DE19610574C5 - Verfahren und Stanz- und Rillwerkzeug zur Herstellung von gerillten Stanzteilen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von gerillten Stanzteilen aus einem Kartonbogen mittels eines Stanz- und Rillwerkzeugs an dem Rill- und Stanzeinrichtungen vorgesehen sind, die zur Ausbildung von Rillungen in dem Kartonbogen bzw. zum Stanzen des Kartonbogens in einer Hubbewegung relativ zu einer Gegenstanzplatte bewegbar sind, wobei mit der Ausbildung von Rillungen in dem Kartonbogen begonnen wird, bevor der Stanzvorgang eingeleitet wird und bei der Ausbildung der Rillungen Material des Kartonbogens in Rillnuten eingezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzvorgang eingeleitet wird, wenn der Materialeinzug in die Rillnuten erfolgt ist, und nach erfolgtem Materialeinzug in die Rillnuten das Material während des Stanzvorgangs komprimiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Stanz- und Rillwerkzeug zur Herstellung von gerillten Stanzteilen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 2.
  • Faltschachtelzuschnitte aus Karton erhalten üblicherweise Rillungen, durch die die Faltschachteln beim späteren Aufrichten ihre definierte Form erhalten. Die Konturen sowie notwendige Einschnitte des Faltschachtelzuschnitts werden durch Stanzen erzeugt. Die Herstellung erfolgt mittels Bandstahl-Stanz-und Rill-Werkzeugen auf Flachbett- bzw. Rotationsstanzen.
  • Die Bandstahl-Stanz-und Rill-Werkzeuge bestehen üblicherweise aus einer Trägerplatte beispielsweise aus Holz, Verbunden aus Kunststoffen mit Glasgewebe oder in Sandwichbauweise mit Metallplatten armiert. In diese Trägerplatten werden entsprechend den Schachtelkonturen Schlitze eingebracht, in denen Stanz- bzw. Rillinien aufgenommen werden. Die Stanzlinien stehen entweder genau so weit oder weiter von der Trägerplatte vor wie die Rillinien. Die Stanzlinien arbeiten gegen eine Stanzplatte, überwiegend aus Stahl. Die Rillinien erzeugen einen Rillwulst im Faltschachtelmaterial dadurch, daß sie das Material in eine Rillnut drücken. Diese Rillnuten können in die Stanzplatte eingefräst oder als Aufbau auf der Stanzplatte angebracht sein. Es werden auf diese Weise mit einem Stanzhub die Rillungen und die Stanzkonturen erzeugt, wobei die Rillungen erst dann geformt werden, wenn die Stanzlinien den Stanzvorgang begonnen haben. Solche Werkzeuge sind beispielsweise in den Patentschriften DE 39 28 916 C1 oder DE 38 31 393 A1 dargestellt.
  • Der Stanz- und Rillvorgang ist bei den bekannten Stanz- und Rillwerkzeugen problematisch, da das Material durch die Rillinie erst dann in die entsprechende Rillnut eingezogen wird, wenn der Stanzvorgang bereits begonnen hat, d.h. die Stanzlinien bereits in den Karton eingedrungen sind.
