FR3107853A1 - Mesure de decadrage dans une preforme enroulee sur un tambour d’un moule d’injection - Google Patents
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Abstract
Outillage de mesure de décadrage dans une préforme (20) au moins partiellement enroulée sur un tambour (25) d'un moule d'injection, la préforme (20) étant destinée à la fabrication d'une enveloppe (9) de carter (3) de turbomachine d'aéronef, l’outillage comportant : - deux organes supports (35) destinés à être fixés par rapport au tambour (25) ; - au moins un organe radial de référence (37) destiné à être disposé par rapport à l'un des organes supports (35) de manière à former une référence radiale (X) ; - un instrument de mesure d’angle (38) comportant un organe de référence angulaire (39) destiné à être orienté angulairement par rapport à l’organe radial de référence (37), l’instrument de mesure d’angle (38) étant configuré pour permettre une lecture de l’angle (D) entre l’organe radial de référence (37) et l’organe de référence angulaire (39). Figure pour l'abrégé : Figure 3
Description
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne notamment un outillage de mesure de décadrage dans une préforme au moins partiellement enroulée sur un tambour d'un moule d'injection.
Arrière-plan technique
La figure 1 représente partiellement une soufflante d’une turbomachine d’aéronef.
De façon classique, une turbomachine comprend d’amont en aval, c'est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant de la ou des turbines.
La soufflante 1 comporte une roue à aubes 2 qui est entourée par un carter 3 de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci, ou en cas d’entrée de débris dans la soufflante.
Le carter de soufflante 3 comprend typiquement une enveloppe annulaire 9 d'axe de révolution A qui s'étend autour des aubes de soufflante 2 de la turbomachine. Cette enveloppe comprend une bride annulaire de fixation 3’, 3’’ à chacune de ses extrémités axiales. Ces brides 3’, 3’’ sont utilisées pour fixer le carter 3 à des parois annulaires de la nacelle de la turbomachine.
Le carter de soufflante 3 est en effet lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air 5, et, à l’aval, à une virole 6 de carter intermédiaire. Le carter porte également des panneaux acoustiques amont 7 et des panneaux acoustiques aval 8. Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 4 de matière abradable, positionnée sur une surface annulaire interne de l’enveloppe 9, entre les panneaux amont 7 et les panneaux aval 8.
En plus de la fonction de rétention, le carter de soufflante 3 est également conçu pour :
- assurer la continuité de la veine aérodynamique par l’intermédiaire de la couche annulaire en matériau abradable ;
- assurer une continuité mécanique (des efforts et des moments) entre la manche d’entrée d’air 5 et la virole 6 de carter intermédiaire ;
- permettre la fixation des panneaux 7, 8 et de la couche 4,
- permettre la fixation d’équipements et supports connus en soi ;
- tenir les spécifications de règlementation au feu et aux fuites ;
- permettre une continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre, etc.
De façon connue, l’enveloppe 9 de carter 3 peut être en matériau composite. Une telle enveloppe 9 comporte notamment une toile en matière tissée 20 et une résine dans laquelle ladite toile est noyée. L’enveloppe 9 peut alors être conçue par enroulement de la toile en matière tissée 20 autour du tambour central d’un moule d’injection. La toile 20 est ainsi mise en forme autour du tambour central de manière à former une préforme. Le moule est ensuite refermé en vue de l’injection de la résine.
La définition d’un carter dont l’enveloppe 9 est en matériau composite, tel que le carter 3 de soufflante ci-dessus, définit une tolérance quant au taux volumique de fibres (TVF) à respecter dans la pièce dans le but de garantir les propriétés du matériau, une bonne imprégnation et une bonne cohésion des fibres. Un TVF trop important peut être à l’origine d’une porosité indésirable ainsi que d’une mauvaise imprégnation, qui peuvent provoquer une mauvaise cohésion des fibres et une dégradation des propriétés du matériau.
