CN110986473A - 野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种装备于军队的野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法，其特征是：将滚塑箱体轻量化并与精密的制冷系统相结合，充分实现优势互补，采用本发明独特工艺，通过二次发泡法，使滚塑隔热层以适度密度聚氨酯发泡支撑强度的同时，在其中间实现类似三明治式的绝热夹层，以特殊拼缝避免截面热桥传导，使总漏热率降低到2％以下，同时采用将压缩机镶嵌在散热翅片中，达到在46℃高温环境下实现野战医用冰箱箱中温为‑20℃，实现66℃的制冷温差，以及储运血箱箱内恒温在4±1℃的能力，既保证军用所有要求又具备高性能制冷恒温能力，制造成本比注塑、吸塑，尤其是比碳纤维压型低数倍而具备特殊优势，达到适应现代战争后勤医疗保障需求的目的。

Description

野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于野战中医疗保障用品的进行储运的制冷/热装置与制造方法，尤其是在现代战争中能够达到军用器材技术要求的野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法。
背景技术
目前，我军医疗保障装备系统中，列有野战医用储运血箱或冰箱装备，器材主要技术要求：采用箱式技术形式，外形尺寸统一为：800mm×600mm×600mm，储运血箱主要由外箱体、保温层、内胆、血框和温度监控装置等组成，主要用于全血及悬浮红细胞的保温转运、分发，容积≥40L，保温性能(25℃环境)满载冷藏保温时间≥24h，储血量≥10000ml，空箱质量≤30kg；冰箱主要由保温箱体、制冷系统、电子控制系统等组成，主要用于储存悬浮红细胞及全血、疫苗、药品、冰冻血浆等，也可用于野战条件下制冷剂或冰块的制取，可选择冷藏或冷冻模式，容积≥40L，46℃环境下，1.5h内可降温至4℃，-15℃环境下，1h内可升温至4℃，空箱质量≤50kg，控温范围：冷藏2℃～6℃，冷冻≤-20℃，交、直流供电，功率≤500W；自然环境适应性要求极高，须在-15℃～46℃中正常工作，其中能耐受40℃相对湿度95％，能在-50℃～65℃中储存，还须耐盐雾、抗冲击、耐振动、适用高原、耐辐射、抗淋雨、防生物侵蚀、电磁兼容等战场环境及勤务适应性要求，与相关军用装载运输，人机环境工程要求，产品安全性、可靠性、维修性，外壳非金属成型等等，但在民用制冷箱体中，百姓使用的医用保温箱、家用冰箱、汽车冰箱等均采用常规的注塑、吸塑、金属精加工工艺，虽装配精度高，漏热率1～2％，但均不能达到上述自然环境与军事环境下军用器材的技术要求，而能够满足军用的各种箱体中，几乎都采用滚塑成型工艺，但又因其整体一次性成形，塑料壁厚达5毫米，截面传导成为热桥漏热源之一，也不能在隔热层即聚氨酯发泡层中夹入绝热层，箱体六面侧壁均有一定漏热，使总漏热率高达10％以上，在制冷行业的隔热箱体的制造中从未被采用过，但其在整体强度，在制造成本比注塑、吸塑，尤其是比碳纤维压型低数倍而具备特殊优势。
发明内容