  • Durch das Einziehen des Materials in die Rillnut ist eine Wegverlängerung gegenüber der Rillnutbreite von theoretisch bis ca. 50% erforderlich. Die Rillinie versucht dieses Mehrmaterial seitlich heranzuziehen. Dies ist jedoch nur begrenzt möglich, da die Stanzlinien das Material festhalten. Dieser Vorgang wird umso problematischer, je enger parallel verlaufende Stanz- und Rillinien angeordnet sind. Setzen die Stanzlinien auf das Material auf, wird das Material fixiert, dabei zieht die Messerschneide bis zur endgültigen Durchtrennung des Materials ihrerseits in der Kompressionsphase Material ein, so daß der Materialzufluß für die Bildung der Rillwulst stark behindert wird. Da nicht genügend Material nachfließen kann, treten an den Schnittstellen Zugspannungen auf, weil die Rillinien ihrerseits versuchen, Material heranzuziehen, während die Rillinien in die Rillnut eintauchen. Die Zugspannungen im Material bewirken so, daß der Trennvorgang zu einem Schneid-Reißvorgang wird, was die Schnittgüte negativ beeinträchtigt. Die Rillwulst unterliegt ihrerseits Zugspannungen, die durch die benachbarten Schneidlinien verursacht sind. Da nur in Ausnahmefällen Stanz- und Rillinien symmetrisch in einem Faltschachtelzuschnitt angeordnet sind, sind die auf die Rillwulst wirkenden Zugspannungen in der Regel asymetrisch, was zur Asymetrie bzw. Schieflage der Rillwulst in Abhängigkeit vom Abstand der benachbarten Linien führt und das Faltverhalten stark beeinträchtigt. Die Grenzen der Stanz-Rillbarkeit sind dadurch in Abhängigkeit vom Stanzgut und der Faltschachtel-Geometrie vorgezeichnet. Insbesondere die Güte der Rillwulst ist für die nachfolgenden Faltvorgänge in schnelllaufenden Faltschachtelklebe- und Abpackmaschinen von entscheidender Bedeutung.
  • Aus der DE 25 46 082 A1 ist ein Stanz- und Rillwerkzeug zur Herstellung von gerillten Stanzteilen aus einem Materialbogen bekannt, das eine Trägerplatte aufweist, an deren Unterseite Stanzelemente und eine Rillungsplatte mit Rillvorsprüngen vorgesehen sind. Unter der Trägerplatte ist eine Stanz-Rillplatte vorgesehen, in der unterhalb der Rillvorsprünge Rillnuten ausgebildet sind. Die Stanz-Rillplatte ist relativ zur Trägerplatte in einer Hubbewegung bewegbar, wodurch der Materialbogen in die Rillnuten bewegt wird. Die Rillvorsprünge stehen in einer Ausgangsstellung, in der die Rillelemente und die Stanzelemente im Abstand zur Stanz-Rillplatte angeordnet sind, weiter von der Trägerplatte zur Stanz-Rillplatte hin vor als die Stanzelemente. Die Rillungsplatte ist in Hubrichtung mittels einer elastischen Einrichtung an der Trägerplatte gelagert. Die Rückstellkraft des elastischen Materials ist so gewählt, dass eine Auswerferfunktion gewährleistet ist, d.h. dass das gestanzte Bogenmaterial von den Stanzmessern abgestreift wird, wenn die Trägerplatte in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Dieses Dokument ist als Beschreibung des nächstliegenden Stands der Technik in Betracht zu ziehen.
  • Aus der NL 9 002 692 A ist ein Verfahren zur Herstellung von gerillten Stanzteilen aus Wellpappe bekannt, bei dem ein Stanz- und Rillwerkzeug verwendet wird, an dem Rill- und Stanzeinrichtungen vorgesehen sind, die zur Ausbildung von Rillungen in der Wellpappe bzw. zum Stanzen der Wellpappe in einer Hubbewegung relativ zu einer Gegenstanzplatte bewegbar sind. Bei der Ausbildung der Rillungen wird mit der Ausbildung von Rillungen in dem Kartonbogen begonnen, bevor der Stanzvorgang eingeleitet wird. Der Stanzvorgang wird eingeleitet, wenn die Ausbildung der Rillnuten erfolgt ist. Während des Stanzvorgangs dringen Rilllinien ab einem bestimmten Zeitpunkt nicht weiter in die Wellpappe ein, sondern werden in Richtung der Trägerplatte eingedrückt. Auf diese Weise bleibt die Tiefe der Rillen begrenzt, wenn die Trägerplatte nach unten bewegt wird, bis Stanzlinien mit der Gegenstanzplatte in Berührung kommen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Stanz- und Rillwerkzeug zu schaffen, mit denen sich gerillte Stanzteile mit hoher Rillengüte herstellen lassen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der Angriff der Stanzlinien erst, wenn der Materialeinzug durch die Rillinien in die Rillnut erfolgt ist. Dadurch werden Spannungen im Material bei der Bildung der Rillinien vermieden, so daß die Rillinien eine hohe Güte aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich am besten mit einem Stanz- und Rillwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanpruchs 2 durchführen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stanz- und Rillwerkzeug ist die starre Verbindung von Stanzen und Rillen aufgehoben, so daß es möglich ist, in einem Arbeitshub das Rillen und Stanzen zeitlich verschoben vorzunehmen. Das Material kann spannungsfrei in die Rillnuten eingezogen werden.