Aujourd’hui, pour chaque changement de processus ou de définition suffisamment important, une pièce type est fabriquée, sur laquelle les TVF sont mesurés par un procédé destructif. Périodiquement, le TVF est ensuite mesuré par dissection, ou découpage, de pièces. La destruction et le découpage de pièces ont un coût financier important, et présentent également des inconvénients en termes de délais puisque l’obtention des résultats de mesure du TVF en laboratoire peut prendre entre trois et six mois.
En outre, l’enroulement de la toile en matière tissée 20 autour du tambour 25 a pour effet un décadrage de la matière tissée, c’est-à-dire le décalage angulaire des fibres, notamment des fibres de trame, en certains points de l’enveloppe 9.
Le décadrage affecte significativement les propriétés du matériau. Pour certains changements de processus le décadrage est un paramètre d’analyse plus pertinent que le TVF (notamment lorsque le changement affecte des zones présentant un fort décadrage telles que les zones destinées à former les brides).
Le décadrage est également un paramètre qui influence fortement le TVF. Le décadrage est ainsi un paramètre de premier ordre dans le calcul du TVF à partir des propriétés du tissu.
Le décadrage est aujourd’hui mesuré dans la section axiale 21 de la préforme 20 par un système de mesure automatique 15 comportant des caméras 16, mais pas dans les portions radiales 22 destinées à former les brides radiales de l’enveloppe 9 (figure 2).
La mesure de décadrage dans les portions radiales 22, destinées à former les brides, présente en effet les contraintes suivantes :
- les brides sont radiales alors que le reste de la pièce, c'est-à-dire la section axiale 21, est incliné à un angle très faible voire nul par rapport à la direction axiale;
- la zone des brides est peu accessible, ce qui disqualifie un certain nombre de moyens de mesure automatiques relativement volumineux;
- à l’emplacement de la mesure, il est difficile de disposer d’une référence radiale ou tangentielle fiable pour prendre la mesure d’angle;
- la position angulaire à laquelle un même traceur, c’est-à-dire par exemple une fibre colorée pour repérage visuel, arrive dans la bride amont et la bride aval est légèrement différente.
L’invention vise ainsi à proposer une solution qui permette de mesurer le décadrage dans les brides. Cette solution doit pouvoir être utilisée de manière simple, fiable, rapide et être peu coûteuse.
L'invention concerne un outillage de mesure de décadrage dans une préforme au moins partiellement enroulée sur un tambour d'un moule d'injection, la préforme étant destinée à la fabrication d'une enveloppe de carter de turbomachine d'aéronef, l'outillage comportant :
- deux organes supports destinés à être fixés par rapport au tambour ;
- au moins un organe radial de référence destiné à être disposé fixement et de manière réglable par rapport à l'un des organes supports de manière à former une référence radiale ;
- un instrument de mesure d’angle comportant un organe de référence angulaire destiné à être orienté angulairement par rapport à l’organe radial de référence, l’instrument de mesure d’angle étant configuré pour permettre une lecture de l’angle entre l’organe radial de référence et l’organe de référence angulaire.
La solution proposée permet de mesurer le décadrage dans les sections radiales de préforme destinées à former les brides après injection de résine dans le moule d'injection et donc :
- pour des changements de processus d’importance moyenne, d’établir une stratégie de validation basée sur les décadrages et autres mesures de préforme (tissage et enroulement) ce qui évite de découper une pièce à chaque besoin de validation d’un changement de processus. Le procédé ci-dessus permet donc un gain financier important mais aussi un gain en termes de délais (durée d’obtention des mesures de TVF en laboratoire qualifié) ;
- une fois finalisée la chaine de calcul permettant de prédire le TVF à partir des mesures d’enroulement (validées dans les brides), la mesure périodique de TVF permettra de se passer des inspections périodiques par destruction de pièces de test.
L'outillage selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres:
- les organes supports sont des talons fabriqués par impression 3D, de préférence comportant une surface intérieure cylindrique configurée pour être en correspondance de forme avec une surface extérieure du tambour.
