273337.tif 000006
【図５】
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