  • Durch entsprechende Wahl der Rückstellkraft der elastischen Einrichtung kann in Abhähigkeit von der Materialart und Materialstärke des zu rillenden Kartons und der Rillnuttiefe auch die Komprimierung des Materials im Rillenbereich eingestellt werden.
  • Gemäß Anspruch 2 sitzen die Rillelemente elastisch auf dem zu rillenden Material auf, so daß es möglich ist, eine gleichmäßige, konstante Rilltiefe unabhängig von dem Verschleiß der Stanzelemente zu erreichen.
  • Die geometrischen Bedingungen, wie z.B. der Höhenunterschied zwischen Stanzelementen und Rillelementen hängt von der Materialstärke des Stanzgutes und den Rillparametern ab, d.h. der Rillnuttiefe im Verhältnis zur Materialstärke, woraus sich eine Materialkomprimierung ableitet, die für die Ausbildung der Rillwulst von entscheidendem Einfluß ist. Durch den komprimierten Abdruck der Rillelemente wird die Faltkante der Schachtel fixiert. Die Möglichkeit der Komprimierung ist hier erstmalig anwendbar, da Stanz- und Rillelemente voneinander unabhängig arbeiten und der Höhenverschleiß der Stanzelemente im Verlauf der Fertigung sich nicht auf das Höhenverhältnis Stanz-Rillelemente auswirkt, wie das bei dem Stanz-Rillwerkzeugen bisher zwangsläufig der Fall war. Es hat weiter den Vorteil, daß die Rillnuttiefen in der Stanz-Rillplatte mit geringerem Aufwand erstellt werden können. Weiter können die Rillungen schmaler gehalten werden. Dies ist für die Faltkanten der Faltschachteln sehr vorteilhaft.
  • Vorzugsweise werden die Rillelemente von Rillvorsprüngen gebildet, die an der Unterseite einer Rillungsplatte vorgesehen sind, die elastisch auf bzw. in der Trägerplatte gelagert ist.
  • Die Rillungsplatte ist zweckmäßigerweise mittels einer Elastomerplatte an der Trägerplatte gelagert, die zwischen der Rillungsplatte und der Trägerplatte angeordnet ist.
  • Zur maßgenauen Fixierung kann die Rillungsplatte in Hubrichtung durch Zentrierbolzen geführt werden, die an der Trägerplatte befestigt sind.
  • Wenn pro Nutzen eine Rillungsplatte vorgesehen ist, hängt die maßgenaue Plazierung nur von der Herstellung und Zuordnung zur Rillnut der einzelnen Rillungsplatten ab. Damit ist ein bedeutender Vorteil verbunden. Die Rillnuten werden in die Stanz-Rill-Platten NC-gesteuert mit demselben Programm wie die Schlitze für die Stanz-Rillinien in die Trägerplatte eingebracht. Aber durch das Eintreiben der Linien in die Schlitze entstehen Verspannungen, die zu Maßabweichungen der Rillinien in der Trägerplatte und den Rillnuten in der Stanz-Rill-Platte führen, so daß die Rillinien per Hand, also sehr kostspielig, nachgerichtet werden müssen. Diese Fehlerquelle ist mit dem neuen Verfahren über die eigene Rillungsplatte beseitigt.
  • Die Rillungsplatte kann neben der Rillungsfunktion auch die Funktion einer Niederhalterplatte und Abstreifplatte übernehmen.
  • Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
  • 1 einen Teilschnitt durch ein Stanz- und Rillwerkzeug einer Stanzmaschine im Bereich eines Nutzens in einer Ausgangsstellung;
  • 2 das Stanz- und Rillwerkzeug von 1 in einer Endstellung;
  • 3 ein Zeit-Weg-Diagramm der Bewegung von Stanzmessern und Rillvorsprüngen des Stanz- und Rillwerkzeugs von 1,
  • Das in 1 und 2 gezeigte Stanz- und Rillwerkzeug 1 ist zwischen einer Druckplatte 3 und einer Gegendruckplatte 4 einer Stanzmaschine angeordnet. Das Stanz- und Rillwerkzeug 1 weist eine horizontal in der Stanzmaschine angeordnete, mit der Druckplatte 3 verbundene Trägerplatte 6, die beispielsweise aus Holzlaminat besteht, und eine mit der Gegendruckplatte 4 verbundene Stanz-Rillplatte 7 aus Stahl auf, die im Abstand unterhalb der Trägerplatte 6 angeordnet ist.
  • In der Trägerplatte 6 sind vertikale Schlitze ausgebildet, in denen Stanzmesser 2a und 2b aus Bandstahl aufgenommen sind.
  • Zwischen den Stanzmessern 2a, 2b ist an der Unterseite der Trägerplatte 6 für jeden Nutzen eine Elastomerplatte 11 vorgesehen, an deren Unterseite eine massive Rillungsplatte 9 anliegt. Die Rillungsplatte 9 ist an ihrer der Stanz-Rillplatte 7 zugewandten Unterseite mit rillgebenden Rillvorsprüngen (Rillelemente) 10a und 10b versehen. Die freien Enden der Rillvorsprünge 10a, 10b erstrecken sich in der in 1 gezeigten Ausgangsstellung weiter von der Trägerplatte 6 nach unten als die freien Enden der Stanzmesser 2a, 2b, d.h. ihr Abstand zur Stanz-Rillplatte 7 ist geringer als der der Stanzmesser 2a, 2b.
  • Die Rillungsplatte 9 kann aus Metall, Kunstoff oder Verbundstoff bestehen. Die Rillvorsprünge 10a, 10b können durch Herausfräsen, Herausätzen, durch Einsetzen von Leisten oder Platten in die Rillungsplatte 9 gebildet werden. Die Rillungsplatte 9 schafft den Vorteil, daß eine maßgenaue Plazierung der einzelnen Rillelemente 10a, 10b nicht von der Trägerplatte 6, sondern durch die Herstellung der Rillungsplatte 9 bestimmt wird.
  • In der Stanz-Rillplatte 7 sind den Rillvorsprüngen 10a, 10b gegenüberliegende Rillnuten 8a und 8b ausgebildet, in die die Rillvorsprünge 10a und 10b Faltschachtelmaterial beim Stanz-Rillvorgang eindrücken.
  • Die Rillungsplatte 9 ist mit Zentrierbohrungen 13 versehen, in denen jeweils ein Zentrierbolzen 14 verschieblich geführt ist, der durch die Elastomerplatte 11 hindurchgeht und in eine Bohrung 12 der Trägerplatte 6 eingesetzt ist. Die Zentrierbolzen 14 sorgen für eine exakte Zentrierung der Rillvorsprünge 10a, 10b der Rillungsplatte 9 bezüglich der entsprechenden Rillnuten 8a bzw. 8b, so daß eine bestmögliche symmetrische Zuordnung der Rillvorsprünge 10a, 10b und Rillnuten 8a, 8b erreicht wird.
  • Zur maßgenauen Fixierung der Rillungsplatte 9 bei der Einrichtung des Stanz- und Rillwerkzeugs 1 sind in der Stanz-Rillplatte 7 Zentrierbohrungen 15 vorgesehen, in die Zentrierstifte bei der Fixierung eingreifen.
  • Nach der maßgenauen Fixierung auf der Stanz-Rillplatte 7 werden die entsprechenden Zentrierbohrungen 12 in der Trägerplatte 6 vorgesehen und die Rillungsplatte 9 mittels der Zentrierstifte 14 auf der Trägerplatte 6 fixiert.