- l'instrument de mesure d'angle comporte l'organe de référence angulaire et un corps, l'organe de référence angulaire étant mobile à rotation par rapport au corps ;
- l'outillage comporte une traverse reliant fixement les deux organes supports ;
- l'outillage comporte au moins un élément de positionnement configuré pour permettre une liaison glissière entre la traverse et au moins un module de positionnement comportant l'organe radial de référence ;
- l’élément de positionnement comporte une équerre configurée pour offrir une liaison glissière immobilisable entre la traverse et le module de positionnement correspondant;
- l’élément de positionnement comporte un chariot mobile configuré pour permettre une liaison glissière libre entre la traverse et le module de positionnement correspondant;
- l'outillage comportant un deuxième organe radial de référence configuré pour s'étendre sensiblement parallèlement au premier organe radial de référence et à distance longitudinalement de celui-ci ;
- l'outillage comportant un deuxième instrument de mesure d’angle comportant un organe de référence angulaire destiné à être orienté angulairement par rapport au deuxième organe radial de référence.
L'invention porte également sur un procédé de mesure de décadrage dans une préforme au moins partiellement enroulée sur un tambour d'un moule d'injection, la préforme étant destinée à la fabrication d'une enveloppe de carter de turbomachine d'aéronef, la préforme comportant une toile tissée comportant au moins une section radiale présentant au moins une fibre de trame formant moyen de repérage visuel, l'au moins une section radiale étant d’étendue transversale à un axe longitudinal du tambour,
le procédé mettant en œuvre un outillage tel que décrit ci-dessus, et comportant les étapes de :
- détermination d’une direction radiale par positionnement d’un organe radial de référence ;
- alignement d’un organe de référence angulaire d’un instrument de mesure d’angle avec ladite fibre de trame formant moyen de repérage visuel ;
- détermination d’un angle de décadrage entre l’organe radial de référence et l’organe de référence angulaire.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres:
- la fibre de trame formant moyen de repérage visuel est une fibre de trame d’une couleur distincte de fibres voisines ;
- les deux organes supports étant configurés pour être chacun fixés par rapport à un flasque radial respectif du tambour.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels:
Description détaillée de l'invention
Dans le contexte de l’enroulement de la préforme 20 sur un tambour du type du tambour 25 d'un moule d'injection 24 illustré partiellement en figure 4, un outillage 30 pour la mesure d’un angle de décadrage D sur les sections radiales 22 de la préforme 20 (c’est-à-dire dans les zones des brides de la pièce finie) est décrit en référence aux figures 3 à 6.
La préforme 20 se présente ici sous forme d’une toile tissée, pourvue de fils de chaîne 20a et de fils de trame 20b. La préforme présente un moyen de repérage visuel (figure 5), préférentiellement plusieurs. Le moyen de repérage visuel est ici une fibre de trame colorée 23 (appelée traceur), c'est-à-dire d’une couleur distincte des fibres voisines. Une pluralité de moyens de repérage visuel peut être prévue. En variante non illustrée, le moyen de repérage visuel peut être une fibre de trame comportant une texture et/ou un motif différent de la texture et/ou du motif respectif des fils de trame 20b voisins, permettant ainsi un repérage sélectif du moyen de repérage visuel.
L'outillage 30 présente ici deux premiers organes supports 35, une traverse 32, deux modules de positionnement 31 et un instrument de mesure d’angle 38. Optionnellement l'outillage 30 comporte un deuxième instrument de mesure d’angle 38 de sorte que chacun des instruments de mesure d'angle 38 puisse être utilisé avec l’un des modules 31 respectifs tel que décrit ci-après.
Chaque premier organe support 35 est destiné à être fixé sur un flasque radial 26 respectif du tambour d’enroulement 25. Plus précisément, le premier organe support 35 est ici destiné à être fixé sur un pourtour extérieur du flasque 26. Le premier organe support 35 est par exemple, non limitativement un talon imprimé en 3D.
Une surface de contact 35a du premier organe support 35 est de préférence en correspondance de forme avec une surface cylindrique externe 26a d’un flasque 26 du tambour d’enroulement 25 (figure 6). Le premier organe support 35 se positionne ainsi de manière fiable et répétable sur le flasque 26, dans le but d'obtenir des mesures d’angle elles-mêmes fiables et répétables.
Chaque module 31 a pour rôle de permettre l'ajustement en position d'un instrument de mesure d'angle 38 par rapport au flasque radial 26.
