ES2826998T3 - Procedimiento, molde, dispositivos y kit de fabricación de productos hechos de materiales compuestos, así como productos fabricados con este procedimiento y/o con estos medios - Google Patents
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Abstract
Inserto (1) para productos (26) hechos de materiales compuestos, que comprende un orificio pasante (2) provisto de una rosca interna (3), en donde el diámetro del orificio pasante (2) es mayor o al menos igual que el diámetro (d1) de la rosca interna (3), en donde un extremo del orificio pasante (2) conduce a una cavidad cilíndrica no roscada (7) que es coaxial al orificio pasante (2) y tiene un diámetro (d3) mayor o igual que el diámetro (d1) de la rosca interna (3) del orificio pasante (2), en donde la cavidad cilíndrica (7) conduce a su vez a un extremo (1b) del inserto (1) y la pared exterior del inserto (1) tiene al menos un primer reborde perimetral (4), caracterizado por que al menos un reborde perimetral (5, 6) adicional está dispuesto entre los dos extremos (1a, 1b) del inserto (1) y/o alrededor del extremo (1b) del inserto (1) con la cavidad cilíndrica (7).
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento, molde, dispositivos y kit de fabricación de productos hechos de materiales compuestos, así como productos fabricados con este procedimiento y/o con estos medios
La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar productos hechos de materiales compuestos. La presente divulgación también se refiere a un molde, a algunos dispositivos y a un kit que se puede emplear para llevar a cabo dicho procedimiento, así como a los productos fabricados con este procedimiento y/o estos medios.
Los productos conocidos hechos de materiales compuestos incorporan insertos roscados para fijar componentes y/o estructuras. Estos insertos se pueden insertar en un estado no procesado entre las capas de fibra y trabajar en ellos después del curado de la resina con máquinas de control digital, que realizan los orificios y las roscas. La precisión necesaria para este trabajo es extremadamente importante ya que hay que asegurar un posicionamiento exacto de los orificios roscados en el producto final. Sin embargo, este trabajo es caro, largo y difícil de llevar a cabo.
Para superar este problema, el documento WO 2006/063185 divulga insertos que ya están roscados y se deslizan sobre unos pasadores lisos firmemente fijados al molde, después de lo cual se disponen o curan en el molde piezas o polvo de fibras, para incorporar los insertos roscados. Sin embargo, este procedimiento conocido no asegura una disposición exacta en el producto final y además solo se pueden incorporar insertos con orificios que estén dispuestos en ejes perfectamente paralelos al eje de extracción del producto del molde, de lo contrario, esta extracción sería imposible.
El inserto del documento WO 2006/063185 comprende una cavidad cilíndrica no roscada, coaxial al orificio roscado, mientras que el extremo opuesto comprende un reborde exterior perimetral para evitar que el inserto penetre en el producto final cuando se atornilla un tornillo en el orificio roscado del inserto a través del extremo provisto de la cavidad cilíndrica. Sin embargo, solo el contacto entre las superficies exteriores del inserto y el producto final evita que el inserto se salga en dirección opuesta, por ejemplo, si se ejerce una presión excesiva durante el atornillado del tornillo.
El documento FR 2664529 divulga otro inserto roscado con un reborde perimetral, cuyo inserto se desliza sobre un pasador liso que está provisto de un extremo roscado atornillado en un orificio roscado de un molde, mientras que el extremo opuesto del pasador está provisto de una arandela para mantener el inserto en el pasador. Este pasador conocido se puede desenroscar del molde al final del procedimiento, sin embargo, presenta los inconvenientes anteriores del documento WO 2006/063185, en particular, la imprecisa disposición axial y/o radial del inserto con respecto al molde.
Dichos problemas técnicos serían particularmente críticos si dichos insertos conocidos se emplearan en un procedimiento en el que las fibras se agrupan y disponen en capas superpuestas sobre el molde, por tanto, no en piezas o en polvo como en el documento WO 2006/063185 o en bobinas como en el documento FR 2664529. El documento EP 806369 A1 divulga un tapón.
