DE3325125C1 - Anordnung zur Markierung von Fehlstellen an schnell laufenden Materialbahnen - Google Patents
Anordnung zur Markierung von Fehlstellen an schnell laufenden MaterialbahnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Markierung von Fehlstellen an schnell laufenden Materialbahnen,
bei dem die Materialbahn zunächst an einer die Bahn quer zu ihrer Längsrichtung periodisch abtastenden
Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung und in einem definierten Abstand davon an einer Markierungsvorrichtung
vorbeigeführt wird und bei dem entsprechend den von der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung gebildeten
Fehlersignalen in dem Augenblick an der Markierungsvorrichtung eine Markierung ausgelöst wird,
wo die Fehlstelle, von der das Fehlersignal abgeleitet wurde/die Markierungsvorrichtung passiert. Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens mit einer die Bahn quer zu
ihrer Längsrichtung periodisch abtastenden Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung,
einem daran angeschlossenen Fehleranalysator, einem darauffolgenden Fehlersignalspeicher
und einer in einem definierten Abstand von der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung vorgesehenen
Markierungsvorrichtung, die in Abhängigkeit von dem Vorliegen eines Fehlersignals bei bestimmten
Bahnkoordinaten eine entsprechende Bahnmarkierung vornimmt.
ίο Bei der Oberflächeninspektion werden Materialbahnen,
z. B. Magnetfolien, in ihrer Längsrichtung kontinuierlich und relativ schnell an einer Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
vorbeigeführt. Die Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung arbeitet im allgemeinen mit einem
durch ein Spiegelrad periodisch quer über die Bahn geführten Laserstrahl und einem Lichtempfänger, der je
nach dem, ob die gerade vom Laserstrahl abgetastete Stelle der Bahn einen Fehler aufweist oder nicht, unterschiedliche
elektrische Signale an eine Auswerteelektronik abgibt. Derartige Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtungen
sind in vielfachen Variationen bekannt.
Häufig genügt es für die Oberflächeninspektion nicht, einen Fehler nur festzustellen, sondern es soll an der
festgestellten Fehlstelle auch eine Markierung vorgenommen werden. Hierzu kann im Abstand von der Fehlerfeststellungs-Markierungsvorrichtung,
und zwar in Bahnlaufrichtung, quer über oder unter der Bahn eine Markierungsvorrichtung vorgesehen werden. Zur Markierung
eignen sich Farbspritzen, Markierstifte, Etikettierer, Magnetköpfe u. dgl., je nach dem, welche Art der
Markierung gewünscht oder bei dem zu überwachenden Material möglich ist. Der Einsatz von Magnetköpfen
kommt z. B. bei der Oberflächeninspektion von Magnetbändern in Frage. Derartige zur Herstellung von
Ton- oder Videobändern verwendete Magnetbänder werden in relativ großen Breiten von z. B. 700 mm hergestellt.
In diesem Fall ist es zweckmäßig, über die Breite der Bahn etwa 120 Magnetköpfe unmittelbar nebeneinander
anzuordnen, mittels der dann etwaige Fehlstellen in relativ feiner Rasterung magnetisch markiert werden
können.
Es ist also in der Regel nicht möglich, die Markierungsvorrichtung
am gleichen Ort wie die Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung anzubringen. Deshalb wird
die Markierungsvorrichtung um eine bestimmte Strecke in Laufrichtung versetzt hinter der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
angeordnet. Die von der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung gelieferte Fehlerinformation
kann mit Hilfe eines Schieberegisters bis zum Ort der Markierung zeitlich so verzögert werden, daß die
Markierung jeweils am Ort der Fehlstelle erfolgt. Wählt man den Takt des Schieberegisters proportional zur
Bahngeschwindigkeit, so wird die Markierungsvorrichtung genau in dem Augenblick angesteuert, in dem der
Fehler die Markierungsvorrichtung passiert. Die Zahl der Taktimpulse zwischen dem Passieren der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
und der Markierungsvorrichtung bestimmt die Länge des Schieberegisters.
