(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心ポンプ（Ｐ）の内部で流体が高圧側から低圧側に漏洩することを防止するために胴体部分（３）と羽根車（１）との間に設けられる遠心ポンプのシール機構において、羽根車（１）の半径方向に板状部材から形成されたライナーリング本体（３１）が配置され、そのライナーリング本体（３１）はその半径方向外方および軸方向下方が板状部材から形成されたライナーリングケース（３２）で包囲され、かつ軸方向上方が板状部材から形成されたライナーリングカバー（３３）で包囲されており、そしてそのライナーリングケース（３２）とライナーリングカバー（３３）とは一体化されて前記胴体部分（３）の底部（３Ｂ）に取付けられており、ライナーリング本体（３１）の半径方向外周縁部には周方向に等間隔で切欠部（３６）が形成され、その切欠部（３６）に対向する位置のライナーリングカバー（３３）は折り曲げられて折曲部（３７）を形成しており、その折曲部（３７）は前記切欠部（３６）内に挿入されており、そのライナーリング本体（３１）の外径（ｄ３４）はライナーリングケース（３２）の内径（ｄ３５）より小さく設定され、ライナーリング本体（３１）はライナーリングケース（３２）およびライナーリングカバー（３３）により包囲された空間（３０−Ｉ）内を半径方向に移動可能であることを特徴とする遠心ポンプのシール機構。
【請求項２】
吸込口と吐出口とが形成されており、且つステンレスで構成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容した遠心ポンプにおいて、前記羽根車は複数段に配置されており、胴体部分と羽根車との間に請求項１記載のシール機構が設けられていることを特徴とする遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、遠心ポンプ内部で流体が高圧側から低圧側に漏洩する事を防止するための遠心ポンプのシール機構と、それを適用した遠心ポンプに関する。
背景技術
上述した様なシール機構は、例えば、密閉型の遠心ポンプの羽根車のマウスリング部の封液等の用途に用いられる。
係るシール機構の従来技術の１例が、図６で示されている。図６において、羽根車１に最も近接している胴体３の部分には、公知の態様にて、ライナーリング２が取り付けられている。
ここで、羽根車１の半径方向外方表面１−Ｓと、ライナーリング２の半径方向内方表面２−Ｓとの間隔δは、好適な数値に維持する必要がある。すなわち、ライナーリング２の内径ｄ４を大きくして前記間隔δを大きくすると、羽根車１とライナーリング２との間の空間を介して、高圧側から低圧側に漏出する流体の量が増加して、遠心ポンプの性能が低下してしまう。
一方、ライナーリング２の内径ｄ４を小さくして前記間隔δを小さくすると、遠心ポンプの胴体３、ライナーリング２、羽根車１、その他の部材の公差の累積等により、或いは、羽根車に対してライナーリングが偏心して配置されていると、羽根車１が回転するとライナーリング２と接触してしまう恐れがある。そして、回転時に羽根車１とライナーリング２とが接触すると、遠心ポンプの起動不能、遠心ポンプの駆動モータ（図６では図示せず）の過負荷、騒音発生等の問題を生じてしまう。
さらに、図６の従来技術では、ライナーリング２は軸方向（図６において、矢印「Ｒ−Ｓ」で示す方向）上方については支持されていないので、羽根車１の回転の最中にライナーリング２に対して、図６中矢印Ｕで示す様な軸方向上方の力が付加されると、ライナーリング２が胴体３から離脱する恐れも存在する。そして、ライナーリング２が胴体３から離脱してしまうと、羽根車１と接触して、ポンプの起動不能、過負荷、騒音発生等の不都合をもたらす。
