DE102005037274A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von zylindrischen Formteilen nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen zylindrischen Formteilen, insbesondere Deckeln, wie Tubendeckeln, aus thermoplastischen Kunststoffen vorgeschlagen, indem der Kunststoff plastifiziert, in den Formraum eines Formwerkzeugs überführt, abgekühlt und anschließend dem Formwerkzeug entnommen wird. Vor Überführen des plastifizierten Kunststoffes in das Formwerkzeug wird eine Folie in dem Formraum des Formwerkzeugs angeordnet und die Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zumindest mantelseitig mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt. Um für eine einwandfreie und dauerhafte Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial des Formteils und der Folie zu sorgen und insbesondere eine praktisch vollständige Bedeckung der Mantelfläche des Formteils mit der Folie zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von höchstens etwa 3,0 mm aufweist, und/oder daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, auf welchem die Folie angeordnet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen zylindrischen Formteilen, insbesondere Dekkeln, wie Tubendeckeln, aus thermoplastischen Kunststoffen, indem der Kunststoff plastifiziert, in den Formraum eines Formwerkzeug überführt, abgekühlt und anschließend dem Formwerkzeug entnommen wird, wobei vor Überführen des plastifizierten Kunststoffes eine Folie in dem Formraum des Formwerkzeugs angeordnet und die Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zumindest mantelseitig mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt wird. Die Erfindung ist ferner auf eine insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Herstellung von im wesentlichen zylindrischen Formteilen, insbesondere Deckeln, wie Tubendeckeln, aus thermoplastischen Kunststoffen gerichtet, wobei die Vorrichtung wenigstens ein Formwerkzeug, in dessen Formraum der plastifizierte Kunststoff überführbar ist, und wenigstens eine dem Formraum des Formwerkzeugs zugeordnete Zuführeinheit aufweist, welche zum Anordnen einer Folie in dem Formraum vor Überführen des plastifizierten Kunststoffes in den Formraum ausgebildet ist, um die Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zumindest mantelseitig mit dem Kunststoffmaterial zu hinterspritzen.
- Das Verfahren des In-Mold-Labeling findet gegenwärtig verbreiteten Einsatz, so beispielsweise zur Herstellung von dekorativen Formteilen in Form von Gehäusen, z.B. von elektrischen oder elektronischen Geräten, Verpackungsbehältern, in der Automobilindustrie, insbesondere für Innenverkleidungsteile von Fahrzeugen, etc. Dabei wird eine die Deckschicht des fertigen Formteils bildende dekorative Folie in den Formraum eines geeigneten Formwerkzeugs eingelegt und anschließend mit dem plastifizierten Kunststoffmaterial hinterspritzt, so daß zwischen dem thermoplastischen Kunststoffmaterial und der Folie eine Schmelzverbindung erzeugt wird. Anschließend wird der plastifizierte Kunststoff unter Abkühlen erstarrt und das fertige Formteil dem Formraum entnommen. Die Folie weist in der Regel einen dekorativen Aufdruck auf und ist häufig laminatartig aufgebaut, wobei sie beispielsweise an ihrer der in den Formraum eingespritzten Polymerschmelze zugewandten Seite eine Kunststoffschicht aus einem Polymer mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt aufweist, um für eine innige Schmelzverbindung zu sorgen, während an diese eine Kunststoffschicht aus einem Polymer mit einem demgegenüber höheren Schmelzpunkt (gegebenenfalls aus demselben Polymer, aber mit einer größeren Kettenlänge der Moleküle) nach außen anschließt. Darüber hinaus können weitere Schichten vorgesehen sein, wie insbesondere solche mit einer nach außen sichtbaren dekorativen Farbgebung, Aufdrucken oder dergleichen.
