CN104842545A - 用于对所模制物件进行模制后冷却的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于对所模制物件进行模制后冷却的方法及设备。在传统吹塑模制设备中,与冷却所模制物件相关联的问题可包括局部化凹陷痕迹及椭圆变形。本发明揭示一种用于对所模制物件(2)进行模制后冷却的方法、模制机器及计算机可读产品,其包含在所述模制后冷却期间平衡冷却速率,使得所述所模制物件(2)在与从模制后冷却移除所述所模制物件(2)时的时间点大致重合的时间点达到目标退出温度。
Description
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2007年5月31日、申请号为200780021588.7、发明名称为“用于对所模制物件进行模制后冷却的方法及设备”的发明专利申请案。
技术领域
本发明大体来说涉及但不限于一种用于对所模制物件进行模制后冷却的方法、模制机器及计算机可读产品,其包含平衡所述所模制物件的部分之间的冷却速率以(除其它以外)大致减少所述所模制物件的与模制后冷却相关的缺陷。
背景技术
一些注射模制物件(举例来说,用于吹塑模制成饮料瓶的各种塑料预成形件)需要延长的冷却周期以凝固为大致无缺陷的所模制物件。如果可通过一个或一个以上模制后装置在注射模具外部实现对所模制物件的冷却,那么可提高注射模具的生产率(即,更低的循环时间)。已知各种所述模制后装置及相关方法且其已证明对于注射模制机器循环时间的最优化有效。
在典型的注射模制系统(例如,参照图1描绘的系统10,且如在共同受让的美国专利6,171,541(发明人:奈特尔、维托尔德(NETER、Witold)等人;发表日期:2001年1月9日)中大体说明)中,刚刚模制(且因此部分冷却)的所模制物件2在模具半件8、9分开时从模具半件8顶出,且进入夹持器50(即,通常称作(除其它以外)冷却夹持器、取出夹持器或冷却管)中。夹持器50布置于模制后装置15(即,通常称作(除其它以外)臂端工具、载体板组合件、移除装置、冷却后设备),模制后装置15经配置以循环地将布置于支撑板16上的夹持器50定位在模具半件8、9之间的模内位置(以接纳所模制物件2)与外侧位置(以允许模具半件8、9闭合并开始另一模制循环)之间,如所描绘。模制后装置15的构造及操作(包括具有多个位置的那些装置)大体说明于共同受让的美国专利RE33,237(发明人:戴夫乐、弗兰克(DEFLER、Frank);发表日期:1990年6月19日)中。优选地,将所模制物件2夹持于夹持器50中直到所模制物件2已充分冷却使得其可在不存在进一步变形风险的情况下顶出。所述注射模制机器包括用于控制机器控制功能的控制器30,例如说明于共同受让的美国专利6,275,741(发明人:乔伊、克里斯多夫(CHOI、Christopher);发表日期:2001年8月14日)中的控制器。
可通过使用用于将冷却流体喷射到所模制物件2的内部部分上的销14来辅助所模制物件2的冷却,如进一步参照图2B所显示。销14布置于另一模制后装置12(即,通常称作COOLJET,其为赫斯基注射模制系统有限公司的商标)上,模制后装置12经布置以循环定位于冷却位置(其中销14邻近所模制物件2的部分而定位)与外侧位置之间,如所描绘。还已知使用所模制物件模制后装置12来从夹持器50抽取所模制物件2以将其重新搬运到(例如传送器)。
参照图2A及2B显示描绘布置于支撑板16上的夹持器50的模制后装置15的一部分。根据共同受让的美国专利4,729,732(发明人:谢德(SCHAD)等人;发表日期:1988年3月4日)的一般教示配置夹持器50。特定来说,夹持器50包括界定用于接纳所模制物件2的一部分的空腔的锥形表面52,表面52小于加热的所模制物件。所述夹持器包括操作以在冷却时收缩所模制物件的冷却结构,其中滑入所述空腔内部的所模制物件紧贴在所述空腔内。夹持器50进一步包括邻近所述空腔的关闭端的抽吸结构,其用于将所模制物件维持在夹持器50中。