本发明针对现有常规医用保温箱、民用冰箱达不到军用要求的症结问题，提供一种可以达到军用要求的隔热系统、制冷系统、电控系统的结构及其制造方法，因军需给与的外部尺寸与内部容积之间存在较厚的隔热空间，即可将滚塑箱体轻量化并与精密的制冷系统相结合，充分实现优势互补，采用本发明独特工艺，通过二次发泡法，使滚塑隔热层以适度密度聚氨酯发泡支撑强度的同时在其中间实现类似三明治式的绝热夹层，以特殊拼缝避免截面热桥传导，使总漏热率降低到2％以下，同时采用将压缩机镶嵌在冷凝器散热翅片中，具备在46℃高温环境下实现野战医用冰箱箱中温为-20℃，达到66℃的制冷温差，以及储运血箱箱内恒温在4±1℃的能力，既保证军用所有要求又具备高性能制冷恒温能力，达到适应现代战争后勤医疗保障需求的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由滚塑工艺形成隔热箱体与箱盖并与制冷系统、电控系统完美结合的野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法，其特征是通过如下步骤实现：第一步为隔热箱体与箱盖的制备，精确计量原料粉，通过滚塑工艺形成一体化箱体与箱盖，并将其厚度大幅度降低，实现轻量化，通过与密封槽中心线尺寸相同的刀模，将箱体与箱盖沿密封槽中心线切开，切开的箱体形成箱体外壳与箱体内胆接口，切开的箱盖形成箱盖外壳与箱盖内胆，第二步为一体化蒸发器的制备，在箱体内胆接口底侧四周，沿通过模具预留的侧壁台阶标记线处切下，成为无底的箱体内胆接口，预留的侧壁台阶除间隙外与铝质拉伸罐或拼接罐壁厚相同，便于其四周口插入到箱体内胆四周接口侧壁台阶内，形成胆内侧为平面的箱体内胆，根据设计计算公式值与修正值得到的蒸发管总长度，将蒸发管缠绕在铝质罐壁外侧，通过整合焊接形成良导体无隙接触面，第三步为箱体与箱盖隔热层制造的过程，通过两次发泡法，将纳米级绝热层夹在其中，第四步为隔热箱体与箱盖之间双重密封条的制备与安装，第五步为压缩机冷凝器一体化的制备，将微型直流变频压缩机镶嵌在冷凝器散热翅片中，在为高温高压工质冷凝的同时也为压缩机本体进行散热，使其适应46℃下按额定负荷工作，根据设计计算公式值与修正值决定冷凝管总长度，使其盘旋贴焊或穿插在散热翅片中，第六步为制冷系统与电控系统的管路与线路的制备，完成各种接口与连接器，形成工作逻辑关系，第七步为总装，由此构成滚塑隔热体与制冷系统电控系统优势充分互补的野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法。
本发明的有益效果是，由于在滚塑箱体箱盖及其密封中实现优异的隔热，使漏热率降低到民用冰箱的水平，一体化内胆拉伸或拼接铝罐蒸发器和一体化压缩机冷凝器的结构，充分实现了与隔热滚塑箱体优势互补的结合，既具备了在46℃下环境下，箱中温达到-20℃，以及储运血箱箱内恒温在4±1℃制冷恒温的能力，又能适应自然条件与军事条件下所有要求，达到了野战医用运血箱或冰箱的军标，大幅度降低制造成本，因此能在战争、突发事件、自然灾害的恶劣环境中广泛应用，起到抢救生命的作用。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例第一步隔热箱体与箱盖制备的分解示意。
图2为本发明实施例第二步一体化蒸发器制备的分解示意。
图3-1与图3-2为本发明实施例第三步箱体与箱盖隔热层制造示意。
图4为本发明实施例第四步双重密封条制备与安装的示意。
图5为本发明实施例第五步压缩机冷凝器一体化制备的示意。
图中：1.箱体凸口 2.箱盖凹口 3.密封槽中心线 4.箱体外壳 5.内胆接口 6.箱盖外壳 7.箱盖内胆 8.底板 9.内胆接口 10.铝质拉伸罐 11.蒸发管 12.一体化蒸发器13.电加热器 14.聚氨酯发泡 15.绝热层 16.安装室 17.四室密封圈 18.压缩机 19.散热翅片 20.冷凝管 21.侧盖
具体实施方式
