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Druckwerk
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Die Erfindung betrifft ein Druckwerk für vorzugsweise Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen
mit einer Anzahl in Seitengestellen gelagerter, zusammenwirkender Gummi- und/oder
Formzylinder.
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Derartige Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen sind in verschiedenen
Bauarten seit langem bekannt, z. B. durch die DT-PS 419 149 oder die DT-PS 23 00
699. Bei den Druckwerken derartiger Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen müssen
alle am Druckprozeß beteiligten Elemente, vor allem Zahnräder und Zylinder sowie
Zylinderlagerungen, mit höchster Präzision gefertigt und montiert sein. Andernfalls
treten Druckmängel in Form von Zahn-, Walzen-, oder Ranalstreifen, oder gar die
gefürchteten Doubliererscheinungen auf, bei denen die einzelnen Rasterpunkte Doppeldruck,
kommaartige Verlängerungen oder Schatten bzw. Punktverbreiterungen aufweisen. Um
diesen Gefahren zu begegnen, ist es üblich, auf beiden Stirnseiten der Druck-, Gummi-
und Plattenzylinder sogenannte Schmitz-oder Laufringe anzubringen. Diese Schmitz-
oder Laufringe sind Stahlringe, die gehärtet und geschliffen und auf genauestes
Maß gearbeitet sind. Sie werden auf die Stirnseiten
der Platten-,
Druck- und Gummizylinder aufgezogen oder angeflanscht. Während des Druckens rollen
die Schmitzringe unter gegenseitigem starkem Druck praktisch unter Linienberührung
aufeinander ab. Die Schmitzringe versteifen das gesamte Druckwerk, weil die einzelnen
Zylinder unter Vorspannung abrollen. Sie dämpfen die Zylinderschwingungen und bewirken
daher einen ruhigeren Maschinenlauf. Außerdem verhüten sie bei den Zylinder-An-
und Abläufen, verursacht durch die sogenannten Zylinderkanäle, Laufunruhe und daher
Markierungen auf den bedruckten Bogen. Sie verhindern, daß in den sogenannten Zylinderkanälen,
wo die Druckspannung ohne Schmitzringe plötzlich zusammenbrechen würde, die Zylinder
ihren Abstand verringern und anschließend beim Druckeinsatz wieder geringfügig auseinandergehen.
Dieses sogenannte "Atmen" der Zylinder wäre deshalb so schädlich, weil es im Druckbild
einer Nachbarzylindergruppe sichtbar werden kann. Das "Atmen" unterbleibt nur, wenn
die Schmitzringe unter so hoher Vorspannung laufen, daß diese Vorspannkraft größer
als die gesamte Druckkraft innerhalb eines Druckwerkes ist. Die Praxis hat bewiesen,
daß Druckwerke mit Schmitzringhontakt auch bei hohen Laufgeschwindigkeiten Qualitätsdruck
ermöglichen. Der Einsatz von Schmitzringen bringt jedoch auch Nachteile mit sich.
Das Schmitzringprinzip ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein Verstellen
der Abstände der zusammenwirkenden Zylinder nicht möglich ist. Dieses bedingt, daß
die Aufzugstärken auf den Zylindern genauestens eingehalten werden müssen, um auf
einen richtigen Anpreßdruck zu kommen. Soll die Länge des Druckbildes verändert
werden, so muß ein neuer Plattenaufzug angefertigt werden. Daraus folgt wegen des
fixen Zylinderabstandes, daß auch der Aufzug auf dem Gummizylinder verändert werden
muß, obwohl man ihn unverändert lassen möchte. Soll umgekehrt der Aufzug auf dem
Gummizylinder aus irgendeinem Grunde verändert werden, so hat das zwangsläufig auch
die Änderung des Plattenzylinderumfanges zur Folge, so daß eine womöglich richtige
Drucklänge verschlechtert wird.
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Diese Schwierigkeiten beruhen prinzipiell auf dem dreifachen, d.h.
völlig überbestimmten Antrieb durch Reibung Gummi/ Platte, durch Zahnräder und durch
Schmitzringe, so daß es praktisch nur einen punktförmig richtigen Betriebszustand
gibt und keinen breiten Bereich, in dem der Drucker bequem arbeiten kann. Der fixe
Achsabstand legt außerdem in nachteiliger Weise die Maschine von Anfang an auf eine
gewisse Platten-und Gummituchstärke fest. Zukünftige mögliche Änderungen auf Grund
neuer Materialentwicklungen können nur durch Ausbau der Zylinder und Nachschleifen
auf andere Durchmesser berücksichtigt
werden, was kostspielig ist
und längere Maschinenstillstandzeiten bedingt.