Voraussetzung für das einwandfreie Arbeiten dieser Anordnung ist es, daß das Fehlersignal innerhalb sehr kurzer Zeit nach der Fehlerfeststellung in das Schieberegister eingespeist wird. Die Verzögerungszeit sollte kleiner als eine Taktperiode sein. Der Vorschubtakt wird durch einen vom Bahnvorschub gesteuerten Inkrementalgeber bestimmt. Hierdurch wird der Vorschub der Bahn digitalisiert, indem der Vorschub z. B. in einzelne Schritte von 1 mm unterteilt wird. Mit anderen Worten wird jeweils nach 1 mm Vorschub eine Fehler-
Voraussetzung für das einwandfreie Arbeiten dieser Anordnung ist es, daß das Fehlersignal innerhalb sehr kurzer Zeit nach der Fehlerfeststellung in das Schieberegister eingespeist wird. Die Verzögerungszeit sollte kleiner als eine Taktperiode sein. Der Vorschubtakt wird durch einen vom Bahnvorschub gesteuerten Inkrementalgeber bestimmt. Hierdurch wird der Vorschub der Bahn digitalisiert, indem der Vorschub z. B. in einzelne Schritte von 1 mm unterteilt wird. Mit anderen Worten wird jeweils nach 1 mm Vorschub eine Fehler-
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ermittlung durch Abtasten der Bahn durchgeführt. Zeitaufwand analysiert und ebenfalls gänzlich unabhän-
Die Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung gibt nun gig vom Vorschub der Bahn zwischengespeichert. Erst
im allgemeinen nicht ohne weiteres verwertbare Fehler- wenn eine fehlermäßig bereits erfaßte Stelle der Bahn
signale ab. Zum einen sind die Fehlersignale je nach der zur Markierungsvorrichtung gelangt, wird der Spei-Art
des Fehlers (Loch, Kratzer, Beule usw.) sehr ver- 5 cherinhalt daraufhin überprüft, ob für die betreffende
schieden; zum anderen führt aber auch die einwandfreie Längskoordinate Fehlersignale abgespeichert sind oder
Struktur einer Bahn häufig zu Signalen, die von den nicht. Sind Fehlersignale abgespeichert, so werden diese
echten Fehlersignalen nur schwer unterscheidbar sind. dem Speicher entnommen und zu einer entsprechenden
So findet man z. B. in Textilbahnen sehr viele Löcher, die Markierung der Bahn verwendet,
zur normalen Struktur des betreffenden Bahnmaterials 10 Um die Kapazität des Speichers möglichst gering haigehören, jedoch bei Verwendung einer auf Löcher an- ten zu können, soll nach Feststellung eines Fehlersignals sprechenden Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung vie- bei bestimmten Bahnkoordinaten das betreffende Fehle Lochsignale auslösen, die von den echten Fehlersi- lersignal im Speicher gelöscht werden,
gnalen zu unterscheiden sind, die z. B. auftreten, wenn in Um nicht nur eine Markierung in Längs-, sondern dem Bahnmaterial ein Kettfaden ausfällt. 15 auch in Querrichtung der Bahn zu ermöglichen, ist nach
zur normalen Struktur des betreffenden Bahnmaterials 10 Um die Kapazität des Speichers möglichst gering haigehören, jedoch bei Verwendung einer auf Löcher an- ten zu können, soll nach Feststellung eines Fehlersignals sprechenden Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung vie- bei bestimmten Bahnkoordinaten das betreffende Fehle Lochsignale auslösen, die von den echten Fehlersi- lersignal im Speicher gelöscht werden,
gnalen zu unterscheiden sind, die z. B. auftreten, wenn in Um nicht nur eine Markierung in Längs-, sondern dem Bahnmaterial ein Kettfaden ausfällt. 15 auch in Querrichtung der Bahn zu ermöglichen, ist nach
Zur Trennung von echten Fehlersignalen und keine einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorge-
Fehler darstellenden Struktursignalen ist im allgemei- sehen, daß die Markierungsvorrichtung quer zur Längs-
nen ein aufwendiger Analysenvorgang erforderlich. Bei richtung der Materialbahn mehrere Markierer aufweist
schnell laufenden Materialbahnen und vielen fehlerhaf- und der Fehlersignalspeicher auch die Querkoordinate
ten Stellen kann dabei die Datenrate für die kontinuier- 20 jedes Fehlersignals speichert und daß das von dem
liehe sofortige Verarbeitung der Signale zu hoch sein. Komparator an die Markierungsvorrichtung abgegebe-
Nun könnte man zwar zur Geschwindigkeitsanpassung ne Meßsignal auch eine Querkoordinatenkomponente
einen Pufferspeicher verwenden, wobei die Verzöge- enthält.
