DE10036187A1 - Drive for a transport system which can be used in storage facilities, production plants etc. to propel a transport unit that is fixed to a chassis along a fixed track - Google Patents
Drive for a transport system which can be used in storage facilities, production plants etc. to propel a transport unit that is fixed to a chassis along a fixed trackInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Transportsystem, welcher in Lagerstätten, Fertigungsstätten und dergleichen verwendet werden kann, um eine an einem Fahrgestell befestigte Transporteinheit entlang einer ortsfesten Bahn zu bewegen. Notwendig für den Antrieb ist eine Rohrleitung entlang der Bahn. Das Fahrgestell bewegt sich außen entlang der Rohrleitung und ist über magnetische Wechselwirkung mit einem in der Rohrleitung befindlichen Strömungskörper kraftschlüssig verbunden. Der Strömungskörper wird durch die Strömung eines flüssigen oder gasförmigen Fluids in der Rohrleitung bewegt.The invention relates to a drive for a transport system which is used in deposits, Manufacturing facilities and the like can be used to make one at a time Moving the chassis-attached transport unit along a fixed track. A pipeline along the track is necessary for the drive. The chassis moves outside along the pipeline and is about magnetic interaction non-positively connected to a flow body located in the pipeline. The flow body is caused by the flow of a liquid or gaseous fluid moved in the pipeline.
Ein Antrieb für ein Transportsystem ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0949164 bekannt, bei der Paletten für ein Transportgut über magnetische Wechselwirkung mit an einem Transportband angebrachte Permanentmagnete bewegt werden. Aus der deutschen Patentanmeldung DE 195 12 078 ist ein weiterer Antrieb für ein Transportsystem bekannt, bei dem eine Transporteinheit durch einen pneumatischen Antrieb entlang einer Führungsbahn bewegt wird. Der pneumatische Antrieb besteht aus einem flexiblen Schlauch, welcher durch eine an der Transporteinheit befestigte Rolle zusammengequetscht wird, und die Wirkung eines unterschiedlichen Druckes vor und hinter der Quetschstelle im Schlauch die Transporteinheit bewegt.A drive for a transport system is from the European patent application EP 0949164 known in the case of pallets for a transport good via magnetic Interaction with permanent magnets attached to a conveyor belt moves become. Another drive for is from the German patent application DE 195 12 078 known a transport system in which a transport unit by a pneumatic Drive is moved along a guideway. The pneumatic drive consists of a flexible hose, which is attached to the transport unit by a roller is squeezed together, and the effect of a different pressure before and the transport unit moves behind the pinch point in the hose.
Das Transportsystem mit dem Transportband hat den Nachteil, dass zur Führung des Bandes ein System von Rollen notwendig ist, welches, wenn insbesondere das Transportsystem nicht nur in einer Ebene installiert wird, sehr aufwendig ist. Im Transportsystem mit dem pneumatischen Antrieb ist die durch das Quetschen verursachte hohe mechanische Belastung des flexiblen Schlauchs ein Nachteil, der sich in einer kurzen Standzeit des Systems bemerkbar macht.The transport system with the conveyor belt has the disadvantage that to guide the Band a system of roles is necessary, which, if especially that Transport system is not only installed on one level, is very complex. in the The transport system with the pneumatic drive is by squeezing caused high mechanical stress on the flexible hose a disadvantage that in a short downtime of the system.
Die Erfindung macht sich zur Aufgabe einen Antrieb für ein Transportsystem zu schaffen, der leicht einer vorgegebenen Bahnkurve folgen kann, und dessen Konstruktion hohe mechanische Belastungen von Bauteilen des Systems, vergleichbar dem Quetschen des Schlauchs, vermeidet. The invention has the task of a drive for a transport system create that can easily follow a predetermined trajectory, and its Construction high mechanical loads on system components, comparable avoid squeezing the hose.
