CN103587741A - 独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，包括供料装置、整料装置和装袋装置，供料装置包括引导监测装置，整料装置包括用定位装置和机械手，装袋装置包括开袋装置、送袋装置和推料装置。该发明的输入端与小型烘焙食品独立充气包装设备的输出端联接，当小型烘焙食品以一定速度进入该发明时，两个对称设置的包装工位，可准确无误地自动完成漏气检查、按序排列、数量清点、装入整袋等一系列过程，不仅能有效避免对漏气充气包装袋的漏检和错检，还避免整袋包装中独立包装食品的多装或少装，解决了整袋中食品排序不工整的问题，且每班可大大节省人力；具有结构简单、生产效率高和加工成本低等优点。

Description

独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统

技术领域

本发明涉及一种食品装袋自动包装系统，尤其涉及一种独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，属于食品包装技术领域。

背景技术

目前市场上小面包、小蛋糕、蛋黄派、小月饼等食品（以下统称“小型烘焙食品”），多采用独立充气小包装。由于其存放和携带方便、色味俱佳，倍受儿童和旅游及上班一族等消费者的喜爱。超市卖场上架要求将独立充气包装的小型烘焙食品按照一定数量和排列（如：3×4、3×5、3×6等）进行整袋包装。截止目前，将独立充气包装的小型烘焙食品按照一定数量和排列要求进行整袋包装，还没有相应的食品包装机械。国内食品加工厂，在对独立充气包装的小型烘焙食品进行整袋包装时，均采用人工操作，包括对独立充气包装的漏气检查、按一定要求有序排列、数量清点以及装入整袋等工序。本发明专利的目的在于：解决食品加工厂在对独立充气包装的小型烘焙食品进行整袋包装时采用人工操作易出现的产品质量问题，避免发生漏检和错装的情况，提高包装的生产效率，同时降低产品的生产成本。

小型烘焙食品的独立充气包装目前已实现机械化，包装速度为每分钟140～160粒，存在一定比例的破损率。包装时充入的是惰性气体（一般多采用氮气），起到食品保质保鲜的作用。一旦包装袋破损致使惰性气体泄漏，袋中的小型烘焙食品在空气环境下很快就会发生霉变，直接影响消费者的身体健康。目前食品厂采用人工捡漏，剔除漏气产品，避免其流入整袋包装工序。

独立充气包装的小型烘焙食品具有两大特点。一是重量轻，每粒重量在20克至25克范围之间；二是形状不规则。用机械的方法对其进行捡漏、按一定要求有序排列、装入整袋等一系列操作，存在诸多技术难点。至今为止，还没有相应的自动包装机械面世，国内食品加工厂均采用人工操作。

采用人工对独立充气包装的小型烘焙食品进行密封检查和整袋包装的工艺，不仅生产效率低、生产成本高、工人劳动强度大，厂商还承担着由于漏检和错装所引起的顾客投诉和法律纠纷风险。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种品质好、效率高，对独立充气包装小型烘焙食品装袋的自动包装系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，包括依次布置连接的供料装置、整料装置和装袋装置，所述供料装置包括用来引导并检测充气包装袋是否漏气的引导监测装置，所述整料装置包括用来将检测完的充气包装袋进行整理并定位的定位装置，所述装袋装置包括用来将大包装袋开口打开的开袋装置，所述整料装置还包括用来抓取已经检测完的充气包装袋的机械手，所述装袋装置还包括用来提供大包装袋的送袋装置和用来将充气包装袋推入大包装袋的推料装置。

进一步，所述机械手包括X轴滚珠丝杠、Z轴滚珠丝杠、连接体、转台、气动手指和手指卡爪，所述X轴滚珠丝杠与Z轴滚珠丝杠组成X-Z轴运动平台，X轴滚珠丝杠安装在机架上，与X轴滚珠丝杠相配合连接的丝母上安装Z轴滚珠丝杠；所述连接体上端设有与Z轴滚珠丝杠配合的螺纹孔，连接体的下端固接转台，气动手指固接在转台上，所述气动手指的端部设有能够做开合动作的手指；所述手指卡爪为成对设置，且固接在气动手指上，能随手指做开合动作。

