(57)【要約】【課題】振動するダイヤフラムとハウジングによってポンプ室を形成し、このポンプ室に流れ方向の異なる一対の逆止弁を設け、ハウジングに、外面の開放された吸入流路凹部と吐出流路凹部を形成し、この吸入流路凹部と吐出流路凹部をそれぞれ蓋プレートで閉塞して一対の逆止弁に連なる吸入流路と吐出流路を形成したダイヤフラムポンプにおいて、流路の液密構造の劣化のおそれが少ないダイヤフラムポンプを得る。【解決手段】ハウジングの吸入流路凹部と吐出流路凹部にそれぞれ、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するＯリング保持溝とを形成し、挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、Ｏリング保持溝に挿入したＯリングによる挿入突条部の内方への変形を内側受け壁で受けるダイヤフラムポンプ。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動するダイヤフラムとハウジングによってポンプ室を形成し、このポンプ室に流れ方向の異なる一対の逆止弁を設け、上記ハウジングに、外面の開放された吸入流路凹部と吐出流路凹部を形成し、この吸入流路凹部と吐出流路凹部をそれぞれ蓋プレートで閉塞して上記一対の逆止弁に連なる吸入流路と吐出流路を形成したダイヤフラムポンプにおいて、
上記ハウジングの吸入流路凹部と吐出流路凹部にそれぞれ、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、
上記蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するＯリング保持溝とを形成し、
上記挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、上記Ｏリング保持溝に挿入したＯリングによる挿入突条部の内方への変形を上記内側受け壁で受けることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記Ｏリングは蓋プレートの外周薄肉部とハウジングの浅段部とを離間させる方向の圧縮力を受けない態様で挿入されているダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記蓋プレートとハウジングは、上記外周薄肉部と浅段部との接触部分で接合されているダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記吸入流路凹部と吐出流路凹部は同一形状であり、蓋プレートは共通部品であるダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
合成樹脂製のハウジングに、外面の開放された流路凹部を形成し、この流路凹部を合成樹脂製の蓋プレートで閉塞して流路を形成する流路構造において、
上記ハウジングの流路凹部に、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、
上記蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するＯリング保持溝とを形成し、
上記挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、上記Ｏリング保持溝に挿入したＯリングによる挿入突条部の内方への変形を上記内側受け壁で受けることを特徴とする流路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムポンプ及び液密な流路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによってポンプ室（可変容積室）を形成し、このポンプ室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁（ポンプ室への流体流を許す吸入側逆止弁とポンプ室からの流体流を許す吐出側逆止弁）を設けている。ダイヤフラムを振動させるとポンプ室の容積が変化し、容積が拡大する行程では吸入側逆止弁が開き、容積が縮小する行程では吐出側逆止弁が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。ダイヤフラムは、ゴム、圧電振動子等の弾性（振動）可能な材料から構成される。
