DE3117624C2 - Self-forming universal screw - Google Patents

Self-forming universal screw

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DE3117624C2 DE19813117624 DE3117624A DE3117624C2 DE 3117624 C2 DE3117624 C2 DE 3117624C2 DE 19813117624 DE19813117624 DE 19813117624 DE 3117624 A DE3117624 A DE 3117624A DE 3117624 C2 DE3117624 C2 DE 3117624C2
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Abstract

Bei einer selbstformenden Universalschraube mit mindestens einem Gewindegang von etwa dreieckförmigem Profil gleichbleibender Höhe auf einem in einer Spitze auslaufenden im wesentlichen zylindrischen Schaft ist zur Schaffung einer für alle Materialien geeigneten Anschnittszone der Gewindegang in dem an die Spitze anschließenden Anfangsabschnitt bei gleichbleibender Höhe über mehrere Gänge mit einem kleineren Scheitelwinkel als im darauffolgenden Schaftabschnitt ausgebildet.In the case of a self-tapping universal screw with at least one thread of an approximately triangular profile of constant height on an essentially cylindrical shank tapering to a point, the thread in the starting section adjoining the point with a constant height over several turns with a smaller apex angle than formed in the subsequent shaft section.

Description

6565

Die Erfindung betrifft eine selbstformende UniverThe invention relates to a self-forming universal

salschraube laut Oberbegriff des Hauptanspruches.Sal screw according to the preamble of the main claim.

Für die verschiedensten Anwendungszwecke werden bisher stets unterschiedliche Spezialschrauben verwendet, beispielsweise spezielle Holzschrauben für Holzverbindungen, spezielle selbstschneidende oder selbsibohrende Blechschrauben, die in Bleche eingeschraubt werden können, spezielle Spanpiaticnschraubcn.die besonders ttefe und scharfe Gewindegänge besitzen und zum Einschrauben in Spanplatten besonders geeignet sind. All diese verschiedenen Spezialschrauben müssen von einem Benutzer, der für die verschiedensten Anwendungsgebiete jeweils die optimal günsiipstc Schraube verwenden will, auf Lager gehalten werden. Solche Spezialschrauben sind auch in der Herstellung relativ teuer, da sie nur in relativ kleiner Stückzahl hergesielli werden können.So far, different special screws have always been used for a wide variety of purposes, For example, special wood screws for wood connections, special self-tapping or self-drilling Self-tapping screws that can be screwed into sheet metal, special chipboard screws have tte and sharp threads and are particularly suitable for screwing into chipboard are. All of these different special screws have to be made by a user who is used for a wide variety of applications in each case the optimally favorable screw want to use, be kept in stock. Such special screws are also relative in manufacture expensive because they are only available in relatively small numbers can be.

Bei selbstschr.eidenden Bohrschrauben ist es an sich bekannt, den Scheitelwinkel des Gewindeganges in Abhängigkeit von der Gewindehöhe unterschiedlich zu gestalten, beispielsweise den Scheitelwinkel des Gewindeganges im vorderen Bereich der Schraube größer als im darauffolgenden tragenden Bereich zu wählen, gleichzeitig aber auch die Gewindehöhe in diesem vorderen Bereich entsprechend geringer zu wählen (US-PS 36 43 543 bzw. DE-OS 28 53 976).In the case of self-threading self-drilling screws, it is known per se to determine the apex angle of the thread turn as a function to make different from the thread height, for example the apex angle of the thread to be chosen larger in the front area of the screw than in the following load-bearing area, at the same time but also to select the thread height in this front area correspondingly lower (US-PS 36 43 543 or DE-OS 28 53 976).

