JP2011520617A - 圧延機スタンド及び棒状体を長手方向に圧延するための関連した圧延機 - Google Patents

Abstract

サイズが大きくても、横断方向における圧延機スタンドの剛性の均一性の条件を満たす圧延機スタンド及び棒状体を圧延するための関連した圧延機であり、その全ての液圧カプセルは、圧延機の外部構造体にしっかりと固定されており、各スタンドのロールの側部交換を提供する。各圧延機スタンドの圧延ロールと関連した延長部の配置は、冷却水の排水による延長部それ自体及び減速機に対する腐食及び損傷の問題を回避するようにする。

Description

本発明は、３個の調整可能なロールを備えた圧延機スタンドと、バー、ロッド等のチューブ又は円筒体のような棒状体を長手方向に圧延するための前記圧延機スタンドを複数備えた圧延機とに関するものである。

ここ数年、棒状体、特にはチューブを長手方向に圧延するために、電動式のロールを有するマルチスタンド圧延機が使用されており、ここで、各スタンドは３個のロールが設けられ、前記ロールの位置を、ロールそれ自体と圧延軸の間の距離を変えることによって有利に調整することができるため、同一の内部手段又は心棒上に異なる厚みを得ることができる。

ＵＳ５３３１８３５には、このタイプの圧延機の例が記載されており、ここでは、圧延機の軸に沿った移動によりロールの交換が行われ、それ故に、圧延機それ自体と、心棒から圧延したチューブを取り除くように構成される抽出機タイプの次の圧延機との間に存在する空間を利用している。

軸方向のロール交換を含むこの解決策は、圧延機から取り出されるべき部品の大きさが圧延機それ自体と抽出機タイプの次の圧延機間の利用できる空間を超えないまでは満足できるものであり；これは、制限された数のスタンド、例えば５つのスタンドにより、最大で１４''〜１６''のチューブを作製するシステムにおいて起こる。スタンドの数は、所望の変形及び所定の年間生産量によって決定される。実際には、圧延体が、通常のシステム制限によって、圧延機の最後のスタンドと抽出機タイプ圧延機の最初のスタンド間の距離より短い場合、心棒からのチューブの抽出は困難であり、詰まりによる機能不良及びプロセスの中断の可能性が大幅に増大する。

サイズの大きな、例えば１６''３／４〜１８''のチューブを作製するシステムには、実施する上で全てのサイズを達成することが困難になり、その構造の剛性は環状構造がますます幅広くなることで更に低下するため、ロール保持具カートリッジが通過できるように、代わりの解決策が提案されており、従って、外部横断寸法を徐々に増大させることが必要であり、実際に製品を製造する上で高まる困難、即ち機械加工の困難を招く。

特許ＵＳ６０４１６３５及びＵＳ６１１６０７１は、ロールの側部交換システムによる解決策を開示するが、それらは、依然として、ヒンジで留めたアームに取り付けられ、どんな場合でも外部構造体にしっかりと連結されていない傾斜タイプの液圧スタンドカプセルを含むため、横断方向におけるスタンドの剛性の均一性の要求を満たしていない。更に、この解決策は、移動可能な液圧カプセルを連結するために、剛性を有していない管材の使用を必要とする。

その上、各スタンドのロールの配置には、垂線に対して３０°で配置されたスタンドの延長部が含まれる。この配置は、延長部それ自体に沿う冷却水の排水の存在が原因で、延長部それ自体に対する腐食及び損傷の困難に関する技術的問題を引き起こす。下方の減速機もまた水にさらされる。

従って、上述の欠点を克服することが可能な圧延機スタンド及び関連した圧延機を作製する必要性が感じられる。

ＵＳ５３３１８３５ ＵＳ６０４１６３５ ＵＳ６１１６０７１

本発明の目的は、サイズが大きくても、横断方向における圧延機スタンドの剛性の均一性の条件を満たし、全ての液圧カプセルが圧延機スタンドの外部構造体にしっかりと固定され、各スタンドのロールの側部交換を提供する、棒状体を圧延するための圧延機を提供することにある。

更なる目的は、全ての液圧カプセルがしっかりと固定された圧延機スタンドであって、水平面上でのロール保持具カートリッジの側部抽出を提供し、上述の延長部それ自体及び減速機に対する腐食及び損傷の問題を回避するような、圧延ロールと関連した延長部の配置を有する圧延機スタンドを提供することにある。