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Weiter ist nachteilig, daß die hochpräzisen Schmitzringe einer intensiven
Wartung bedürfen. Es ist leicht einzusehen, daß die Wartung z. B. der 32 Schmitzringe
einer Vierfarben-Magazin-Offsetdruckmaschine zeitraubend und aufwendig ist.
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Auch die Materialfrage der Schmitzringe ist kritisch, weil die Schmitzringe
unter hohen Vorspannkräften stehen und nur mit Linienberührung aufeinander abrollen.
Deshalb kommt es viel zu häufig vor, daß Schmitzringe nach längerer, aber auch schon
nach kürzerer Zeit zerstört sind und ausgetauscht werden müssen. Dieses ist kostspielig
und zeitraubend, weil die Schmitzringe nicht in der Maschine ersetzt werden können,
sondern die Maschine teilweise demontiert werden muß.
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Insgesamt ist also zu sagen, daß der Einsatz von Schmitzringen an
Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen besondere Probleme und große Risiken darstellt,
denen die verschiedenen Hersteller mit mehr oder weniger Erfolg besondere Beachtung
schenken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrzylinder-Druckwerk
für eine vorzugsweise Offset-Rollenrotationsdruckmaschine zu schaffen, das ohne
Schmitzringe auskommt und trotzdem die gleichen Qualitätsmerkmale aufweist wie die
sogenannten Schmitzringläufer.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des kennzeichnenden Teils des
Anspruchs 1 oder 2 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung das Mehrzylinder-Druckwerk in ähnlicher
Weise wie mit Schmitzringen versteift wird, so daß die drucktechnischen Belange
voll erfüllt werden. Es wird wie bei Schmitzringkontakt das gesamte Lagerspiel weggedrückt,
und jeder Zylinder bleibt immer in seiner drucktechnisch besten Position. Die dazu
erforderlichen Kräfte werden nicht über problembehaftete Schmitzringe, sondern über
andere kraftausübende Mittel, z. B. druckmittelbeaufschlagte Hydro- oder Pneumatikzylinder,
oder mittels kraftspeichernder Mittel, z. B. Federn, über problemlose Wälzlager
oder Gleitlager auf die Zylinderzapfen geleitet, und nicht wie bisher über Laufringe
mit nachteiliger Linienberührung. Damit ist die gesamte problematische Wartung der
Schmitz- oder Laufringe entfallen. Das Risiko, daß Fremdkörper zwischen die Schmitzringe
kommen können, ist ebenso eliminiert wie die Sorge der Druckerei, daß irgendwann
wegen Verschleißerscheinungen an den Schmitzringen die Maschine stillgesetzt werden
muß. Die notwendige Vorspannung der Zylinder der Druckwerke erfolgt nicht mehr mittels
offener Schmitz- oder Laufringe,
sondern geschützt vor Fremdkörpern
mit staubdicht gekapselten Wälzlagern. Darüber hinaus ist in drucktechnisch günstiger
Weise der problematische dreifache Antrieb durch Zahnräder, Reibung Platte/Gummi
und Reibung Schmitzringe auf einen zweifachen Antrieb durch Entfallen des Schmitzringtriebes
verringert.
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Schmitzringloser Offsetdruck ist insbesondere von Bogenrotationsdruckmaschinen
bekannt - jedoch fehlen dann auch die Vorspannkräfte im Druckwerk, wie sie bisher
nur mit Hilfe von Schmitzringen erzeugt werden konnten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Ausführung eines Druckwerkes am Beispiel eines Vierzylinder-Druckwerkes, dargestellt
ohne Seitengestelle, in Druck-An-Stellung, Fig. 2 eine Vorderansicht von Fig. 1,
jedoch mit Seitengestellen, Fig. 3 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Druckwerkes
nach Fig. 1, Fig. 4 eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Druckwerkes nach
Fig. 1;
Fig. 5 bis 8 zeigen Kräftediagramme entsprechend der Zylinderanordnung
nach Fig. 1.