Por tanto, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento libre de dichas desventajas. Dicho objetivo se alcanza con un procedimiento, un inserto y un kit, cuyas principales características se divulgan en las reivindicaciones 15, 1 y 7, respectivamente, mientras que otras características se divulgan en las reivindicaciones restantes.
Gracias a los pasadores particulares, parcialmente roscados, que se insertan de manera extraíble en el molde, el procedimiento de acuerdo con la presente invención permite no solo disponer en posiciones extremadamente precisas en los insertos de molde que ya están roscados, ya que los pasadores se insertan en orificios que se pueden realizar fácilmente en el molde con máquinas de control digital, sino también orientar estos insertos a lo largo de ejes que no son paralelos al eje de extracción, ya que los pasadores se pueden extraer fácilmente antes de extraer el producto del molde. Además, los pasadores se pueden volver a insertar con facilidad en el molde para fabricar un nuevo producto.
El procedimiento de acuerdo con la presente invención también permite disponer algunas capas de fibra entre el inserto y el molde, sin perder la posición exacta del inserto, para obtener una mejor unión entre el inserto y el producto final.
Los insertos están provistos de unos rebordes perimetrales particulares que permiten un acoplamiento preciso con las capas de fibra y/o están provistos de una cavidad cilíndrica para cerrar herméticamente el orificio roscado con un tapón complementario particular, para que el producto final pueda a su vez ser utilizado como molde para otros productos, en cuyo caso el molde con los pasadores se llama maestro.
Los insertos además pueden estar provistos de casquillos particulares para ser insertados en el orificio roscado y ser reemplazados una vez que se hayan desgastado por el uso, para proteger la rosca de los insertos y prolongar la vida de los productos provistos de estos insertos. Con este fin, los casquillos se mantienen preferentemente en los insertos mediante unos medios de tope extraíbles particulares.
Un extractor particular provisto de una rosca inversa permite el acoplamiento mecánico y la posterior extracción del pasador de una manera fácil y rápida, ya que solo se necesita una rotación del extractor en el mismo sentido.
Un kit que comprende uno o más pasadores, insertos y preferentemente tapones, así como también preferentemente un extractor, es particularmente útil para fabricar productos hechos de materiales compuestos mediante la adaptación de moldes o maestros previamente empleados con otros procedimientos, también de un tipo conocido.
Otras ventajas y características del procedimiento, del molde, de los dispositivos y del kit de acuerdo con la presente divulgación resultarán más evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada y no limitativa de una realización de los mismos con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
- la figura 1 muestra una sección longitudinal del inserto;
- la figura 2 muestra una vista en perspectiva del inserto de la figura 1 ;
- la figura 3 muestra una sección longitudinal del pasador;
- la figura 4 muestra una vista en perspectiva del pasador de la figura 3;
- la figura 5 muestra una sección longitudinal del extractor;
- la figura 6 muestra una vista en perspectiva del extractor de la figura 5;
- la figura 7 muestra una sección longitudinal del tapón;
- la figura 8 muestra una vista en perspectiva del tapón de la figura 7; y
- las figuras 9 a 15 muestran secciones longitudinales del kit, del molde y del producto durante las etapas operativas del procedimiento.
