DE102005036437B3 - Tempering injection mold halves, especially for molding optical data carriers, using tempering agent circuits connectable with tempering agent channels synchronously with injection cycle - Google Patents

Tempering injection mold halves, especially for molding optical data carriers, using tempering agent circuits connectable with tempering agent channels synchronously with injection cycle Download PDF

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Abstract

In a method for tempering the halves (12, 14) of injection molds (10) with tempering agent (TA) channel(s) in each mold half and TA circuits (26, 28) at different temperatures, (a) the TA circuits are connectable with the TA channels synchronously with the injection cycle, (b) the cycle time is controlled by adjusting the TA circuit temperatures and (c) the product quality is controlled by adjusting the through-flow times in the TA circuits. A method is claimed for tempering the halves (12, 14) of plastics injection molds (10) with tempering agent (TA) channel(s) in each mold half and at least two temperature-regulated TA circuits (26, 28) at different temperatures, connectable with the TA channels of the mold halves as required. The novel features are that: (1) the TA circuits are connectable with the TA channels synchronously with the injection cycle; (2) the cycle time is controlled by adjusting the temperature levels in the two TA circuits; and (3) the product quality is controlled, as regards the ready-for-use criterion shaping depth of the information structure and the radial and tangential deformation, by adjusting the through-flow times in the two mold half TA circuits. An independent claim is included for corresponding apparatus, in which the selection of the TA circuits, the temperature levels in the circuits and the through-flow times in the TA channels of the two mold halves are regulated synchronously with the injection cycle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren der Formhälften von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen, insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften verbindbar sind.The The invention relates to a method for tempering the mold halves of Plastic injection molds, especially for the production of CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays and the like optical data carriers, with at least one Temperiermittelkanal in each mold half and at least two temperature-controlled Temperiermittelkreisen with different temperature level, which optionally with the Temperiermittelkanälen the mold halves are connectable.

Die Erfindung betrifft im übrigen eine Vorrichtung zum Temperieren der Formhälften von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.The Invention relates to the rest a device for tempering the mold halves of plastic injection molds according to the preamble of claim 2.

Bei der Herstellung von optischen Datenträgern der genannten Art im Kunststoff-Spritzgießverfahren werden Spritzgießwerkzeuge eingesetzt, deren Werkzeughälften von einem Temperiermittel durchströmt und auf ein bestimmtes Temperatur-Niveau temperiert werden. Zum Stand der Technik wird auf die DE 103 19 243 B3 und die DE 103 29 494 B3 der Anmelderin Bezug genommen. Die genaue Temperierung ist von großer Bedeutung, da durch die Temperierung die Qualität des Produkts in Bezug auf die Bewertungskriterien "radiale Verformung", "tangentiale Verformung", "Abformqualität der Informationsstruktur" und "optische Doppelbrechung im Substrat (Materialspannung)" wesentlich beeinflußt wird.In the production of optical data carriers of the type mentioned in the plastic injection molding process injection molding tools are used, the mold halves are flowed through by a temperature control and tempered to a certain temperature level. The prior art is on the DE 103 19 243 B3 and the DE 103 29 494 B3 the applicant referred. Precise temperature control is of great importance, since tempering significantly influences the quality of the product in terms of the evaluation criteria "radial deformation", "tangential deformation", "information structure impression quality" and "optical birefringence in the substrate (material stress)".

Der Fertigungsprozeß wird so eingestellt, dass eine hinreichend genaue Substratqualität bei möglichst kurzer Zykluszeit erzielt wird. Da eine gute Abformqualität der Informationsstruktur von optischen Datenträgern eine hohe Werkzeugtemperatur erfordert und eine kurze Zykluszeit eine niedrige Werkzeugtemperatur zur schnelleren Erstarrung der eingespritzten Kunststoffschmelze zur Bedingung hat, ist eine genaue Temperaturführung offensichtlich von größter Bedeutung. Heute sind Zykluszeiten von 2,0 – 2,3 Sek. für DVDs erreicht worden.Of the Manufacturing process becomes adjusted so that a sufficiently accurate substrate quality if possible short cycle time is achieved. Because a good impression quality of the information structure of optical data carriers requires a high mold temperature and a short cycle time a low mold temperature for faster solidification of the injected Plastic melt is a condition, an accurate temperature control is obviously of greatest importance. Cycle times of 2.0 - 2.3 seconds for DVDs are reached today Service.