従って、本発明は、請求項１に従う、圧延軸を規定し、固定外部構造体と；ロール保持具カートリッジに配置された３個の作業ロールであって、前記カートリッジが、作業ロールを交換するために、固定された構造体内側の作業位置から、前記圧延軸にて、該固定された構造体外側の側部抽出位置まで移動可能である作業ロールとを備えてなり；各作業ロールには、固定された構造体にしっかりと固定された少なくとも１個のそれぞれの液圧カプセルが設けられており；少なくとも１個の第一液圧カプセルが、それぞれの作業ロールの半径方向位置を調整するための第一作業行程に加えて、前記ロール保持具カートリッジの側部抽出を容易にするための圧延軸からの第二隙間行程を含む二重行程タイプであり；第二液圧カプセルが、水平面に沿った前記ロール保持具カートリッジの側部抽出を可能にするように水平に配置されている、圧延機スタンドを作製することによって、上記で論じられた目的を達成することを意図する。

本発明の更なる目的は、請求項１０に従う、圧延軸を規定し、複数の圧延機スタンドを備えてなり、前記圧延機スタンドが、順に配置され、圧延軸を通過する垂直軸に向かって、前のものに対して１８０°の角度で傾斜しており、ロール保持具カートリッジが圧延機の個々のスタンドから、圧延機自体の二つの側部から選択的に取り出される、棒状体を圧延するための圧延機である。

本発明の更なる目的は、請求項１３に従う、作業ロールを交換するため、圧延機スタンド内側の作業位置から前記スタンド外側の側部位置までロール保持具カートリッジを取り出す方法であって、
第一延長部及び水平に配置した第二液圧カプセルが設けられた側に配置した第二延長部の作業ロール延長部継ぎ手を切り離す工程と；
ロール保持具カートリッジの抽出側に配置された、第二延長部を支持するための延長部保持装置を作動させる工程と；
更なる第二延長部をそれぞれの作業ロールから解放するようにスライドを作動させ、全前方位置から全後方位置にスライドを滑らせる工程と；
ロール保持具カートリッジ抽出のための水平面を妨げない位置まで前記第二延長部を持って行くために、延長部保持装置を下げる工程と；
前記作業位置から前記外側側部位置まで前記水平面に沿ってロール保持具カートリッジを取り出す工程と
を備える方法である。

従属請求項は、本発明の好適な実施態様を記載する。

本発明の目的である圧延機は、有利には、３個のロールを有する各圧延機スタンドについて、水平に配置された液圧単純行程カプセル、即ち作業行程のみを備えるものと、作業行程及びロール交換を可能にするための圧延軸からの隙間行程の二つの液圧二重行程カプセルとを含み、前記二重行程カプセルは、スタンドの垂直軸に対して傾斜しており、水平に配置された液圧カプセルと反対側から水平方向におけるロール保持具カートリッジの抽出を可能にするようなピストンの開口部を含む。

各スタンドに２個のロールを有する前の世代のチューブ圧延機において得られたように、それぞれのロールには、本発明の範囲から逸脱することなく、２個の液圧カプセルを取り付けてもよい。

この種の解決策は、有利には、圧延機の半径方向位置を調整するためのシステムの動的機能性を変えずに、ロール保持具カートリッジの側部抽出を可能にし、チューブヘッドの厚み公差を保証するのに重要である。従来技術の解決策とは異なり、カプセルは全て限られた作業行程があり、圧延機の外部構造体に固定されるように取り付けられる。

更に、ロール制御延長部それ自体が解放されたとき、圧延機からの抽出中にカートリッジによって占められる位置から離れてロール制御延長部を運搬するため、適切な装置が設けられる。

本発明に従う解決策において、圧延機は、順に配置され且つ圧延軸を通過する垂直軸に向かって前のものに対し１８０°の角度で傾斜した複数のスタンドで構成されており、従って、ロール保持具カートリッジは、圧延機から圧延機自体の二つの側部上に選択的に取り出され、ロールの側部交換を提供する一部の既知の解決策に見られるような、交換作業中に補整されるべき斜面に配置された重量物がないため、カートリッジを交換するための作業を容易にする専用の水平移動により元に戻る。