进一步，所述送袋装置包括储袋盒，所述储袋盒底端面为活动端面，其上端面设有固定板和活动板；所述储袋盒的底端面与其内侧面滑动配合，所述底端面通过一弹性件连接在储袋盒上；所述固定板固接在其上端面边侧，所述活动板固接在一摆动装置的转轴上，所述转轴位于储袋盒上端面的边侧。

进一步，所述推料装置包括两工位旋转台和装袋器，所述两工位旋转台包括托盘、连接板和驱动连接板旋转的动力源；所述托盘设有多个料槽，且固接在连接板上；所述动力源固接在机架上，所述连接板相对的连个侧边设有“V”型槽；所述装袋器包括推杆，推杆连接在一无杆气缸上，无杆气缸固接在机架上，机架上还固接一导向块，所述导向块上设有与推杆滑动配合连接的导向孔。

进一步，所述机械手上的转台单次能旋转角度范围为0—180°；气动手指为摆动气爪，其张开角度范围为-10°—30°。

进一步，所述送袋装置中的摆动装置为摆动气缸，活动板与摆动气缸的回转杆固接，回转杆位于储袋盒上端面的边侧；所述储袋盒的底端面侧端设有凸起，其相应侧端面设有与凸起滑动配合连接的长通孔；所述弹性件为拉簧，所述拉簧一端固接在储袋盒的上端部位，另一端与凸起固接。

进一步，所述推料装置上的动力源为电机，电机的输出轴与两工位旋转台连接，电机还连接一电磁离合器，所述机架上连接板的边侧设有一气缸，气缸的活塞杆固接一限位块，所述限位块与“V”型槽配合，所述电磁离合器和气缸均与PLC控制单元连接。

进一步，所述供料装置中的引导监测装置的末端与整料装置中的定位装置的首端之间连接一能将充气包装袋调转方向的翻转装置，所述翻转装置包括两个相对布置的导向板和一个输送带，输送带安装在机架上，导向板安装在机架上输送带上部，两个所述导向板形成一开口尺寸大于出口尺寸的导向槽，所述导向板上开有数个气孔。

引导检测装置，主要负责检测充气包装袋是否漏气，主要包括控制器、输送带、压轮和拉力传感器；输送带安装在机架上，且由电机驱动；压轮安装在一支架上，支架固接在机架上；压轮位于输送带的正上方，能做旋转运动，与输送带间留有间隙，此间隙小于合格的待检充气包装袋的高度；拉力传感器用来感应压轮与输送带间压力或拉力，此拉力传感器与控制器相连；沿输送带的传送方向，依次设有引导部分、检测部分和回收部分；引导部分位于压轮前方，此部分输送带两侧均设有一引导板，两个引导板间形成用来导引待检充气包装袋的引导槽，此部分的引导板上设有两个位置相对的光电传感器；检测部分位于压轮的正下方，且此部分输送带两侧均设有挡板，两个挡板间容许待检充气包装袋通过；引导部分和检测部分之间的输送带一侧设有与控制器相连的前鸭嘴喷头；回收部分位于压轮后方，此部分设有与控制器相连的后鸭嘴喷头。

定位装置，主要负责充气包装袋的停放，为机械手的抓取做准备，主要包括控制器和分级输送带，分级输送带包括两个或两个以上依次排列的且传送方向一致的子输送带，每个子输送带的入口端均设有与控制器相连的光电传感器，每个子输送带的驱动部件均与控制器相连；分级输送带两侧由内至外依次设有与其传送方向相平行的引导板和挡板；光电传感器优先为对射式光电传感器，此传感器成对对称地设置在输送带两侧的挡板上；引导板优选为透明有机玻璃，且均可调地安装在机架上；分级输送带优选为六个子输送带，沿传送方向依次为第一级输送带、第二级输送带、第三级输送带、第四级输送带、第五级输送带和第六级输送带，前五级输送带的长度均等于等于一个待定位独立包装食品的长度，第六级输送带的长度大于一个待定位独立包装食品的长度，第六级输送带的长度比一个待定位独立包装食品的长度大50mm。

