(57)【要約】【課題】過剰流出等の異常発生時に流体取出路を確実に遮断しながら、異常状態が解消されると自動的に開弁して平常状態に復帰できるようにする。【解決手段】ハウジング(12)内に入口路(13)と遮断弁室(14)と出口路(15)を順に形成し、遮断弁室(14)に遮断弁座(16)を形成する。遮断弁室(14)内に挿入した遮断部材(17)を、遮断弁座(16)から離隔した開弁姿勢(Ｙ)と、遮断弁座(16)に当接した閉弁姿勢(Ｘ)とに切換える。閉弁姿勢(Ｘ)において入口路(13)と出口路(15)とを互いに連通する連通路(19)を、遮断部材(17)内に形成する。連通路(19)にネジ部材(21)で構成した流通抵抗手段(20)を設けることで、連通路(19)を流通する流体を微小流量に制限する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング(12)内に入口路(13)と遮断弁室(14)と出口路(15)とを順に形成して、上記の遮断弁室(14)に遮断弁座(16)を形成し、
上記の遮断弁室(14)内に遮断部材(17)を、上記の遮断弁座(16)に対して接離可能に挿入し、
上記の遮断部材(17)を、開弁バネ(18)で弾圧して遮断弁座(16)から離隔させた開弁姿勢(Ｙ)と、上記の入口路(13)の内圧とこれよりも低い出口路(15)の内圧との所定圧以上の差圧により開弁バネ(18)の弾圧力に抗して遮断弁座(16)に当接させた閉弁姿勢(Ｘ)とに、切換え可能に構成した緊急遮断弁であって、
上記の遮断部材(17)内に、上記の閉弁姿勢(Ｘ)において上記の入口路(13)と出口路(15)とを互いに連通する連通路(19)を形成し、この連通路(19)を微小流量の流体が流通するように構成したことを特徴とする、緊急遮断弁。
【請求項２】
上記の連通路(19)に流通抵抗手段(20)を設けることにより、この連通路(19)を流通する流体を微小流量に制限した、請求項１に記載の緊急遮断弁。
【請求項３】
上記の流通抵抗手段(20)をネジ部材(21)で構成した、請求項２に記載の緊急遮断弁。
【請求項４】
上記の流通抵抗手段(20)をフィルタ(22)で構成した、請求項２に記載の緊急遮断弁。
【請求項５】
上記の微小流量を１〜１５０００Ｎml/minに設定した、請求項１から４のいずれか１項に記載の緊急遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体取出路等に接続された機器類の破損等により流体が多量に流出する異常時に、この流路を遮断して過剰な流体の流出を防止する緊急遮断弁に関し、さらに詳しくは、過剰流出等の異常発生時に流路を確実に遮断しながら、異常状態が解消されると自動的に開弁して平常状態に復帰する緊急遮断弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染の少ない、水素ガスを燃料とする車両の開発が進められている。この水素ガスの貯蔵容器は、大容量化と小形化が望まれており、従って、貯蔵ガス圧も、例えば７０ＭＰａなどの高圧化が望まれている。
【０００３】
上記のガス貯蔵容器から取り出されるガスの流量は、ガス機器が破損してガスが流出する等の異常が発生すると、所定量以上に増大する。そこでこのガス貯蔵容器からのガス取出路やこれから分岐した圧力計測用流路などには緊急遮断弁が設けられ、それらの流路を流れるガスの流量が異常増大すると、この緊急遮断弁を閉じてそのガス流路を遮断するように構成されている。
【０００４】
従来、上記の緊急遮断弁としては、遮断弁室に遮断部材を挿入し、この遮断部材を、開弁バネで弾圧して遮断弁座から離隔させた開弁姿勢と、取出し流量の増大に伴って遮断弁座に当接させた閉弁姿勢とに切換え可能に構成したものがある(特許文献１参照)。
【０００５】
