DE2250948A1

DE2250948A1 - Walzwerk fuer flachgewalzte produkte

Info

Publication number: DE2250948A1
Application number: DE2250948A
Authority: DE
Inventors: William Lyon Sherwood
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS5618284B2; AU4781572A; US3762202A; IT975274B; GB1413517A; ES407739A1; CA959311A; ZA727407B; JPS4849655A

Description

PATENTANWÄLTE

Dipl.-lng. P. WlRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DipWng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD -Dr. D. GUDEL -

281134 6 FRANKFURTAM MAIN

TELEFON C0611)

287014 GR ESCHENHEIMER STHASSE 39

16.Oktober 1972
Gu/gm

William Lyon Sherwood

668 Baycrest Drive

North Vancouver, British Columbia

Kanada

Walzwerk für flachgewalzte Produkte.

Die Erfindung betrifft das mechanische Bearbeiten von Metallen wie Stahl, Kupfer und Aluminium, insbesondere ein verbessertes Walzwerk bzw. Walzenstraße oder Streckwerk für flachgewalzte · Produkte wie Platinen-, Blech- und Bandprodukte.

In herkömmlichen Duo- und Quartowalzwerken sind Arbeits*^ralzen und Stützwalzen zum Drehen an ihren jeweiligen Enden mit Anschlägen versehen, die Laufzapfen umschließen. Bei einem Duowalzwerk werden die Walzkräfte von den Endansohlägen zu den V/alzgerüsten'grundsätzlich über die Lagerzapfen der Arbeitswalze, und bei einem Quartowalzwerk über die Lagerzapfen der Stützwalze übertragen. Im allgemeinen sind erhebliche Walzkräfte erforderlich, um flachgewalzte . Produkte zu

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walzen. Da die Walzen nur an ihren Enden abgestützt sind, führen diese Kräfte potentiell zu beträchtlichen Durchbiegungen im mittleren Bereich, so daß in der Folge eine unzulängliche Flachheit im Querschnitt des Walzstückes entsteht. Um diese Auswirkungen so gering wie möglich zu halten und um einen zufriedenstellenden Profilquerschnitt des Walzstückes zu erhalten, sind Arbeitswalzen und Stützwalzen mit großem Durchmesser, die entsprechend große Walzgerüste erfordern, allgemein i-n Gebrauch genommen worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Walzwerk bzw. Walzenstraße oder Streckwerk für flachwalzte Produkte vorzuschlagen, wobei das Durchbiegen der Arbeitswalze unter Belastung im wesentlichen beseitigt und wobei ein flaches Querschnittsprofil des Walzstückes auf einfache und preisgünstige V/eise mit einem kleineren Walzgerüst erhalten wird.

Weiterhin schlägt die Erfindung eine Einrichtung vor, die das Durchbiegen der Arbeitswalze beseitigt, und zwar ohne die Anordnung herkömmlicher Stützwalzen bzw. mehrerer Gruppen von Stützwalzen.

Darüber hinaus schlägt die Erfindung eine Einrichtung vor, mit der auf einfache und kontinuierliche Weise der Walzenabstand und somit die Stärke des gewalzten Materials eingestellt und kontrolliert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die zum Walzen erforderlichen Kräfte und Energien zu verringern.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, die Anlagekosten für ein Walzwerk bzw. eine V/alzenstraße oder ein Streckwerk für flachgewalzte Produkte, insbesondere Walzwerke für warmgewalzte bzw. kaltgewalzte Produkte in der Stahlindustrie zu senken.

Die Erfindung schlägt ferner vor, die Notwendigkeit für hoch-

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reagierende Endauflager zur konzentrischen Belastung der Walzen, für Stützwalzen und für komplizierte mechanische Anstellanordnungen zu "beseitigen.

