EP0853502B1 - Verfahren und vorrichtung zum dosieren von dickstoffen - Google Patents

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EP0853502B1
EP0853502B1 EP96933417A EP96933417A EP0853502B1 EP 0853502 B1 EP0853502 B1 EP 0853502B1 EP 96933417 A EP96933417 A EP 96933417A EP 96933417 A EP96933417 A EP 96933417A EP 0853502 B1 EP0853502 B1 EP 0853502B1
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valve
proportional
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metering
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Frank SCHÜRHOLZ
Manfred Lehmann
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Bayerische Motoren Werke AG
Intec Bielenberg GmbH and Co KG
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Bayerische Motoren Werke AG
Intec Bielenberg GmbH and Co KG
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    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0225—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and on a device according to the preamble of claim 6.
  • This application can be done by hand as well as by program-controlled Handling machines, as described for example in DE-C 32 36 647 is done.
  • Adhesive beads can be produced in the visible area, who place higher demands on the uniformity of the adhesive bead than Adhesive beads which are arranged in the invisible area.
  • the problems, that arise due to different viscosity differences, can however, cannot be solved satisfactorily.
  • the invention has for its object a method and an apparatus therefor To provide through which the flow behavior of thick matter in a simple manner can be influenced in such a way that the nozzle openings are always the same Quantity to be output per unit of time.
  • a temperature control device for flowable masses is known from EP 0316315 B, However, this temperature control unit is used in the delivery line for the flowable Bulks to be built in from one reservoir to one Proportional container leads. Integrating the proportional dispenser and that Exhaust valve in this temperature control circuit is not known from this.
  • a strengthening of the walking through or shearing of the thick materials is achieved by the Providing a mixing section, for example by installing a static mixing tube in the Enema of the proportioner, achieved as proposed in claim 2.
  • the development according to claim 7 has the advantage that the previously known Switching valve at the outlet of the proportioner can be omitted and the outlet valve be connected directly to the pressure chamber of the proportional metering device can. This further minimizes the control effort.
  • the advantage is achieved that the thick materials be promoted discontinuously in the proportional meter, so that not there Thick matter must be stored over longer waiting times, which in turn increases Lead to differences in viscosity. This ensures that immediately before Order the thick materials to be sufficiently tumbled or sheared.
  • the development according to claim 10 describes a preferred embodiment for Tempering.
  • Claim 11 records a simple possibility of a volumetric control to provide.
  • the Thixotropy can be kept constant.
  • the development of the invention according to claim 13 increases the mixing or walking through the thick matter to be dosed.
  • the invention is explained on the basis of the application of an adhesive to a component 1, which can be part of a motor vehicle, but need not be.
  • the adhesive is provided in two drums 2 and 3. Every barrel is with one Feed pump 4, 5 provided. Your two pressure lines unite in the Node 6, from which a return line 7, 8 branches off for each barrel 2, 3. A pressure relief valve 9, 10 is installed in each return line. Both feed pumps are operated one after the other, so that only ever a barrel is delivered.
  • a delivery line 11 runs from the node 6 to a proportional metering device 12th
  • the delivery line 11 can through the pressure relief valves 9, 10 during the Downtime / standby time of the system can be relieved of pressure, so that a constant thixotropy is achieved.
  • the proportional metering device 12 is connected directly to an outlet valve 13. Both proportional dosing device 12 and outlet valve 13 are operated by an automatic handling machine 14 worn and according to a pre-programmed path guided along the application surfaces of the workpiece 1. The control of the proportional dispenser and the outlet valve is controlled by the handling machine, so that no separate control is necessary.
  • This Heat transfer circuit 15 includes a heating device 16 and a recooling device 17 and a feed pump, not shown. So that's it possible to keep the adhesive at a constant temperature.
  • the entire delivery line 11 is not tempered, but only part of it. It turned out to be sufficient is to temper about 30 times the volume of the order, which in practice in corresponds to about 6 m delivery line.
  • FIG. 2 shows the proportional metering device with a flanged outlet valve.
  • the proportional metering device 12 is driven pneumatically. He has one Piston 18, which is movably arranged in a pressure chamber 19 and via a Proportional valve 36 is supplied with compressed air in a controlled manner.
  • the piston is connected to a piston rod 20 and via the pressure chamber 19 is also extended into a metering chamber 22.
