CN110382121B - 用于无中断地涂覆罐体的装置和运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于以涂覆液无中断地涂覆罐体的装置，包括用于提供待涂覆的涂覆液输的入容器(2)、用于压缩空气供应的压缩空气源(3)、用于以涂覆压力将涂覆液喷涂到罐体上的涂覆喷嘴(9)。设置中间容器(5)，其在输入侧借助输入管路(8a)与输入容器(2)连接并且在输出侧借助输出管路(8b)与涂覆喷嘴(9)连接。

Description

用于无中断地涂覆罐体的装置和运行方法

技术领域

本文件要求2017年6月21日提交的瑞士专利申请0813/17的优先权，其全部内容通过引用被包含于此。

本发明涉及一种用于无中断地涂覆一系列罐体的装置和一种用于无中断地运行该装置的方法。

背景技术

用于涂覆罐体的装置是已知的。这尤其是涉及用于罐体外部接缝的喷涂系统。这些系统用于涂覆罐体的焊缝，从而防止腐蚀。通常，这种系统位于焊接机下游的罐生产线中，焊接机将成形为圆柱体的金属板焊接成罐体。在喷涂系统的下游可设置另外的加工站。在现有系统中，这样进行以高节奏来自焊接机的罐体的涂覆，使得漆在压力下从漆容器被输送到涂覆喷嘴，该涂覆喷嘴将漆以薄层喷涂到相应罐体的待涂覆表面上。这种解决方案的缺点在于，一旦漆容器为空，就必须更换它，这引起不希望的生产中断。另一方面，如果不中断生产，则在新的漆容器准备好之前这段时间内空气进入输送系统，这在输出侧会导致许多罐体的涂层有缺陷。因此，在这种情况下会出现这些罐体的不希望的产量。

发明内容

本发明的任务在于提供一种用于无中断地涂覆罐体的装置以及运行方法，它们提高了罐体或罐生产的效率。

所述任务借助一种用于无中断地涂覆罐体的装置和相应运行方法来解决。

因此，在本发明的第一方面提供一种用于以涂覆液无中断地涂覆罐体的装置。该装置包括：

-至少一个输入容器，用于提供待涂覆的涂覆液，

-至少一个用于压缩空气供应的压缩空气源，其这样设计，使得其以输送压力将压缩空气输送到输入容器中，以便将涂覆液从输入容器输送通过输入管路，

-至少一个涂覆喷嘴，用于以涂覆压力将涂覆液涂覆、尤其是喷涂到罐体上。

此外，在装置中设置中间容器，其在输入侧借助输入管路与输入容器连接并且在输出侧借助输出管路与涂覆喷嘴连接。

在本发明的第二方面提供了一种用于无中断地运行上述装置的方法。

在第一步骤中，借助来自压缩空气源的压缩空气以输送压力将涂覆液从输入容器填充中间容器直至目标液位。这样配置中间容器的排气阀，使得在以涂覆液填充中间容器的填充过程期间空气可同时通过排气阀从中间容器逸出；

