CN115079632A - 涂层制备智能化控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了涂层制备智能化控制装置及方法;其中,该装置包括:控制模块、采集模块和执行模块;采集模块用于采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值,并将粒子参数和电压值发送至控制模块;控制模块用于根据粒子参数和电压值及对应的预设范围生成控制信号,以及将控制信号发送至执行模块;执行模块用于根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;该装置可以智能化调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子流量、粒子温度、粒子速度和电压值分别处于对应的预设范围内,从而有效提高了涂层制备的工艺稳定性。

Description

涂层制备智能化控制装置及方法
技术领域
本发明涉及等离子喷涂技术领域,尤其是涉及涂层制备智能化控制装置及方法。
背景技术
在金属、非金属等基体表面进行涂层制备时,等离子喷枪的自身性能变化对涂层致密性和工艺稳定性等影响极大。在实际生产中,当按照既定的工艺配方进行涂层制备时,经常出现由等离子喷枪更换易损易耗件重新装配、等离子喷枪使用过程中阴阳极发生烧蚀、更换同型号喷枪(各喷枪存在性能差异)等造成等离子枪体结构、阴阳极间形位关系发生变化的现象,从而引起等离子流场的变化,影响涂层制备质量及工艺稳定性。
目前,工艺配方确定后,涂层制备质量及稳定性主要依赖操作人员的经验,由于操作人员的经验具有主观性,不仅用时较长,还降低了等离子流场的控制精度,从而降低了涂层制备的工艺稳定性。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供涂层制备智能化控制装置及方法,以缓解上述问题,提高了涂层制备的工艺稳定性。
第一方面,本发明实施例提供了一种涂层制备智能化控制装置,该装置包括:控制模块,以及与控制模块连接的采集模块和执行模块;采集模块,用于采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值,并将粒子参数和电压值发送至控制模块;其中,粒子参数包括以下至少之一:粒子流量、粒子温度和粒子速度;控制模块,用于获取粒子参数和电压值,并根据粒子参数和电压值及对应的预设范围生成控制信号,以及将控制信号发送至执行模块;执行模块,用于获取控制信号,并根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;其中,工作参数包括工艺气体流量和电流值。
优选地,上述采集模块包括监测仪和电压传感器;其中,监测仪用于采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数,电压传感器用于采集等离子喷枪阴阳极间的电压值。
优选地,上述执行模块包括质量流量控制器和等离子电源;其中,质量流量控制器用于根据控制信号调整等离子喷枪的工艺气体流量,等离子电源用于根据控制信号调整等离子喷枪的电流值。
优选地,上述质量流量控制器包括第一质量流量控制器和第二质量流量控制器;其中,第一质量流量控制器用于根据控制信号调整等离子喷枪的主工艺气体流量,第二质量流量控制器用于根据控制信号调整等离子喷枪的辅助工艺气体流量。
优选地,上述装置还包括与控制模块连接的显示模块;控制模块,还用于将粒子参数和电压值发送至显示模块进行显示。
优选地,上述装置还包括与控制模块连接的报警模块;控制模块,还用于当监测到故障信号时生成报警信息,并将报警信息发送至报警模块进行报警。
优选地,上述报警信息包括文字信息和/或语音信息和/或图形信息。
优选地,上述装置还包括电源模块;其中,电源模块分别与控制模块、采集模块和执行模块连接,用于对控制模块、采集模块和执行模块进行供电。
第二方面,本发明实施例还提供一种涂层制备智能化控制方法,应用于上述第一方面的涂层制备智能化控制装置,该方法包括:获取采集模块发送的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值;其中,粒子参数包括以下至少之一:粒子流量、粒子温度和粒子速度;根据粒子参数和电压值及对应的预设范围生成控制信号,并将控制信号发送至执行模块,以使执行模块根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,直至粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;其中,工作参数包括工艺气体流量和电流值。
优选地,采集模块包括监测仪和电压传感器,上述获取采集模块发送的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值的步骤,包括:获取监测仪采集的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数,以及获取电压传感器采集的等离子喷枪阴阳极间的电压值。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明实施例提供了涂层制备智能化控制装置及方法,通过采集模块采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值,并将粒子参数和电压值发送至控制模块;控制模块根据粒子参数和电压值及对应的预设范围生成控制信号,并将控制信号发送至执行模块;执行模块根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;从而通过该装置可以智能化调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子流量、粒子温度、粒子速度和电压值分别处于对应的预设范围内,有效提高了涂层制备的工艺稳定性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种涂层制备智能化控制装置的示意图;
