CN100546931C - 用于处理光纤预制件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理光纤预制件和/或拉拔光纤的方法和装置。该方法的特征在于，借助于至少两个单独的夹紧装置(4，6)将光纤预制件(2)固定到处理装置上，借助于至少一个加热装置至少部分地加热光纤预制件(2)或者光纤预制件的部分，借助于夹紧装置(4，6)在光纤预制件(2)中产生一个张力，并且通过移动夹紧装置(4，6)中的一个和加热装置(12)，以及保持最终产品的一侧的夹紧装置(4，6)相对于处理装置的本体在原位来对光纤预制件(2)进行处理，从而产生的最终产品相对于处理装置的本体保持在原位。

Description

用于处理光纤预制件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于处理光纤预制件以改变其长度和直径的装置，以及用于处理光纤预制件以改变其长度和直径的方法，并且涉及用于拉拔一种光纤的装置和方法。

背景技术

在制造一种光纤时，要对坯料即预制件进行处理，以得到所需尺寸的外径，或者修正在预制件中产生的任何形状误差，例如预制件的直径变化和圆度或者伸直度偏差。

在本文中，预制件是指用于制造光纤的一个坯料，或者一部分坯料。上面的部分能够包括例如棒件，或者管件以及其不同组合。预制件的材料能够是例如塑料、玻璃或者另外的相当的材料。预制件还可以包括几个要素。处理一种预制件能够涉及等速或者变速的拉伸或者锻造，在此期间预制件还可以围绕其纵轴等速或者变速转动。

下面当涉及拉伸、拉拔、锻造或者其他预制件的处理时，将使用术语处理，并且以同样的方式，对于用于此目的的装置，将使用术语处理装置，其包括用于预制件的拉伸、锻造或者其他变形的装置。

按照现有技术，预制件在一个处理装置中进行处理，其中预制件被加热，并且受到一个在其纵轴方向上的力。预制件的处理是通过用一个加热装置例如一个加热炉对预制件进行加热而实现的，使得预制件在被加热的部分变软。同时，处理装置在预制件中产生张力例如张应力，从而预制件在加热并且变软的部分拉伸。当预制件被拉伸时，其长度增加，外径减小，从而由处理装置得到一个所需粗度的被拉伸的预制件。在拉伸中得到的预制件的直径能够根据需要在处理过程中进行调整，用于给定的目的。同样地，预制件还能够通过使它受到一个压力而进行锻造，或者其形状能够以一些相应的方式改变。

根据现有技术，预制件处理装置通常包括两个用于将预制件紧固到处理装置上的夹紧装置，和一个加热预制件的加热装置，使得其处理能够实现。棒状的预制件通常在其端部紧固到夹紧装置上，并且在处理过程中，通过使至少一个夹紧装置在预制件的轴向远离或者向着另一个夹紧装置移动，使预制件受到一个力。由夹紧装置拉紧的情况下纵向地供给预制件，使之通过加热装置，使得预制件的处理得以实现。根据现有技术，预制件是借助于所述的两个可移动的夹紧装置，通过将预制件移动通过加热装置而供给的，该加热装置固定地安装在处理装置中。这是通过在相同的方向上移动两个夹紧装置而进行的，允许预制件供给通过固定的不能移动的加热装置。处理预制件的另一种现有技术的方法是，制造一种处理装置，其中只有一个夹紧装置可相对于处理装置的本体进行移动，另一个夹紧装置固定地安装在处理装置中。按照现有技术，可移动的夹紧装置总是在预制件的那端，即作为拉伸或者拉拔的结果，最终产品从该端生产出来。在此，在预制件的相对端，即供给端的夹紧装置被布置成固定的。为了能够处理预制件，加热装置相对于处理装置的本体可移动地布置，通过移动夹紧装置中的一个和加热装置来处理预制件。

根据现有技术，一个预制件处理装置包括有一个部件：两个将预制件固定在处理装置上的夹紧装置，和一个用于加热预制件或者加热一部分预制件的加热装置，在处理过程中，其中的两个以上面描述的方式可移动地布置。