在第二步骤中，开始将涂覆液涂覆到罐体上，其方式为：通过将涂覆液从中间容器输送到涂覆喷嘴并由涂覆喷嘴涂覆到相应罐体上。

在装置的正常运行中在涂覆所述涂覆液期间，在一个连续步骤中借助至少一个液位传感器监控中间容器中的涂覆液的目标液位。

一旦借助所述至少一个液位传感器在第三步骤中确定标称液位低于目标液位并且因此输入容器为空，则执行下述步骤。

首先在第四步骤中通过将来自压缩空气源的压缩空气经由压缩空气管路输送到中间容器中来维持涂覆液从中间容器到涂覆喷嘴的输送。

然后在第五步骤中用至少一个新的输入容器替换空的输入容器，在此期间继续将涂覆液从中间容器输送到涂覆喷嘴。

在第六步骤中，仅在确定新的输入容器正常连接到输入管路上之后才由所述至少一个新的输入容器以涂覆液继续进行中间容器的填充过程。在此期间不中断涂覆液在罐体上的涂覆。

所述过程从第三步骤开始重复，直至另一个动作需要停止该过程，例如当一个批次的所有罐体都被涂覆或者必须对装置进行维修或清洁时。

借助根据本发明的装置和相关运行方法提高了罐体生产的效率，因为在更换输入容器时不必中断涂覆。这在所述装置中主要是因为在不可避免地更换输入容器期间可通过由中间容器提供此期间的涂覆液来继续涂覆。由此无需在更换时间中关停装置，这意味着涂覆中断。如果在更换过程中装置继续运行，则也会像传统解决方案那样吸入空气，但这只会进入中间容器(缓冲容器)并且不会直接到达涂覆喷嘴。与此相反，在已知解决方案中，空气进入涂覆液输送管线会导致涂覆不当，因为在输入容器的更换时间期间涂覆喷嘴排出空气而不是涂覆液，在这种情况下这实际上意味着涂覆中断。

附图说明

本发明的其它实施方式、优点和应用由参考附图的下述说明给出。在此图1示出用于无中断地涂覆罐体的按本发明的装置的示意图。

具体实施方式

定义和说明：

在本文中术语“涂覆液”包括适用于涂覆、尤其是金属涂覆的所有液体、尤其是透明和有色的涂层漆、尤其是根据DIN 4的、粘度在12和18s之间的溶剂基或水基漆。为简单起见下面将不起限制作用地使用术语“漆”。

术语“涂覆”包括润湿待涂覆的表面的所有可能性，在此优选喷涂所述表面。

术语“输送压力”应理解为由相应压力产生装置建立的压力，该压力在根据本发明装置的输入端(输入侧)上用于输送漆。“涂覆压力”是在根据本发明装置的输出端(输出侧)上用于涂覆漆的压力。在输入端和输出端之间实际存在于装置中的压力可偏离这两个压力值并且被称为“标称压力(Nominaldruck)”。

术语“最大液位”是指尚待定义的中间容器中的漆的最大允许液位的上阈值。

相应地，术语“最小液位”是指中间容器中的漆的最小允许液位的下阈值。

术语“目标液位”是指在根据本发明装置的正常运行中所希望的中间容器中的漆的液位。

最后，术语“标称液位”是指在测量时刻实际存在于中间容器中的漆的液位。

术语“正常运行”是指根据本发明装置这样的运行状态，在其中漆的标称液位在涂覆期间基本相应于目标液位。

在本文中，术语“压力”应理解为高于大气压的压力。

在附图中，粗线表示漆输送管路。输送压缩空气的线路未加粗。

图1示出根据本发明的装置1的示意图，该装置用于利用漆无中断地涂覆罐体、尤其是一系列罐体。当然，装置1也可用于涂覆单个罐体，但对于解释装置1的优点的装置的下述示例性实施方式，假设一系列或一连串的罐体。

装置1包括一个用于提供待施加的漆的输入容器2。但也可设置多个输入容器2(参见虚线所示的输入容器)，它们可填充相同的漆或待混合的漆的不同组分。输入容器2借助输入管路8a与中间容器5连接。在输入容器2上在输入管路8a中设有第一阀2a(如电磁阀)，通过该第一阀可接通或关断来自输入容器2的漆输出。通常，第一阀2a在正常运行中完全打开并且在更换输入容器2期间完全关闭，这将在下面更详细地说明。

此外，装置1包括用于压缩空气供应的压缩空气源3。压缩空气源3具有多个任务。

压缩空气源3的第一个任务是将漆从输入容器2通过输入管路8a输送到中间容器5中。为此目的，压缩空气源3通过管路8d与输入容器2连接。为了将涂覆液输送到中间容器5中，压缩空气例如以4巴的输送压力流入输入容器2中并将漆压入输入管路8a中，输送压力优选可借助输入压力调节器3b调节。在这种情况下，应注意整个装置1优选没有泵并且漆的全部输送通过压缩空气进行。但也可使用其它适合的气体代替空气，但出于成本原因优选空气。但在此处未示出的一种实施方式中，代替或附加于借助压缩空气的输送，也可使用泵，但这不是优选的。