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine selbstformendc Universalschraube im schaffen, die all diese Spczialschrauben ersetzt und für die verschiedenartigsten Materialien wie Holz, Spanplatten, Blech und dergleichen gleichgut geeignet istIt is an object of the invention to provide a universal screw in selbstformendc provide replaces all these Spczialschrauben and equally well for the most varied materials such as wood, particle board, sheet metal and the like is suitable

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer selbstformenden Universalschraube laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is based on a self-forming universal screw according to the preamble of the main claim solved by its characteristic features. Advantageous developments result from the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Universalschraube ist durch das anfänglich schmalere Gewindeprofil für die verschiedensten Materialien gleichgut geeignet, diese wenigen der Spitze folgenden Gänge des Gewindes wirken als Anschnittphase, d. h. sie verformen nach dem Greifen der Spitze zunächst das die Schraube aufnehmende Material mit zwar gleicher Höhe wie der eigentliche anschließende Hauptgewindegang jedoch mit einem wesentlich schmaleren Profil, für diese Anschnittphase ist also ein geringerer Kraftaufwand zur Materialverformung nötig. Wenn einmal die Anschnittphase in das Material mit geringem Kraftaufwand eingedreht ist, ist auch für den anschließenden Hauptgewindegang mit breiterem Profil ebenfalls nur ein geringes Drehmoment zum Einschrauben nötig. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist sowohl für selbstschneidende bzw. selbstfurchende oder auch selbstbohrende Schrauben geeignet, ebenso für eingängige Schrauben oder auch zwei- oder mehrgängige Schrauben, im letzteren Falle ist jeder der Gewindegänge mit einer entsprechenden Anschnittsphase von schmalerem Profil ausgestattet. Die erfindungsgemäße Schraube kann mit geringem Kraftaufwand in die verschiedenartigsten Materialien wie Holz oder Blech eingedreht werden und gewährleistet trotzdem den gleichen Halt wie die für diese verschiedenen Zwecke bisher vorgesehenen Spezialschrauben mit Spezialgewinde. Sie besitzt den großen Vorteil, daß sie sehr billig und wirtschaftlich in großer Stückzahl hergestellt werden kann, da ja für die verschiedenen Anwendungsfälle nur ein und derselbe Schraubentyp nötig ist. Auch die Lagerhaltung beim Hersteller und beim Benutzer wird hierdurch vereinfacht und billiger, auf Montage braucht auch immer nurA universal screw according to the invention is due to the initially narrower thread profile for the most diverse Materials are equally suitable, these few turns of the thread that follow the tip are effective as the initial phase, d. H. after gripping the tip, they first deform the one that receives the screw Material with the same height as the actual subsequent main thread but with one Much narrower profile, so less effort is required to deform the material for this first cut phase necessary. Once the cutting phase has been screwed into the material with little effort, it is also only a low torque for the subsequent main thread with a wider profile necessary for screwing in. The measure according to the invention is suitable for both self-tapping and Self-tapping or self-drilling screws suitable, also for catchy screws or also two or more start screws, in the latter case each of the threads has a corresponding one Gate phase equipped with a narrower profile. The screw according to the invention can with little Effort can be screwed into the most varied of materials such as wood or sheet metal and is guaranteed nevertheless the same hold as the special screws previously provided for these different purposes with special thread. It has the great advantage that it is very cheap and economical in size Quantity can be produced, since only one and the same for the different applications Screw type is necessary. This also simplifies storage by the manufacturer and by the user and cheaper, only needs to be assembled

ϊϊη und derselbe Universalschraubentyp mitgenommen su werden.ϊϊη and the same universal screw type taken be su.

