DE102007039096A1 - Method for hot-forming and hardening a sheet metal component in an extrusion press tool, comprises introducing a heated sheet metal section in the opened cooled extrusion press tool between a stencil and a stamp, and closing the press tool - Google Patents

Method for hot-forming and hardening a sheet metal component in an extrusion press tool, comprises introducing a heated sheet metal section in the opened cooled extrusion press tool between a stencil and a stamp, and closing the press tool Download PDF

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Abstract

The method for hot-forming and hardening a sheet metal component in an extrusion press tool (1), comprises introducing a heated sheet metal section (6) in the opened cooled extrusion press tool between a stencil (2) and a stamp (3), closing the press tool, forming the sheet metal section corresponding to the form of the stencil and the stamp, and hardening the sheet metal section in the cooled press tool in the contact area between the stencil and the stamp by quenching. The heated sheet metal section overlaps the closing zone between the stencil and the stamp by a corresponding section form. The method for hot-forming and hardening a sheet metal component in an extrusion press tool (1), comprises introducing a heated sheet metal section (6) in the opened cooled extrusion press tool between a stencil (2) and a stamp (3), closing the press tool, forming the sheet metal section corresponding to the form of the stencil and the stamp, and hardening the sheet metal section in the cooled press tool in the contact area between the stencil and the stamp by quenching. The heated sheet metal section overlaps the closing zone between the stencil and the stamp by a corresponding section form partially with a boundary region (7, 8), so that during closing the press tool, the boundary region has no tool plant contact still it is not strongly cooled and hardened. The boundary region is post-formed in a subsequent post-forming process step by a relative motion between tool parts and reaches to a cooled tool region for hardening in plant. The stencil is replaced by the stamp in the post-forming process step with the formed sheet metal section and the boundary region without tool contact in pressing direction of the stamp by a further stamp movement between post-forming jaws. The outstanding boundary region of the sheet metal section is placed at the post-forming jaws against the pressing direction and is hardened by plant contact to the cooled press tool. The post-forming jaws are bottom-fixedly attached and the stencil is downwardly displaced by the stamp against a supporting force in the post-forming process step, if necessary after unlocking, so that the outstanding boundary region of the sheet metal section is upwardly placed at the post-forming jaws. A steel plate is used as sheet metal section, from which the sheet metal component is formed with flanges. The boundary region of the sheet metal section placed post-forming process step forms the flanges. The sheet metal section is heated in a furnace at 950[deg] C and then supplied to the opened cooled press tool. An independent claim is included for a device for hot-forming and hardening a sheet metal component in an extrusion press tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmumformen und Härten eines Blechbauteils in einem Ziehwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The The invention relates to a method for hot working and hardening a sheet metal component in a drawing tool according to the preamble of Claim 1 and an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 6.

Beim allgemein bekannten Verfahren zum Warmumformen und Härten (Presshärten) von Stahlblech wird dieses in einem Ofen auf etwa 950°C erhitzt und mit einem gekühlten Ziehpresswerkzeug, welches analog herkömmlicher Ziehwerkzeuge aus Stempel, Blechhalter und Matrize besteht umgeformt. Das Stahlblech als Blechplatine wird dabei im gekühlten Ziehpresswerkzeug abgeschreckt und durch eine Gefügeumwandlung (Martensitbildung) gehärtet.At the well-known methods for hot working and hardening (Press hardening) of sheet steel this is done in an oven heated to about 950 ° C and cooled with a Drawing press tool, which is analogous to conventional drawing tools stamp, sheet metal holder and die are reshaped. The steel sheet as sheet metal plate is doing in the cooled drawing die quenched and hardened by microstructural transformation (martensite formation).