开袋装置，主要负责将大包装袋打开，将多个小充气包装袋装入其内，主要包括底板，底板上设有相邻布置的开口装置和撑袋装置；开口装置主要包括包装袋放置台和直线缸，此放置台开口端的上端的上真空吸盘和其下端的下真空吸盘，上真空吸盘连接在直线缸的推板上，直线缸竖直设置在支架上，直线缸优选为液压或气压直线缸；撑袋装置包括可绕轴摆动的左、右撑袋板和左、右摆动气缸，左、右撑袋板分别位于包装袋放置台开口端两侧，左撑袋板位于左摆动气缸的竖直转动轴上，右撑袋板位于右摆动气缸的竖直转动轴上，左、右摆动气缸竖直转动轴之间的距离大于左、撑袋板的横向长度之和，包装袋放置台和推板之间容许左、右撑袋板通过。摆动气缸（左、右摆动气缸）、直线缸和真空吸盘（上、下真空吸盘）均与控制器相连。摆动气缸（左、右摆动气缸）优选为180°摆动气缸；下真空吸盘的数量优选为两个。底板下方固定有直线导轨，底板下方设有无杆气缸，直线导轨与无杆气缸的导轨活动相接，无杆气缸的滑块与底板相连。

本发明具有的优点和积极效果是：该发明的输入端与小型烘焙食品独立充气包装设备的输出端联接。当独立充气包装的小型烘焙食品以一定速度（例如140-160粒/分钟）进入该发明时，两个对称设置的包装工位，可准确无误地自动完成漏气检查、按序排列、数量清点、装入整袋等一系列过程，不仅能有效避免对漏气充气包装袋的漏检和错检，还避免整袋包装中独立包装食品的多装或少装，解决了整袋中食品排序不工整的问题，且每班（以8小时计）可大大节省人力（替代人工6至8名）；具有结构简单、生产效率高和加工成本低等优点。

附图说明

图1是本发明独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统具体实施例的结构示意图；

图2是图1中引导检测装置、翻转装置和定位装置连接结构示意图；

图3是图2中引导监测装置结构示意图；

图4是图2中翻转装置结构示意图；

图5是图1中定位装置结构示意图；

图6是图1中机械手结构示意图；

图7是图1中推料装置结构示意图；

图8是图7中两工位旋转台结构示意图；

图9是图1中装袋器结构示意图；

图10是图1中送袋装置结构示意图；

图11是图10中储袋盒结构示意图；

图12是图10中摆动装置结构示意图；

图13是图1中开袋装置结构示意图。

图中：

1.引导监测装置，2.翻转装置，3.定位装置，4.机械手，5.推料装置，6.开袋装置，7.送袋装置，8.机架；

11.压轮，12.监测支架，13.前鸭嘴喷嘴，14.后鸭嘴喷嘴；15.监测引导板，16.监测挡板；

21.导向板；31.定位引导板，32.定位挡板；

41.X轴滚珠丝杠，42.Z轴滚珠丝杠，43.连接体，44.转台，45.气动手指，46.手指卡爪；

51.两工位旋转台，511.托盘，512.电机，513.连接板，514.气缸，515.限位块，52.装料器，521.导向块，522.无杆气缸，523.推杆；

61.开袋支架，62.直线缸，63.上真空吸盘，64.下真空吸盘，65.左撑袋板，66.底板，67.开袋摆动气缸，68.右撑袋板；

71.摆动装置，711.活动板，712.摆动杆，713.送袋摆动气缸，72.储袋盒，721.固定板，722.拉簧，723.凸起。

具体实施方式

为了对本发明更加深入的了解，下面列举一具体实施例，并结合附图，对本发明做进一步的详细说明。

本实施例是一种独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，如图1、图2所示，包括依次布置连接的供料装置、整料装置和装袋装置，供料装置包括用来引导并检测充气包装袋是否漏气的引导监测装置1，整料装置包括用来将检测完的充气包装袋进行整理并定位的定位装置3和用来抓取已经检测完的充气包装袋的机械手4，装袋装置包括用来将大包装袋开口打开的开袋装置6、用来提供大包装袋的送袋装置7和用来将充气包装袋推入大包装袋的推料装置5。