Der Antrieb für ein Transportsystem besteht erfindungsgemäß aus einem Fahrgestell, einer ortsfesten, nach einem räumlichen Koordinatensystem ausgerichteten Rohrleitung und einem Strömungskörper. Das Fahrgestell bewegt sich außen entlang der Rohrleitung. In der Rohrleitung befindet sich der Strömungskörper. Fahrgestell und Strömungskörper sind erfindungsgemäß durch magnetische Wechselwirkung kraftschlüssig miteinander verbunden. Hierzu wird an dem Fahrgestell mindestens ein Magnet befestigt, der über sein Magnetfeld auf den im Rohr befindlichen Strömungskörper eine Kraft ausübt. Die Rohrleitung sollte nicht oder nur sehr geringfügig magnetisierbar sein. Der Strömungskörper ist magnetisierbar, er kann im Rohr leicht bewegt werden und ist so ausgebildet, dass er der Strömung eines gasförmigen oder flüssigen Fluids in der Rohrleitung einen Strömungswiderstand entgegensetzt. Dies führt dazu, dass bei einer hinreichend starken Strömung des Fluids in der Rohrleitung der Strömungskörper durch die Strömung mitgerissen wird. Die magnetische Kraftwirkung zwischen Fahrgestell und Strömungskörper kann auch durch einen Magneten auf dem Strömungskörper hervorgerufen werden, dessen Magnetfeld dann auf ein magnetisierbares Fahrgestell wirkt. Es ist auch möglich, dass für die magnetische Wechselwirkung zwischen Fahrgestell und Strömungskörper sowohl auf dem Fahrgestell als auch auf dem Strömungskörper ein Magnet angeordnet ist. Das Magnetfeld zwischen Strömungskörper und Fahrgestell bewirkt, dass Fahrgestell und Strömungskörper nur nach Überwindung einer Grenzkraft relativ zueinander bewegt werden können.According to the invention, the drive for a transport system consists of a chassis, a stationary pipeline aligned according to a spatial coordinate system and a flow body. The chassis moves along the outside Pipeline. The flow body is located in the pipeline. Chassis and Flow bodies are according to the invention due to magnetic interaction non-positively connected. For this, at least one is on the chassis Magnet attached, which over its magnetic field on the in the tube Flow body exerts a force. The pipeline should not or only very much be slightly magnetizable. The flow body is magnetizable, it can be in the Pipe can be easily moved and is designed to flow with a gaseous or liquid fluids in the pipeline have a flow resistance opposes. This leads to a sufficiently strong flow of the fluid in the pipeline the flow body is carried away by the flow. The magnetic force between the chassis and flow body can also by a magnet is caused on the flow body, its magnetic field then acts on a magnetizable chassis. It is also possible for that magnetic interaction between chassis and flow body both on a magnet is arranged on the chassis and on the flow body. The magnetic field between the flow body and the chassis causes the chassis and flow bodies only after overcoming a limiting force relative to one another can be moved.
Fahrgestell und Strömungskörper werden vorteilhaft so gelenkig ausgeführt, dass das Fahrgestell außerhalb und der Strömungskörper innerhalb der Rohrleitung auch einer gekrümmten Rohrleitung folgen kann.Chassis and flow body are advantageously designed so that the Chassis outside and the flow body inside the pipe also one can follow curved pipe.
Als Parallelkraft wird die Kraftkomponente zwischen Fahrgestell und Strömungskörper bezeichnet, welche parallel zur Achse der Rohrleitung wirkt. Die Grenzkraft ist die maximale Parallelkraft. Sie ist auch die maximale Kraft die der Antrieb dem Transportsystem für Transportaufgaben zur Verfügung stellen kann.As a parallel force, the force component between the chassis and the flow body denotes which acts parallel to the axis of the pipeline. The limit force is that maximum parallel force. It is also the maximum force that drives it Can provide transport system for transport tasks.
Magnete können in unterschiedlicher Anordnung am Fahrgestell befestigt sein. Die Magnete können vorzugsweise so mit dem Fahrgestell verbunden sein, dass Magnetpole in einer Reihe parallel zur Achse der Rohrleitung ausgerichtet sind und so über ihr Magnetfeld auf den Strömungskörper einwirken. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die magnetische Polarisierbarkeit des Strömungskörpers pro Längeneinheit parallel zur Rohrleitung, korrespondierend zur Position der Magnetpole auf dem Fahrgestell, unterschiedlich ist.Magnets can be attached to the chassis in different arrangements. The Magnets can preferably be connected to the chassis such that magnetic poles are aligned in a row parallel to the axis of the pipeline and so above it Act magnetic field on the flow body. In this case it is an advantage if the magnetic polarizability of the flow body per unit length parallel to Pipeline, corresponding to the position of the magnetic poles on the chassis, is different.
