(57)【要約】【課題】マントル部材に駆動力を伝達する力伝達機構に用いられている歯車の破損を大きく低減することができる破砕機を得ることを目的とする。【解決手段】破砕機１００は、被破砕物Ｔを破砕する破砕機であって、旋動することにより被破砕物Ｔを破砕する破砕部材１１０と、駆動力を破砕部材１１０に伝達して破砕部材１１０を旋動させる力伝達機構１５０と、を備え、力伝達機構１５０は、歯車機構１３０と規制機構１４０とを含み、規制機構１４０は、歯車機構１３０と破砕部材１１０との間で、回転力を伝達し、回転力以外の力の伝達を規制するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被破砕物を破砕する破砕機であって、
旋動することにより前記被破砕物を破砕する破砕部材と、
駆動力を前記破砕部材に伝達して前記破砕部材を旋動させる力伝達機構と、
を備え、
前記力伝達機構は、歯車機構と規制機構とを含み、
前記規制機構は、前記歯車機構と前記破砕部材との間で、回転力を伝達し、回転力以外の力の伝達を規制するように構成されている、
破砕機。
【請求項２】
前記規制機構は、第１の継手本体と、該第１の継手本体に対向するように配置される第２の継手本体と、該第１の継手本体と該第２の継手本体との間に配置されるフローティングカムとを有するオルダム軸継手である、請求項１に記載の破砕機。
【請求項３】
前記歯車機構は、動力源の駆動軸に連結された第１の歯車と、前記破砕部材の回転軸に連結された第２の歯車とを有し、該第１の歯車と該第２の歯車とがかみ合うことにより、該駆動軸から該第１の歯車と該第２の歯車を介して該回転軸に回転力が伝達されるように構成されている、請求項２に記載の破砕機。
【請求項４】
前記第２の歯車は、前記第１の継手本体あるいは前記第２の継手本体と一体に構成されている、請求項３に記載の破砕機。
【請求項５】
前記第２の歯車は、前記第１の継手本体あるいは前記第２の継手本体と別体に構成されている請求項３に記載の破砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破砕機に関し、特に、旋動することにより被破砕物を破砕する破砕部材と、破砕部材に駆動力を伝達する歯車機構とを備えた破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、岩石などの被破砕物を破砕する破砕機には、破砕室内側部材（以下、マントル部材と称す）と破砕室外側部材（以下、バウル部材と称す）との間に形成された間隙で被破砕物を破砕するものがある。
【０００３】
このような破砕機は、破砕機のフレームに旋動自在に取り付けられたマントル部材と、マントル部材に対向するようにこのフレームに取り付けられたバウル部材とを有する。この破砕機では、マントル部材とバウル部材との間隙がマントル部材の旋動に伴って拡大、縮小し、間隙が拡大されたときに間隙に入り込んだ被破砕物が、間隙が縮小される際に破砕される。
【０００４】
このような破砕機では、マントル部材に駆動力を伝達する機構として大きな駆動力を確実に伝達できる歯車機構を用いたものがある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、歯車機構としてかさ歯車を用いたものが開示されている。特許文献１に開示されている歯車機構は、動力源の駆動軸に取り付けられた第１のかさ歯車と、マントル部材を回転させる軸部材に取り付けられた第２のかさ歯車とを有する。第１のかさ歯車と第２のかさ歯車とがかみ合うことにより、動力源で発生した駆動力が、マントル部材を回転させる軸部材に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５９５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１のようにマントル部材にかさ歯車を用いて駆動力を伝達する破砕機では、頻繁にかさ歯車の破損が生じるという問題があった。そのため、従来は、かさ歯車に熱処理を施すことにより破損しにくくしたり、破損しにくい曲がり歯かさ歯車を用いたりすることで対応していた。しかしながら、そのような対応を施していても、破砕機の使用により歯車の破損が生じてしまっていた。