Comme il sera décrit plus loin, les modules 31 rendent possible le réglage précis et la lecture de l’angle de décadrage D correspondant de la section radiale 22 de la toile 20 enroulée sur ledit flasque 26.
Les modules 31 comportent icichacun un montant 33, un élément de positionnement 34, un deuxième organe support 36, un organe radial de référence 37, un troisième organe support 43 (figure 3).
Le montant 33 sert de châssis de fixation aux organes supports 36 et 43 et indirectement à l'organe radial de référence 37 décrits ci-après.
Le deuxième organe support 36 est ici destiné à servir de support d'appui à l’organe radial de référence 37. Plus précisément, une encoche non illustrée de l’organe support 36 loge l'organe radial de référence 37 dans l’organe support 36. Le deuxième organe support 36 est dans cet exemple une pièce métallique à section transversale en forme de L, destinée à être fixée contre le montant 33.
L’organe radial de référence 37 prend ici la forme d’une jauge ou d’un réglet, pouvant être gradué ou non. L’organe radial de référence 37 est destiné à être disposé fixement et radialement par rapport au flasque 26 respectif. L'organe radial de référence 37 sert de référence pour déterminer une direction radiale X par rapport à laquelle la mesure de l’angle de décadrage D est effectuée. Une surface latérale 37a est ainsi de préférence alignée avec la direction radiale X (figure 5). On note que la direction radiale X est transversale à l’axe longitudinal A du tambour 25 et de la préforme 20 (figure 4).
L’instrument de mesure d’angle 38 a pour rôle de mesurer un angle de décadrage D par rapport à l’organe radial de référence 37 (figure 5). L’instrument de mesure d’angle 38 présente un organe de référence angulaire 39. L’organe de référence angulaire 39 se présente ici sous la forme d’une lame orientable. La lame orientable 39 est destinée à être orientée angulairement et alignée avec un moyen de repérage visuel 23, tel que la fibre de trame colorée illustrée en figure 5.
Plus précisément, dans le mode de réalisation représenté, l’instrument de mesure d’angle 38 se présente sous la forme d’un rapporteur comportant la lame 39 et un corps 40 (figure 5). La lame 39 est montée sur le corps 40 via un pivot 41. Le corps 40 présente ici en outre un afficheur digital 42. L’orientation de la lame 39 par rapport au corps 40 permet d’afficher un angle B sur l’afficheur 42, l’angle B étant par exemple, non limitativement, défini comme étant l’angle entre le corps 40 et la lame 39 dans le sens horaire vu depuis la face du corps 40 portant l’afficheur 42.
Dans l’exemple de mode de réalisation illustré en figure 5, l’angle de décadrage D est égal à la valeur absolue de l’angle B à laquelle 90° sont soustraits. Lorsque l’angle mesuré directement n’est pas l’angle B, le calcul d’obtention de l’angle de décadrage D dépendra de l’angle de référence choisi.
Le troisième organe support 43 forme un guide pour l’instrument de mesure d’angle 38. Plus précisément, le troisième organe support 43 est ici pourvu d’au moins un bras transversal 44 d'orientation selon une direction Y, transversale à la direction radiale X. Optionnellement le troisième organe support 43 est pourvu d’un corps central 45 et d’un deuxième bras 44 sur un côté opposé au premier de manière à former une pièce en T, tel qu’illustré en figure 3. Le corps central 45 sert à la fixation du troisième organe support 43 au montant 33.
Les bras transversaux 44 ont ici une section en L permettant d’accueillir le corps 40 de l’instrument de mesure d’angle 38 et permettant son coulissement aisé selon la direction longitudinale des bras 44. La prise de mesure de décadrage s'en trouve ainsi facilitée.
Chaque module 31 est monté individuellement sur la traverse 32. Les deux modules 31 se font alors face, par exemple en image miroir l’un de l’autre. La traverse 32 est un élément longitudinal rigide, de préférence mais non limitativement un profilé pourvu de rainures, par exemple en aluminium.
