CN111304941A - 一种多层股钢丝绳生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多层股钢丝绳生产设备,通过将预变形器固定到筒体上,同时限定预变形器的具体位置,从而实现更好的防止外绕股中心钢丝出现外翻、冒芯等质量问题;有效提高了多层股钢丝绳的产品质量,减少了产品报废率,大大节省了成本。

Description

一种多层股钢丝绳生产设备
技术领域
本发明属于钢丝绳加工生产技术领域,特别是一种多层股钢丝绳生产设备。
背景技术
生产钢丝绳的设备主要有筐篮式捻股机、大轴承式管式机、管式机。筐篮式捻股机主要生产粗规格的钢丝绳,例如大于钢丝绳粗度大于10mm;管式机主要用于生产较细规格的钢丝绳例如1.5mm至10mm;大轴承式捻股机是管式机的升级版,由早期的托轮式改为大轴承式,拥有更高的捻制速度。多层股钢丝绳在管式机上合绳时,都会使用预变形对外绕股进行预变形处理,预变形处理使钢丝绳拥有较好的紧密度,保证钢丝绳不会出现散头。
现有技术中,钢丝绳生产时股线放线座固定在筒体内部,且不随着筒体旋转,从若干股线放线座分别引出的若干外绕股钢丝沿着筒体的外壁被引导到捻合点处进行捻合,预变形器的安装位置均选择靠近捻合点处,不仅安装容易而且也方便钢丝绳的生产。这种设置方式在常规生产时虽然可以满足结构简单的如7*7、7*3的钢丝绳的生产需求,但是当股线结构复杂的多层股钢丝绳,例如规格为6*19-wsc交互捻结构钢丝绳时,就难以适用。
多层股钢丝绳,是先将若干钢丝绕中心钢丝捻合成外绕股;外绕股按照实际需要,可以是相同规格的钢丝股,也可以是多种不同规格的钢丝股;若干外绕股再绕中心股捻合成多层股钢丝绳。中心股按照实际需要,可以是与外绕股相同规格的钢丝股,也可以是其他规格的钢丝股。现有的管式捻股设备的工作原理是:放线工字轮牵引出的若干钢丝经过普通导线机构引导后,需要经过预变形器预变形后再在集线咀处进行捻合,预变形器的位置非常靠近集线咀(即捻合点)。然而,申请人发现,采用现有的这种管式捻股设备生产多层股钢丝绳时,非常容易出现外翻、冒芯、起泡问题,即外绕股的中心钢丝外翻露出,从而严重影响多层股钢丝绳的性能,造成整卷多层股钢丝绳的报废;如果现有技术中不使用预变形器,外绕股加捻在中心股上虽然避免了外绕股的中心钢丝外翻露出,但容易出现严重的散头问题。外绕股线经过预变形器后产生中心钢丝翻出现象,其原因一方面是股线的粗度等型号的细微差别,另一方面是预变形器会让外绕股产生波浪形弯折,导致外绕钢丝之间产生缝隙,从而给外绕股中心钢丝提供了翻出的可能性。例如,初始开车进行合绳生产时,得到的多层股钢丝绳未见异常,但是当放线单元到达定长更换下一批次的股线继续开车时,便有几率出现外绕股中心钢丝的外翻现象,若不及时发现,便会引起废品产生。又例如,当生产结构相同的7*19-φ3.0mm与7*19-φ3.2mm的镀锌钢丝绳,这两种钢丝绳粗度规格相近,但组成钢丝绳的外绕股捻距不同。两者均在现有的一台管式机中合绳,在生产7*19-φ3.0mm时没有异常发生,待生产结束更换7*19-φ3.2mm的股线合绳时便出现了外绕股外翻的异常现象。目前,国内外尚未有人针对该问题进行深入研究。
发明内容
针对以上现有技术的不足,本发明提供了一种多层股钢丝绳生产设备,通过将预变形器固设在筒体外表面,使外绕股从外绕股放线工字轮放出后预先进行了预变形处理,从而显著减少了外绕股中心钢丝外翻、冒芯、起泡问题的出现,保证了多层股钢丝绳的质量,大大减少了浪费。具体通过以下技术实现。
一种多层股钢丝绳生产设备,包括筒体,所述筒体内设置中心股放线工字轮和若干外绕股放线工字轮,所述筒体外表面设有与所述外绕股放线工字轮对应的预变形器和第一导线机构,且所述第一导线机构靠近对应的所述外绕股放线工字轮;所述筒体外表面远离所述第一导线机构的一端设有第二导线机构,另设集线咀并位于所述筒体靠近所述第二导线机构的一侧,若干所述外绕股放线工字轮上牵引出的外绕股依次经过所述第一导线机构、预变形器、第二导线机构引导在集线咀处汇集完成股线加捻。
