DE1194589B - Krustenbrecher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C22d

Deutsche Kl.: 40 c - 3/12

Nummer: 1194 589

Aktenzeichen: A 44034 VI a/40 c

Anmeldetag: 12. September 1963

Auslegetag: 10. Juni 1965

Bei der Herstellung von Aluminium durch Schmelzelektrolyse von in geschmolzenem Kryolith gelöstem Al₂O₃ bildet sich an der Oberfläche des elektrolytischen Bades eine Kruste. Diese Kruste muß zerbrochen und in den geschmolzenen Elektrolyt gedrückt werden, wo sie schmilzt oder sich auflöst.

Diese Arbeit wurde früher mit Handwerkzeug und in neuerer Zeit im allgemeinen mit krustenbrechenden Apparaten bewerkstelligt. Ein krustenbrechender Apparat, im folgenden Krustenbrecher genannt, besteht im allgemeinen aus einem Wagen, der an dem Ofen oder einer Reihe solcher Öfen entlanggefahren werden kann. Auf diesem Wagen ist ein beweglicher Ausleger montiert, der an seinem freien Ende einen pneumatischen Bohrer oder einen Hammer trägt, der das eigentliche krustenbrechende Werkzeug darstellt. Statt eines Wagens ist auch der Gebrauch eines Kranes bekannt.

Beim Manövrieren des Wagens oder des Kranes und des Auslegers kann das Werkzeug an einen be- ao liebigen Punkt über der Krustenfläche gebracht werden. Durch eine Reihe rascher Schläge des Werkzeuges wird die Kruste zerbrochen. Jedesmal, wenn ein Loch durch die Kruste gebrochen werden soll, muß der Krustenbrecher erst in Stellung gebracht und danach das Loch geschlagen werden. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die ganze Kruste zerbrochen ist.

Statt vieler verhältnismäßig leichter Schläge kann die Kruste auch einem starken Druck ausgesetzt werden, so daß sie in das Elektrolytbad gepreßt wird. Da der für diesen Zweck erforderliche Druck sehr hoch sein kann, ist ein solches Verfahren umständlich. Es leuchtet ein, daß die Stärke der Kruste von Arbeitsbedingungen, wie der Konsistenz des angewandten Oxydes, dem Alter und der Temperatur des Elektrolytbades abhängig ist. Außerdem ist die Form des durch die Kruste zu treibenden Werkzeuges von Bedeutung.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Krustenbrecher, dessen Krustenbrechwerkzeug von einer an einem Ofen oder an öfen entlangfahrbaren Unterstützung entlangbewegt werden kann.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Krustenbrecher zu schaffen, der zweckmäßiger und leistungsfähiger als die bekannten Krustenbrecher ist.

Die Erfindung geht aus von einem Krustenbrecher für Öfen zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium, bestehend aus einem mit der auf der Oberfläche des Schmelzbades entstehenden Kruste in Berührung kommenden Werkzeug, das von einem am Ofen oder einer Reihe von öfen entlangbewegbaren Krustenbrecher

Anmelder:

A/S Ardal og Sunndal Verk, Oslo

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich

und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,

München 22, Mariannenplatz 4

Als Erfinder benannt:

Knut Ellingsaeter, Sunndalsöra;

Öle Georg Gjösteen, Ardalstangen;

Öle Naess Rörtveit, Haslum (Norwegen)

Beanspruchte Priorität:

Norwegen vom 14. September 1962 (145 722)

Wagen oder Kran getragen wird Zur Lösung der genannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Werkzeug derart angeordnet ist, daß es ohne Schlagwirkung ununterbrochen an der Kruste entlangbewegbar ist, wobei es in einer solchen Stellung gehalten wird, daß die Kruste vor dem Werkzeug durch seine Horizontalbewegung eingedrückt wird.