压缩空气源3的第二个任务是在用新的输入容器2更换空的输入容器2期间辅助维持漆从中间容器5到涂覆喷嘴9的输送(参见本发明方法的第四步骤)。为此，压缩空气源3通过压缩空气管路8c与中间容器5连接。在压缩空气管路8c中设有第二阀3a，通过该第二阀可接通或断开向中间容器5的压缩空气供应。如果已经确定输入容器2为空的，则关闭阀2a并打开阀3a。由此向中间容器5中的漆供应中断并且压缩空气被泵送到中间容器5中。随后可更换空的输入容器2。确定输入容器2为空的例如可通过声学和/或光学信号通知用户。

优选这样设计压缩空气源3，使得其在装置的正常运行期间保持基本恒定的输送压力。输送压力选择得高于涂覆压力，这将结合还将描述的涂覆喷嘴进一步说明。应注意，与输送压力保持尽可能恒定无关，很可能例如基于管路损耗或进行通风而在输送漆的输送流的进程中产生压力波动。这样设计压缩空气源3，使得它能够补偿这种压力波动。换句话说，输送压力在根据本发明装置的一种实施方式中可基于这种情况进行调整。

在中间容器5中或在输入管路8a中优选连接过滤器4，其过滤漆中可能存在的污物颗粒。

如前所述，输入管路8a通入中间容器5中。特别期望的是，输入管路8a的通入部设置在中间容器5的上部区域中，该上部区域假设为中间容器总高度的四分之一。

也是在该上部区域中，优选在中间容器5的上侧设置排气阀5a，借助该排气阀，空气可从中间容器5排出。在这种情况下，优选在输入管路8a通入中间容器5中的上述通入部与排气阀5a之间保持安全距离，由此在排气期间漆不会通过排气阀5a逸出。如图所示，例如如果通入部设置在中间容器5的侧面并且排气阀5a设置在中间容器5上方，则可确保该安全距离。

在中间容器5的下侧设有放泄阀5b，该放泄阀用于排空中间容器5，这例如在即将清洗中间容器5的情况下进行。

中间容器5是压力容器，其设计用于装置1中的至少最大可能压力。在中间容器5上优选设置三个液位传感器6a、6b、6c(例如基于红外光栅的传感器)，用于检测中间容器5中漆的液位，在其它实施方式中也可设置单个传感器或两个液位传感器。第一液位传感器6a用于检测中间容器5中漆的最大液位。第二液位传感器6b用于检测中间容器5中漆的目标液位。换句话说，第二液位传感器6b检测标称液位是高于还是等于目标液位或低于它。第三液位传感器6c用于检测中间容器5中的最小液位。下面将结合根据本发明的运行方法更详细地解释各个液位传感器的任务。

在中间容器5外部、即在其侧面上设置测量柱6，该测量柱以液体输送的方式与中间容器5连接并且在该测量柱上或中设置液位传感器6a、6b、6c。测量柱的直径通常比中间容器5小许多倍。使用测量柱的优点在于获得更多的缓冲时间，因为更早地知道输入容器2何时为空的。

中间容器5在输出侧借助输出管路8b与涂覆喷嘴9连接。涂覆喷嘴9用于以例如2巴或2.5巴的涂覆压力将漆涂覆、尤其是喷涂到罐体1a上。输出管路8b优选起始于中间容器5的下部区域中、优选中间容器5总高度的下四分之一中、尤其是中间容器5中漆的最小液位之下，由此确保没有空气可进入输出管路8b。输入管路8a的通入部设置在中间容器5的上部区域中以及输出管路8b的入口设置在中间容器5的下部区域中改善了输出管路8b和输入管路8a在更换输入容器2时可进入输入管路的空气作用方面的分离。据此，空气虽然通过输入管路8a进入中间容器5中，但其保持在中间容器5的上部区域中并且可以简单的方式通过排气阀5a排出，而不会到达输出管路8b中。

在输出管路8b中设置可手动或自动操作的压力调节器7，用于调节通过涂覆喷嘴9喷涂漆的涂覆压力。如上所述，输送压力选择得高于涂覆压力，在本示例中为4巴或2巴或2.5巴。由此确保从装置1的输入侧看建立足够的压力，以保证涂覆喷嘴9所需的喷涂效果，因为由中间容器5中的漆柱引起的纯的静水压力不足以满足涂覆罐体1a的要求。在此，中间容器5中的压力大致相应于输送压力、即例如4巴。为简单起见，在此情况下不讨论输入管路等中可能的压力损失。这种压力比的优点在于：即使没有例如压力调节器7，也可从装置1的输入侧控制涂覆压力。

