ES2318728T3 - Dispositivo de distribucion de al menos un material granular en un recipiente, dispositivo de llenado y procedimiento de llenado usando uno de tales dispositivos. - Google Patents

Dispositivo de distribucion de al menos un material granular en un recipiente, dispositivo de llenado y procedimiento de llenado usando uno de tales dispositivos. Download PDF

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Abstract

Dispositivo (10) de distribución de al menos un material granular (8), que incluye medios deflectores (18)de una parte del material, siendo los citados medios deflectores (18) móviles en rotación alrededor de un eje (X), que se caracteriza porque los medios deflectores (18) están formados por al menos una superficie (20) de deflexión que bordea al menos un paso (14), de manera que la parte de material no desviado, ocupa el paso (14), estando la citada superficie (20) de deflexión inclinada en la dirección del eje de rotación (X), en la dirección general de flujo del material.

Description

Dispositivo de distribución de al menos un material granular en un recipiente, dispositivo de llenado y procedimiento de llenado usando uno de tales dispositivos.
Campo técnico y estado de la técnica anterior
La presente invención se refiere principalmente a un dispositivo de distribución de al menos un material granular en el interior de un recipiente, a un dispositivo de llenado y a un procedimiento de llenado con la utilización de este dispositivo.
El llenado de recipientes con materiales granulares se realiza de manera habitual por medio de un tubo de sección circular, conectado por el extremo superior a un depósito de material granular. Sin embargo, los materiales de tipo granular pueden presentar una mala fluidez en virtud de su granulometría, de su rugosidad intrínseca y/o de su densidad. Este tipo de llenado no resulta entonces satisfactorio para asegurar un llenado uniforme del molde, mucho más en el caso de moldes con geometría compleja.
Se ha propuesto mejorar la fluidez de los materiales mediante la fluidización de éstos, por ejemplo, por medio de un flujo de aire. Sin embargo, los medios que se han de desarrollar son complejos.
En el documento FR 2 431 449, se ha propuesto un dispositivo de distribución de materiales de forma granular, que incluye un árbol arrastrado en rotación en torno a su eje, y dispuesto por debajo de una tolva de alimentación, dotado por el extremo opuesto a la tolva, de bandas de caucho susceptibles de inclinarse con relación al eje del árbol, cuando éste es arrastrado en rotación. Estas bandas forman deflectores que, según la velocidad de rotación del árbol, desvían más o menos los granulados de su trayectoria vertical. De ese modo, los granulados son distribuidos de manera uniforme en el recipiente. Sin embargo, el llenado obtenido mediante este dispositivo es todavía imperfecto, debido a que, por una parte, falta material en la vertical del árbol, y por otra parte, el llenado no es uniforme para recipientes de forma compleja. En efecto, este dispositivo es relativamente eficiente para recipientes en forma de cilindro regular, pero sin embargo lo es mucho menos para recipientes que incluyan esquinas, tales como los recipientes paralelepipédicos.
El documento JP 58006844 describe un dispositivo de llenado de un silo que incluye una canaleta delimitada por superficies inclinadas, alejado del eje de rotación de la canaleta.
Por consiguiente, un objeto de la presente invención consiste en ofrecer un dispositivo de llenado y un procedimiento de llenado que permitan un llenado uniforme de cualquier tipo de recipiente, en particular de un recipiente que incluya esquinas.
Exposición de la invención
Este objeto ha sido alcanzado mediante un dispositivo de llenado dotado de medios deflectores formados por al menos una superficie de deflexión que bordea un canal. La superficie de deflexión desvía una parte del material granular hacia el exterior de manera que llena las partes más exteriores del recipiente, y el canal llena las partes más interiores del recipiente.
Gracias a la presente invención, se obtiene una mejor distribución del material en las partes poco accesibles del recipiente, y en particular en las esquinas.
La presente invención tiene entonces principalmente por objeto un dispositivo de distribución de al menos un material granular, que incluye medios deflectores de una pate del material, siendo los citados medios deflectores móviles en cuanto a rotación alrededor de un eje, caracterizado porque los medios deflectores están formados por al menos una superficie de deflexión que bordea al menos un paso, de manera que la parte de material no desviado ocupa el paso, estando la superficie de deflexión inclinada en la dirección del eje de rotación, en la dirección general de circulación del material.
