KR100739406B1 - 선형 모터 전선 부설 장치 및 방법 - Google Patents

선형 모터 전선 부설 장치 및 방법 Download PDF

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튀센크룹 트란스라피트 게엠베하
엔케이티 케이블스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상면판(上面板; 10) 아래에 위치한 유도자(15)의 홈(14) 내에 적어도 1개의 선형 모터 전선을 부설하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 상기 상면판(10) 위에서 이동시킬 수 있는 차량(31)과, 전선(16)의 공급기(34)와, 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40)와, 상기 전선(16)을 상기 공급기(34)로부터 인출하여 상기 장치(36)로 이송하는 공급 장치(35)와, 상기 전선(16)을 상기 홈(14) 내부로 압입(壓入)시키는 압입 공구(42)를 포함한다. 본 발명은 상기 차량(31)에 대하여 이동시킬 수 있는 캐리지(46)를 제공함으로써, 홈의 간격 치수가 변화하더라도, 전선의 자동 부설을 가능하게 하는 기술적 과제를 해결하고 있다. 상기 캐리지는 상기 상면판(10) 아래에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 장치(36, 40) 및 압입 공구(42)는 상기 상면판 위에 배치된다. 홈(14)의 위치 및 간격(A)을 측정하는 측정 장치(52)도 역시 제공되며, 상기 측정 데이터의 처리 및 상기 캐리지(46)와 상기 장치(36, 40) 및 압입 공구(42)의 위치를 제어하기 위한 컴퓨터도 역시 제공된다. 또한, 본 발명은 상기 부설 장치에 대응하는 적어도 1개의 선형 모터 전선 부설 방법에 관한 것이다.

Description

선형 모터 전선 부설 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR INSTALLING A LINEAR MOTOR LINE}
본 발명은 궤도의 상면판(上面板; cover plate) 하측면에 홈이 하향 개방되어 부착된 선형 모터의 연장된 유도자(誘導子)의 홈과 유도자 패키지 내부 중 어느 하나 또는 이들 양자에 3상(三相) 교류 권선을 부설하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
DE 3737 719 A2호에는 궤도의 상면판 위에서 이동 가능한 부설 차량 및 그 작동 방법이 기재되어 있다. 그 작동 순서는 주로 다음의 단계로 구성되어 있다.
- 권선상(卷線相)들은 차량에 장착된 공급기로부터 상기 차량에 설치된 만곡 장치에 공급된다.
- 상기 만곡 장치에서, 각 권선상은 사행부(蛇行部; meander)로 만곡되고, 만곡된 상태로 홀더(holder) 내에 도입된다.
- 상기 홀더는 홈 간격에 해당하는 일정 거리의 스트립(strip) 위에서 서로 연결된다.
- 상기 스트립의 홀더 내에 놓이는 권선은 지브(jib)를 경유하여 상기 상면판의 하측면으로 안내되고, 여기서 일정 수단에 의하여 상기 유도자의 홈 내부에 압입(壓入)된다.
본 발명의 실시 상태가 첨부 도면에 요약되어 있다.
도 1은 본 발명의 부설 장치의 2가지 예를 나타내고,
도 2는 캐리지 측면도를 나타내며,
도 3은 권선 헤드 측면도를 나타내고,
도 4는 사행부 형성 장치를 나타내며,
도 5는 기존의 기술 상태에 따른 장치를 나타낸다.
상기 발명에 따르면, 홈 간격의 치수 및 권선 구조(사행부 형성)의 치수는 홀더를 사용함으로써 확실하게 정해진다. 이 방법은 상기 사행부의 치수에 있어서의 어떠한 공차나 치수 편차도 고려하지 않는다.
그러나, 공차 또는 치수 편차는 거의 항상 일어난다. 제조 공차 및 유도자 패키지 또는 궤도의 맞대기 이음(butt joint)에서의 공차의 두 가지 공차가 있다. 더욱이, 외부 궤도 내의 홈의 간격은 내부 궤도보다 어느 정도 크기 때문에, 상기 홈간의 거리는 만곡된 부위에서는 일정하지 않다. 한편, 유도자 패키지가 사용되는 경우에는, 상기 홈 간의 간격이 그 유도자 패키지 내에서는 일정하지만, 경로차(經路差)를 상쇄하려면 내부 궤도보다 외부 궤도에서의 유도자 패키지 간격이 더 커지게 된다. 나아가, 치수 편차를 수반하는 기후의 영향(열충격)으로 인하여 재료에 변화가 생긴다. 장거리에 걸쳐, 이들 공차는 현저한 치수 차이를 가산하는 수가 있다.