Die Herstellung der Spezialschraube kann sehr wirtschaftlich nach dem bekannten Rund- oder Flach-Gewindewalzverfahren mittels geeigneter Werkzeuge erfolgen. The production of the special screw can be very economical take place according to the known round or flat thread rolling process using suitable tools.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of exemplary embodiments

F i g. 1 zeigt in vergrößerter Ansicht eine erfindungsgemäße selbstschneidende Universalschraube mit teilweise im Schnitt dargestellten Versenkkopf 1, in dessen Oberseite eine Kreuzschlitzvertiefung 2 zur Aufnahme eines Kreuzschlitz-Schraubendrehers ausgebildet ist Der Schaft 3 der Schraube ist zwischen Kopf 1 und dem konisch spitz zulaufenden Spitzenbereich 4 im wesentlichen zylindrisch. Auf diesem Schaft 3 ist ein eingängiges Gewinde ο von etwa dreieckförmigem Querschnitt aufgewalzt, dieses Gewinde läuft in einer relativ scharfen Schneide aus und ist etwa so tief gewählt wie dies bei Spanplattenschrauben üblich istF i g. 1 shows an enlarged view of a self-tapping universal screw according to the invention with countersunk head 1 shown partially in section, in the upper side of which a Phillips recess 2 is formed for receiving a Phillips screwdriver.The shaft 3 of the screw is essentially cylindrical between the head 1 and the conically tapered tip area 4 . A single thread ο with an approximately triangular cross-section is rolled onto this shank 3, this thread ends in a relatively sharp cutting edge and is selected to be approximately as deep as is usual with chipboard screws

Der Anfangsabschnitt X dieses Gewindeganres 5, der sich anschließt an den konischen Spitzenabschnitt 4, ist über etwa zwei Gänge im Profil schmaler gewählt als das Profil der anschließenden Gewindegänge des Hauptabschnittes Y, d. h. bei gleicher Höhe des Gewindeganges 5 ist der Scheitelwinkel a 1 des Gewindeganges 5 im Bereich X kleiner gewählt als der Scheitelwinkel λ 2 im Bereich Y. Im Bereich Y wird der Scheitelwinkel χ 2 etwa wie bei Spanplattenschrauben zwischen 40° und 60° gewählt, der Scheitelwinkel a 1 im Bereich X ist dagegen wesentlich kleiner und beträgt etwa nur 20° bis 30°. Dieser im Profil schmale Gewindegang läuft mit abnehmender Höhe im Bereich der Spitze 4 allmählich aus, nach oben geht er allmählich über in das breitere Gewindeprofil des Abschnitts Y. Dieser im Profil schmale und sich nur über einige wenige Gänge des Gewindes erstreckende Anfangsabschnitt X wirkt beim Ansetzen der Schraube als Vorformabschnitt für das anschließenc im Profil breitere Gewinde im Bereich Y. Im allgemeinen genügt es, auf dem zylindrischen Schaftabschnitt nur die ersten zwei Gänge des Gewindes im Profil schmaler auszubilden. Die Größe des Scheitelwinkels a 1 und a 2 hängt natürlich davon ab, für welche Zwecke die Universalschraube hauptsächlich benutzt werden soll.The starting section X of this thread turn 5, which adjoins the conical tip section 4, is selected to be narrower in profile over approximately two turns than the profile of the subsequent thread turns of the main section Y, that is, with the same height of the thread turn 5, the apex angle a 1 of the thread turn 5 Chosen smaller in area X than the apex angle λ 2 in area Y. In area Y , the apex angle χ 2 is chosen between 40 ° and 60 °, as with chipboard screws, while the apex angle a 1 in area X is much smaller and is only about 20 ° to 30 °. This thread, which is narrow in profile, gradually tapers off with decreasing height in the area of the tip 4, upwards it gradually merges into the wider thread profile of section Y. This starting section X, which is narrow in profile and only extends over a few turns of the thread, is effective when attaching of the screw as a preform section for the connecting thread with a wider profile in the area Y. In general, it is sufficient to make only the first two turns of the thread narrower in the profile on the cylindrical shaft section. The size of the vertex angles a 1 and a 2 naturally depends on the purposes for which the universal screw is mainly to be used.