如参照图2B所示,可通过使用模制后装置13的用于将冷却剂(例如,冷空气)散布于所模制物件的暴露的外部部分周围的冷却剂散布装置19来辅助所模制物件2的冷却;如共同受让的美国专利6,802,705(发明人:布兰德、迪艾默(BRAND、Tiemo)等人;发表日期:2004年10月12日)中所大体说明。
图2A描绘所模制物件2紧在从模具接纳之后在夹持器50中的初始位置。
图2B描绘所模制物件2在所模制物件2的冷却及相关收缩之后在夹持器50中的完全落座位置。
夹持器50包含夹持器60及插入物70。插入物70布置于夹持器60中以提供空腔的关闭端。所述抽吸结构包含延伸穿过插入物70的压力通道54,通道54可经由配置于夹持器60中的压力通道18′连接到提供于模制后装置15的板16中的空气压力源18。同样,所述冷却结构包含配置于夹持器60周围且由夹持器套筒64围绕的冷却剂通道62,冷却剂通道62可经由板16中的冷却剂通道17′连接到提供于板16中的冷却剂源17。夹持器60及插入物70由结件72固定在板16上。
板16中的冷却剂源17通常直接连接到厂际冷却剂源。典型的厂际冷却剂源包括冷却器或冷却塔以从夹持器中的所模制物件移除添加到冷却剂的热量。目前,面临改善模制循环的效率的问题,模制技术领域中的共同常识是尽可能快地从所模制物件夹持器移除热量。优选将冷却剂(通常为水)冷却到6-10℃范围中的温度。在某些高湿度模制环境中,可将冷却剂保持得较暖和以避免夹持器50上的不需要水冷凝。
参照图2A及2B可看到,将通过夹持器50以第一速率冷却接纳于经冷却夹持器50中的所模制物件的第一部分2′,而将以第二速率冷却夹持器50外部的所模制物件的第二部分2″。在某些环境下,所模制物件的第二部分2″可比所模制物件的第一部分2′冷却更长的时间。可通过一个或一个以上变量(例如,除其它以外,所模制物件2中的塑料的分布、所模制物件在从模具8、9顶出时的热曲线、冷却的相对第一及第二速率)影响所模制物件的第一及第二部分2′、2″之间的相对冷却。每当对所模制物件的第二部分2″进行模制后冷却所需要的时间是限制因素时,存在所模制物件的第一部分2′可变得过冷却的风险。所模制物件的过冷却第一部分2′易于变形。
与冷却夹持器50中的所模制物件相关联的问题可包括局部化凹陷痕迹及椭圆变形。
在过去相对长的模制循环时间的情况下,通常可能调整夹持器50中的空腔的几何形状以解决已知缺陷。举例来说,可通过将夹持器50中的空腔稍微调整得更小来解决椭圆变形缺陷。
在越来越快速的模制循环时间的情况下,不总是可能通过对夹持器中的空腔几何形状的简单调整解决所述缺陷,因为针对一个缺陷调整几何形状可具有使另一缺陷更加突出的影响。
发明内容
根据本发明的第一广泛方面,提供一种对模制物件(2)进行模制后冷却的方法,所述模制物件刚刚在模制半件(8、9)内模制,所述方法包含:
在模制后装置(15)中接纳所述模制物件(2);
使所述模制物件(2)经受模制后冷却,所述模制后冷却包括:
选择大致排除顶出后缺陷的目标退出温度,所述缺陷包括由于过冷却所造成的缺陷;
在所述模制物件的模制后冷却期间,控制针对所述模制物件(2)的冷却速率,以使得在大致重合与所述模制物件(2)自模制后冷却移除的时间点上,所述模制物件(2)达到所述目标退出温度,其中所述控制针对所述模制物件(2)的冷却速率至少包括以下之一:(i)在以第一温度实施的第一模制后冷却过程及以第二温度实施的第二模制后冷却过程期间控制冷却速率;和(ii)在模制后冷却期间,所述模制物件的不同部分之间控制冷却速率。
根据本发明的另一广泛方面,提供一种用于与控制器(30)一起使用的计算机可读产品,其包含:
计算机可读媒体,其包含可由所述控制器(30)执行的一个或一个以上指令,所述一个或一个以上指令包括:
控制器可执行指令,其用于指令模制后装置(12、13、15)进行以下操作:(i)接纳模制物件(2),所述模制物件(2)刚刚在模制半件(8、9)内模制;及(ii)使所述模制物件(2)经受模制后冷却,所述模制后冷却包括:
选择大致排除顶出后缺陷的目标退出温度,所述缺陷包括由于过冷却所造成的缺陷;
在所述模制物件的模制后冷却期间,控制针对所述模制物件(2)的冷却速率,以使得在大致重合与所述模制物件(2)自模制后冷却移除的时间点上,所述模制物件(2)达到所述目标退出温度,其中所述控制针对所述模制物件(2)的冷却速率至少包括以下之一:(a)在以第一温度实施的第一模制后冷却过程及以第二温度实施的第二模制后冷却过程期间控制冷却速率;和(b)在模制后冷却期间,所述模制物件的不同部分之间控制冷却速率。
附图说明
参照对实例性实施例的详细说明以及以下图式,可获得对本发明的实例性实施例(包括其替代及/或变化形式)的更好理解,图式中:
图1是已知注射模制系统的俯视图;
图2A是在所模制物件完全落座于在图1的注射模制系统中所描绘的模制后装置内之前的时间穿过所述模制后装置的截面图;
图2B是在所述所模制物件完全落座于在图1的注射模制系统中所描绘的模制后装置内之后的时间穿过所述模制后装置的截面图;
图3是根据本发明的非限制性实施例的注射模制系统的俯视图;
图4是根据本发明的另一非限制性实施例的注射模制系统的俯视图。
所述图式未必按比例描绘,且可以假想线、图形表示及局部视图来图解说明。在某些实例中,可能已省略对理解所述实例性实施例非必需或致使其它细节难以理解的细节。
具体实施方式
图3是根据本发明的非限制性实施例的注射模制系统110。模制系统110类似于前文所说明的包括模制后装置12、15的已知模制系统10。模制系统110进一步包括用于控制模制后装置15上的夹持器50的温度的温度控制装置20,以避免将与冷却相关的缺陷传递到所模制物件2。
根据本发明的实施例的方法包括平衡所模制物件2的部分2′、2″、2″′(如参照图2B显示)之间的冷却速率,以大致减少所模制物件的与模制后冷却相关的缺陷。
优选地控制部分2′、2″、2″′之间的冷却速率的平衡,使得所模制物件的部分2′、2″、2″′中的每一者在大致相同的时间到达大致排除顶出后缺陷的相应顶出温度。
所述方法优选地包括控制一个或一个以上模制后装置12、13、15施加到所模制物件的部分2′、2″、2″′中的一者或一者以上上的冷却速率,以实现部分2′、2″、2″′之间的冷却速率的平衡。
根据本发明的实施例,所述方法包括将所模制物件的第一部分2′布置于模制后装置15的夹持器50中及控制夹持器50的温度以避免将与冷却相关的缺陷传递到所模制物件(2)。
优选地,控制夹持器50的温度使所模制物件2在所模制物件的布置于夹持器50中的第一部分2′与所模制物件的在夹持器50外部的第二部分2″之间的转换处的温度差降到最低。
优选地,控制夹持器50的温度包括控制冷却剂介质的温度,所述冷却剂介质经循环以控制夹持器50的温度。可通过使所述冷却剂介质循环穿过温度控制装置20来执行对所述冷却剂介质的温度控制。
另一选择为,控制夹持器50的温度包括控制冷却剂的流动速率,所述冷却剂经循环以控制夹持器50的温度。
优选地,控制夹持器50的温度包括选择夹持器50的温度,从而以第一及第二冷却速率可控制地冷却所模制物件的第一及第二部分2′、2″′,使得所模制物件部分2′、2″′在大致相同的时间到达顶出安全温度。
本发明的实施例的技术效果是减少与所模制物件2的模制后冷却相关的所模制物件中缺陷的形成。
根据本发明的实施例,所述技术效果在用于冷却夹持器50的冷却剂介质的温度被加热到高于环境温度且低于用于形成所模制物件2的树脂的玻璃温度时突出。更优选的是,将夹持器50的温度选择为在约35℃与65℃之间。还要优选地是,将夹持器50的温度选择为约50℃。
优选地,夹持器50的温度是均匀的。另一选择为,沿所模制物件的细微梯度可用于减少局部缺陷(例如,凹陷痕迹),同时仍避免椭圆变形缺陷。