Ein Nachformen des Blechs z. B. zum Abstellen von Flanschen ist nicht mehr möglich, da durch die im Ziehpresswerk erfolgte Abschreckung bereits die Gefügeänderung und damit die Härtung stattgefunden hat. Ohne erneutes Aufheizen ist eine weitere Umformung des Materials nicht möglich, so dass bisher regelmäßig beim Warmumformen die gesamte herzustellende Geometrie auf den Stempel gelegt und mit dem Stempel in einem Verfahrensschritt umgeformt wird.One Reshaping the sheet z. B. for parking flanges is not more possible because of the already in the drawing press quenching the structure change and thus the hardening took place Has. Without renewed heating is a further transformation of the material not possible, so far so regularly During hot forming, the entire geometry to be produced is placed on the stamp and is formed with the stamp in one process step.

Bei Modifikationen des vorstehenden allgemein bekannten Verfahren zum Warmumformen ( DE 102 47 301 A1 ) wird ein glühend erhitzter Blechzuschnitt in das geöffnete Ziehpresswerkzeug eingebracht und vor dem Umformvorgang frei liegend abgestützt, wodurch sich der Blechzuschnitt randseitig für eine leichtere Einwölbung in die Matrize leicht abkühlen soll.In modifications of the above well-known method of hot working ( DE 102 47 301 A1 ), a glowing heated sheet metal blank is introduced into the open drawing die and supported freely before forming, whereby the sheet metal blank should be slightly cool edge for easier vaulting in the die.

Weiter sind Verfahren zum Warmumformen und partiellen Härten von Blechbauteilen bekannt, wobei die Werkzeughälften segmentweise unterteilt und durch Wärmedämmungen voneinander getrennt sind. Damit können in den einzelnen Segmenten unterschiedliche Heiz- und Kühltemperaturen eingestellt werden, wodurch sich Blechbauteile mit bereichsweise unterschiedlicher Härte herstellen lassen ( DE 10 2005 032 113 B3 ; DE 10 2004 026 762 A1 ). Auch bei diesen Verfahren wird die Umformung und Härtung in einem Verfahrensschritt durchgeführt.Further, methods for hot forming and partial hardening of sheet metal components are known, wherein the tool halves are divided into segments and separated by thermal insulation. In this way, different heating and cooling temperatures can be set in the individual segments, as a result of which sheet metal components with regions of different hardness can be produced ( DE 10 2005 032 113 B3 ; DE 10 2004 026 762 A1 ). Also in these methods, the forming and curing is carried out in one process step.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Warmumformen und Härten eines Blechbauteils so weiterzubilden, dass konstruktive und fertigungstechnische Freiräume hinsichtlich der Bauteilgeometrie, insbesondere bei Flanschgeomtrien bei hoher Bauteilqualität geschaffen werden.task The invention is a generic method and a generic device for hot forming and hardening a sheet metal component so that constructive and production-related open spaces regarding the component geometry, especially at Flanschgeomtrien at high Component quality are created.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is in terms of the method with the features of the claim 1 solved.

Gemäß Anspruch 1 überragt der erhitzte Blechzuschnitt durch eine entsprechende Zuschnittform zumindest teilweise mit einem Randbereich den Schließbereich zwischen Matrize und Stempel, so dass bei geschlossenem Ziehpresswerkzeug dieser Randbereich keinen Werkzeuganlagekontrakt an gekühlte Werkzeugteile hat. Damit ist der Randbereich vorerst noch nicht so stark gekühlt, dass eine Härtung erfolgt, wodurch er noch gut formbar bleibt. In einem anschließenden Nachform-Verfahrensschritt wird durch eine Relativ bewegung zwischen Werkzeugteilen der Randbereich nachgeformt und gelangt dabei für eine Härtung in Anlage zu gekühlten Werkzeugbereichen. Für eine solche Nachformung können sowohl Bewegungen des Stempels oder der Matrize relativ zu feststehenden zusätzlichen Werkzeugteilen verwendet werden oder solche zusätzliche Werkzeugteile sind für die Nachformung bewegbar ausgeführt.According to claim 1 projects beyond the heated sheet metal blank by a corresponding Blank form at least partially with a border area the closing area between die and stamp, so that with closed drawing press tool this edge area no tool investment contract to cooled Tool parts has. So that the edge area is not yet cooled so much that hardening takes place he still remains malleable. In a subsequent post-forming process step is by a relative movement between tool parts of the edge region reformed and thereby arrives for hardening in contact with cooled tool areas. For Such reshaping can both movements of the stamp or the die relative to fixed additional ones Tool parts are used or such additional tool parts are designed to be movable for the reshaping.