Der Durchmesser des Schaftes im Bereich X kann gegebenenfalls etwas kleiner gewählt sein als im Bereich Y, so daß sich auch ein unterschiedlicher Außendurchmesser des Gewimijganges im Bereich X gegenüber dem Bereich Y ergibt Der Obergang zwischen diesen unterschiedlichen Kerndurchmessern ist vorzugsweise wieder kontinuierlich. Gegebenenfalls könnte der Abschnitt X auch zur Spitze 4 hin konisch verjüngt ausgebildet sein. Damit ist es möglich, die Schraube mit ansteigendem Drehmoment nachzuziehen, ohne daß diese durchdreht.The diameter of the shaft in area X can optionally be chosen to be somewhat smaller than in area Y, so that there is also a different outer diameter of the thread in area X compared to area Y. The transition between these different core diameters is preferably continuous again. If necessary, the section X could also be conically tapered towards the tip 4. This makes it possible to retighten the screw with increasing torque without it slipping.

Unterhalb des Versenkkopfes 1 ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung (F i g. 2) noch ein zylindrischer Bund 6 vorgesehen, der eine Länge von etwa einigen Gewindegängen besitzt Dieser Bund 6 ist im einfachsten Fall zylindrisch und er besitzt beispielsweise einen Außendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des Gewindeganges 5 gewählt ist Durch diesen Bund wird das Bruchdrehmoment der Schraube mit Versenkkopf erheblich verbessert Dieser Bund 6 kann auch als Zentrierung beispielsweise für Beschläge benutzt wer- e\pn Der Bund 6 kann auf seiner Außenfläche gegebenenfalls auch noch eine entsprechende Profilierung besitzen, beispielsweise eine Verzahnung, Rändelung oder eine Art Gewinde. Gegebenenfalls kann sich der Gewindegang 5 auch noch bis nahe zum Kopf 1 auf diesem zylindrischen Bund 6 fortsetzen, wie dies F i g. 1 zeigt Dieser auf dem Bund 6 vorgesehene Gewindeabschnitt von einigen Gängen ist im Außen- und Kerndurchmesser dicker als die Gewindegänge 5, dieser Abschnitt kann auch konisch sein. Vorzugsweise ist auch derAccording to a further development of the invention (FIG. 2), a cylindrical collar 6 is provided below the countersunk head 1, which has a length of approximately a few threads is selected outer diameter of the thread 5 through this collar, the breaking torque of the screw with countersunk improved considerably this collar 6 can also be used as a centering means, for example, fittings advertising e \ pn the collar 6 can optionally also have a corresponding profiling on its outer surface, for example a toothing, knurling or a type of thread. If necessary, the thread 5 can also continue to close to the head 1 on this cylindrical collar 6, as shown in FIG. 1 shows this thread section of some turns provided on the collar 6 is thicker in the outer and core diameter than the thread turns 5; this section can also be conical. Preferably also the

ίο Scheitelwinkel λ 3 dieses obersten Gewindeabschnittes wieder größer gewählt als λ 2, wodurch der Sitz der Schraube noch verbessert werden kann und die Schraube bei Bedarf auch nachziehbar ist
Die Spitze 4 kann in beliebiger bekannter Weise ausgebildet sein, gegebenenfalls auch als selbstbohrende scharfe Spitze. Eine schlanke Spitze mit allmählich ansteigendem Gewinde verhindert das Spleißen im Holz oder in Spanplatten. Eine Universalschraube der beschriebenen Art ermöglicht das selbstbohrende Einschrauben in Blech mit guter Kragenbildung und Gewindeausformung. ίο the apex angle λ 3 of this uppermost thread section again selected larger than λ 2, whereby the seat of the screw can be improved and the screw can also be tightened if necessary
The tip 4 can be designed in any known manner, possibly also as a self-drilling sharp tip. A slim tip with a gradually rising thread prevents splicing in wood or chipboard. A universal screw of the type described enables self-drilling screwing into sheet metal with good collar formation and thread formation.