- Während mit dem genannten Verfahren des In-Mold-Labeling sowohl relativ große als auch flächige Bauteile verhältnismäßig einfach herstellbar sind, hat sich gezeigt, daß bei zylindrischen Formteilen insbesondere dann Probleme auftreten können, wenn sie relativ kleinformatig sein sollen. Als Beispiel seien Deckel, beispielsweise Deckel zum Verschließen von Tuben zur Aufnahme von Pflegeprodukten, wie Haarpflegeprodukten, Cremes, Lotionen etc., Nahrungsmitteln, Nahrungsergänzungsmitteln etc. erwähnt. Hierbei kommt es häufig zu einer nur unzureichenden Verbindung des Kunststoffmaterials des Formteils mit der Folie, was es aus ästhetischen Gründen zu vermeiden gilt. Insbesondere ist eine im wesentlichen vollflächige Beschichtung der Mantelfläche des Formteils mit einer dekorativen Folie praktisch nicht möglich, ohne daß es insbesondere im Randbereich zu einer partiellen Ablösung der Folie und/oder zu partiellen Überständen der Folie gegenüber der Außenkontur des eigentlichen Formteils kommt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.
- In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von höchstens etwa 3,0 mm aufweist, und/oder daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, auf welchem die Folie angeordnet wird.
- In vorrichtungstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung ferner bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, daß der Formraum des Formwerkzeugs zwischen seiner Mantelfläche und seiner Grundfläche einen Radius von höchstens etwa 3,0 mm aufweist, und/oder daß der Formraum des Formwerkzeugs einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, auf welchem die Folie anordbar ist.
- Die Erfindung ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise eine optisch ästhetische, einwandfreie und dauerhafte Verbindung zwischen der Kunststoffmatrix des Formteils und der zumindest mantel- bzw. umfangsseitig auf dieses aufgebrachten, dekorativen Folie, wobei partielle Ablösungen oder Überstände der Folie von der Kontur des Formteils fort zuverlässig vermieden werden. Dies gilt insbesondere auch für Folien mit einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit sowie für den häufig erwünschten Fall, daß praktisch die gesamte Mantelfläche des Formteils von der Folie bedeckt werden soll. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Folie zu diesem Zweck nicht etwa während des Spritzvorgangs möglichst tief in das plastifizierte Kunststoffmaterial eingebettet werden muß, sondern der erfindungsgemäß sehr klein gewählte Radius zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche und/oder der Vorsprung des Formraums begrenzt eine definierte Fläche, an welcher eine einwandfreie Schmelzverbindung zwischen dem in den Formraum eingespritzten Kunststoffmaterial und der Folie möglich ist. Die Erfindung ist insbesondere auch im Falle des Einsatzes von Folien mit einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit und/oder im Falle der Erzeugung sehr kleiner zylindrischer Formteile bzw. solchen mit einer starken Krümmung der Mantelfläche, wie beispielsweise Deckel von Tuben, von Vorteil.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von höchstens etwa 2,0 mm aufweist. Dabei kann in vorteilhafter Ausgestaltung insbesondere ein Formwerkzeug eingesetzt werden, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von mindestens etwa 0,1 mm, insbesondere von mindestens etwa 0,2 mm, aufweist.
- Was den erfindungsgemäß alternativ oder zusätzlich zu dem vorgenannten – kleinen – Radius vorgesehenen mantelseitigen Vorsprung betrifft, so sieht eine bevorzugte Ausführung vor, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, welcher sich um die gesamte Mantelfläche erstreckt, so daß ein Aufbringen der Folie im wesentlichen um den gesamten Umfang des Formteils möglich ist.
- Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, dessen Dicke wenigstens etwa 30 μm, insbesondere wenigstens etwa 50 μm, beträgt. Ferner kann es von Vorteil sein, wenn ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, dessen Dicke höchstens etwa 130 μm, insbesondere höchstens etwa 110 μm, beträgt.
- Insbesondere kann es zweckmäßig sein, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Dicke etwa der Dicke des mantelseitigen Vorsprungs des Formraums des Formwerkzeugs entspricht.
