(57)【要約】【課題】装着ヘッド内の機構を簡単化して装着ヘッドが大型化することを防止することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板３の位置決めを行う搬送コンベア２と、部品４の供給を行うトレイフィーダ５と、２列に配置された第１の昇降軸９及び第２の昇降軸１０を有し、第１の昇降軸９にはトレイフィーダ５より供給される部品４をピックアップして搬送コンベア２により位置決めされた基板３に装着する吸着ノズル１１が取り付けられ、第２の昇降軸１０には、吸着ノズル１１の下端側へ延び、吸着ノズル１１の直下に位置した部品４を挟持して吸着ノズル１１が吸着しようとする部品４の位置規正を行う開閉アーム２３が取り付けられた装着ヘッド７とを備える。【選択図】図３
2012124242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の位置決めを行う基板位置決め部と、
部品の供給を行う部品供給部と、
２列に配置された第１の昇降軸及び第２の昇降軸を有し、第１の昇降軸には部品供給部より供給される部品をピックアップして基板位置決め部により位置決めされた基板に装着する吸着ノズルが取り付けられ、第２の昇降軸には、吸着ノズルの下端側へ延び、吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う開閉アームが取り付けられた装着ヘッドとを備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
基板の位置決めを行う基板位置決め部と、部品の供給を行う部品供給部と、２列に配置された第１の昇降軸及び第２の昇降軸を有し、第１の昇降軸には部品供給部より供給される部品をピックアップして基板位置決め部により位置決めされた基板に装着する吸着ノズルが取り付けられ、第２の昇降軸には、吸着ノズルの下端側へ延び、吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う開閉アームが取り付けられた装着ヘッドとを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、
開閉アームにより吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う工程と、
位置規正を行った部品を吸着ノズルにより吸着する工程と、
吸着ノズルにより吸着した部品を基板位置決め部により位置決めした基板に装着する工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品供給部より供給される部品を装着ヘッドによりピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板に装着する部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置は、トレイフィーダ等の部品供給部より供給される部品を装着ヘッドによりピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板に装着する。装着ヘッドは下方に延びて設けられた昇降軸の下端に吸着ノズルを備えており、吸着ノズルは真空吸着によって部品をピックアップする。
【０００３】
このような部品実装装置では、装着ヘッドによってピックアップした部品の吸着ノズルに対するずれ量が低減されるようにするため、吸着ノズルが部品供給部より供給される部品を吸着する前に部品の位置規正を行う場合がある。このような部品の位置規正は、部品供給部から吸着した部品を部品供給部とは別の位置規正専用のテーブルに移し、テーブル上に設けられた位置規正具に部品を押し当てるなどして行うが、吸着ノズルを挟んで吸着ノズルと平行に下方に延びて設けられた開閉アームを開閉し、吸着ノズルを部品の上方に位置させた状態で部品を開閉アームによって挟持することにより、吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。このような開閉アームを備えたものでは、吸着ノズルの直下で部品の位置規正を行うことができるので、部品を一旦テーブルに移す場合よりも基板への部品装着に要する時間を短縮することができ、実装基板の生産性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０７９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、開閉アームが吸着ノズルと平行に下方に延びるため、開閉アームの開閉機構は吸着ノズルの昇降機構とともに吸着ノズルの昇降軸上に設ける必要があり、装着ヘッド内の機構が複雑になるうえ、装着ヘッド全体が大型化してしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、装着ヘッド内の機構を簡単化して装着ヘッドが大型化することを防止することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、部品の供給を行う部品供給部と、２列に配置された第１の昇降軸及び第２の昇降軸を有し、第１の昇降軸には部品供給部より供給される部品をピックアップして基板位置決め部により位置決めされた基板に装着する吸着ノズルが取り付けられ、第２の昇降軸には、吸着ノズルの下端側へ延び、吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う開閉アームが取り付けられた装着ヘッドとを備えた。