如图1所示本发明实施例第一步隔热箱体与箱盖的制备，首先精确计量原料粉，装入模具中，通过滚塑工艺形成一体化箱体与箱盖，并将其厚度控制在2～3毫米之间，实现轻量化，然后在箱体凸口(1)四周面上，距外周边里侧15～20毫米处形成内径14mm外口10mm的密封槽，在箱盖内面，在与箱盖凹口(2)四周面上，距凹口外周边外侧15～20毫米处形成内径14mm外口10mm的密封槽，通过与密封槽中心线(3)尺寸相同的熔割刀模，刀体厚度小于1mm，将箱体与箱盖沿密封槽中心线切开，切开的箱体形成箱体外壳(4)与箱体内胆接口(5)，切开的箱盖形成箱盖外壳(6)与箱盖内胆(7)。
如图2所示本发明实施例第二步一体化蒸发器的制备，首先将在箱体内胆接口底侧四周，沿通过模具预留的侧壁台阶标记线处将其底板(8)切下，成为无底的箱体内胆接口(9)，预留的侧壁台阶除间隙外与铝质拉伸罐(10)壁厚相同，然后将铝质拉伸罐四周口插入到箱体内胆四周接口侧壁台阶内，形成胆内侧为平面的箱体内胆，根据设计计算公式值与修正值得到的蒸发管(11)总长度，将蒸发管缠绕在铝质拉伸罐壁外侧，通过整合焊接形成良导体无隙接触面，由此形成拉伸罐一体化蒸发器(12)。
如图3-1与图3-2所示本发明实施例第三步箱体与箱盖隔热层制造过程，采用两次发泡法，如图3-1对箱体而言，第一次是对拉伸罐一体化蒸发器(12)的发泡，先将其高低压管路引出、贴在罐体外侧壁的变频供电传感器、制冷降温传感器、贴在罐底外面的电加热器(13)及其升温传感器固定，并将其所有电器连线引出，沿切开的箱体内胆接口密封槽中心线(3)为界，搭接在发泡一模密封口上，搭接部分大于绝热隔离层厚度，合拢一模预热后，在规定的时间内一次性通过一模浇口完成聚氨酯的浇注，聚氨酯发泡(14)后保压保温固化定形，由此完成一次发泡体并由发泡一模中取出，在其外四侧壁与底壁贴合绝热层(15)，其厚度为4～8mm，小于密封槽中心线搭接一模的宽度，安置好线束，并将一次发泡体放置到箱体外壳内，以恢复密封槽中心线切口为准，引出所有接线端子与高低压管路接口后合拢二次发泡模，预热后，在规定的时间内通过箱体外壳底面隐蔽式浇口一次性完成聚氨酯的浇注，保压保温固化定形，由此完成二次发泡体并由发泡二模中取出，完成隔热箱体的隔热层制造的过程，如图3-2对箱盖而言，第一次是对箱盖内胆的发泡，沿切开的箱盖内胆密封槽中心线为界，搭接在发泡一模密封口上，合拢一模预热后，在规定的时间内通过一模浇口一次性完成聚氨酯的浇注，发泡保压保温固化定形，由此完成一次发泡体并由发泡一模中取出，在其上面贴合绝热层，厚度为4～8mm，出檐覆盖一次发泡体，再盖上箱盖外壳，以恢复密封槽中心线切口为准，合拢二次发泡模，预热后，在规定的时间内通过其箱盖隐蔽性浇口，一次性完成聚氨酯的浇注，保压保温固化定形，由此完成二次发泡体并由发泡二模中取出，完成隔热箱盖的发泡，箱体箱盖隔热层中间如同三明治般在聚氨酯隔热层中夹有纳米级绝热材料层，且六个侧面均存在，另外在完成二次发泡的密封圈中心线先被切开后再被恢复基准槽，中间拼缝小于1mm，正好阻断塑料截面传导漏热，聚氨酯与箱体箱盖内壁粘合，且密度适度，具备支撑箱体箱盖强度达到军标要求的程度，由此完成箱体与箱盖的隔热层的制造过程。
如图4所示本发明实施例第四步双重密封条的制备与安装，在箱体密封槽与箱盖密封槽中通过密封条安装室(16)将四室密封条(17)装卡在内径14mm外口10mm的槽道中，覆盖中心线切口，密封条室壁厚小于1mm，密封条高度比合页轴径高出3mm，以利压合密封，由于箱体与箱盖密封口平面宽度允许双重错落排列四室密封条，加之六侧面均布绝热层，故使滚塑箱体与箱盖做到了堪比注塑与吸塑工艺所形成的隔热能力，将总漏热率控制在2％以下，由此完成野战医用储运血箱或冰箱隔热的制造方法。