即ち、例えば図５に示すように、この緊急遮断弁(50)には、ハウジング(51)に入口路(52)と遮断弁室(53)と出口路(54)とを順に備えるガス取出路(60)を形成して、この遮断弁室(53)に遮断弁座(55)を形成し、遮断弁室(53)に遮断部材(56)を挿入してこの遮断部材(56)を開弁バネ(57)で上記の遮断弁座(55)から離隔する開弁方向へ弾圧してある。上記の遮断部材(56)には先端に復帰用押し棒(59)が延設してあり、この復帰用押し棒(59)の先端を、復帰手段である閉止弁(61)の閉止部材(62)に臨ませてある。
【０００６】
平常時にあっては、上記の遮断部材(56)は開弁バネ(57)で弾圧されて、遮断弁座(55)から所定寸法だけ離隔している。従って、ガス貯蔵容器(58)から上記の緊急遮断弁(50)を経て貯蔵ガスを取出す際、遮断部材(56)と遮断弁座(55)との間隙を通過する所定流量のガスが取り出される。
【０００７】
一方、上記の出口路(54)から多量のガスが流出する異常が発生した場合には、この出口路(54)の内圧が入口路(52)の内圧に比べ所定差圧以上に低下するので、その差圧により遮断部材(56)が開弁バネ(57)の弾圧力に抗して閉弁側へ移動し、遮断弁座(55)に当接する。これによりガス取出路(60)が遮断されて出口路(54)からのガスの流出が停止される。
【０００８】
そして、異常個所の修理や部品交換などが終了し、上記の異常事態が解消されると、上記の閉止弁(61)が閉じられる。これにより上記の復帰用押し棒(59)が閉止部材(62)に押圧されて、遮断部材(56)が遮断弁座(55)から強制的に離隔し、出口路(54)の内圧が上昇して入口路(52)の内圧との差圧が小さくなる。この結果、遮断部材(56)が開弁バネ(57)で弾圧されて遮断弁座(55)から所定寸法だけ離隔した平常状態に復帰する。その後、上記の閉止弁(61)を開くことでガス貯蔵容器(58)の貯蔵ガスがガス取出路(60)から取出される。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３１４７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の遮断部材は、入口路の内圧と出口路の内圧との差圧により作動するが、特に高圧の水素ガスにあっては流速が大きく、ガス機器等に異常のない通常の使用中にあっても、流量変動などにより上記の差圧が大きくなって誤作動を生じる場合がある。一方、上記の緊急遮断弁が作動すると、そのままでは緊急遮断弁が閉じた状態に維持されるので、これを平常状態に復帰させるには、例えば上記の閉止弁を閉じて開くなど、復帰手段を操作する必要がある。このため上記の誤作動が増加すると、その都度この復帰操作を行わなければならず、煩雑である。
【００１１】
また、例えばガス流路の圧力を測定する圧力計は、ガス流路から圧力計測用流路が分岐され、この圧力計測用流路の端末に付設されるが、特に水素ガスを取り扱う場合は、上記の圧力計が万一破損した場合、ここからガスが漏洩しないように圧力計測用流路を遮断する必要があり、この圧力計測用流路に上記の緊急遮断弁が付設される。しかしながら、この緊急遮断弁が作動すると、圧力計を交換したのちこの緊急遮断弁を復帰させなければならず、復帰操作が煩雑であるうえ、上記の圧力計測用流路や緊急遮断弁に復帰手段を設ける必要があるので、装置全体が複雑で大形となり、安価に実施できない問題がある。
【００１２】
本発明の技術的課題は上記の問題点を解消し、過剰流出等の異常発生時に流路を確実に遮断できながら、異常状態が解消されると自動的に開弁して平常状態に復帰する緊急遮断弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するため、例えば本発明の実施の形態を示す図１から図４に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち、本発明は緊急遮断弁に関し、ハウジング(12)内に入口路(13)と遮断弁室(14)と出口路(15)とを順に形成して、上記の遮断弁室(14)に遮断弁座(16)を形成し、上記の遮断