更なる利点は、外部構造体がカートリッジ間に挿置されたプレートで固定されるようにするロール保持具カートリッジの側部交換によって示され、該プレートは、軸方向のカートリッジ交換に特徴付けられる圧延機のものと比べてかなり強い。

その上、側部ロール交換の場合、固定された環状構造体は、内径が数メートル、例えば２〜３ｍである一方、側部交換で、各プレートの中心孔は、圧延チューブを通過するのに使用されるだけであり、従って、典型的には１メートルより小さい。これは、全圧延過程について有利に該構造体を大幅に強くすることを意味する。

実際、作業ロールを圧延軸に近づけることによって構造体の弾性撓みを補う慣行が知られており、かかる接近は、実質的に、構造体の剛性に反比例し、チューブによって各作業ロールに与える力に正比例する。従って、本発明に従う圧延機を使用することによって、製品品質の利点に対するかかる補償の実体を低減することができる。

本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面の助けを借りて、非制限的な例によって説明される圧延機の好適であるが限定されない実施態様の詳細な説明からより明らかになる。

本発明に従う圧延機の斜視図を示す。 本発明に従う圧延機の平面図を示す。 図１の圧延機の平面Ａ−Ａに沿った断面図を示す。 図１の圧延機の平面Ｂ−Ｂに沿った断面図を示す。 閉鎖位置における、即ち収縮した、本発明の圧延機に用いた液圧カプセルの断面図を示す；これは、ロール保持具カートリッジを取り出すための操作中にカプセルが取る位置である。 全開位置における液圧カプセルの断面図を示す。

図１〜３は、本発明に従う圧延機１'を示し、この実施態様においては、ロール保持具カートリッジ３に配置された３個の電動式ロール２を有する５個の圧延機スタンド１を備える。

各圧延機スタンド１における各圧延又は作業ロール２には、以下のものが設けられている：
圧延機の圧延軸に対してロール２の半径方向位置を調整するための液圧カプセル４'、４''；
ロールに動きを伝えるための制御延長部５、５'、５''、例えば歯形又はカルダン延長部；
上流に設けられ、前記制御延長部に接続されたモーター６及び減速機７。

全ての液圧カプセルは、有利には、限られた作業行程を有し、圧延機の外部構造体にしっかりと固定されている。

本発明に従う圧延機スタンドの幾何学的構成は、有利には、延長部及び減速機に対する腐食及び損傷の問題を引き起こす冷却水の排水を避けるため、ロール保持具カートリッジ３の上に配置された垂直な延長部５と、垂直軸に対して好ましくは約６０°に等しい所定角度で傾斜した２個の延長部５'、５''とを含む。

有利には、各圧延機スタンド１において、１個の液圧カプセル４'は、単純行程タイプであり、即ち一つの作業行程のみを有しており、水平に配置されている一方、他の２個の液圧カプセル４''は、二重行程タイプであり、即ちロールの半径方向位置を調整するための作業行程と、ロールが交換できるように、即ちロール保持具カートリッジ３を取り出せるようにするための圧延軸からの隙間行程とを有する。

注目できるのは、本発明の教示から逸脱することなく、システム操作を損なわずに、二重行程タイプの液圧カプセルを取り付けることができることである。

液圧カプセル４''は、垂直軸に対して適切に傾斜しており、好ましくは＋／−３０°の角度であり、水平に配置した液圧カプセル４'と反対側から水平方向におけるロール保持具カートリッジ３の抽出を可能にするようなピストンの開口部を含むように構成される。

液圧カプセル４''の作業行程２３は、図６に示す通り、カプセルそれ自体の位置制御システムの適切な迅速性を確保できるように、適切に制限される必要がある。例えば、前記作業行程２３は、約１５０ｍｍに等しい。

その上、注目されるのは、作業条件下で、ピストンが作業行程自体の中間位置にあり、その位置は、通常、サーボ制御タイプで、従来技術によく見られる位置制御システムを用いて調整されることである。