【０００８】
請求項２に記載の部品実装方法は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、部品の供給を行う部品供給部と、２列に配置された第１の昇降軸及び第２の昇降軸を有し、第１の昇降軸には部品供給部より供給される部品をピックアップして基板位置決め部により位置決めされた基板に装着する吸着ノズルが取り付けられ、第２の昇降軸には、吸着ノズルの下端側へ延び、吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う開閉アームが取り付けられた装着ヘッドとを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、開閉アームにより吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う工程と、位置規正を行った部品を吸着ノズルにより吸着する工程と、吸着ノズルにより吸着した部品を基板位置決め部により位置決めした基板に装着する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、部品のピックアップ及び基板への装着を行う吸着ノズルと、吸着ノズルの直下に位置した部品を挟持して吸着ノズルが吸着しようとする部品の位置規正を行う開閉アームとはそれぞれ異なる昇降軸（第１の昇降軸と第２の昇降軸）に取り付けられており、開閉アームの開閉機構を吸着ノズルが取り付けられる昇降軸（第１の昇降軸）上に設ける必要がないので、装着ヘッド内の機構を簡単化して装着ヘッドが大型化することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの（ａ）正面図（ｂ）側面図
【図３】本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの部分斜視図
【図４】本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの駆動系統を示す図
【図５】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの開閉アームの開閉動作の説明図
【図６】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの側面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドにより部品を基板に装着するときの吸着ノズル及び開閉アームの動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装装置１は、搬送コンベア２による基板３の搬入及び位置決め、位置決めした基板３への部品（電子部品）４の装着及び搬送コンベア２による基板３の搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する装置である。本実施の形態では説明の便宜上、搬送コンベア２による基板３の搬送方向（図１中、矢印Ａの向く方向）をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸方向を部品実装装置１の前後方向（図１の紙面左下方向を前方、紙面右上方向を後方）とする。
【００１２】
図１において、部品実装装置１は基板３の位置決めを行う基板位置決め部としての上記搬送コンベア２のほか、部品４が載置されたトレイ５ａを所定の位置に位置決めすることによって部品４の供給を行う部品供給部としてのトレイフィーダ５、直交座標型のヘッド移動ロボット６によって三次元的に移動される装着ヘッド７及び各部の作動制御を行う制御装置８を備えている。搬送コンベア２による基板３の搬送及び位置決め動作、トレイフィーダ５によるトレイ５ａの位置決め動作及びヘッド移動ロボット６による装着ヘッド７の移動動作は制御装置８によってなされる。
【００１３】