如图5所示本发明实施例第五步压缩机冷凝器一体化的制备，采用外径较小的直流变频压缩机(18)作为工质压差动力源，并将其镶嵌在冷凝器的散热翅片(19)中，垂直镶嵌为贴管式，水平镶嵌为插管式，其冷凝管(20)总长度根据设计计算公式值与修正值决定，贴管式冷凝管盘旋焊接在水平散热翅片中，插管式冷凝管盘旋插入在垂直散热翅片中，在为高温高压工质冷凝的同时也为压缩机本体进行散热，使其适应46℃下额定负荷工作，由此完成一体化压缩机冷凝器的制备。
第六步为电控系统的制备与安装，即将电源、变频器、控制输出器封装，与动力电池均封装成能够装配在侧盖螺钉上的模块，通过侧盖螺钉装卡严紧并便于更换，将微距LED显示屏封装成防雨防盐雾的能够装配操作面板上的模块，在预定位置完成安装，并将所有引出连接器相互进行连线，并对输入工作程序与指令文字，形成工作逻辑关系，当输入市电时，通过直流电源连接变频器，当输入汽车电源时，直接连接变频器，接通电源便启动，制冷或制热传感器同步反馈至变频器与单片机，直流电源通过充电器自动给动力电池充电与充满自停，电池为输出控制器与单片机提供电源，按键设定输出控制器冷冻、冷藏、恒温、制热四种工作模式，外接电源与动力电池供电自动切换，箱中平均温度传感器反馈给单片机，由微距LED显示屏随机显示温度，并显示输入的储物名称，空箱长时间存放时，长按关闭开关关闭电池，-20℃以下环境须取出动力电池。
第七步为总装，即将一体化的压缩机冷凝器散热翅片底折面固定在箱体侧面上，连接制冷系统循环管路，根据压缩机制冷结构系统匹配设计公式：R气/C气＝M(R总-R气)S凝/S气(C总-C气)，当工作到基础温度平衡时，式中：S凝为冷凝时间，S气为气化时间，M＝S凝/S气ΔP Ac(T2-T1)，M为匹配因数，由S凝/S气、ΔP高低压差、温差数值、Ac气冷方式即平行风或对流四因数决定，R气为气相区工质液态剂量，C气为气相区管路腔积，R总为系统工质液态总剂量，R总-R气＝R凝为冷凝区工质液态剂量，C总为系统管路总腔积，C总-C气＝C凝为冷凝区腔积，且工质剂量R总/C总比T1＝-20℃时不大于3/5，T2＝110℃时不小于1/4，匹配公式表答的是匹配因数在理想状态下，液冷相变吸收的热量与冷凝散出的热量相等，由此可得到理论的所需工质剂量，结合测试结果得出系统所需总工质剂量并完成灌注与封口，根据运血箱恒稳保温性能要求，在箱体一侧壁安装一套制冷系统，另一侧安装动力锂电池组，根据冰箱制冷性能要求，在箱体两侧壁各安装一套制冷系统，由两套制冷系统共同达到控温要求，最后通过紧固螺钉将侧盖(21)安装在箱体上，由此完成野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法。

Claims (8)

1.一种由滚塑工艺形成隔热箱体与箱盖并与制冷系统、电控系统完美结合的野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法，其特征是通过如下步骤实现：第一步为隔热箱体与箱盖的制备，精确计量原料粉，通过滚塑工艺形成一体化箱体与箱盖，并将其厚度大幅度降低，实现轻量化，通过与密封槽中心线尺寸相同的刀模，将箱体与箱盖沿密封槽中心线切开，切开的箱体形成箱体外壳与箱体内胆接口，切开的箱盖形成箱盖外壳与箱盖内胆，第二步为一体化蒸发器的制备，在箱体内胆接口底侧四周，沿通过模具预留的侧壁台阶标记线处切下，成为无底的箱体内胆接口，预留的侧壁台阶除间隙外与铝质拉伸罐或拼接罐壁厚相同，便于其四周口插入到箱体内胆四周接口侧壁台阶内，形成胆内侧为平面的箱体内胆，根据设计计算公式值与修正值得到的蒸发管总长度，将蒸发管缠绕在铝质罐壁外侧，通过整合焊接形成良导体无隙接触面，第三步为箱体与箱盖隔热层制造的过程，通过两次发泡法，将纳米级绝热层夹在其中，第四步为隔热箱体与箱盖之间双重密封条的制备与安装，第五步为压缩机冷凝器一体化的制备，将微型直流变频压缩机镶嵌在冷凝器散热翅片中，在为高温高压工质冷凝的同时也为压缩机本体进行散热，使其适应46℃下按额定负荷工作，根据设计计算公式值与修正值决定冷凝管总长度，使其盘旋贴焊或穿插在散热翅片中，第六步为制冷系统与电控系统的管路与线路的制备，完成各种接口与连接器，形成工作逻辑关系，第七步为总装，由此构成滚塑隔热体与制冷系统电控系统优势充分互补的野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法。