此外，在输出管路8b中设置输出阀13，借助该输出阀可接通或断开向涂覆喷嘴9的漆供应。在根据本发明的装置的正常运行中，阀13通常保持关闭，直到罐体1a到达以进行涂覆，才接通漆供应。

根据本发明的装置优选包括控制单元11。控制单元11与根据本发明装置1的在附图中被虚线矩形包围的所有元件连接。控制单元当然也可与根据本发明装置1的其它元件、如压力调节器7或输入压力调节器3b连接。控制单元11可单独或组合地满足下述不同任务：

-控制第一阀2a和第二阀3a，

-监控中间容器5的标称液位，尤其是通过询问第二液位传感器6b，

-控制涂覆压力、尤其是控制压力调节器7、尤其是询问压力传感器10，

-控制放泄阀5b，

-控制排气阀5a，

-控制输出阀13，

-监控过滤器4的状态，

-提供用于输入和输出数据的用户界面，以及

-如果装置包括具有相应切换可能性的多个输入容器2，则从空的输入容器自动切换到满的输入容器。但该任务通常手动执行。

阀2a、3a、5b和压力调节器7也可手动控制。

下面说明根据本发明的运行方法，借助该方法运行根据本发明的装置。

用于无中断地运行所述装置的方法包括下述已经提到的步骤：

步骤1：借助来自压缩空气源3的压缩空气以输送压力将漆从输入容器2填充到中间容器5直至目标液位。该步骤也可被视为准备步骤并且只需要在涂覆过程开始时进行一次。在漆输送线中建立压力至压力调节器7也被视为该阶段的组成部分。如果设置测试运行，则可在喷涂测试罐体期间借助压力调节器7手动或自动调整或调节压力调节器7下游的涂覆压力。否则，在根据本发明的装置启动时可借助压力调节器7调节涂覆压力一次。在该第一步骤中这样配置中间容器5的排气阀5a，使得以涂覆液填充中间容器5的填充过程中受到流入中间容器5的漆排挤的空气可同时通过排气阀5a从中间容器5逸出。为此可借助液位传感器6b的状态和控制单元11来控制排气阀5a。

步骤2：开始将漆喷涂到罐体1a上、尤其是罐体1a的外部接缝上，其方式为：将漆以涂覆压力(从压力调节器7起)从中间容器5输送到涂覆喷嘴9，该涂覆喷嘴将漆喷涂到相应罐体上。这间接通过压缩空气源3的输送压力进行。相应确定涂覆喷嘴9的尺寸，使得喷涂射束可匹配待涂覆区段的宽度。

连续步骤：该步骤可随时、优选以预定的时间间隔周期性地进行并且因此可与步骤1和/或2重叠。在装置1的正常运行中在喷涂漆期间借助第二液位传感器6b监控中间容器5中漆的目标液位。

步骤3：在使用上述连续步骤时确定标称液位已降至目标液位以下。这可通过借助控制单元11询问第二液位传感器6b来进行。该确定至少在输入容器2为空时发生。在此情况下，中间容器5中的漆液位下降，因为在输出侧仍提取漆用于涂覆，但在输入侧没有漆被供应到中间容器5中。优选如果漆在特定时间段内没有达到目标液位或者标称水平比目标液位低特定因数，则“确认输入容器2为空的”确定是有效的。如果确认该确定，则如上所述可优选输出声学和/或视觉信号。

优选为漆标称液位的小波动规定容差阈值。否则如果标称液位在目标液位附近波动，则将在每次低于目标液位时都假设输入容器2为空并且因此错误地输出声学或视觉通知。通过编程写入控制单元11中的该容差阈值以上述方式避免了这种情况。

附加或代替如此识别输入容器为空，也可设置识别单元，借助该识别单元可识别输入管路中的气泡。

步骤4：通过将来自压缩空气源3的压缩空气经由压缩空气管路8c输送到中间容器5中来维持涂覆液从中间容器5到涂覆喷嘴9的输送。这通过打开第二阀3a进行。在此之后才关闭第一阀2a并且分离空的输入容器2。