Die Arbeitsweise des Krustenbrechers nach der Erfindung unterscheidet sich wesentlich von der Arbeitsweise der bekannten Krustenbrecher, bei denen das Werkzeug in der gewünschten Stellung über der Kruste gebracht werden muß, wonach durch eine Anzahl rascher Schläge des Werkzeuges ein Loch durch die Kruste geschlagen wird und danach das Werkzeug gehoben werden und zu einer neuen Stellung bewegt werden muß, um ein neues Loch in die Kruste zu schlagen.

Nach der Erfindung dagegen wird das Werkzeug kontinuierlich bewegt und nicht während seiner Bewegung an einem Ofen entlang hochgehoben, sondern erst dann, wenn es von einem Ofen zum nächsten einer Reihe von Öfen oder von einer Seite eines Ofens zur entgegengesetzten Seite bewegt werden soll.

Vorzugsweise ist das Werkzeug des erfindungsgemäßen Krustenbrechers als Rad ausgebildet, das um eine annähernd waagerechte, etwa im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung an den Zellen entlang stehende Achse drehbar gelagert ist. Das Rad dient dazu, auf der Kruste zu rollen, während es diese zer-

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bricht oder eindrückt, wie dies nachstehend beschrie- in F i g. 1 und 2 gezeigten Werkzeug versehen ist, ben ist. und

Das Rad kann vorzugsweise aus einer Nabe be- Fig. 12 einen Schnitt nach der LinieXII-XII in

stehen, die mit einer Anzahl starrer Elemente in Fig. 11.

Form von auf der Nabe mit gleichen Abständen in 5 Der erfindungsgemäße Krustenbrecher, der in den der Umkreisrichtung radial angeordneten stumpfen Fig. 1 und 2 dargestellt ist, besteht aus einem Stangen oder Brechstangen versehen ist. Wagen 1 mit Rädern 2, einem Ausleger 3 und dem

Es ist aber nicht nötig, daß das Werkzeug drehbar eigentlichen Krustenbrechwerkzeug 4, das als Rad gelagert ist. Das Werkzeug kann aus einem starren ausgebildet ist, welches um eine Achse 5-5 am freien Element bestehen, dessen Unterseite in der Bewe- io Ende des Auslegers frei drehbar gelagert ist. Der gungsrichtung schräg nach oben geht, z. B. nach Art Ausleger ist bei 6 schwenkbar um eine Achse geeiner Schlittenkufe oder eines Buges eines Eis- lagert, die sich in der Bewegungsrichtung des Wagens brechers. erstreckt und dazu eingerichtet ist, in einer senkrech-

Nach einer besonderen Ausführungsform des er- ten Ebene geschwenkt zu werden, z. B. mit Hilfe eines findungsgemäßen Krustenbrechers ist wenigstens das 15 hydraulischen Mechanismus 7, so daß das Werkzeug eigentliche Werkzeug, vorzugsweise aber auch der in einer bestimmten Höhe eingestellt und festgehalten Bedienungsstand am unteren Ende eines auf- und wird.

abbeweglichen Aufhängeelementes, d. h. eines Trä- Das Werkzeug 4 in Fig. 1 und 2 besteht aus einer

gers befestigt. Dieser Träger ist teleskopisch mit Scheibe 8 und einer Anzahl stangenförmiger, starrer einem anderen verbunden, dessen oberes Ende von 20 Elemente 9, die sich vom Umkreis der Scheibe aus einem in der Längsrichtung des Ofens oder einer strahlenförmig erstrecken. Die Elemente 9 sind derart Reihe von Öfen beweglichen Kran getragen wird. angeordnet, daß sie durch die Kruste gedruckt wer-Dadurch wird erreicht, daß das Werkzeug gehoben den, wenn der Wagen an der Zelle entlang bewegt werden kann, wenn es während seiner waagerechten wird.

