BRPI0708597B1 - Sistema de bombeamento que bombeia para fora um de uma série de fluidos com viscosidades variadas, método para operar uma bomba de deslocamento positivo com um de uma série de fluidos com viscosidades variadas e dispensador de bebida - Google Patents

Sistema de bombeamento que bombeia para fora um de uma série de fluidos com viscosidades variadas, método para operar uma bomba de deslocamento positivo com um de uma série de fluidos com viscosidades variadas e dispensador de bebida Download PDF

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BRPI0708597B1
BRPI0708597B1 BRPI0708597-4A BRPI0708597A BRPI0708597B1 BR PI0708597 B1 BRPI0708597 B1 BR PI0708597B1 BR PI0708597 A BRPI0708597 A BR PI0708597A BR PI0708597 B1 BRPI0708597 B1 BR PI0708597B1
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Robert Hughes
Gregg Carpentier
Lawrence B. Ziesel
David Newman
Russell H. Beavis
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The Coca-Cola Company
Deka Products Limited Partnership
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Abstract

sistema de bombeamento que bombeja para fora um fluido, de uma série de fluidos com viscosidades variadas, e, método para operar uma bomba de deslocamento positivo com um, de uma série de fluidos com viscosidades variadas. um sistema de bombeamento para bombear para fora um de uma série de fluidos com viscosidades variadas. o sistema de bombeamento pode incluir uma bomba de deslocamento positivo e um controle para operar a bomba de deslocamento positivo. o controle pode incluir dados de compensação de viscosidade. os dados de compensação de viscosidade se relacionam a pelo menos um dos fluidos, de modo que o controle instrua a bomba de deslocamento positivo a operar com base na viscosidade do fluido.

Description

“SISTEMA DE BOMBEAMENTO QUE BOMBEIA PARA FORA UM DE UMA SÉRIE DE FLUIDOS COM VISCOSIDADES VARIADAS, MÉTODO PARA OPERAR UMA BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO COM UM DE UMA SÉRIE DE FLUIDOS COM VISCOSIDADES VARIADAS E DISPENSADOR DE BEBIDA
CAMPO TÉCNICO [0001] O presente pedido refere-se geralmente a sistemas de bombeamento e, mais particularmente, refere-se a um sistema de bomba de deslocamento positivo usando curvas de calibragem de bomba.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002] Descrita geralmente, uma bomba de deslocamento positivo despacha um volume fixo de líquido para cada ciclo de operação de bomba. O único fator que impacta a vazão em uma bomba de deslocamento positivo ideal é a velocidade de bomba. As características de fluxo do sistema geral no qual a bomba opera não deveriam impactar a vazão através do mesmo.
[0003] Na prática, existem variações entre a vazão teórica e a vazão verdadeira devido, primariamente, a influências a partir da eficiência “volumétrica da bomba, deslizamento de bomba (desvio de fluido interno a partir da saída para a entrada), pressão de sistema, e viscosidade de fluido. Cada bomba individual poderia ter diferentes características de “desempenho dependendo dessas e de outras variáveis.
[0004] Desse modo, há um desejo de uma bomba que pode acomodar as diferentes influencias, como fluidos de diferentes viscosidades e eficiências volumétricas. Especificamente, o sistema de bomba deveria acomodar
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2/11 diferentes características e variações de fluido no próprio sistema.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0005] O presente pedido, desse modo, descreve um sistema de bombeamento para bombear para fora um de uma série de fluidos com viscosidades variadas. O sistema de bombeamento pode incluir uma bomba de deslocamento positivo e um controle para operar a bomba de deslocamento positivo. O controle pode incluir dados de compensação de viscosidade. Os dados de compensação de viscosidade se referem a pelo menos um dos fluidos, de modo que o controle instrua a bomba de deslocamento positivo a operar com base na viscosidade do fluido.
[0006] O sistema de bombeamento pode incluir adicionalmente uma quantidade de recipientes de fluido para a série de fluidos. Os recipientes de fluido podem incluir um identificador posicionado sobre os mesmos. O identificador pode incluir uma etiqueta de identificação de radiofrequência. O sistema de bombeamento pode incluir adicionalmente um dispositivo de identificação de fonte de fluido capaz de ler o identificador.
[0007] Os dados de compensação de viscosidade podem incluir dados relativos a uma saída de bomba em um dado fluxo. Os dados de compensação de viscosidade podem incluir uma quantidade de esquemas de compensação de viscosidade. Os dados de compensação de viscosidade podem incluir dados de eficiência volumétrica sobre a bomba de deslocamento positivo.