Durch die angegebene Nachformung in einem separaten weiteren Verfahrensschritt können mit weiteren Gestaltungsfreiräumen Randbereiche insbesondere zur Flanschgeomterie nachgeformt und gehärtet werden. Beim Versuch die hier möglichen Gestaltungsgeometrien in nur einem Umformschritt mit den bekannten Warmumformverfahren durchzuführen hat sich zudem gezeigt, dass sich bei einer solchen Umformung nachteilig häufig Materialaufdickungen bzw. Oberflächenunruhen durch Faltenbildung während der Umformung ergeben. Diese Nachteile treten bei der erfindungsgemäßen zweistufigen Umformung mit einem Nachform-Verfahrensschritt nicht auf, so dass eine hohe Bauteilqualität erhalten wird. Im Vergleich zum Ziehen mit Blechhaltern ist zudem ein geringerer Materialeinsatz erforderlich.By the indicated reshaping in a separate further process step can border areas in particular with further creative freedom nachgeformt and hardened to the flange geometry. At the Try the here possible design geometries in only to perform a forming step with the known hot forming process has also shown that disadvantageous in such a deformation often material thickening or surface riots by wrinkling during forming. These disadvantages occur in the two-stage according to the invention Forming with a post-forming process step not on, so that a high component quality is obtained. Compared to Drawing with sheet metal holders is also a lesser material usage required.

Einfach und vorteilhaft wird nach Anspruch 2 im Nachform-Verfahrensschritt die Matrize durch den Stempel mit dem dazwischenliegenden geformten Blechzuschnitt und mit dem Randbereich noch ohne Werkzeugkontakt in Pressrichtung des Stempels durch eine weitere Stempelbewegung zwischen Nachformbacken verdrängt. Dadurch wird der überragende Randbereich an den Nachformbacken entgegen der Pressrichtung abgestellt und durch Anlagekontakt zum gekühlten Werkzeug gehärtet.Easy and is advantageous according to claim 2 in the post-forming process step the die through the punch with the intermediate formed sheet metal blank and with the edge area still without tool contact in the pressing direction of the punch by another punch movement between Nachformbacken repressed. This will make the towering edge area parked against the Nachformbacken against the pressing direction and cured by contact with the cooled tool.

Das Verfahren ist nach Anspruch 3 besonders einfach und mit wenig Aufwand durchzuführen, indem die Nachformbacken bodenfest angebracht sind und im Nachform-Verfahrensschritt die Matrize dazwischen gegen eine Stützkraft, gegebenenfalls nach einer Entriegelung, durch den darüber liegenden Stempel nach unten verdrängt wird. Damit wird der überragende Randbereich des Blechzuschnitts an den Nachformbacken nach oben abgestellt.The Method is particularly simple and with little effort according to claim 3 perform by the Nachformbacken are fixed to the ground and in the postforming step, the die therebetween against a Support force, possibly after unlocking, by displaced the overlying stamp down becomes. This is the superior edge of the sheet metal blank the Nachformbacken turned off upwards.

Zweckmäßig wird nach Anspruch 4 als Blechzuschnitt eine Stahlblechplatine verwendet, aus der ein Blechbauteil mit Flanschen geformt wird, dabei werden die Flansche aus den im Nachform-Verfahrensschritt abgestellten Randbereichen gebildet.expedient is used according to claim 4 as a sheet metal blank sheet steel board, from a sheet metal component is formed with flanges, while the Flanges formed from the parked in Nachform process step border areas.

Nach Anspruch 5 wird der Blechzuschnitt vor der Umformung in einem Ofen auf vorzugsweise etwa 950°C erhitzt und dann dem geöffneten gekühlten Ziehpresswerkzeug zugeführt.To Claim 5 is the sheet metal blank before forming in an oven heated to preferably about 950 ° C and then the open supplied cooled drawing die.