Im Vergleich zu einem pro Längeneinheit parallel zur Rohrleitung mit gleichmäßiger magnetischer Polarisierbarkeit ausgestatteten Strömungskörper führt dies zu einer Erhöhung der Grenzkraft, da zur Überwindung der Grenzkraft gleichzeitig alle Kräfte parallel zur Rohrleitung zwischen den einzelnen Magnetpolen und den korrespondierenden magnetisch polarisierten Bereichen auf dem Strömungskörper überwunden werden müssen.Compared to one per unit length parallel to the pipeline with more uniform Flow bodies equipped with magnetic polarizability lead to a Increasing the limit force, since all forces are overcome simultaneously to overcome the limit force parallel to the pipeline between the individual magnetic poles and the corresponding magnetically polarized areas on the flow body must be overcome.
Neben der Parallelkraft wirkt senkrecht zur Achse der Rohrleitung, durch die magnetische Wechselwirkung, eine Normalkraft zwischen Fahrgestell und Strömungskörper. Vorzugsweise Rollen am Fahrgestell stützen deshalb das Fahrgestell am Rohr ab und sorgen dafür, dass das Fahrgestell leicht über das Rohr bewegt werden kann.In addition to the parallel force acts perpendicular to the axis of the pipe through which magnetic interaction, a normal force between the chassis and Flow body. Therefore, preferably rollers on the chassis support the chassis on the pipe and ensure that the chassis can be easily moved over the pipe can.
Der Strömungskörper besteht vorteilhaft aus einer Reihe von magnetisierbaren Kugeln die durch nichtmagnetisierbare Distanzstücke zwischen den Kugeln auf Abstand gehalten werden. Die Distanzstücke können aber auch pro Längeneinheit parallel zur Rohrleitung magnetisch polarisierbar sein, die magnetische Polarisierbarkeit der Kugel, bezogen auf den Durchmesser der Kugel, sollte aber deutlich höher sein. Hierdurch wird eine vorteilhaft unterschiedliche magnetische Polarisierbarkeit pro Längeneinheit des Strömungskörpers parallel zur Rohrleitung erreicht.The flow body advantageously consists of a series of magnetizable balls the spaced by non-magnetizable spacers between the balls being held. The spacers can also be parallel to each unit of length Pipeline to be magnetically polarizable, the magnetic polarizability of the ball, based on the diameter of the ball, but should be significantly higher. hereby becomes an advantageously different magnetic polarizability per unit length of the flow body parallel to the pipeline.
Vorteilhaft werden die Distanzstücke so ausgeführt, dass sie die Rohrwand nicht berühren, damit entstehen beim Bewegen des Strömungskörpers keine Reibkräfte zwischen den Distanzstücken und der Rohrwand. Hierzu können sich die Distanzstücke an den Kugeln abstützen. Aufgrund der Kugeln, die über die Rohrwand rollen, bewegt sich der Strömungskörper mit geringem Reibungswiderstand durch die Rohrleitung. Vorteilhaft für den Antrieb sollte der Reibwert zwischen rollender Kugel und Distanzstück möglichst gering sein. Dies kann durch eine geeignete Werkstoffauswahl erreicht werden. Die Stirnseite eines Distanzstücks kann beispielsweise mit einer Schicht aus Teflon belegt sein, so dass die Kugel mit geringer Reibkraft in einer Fläche aus Teflon gleitet.The spacers are advantageously designed so that they do not meet the pipe wall touch, so there are no frictional forces when moving the flow body between the spacers and the pipe wall. The spacers can do this support on the balls. Moved because of the balls that roll over the pipe wall the flow body with low frictional resistance through the pipeline. The coefficient of friction between the rolling ball and Spacer should be as small as possible. This can be done by selecting a suitable material can be achieved. The end face of a spacer can, for example, with a Layer of Teflon can be coated, so that the ball with low friction in one surface slides out of Teflon.