Heute wird bei der Temperatureinstellung vor allem die radiale Verformung des Formlings berücksichtigt.today In the temperature setting, above all, the radial deformation of the molding.

Im Fertigungsprozeß muß die Temperatur der Werkzeuge je nach Disk-Format in einem Temperaturbereich von ca. 40° bis 145°C – z. B. 120°C beim DVD-Spritzgießprozeß – gehalten werden. Bereits Abweichungen von nur 0,5 bis 1,0° C können schon dazu führen, dass die entstehenden Produkte nicht brauchbar sind. Die genaue Temperatursteuerung ist daher entscheidende Voraussetzung für eine effektive Produktion.in the Manufacturing process must be the temperature of the Tools depending on the disk format in a temperature range of approx. 40 ° to 145 ° C - z. B. 120 ° C during the DVD injection molding process - held become. Even deviations of only 0.5 to 1.0 ° C can already lead to the resulting products are not usable. The exact temperature control is therefore crucial for effective production.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der obigen Art zu schaffen, mit denen die Zykluszeit im Spritzgießprozeß von optischen Datenträgern verkürzt und eine zielsichere Prozeßführung mittels reproduzierbaren Parametern in der Wirkungsweise der Temperiervorrichtung zur Steuerung der Produktqualität ermöglicht wird.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus of the above type, with which the cycle time in the injection molding of optical disks shortened and a purposeful process by means of reproducible parameters in the operation of the tempering to control product quality allows becomes.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass durch die Einstellung des Temperaturniveaus der beiden Temperiermittelkreise die Zykluszeit und durch die jeweils eingestellten Durchströmungszeiten in den beiden Formhälften der Temperiermittelkreise die Produktionsqualität des Artikels hinsichtlich der Fertigungskriterien Abformtiefe der Informationsstruktur und radiale und tangentiale Verformung gesteuert wird.to solution the object is the inventive method characterized in that that the two Temperiermittelkreise with the Temperiermittelkanälen the two mold halves are synchronously connected to the injection cycle and that by adjusting the temperature level of the two Temperiermittelkreise the cycle time and by the respective adjusted flow times in the two mold halves of Temperiermittelkreise the production quality of the article in terms the production criteria impression depth of the information structure and radial and tangential deformation is controlled.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die beiden Temperiermittelkreise mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die Auswahl des Temperiermittelkreises, dessen Temperaturnivau und die Durchströmungszeit durch den jeweiligen Temperiermittelkanal synchron zum Spritzzyklus regelt.In Connection with the preamble of claim 2 is the object solved by that the two Temperiermittelkreise with the Temperiermittelkanälen the two mold halves are synchronously connected to the injection cycle and that a control device is provided, the selection of the Temperiermittelkreises whose Temperaturnivau and the flow time through the respective Temperiermittelkanal synchronous to the injection cycle regulates.

Vorzugsweise sind Vorlauf und Rücklauf der Temperiermittelkreise mit Einlaß und Auslaß der Temperiermittelkanäle der Formhälften verbunden.Preferably are flow and return the Temperiermittelkreise connected to the inlet and outlet of the Temperiermittelkanäle the mold halves.

Die Auswahl des jeweils angeschlossenen Temperiermittelkreises erfolgt über die Steuerung von Ventilen, die die jeweils gewünschte Vorlaufleitung öffnen und die nicht gewünschte Vorlaufleitung schließen, so dass beide Temperiermittelkreise, die sich auf unterschiedlichem Temperatur-Niveau befinden, wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften verbunden werden können.The Selection of each connected tempering medium circuit via the Control of valves that open the respective desired flow line and the not desired Close the flow line, so that both Temperiermittelkreise, based on different Temperature level, optionally connected to the Temperiermittelkanälen the mold halves can be.

Die Erfindung ermöglicht eine Leistungssteigerung hinsichtlich Produktionsausstoß und Qualität im Fertigungsprozeß für optische Datenträger.The Invention allows an increase in output in terms of production output and quality in the manufacturing process for optical Disk.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Temperatur innerhalb der Temperiermittelkreise zu variieren, indem beispielsweise eine im Kreis enthaltene Heizeinrichtung eingeschaltet oder kühleres Temperiermittel zugeleitet wird. Als Temperiermittel kommt in der Regel Wasser in Betracht.It is according to the invention also possible, to vary the temperature within the temperature control circuit, for example, by turning on a heating device included in the circuit or cooler temperature control is forwarded. As a temperature control usually comes in water Consideration.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.in the The following is a preferred embodiment of the invention based the attached drawing explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt an einem Schaltschema eine Ausführungsform der Erfindung.The single figure shows a schematic diagram of an embodiment the invention.