弁室(14)内に遮断部材(17)を、上記の遮断弁座(16)に対して接離可能に挿入し、上記の遮断部材(17)を、開弁バネ(18)で弾圧して遮断弁座(16)から離隔させた開弁姿勢(Ｙ)と、上記の入口路(13)の内圧とこれよりも低い出口路(15)の内圧との所定圧以上の差圧により開弁バネ(18)の弾圧力に抗して遮断弁座(16)に当接させた閉弁姿勢(Ｘ)とに、切換え可能に構成した緊急遮断弁であって、上記の遮断部材(17)内に、上記の閉弁姿勢(Ｘ)において上記の入口路(13)と出口路(15)とを互いに連通する連通路(19)を形成し、この連通路(19)を微小流量の流体が流通するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
平常状態にあっては、上記の遮断部材は開弁バネで弾圧されて遮断弁座から離隔した開弁姿勢に切換えてあり、入口路から流入した流体は遮断弁室を経て出口路から流出する。一方、この出口路からの流出に過流を生じた場合には、この出口路の内圧が入口路の内圧に比べ所定差圧以上に低下する。この結果、その差圧により遮断部材が開弁バネの弾圧力に抗して遮断弁座側へ移動し、遮断弁座に当接した閉弁姿勢に切換わってハウジング内の流路が遮断される。
【００１５】
このとき、上記の閉弁姿勢では、上記の連通路を介して入口路と出口路とが互いに連通しており、この連通路から出口路へ微小流量の流体が流出する。この結果、下流側の流路の異常が解消された場合や、上記の過流が誤作動であって下流側の流路に異常がない場合には、上記の連通路から流出した微小流量の流体により出口路の内圧が徐々に上昇する。そして、この出口路の内圧と入口路の内圧との差圧が所定圧力よりも小さくなると、この差圧に抗して上記の開弁バネの弾圧力により遮断部材が遮断弁座から離隔し、流路の遮断が解消されて平常状態に復帰する。
【００１６】
ここで、上記の微小流量とは、その流出により雰囲気へ悪影響を与えない程度以下で、且つ異常が解消されたのちは出口路の内圧を速やかに上昇できる程度の流量であり、具体的には流体の種類や入口路の内圧、出口路の寸法形状、下流側に接続されるガス流路の長さ、接続機器の種類や形状などにより異なるが、例えば１〜１５０００Ｎml/min程度に設定され、より好ましくは１〜１５００Ｎml/min程度に設定される。
【００１７】
上記の連通路は、例えば流路断面積を小さく形成することも可能であるが、ごく小さな流路断面積の流路を例えば穴加工などにより形成することは容易でない。そこでこの連通路に流通抵抗手段を設けると、ここを流通する流体を微小流量に容易に制限でき、好ましい。この流通抵抗手段は微小流量に制限できるものであればよく、特定の構成に限定されない。具体的には、例えばネジ部材やフィルタで構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。
即ち、上記の遮断部材は、流量の増大した異常発生時には確実に遮断弁座に当接して流路を遮断するうえ、閉弁姿勢において上記の連通路から出口路へ微小流量の流体が流出することから、異常が解消された場合や遮断作動が誤作動であった場合などには、上記の微小流量の流体により出口路の内圧を徐々に上昇させて、遮断部材を自動的に平常状態へ復帰させることができる。この結果、従来必要とされた復帰操作が不要となり、この緊急遮断弁の取扱い操作を簡略にすることができる。また、遮断部材や下流側の流路などに復帰手段を設ける必要がないことから、装置全体を簡略でコンパクトに形成でき、安価に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１と図２は本発明の第１実施形態を示し、図１は圧力計測用流路に緊急遮断弁を備えたガス流路の概略構成図、図２は緊急遮断弁の作動を示し、図２(ａ)は平常時における開弁姿勢の緊急遮断弁の断面図、図２(ｂ)は遮断時における閉弁姿勢の緊急遮断弁の断面図である。
【００２０】