Con referencia a las figuras 1 y 2, se observa que un inserto 1 para materiales compuestos comprende de manera conocida un orificio pasante 2 provisto de una rosca interna 3, en donde el diámetro del orificio pasante 2 es mayor o al menos igual, en particular igual, que el primer diámetro d1 de la rosca interna 3. El inserto 1 tiene una forma sustancialmente cilíndrica en donde su pared exterior tiene un segundo diámetro d2 y al menos un reborde perimetral 4, 5, 6. La pared exterior del inserto 1 preferentemente se trata, en particular, con un procedimiento de chorro de arena, para eliminar agentes contaminantes, si hubiera alguno, y luego se limpia. Un primer reborde perimetral 4 tiene un perfil exterior, poligonal, en particular hexagonal, y está dispuesto alrededor de un primer extremo 1 a del inserto 1, en particular, el extremo que es accesible desde el exterior cuando el inserto 1 se inserta en un producto hecho de materiales compuestos. Un segundo reborde perimetral 5 está dispuesto alrededor del segundo extremo 1b del inserto I opuesto al primer extremo 1 a y tiene un perfil cilíndrico exterior con un diámetro más corto que el primer reborde perimetral 4, a saber, el perfil exterior del segundo reborde perimetral 5 está contenido en el perfil exterior del primer reborde perimetral 4, tal y como se muestra claramente en las figuras 1 y 2. Un tercer reborde perimetral 6 es sustancialmente el mismo que el segundo reborde perimetral 5 y está dispuesto entre los dos extremos 1a, 1b del inserto 1, a saber, entre el primer reborde perimetral 4 y el segundo reborde perimetral 5. Un extremo del orificio pasante 2 conduce a una cavidad cilíndrica no roscada 7 que es coaxial al orificio pasante 2 y tiene un tercer diámetro d3 mayor o igual al primer diámetro d1 de la rosca interna 3 del orificio pasante 2 y más corto que el segundo diámetro d2 del inserto 1. La cavidad cilíndrica 7 conduce a su vez al segundo extremo 1b del inserto 1, es decir, al extremo opuesto al primer reborde perimetral 4.
Con referencia a las figuras 3 y 4, se ve que el pasador 8 de acuerdo con la presente divulgación comprende una punta roma 9, en particular redondeada, y una rosca externa 10 que tiene sustancialmente el mismo diámetro d1 que la rosca interna 3 del inserto 1. La rosca externa 10 cubre solo una porción del pasador 8, mientras que la porción restante 8a no está roscada y tiene un cuarto diámetro d4 más corto que el diámetro d1 de la rosca interna 10. El extremo del pasador 8 opuesto a la porción no roscada 8a está provisto de un primer miembro de conexión 11 para hacer girar el pasador 8 alrededor de su eje longitudinal. En la presente realización, el primer miembro de conexión I I es preferentemente un orificio coaxial provisto de una rosca interna 12 que tiene un quinto diámetro d5 y está realizada en sentido opuesto al de la rosca externa 10, pero en otras realizaciones, el primer miembro de conexión 11 puede comprender, por ejemplo, un asiento o una cabeza coaxial prismática, con una sección cuadrada, octogonal o en forma de cruz.
Con referencia a las figuras 5 y 6, se observa que el extractor 13 de acuerdo con la presente divulgación comprende un vástago con un extremo provisto de un segundo miembro de conexión 14 complementario al primer miembro de conexión 11 del pasador 8, en particular, una rosca externa que tiene el mismo sentido y un diámetro sustancialmente igual al quinto diámetro d5 de la rosca interna 12 del pasador 8. El otro extremo del extractor 13 comprende unos medios de rotación 15, por ejemplo, una cabeza cilíndrica moleteada para permitir la rotación manual del extractor 13 alrededor de su eje longitudinal. Los medios de rotación 15 también pueden ser mecánicos y/o eléctricos, por ejemplo, comprender una cabeza perfilada para acoplarla a una punta complementaria de un taladro o un destornillador eléctrico.
Con referencia a las figuras 7 y 8, se observa que el tapón 17 de acuerdo con la presente descripción comprende un cuerpo cilíndrico que tiene un diámetro sustancialmente igual al tercer diámetro d3 de la cavidad cilíndrica 7 del inserto 1. Al menos una junta anular 18 está dispuesta en una ranura perimetral realizada en la pared exterior del cuerpo cilíndrico, que está unida a un vástago roscado coaxial 19 que tiene un diámetro sustancialmente igual al primer diámetro d1 de la rosca interna 3 del inserto 1, a saber, un diámetro más corto o igual al diámetro d3 del cuerpo
cilindrico, de modo que el tapón 17 se pueda enroscar en el inserto 1 con el cuerpo cilindrico dispuesto en la cavidad cilindrica 7 del inserto 1. El tapón 17 también comprende una cabeza 20 en el extremo opuesto al vástago roscado 19, cabeza 20 que tiene una porción perfilada 21, por ejemplo, un asiento prismático con un perfil poligonal, en particular hexagonal, de modo que el vástago roscado 19 pueda girarse accionando la porción perfilada 21, por ejemplo, con una herramienta, hasta que la cabeza 20 se apoye contra el segundo extremo 1b del inserto 1. La porción perfilada 21 también puede consistir en una cabeza cilíndrica moleteada como los medios de rotación 15 del extractor 13.