L’élément de positionnement 34 est destiné à positionner le montant 33 sur la traverse 32 (figure 4). Pour chaque module 31, l’élément de positionnement 34 relie la traverse 32 au montant 33 de manière à permettre le montage coulissant, le positionnement et optionnellement le serrage du module 31 respectif contre la traverse 32. Ainsi, l’organe radial de référence 37 peut être disposé de manière réglable selon un axe longitudinal A du tambour 25 par rapport à l'un des organes supports 35. L’élément de positionnement 34 permet avantageusement des manœuvres de montage et de démontage pratiques des modules 31, incluant par exemple le déplacement longitudinal des modules 31 le long de la traverse 32. Les modules 31 peuvent ainsi être positionnés par liaison glissière sur la traverse 32 de manière à se conformer à l’épaisseur du flasque 26. Les modules 31 sont ainsi positionnés au plus près des sections radiales de la préforme 22 sur lesquelles la mesure de décadrage doit être faite.
De préférence, tel qu’illustré en figure 4, l’élément de positionnement 34 comporte une équerre. Des moyens de fixation appropriés (non illustrés) sont prévus pour resserrer et immobiliser l’élément de positionnement 34 contre la traverse 32 et le montant 33. De tels moyens de fixation sont par exemple des éléments de visserie (vis, boulons, écrous), spécifiques ou non. Un écrou peut alors être placé dans une rainure de la traverse 32, et/ou respectivement du montant 33, en correspondance avec une vis de fixation de l’équerre.
En variante non illustrée, l’élément de positionnement 34 comporte un chariot mobile. Un tel chariot mobile est dépourvu de moyen de serrage contre la traverse 32. Le chariot mobile est alors monté en liaison glissière libre sur la traverse 32. La prise de mesure pouvant se faire lorsque la traverse est positionnée horizontalement, l’absence de serrage de l'élément de positionnement 34 contre la traverse permet un positionnement et une prise de mesure encore plus rapides et efficaces.
En variante, l’instrument de mesure d’angle 38 est différent. La lame 39 est par exemple montée directement sur, ou appliquée contre, l’organe radial de référence 37 et orientable par rapport à l’organe radial de référence 37.
On décrit ci-après un procédé de mesure de décadrage dans les sections radiales 22 de la préforme 20 au cours de son enroulement sur le tambour 25, au moyen de l'outillage 30.
Un tel procédé de mesure présente notamment les étapes suivantes:
- détermination de la direction radiale X (voir figure 5) par positionnement de l'organe radial de référence 37 ;
- alignement de l'organe de référence angulaire 39 de l'instrument de mesure d’angle 38 avec ladite fibre 23 formant moyen de repérage visuel ;
- détermination de l'angle de décadrage D entre l’organe radial de référence 37 et l’organe de référence angulaire 39.
Le décadrage des sections radiales 22 s’apprécie ainsi par mesure de l’angle de décadrage D entre une direction radiale de référence X et un moyen de repérage visuel 23 tel que la fibre de trame colorée précitée. La mesure de l'angle de décadrage D peut être effectuée de la manière suivante.
Les premiers organes supports 35 sont fixés sur le pourtour des flasques 26 d’un tambour d’enroulement 25, de préférence, mais non limitativement au moyen d'un serre-joints 46 (figure 6).
Une fois le module 31 mis en place sur le moule, l'organe radial de référence 37 matérialise la direction radiale X.
Il est ici recommandé de positionner l'outillage 30 de sorte que l'organe radial de référence 37 soit positionné le plus proche possible du moyen de repérage visuel 23 sur lequel est effectué la mesure de manière à minimiser l’erreur de mesure. Dans le cas où l'organe radial de référence 37 ne peut pas être aligné sur le moyen de repérage visuel 23, une étape optionnelle de correction par calcul de la mesure d'angle peut être prévue, par mesure de la distance par rapport à la jauge (ou en ajoutant des graduations en degrés sur le cache ou sur les talons).
Lors de la mesure de l'angle de décadrage D sur les deux sections radiales opposées 22 respectives, il est rare de pouvoir aligner l'instrument de mesure 38 sur le même moyen de repérage visuel 23 sur chacune des deux brides à la fois. La mise en œuvre de l'étape de correction par calcul peut permettre d’éviter de déplacer les modules 31 et/ou l'outillage 30.