図１に示すように、ガス容器(１)の容器出口(２)に接続されたガス取出路(３)には、容器元弁である閉止弁(４)と減圧弁(５)とが順に設けてあり、この閉止弁(４)と減圧弁(５)との間で圧力計測用流路(６)と充填路(７)とが分岐してある。上記の充填路(７)には末端に充填口(８)が設けてあり、この充填路(７)の中間部に、ガス容器(１)から充填口(８)へのガスの流れは阻止充填口(８)からガス容器(１)へのガスの流れは許容する逆止弁(９)が付設してある。また、上記の圧力計測用流路(６)には緊急遮断弁(10)を介して圧力計(11)が付設してある。なお、この圧力計(11)は、計測された圧力を直接表示するものであってもよく、或いは、他の部位に設けた表示部へ計測データを送信する圧力電送器であってもよい。
【００２１】
上記のガス容器(１)内の貯蔵ガスは、上記の閉止弁(４)を開くことで取出され、減圧弁(５)により所定の圧力に減圧されたのち、例えば燃料電池など、ガス取出し路(３)に接続された各種のガス消費機器へ案内される。そしてガス消費によりガス容器(１)内の貯蔵ガスが無くなると、上記の充填口(８)に図外のガス充填装置が接続され、フレッシュガスが充填路(７)からガス取出路(３)の上流部と閉止弁(４)とを経て、上記のガス容器(１)内へ充填される。また、上記のガス取出時やガス充填時には、上記のガス取出路(３)内のガス圧力が上記の緊急遮断弁(10)を介して上記の圧力計(11)に伝わり、表示される。
【００２２】
図２(ａ)と図２(ｂ)に示すように、上記の緊急遮断弁(10)は、ハウジング(12)内に入口路(13)と遮断弁室(14)と出口路(15)とを順に形成してあり、上記の遮断弁室(14)に遮断弁座(16)を形成してある。この遮断弁室(14)内には遮断部材(17)が、上記の遮断弁座(16)に対し接離可能に挿入してあり、開弁バネ(18)で遮断弁座(16)から離隔する方向へ弾圧してある。
【００２３】
図２(ａ)に示す平常時にあっては、上記の遮断部材(17)は、開弁バネ(18)の弾圧力で遮断弁座(16)から離隔した開弁姿勢(Ｙ)にあり、上記の入口路(13)と出口路(15)は遮断弁室(14)を介して良好に流通している。この結果、前記のガス取出路(３)内のガス圧は、この緊急遮断弁(10)の入口路(13)と遮断弁室(14)と出口路(15)とを順に経て前記の圧力計(11)に速やかに伝わり、その圧力が正確に表示される。
【００２４】
上記の圧力計(11)やこれを付設したガス流路等が万一破損すると、その破損箇所から大量にガスが流出する場合がある。この場合、そのガスの流出により入口路(13)から出口路(15)への過流が生じるとともに、出口路(15)内のガス圧力が低下する。そしてこの出口路(15)の内圧と入口路(13)の内圧との間に所定圧以上の差圧を生じると、この差圧により上記の遮断部材(17)が開弁バネ(18)の弾圧力に抗して閉弁側へ移動し、図２(ｂ)に示す、遮断弁座(16)に当接した閉弁姿勢(Ｘ)に切換わる。
【００２５】
上記の遮断部材(17)には、略中心軸に沿って連通路(19)が形成してりあり、この連通路(19)の一端を上記の出口路(15)に臨ませて開口し、他端を遮断弁室(14)に開口してある。このため、上記の閉弁姿勢(Ｘ)において、上記の入口路(13)はこの遮断弁室(14)と連通路(19)とを介して出口路(15)に連通している。この連通路(19)には、上記の出口路(15)に臨む一端部に流通抵抗手段(20)としてネジ部材(21)が螺着固定してある。このため、この閉弁姿勢(Ｘ)にあっては、入口路(13)はこのネジ部材(21)の狭い嵌合溝を経て出口路(15)に連通しており、この連通路(19)からは、外部空間へ漏出しても雰囲気に悪影響を及ぼさない程度の、例えば１〜１５０００Ｎml/min程度の微小流量、より好ましくは１〜１５００Ｎml/min程度の微小流量のガスが出口路(15)へ流出するようにしてある。
【００２６】