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Anhand der in den Figuren als Beispiel dargestellten Anordnung der
Form- und Gummizylinder sei das Prinzip der Erfindung kurz beschrieben.
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Hierbei werden folgende Annahmen gemacht: Das Gewicht des Formzylinders
1 sei mit G1, des Formzylinders 2 mit G2' des Gummi zylinders 3 mit G3 und des Gummizylinders
4 mit G4 bezeichnet und betrage jeweils 300 kg. Die Gummizylinder 3 und 4 seien
mit je einer Grube 68, 69 versehen. Die Formzylinder 1 und 2 haben je eine Grube
70 bzw. 71. In Druck-An-Stellung der Zylinder seien die auftretenden Kräfte mit
je 1000 kp angenommen und mit P3 - P3, - P4 bezeichnet.
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Unter diesen Annahmen ergibt sich im Beispiel folgendes: Für den Formzylinder
1: Durchlaufen die Gruben 68 und 70 von Formzylinder 1 und Gummizylinder 3 gemeinsam
die Verbindungslinie zwischen den Rotationsachsen ihrer Zylinder 1 und 3, so "fällt"
der Formzylinder 1 wegen der Lagerluft seiner Zylinderzapfen 6, 7 in ihren Lagern
28, 29 "herunter", weil die Druckkraft P3 wegen der Gruben 68, 70 auf den Formzylinder
1 nicht wirken kann, und somit der Formzylinder 1 von seinem Eigengewicht G1
heruntergezogen
wird. Damit der Formzylinder 1 immer "oben" bleibt, muß auf ihn eine dauernde Zusatzkraft
Z1 einwirken, die bezogen auf die Wirkungslinie seines Eigengewichtes G1, größer
ist als dieses und ihm entgegenwirkt. Diese Zusatzkraft Z1, z. B. 500 kp, wird in
vorteilhafter Weise über die Zylinderzapfen 6, 7 auf den Formzylinder 1 zur Einwirkung
gebracht (siehe Fig. 5). Der Angriffspunkt für diese Zusatzkraft Z1 könnten der
Zylinderzapfen 10, 11 des Gummizylinders 3, aber auch seitengestellfeste Zapfen
sein.
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Für den Gummizylinder 3 gilt: In Druck-An-Stellung wird er mit der
angenommenen Kraft P4 minus der auf die Wirkungslinie der Kraft P4 übertragenen
Komponente des Eigengewichtes G3 des Zylinders 3 nach oben gedrückt. Diese Bewegung
wird begrenzt durch die Oberfläche des mit ihm zusammenarbeitenden Formzylinders
1. Liegen sich jedoch die Gruben 68 und 70 von Formzylinder 1 und Gummizylinder
3 unmittelbar gegenüber, so wird infolge der Luft in den Lagern 30, 31 der Zylinderzapfen
10, 11 der Gummizylinder 3 weiter nach oben gedrückt.
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Wird nun eine ausreichend große Zusatzkraft Z3 auf den Gummizylinder
3 über seine Zylinderzapfen 10, 11 eingebracht, die ihn sicher immer nach unten
drückt, dann wird die Lagerluft
unwirksam, und der Gummizylinder
3 kann nicht "atmen". Es ist bei dieser Art der Anordnung von Formzylinder 1 und
Gummizylinder 3 vorteilhaft, wenn die ausreichend große Zusatzkraft Z3 >1000
kp- als Druckkraft - ihren Angriffspunkt an den Zylinderzapfen 10, 11 hat und auf
die Zylinderzapfen 6, 7 des Formzylinders 1 drückt. Hierdurch wird erreicht, daß
der Formzylinder 1 immer "oben" und der Gummi zylinder 3 immer "unten" bleibt (Fig.
6). Der Angriffspunkt der Zusatzkraft Z3 könnte aber auch ein seitengestellfester
Zapfen sein.
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Für den Gummizylinder 4 gilt: Bei ihm wirkt die Druckkraft P2 nach
oben und sein Eigengewicht G4 sowie eine Druckkraft P4' von Gummizylinder 3 nach
unten. Um den Gummizylinder 4 immer "unten" zu halten, müßte eine Zusatzkraft Z4
von ca. 1000 kp an den Zylinderzapfen 12, 13 entgegengesetzt zur Wirkungsrichtung
der Druckkraft P4 angesetzt werden, damit dieser Gummizylinder 4 immer "unten" bleibt
(Fig. 7).