2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：首先精确计量原料粉，装入模具中，通过滚塑工艺形成一体化箱体与箱盖，并将其厚度控制在2～3毫米之间，实现轻量化，然后在箱体凸口(1)四周面上，距外周边里侧15～20毫米处形成内径14mm外口10mm的密封槽，在箱盖内面，在与箱盖凹口(2)四周面上，距凹口外周边外侧15～20毫米处形成内径14mm外口10mm的密封槽，通过与密封槽中心线(3)尺寸相同的熔割刀模，刀体厚度小于1mm，将箱体与箱盖沿密封槽中心线切开，切开的箱体形成箱体外壳(4)与箱体内胆接口(5)，切开的箱盖形成箱盖外壳(6)与箱盖内胆(7)。
3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：首先将在箱体内胆接口底侧四周，沿通过模具预留的侧壁台阶标记线处将其底板(8)切下，成为无底的箱体内胆接口(9)，预留的侧壁台阶除间隙外与铝质拉伸罐(10)壁厚相同，然后将铝质拉伸罐四周口插入到箱体内胆四周接口侧壁台阶内，形成胆内侧为平面的箱体内胆，根据设计计算公式值与修正值得到的蒸发管(11)总长度，将蒸发管缠绕在铝质拉伸罐壁外侧，通过整合焊接形成良导体无隙接触面，由此形成拉伸罐一体化蒸发器(12)。
4.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：采用两次发泡法，对箱体而言，第一次是对拉伸罐一体化蒸发器(12)的发泡，先将其高低压管路引出、贴在罐体外侧壁的变频供电传感器、制冷降温传感器、贴在罐底外面的电加热器(13)及其升温传感器固定，并将其所有电器连线引出，沿切开的箱体内胆接口密封槽中心线(3)为界，搭接在发泡一模密封口上，搭接部分大于绝热隔离层厚度，合拢一模预热后，在规定的时间内一次性通过一模浇口完成聚氨酯的浇注，聚氨酯发泡(14)后保压保温固化定形，由此完成一次发泡体并由发泡一模中取出，在其外四侧壁与底壁贴合绝热层(15)，其厚度为4～8mm，小于密封槽中心线搭接一模的宽度，安置好线束，并将一次发泡体放置到箱体外壳内，以恢复密封槽中心线切口为准，引出所有接线端子与高低压管路接口后合拢二次发泡模，预热后，在规定的时间内通过箱体外壳底面隐蔽式浇口一次性完成聚氨酯的浇注，保压保温固化定形，由此完成二次发泡体并由发泡二模中取出，完成隔热箱体的隔热层制造的过程，对箱盖而言，第一次是对箱盖内胆的发泡，沿切开的箱盖内胆密封槽中心线为界，搭接在发泡一模密封口上，合拢一模预热后，在规定的时间内通过一模浇口一次性完成聚氨酯的浇注，发泡保压保温固化定形，由此完成一次发泡体并由发泡一模中取出，在其上面贴合绝热层，厚度为4～8mm，出檐覆盖一次发泡体，再盖上箱盖外壳，以恢复密封槽中心线切口为准，合拢二次发泡模，预热后，在规定的时间内通过其箱盖隐蔽性浇口，一次性完成聚氨酯的浇注，保压保温固化定形，由此完成二次发泡体并由发泡二模中取出，完成隔热箱盖的发泡，箱体箱盖隔热层中间如同三明治般在聚氨酯隔热层中夹有纳米级绝热材料层，且六个侧面均存在，另外在完成二次发泡的密封圈中心线先被切开后再被恢复基准槽，中间拼缝小于1mm，正好阻断塑料截面传导漏热，聚氨酯与箱体箱盖内壁粘合，且密度适度，具备支撑箱体箱盖强度达到军标要求的程度，由此完成箱体与箱盖的隔热层的制造过程。