引导检测装置1主要负责检测充气包装袋是否漏气，如图3所示，主要包括控制器、输送带、压轮11和拉力传感器；输送带安装在机架上，且由电机驱动；压轮11安装在一检测支架12上，检测支架12固接在机架上；压轮11位于输送带的正上方，能做旋转运动，与输送带间留有间隙，此间隙小于合格的待检充气包装袋的高度；拉力传感器用来感应压轮与输送带间压力或拉力，此拉力传感器与控制器相连；沿输送带的传送方向，依次设有引导部分、检测部分和回收部分；引导部分位于压轮前方，此部分输送带两侧均设有一检测引导板15，两个引导板间形成用来导引待检充气包装袋的引导槽，此部分的引导板上设有两个位置相对的光电传感器；检测部分位于压轮的正下方，且此部分输送带两侧均设有检测挡板16，两个挡板间容许待检充气包装袋通过；引导部分和检测部分之间的输送带一侧设有与控制器相连的前鸭嘴喷头13；回收部分位于压轮后方，此部分设有与控制器相连的后鸭嘴喷头14。

压轮21由电机驱动，运动方向传送带同向，速度与传送带同速，其直径约为面包长度的3倍，安装高度距离输送带约一个面包的高度；当面包通过压轮21时，若面包漏气，压轮基本没变化；若面包没有漏气，压轮被抬起；两种情况之间拉力传感器产生的变化不同，输出的电压也有区别，以此来区分面包是否漏气；若检测出面包漏气，则后鸭嘴喷头14动作将面包吹下，反之面包顺利通过。

定位装置3主要负责充气包装袋的停放，为机械手4的抓取做准备，如图4所示，主要包括控制器和分级输送带，分级输送带包括两个或两个以上依次排列的且传送方向一致的子输送带，每个子输送带的入口端均设有与控制器相连的光电传感器，每个子输送带的驱动部件均与控制器相连；分级输送带两侧由内至外依次设有与其传送方向相平行的定位引导板31和定位挡板32；光电传感器优先为对射式光电传感器，此传感器成对对称地设置在输送带两侧的定位挡板32上。

本实施例中，定位引导板31为透明有机玻璃，且均可调地安装在机架8上；分级输送带为六个子输送带，沿传送方向依次为第一级输送带、第二级输送带、第三级输送带、第四级输送带、第五级输送带和第六级输送带，前五级输送带的长度均等于等于一个待定位独立包装食品的长度，第六级输送带的长度大于一个待定位独立包装食品的长度，第六级输送带的长度比一个待定位独立包装食品的长度大50mm。

引导监测装置1的末端与定位装置3的首端之间连接一能将充气包装袋调转方向的翻转装置2，如图5所示，翻转装置2包括两个相对布置的导向板21和一个输送带，输送带安装在机架上，导向板21安装在输送带上部，两个导向板21形成一开口尺寸大于出口尺寸的导向槽。其中，导向槽主要完成面包的翻转与引导，输送带提供动力；由于导向槽逐渐变窄，有可能出现面包堵塞的现象，为了解决这一问题，我们在导向槽两侧的导向板21上开有若干个气孔，导向槽变成气道，利用气道产生的推力，迫使面包顺利通过，而不造成堵塞。

如图6所示，机械手4包括X轴滚珠丝杠41、Z轴滚珠丝杠42、连接体43、转台44、气动手指45和手指卡爪46，X轴滚珠丝杠41与Z轴滚珠丝杠42组成X-Z轴运动平台，X轴滚珠丝杠41安装在机架8上，与X轴滚珠丝杠41相配合连接的丝母上安装Z轴滚珠丝杠42；连接体43上端设有与Z轴滚珠丝杠42配合的螺纹孔，连接体43的下端固接转台44，气动手指45固接在转台44上，气动手指45的端部设有能够做开合动作的手指；手指卡爪46为成对设置，且固接在气动手指45上，能随手指做开合动作。转台44单次能旋转角度为180°；本实施例中，气动手指45为摆动气爪，其张开角度范围为-10°—30°。