En particular, el dispositivo de repartición está destinado a ser intercalado entre una fuente de alimentación de dicho material granular y un recipiente que se va a llenar.
Además, la parte de material desviado y la parte de material que ocupa el paso, son una función de la velocidad de rotación de los medios deflectores.
De manera ventajosa, los medios deflectores rodean de manera continua el extremo de entrada de dicho paso.
En un primer ejemplo de realización, la superficie de deflexión es un cono cuyas generatrices son líneas rectas.
En un segundo ejemplo de realización, la superficie de deflexión es cóncava.
En un tercer ejemplo de realización, la superficie de deflexión es convexa.
De manera ventajosa, se puede prever que la sección de la superficie según un plano ortogonal al eje de rotación sea un círculo, una elipse, o una forma sensiblemente rectangular.
Además, es previsible que el paso tenga, por ejemplo, forma de cilindro regular, de cono orientado hacia los medios deflectores, o de cilindro de directriz elipsoidal.
En un modo particular de realización, el dispositivo de repartición incluye un árbol central coaxial con el eje de rotación, conectado a los medios deflectores mediante al menos un brazo, o mediante al menos una pala. La pala puede estar inclinada con respecto al eje de rotación, o contenida en un plano que contenga al eje de rotación.
De manera ventajosa, la superficie de deflexión incluye lumbreras, que ponen en comunicación un espacio interior delimitado por la superficie, con un entorno exterior. De manera preferida, estas lumbreras son sensiblemente paralelas al eje de rotación, y están repartidas de manera regular angularmente alrededor del eje de rotación. Según un primer ejemplo de realización, las lumbreras se extienden por toda la altura del dispositivo de distribución según el eje de rotación. Según un segundo ejemplo de realización, las lumbreras se extienden sobre una parte solamente de la altura del dispositivo.
La presente invención tiene asimismo por objeto un dispositivo de llenado de recipientes con al menos un material granular que incluye una tolva de alimentación y un dispositivo de distribución según la presente invención, estando el dispositivo de distribución intercalado entre la tolva de alimentación y un recipiente a llenar.
La presente invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de llenado de un recipiente por parte de un material granular, con un dispositivo de llenado según la presente invención, que incluye, entre otras, las siguientes etapas:
-
colocación del dispositivo y de la tolva en relación de enfrentamiento con la abertura del recipiente,
-
puesta en rotación de los medios deflectores según una velocidad;
-
alimentación de al menos un material granular por medio de la abertura de la tolva.
Se puede prever que durante el llenado, la velocidad de rotación sea variable de acuerdo con una secuencia predeterminada.
Por último, como variante, el dispositivo de distribución está dispuesto en el interior del recipiente.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención será comprendida mejor con la ayuda de la descripción que sigue y de los dibujos anexos, en los que:
Las Figuras 1a a 3b son representaciones esquemáticas de tres tipos de llenado obtenidos con el dispositivo conforme a la invención;
Las Figuras 4 a 15 son ejemplos de realización de un dispositivo según la presente invención, y
La Figura 16 es una vista en corte de un dispositivo de repartición de acuerdo con la presente invención, asociado a un medio de concentración.
Exposición detallada de modos de realización particulares
Los materiales de tipo granular se entienden en la presente exposición como todo material formado por un conjunto de elementos distintos de tamaños uniformes o variables, comprendidos por ejemplo entre los nanómetros y varios centímetros. Los materiales en polvo, bien entendido, están cubiertos también por esta expresión.
En las Figuras 1a a 3b, se puede ver un recipiente 2, de forma paralelepipédica, dotado de una abertura 4 en su parte superior, y una tolva 6 de alimentación de material granular 8 dispuesto por encima de dicho recipiente a la derecha de la abertura 4. Un dispositivo de repartición 10 según la presente invención, se encuentra intercalado entre la tolva 6 y el recipiente 2, de manera que recibe, por un extremo superior 12, el material granular desde la tolva 6, y que distribuye el citado material en el recipiente 2 a través de la abertura 4.