Gemäß der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.According to the Device, the object is achieved with the features of claim 6.

Dazu besteht die Vorrichtung aus einem Ofen zur Erhitzung eines Blechzuschnitts vorzugsweise auf 950°C mit einer nachgeordneten Transporteinheit zum Weitertransport und aus einem Ziehpresswerkzeug mit einem Stempel und einer Matrize. Erfindungsgemäß weist das Ziehpresswerkzeug weiter Nachformbacken auf, wobei diese bodenfest angebracht sind und nach oben abragen. Zudem ist die Matrize aus einer ersten angehobenen Position für den ersten Formverfahrensschritt zwischen den Nachformbacken in eine zweite abgesenkte Position beim Nachform-Verfahrensschritt gegen eine Stützkraft durch den darüber liegenden Stempel verdrängbar. Eine solche Vorrichtung ist relativ einfach aufzubauen und zu betreiben.To If the device consists of an oven for heating a sheet metal blank preferably at 950 ° C with a downstream transport unit for onward transport and from a drawing press tool with a stamp and a die. According to the invention, the drawing press tool Continue Nachformbacken, which are fixed to the ground and project upwards. In addition, the die is raised from a first Position for the first molding process step between the Nachformbacken in a second lowered position in the post-forming process step against a support force through the overlying Stamp displaceable. Such a device is relative easy to set up and operate.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.Based a drawing, the invention is explained in detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1a ein geöffnetes Ziehpresswerkzeug mit eingelegter Blechplatine; 1a an open drawing press tool with inserted sheet metal blank;

1b das Ziehpresswerkzeug nach dem Schließen und Formen; 1b the drawing press tool after closing and molding;

1c das Ziehpresswerkzeug nach dem Nachform-Verfahrensschritt; 1c the drawing press tool after the postforming step;

In den 1a, b, c ist dasselbe Ziehpresswerkzeug 1 jeweils in einer anderen Funktionsposition dargestellt. Das Ziehpresswerkzeug 1 besteht aus einer Matrize 2, einem Stempel 3 und bodenfest angebrachten Nachformbacken 4, 5.In the 1a , b, c is the same drawing press tool 1 each represented in a different functional position. The drawing press tool 1 consists of a die 2 , a stamp 3 and bottom-mounted Nachformbacken 4 . 5 ,

Die Matrize 2 ist zwischen den (schematisch gezeichneten) Nachformbacken 4, 5 aus der in den 1a und 1b dargestellten ersten angehobenen Position in eine in 1c dargestellte zweite abgesenkte Position durch den darüber liegenden Stempel 3, gegebenenfalls nach einer Entriegelung, gegen eine Stützkraft verlagerbar. Damit kann folgendes Verfahren zum Warmumformen und Härten eines Blechbauteils durchgeführt werden:
In einem (nicht dargestellten) Ofen wird eine Blechplatine 6 aus Stahlblech auf ca. 950°C erhitzt und wie schematisch in 1a dargestellt dem geöffneten Ziehpresswerkzeug 1 zugeführt. Dabei befindet sich die Matrize 2 in der angehobenen Position mit ihrer Formgebungsfläche oberhalb der Oberseite der Nachformbacken 4, 5. Die Blechplatine 6 überragt mit Randbereichen 7, 8 den Schließbereich zwischen Matrize 2 und Stempel 3, wodurch wie in 1b gezeigt diese Randbereiche 7, 8 bei geschlossenem Ziehpresswerkzeug 1 keinen Werkzeuganlagekontakt mit gekühlten Werkzeugteilen aufweisen, so dass sie noch nicht gehärtet und noch weiter formbar sind.The matrix 2 is between the (schematically drawn) Nachformbacken 4 . 5 from the into the 1a and 1b shown in a first raised position in a 1c illustrated second lowered position by the overlying stamp 3 , optionally after unlocking, against a supporting force displaced. Thus, the following method for hot working and hardening a sheet metal component can be performed:
In a (not shown) furnace is a sheet metal blank 6 heated from sheet steel to about 950 ° C and as shown schematically in 1a represented the open drawing press tool 1 fed. Here is the matrix 2 in the raised position with its forming surface above the top of the Nachformbacken 4 . 5 , The sheet metal plate 6 surmounted by peripheral areas 7 . 8th the closing area between die 2 and stamp 3 , causing as in 1b shown these border areas 7 . 8th with closed drawing press tool 1 have no tool contact with cooled tool parts, so that they are not hardened and even more malleable.