Bewegung am Ende des Ofens ankommt und auf die 25 F i g. 1 zeigt im senkrechten Schnitt Teile einer Kruste des nächsten Ofens hinabgelassen wird. Wenn. Wand 10, ein Elektrolytbad 11, eine Kruste 12 und außerdem der Bedienungsstand am erwähnten Auf- eine Anode 13 eines Schmelzflußelektrolyseofens,
hängelement befestigt ist, erzielt man den Vorteil, Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

daß der Krustenbrecher so hoch gehoben werden Wenn das Krustenbrechen beginnen soll, wird der

kann, daß er über auf dem Boden befindliche Wagen ₃₀ Wagen 1 an die Stelle gefahren, an der die Arbeit in oder andere Hindernisse längs des Ofens oder der Angriff genommen werden soll, z. B. an dem einen öfen bewegt werden kann. Ende eines Ofens in einer Reihe von öfen, und das

Weitere Kennzeichen und Vorzüge der Erfindung Werkzeug wird in die in F i g. 1 gezeigte Stellung geergeben sich aus den Zeichnungen und der dazu- bracht. Dabei wird das Werkzeug so gegen die Kruste gehörenden nachstehenden Beschreibung. In den ₃₅ 12 gedruckt, daß eines oder mehrere Elemente 9 Zeichnungen sind ohne Einschränkungen einige Aus- durch die Kruste gedrückt werden. Dies geschieht daführungsformen des erfindungsgemäßen Krusten- durch, daß der Ausleger 3 mit Hilfe des Mechanisbrechers und einige Ausführungsformen eines in mus 7 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Der Wagen einem solchen Apparat zu verwendenden Krusten- wird nun an der Zelle entlang bewegt, und das Werkbrechwerkzeuges dargestellt. In den Zeichnungen ₄₀ zeug wird in gleichbleibendem Abstand von der zeigt Oberfläche der Kruste gehalten. Infolge der Berüh-

Fig. 1 einen in der Arbeitsstellung befindlichen rung der unteren Elemente9 mit der Kruste dreht Krustenbrecher in Bewegungsrichtung, bestehend aus sich das frei drehbar gelagerte Werkzeug um seine einem Wagen zum Bewegen längs eines Ofens oder Achse, wodurch die nachfolgenden Elemente 9 mit einer Reihe von öfen, einem vom Wagen getragenen 45 der Kruste in Berührung kommen und durch diese Ausleger, der um eine sich in der Bewegungsrich- gedrückt werden. In diesem Zusammenhang sei betung des Wagens erstreckende, schwenkbare Achse merkt, daß es nicht unbedingt notwendig ist, daß die schwenkbar gelagert ist und einem am Ende des Kruste zerbrochen wird. Wenn die Kruste eingedrückt Auslegers angeordneten Werkzeug in schematischer ist und ihre Unterseite mit dem geschmolzenen Elek-Darstellung, 50 trolyt in Berührung kommt, schmilzt die Kruste

F i g. 2 das Werkzeug gemäß F i g. 1 in Ansicht und/oder wird im Bad aufgelöst,
von der rechten Seite, . Das Werkzeug nach der in den F i g. 3 und 4 dar-

Fig. 3 und 4 ein Werkzeug nach einer abgeän- gestellten Ausführung weist zwei Scheiben 15 und 16 derten Ausführungsform, jedoch zur Verwendung in auf, die beide an einer gemeinsamen Nabe 14 beeinem Apparat nach Fig. 1, in Ansicht von vorn 55 festigt und mit einer Anzahl sich strahlenförmig er- bzw. von der rechten Seite; streckender Elemente 17 und 18 versehen sind. Wie

Fig. 5 und 6 sowie 7 und 8 sind ähnlich Fig. 3 in der Zeichnung dargestellt, sind diese Elemente vor- und F i g. 4 Darstellungen einer weiteren Abänderung zugsweise gegenseitig winkelversetzt, wodurch der des Werkzeuges, von den Elementen ausgeübte krustenbrechende

F i g. 9 einen Krustenbrecher in einer gegenüber 60 Effekt erhöht wird.