因此在步骤4中维持中间容器5中的输送压力。以这种方式确保在更换输入容器2期间仍在使用的涂覆喷嘴9上继续施加足够的压力用于喷涂。

步骤5：用至少一个新的输入容器2替换空的输入容器2，在此期间漆继续从中间容器5被输送到涂覆喷嘴9。如果连接多个输入容器2，则更换可这样进行，即从空的第一输入容器2切换到第二输入容器2。在此预先检查第二输入容器2的液位以确保它是满的。如果所有输入容器2都是空的，则更换或重新填充它们。

步骤6：由所述至少一个新的输入容器2以涂覆液继续供应中间容器5。这在确定新的输入容器2正常连接到输入管路8a上之后才进行。在此期间不中断涂覆液在罐体1a上的涂覆。在关闭第二阀3a之后，通过将第一阀2a再次打开，重新开始向中间容器5供应漆。

如已经提到的，优选可借助装置1的压力调节器7这样调节涂覆压力，使得其比输送压力低预定因数。该因数优选在1.5至2的范围内选择。

优选在达到中间容器5中的漆的最大液位时，停止从输入容器2输送漆，直到标称液位再次降至最大液位以下(关闭第一阀2a)。该状态可由第一液位传感器6a报告给控制单元11。但这种情况只能出现在排气阀5a打开时。在此情况下中间容器5中的空气——其在装置的正常运行中确保液位不会基于存在的过压超过一定水平——可逸出并被上升的漆标称液位排挤。当流入中间容器5的漆中含有气泡并且这些气泡必须从中间容器5中抽出时，例如可在运行期间打开排气阀5a。如果不抽出这种过量空气，则中间容器5中的空气可能过多并且基于存在的压力而无法达到漆的目标液位，这是要避免的。因此，标称液位的上升可通过关闭排气阀5a来限制。替代或附加地，可将压缩空气从压缩空气源3通过压缩空气管路8c输送到中间容器5中。此外，可定义超过最大液位的状态的最大允许持续时间，在这之后关停装置。如果在这段时间内标称液位再次下降到最大液位以下，则可恢复从输入容器2的漆输送。在此情况下应注意，当排气阀5a关闭时，通常不能超过最大状态，因为基于供应管线中直至压力调节器7的过压会产生“自然”平衡。这意味着，从特定液位起漆不能再流入中间容器中。

优选当中间容器5中的漆低于最小液位时，关停装置。可选地，也可在这种情况下定义一段时间，在这之后关停装置。

本发明在用于涂覆罐体的装置中通过将中间容器连接到漆的输送线路中允许在更换输入容器时不中断涂覆并且因此可更有效地涂覆罐体。相应地，根据本发明的方法能实现无中断地涂覆罐体，而不必在每次更换输入容器时中断生产。由此可节省成本并提高生产效率。

尽管已经在本申请中描述了本发明的优选实施方式，但应理解，本发明不限于此并且可在本发明的范围内以其它方式实施。尤其是诸如“有利”和“优选”的术语仅与示例性实施方式相关联并且对本发明的范围没有限制作用。

Claims (16)

1.用于利用涂覆液无中断地涂覆罐体的装置(1)，包括：

-至少一个输入容器(2)，用于提供待涂覆的涂覆液，

-至少一个用于压缩空气供应的压缩空气源(3)，该压缩空气源设计成，使得其以输送压力将压缩空气输送到输入容器(2)中，以便将涂覆液从输入容器(2)输送通过输入管路(8a)，

-至少一个涂覆喷嘴(9)，用于以涂覆压力将涂覆液涂覆到罐体上，以及

-控制单元(11)，用于控制输送压力并监控中间容器(5)的标称液位，

其中，所述中间容器(5)在输入侧借助输入管路(8a)与输入容器(2)连接并且在输出侧借助输出管路(8b)与涂覆喷嘴(9)连接，所述压缩空气源(3)借助压缩空气管路(8c)与中间容器(5)连接，