Weiterhin schlägt die Erfindung' ein Walzwerk vor, das insbesondere für eine Tandemanordnung geeignet ist, um. Stahlplatinen kontinuierlich in aufeinanderfolgender Sequenz . nach.ihrem Austritt aus der Gießmaschine zu gießen, und zwar gewöhnlich durch eine die mittlere Temperatur egalisierende Wärmestufe.

Die Erfindung schlägt ein Walzwerk für flach gewalzte Produkte vor, wobei die Arbeitswalze zur.Drehung mit der Arbeitsfläche der Wal±entrommel an der diametral entgegengesetzten Seite, des Walzstückes befestigt ist,und zwar in Berührung mit und gestützt durch ein verlängertes Auflage- . kissen der Arbeitswalze, das in einer Stützlageranordnung bzw. Stützwalzenanordnung eingeschlossen ist, so daß die Walzkraft durch diese Anordnung getragen ist, und nicht durch Lagerzapfen bzw. Anschläge an den jeweiligen Enden der Arbeitswalze und der Stützwalze, wie bei bekannten Walzwerken. Die Stützwalzenanordnung ist gekennzeichnet durch einenteilweise zylindrischen, manschettenartigen Zapfen bzw. einer entsprechenden Anordnung mit geringer Reibungseigenschaft, die mit der Wäzenoberflache in Berührung steht; die Anord- · nung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie längs der Walzentrommel gegen ein hydrostatisches Kissen abgestützt ist, welches ein flüssiges oder gasförmiges Medium enthält und das einen den Walzkräften entsprechenden Druck aufweist, wobei

- dieser Druck entlang der Walze ähnlich wie die Walzbelastung verteilt wird. Das hydrostatische Kissen wird

-seinerseits gegen einen Querbalken abgestützt, der zwischen Walze und Walzengerüst verbunden ist. Aufgrund der Wirkung des hydraulischen Kissens als reagierender Druckausgleicher wird die Durchbiegeungsbewegung und Ablenkung der Arbeitswalze und der Stützwalzenanordnung im wesentlichen beseitigt, und die Durchbiegung bzw. Ablenkung wird von dem ortsfesten Querbalken aufgenommen, jedoch nicht an das Stahlband bzw.Walzstück

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weitergegeben. Während des Betriebs wird eine der Walzkraft gleiche und entgegengesetzte Kraft ausgeübt, die jedoch nicht nur auf die Endön der Walzen wirkt, sondern die über die gesamte Länge der Walze verteilt ist, so daß die starken Durchbiegungskräfte und Ablenkungen der Walze, wie sie in herkömmlichen, zuvor näher beschriebenen Walzwerken auftreten, in v/irksamer Weise beseitigt sind.

Durch Variieren der Menge des hydraulischen Mediums in dem hydrostatischen Kissen wird ein kontinuierliches Justieren des Walzenabstands erreicht. Ferner kann durch Trennen des hydrostatischen Kissens in wenigstens zwei Kainaiern auf jeweils einer Seite des Mittelpunkts der Walze der Walzenabstand an einem Ende der Walze relativ zum anderen Walzenende justiert werden, wodurch die Stärke des Werkstückes beispielsweise zwischen den Walzenenden kontrolliert wird, und somit die beiden Konten des Werkstücks. Hierdurch wird das Auftreten von keilartigen Querprofilen an dem Walzstück vermindert.

Um die Kräfte innerhalb des Walzwerkgerüstes auszugleichen und Unterschiede zwischen der Breite des Walzstückes und der Länge des hydrostatischen Kissens zu kompensieren, sind auch hydraulische Ausgleichszylinder zwischen den oberen und den unteren Stutzwalzenanordnungen vorgesehen, und zwar an den Enden der Walze, um gesteuerte ergänzende Trennkräfte zwischen oberen und unteren Stutzwalzenanordnungen anzuwenden. So wie sich die Breite des Walzstückes reduziert, können verstärkte Ausgleichskräfte durch diese Zylinder ausgeübt werden, um einen im wesentlichen flachen und gleichmäßige!Walzenabstand bei verschiedenen Walzstückbreiten zu erhalten.