  • In der in 1 gezeigten Ausgangsstellung des Stanz- und Rillwerkzeugs 1 stehen die Rillvorsprünge 10a, 10b um den Betrag A (z.B 0,3 mm) weiter von der Trägerplatte 6 vor als die Stanzmesser 2a, 2b. Der Abstand der Rillvorsprünge 10a, 10b von der Stanz-Rillplatte 7 ist ausreichend um einen Kartonbogen 5 (2) zwischen die Rillungsplatte 9 und die Stanz-Rillplatte 7 einzuführen.
  • Nach Einführung des Kartonbogens 5 wird die Stanzmaschine geschlossen, wobei sich die Druckplatte 3 mit der Trägerplatte 6 in Richtung der Stanz-Rillplatte 7 bewegt, bis die in 2 gezeigte Endstellung erreicht wird, in der die Stanzmesser 2a, 2b den Karton durchtrennt und die Rillvorsprünge 10a, 10b Rillen geprägt haben.
  • In 3 ist in einem Zeit-Weg-Diagramm der Abstand der Rillvorsprünge 10a, 10b und der Stanzmesser 2a, 2b während des Stanz-Rill-Vorgang mit dem erfindungsgemäßen Stanz- und Rillwerkzeug 1 dargestellt.
  • Zum Zeitpunkt t0, an dem die Rillvorsprünge 10a, 10b auf den Karton auftreffen, befinden sich die Rillvorsprünge 10a, 10b auf der Höhe R0. Die freien Enden der Stanzmesser 2a, 2b befinden sich zu diesem Zeitpunkt um den Abstand A (1) oberhalb der Höhe R0 der Kartonoberfläche auf der Höhe S0.
  • Bis zu dem Zeitpunkt tm, an dem die Stanzmesser 2a, 2b auf die Kartonoberfläche (Höhe R0) auftreffen, ist der Abstand A zwischen den freien Enden der Stanzmesser 2a, 2b und den freien Enden der Rillvorsprünge 10a, 10b konstant, d.h. die Stanzmesser 2a, 2b und die Rillvorsprünge 10a, 10b werden synchron bewegt. Die Rillvorsprünge 10a, 10b haben zum Zeitpunkt tm den Karton in die Rillnuten 8a, 8b eingezogen. Der von dem Karton bei diesem Einziehen entgegengesetzte Widerstand ist bis zum Zeitpunkt tm kleiner als die Rückstellkraft der Elastomerplatte 11.
  • Vom Zeitpunkt tm an, an dem die Komprimierung des Kartons in den Rillnuten 8a, 8b beginnt, bewegen sich die Stanzmesser 2a, 2b und die Rillvorsprünge 10a, 10b unterschiedlich, da der den Rillvorsprüngen 10a, 10b entgegengesetzte Widerstand durch die Komprimierung des Kartons in Verbindung mit der Reaktionskraft der Rillnuten 8a, 8b größer wird als die Rückstellkraft der Elastomerplatte 11, so daß die Elastomerplatte 11 komprimiert wird. Die Rillvorsprünge 10a, 10b bewegen sich vom Zeitpunkt tm bis zum Zeitpunkt te, zu dem die Stanzmesser 2a, 2b auf die Stanz-Rillplatte 7 auftreffen (2) nur um den Betrag B, während sich die Stanzmesser 2a, 2b linear durch den Karton um den Betrag C hindurchbewegen, der der Dicke des Kartons entspricht.
  • Nach dem Zeitpunkt te wird die Druckplatte 3 mit der Trägerplatte 6 wieder in die in 1 gezeigte Ausgangsstellung zurückbewegt. Der Stanzzyklus ist beendet.
  • Anstatt der Elastomerplatte 11 können auch andere elastische Einrichtungen, wie z.B Federn, Gummi oder pneumatische Einrichtungen verwendet werden.
  • Die Stanz-Rillplatte 7 kann einteilig mit der Gegendruckplatte 4 ausgebildet sein.
  • Die Rillnuttiefe 17 hängt vom Stanzgut ab.