本专利提供的上述多层股钢丝绳生产设备,重点针对外绕股如何加捻在中心股上,避免外绕股中心钢丝外翻冒出,至于如何生产外绕股和中心股,其结构与目前市面上常见的管式捻股设备基本相同。因此本专利相比于现有技术,不同之处在于:现有的管式捻股设备都是独立地将预变形器设在筒体的末端,即位于筒体末端和集线咀之间,而并非设置于筒体上。采用本专利的上述技术方案,将预变形器的位置调整到靠近外绕股放线工字轮,在已知多层股钢丝绳的捻距和捻角,外绕股的捻距,且外绕股放线工字轮相对于筒体的位置固定(即外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离已知),集线咀相对于筒体的位置固定(即外绕股与外绕股放线工字轮的切点至所述第一导线机构的距离已知)的情况下,通过调整预变形器的位置,即选择合适的预变形器与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离,就能有效避免外绕股中心钢丝外翻冒芯的现象。这种将预变形器设置在筒体上,且每个外绕股放线工字轮放出的外绕股均经过了预变形器的预变形处理的技术,目前本领域尚未有人提出类似技术方案,相比于现有技术而言,本专利的上述技术能够从根本上解决多层股钢丝绳通过使用管式机合绳后出现的外绕股中心钢丝冒出、翻出现象,并能够保证该问题不会反复出现(例如放线座内的股线用完更换另一批次的股线或换另一种捻距规格的股线进行合绳),即实现多层股钢丝绳的连续正常生产,给实际生产过程带来很大的便利。
优选地,所述预变形器的位置的计算方法为:
S1、所述多层股钢丝绳的捻角为α,当所述筒体旋转一圈时,所述外绕股在所述筒体上加扭转圈数为(1-cosα)圈;
S2、所述外绕股从外绕股放线工字轮放出至集线咀加捻结束,所述筒体共旋转的圈数N=(L1+L2+L3)/T1;所述外绕股的加扭转圈数N′=N(1-cosα);
所述外绕股单位捻距上中心钢丝的理论冒出值
ΔL=T2-(L1+L2+L3)/[N′+(L1+L2+L3)/T2];
经过换算后得到
ΔL=T2-T1T2/[(1-cosα)T2+T1];
其中,所述第一导线机构中心与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L1,所述外绕股与外绕股放线工字轮的切点至所述第一导线机构的距离为L2,所述第二导线机构中心至集线咀的距离为L3,多层股钢丝绳的捻距为T1,所述外绕股的捻距为T2
S3、所述放线工字轮至预变形器这一段外绕股中心钢丝冒出的理论阈值为L0,当外绕股中心钢丝冒出量达到L0时,所需的外绕股理论长度L′=L0T2/ΔL;
S4、根据理论公式L=L1+L2-L′计算得出L,L为所述预变形器与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离,即所述预变形器的位置。
上述有关预变形器的位置具体采用倒推的计算方法,以外绕股的某一点A点为参照点,当A点从外绕股放线工字轮放出至最终加捻在中心股的整个过程中,首先预设这一段外绕股判定外绕股中心钢丝外翻的理论阈值L0,筒体旋转加捻时,在1个外绕股捻距T2内外绕股中心钢丝露出的量为ΔL。一段外绕股持续加捻在中心股表面时,外绕股中心钢丝积累的露出总量就越来越大,当积累到超过理论阈值L0时,在经过预变形器变形过程中,就被认定为外绕股中心钢丝产生了外翻问题。因此,当外绕股在持续加捻时,将理论阈值L0除以ΔL即得到刚好不被判定外翻的捻距的数量,再乘以外绕股的捻距T2,就是在保证上述这一段外绕股刚好不被判定中心钢丝外翻中,预变形器的具体位置。而现有技术中,预变形器常规设置在集线咀处时,外绕股从放线座至预变形器的长度基本等于L1+L2+L3,在该长度上所积累的中心钢丝露出量(L1+L2+L3)ΔL/T2将远远大于我们所设置的理论阈值,因此在经过预变形器时便非常容易出现中心钢丝外翻冒出的现象。上述计算方法的目的是计算预变形器在筒体上放置的位置,在实际生产过程中理论阈值L0等参数根据大量的实验和实际经验所确定,与多层股钢丝绳的粗度有关。但是,上述计算方法和公式,为如何解决多层股钢丝绳的外绕股中心钢丝外翻露出问题提供了一种全新思路。由于多层股钢丝绳具有多根外绕股,因此存在多个外绕股放线工字轮并一字形排列在筒体内部,根据各外绕股放线工字轮的位置,集线咀的位置,采用上述计算公式就能够确认各外绕股放线工字轮对应的预变形器的位置。从而保证每一根外绕股的中心钢丝在加捻后均不会出现外翻、冒芯问题。