上面描述的这种装置包括两个可移动部件，例如在美国专利US6,178,778中公开。

拉拔光纤的基本原理与拉伸一个预制件类似，但是光纤拉拔的拉拔率相当高。用于拉拔的设备通常也包括两个将预制件固定到拉拔机的夹紧装置，纤维由该夹紧装置拉拔，还包括至少一个加热装置，用于使预制件加热，使得能够进行纤维的拉拔。在此纤维指传统的固态的光纤、空心纤维、结晶纤维或者另外的相关的光纤，它们由用于光纤的塑料、玻璃或者一种相关的生产原料制造。

上述现有技术的包括两个移动部件的解决办法中存在的问题是用上述的处理装置来实现用于处理预制件或者拉拔纤维的处理即拉伸、锻造或者另外的方法所需的充分稳定的状态几乎不可能的。在该稳定状态中减小处理或者拉拔装置的振动，以减小最终产品的质量波动。这主要是由于在现有技术的解决办法中最终产品相对于处理装置的本体被移动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法和实施该方法的一种装置，以解决上述问题，并且通过将拉伸或者拉拔成的最终产品相对于处理装置的本体保持在位，减小最终产品的波动，能够根据需要使得预制件的几何形状改进，并且能够选择预制件的拉拔或者处理方向，并且易于将预制件安装到装置中。

按照本发明的第一方面涉及一种用于处理或拉伸光纤预制件的装置，该装置包括至少两个夹紧装置，用于将光纤预制件固定到处理装置上，至少一个加热装置，用于将光纤预制件或者光纤预制件的一部分加热到所需的温度，夹紧装置和加热装置被布置成可移动的，其特征在于，夹紧装置和加热装置布置成可移动的，使得夹紧装置和加热装置通过将光纤预制件最终产品一侧的夹紧装置相对于处理装置本体保持在原位，从而使生产出的最终产品在处理过程中相对于处理装置的本体保持在原位而与处理或拉伸方向无关。

在上述用于处理或拉伸光纤预制件的装置中，夹紧装置和加热装置布置成使得它们中的每一个的移动速度和移动方向是可以单独调整的。

在上述用于处理或拉伸光纤预制件的装置中，它包括在处理过程中使光纤预制件围绕其纵轴转动的装置。

在上述用于处理或拉伸光纤预制件的装置中，它还包括一个或者多个可独立移动的切断装置，用于切断光纤预制件和/或纤维。

按照本发明的第二方面涉及一种用于处理或拉伸光纤预制件的方法，包括下列步骤：借助于至少两个分离的可独立移动的夹紧装置将光纤预制件固定到一个处理装置上；借助于至少一个可独立移动的加热装置至少局部地加热光纤预制件或者光纤预制件的一部分；以及通过移动夹紧装置中的至少一个，在光纤预制件中产生一个张力；其特征在于该方法还包括下述步骤：通过移动夹紧装置中的一个和加热装置，将光纤预制件供给到加热装置，并且通过将光纤预制件的最终产品一侧的夹紧装置相对于处理装置本体保持在原位，借此使生产出的最终产品也相对于处理装置的本体保持在原位而与处理或拉伸方向无关，从而对光纤预制件进行处理。

在上述方法中，各夹紧装置和加热装置的移动速度和移动方向是可以单独调整的；光纤预制件的处理或拉伸垂直地从顶部向下进行；光纤预制件的处理或拉伸垂直地从底部向上进行；在处理过程中使光纤预制件围绕其纵轴转动；在光纤预制件处理时采用两个或者两个以上加热装置，其中可以单独调整各加热装置的移动速度和方向；采用该方法对光纤预制件的直径变化进行修正；采用该方法对光纤预制件的圆度进行修正；采用该方法与套管处理有关；采用该方法与压缩处理有关。

按照本发明的第三方面涉及一种用于由光纤预制件拉拔光纤的装置，该装置包括至少两个将光纤预制件固定到拉拔机上的夹紧装置，和至少一个将光纤预制件或者光纤预制件的一部分加热到所需温度的加热装置，夹紧装置中至少一个设置有用于光纤的卷筒装置，其特征在于，夹紧装置和加热装置布置成可移动的，使得加热装置和夹紧装置中的一个可相对于拉拔机本体和另一个夹紧装置移动而与被选择的拉拔方向无关，该另一个夹紧装置相对于拉拔机本体是不动的，一个卷筒装置连接到该另一个夹紧装置上，用于将最终产品或光纤缠绕到卷筒上，从而加热装置和相对于拉拔机本体可移动的夹紧装置相对于接收最终产品或光纤的卷筒装置移动。