den F i g. 1 bis 8 abgeänderten Ausführungsform der Die Arbeitsweise des Werkzeuges nach den F i g. 3

Erfindung, wobei er mit einem Werkzeug nach den und 4 ist im wesentlichen die gleiche wie bei Fig. 1 F i g. 1 und 2 versehen ist, das jedoch von einem und 2.
Kran statt eines Wagens getragen wird, Die F i g. 5 und 6 zeigen ein Werkzeug in Form

F i g. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der 65 eines Rades, bestehend aus einer Scheibe 19, aber F i g. 9, ohne Ansätze wie die Elemente 9. Die Scheibe 19 ist

Fig. 11 einen Krustenbrecher nach einer dritten vorzugsweise drehbar gelagert, dies ist aber nicht Ausführungsform der Erfindung, wobei er mit einem absolut notwendig. Wenn die Scheibe nicht frei dreh-

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bar ist, ist die Arbeitsweise ungefähr wie bei dem Kruste gehalten wird. Das Werkzeug arbeitet, wie in in Fig. 7 und 8 dargestellten Werkzeug. Dieses Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschrieben.
Werkzeug hat die Form einer Schlittenkufe mit einer Infolge des von der Kruste gegen die Bewegung

in der Bewegungsrichtung des Wagens schräg an- des Werkzeuges geleisteten Widerstandes wird der steigenden Unterseite 21. Das Element 20 ist starr 5 Rahmen 23 und seine Aufhängeorgane einem um die am Ausleger befestigt und wird während des Krusten- Achse der Aufhängeorgane herum wirkenden Drehbrechens in einer Stellung gehalten, in der es durch moment ausgesetzt. Um diesem Drehmoment zu die Kruste ragt. Bei der Bewegung des Elementes 20 widerstehen und es zum Kran und dessen Schienen in Richtung des Pfeiles A und in gleichbleibendem überzuführen, sind die teleskopischen Elemente 25, Abstand von der Oberfläche der Kruste drückt die io 26 mit einem von einem Kreis abweichenden Querschräge Fläche die Kruste ein oder schneidet ein schnitt, vorzugsweise mit den in Fig. 10 gezeigten Loch durch die Kruste. quadratischen Querschnitten, ausgeführt. Zwischen

Die Fig. 9 bis 12 zeigen zwei weitere Ausfüh- den Elementen 25 und 26 sind Führungselemente 27 a rungsformen des erfindungsgemäßen Krustenbrechers. angeordnet. Das von der Bewegung des Werkzeuges Diese Ausführungen unterscheiden sich dadurch von 15 auf der Kruste hervorgebrachte Drehmoment wird denen der Fig. 1, daß das krustenbrechende Werk- durch die Elemente 25, 26 auf den Kran27 und von zeug nach den F i g. 9 bis 12 von einem Kran statt da zum Lager 28, dem Bolzen 29, dem Balken 34 und eines Wagens getragen wird. Dabei können die ver- den Schienen 33 und 35 übertragen,
schiedenen Arten von Kränen, z. B. Querkräne, zur Wenn das Werkzeug am Ende des ersten Ofens anAnwendung kommen. Das eigentliche krusten- ao kommt, wird der Rahmen 23 mit dem Bedienungsbrechende Werkzeug kann die beschriebene Form stand 24 und dem Werkzeug 22 gehoben, damit das und Ausstattung aufweisen. Der Einfachheit halber Werkzeug über die Endwand des Ofens und die anist nur ein Werkzeug nach den F i g. 1 und 2 in den stoßende Endwand des nachfolgenden Ofens bewegt Ausführungsbeispielen gezeigt, die im folgenden be- werden kann. Danach wird der Rahmen nochmals schrieben sind. 25 gesenkt, bis das Werkzeug seine Arbeitshöhe erreicht