优选地,模制机器控制器30控制用于使用闭合回路控制来控制冷却剂介质的温度的温度控制装置20。另一选择为,所述温度控制可以是开放回路控制。另一选择为,温度控制装置20可包括专用控制器(未显示),所述专用控制器可以操作方式连接或完全从机器控制器30独立。因此,控制冷却剂介质的温度的方法可进一步包括将来自模制机器控制器30的冷却剂温度设定点发送到温度控制装置20中的专用控制器。此外,可与模制机器控制器30共享来自温度控制装置20的操作反馈。
根据本发明的替代实施例,可通过控制模制后装置13、15以类似方式实现所模制物件部分(2″、2″′)中的一者或两者的冷却速率。举例来说,可通过模制后装置12、13的销14及/或散布装置19控制冷却剂流动速率或冷却剂温度。可使用任何类型的控制器或处理器来平衡所模制物件(2)的部分(2′、2″、2″′)之间的冷却速率,如上文所说明。举例来说,一个或一个以上通用计算机、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、栅极阵列、模拟电路、专用数字及/或模拟处理器、硬接线电路等可从本文所说明的反馈信号接收输入。用于控制所述控制器或处理器中的一者或一者以上的指令可存储在任何所需计算机可读媒体及/或数据结构中,例如软盘、硬驱动器、CD-ROM、RAM、EEPROM、磁性媒体、光学媒体、磁光媒体等。可在控制器30中实施专家系统以自动控制模制后装置12、13、15以基于关于所模制物件2的状态的数目及/或质量反馈调整部分(2′、2″、2″′)的冷却速率。
参照图4,现在将更加详细地说明模制系统110′的另一非限制性实施例。除将在下文中论述的特定差异以外,模制系统110′可大致类似于上文所说明的模制系统110,且因此用相同的编号指示相同的元件。在本发明的这些非限制性实施例中,模制系统110′包含与模制后装置15相关联的传感器402。
一般来说,传感器402的目的是确定与夹持器50的操作相关联的温度。应清楚理解,在本发明的某些实施例中,传感器402经配置以测量温度,然而在其它实施例中,传感器402可测量另一参数,所述参数从而可用于确定温度值。可使用的操作参数的此种代理值的实例包括但不限于预成形件2对夹持器50的壁施加的压力及类似物。在本发明的某些实施例中,可将传感器402实施为热电偶。在本发明的其它实施例中,可将传感器402实施为热敏电阻器。在本发明的另外其它实施例中,可将传感器402实施为热发射相机(例如,红外线相机及类似装置)。在本发明的又一些其它非限制性实施例中,可将传感器402实施为压力测量装置(例如,压力变换器及类似装置)。当然,可存在其它替代实施方案。
在本发明的某些实施例中,传感器402可包含与模制后装置15相关联的单个传感器402。在本发明的其它实施例中,传感器402可包含多个传感器402;所述多个传感器402中的每一者与相应的夹持器50相关联。在本发明的尤其适用于其中模制后装置12、15经配置以实施所谓的多位置模制后冷却功能的那些实施方案的替代非限制性实施例中,传感器402可包含多个传感器402;所述多个传感器402中的每一者与夹持器50的在所述模制后冷却循环的给定位置中的所选定一者相关联。换句换说,传感器402可包含多个传感器402;所述多个传感器中的每一者与所述模制后冷却功能的给定位置相关联。举例来说,在实施三位置模制后冷却功能的模制系统110′中,可使用传感器402的三个实例。
传感器402经配置以产生表示与夹持器50的操作相关联的操作参数(例如,温度或类似参数)的信号403。
传感器402经由通信链路404耦合到控制器30。在本发明的某些实施例中,可将通信链路404实施为有线链路。如所属技术领域中的技术人员将了解,在本发明的这些实施例中,所述有线链路经配置以经受住与模制系统110′相关联的操作温度。在本发明的其它非限制性实施例中,可将通信链路404实施为无线链路。所属技术领域中的技术人员将了解,可使用众多可能的无线通信协议。可使用的无线通信协议实例包括但不限于Wi-Fi、蓝牙、Wi-Max及类似协议。传感器402可操作以经由通信链路404将信号403传输到控制器30。实质上,在本发明的替代非限制性实施例中,传感器402可耦合到与控制器30分开的专用控制器(未描绘)。