rungszeit in dem Pufferspeicher vom Füllgrad abhängig Der schnell arbeitende Fehlersignalspeicher regiist.
In abhängigkeit von den eingehenden Daten kann 25 striert also nicht nur die Fehlersignale, sondern auch
auch die Rechenzeit eines etwa verwendeten Auswerte- deren Koordinaten in Vorschubrichtung und quer zur
rechners verschieden sein. Das bedeutet, daß die Zeit Vorschubrichtung der Materialbahn. Das Fehlersignal
zwischen dem Fehlerdurchgang durch die Fehlerfest- selbst kann dabei unterschiedliche Werte je nach dem
stellungs-Abtastvorrichtung und der Fehlererkennung Charakter des festgestellten Fehlers haben. Im Fehlererstens
sehr groß und zweitens variabel ist. Aus diesem 30 analysator sind die Fehlerart und der Fehlerort in abso-Grunde
ist eine genaue Fehlermarkierung in Transport- luten Koordinaten ermittelt worden,
richtung nicht mehr möglich. Weiter ist es schon be- Beim Start der Inspektion wird ein z. B. durch einen kannt (DE-OS 17 73 279), mehrere, auf unterschiedliche Inkrementalgeber angesteuerter Vorschubkoordinaten-Fehler ansprechende Vorrichtungen in Transportrich- zähler an der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung auf tung hintereinander an einer Bahn anzuordnen, welche 35 Null gesetzt. Gleichzeitig wird ein entsprechender Voran eine Auswerteelektronik angeschlossen sind, um ein schubkoordinatenzähler der Markierungsvorrichtung Ausscheiden schadhafter Produkte auszulösen. Auch auf den negativen Wert des Abstandes der beiden Vorbei dieser vorbekannten Vorrichtung müssen etwaige richtungen eingestellt. In kurzen Vorschubabständen Fehler noch während des Vorbeilaufens der Fehlstelle von z. B. 1 mm wird nun die augenblicklich an der Maran der Vorrichtung erkannt, d. h analysiert werden. Für 40 kierungsvorrichtung gültige Vorschubkoordinate mit eine aufwendige Analyse zur Unterscheidung von den Vorschubkoordinaten der bereits abgespeicherten Struktur- und Fehlersignalen steht also ebenfalls keine Fehlersignale verglichen. Stimmen die beiden Werte inZeit zur Verfügung. nerhalb einer vorwählbaren Toleranz überein, wird ein
richtung nicht mehr möglich. Weiter ist es schon be- Beim Start der Inspektion wird ein z. B. durch einen kannt (DE-OS 17 73 279), mehrere, auf unterschiedliche Inkrementalgeber angesteuerter Vorschubkoordinaten-Fehler ansprechende Vorrichtungen in Transportrich- zähler an der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung auf tung hintereinander an einer Bahn anzuordnen, welche 35 Null gesetzt. Gleichzeitig wird ein entsprechender Voran eine Auswerteelektronik angeschlossen sind, um ein schubkoordinatenzähler der Markierungsvorrichtung Ausscheiden schadhafter Produkte auszulösen. Auch auf den negativen Wert des Abstandes der beiden Vorbei dieser vorbekannten Vorrichtung müssen etwaige richtungen eingestellt. In kurzen Vorschubabständen Fehler noch während des Vorbeilaufens der Fehlstelle von z. B. 1 mm wird nun die augenblicklich an der Maran der Vorrichtung erkannt, d. h analysiert werden. Für 40 kierungsvorrichtung gültige Vorschubkoordinate mit eine aufwendige Analyse zur Unterscheidung von den Vorschubkoordinaten der bereits abgespeicherten Struktur- und Fehlersignalen steht also ebenfalls keine Fehlersignale verglichen. Stimmen die beiden Werte inZeit zur Verfügung. nerhalb einer vorwählbaren Toleranz überein, wird ein
Weiter ist bereits ein komplettes Oberflächen-In- Markiervorgang ausgelöst.