在上述用于由光纤预制件拉拔光纤的装置中，夹紧装置和加热装置被布置成使得它们中的每一个的移动速度和移动方向是可以单独调整的。

在上述用于由光纤预制件拉拔光纤的装置中，它包括在处理过程中使光纤预制件围绕其纵轴转动的装置。

在上述用于由光纤预制件拉拔光纤的装置中，卷筒装置布置在每个夹紧装置上。

在上述用于由光纤预制件拉拔光纤的装置中，它还包括一个或者多个可独立移动的切断装置，用于切断光纤预制件和/或纤维。

按照本发明的第四方面涉及一种用于由光纤预制件拉拔光纤的方法，包括下列步骤：借助于至少两个分离的可独立移动的夹紧装置将光纤预制件固定到一个拉拔机上；借助于至少一个可独立移动的加热装置至少局部地加热光纤预制件或者光纤预制件的一部分；通过移动夹紧装置中的至少一个，在光纤预制件中产生一个张力；其特征在于该方法还包括步骤：通过移动夹紧装置中的一个和加热装置，并且通过将成品光纤那一侧的夹紧装置相对于拉拔机本体保持在原位，由光纤预制件拉拔光纤；以及用布置在夹紧装置中的卷筒装置将成品光纤缠绕到卷筒上，该夹紧装置相对于拉拔机本体是不动的，从而熔炉和相对于拉拔机本体可移动的夹紧装置相对于接收最终产品或光纤的卷筒装置移动而与选定的拉拔方向无关。

在上述方法中，各夹紧装置和加热装置的移动速度和移动方向是可以单独调整的；光纤的拉拔垂直地从顶部向下进行；光纤的拉拔垂直地从底部向上进行；在拉拔期间将光纤预制件围绕其纵轴转动；在拉拔中使用两个或者两个以上的加热装置，其中单独调整各加热装置的移动速度和方向。

上述方法可以用来修整管状的光纤预制件，调整直径和调整壁厚。

本发明的方法和装置的一个优点是，预制件安装的位置以及其取出位置能够更自由地选择。同时，设备的保养工作更容易。由于拉拔能够采用两种移动，第三种移动留给另外的处理调整措施。当预制件在处理以后要被切断时，本发明的解决办法比已知的解决办法相比，切断点还能够更自由地选择。另外，将在处理时产生的最终产品相对于处理装置的本体保持在原位，使得最终产品具有最佳的质量得以实现。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明的优选实施例，其中

图1a表示根据本发明的预制件处理方法的初始状态，预制件安装在根据本发明的处理装置中进行拉伸；

图1b表示根据本发明的预制件处理方法的一种状态，预制件由根据本发明的处理装置进行拉伸；

具体实施方式

下面以示例的方式对本发明进行描述。这些实施例只是作为本发明的装置和方法的例子，不限定本发明的范围；相反，本发明的实施例可以在权利要求的范围内变化。

参见表示本发明处理装置实施例的图1a。在此实施例中，所述处理装置包括一个第一夹紧装置4和一个第二夹紧装置6，用于将预制件固定到处理装置上，一个加热装置12用于在处理过程中加热预制件，和旋转装置16和14，分别固定在第一和第二夹紧装置4和6上，用于使预制件围绕其纵轴转动。根据图1a，细长的预制件2安装在本发明的实施例的处理装置中，预制件的第一端10固定在夹紧装置4上，第二端8固定在夹紧装置6上。图1a表示本发明的预制件处理方法的初始状态，预制件被安装在本发明的处理装置中，夹紧装置4和6以及加热装置12至少在预制件的纵向是可移动的。在此示例的实施例中，预制件被拉伸，但是本发明的方法和装置还用于锻造预制件，或者使其进行其它的处理程序。

根据本发明的装置还能够设置两个以上的夹紧装置和/或切断装置，这些都是可移动的。在此情况下，一些夹紧装置固定在预制件两端之间。处理装置还可以包括几个可独立移动的加热装置12，允许预制件同时在一个以上的点被加热。这允许分步骤进行拉伸或者锻造，并且允许在加热装置12中保持不同的加热温度。另外，这使得预制件两端或者预制件的不同点同时开始处理。