In einem nachfolgenden Nachform-Verfahrensschritt wird der Stempel 3 zusammen mit der Matrize 2 weiter nach unten bewegt, wie in 1c dargestellt, wodurch die Randbereiche 7, 8, beispielsweise als Flansche nach oben abgestellt und durch den nun erfolgenden Anlagekontakt zum gekühlten Werkzeug gehärtet werden.In a subsequent post-forming process step, the stamp 3 together with the matrix 2 moved further down, as in 1c represented, whereby the border areas 7 . 8th , For example, turned off as flanges upwards and hardened by the now made investment contact with the cooled tool.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (6)

Verfahren zum Warmumformen und Härten eines Blechbauteils in einem Ziehpresswerkzeug mit folgenden Verfahrensschritten – ein erhitzter Blechzuschnitt (6) wird in das geöffnete, gekühlte Ziehpresswerkzeug (1) zwischen eine Matrize (2) und einen Stempel (3) eingebracht, – das Ziehpresswerkzeug (1) wird geschlossen, wodurch der Blechzuschnitt (6) entsprechend der Form der Matrize (2) und des Stempels (3) geformt und durch ein Abschrecken im gekühlten Ziehpresswerkzeug (1) im Anlagebereich zwischen Matrize (2) und Stempel (3) gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erhitzte Blechzuschnitt (6) durch eine entsprechende Zuschnittform zumindest teilweise mit einem Randbereich (7, 8) den Schließbereich zwischen Matrize (2) und Stempel (3) überragt, so dass bei geschlossenem Ziehpresswerkzeug (1) dieser Randbereich (7, 8) keinen Werkzeuganlagekontakt hat und damit noch nicht stark gekühlt und nicht gehärtet wird, wodurch er noch formbar bleibt, und dass in einem anschließenden Nachform-Verfahrensschritt durch eine Relativbewegung zwischen Werkzeugteilen (2, 3, 4, 5) der Randbereich (7, 8) nachgeformt wird und dabei für eine Härtung in Anlage zu einem gekühlten Werkzeugbereich gelangt.Method for hot forming and hardening of a sheet metal component in a drawing press tool with the following method steps - a heated sheet metal blank ( 6 ) is placed in the open, cooled drawing die ( 1 ) between a die ( 2 ) and a stamp ( 3 ), - the drawing press tool ( 1 ) is closed, whereby the sheet metal blank ( 6 ) according to the shape of the die ( 2 ) and the stamp ( 3 ) and by quenching in the cooled drawing die ( 1 ) in the contact area between die ( 2 ) and stamps ( 3 ), characterized in that the heated sheet metal blank ( 6 ) by a corresponding blank shape at least partially with a border area ( 7 . 8th ) the closing area between die ( 2 ) and stamps ( 3 ) surmounted so that with closed drawing die ( 1 ) this border area ( 7 . 8th ) has no tool contact and thus not yet strongly cooled and not hardened, whereby it still remains malleable, and that in a subsequent post-forming process step by a relative movement between tool parts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) the edge area ( 7 . 8th ) is reformed and thereby arrives at a cooled tool area for hardening in plant. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Nachform-Verfahrensschritt die Matrize (2) durch den Stempel (3) mit dem dazwischen liegenden, geformten Blechzuschnitt (6) und mit dem Randbereich (7, 8) noch ohne Werkzeugkontakt in Pressrichtung des Stempels (3) durch eine Weitere Stempelbewegung zwischen Nachformbacken (4, 5) verdrängt wird und dadurch der überragende Randbereich (7, 8) an den Nachformbacken (4, 5) entgegen der Pressrichtung abgestellt und durch Anlagekontakt zum gekühlten Ziehpresswerkzeug (1) gehärtet wird.A method according to claim 1, characterized in that in the post-forming process step, the die ( 2 ) by the stamp ( 3 ) with the intermediate, shaped sheet metal blank ( 6 ) and with the edge area ( 7 . 