선행 기술로는 또한 전술한 방식의 장치를 개시하고 있는 DE 198 33 418 A1호가 있다. DE 198 33 418 A1호에서는 고정자 홈의 간격 변동의 문제를 언급하기는 하지만, 거기에 제시된 이 문제의 해결책은 단점을 갖는다. 즉, 공지된 장치에서는, 트랙 지지체의 상부 또는 하부에 배치된 고정자의 홈들 내로 예비 성형된 권선 스트랜드를 압입하기 위한 조립 장치와 만곡부 형성 수단의 공간적 분리로 인해, 복잡한 이송 장치가 필요하다. 상기 이송 장치는 설명된 실시예에서 클램프를 가진 무한 순환 로프로 이루어진다. 이송 장치는 많은 초과 비용을 야기하고 기능 장애의 원인이 될 수 있다. 특히, 만곡부 형성 수단으로부터 조립 장치까지 예비 성형된 권선 스트랜드의 2개의 비교적 긴 이송로에는 만곡부의 바람직하지 않은 변형 위험, 특히 연속하는 만곡부 레그 사이의 간격의 연장 위험이 있으며, 이는 질적으로 양호하지 못한 조립 결과를 야기할 수 있다.본 발명의 과제는 홈의 간격 치수에 편차가 있더라도 자동 부설이 가능한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
그 해결책은 독립 청구항의 특징부에 기재되어 있는 장치 및 또 하나의 독립청구항에 기재되어 있는 방법이다. 더 구체적인 구성은 종속항에서 발견될 수 있다.
유도자의 홈 내부에 적어도 1개의 선형 모터 전선을 부설하기 위한 장치는 상면판 위에서 이동시킬 수 있는 적어도 1개의 차량으로 구성된다. 후술하는 바와 같이, 상기 부설 장치는 종합적인 기술적 장비로 구성되므로, 상기 상면판 위에서 하나의 열차(列車)로서 이동시킬 수 있는 여러 개의 차량에 상기 부설 장치의 모듈을 분배하는 것을 목적으로 삼을 수도 있다. 기술적 재료의 무거운 중량 때문에, 상면판의 횡방향 궤도의 경사도를 상쇄하기 위한 설비를 갖춘 (특히 전선 공급과 관련한) 부설 장치를 설비하는 것도 역시 상책일 수 있다. 유도자의 예를 들면, DE 196 20 222 C1호의 기재 내용을 참고할 수 있다.
상기 부설 장치는 통상 케이블 권취기(cable reel) 위에 놓이는 전선 공급기와, 이 전선을 인출하고 만곡(彎曲; bent) 및 절곡(折曲; crimped)시켜 사행부를 형성하는 사행부(蛇行部) 형성 장치에 공급하는 장치와, 상기 사행부를 홈에 결합시키는 수단과, 상기 형성 장치와 수단 및 홈 간격을 측정하는 측정 장비가 수용되고 적어도 부분적으로는 궤도 아래에 배치되고 차량에 대하여 종방향 및 횡방향으로 활주하는 것이 가능한 캐리지와, 측정 데이터를 처리하여 상기 사행부 형성 장치와 상기 캐리지와 수단의 위치 중 하나 이상을 제어하는 컴퓨터 또는 데이터 처리 및 제어 장비로 구성되는 것이 좋다.
단상(單相) 유도자에 대한 부설 공정의 가장 핵심적인 단계들은 다음의 단계들, 즉 부설 장치(이하, '차량'이라고 줄여 부름)를 상면판 위에서 바람직하게는 일정 속도로 이동시키는 단계와, 전선을 케이블 권취기로부터 연속적으로 인출하여 캐리지 내에 통과시키는 단계와, 상기 캐리지 내의 측정 장비에 의하여 홈 간격을 측정하여 이들 측정된 데이터를 상기 사행부 형성 장치로 전송하는 단계와, 상기 사행부 형성 장치에 의하여 정해진 치수에 따라 별도의 주기로 사행부의 2개의 만곡부를 형성하는 단계와, 상(相) 또는 홈의 위치에 따라 상기 2개의 만곡부를 절곡부(折曲部; crimping) 형성 장치에서 절곡시키는 단계와, 압입 공구에 의하여 상기 사행부를 절곡부 형성 장치로부터 상기 홈 내부로 압입(壓入)시키는 단계로 구성된다.
캐리지의 동작 순서는 홈 및 상면판에 대한 정지와, 바람직하게는 차량의 이동을 따라잡아 다음의 압입 위치로 이동하는 이동 순서로 구성된다. 상기 정지 중에, 상기 사행부가 홈 내부로 압입된다.