更优选地,所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0≤6.5D,D为多层股钢丝绳的粗度。经过申请人计算,当理论阈值取值不超过6.5D时,生产制备的多层股钢丝绳刚好能满足质量要求。当理论阈值取值大于6.5D时,则容易出现外绕股中心钢丝外翻冒出的问题。
优选地,所述外绕股放线工字轮对所述钢丝提供的稳定张力为股线破断力的2-10%。
更优选地,所述外绕股放线工字轮对所述钢丝提供的稳定张力为股线破断力的6%。
优选地,所述的预变形器为针式变形器、轴承变形器、三角形变形器、六边形变形器、异型变形器中一种。
与现有技术相比,本发明的有益之处在于:
1、本申请采用了本领域技术人员从未采用过的技术手段,通过将预变形器固定到筒体上,同时限定预变形器的具体位置,从而实现更好的防止外绕股中心钢丝出现外翻、冒芯等质量问题;
2、有效提高了多层股钢丝绳的产品质量,减少了产品报废率,大大节省了成本。
附图说明
图1为实施例1的多层股钢丝绳生产设备采用导线轮作为第一导线机构和第二导线机构时的结构示意图;
图2为实施例1的多层股钢丝绳生产设备的采用导线轮作为第一导线机构,飞轮盘作为第二导线机构时的结构示意图;
图3为实施例1的多层股钢丝绳生产设备的预变形器的结构示意图;
图4为实施例1中所生产的多层股钢丝绳的截面结构示意图;
图5为对比例3的多层股钢丝绳生产设备(预变形器放置在常规位置)的结构示意图;
图中:1、筒体;2、外绕股放线工字轮;3、预变形器;4、第一导线机构;5、第二导线机构;6、集线咀;7、外绕股;8、中心股放线工字轮。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1或图2所示,以下实施例中,若干外绕股放线工字轮一字型设在所述筒体内部,中心股放线工字轮最靠近集线咀,且当筒体转动时,中心股放线工字轮和外绕股放线工字轮不会随之一起转动。因此,在利用预先制备的外绕股和中心股进一步加捻制备多层股钢丝绳的时候,当筒体旋转一周,则L2段的外绕股将受到扭转;同理,由于在集线咀处受到压线瓦的限制,L3段的外绕股也同样受到扭转。以下实施例以SZS交互捻结构的6*19-wsc结构的电梯门机钢丝绳生产为例,钢丝绳加捻方向为S捻向,外绕股的捻向为Z捻向,中心股捻向为S捻向,则筒体转动时,L2段将受到与加捻方向(S捻向)相反的方向(即Z捻向)扭转,L3段则受到与加捻方向相同的S捻向的扭转;由于该多层股钢丝绳的结构为交互捻,外绕股在L2段在原本Z捻向的基础上受到Z捻向作用而产生加捻的作用,在L3段在原本Z捻向的基础上受到S捻向作用而产生解捻的作用。根据《钢帘线生产》(王天冲,初元樟.钢帘线生产[M].北京:北京科技大学出版社,1996:145.)可知,筒体旋转一周L2段产生的扭转角度为2π(即一圈),L3段产生的扭转角度为2πcosα(即cosα圈),α为绳的捻角,因此单位长度上外绕股受到的扭转为2π(1-cosα),即(1-cosα)圈。根据上述公开的内容可知,在生产上述交互捻钢丝绳时,L2段外绕股这种加扭转与外绕股的加捻方向相同,加捻时外绕股从外绕股放线工字轮放出后一直受到加扭转的作用,虽然在L3段外绕股进行了解捻,但实际上还是加扭转了(1-cosα)圈。由于外绕股的中心钢丝在加捻过程中不会产生变化,外绕股的外绕单钢丝进行加捻状态,因此外绕股的中心钢丝会有外翻冒出的趋势。