图2为本发明实施例提供的一种涂层制备智能化控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图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前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在等离子喷涂过程中,涉及的主体工艺参数和辅助控制参数有60多个;其中,主要影响工艺过程及涂层质量的工艺参数有20多个,故合理的控制涂层质量,将诸多因素和参量进行有效的控制具有重要意义。近年来,随着计算机辅助控制和闭环控制技术的发展,多采用电压或气体流量参数快速修订的方式实现等离子喷枪净能量的输出控制。此外,还可以从硬件本身出发提高工艺稳定性,如优化电源输出控制,以使电流输出更加稳定;优化等离子喷枪结构,多电极均匀分配电流负载,降低损耗提高电极工作稳定性等。考虑到操作人员的经验具有主观性,因此,如何利用信号检测和算法控制系统结合,在不同硬件平台上实现实时诊断和工艺过程质量控制,以提高涂层制备的工艺稳定性,是亟需解决的问题。
基于此,本发明实施例提供了涂层制备智能化控制装置及方法,实现了智能化调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子流量、粒子温度、粒子速度和电压值分别处于对应的预设范围内,从而有效提高了涂层制备的工艺稳定性。
为便于对本实施例进行理解,下面首先对本发明实施例提供的一种涂层制备智能化控制装置进行详细介绍。
本发明实施例提供了一种涂层制备智能化控制装置,如图1所示,该装置包括:控制模块10,以及与控制模块10连接的采集模块20和执行模块30。
其中,采集模块20用于采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值,并将粒子参数和电压值发送至控制模块10;具体地,采集模块20包括监测仪21和电压传感器22;监测仪21用于采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数,电压传感器22用于采集等离子喷枪阴阳极间的电压值,这里粒子参数包括以下至少之一:粒子流量、粒子温度和粒子速度,此外,粒子参数还可以包括其它参数,具体可以根据实际情况进行设置。
控制模块10,用于获取粒子参数和电压值,并根据粒子参数和电压值及对应的预设范围生成控制信号,以及将控制信号发送至执行模块30;具体地,控制模块10中预先存储有各个粒子参数和电压值分别对应的预设范围,并对获取的粒子参数和电压值进行分析、处理和运算等,以生成使粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围的控制信号,以及将该控制信号发送至执行模块30,以使执行模块30根据控制信号对等离子喷枪进行调整。
可选地,控制模块10包括控制终端11和控制器12;其中,控制终端11用于存储和设置喷涂工艺参数,如设置各个粒子参数对应的预设范围,以及电压值对应的预设范围等,并对获取的粒子参数和电压值进行分析和处理等,以生成控制信号;控制器12则用于将控制信号发送至执行模块30,在实际应用中,控制器12优选为PLC(Programmable LogicController,可编程逻辑控制器)。
执行模块30,用于获取控制信号,并根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;其中,工作参数包括工艺气体流量和电流值。具体地,如图1所示,执行模块30包括质量流量控制器31和等离子电源32;其中,质量流量控制器31用于根据控制信号调整等离子喷枪的工艺气体流量,等离子电源32用于根据控制信号调整等离子喷枪的电流值,从而通过调整等离子喷枪的工艺气体流量和电流值,使得等离子喷涂过程中粒子参数均满足对应的预设范围,且,等离子喷枪阴阳极间的电压值满足对应的预设范围,提高了喷涂效果和工艺稳定性。
此外,上述质量流量控制器31包括第一质量流量控制器和第二质量流量控制器;其中,第一质量流量控制器用于根据控制信号调整等离子喷枪的主工艺气体流量,第二质量流量控制器用于根据控制信号调整等离子喷枪的辅助工艺气体流量,从而通过第一质量流量控制器和第二质量流量控制器共同调整等离子喷枪的工艺气体流量,提高了等离子喷涂效果。
可选地,上述装置还包括与控制模块10连接的显示模块(未示出);控制模块10还用于将粒子参数和电压值发送至显示模块进行显示;这里显示模块优选为显示屏,且,该显示屏可以为非可触摸显示屏,也可以为可触摸显示屏,以便操作人员对显示的信息进行操作。
可选地,上述装置还包括与控制模块10连接的报警模块(未示出);控制模块10还用于当监测到故障信号时生成报警信息,并将报警信息发送至报警模块进行报警。具体地,在调整过程中,如果某个粒子参数或电压值仍不满足对应的预设范围,如超出预设范围,或者,采集模块20出现故障时,如监测仪21采集不到某个粒子参数或电压传感器22采集不到电压值,则控制模块10生成报警信息,并通过报警模块进行报警,以提示操作人员及时进行检查和维修等。
其中,上述报警信息包括文字信息和/或语音信息和/或图形信息,这里文字信息包括但不仅限于故障类型、故障编号等,具体可以根据实际情况进行设置。此外,控制模块10还可以将报警信息中的文字信息发送至显示模块进行显示,以便操作人员及时进行检查和维修,保证了涂层制备的正常运行。