これに加えて、図６の従来技術では、ライナーリング２を羽根車１の回転方向（図６の矢印「Ｒ−１」方向）に支持する機構が設けられていないので、ライナーリング２と羽根車１との摺動や、或いはその間に存在する流体の粘性その他の要因により、ライナーリング２が羽根車１と共に回転してしまう、という問題が存在する。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、遠心ポンプの胴体、ライナーリング、羽根車、その他の部材の公差が累積されていても、或いは羽根車に対してライナーリングが偏心して配置されていたとしても、羽根車とライナーリングとが接触することが無く、高圧側から低圧側に漏出する流体量の増加により遠心ポンプの性能が低下する事が防止され、しかも、ライナーリングが支持部材から離脱すること、及びライナーリングが羽根車と共に回転すること、が防止される様な遠心ポンプのシール機構の提供を目的としている。
発明の開示
本発明の遠心ポンプのシール機構は、遠心ポンプ内部で流体が高圧側から低圧側に漏洩する事を防止するため胴体部分と羽根車との間にライナーリングを設け、該ライナーリングは、ライナーリング本体と、遠心ポンプの胴体部に取り付けられ且つライナーリング本体を包囲するライナーリングケース及びライナーリングカバーとを含み、ライナーリング本体、ライナーリングケース、ライナーリングカバーの各々は板状部材から形成されており、ライナーリングケースはライナーリング本体の軸方向下方及び半径方向外方をカバーする様に構成され、ライナーリングカバーはライナーリング本体の軸方向上方をカバーする様に構成され、板状のライナーリング本体が羽根車の回転中に半径方向に移動して該ライナーリング本体と羽根車との半径方向間隔を一定に保つ様に、当該ライナーリング本体の外径はライナーリングケースの内径よりも小さく構成されており、前記ライナーリング本体の外周縁部に複数の切欠部を形成し、前記ライナーリングカバー本体の内周縁部の一部を軸方向下方に折曲げた折曲部を前記内周縁部に複数形成し、該折曲部の各々を切欠部の各々に挿入し以って板状のライナーリング本体の回転を防止出来る様に構成されていることを特徴としている。
また本発明の遠心ポンプのシール機構は、遠心ポンプ内部で流体が高圧側から低圧側に漏洩する事を防止するため胴体部分と羽根車との間にライナーリングを設け、該ライナーリングは、ライナーリング本体と、遠心ポンプの胴体部に取り付けられ且つライナーリング本体を包囲するライナーリングケース及びライナーリングカバーとを含み、ライナーリング本体、ライナーリングケース、ライナーリングカバーの各々は板状部材から形成されており、ライナーリングケースはライナーリング本体の軸方向下方及び半径方向外方をカバーする様に構成され、ライナーリングカバーはライナーリング本体の軸方向上方をカバーする様に構成され、板状のライナーリング本体が羽根車の回転中に半径方向に移動して該ライナーリング本体と羽根車との半径方向間隔を一定に保つ様に、当該ライナーリング本体の外径はライナーリングケースの内径よりも小さく構成されており、前記ライナーリング本体の外周縁部に複数の切欠部を形成し、前記ライナーリングカバー本体の内周縁部の複数箇所に軸方向下方に突出した突出部を形成し、該突出部の各々を切欠部の各々に挿入し以って板状のライナーリング本体の回転を防止出来る様に構成されている。
係る構成を具備した本発明の遠心ポンプのシール機構によれば、ライナーリング本体の外径は、それを包囲するライナーリングケースの内径よりも小さいので、ライナーリング本体はライナーリングケース内部の空間を半径方向については移動可能であり、羽根車の回転中にライナーリング本体が羽根車の半径方向の動きに追従する事が出来るのである。従って、遠心ポンプの各部材の公差が累積していたり、羽根車に対してライナーリング本体が偏心して配置されていたとしても、ライナーリング本体はライナーリングケース内を半径方向に移動する事により、常に羽根車との相対的な間隔を所定範囲内に維持する事が出来る。
また、ライナーリングカバーはライナーリング本体の軸方向上方をカバーしているので、ライナーリング本体に軸方向上方へ向かう力が付加されたとしても、該本体が離脱してしまう事が防止される。