并不特定限制传感器402产生及传输信号403的方式。举例来说,传感器402可感测操作参数,产生表示所述所感测操作参数的信号403且以规则的时间间隔将信号403传输到控制器30。在本发明的其它非限制性实施例中,传感器402可感测操作参数,产生表示所述所感测操作参数的信号403且在模制后冷却循环的给定位置的开始将信号403传输到控制器30。举例来说,在四位置模制后冷却循环中,传感器402可在所述模制后冷却循环的四个位置中的每一者的开始重复此例行程序。
另一选择为,传感器402可在多位置模制后冷却循环的第一位置的开始执行类似例行程序。在又一些其它非限制性实施例中,传感器402可在从控制器30接收请求信号(未描绘)时执行相同的例行程序。
给定图4的架构,可能根据本发明的另一非限制性实施例来实施用于模制后冷却的方法。
在第一时间实例(即,在模制后冷却循环的开始),将所模制物件2接纳于夹持器50内且所述模制后冷却循环的第一部分开始。在所述模制后冷却循环的所述第一部分内,温度控制装置20控制冷却剂介质,所述冷却剂介质经循环以将夹持器50的温度控制为第一冷却温度。作为非限制性实例且并非作为限制,所述第一冷却温度可以是10℃。
在第二时间实例(即,在所述第一时间实例之后的某一时间点),所述模制后冷却循环的第二部分起始。在所述模制后冷却循环的所述第二部分内,温度控制装置20控制冷却剂介质的温度,所述冷却剂介质经循环以将夹持器50的温度控制为第二冷却温度,所述第二冷却温度大于所述第一冷却温度。作为非限制性实例且并非作为限制,所述第二冷却温度可以是65℃。
所述第一模制后冷却部分结束且所述第二模制后冷却部分起始的时间点可在广义上称作切换点。并不特定限制确定所述切换点的方式且可以若干可能的替代形式实施所述切换点。
预定时间点
在本发明的某些实施例中,可将所述切换点实施为预定时间点。举例来说,操作模制系统110′的操作者可使用(举例来说)模制系统110′的人机接口(未描绘)来设立所述切换点。此切换点可表达为表示自从模制后冷却循环的开始以来逝去的时间的值(例如,2秒、3秒、4秒、5秒或任何其它适当值)。另一选择为,可将此切换点表达为表示在所述模制后冷却循环的开始之后期满的所述模制后冷却循环的位置的数目的值(例如,在1个位置完成、2个位置完成、3个位置完成、4个位置完成、2.5个位置完成、3.2个位置完成等等之后的切换点)。另一选择为,可使用位置的数目与自从最后位置的开始以来逝去的时间的组合(例如,2个位置与1秒等)。
在本发明的这些实施例中,可从时间到时间地调整所述切换点。举例来说,操作者可使用(举例来说)所述人机接口(未描绘)来改变所述切换点以将所述切换点移动得更接近或更远离所述模制后冷却循环的开始。
温度值
在本发明的替代非限制性实施例中,可将所述切换点实施为与夹持器50的操作相关联的温度值(即,目标温度)。举例来说,可将所述切换点表达为与正在所述模制后冷却循环的给定位置中或夹持器50中处理的所模制物件2相关联的温度值。作为实例且并非作为限制,可将所述切换点表达为65℃。换句换说,当所模制物件2达到65℃的温度时,所述第一模制后冷却部分与所述第二模制后冷却部分之间的切换发生。
在本发明的这些实施例中,控制器30监视从传感器402或多个传感器402接收的信号403。当给定信号403指示给定所模制物件2达到所述目标温度时,做出已达到所述切换点的确定。
在本发明的那些实施例中,其中传感器402实施为多个传感器402;所述多个传感器中的每一者与给定夹持器50相关联;控制器30从所述多个传感器402中的每一者接收多个信号403。控制器30然后以个别方式分析所述多个信号403中的每一者。
在本发明的那些实施例中,其中传感器402实施为多个传感器402;所述多个传感器中的每一者与所述模制后冷却功能的给定位置相关联;控制器30从所述多个传感器402中的每一者接收多个信号403。控制器30然后针对所述模制后冷却循环的给定位置以个别方式分析所述多个信号403中的每一者。在本发明的这些实施例中,假设正在所述模制后冷却循环的相同位置内处理的所模制物件2具有大致相同的温度。