En el ejemplo representado, el dispositivo 10 está dispuesto en el interior del recipiente, pero, bien entendido, éste puede estar situado por encima del recipiente.
La tolva 6 está, por ejemplo, conectada a uno o varios depósitos (no representados) de materiales granulares.
De manera ventajosa, el dispositivo de repartición 10 se desplaza con la tolva 6.
El dispositivo 10 incluye un cuerpo 11, dotado de un paso 14 que se extiende sensiblemente según el eje Y, desde el extremo superior 12 hasta una extremo 16 inferior, permitiendo el flujo de los granulados desde la tolva hacia el recipiente por el interior del dispositivo 10.
El dispositivo incluye igualmente medios 18 deflectores dispuestos corriente arriba del paso 14, de manera que bordean la entrada del paso 14. Los medios 18 deflectores están destinados a ser arrastrados en rotación alrededor del eje Y según una velocidad \omega, susceptible de variar en el tiempo.
Los deflectores están formados por al menos una superficie 20 de deflexión inclinada con relación al eje Y, de manera que ésta se aproxima al eje Y en el sentido del flujo de los gránulos. La superficie está realizada ventajosamente en el interior del dispositivo.
En otros términos, considerando un primer punto P1 y un segundo punto P2 de la citada superficie, el primer punto P1 dispuesto más cerca de la tolva 6, se encuentra más alejado del eje Y que el segundo punto P2 dispuesto más lejos de la tolva 6.
De manera ventajosa, la citada superficie rodea de manera continua el eje Y.
Bien entendido, los medios deflectores 18 pueden estar compuestos por varias superficies 20 discontinuas que se unen.
Así, según la velocidad de rotación \omega de los medios deflectores 18, una proporción más o menos importante de los granulados es expulsada hacia el exterior del dispositivo de repartición, golpean las paredes del recipiente y rellenan las partes 22 más exteriores del recipiente, y el resto de los granulados fluye por el paso 14 rodeado por los medios deflectores 18, rellenando también la parte central 24 del recipiente 2, dispuesta a la derecha del paso 14. Así, los granulados no desviados por los medios deflectores, son guiados por la superficie 20 de deflexión de los medios deflectores 18 en la dirección del paso 14. La superficie 20 cumple así, a la vez, la función de deflector y de guía.
Para una velocidad inferior a 500 vueltas/minuto, por ejemplo 250 vueltas/minuto, todos los granulados ocupan el paso 14 y caen en el centro 24 del fondo del recipiente (Figuras 1a y 1b).
Para una velocidad \omega superior a 1000 vueltas/minuto, por ejemplo 2500 vueltas/minuto, todos los granulados son desviados por los deflectores 18 y vuelven a caer sobre las partes 22 dispuestas a lo largo de las paredes (Figuras 2a y 2b).
Para una velocidad \omega intermedia, por ejemplo 600 a 800 vueltas/minuto, una parte 26 de los granulados pasa por el paso 14, y otra parte 28 es desviada. El llenado es entonces uniforme (Figuras 3a y 3b).
Gracias a la presente invención, el llenado es posible con cualquier tipo de materiales granulares, cualquiera que sea su granulometría, su densidad y su fluidez.
Bien entendido, todos los medios deflectores 18 y el cuerpo 11 pueden estar solidarizados en cuanto a rotación. Así, todo el dispositivo gira en torno al eje Y. De manera ventajosa, el cuerpo 11 y los medios 18 deflectores están realizados en una sola pieza.
En las Figuras 4 a 13, se pueden ver diferentes ejemplos de medios deflectores.
En la Figura 4, el cuerpo 11 tiene forma de cilindro regular en el que se ha practicado un paso 14 en forma de cilindro regular de eje Y, y una superficie 20 de forma cónica, con conicidad orientada hacia abajo, siendo las generatrices del cono rectas 30, y la base 32 un círculo regular.
En la Figura 5, la superficie 20 es la misma que en la Figura 1, sin embargo, el dispositivo incluye un árbol 36 de eje Y destinado a arrastrar el dispositivo en rotación y conectado al cuerpo 20 por medio de dos brazos 38 diametralmente opuestos.