  • Die herkömmliche Stanztechnik arbeitet mit der Stanz-Rill-Platte, bei der die Rillnuten in die Stanzplatte eingebracht werden. Vielfach werden aber auch separat hergestellte Rillnuten den Rillinien zugeordnet auf die Stanzplatte aufgeklebt. Diese Technik ist selbstverständlich auch mit dem neuen Stanz-Rill-Verfahren möglich.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung von gerillten Stanzteilen aus einem Kartonbogen mittels eines Stanz- und Rillwerkzeugs an dem Rill- und Stanzeinrichtungen vorgesehen sind, die zur Ausbildung von Rillungen in dem Kartonbogen bzw. zum Stanzen des Kartonbogens in einer Hubbewegung relativ zu einer Gegenstanzplatte bewegbar sind, wobei mit der Ausbildung von Rillungen in dem Kartonbogen begonnen wird, bevor der Stanzvorgang eingeleitet wird und bei der Ausbildung der Rillungen Material des Kartonbogens in Rillnuten eingezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzvorgang eingeleitet wird, wenn der Materialeinzug in die Rillnuten erfolgt ist, und nach erfolgtem Materialeinzug in die Rillnuten das Material während des Stanzvorgangs komprimiert wird.
  2. Stanz- und Rillwerkzeug zur Herstellung von gerillten Stanzteilen aus einem Kartonbogen (5), mit – einer Trägerplatte (6), an deren Unterseite Stanzelemente (2a, 2b) und Rillelemente (10a, 10b) vorgesehen sind, – einer unter der Trägerplatte (6) vorgesehenen Stanz-Rillplatte (7), in der unterhalb der Rillelemente (10a, 10b) Rillnuten (8a, 8b) ausgebildet sind, – wobei die Stanz-Rillplatte (7) relativ zur Trägerplatte (6) in einer Hubbewegung bewegbar ist, wodurch der Kartonbogen (5) in die Rillnuten (8a, 8b) bewegt wird, – die Rillelemente (10a, 10b) in einer Ausgangsstellung, in der die Rillelemente (10a, 10b) und die Stanzelemente (2a, 2b) im Abstand zur Stanz-Rillplatte (7) angeordnet sind, weiter von der Trägerplatte (6) zur Stanz-Rillplatte hin vorstehen als die Stanzelemente (2a, 2b) und – die Rillelemente (10a, 10b) in Hubrichtung mittels einer elastischen Einrichtung (11) an der Trägerplatte (6) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft der elastischen Einrichtung (11) und der Abstand der freien Enden der Stanzelemente (2a, 2b) und der Rillelemente (10a, 10b) zur Trägerplatte (6) so ausgelegt ist, daß die Stanzelemente (2a, 2b) auf den Kartonbogen (5) auftreffen, wenn der Einzug des Kartonbogens (5) in die Rillnuten (8a, 8b) durch die Rillelemente (10a, 10b) erfolgt ist, und das Material nach dem Auftreffen der Stanzelemente (2a, 2b) auf den Kartonbogen (5) in den Rillnuten (8a, 8b) komprimiert wird.
  3. Stanz- und Rillwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillelemente (10a, 10b) von Rillvorsprüngen gebildet werden, die an der Unterseite einer Rillungsplatte (9) vorgesehen sind, die elastisch auf der Trägerplatte (6) gelagert ist.
  4. Stanz- und Rillwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillungsplatte (9) mittels einer Elastomerplatte (11) an der Trägerplatte (6) gelagert ist, die zwischen der Rillungsplatte (9) und der Trägerplatte (6) angeordnet ist.
  5. Stanz- und Rillwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß pro Nutzen eine Rillungsplatte (9) vorgesehen ist.
  6. Stanz- und Rillwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillungsplatte (9) in Hubrichtung durch Zentrierbolzen (14) geführt ist, die an der Trägerplatte (6) befestigt sind.
DE19610574A 1996-02-16 1996-03-18 Verfahren und Stanz- und Rillwerkzeug zur Herstellung von gerillten Stanzteilen Expired - Lifetime DE19610574C5 (de)

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