【０００８】
本発明は、マントル部材に駆動力を伝達する力伝達機構に用いられている歯車の破損を大きく低減することができる破砕機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本件発明者は、破砕機における歯車の破損のメカニズムを鋭意研究した結果、一対の歯車の歯車が当接している状態で、破砕の際に生じる衝撃力が歯車に伝達してしまうことにより両歯車の歯がスライドすることが原因であることに気付いた。
【００１０】
詳しくは、破砕機では、旋動により被破砕物を破砕するマントル部材には、破砕の際にマントル部材の回転軸に対して横方向の力が作用することによりマントル部材の回転軸が変位する。このようなマントル部材の回転軸の変位が起こると、動力源からの動力をマントル部材へ伝達する歯車機構では、マントル部材の回転軸に取り付けられている歯車の歯と、動力源の駆動軸に取り付けられている歯車の歯とが相対的にスライドすることとなる。このようなスライドが歯車の回転中に発生すると、歯車に局所的に大きな力が作用し、歯車が破損する。その理由は、２つの歯車の歯がかみ合っている状態で２つの歯車の歯が相対的にスライドしたときには、歯車には最大のせん断応力が歯車の表面から若干深いところで生じてこれによって歯車の欠けるピッチングと呼ばれる現象が生ずるからである。本件発明者は、このようなことに気付いた。
【００１１】
本件発明者は、力伝達機構は、歯車機構と破砕部材との間で、回転力を伝達し、回転力以外の力の伝達を規制するように構成された規制機構を備えることにより、歯車機構での歯車の破損を回避できることを見出した。
【００１２】
本発明にかかる破砕部材は、被破砕物を破砕する破砕機であって、旋動することにより前記被破砕物を破砕する破砕部材と、駆動力を前記破砕部材に伝達して前記破砕部材を旋動させる力伝達機構と、を備え、前記力伝達機構は、歯車機構と規制機構とを含み、前記規制機構は、前記歯車機構と前記破砕部材との間で、回転力を伝達し、回転力以外の力の伝達を規制するように構成されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
１つの実施形態では、前記規制機構は、第１の継手本体と、該第１の継手本体に対向するように配置される第２の継手本体と、該第１の継手本体と該第２の継手本体との間に配置されるフローティングカムとを有するオルダム軸継手である。
【００１４】
１つの実施形態では、前記歯車機構は、動力源の駆動軸に連結された第１の歯車と、前記破砕部材の回転軸に連結された第２の歯車とを有し、該第１の歯車と該第２の歯車とがかみ合うことにより、該駆動軸から該第１の歯車と該第２の歯車を介して該回転軸に回転力が伝達されるように構成されている。
【００１５】
１つの実施形態では、前記第２の歯車は、前記第１の継手本体あるいは前記第２の継手本体と一体に構成されている。
【００１６】
１つの実施形態では、前記第２の歯車は、前記第１の継手本体あるいは前記第２の継手本体と別体に構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マントル部材などの破砕部材に駆動力を伝達する力伝達機構に用いられている歯車の破損を大きく低減することができる破砕機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による破砕機１００を説明するための斜視図であり、この破砕機１００の利用形態を示している。
【図２】図２は、図１に示す破砕機１００の断面構造を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す破砕機１００の力伝達機構に用いられるオルダム軸継手１４０を説明するための図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）はそれぞれオルダム軸継手１４０の構成部材を示す。