以下实施例中,所用的多层股钢丝绳为钢丝绳粗度3.2mm的6*19-wsc交互捻结构钢丝绳,其具体结构为(0.265+6*0.245+12*0.245)+6*(0.245+6*0.205+12*0.205),钢丝绳的捻距为T1=21.5mm,外绕股捻距T2=6.5mm或13.5mm。
所述预变形器与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L,所述第一导线机构中心与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L1,所述外绕股与外绕股放线工字轮的切点至所述第一导线机构的距离为L2,所述第二导线机构中心至集线咀的距离为L3
实施例1
如图1-4所示,本实施例提供的多层股钢丝绳生产设备,采用类似于泰隆管式捻股机的结构,包括筒体1,所述筒体1内设置6个外绕股放线工字轮2和1个中心股放线工字轮8,所述筒体1外表面设有与所述外绕股放线工字轮2对应的预变形器3,另设第一导线机构4紧靠所述预变形器3设在所述筒体1外表面;所述筒体1外表面远离所述第一导线机构4的一端设有第二导线机构5,另设集线咀6并位于所述筒体1靠近所述第二导线机构5的一侧,若干所述外绕股放线工字轮2上牵引出的外绕股7依次经过所述第一导线机构4、预变形器3、第二导线机构5引导在集线咀6处汇集完成股线加捻。6个外绕股放线工字轮2按照距离所述集线咀6由远到近分别命名为一至六号外绕股放线工字轮,对应的预变形器3也命名为一至六号预变形器。图1或图2中画出了6个放线工字轮,且只画出了一号预变形器的位置,其他预变形器的位置与一号预变形器类似,故未画出。图1提供的设备中第一导线机构和第二导线机构均为本领域常见的导线轮;图2提供的设备中,第一导线机构为导线轮,第二导线机构为本领域常见的飞轮盘,飞轮盘上有若干穿线孔用于穿过并引导外绕股。
预变形器在筒体上的位置,即L的计算方法为:
S1、所述多层股钢丝绳的捻角为α=arctanπ[(0.265+4*0.245)+(0.245+4*0.205)]/21.5=18.64°,当所述筒体旋转一圈时,所述外绕股在所述筒体上加扭转圈数为(1-cosα)圈;
S2、所述外绕股从外绕股放线工字轮放出至集线咀加捻结束,所述筒体共旋转的圈数N=(L1+L2+L3)/T1;所述外绕股的加扭转圈数N′=N(1-cosα);
所述外绕股单位捻距上中心钢丝的理论冒出值
ΔL=T2-(L1+L2+L3)/[N′+(L1+L2+L3)/T2];
经过换算后得到
ΔL=T2-T1T2/[(1-cosα)T2+T1];;
所述预变形器与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L,经测量,一号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L1=6500mm,所述外绕股与外绕股放线工字轮的切点至所述第一导线机构的距离为L2=500mm,所述第二导线机构中心至集线咀的距离为L3=500mm,取多层股钢丝绳的捻距为T1=21.5mm,所述外绕股的捻距为T2=13.5mm,计算得到ΔL=0.43mm。
S3、取所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0=6.5D=20.8mm,经计算所需的外绕股理论长度L′=653mm;
S4、根据公式L=L1+L2-L′计算得出L=6347mm,即L=97.64%L1
与一号外绕股放线工字轮同理地,二号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=5500mm,ΔL=0.43mm,计算出二号预变形器的L=5347mm,即L=97.21%L1
以此类推,三号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=4500mm,计算出三号预变形器的L=4347mm,即L=96.6%L1