図１及び図２において、装着ヘッド７は、Ｘ軸方向に並んで下方に平行に延びて設けられた複数（例えば４本とする）の第１の昇降軸９と、同じくＸ軸方向に並んで下方に平行に延びて設けられた複数（同じく４本）の第２の昇降軸１０を備えている。ここで、第１の昇降軸９は装着ヘッド７の前側（前列）に位置し、第２の昇降軸１０は装着ヘッド７の後側（後列）に位置している。第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０は対応するもの同士が前後方向に位置しており、複数の第１の昇降軸９と複数の第２の昇降軸１０とは装着ヘッド７の前後方向にオフセットして並んだ状態となっている。
【００１４】
図２及び図３において、装着ヘッド７が備える第１の昇降軸９の下端には吸着ノズル１１が取り付けられており、第２の昇降軸１０の下端には位置規正ユニット１２取り付けられている。位置規正ユニット１２は、第２の昇降軸１０の下端に装着されたベース部２１と、ベース部２１の下端にヒンジ２２を介して開閉自在に設けられた開閉アーム２３と、一対の開閉アーム２３の上方に設けられて開閉アーム２３を開閉させる開閉アーム操作シリンダ２４と、開閉アーム２３を閉じる方向に付勢するばね部材２５を備えて成る。
【００１５】
図３において、ベース部２１は水平な水平部２１ａと、水平部２１ａのＸ軸方向の両端部から下方に延出して延びた一対の垂直部２１ｂとを備えた門型形状を有して成る。
【００１６】
図３において、開閉アーム２３はＸ軸方向に対向して設けられた一対のアーム部材３１から成り、各アーム部材３１は、Ｘ軸方向から見てＬ字状に形成されたＬ字状部３１ａ、Ｌ字状部３１ａの上端からＸ軸方向に張り出して延びた操作部３１ｂ及びＬ字状部３１ａの前方に延びた先端部からＸ軸方向に張り出して延びた接触部３１ｃを有し、Ｌ字状部３１ａの上端と操作部３１ｂの境目の部分が上記のヒンジ２２によってベース部２１の垂直部２１ｂの下端に連結されている。
【００１７】
図３において、開閉アーム操作シリンダ２４はピストンロッド２４ａを下方に向けてベース部２１の水平部２１ａに取り付けられており、ピストンロッド２４ａを上方に後退させた状態ではピストンロッド２４ａの下端は両アーム部材３１の操作部３１ｂの間の直上に位置する。
【００１８】
図４において、第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０は同一の構成であって、ともに第１リターンスプリングＳＰ１によって装着ヘッド７に対して上動方向に付勢されている。第１の昇降軸９の直上には第１の昇降軸９と同軸の第１の押圧部材３２が昇降自在に設けられており、第２の昇降軸１０の直上には第２の昇降軸１０と同軸の第２の押圧部材３３が昇降自在に設けられている。第１の押圧部材３２と第２の押圧部材３３はそれぞれ第２リターンスプリングＳＰ２を介して第１の昇降軸９、第２の昇降軸１０と当接している。
【００１９】
図４において、制御装置８が第１の昇降軸駆動シリンダ４１を作動させて第１の押圧部材３２を下動させると、第１の押圧部材３２は第１リターンスプリングＳＰ１の付勢力に抗して第１の昇降軸９を下動させる。また、制御装置８が第２の昇降軸駆動シリンダ４２を作動させて第２の押圧部材３３を下動させると、第２の押圧部材３３は第１リターンスプリングＳＰ１の付勢力に抗して第２の昇降軸１０を下動させる。
【００２０】
このように第１の昇降軸９及び第２の昇降軸１０はそれぞれ第１の押圧部材３２及び第２の押圧部材３３を介して制御装置８によって下動されるが、第１の昇降軸９と第１の押圧部材３２との間及び第２の昇降軸１０と第２の押圧部材３３との間にはそれぞれ第２リターンスプリングＳＰ２が介装されているので、第１の昇降軸９の下動中（或いは装着ヘッド７の下動中）に吸着ノズル１１の下端が何物かに当接して第１の昇降軸９が上方への押圧力を受けた場合や、第２の昇降軸１０の下動中（或いは装着ヘッド７の下動中）に位置規正ユニット１２が何物かに当接して第２の昇降軸１０が上方への押圧力を受けた場合には、第１の昇降軸９及び第２の昇降軸１０の下動が規正される一方でその押圧力が第２リターンスプリングＳＰ２によって吸収され、第１の昇降軸９（吸着ノズル１１）及び第２の昇降軸１０（位置規正ユニット１２）が上記押圧力によって大きな衝撃を受けることが回避される（なお、本実施の形態では装着ヘッド７に対して第２の昇降軸１０を下動させる工程はない）。
【００２１】
図４において、第１の昇降軸９には吸着ノズル１１を介して部品４の吸着を行う吸着機構４３の操作配管４４が設けられており、第２の昇降軸１０には位置規正ユニット１２の開閉アーム操作シリンダ２４の操作配管４４が設けられている。吸着機構４３及び開閉アーム操作シリンダ２４はともに制御装置８によって作動制御がなされる。
【００２２】
図５（ａ），（ｂ）において、開閉アーム操作シリンダ２４のピストンロッド２４ａが上動位置にあるときには、開閉アーム２３を構成する両アーム部材３１のＬ字状部３１ａはともに垂下姿勢となって開閉アーム２３は「閉」状態となり（図５（ａ））、開閉アームシリンダのピストンロッド２４ａを上動位置から下動位置に前進させると（図５（ｂ）中に示す矢印Ｂ）、ピストンロッド２４ａの下端は両アーム部材３１の操作部３１ｂの間を分け入って下方に進み、両アーム部材３１をばね部材２５の付勢力に抗して下端側を離間させる方向に揺動させるので（図５（ｂ）中に示す矢印Ｃ）、開閉アーム２３は「開」状態となる（図５（ｂ））。
