DE2512922A1

DE2512922A1 - Verfahren und vorrichtung zur filztuchreinigung bei papiermaschinen

Info

Publication number: DE2512922A1
Application number: DE19752512922
Authority: DE
Inventors: Clifford D Shelor
Original assignee: Westvaco Corp
Current assignee: Westvaco Corp
Priority date: 1974-03-26
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1975-10-09
Also published as: FR2265910A1; SE7503485L; GB1469047A; DE2512922C2; SE407245B; US3910815A; FR2265910B1; JPS5523959B2; CA1010695A; JPS50132206A

Description

Patentanwälte Dipl.-'ng- E. Eder Dlpi.-mg. K. Sc'nleschke

8München40,Eli_S&beth3traßeM

Verfahren und Vorrichtung zur Filztuchreinigung bei Papiermaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung und Erhaltung der die Papierbahn tragenden Filztücher in Papiermaschinen.

Bei der Papierherstellung wird eine wässerige Aufschlämmung von Cellulose auf die sich bewegende, tischförmige Fläche eines umlaufenden Siebes gelegt. Während der Bewegung vom einen Ende der Tischfläche zum anderen wird der Hauptteil des Wassers über die Siebzwischenräume abgezogen, so daß eine lose Matte oder Bahn feuchter Cellulose zurückbleibt.

Am trockenen Ende des sich bewegenden Tisches geht die Bahn

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oder Matte auf ein eng gewebtes Stoffband über, als Preßfilz bezeichnet. Bine Aufgabe des Preßfilzes ist es, die Bahn zu tragen bei ihrem Durchgang durch verschiedene Druckwalzenspalte. Außerdem bildet der Druckfilz einen engen Feuchtigkeitskontakt bzw. Docht zum weiteren Wasserentzug aus der Bahn.

Im Laufe des Betriebes sammeln sich auf dem Preßfilz winzige Teilchen von Gellulosefasern, die die Porosität des Filzes durch Auffüllen oder Überziehen behindern. Die dochtartige Funktion des Filzes wird durch diese Überzüge und Ausfüllungen stark beeinträchtigt und die daraufliegende Bahn wird gemasert.

Zur Reinigung des Preßfilzes ohne Betriebsunterbrechung wird in der Regel Wasser aus vielen Hochdruckdüsen auf die Filzoberfläche gestrahlt. Diese Wasserstrahlen sind über die Filzbreite im Abstand von 15 bis 30 cm angeordnet und werden in Querrichtung mit einem HuSa von ca. 30 cm hin und her bewegt. Zur ausführlicheren Erläuterung wird auf die US-Patentschrift 1 381 2?2 und 3 135 653 hingewiesen.

Theoretisch reinigt jeder Wasserstrahl einen bandförmigen Bereich auf dem Filz. Bei schnellen Hochgescliwindigkeitswasserstrahlen erreicht man dies durch wiederholte Bewegung der Strahlauftreffpunkte auf dem Filz in diagonalen Linien in beiden Richtungen quer zum Filzband. Obwohl Geschwindigkeit und Umfang des Filzes für die Quergeschwindigkeit des Strahles von Bedeutung sind, ist eine vollständige Reinigung der Filzoberfläche mit mathematischer Sicherheit nicht zu gewährleisten.

Frühere Versuche zur vollständigen Reinigung der Oberfläche durch Vergrößern der Strahlauftrefffläche zeigen die US-Patentschriften 941 750, 1 7?1 335 und 1 859 508. Allerdings

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sind zur Beseitigung der lästigen Teilchen vom Filz äußerst hohe Energiekonzentrationen erforderlich. Wenn man den Strahl gemäß diesen Patentschriften aus einer einzigen Austrittsdüse erweitert, wird die begrenzte an der Austrittsdüse verfügbare hydraulische Energie über eine größere Fläche verteilt und dadurch die pro Einheit der Filzfläche wirkende Größe der Energie verringert. Die Heinigungswirkung ist dann nicht ausreichend.

Obgleich die Reinigungswirkung auf dem Filz auch bei vielen mit relativ kurzem Hub hin und her bewegten Hochenergiedüsen nur mäßig ist, darf die ganze Ausrüstung nur intermittierend betrieben werden, da bei kontinuierlicher Arbeitsweise der Filz sehr schnell zerstört würde. Die Bedienungsperson der Maschine, die bereits mit anderen, nicht ohne weiteres zu automatisierenden Aufgaben belastet ist, müßte also auch noch das Ein- und Ausschalten der Reinigung übernehmen.