Durch die Grenzkraft wird maßgeblich die vom Antrieb maximal zur Verfügung gestellte Antriebsleistung für das Transportsystem bestimmt. Eine günstige Gestaltung der magnetischen Wechselwirkung zwischen Fahrgestell und Strömungskörper kann die Grenzkraft erhöhen. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, den magnetischen Kreis so anzulegen, dass im magnetischen Kreis Werkstoffe mit hoher magnetischer Suszeptibilität verwendet werden, da hierdurch die magnetische Feldstärke und damit auch der für die magnetische Kraft zwischen Körpern wichtige Gradient der magnetischen Feldstärke zwischen Fahrgestell und Strömungskörper erhöht wird (Der Begriff magnetische Feldstärke wird verwendet, entsprechend der Definition aus: Lehrbuch der Experimentalphysik, von Bergmann und Schäfer, Bd. 2, Elektromagnetismus, Auflage 1999).The maximum force provided by the drive for the transport system is largely determined by the limit force. A favorable design of the magnetic interaction between the chassis and the flow body can increase the limit force. In this context, it is advantageous to create the magnetic circuit so that materials with high magnetic susceptibility are used in the magnetic circuit, since this increases the magnetic field strength and thus also the gradient of the magnetic field strength between the chassis and the flow body, which is important for the magnetic force between bodies (The term magnetic field strength is used, as defined in: Textbook of Experimental Physics, by Bergmann and Schäfer, Vol. 2, Electromagnetism, 1999 edition).
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem für ein Transportsystem dargestellt. Das Fahrgestell stützt sich durch zwei Rollen (1) außen an der Rohrleitung (2) ab und kann so leicht entlang der Rohrleitung (2) bewegt werden. In der Rohrleitung (2) befindet sich der Strömungskörper. In diesem Fall besteht der Strömungskörper aus zwei Kugeln (3), welche durch ein zylinderförmiges Distanzstück (4) auseinandergehalten werden. Der Abstand der Kugeln (3) des Strömungskörpers ist vorteilhaft so gewählt, dass er gleich dem Abstand der dicht an der Rohrleitung (2) liegenden Magnetpole ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Magnetfeld auf dem Fahrgestell durch zwei Permanentmagnete (5) hervorgerufen. Beide Permanentmagnete (5) sind vorteilhaft so ausgerichtet, dass ihre Pole entgegengesetzt ausgerichtet sind (Kennzeichnung der Pole durch N bzw. S). Sie sind auf dem Fahrgestell durch einen Träger (6) aus einem gut magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise Weicheisen, miteinander verbunden. Die Kugeln (3) sind ebenfalls gut magnetisierbar. Der magnetische Kreis kann über das Distanzstück (4) geschlossen werden, wenn beispielsweise das Distanzstück (4) einen Kern (7) aus einem gut magnetisierbaren Werkstoff besitzt. Mit einem derartigen Distanzstück (4) wird erreicht, dass das Magnetfeld der Permanentmagnete vorteilhaft in einem Kreis aus gut magnetisierbaren Werkstoffen geführt wird. Die magnetische Polarisierbarkeit der Kugel (3) bezogen auf den Durchmesser der Kugel (3) sollte allerdings deutlich höher sein als die magnetische Polarisierbarkeit der Distanzstücke (4) pro Längeneinheit parallel zur Rohrleitung. Eine derartige Maßnahme erhöht vorteilhaft die Grenzkraft.In Fig. 1 shows an inventive drive system is shown for a transport system. The chassis is supported by two rollers ( 1 ) on the outside of the pipe ( 2 ) and can thus be easily moved along the pipe ( 2 ). The flow body is located in the pipeline ( 2 ). In this case, the flow body consists of two balls ( 3 ), which are held apart by a cylindrical spacer ( 4 ). The distance between the balls ( 3 ) of the flow body is advantageously chosen so that it is equal to the distance between the magnetic poles located close to the pipeline ( 2 ). In this embodiment, the magnetic field on the chassis is caused by two permanent magnets ( 5 ). Both permanent magnets ( 5 ) are advantageously aligned so that their poles are oriented in opposite directions (identification of the poles by N or S). They are connected to each other on the chassis by a carrier ( 6 ) made of a material that can be magnetized well, for example soft iron. The balls ( 3 ) are also easily magnetized. The magnetic circuit can be closed via the spacer ( 4 ) if, for example, the spacer ( 4 ) has a core ( 7 ) made of a material that can be magnetized well. With such a spacer ( 4 ) it is achieved that the magnetic field of the permanent magnets is advantageously guided in a circle made of easily magnetizable materials. The magnetic polarizability of the ball ( 3 ) based on the diameter of the ball ( 3 ) should, however, be significantly higher than the magnetic polarizability of the spacers ( 4 ) per unit length parallel to the pipeline. Such a measure advantageously increases the limit force.