8th ) still without tool contact in the pressing direction of the punch ( 3 ) by a further punch movement between Nachformbacken ( 4 . 5 ) is displaced and thereby the outstanding edge area ( 7 . 8th ) on the Nachformbacken ( 4 . 5 ) parked against the pressing direction and by abutting contact to the cooled drawing die ( 1 ) is hardened. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nachformbacken (4, 5) bodenfest angebracht sind und im Nachform-Verfahrensschritt die Matrize (2) dazwischen gegen eine Stützkraft, gegebenenfalls nach einer Entriegelung, durch den darüber liegenden Stempel (3) nach unten verdrängt wird, so dass der überragende Randbereich (7, 8) des Blechzuschnitts (6) an den Nachformbacken (4, 5) nach oben abgestellt wird.A method according to claim 2, characterized in that the Nachformbacken ( 4 . 5 ) are fixed to the floor and in the post-forming step, the die ( 2 ) between a support force, possibly after unlocking, by the overlying stamp ( 3 ) is displaced downwards, so that the projecting edge region ( 7 . 8th ) of the sheet metal blank ( 6 ) on the Nachformbacken ( 4 . 5 ) is turned up. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Blechzuschnitt eine Stahlblechplatine (6) verwendet wird, aus der ein Blechbauteil mit Flanschen geformt wird, wobei die im Nachform-Verfahrensschritt abgestellten Randbereiche (7, 8) die Flansche bilden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as sheet metal blank a sheet steel plate ( 6 ) is used, from which a sheet metal component is formed with flanges, wherein the parked in the post-forming process step edge areas ( 7 . 8th ) form the flanges. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechzuschnitt (6) in einem Ofen auf vorzugsweise etwa 950°C erhitzt und dann dem geöffneten, gekühlten Ziehpresswerkzeug (1) zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sheet metal blank ( 6 heated in an oven to preferably about 950 ° C and then the open, cooled drawing die ( 1 ) is supplied. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, wobei die Vorrichtung aus einem Ofen zur Erhitzung eines Blechzuschnitts (6) vorzugsweise auf ca. 950°C mit einer nachgeordneten Transporteinheit zum Weitertransport und aus einem Ziehpresswerkzeug (1), mit einem Stempel (3) und einer Matrize (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehpresswerkzeug (1) weitere Nachformbacken (4, 5) aufweist, wobei die Nachformbacken (4, 5) bodenfest angebracht sind und nach oben abragen, und dass die Matrize (2) aus einer ersten angehobenen Position für den ersten Form-Verfahrensschritt zwischen den Nachformbaken (4, 5) eine zweite abgesenkte Position beim Nachform-Verfahrensschritt gegen eine Stützkraft durch den darüber liegenden Stempel (3) verdrängbar ist.Device for carrying out one of the methods according to claims 1 to 5, wherein the device consists of a furnace for heating a sheet metal blank ( 6 ) preferably to about 950 ° C with a downstream transport unit for further transport and from a drawing press tool ( 1 ), with a stamp ( 3 ) and a die ( 2 ), characterized in that the drawing press tool ( 1 ) further postforming jaws ( 4 . 5 ), wherein the Nachformbacken ( 4 . 5 ) are fixed to the floor and project upwards, and that the die ( 2 ) from a first raised position for the first forming step between the Nachformbaken ( 4 . 5 ) a second lowered position in the post-forming process step against a supporting force by the overlying stamp ( 3 ) is displaceable.
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