如图7所示，推料装置5包括两工位旋转台51和装袋器52；图如8所示，两工位旋转台51包括托盘511、连接板513和电机512；托盘设有6个料槽，且固接在连接板513上；电机512固接在机架8上，连接板513相对的两个侧边设有“V”型槽；如图9所示，装袋器52包括推杆523，推杆523连接在一无杆气缸522上，无杆气缸522固接在机架8上，机架8上还固接一导向块521，导向块521上设有与推杆523滑动配合连接的导向孔。电机512的输出轴与两工位旋转台51连接，电机512还连接一电磁离合器，连接板513的边侧设有一气缸514，气缸514的活塞杆固接一限位块515，限位块515与“V”型槽配合，电磁离合器和气缸514均与PLC控制单元连接。

机械手4将面包从定位装置3依次放到两工位旋转台51上的托盘511中，装满后交换工位，连接板513的旋转运动由电机512驱动，当其中一个托盘装满后，通过PLC控制系统给电磁离合器和气缸514的电磁换向阀一个信号，电磁离合器和气缸514的电磁换向阀得电，气缸514活塞杆伸出，连接盘513带动托盘511旋转，当连接板513旋转到接近传感器时，接近传感器得到信号后，电磁离合器失电，且气缸514活塞杆返回，电机512与连接板513断开，连接板513由于惯性继续旋转，当旋转到180°时，气缸上的限位块（柱销）将连接板513卡住，迫使连接板停止旋转，完成工位的交换工作。装袋器的主要作用是把托盘中装满的面包推到已经撑好口的袋子中，由于小面包的内包装袋有尖角，很容易卡在袋口，所以在推袋器动作之前，托盘上方有压板压下，把尖角整平。

如图10所示，送袋装置7包括储袋盒72，如图11所示，储袋盒底端面为活动端面，其上端面设有固定板721和活动板711；储袋盒72的底端面与其内侧面滑动配合，底端面通过一拉簧722连接在储袋盒72上；固定板721固接在其上端面边侧，活动板711固接在摆动装置71的摆动杆712上，摆动杆712位于储袋盒72上端面的边侧。本实施例中，如图12所示，摆动装置为送袋摆动气缸713，活动板711与送袋摆动气缸713的回转杆（摆动杆712）固接；储袋盒72的底端面侧端设有凸起723，其相应侧端面设有与凸起723滑动配合连接的长通孔；拉簧722一端固接在储袋盒72的上端部位，另一端与凸起723固接。

储袋盒72中每少一个包装袋，拉簧722回缩一段距离，直到储袋器中没有包装袋为止，其中，活动板的主要作用是保证每次真空吸盘吸走一个包装袋。

如图13所示，开袋装置6主要负责将大包装袋打开，将多个小充气包装袋装入其内，主要包括底板66，底板上设有相邻布置的开口装置和撑袋装置；开口装置主要包括包装袋放置台和直线缸62，此放置台开口端的上端的上真空吸盘63和其下端的下真空吸盘64，上真空吸盘63连接在直线缸62的推板上，直线缸竖62直设置在开袋支架61上，本实施例中，直线缸62气压直线缸；撑袋装置包括可绕轴摆动的左、右撑袋板和左、右摆动气缸，左、右撑袋板分别位于包装袋放置台开口端两侧，左撑袋板65位于左侧摆动气缸67的竖直转动轴上，右撑袋板68位于右侧摆动气缸67的竖直转动轴上，左、右两侧摆动气缸竖直转动轴之间的距离大于左、撑袋板的横向长度之和，包装袋放置台和推板之间容许左、右撑袋板通过；摆动气缸67、直线缸62和真空吸盘（上、下真空吸盘）均与控制器相连；本实施例中，摆动气缸67选为180°摆动气缸；下真空吸盘64的数量为两个；底板下方固定有直线导轨，底板下方设有无杆气缸，直线导轨与无杆气缸的导轨活动相接，无杆气缸的滑块与底板相连。