Das Fahrgestell in Fig. 2 besteht aus zwei relativ zur Rohrleitung auf gleicher Höhe liegenden, vorzugsweise gegenüberliegenden Teilfahrgestellen, die durch einen diagonal angeordneten, an der Rohrleitung vorbeigeführten Schwenkarm (8) verbunden sind. Der Schwenkarm (8) verbindet zwei Teilfahrgestellen und ist an jedem Fahrgestell jeweils um eine Achsen (9) drehbar gelagert. Die Teilfahrgestelle in Fig. 2 entsprechen dem Fahrgestell in Fig. 1. Der diagonal angeordnete und drehbar gelagerte Schwenkarm (8) erlaubt eine Relativbewegung der Teilfahrgestelle gegeneinander. Hierdurch können, wenn das Fahrgestell entlang der Rohrleitung (2) bewegt wird, Unebenheiten der Rohrleitung (2) ausgeglichen werden. In diesem Ausführungsbeispiel braucht der magnetische Kreis nicht über das Distanzstück (4) geschlossen werden. Permanentmagnete und gut magnetisierbare Träger (6) auf beiden Teilfahrgestellen bilden zusammen mit den beiden Kugeln (3) des Strömungskörpers zwischen den Magnetpolen der Permanentmagneten (5) einen magnetischen Kreis. In diesen magnetischen Kreis sind die Permanentmagnete (5) vorteilhaft gleichsinnig gepolt.The chassis in FIG. 2 consists of two partial chassis, preferably located opposite one another relative to the pipeline, which are connected by a diagonally arranged swivel arm ( 8 ) passing the pipeline. The swivel arm ( 8 ) connects two partial chassis and is rotatably mounted on each chassis about an axis ( 9 ). The partial chassis in FIG. 2 correspond to the chassis in FIG. 1. The diagonally arranged and rotatably mounted swivel arm ( 8 ) allows the partial chassis to move relative to one another. As a result, when the chassis is moved along the pipeline ( 2 ), unevenness in the pipeline ( 2 ) can be compensated for. In this embodiment, the magnetic circuit need not be closed via the spacer ( 4 ). Permanent magnets and easily magnetizable supports ( 6 ) on both partial chassis, together with the two balls ( 3 ) of the flow body, form a magnetic circuit between the magnetic poles of the permanent magnets ( 5 ). The permanent magnets ( 5 ) are advantageously polarized in the same direction in this magnetic circuit.
Fig. 3 zeigt noch einmal, jetzt aus einer anderen Perspektive, die beiden Teilfahrgestelle aus Fig. 2. Die Verbindung der beiden Teilfahrgestelle durch den Schwenkarm (8) ist jetzt deutlich zu erkennen. Fig. 3 shows, once again, now from a different perspective, the two sub-chassis of FIG. 2. The connection of the two chassis through pivot arm (8) is to now clearly visible.