此外,上述装置还包括电源模块(未示出);其中,电源模块分别与控制模块10、采集模块20和执行模块连接30,用于对控制模块10、采集模块20和执行模块30进行供电。以及,电源模块还可以对报警模块和显示模块进行供电,以保证涂层制备智能化控制装置的正常运行。
综上,本发明实施例提供的涂层制备智能化控制装置,通过监测仪和电压传感器分别实时采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值,控制模块通过对粒子参数和电压值进行分析、处理和运算生成对应的控制信号,执行模块根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,以使粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;此外,该装置还可以实时显示等离子喷涂过程中粒子的粒子流量、粒子温度和粒子速度以及等离子喷枪阴阳极间的电压值,以及对粒子参数和电压值进行数据记录和查询等功能,并当发生故障时进行报警,从而不仅实现了涂层制备的智能化控制,还有效提高了涂层制备的工艺稳定性。
基于上述涂层制备智能化控制装置,本发明实施例还提供了一种涂层制备智能化控制方法,执行主体为涂层制备智能化控制装置中的控制模块,如图2所示,该方法包括以下步骤:
步骤S202,获取采集模块发送的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值;其中,粒子参数包括以下至少之一:粒子流量、粒子温度和粒子速度;
具体地,采集模块包括监测仪和电压传感器,控制模块获取监测仪采集的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数,以及获取电压传感器采集的等离子喷枪阴阳极间的电压值。
步骤S204,根据粒子参数和电压值及对应的预设范围生成控制信号,并将控制信号发送至执行模块,以使执行模块根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,直至粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围;其中,工作参数包括工艺气体流量和电流值。
上述控制模块获取粒子参数和电压值后,根据预先设置预设范围和/或工艺配方,对粒子参数和电压值进行分析和处理,并生成控制信号;以及,将控制信号发送至执行模块,以使执行模块根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数,直至粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围。需要说明的是,具体过程可以参考前述装置实施例,本发明实施例在此不再详细赘述。
其中,在一种对粒子参数和电压值进行调整的过程中:同时对粒子参数和电压值进行调整,即根据粒子参数和电压值以及分别对应的预设范围,生成总的控制信号,以使执行模块根据该控制信号调整等离子喷枪的工作参数,使得粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围。
此外,在另一种对粒子参数和电压值进行调整的过程中:可以设置粒子参数和电压值的调整顺序,优选地顺序为:粒子流量、粒子温度、粒子速度和电压值;即具体过程如下:
①控制模块首先判断粒子流量是否满足对应的第一预设范围,如果是,则进行下一步骤②,如果否,则生成第一控制信号,以使执行模块根据第一控制信号调整等离子喷枪的工作参数后,粒子流量满足对应的第一预设范围;
②控制模块判断粒子温度是否满足对应的第二预设范围,如果是,则进行下一步骤③,如果否,则生成第二控制信号,以使执行模块根据第二控制信号调整等离子喷枪的工作参数后,粒子温度满足对应的第二预设范围;
③控制模块判断粒子速度是否满足对应的第三预设范围,如果是,则进行下一步骤④,如果否,则生成第三控制信号,以使执行模块根据第三控制信号调整等离子喷枪的工作参数后,粒子速度满足对应的第三预设范围;
④上述粒子参数调整完成后,控制模块再判断电压值是否满足对应的第四预设范围,如果是,则无需对电压值进行调整,即无需生成控制信号,如果否,则生成第四控制信号,以使执行模块根据第四控制信号调整等离子喷枪的工作参数后,等离子喷枪阴阳极间的电压值满足对应的第四预设范围。
此外,执行模块根据控制信号调整等离子喷枪的工作参数的过程中,由于工作参数包括工艺气体流量和电流值,工艺气体流量又包括主工艺气体流量和辅助工艺气体流量,因此,一种可能的工作参数的调整过程包括:执行模块根据控制信号同时对主工艺气体流量、辅助工艺气体流量和电流值进行调整,直至粒子参数和电压值分别满足对应的预设范围。
以及,另一种可能的工作参数的调整过程则包括:执行模块首先根据控制信号调整等离子喷枪的主工艺气体流量,即第一质量流量控制器首先根据控制信号调整等离子喷枪的主工艺气体流量;如果调整后粒子参数和电压值均满足对应的预设范围,结束对等离子喷枪的调整;反之,如果调整后存在某一粒子参数或电压值不满足对应的预设范围,则第二质量流量控制器根据控制信号调整等离子喷枪的辅助工艺气体流量,此时,如果调整后粒子参数和电压值均满足对应的预设范围,结束对等离子喷枪的调整;反之,如果调整后存在某一粒子参数或电压值仍不满足对应的预设范围,则等离子电源根据控制信号调整等离子喷枪的电流值,如果调整后粒子参数和电压值均满足对应的预设范围,结束对等离子喷枪的调整;反之,如果调整后存在某一粒子参数或电压值仍不满足对应的预设范围,则控制模块生成报警信息,并发送至报警模块进行报警,以提示操作人员进行检查、维修以及人工对等离子喷枪进行调整等。