Con referencia a la figura 9, se observa que, en una primera etapa operativa del procedimiento de acuerdo con la presente invención, el pasador 8 se cubre con una sustancia de desprendimiento y se inserta en un orificio 22 realizado en un molde 23. El orificio 22 tiene sustancialmente el mismo diámetro d4 que la porción no roscada 8a del pasador 8, de modo que la rosca externa 10 del pasador 8 sobresalga del molde 23.
Con referencia a la figura 10, se observa que en una segunda etapa operativa una o más primeras capas 24 de fibras, en particular, fibras de carbono, se disponen sobre el molde 23. Las primeras capas 24 están provistas de al menos un orificio que tiene un diámetro sustancialmente igual al diámetro d1 de la rosca externa 10 del pasador 8, para que este último pueda disponerse en este orificio.
Con referencia a la figura 11, se observa que en una tercera etapa operativa el inserto 1 se enrosca en la rosca externa 10 del pasador 8, hasta que un primer reborde perimetral 4 no entre en contacto con una primera capa 24. En una realización alternativa, el inserto 1 se enrosca en el pasador 8 sin disponer las primeras capas 24 en el molde 23, de modo que el inserto 1 entre en contacto con el molde 23. El inserto 1 se puede girar por medio de una herramienta acoplada a la superficie poligonal del primer reborde perimetral 4.
Con referencia a la figura 12, se observa que en una cuarta etapa operativa una o más segundas capas 25 de fibras, en particular, fibras de carbono, se disponen una sobre otra encima de las primeras capas 24 o, si estas últimas están ausentes, directamente sobre el molde 23. Las segundas capas 25 están provistas de al menos una abertura que tiene un diámetro sustancialmente igual al segundo diámetro d2 del inserto 1, de modo que este último quede dispuesto en esta abertura. Algunas segundas capas 25 pueden estar provistas de una abertura más grande para adaptarse al perfil exterior del primer reborde perimetral 4. Las segundas capas 25 se disponen una sobre otra hasta alcanzar el tercer reborde perimetral 6. Mientras se depositan, las capas 24, 25 se fuerzan ligeramente sobre el inserto 1 para superar los rebordes perimetrales 4, 5 y/o 6.
Con referencia a la figura 13, se observa que en una quinta etapa operativa el molde 23 se cierra y las capas 24 y 25 se impregnan con una resina, que luego se cura para formar un producto 26 hecho de un material compuesto que incorpora el inserto 1 y las capas 24, 25, después de lo cual se abre el molde 23. A continuación, se desenrosca el pasador 8 del inserto 1 y se retira del orificio 22 del molde 23 girando el extractor 13. Durante esta extracción, el segundo miembro de conexión 14 del extractor 13 está mecánicamente acoplado al primer miembro de conexión 11 del pasador 8. Preferentemente, el pasador 8 también se extrae del inserto 1. Las capas 24, 25 pueden estar secas, a saber, con un contenido de resina inferior al 10 %, o estar preimpregnadas con resina, en cuyo caso no se inyecta resina en el molde 23 para fabricar el producto 26.
Con referencia a la figura 14, se observa que antes de extraer el producto 26 del molde 23, el inserto 1 puede cerrarse herméticamente con el tapón 17 enroscado por medio de una herramienta 28 en el segundo extremo 1b opuesto al orificio 27 realizado en la pieza 26 en correspondencia con el orificio pasante 2 del inserto 1.