spektionssystem bekannt (DE-OS 28 50 203), das zur 45 Auf diese Weise ist es möglich, die Fehler mit hoher
Aussortierung fehlerhafter Blätter, z. B. der Blätter ei- Genauigkeit auf der Bahn in Vorschubrichtung zu marnes
Röntgenfilms, vorgesehen ist. Auch bei diesem vor- kieren. Durch Anordnung mehrerer Markierer quer zur
bekannten Oberflächen-Inspektionssystem muß die Transportrichtung ist es außerdem möglich, durch AusAuswertung
der Empfangssignale sofort, d. h. noch wäh- wertung der Querkoordinate den Fehler auch in Querrend
des Vorbeilaufens der Bahn an der Abtastvorrich- 50 richtung zu kennzeichnen. Die Auflösung der Kenntung
erfolgen. zeichnung in Querrichtung ist durch die Zahl der ver-
Das Ziel der Erfindung besteht demgegenüber darin, wendeten Markierer bestimmt. Bei niedriger Geschwineine
Anordnung der eingangs genannten Gattung zu digkeit ist es auch möglich, den Markierkopf in Querschaffen,
mit der auch bei mit hoher Geschwindigkeit richtung entsprechend der Koordinatenangabe zu vervorgeschobenen
Materialbahnen und sehr komplexen, 55 schieben.
von der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung geliefer- Aufgrund des an der Markierungsvorrichtung erfolten
Fehler- und Struktursignalen, die einer zeitaufwen- genden Vergleichs der Absolutkoordinaten mit den abdigen
Analyse bedürfen, eine einwandfreie und geord- gespeicherten Koordinaten wird die Fehlerkennzeichnete
Markierung der Bahn bzw. Aussortierung fehler- nung in Vorschubrichtung unabhängig von der Zeit, die
hafter Bahnstücke in einem definierten Abstand von der 60 für die Fehleranalyse erforderlich ist. Die einzige Bedin-Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
mit relativ gerin- gung besteht darin, daß die Zeit, in der die Materialbahn gern Aufwand möglich ist. vom Inspektionsort zum Markierungsort transportiert
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des wird, bei der höchsten Bahngeschwindigkeit größer ist
Patentanspruchs 1 vorgesehen. als die maximal für die Fehleranalyse benötigte Zeit.
Aufgrund dieser Ausbildung werden die von der Feh- 65 Diese Bedingung ist durch Wahl eines geeigneten Ab-
lerfeststellungs-Abtastvorrichtung abgegebenen Signa- Standes ohne weiteres erfüllbar.
Ie völlig unabhängig von der Bahngeschwindigkeit al- Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an-
lein nach dem für ein spezielles Signal erforderlichen hand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur
5
eine schematische Wiedergabe einer Anordnung zur Bahngeschwindigkeit ist, an den Komparator 12 weiter-Markierung
von Fehlstellen an schnell vorgeschobenen gibt, werden die Markierer 14a, 14ώ, 14c,... im Falle des
Materialbahnen ist. Vorliegens eines Fehlers genau in dem Moment betä-
Nach der Zeichnung wird eine in Draufsicht darge- tigt, wo sich die Bahnstelle, deren Fehlersignal von der
stellte Materialbahn 15 in Richtung des Pfeiles / mit 5 Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung 16 ermittelt wureiner
vorgegebenen Geschwindigkeit von z.B. 10 m/s de, genau unterhalb der Markierer der Markierungsvorvorgeschoben.
richtung 14 befindet.