- Wie bereits angedeutet, kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, daß eine sich im wesentlichen um den gesamten Umfang der Mantelfläche des Formraums des Formwerkzeugs erstreckende Folie eingesetzt wird. Um in diesem Fall an den einander zugewandten Stoßkanten der Folie eine zumindest partielle Überlappung ihrer Enden sicher zu vermeiden, ist in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Länge geringfügig, beispielsweise um etwa 0,1 mm, kürzer ist als der Umfang der Mantelfläche des Formraums des Formwerkzeugs. Ein hierbei gegebenenfalls entstehender Spalt ist praktisch nicht sichtbar oder ertastbar, zumal er während des Einspritzens des plastifizierten Kunststoffmaterials gänzlich ausgefüllt wird. Wird vorzugsweise eine transparente Folie eingesetzt, welche an zumindest einer ihrer einander zugewandten Kanten nicht mit einem Aufdruck versehen ist, so ist eine ästhetisch einwandfreie Deckschicht ohne jegliche Sichtbarkeit ihrer parallel zur Längsachse des zylindrischen Formteils verlaufenden Kanten gewährleistet.
- Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein Formwerkzeug während des Einspritzens von plastifiziertem Kunststoff; -
2 eine Detailansicht des Formraums des Formwerkzeugs gemäß1 im Querschnitt; -
3 eine der2 entsprechende Querschnittsansicht einer alternativen Ausgestaltung des Formraums eines Formwerkzeugs; -
4 eine Querschnittsansicht eines mittels des Formwerkzeugs gemäß1 und2 herstellbaren zylindrischen Formteils in Form eines Tubendeckels; -
5 eine Detailansicht des Formteils gemäß4 im Übergang seiner Mantel- und Grundfläche im Querschnitt; und -
6 eine der5 entsprechende Detailansicht eines mittels des Formwerkzeugs gemäß3 herstellbaren zylindrischen Formteils in Form eines Tu bendeckels im Querschnitt. - In
1 ist eine schematische Ansicht eines Formwerkzeugs1 einer im übrigen nicht näher wiedergegebenen Vorrichtung zur Herstellung von zylindrischen Formteilen in Form von Tubendeckeln (vgl.2 ) dargestellt. Das Formwerkzeug1 umfaßt ein Unterwerkzeug1a mit einem Formraum2 , welcher über einen Spritzkanal3 mit einer Spritzgießeinrichtung (nicht gezeigt) in Verbindung steht, um den Formraum2 des Formwerkzeugs1 mit einem schraffiert dargestellten plastifizierten Kunststoffmaterial zu beaufschlagen. Ein Formkern1b begrenzt des Formraum2 auf der dem Unterwerkzeug gegenüberliegenden Seite. Die Vorrichtung kann insbesondere eine Mehrzahl solcher Formwerkzeuge1 umfassen und weist weiterhin eine als solche bekannte Zuführeinheit (nicht gezeigt) auf, welche zum Anordnen einer Folie in dem Formraum2 des Formwerkzeugs1 vor dem Einspritzen der Kunststoffschmelze ausgebildet ist, um die Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zumindest mantelseitig mit dem Kunststoffmaterial zu hinterspritzen. - Wie aus
2 ersichtlich, besitzt der zylindrische Formraum2 des Unterwerkzeugs1a des Formwerkzeugs1 eine etwa senkrechte oder leicht nach unten in Richtung der Grundfläche4 konvergierende Mantelfläche5 , welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel geringfügig konkav gewölbt ist. Um für eine einwandfreie und dauerhafte Schmelzverbindung zwischen dem Kunststoffmaterial des zu erzeugenden Formteils und der um die Mantelfläche5 des Formwerkzeugs1 eingebrachten Folie (in2 nicht dargestellt) nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zu sorgen, beträgt der zwischen der Mantelfläche5 und der Grundfläche4 angeordnete Radius R des Formraums2 höchstens etwa 3,0 mm auf, vorzugsweise höchstens etwa 2,0 mm, wodurch eine praktisch gänzlich Dekorierung der Mantelfläche des zu erzeugenden Formteils un ter sicherer Vermeidung eines auch partiellen Ablösens der Folie sichergestellt wird. Der Radius R beträgt ferner vorzugsweise mindestens etwa 0,1 mm, insbesondere mindestens etwa 0,2 mm, um für eine einwandfreie Entnahme des fertigen Formteils aus dem Formraum2 des Formwerkzeugs1 zu sorgen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Radius von etwa 1,0 mm vorgesehen. - In