En el ejemplo de la Figura 6, los brazos 38 han sido sustituidos por tres palas 40 que se extienden radialmente a partir del árbol 36, y que están contenidas en planos que contienen al eje Y.
Bien entendido, el hecho de que un dispositivo incluya un brazo o más de dos brazos, no se aparta del alcance de la invención. Lo mismo ocurre en el caso de que un dispositivo incluya una pala, dos palas, o más de tres palas. Además, las palas pueden estar inclinadas con respecto al eje Y, ser planas o curvas.
En la Figura 7, la superficie es igualmente cónica, aunque no obstante la base 32' es elipsoidal.
En la Figura 8, el cuerpo 11 tiene igualmente forma de cilindro regular. La superficie 20 es de forma cónica, con conicidad orientada hacia abajo, siendo las generatrices del cono curvas cóncavas 34 que definen una cubeta. En este ejemplo, el paso 14 es de forma cónica orientada hacia arriba.
En la Figura 9, la superficie 20 es convexa y está conectada a un paso 14 que es igualmente de forma cónica orientada hacia arriba.
En las Figuras 10 y 11, la superficie 20 es igualmente convexa. El dispositivo 10 incluye asimismo lumbreras 42 que se extienden según ejes paralelos al eje Y, y que ponen en comunicación un espacio E definido por la superficie 20 en el interior del cuerpo 11, y un entorno exterior. Las lumbreras 42 mejoran la salida del material granular 8.
Según un primer ejemplo de realización representado en la Figura 10, las lumbreras 42 se extienden a toda la altura del dispositivo de distribución.
Según un segundo ejemplo de realización, las lumbreras 42 se extienden parcialmente a lo largo del cuerpo 11, aproximadamente hasta la mitad de la altura del cuerpo.
En los ejemplos representados, las lumbreras son un total de tres y están repartidas de forma regular alrededor del eje Y, pero debe quedar claro que su número puede ser mayor o menor de tres.
En las Figuras 12a y 12b, el dispositivo incluye medios deflectores 18 de forma convexa, y un árbol 36 central unido al cuerpo 11 por medio de palas 40 con relación al eje Y. En el ejemplo representado, las palas 40 incluyen un lado interior 58 que se une al árbol 36, y un lado exterior 60 que se une a los medios 18 deflectores, inclinados con relación al eje Y. En el ejemplo representado, los lados tienen ángulos de inclinación respectivos diferentes. En la Figura 12b, la trayectoria de un granulado está representada por la flecha F después de su deflexión contra la superficie 20.
En la Figura 13, el dispositivo incluye una superficie 20 cónica, de base 32'' sensiblemente en forma de rectángulo, estando los lados 44, 46, 48, 50 del rectángulo unidos por medio de arcos de círculo 52 de manera que esta superficie 20 sea continua. El dispositivo incluye igualmente un árbol 36 conectado al cuerpo 11 por medio de brazos 38 diametralmente opuestos. El cuerpo 11 tiene igualmente una forma sensiblemente rectangular.
De manera ventajosa, el paso 14 tiene una sección según un plano ortogonal al eje Y (denominada sección del paso) que corresponde a la sección de la superficie según un plano ortogonal al eje Y (denominada sección de la superficie). De ese modo, si la sección de la superficie 20 es un círculo, el paso está formado ventajosamente por un cilindro regular; si la sección de la superficie 20 es una elipse, el paso 14 es entonces, de manera preferida, un cilindro con directriz una elipse, etc. Sin embargo, debe quedar claro que se puede tener, por ejemplo, una superficie de sección circular y un paso de sección elíptica o rectangular, siendo también previsibles, de forma clara, otras combinaciones.
Además, la superficie no es obligatoriamente continua y puede estar formada por un conjunto de varias superficies planas, con el fin de formar, por ejemplo, una pirámide invertida (Figura 14).