상기 부설 공정은 상면판의 각 측면에서 유도자의 각 상(相)에 대하여 3회 반복된다. 이 목적을 위하여, 상기 부설 장치는 각 상과 관련된 설비가 마련되어 있는 1개의 캐리지로 구성될 수 있으므로, 상기 3상 전체의 전선은 1회 통과로 부설될 수 있다. 더 간단한 방식에 있어서는, 상기 부설 장치는 1회 통과에 대하여 단상(單相) 전선만이 부설될 수 있도록 단지 1개의 캐리지로 구성된다.
상기 차량은 각 상마다 유도자의 홈 간격을 측정 및 전송하기 위한 장치(광전자 장치와 같은 레이저 측정 시스템이 바람직함)로 구성되는데, 측정치는 캐리지의 정지 또는 이동 중에 취할 수 있다. 측정된 홈 간격은 사행부 형성 장치로 전송되므로, 그 측정된 데이터에 따라 선형 모터 전선의 사행부가 성형될 수 있다.
나아가, 상기 차량에는 온도 측정 장치를 설치하는 것이 좋다. 현재의 온도를 데이터 처리 및 제어 유닛에 전송함으로써, 이 유닛은 상기 사행부 형성 장치와 캐리지의 위치 중 어느 하나 또는 이들 양자를 제어하게 되므로, 정해진 설계 온도로부터의 측정 온도의 편차는 사행부의 만곡 길이의 수정 치수 (±허용 오차)로 전환되어 전송된다.
압입 공구는 전력 경로 측정을 통하여 모니터되고, 컴퓨터에 저장되어 있는 설계 곡선[포락선(包絡線; envelop curve)]과 비교된다. 홈 내부로 압입하는 동안에는 초기 압입 저항을 극복하여야 하며, 압입이 완결된 후에는 저항 증가가 이루어진다. 상기 전력 곡선으로부터의 편차는 캐리지에 결함이 있었다는 것을 나타낸다. 따라서, 상기 자동 조립 순서는 이 임계점에서 특히 모니터되고, 만약 전력 모니터 장치가 상기 조립 순서에 허용할 수 없는 전선의 변형을 초래할 수 있는 결함이 있다는 신호를 전송하는 경우에는 그 조립 순서는 차단된다 .
도 5에는 기존의 기술 상태에 의한 부설 장치가 도시되어 있다. 궤도의 상면판(10) 위에 부설 차량(31)이 있는 것을 볼 수 있다. 전선은 케이블 권취기(34)로부터 인출되고, 상기 차량 내에서 사행부가 성형되어 홀더에 도입된다. 이 홀더는 스트립(1) 상에서 서로 연결되고, 지브(33)를 통해 상면판의 하부측으로 안내되며, 유도자(15) 내의 일정의 장착 수단에 의하여 그 곳에 장착된다.
본 발명은 상기 스트립 상에 장착되는 홀더를 이용하지 않는다. 본 발명에 의한 장치는 도 1a 및 도 1b의 측면도에 나타나 있다. 도 1a 및 도 1b에 나타낸 이들 두 장치간의 차이는, 도 1a에 나타낸 장치는 단상 전선의 부설에 적합한 반면, 도 1b에 나타낸 장치는 1회 통과로 3상 전선을 부설할 수 있다는 데에 있다. 이러한 차이점을 제외하면, 양장치의 특징은 유사하다.
상기 부설 장치는 상면판(10) 위에서 이동 가능한 차량(31)을 포함하고 있다. 나아가, 1개나 3개 전선(16)의 공급기(34)가 마련되는데, 이 공급기(34)는 별도의 차량으로서 각각 구성된다. 상기 차량(31) 및 공급기(34)는 상면판(10)을 따른 이동을 고려하도록 적절히 구성된 안내 소자(20)를 포함하고 있다. 따라서, 부설 중에 상기 차량(31) 및 공급기(34)는 상면판(10)을 따라 이동하는 하나의 열차를 형성한다.
차량(31)에 연결되어 있는 것은 1개의 캐리지(46)인데, 이 캐리지는 각각 상기 상면판(10)을 둘러싸며, 부분적으로 상기 상면판(10) 아래에 배치된다. 각각의 단상 전선(16)용 캐리지(46)에 마련되는 것은 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40)와, 전선(16)을 홈(14) 내부로 압입시키기 위한 압입 공구(42)이다. 나아가, 상기 캐리지(46)에는 공급기(34)로부터 전선(16)을 인출하고, 그 전선(16)을 상기 사행부 형성 장치(36)에 공급하는 장치(35)가 수용되어 있다.