Da die Beseitigung des Wassers aus der Bahn Aufgabe des Preßfilzes ist, muß das gesamte bei der Reinigung zugeführte Wasser zusätzlich zu der relativ geringen Wassermenge aus der Papierbahn abgeführt werden. Durch eine Reinigungsanlage mit zahlreichen Hochenergiedüsen wird somit auch die Ausrüstung zur Beseitigung des Wassers erheblich belastet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zur Reinigung eines Papiermaschinenfilzes, wobei sichergestellt ist, daß die gesamte Filzfläche von Wasserstrahlen mit hoher Energiekonzentration erfaßt wird. Außerdem soll die Reinigung des Filzes mit möglichst geringem Wasseraufwand erfolgen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine einfache und zuverlässige Vorrichtung, die die gesamte Breite des Filzes überquert und zur Reinigung abspritzt. Die Häufigkeit der

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Querbewegung ist dabei streng auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Filzes abgestimmt, so daß das .Abspritzen des Filzes kontinuierlich und mit hoher Energie erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt eine oder mehrere, eng gebündelte Hochenergie-Strahldüsen, die quer über die Filzbreite im Verhältnis zur Filzgeschwindigkeit mit extrem niedriger Geschwindigkeit und genau auf die Filzgeschwindigkeit abgestimmt bewegt werden. Die Querbewegung der Reinigungsdüsen wird elektrisch oder mechanisch so gesteuert, daß die Düsen über den Filz um eine Strecke bewegt werden, die etwa gleich der Aufpreßbreite eines energiereichen Strahles bei jeder Umdrehung des Filzes ist. Dadurch wird die gesamte Filzfläche bei einem einzigen Durchgang systematisch gereinigt.

Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt:

Fig. 1 die Führung von Papierbahn und Filz schematisch im Naßpreßabschnitt einer Papiermaschine,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt längs den Linien ΙΙί-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Querbewegungseinrichtung gemäß der Erfindung, geschnitten entlang der Linie IH-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Querbewegungseinrichtung der Erfindung, geschnitten längs der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 cLas Spur- bzw. Bewegungsmuster eines einzigen Reinigungsstrahles gemäß der Erfindung bei der Überquerung der Breite des darunterliegenden Filzes und

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Fig. 6 eine graphische Darstellung der Wirksamkeit der Preisfilzreinigung gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Einrichtungen.

Es wird zunächst auf die schematiscne Darstellung nach Fig. 1 Bezug genommen, die den Bahnpreßabschnitt 20 einer "Papiermaschine 10 (LSP oaer Fourdrinier) und einen Trocknungsabschnitt 30 zeigt. Auf dem LSP-Tisch 11 ist aus einer wässerigen Aufschlämmung eine lose verfestigte Bahn V/ aus Gellulosefasern gebildet. Von der Gautschwalze 12 der LSP geht die Bahn W zum ersten Preßabschnitt 21, getragen von einem endlosen Stoffband F 1, d. h. von einem Filz. Der Filz F1 führt die Bahn W durch zwei erste Preßwalzen 24, indem ein 'i'eil des in der Bahn enthaltenen Wassers im Walzenspalt herausgedrückt und vom Filz aufgesaugt wird.

Je nach Maschinenkonstruktion kann die Bahn W durch weitere Preßeinheiten 22 und 23 geleitet werden, in denen sich der oben geschilderte Vorgang zwischen den Walzen 25 und 26 wiederholt.

In der Regel ist jede Preßwalzeneinheit des Preßabschnittes 20 mit einem Filz versehen. Für jeden Filz ist zur Reinigung eine Abspritzeinrichtung G vorgesehen, die angesammelte Fasern beseitigt, und ein Saugkasten S, der das absorbierte Wasser herauszieht.

Die Erfindung bezieht sich auf die Abspritzeinrichtung C zur Filzreinigung, die in Bewegungsrichtung des Filzes vor dem Saugkasten S angeordnet ist. Die folgende Beschreibung der Abspritzeinrichtung G3 gilt auch für die Einrichtungen C1 und C2.

Fig. 2 zeigt die Abspritzeinrichtung C3 teilweise im Schnitt, wobei sich ein I-Träger 2'7 über die Breite des Filzes F3 erstreckt. Die Abspritzeinrichtung C3 ist über

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die gesamte Länge durch, einen Mantel 28 geschützt.