本発明に従うシステムの形態は、約４００ｍｍのカプセル４''の最低行程を必要とし、その値は、システムそれ自体の動的機能性と適合していない。実際、圧延機スタンド下でのチューブヘッドの短い衝撃時間では、油圧は、約３０〜４０ｂａｒの期待値から約２４０ｂａｒのピーク値まで急速に上昇することになる。この圧力の上昇は、カプセルのピストンの位置の降伏を意味することになり、主要チャンバーに新しいオイルを導入することによって埋め合わされることが必要である。かかる量は、ピストンの行程に比例するが、調整が起る時間は、カプセルそれ自体の行程によって決まらない。中程度の長さ、例えば８〜３５メートルの単一片を圧延するのに用いる圧延機においては、チューブヘッドの厚さ公差を保証するため、この種の問題を克服することが重要である。

従って、本発明の圧延機は、有利には、傾斜した液圧の二重行程カプセル４''の使用を含む。

好ましい実施態様においては、図５及び６に示されるように、カプセル４''が、開放タイプであり、主として、以下に示す三つの構成要素を備える：
・シール保持具ヨークに作用する可動ピストン１９
・ピストン１９が滑る中空ピストン２０
・固定外部シリンダー２１

作業条件下で（図６）、ピストン１９の行程２３は、例えば約１５０ｍｍに制限されるが、ロール交換条件下では（図５）、このように圧延する力がない場合、中空ピストン２０は、チャンバー２２の高さに相当する約２５０ｍｍの行程によって、図６に示す位置から図５に示す位置まで移動し、従って、ピストン１９の全行程は、二つの行程の合計、即ち約４００ｍｍに等しくなる。

ピストン１９が圧延する力により応力を受ける場合にも当接自体を確保するため、図６に示されるように、中空ピストン２０は、圧延する際、加圧されたチャンバー２２と機械的に接する。

二重行程カプセル４''は、本発明の範囲から逸脱することなく、図面に示されるものと異なる構成で作製されてもよい。

その上、中空ピストン２０の行程２２の液圧移動は、本発明の範囲から逸脱することなく、例えば、ジャッキ等の機械式の他の装置と交換されてもよい。

ロール及びシールにより形成される組立体を釣り合わせるための装置は、伸縮性の旋回するハンマーヘッドが設けられたシリンダーで構成される。この解決策は、ピストン１９とシール保持具ヨーク間の均衡力を直接加えることを可能にし、それ故に、均衡システム自体が液圧カプセルのピストン内でなくなるようにする。

均衡システムは、液圧カプセルのピストン１９の軸と同軸である。

各スタンドの液圧カプセル４'は、過大の行程を必要とせず、従って、移動可能な上端装置を持たない従来のタイプであってもよい。従って、その行程は、この実施態様においては１５０ｍｍである２個の傾斜したカプセル４''の作業行程に等しい。水平の液圧カプセル４'の均衡装置は、傾斜したカプセル４''について既に説明したものと同じタイプであってもよい。

この種の解決策は、有利には、作業ロールの半径方向位置を調整するためのシステムの動的機能性を変えずに、ロール保持具カートリッジ３を取り出せるようにする。

ロール保持具カートリッジ３を垂直方向で横方向に取り出せるようにするため、制御延長部を解放した後で、同一の延長部を、圧延機からの抽出行程中にカートリッジ３によって占められる位置に対して離れて運搬することが必要である。

図３に示す圧延機スタンドの区分を参照すれば、この問題の解決策は、カートリッジそれ自体の抽出側と反対側に設けられた垂直延長部５及び傾斜延長部５'について普通のことである。実際、延長部は、引き込み可能であり、それ自体がばね付きである；従って、延長部を切り離し、カートリッジ３の水平な抽出移動を可能にするのに延長部を解放するための既知の装置を使用すれば十分である。

有利には、スライド８が含まれており、抽出経路がより大きいロール保持具カートリッジ３の抽出側に設けられた傾斜延長部５''のため、該スライドの上に、モーター６、減速機７、延長部保持装置９及び延長部５''からなる組立体全体が取り付けられる。スライド８は、その位置のために適切な遮断装置が設けられるが、それ自体はその技術分野において知られているため、図面に示されていない。