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3/11 [0008] O presente pedido descreve adicionalmente um método para operar uma bomba de deslocamento positivo com um, de uma série de fluidos com viscosidades variadas. O método pode incluir determinar a taxa de deslizamento da bomba de deslocamento positivo para cada um da série de fluidos diferentes a uma dada vazão, determinar a taxa de compensação para cada um da série de fluidos diferentes, colocar um da série de fluidos em comunicação com a bomba, e bombear um da série de fluidos a vazão dada com base na taxa de compensação.
[0009] A etapa de bombear os fluidos à vazão dada com base na taxa de compensação pode incluir variar o número de taxa de pulsações, ciclos, etapas ou uma modulação de largura de pulso da bomba de deslocamento variável. A etapa também pode incluir aumentar a velocidade da bomba de deslocamento positivo ou aumentar a extensão do tempo que a bomba de deslocamento positivo opera. A etapa de determinar a taxa de compensação para cada um dos diferentes fluidos pode incluir os dados de eficiência volumétrica sobre a bomba de deslocamento positivo.
[00010] O presente pedido pode descrever adicionalmente um dispensador de bebida. O dispensador de bebida pode incluir uma quantidade de fontes de fluido com uma quantidade de fluidos de viscosidades diferentes, uma válvula dispensadora, uma bomba de deslocamento positivo para bombear um dos fluidos a partir das fontes de fluido para a válvula dispensadora, e um controle para operar a bomba de deslocamento positivo em resposta à válvula dispensadora. O controle pode incluir dados de compensação
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4/11 relacionados à quantidade de fluidos, de modo que a bomba de deslocamento positivo compense a viscosidade dos fluidos durante a operação.
[00011] Os dados de compensação podem incluir uma quantidade de esquemas de compensação de viscosidade. Os dados de compensação podem incluir dados de eficiência volumétrica sobre a bomba. de deslocamento positivo, de modo que a bomba de deslocamento positivo compense a eficiência volumétrica da bomba de deslocamento positivo.
[00012] As fontes de fluido podem incluir uma quantidade de recipientes de fluido. Os recipientes de fluido podem incluir um identificador posicionado sobre o mesmo. O identificador pode incluir uma etiqueta de identificação de radiofrequência. O dispensador de bebida pode incluir adicionalmente um dispositivo de identificação de fonte de fluido capaz de ler o identificador.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[00013] A Figura 1 é um esquema de calibragem de
deslocamento de bomba.
[00014] A Figura 2 é um esquema de calibragem de
deslocamento de bomba alternativa •
[00015] A Figura 3 é uma vista esquemática de um
sistema de bomba como descrito aqui.
DESCRIÇÃO DETALHADA [00016] Com referência agora aos desenhos, nos quais números semelhantes indicam elementos semelhantes através de todas as diversas vistas, a Figura 1 mostra um esquema de calibragem 10 para uma bomba de deslocamento positivo 100 como descrita aqui. Como acima, uma bomba ideal teria um
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5/11 deslocamento fixo independentemente das influências do sistema. Na prática, entretanto, o deslocamento pode variar através da variação de fluxo devido às variáveis de sistema. Urna razão para a variação no deslocamento de bomba e a viscosidade do fluido. Por exemplo, a Figura 1, mostra o esquema de variação 10 para um fluido de viscosidade média como o xarope. A Figura 2, por outro lado, mostra o esquema de deslizamento 20 para um fluido menos viscoso semelhante à água na viscosidade. Como é mostrado, o uso desse fluido resulta em mais variação. Bombas conhecidas 100 podem ser calibradas para levar em conta a variação, mas essa calibragem geralmente é precisa somente para um dado fluido em uma dada condição. Muitas bombas conhecidas também podem ter tolerâncias do fabricante de até três por cento (3%) mais ou menos.
[00017] A Figura 3 mostra um sistema de bomba 110. Neste exemplo, o sistema de bomba 110 pode ser um dispensador de bebida 115, embora qualquer tipo de aplicação de bombeamento possa ser usado aqui. O dispensador de bebida 115 pode acomodar diferentes tipos de fluidos com diferentes tipos de viscosidades. Por exemplo, o dispensador de bebida 115, desse modo, pode dispensar bebidas não-alcoólicas carbonatadas, bebidas esportivas, sucos, águas, cafés, chás, aromatizantes, aditivos, ou qualquer outro tipo de fluido. Cada um desses fluidos pode ter uma viscosidade diferente.