Durch eine Kette miteinander verbundener Einzelfahrgestelle, die auch jeweils wieder aus Teilfahrgestellen bestehen können, lässt sich die für die Transporteinheit zur Verfügung gestellte Antriebskraft erhöhen. In Fig. 4 ist dargestellt, wie Einzelfahrgestelle über Gelenke (10), kettenförmig miteinander verbunden werden können, um so ein Fahrgestell zu bilden. Der Strömungskörper muss der Kette aus Einzelfahrgestellen angepasst werden. Hierzu sollten soviel Kugeln (3) und Distanzstücke (4) zu einem Strömungskörper zusammengesetzt werden, dass jedem dicht an der Rohrleitung (2) liegendem Magnetpol eine magnetisierbare Kugel (3) gegenüber liegt. Distanzstücke (4), die in der Rohrleitung (2) zwischen den Einzelfahrzeugen angeordnet sind, brauchen nicht magnetisierbar zu sein. Dies gilt auch für die Distanzstücke (4) die sich gegenüber den Einzelfahrzeugen befinden, hier ist eine Magnetisierbarkeit allerdings von Vorteil.The drive force made available for the transport unit can be increased by means of a chain of interconnected single chassis, which can also consist of partial chassis. FIG. 4 shows how individual chassis can be connected to one another in a chain-like manner via joints ( 10 ) in order to form a chassis. The flow body must be adapted to the chain of single chassis. For this purpose, so many balls ( 3 ) and spacers ( 4 ) should be put together to form a flow body that each magnet pole lying close to the pipe ( 2 ) has a magnetizable ball ( 3 ) opposite it. Spacers ( 4 ), which are arranged in the pipeline ( 2 ) between the individual vehicles, need not be magnetizable. This also applies to the spacers ( 4 ) that are located opposite the individual vehicles, but magnetizability is an advantage here.
Die Gelenke zwischen den Einzelfahrgestellen, und die entlang der Oberfläche der Kugeln beweglichen Distanzstücke sorgen jeweils dafür, dass das Fahrgestell außen entlang einer gekrümmten Rohrleitung bewegt werden kann in dem es sich der Krümmung anpasst, und der Strömungskörper innerhalb der Rohrleitung einer Krümmung der Rohrleitung leicht folgt. The joints between the single chassis, and those along the surface of the Balls movable spacers ensure that the chassis outside can be moved along a curved pipe in which it is the Adapts curvature, and the flow body within the pipeline one Pipe bends easily follows.
Die Rohrleitung (2) muss befestigt werden können. Hierzu können die in Fig. 5 dargestellten, mit der Rohrleitung (2) verbundenen Ansatzstücke (11) verwendet werden, welche die Befestigung der Rohrleitung an einer Bahn erleichtern. Die Ansatzstücke (11) können als einzelne Segmente ausgeführt werden, damit die Rohrleitung (2) gebogen werden kann, um der Bahn in einem räumlichen Koordinatensystem folgen zu können.The pipe ( 2 ) must be able to be fastened. For this purpose, the connecting pieces ( 11 ) shown in FIG. 5 and connected to the pipeline ( 2 ) can be used, which facilitate the fastening of the pipeline to a track. The extension pieces ( 11 ) can be designed as individual segments so that the pipeline ( 2 ) can be bent in order to be able to follow the path in a spatial coordinate system.
In Fig. 6 ist als Ausführungsbeispiel die Verwendung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit in einem Transportsystem dargestellt. Auf einem geraden Stück der Bahn befindet sich eine Transporteinheit (12). Die Bahn ist ein mit zwei Schienen (13) versehenes U-Profil (14) entlang derer die Transporteinheit (12), getragen von Führungsrollen (15), bewegt werden kann. Durch einen am Schwenkarm (8) angebrachten Bolzen (16) ist die Transporteinheit (12) drehbar mit dem Fahrgestell verbunden. Das Fahrgestell bewegt sich entlang der Rohrleitung (2), welche über Ansatzstücke (11) mit dem U-Profil verbunden ist. Die Strömung eines flüssigen oder gasförmigen Fluids in der Rohrleitung (2) bewegt den Strömungskörper in Richtung der Strömung. Mit dem Strömungskörper wird auch das Fahrgestell und die damit verbundene Transporteinheit (12) bewegt.In FIG. 6, the use of the drive unit of the invention is shown in a transport system as an exemplary embodiment. A transport unit ( 12 ) is located on a straight section of the track. The track is a U-profile ( 14 ) provided with two rails ( 13 ) along which the transport unit ( 12 ), carried by guide rollers ( 15 ), can be moved. The transport unit ( 12 ) is rotatably connected to the chassis by a bolt ( 16 ) attached to the swivel arm ( 8 ). The chassis moves along the pipeline ( 2 ), which is connected to the U-profile via extensions ( 11 ). The flow of a liquid or gaseous fluid in the pipeline ( 2 ) moves the flow body in the direction of the flow. The chassis and the associated transport unit ( 12 ) are also moved with the flow body.
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