이러한 상태는 도 2의 측면도에 상세히 요약되어 있다. 궤도의 상면판(10) 아래에서는 홈(14)이 마련되어 있는 유도자(15)를 볼 수 있다. 왼쪽으로부터 나오는 전선(16)은 공급 장치(35)를 경유하여 조립 모듈 내로 도입된다. 이 조립 모듈은, 지브로서 차량에 부착되고 측면에서 궤도의 상면판(10)을 둘러싸는 프레임(33) 내에 위치하고 있다. 상기 조립 모듈 내에 차량 또는 프레임(33)에 대하여 상대적으로 수용되어 있는 것은 가동형(可動形) 캐리지(46)이다. 조립 중에, 상기 차량(31)은 화살표 R의 방향으로 이동한다. 단상과 관련한 홈(14)의 간격 A는 레이저 측정 장치(52)에 의하여 광학적으로 스캔된다. 컴퓨터에 의하여 처리된 홈 간격의 측정 데이터에 의하여, 사행부의 2개의 만곡부가 사행부 형성 장치(36) 내에서 만곡된다 (도 4). 주기적으로, 상기 사행부의 2개의 만곡부는 절곡부 형성 장치(40)를 통과하는데, 여기서 상기 사행부의 권선 헤드(16.1)가 절곡된다. 상기 절곡 형성은 도 3에 관련된 기재에서 더 상세하게 설명된다. 상기 캐리지(46)의 단부에 위치하는 것은 상기 전선(16)을 홈(14) 내부로 압입시키는 압입 공구(42)이다. 전력 경로 측정기(56)는 압입 공구(42)를 모니터한다. 나아가, 온도 측정 장치 및 컴퓨터가 갖춰져 있다(도면에는 나타나 있지 않다).
도시되어 있는 상기 조립 유닛에 의하여, 유도자(15)의 일측면에 단상의 전선 사행부가 각각 마련된다. 상기 유도자의 부설을 완료하려면, 3상 전선을 상면판의 양면에 수용시켜야 한다.
도 3에는 상기 사행부의 절곡부가 나타나 있다. 상기 권선 헤드(16.1, 16.2 및 16.3)는 서로 교차 배치되기 때문에 절곡부를 필요로 한다. 권선 헤드를 서로의 위에 부설함으로써, 존재하는 공간을 최적으로 채울 수 있다. 유도자의 제1상의 굴곡형 권선 헤드(16.1)에는 절곡부가 없고, 제2상에서는 1개의 권선 헤드(16.2)만이 한쪽 방향으로 상향 절곡되고, 제3상에서는 양쪽 권선 헤드(16.3)가 상향 절곡된다. 2개 상들의 홈 간격은 참조 부호 A1 및 A2로 표시되어 있는데, 이들 A1 및 A2는 가시(可視) 권선 헤드(16.1, 16.2)의 간격을 나타내고, 참조 부호 A1'는 (상면판 내부 쪽으로 배치되는) 유도자 후측면에 있는 관련 권선 헤드의 거리를 나타낸다.
도 4는 캐리지 내의 사행부 형성 장치(36)의 개략 상면도이다. 전선(16)의 축은 점선으로 나타나 있다. 왼쪽으로부터 진행되는 상기 전선은 만곡부 형성 램(bending ram; 37) 및 2개의 카운터 베어링(38.1, 38.2)을 포함하는 사행부 형성 장치(36) 내에 도입된다. 만곡부 형성 공정 전에, 만곡부 형성 램(37) 및 제1 카운터 베어링(38.1)의 폭(B1, B2)은 컴퓨터로 처리되는 입력 데이터에 일치하도록 조정된다. 상기 폭(B1, B2)은 홈 간격(A1, A2)의 측정 데이터에 대응하는 값으로서, 온도에 대한 ±허용 오차에 대하여 수정된다. 상기 폭의 크기에 따라, 캐리지는 컴퓨터의 입력 데이터에 의하여 위치가 정해지므로, 홈 내로 압입될 때의 측면 편차는 없다. 전선이 정지 카운터 베어링(38.1)에 고정되는 만곡 공정 중에, 상기 만곡부 형성 램(37)은 2 가지 이동을 수행한다. 상기 만곡부 형성 램은 궤도에 수직으로 이동하면서 제1 카운터 베어링(38.1)에 대하여 제1 속도(v1)로 이동한다. 동시에, 제2 카운터 베어링(38.2)은 상기 전선 길이를 회복함에 의하여 제2 속도(v2)로 제1 카운터 베어링(38.1)으로 이동한다. 이 때, 만곡된 사행부들은 내부 및 외부의 권선 헤드가 절곡되는 절곡부 형성 장치(40)에 주기적으로 이송된다.

