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技術 引張試験装置

出願人 トヨタ自動車株式会社インストロン・ジャパン株式会社
発明者 前田篤志木村和峰佐藤広之森淳
出願日 2003年12月9日 (17年2ヶ月経過) 出願番号 2003-410674
公開日 2005年6月30日 (15年7ヶ月経過) 公開番号 2005-172517
状態 特許登録済
技術分野 機械的応力負荷による材料の強さの調査
主要キーワード 昇降ビーム 試験片ホルダ 自動窓 突抜け 指定角度 定時間制御 排除装置 各板ばね
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年6月30日)のものです。
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図面 (13)

課題

試験片フィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供する。

解決手段

引張試験機3のグリップ4,5が設置される恒温恒湿槽2内に、周上に複数個試験片ホルダ22が等配される回転ストッカ20が設けられ、グリップ4,5と受け渡し位置位置決めされる各試験片ホルダ22との間で試験片6の受け渡しが順次行われるので、試験片6が恒温恒湿槽2内の気流飛散されることがなく、引張試験機3のグリップ4,5へ試験片6を確実に供給される。さらに、恒温恒湿槽2が閉塞されるので、恒温恒湿槽2内に試験片6が搬入される度に、恒温恒湿槽2内の空気が設定温度及び湿度に到達されるまで引張試験を中断することがなく、引張試験を効率的に行うことができる。

概要

背景

従来から、恒温槽内に設けられる引張試験機試験片が自動で供給される引張試験装置が知られている。例えば、特許文献1には、試験片供給口に自動開閉可能な自動窓を備える恒温槽の内部に、恒温槽内に設置される引張試験機側に向かって複数個の試験片を一定のピッチで搬送させる搬送装置と、引張試験機による試験後の破断された試験片を引張試験機から排除させる排除装置とが設置され、また、恒温槽に設けられる自動扉の外部に、複数個の試験片が収納されるカセット収容装置からカセットを取り出すと共に該取り出されたカセットから試験片を一片ずつ取り出す押出手段と、該取り出された試験片を恒温槽の搬送装置上に供給させる供給装置とが設置される引張試験装置が記載されている。該従来の引張試験装置では、恒温槽の近傍に設置されるカセット収容装置からカセットを取り出すと共に該カセットから試験片を一片ずつ取り出して、順次恒温槽の内部に設置される搬送装置上に自動扉を備える試験片供給口から自動で供給し、該搬送装置により、試験片を一定の温度になるように一定時間制御しつつ引張試験機へ搬送し、引張試験機による試験が完了後、排除装置により破断した試験片を引張試験機から取り外すことで、試験片の引張試験機への供給から排除までを自動化させている。

しかしながら、上記従来の引張試験装置では、比較的板厚が大きく重量がある金属製等の試験片のみが想定されているため、例えば、試験片が燃料電池に使用される高分子フィルム等のフィルム状である場合、押出手段によりカセットから試験片を一片ずつ取り出すことができない。また、作業者の手で試験片を搬送装置に一片ずつ供給したとしても、恒温槽内の気流により搬送装置(ベルトコンベア)で搬送中の試験片が飛散してしまうため、試験片は引張試験機に到達することができない。さらに、恒温恒湿槽を用いて槽内が高い湿度に維持される場合、フィルム状の試験片が搬送装置(ベルトコンベア)に貼着してしまい、試験片を引張試験機に供給することができない。そのうえ、恒温恒湿槽に試験片が一片ずつ供給されるごとに自動扉が開閉されるため、自動扉が開かれた際に恒温恒湿槽内の湿度が乱れて恒温恒湿槽内の湿度が設定湿度に戻るまで試験を中断しなくてはならず、効率が極めて悪かった。
特許第2741623号公報(第2頁右欄11行目〜第4頁左欄4行目、第3図)

概要

試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供する。 引張試験機3のグリップ4,5が設置される恒温恒湿槽2内に、周上に複数個の試験片ホルダ22が等配される回転ストッカ20が設けられ、グリップ4,5と受け渡し位置位置決めされる各試験片ホルダ22との間で試験片6の受け渡しが順次行われるので、試験片6が恒温恒湿槽2内の気流で飛散されることがなく、引張試験機3のグリップ4,5へ試験片6を確実に供給される。さらに、恒温恒湿槽2が閉塞されるので、恒温恒湿槽2内に試験片6が搬入される度に、恒温恒湿槽2内の空気が設定温度及び湿度に到達されるまで引張試験を中断することがなく、引張試験を効率的に行うことができる。