在本发明的那些实施例中,其中传感器420实施为单个传感器,控制器30从所述单个传感器402接收单个信号403。然后,控制器30分析所述单个信号403且执行计算例行程序以确定与所述多位置模制后冷却循环的每一位置相关联的相应温度。
可通过将冷却剂介质循环穿过温度控制装置20来执行对所述冷却剂介质的温度控制。并不特定限制温度控制装置20控制冷却剂介质的方式。在本发明的某些实施例中,温度控制装置20可通过加热及/或冷却冷却剂介质来控制所述冷却剂介质。在替代非限制性实施例中,温度控制装置20可通过控制冷却剂介质的流动速率来控制所述冷却剂介质。在本发明的又一些其它非限制性实施例中,温度控制装置20可通过在第二模制后冷却部分处关掉冷却剂介质的供应来控制所述冷却剂介质。当然,也可存在其它替代形式。另外在本发明的其它非限制性实施例中,温度控制装置20可通过将冷却剂介质从第一类型的冷却剂介质变为第二类型的冷却剂介质来控制所述冷却剂介质。当然,也可存在其它替代形式。
因此,现在应变得明了,控制模制后冷却的方法广义上包括在模制后冷却功能期间平衡冷却速率的步骤。更具体来说,冷却速率的平衡可包括所模制物件2的各个部分2′、2″、2″′之间的冷却速率的平衡。冷却速率的平衡可进一步使用本发明的各种实施例的两种方法实施:
(a)提高初始冷却速率(举例来说,通过提高冷却温度)以确保所模制物件2的各个部分2′、2″、2″′在大致相同的时间达到目标退出温度。在本发明的某些实施例中,此大致相同的时间与所述模制物件2准备从模制后装置15顶出的时间实例大致重合。换句换说,所述平衡可包括控制初始冷却速率以减小刚刚模制物件2与冷却介质之间的温度差。
(b)最初以第一温度冷却所模制物件2,然后在切换点起始以第二温度的冷却;以确保所模制物件2的各个部分2′、2″、2″′在大致相同的时间达到所述目标退出温度。在本发明的某些实施例中,此大致相同的时间与所模制物件2准备从模制后装置15顶出的时间实例大致重合。
因此,本发明的某些实施例的技术效果导致减少慢速冷却所引起的缺陷(例如,结晶性、椭圆变形等)。本发明的实施例的另一技术效果是所模制物件2在与从模制后装置15移除所模制物件2时的时间点大致重合的时间点达到目标退出温度。
对所述实施例的说明提供本发明的实例,且这些实例并不限定本发明的范围。举例来说,冷却速率的平衡对于所模制物件(例如,预成形件)设计及模制循环时间两者将是特定的。应了解,本发明的范围由权利要求书限定。上文所说明的概念可适用于特定条件及/或功能,且可进一步延伸到本发明范围内的各种其它应用。尽管已如此说明所述实例性实施例,但将明了的是,可存在修改及增进形式,而此并不背离所说明的概念。因此,将以专利特许证方式保护的内容仅由以上权利要求书的范围限定。
Claims (4)
1.一种对模制物件(2)进行模制后冷却的方法,所述方法包含:
通过控制夹持器(59)的温度而使得布置于模制后装置(15)的夹持器(50)中的所述模制物件(2)的第一部分(2′)与在所述夹持器(50)外部的所述模制物件(2)的第二部分(2″)之间转换处位于所述模制物件(2)中的温度差为最低;
其中控制所述夹持器(50)的温度包括将所述夹持器(50)的温度选择为在35℃与65℃之间。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述温度为约50℃。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中控制所述夹持器(50)的温度包括控制冷却剂介质的温度,所述冷却剂介质经循环以控制所述夹持器(50)的温度。
4.如权利要求1或2所述的方法,其中控制所述夹持器(50)的温度包括控制冷却剂的流动速率,所述冷却剂经循环以控制所述夹持器(50)的温度。
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