Gemäß Fig. 2, 3 und 4 trägt eine Schienenanordnung 29 in Längsrichtung am I-Träger einen quer beweglichen Wagen 40. Der Wagen 4-0 enthält Rahmenplatten 41 mit daran angebrachten Laufrollen 42. Von den Rahmenplatten 41 gehen zwei .Aufhängeriemen 4J nach, unten, die einen Düsenblock 44 tragen. Die austauschbar in den Block 44 geschraubten Düsen 45 stehen mit den darin gebohrten inneren Fluidleitungen in Verbindung. Ebenfalls stehen mit den Bohrungen im Block 44 Rohrleitungen 46, 47 in Verbindung. Über Schläuche 48, 49 kommt die Reinigungsflüssigkeit zu den Leitungen und Düsen des Wagens von einer feststehenden (nicht gezeigten) Hochdruckquelle von ca. 35 atü oder mehr.

Durch zwei Leitungen 48 und 49 wird die Flexibilität des Betriebes erhöht. Durch Verwendung nur einer Düse 45a an einer getrennten Leitung 46, während die anderen Düsen unabhängig gespeist werden, kann die Bedienungsperson der Maschine bei Bedarf mit nur einer Düse reinigen, so daß ein Austausch ohne Betriebsunterbrechung erfolgen kann.

Die Schläuche 48 und 49 können außerdem gegen Schäden, Verdrehen usw. geschützt werden, indem man sie durch eine Reihe gelenkiger Bewehrungsringe 50 führt.

Der ausgestoßene Wasserstrahl soll so gewählt werden, daß auf dem Filz F3 die kleinstmögliche Auftrefffläche erreicht wird, d. h. damit die verfügbare Wasserenergie konzentriert wird.

Der Antrieb für den quer beweglichen Wagen 40 umfaßt einen Gurt 60, der an den Enden über Spangen 61 an einer Rahmenplatte 41 festgemacht ist. Der Rand des Gurtes läuft über mehrere Scheiben 62. Die Scheibe 63 wird über einen Schrittmotor 65 und einen Ketten- oder Gurtantrieb 64

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— V —

angetrieben.

Der Schrittmotor 65 dreht bei einem Leistungsimpuls eine Leistungsabgabespindel um einen vorgegebenen Winkel. Mit dem Schrittmotor 65 wirkt ein Impulsgenerator 66 zusammen, der mechanisch oder elektrisch mit einer der Preßwalzen 26 gekoppelt ist. Aufgabe des Impulsgenerators 66 ist die Abgabe einer bestimmten Anzahl elektrischer Impulse bei jeder Umdrehung der damit gekuppelten Preiswalze 26. Der absolute zeitliche Abstand zwischen den Generatorimpulsen hängt damit direkt von der Geschwindigkeit des Filzes F3 ab. Damit steht auch die Geschwindigkeit des Schrittmotors 65 in direktem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit des Filzes F3·

weiteren Steigerung der Flexibilität des Betriebes kann man zwischen Generator 66 und Motor 65 ein Impulsrelais vorsehen, das die Anzahl der Impulse des Motors 65 mit der Anzahl der arbeitenden Düsen proportionalisiert. Mit anderen Worten heißt dies, daß, wenn nur mit einer von vier Düsen im Block 44 gearbeitet werden soll, der Motor 65 nur auf jeden vierten Impuls des Generators 66 anspricht.

An den Antriebsgurt 60 für den quer beweglichen Wagen ist außerdem über eine Spannungsscheibe 67 ein Zeitschalter bzw. Timingschalter 68 angeschlossen. Die Scheibe 67 und der Schalter 68 ermöglichen solange die Flüssigkeitsströmung in die Rohre 48 und 49, wie durch die Bewegung des Gurtes 40 die Antriebsscheibe 67 gedreht wird. Durch die Drehung der Scheibe 67 wird der !Timer 68 wiederholt gestartet. Beim Stillstand des Gurtes erhält jedoch der Timer 68 kein neues Startsignal von der Scheibe 67 und unterbricht nach einer vorgegebenen Zeit von beispielsweise 9 Sekunden die Flüssigkeitsströmung für die Rohre 48, 49. Dadurch ist der Filz gegen Wasserstrahlschäden geschützt, wenn das System auf irgendeine Weise ausfallen sollte.