Weitere wichtige Merkmale der Erfindung werden in dem folgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigti Fig. 1 eine Seitenansicht des Walzwerkes nach der Erfindung; Fig. 2 eine Ansicht von vorne des Gerüstes des Walzwerks nach

Flg. 1; . '

Fig. 3 einen teilweise Schnitt entlang der Linie Α-Λ der Fig.1;

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Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kräfte in dem Walzwerkgerüst der Fig. 1-3 _t und zwar in Fällen, wo die Breite des Walzstückes gleich der Arbeitslänge der Walzentrommel ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Kräfte in dem Walzwerkgerüst der Fig. 1-3* und zwar in Fällen, wo die Breite . des Walzstückes bedeutend kleiner als die Arbeitslänge der Walzentrommel ist.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine obere Arbeitswalze 1 und eine untere Arbeits-walze 2 zum Drehen durch einen für ein Walzwerk geeigneten Antrieb, z.B. einen Motor, eine Radübersetzung, eine Kupplung, einen Ritzelstand und Spindeln, mit einer Wobblerantriebsverbindung 2h für die obere Waise und einem entsprechenden Antrieb 25 für die untere Walze verbunden· Wenn das Walzwerk mit den zum Reduzieren einers flachen Walzstückes 28 erforderlichen Kräften und Torsionen belastet ist, wird die Walzkraft von der Trommel der Arbeitswalze auf Einsätze 3 des Walzenlagers übertragen, die eine teilweise zylindrische Ausbildung der Oberflächen des Lagers in Verbindung mit der Arbeitslänge der Trommel der Walsse 1₉2 ausbilden« Die Einsätze 3 sind in Lagerblöcken 6 der Arbeiiswalze befestigt, die die Walzkraft über eine Druckverbindungsfläche 7 zu einem Querbaum 0 der ArbeJfcswalze übertragen,, Hydro st at iss ehe Kissenanordnungen 10,11 und 26, 27 zum Verteilen des Walzendruckes übertragen anschließend den Druck auf Querbäume. 12,13,1k und l6_tl7,l8 der unteren Walze, die an ihren Enden in einem Endgehäuse 15 des Walzgerüstes gehalten sind.

Eine Vielzahl von Materialien kann für die mansch'ettenartigen Einsätze verwendet werden«, Bei ielsweise bietet poröses Eisen eiße-hohe Biegefestigkeit -bei^:-geringen Kosten für eine mit langsamer Geschwindigkeit arbeitende Maschine. Lagermetalle, verstärktes "Teflon" und verschiedene andere Materialien können ebenfalls in Betracht gezogen werdenj die Auswahl des Materials hängt von den Bedingungen der Kräfte und der Geschwindigkeit des jeweilgen Walzvorgangs ab« Zusätzlich zu den Abschmiereigenschaften des gewählten Materials bietet sich das Kühlwasser

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der Walzen als natürliches Abschmiarmittel an. Die Lageroberfläche kann ebenfalls unter Druck mit Wasser oder einem AbBChmiermittel versehen werden, und zwar durch geeignete Ausnehmungen bzw. öffnungen in den Einsätzen, nach Art herkömmlicher Gleitlager. Da Abblätterungen von der Walze und auf der Walzenoberfläche befindlicher Schmutz die Abnutzung und den Verschleiß der lager leicht beschleunigen, kann eine drehbare Bürste zum Reinigen der Walzen in. dem Walzgerüst vorgesehen sein.

Um den Ein- und Ausbau der Arbeitswalze zum Bearbeiten der Oberfläche sowie zur Instand- und Widerzusammensetzung zu erleichtern, sind die Walze 1,2, die Auflager 6, die Einsätze, 3 und Endringe bzw. -kragen 4 als einstückige Anordnung ai a-... gebildet. Die Kragen 4 halten ebenfalls die Arbeitswalzen in Position, wenn das Walzwerk nicht in Betrieb ist. Um die Arbeitswalze ein- oder auszubauen, wird die gesamte Anordnung längs eines Führungsschlitzee zwischen einer Laufschiene 8 und der Fläche 7 des Auflagers 6 geschoben.