Con referencia a la figura 15, se observa que un casquillo 29 se enrosca en el orificio pasante 2 del inserto 1. Con este fin, el casquillo 29 está provisto de una rosca externa que tiene un diámetro sustancialmente igual al primer diámetro d1 de la rosca interna 3 del inserto 1. El casquillo 29 comprende un orificio pasante 30 provisto de una rosca interna que tiene un sexto diámetro d6 más corto que el primer diámetro d1. Un extremo del orificio pasante 30 está provisto de un asiento poligonal 31, en particular hexagonal, para facilitar el enroscado del casquillo 29 en el inserto 1. Unos medios de tope extraíbles se disponen en el orificio pasante 2 para mantener el casquillo 29 en el inserto 1. En particular, dichos medios de tope extraíbles comprenden un tapón 17 que evita que el casquillo 29 se salga por el segundo extremo 1b del inserto 1, así como un anillo de retención 32 encajado a presión de manera extraíble en un asiento circular que se puede realizar en el orificio pasante 2 para evitar que el casquillo 29 se salga por el primer extremo 1a del inserto 1. El casquillo 29 también se puede enroscar en el orificio pasante 2 del inserto 1 antes de enroscar el tapón 17, en cuyo caso el casquillo 29 también se puede insertar a través del segundo extremo 1b del inserto 1.
Claims (23)
1. Inserto (1) para productos (26) hechos de materiales compuestos, que comprende un orificio pasante (2) provisto de una rosca interna (3), en donde el diámetro del orificio pasante (2) es mayor o al menos igual que el diámetro (d1) de la rosca interna (3), en donde un extremo del orificio pasante (2) conduce a una cavidad cilíndrica no roscada (7) que es coaxial al orificio pasante (2) y tiene un diámetro (d3) mayor o igual que el diámetro (d1) de la rosca interna (3) del orificio pasante (2), en donde la cavidad cilíndrica (7) conduce a su vez a un extremo (1b) del inserto (1) y la pared exterior del inserto (1) tiene al menos un primer reborde perimetral (4), caracterizado por que al menos un reborde perimetral (5, 6) adicional está dispuesto entre los dos extremos (1a, 1b) del inserto (1) y/o alrededor del extremo (1b) del inserto (1) con la cavidad cilíndrica (7).
2. Inserto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el primer reborde perimetral (4) está dispuesto alrededor del extremo (1a) del inserto (1) opuesto al extremo (1b) con la cavidad cilíndrica (7).
3. Inserto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicho reborde perimetral (5) adicional tiene un diámetro menor que el primer reborde perimetral (4).
4. Inserto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los medios de tope extraíbles (17, 32) están dispuestos en el orificio pasante (2).
5. Inserto de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que dichos medios de tope extraíbles (17, 32) comprenden un anillo de retención (32) insertado en un asiento circular realizado en el orificio pasante (2).
6. Inserto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que un casquillo (29) que comprende una rosca externa y un orificio pasante (30) provisto de una rosca interna se enrosca en la rosca interna (3) del orificio pasante (2 ) del inserto (1 ).
7. Kit para materiales compuestos, caracterizado por incluir al menos un inserto (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 y al menos un pasador (8) que comprende una porción no roscada (8a) adecuada para insertarse en un orificio (22) de un molde (23) y una porción con una rosca externa (10), estando el extremo del pasador (8), opuesto a la porción no roscada (8a), provisto de un miembro de conexión (11 ) para hacer girar el pasador (8) alrededor de su eje longitudinal, en donde el diámetro (d4) de la porción no roscada (8a) es más corto que el diámetro (d1) de la rosca externa (10), en donde el pasador (8) se puede enroscar en la rosca interna (3) del inserto (1).
8. Kit de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por incluir también un extractor (13) para el pasador (8).
9. Kit de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que el extractor (13) comprende un vástago con un extremo provisto de un miembro de conexión (14) complementario al miembro de conexión (11) del pasador (8) y el otro extremo comprende unos medios de rotación (15) para hacer girar el extractor (13) alrededor de su eje longitudinal.