  • the delivery line 11 is interposed with a shut-off valve 23 and a static mixing tube 35 connected to the metering chamber 22.
  • An outlet 24 from the metering chamber 22 opens directly into the outlet valve 13 above a valve needle 25.
  • a nozzle 26 is with the outlet valve open 13 the adhesive is discharged.
  • the outlet valve 13 is also controlled pneumatically. For this is the nozzle needle 25 connected to a control piston 27 which acts against the force of a spring 28 opens.
  • the outlet valve 13 is controlled via a 2/2-way valve 29.
  • the proportional metering device 12 has three proximity switches for volume control 30, 31 and 32 on which detect the piston travel.
  • the proximity switch detects 30 the rest position of the piston 18. In this position the shut-off valve 23 are opened and the metering chamber 22 are filled.
  • the proximity switch 31 detects the minimum order quantity, i.e. reaches the Piston 18 in this position, the piston rod 20 has the in the metering chamber 22nd introduced adhesive but only rolled over a small amount of adhesive the opened outlet valve 13 pushed out.
  • the proximity switch 32 indicates the maximum discharge amount, i.e. reached the piston 18 of this proximity switch, the piston rod 20 is located near the lower end of the metering chamber 22. This is the largest possible Amount of adhesives have been pushed out through the opened outlet valve 13.
  • the amount of adhesive can be applied be monitored and regulated.
  • the proximity switches 30 to 32 arranged according to the desired order quantity to each other.
  • the pistons When the pistons are applied, they reach a position between the proximity switch 31 and 32, i.e. it runs over the proximity switch 31 but does not get there up to the proximity switch 32, the order quantity is in order.
  • the dosing pressure can be set for the subsequent order the proportional valve 36 can be increased.

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Abstract

Um einen optimalen Dickstoffauftrag, beispielsweise Klebstoff oder Dichtmittel, zu erhalten, wird vorgeschlagen, den Proportionaldosierer und das Auslaßventil zu einer Baueinheit zusammemzufassen, in die Befüllöffnung ein statisches Mischrohr zu integrieren und die Förderleitung teilweise zu temperieren, also das in der Förderleitung befindliche Dickmittel auf einer konstanten Temperatur zu halten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs und auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des 6. Anspruchs.
Auf vielen Gebieten der Technik, insbesondere bei der automatisierten Fertigung von Kraftfahrzeugkarosserien, ist es erforderlich, Dickstoffe, insbesondere Dicht- und Klebmittel, auf irgendwelche Flächen aufzubringen. Beispielsweise werden bei Kraftfahrzeugen entlang Kanten, Falzen oder Nähten von Karosserieteilen Dicht- und Klebstoff-Fäden bzw. dünne Streifen aufgebracht.
Dieses Aufbringen kann sowohl von Hand als auch von programmgesteuerten Handhabungsautomaten, wie es beispielsweise in der DE-C 32 36 647 beschrieben ist, erfolgen.
In der Praxis sind derartige Auftragsvorgänge mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, weil einmal eine schnelle Fertigung gewünscht und zum anderen eine genügend und möglichst gleichmäßige Auftragung des Dickstoffes verlangt wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß gleiche Dickstoffe immer wieder unterschiedliche Fließeigenschaften infolge unterschiedlicher Viskosität haben und zwar auch dann, wenn es sich um Dickstoffe derselben Herstellungscharge handelt, die in kürzester Zeit verarbeitet werden. Dadurch wird die gleichmäßige oder dosiert veränderbare Ausgabe der Dickstoffe erheblich beeinträchtigt.
Die bereits bekanntgewordenen Vorrichtungen mit sehr feinfühligen Regelkreisen führen trotz großem Aufwand aufgrund ihrer großen Anfälligkeit zu dem dauerhaft gewünschten Ergebnis.
Aus dem KUKA Sonderdruck der Deutschen Fachzeitschrift Maschinenmarkt 1988, Heft 49, "Raupen legen" ist es bekannt, mit Hilfe von Robotern Klebstoffe aufzutragen. Hierbei wird ein sogenannter Volumendosierer verwendet, der direkt an der Roboterhand montiert sein kann. Das Auslaßventil ist direkt mit dem Volumendosierer verbunden, so daß die bisher übliche Schlauchleitung entfallen kann.