【図４】図４は、図３に示すオルダム軸継手の動作原理を説明するための図であり、図４（ａ）は、２つの継手本体とフローティングカムとが分解された状態を示し、図４（ｂ）は、２つの継手本体とフローティングカムとが結合された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による破砕機１００を説明するための斜視図であり、この破砕機１００の利用形態を示している。
【００２１】
図１に示す破砕機１００は、被破砕物Ｔを破砕して破砕物Ｐを排出する破砕機である。ここで、破砕機１００で破砕する被破砕物Ｔは、鉱山などから掘り出された岩石や鉱石など石であるが、これには限定されず、衝撃を加えることにより破砕されるものであればどのようなものでもよい。被破砕物Ｔおよび破砕物Ｐの大きさは特に限定されるものではない。被破砕物Ｔの大きさは、例えば人の頭程度であり、破砕物Ｐの大きさは、例えば人の拳程度であるが、被破砕物Ｔの大きさは、人の頭の数倍程度の大きさのものでもよいし、あるいは人の拳程度の大きさのものでもよい。被破砕物Ｔの大きさおよび破砕物Ｐの大きさは、破砕機の用途に応じて適宜設定される。
【００２２】
図１に示す破砕機１００の利用形態の一例では、架台１０上に破砕機１００が設置されている。この破砕機１００では、被破砕物Ｔを供給側ベルトコンベアＣｖ１で破砕機１００の筐体１ａの上部まで搬送し、筐体上部に設けられた投入口１ｂに投入すると、被破砕物Ｔは破砕機１００の内部で破砕され、破砕機１００の筐体１ａの下部からは破砕物Ｐが排出される。排出された破砕物Ｐは搬出側ベルトコンベアＣｖ２で所定の場所へ搬出される。
【００２３】
以下、この破砕機１００の具体的な構造を説明する。
【００２４】
図２は、図１に示す破砕機１００の断面構造を示す図である。
【００２５】
この破砕機１００は、旋動することにより被破砕物Ｔを破砕する破砕部材１１０と、駆動力を破砕部材１１０に伝達して破砕部材１１０を旋動させる力伝達機構１５０とを備えている。力伝達機構１５０は、歯車機構１３０と規制機構１４０とを含み、規制機構１４０は、歯車機構１３０と破砕部材１１０との間で、回転力を伝達し、回転力以外の力の伝達を規制するように構成されている。
【００２６】
〔破砕部材１１０〕
破砕部材１１０は、フレーム１０に旋動自在に取り付けられ、旋動することにより被破砕物Ｔを破砕するものであればどのようなものでもよいが、この実施形態１の破砕機１００では、破砕部材１１０はマントル部材である。マントル部材１１０は、主軸１１０ｃと、主軸１１０ｃの上部に固定された円錐台形状のマントル本体１１０ｂと、マントル本体１１０ｂの上面に載置されたマントルライナ１１０ａとを有する。マントル部材１１０の主軸１１０ｃの下半部は、回転軸部材２２に形成された傾斜孔２２ａにインナーブッシュ（図示せず）を介して挿入され、回転軸部材２２の傾斜孔２２ａ内で摺動自在に保持されている。マントル本体１１０ｂは、フレーム１０の下部を構成する下部フレーム１１に取り付けられた球面支持体２３により回転自在に支持されている。このような構成のマントル部材１１０は、回転軸部材２２の回転により旋動運動を行う。なお、ここで言う旋動運動とは、傾斜した軸の一端（上端）を支点として、傾斜した軸の他端をその傾斜角を維持した状態で旋回させたときに、傾斜した軸の一端に取り付けられた部材が動く動きである。
【００２７】
フレーム１０の上部を形成する上部フレーム１２は円筒状部材であり、上部フレーム１２の内側には、マントル部材１１０に対向するバウル部材１２０を収容するためのスペースが形成されている。
【００２８】
〔バウル部材１２０〕