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Die Riehtungsumkehr des Wagens 40 am Ende eines Durchganges wird durch Mäherungsschalter 51 und 52 erreicht. Wenn das Schalterelement 51a in die Nähe des damit zusammenwirkenden Elementes 51b kommt, wird die Stromrichtung für den Schrittmotor 65 umgekehrt und der Wagen 40 läuft in entgegengesetzter Richtung. Die entgegengesetzte Wirkung tritt ein bei Annäherung des Schaltelementes 52a an das damit zusammenwirkende Element 52b.

Wie bereits erwähnt, treibt der Schrittmotor 65 den quer beweglichen Wagen 4-0 mit einer bestimmten Geschwindigkeit an, die von der Filzgeschwindigkeit direkt abhängt. Es wird hierzu in Fig. 5 auf die sich etwas überlappenden Kreise 70,,, 70p und 70χ verwiesen, die den Auftreffbereich eines Wasserstrahles aus einer Düse 45a bei aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Filzes F3 darstellen. Jeder der Auftreffbereiche 70^·, 70p und 70* besitzt eine wirksame Reinigungsbreite w. Wenn somit nur die Düse 45a arbeitet, wird der Wagen 40 bei Jedem Durchgang der Filzlänge L um die Strecke w versetzt. Die Filzlänge L ist gleich der Umfangslänge des endlosen Bandes aus dem Filz F3. Fig. 5 zeigt diese zusammengesetzte Bewegung, wobei der Filz zur Darstellung in einer Ebene geschnitten ist.

Beim Betrieb sämtlicher Düsen 45 ist die Translationsgeschwindigkeit des Wagens 40 bei jedem Durchgang der Filzlänge L viermal so groß.

Zur Erläuterung eines betriebsmäßigen Vorteiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den früheren Einrichtungen ist in Fig. 6 der Prozentsatz der Ausfüllung der Filzzwischenräume über eine bestimmte Bandbreite des Filzes durch Fasern und andere Verunreinigungen entlang der Ordinate aufgetragen. Die Abszisse zeigt die laufenden Betriebsstunden. Die gestrichelte Linie bezieht sich auf die bekannten Einrichtungen, wobei sich der Filz vor der

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Reinigung während 7 Stunden füllen kann. Für die Erfindung gilt die kontinuierliche Sägezahnlinie, wobei die gleiche Filz- und Bandbreite durch eine einzige Ibspritzung während einer vollen Durchgangsperiode des Filzes während einer Stunde gereinigt wird. Aus Fig. 5 erkennt man, daß bei der Erfindung nicht hin- und hergehend gearbeitet werden muß. Der Schrittmotor 65 gestattet infolge seiner Flexibilität hinsichtlich Geschwindigkeitsbereich und Antriebsrichtung eine langsame Bewegung des Wagens 40 über die Bahn in einer Richtung und einen schnellen Rücklauf. Durch die langsame überquerung des Filzes in der einen Richtung ist gewährleistet, daß jede Filzlängeneinheit in der optimalen Zeit richtig gereinigt wird.

Aus Fig. 5 erkennt man ferner, daß gemäß der Erfindung eine gleichförmig hohe Absorptionskapazität des Filzes im Vergleich zu der bisherigen Praxis erreicht wird, bei der sich das Filztuch vor der Reinigung sättigen konnte.

Aus Fig. 5 läßt sich herleiten, daß gemäß der Erfindung pro Reinigungszyklus nur ca. 20 % der Wasserströmung der bekannten Einrichtungen benötigt werden. Wenn beispielsweise bei bekannten Einrichtungen zur Reinigung eines etwa 4,5 m breiten Filzes 80 bis 120 1 Wasser pro Minute aus 15 bis 25 Düsen mit einem Reinigungszwischenraum von 15 Minuten benötigt werden, arbeitet die Erfindung mit lediglich 4 bis 6 1 Wasser pro Minute bei einem Reinigungszwischenraum von 60 Minuten, wobei der Filz sogar noch gleichmäßiger erfaßt wird.

Bei den bekannten Reinigungseinrichtungen wird während einer Betriebszeit von 24 Stunden der Filz dreimal 30 Minuten lang abgespritzt, gestaffelt in 8 Intervalle für insgesamt 90 Minuten Abspritzzeit während eines Tages mit 24 Stunden. Wenn jede der 25 Abspritzdüsen der bekannten Einrichtungen pro Minute 6 1 Wasser ausstößt, werden insgesamt

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13.500 1 Wasser benötigt:

^{25 Maalx} ^x ³²V^ · ¹³·50Ο 1/*««·

Dagegen benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung bei kontinuierliciiem Betrieb mit einer Düse für 6 1 Wasser pro Minute insgesamt 8.640 1:

χ _Tag - ö.bW l/lag.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit der Was serverbrauch um 36 % verringert.