Mit dieser Anordnung können Klebstoffraupen im Sichtbereich hergestellt werden, die höhere Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Klebstoffraupe stellen als Klebstoffraupen, die im nichtsichtbaren Bereich angeordnet werden. Die Probleme, die aufgrund unterschiedlicher Viskositätsunterschiede entstehen, können damit allerdings nicht zufriedenstellend gelöst werden.
Ausgehend von dem obengenannten Verfahren zum dosieren von Dickstoffen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung hierfür bereitzustellen, durch welche in einfacher Weise das Fließverhalten von Dickstoffen so beeinflußt werden kann, daß bei gleich großen Düsenöffnungen immer gleiche Menge pro Zeiteinheit ausgegeben werden.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine Temperierung sowohl für die Proportionierung als für das Auslaßventil vorgesehen ist. Damit werden die Viskositätsunterschiede, die durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden, vermieden. Somit können immer gleichmäßig starke Dickstoffraupen erzeugt werden.
Zwar ist aus der EP 0316315 B ein Temperiergerät für fließfähige Massen bekannt, dieses Temperiergerät dient jedoch dazu, in die Förderleitung für die fließfähigen Massen eingebaut zu werden, die von einem Vorratsbehälter zu einem Proportionalbehälter führt. Das Einbinden das Proportionaldosierers und das Auslaßventils in diesen Temperierkreislauf ist daraus jedoch nicht bekannt.
Unter Temperieren im Sinne der Erfindung wird das Erzielen einer konstanten Temperatur verstanden, d.h. je nach Umgebungseinflüssen ein Heizen oder Kühlen.
Eine Verstärkung des Durchwalkens bzw. Scherens der Dickstoffe wird durch das Vorsehen einer Mischstrecke, bspw. durch Einbau eines statischen Mischrohres im Einlauf des Proportionieres, erreicht, wie Anspruch 2 vorschlägt.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Weiterbildung nach Anspruch 3 herausgestellt. Dadurch wird der Regelaufwand minimiert und trotzdem werden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 werden Viskositätsunterschiede, hervorgerufen durch Temperaturänderungen, vermieden.
Die Weiterbildung nach Anspruch 7 hat den Vorteil, daß das sonst bisher bekannte Schaltventil am Auslaß des Proportionieres entfallen kann und das Auslaßventil dirkekt an der Druckkammer des Proportionaldosierers angeschlossen werden kann. Dadurch wird der Steuerungsaufwand weiter minimiert.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 wird der Vorteil erzielt, daß die Dickstoffe diskontinuierlich in den Proportionaldosierer gefördert werden, so daß dort nicht Dickstoffe bevorratet werden müssen über längere Wartezeiten, die wiederum zu Viskositätsunterschieden führen. Damit ist sichergestellt, daß unmittelbar vor dem Auftrag die Dickstoffe ausreichend gewalkt bzw. geschert werden.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 9 werden Viskositätsunterschiede aufgrund von Temperaturunterschieden in der Förderleitung vermieden. Hierbei ist es allerdings nicht erforderlich, die gesamte Förderleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Proportionaldosierer zu temperieren. Ausreichend ist, das 30fache Auftragsvolumen zu temperieren.
Die Weiterbildung nach Anspruch 10 beschreibt eine bevorzugte Ausgestaltung zum Temperieren.
Anspruch 11 zeichnet eine einfache Möglichkeit auf, eine volumetrische Regelung vorzusehen.
Durch die Druckentlastung der Förderleitung bei Produktionsstillständen kann die Thixotropie konstant gehalten werden.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 erhöht die Durchmischung bzw. Durchwalkung des zu dosierenden Dickstoffes.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es stellt dar:
Figur 1
eine schematisierte Anordnung einer Anlage zum Dosieren von Dickstoffen;
Figur 2
einen schematisierten Querschnitt durch den Proportionaldosierer mit angeflanschtem Auslaßventil.
Erläutert wird die Erfindung anhand der Auftragung eines Klebstoffes auf ein Bauteil 1, das ein Teil eines Kraftfahrzeuges sein kann, aber nicht sein muß.
Der Klebstoff wird in zwei Fässern 2 und 3 bereitgestellt. Jedes Faß ist mit einer Förderpumpe 4, 5 versehen. Ihre beiden Druckleitungen vereinigen sich in dem Knotenpunkt 6, von dem auch zu jedem Faß 2, 3 eine Rücklaufleitung 7, 8 abzweigt. In jeder Rücklaufleitung ist ein Druckentlastungsventil 9, 10 eingebaut. Beide Förderpumpen werden hintereinander betrieben, so daß immer nur aus einem Faß geliefert wird.