目的

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

試験片の両端を把持させる把持機構が囲繞される恒温槽と、該恒温槽内に設けられて前記試験片が前記把持機構へ受け渡し可能に保持される試験片ホルダ円周上に複数個配設される回転ストッカと、該回転ストッカを指定方向指定角度位相だけ回転駆動させる回転駆動手段とを具備し、該回転駆動手段により前記回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されることにより前記把持機構と各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡されることを特徴とする引張試験装置。

請求項2

前記試験片ホルダは、基端部が前記回転ストッカの周方向所定間隔で配設されると共に先端部が前記回転ストッカの半径方向に重ね合わされる一対の板ばね部材を備え、該一対の板ばね部材の先端部間に試験片が挟持されることを特徴とする請求項1に記載の引張試験装置。

請求項3

前記一対の板ばね部材と試験片との間に、前記一対の板ばね部材と試験片とが貼着されるのを防ぐ貼着防止部材を介在させることを特徴とする請求項2に記載の引張試験装置。

請求項4

前記貼着防止部材が耐水ペーパであることを特徴とする請求項3に記載の引張試験装置。

請求項5

前記恒温槽が恒湿機能を併せ持つ恒温恒湿槽であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の引張試験装置。

技術分野

0001

本発明は、引張試験装置に関し、特に、恒温槽内に設置される引張試験機試験片が自動で供給される試験片供給機構を備える引張試験装置に関する。

背景技術

0002

従来から、恒温槽内に設けられる引張試験機に試験片が自動で供給される引張試験装置が知られている。例えば、特許文献1には、試験片供給口に自動開閉可能な自動窓を備える恒温槽の内部に、恒温槽内に設置される引張試験機側に向かって複数個の試験片を一定のピッチで搬送させる搬送装置と、引張試験機による試験後の破断された試験片を引張試験機から排除させる排除装置とが設置され、また、恒温槽に設けられる自動扉の外部に、複数個の試験片が収納されるカセット収容装置からカセットを取り出すと共に該取り出されたカセットから試験片を一片ずつ取り出す押出手段と、該取り出された試験片を恒温槽の搬送装置上に供給させる供給装置とが設置される引張試験装置が記載されている。該従来の引張試験装置では、恒温槽の近傍に設置されるカセット収容装置からカセットを取り出すと共に該カセットから試験片を一片ずつ取り出して、順次恒温槽の内部に設置される搬送装置上に自動扉を備える試験片供給口から自動で供給し、該搬送装置により、試験片を一定の温度になるように一定時間制御しつつ引張試験機へ搬送し、引張試験機による試験が完了後、排除装置により破断した試験片を引張試験機から取り外すことで、試験片の引張試験機への供給から排除までを自動化させている。

0003

しかしながら、上記従来の引張試験装置では、比較的板厚が大きく重量がある金属製等の試験片のみが想定されているため、例えば、試験片が燃料電池に使用される高分子フィルム等のフィルム状である場合、押出手段によりカセットから試験片を一片ずつ取り出すことができない。また、作業者の手で試験片を搬送装置に一片ずつ供給したとしても、恒温槽内の気流により搬送装置(ベルトコンベア)で搬送中の試験片が飛散してしまうため、試験片は引張試験機に到達することができない。さらに、恒温恒湿槽を用いて槽内が高い湿度に維持される場合、フィルム状の試験片が搬送装置(ベルトコンベア)に貼着してしまい、試験片を引張試験機に供給することができない。そのうえ、恒温恒湿槽に試験片が一片ずつ供給されるごとに自動扉が開閉されるため、自動扉が開かれた際に恒温恒湿槽内の湿度が乱れて恒温恒湿槽内の湿度が設定湿度に戻るまで試験を中断しなくてはならず、効率が極めて悪かった。
特許第2741623号公報(第2頁右欄11行目〜第4頁左欄4行目、第3図)

発明が解決しようとする課題

0004

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置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

0005

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、試験片の両端を把持させる把持機構が囲繞される恒温槽と、該恒温槽内に設けられて試験片が把持機構へ受け渡し可能に保持される試験片ホルダ円周上に複数個配設される回転ストッカと、該回転ストッカを指定方向指定角度位相だけ回転駆動させる回転駆動手段とを具備し、該回転駆動手段により回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されることにより把持機構と各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、試験片ホルダは、基端部が回転ストッカの周方向所定間隔で配設されると共に先端部が回転ストッカの半径方向に重ね合わされる一対の板ばね部材を備え、該一対の板ばね部材の先端部間に試験片が挟持されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、一対の板ばね部材と試験片との間に、一対の板ばね部材と試験片とが貼着されるのを防ぐ貼着防止部材を介在させることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、貼着防止部材が耐水ペーパであることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、恒温槽が恒湿機能を併せ持つ恒温恒湿槽であることを特徴とする。