この実施形態１では、マントル部材１１０に対向するようにバウル部材１２０が配置され、マントル部材１１０とバウル部材１２０との間に、マントル部材１１０の旋動により拡大と縮小とを繰り返す間隙Ｇｐが形成される。図２に示す状態では、マントル部材１１０は上部が右に傾いており、右側の間隙Ｇｐは左側の間隙Ｇｐよりも大きくなっている。マントル部材１１０が旋動して上部が左に傾いていくと、右側の間隙Ｇｐが縮小していき、左側の間隙Ｇｐが拡大していき、さらに、マントル部材１１０が旋動して上部が右に傾いていくと、右側の間隙Ｇｐが拡大していき、左側の間隙Ｇｐが縮小していく。このようしてマントル部材１１０の旋動運動による間隙Ｇｐの拡大および縮小が繰り返される。この繰り返しにおける縮小の際に被破砕物Ｔが破砕される。
【００２９】
このバウル部材１２０は、バウル本体１２０ａと、バウル本体１２０ａに取り付けられたバウルライナ１２０ｂとを有する。バウル部材１２０は、バウル本体１２０ａと上部フレーム１２ａとにより形成される油圧シリンダＳｄにより間隙Ｇｐが調整されるようにマントル部材１１０に対して昇降するように構成されている。上部フレーム１２の内側面のうちのバウル部材１２０に摺接する面にはシール用パッキン１２ａが取り付けられている。バウル部材１２０の表面のうちの上部フレーム１２に摺接する面にもシール用パッキン１２１ａが取り付けられている。なお、バウル本体１２０ａには被破砕物Ｔを破砕処理前に一時的に溜めるホッパ３１が取り付けられている。
【００３０】
油圧シリンダＳｄは複動シリンダであり、ピストンとなるバウル部材１２０とシリンダ筐体となる上部フレーム１２との間には２つの油室Ｃｂ１およびＣｂ２が形成され、それぞれの油室Ｃｂ１およびＣｂ２に油を供給する第１の油供給経路４１と第２の油供給経路４２とが設けられている。
【００３１】
この破砕機１００では、被破砕物Ｔをマントル部材１１０とバウル部材１２０との間隙Ｇｐで挟み込んで破砕するので、マントル部材１１０およびバウル部材１２０の摩耗により、被破砕物Ｔの破砕により得られる破砕物Ｐの大きさが初期の大きさから徐々に大きくなってくるが、油圧シリンダＳｄを駆動して間隙Ｇｐを調整することにより所望の間隙を維持することができる。また、環状油圧シリンダＳｄによるバウル部材１２０の昇降がマントル部材１１０の旋動動作に干渉することはないので、間隙Ｇｐの調整は破砕動作中にも行うことができる。
【００３２】
〔歯車機構１３０〕
歯車機構１３０は、複数の歯車のかみ合いによって駆動力を伝達するものであればどのようなものでもよいが、この実施形態１の破砕機１００では、歯車機構１３０は、一対のかさ歯車１３０ａおよび１３０ｂを有している。具体的には、この歯車機構１３０は、動力源（図示せず）からの駆動力を受ける駆動軸Ｄｓに取り付けられた第１のかさ歯車１３０ａと、回転軸Ｒｓに取り付けられた第２のかさ歯車１３０ｂとを有し、第１のかさ歯車１３０ａと第２のかさ歯車１３０ｂとがかみ合うことにより、駆動軸Ｄｓからこれらのかさ歯車１３０ａおよび１３０ｂを介して規制機構１４０に回転力が伝達されるように構成されている。第２のかさ歯車１３０ｂはスラスト軸受け２６により回転可能に支持されている。なお、ここでは駆動軸Ｄｓには、動力源からの駆動力を受けるプーリＰｅが取付られている。
【００３３】
〔規制機構１４０〕
規制機構１４０は、歯車機構１３０によって伝達された回転力を破砕部材１１０に伝達して破砕部材１１０を旋動させる機構であり、歯車機構１３０と破砕部材１１０との間で回転力を伝達し、回転力以外の力の伝達を規制するように構成されているものであればどのようなものでもよい。規制機構１４０としては、オルダム軸継手、バネを用いた機構、自在継手などの任意のカップリングを用いることができる。ただし、この実施形態１の破砕機１００では、このような規制機構１４０はオルダム軸継手である。
【００３４】
図３は、図１に示す破砕機１００で力伝達機構１５０に用いられるオルダム軸継手１４０を説明するための図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）はそれぞれオルダム軸継手１４０の構成部材を示す。