Vom Knotenpunkt 6 aus verläuft eine Förderleitung 11 zu einem Proportionaldosierer 12.
Die Förderleitung 11 kann durch die Druckentlastungsventile 9, 10 während der Stillstandszeit/Bereitschaftszeit der Anlage druckentlastet werden, so daß eine konstante Thixotropie erreicht wird.
Der Proportionaldosierer 12 ist mit einem Auslaßventil 13 unmittelbar verbunden. Beide, Proportionaldosierer 12 und Auslaßventil 13, werden von einem Handhabungsautomaten 14 getragen und entsprechend eines vorprogrammierten Weges entlang den Auftragsflächen des Werkstückes 1 geführt. Die Steuerung des Proportionaldosierers und des Auslaßventils geschieht über die Steuerung des Handhabungsautomaten, so daß keine separate Steuerung notwendig ist.
Ein Teil der Länge der Förderleitung 11 sowie des Proportionaldosierers 12 und des Auslaßventils 13 sind Bestandteil eines Wärmeträgerkreislaufes 15. Dieser Wärmeträgerkreislauf 15 beinhaltet eine Heizeinrichtung 16 sowie eine Rückkühleinrichtung 17 und eine nicht näher dargestellte Förderpumpe. Damit ist es möglich, den Klebstoff immer auf konstante Temperatur zu halten.
Wie in Figur 1 deutlich sichtbar ist, ist nicht die gesamte Förderleitung 11 temperiert, sondern nur ein Teil von ihr. Es hat sich herausgestellt, daß es ausreichend ist, etwa das 30fache des Auftragsvolumens zu temperieren, was in der Praxis in etwa 6 m Förderleitung entspricht.
In Figur 2 ist der Proportionaldosierer mit angeflanschtem Auslaßventil näher dargestellt.
Der Proportionaldosierer 12 wird pneumatisch angetrieben. Er weist hierzu einen Kolben 18 auf, der in einem Druckraum 19 beweglich angeordnet ist und über ein Proportionalventil 36 gesteuert mit Druckluft versorgt wird.
Der Kolben ist mit einer Kolbenstange 20 verbunden und über den Druckraum 19 hinaus verlängert ist bis in eine Dosierkammer 22.
Die Förderleitung 11 ist unter Zwischenschaltung eines Absperrventiles 23 und eines statischen Mischrohres 35 an die Dosierkammer 22 angeschlossen.
Ein Auslaß 24 aus der Dosierkammer 22 mündet direkt in das Auslaßventil 13 oberhalb einer Ventilnadel 25. Durch eine Düse 26 wird bei geöffnetem Auslaßventil 13 der Klebstoff ausgetragen.
Das Auslaßventil 13 wird ebenfalls pneumatisch angesteuert. Hierzu ist die Düsennadel 25 mit einem Steuerkolben 27 verbunden, der gegen die Kraft einer Feder 28 öffnet. Gesteuert wird das Auslaßventil 13 über ein 2/2-Wegeventil 29.
Zur Volumensteuerung weist der Proportionaldosierer 12 drei Näherungsschalter 30, 31 und 32 auf, die den Kolbenweg erfassen. Hierbei erfaßt der Näherungsschalter 30 die Ruhelage des Kolbens 18. In dieser Stellung kann das Absperrventil 23 geöffnet werden und die Dosierkammer 22 gefüllt werden.
Der Näherungsschalter 31 erfaßt die minimale Auftragsmenge, d.h. erreicht der Kolben 18 diese Stellung, hat die Kolbenstange 20 den in der Dosierkammer 22 eingebrachten Klebstoff durchgewalkt aber nur eine geringe Klebstoffmenge über das geöffnete Auslaßventil 13 ausgeschoben.
Der Näherungsschalter 32 kennzeichnet die maximale Austragsmenge, d.h. erreicht der Kolben 18 diesen Näherungsschalter, befindet sich die Kolbenstange 20 nahe dem unteren Ende der Dosierkammer 22. Somit ist die größtmöglichste Menge an Klebstoffen durch das geöffnete Auslaßventil 13 ausgeschoben worden.