0006

従って、請求項1に記載の発明では、回転駆動手段により恒温槽内に設置される回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されることにより、把持機構と各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡される。
請求項2に記載の発明では、試験片が、各試験片ホルダの一対の板ばね部材の重ね合わされた先端部間に挟持される。
請求項3に記載の発明では、試験片が、各試験片ホルダの一対の板ばね部材間に貼着防止部材を介して挟持される。
請求項4に記載の発明では、試験片が、各試験片ホルダの一対の板ばね部材間に耐水ペーパを介して挟持される。
請求項5に記載の発明では、恒温恒湿槽内に設置される引張試験機の把持機構と回転ストッカの各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡しされる。

発明の効果

0007

試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明の一実施の形態を図1図12に基づいて説明する。図1に示されるように、本引張試験装置1は、恒温恒湿槽2内に設置される引張試験機3のグリップ4,5(把持機構)へ試験片6(図7参照)を供給させると共に引張試験完了後の試験片6を上記グリップ4,5から排除させる試験片給排装置7を備える。図2及び図3に示されるように、上記引張試験機3は、固定ビーム8の両端部が支柱9で支持されて形成される門形フレーム10を備え、該門形フレーム10には、固定ビーム8に対して平行に配置される昇降ビーム11が設けられる。上記固定ビーム8の中央には、ロードセルとしての油圧シリンダ12が設置され、該油圧シリンダ12のロッド13と上グリップ4とがシャフト14を介して接続される。また、下グリップ5は、シャフト15を介して上記昇降ビーム11に接続される。そして、上記引張試験機3は、昇降ビーム11が昇降されて下グリップ5が上下方へ位置決めされることにより、試験片6の長さに応じて上グリップ4と下グリップ5との距離が調節され、この状態で、門形フレーム10の各支柱9に対して昇降ビーム11が強固に固定されて各グリップ4,5により試験片6の両端が把持される。

0009

そして、上記引張試験機3は、油圧シリンダ12が作動されてロッド13が引き込まれることにより、上グリップ4が上方へ移動されて試験片6に引張応力が付与される構造になっている。なお、各グリップ4,5は、供給される空気の圧力によりグリップ力を発生させる空気圧グリップで構成される。図4に示されるように、上記試験片給排装置7は、底面にキャスタ16が配設されて恒温恒湿槽2へ供給される空気の温度と湿度とを調節させる空調ユニットが収容される下フレーム17と、該下フレーム17の上面に前方(図4における紙面視左方向)へオーバーハングさせて設けられて上記恒温恒湿槽2が収容される上フレーム18とを備える。また、図4及び図5に示されるように、試験片給排装置7は、上記上フレーム18のオーバーハングされる部分(上フレーム18の図4における左側の部分)が引張試験機3の門形フレーム10の内側上部を突抜けて配置される。そして、図1に示されるように、本引張試験装置1は、上記試験片給排装置7の恒温恒湿槽2により引張試験機3の各グリップ4,5が囲繞される。なお、上フレーム18の前面には、恒温恒湿槽2内が視認可能な覗き窓23が設けられる。

0010

また、図1及び図5に示されるように、上記恒温恒湿槽2には、回転軸19の下端部に設けられて該回転軸19の回りに複数個の試験片6(図7参照)がグリップ4,5へ受け渡し可能に保持される回転ストッカ20が設置される。図1に示されるように、該回転ストッカ20は、上下一対円板21a,21bが回転軸19の軸線方向(図1における紙面視上下方向)へ所定間隔で平行に配設されてドラム状に形成される回転体21を備える。そして、図6に示されるように、該回転体21の周上には、複数個(本実施の形態では10個)の試験片ホルダ22が等配される。図6及び図7に示されるように、各試験片ホルダ22は、上記回転ストッカ20の回転体21の各円板21a,21bに、先端部を各円板21a,21bから突出させたホルダプレート24が上下一対で設けられて形成される。また、各ホルダプレート24の先端部には、基端部が各ホルダプレート24の各側面に固定される板ばね部材25,26が配設される。さらに、各ホルダプレート24は、各板ばね部材25,26が、先端部の曲面外接して重ね合わされるように形成される。