In der Zeichnung ist im oberen Bereich ein Spritzgießwerkzeug 10 gezeigt. Das Spritzgießwerkzeug 10 umfaßt zwei Formhälften 12 und 14, von denen eine feststehend ist und die andere beweglich. In der Formhälfte 12 ist ein Auswerfer 16 gezeigt. Der Anguß erfolgt von rechts in der Zeichnung. Einzelheiten dieser Art sind hier nicht von Bedeutung. Die Formhälften 12 und 14 werden von jeweils wenigstens einem Temperiermittelkanal durchströmt. Dieser wird in der Zeichnung nur durch seine Einlässe 18,20 und Auslässe 22,24 verkörpert.In the drawing, an injection mold is in the upper area 10 shown. The injection mold 10 includes two mold halves 12 and 14 one of which is fixed and the other movable. In the mold half 12 is an ejector 16 shown. The sprue takes place from the right in the drawing. Details of this kind are not important here. The mold halves 12 and 14 in each case at least one temperature control medium channel flows through. This is in the drawing only through its inlets 18 . 20 and outlets 22 . 24 embodies.

Im übrigen sind zwei Temperiermittelkreise 26 und 28 vorgesehen, die mit den Formhälften 12 und 14 in Verbindung stehen. Der Temperiermittelkreis 26 weist einen Vorlauf 30 auf, der sich zu einem zweiten Vorlauf 32 verzweigt. Diese beiden Vorlaufleitungen 30 und 32 stehen mit den Einlässen 18 und 20 der Formhälften in Verbindung.Otherwise, there are two tempering agent circuits 26 and 28 provided with the mold halves 12 and 14 keep in touch. The temperature control circuit 26 has a lead 30 on, moving on to a second forerun 32 branched. These two supply lines 30 and 32 stand with the inlets 18 and 20 the mold halves in conjunction.

In den Vorlaufleitungen 30 und 32 sind Ventile 34 und 36 angeordnet, durch deren Stellung bestimmt wird, inwieweit Temperiermittel aus dem Temperiermittelkreis 26 in die Formhälften 12,14 einströmt.In the supply lines 30 and 32 are valves 34 and 36 is determined by their position, to what extent tempering from the Temperiermittelkreis 26 in the mold halves 12 . 14 flows.

Stromaufwärts des Ventils 34 befindet sich im Vorlauf 30 zunächst ein Temperatursensor 38 und sodann eine Förderpumpe 40. Der Auslaß 22 der linken Formhälfte 12 ist über eine Auslaßleitung 42, die mit einer Auslaßleitung 44 zusammengefaßt wird, mit einem Rücklauf 46 verbunden.Upstream of the valve 34 is in the lead 30 first a temperature sensor 38 and then a delivery pump 40 , The outlet 22 the left half of the mold 12 is via an outlet pipe 42 connected to an outlet pipe 44 is summarized, with a return 46 connected.

Der erste Temperiermittelkreis 26 wird geschlossen durch eine Verbindungsleitung 48 zwischen dem Vorlauf 30 und dem Rücklauf 46, in dem sich ein Ventil 50 befindet. Zwischen dem Rücklauf 46 und dem Vorlauf 30 befindet sich ferner eine Verbindungsleitung 52, die eine Heizeinrichtung 54 enthält. Mit Hilfe dieser Heizeinrichtung 54 kann die Temperatur des Temperiermittels im Temperiermittelkreis 26 angehoben werden. Eine Abkühlung des Temperiermittels erfolgt dadurch, dass über ein Ventil 56 kühleres Temperiermittel in den Temperiermittelkreis 26 eingelassen und über eine Leitung 58 in entsprechender Menge das wärmere Temperiermittel im Temperiermittelkreis 26 zurückgeführt wird.The first temperature control circuit 26 is closed by a connection line 48 between the lead 30 and the return 46 in which there is a valve 50 located. Between the return 46 and the lead 30 there is also a connection line 52 that have a heating device 54 contains. With the help of this heater 54 can the temperature of the temperature control in Temperiermittelkreis 26 be raised. A cooling of the temperature control takes place in that via a valve 56 cooler temperature control in the Temperiermittelkreis 26 taken in and over a wire 58 in an appropriate amount, the warmer temperature control in Temperiermittelkreis 26 is returned.