En la Figura 15, se puede ver un ejemplo de realización de un dispositivo de repartición no cubierto por las reivindicaciones, formado por un cilindro, y que incluye en su parte superior una superficie 20 que forma el deflector, estando la superficie continua en un plano ortogonal al eje X de rotación. El dispositivo incluye igualmente varios pasos 14, por ejemplo siete en el ejemplo representado, un paso 14 central y seis pasos 14 dispuestos de forma regular alrededor del paso central, según un círculo. En este ejemplo, la superficie de deflexión es perpendicular a la dirección de flujo del material granular. El funcionamiento es similar al ya descrito para los otros ejemplos de realización.
Los dispositivos conforme a la presente invención están destinados, por ejemplo, a las piezas mecánicas de automóviles de diámetro comprendido entre 50 mm y 100 mm, y una altura de 100 mm, y para la industria agroalimentaria, con un diámetro de 1 m y una altura de 1 m.
El dispositivo según la invención presenta la ventaja de mejorar el flujo de los materiales granulares y, por la misma razón, acelerar la velocidad de llenado de los recipientes. En efecto, la rotación de los medios deflectores 18 crea un remolino, que genera una aspiración del material granular en dirección al recipiente. Esto permite evitar la utilización de medios complejos para fluidizar el material granular.
Este dispositivo tiene igualmente la ventaja de asegurar una reproducibilidad del llenado, lo que puede ser muy importante durante el mantenimiento de recipientes de gran tamaño, y también, queda claro, en el caso de que se desee una reproducibilidad muy grande de llenado.
Ventajosamente, en particular aunque no exclusivamente, cuando el dispositivo 10 de distribución está dispuesto por encima del recipiente 2, como se ha representado en la Figura 16 y no en el interior de éste, se prevé un medio 56 concentrador, representado en la Figura 16, entre los medios deflectores 18 y el recipiente 2 de manera que el material granular 8 sea concentrado para que penetre en el recipiente 2. El concentrador permite devolver el material al recipiente, en particular cuando el recipiente tiene dimensiones más pequeñas que las del dispositivo de repartición. El medio concentrador 56 incluye un extremo 62 inferior que tiene una forma que corresponde con la forma del extremo superior del recipiente a llenar.
Un dispositivo de llenado según la presente invención, incluye la tolva 6 de alimentación y el dispositivo 10 de distribución según la presente invención.
Un ejemplo de procedimiento de llenado que utiliza el dispositivo de llenado según la presente invención, va a ser explicado a continuación.
El procedimiento incluye las etapas principales de:
-
posicionamiento del dispositivo 10 de distribución y de la tolva 6 en relación de enfrentamiento por encima de la abertura 4 del recipiente 2;
-
puesta en rotación de los medios 18 deflectores, y
-
apertura de la tolva.
De manera más detallada, el procedimiento incluye una etapa previa de posicionamiento del dispositivo 10 de repartición frente a la abertura 4 del recipiente 2.
Una etapa siguiente consiste en seleccionar la velocidad de rotación de los medios deflectores 18 con el fin de adaptar el llenado a la sección del recipiente. La velocidad de rotación puede variar en el transcurso de la fase de llenado según una secuencia preestablecida, registrada en una memoria de un medio de comando.
Los medios deflectores son puestos en rotación a continuación, de acuerdo con la velocidad determinada. A continuación el, o los, material(es) en forma granular es (son) llevado(s) por la tolva hasta la entrada del dispositivo de distribución.
Los granulados son inmediatamente enviados al recipiente. En función de la velocidad de rotación de los medios deflectores 18, una parte más o menos importante de los granulados ocupa el paso 14, y otra parte es desviada por los medios deflectores 18.
El final del llenado es, por ejemplo, automático cuando la carga de granulados contenida en la tolva ha caído completamente.
Se puede prever disponer el dispositivo 10 de distribución totalmente en el interior del recipiente (Figuras 1a a 3b) cuando su tamaño lo permita.
La presente invención puede ser utilizada en numerosos sectores, por ejemplo en el sector agroalimentario o en la industria farmacéutica, o en la industria del automóvil, en la cementera y en la química.

Claims (25)

1. Dispositivo (10) de distribución de al menos un material granular (8), que incluye medios deflectores (18)de una parte del material, siendo los citados medios deflectores (18) móviles en rotación alrededor de un eje (X), que se caracteriza porque los medios deflectores (18) están formados por al menos una superficie (20) de deflexión que bordea al menos un paso (14), de manera que la parte de material no desviado, ocupa el paso (14), estando la citada superficie (20) de deflexión inclinada en la dirección del eje de rotación (X), en la dirección general de flujo del material.