スライド８は、適切に傾斜しており、好ましくは水平面に対して約３０°であり、圧延機構造体からのカートリッジ３の抽出に移る前に、以下の工程が行われる：
・延長部５''の支持体の上方位置において延長部保持装置９を作動させる工程
・延長部５''の制御位置、即ちスライドの全前方位置からスライド８を解放し、液圧シリンダー１０を用いてスライドそれ自体を引っ込めて、それ故にロール延長部継ぎ手を切り放し、全後方位置に到達させる工程
・横方向に取り出されるカートリッジ３によって徐々に占められる空間から離れた位置５'''（図３中の破線の位置）まで延長部５''を運搬するため、延長部保持装置９を下げる工程

延長部５''の場合、スライド８の移動により解放を直接行うため、延長部解放装置を配置させる必要がない。

各圧延機スタンドの３個の延長部５、５'、５''は、有利には相互に等しく、それ故に、予備部品の種類の数を制限することで、整備上の利点を決定する。

本発明の目的である圧延機の構成は、ロール保持具カートリッジ３が、圧延機の異なるスタンドから水平面に沿って、或いは圧延機それ自体の二つの側部に取り出されることを意味する。圧延機は、有利には二つの側部シフトシステムが設けられており、一方の側部は奇数のスタンド用で、他方の側部は偶数のスタンド用である。それらの二つのシステムのそれぞれは、液圧シリンダー１５によって制御された、圧延軸と平行な方向に沿って移動するプラットホーム１１で本質的に構成される。

交換の必要がある１個のカートリッジ又は複数個のカートリッジを横方向に取り出した時点、即ち、カートリッジが抽出位置３'に到達した時点で（図２）、プラットホーム１１は、対応するスタンドの軸と整合した新しいロール保持具カートリッジ３０を見せるために平行移動し、前記の新しいカートリッジ３０は、圧延機に横方向で挿入され、液圧シリンダー１２を用いて水平面上を再度移動する。

二つの側部でのロール保持具カートリッジの交換は、他の機械部品又は移送システムによって通常占められるシステム部品を占めないようにする。実際、平面図において、２個の可動プラットホーム１１は、圧延機それ自体の制御グループによって占められる領域内にあり、それ故に、圧延機自体の横断寸法を含むことが可能である。

その上、ロール保持具カートリッジの側部交換は、固定外部構造体をカートリッジ間に挿置されたプレート１３で実現できるようにし、該プレート１３は、軸方向のカートリッジ交換に特徴付けられる圧延機に設けられるものと比べてかなり強い。

ロール保持具カートリッジ３は、この目的のためにスタンド間の壁に配置された穴に適合した可動スペーサー１６（図４）を用いた、相互に挟み込まれたカートリッジの軸方向遮断によって、遮断されてもよい。また、小型の心棒保持スタンド１４は、通常の装置１７を用いたカートリッジの軸方向パッキングを可能にするため、軸方向において移動可能なスペーサー１６が設けられている。小型の心棒保持スタンド１４は、既知のタイプであり、整備のため取り出し可能である。

ロール保持具カートリッジの軸方向遮断は、圧延体の頭部及び尾部が通過する際に各スタンド下の負荷移動及び除荷移動に由来する、カートリッジ上の圧延軸に沿って作用する動的力に、効率よく対抗することが可能になる。

各ロール保持具カートリッジは、構造体の内側で横断方向に揃えられることになり、水平方向及び垂直方向の双方においては、圧延機の内外へカートリッジを横方向に平行移動させるために使用される液圧シリンダー１２を用いて固定された止め部にカートリッジを水平に押し付け、例えば６０ｍｍ未満の短い行程を有する更なる液圧シリンダー１８を用いてそれを上昇させる。

Claims (13)