四号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=3500mm,计算出四号预变形器的L=3347mm,即L=95.63%L1
五号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=2500mm,计算出五号预变形器的L=2347mm,即L=93.88%L1
六号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=1500mm,计算出六号预变形器的L=1347mm,即L=89.8%L1
中心股放线工字轮用于放出中心股,因此不设置预变形器。
实施例2
本实施例与实施例1所选用的多层股钢丝绳生产设备相同,不同之处在于,本实施例选取的外绕股的捻距为T2=6.5mm,计算得到ΔL=0.1mm,取所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0=20.8mm时,计算得到L′=1352mm。
进一步地,采用与实施例1相同的计算方法,L1=6500mm,计算出一号预变形器的L=5648mm,即L=86.89%L1
与一号外绕股放线工字轮同理地,二号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L1=5500mm,计算出二号预变形器的L=4648mm,即L=84.51%L1
以此类推,三号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=4500mm,计算出三号预变形器L=3648mm,即L=81.06%L1
四号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=3500mm,计算出四号预变形器的L=2648mm,即L=75.65%L1
五号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=2500mm,计算出五号预变形器的L=1648mm,即L=65.92%L1
六号外绕股放线工字轮中心与所述第二导线机构之间平行于筒体中轴的距离为L1=1500mm,计算出六号预变形器的L=648mm,即L=43.2%L1
中心股放线工字轮用于放出中心股,因此不设置预变形器。
实施例3
本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于,本对比例的所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0=6.0D。
采用与实施例1相同的计算方法,得出:
一号预变形器的L=6420mm,即L=98.77%L1
二号预变形器的L=5420mm,即L=98.55%L1
三号预变形器的L=4420mm,即L=98.22%L1
四号预变形器的L=3420mm,即L=97.71%L1
五号预变形器的L=2420mm,即L=96.8%L1
六号预变形器的L=1420mm,即L=94.67%L1
对比例1
本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于,本对比例的所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0=7.0D。
采用与实施例1相同的计算方法,得出:
一号预变形器的L=6297mm,即L=96.87%L1
二号预变形器的L=5297mm,即L=96.31%L1
三号预变形器的L=4297mm,即L=95.49%L1
四号预变形器的L=3297mm,即L=94.2%L1
五号预变形器的L=2297mm,即L=91.88%L1
六号预变形器的L=1297mm,即L=86.47%L1
对比例2