10. Kit de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que el miembro de conexión (14) del extractor (13) comprende una rosca externa que tiene el mismo sentido y un diámetro sustancialmente igual al diámetro (d5) de una rosca interna (12 ) del pasador (8), siendo el miembro de conexión (11 ) del pasador (8) un orificio coaxial provisto de la rosca interna (12 ) realizada en sentido opuesto a la rosca externa (10).
11. Kit de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por incluir también un tapón (17) que se puede enroscar en la rosca interna (3) del inserto (1).
12. Kit de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el tapón (17) comprende un cuerpo cilíndrico con al menos una junta anular (18) dispuesta en una ranura perimetral realizada en la pared exterior del cuerpo cilíndrico, cuerpo cilíndrico que tiene un extremo unido a un vástago roscado coaxial (19) que tiene un diámetro (d1) más corto o igual que el diámetro (d3) del cuerpo cilíndrico, mientras que el otro extremo comprende una cabeza (20) provista de una porción perfilada (21) para hacer girar el vástago roscado (19), en donde una porción del cuerpo cilíndrico está comprendida entre la junta anular (18) y la cabeza (20), de modo que la junta anular (18) está separada de la cabeza (20) a una distancia correspondiente a la altura de esta porción del cuerpo cilíndrico.
13. Producto (26) hecho de un material compuesto, caracterizado por incorporar al menos un inserto (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.
14. Producto de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que el inserto (1) está cerrado herméticamente por un tapón (17) enroscado en la rosca interna (3) del inserto (1).
15. Procedimiento de fabricación de productos (26) hechos de materiales compuestos, caracterizado por que comprende las siguientes etapas operativas:
- enroscar al menos un inserto (1 ) provisto de un orificio roscado (2 ) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1
a 6 en la rosca externa (10) de al menos un pasador (8) que comprende una porción no roscada (8a) adecuada para insertarse en un orificio (22) de un molde (23) y una porción con una rosca externa (10), estando el extremo del pasador (8), opuesto a la porción no roscada (8a), provisto de un miembro de conexión (11 ) para hacer girar el pasador (8) alrededor de su eje longitudinal, en donde el diámetro (d4) de la porción no roscada (8a) es más corto que el diámetro (d1 ) de la rosca externa (10), estando el pasador (8) parcialmente insertado de manera extraíble en el molde (23);
- disponer sobre el molde (23) una o más capas de fibras (25) provistas de al menos una abertura en la que está dispuesto el inserto (1 );
- curar la resina con las capas (25) dispuestas sobre el molde (23), para así obtener un producto (26) hecho de un material compuesto que incorpora el inserto (1) y las capas (25);
- hacer girar el pasador (8) en el inserto (1) para extraer el pasador (8) del molde (23).
16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que el pasador (8), durante su giro, también se extrae del inserto (1 ).
17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, caracterizado por que una o más capas de fibras (24) provistas de al menos un orificio en el que está dispuesto el pasador (8) se disponen sobre el molde (23) antes de enroscar el inserto (1 ) en el pasador (8).
18. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado por que el miembro de conexión (11 ) del pasador (8) es un orificio coaxial provisto de una rosca interna (12 ) realizada en sentido opuesto al de la rosca externa (10).
19. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado por que el inserto (1) se cierra herméticamente con un tapón (17) después de extraer el pasador (8) del inserto (1).
20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado por que el tapón (17) se enrosca en la rosca interna (3) del inserto (1).
21. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 20, caracterizado por que un casquillo (29), que comprende una rosca externa y un orificio pasante (30) provisto de una rosca interna, se enrosca en el orificio roscado (2 ) del inserto (1 ) después de que el pasador (8) se haya extraído del inserto (1 ).
22. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado por que se disponen unos medios de tope extraíbles (17, 32) en el orificio pasante (2) para mantener el casquillo (29) en el inserto (1).
23. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado por que dichos medios de tope extraíbles (17, 32) comprenden un anillo de retención (32) insertado en un asiento circular realizado en el orificio pasante (2).
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