所述装置(1)设置成，一旦确定所述标称液位低于中间容器(5)的目标液位并且因此输入容器(2)为空的，则将来自压缩空气源(3)的压缩空气经由压缩空气管路(8c)输送到中间容器(5)中。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，在输出管路(8b)中设置压力调节器(7)，用于调节用于通过涂覆喷嘴(9)涂覆所述涂覆液的涂覆压力。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，设置至少一个用于检测中间容器(5)的涂覆液液位的液位传感器(6a、6b、6c)。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，设置三个液位传感器(6a、6b、6c)，第一液位传感器(6a)用于检测中间容器(5)中的涂覆液的最大液位，第二液位传感器(6b)用于检测中间容器(5)中的涂覆液的目标液位并且第三液位传感器(6c)用于检测中间容器(5)中的涂覆液的最小液位。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，在中间容器(5)之外设置测量柱，该测量柱与中间容器(5)以液体输送方式连接并且在该测量柱上或在该测量柱中设置所述至少一个液位传感器(6a、6b、6c)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述中间容器(5)是压力容器，在中间容器(5)的上侧设有排气阀(5a)并且在中间容器的下侧设有放泄阀(5b)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述压缩空气源(3)设计成，使得其在装置(1)的正常运行期间维持基本恒定的输送压力，该输送压力等于涂覆压力或高于涂覆压力。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述控制单元(11)用于控制涂覆压力。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述输入容器(2)具有第一阀(2a)并且压缩空气源(3)具有第二阀(3a)，第一阀和第二阀(2a、3a)能在打开状态和关闭状态之间切换，以调节分别从输入容器(2)或从压缩空气源(3)排出的流体量。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述输出管路(8b)在中间容器(5)的底部上与该中间容器连接。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述至少一个涂覆喷嘴(9)用于以涂覆压力将涂覆液喷涂到罐体上。

12.用于无中断地运行根据权利要求1至11中任一项所述的装置的方法，其中，

-在第一步骤中，借助来自压缩空气源(3)的压缩空气以输送压力将涂覆液从输入容器(2)填充到中间容器(5)直至目标液位，中间容器(5)的排气阀(5a)配置成，使得在以涂覆液填充中间容器(5)的填充过程期间空气能同时通过排气阀(5a)从中间容器(5)逸出；

-在第二步骤中，开始将涂覆液涂覆到罐体上，其方式为：通过将涂覆液从中间容器(5)输送到涂覆喷嘴(9)并由该涂覆喷嘴涂覆到相应罐体上；

-在第三步骤中，在装置(1)的正常运行中在涂覆所述涂覆液期间，借助至少一个液位传感器(6b)监控中间容器(5)中的涂覆液的目标液位；

一旦借助所述至少一个液位传感器(6b)在第三步骤中确定标称液位低于目标液位并且因此输入容器(2)为空的，则

-在第四步骤中，通过将来自压缩空气源(3)的压缩空气经由压缩空气管路(8c)输送到中间容器(5)中来维持涂覆液从中间容器(5)到涂覆喷嘴(9)的输送；

-在第五步骤中，用至少一个新的输入容器(2)替换空的输入容器(2)，在此期间继续将涂覆液从中间容器(5)输送到涂覆喷嘴(9)；并且

-在第六步骤中，仅在确定新的输入容器(2)正常连接到输入管路(8a)上之后才由所述至少一个新的输入容器(2)继续向中间容器(5)供应涂覆液，在此期间不中断涂覆液在罐体上的涂覆。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，借助装置(1)的压力调节器(7)这样调节涂覆压力，使得该涂覆压力比输送压力低一个预定因数。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，在中间容器(5)中的涂覆液达到最大液位时，停止从输入容器(2)输送涂覆液直至标称液位再次降至最大液位以下，和/或将排气阀(5a)关闭和/或将压缩空气从压缩空气源(3)通过压缩空气管路(8c)输送到中间容器(5)中。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，在中间容器(5)中的涂覆液低于最小液位时，关停装置(1)。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，在第三步骤之后，借助所述控制单元(11)询问输入容器(2)是否实际为空的，并且仅在该情况下进入第四步骤，否则继续执行第二步骤。

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