さらに本発明では、ライナーリング本体をライナーリングケースで包囲し、該ライナーリングケースの一部を半径方向内方に折曲げることにより、「ツメ」状の部材を形成しており、該ツメ状の部材によりライナーリングカバーを構成している。そして、ライナーリングカバーを構成する該ツメ状の部材を、ライナーリング本体の軸方向上方に位置させて、ライナーリング本体の軸方向上方への移動を抑制している。
そして、前記ライナーリングケースの半径方向の内径寸法を、ライナーリング本体の半径方向の外径寸法よりも大きくしているので、ライナーリング本体は、前記内径寸法と外径寸法との差の分だけ、半径方向へ移動可能である。その結果、上述したのと同様に、ライナーリング本体はライナーリングケース内を半径方向に移動して、羽根車との相対的な間隔を常に所定範囲内に維持する事が出来るのである。
また本発明では、前記ライナーリング本体の外周縁部に切欠部を形成し、前記ライナーリングカバーの内周縁部の一部を軸方向下方に折曲げた折曲部を形成し、或いはライナーリングカバーの内周縁部に突出部を形成しており、該折曲部或いは突出部を切欠部に挿入している。その結果、ライナーリングカバーは遠心ポンプの胴体部に取り付けられ固定されているため、羽根車の回転に伴ってライナーリングが回転しようとしても、切欠部に挿入された前記折曲部或いは突出部によりライナーリングの回転が防止される。
ここで本発明によれば、前記ライナーリング本体の切欠部及びライナーリングカバーの折曲部或いは突出部が複数箇所に形成されているので、ライナーリング本体の切欠部とライナーリングカバーの前記折曲部或いは突出部との接触部分における応力の集中を緩和し、ライナーリング本体の変形を防止する事が出来る。
本発明の実施に際して、前記ライナーリングケースとライナーリングカバーを一体的に構成する事が可能である。その様に構成すれば、例えば溶接等の手法によりライナーリングケースとライナーリングカバーを一体化して、ライナーリング本体とライナーリングカバーとの間隔、すなわち軸方向の隙間、を最小限にして且つ均一化した状態を維持する事が出来る。
一方、前記ライナーリングケースとライナーリングカバーを分離可能な態様で別体に構成することも可能である。係る構成によれば、ライナーリング本体、ライナーリングケース、ライナーリングカバーを分割可能に構成して、使用される遠心ポンプの仕様により、前記各部材の材質、形状、寸法等を自在に変更する事が可能になるので好都合である。
本発明の遠心ポンプは、吸込口と吐出口とが形成されており且つステンレスで構成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容した遠心ポンプにおいて、前記羽根車は複数段に配置されており、胴体部分と羽根車との間に設けられたシール機構としては、上述した本発明のシール機構が用いられている。
発明を実施するための最良の形態
以下、図１−５を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態を適用した遠心ポンプを示している。全体を符号Ｐで示す遠心ポンプは、３段に配置された羽根車１・・・、羽根車回転軸２、胴部３、それ等を収容するケーシングＣ、ポンプ駆動用のモータＭを有している。ケーシングＣは吸込口Ｉを有しており、吸込口Ｉから吸い込まれた流体（例えば水）は、３段に配置された羽根車１・・・により順次ヘッドを付加されて、胴部３に設けた吐出孔Ｅ、ケーシングＣと胴部３との空間Ｏを介して吐出口Ｏ１より吐出される。
羽根車１・・・の回転駆動力は、出力軸ＤＳ及びカップリングＣＰを介して、モータＭより伝達される。ここで符号ＳＣは、高圧側から低圧側へ流体が漏出する事を抑制するためのシール機構であり、符号ＣＯは、ポンプ起動時の呼び水供給口である。
図２は、図１のシール機構ＳＣを示している。図２において、羽根車１の半径方向（図２の矢印「ｒ」方向）近傍には、ライナーリング本体３１が配置されている。そして、ライナーリング本体３１は、その半径方向ｒ外方及び軸方向（図２の符号「Ｒ−Ｓ」方向）下方がライナーリングケース３２で包囲されており、軸方向Ｒ−Ｓ上方がライナーリングカバー３３で包囲されている。