综上,本发明实施例提供的涂层制备智能化控制方法,利用监测仪和电压传感器实时采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和等离子喷枪阴阳极间的电压值,以对等离子喷枪的工艺气体流量和电流值进行智能化调整,使得粒子流量、粒子温度和粒子速度以及等离子喷枪阴阳极间的电压值分别满足对应的预设范围,从而不仅实现了涂层制备过程的智能化控制,还有效提高了涂层制备的工艺稳定性,具有较好的实用价值。
本发明实施例提供的涂层制备智能化控制方法,与上述实施例提供的涂层制备智能化控制装置具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供一种电子设备,包括处理器和存储器,存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令,处理器执行机器可执行指令以实现上述涂层制备智能化控制方法。
本实施例还提供一种机器可读存储介质,机器可读存储介质存储有机器可执行指令,机器可执行指令在被处理器调用和执行时,机器可执行指令促使处理器实现上述涂层制备智能化控制方法。
本发明实施例所提供的涂层制备智能化控制装置、方法和电子设备的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统和装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
另外,在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种涂层制备智能化控制装置,其特征在于,所述装置包括:控制模块,以及与所述控制模块连接的采集模块和执行模块;
所述采集模块,用于采集等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和所述等离子喷枪阴阳极间的电压值,并将所述粒子参数和所述电压值发送至所述控制模块;其中,所述粒子参数包括以下至少之一:粒子流量、粒子温度和粒子速度;
所述控制模块,用于获取所述粒子参数和所述电压值,并根据所述粒子参数和所述电压值及对应的预设范围生成控制信号,以及将所述控制信号发送至所述执行模块;
所述执行模块,用于获取所述控制信号,并根据所述控制信号调整所述等离子喷枪的工作参数,以使所述粒子参数和所述电压值分别满足对应的预设范围;其中,所述工作参数包括工艺气体流量和电流值。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述采集模块包括监测仪和电压传感器;其中,所述监测仪用于采集所述等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数,所述电压传感器用于采集所述等离子喷枪阴阳极间的电压值。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述执行模块包括质量流量控制器和等离子电源;其中,所述质量流量控制器用于根据所述控制信号调整所述等离子喷枪的工艺气体流量,所述等离子电源用于根据所述控制信号调整所述等离子喷枪的电流值。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述质量流量控制器包括第一质量流量控制器和第二质量流量控制器;其中,所述第一质量流量控制器用于根据所述控制信号调整所述等离子喷枪的主工艺气体流量,所述第二质量流量控制器用于根据所述控制信号调整所述等离子喷枪的辅助工艺气体流量。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括与所述控制模块连接的显示模块;
所述控制模块,还用于将所述粒子参数和所述电压值发送至所述显示模块进行显示。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括与所述控制模块连接的报警模块;
所述控制模块,还用于当监测到故障信号时生成报警信息,并将所述报警信息发送至所述报警模块进行报警。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述报警信息包括文字信息和/或语音信息和/或图形信息。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括电源模块;其中,所述电源模块分别与所述控制模块、所述采集模块和所述执行模块连接,用于对所述控制模块、所述采集模块和所述执行模块进行供电。
9.一种涂层制备智能化控制方法,其特征在于,应用于上述权利要求1-8任一项所述的涂层制备智能化控制装置,所述方法包括:
获取采集模块发送的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和所述等离子喷枪阴阳极间的电压值;其中,所述粒子参数包括以下至少之一:粒子流量、粒子温度和粒子速度;
根据所述粒子参数和所述电压值及对应的预设范围生成控制信号,并将所述控制信号发送至执行模块,以使所述执行模块根据所述控制信号调整所述等离子喷枪的工作参数,直至所述粒子参数和所述电压值分别满足对应的预设范围;其中,所述工作参数包括工艺气体流量和电流值。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述采集模块包括监测仪和电压传感器,所述获取采集模块发送的等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数和所述等离子喷枪阴阳极间的电压值的步骤,包括:
获取所述监测仪采集的所述等离子喷枪等离子喷涂作业时的粒子参数,以及获取所述电压传感器采集的所述等离子喷枪阴阳极间的电压值。
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