0011

そして、回転ストッカ20は、試験片ホルダ22の上下一対のホルダプレート24の板ばね部材25,26の先端部間に試験片6が差込まれることにより、図6及び図7に示されるように、試験片6が板ばね部材25,26の先端部間で挟持される。これにより、試験片6は、回転体21の各円板21a,21bの半径方向と略直交されると共に両端部が試験片ホルダ22の上下に突出される状態で試験片ホルダ22により保持される。なお、本引張試験装置1では、各試験片ホルダ22の上下一対のホルダプレート24の板ばね部材25,26の先端部間に試験片6を差込むに際し、試験片6の両端部が二つ折りにされた耐水ペーパ28(貼着防止部材)に挟み込まれる。また、図1に示されるように、試験片給排装置7は、上記回転軸19が上フレーム18に設けられる軸受27により回転可能に支持されて、上フレーム18の外側に突出される回転軸19の上部にはプーリ29が固定される。そして、試験片給排装置7は、プーリ29がベルト30を介して上フレーム18に設置されるステッピングモータ31(回転駆動手段)により回転駆動されることで、回転ストッカ20が回転軸19の回りに図6における時計回り方向及び反時計回り方向のうち、モータ制御ユニットで指定された方向へ指定された角度位相だけ回転駆動される構造になっている。

0012

また、本引張試験装置1は、上記ステッピングモータ31により回転ストッカ20が回転軸19の回りに指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて受け渡し位置図5に示される回転軸19の回りに0度の位置)に位置決めされた試験片ホルダ22とグリップ4,5との間で試験片6の受け渡しが行われるように、グリップ4,5に対して回転ストッカ20が位置決めされる。なお、図1に示されるように、引張試験機3は、各グリップ4,5が引張試験装置1の前後方向(図1における紙面視左右方向)に開閉される向きにセットされる。

0013

次に、本引張試験装置1の作用を説明する。なお、ここでは、試験片6及び試験片ホルダ22を、回転ストッカ20に保持及び配置される他の試験片6及び試験片ホルダ22と区別するために、各試験片6に符号6a〜6jを付与すると共に各試験片ホルダ22に符号22a〜22jを付与する。まず、図6及び図7に示されるように、試験片給排装置7の恒温恒湿槽2内に設置される回転ストッカ20の各試験片ホルダ22a〜22jに、作業者により各試験片6a〜6jがセットされる。この時、各試験片6a〜6jは、両端部が耐水ペーパ28(貼着防止手段)を介して図7における紙面視左側から上下一対の各ホルダプレート24の板ばね部材25,26間に差込まれることにより、図7に示されるように、耐水ペーパ28に挟みこまれた両端が各試験片ホルダ22a〜22jの上下に突出される状態で各試験片ホルダ22a〜22jに保持される。そして、各試験片ホルダ22a〜22jに各試験片6a〜6jがセットされると、上記恒温恒湿槽2が閉塞されて設定温度及び湿度に維持される。

0014

次に、回転ストッカ20が、図8に示される回転ストッカ20のホームポジション(試験片ホルダ22aが受け渡し位置に位置される状態から回転ストッカ20が回転軸19の回りに図8における紙面視で時計回り方向(以下、単に時計回り方向と称す)へ18度の角度位相だけ回転駆動された状態)から回転軸19の回りに図8における紙面視で反時計回り方向(以下、単に反時計回り方向と称す)へ指定角度位相(本実施の形態では18度)だけ回転駆動されて、図9に示されるように、試験片ホルダ22aが受け渡し位置に位置決めされる。そして、引張試験機3のグリップ4,5が閉じられて、試験片6aの両端部が耐水ペーパ28を介して各グリップ4,5により強固に把持される。この状態で、図10に示されるように、回転ストッカ20が反時計回り方向へ18度の角度位相だけ回転駆動されて試験片6aの引張試験が行われる。そして、引張試験完了後、回転ストッカ20が時計回り方向へ18度の角度位相だけ回転駆動されて、図11に示されるように、試験片ホルダ22aが受け渡し位置に位置決めされることにより、グリップ4,5で両端が把持された引張試験完了後の試験片6aが、試験片ホルダ22aの上下一対の各ホルダプレート24の板ばね部材25,26間に差込まれて試験片ホルダ22aで保持される。

0015

次に、グリップ4,5が開かれて試験片6aの両端部が開放されると、回転ストッカ20が反時計回り方向へ36度の角度位相だけ回転駆動されて、図12に示されるように、試験片ホルダ22bが受け渡し位置に位置決めされる。このように、本引張試験装置1は、回転ストッカ20が必要に応じて指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、引張試験機3のグリップ4,5と受け渡し位置に位置決めされる各試験片ホルダ22a〜22jとの間で各試験片6a〜6jの受け渡しが順次行われることにより、回転ストッカ20に保持される全ての試験片6a〜6jの引張試験が恒温恒湿槽2内で順次行われる。