Patentanwälte

Dipl.-ing. E. Eder

DfpU/ng. K. Schieschke 8 München 40, Qissbcaistraßea«

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Claims

Patentanwälte 0 C 1

Dipl.-ing. E. Eder * ^ ·

Dlpl.-lng. K. Schieschke

B München -10, ElisabethstraßeM

Patentansprüche

Verfahren zur Reinigung der Filztücher von Papiermaschinen, wobei auf einem quer zum Filz fahrenden Wagen eine Düse für einen energiereichen Wasserstrahl angebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Düse (45) an eine energiereiche Flüssigkeitsquelle angeschlossen ist,

b) daß ein Flüssigkeitsstrahl der Düse (45) auf die Oberfläche des Filzes (F1, F2, F3) gerichtet wird und

c) daß der quer verfahrbare Wagen (40) über den Filz um eine Strecke bewegt wird, die etwa gleich der Breite des Auftreffbereiches des Stahles auf dem Filz bei jedem Umlauf des Filzes ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (40) mehrere Düsen (45, 45a) für energiereiche Wasserstrahlen enthält, daß jede Düse quer zum Filz gegen eine benachbarte Düse um eine Strecke versetzt ist, die etwa gleich der Breite eines Auftreffbereiches eines Wasserstrahles aus einer der Düsen auf dem Filz ist und daß der Wagen (40) über den Filz um eine Strecke bewegt wird, die etwa gleich der Summe mehrerer Auftreffbereiche bei jedem Umlauf des Filzes ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (40) die gesamte Filzbreite passiert.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet

a) durch einen im Abstand seitlich über der Bahn des Filzes angeordneten Träger (27)

b) durch einen entlang dem Träger (27) in Längsrichtung

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verfahrbaren Wagen (40),

c) durch an dem Wagen (40) festgemachte Düsen (45) für energiereiche Wasserstrahlen, auf die Filzoberfläche gerichtet,

d) durch an die Düsen angeschlossene Hochdruckmittel zum Ausstoß eines Wasserstrahles,

e) durch Mittel (66) zur Erfassung der Filzgeschwindigkext und

f) durch einen Querantrieb (65)_p der auf die Erfassungsmittel für die Filzgeschwindigkeit anspricht und den quer verfahrbaren Wagen (40) mit einer Geschwindigkeit bewegt, die etwa gleich ist der Breite eines Auftreffbereiches des Strahles auf dem Filz bei jeder Filzunidrehung .
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur ERfassung der Filzgeschwindigkext einen elektrischen Impulserzeuger (66) enthält, wobei die Abgabe an elektrischen Impulsen der Rotationsgeschwindigkeit einer den Filz führenden Walze proportional ist.
6_e Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querantrieb den Wagen (40) um eine Strecke verschiebt, die einer bestimmten Anzahl von Impulsen proportional ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querantrieb Überwachungsmittel für den Betriebsablauf umfaßt, die die Flüssigkeitsströmung zu den Düsen unterbrechen, wenn der quer verfahrbare Wagen während einer vorgegebenen Zeitspanne nicht bewegt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, gekennzeichnet

c) durch eine Quelle eines HochdruckflüssigkeitsVorrats 509841/0670 ,

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und

d) durch mehrere an dem quer verfahrbaren Wagen (40) angebrachte Düsen (45a, 45), mit dem Flüssigkeitsvorrat verbunden und so ausgerichtet, daß sie energiereiche Flüssigkeits- bzw. Wasserstrahlen auf die Oberfläche des Filzes richten, wobei die Düsen so angeordnet sind, daß der Auftreffbereich der Strahlen auf dem sich darunter bewegenden Filz einen kontinuierlichen Schwaden abwäscht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen auf dem quer verfahrbaren Wagen im Abstand in der Querrichtung zum Filz angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste Flüssigkeitsverbindung zwischen der Flüssigkeitsquelle und einer der Düsen und durch eine zweite Flüssigkeitsverbindung zwischen der Flüssigkeitsquelle und den anderen Düsen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erfassung der Filzgeschwindigkeit einen elektrischen Impulserzeuger (66) einschließt, dessen elektrische Impulse der Rotationsgeschwindigkeit einer den Filz tragenden Walze (26) proportional sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querantrieb des Wagens (40) die quer verfahrbare Einrichtung um eine Strecke proportional einer bestimmten Anzahl von Impulsen verschiebt.

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