Der Querbaum 9 der Arbeitswalze ist zum justierbaren vertikalen Bewegen in Sätzen von mittleren Füh-■rungsrollen 21 befestigt, die an Haltearmen 22 des Gehäuses 15» und zwar am eingangs- und ausgangsseitigen Ende der Walzgerüste angefügt sind. Auf diese Weise werden die Arbeitswalze und die Stützanordnung jederzeit in korrekter senkrechter Ausrichtung in dem Gehäuse des Walzwerks gehalten.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Kissen zur Verteilung des Walzendrucks in einer blssebalgartigen Umhüllung eingeschlossen, die aus Flanschen 11, 11 A, einer oder mehreren Ausdehnungsri^pen 10 und einer inneren Führüngsmanschette 27 besteht, welche zwischen entsprechenden Planschen an dem die Arbeitswalze stützenden Querbaum auf der Seite der Arbeitabwälze und den Quarbäunen der oberen und unteren Stützwalzen 12, 13, 14 und 16, 17, 10 auf der Seite der Stüt^walzen verbunden sind. Die gezeigte Kissenanordnung ist einem Hochdruck-

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Toroid (Zallea Hyptor) oder einer ähnlichen Ausdehnungsverbindung entsprechend ausgebildet. Durch Steuerung der Menge des hydraulischen Mediums 26 in der Kissenanordnung zur Verteilung des Walzendrucks wird somit der Abstand zwischen dem Querbaum der Arbeitswälze und den Querbäumen der Stützanordnung Kontrolliert. Durch das Kontrollieren der Menge des hydraulischen Mediums 26 in der Kissenanordnung kann -die Position der Arbeitswalze und des Walzenspaltes so justiert werden, daß die Stärke des Walzstücks variiert wird, und zwar ohne korrespondierende Bewegung des Querbaums der Stützanordnung.

Weiterhin wird entsprechend hydrostatischer Gesetzmäßigkeit der Druck des hydraulischen Mediums 26 gleichmäßig nach allen Sichtungen verteilt. Eine der Walzkraft gleiche und entgegengesetzte Kraft v/ird gegen den Querbaum 9 der Arbeitswalze übertragen und entlang dem Querbaum proportional zu dem senkrecht sich erstreckenden Bereich der hydrostatischen Kissen- -anordnung übertragen* "i?enngle±eh die Walzkraft eine sehr wesentliche Ablenkung der Querbäume 12, 15, 14 und 16, -17» der Stützanordnung hervorruft, berührt diesa Ablenkung nicht die Druckverteilung in der hydrostatischen Kissenanordnung und beeinflußt infolgedessen nicht die Biegung der Walzen, -venn die Arbeitswalze belastet ist. Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber den Stützwalzen,.verwendenden Walzwerken, um die Walzen während der Belastung vor Durchbiegungen zu schützen.

Um die Aufrechterhaltung eines kontrollierten und gleichmäßigen Walzenabstands längs der Walze zu vereinfachen und die Stabilität des Walzenspaltes sowie die Kontrolle des WaIz- -etUekpr.of ils-au - beünstigen, ^: ist --die Kissenariordnung in zwei Teile 10,11 auf einer Seite der Mittelpunktlinie der Walzentrommel und Teile 1OA und 11A auf der anderen Seite getrennt. Es wirkt ferner stabilisierend, wenn Zylinder 23 zum Ausgleich des Hydraulik-Drucks vorgesehen sind, die, wie weiter unten noch beschrieben ist, zusätzlich dazu dienen, den Unterschied zwischen Bandbreite und Länge der hydrostatischen Kissenan-

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Ordnung zu kompensieren.