【特許文献１】登録第２５１０５９０号実用新案公報
【特許文献２】特開２００５-３３７０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願人は、このダイヤフラムポンプを簡単で組立容易な構成で得ようと、ハウジングに、外面の開放された吸入流路凹部と吐出流路凹部を形成し、この吸入流路凹部と吐出流路凹部をそれぞれ蓋プレートで閉塞して一対の逆止弁に連なる吸入流路と吐出流路を形成することを試みている。
【０００４】
このような流路の形成態様では、流路凹部と蓋プレートとの間の信頼性の高い液密構造が問題である。例えばパソコンの冷却源としてダイヤフラムポンプを用いる場合には、小型化のみならず、長期の液密信頼性が不可欠である。しかし、小型化に伴い、蓋プレートも小型化、薄型化が避けられず、長期の使用による液密構造の劣化が懸念されている。
【０００５】
本発明は従って、ハウジングに、外面の開放された吸入側と吐出側の流路凹部を形成し、この流路凹部をそれぞれ蓋プレートで覆って流路とするダイヤフラムポンプにおいて、液密構造の劣化のおそれが少ないダイヤフラムポンプを得ることを目的とする。
また本発明は、より一般的に、流路凹部と蓋プレートによって流路を形成する流路構造において、液密構造の劣化のおそれが少ない流路構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、振動するダイヤフラムとハウジングによってポンプ室を形成し、このポンプ室に流れ方向の異なる一対の逆止弁を設け、ハウジングに、外面の開放された吸入流路凹部と吐出流路凹部を形成し、この吸入流路凹部と吐出流路凹部をそれぞれ蓋プレートで閉塞して一対の逆止弁に連なる吸入流路と吐出流路を形成したダイヤフラムポンプにおいて、ハウジングの吸入流路凹部と吐出流路凹部にそれぞれ、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するＯリング保持溝とを形成し、挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、Ｏリング保持溝に挿入したＯリングによる挿入突条部の内方への変形を内側受け壁で受けることを特徴としている。
【０００７】
Ｏリングは、蓋プレートの外周薄肉部とハウジングの浅段部とを離間させる方向の圧縮力を受けない態様で挿入することが好ましい。
【０００８】
蓋プレートとハウジングは、外周薄肉部と浅段部との接触部分で接合することができる。接合手段は、レーザ溶着、超音波溶着、接着剤等が可能であり、その手段は問わない。
【０００９】
吸入流路凹部と吐出流路凹部は同一形状であり、蓋プレートは共通部品とすることが好ましい。
【００１０】
本発明は、より一般的に、合成樹脂製のハウジングに、外面の開放された流路凹部を形成し、この流路凹部を合成樹脂製の蓋プレートで閉塞して流路を形成する流路構造においては、ハウジングの流路凹部に、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するＯリング保持溝とを形成し、挿入突条部の内側に、内側受け壁を位置させ、Ｏリング保持溝に挿入したＯリングによる挿入突条部の内方への変形を内側受け壁で受けることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ハウジングに、外面を開放して流路凹部を形成し、この流路凹部を蓋プレートで覆って逆止弁に連なる流路とするダイヤフラムポンプにおいて、該流路の液密信頼性を長期に渡って得ることができる。また、蓋プレートを用いた流路構造一般においても、該流路の液密信頼性を長期に渡って得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図示実施形態は、本出願人が特開２００５-３３７０６８号で原理を提案した４バルブダイヤフラムポンプに本発明を適用したものである。この４バルブダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下に一対のポンプ室を形成する一方、単一の吸入ポートと、単一の吐出ポートを設け、一対のポンプ室と吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、一対のポンプ室と吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けている。