Dementsprechend kann auch mit diesen drei Näherungsschaltern die Klebstoffauftragsmenge überwacht und geregelt werden. Dazu werden die Näherungsschalter 30 bis 32 entsprechend der gewünschten Auftragsmenge zueinander angeordnet. Erreicht bei einem Auftrag der Kolben eine Stellung zwischen dem Näherungsschalter 31 und 32, d.h. er überfährt den Näherungsschalter 31 gelangt aber nicht bis zum Näherungsschalter 32, so ist die Auftragsmenge in Ordnung.
Erreicht der Kolben 18 nur den Näherungsschalter 31, so ist nur die Minimalmenge ausgetragen worden, der Dosierdruck kann für den nachfolgenden Auftrag über das Proportionalventil 36 erhöht werden.
Erreicht der Kolben nach dem Klebstoffauftrag den Max.-Schalter, so ist die etwas mehr als die notwendige Menge ausgeschoben worden. Für den nächsten Auftragsvorgang wird dann der Dosierdruck im Druckraum 19 erniedrigt. Werden bei einem Auftragsvorgang der Näherungsschalter 31 nicht erreicht bzw. fährt der Kolben über den Näherungsschalter 32 hinaus weiter nach unten, so ist die Austragsmenge in beiden Fällen nicht in Ordnung und die Anlage meldet einen Störfall.
In Figur 2 ist weiterhin noch bei der Förderleitung 11 eine Möglichkeit der Temperierung dargestellt, indem nämlich die Förderleitung 11 doppelwandig ausgebildet ist. Hierbei kann dann zwischen ihrer inneren Wandung 33 und ihrer äußeren Wandung 34 ein Wärmeträger zirkulieren und so diesen Förderleitungsabschnitt auf konstante Temperatur halten. Selbstverständlich kann auch das Schaltventil 23 in den Wärmeträgerkreislauf eingebunden sein, ebenso wie die Dosierkammer 22 des Proportionaldosierers und der Bereich um die Düsennadel 25 des Auslaßventiles 13.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Dosieren von Dickstoffen, die aus einem Vorrat unter Druck gefördert, anschließend proportioniert und über ein gesteuertes Auslaßventil auf eine Applikationsstelle aufgetragen werden, wobei die Proportionierung unmittelbar vor dem Auslaßventil für jede Auftragsmenge separat stattfindet,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionierung und das Auslaßventil temperiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß vor der Proportionierung der Dickstoffe diese durchgemischt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionierung mit Hilfe rein volumetrischer Regelung geschieht, indem bei Abweichungen in der Auftragsmenge bei einem Auslaßvorgang der nachfolgende Auslaßvorgang auf Soll-Wert ausgeregelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zwischen dem Vorrat und dem Proportionierer auf einer Länge, die ca. dem 30fachen Auftragsvolumen des Proportionierers entspricht, temperiert ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß während der Bereitschaftszeit der Vorrichtung der Förderdruck abgebaut wird.
  6. Vorrichtung zum Dosieren von Dickstoffen, bestehend aus mindestens einem Vorratsbehälter (2,3) und einer Förderpumpe (4,5), die über eine Förderleitung (11) mit einem Proportionaldosierer (12) verbunden ist, an dem unmittelbar ein gesteuertes Auslaßventil (13) angebaut ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperierung vorgesehen ist, die sowohl den Proportionaldosierer (12) als auch das Auslaßventil (13) umfaßt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (13) über ein Schaltventil separat ansteuerbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (11) vor dem Proportionaldosierer (12) ein Absperrventil (23) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (11) - ausgehend vom Proportionaldosierer (12) - auf einer Länge von ca. dem 30fachen Auftragsvolumen des Proportionaldosierers (12) temperierbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung einen Wärmeträgerkreislauf umfaßt, in dem Heiz- und Kühleinrichtungen für den Wärmeträger eingebaut sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionaldosierer (12) mit einer Hubsteuerung ausgerüstet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (11) ein Druckentlassungsventil eingebaut ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Absperrventil (23) und der Dosierkammer (22) des Proportionaldosierers ein statisches Mischrohr (35) vorgesehen ist.
EP96933417A 1995-09-30 1996-09-27 Verfahren und vorrichtung zum dosieren von dickstoffen Revoked EP0853502B1 (de)

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EP0853502A1 EP0853502A1 (de) 1998-07-22
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