ライナーリングケース３２とライナーリングカバー３３は、溶接３８により一体化されており、図２では明確に図示されてはいないが、胴部３（図１）の底部３Ｂ（図１）に取り付けられている。なお、底部３Ｂ（図１）は胴部３（図１）の一部分である。
ライナーリング本体３１、ライナーリングケース３２、ライナーリングカバー３３を拡大して示す図３を更に参照すると、ライナーリング本体３１の半径方向外周縁部には切欠部３６が形成されており、一方、ライナーリングカバー３３の前記（ライナーリング本体３１の）切欠部３６に対向する位置は折り曲げられて折曲部３７を形成している。そして、ライナーリングカバー３３の折曲部３７は、ライナーリング本体３１の切欠部３６内に挿入されている。
特に図３を参照すれば明かな様に、ライナーリング本体３１の外径ｄ３４は、ライナーリングケース３２の内径ｄ３５よりも小さく設定されている。従って、ライナーリング本体３１は、ライナーリングケース３２（及びライナーリングカバー３３）により包囲される空間３０−Ｉ内を、半径方向ｒについては移動可能である。
従って、羽根車１（図２）の回転中でも、ライナーリング本体３１は羽根車１の半径方向の動きに追従する事が出来る。その結果、例えば、図１で示す遠心ポンプＰの胴部３（図１）、羽根車１等の部材の公差が累積していたり、羽根車１に対してライナーリング本体３１が偏心して配置されていたとしても、ライナーリング本体３１はライナーリングケース３２内の空間３０−Ｉを半径方向ｒに移動する事により、羽根車１との相対的な間隔、すなわち羽根車１の外周面１−ＯＳ（図２）とライナーリング本体３１の内周面３１−ＩＳ（図２、図３）との間隔δ（図２）を所定範囲内に維持する事が出来る。
また、ライナーリングカバー３３はライナーリング本体３１の軸方向Ｒ−Ｓ上方をカバーしているので、ライナーリング本体３１に軸方向Ｒ−Ｓ上方へ向かう力（図３の矢印「Ｕ」で示す）が付加されたとしても、ライナーリングカバー３３と当接してしまうため、ライナーリング本体３１の離脱は防止される。
ライナーリングカバー３３の折曲部３７と、ライナーリング本体３１の切欠部３６について、図３のＡ４−Ａ４矢視平面図である図４をも参照して更に説明する。
図４において、前記切欠部３６及び折曲部３７の円周方向（図４の矢印「Ｒ−１」方向）寸法或いは円周方向Ｒ−１の幅寸法は、さほど大きくはない。従って、図４より、前記切欠部３６はライナーリング本体３１の外周縁部３１−Ｓの極１部にのみを切り欠いて形成されたものであり、前記折曲部３７はライナーリングカバー３３の内周縁部の極１部のみを折曲げて形成されている事が明らかである。そして、羽根車１（図１、図２）の回転に伴い、ライナーリング本体３１が回転しようとすれば、折曲部３７の側縁３７−Ｓが切欠部３６の側縁３６−Ｓと当接してしまうので、ライナーリング本体３１が羽根車１と共に回転する事が完全に防止される。
なお、再び図３において、接曲部３７は切欠部３６に対して、ライナーリング本体３１の半径方向ｒの移動を妨げない態様で挿入されている事を付記する。換言すれば、ライナーリング本体３１が半径方向ｒ外方（図３では左方）へ移動した場合に、接曲部３７が切欠部３６の側面３６−Ｂに当接する以前（すなわち接曲部３７がライナーリング本体３１の半径方向ｒ外方への移動を妨げる以前）に、ライナーリング本体３１の外周面３１−ＯＳがライナーリングケース３２の内周面３２−ＩＳと当接する様に構成されているのである。
図５から明かな様に、接曲部３７と切欠部３６とは円周方向Ｒ−１について等間隔にて、図示の実施形態では３箇所形成されている。これにより、ポンプＰ（図１）の運転中にライナーリング本体３１が回転するのを防止したために発生する応力は、図示の実施形態では３箇所に分散されて、応力集中は緩和されるのである。