如图5所示,本对比例采用与普通的泰隆管式捻股机,将预变形器设置在筒体和集线咀之间,筒体内所有的外绕股均经过预变形器的预变形处理后,在集线咀处进行加捻。应用例1:实施例1-3,对比例1、2的多层股钢丝绳生产设备生产的多层股钢丝绳的质量进行检测
依据冶标YBT 4251,钢丝表面应当光滑平整,钢丝绳内钢丝不能存在交错、折弯和断丝等缺陷。对实施例1-3,对比例1、2的多层股钢丝绳生产设备生产的多层股钢丝绳的进行外绕股中心钢丝外翻、冒出的问题检测。具体结果如下表1所示。
表1实施例1-3,对比例1、2的多层股钢丝绳检测结果
Figure BDA0002387901280000091
通过上述检测结果可知,采用本专利提供的技术方案,相比于现有的管式捻股机,确实能够获得更好的防止外绕股中心钢丝外翻、冒出,说明本申请的有关预变形器位置的计算方法相对而言是科学合理,符合实际情况的。而当取所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0=6.0D、6.5D时,制备的多层股钢丝绳的质量非常好,而将理论阈值稍微增加至7D时,就会出现少许的质量问题。这说明理论阈值L0取值不超过6.5D是相对正确、合理的。

Claims (6)

1.一种多层股钢丝绳生产设备,包括筒体,所述筒体内设置中心股放线工字轮和若干外绕股放线工字轮,其特征在于,所述筒体外表面设有与所述外绕股放线工字轮对应的预变形器和第一导线机构,且所述第一导线机构靠近对应的所述外绕股放线工字轮;所述筒体外表面远离所述第一导线机构的一端设有第二导线机构,另设集线咀并位于所述筒体靠近所述第二导线机构的一侧,若干所述外绕股放线工字轮上牵引出的外绕股依次经过所述第一导线机构、预变形器、第二导线机构引导在集线咀处汇集完成股线加捻。
2.根据权利要求1所述的多层股钢丝绳生产设备,其特征在于,所述预变形器的位置的计算方法为:
S1、所述多层股钢丝绳的捻角为α,当所述筒体旋转一圈时,所述外绕股在所述筒体上加扭转圈数为(1-cosα)圈;
S2、所述外绕股从外绕股放线工字轮放出至集线咀加捻结束,所述筒体共旋转的圈数N=(L1+L2+L3)/T1;所述外绕股的加扭转圈数N′=N(1-cosα);
所述外绕股单位捻距上中心钢丝的理论冒出值
ΔL=T2-(L1+L2+L3)/[N′+(L1+L2+L3)/T2];
经过换算后得到
ΔL=T2-T1T2/[(1-cosα)T2+T1];
其中,所述第一导线机构中心与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离为L1,所述外绕股与外绕股放线工字轮的切点至所述第一导线机构的距离为L2,所述第二导线机构中心至集线咀的距离为L3,多层股钢丝绳的捻距为T1,所述外绕股的捻距为T2
S3、所述放线工字轮至预变形器的所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0,当外绕股中心钢丝冒出量达到L0时,所需的外绕股理论长度L′=L0T2/ΔL;
S4、根据理论公式L=L1+L2-L′计算得出L,L为所述预变形器与所述第二导线机构中心之间平行于筒体中轴的距离,即所述预变形器的位置。
3.根据权利要求2所述的多层股钢丝绳生产设备,其特征在于,所述外绕股的中心钢丝冒出的理论阈值为L0≤6.5D,D为多层股钢丝绳的粗度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多层股钢丝绳生产设备,其特征在于,所述外绕股放线工字轮对所述钢丝提供的稳定张力为股线破断力的2-10%。
5.根据权利要求4任一项所述的多层股钢丝绳生产设备,其特征在于,所述外绕股放线工字轮对所述钢丝提供的稳定张力为股线破断力的6%。
6.根据权利要求1所述的多层股钢丝绳生产设备,其特征在于,所述的预变形器为针式变形器、轴承变形器、三角形变形器、六边形变形器、异型变形器中一种。
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