【００１３】
図１ないし図９は、本発明の一実施形態を示している。本ダイヤフラムポンプは、中心部の圧電振動子（ダイヤフラム）１０を挟着するアッパハウジング２０Ｕと、ロアハウジング２０Ｌを有している。
【００１４】
アッパハウジング２０Ｕとロアハウジング２０Ｌは、樹脂材料の成形品からなるもので、ロアハウジング２０Ｌ側に完全筒体からなる互いに平行をなす吸入ポート２１と吐出ポート２２が突設されている。アッパハウジング２０Ｕとロアハウジング２０Ｌは、この吸入ポート２１と吐出ポート２２周りの構造を除き、基本的には対称形状をなしている。まず、共通（対称）構造を説明すると、アッパハウジング２０Ｕ（ロアハウジング２０Ｌ）には、図１、図４、図５に示すように、その内面（圧電振動子１０側の面を内面、その反対側を外面とする）に、ポンプ室形成凹部２３Ｕ（２３Ｌ）が形成されており、外面に、外面が開放された吸入流路凹部２４Ｕ（２４Ｌ）と吐出流路凹部（凹部）２５Ｕ（２５Ｌ）が形成されている。ポンプ室形成凹部２３Ｕ（２３Ｌ）の外周には変形Ｏリング保持溝２３Ｕ１（２３Ｌ１）が形成されている。
【００１５】
吸入流路凹部２４Ｕ（２４Ｌ）は、アッパハウジング２０Ｕ（ロアハウジング２０Ｌ）の外側から中心部に向かって延びており、その中心側端部に、ポンプ室形成凹部２３Ｕ（２３Ｌ）に連通する流路穴２６Ｕ（２６Ｌ）が穿設されている。吐出流路凹部２５Ｕ（２５Ｌ）は、この吸入流路凹部２４Ｕ（２４Ｌ）とほぼ平行に延びており、その中心側端部に、ポンプ室形成凹部２３Ｕ（２３Ｌ）に連通する流路穴２７Ｕ（２７Ｌ）が穿設されている。そして、流路穴２６Ｕ（２６Ｌ）には、吸入側アンブレラ（逆止弁）２８Ｕ（２８Ｌ）が装着され、流路穴２７Ｕ（２７Ｌ）には、吐出側アンブレラ（逆止弁）２９Ｕ（２９Ｌ）が装着されている。
【００１６】
アッパハウジング２０Ｕ（ロアハウジング２０Ｌ）の吸入流路凹部２４Ｕ（２４Ｌ）及び吐出流路凹部２５Ｕ（２５Ｌ）は、蓋プレート４２（図１）により液密に閉塞されて吸入流路と吐出流路を構成する。蓋プレート４２は、吸入流路凹部２４Ｕ（２４Ｌ）及び吐出流路凹部２５Ｕ（２５Ｌ）に共通の合成樹脂材料の成形品からなる部材であり、その液密構造を吸入流路凹部２４Ｕを例にして、図４及び図９で説明する。
【００１７】
吸入流路凹部２４Ｕ内には、該吸入流路凹部２４Ｕの形状に沿わせて外側から順に、浅段部２４Ｕ１、深溝部２４Ｕ２及び中心中高部（内側受け壁）２４Ｕ３が閉曲線で形成されている。浅段部２４Ｕ１と深溝部２４Ｕ２の間には、Ｏリングガイドテーパ部２４Ｕ４が形成されている。一方、蓋プレート４２には、浅段部２４Ｕ１と深溝部２４Ｕ２に対応させて、外周薄板部４２ａと挿入突条部４２ｂが閉曲線で形成されており、挿入突条部４２ｂの外周側には、Ｏリング保持凹部４２ｃが形成されている。挿入突条部４２ｂの内周面は、中心中高部２４Ｕ３に当接する。
【００１８】
Ｏリング保持凹部４２ｃにはＯリング４３が保持され、深溝部２４Ｕ２の壁と挿入突条部４２ｂとの間に保持されて圧縮されて液密を保持する。このＯリング４３の反発力は、挿入突条部４２ｂを内方へ変形させようとするが、中心中高部（内側受け壁）２４Ｕ３は、挿入突条部４２ｂの内側端部に当接して、該挿入突条部４２ｂの変形を防ぐ。このように、Ｏリング４３によって蓋プレート４２の挿入突条部４２ｂに加わる変形力を、吸入流路凹部２４Ｕの中心中高部２４Ｕ３で受けることにより、蓋プレート４２を薄肉の樹脂材料の成形品から構成する場合にもその液密信頼性を高めることができる。蓋プレート４２は、その外周薄板部４２ａと浅段部２４Ｕ１との接触部分において、レーザ溶着、超音波溶着等の適宜手段で接合される。
【００１９】
ロアハウジング２０Ｌには、吸入ポート２１、吐出ポート２２にそれぞれ連通し、吸入流路凹部２４Ｌ、吐出流路凹部２５Ｌの外側端部に連通する連通穴３１、３２（図２、図４、図５）が穿設されている。アッパハウジング２０Ｕには、この連通穴３１と３２の位置に合致させて、吸入流路凹部２４Ｕと吐出流路凹部２５Ｕの外側端部に連通する連通穴３３と３４（図３、図４、図５）が穿設されている。
【００２０】