[00018] A bomba 100 pode ser qualquer tipo de bomba de deslocamento positivo. Por exemplo, a bomba 100 pode ser uma bomba solenóide, uma bomba de engrenagem, uma bomba anular, uma bomba peristáltica, uma bomba de seringa, uma
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6/11 bomba piezo ou qualquer outro tipo de dispositivo de deslocamento positivo que seja pretendido para bombear um deslocamento fixo para cada ciclo de bomba. A bomba 100 pode ser operada em qualquer maneira convencional, como elétrica, por pressão, ou de outro modo. Por exemplo, a bomba 100 pode incluir um motor de CC que seja operado via modulação de largura de pulso, ou seja, o motor (e, desse modo, a bomba 100) opera a uma velocidade mais alta dados pulsos maiores. Outros meios operacionais, como um motor escalonador operado por um dado número de pulsos, também podem ser usados. A fonte de pressão para a bomba 100 pode ser a partir de um suprimento de água ou gás comprimido. Qualquer tipo de meio operacional de bomba pode ser usado e acomodado aqui.
[00019] O sistema dispensador de bebida 115 pode incluir uma quantidade de fontes de fluido 120 em comunicação com a bomba 100. As fontes de fluido 120 podem ser bolsas convencionais em recipientes de caixa, conexões de água convencionais, ou qualquer outro tipo de dispositivo de armazenamento, suprimento ou despacho de fluido. A bomba 100 e as fontes de fluido 120 podem ser conectadas de qualquer maneira de baixa pressão, pressão ligeiramente negativa ou não-pressurizada conveniente. O sistema dispensador de bebida 115 pode ter um dispositivo de seleção de modo a selecionar a fonte de fluido desejada.
[00020] O sistema dispensador de bebida 115 pode incluir adicionalmente uma válvula dispensadora 130 em comunicação com a bomba 100. A válvula dispensadora 130 pode ser de projeto convencional. A válvula dispensadora 130 pode dispensar um dado fluido ou a válvula 130 pode misturar uma
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7/11 quantidade de fluidos para criar, por exemplo, uma bebida não-alcoólica carbonatada a partir de xarope ou de concentrado e água. A bomba 100 e a válvula dispensadora 130 podem ser conectadas de qualquer maneira conveniente.
[00021] O dispensador de bebida 115 pode incluir adicionalmente um controle 140. O controle 140 pode ser um microprocessador convencional ou qualquer tipo de sistema de controle convencional. O controle 140 pode ter uma memória convencional 150 ou outro tipo de dispositivo de armazenamento de dd associado ao mesmo. Alternativamente, a memória 150 pode ser associada à bomba 100 na forma de memória instantânea ou estruturas semelhantes. O controle 140 pode ser dedicado à bomba 100 ou o controle 140 pode operar o dispensador de bebida 115 como um todo. Especificamente, o controle 140 pode ficar em comunicação com a bomba 100 e a válvula dispensadora 130. O controle 140 pode ser baseado remotamente e/ou pode ser comandado remotamente para instruir a bomba 100. Os comandos remotos podem ser sem fio e/ou óticos. O controle 140 pode ficar em comunicação com uma rede, continuamente ou intermitentemente, para a troca e atualização de informação.
[00022] O controle 140 também pode ficar em comunicação com um dispositivo de identificação de fonte de fluido 160 posicionado acerca da fonte de fluido 120. Por exemplo, cada fonte de fluido 120 pode ter uma etiqueta de identificação por radiofrequência (RFID) 170 posicionada sobre a mesma ou um tipo semelhante de dispositivo. Igualmente, quaisquer tipos de protocolos de comunicação sem fio podem ser usados. Uma etiqueta de código de barras, uma
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8/11 etiqueta bidimensional, ou outros tipos de identificadores visuais podem ser usados. Além disso, outros identificadores podem incluir densidade/ gravidade específica, pH etc. (O termo etiqueta 170, desse modo, se refere a todos esses identificadores). A etiqueta 170 identifica a natureza do fluido na mesma. O dispositivo de identificação de fonte de fluido 160 é capaz de ler a etiqueta 170 e informar ao controle 140 da natureza do fluido. Alternativamente, o controle 140 pode ter outros tipos de meios de entrada de dados, de modo a determinar a natureza do fluido. A bomba 100 e/ou o controle 140 também podem ter um conjunto de comutadores, tomadas, ou outros tipos de identificadores eletrônicos ou óticos.
[00023] Uma quantidade de curvas de calibragem 10, 20 para a dada bomba 100 pode ser armazenada na memória 150. As curvas de calibragem 10, 20 acomodam o deslizamento e outros fatores da bomba individual 100 para um dado fluido a uma vazão desejada. A bomba 100 pode ser calibrada sobre uma quantidade de fluidos diferentes com diferentes viscosidades.