An einer bestimmten Stelle der Bahn 15 ist über oder Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung spielt
unter ihr eine Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung 16 es keine Rolle, mit welcher Geschwindigkeit die einzelvorgesehen,
die auf der Bahn einen Lichtpunkt 17 ent- io nen Fehlersignale im Speicher 11 abgespeichert werden,
wirft, der periodisch in Richtung des Pfeiles F über die da durch den Komparator 12 und den Längskoordina-Bahn
geführt wird, wodurch ein schematisch angedeute- tenzähler 13 die an der Markierungsvorrichtung 14 erter
Lichtstrich 18 entsteht. forderliche Zuordnung wieder hergestellt wird. Es ist
Im Bereich der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrich- lediglich erforderlich, daß alle von der Fehlerfeststeltung
16 ist außerdem ein Inkrementalgeber 19 angeord- 15 lungs-Abtastvorrichtung 16 ermittelten Fehlersignale
net, welcher ein dem Vorschub der Bahn 15 entspre- spätestens dann im Speicher 11 abgespeichert sind,
chendes Signal abgibt und einen Vorschubkoordinaten- wenn die betreffende Bahnstelle die Markierungsvorzähler
ansteuert. Der Inkrementalgeber gibt ein Taktsi- richtung 14 nach dem Durchlaufen der Strecke x0 ergnal
ab, welcher die nachfolgende Schaltung in be- reicht.
stimmten Zeitabständen, entsprechend z. B. einem Vor- 20 Zur einwandfreien Funktion der erfindungsgemäßen
schub der Bahn von 1 mm zur Fehlerverarbeitung ver- Anordnung ist es auch erforderlich, daß der Komparaanlaßt.
tor 12 innerhalb eines Taktes den Vergleich mit dem
Der vom Inkrementalgeber 19 gelieferte Vorschub- Inhalt des Speichers 11 durchführen kann,
takt 21 ist zum einen an einen der Fehlerfeststellungs- An die Längskoordinatenzähler 13, 20 ist über eine
Abtastvorrichtung 16 zugeordneten Längskoordinaten- 25 Zuleitung 25 auch ein Nullsetzimpuls anlegbar, um den
zähler 20 und zum anderen an einen einer Markierungs- Beginn einer Fehleranalyse zeitlich festlegen zu können.
vorrichtung 14 zugeordneten zweiten Längskoordina-
tenzähler 13 angelegt. Die Markierungsvorrichtung ist Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
in einem Abstand xo in Laufrichtung /hinter der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
16 angeordnet und erstreckt sich quer über oder unter der Bahn 15. Die Markierungsvorrichtung
15 besteht aus zahlreichen in Querrichtung nebeneinänderliegenden Markierern 14a, 146,
14c,..., welche es gestatten, an dem betreffenden Ort zu einer gewünschten Zeit eine optische, elektrische oder
magnetische Markierung an der Bahn 15 anzubringen.
Der Längskoordinatenzähler 20 ist an einen Fehlersignalanalysator
22 angelegt, dem auch das von der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
16 gebildete FehlersignaTz,-einschließlich
der zugehörigen Fehlerkoordinate jozugeführtist.jdst die in der Zeichnung angedeutete
Koordinate eines bestimmten Bahnpunktes am Orte des Lichtstriches 18 in Querrichtung der Bahn.