3 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs1 wiedergegeben, welches gleichfalls eine einwandfreie und dauerhafte Schmelzverbindung zwischen dem Kunststoffmaterial des zu erzeugenden Formteils und der um die Mantelfläche5 des Formwerkzeugs1 eingebrachten Folie (in3 nicht dargestellt) unter sicherer Vermeidung eines auch partiellen Ablösens der Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling gewährleistet. Wie aus3 ersichtlich, ist die Mantelfläche5 des Formraums2 des Unterwerkzeugs1a des Formwerkzeugs1 mit einem radial nach außen vorstehenden Vorsprung6 ausgebildet, welcher sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel um die gesamte Mantelfläche5 des Formraums erstreckt. Der Radius R' zwischen der hier ebenfalls geringfügig konkav gewölbten Grundfläche4 und der Mantelfläche5 des Formraums2 kann in diesem Fall auch größer 3 mm sein, wobei es selbstverständlich auch möglich ist, den kleinen Radius R des Formwerkzeugs gemäß2 mit dem Absatz6 des in3 wiedergegebenen Formwerkzeugs zu kombinieren. Die Dicke D des etwa zylindrischen Vorsprungs6 beträgt vorzugsweise zwischen etwa 30 μm und etwa 130 μm, insbesondere zwischen etwa 50 μm und etwa 110 μm. Die Dicke D des Vorsprungs6 kann insbesondere etwa der Dicke der zu hinterspritzenden Folie entsprechend gewählt werden, so daß die in das Formwerkzeug1 eingelegte Folie gerade in dem Absatz6 aufgenommen werden kann, wobei sich für das In-Mold-Labeling von Tubendeckeln geeignete dekorative Folien mit einer Dicke von etwa 55 μm bis etwa 80 μm bewährt haben. -
4 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform eines mittels des Formwerkzeugs gemäß1 und2 erhaltenen zylindrischen Formteils10 in Form eines Tubendeckels, welcher über praktisch die gesamte Mantelfläche15 mit einer hierauf außenseitig aufgebrachten dekorativen Folie11 versehen ist. Der Radius R zwischen der Mantelfläche15 und der konkaven Grundfläche14 beträgt entsprechend dem Radius R des Formraums2 des Formwerkzeugs1 gemäß1 und2 etwa 1 mm. An die Grundfläche14 ist nach innen vorstehend ein Innengewinde17 angeformt, dessen komplementäre Form an dem Formkern1b (1 , dort nicht näher gezeigt) vorgesehen ist. - Ein Detailschnitt im Bereich des Radius R zwischen der Grundfläche
14 und der Mantelfläche15 des in4 dargestellten Formteils10 ist in5 wiedergegeben. Wie der5 zu entnehmen ist, erstreckt sich die außenseitig auf die Mantelfläche15 durch In-Mold-Labeling aufgebrachte Folie18 bis an das obere Ende des Radius R, wobei die Außenseite der Folie18 bündig in das dort die Außenfläche des Formteils bildenden, gespritzten Kunststoffmaterials (schraffiert dargestellt) übergeht. -
6 zeigt schließlich eine der5 entsprechende Detailansicht eines mittels des in3 dargestellten Formwerkzeugs1 erhaltenen zylindrischen Formteils, bei welchem die durch In-Mold-Labeling aufgebrachte Folie18 infolge des Absatzes6 des Formwerkzeugs1 gemäß3 – im vorliegenden Fall etwa mit ihrer gesamten Dicke – von der Mantelfläche15 des Formteils vorsteht. Wie bereits erwähnt, kann der Radius R' in diesem Fall – wenn auch nicht notwendigerweise – größer sein als der Radius R gemäß5 .