5.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：在箱体密封槽与箱盖密封槽中通过密封条安装室(16)将四室密封条(17)装卡在内径14mm外口10mm的槽道中，覆盖中心线切口，密封条室壁厚小于1mm，密封条高度比合页轴径高出3mm，以利压合密封，由于箱体与箱盖密封口平面宽度允许双重错落排列四室密封条，加之六侧面均布绝热层，故使滚塑箱体与箱盖做到了堪比注塑与吸塑工艺所形成的隔热能力，将总漏热率控制在2％以下，由此完成野战医用储运血箱或冰箱隔热的制造方法。
6.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：采用外径较小的直流变频压缩机(18)作为工质压差动力源，并将其镶嵌在冷凝器的散热翅片(19)中，垂直镶嵌为贴管式，水平镶嵌为插管式，其冷凝管(20)总长度根据设计计算公式值与修正值决定，贴管式冷凝管盘旋焊接在水平散热翅片中，插管式冷凝管盘旋插入在垂直散热翅片中，在为高温高压工质冷凝的同时也为压缩机本体进行散热，使其适应46℃下额定负荷工作，由此完成一体化压缩机冷凝器的制备。
7.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：将电源、变频器、控制输出器封装，与动力电池均封装成能够装配在侧盖螺钉上的模块，通过侧盖螺钉装卡严紧并便于更换，将微距LED显示屏封装成防雨防盐雾的能够装配操作面板上的模块，在预定位置完成安装，并将所有引出连接器相互进行连线，并对输入工作程序与指令文字，形成工作逻辑关系，当输入市电时，通过直流电源连接变频器，当输入汽车电源时，直接连接变频器，接通电源便启动，制冷或制热传感器同步反馈至变频器与单片机，直流电源通过充电器自动给动力电池充电与充满自停，电池为输出控制器与单片机提供电源，按键设定输出控制器冷冻、冷藏、恒温、制热四种工作模式，外接电源与动力电池供电自动切换，箱中平均温度传感器反馈给单片机，由微距LED显示屏随机显示温度，并显示输入的储物名称，空箱长时间存放时，长按关闭开关关闭电池。
8.根据权利要求1所述的散热系统，其特征是：将一体化的压缩机冷凝器散热翅片底折面固定在箱体侧面上，连接制冷系统循环管路，根据压缩机制冷结构系统匹配设计公式：
R气/C气＝M(R总-R气)S凝/S气(C总-C气)，
当工作到基础温度平衡时，式中：S凝为冷凝时间，S气为气化时间，M＝S凝/S气ΔP AC(T2-T1)，M为匹配因数，由S凝/S气、ΔP高低压差、温差数值、AC气冷方式即平行风或对流四因数决定，R气为气相区工质液态剂量，C气为气相区管路腔积，R总为系统工质液态总剂量，R总-R气＝R凝为冷凝区工质液态剂量，C总为系统管路总腔积，C总-C气＝C凝为冷凝区腔积，且工质剂量R总/C总比T1＝-20℃时不大于3/5，T2＝110℃时不小于1/4，匹配公式表答的是匹配因数在理想状态下，液冷相变吸收的热量与冷凝散出的热量相等，由此可得到理论的所需工质剂量，结合测试结果得出系统所需总工质剂量并完成灌注与封口，根据运血箱恒稳保温性能要求，在箱体一侧壁安装一套制冷系统，另一侧安装动力锂电池组，根据冰箱制冷性能要求，在箱体两侧壁各安装一套制冷系统，由两套制冷系统共同达到控温要求，最后通过紧固螺钉将侧盖(21)安装在箱体上，由此完成野战医用储运血箱或冰箱及其制造方法。
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