2. Dispositivo (10) de distribución según la reivindicación 1, que está destinado a ser intercalado entre una fuente (6) de alimentación de dicho material granular (8) y un recipiente (2) que se va a llenar.
3. Dispositivo (10) de distribución según la reivindicación 1 ó 2, en el que la parte de material desviado y la parte de material que ocupa el paso (14), son una función de la velocidad de rotación de los medios deflectores (18).
4. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los medios deflectores (18) rodean de manera continúa el extremo (12) de entrada de dicho paso (14).
5. Dispositivo de distribución según la reivindicación 4, en el que la superficie (20) es un cono cuyas generatrices son líneas rectas (30).
6. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la superficie (20) es cóncava.
7. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la superficie (20) es convexa.
8. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 5 a 7, en combinación con la reivindicación 4, en el que la sección de la superficie (20) según un plano ortogonal al eje (Y) es un círculo.
9. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 5 a 7, en combinación con la reivindicación 4, en el que la sección de la superficie (20) según un plano ortogonal al eje (Y) es una elipse.
10. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 5 a 7, en combinación con la reivindicación 4, en el que la sección de la superficie (20) según un plano ortogonal al eje (Y) es sensiblemente de forma rectangular (32'').
11. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el paso (14) tiene forma de cilindro regular.
12. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el paso (14) es de forma sensiblemente cónica orientada hacia los medios deflectores (18).
13. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el paso (14) tiene forma de cilindro de directriz elipsoidal.
14. Dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones 1 a 13, que incluye un árbol (36) central, coaxial con el eje (Y) de rotación, conectado a los medios deflectores (18) por medio de al menos un brazo (38).
15. Dispositivo de distribución según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que incluye un árbol (36) central, coaxial con el eje (Y) de rotación, conectado a los medios deflectores (18) por medio de al menos una pala (40).
16. Dispositivo de distribución según la reivindicación anterior, en el que la pala (40) está contenida en un plano que contiene al eje (Y).
17. Dispositivo de distribución según la reivindicación 15, en el que los lados interior y exterior de la pala (40), que la conectan respectivamente al árbol (36) y a los medios deflectores (18), están inclinados con relación al eje (Y) de rotación.
18. Dispositivo de distribución según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie (20) incluye lumbreras (42), que ponen en comunicación un espacio (E) interior, delimitado por la superficie (20), con un entorno exterior.
19. Dispositivo de distribución según la reivindicación anterior, en el que las lumbreras (42) son sensiblemente paralelas al eje (Y), y están repartidas de manera regular angularmente alrededor del eje (Y) de rotación.
20. Dispositivo de distribución según la reivindicación 18 ó 19, en el que las lumbreras (42) se extienden a toda la altura del dispositivo de distribución según el eje (Y).
21. Dispositivo de distribución según la reivindicación 18 ó 19, en el que las lumbreras se extienden a una parte solamente de la altura del dispositivo (10).
22. Dispositivo de llenado de recipientes con al menos un material granular, que incluye una tolva de alimentación y un dispositivo de distribución según una de las reivindicaciones anteriores, estando el dispositivo (10) de distribución intercalado entre la tolva de alimentación y un recipiente a llenar.
23. Procedimiento de llenado de un recipiente con un material granular, con un dispositivo según la reivindicación anterior, que se caracteriza porque incluye las etapas de:
- posicionamiento del dispositivo (10) de distribución y de la tolva, frente a la abertura (4) del recipiente (2),
- puesta en rotación de los medios deflectores (18), según una velocidad;
- alimentación de al menos un material granular (8) a través de la abertura de la tolva.
24. Procedimiento de llenado según la reivindicación anterior, en el que, durante el llenado, la velocidad de rotación es variable según una secuencia predeterminada.
25. Procedimiento de llenado según la reivindicación 23 ó 24, en el que el dispositivo de distribución está dispuesto en el interior del recipiente.
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