Für Spezialwandungen beispielsweise .'.ach zur Verwendung bei sehr weichem Holz oder zum Einsetzen in Kunststoffdübel kann der Gewindegrund auch, wie in F i g. 2 gezeigt ist, eine gewisse Profilierung aufweisen, also beispielsweise nach F i g. 2 ein flaches dreieckförmiges Profil besitzen. Auch ein halbrundes Flachprofil oder dergleichen ist möglich. Dieses zusätzliche Profil 7 zwischen den Gewindegängen 5 auf dem Schaft ermöglicht ein zusätzliches Verteilen und Verachten des Materials zwischen den Gewindegängen, was vor allem für den Einsatz in Kunststoffdübel wichtig istFor special walls, for example. Oh, for use in the case of very soft wood or for insertion in plastic dowels, the thread root can also be used, as in F i g. 2, have a certain profiling, for example according to FIG. 2 a flat triangular one Own profile. A semicircular flat profile or the like is also possible. This additional profile 7 between the threads 5 on the shaft allows an additional distribution and disregard of the material between the threads, which is especially important for use in plastic anchors

Das Gewinde wird vorzugsweise durch Kaltwalzen hergestellt und die Schraube besteht vorzugsweise aus einem Spezialstahl, der in Spezialöfen so behandelt werden kann, daß die Schraube eine harte Oberfläche erhält, der Kern jedoch zäh bleibtThe thread is preferably made by cold rolling and the screw is preferably made of a special steel that is treated in this way in special furnaces It is possible that the screw receives a hard surface, but the core remains tough

Um eine beschriebene Universalschraube auch mit den verschiedenartigsten Werkzeugen einschrauben zu können ist der Schraubenkopf mit einem Kombinationsschl:*z zu versehen, d. h. einerseits mit einer üblichen Vertiefung zum Einsatz eines kraftschlüssigen Schraubendrehers, beispielsweise mit einer Kreuzschlitzvertiefung 2 und andererseits auch noch mit mindesians einem Schlitz 8 bzw. 9 zur Aufnahme der flachpn Klinge eines Schraubendrehers. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der Versenkkopf 1 nach oben zylindrisch verlängert, d.h. der Versenkkopf 1 läuft oben in einem flachen scheibenartigen Bund 10 aus. In diesem Bund 10 sind zwei sich kreuzende und nach außen offene Schlitze 8 ausgebildet, die in Verlängerung der gekreuzten Schlitze des Kreuzschlitzes 2 sich nach oben fortsetzen und mit parallelen geraden Schlitzwänden versehen sind. Uni auch für einen solchen in der Mitte unterbroebenen Schlitz 8 eine kraftschlüssige Angriffsfläche für die Schraubendreherklinge zu gewährleisten, verbreitern sich die Schlitze 8 zum Rand des Kopfes hin etwas.In order to be able to screw in a described universal screw with a wide variety of tools, the screw head must be provided with a combination wrench : * z, i.e. on the one hand with a usual recess for the use of a non-positive screwdriver, for example with a Phillips recess 2 and on the other hand with at least one slot 8 or 9 to accommodate the flat pin blade of a screwdriver. In the embodiment according to FIG. 1, the countersunk head 1 is extended cylindrically upwards, ie the countersunk head 1 ends in a flat, disk-like collar 10 at the top. In this collar 10, two intersecting and outwardly open slots 8 are formed, which continue upward as an extension of the crossed slots of the cross slot 2 and are provided with parallel straight slot walls. Uni to ensure a non-positive contact surface for the screwdriver blade even for such a slot 8, which is interrupted in the middle, the slots 8 widen slightly towards the edge of the head.