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Für den Formzylinder 2 gilt: Er bleibt auf Grund seines Eigengewichtes
G2 immer "unten", wobei die Druckkraft P2, ihn zusätzlich nach unten drückt (Fig.
8).
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Das in den Figuren 1 bis 4 als Beispiel dargestellte Vierzylinder-Druckwerk
besteht in bekannter Weise aus den Formzylindern 1, 2 und den Gummizylindern 3,
4. Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in Vierzylinder-Druckwerken beschränkt.
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Die Farb- und Feuchtwerke sind, da sie allgemein bekannt sind, aus
Vereinfachungsgründen in den Figuren nicht dargestellt.
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Eine zu bedruckende Papierbahn 5 wird in bekannter Weise zwischen
den Gummizylindern 3, 4 hindurchgeführt. Die Zylinderzapfen 6, 7 des Formzylinders
1 und die Zylinderzapfen 8, 9 des Formzylinders 2 sind mittels Wälzlager in den
Seitengestellen 18, 19 gelagert. Die Zylinderzapfen 10, 11 des Gummizylinders 3
und die Zylinderzapfen 12, 13 des Gummizylinders 4 sind mittels nicht dargestellter
Wälzlager in bekannter Weise in den Exzenterbüchsen 14, 15 bzw. 16, 17 gelagert.
Diese Exzenterbüchsen 14, 15, 16, 17 sind in ebenfalls bekannter Weise in den Seitengestellen
18, 19 um ihre Rotationsachse verdrehbar gelagert und in bekannter Weise mit Verstellmitteln,
z. B. Pneumatikzylindern formschlüssig verbunden; sie dienen zur Druck-An- und Abstellung.
Auf die Zylinderzapfen 6 bis 13 der Zylinder 1 bis 4 ist jeweils ein Lager 20, 21,
22, 23, 24, 25, z. B. Wälzlager, aufgepreßt.
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Die Wälzlager 20, 21, 22, 23, 24, 25 dienen zur Lagerung der Lagerköpfe
38 bis 41 bzw. eines Widerlagers 62 bis 65 der Elemente zum Speichern mechanischer
Energie 44 bis 47. Die Elemente zum Speichern mechanischer Energie 44 bis 47 bestehen
im wesentlichen aus einem Druckfederpaket 48 bis 51, das in einem Gehäuse 26, 27,
42, 43 montiert ist. Hierbei ist das Druckfederpaket 48 bis 51 zwischen der mit
jeweils einer Druckstange 52 bis 55 formschlüssig verbundenen Druckplatte 56 bis
59 und dem Deckel 72 bis 75 des Gehäuses 26, 27, 42, 43 eingespannt. Die Druckstange
52 bis 55 ist stoffschlüssig mit dem Lagerkopf 38 bis 41, das Widerlager 62 bis
65 mit dem Deckel 72 bis 75 und somit mit dem Gehäuse 26, 27, 42, 43 verbunden.
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Durch die Zwischenschaltung der Elemente zum Speichern mechanischer
Energie 44, 45 mit entsprechend großer Federkraft zwischen die Zylinderzapfen 6
und 10, 7 und 11 werden der Formzylinder 1 und der Gummizylinder 3 in entgegengesetzte
Extremlagen gebracht und gehalten, wobei gleichzeitig die Lagerluft in den Lagerungen
28, 29, 30, 31 weggedrückt wird.
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Anstatt das Widerlager 62, 63 des Elementes zum Speichern mechanischer
Energie 44, 45 auf einem Zylinderzapfen 6, 7 zu lagern, ist es auch möglich, das
Widerlager auf einem Zapfen
zu lagern, der im Seitengestell befestigt
ist. Dieses sei am Beispiel des Gummizylinders 4 im folgenden beschrieben.
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Auf dem Zylinderzapfen 12, 13 des Gummizylinders 4 ist mittels Wälzlager
24, 25 ein Lagerkopf 40, 41 eines druckkraftbeaufschlagten Elementes zum Speichern
mechanischer Energie 46, 47 gelagert. Das Widerlager 64, 65 des Elementes zum Speichern
mechanischer Energie 46, 47 ist jeweils an einem mit dem Seitengestell 18, 19 formschlüssig
verbundenen Zapfen 66, 67 gelagert.