再び図２及び図３（特に図３）において、ライナーリングケース３２とライナーリングカバー３３とは、溶接３８により一体的に構成されている。ライナーリング本体３１の下面３１−Ｌとそれに対向するライナーリングケース３２の面３２−Ｕとの間隔Ｃ３９と、ライナーリング本体３１の上面３１−Ｕとそれに対向するライナーリングカバー３３の下面３３−Ｌとの間隔Ｃ４０、とを最小の寸法に調節した後に、それを固定するためである。
図７、図８は本発明の他の実施形態を示している。
図７において、ライナーリング２２はライナーリングケース２１に包囲されており、該ライナーリングケース２２の一部２４が半径方向内方に折曲げられて「ツメ」を形成しており、該ツメ２４はライナーリング２２の軸方向（矢印Ｒ−Ｓ）上方に位置して、ライナーリング２２が軸方向上方Ｕに移動するのを抑制している。すなわち、該ツメ２４は、図１−５の実施形態において符号３３で示すライナーリングカバーに相当するのである。
また、ライナーリングケース２１の半径方向ｒの内径寸法ｄ２１は、ライナーリング本体２２０半径方向ｒの外径寸法ｄ２２よりも大きく、寸法ｄ２１とｄ２２には、図７中の符号εで示すだけの差がある。そのため、例えば図７で示す状態から、羽根車１とライナーリング本体２２との半径方向ｒ間隔が減縮したとしても、寸法ライナーリング本体２２は、当該寸法差εだけ、半径方向ｒの外方（図７の左方向）への移動が可能であるため、羽根車１との相対的な動きに追随して、ライナーリング本体２２はライナーリングケース２１内を（半径方向ｒに）移動して、羽根車１との相対的な間隔を常に所定範囲内に維持する事が出来るのである。
なお、図８は図７の矢視８−８方向から見た平面図であり、ライナーリングカバーに相当するツメ２４と、ライナーリング２２との相対位置関係を示している。また、図７、図８では明確に図示されていないが、ライナーリングケース２１及びツメ２４（ライナーリングカバー）は、胴部３（図１）の底部３Ｂ（図１）に取り付けられている。
図１−５の実施形態におけるライナーリングカバー３３は、ライナーリング本体３１の切欠部３６に挿入するために、その外周縁部３３−Ｓを折り曲げて接曲部３７を形成した。しかし、それに限定されるものではなく、例えば図９で示すライナーリングカバー３３Ａの様に、接曲部３７を形成せずに、別体の突起部４７を溶接４８等の手段により固定して、該突起部４７をライナーリング本体３１の切欠部３６に挿入する事も可能である。
なお、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。例えば、図１で示す遠心ポンプＰは、羽根車１が３段に配置されているが、１段であっても、２段或いは４段位上の多段に配置しても良い。
例えば、図１０で示す遠心ポンプは、羽根車１が４段に配置されている。そして、高圧側から低圧側へ流体が漏出する事を抑制するためのシール機構ＳＣが各段の羽根車について設けられている。
図１０で示す遠心ポンプＰ１は、吸込口Ｉと吐出口Ｏとが形成されており且つステンレスで構成された胴部ケーシング３及びモータケーシングＭＣを有しており、胴部ケーシング３の内部に、前記した４段の羽根車１・・・を回転自在に収容したものであり、ポンプ部分と（駆動手段である）モータＭとが縦方向に配置されている。
吸込口Ｉから吸い込まれた流体（例えば水）は、４段に配置された羽根車１・・・により順次ヘッドを付加され、胴部ケーシング３に設けた吐出孔Ｅ、ケーシングＣと胴部３との空間Ｏを介して吐出口Ｏ１より吐出される。ここで、４段の羽根車１・・・の回転駆動力は、モータＭより伝達される。
図１０において、符号５１はモータＭのロータ、符号５２はステータ、符号５３は吸込みカバーを示している。そして吸込みカバー５３は、取付ボルト５４により、羽根車１・・・下方のブラケット５５に取り付けられている。
図１１で示す遠心ポンプＰ２も、羽根車１が４段に配置されている。そして、高圧側から低圧側へ流体が漏出する事を抑制するためのシール機構ＳＣが各段の羽根車について設けられている。