【００３５】
オルダム軸継手１４０は、図３に示すように、第１の継手本体１４０ａと、第１の継手本体１４０ａに対向するように配置される第２の継手本体１４０ｃと、第１の継手本体１４０ａと第２の継手本体１４０ｃとの間に配置されるフローティングカム１４０ｂとを有する。ここで、第１の継手本体１４０ａは、マントル部材１１０の主軸１１０ｂの下半部を摺動自在に保持する回転軸部材２２に連結されている。第２の継手本体１４０ｃは、第２のかさ歯車１３０ｂと一体に構成されている。ただし、第２の継手本体１４０ｃは、第２のかさ歯車１３０ｂと別体に構成されていてもよい。
【００３６】
さらに、オルダム軸継手１４０では、第１の継手本体１４０ａとフローティングカム１４０ｂとは、第１の継手本体１４０ａの線状溝１４１ａがフローティングカム１４０ｂの表面側の線状突起１４１ｂと係合することにより線状突起１４１ｂの延びる方向Ｄ１に沿って相対的に直線移動自在に結合される。第２の継手本体１４０ｃとフローティングカム１４０ｂとは、第２の継手本体１４０ｃの線状溝１４１ｃが、フローティングカム１４０ｂの裏面側の線状突起１４２ｂと係合することにより線状突起１４２ｂの延びる方向Ｄ２に沿って相対的に直線移動自在に結合される。これにより、オルダム軸継手１４０では、対向する第１の継手本体１４０ａと第２の継手本体１４０ｃとが、その間に位置するフローティングカム１４０ｂの働きによりオルダム軸継手１４０の回転軸に直交する面内で相対的に移動可能になっている。
【００３７】
図４は、図３に示すオルダム軸継手の動作原理を説明するための図であり、図４（ａ）は、２つの継手本体とフローティングカムとが分解された状態を示し、図４（ｂ）は、２つの継手本体とフローティングカムとが結合された状態を示す。なお、図４では、図３に示す第１の継手本体１４０ａ、フローティングカム１４０ｂ、第２の継手本体１４０ｃを模式的に示している。
【００３８】
第１の継手本体１４０ａの回転軸１４２ａに回転力および回転力以外の力が伝達された場合の力の伝達を説明する。第１の継手本体１４０ａの回転力以外の力は、第１の継手本体１４０ａをフローティングカム１４０ｂの線状突起１４１ｂに沿って相対的に移動させ、フローティングカム１４０ｂの線状突起１４２ｂを第２の継手本体１４０ｃの線状溝１４１ｃに沿って相対的に移動させる作用をするが、第２の継手本体１４０ｃを移動させる作用はしない。この相対的な移動により、図４（ｂ）に示すように第１の継手本体１４０ａの回転軸１４２ａと第２の継手本体１４０ｃの回転軸１４２ｃとが、これらの回転軸と垂直な面内でのずれを生じる。また、第１の継手本体１４０ａの回転力は、第１の継手本体１４０ａの線状溝１４１ａがフローティングカム１４０ｂの線状突起１４１ｂに係合しているため、フローティングカム１４０ｂに伝わる。さらに、第２の継手本体１４０ｃの線状溝１４１ｃがフローティングカム１４０ｂの線状突起１４２ｂに係合しているため、フローティングカム１４０ｂに伝わった回転力は第２の継手本体１４０ｂに伝わる。この結果、第１の継手本体１４０ａに連結されている回転軸１４２ａの回転力はオルダム軸継手１４０を介して、第２の継手本体１４０ｃの回転軸１４２ｃに伝わり、回転力以外の力はオルダム軸継手１４０により規制されることとなる。
【００３９】
〔破砕機１００による破砕動作〕
次に破砕機１００による破砕動作について説明する。
【００４０】
破砕機１００による破砕動作を開始する前に、油圧シリンダＳｄの駆動によりマントル部材１１０とバウル部材１２０との間隙Ｇｐを、破砕物Ｐの大きさが所望の大きさとなるように調整しておく。
【００４１】
その調整後に、駆動源によりマントル部材１１０を旋動させて、破砕動作を開始する。マントル部材１１０が旋動すると、マントル部材１１０とバウル部材１２０との間隙Ｇｐの拡大と縮小とが繰り返し行われる。
【００４２】