この連通穴３１と３３、連通穴３２と３４は相互に液密に接続される管路であり、アッパハウジング２０Ｕには、図４、図５、図６に示すように、連通穴３３と３４と同軸に突出する互いに平行をなす筒状突部３５と３６が形成されている。一方、ロアハウジング２０Ｌには、連通穴３１と３２と同軸に、この筒状突部３５と３６を受け入れる嵌合穴部３７と３８が形成されている。
【００２１】
筒状突部３５と嵌合穴部３７（筒状突部３６と嵌合穴部３８）は同一構造である。図６に最もよく示されるように、筒状突部３５（３６）は、先端部から順に、小径定径部３５ａ（３６ａ）、拡径テーパ軸部３５ｂ（３６ｂ）及び大径定径部３５ｃ（３６ｃ）を有している。一方、嵌合穴部３７（３８）は、奥部から順に、小径定径穴３７ａ（３８ａ）、段付拡径テーパ穴部３７ｂ（３８ｂ）及び大径定径穴部３７ｃ（３８ｃ）を有している。筒状突部３５（３６）の拡径テーパ軸部３５ｂ（３６ｂ）と、嵌合穴部３７（３８）の段付拡径テーパ穴部３７ｂ（３８ｂ）との間には、Ｏリング３９が圧縮保持される。
【００２２】
このＯリング３９は、アッパハウジング２０Ｕとロアハウジング２０Ｌを結合するとき、筒状突部３５（３６）に予め結合される（図７（Ａ）参照）。このときのＯリング３９の自由状態における外径をｄとすると、嵌合穴部３７（３８）（大径定径穴部３７ｃ（３８ｃ））の端部径Ｄは、Ｄ＞ｄに設定されている（図７（Ａ））。このように、Ｏリング３９の外径と大径定径穴部３７ｃ（３８ｃ）の端部径を設定すると、図７に明らかなように、アッパハウジング２０Ｕの筒状突部３５（３６）をロアハウジング２０Ｌの嵌合穴部３７（３８）に挿入結合するとき、Ｏリング３９の挟み込みが起こりにくい。そして、完全に挿入した状態では、拡径テーパ軸部３５ｂ（３６ｂ）と段付拡径テーパ穴部３７ｂ（３８ｂ）との間にＯリング３９が圧縮されて保持され、液密が保持される。小径定径部３５ａ（３６ａ）と大径定径部３５ｃ（３６ｃ）、及び小径定径穴３７ａ（３８ａ）と大径定径穴部３７ｃ（３８ｃ）は、互いに嵌合し、同軸性を保証する。
【００２３】
加えて、本実施形態は、筒状突部３５と嵌合穴部３７、筒状突部３６と嵌合穴部３８が互いに平行な関係で一対存在している。このため、図８に示すように、両者の軸間距離Ｘの製造誤差も挟み込みの原因となる。本実施形態によれば、軸間距離の誤差も吸収することが可能である。Ｏリング３９の自由状態における外径ｄと、嵌合穴部３７（３８）（大径定径穴部３７ｃ（３８ｃ））の端部径Ｄの大きさは、具体的には、これらの製造誤差、組立誤差を勘案して定める。
【００２４】
なお、Ｏリング３９が拡径テーパ軸部３５ｂ（３６ｂ）と段付拡径テーパ穴部３７ｂ（３８ｂ）との間に圧縮されると、Ｏリング３９の反発力によって、アッパハウジング２０Ｕとロアハウジング２０Ｌとの間に離反方向の力が作用する。この力はできるだけ小さい方が望ましい。このため、拡径テーパ軸部３５ｂ（３６ｂ）と段付拡径テーパ穴部３７ｂ（３８ｂ）の軸線に対する傾斜角α（図６、図７）は、２０°〜４５°とすることが好ましい。
【００２５】
圧電振動子１０は、アッパハウジング２０Ｕ（ロアハウジング２０Ｌ）の変形Ｏリング保持溝２３Ｕ１（２３Ｌ１）にそれぞれ変形Ｏリング４１を挿入した状態で、両ハウジングの間に挟着保持される。圧電振動子１０は、バイモルフ型の圧電振動子から構成されており、厚さ方向中央部のシムと、このシムの表裏に積層した圧電体との間に交番電界を与えると振動する。このような圧電振動子１０は周知であり、本発明の要旨に関係がないので、給電構造を含めてこれ以上の説明は省略する。
【００２６】
上記構成の本ダイヤフラムポンプは、圧電振動子１０とアッパハウジング２０Ｕのポンプ室形成凹部２３Ｕとの間に形成される室をポンプ室Ａ、圧電振動子１０とロアハウジング２０Ｌのポンプ室形成凹部２３Ｌとの間に形成される室をポンプ室Ｂとすると、次のように作動する。すなわち、圧電振動子１０を正逆に弾性変形（振動）させると、ポンプ室ＡとＢのいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。ポンプ室Ａの容積が増大する（ポンプ室Ｂの容積が減少する）行程では、吸入側アンブレラ２８Ｕが開いて吸入ポート２１からポンプ室Ａ内に流体が流入し、ポンプ室Ｂ内の流体が吐出側アンブレラ２９Ｌを開いて吐出ポート２２に流出する（図１１（Ｂ）参照）。逆にポンプ室Ａの容積が減少する（ポンプ室Ｂの容積が増大する）行程では、吸入側アンブレラ２８Ｌが開いて吸入ポート２１からポンプ室Ｂ内に流体が流入し、ポンプ室Ａ内の流体が吐出側アンブレラ２９Ｕを開いて吐出ポート２２に流出する（同（Ａ）参照）。従って、吐出ポート２２における脈動の周期を短くする（圧電振動子３０の上下の一方のみにポンプ室が形成される場合に比して半分にする）ことができる。