根据本发明，处理装置的构形使得各可移动部件4，6和12能够分别控制，即各部件具有独立的驱动，例如伺服驱动。这允许各部件4，6，12以不同速度移动，并且如果需要还允许以不同方向移动或者保持在位。本发明的用于处理预制件的方法采用例如本发明的在图1a中描述的实施例。用该方法生产的细长的预制件2由夹紧装置4和6固定到处理装置上。在该方法的示例的实施例中，初始状态由图1a示出。预制件首先被固定，然后进行拉伸。

根据本发明，预制件通过采用夹紧装置4和6以及可移动的加热装置12而被拉伸，两个夹紧装置都是可移动的，在此实施例中，预制件的拉伸在其一端8开始，并且预制件的拉伸从顶部向下垂直地进行。这意味着，由加热装置12进行的预制件加热在预制件的一端8进行，并且同时通过夹紧装置4和6的相互相对移动使预制件承受张应力。在此实施例中，按照图1b，下夹紧装置4向下移动，并且张应力作用的结果使得预制件2的拉伸在其上端开始，并且拉伸成的最终产品相对于拉伸机本体保持在位。在处理期间，加热装置12向下滑行。

预制件2由加热装置12加热，在该加热部分变软，从而由夹紧装置4和6在预制件上产生的张应力引起预制件2的变软的部分拉伸。在拉伸过程中，预制件的被拉伸的部分3的直径减小。

图1b通过表示可移动部件4，6和12的相对移动，和预制件2的拉伸来表示处理过程。在处理过程中使预制件转动的转动装置16和14被紧固到夹紧装置4和6上，以允许它们随夹紧装置一起移动。

当预制件2的拉伸如图1a所示以初始状态开始时，预制件2的上端由加热装置12进行加热。一旦预制件2足够热时，通过在预制件的纵向向下移动下夹紧装置4，并且使上夹紧装置6保持在位，而使预制件2受到张应力。同时，加热装置12开始从预制件2的上端8向着下端移动。由夹紧装置4移动产生的张应力使得被加热的预制件拉伸，并且因为在本实施例中预制件的加热点，即拉伸点不得不沿着预制件2连续地向下移动，所以加热装置12不得不相对于预制件2的下端10的移动而向下移动。

在前面的示例性的实施例中，作为处理过程的结果，一个拉伸的预制件3从原始未拉伸的预制件2的上端产生。被拉伸的预制件3的粗度，即拉伸处理的拉伸率由可移动部件的相对速度和加热装置12的温度来控制。在拉伸过程中预制件还可以绕其纵轴转动。转动预制件改善了加热软化的预制件部分的形状的处理和处理过程的稳定性。根据本发明，拉伸产生的最终产品相对于处理装置的本体保持在原位，因为在拉伸过程中上夹紧装置6不移动。

上面描述的示例的实施例描述了拉伸一个预制件，但是还能够采用一种类似的预制件处理方法和装置，其中两个夹紧装置和加热装置都是可移动的，用于锻造一个预制件和在另外的预制件处理过程中采用。

而且，在拉拔一个纤维时能够采用一种类似的方法。在此情况下，位于预制件生产纤维的一端的夹紧装置相对于拉拔机本体保持在位。固定的夹紧装置构成或者能够包括一个绕线轴装置，用于将生产出的纤维缠绕在卷筒上。两个夹紧装置还能够设置一个卷筒装置，使得在所需方向上拉拔。这样产生的光纤由卷筒装置缠绕在卷筒上，卷筒装置固定在夹紧装置上，夹紧装置相对于拉拔机本体是固定的，使得熔炉和相对于拉拔机本体移动的夹紧装置相对于最终产品/光纤的接收卷筒装置移动，不管选定的拉拔方向。在本发明的优选实施例中，处理装置构形为能够垂直地拉伸预制件。所有的部件是可移动的，允许上述装置从顶部向下和从底部向上进行拉拔，但是，最好从顶部向下拉拔，同时保持拉伸/处理的最终产品相对于处理装置本体保持在原位。另外，预制件能够绕其纵轴连续转动，以调整预制件的形状。