Les modules peuvent être positionnés longitudinalement au plus près des sections radiales 22 de la préforme 20 au moyen de l'élément de positionnement 34 respectif.
L'étape d'alignement de l'organe de référence angulaire 39 peut s'accompagner d'un ajustement du positionnement du corps 40 sur l'un des bras transversaux 44 par coulissement selon la direction transversale Y.
Claims (10)
- Outillage de mesure de décadrage dans une préforme (20) au moins partiellement enroulée sur un tambour (25) d'un moule d'injection, la préforme (20) étant destinée à la fabrication d'une enveloppe (9) de carter (3) de turbomachine d'aéronef, l'outillage comportant:
- deux organes supports (35) destinés à être fixés par rapport au tambour (25);
- au moins un organe radial de référence (37) destiné à être disposé de manière réglable en position selon un axe longitudinal (A) du tambour (25) par rapport à l'un des organes supports (35) de manière à former une référence radiale (X);
- un instrument de mesure d’angle (38) comportant un organe de référence angulaire (39) destiné à être orienté angulairement par rapport à l’organe radial de référence (37), l’instrument de mesure d’angle (38) étant configuré pour permettre une lecture de l’angle (D) entre l’organe radial de référence (37) et l’organe de référence angulaire (39). - Outillage selon la revendication 1, dans lequel les organes supports (35) sont des talons fabriqués par impression 3D, de préférence comportant une surface intérieure cylindrique (35a) configurée pour être à correspondance de forme avec une surface extérieure (26a) du tambour (25).
- Outillage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'instrument de mesure d'angle (38) comporte l'organe de référence angulaire (39) et un corps (40), l'organe de référence angulaire (39) étant mobile à rotation (41) par rapport au corps (40).
- Outillage selon l'une des revendications précédentes, l'outillage (30) comportant une traverse (32) reliant fixement les deux organes supports (35).
- Outillage selon la revendication précédente, l'outillage (30) comportant au moins un élément de positionnement (34) configuré pour offrir une liaison glissière entre la traverse (32) et au moins un module de positionnement (31) comportant l'organe radial de référence (37).
- Outillage selon l'une des revendications précédentes, l'outillage (30) comportant un deuxième organe radial de référence (37) configuré pour s'étendre sensiblement parallèlement au premier organe radial de référence (37) et à distance longitudinalement de celui-ci.
- Outillage selon la revendication précédente, l'outillage (30) comportant un deuxième instrument de mesure d’angle (38) comportant un organe de référence angulaire (39) destiné à être orienté angulairement par rapport au deuxième organe radial de référence (37).
- Procédé de mesure de décadrage dans une préforme (20) au moins partiellement enroulée sur un tambour (25) d'un moule d'injection, la préforme (20) étant destinée à la fabrication d'une enveloppe (9) de carter (3) de turbomachine d'aéronef, la préforme (20) comportant une toile tissée comportant au moins une section radiale (22) présentant au moins une fibre de trame (23) formant moyen de repérage visuel, l'au moins une section radiale (22) étant d’étendue transversale à un axe longitudinal (A) du tambour (25),
le procédé mettant en œuvre un outillage selon l'une des revendications précédentes, et comportant les étapes de :
- détermination d’une direction radiale (X) par positionnement d’un organe radial de référence (37) ;
- alignement d’un organe de référence angulaire (39) d’un instrument de mesure d’angle (38) avec ladite fibre de trame (23) formant moyen de repérage visuel;
- détermination d’un angle de décadrage (D) entre l’organe radial de référence (37) et l’organe de référence angulaire (39). - Procédé de mesure de décadrage selon la revendication précédente, dans lequel la fibre de trame (23) formant moyen de repérage visuel est une fibre de trame d’une couleur distincte de fibres voisines.
- Procédé de mesure de décadrage selon la revendication 8 ou 9, les deux organes supports (35) étant configurés pour être chacun fixés par rapport à un flasque radial (26) respectif du tambour (25).
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