【００２７】
図１０は、蓋プレート４２と吸入流路凹部２４Ｕの別の形状例を示している。同図（Ａ）は、吸入流路凹部２４Ｕの深溝部２４Ｕ２と蓋プレート４２の挿入突条部４２ｂの外周側の面を内方が内側に向かう傾斜面とした例、同（Ｂ）は蓋プレート４２の挿入突条部４２ｂの縦面を同様の傾斜面とした例、同（Ｃ）は、深溝部２４Ｕ２と挿入突条部４２ｂの外周側の面及び挿入突条部４２ｂの縦面を内方が内側に向かう傾斜面とし先細とした例である。いずれの実施形態でも、Ｏリング４３による反発力は、外周薄板部４２ａと浅段部２４Ｕ１の当接面に沿う方向に生じ、両者を離間させる方向には働かない。
【００２８】
本発明は、吸入流路凹部２４Ｕ（２４Ｌ）及び吐出流路凹部２５Ｕ（２５Ｌ）と、これらに共通に用いられる蓋プレート４２とによる流路構造を対象とするものであり、ハウジングの全体構造、アンブレラ（逆止弁）、圧電振動子等の形成態様は一例を示すに過ぎない。圧電振動子をユニモルフ型とし、その一面のみにポンプ室を形成するダイヤフラムポンプにも勿論本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるダイヤフラムポンプの一実施形態を示す分解状態の斜視図である。
【図２】ロアハウジングの内面図である。
【図３】アッパハウジングの外面図である。
【図４】組立状態における図２及び図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】同V-V線に沿う断面図である。
【図６】接続管路部分の分解断面斜視図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は接続管路部分の組立工程を示す断面図である。
【図８】図２のVIII-VIII線に沿う、アッパハウジングとロアハウジングの結合前の断面図である。
【図９】吸入流路凹部（吐出流路凹部）と、該凹部を液密に閉塞する蓋プレートの関係を示す断面斜視図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明による流路構造の別の実施形態を示す要部の断面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用する４バルブダイヤフラムポンプのダイヤフラムの異なる振動方向での概念図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  圧電振動子（ダイヤフラム）
２０Ｕ  アッパハウジング
２０Ｌ  ロアハウジング
２１  吸入ポート
２２  吐出ポート
２３Ｕ  ２３Ｌ  ポンプ室形成凹部
２４Ｕ  ２４Ｌ  吸入流路凹部
２５Ｕ  ２５Ｌ  吐出流路凹部
２４Ｕ１  浅段部
２４Ｕ２  深溝部
２４Ｕ３  中心中高部（内側受け壁）
２４Ｕ４  Ｏリングガイドテーパ部
２６Ｕ  ２６Ｌ  流路穴
２７Ｕ  ２７Ｌ  流路穴
２８Ｕ  ２８Ｌ  吸入側アンブレラ
２９Ｕ  ２９Ｌ  吐出側アンブレラ
３１  ３２  連通穴（ロアハウジング側）
３３  ３４  連通穴
３５  ３６  筒状突部
３５ａ  ３６ａ  小径定径部
３５ｂ  ３６ｂ  拡径テーパ軸部
３５ｃ  ３６ｃ  大径定径部
３７  ３８  嵌合穴部
３７ａ  ３８ａ  小径定径穴
３７ｂ  ３８ｂ  段付拡径テーパ穴部
３７ｃ  ３８ｃ  大径定径穴部
３９  Ｏリング
４１  変形Ｏリング
４２  蓋プレート
４２ａ  外周薄板部
４２ｂ  挿入突条部
４２ｃ  Ｏリング保持凹部
４３  Ｏリング
【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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【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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