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Das Element zum Speichern mechanischer Energie 46, 47 besteht ebenfalls
aus einem Druckfederpaket 50, 51, das zwischen dem mit dem Gehäuse 42, 43 stoffschlüssig
verbundenen Deckel 74, 75 und der Druckplatte 58, 59 eingespannt ist. Die Druckplatte
58, 59 ist mit einer Druckstange 54, 55 stoffschlüssig verbunden und endet in dem
Lagerkopf 40, 41.
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Über die Federkraftwirkung (Druck), welche die Elemente zum Speichern
mechanischer Energie 46, 47 auf die Zylinderzapfen 12, 13 ausüben, werden diese
in eine Extremlage gebracht, und hierdurch wird das Lagerspiel der Zylinderzapfen
12, 13 in ihren Lagern 32, 33 weggedrückt.
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Die Elemente zum Speichern mechanischer Energie 44, 45, 46, 47 können
sowohl auf den Zylinderzapfen 6 bis 13 zwischen den Stirnseiten 79 bis 86 und den
Innenseiten 87, 88 angeordnet sein (Fig.2), als auch auf den Zylinderzapfen 8 bis
13 außerhalb der Seitengestelle (Fig. 3).
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Der Lagerkopf 38, 39 des Elementes zum Speichern mechanischer Energie
44, 45 könnte anstatt auf dem Zylinderzapfen 10, 11, auf in dem Seitengestell 18,
19 verankertem Zapfen gelagert werden, der dann unterhalb des Zylinderzapfens 6,
7 angebracht werden müßte, so daß der Formzylinder 1 in eine Extremlage hochgedrückt
und dort dauernd gehalten würde. Um dann das Lagerspiel des Gummizylinders 3 wegzudrücken,
wäre allerdings ein weiteres druckkraftbeaufschlagtes Element zum Speichern mechanischer
Energie notwendig, dessen Widerlager auf einem oberhalb des Zylinderzapfens 10,
11 im Seitengestell verankerten Zapfen befestigt, und dessen Lagerkopf auf dem Zylinderzapfen
10, 11 gelagert werden müßte. Hierdurch würde erreicht, daß sich auch der Gummizylinder
3 immer in einer vorherbestimmbaren Lage befindet, wobei die Lagerluft der Zylinderzapfen
10, 11 in ihren Lagern 30, 31 eliminiert wird.
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Die Elemente zum Speichern mechanischer Energie 44, 45, 46, 47 können
sowohl als Druckfedern, wie oben ausgeführt, als auch als Zugfedern ausgeführt werden,
wobei dann selbstverständlich die Lage der Widerlager verändert werden müßte.
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Auch könnten, wie in Fig. 4 dargestellt, anstatt der Elemente zum
Speichern mechanischer Energie 44 bis 47 einfach wirkende Hydraulikzylinder 91 bis
94 angewendet werden, die mit dem Druckmittel öl beaufschlagt werden und die Zylinderzapfen
6 bis 13 in ihren Lagern 28 bis 35 derart in eine Position drücken, daß die Lagerluft
weggedrückt wird und das "Atmen" zweier benachbarter Zylinder, z. B. Formzylinder
1 - Gummizylinder 3, oder Gummizylinder 3 - Gummizylinder 4, und Gummizylinder 4
- Formzylinder 2 vermieden wird. Die Zylinder und Kolbenstangen der Hydraulikzylinder
sind mit den ihnen zugeordneten Widerlagern und Lagerköpfen nicht gelenkig verbunden.
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Anstatt der Hydraulikzylinder könnten auch Pneumatikzylinder eingesetzt
werden.
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Selbstverständlich sind die vorstehend beschriebenen Maßnahmen für
alle Arten von Offset-Druckwerken anwendbar, also nicht nur für Vierzylinder-Druckwerke
ohne Druckzylinder.
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Ebenso vorteilhaft läßt sich die Erfindung auch auf Offset-Druckwerke
mit Druckzylinder anwenden, z. B. bei sogenannten Satelliten-Druckwerken.
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Auch bei Hochdruck-Rollenrotationsdruckmaschinen ist die Erfindung
anwendbar.
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