Wenn die beiden Ventile 34, 36 im Vorlauf zum Werkzeug geschlossen sind, wird durch die Verbindungsleitung 48, die die Funktion einer Bypass-Leitung hat und in der sich das Ventil 50 befindet, der Temperiermittel-Zirkulationskreis durch die Leitungen 30,48,46,52 geschlossen. Das Ventil 50 öffnet gegenläufig zu den im Werkzeugvorlauf befindlichen Ventilen 34,36.If the two valves 34 . 36 in the flow to the tool are closed, through the connecting line 48 which has the function of a bypass line and in which the valve 50 is located, the temperature control circulation circuit through the lines 30 . 48 . 46 . 52 closed. The valve 50 opens in opposite direction to the valves located in the tool advance 34 . 36 ,

Der zweite Temperiermittelkreis 28 ist vollständig identisch, so dass eine Beschreibung in allen Einzelheiten nicht notwendig ist. Zwei Vorlaufleitungen 60 und 62, die den Vorlaufleitungen 30 und 32 des ersten Temperiermittelkreises entsprechen, sind mit diesen verbunden.The second temperature control circuit 28 is completely identical, so that a description in detail is not necessary. Two supply lines 60 and 62 that the flow lines 30 and 32 correspond to the first Temperiermittelkreises are connected to these.

Die Auslaßleitungen 42 und 44 der beiden Formhälften 12 und 14 sind in einer Sammelleitung 64 zusammengefaßt. Die Sammelleitung 64 ist gleichermaßen mit dem Rücklauf 46 des ersten Temperiermittelkreises 26 als auch mit dem Rücklauf 66 des zweiten Temperiermittelkreises 28 verbunden.The outlet pipes 42 and 44 the two mold halves 12 and 14 are in a manifold 64 summarized. The manifold 64 is alike with the return 46 of the first temperature control medium circuit 26 as well as with the return 66 of the second temperature control medium circuit 28 connected.

Das Temperiermittel strömt in denjenigen Temperiermittelkreis 26 oder 28 zurück, in dem andererseits über die Ventile 34,36 oder die nicht bezeichneten Ventile eines anderen Temperiermittelkreises Temperiermittel entnommen wird.The temperature control medium flows into those tempering medium circuit 26 or 28 back, in the other hand, over the valves 34 . 36 or the unspecified valves of another temperature control medium temperature control is removed.

Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, die beiden Formhälften individuell mit Hilfe von zwei verfügbaren Temperiermittelströmen auf unterschiedlichem Temperatur-Niveau zu regeln und zugleich in Abhängigkeit zu dem jeweiligen Spritzzyklus Temperaturänderungen durchzuführen. Es kann sowohl das Temperatur-Niveau in den Temperiermittelkreisen 26 und 28 variiert werden als auch die Durchströmungszeit in den Temperiermittelkanälen im Werkzeug.By the invention, the possibility is created to regulate the two mold halves individually with the help of two available Temperiermittelströmen at different temperature levels and at the same time perform temperature changes depending on the particular injection cycle. It can both the temperature level in the Temperiermittelkreisen 26 and 28 be varied as well as the flow time in the Temperiermittelkanälen in the tool.

Es ist daher möglich, das Spritzgießwerkzeug zu Beginn eines Spritzzyklus auf ein erhöhtes Temperatur-Niveau zu bringen und hierdurch eine gute Abformqualität der Informationsstruktur zu gewährleisten und andererseits während der Abkühlphase das Temperatur-Niveau zu verringern und so den Zyklus zu verkürzen. Vor allem ist es wesentlich, die Temperatur in den beiden Temperiermittelkreisen so einzustellen, dass einerseits eine rasche und den Bedürfnissen angepaßte Erwärmung des Spritzgießwerkzeugs als auch andererseits eine rasche Abkühlung während der Kühlphase und damit ein kurzer Spritzzyklus erreicht werden können.It is therefore possible the injection mold at the beginning of a spray cycle to an elevated temperature level and thus a good impression quality of the information structure to ensure and on the other hand the cooling phase reduce the temperature level and thus shorten the cycle. In front In all, it is essential that the temperature in the two Temperiermittelkreisen so to adjust, on the one hand, a quick and the needs adapted warming of the injection mold as well as a rapid cooling during the cooling phase and thus a short injection cycle can be achieved.