間隙Ｇｐの拡大と縮小とが繰り返し行われている間に被破砕物Ｔを破砕機１００に投入する。被破砕物Ｔは、間隙Ｇｐが拡大されたときに間隙に入り込み、その後の間隙Ｇｐの縮小の際に、間隙に入り込んでいる被破砕物Ｔが圧縮されて破砕されて、破砕物Ｐが生成される。生成された破砕物Ｐは、破砕機１００から排出されて、ベルトコンベアＣｖ２によって所定の場所へと搬出される。
【００４３】
また、間隙Ｇｐで被破砕物Ｔが破砕されたときにマントル部材１１０に対してその回転軸Ｒｓに対して横方向の力が働いても、この横方向の力はオルダム軸継手１４０で逃がされ、第２のかさ歯車１３０ｂに及ぶことはなく、第２のかさ歯車１３０ｂと第１のかさ歯車１３０ａとがこれらの歯車の回転中にスライドするのを回避することができる。これにより歯車機構を構成するかさ歯車１３０ａおよび１３０ｂの破損を防ぐことができる。
【００４４】
本実施形態１に係る破砕機１００では、歯車機構１３０の破損の原因となる回転力以外の力の歯車機構１３０への伝達が規制機構１４０により規制されるので、歯車機構１３０を構成する歯車として簡単な構造のものを用いた場合であっても歯車の破損を回避できる。
【００４５】
本実施形態１に係る破砕機１００では、従来の破砕機には用いられていない規制機構１４０を用いており、その規制機構１４０の追加に起因して破砕機の高さが増大し、それに伴って供給側ベルトコンベアＣｖ１の長さを増大させる必要があるが、規制機構１４０としてオルダム軸継手１４０を用いることにより、破砕機の高さの増大および供給側ベルトコンベアＣｖ１の長さの増大を最小限に抑えることができる。規制機構１４０としてバネを用いたものや自在継手などのようなオルダム軸継手以外のカップリングを用いることができるが、そのようなカップリングでは破砕機で伝達される力に対応するためには、マントル部材１１０の直径と同程度の高さが必要となってしまう。それに対して、オルダム軸継手は、回転力は溝と突起の係合により伝えられ、回転力以外の力は溝と突起のスライドにより逃がされるために、マントル部材１１０の直径の１０％（場合によっては、５％〜７％あるいは８％）の高さという小さな構造であっても、歯車機構１３０と破砕部材１１０との間で回転力を伝達し、回転力以外の力を規制することができるため、本発明において特に好ましい規制機構である。さらに、歯車機構の一部であるかさ歯車１３０ｂをオルダム軸継手１４０と一体化することにより、さらなる省スペース化を実現することもできる。
【００４６】
さらに、規制機構１４０としてオルダム軸継手１４０を用いることは、歯車機構１３０との相性の良さからも好ましい。オルダム軸継手１４０および歯車機構１３０は、ともに、潤滑油で満たされた空間内で用いられ、かつ、大きなトルクを伝達することができるものであり、両者の相性は非常に良い。
【００４７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、破砕機の分野において、マントル部材などの破砕部材に駆動力を伝達する力伝達機構に用いられている歯車の破損を大きく低減することができるものとして有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  破砕機
１１０  第１の破砕部材／マントル部材
１１０ａ  マントルライナ
１１０ｂ  マントル本体
１１０ｃ  主軸
１２０  バウル部材
１２０ａ  バウル本体
１２０ｂ  バウルライナ
１３０  歯車機構
１３０ａ  第１のかさ歯車
１３０ｂ  第２のかさ歯車
１４０  力伝達機構
１４０ａ  第１の継手本体
１４０ｂ  フローティングカム
１４０ｃ  第２の継手本体
【図１】
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【図２】
2017159219.tif 000004
【図３】
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【図４】
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