上記のように、圧力計(11)等に異常が生じてガス流路から大量のガス流出を生じると、上記の緊急遮断弁(10)は直ちに遮断され、上記の微小流量のガス流出を除いてガスの流出が停止される。そしてこの状態で上記の圧力計(11)など異常個所の点検と交換、修理などが迅速に行われ、正常な圧力計が付設される。この異常個所の修理によりガス機器等からの大量のガス流出がなくなると、出口路(15)の内圧は上記の緊急遮断弁(10)から流出する微小流量のガスにより徐々に上昇する。そしてこの出口路(15)の内圧と上記の入口路(13)の内圧との差圧が所定圧よりも小さくなると、その差圧に抗して遮断部材(17)が上記の開弁バネ(18)の弾圧力で遮断弁座(16)から離隔し、図２(ａ)に示す開弁姿勢(Ｙ)に切換わって平常状態となる。
【００２７】
図３は本発明の第２実施形態を示す、過流防止のためガス取出路に緊急遮断弁を備えたガス流路の概略構成図である。
【００２８】
この第２実施形態では、ガス容器(１)の容器出口(２)へ接続されたガス取出路(３)に、緊急遮断弁(10)と容器元弁である閉止弁(４)と減圧弁(５)とが順に設けてあり、この閉止弁(４)と減圧弁(５)との間に、圧力計測用流路(６)と充填路(７)とが分岐してある。上記の第１実施形態と同様、上記の充填路(７)には末端に充填口(８)が設けてあり、この充填路(７)の中間部に逆止弁(９)が付設してある。また上記の圧力計測用流路(６)には圧力計(11)が付設してある。
なお本発明では、上記の圧力計測用流路(６)とこれに付設した圧力計(11)は、上記の緊急遮断弁(10)よりも下流側にあればよく、例えば図３の仮想線に示すように、この緊急遮断弁(10)と閉止弁(４)との間で圧力計測用流路(６)を分岐してもよい。
【００２９】
上記の緊急遮断弁(10)は上記の第１実施形態と同様の構成であり、同様に作用する。即ち、図２(ａ)に示す平常時にあっては、上記の遮断部材(17)は、開弁バネ(18)の弾圧力で遮断弁座(16)から離隔した開弁姿勢(Ｙ)にあり、上記の入口路(13)と出口路(15)は遮断弁室(14)を介して良好に流通している。この結果、ガス容器(１)内の貯蔵ガスは上記の閉止弁(４)を開くことで円滑に取出され、減圧弁(５)により所定の圧力に減圧されて、例えば燃料電池などの、ガス取出し路(３)に接続された各種のガス機器へ案内される。
【００３０】
上記の圧力計(11)が故障した場合はもとより、上記のガス機器と接続されたガス流路などの破損でガスが大量に流出した場合には、上記の第１実施形態と同様、上記の緊急遮断弁(10)はそのガスの流出により入口路(13)から出口路(15)への過流が生じるとともに、出口路(15)内のガス圧力が低下する。そしてこの出口路(15)の内圧と入口路(13)の内圧との間に所定圧以上の差圧を生じると、この差圧により上記の遮断部材(17)が開弁バネ(18)の弾圧力に抗して閉弁側へ移動し、図２(ｂ)に示すように、遮断弁座(16)に当接した閉弁姿勢(Ｘ)に切換わり、ガスの流出が停止される。
【００３１】
上記のガスの大量流出がガス機器やガス流路等の異常に起因する場合は、これらの異常状態が修復されると、上記の緊急遮断弁(10)の連通路(19)から流出する微小流量のガスにより、この緊急遮断弁(10)の出口路(15)内圧が徐々に上昇する。そして、この出口路(15)の内圧と上記の入口路(13)の内圧との差圧が所定圧よりも小さくなると、その差圧に抗して遮断部材(17)が上記の開弁バネ(18)の弾圧力で遮断弁座(16)から離隔し、図２(ａ)に示す開弁姿勢(Ｙ)に切換わって平常状態となる。なお、出口路(15)の内圧の上昇を早めるために、上記の閉止弁(４)を一旦閉じて、緊急遮断弁(10)と閉止弁(４)との間のガス流路内の圧力を早期に上昇させてもよい。但し、このような操作を施さなくとも、上記の微小流量のガスの流出により出口路(15)の内圧が上昇して、緊急遮断弁(10)は自動的に平常状態へ復帰する。
【００３２】