Claims (7)

Verfahren zum Temperieren der Formhälften (12, 14) von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen (10), insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte (12, 14) und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen (26, 28) mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften (12, 14) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise (26, 28) mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften (12, 14) synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass durch die Einstellung des Temperaturniveaus der beiden Temperiermittelkreise die Zykluszeit und durch die jeweils eingestellten Durchströmungszeiten in den beiden Formhälften (12, 14) der Temperiermittelkreise (26, 28) die Produktionsqualität des Artikels hinsichtlich der Fertigungskriterien Abformtiefe der Informationsstruktur und radiale und tangentiale Verformung gesteuert werden.Method for tempering the mold halves ( 12 . 14 ) of plastic injection molds ( 10 ), in particular for the production of CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays and corresponding optical data carriers, with at least one temperature control medium channel in each half of the mold ( 12 . 14 ) and at least two temperature-controlled Temperiermittelkreisen ( 26 . 28 ) with different temperature levels, optionally with the temperature control channels of the mold halves ( 12 . 14 ), characterized in that the two temperature control medium circuits ( 26 . 28 ) with the Temperiermittelkanälen the two mold halves ( 12 . 14 ) are synchronously connected to the injection cycle and that by adjusting the temperature level of the two Temperiermittelkreise the cycle time and by the respective set flow times in the two mold halves ( 12 . 14 ) of the temperature control medium circuits ( 26 . 28 ) the production quality of the article with regard to the production criteria impression depth of the information structure and radial and tangential deformation are controlled. Vorrichtung zum Temperieren der Formhälften (12, 14) von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen (10), insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen (26, 28) mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften (12, 14) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften (12, 14) synchron zum Spritzgießprozeß verbindbar sind und dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die Auswahl des Temperiermittelkreises (26, 28), dessen Temperaturniveau und die jeweilige Durchströmungszeit durch den jeweiligen Temperiermittelkanal der beiden Formhälften (12, 14) synchron zum Spritzzyklus regelt.Device for tempering the mold halves ( 12 . 14 ) of plastic injection molds ( 10 ), in particular for the production of CDs, DVDs, HD-DVDs and corresponding optical data carriers, with at least one temperature control medium channel in each mold half and at least two temperature-controllable temperature control medium circuits ( 26 . 28 ) with different temperature levels, optionally with the temperature control channels of the mold halves ( 12 . 14 ) are connectable, characterized in that the two Temperiermittelkreise with the Temperiermittelkanälen the two mold halves ( 12 . 14 ) are synchronously connectable to the injection molding process and that a control device is provided which the selection of Temperiermittelkreises ( 26 . 28 ), the temperature level and the respective flow through the respective temperature control of the two mold halves ( 12 . 14 ) synchronously with the injection cycle. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vorlauf und Rücklauf (30, 32, 60, 62, 46, 66) der Temperiermittelkreise (26, 28) mit Einlaß und Auslaß (18, 20, 22, 24) der Formhälften (12, 14) verbunden sind.Apparatus according to claim 2, characterized in that flow and return ( 30 . 32 . 60 . 62 . 46 . 66 ) of the temperature control medium circuits ( 26 . 28 ) with inlet and outlet ( 18 . 20 . 22 . 24 ) of the mold halves ( 12 . 14 ) are connected. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorlauf (30) der beiden Temperiermittelkreise (26, 28) Förderpumpen (40) vorgesehen sind.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that in the flow ( 30 ) of the two temperature control medium circuits ( 26 . 28 ) Feed pumps ( 40 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Temperiermittelkreisen (26, 28) Heizeinrichtungen (54) zur Erwärmung des Temperiermittels vorgesehen sind.Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that in the Temperiermittelkreisen ( 26 . 28 ) Heating devices ( 54 ) are provided for heating the temperature control. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiermittelkreise (26, 28) Anschlüsse für kühles Temperiermittel aufweisen.Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the Temperiermittelkreise ( 26 . 28 ) Have connections for cool temperature control. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorlauf und Rücklauf (30, 32, 60, 62, 46, 66) der Temperiermittelkreise (26, 28) steuerbare Ventile (34, 36, 52) vorgesehen sind.Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that in flow and return ( 30 . 32 . 60 . 62 . 46 . 66 ) of the temperature control medium circuits ( 26 . 28 ) controllable valves ( 34 . 36 . 52 ) are provided.
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