図１１で示す遠心ポンプＰ２は、吸込口Ｉと吐出口Ｏとが形成されており且つステンレスで構成された胴部ケーシング３及びモータケーシングＭＣを有しており、胴部ケーシング３の内部に、前記した４段の羽根車１・・・を回転自在に収容したものであり、ポンプ部分と（駆動手段である）モータＭとが縦方向に配置されている。
ここで図１１の遠心ポンプ−２は、羽根車１・・・の下方にケーシングＰＣが設けられており、該ケーシングＰＣはボルト５６により羽根車下方のブラケット５７に取り付けられている点を除くと、図１０の遠心ポンプＰ１と同様の構成である。
図１２には、羽根車１が６段に配置されている遠心ポンプＰ３が示されている。この遠心ポンプＰ３は、吸込口Ｉと吐出口Ｏとが形成されており且つステンレスで構成されたケーシングＣ及びモータケーシングＭＣを有しており、ケーシングＣの内部に、前記した６段の羽根車１・・・を回転自在に収容したものであり、ポンプ部分と（駆動手段である）モータＭとが縦方向に配置されている。なお、明確には図示されていないが、図１２の遠心ポンプＰ３にも上述のシール機構が設けられている。
発明の効果
以上説明した様な本発明によれば、ライナーリングはライナーリングケース内部の空間を半径方向については移動可能であり、羽根車の回転中にライナーリングが羽根車の半径方向の動きに追従する事が出来る。
また、遠心ポンプの各部材の公差が累積していたり、羽根車に対してライナーリングが偏心して配置されていたとしても、常に羽根車との相対的な間隔を所定範囲内に維持する事が出来る。
そして、ライナーリング本体に軸方向上方へ向かう力が付加されたとしても、ライナーリングが離脱してしまう事が防止される。
さらに、ライナーリングカバーの折曲部或いは突出部をライナーリング本体の切欠部に挿入されているので、羽根車の回転に伴ってライナーリング本体が回転しようとしても、切欠部に挿入された前記折曲部或いは突出部によりライナーリング本体の回転が防止される。
また、ライナーリング本体の切欠部及びライナーリングカバーの折曲部或いは突出部を複数箇所に形成すれば、ライナーリング本体の切欠部とライナーリングカバーの前記折曲部或いは突出部との接触部分における応力の集中を緩和し、ライナーリング本体の変形を防止する事が出来る。
そして、ライナーリングケースとライナーリングカバーを、例えば溶接等の手法により一体的に構成すれば、ライナーリング本体とライナーリングカバーとの間隔、すなわち軸方向の隙間、を最小限に且つ均一化した状態で維持出来る。
これに加えて本発明によれば、前記ライナーリングケースとライナーリングカバーを分離可能な別体に構成すれば、使用される遠心ポンプの仕様により、ライナーリング本体、ライナーリングケース、ライナーリングカバーの材質、形状、寸法等を自在に変更する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のシール機構を適用した遠心ポンプの縦断面図、図２は本発明のシール機構を示す断面図、図３は本発明のシール機構の要部を示す部分拡大断面図、図４は図３のＡ４−Ａ４矢視平面図、図５はライナーリング本体とライナーリングカバーを示す平面図、図６は従来のシール機構の一例を示す断面図、図７は図１−５とは別の実施形態に係るシール機構を示す断面図、図８は図７の８−８矢視部分平面図、図９は本発明のシール機構の他の実施形態の要部を示す部分断面図、図１０は本発明のシール機構を適用した他の遠心ポンプの縦断面図、図１１は本発明のシール機構を適用した別の遠心ポンプの縦断面図、図１２は本発明のシール機構を適用したさらに別の遠心ポンプの縦断面図である。
【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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【図１２】
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