1. 圧延軸を規定し、
   固定外部構造体（１３）と、
   ロール保持具カートリッジ（３）に配置された３個の作業ロール（２）とを備えてなり、
   前記カートリッジが、作業ロール（２）を交換するために、前記圧延軸にて、固定された構造体（１３）内側の作業位置から該固定された構造体（１３）外側の側部抽出位置（３'）まで移動可能であり、
   各作業ロール（２）には、固定された構造体（１３）にしっかりと固定された少なくとも１個のそれぞれの液圧カプセル（４'，４''）が設けられており、
   少なくとも第一液圧カプセル（４''）が、二重行程タイプであり、それ故に、それぞれの作業ロール（２）の半径方向位置を調整するための第一作業行程に加えて、前記ロール保持具カートリッジ（３）の側部抽出を容易にするための圧延軸からの第二隙間行程を提供しており、
   第二液圧カプセル（４'）が、前記ロール保持具カートリッジ（３）を水平面に沿って取り出せるように水平に配置されていることを特徴とする圧延機スタンド（１）。
2. 圧延軸を通過する垂直軸に対し所定の第一角度で傾斜してなり、ロール保持具カートリッジ（３）を前記水平面に沿って第二液圧カプセル（４'）と反対側に取り出せるように構成された２個の第一液圧カプセル（４''）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧延機スタンド。
3. 前記所定の第一角度が約３０°であることを特徴とする請求項２に記載の圧延機スタンド。
4. 各作業ロール（２）には、それぞれの制御延長部（５,５',５''）が設けられており、第一延長部（５）は、ロール保持具カートリッジ（３）の作業位置の上に垂直に配置されており、２個の第二延長部（５',５''）は、垂直軸に対し約６０°の第二角度で傾斜して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の圧延機スタンド。
5. 各制御延長部に接続されたモーター（６）及び減速機（７）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の圧延機スタンド。
6. ロール保持具カートリッジ（３）の抽出側に配置された第二延長部（５''）には、スライド（８）が設けられており、該スライド上には、延長部保持装置（９）と第二延長部（５''）自体とが取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の圧延機スタンド。
7. 前記スライド（８）は、水平面に対して適切に傾斜した平面上を滑り、また、前記第二延長部（５''）をそれぞれの作業ロール（２）から解放してそれをロール保持具カートリッジ（３）を取り出すための水平面を妨げない位置（５'''）まで持って行くために第二延長部（５''）の制御位置から収縮位置まで移行するのに適していることを特徴とする請求項６に記載の圧延機スタンド。
8. 前記第一液圧カプセル（４''）が、可動上端タイプであり、ロールのシール保持具ヨークに作用する可動ピストン（１９）と、該可動ピストン（１９）が滑る中空ピストン（２０）と、固定外部シリンダー（２１）とを備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の圧延機スタンド。
9. ロール−シール組立体を釣り合わせるための装置は、伸縮性の旋回するハンマーヘッドが設けられたシリンダーを備えることを特徴とする請求項８に記載の圧延機スタンド。
10. 圧延軸を規定し、請求項１〜９のいずれかに記載の圧延機スタンド（１）を複数備えてなり、前記圧延機スタンドは、順に配置され、圧延軸を通過する垂直軸に向かって、前のものに対して１８０°の角度で傾斜しており、ロール保持具カートリッジ（３）が圧延機の個々のスタンドから圧延機それ自体の二つの側部に選択的に取り出されることを特徴とする棒状体を圧延するための圧延機。
11. 二つの側部シフトシステムが設けられ、圧延機のそれぞれの側部に、圧延軸と平行な方向に沿って移動するプラットホーム（１１）をそれぞれ備えることを特徴とする請求項１０に記載の圧延機。
12. それぞれの移動可能なプラットホーム（１１）が、それぞれの液圧シリンダー（１５）によって制御されることを特徴とする請求項１１に記載の圧延機。
13. 作業ロール（２）を交換するため、請求項１〜９のいずれかに記載の圧延機スタンド内側の作業位置から前記スタンド（１３）外側の側部位置（３'）にロール保持具カートリッジ（３）を取り出す方法であって、
    第一延長部（５）及び第二液圧カプセル（４'）が水平に配置された側に配置した第二延長部（５'）の作業ロール延長部継ぎ手を切り離す工程と；
    ロール保持具カートリッジ（３）の抽出側に配置された、第二延長部（５''）を支持するための延長部保持装置（９）を作動させる工程と；
    更なる第二延長部（５''）をそれぞれの作業ロール（２）から解放するようにスライド（８）を作動させ、全前方位置から全後方位置にスライド（８）を滑らせる工程と；
    ロール保持具カートリッジ（３）を取り出すための水平面を妨げない位置（５'''）まで前記第二延長部（５''）を持って行くために、延長部保持装置（９）を下げる工程と；
    前記作業位置から前記外側側部位置まで前記水平面に沿ってロール保持具カートリッジ（３）を取り出す工程と
    を備えることを特徴とする方法。

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