Claims (15)

  1. 상면판(上面板; 10) 아래에 위치하는 유도자(誘導子; 15)의 홈(14) 내에 적어도 1개의 선형 모터 전선을 부설하기 위한 장치로서,
    - 상기 상면판(10) 위에서 이동할 수 있는 차량(31)과,
    - 선형 모터 전선(16)의 공급기(34)와,
    - 상기 전선(16)의 사행부(蛇行部) 형성 장치(36, 40)와,
    - 상기 전선(16)을 상기 공급기(34)로부터 인출하여 그 전선(16)을 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40)에 공급하는 장치(35)와,
    - 상기 전선(16)을 상기 홈(14) 내로 압입(壓入)하는 공구(42)와,
    - 상기 차량(31)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있고, 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40)가 배치되는 캐리지(46)를 포함하며,
    - 상기 캐리지(46)는 조립식 캐리지로서 적어도 부분적으로 상기 상면판(10) 아래에 배치되며,
    - 상기 캐리지(46) 상에 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)을 압입하기 위한 공구(42)도 배치되고,
    - 상기 홈(14)의 위치 및 간격(A)의 측정 장치(52)가 제공되고,
    - 측정 데이터를 처리하고, 상기 캐리지(46), 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40) 및 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)을 압입하기 위한 공구(42)의 위치를 제어하는 컴퓨터가 구비되는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캐리지(46)는 상기 차량(31)에 대해 종방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 캐리지(46)는 상기 차량(31)에 대해 횡방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40)는 상기 전선(16)의 권선 헤드(16.1, 16.2, 16.3)의 절곡부 형성 장치(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 장치(52)는 광전자식 장치인 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)을 압입하는 동안에 힘 또는 경로를 측정하기 위한 장치(56)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 측정 장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 장치.
  8. 제1항에 따른 장치에 의하여 상면판(10) 아래에 배치된 유도자(15)의 홈(14) 내에 적어도 1개의 선형 모터 전선을 부설하기 위한 방법으로서,
    - 차량(31)을 상기 상면판(10) 상부에서 구동시키고,
    - 상기 전선(16)을 공급기(34)로부터 인출하며,
    - 사행부 형성 장치(36, 40)를 사용하여 상기 전선(16)의 사행부를 성형하고,
    - 공구(42)에 의해 상기 전선(16)을 상기 홈(14) 내로 압입하고,
    - 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40)가 배치된 캐리지(46)를 상기 차량(31)에 대하여 상대적으로 구동시키는 선형 모터 전선 부설 방법에 있어서,
    - 상기 캐리지(46)는 조립식 캐리지이고, 상기 캐리지 상에는 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)을 압입하기 위한 공구(42)도 배치되고, 상기 캐리지(46)는 주행하는 차량(31)에 대해 상대적으로 이동하고, 상기 캐리지(46)는 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)이 압입되는 동안 상기 홈(14)에 대해 실질적으로 정지하고,
    - 측정 장치(52)에 의하여 홈(14)의 위치 및 간격(A)을 결정하여 컴퓨터에 전송하고,
    - 상기 홈(14)의 위치 및 간격(A)을 측정한 데이터에 의하여 컴퓨터로 상기 캐리지(46)의 위치 및 상기 사행부 형성 장치(36, 40)와, 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)을 압입하기 위한 공구(42)의 기능을 제어하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 차량(31)은 일정한 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 홈(14)의 간격(A)은 광전자식으로 측정되는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 컴퓨터에서 상기 홈(14)의 간격(A)의 측정 데이터를 처리하여 만곡부 형성 수단(37, 38)과 상기 캐리지(46)의 위치 중 어느 하나 또는 이들 양자를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 현재 온도를 측정하여, 상기 캐리지(46)의 위치와 상기 전선(16)의 사행부 형성 장치(36, 40) 중 어느 하나 또는 이들 양자를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  13. 제12항에 있어서, 컴퓨터에서 상기 현재 온도의 측정 데이터를 처리하여 상기 캐리지(46)의 위치와 만곡부 형성 수단(37, 38) 중 어느 하나 또는 이들 양자를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 홈(14) 내로 상기 전선(16)을 압입하기 위한 공구(42)의 기능을 모니터하고, 설정 기능과의 편차를 신호화하는 것을 특징으로 하는 선형 모터 전선 부설 방법.
  15. 삭제
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