Claims (16)
- Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen zylindrischen Formteilen, insbesondere Deckeln, wie Tubendekkeln, aus thermoplastischen Kunststoffen, indem der Kunststoff plastifiziert, in den Formraum eines Formwerkzeug überführt, abgekühlt und anschließend dem Formwerkzeug entnommen wird, wobei vor Überführen des plastifizierten Kunststoffes eine Folie in dem Formraum des Formwerkzeugs angeordnet und die Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zumindest mantelseitig mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von höchstens etwa 3,0 mm aufweist, und/oder daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, auf welchem die Folie angeordnet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von höchstens etwa 2,0 mm aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, welches zwischen der Mantelfläche und der Grundfläche des Formraums einen Radius von mindestens etwa 0,1 mm, insbesondere von mindestens etwa 0,2 mm, aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, welcher sich um die gesamte Mantelfläche erstreckt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, dessen Dicke wenigstens etwa 30 μm, insbesondere wenigstens etwa 50 μm, beträgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formwerkzeug eingesetzt wird, dessen Formraum einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, dessen Dicke höchstens etwa 130 μm, insbesondere höchstens etwa 110 μm, beträgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Dicke etwa der Dicke des mantelseitigen Vorsprungs des Formraums des Formwerkzeugs entspricht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich im wesentlichen um den gesamten Umfang der Mantelfläche des Formraums des Formwerkzeugs erstreckende Folie eingesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Länge geringfügig kürzer ist als der Umfang der Mantelfläche des Formraums des Formwerkzeugs.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine transparente Folie eingesetzt wird, welche an zumindest einer ihrer einander zugewandten Kanten nicht mit einem Aufdruck versehen ist.
- Vorrichtung zur Herstellung von im wesentlichen zylindrischen Formteilen, insbesondere Deckeln, wie Tubendeckeln, aus thermoplastischen Kunststoffen, mit wenigstens einem Formwerkzeug, in dessen Formraum der plastifizierte Kunststoff überführbar ist, und mit wenigstens einer dem Formraum des Formwerkzeugs zugeordneten Zuführeinheit, welche zum Anordnen einer Folie in dem Formraum vor Überführen des plastifizierten Kunststoffes in den Formraum ausgebildet ist, um die Folie nach dem Verfahren des In-Mold-Labeling zumindest mantelseitig mit dem Kunststoffmaterial zu hinterspritzen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum des Formwerkzeugs zwischen seiner Mantelfläche und seiner Grundfläche einen Radius von höchstens etwa 3,0 mm aufweist, und/oder daß der Formraum des Formwerkzeugs einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, auf welchem die Folie anordbar ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum des Formwerkzeugs zwischen seiner Mantelfläche und seiner Grundfläche einen Radius von höchstens etwa 2,0 mm aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum des Formwerkzeugs zwischen seiner Mantelfläche und seiner Grundfläche einen Radius von mindestens etwa 0,1 mm, insbesondere von mindestens etwa 0,2 mm, aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum des Formwerkzeugs einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, welcher sich um die gesamte Mantelfläche erstreckt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum des Formwerkzeugs einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, dessen Dicke wenigstens etwa 30 μm, insbesondere wenigstens etwa 50 μm, beträgt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum des Formwerkzeugs einen mantelseitigen Vorsprung aufweist, dessen Dicke höchstens etwa 130 μm, insbesondere höchstens etwa 110 μm, beträgt.
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