In F i g. 9 ist ein krustenbrechendes Werkzeug 22 hat und dann die Bewegung des Kranes fortgesetzt gezeigt, das am einen Ende eines Rahmens 23 frei wird. Wenn der Krustenbrecher den letzten Ofen drehbar gelagert ist, an dessen anderem Ende ein einer Reihe erreicht hat und das Werkzeug 22 an der Bedienungsstand 24 befestigt ist. Der Rahmen 23 ist Kruste dieses Ofens entlanggeführt ist, wird der Raham unteren Ende eines senkrechten Aufhängeelemen- 30 men 23 gehoben, der Bolzen 29 entfernt und der Arm tes 25 befestigt, das teleskopartig mit einem oberen 27 um 180° um die Achse des Lagers 28 geschwenkt, senkrechten Aufhängeelement 26 verbunden ist. Das Danach wird der Bolzen 29 nochmals in die Riegel-Element 26 ist an seinem oberen Ende mit einem stellung gebracht, die Bewegung des Kranes wird waagerechten Arm 27 starr verbunden, der an seinem umgekehrt, der Rahmen 23 wird, wie beschrieben, freien Ende um eine senkrechte Achse in einem Lager 35 gesenkt, und das Werkzeug in die Arbeitsstellung an 28 drehbar gelagert ist. Der Arm 27 kann in der in der entgegengesetzten Seite des erwähnten Ofens, F i g. 9 gezeigten Stellung mit einem Bolzen 29 ver- d. h. der linken Seite in F i g. 9, gebracht. Das Aufriegelt werden. In den hohlen Elementen 25, 26 ist brechen der Kruste an der linken Seite der Öfen in ein Heb- und Senkmechanismus 30, 31, vorzugsweise der Reihe kann nun in der beschriebenen Weise vor ein hydraulischer Mechanismus, angeordnet, mit dem 40 sich gehen.

der Rahmen23 mit dem Werkzeug22 und dem Be- Die Fig. Il und 12 zeigen eine Ausführungsform

dienungsstand 24 gehoben und gesenkt werden kann. der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zum Auf-

Mit 32 ist ein Kran bezeichnet, der auf einer brechen der Kruste zwischen zwei parallelen Anoden Schiene 33 parallel zu dem Ofen oder zu einer Reihe eines Ofens der in F i g. 11 gezeigten Art geeignet ist. von öfen, in welchen die Kruste gebrochen werden 45 Der Ofen 41 ist hier mit zwei parallelen Anoden 42 soll, beweglich ist. Der Kran 32 besitzt einen waage- und 43 mit einem dazwischenliegenden Durchgang 44 rechten Balken 34, an dessen freiem Ende das Lager versehen. Das Elektrolytbad 45 ist mit einer Kruste 28 angeordnet ist. Der Kran wird an seinem oberen 46 bedeckt, die mit Hilfe der dargestellten Vorrich-Ende durch eine Schiene 35 und Rollen 36 gesteuert. rung gebrochen wird.

Mit 37 ist ein Ofen mit einer Kruste 38 bezeichnet, 50 Mit 47 ist ein Kran bezeichnet, der auf einer die mit Hilfe eines krustenbrechenden Apparates ge- Schiene 48 bewegt werden kann. Der Kran besitzt brachen oder eingedrückt werden soll. Im allgemeinen einen waagerechten Balken 49, an dessen freiem Ende wird eine Anzahl solcher Öfen in einer Reihe parallel das obere Element 50 von zwei senkrechten, teleskozur Schiene 33 angebracht. pischen Aufhängeelementen 50, 51 und das obere

Der in F i g. 9 dargestellte Krustenbrecher arbeitet 55 Ende eines Zylinders eines hydraulischen Mechanisfolgendermaßen: mus 52, 53 befestigt sind. Das untere Ende eines EIe-