本实施例中，包装袋由送袋装置准确地送到该工位时，直线缸62向下运动，同时上、下真空吸盘开始动作，产生吸力，吸住袋口，直线缸62向上运动，袋口在上、下真空吸盘的作用下打开一个三角形形状的开口，此时，90°摆动气缸旋转90°到达相应位置，将包装袋袋口完全打开，然后，180°摆动气缸动作，将开好的袋口压紧，最后，在无杆气缸和直线导轨的驱动下将开好袋口的包装袋与装袋装袋衔接，等待装袋。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，包括依次布置连接的供料装置、整料装置和装袋装置，所述供料装置包括用来引导并检测充气包装袋是否漏气的引导监测装置，所述整料装置包括用来将检测完的充气包装袋进行整理并定位的定位装置，所述装袋装置包括用来将大包装袋开口打开的开袋装置，其特征在于：所述整料装置还包括用来抓取已经检测完的充气包装袋的机械手，所述装袋装置还包括用来提供大包装袋的送袋装置和用来将充气包装袋推入大包装袋的推料装置。

2.根据权利要求1所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述机械手包括X轴滚珠丝杠、Z轴滚珠丝杠、连接体、转台、气动手指和手指卡爪，所述X轴滚珠丝杠与Z轴滚珠丝杠组成X-Z轴运动平台，X轴滚珠丝杠安装在机架上，与X轴滚珠丝杠相配合连接的丝母上安装Z轴滚珠丝杠；所述连接体上端设有与Z轴滚珠丝杠配合的螺纹孔，连接体的下端固接转台，气动手指固接在转台上，所述气动手指的端部设有能够做开合动作的手指；所述手指卡爪为成对设置，且固接在气动手指上，能随手指做开合动作。

3.根据权利要求1所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述送袋装置包括储袋盒，所述储袋盒底端面为活动端面，其上端面设有固定板和活动板；所述储袋盒的底端面与其内侧面滑动配合，所述底端面通过一弹性件连接在储袋盒上；所述固定板固接在其上端面边侧，所述活动板固接在一摆动装置的转轴上，所述转轴位于储袋盒上端面的边侧。

4.根据权利要求1所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述推料装置包括两工位旋转台和装袋器，所述两工位旋转台包括托盘、连接板和驱动连接板旋转的动力源；所述托盘设有多个料槽，且固接在连接板上；所述动力源固接在机架上，所述连接板相对的两个侧边设有“V”型槽；所述装袋器包括推杆，推杆连接在一无杆气缸上，无杆气缸固接在机架上，机架上还固接一导向块，所述导向块上设有与推杆滑动配合连接的导向孔。

5.根据权利要求2所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述机械手上的转台单次能旋转角度范围为0—180°；气动手指为摆动气爪，其张开角度范围为-10°—30°。

6.根据权利要求3所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述送袋装置中的摆动装置为摆动气缸，活动板与摆动气缸的回转杆固接，回转杆位于储袋盒上端面的边侧；所述储袋盒的底端面侧端设有凸起，其相应侧端面设有与凸起滑动配合连接的长通孔；所述弹性件为拉簧，所述拉簧一端固接在储袋盒的上端部位，另一端与凸起固接。

7.根据权利要求4所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述推料装置上的动力源为电机，电机的输出轴与两工位旋转台连接，电机还连接一电磁离合器，所述机架上连接板的边侧设有一气缸，气缸的活塞杆固接一限位块，所述限位块与“V”型槽配合，所述电磁离合器和气缸均与PLC控制单元连接。

8.根据权利要求7所述的独立充气包装小型烘焙食品装袋自动包装系统，其特征在于：所述供料装置中的引导监测装置的末端与整料装置中的定位装置的首端之间连接一能将充气包装袋调转方向的翻转装置，所述翻转装置包括两个相对布置的导向板和一个输送带，输送带安装在机架上，导向板安装在机架上输送带上部，两个所述导向板形成一开口尺寸大于出口尺寸的导向槽，所述导向板上开有数个气孔。

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