[00024] No uso, a válvula dispensadora 130, quando ativada, instrui a bomba 100 a bombear um fluido a partir da fonte de fluido 120 a uma taxa de fluido predeterminada. Se a bomba 100 fosse configurada para um sinal analógico, o controle 140 interpretaria aquele sinal, correlacionaria o sinal a uma vazão, calibraria a vazão com base nas curvas de calibragem 10, 20 para o dado líquido, e comandaria a bomba 100 do modo apropriado. Igualmente, se a válvula dispensadora 130 provesse comandos de pacote de dados, então, o controle
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140 interpretaria aquele pacote de dados, correlacionaria a vazão às curvas de calibragem 10, 20, e comandaria a bomba de modo apropriado.
[00025] Por exemplo, se a válvula dispensadora 130 dispensasse uma bebida a uma dada vazão, o controle 140 consideraria o esquema de calibragem 10 para o dado fluido. O controle 140, desse modo, instruiria a bomba 100, por exemplo, a aumentar sua velocidade de motor ou outra variável e, desse modo, proveria ciclos de bomba adicionais ou instruiria a bomba 100 a operar por uma quantidade adicional de tempo. Especificamente, para uma bomba solenóide de volume fixo, a duração do ciclo liga/desliga pode variar; para um motor escalonador, a quantidade ou a taxa das etapas pode variar; para uma bomba piezo, o perfil cíclico pode variar; e em uma bomba de CC, a velocidade de bomba pode variar. Outras variações podem ser usadas. Em qualquer caso, o volume correto de fluido será dispensado.
[00026] Como mostrado na Figura 1, a variação a partir do teórico para um fluido de viscosidade média, como o xarope, aumenta a partir de um fator K inverso de cerca de 0,0301 a cerca de 0,0302 cm3 (centímetros cúbicos) por pulso (ou pulsação ou outra variável), à medida que a vazão aumenta de cerca de 0,4 a cerca de 0,6 cm3 por segundo, e, então, diminui de volta para cerca de 0,0300 cm3 por pulso, à medida que a vazão continua além de cerca de 0,8 cm3 por segundo. Na Figura 2, em contraste, a variação para um fluido de viscosidade baixa aumenta de modo estável à medida que a vazão aumenta. Como é mostrado, a variação aumenta a partir de um fator K inverso de cerca de 0,0297 cm3 por pulso a uma
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10/11 vazão de cerca de 0,045 cm3 por segundo a mais de 0,0304 cm3 por pulso a cerca de 0,80 cm3 por segundo. (O fator K é uma indicação da produção volumétrica). A Figura 1 é somente um exemplo. Bombas diferentes e fluidos diferentes terão curvas diferentes.
[00027] Uma vez determinados, os fatores de calibragem podem ser aplicados. Por exemplo, se a vazão desejada para uma bomba solenóide com um dado fluido for de 10 cm3 por segundo e um fator de calibragem independente de fluxo for de 0,1 cm3 por pulsação de bomba, então, a quantidade das pulsações exigidas é de 100, ou seja, 10 cm3/s divididos por 0,1 cm3/pulsação. (A quantidade de ciclos, etapas ou a voltagem também podem ser usadas).
[00028] Igualmente, o fator de calibragem pode depender do fluxo. Por exemplo, se a vazão desejada for novamente de 10 cm3 por segundo e o fluido for um fluido de viscosidade baixa, como a água, a vazão desejada pode ser de 0,1 cm3/pulsação - 0,001 s/pulsação * o fluxo (cm3/s). A quantidade exigida de pulsações pode ser de 111,1, ou seja, 10 cm3/s (0,1 cm3/pulsação - 0,001 s/pulsação * 10 cm3/s) ou de 10 cm3/s / (0,09 cm3/pulsação). Se o fluido for mais viscoso (cerca de 25 a 50 centipoise), então, o fator de calibragem pode ser de 0,1 cm3/pulsação - 0,005 s/pulsação * o fluxo (cm3/s). A quantidade exigida das pulsações pode ser de 200, ou seja, 10 cm3/s / (0,1 cm3/pulsação - 0,005 s/pulsação * 10 cm3/s) ou 10 cm3/s (0,050 cm3/pulsação).