Hierdurch werden gegenüberliegende etwas konisch zueinander verlau'^nde Anschlagflächen 11 gebildet, an denen eine eingesetzte Schraubendreherklinge flach zur Anlage kommen kann. As a result, opposing, somewhat conical stop surfaces 11 are formed, on which an inserted screwdriver blade can come to rest flat .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (13)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Selbstformende Universalschraube mit mindestens einem Gewindegang von etwa dreieckförmigern Profil gleichbleibender Höhe auf einem in einer Spitze auslaufenden im wesentlichen zylindrischen Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) in dem an die Spitze (4) anschließenden Anfangsabschnitt (X) bei gleichbleibender Höhe über mehrere Windungen einen kleineren Scheitelwinkel (λ 1) als im darauffolgenden Schaftabschnitt (Y) aufweist.1. Self-forming universal screw with at least one thread of approximately triangular profile of constant height on a substantially cylindrical shaft tapering to a point, characterized in that the thread (5) in the beginning section (X) adjoining the tip (4) at a constant height has a smaller apex angle (λ 1) over several turns than in the subsequent shaft section (Y) . 2. Schraube nach Anspruch t, bei der der Gewindegang einen Scheitelwinkel von etwa 40° —60° aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) im Anfangsabschnitt (X) über mehrere Windungen einen Scheitelwinkel (λ 1) von etwa 30° aufweist. 2. Screw according to claim t, in which the thread has an apex angle of about 40 ° -60 °, characterized in that the thread (5) in the initial section (X) has an apex angle (λ 1) of about 30 ° over several turns . 3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) im Anfangsabschnitt (X) über mindestens zwei Windungen den kleineren Scheitelwinkel (ä 1) aufweist3. Screw according to claim 1 or 2, characterized in that the thread (5) in the initial section (X) has the smaller apex angle (ä 1) over at least two turns 4. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zylindrischen Schaftes (3) im Anfangsbereich (X) kleiner als im darauffolgenden Schaftabschnitt (Y) gewählt ist4. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the cylindrical shank (3) in the initial region (X) is selected to be smaller than in the subsequent shank section (Y) 5. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft im Anfangsbei'-ifh (X) in Richtung Spitze (4) leicht konisch ausgebildet ist5. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the shank in the initial case (X ) is slightly conical in the direction of the tip (4) 6. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftgrund (7) zwischen den Gewinciegängen (5) profiliert ist, insbesondere ein flaches dreieckförmiges oder abgerundetes Profil besitzt.6. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft base (7) profiled between the thread turns (5) is, in particular has a flat triangular or rounded profile. 7. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Schraubenkopfes (1) ein im Durchmesser größer als der Schaft (3) gewählter und in den Kopf (1) übergehender Bund (6) ausgebildet ist7. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that below the Screw head (1) a diameter larger than the shaft (3) selected and merging into the head (1) Bund (6) is formed 8. Schraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (6) zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet ist8. Screw according to claim 7, characterized in that the collar (6) is cylindrical or light is conical 9. Schraube nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bundes (6) so groß wie der Außendurchmesser des Gewindeganges (5) gewählt ist.9. Screw according to claim 7 or 8, characterized in that that the diameter of the collar (6) is as large as the outer diameter of the thread (5) is selected. 10. Schraube nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gewindegang (5) aus dem zylindrischen Bund (6) bis zum Kopf (1) fortsetzt.10. Screw according to claim 7 to 9, characterized in that that the thread (5) continues from the cylindrical collar (6) to the head (1). 11. Schraube nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel («3) des Gewindeganges auf dem Bund (6) größer als der des vorhergehenden Schaftabschnittes (Y)gewählt ist.11. Screw according to claim 7 to 11, characterized in that the apex angle («3) of the thread on the collar (6) is selected greater than that of the preceding shaft section (Y) . 12. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (4) selbstbohrend ausgebildet ist.12. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the tip (4) is designed to be self-drilling. 13. Schraube nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) des Anfangsabschnittes (X) im Spitzenabschnitt (4) mit abnehmender Höhe ausläuft.13. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the thread (5) of the initial section (X) in the tip section (4) expires with decreasing height.
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