在本发明中，预制件还能够用两个以上的夹紧装置固定到处理装置上，夹紧装置可以是全部独立移动的，或者两个或者两个以上能够形成一个可移动组，但是以此方式至少两个夹紧装置或者夹紧装置组是可以独立移动的。另外，可以安装有几个加热装置，使得一个能够从顶部向下移动，第二个例如从底部向上移动。加热装置还可以接连地在相同的方向上移动，使得预制件能够分步地处理。加热装置可以以相同或者不同的速度移动。

根据本发明的这样的一种结构，使得由一个热源实现的在自由选择的点进行的预制件切断，以及同时预制件安装到处理装置中和从处理装置中取出很容易，因为在安装到拉伸机中和从拉伸机中取出时所有部件是可以单独控制的。而且，从底部向上拉伸允许预制件的熔化部分由刚性的预制件的未拉伸部分支承。这还使得能够采用更高的加热温度。

上面描述的工艺和装置还能够用于拉拔和其它相关的光纤生产过程中的MCVD、套管、和压缩处理。套管是指增加实心的或者管状的预制件的粗度，使相同或者不同材料的管熔化到一个现有的预制件上。压缩是指将管状的预制件压缩成一个棒件，通过负压去除管内侧的自由空间，使得管的内壁熔化在一起。本发明使得预制件的拉伸处理具有一种新的灵活性并且减小了装置所需的空间。

本发明不意于限定到上面的实施例，夹紧装置、加热装置和它们的灵活性，以及预制件的原始形状和结构可以在本发明的范围内变化。本发明的精髓是与现有技术不同，预制件拉伸装置或者纤维拉拔装置的所有部件是可移动的，并且拉伸/拉拔优选垂直地进行，特别是从顶部向下，保持产生的最终产品相对于处理装置的本体保持在位，从而当预制件相对端的夹紧装置和熔炉移动时，在最终产品一侧的夹紧装置相对于本体保持在原位。

根据本发明的处理装置能够是一个独立的实体，只用来处理一个预制件，或者用于从预制件拉拔一个纤维，或者它能够是一个装置的集合部分，还在预制件上或者从预制件得到的纤维上执行其他操作。而且，装置和方法能够用于修整一个管状预制件，调整直径和调整壁厚。

很明显，当技术进步时，本领域的技术人员能够以各种方式实施本发明的基本思想。本发明及其实施例因此不限定于上面的例子，而是在本发明的范围内可以改变。

Claims (28)

1.一种用于处理或拉伸光纤预制件(2)的装置，该装置包括至少两个夹紧装置(4，6)，用于将光纤预制件(2)固定到处理装置上，至少一个加热装置(12)，用于将光纤预制件或者光纤预制件的一部分加热到所需的温度，夹紧装置(4，6)和加热装置(12)被布置成可移动的，其特征在于，夹紧装置(4，6)和加热装置(12)布置成可移动的，使得夹紧装置(4，6)和加热装置(12)通过将光纤预制件最终产品一侧的夹紧装置相对于处理装置本体保持在原位，从而使生产出的最终产品在处理过程中相对于处理装置的本体保持在原位而与处理或拉伸方向无关。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于夹紧装置(4，6)和加热装置(12)布置成使得它们中的每一个的移动速度和移动方向是可以单独调整的。

3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于它包括在处理过程中使光纤预制件(2)围绕其纵轴转动的装置(14，16)。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于它还包括一个或者多个可独立移动的切断装置，用于切断光纤预制件和/或纤维。

5.一种用于处理或拉伸光纤预制件(2)的方法，包括下列步骤：

借助于至少两个分离的可独立移动的夹紧装置(4，6)将光纤预制件(2)固定到一个处理装置上；

借助于至少一个可独立移动的加热装置(12)至少局部地加热光纤预制件(2)或者光纤预制件的一部分；以及

通过移动夹紧装置(4，6)中的至少一个，在光纤预制件(2)中产生一个张力；

其特征在于该方法还包括下述步骤：

通过移动夹紧装置(4，6)中的一个和加热装置(12)，将光纤预制件(2)供给到加热装置(12)，并且通过将光纤预制件的最终产品一侧的夹紧装置(4，6)相对于处理装置本体保持在原位，借此使生产出的最终产品也相对于处理装置的本体保持在原位而与处理或拉伸方向无关，从而对光纤预制件(2)进行处理。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于各夹紧装置(4，6)和加热装置(12)的移动速度和移动方向是可以单独调整的。