Fig. 4 zeigt schematisch die Auswirkung des Kissens auf dao Querprofil des unter Belastung stehenden Walzenspalts unter der Bedingung, daß Breite des Bandes und Länge des Kissens einander gleich sind und daß das Kissen entlang der gesamten Walzenlänge gleichmäßig angeordnet ist. Der Druck des Mediums innerhalb des Kissens erzeugt eine der Walzenkraft gleiche und entgegengesetzte Reaktionskraft, die in ähnlicher Weise längs der Walze verteilt wird; hierdurch v/ird eine Bedingung geschaffen, auf grund derer das Durchbiegungs- und Ablenkungamoment längs der gesamten Walze gleich null ist. Die Zylinder 25 üben keine signifikante Kraft aus, und bei Anwendung völlig zylindrischer Walzen ist die Biegung der Walzen sowie das Querprofil des Walzstücks erwartungsgemäß im wesentlichen flach ausgebildet (wobei Einwirkungen auf die Kanten des Walzatücks - "bar edge effects" - zu ignorieren sind).

Fig. 5 zeigt ein Walzstück mit einer wesentlich geringeren Breite als die Länge des hydrostatischen Kissens. So wie die Breite des Walzstücks 28 sich verringert, wird die auf die Zylinder 23 ausgeübte kompensierende Kraft erhöht. Ein im wesentlichen flaches Profil des Walzenspaltes kann auf diece Weise unter vielen unterßchiedlichen Bedingungen und Größen von Walzstücken aufrechterhalten werden.

Im voraufgehenden wurde eine bevorzugte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung beschrieben. Selbstverständlich sind fachmännische Abweichungen hiervon möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verändern.

Wichtig für die Erfindung ist also ein Walzwerk bzw..Walzenstraße oder Streckwerk für flachgewalzte Produkte, wobei das Durchbie~ gen der Walzen mit einer damit verbundenen konvexen Ausbildung der Walzenspalte und einer daraus resultierenden Neigung zu übermäßig konvexer Ausbildung des Querprofils des Walzstüokefi im wesentlichen beseitigt i3t. Bei der Vorrichtung nuch der Erfindung steht die teilweise zylindrisch ausgebildete Wai:;en-

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BAD ORIGINAL

trommel selbst in Verbindung mit einem korrespondierenden
Auflagekissen der Arbeitswalze, und nicht mit den Anschlägen bzw. Lagerzapfen der Walzenenden als Träger des größten Teils des Walzstücks, und stützt diese last gegen quer angeordnete länglich ausgebildete hydrostatische Kissen, die die Wirkung der Walzkräfte gleichmäßig entlang der Arbeitswalze verteilt. Druckausglei Glaszylinder an den Walzenenden kompensieren die aus Unterschieden zwischen der länge des hydrostatischen Kissens und der Breite des Walzstüßks resultierenden Durchbiegungen. Das Walzwerk nach der Erfindung ist geeignet zum Warm- und Kaltwalzen von Platinen-, Blech- und Bandprodukten aus Stahl, Aluminium und Kupfer α.dgl., und zwar in einem
einzelnen Walzgerüst oder in einer Tandemanordnung.