Im Fehlersignalanalysator 22 wird für jede Längskoordinate Xi ermittelt, ob dort Fehlersignale z-, auftreten
und wenn ja, bei welcher Querkoordinate y,. Über ein Ausgaberegister 23, welches aus den Werten xs, y,- und z-,
ein Fehlerwort bildet, wird ein Fehlersignalspeicher 11 beaufschlagt, in dem ermittelte Fehlersignale nach der
Fehlerart (zj) sowie nach ihrem Bahnkoordinaten x„ y,
abgespeichert werden. Die wortserielle Übertragung vom Ausgaberegister 23 zum Fehlersignalspeicher 11
kann wahlweise bitseriell oder bitparallel erfolgen.
An den Speicher 11 ist ein Komparator 12 angeschlossen, dessen anderem Eingang das Ausgangssignal
von dem zweiten Längskoordinatenzähler 13 zugeführt ist. Der Komparator 12 vergleicht das vom Längskoordinatenzähler
13 abgegebene Längskoordinatensignal mit dem Inhalt des Speichers 11 und gibt ein Ausgangssignal
ab, sobald für eine bestimmte Längskoordinate x,-im Speicher 11 ein Fehlersignal gespeichert ist. Das entsprechende
Markierungssignal wird über ein Ausgaberegister 24 an die Markierungsvorrichtung abgegeben
und beaufschlag je nach dem Wert der Querkoordinate yt den zugeordneten Markierer 14a, 14Z?, 14c usw. mit
dem Fehlersignal z/.
Da der zweite Längskoordinatenzähler 13 sein Koordinatensignal mit der Verzögerung X0Zv, wobei ν die
Claims (3)
1. Anordnung zur Markierung von Fehlstellen an schnell laufenden Materialbahnen oder zur Aussortierung
fehlerhafter Materialstücke mit einer die Bahn quer zu ihrer Längsrichtung periodisch abtastenden
Fehlerfeststellungs-Abtastungsvorrichtung, einem Fehlersignalspeicher und einer in einem definierten
Abstand von der Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung vorgesehenen Markierungs- oder Aussortierungsvorrichtung,
die in Abhängigkeit von dem Vorliegen eines Fehlersignals bei bestimmten Bahnkoordinaten eine entsprechende Bahnmarkierung
bzw. Aussortierung vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerfeststellungs-Abtastvorrichtung
(16) an einen Fehlersignalanalysator (22) angeschlossen ist, welcher die eingehenden
Signale unabhängig von der Bahngeschwindigkeit allein nach dem für ein spezielles Signal erforderlichen
Zeitaufwand daraufhin analysiert, ob es sich um Fehler- oder Struktursignale handelt, und
die ermittelten Fehlersignale (zi) an den Fehlersignalspeicher
(11) liefert, der die Bahnkoordinaten (xb
ys) der Fehlersignale (zi) ebenfalls unabhängig vom Vorschub der Bahn speichert, und daß ein Komparator
(12) an den Fehlersignalspeicher (11) angeschlossen ist, an den außerdem ein Längskoordinatenzähler
(13) angelegt ist, wobei der Fehlersignalspeicher (11) in kurzen Zeitabständen prüft, ob für die gerade
vom Längskoordinatenzähler (13) ermittelte, gerade an der Markierungsvorrichtung (14) vorbeilaufende
Längskoordinate (xi) ein Fehlersignal vorliegt, und daß der Komparator (12) bei Feststellen eines Fehlersignals
(zj) ein Markierungs- bzw. Aussortierungssignal
an die Markierungs- oder Aussortierungsvorrichtung (14) abgibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsvorrichtung (14) quer
zur Längsrichtung der Materialbahn (15) mehrere Markierer (14a, 14Zj, 14c, ...) aufweist und der Fehlersignalspeicher
(11) auch die Querkoordinate (yi) jedes Fehlersignals (zi) speichert und daß das von
dem Komparator (12) an die Markierungsvorrichtung (14) abgegebene Meßsignal auch eine Querkoordinatenkomponente
(^enthält.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung eines Fehlersignals
bei bestimmten Bahnkoordinaten das betreffende Fehlersignal im Speicher gelöscht wird.
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