0016

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本引張試験装置1は、引張試験機3のグリップ4,5が設置される恒温恒湿槽2内に、周上に複数個の試験片ホルダ22が等配される回転ストッカ20が設けられ、回転ストッカ20が必要に応じて指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されてグリップ4,5と受け渡し位置に位置決めされる各試験片ホルダ22との間で試験片6の受け渡しが順次行われて、回転ストッカ20に保持される各試験片6の引張試験が順次行われる。
したがって、本引張試験装置1は、各試験片6が回転ストッカ20に配設される各試験片ホルダ22により保持されるので、フィルム状の試験片6であっても恒温恒湿槽2内の気流で飛散されることがなく、また、恒温恒湿槽2内の空気が高温多湿に設定される場合であっても、従来の引張試験装置のように、搬送装置(ベルトコンベア)に貼着されることがなく、引張試験機3のグリップ4,5へ試験片6を確実に供給することができる。さらに、本引張試験装置1は、回転ストッカ20の各試験片ホルダ22に試験片6がセットされてから各試験片ホルダ22にセットされる全ての試験片6の引張試験が完了されるまでの間、恒温恒湿槽2が閉塞されて当該恒温恒湿槽2内が設定温度及び湿度に維持されるので、従来の引張試験装置のように、自動扉が開閉されて恒温恒湿槽2内に試験片6が搬入される度に、恒温恒湿槽2内の空気が設定温度及び湿度に到達されるまで引張試験を中断することがなく、引張試験を効率的に行うことができる。
また、本引張試験装置1は、試験片6の両端部が、試験片ホルダ22に上下一対で設けられる各ホルダプレート24の板ばね部材25,26の重ね合わされる先端部間に、耐水ペーパ28(貼着防止手段)を介して挟持されて試験片6が試験片ホルダ22に保持されるので、試験片6と試験片ホルダ22の板ばね部材25,26とが貼着されることがなく、さらに、試験片6の両端部が引張試験機3の各グリップ4,5に耐水ペーパ28(貼着防止手段)を介して把持されるので、試験片6とグリップ4,5とが貼着されることがなく、引張試験機3のグリップ4,5と回転ストッカ22の各試験片ホルダ22と間の試験片6の受け渡しを確実に行うことができる。

0017

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
恒温恒湿槽2は、恒温槽であってもよい。この場合、試験片ホルダ22と試験片6との間に介在させる耐水ペーパ28(貼着防止手段)は、必要に応じて用いればよい。
本引張試験装置1は、試験片6が、試験片ホルダ22に上下一対で設けられる各ホルダプレート24の板ばね部材25,26の重ね合わされる先端部間で挟持されて試験片ホルダ22に保持されるが、例えば、板ばね部材26を廃止して板ばね部材25とホルダプレート24の先端部との間で試験片6を挟持させて保持してもよい。この場合、試験片ホルダ22の構造を簡素化することができる。
本引張試験装置1は、ステッピングモータ31をモータ制御ユニットで制御するように回転駆動手段を構成したが、回転ストッカ20を指定された方向へ指定角度位相だけ回転駆動させることができるように構成されていれば、例えば、ステッピングモータ31の代わりにサーボモータを用いて構成してもよい。

図面の簡単な説明

0018

本引張試験装置の説明図で、特に、引張試験機のグリップと回転ストッカとの相対位置を示す側面図である。
本引張試験装置の正面図である。
図2の要部拡大図である。
本引張試験装置の側面図である。
本引張試験装置の説明図で、特に、引張試験機のグリップと回転ストッカとの相対位置を示す平面図である。
回転ストッカの平面図である。
図6におけるA−A矢視図である。
本引張試験装置の説明図で、回転ストッカがホームポジションにある状態を示す平面図である。
図8における状態から、最初に引張試験される試験片を保持する試験片ホルダが受け渡し位置に位置決めされた状態を示す図である。
図9における状態から、回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、グリップへ試験片を受け渡した後の試験片ホルダが引張試験中の待機位置に位置決めされた状態を示す図である。
図10における状態から、回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、引張試験完了後の試験片が元の試験片ホルダへ受け渡しされる状態を示す図である。
図11における状態から、回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、2番目に引張試験される試験片を保持する試験片ホルダが受け渡し位置に位置決めされた状態を示す図である。

符号の説明

0019

1引張試験装置、2恒温恒湿槽、3引張試験機、4,5グリップ(把持機構)、6試験片、20回転ストッカ、22試験片ホルダ、25,26板ばね部材、28 耐水ペーパ(貼着防止手段)、31ステッピングモータ(回転駆動手段)

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