7.根据权利要求5的方法，其特征在于光纤预制件的处理或拉伸垂直地从顶部向下进行。

8.根据权利要求5的方法，其特征在于光纤预制件的处理或拉伸垂直地从底部向上进行。

9.根据权利要求5的方法，其特征在于在处理过程中使光纤预制件(2)围绕其纵轴转动。

10.根据权利要求5的方法，其特征在于在光纤预制件处理时采用两个或者两个以上加热装置(12)。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于单独调整各加热装置(12)的移动速度和方向。

12.根据权利要求5的方法，其特征在于采用该方法对光纤预制件的直径变化进行修正。

13.根据权利要求5的方法，其特征在于采用该方法对光纤预制件的圆度进行修正。

14.根据权利要求5的方法，其特征在于采用该方法与套管处理有关。

15.根据权利要求5的方法，其特征在于采用该方法与压缩处理有关。

16.一种用于由光纤预制件拉拔光纤的装置，该装置包括至少两个将光纤预制件固定到拉拔机上的夹紧装置，和至少一个将光纤预制件或者光纤预制件的一部分加热到所需温度的加热装置，夹紧装置中至少一个设置有用于光纤的卷筒装置，其特征在于，夹紧装置和加热装置布置成可移动的，使得加热装置和夹紧装置中的一个可相对于拉拔机本体和另一个夹紧装置移动而与被选择的拉拔方向无关，该另一个夹紧装置相对于拉拔机本体是不动的，一个卷筒装置连接到该另一个夹紧装置上，用于将最终产品或光纤缠绕到卷筒上，从而加热装置和相对于拉拔机本体可移动的夹紧装置相对于接收最终产品或光纤的卷筒装置移动。

17.根据权利要求16的装置，其特征在于夹紧装置和加热装置被布置成使得它们中的每一个的移动速度和移动方向是可以单独调整的。

18.根据权利要求16或17的装置，其特征在于它包括在处理过程中使光纤预制件围绕其纵轴转动的装置。

19.根据权利要求16的装置，其特征在于卷筒装置布置在每个夹紧装置上。

20.根据权利要求16的装置，其特征在于它还包括一个或者多个可独立移动的切断装置，用于切断光纤预制件和/或纤维。

21.一种用于由光纤预制件拉拔光纤的方法，包括下列步骤：

借助于至少两个分离的可独立移动的夹紧装置将光纤预制件固定到一个拉拔机上；

借助于至少一个可独立移动的加热装置至少局部地加热光纤预制件或者光纤预制件的一部分；

通过移动夹紧装置中的至少一个，在光纤预制件中产生一个张力；

其特征在于该方法还包括步骤：

通过移动夹紧装置中的一个和加热装置，并且通过将成品光纤那一侧的夹紧装置相对于拉拔机本体保持在原位，由光纤预制件拉拔光纤；以及

用布置在夹紧装置中的卷筒装置将成品光纤缠绕到卷筒上，该夹紧装置相对于拉拔机本体是不动的，从而熔炉和相对于拉拔机本体可移动的夹紧装置相对于接收最终产品或光纤的卷筒装置移动而与选定的拉拔方向无关。

22.根据权利要求21的方法，其特征在于各夹紧装置和加热装置的移动速度和移动方向是可以单独调整的。

23.根据权利要求21的方法，其特征在于光纤的拉拔垂直地从顶部向下进行。

24.根据权利要求21的方法，其特征在于光纤的拉拔垂直地从底部向上进行。

25.根据权利要求21的方法，其特征在于在拉拔期间将光纤预制件围绕其纵轴转动。

26.根据权利要求21的方法，其特征在于在拉拔中使用两个或者两个以上的加热装置。

27.根据权利要求26的方法，其特征在于单独调整各加热装置的移动速度和方向。

28.根据权利要求21至27中任一项的方法，其特征在于采用该方法修整管状的光纤预制件，调整直径和调整壁厚。

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