Wenn der Krustenbrecher in Gang gesetzt werden mentes 51 und ein unteres Ende einer Kolbenstange soll, wird der Kran 32 an das eine Ende der Ofen- 53 des hydraulischen Mechanismus sind mit einer reihe oder an eine andere Stelle, wo das Krusten- gabelförmigen Halterung 54 starr verbunden, in welbrechen beginnen soll, gefahren. Mit Hilfe des Me- 60 eher ein Werkzeug 55 der in Verbindung mit den chanismus 30,31 wird der Rahmen23 mit dem Be- Fig. 1, 2 und 9 beschriebenen Art drehbar gedienungsstand 24 und dem Werkzeug 22 gesenkt, bis lagert ist.

das Werkzeug teilweise durch die Kruste gedrückt ist, An dem Balken 49 sind Tragstangen 56 befestigt,

wie dies in Fi g. 9 dargestellt ist. Bei dieser Bewegung an deren unterem Ende der Bedienungsstand 57 andrückt das Werkzeug ein Loch in die Kruste oder 65 geordnet ist.

drückt die Kruste in das Elektrolytbad. Nun beginnt Die Arbeitsweise der in den Fig. 11 und 12 dar-

die Bewegung des Kranes, während das Werkzeug gestellten Vorrichtungen entspricht im wesentlichen in konstanter Höhe bezüglich der Oberfläche der der Arbeitsweise der in Verbindung mit den F i g. 9

und 10 beschriebenen Vorrichtung. Infolge des von der Kruste gegen die Bewegung des Werkzeuges 55 geleisteten Widerstandes wird ein Biegemoment auf die Elemente 50,51 übertragen. Diese Elemente sollen daher so ausgebildet und dimensioniert sein, daß sie diesem Moment widerstehen und es als ein Drehmoment auf den Balken 49 übertragen können. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann das krustenbrechende Werkzeug eine pflugähnliche Form haben, so daß die Kruste etwas gehoben wird, wenn das Werkzeug durch die Kruste geführt wird.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Krustenbrecher für öfen zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium, bestehend aus einem mit der auf der Oberfläche des Schmelzbades entstehenden Kruste in Berührung kommenden Werkzeug, das von einem am Ofen oder einer Reihe von öfen entlangbewegbaren Wagen oder Kran getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug derart angeordnet ist, daß es ohne Schlagwirkung ununterbrochen an der Kruste entlang bewegbar ist, wobei es in einer solchen Stellung gehalten ist, daß die Kruste von dem Werkzeug durch seine Horizontalbewegung eingedrückt wird.

2. Krustenbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Anordnungen umfaßt zum teilweisen Pressen des Werkzeuges durch die Kruste und zum Festhalten des Werkzeuges in dieser Stellung während der Bewegung des Wagens oder Kranes entlang einem Ofen oder einer Reihe von öfen.

3. Krustenbrecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus einem beim Eindrücken der Kruste auf dieser rollenden Rad besteht, das um eine etwa im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Wagens oder Kranes stehende, annähernd waagerechte Achse frei drehbar gelagert ist.

4. Krustenbrecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus einer Nabe mit einer Anzahl strahlenförmig nach außen ragender Elemente besteht.

5. Krustenbrecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß strahlenförmig nach außen ragende Elemente der Nabe in verschiedenen Radialebenen angeordnet sind.

6. Krustenbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in zwei verschiedenen Ebenen angeordneten, nach außen ragenden Elemente gegenseitig winkelversetzt sind.

7. Krustenbrecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Werkzeug, vorzugsweise aber auch der Bedienungsstand des Krustenbrechers am unteren Ende eines heb- und senkbaren Trägers befestigt ist, welcher teleskopisch mit einem oberen Träger verbunden ist, dessen oberes Ende an einem entlang einem Ofen oder einer Reihe von öfen bewegbaren Kran befestigt ist.

8. Krustenbrecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopartigen Träger derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie ein Drehmoment vom Werkzeug auf den Kran übertragen.

9. Krustenbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das krustenbrechende Werkzeug eine pflugähnliche Form besitzt, so daß die Kruste etwas gehoben wird, wenn sie vom Werkzeug durchschnitten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 964 305.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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