【００２３】
ここで、図３に示すように、開閉アーム２３を構成する一対のアーム部材３１の接触部３１ｃの中間部Ｍは、第１の昇降軸９に取り付けられた吸着ノズル１１の中心軸ＡＸ上に位置している。また、図５（ａ），（ｂ）に示すように、一対のアーム部材３１の接触部３１ｃの間隔Ｌは、開閉アーム２３が「開」状態にあるときには（図５（ａ））、トレイ５ａに載置された部品４のＸ軸方向寸法よりもやや小さく、開閉アーム２３が「閉」状態にあるときには（図５（ｂ））、トレイ５ａに載置された部品４の横方向寸法よりも大きくなるように設定されている。
【００２４】
このため、トレイフィーダ５によって供給されるトレイ５ａ内の部品４に対して開閉アーム２３を「開」状態にして装着ヘッド７を近接させ、装着ヘッド７のトレイ５ａの上面からの高さを所定の距離（「閉」状態にしたアーム部材３１の上下方向寸法に応じた距離）に保った状態で開閉アーム２３を「閉」状態にすれば、開閉アーム２３によって部品４の側面を一対のアーム部材３１によって挟持し、トレイ５ａ上の部品４のＸ軸方向の中心軸を吸着ノズル１１の中心軸ＡＸの直下に位置させることができる。
【００２５】
図６（ａ）は、第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０をともに上動位置に位置させた状態を示しており、図６（ｂ）は、第１の昇降軸９のみを下動位置に位置させた状態を示している。これらの図に示すように、第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０をともに上動位置に位置させた状態では、吸着ノズル１１の下端は位置規正ユニット１２が備える開閉アーム２３の接触部３１ｃの下縁よりも高い位置に位置し、第２の昇降軸１０を上動位置に位置させて第１の昇降軸９のみを下動させた状態（但し、吸着ノズル１１に上方への押圧力が作用していない状態）では、吸着ノズル１１の下端は開閉アーム２３の接触部３１ｃの下縁よりも低い位置に位置するようになっている。
【００２６】
図７は、制御装置８が、装着ヘッド７によってトレイ５ａ上の部品４に対して位置規正ユニット１２によって位置規正を行ったうえで、その部品４を吸着ノズル１１によって吸着して基板３に装着する手順を示している。
【００２７】
制御装置８は先ず、第１の昇降軸９を上動位置に位置させるとともに、第２の昇降軸１０を上動させて位置規正ユニット１２の開閉アーム２３を「開」状態にし、吸着ノズル１１がトレイ５ａ上の部品４の直上に位置するように装着ヘッド７を移動させる（図７（ａ））。
【００２８】
制御装置８は、吸着ノズル１１がトレイ５ａ上の部品４の直上に位置するように装着ヘッド７を移動させたら、装着ヘッド７をトレイ５ａに対する所定の高さ（「閉」状態にしたアーム部材３１の上下方向寸法に応じた距離）まで下降させて開閉アーム２３を「閉」状態にし、吸着ノズル１１の直下のトレイ５ａ上に位置した部品４を開閉アーム２３によって挟持し、トレイ５ａ上の部品４（すなわち吸着ノズル１１によって吸着しようとしている部品４）の位置規正を行う（図７（ｂ）。位置規正工程）。
【００２９】
制御装置８は、部品４の位置規正を行ったら第１の昇降軸９を下動位置に位置させて吸着ノズル１１を下降させる。ここで、前述のように、第２の昇降軸１０を上動位置に位置させた状態で第１の昇降軸９を下動位置に位置させたときには、吸着ノズル１１に上方への押圧力が作用していなければ吸着ノズル１１の下端は開閉アーム２３の一対のアーム部材３１の接触部３１ｃの下面よりも下方に位置することから、一対のアーム部材３１によって部品４が挟持されている状態で第１の昇降軸９を下動位置に位置させると、吸着ノズル１１の下端は部品４の上面に当接する（このとき第１の昇降軸９と第１の押圧部材３２との間の第２リターンスプリングＳＰ２は押し縮められる）。制御装置８は、吸着ノズル１１の下端が部品４の上面に当接したら、吸着機構４３の作動制御を行って吸着ノズル１１に部品４を吸着させる（図７（ｃ）。部品吸着工程）。
【００３０】
制御装置８は吸着ノズル１１に部品４を吸着させたら、装着ヘッド７を上昇させつつ（この装着ヘッド７の上昇によって、部品吸着工程で押し縮められた第２リターンスプリングＳＰ２は非縮状態に復帰する）、第１の押圧部材３２による第１の昇降軸９の押し下げを解除して第１の昇降軸９を装着ヘッド７に対して上動させ、併せて開閉アーム２３を「開」状態にする（図７（ｄ））。
【００３１】