[00029] Esses exemplos são para fins de ilustração somente. Qualquer quantidade de outras variáveis pode ser acomodada. Por exemplo, os esquemas podem ser compensados
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11/11 para fontes de baixa pressão, de pressão ligeiramente negativa ou não-pressurizadas, ou fontes múltiplas conectadas à mesma bomba 100. Os esquemas também podem ser criados por meio de observação visual da quantidade de material despachado a partir de um reservatório de fluido conhecido sob seu deslocamento.
[00030] O sistema dispensador de bebida 115, a bomba 100, e o controle 140 também podem levar em consideração temperatura, detecção de vazamento, pressão, detecção de contaminação, dispositivos de pesagem, sensores de nível, relógios, outros dispositivos de cronometragem, idade (vida útil), qualquer outro parâmetro operacional. Por exemplo, se a viscosidade de um fluido estivesse fora da variação de calibragem, o sistema 115 poderia aplicar aquecimento ou resfriamento. A bomba 100 também pode bombear ingredientes não-líquidos.

Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de bombeamento (110) que bombea para fora um de uma série de fluidos com viscosidades variadas, compreendendo:
    uma bomba de deslocamento positivo (100); e um controle (140) para operar a bomba de deslocamento positivo (100); caracterizado pelo fato de que:
    o controle (140) compreende dados de compensação de viscosidade compreendendo uma pluralidade de esquemas de compensação de viscosidade;
    em que os dados de compensação de viscosidade se referem a pelo menos um da série de fluidos, e em que o controle (140) é arranjado para receber uma vazão desejada, calibrar a vazão desejada com base na viscosidade do um da série de fluidos, nos esquemas de compensação de viscosidade e na eficiência volumétrica da bomba de deslocamento positivo (100), e instruir a bomba de deslocamento positivo (100) com base na vazão calibrada.
  2. 2. Sistema de bombeamento (110), de acordo com a reivindicação l, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de recipientes de fluido (120) para a série de fluidos.
  3. 3. Sistema de bombeamento (110), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de recipientes de fluido (120) compreende um identificador
    (170) posicionado sobre os mesmos. 4. Sistema de bombeamento (110), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o
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    2/4 identificador (170) compreende uma etiqueta de identificação de radiofrequência.
    5. Sistema de bombeamento (110), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um dispositivo de identificação de fonte de fluido (160) capaz de ler o identificador (170).
    6. Sistema de bombeamento (110), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os dados de compensação de viscosidade compreendem dados relativos a uma saída de bomba (100) em um dado fluxo.
    7. Sistema de bombeamento (110), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os dados de compensação de viscosidade compreendem dados de eficiência volumétrica sobre a bomba de deslocamento positivo (100).
    8. Método para operar uma bomba de deslocamento positivo (100) com um de uma série de fluidos com viscosidades variadas compreendendo:
    determinar a taxa de deslizamento da bomba de deslocamento positivo (100) para cada um da série de fluidos diferentes a uma dada vazão;
    determinar a taxa de compensação para cada um da série de fluidos diferentes;
    armazenar a taxa de compensação para cada um da série de fluidos diferentes em um controle (140), colocar um da série de fluidos em comunicação com a bomba (100);
    caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende:
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    3/4 bombear o um da série de fluidos em uma vazão dada e calibrada com base na viscosidade do fluido, nos esquemas de compensação de fluido e na eficiência volumétrica da bomba de deslocamento positivo (100), e em que as taxas de compensação compreendem esquemas de compensação de viscosidade;
    9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de bombear o um de uma série de fluidos em uma vazão dada com base na taxa de compensação compreende variar o número de taxa de pulsações, ciclos, etapas ou uma modulação de largura de pulso da bomba de deslocamento positivo (100).
    10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de bombear o um de uma série de fluidos em uma vazão dada com base na taxa de compensação compreende aumentar a velocidade da bomba de deslocamento positivo (100).
    11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de bombear o um de uma série de fluidos em uma vazão dada com base na taxa de compensação compreende aumentar a extensão do tempo que a bomba de deslocamento positivo (100) opera.
    12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar a taxa de compensação para cada um da série de fluidos diferentes compreende os dados de eficiência volumétrica sobre a bomba de deslocamento positivo (100).
    13. Dispensador de bebida (115) compreendendo:
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  4. 4/4 uma pluralidade de fontes de fluido (120) com uma pluralidade de fluidos de viscosidades diferentes;
    uma válvula dispensadora;
    em que a bomba de deslocamento positivo (100) é arranjada para bombear um da pluralidade de fluidos da pluralidade de fontes de fluido (120) para a válvula dispensadora; e o controle (140) é adequado para operar a bomba de deslocamento positivo (100) em resposta à válvula dispensadora, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende:
    um sistema de bombeamento (110) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
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