上記の緊急遮断弁(10)に生じる出口路(15)内の圧力低下は、特に水素ガスの場合のように流動性の良好な流体にあっては、ガス消費時の変動で発生し易い傾向があり、この場合はガス機器やこれを接続したガス流路に異常がないにもかかわらず、緊急遮断弁(10)が作動してガス取出路(３)を緊急遮断する場合がある。しかし、上記の緊急遮断弁(10)は、遮断作動したのち連通路(19)から微小流量のガスが出口路(15)へ流出するので、ガス流路等に異常がない場合は、自動的に平常状態の開弁状態(Ｙ)に復帰することができ、ガス容器(１)からの貯蔵ガスの取出しが再開される。
【００３３】
上記の各実施形態では、流通抵抗手段(20)としてネジ部材(21)を用いた。しかし本発明のこの流通抵抗手段(20)は、連通路(19)を流通する流体を微小流量に設定できるものであればよく、例えば図４に示す変形例のように、フィルタ(22)でこの流通抵抗手段(20)を構成してもよい。即ち、この変形例では、連通路(19)のうち遮断弁室(14)に臨む端部に緻密なフィルタ(22)が付設してあり、遮断部材(17)が閉弁姿勢(Ｘ)に切換わると、このフィルタ(22)を通過した微小流量のガスが連通路(19)を経て出口路(15)へ流出するように構成してある。その他の構成は上記の各実施形態と同様であり、同様に作用するので説明を省略する。
【００３４】
上記の各実施形態や変形例で説明した緊急遮断弁は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、遮断部材や開弁バネ、連通路、流通抵抗手段などの形状、構造、配置等を、これらの実施形態等に限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。
【００３５】
例えば上記の各実施形態において、流通抵抗手段は連通路のいずれの部位に形成してもよい。またこの連通路は、閉弁姿勢において入口路と出口路とを連通するものであればよく、遮断部材のどの部位に形成してもよい。また上記の第１実施形態では圧力計測用流路に、第２実施形態ではガス取出路にそれぞれ緊急遮断弁を配置したので、例えば容器弁に組み込むことが可能である。しかし本発明の緊急遮断弁は、容器弁に組み込まれたものに限定されず、配管途中に設けるものであってもよい。さらに本発明の緊急遮断弁が取り扱う流体は特定の種類に限定されないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の緊急遮断弁は、過剰流出等の異常発生時に流路を確実に遮断しながら、異常状態が解消されると自動的に開弁して平常状態に復帰することができるので、例えば水素供給装置に用いられる圧力計測用流路や容器弁などに特に好適であるが、他の容器弁や配管等にも好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す、圧力計測用流路に緊急遮断弁を備えたガス流路の概略構成図である。
【図２】第１実施形態の緊急遮断弁の作動を示し、図２は図２(ａ)は平常時における開弁姿勢の緊急遮断弁の断面図、図２(ｂ)は遮断時における閉弁姿勢の緊急遮断弁の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す、緊急遮断弁を備えたガス流路の概略構成図である。
【図４】本発明の変形例を示す、緊急遮断弁の断面図である。
【図５】従来技術を示す、緊急遮断弁の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
10…緊急遮断弁
12…ハウジング
13…入口路
14…遮断弁室
15…出口路
16…遮断弁座
17…遮断部材
18…開弁バネ
19…連通路
20…流通抵抗手段
21…ネジ部材
22…フィルタ
Ｘ…閉弁姿勢
Ｙ…開弁姿勢
【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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