制御装置８は、装着ヘッド７を上昇させつつ第１の昇降軸９を装着ヘッド７に対して上動させ、開閉アーム２３を「開」状態にしたら、装着ヘッド７を基板３の上方に移動させる（図７（ｅ））。そして、第１の昇降軸９を下動位置に位置させて吸着ノズル１１を下降させ、部品４の下面を基板３上に接触させる。ここで、前述のように、第２の昇降軸１０を上動位置に位置させた状態で第１の昇降軸９を下動位置に位置させたときには、吸着ノズル１１への上方への押圧力が作用していなければ吸着ノズル１１の下端は開閉アーム２３の一対のアーム部材３１の接触部３１ｃの下面よりも下方に位置することから、一対のアーム部材３１の接触部３１ｃを基板３の上面に接触させることなく、吸着ノズル１１により吸着した部品４を基板３に接触させることができる（このとき第１の昇降軸９と第１の押圧部材３２との間の第２リターンスプリングＳＰ２は押し縮められる）。
【００３２】
制御装置８は、吸着ノズル１１により吸着した部品４を基板３に接触させたら、吸着機構４３の作動制御を行って、吸着ノズル１１による部品４の吸着を解除し、部品４を基板３に装着する（図７（ｆ）。部品装着工程）。
【００３３】
制御装置８は、部品４を基板３に装着したら、装着ヘッド７を上昇させるとともに、開閉アーム２３を「開」状態にしたまま、第１の昇降軸９を装着ヘッド７に対して上動させる（図７（ａ））。
【００３４】
このように、本実施の形態における部品実装装置１では、吸着ノズル１１の直下で部品４の位置規正を行うので基板３への部品装着に要する時間を短縮することができるが、部品４のピックアップ及び基板３への装着を行う吸着ノズル１１と、吸着ノズル１１の直下に位置した部品４を挟持して吸着ノズル１１が吸着しようとする部品４の位置規正を行う開閉アーム２３とはそれぞれ異なる昇降軸（第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０）に取り付けられており、開閉アーム２３の開閉機構である開閉アーム操作シリンダ２４を吸着ノズル１１が取り付けられる昇降軸（第１の昇降軸９）上に設ける必要がないので、装着ヘッド７内の機構を簡単化して装着ヘッド７が大型化することを防止することができる。
【００３５】
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、開閉アーム２３の一対のアーム部材３１を開閉する機構はシリンダ（開閉アーム操作シリンダ２４）からなっていたが、開閉アーム２３を開閉する機構は必ずしもシリンダに限られない。また、上述の実施の形態では、開閉アーム２３は一対のアーム部材をヒンジ２２回りに揺動させて部品４を挟持する構成であったが、一対のアーム部材３１を互いに相対的に近接及び離間する方向に平行移動させて部品４を挟持する構成であってもよい。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、位置規正ユニット１２が取り付けられる第２の昇降軸１０は昇降作動させなかったが、第１の昇降軸９の昇降作動と第２の昇降軸１０の昇降作動とを組み合わせて位置規正ユニット１２による部品４の位置規正、吸着ノズル１１による部品４の吸着及び基板３への部品４の装着を行うようにしてもよい。
【００３７】
また、基板の位置決めを行う基板位置決め部は上述した搬送コンベア２に限定されず、装着ヘッド７は２列に配置された第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０を備えていればよいのであって、装着ヘッド７が備える昇降軸は３列以上であってもよい。また、開閉アーム２３が備える一対のアーム部材３１は、吸着ノズル１１の下端側へ延び、吸着ノズル１１の直下に位置した部品４を挟持して吸着ノズル１１が吸着しようとする部品４の位置規正を行うことができればよく、アーム部材３１の形状は上述したものに限定されない。
【００３８】
また、前述したように、第１の昇降軸９と第２の昇降軸１０とは同一の構成であるので、部品４の位置規正を行う必要がなく、位置規正ユニット１２を用いずに部品実装を行うときには、第１の昇降軸９だけでなく第２の昇降軸１０にも吸着ノズル１１を取り付けて効率のよい作業を行うようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
装着ヘッド内の機構を簡単化して装着ヘッドが大型化することを防止することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供する。
【符号の説明】
【００４０】
１  部品実装装置
２  搬送コンベア（基板位置決め部）
３  基板
４  部品
５  トレイフィーダ（部品供給部）
７  装着ヘッド
９  第１の昇降軸
１０  第２の昇降軸
１１  吸着ノズル
２３  開閉アーム
【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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