- Ansprüche
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Claims

16.Okt. 1972 .W.L.Sherwood

- 40-

Ansprüche

Walzwerk bzw. Walzenstraße oder Streckwerk für flachgewalzte Produkte, wobei die Walzkraft im wesentlichen von einer gegen die Trommel der Arbeitswalze gelagerten Abstützanordnung getragen wird und nicht durch Lagerzapfen an den Enden der Arbeitswalze, gekennzeichnet durch die Kombination einer länglichen, drehbaren Arbeitswalze (1, 2), einer Abstutzanordnung mit einem die Lagerung der Arbeitywalze abstützenden Querbaum (9) und teilweise zylindrisch ausgebildete Abstützelernente/fi; die sich längs der Arbeitswalze erstrecken, gegen die sich die Trommel der Arbeitswalze unter Belastung dreht, ferner durch eine Querbaum (12) der Abstützanordnung, der die zwischen den Enden des Walzgerüsts (15) verbundene Walzenlänge überspannt und die Gesamtwalzkraft aufnimmt, durch einehydrostatische Kissenanordnung (10) zur Verteilung des Walzendruckes, das sich längs des Querbaums (9) und zwischen diesem und dem Querbaum (12) erstreckt, wobei das Kissen wengstens eine länglich ausgebildete hydraulische Kammer (10) besitzt, die ein hydrostatisches Medium (26) enthält und die an einer Seite von dem Querbaum (12) und an der anderen Seite von dem Querbaum (9) und um die Kissenkanten herum von einem ausdehn- und zusammenziehbaren Anschlußstück umschlossen ist, in dem das hydraulische Medium wirksam der Walzkraft durch eine gleiche und eine entgegengesetzte Kraft widersteht und entgegenwirkt, welche Gegenkraft längs der Walzentommel proportional zum senkrecht sich erstreckenden Bereich des hydrostatischen Kissens verteilt ist.

2. Walzwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch getrennte Druckausgleichszylinder (23) die nahe den Enden des Querbaums (9) auf diesen durch Ausüben einer gesteuerten Trenn-

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kraft einwirken, wodurch durch unterschiedliches Verteilen γόη. Kräften auf jeder Seite des Quer-baums entstandene Durchbiegungs- und Ablenkungskräfte kompensiert werden, insbesondere die Kräfte, die aus den Untersehiii-y· den in der Breite des gewalzten Walzstückes und der Länge des hydrostatischen Druckverteilungskissens entstehen, und zwar beim Walzen von Walzstücken'unterschiedlicher Breite.

3. Walzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrostatische Druckverteilungskissen aus zwei getrennten hydraulischen Kammern. (1Q,11;1OA, 11A) auf jeder Seite des Mittelpunkts der Walzcntrommel besteht, daß eine Einrichtung zum unabhängigen Kontrollieren des Mediums (26) vorgesehen ist, wenn

dieses sich zwischen/Kammern befindet, so daß der Walzenspalt an jedem Ende der Arbeitswalze entsprechend dem gewünschten Walstückprofil und der Stärke des Walzstüokes während des Walzvorgangs einstellbar ist.

4. Walzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abstützanordnung einen herausnehmbaren lagerblock aufweist, der mit dem Querbaum der Arbeitswalze einstückig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein länglicher Teil (6) mit Endkragen (4) zum Anhaltender Lauf zapf en an beiden Enden der Walze und eine teilweise zylindrische Berührungsfläche (7) ein Teillager längs des Lagerblockes (6) und der Arbeitsfläche der Walzentrommel ausbilden, daß der Lagerblock (6) in Laufschienen (21) einsetzbar ist, die einstückig mit dem Querbaum (9) der Arbeitswalzen ausgebildet ist, so daß die Gegenseite des Lagerblockes (6) zur teilweise zylindrischen Berührungsfläche (7) einen Druckkontakt zum Querbaum (9.) herstellt, der die Walzkraft zwischen der Arbeitsv/alze (1,2) und dem Querbaum (9) und anschließend zu dem hydrostatischen Druckverteühmgskisüen (10) überträgt.

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5« Walzwerk nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß teilweise zylindrische Einsätze (3) mit dem Lagerblock (6) längs der Walze verbunden sind und die teilweise zylindrische Lagerfläche (7) ausbilden.

6. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Kissen ein unverdientetes ausdehnbares Anschlußteil in Gestalt eines flexiblen Blasebalgs mit wenigstens einer Ausdehnungsrippe (lO) besitzen, die längs der Kanten der Kissen angeordnet ist.

Der Patentanwalt:

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