KR20100112434A - 다이캐스팅 금형의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각장치로서, 특히 금형에 발생한 크랙을 통해 냉각장치 내부로 용탕이 침투하면, 용탕의 이동을 차단하여서 용탕이 상기 냉각장치의 외부로 비산되는 것을 방지하게 되므로, 금형 보수로 인한 금형 보수비 및 작업시간을 단축할 뿐만 아니라, 작업자의 안전을 도모하는 이점을 제공한다.
다이캐스팅 금형, 쿨러헤드, 급수파이프, 급수밸브, 배수밸브

Description

다이캐스팅 금형의 냉각장치{Apparatus for cooling of die-casting mold}
본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형에 발생한 크랙을 통해 냉각장치 내부로 용탕이 침투하면, 용탕의 이동을 차단할 수 있는 다이캐스팅 금형의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 다이캐스팅 금형은, 금형의 내부에 삽입 배치된 파이프로 냉각수를 순환시켜서 금형을 냉각시킨다. 이러한, 다이캐스팅 금형의 냉각방식은 Line type 냉각방식과 Spot type 냉각방식으로 구분된다.
상기 Line type 냉각방식은 제품이 주조되는 금형의 성형공간 형상이 완만하여 전체적인 냉각을 하기 위한 부분에 설치하고, 상기 Spot type 냉각방식은 금형의 성형공간 형상이 좁고 깊은 부위 중 제품의 품질상 냉각이 필수적인 부위에 설치한다.
이 중에서, 상기 Spot type 냉각방식은 금형의 성형공간 형상이 좁고 깊은 부위에 설치되는 관계로, 상기 파이프가 끼워진 홀에서부터 성형공간까지의 금형의 두께가 얇기 때문에, 금형이 주조압력을 이기지 못하고 크랙이 발생하는 경우가 있다.
그런데, 상기와 같이 금형에 크랙이 발생하면, 크랙을 통하여 성형공간으로부터 상기 파이프의 내부로 용탕이 침투하게 되고, 상기 파이프의 내부로 침투되는 용탕은 상기 파이프의 내부로 공급되는 냉각수보다 높은 압력으로 침투하기 때문에, 공급되는 냉각수를 밀어내면서 냉각장치의 외부로 비산하게 된다.
상기와 같이, 용탕이 비산하게 되면 냉각장치를 비롯한 금형부품을 훼손하게 되고, 비산된 용탕이 응고된 후에 이를 제거하기 위해서 녹여야 하므로, 이에 따른 금형 보수비 및 작업시간이 증가할 뿐만 아니라, 비산되는 용탕에 의한 작업자의 안전상의 문제점이 있어 왔다.
본 발명은 금형에 발생한 크랙을 통해 냉각장치 내부로 용탕이 침투하면, 용탕의 이동을 차단하여서 용탕이 상기 냉각장치의 외부로 비산되는 것을 방지하게 되므로, 금형 보수로 인한 금형 보수비 및 작업시간을 단축할 뿐만 아니라, 작업자의 안전을 도모할 수 있는 다이캐스팅 금형의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 금형의 냉각을 위해 상기 금형의 내부에 배치된 급수통로 및 배수통로와 연결되는 이동통로가 형성된 쿨러헤드와, 상기 쿨러헤드의 이동통로에 배치되어, 냉각수를 공급받아 상기 급수통로로 공급하는 급수파이프와, 상기 급수파이프의 일단에 배치되어, 공급되는 냉각수의 압력이, 상기 급수파이프 내부의 압력보다 크면 상기 급수파이프로 냉각수를 공급하고, 작으면 상기 급수파이프로부터 냉각수의 역류를 차단하는 급수밸브와, 상기 급수파이프의 타단에 배치되고 상기 급수통로 및 상기 배수통로와 연결되어, 상기 배수통로로부터 배출되는 냉각수의 압력이 설정압력보다 작으면 상기 급수통로로 냉각수를 공급하고, 크면 상기 배수통로로부터 배출되는 냉각수의 배출을 차단하는 배수밸브를 포함하는 다이캐스팅 금형의 냉각장치를 제공한다.
본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 냉각장치는, 금형에 발생한 크랙을 통해 냉각장치 내부로 용탕이 침투하면, 급수밸브와 배수밸브가 용탕의 이동을 차단하여서 용탕이 상기 냉각장치의 외부로 비산되는 것을 방지하게 되므로, 금형 보수로 인한 금형 보수비 및 작업시간을 단축할 뿐만 아니라, 작업자의 안전을 도모할 수 있는 효과가 있다.
상기한 효과가 있는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설 명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 다이캐스팅 금형의 냉각장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 냉각장치는, 금형(10)의 내부에 배치되는 외부파이프(20)와, 외부파이프(20)의 내부공간으로 삽입되어, 상기 내부공간을 냉각수가 공급되는 급수통로(35)와 냉각수가 배출되는 배수통로(25)로 구획하는 내부파이프(30)와, 급수통로(35) 및 배수통로(25)와 연결되는 이동통로(45)가 형성된 쿨러헤드(40)를 포함하여 구성된다.
쿨러헤드(40)의 일측에는 급수구커넥터(50)와 배수구커넥터(60)가 삽입되고, 급수구커넥터(50)와 배수구커넥터(60)는 각각 냉각수가 이동되는 호스(미도시)와 연결되어 급수구커넥터(50)를 통해 냉각수를 쿨러헤드(40)로 공급하고, 쿨러헤드(40)로 공급된 냉각수는 급수통로(35)를 이동하면서 금형을 냉각시킨 후, 배수통로(25)로 이동되어 다시 쿨러헤드(40)로 이동된 후, 배수구커넥터(60)를 통해 금형의 외부로 배출된다.
쿨러헤드(40)의 이동통로(45)는, 쿨러헤드(40)의 길이방향으로 일단은 막히고 타단이 개방되어 형성되며, 일측으로 급수구커넥터(50)와 배수구커넥터(60)에 각각 연통된다.
쿨러헤드(40)의 타단이 개방되어 형성된 이동통로(45)에는, 외부파이프(20)와 내부파이프(30)가 삽입된다.
쿨러헤드(40)의 이동통로(45)에는, 급수구커넥터(50)로부터 냉각수를 공급받 는 급수파이프(70)가 외부파이프(20)와 내부파이프(30)로부터 이격되어 배치된다.
급수파이프(70)의 일단에는, 급수구커넥터(50)로부터 공급되는 냉각수의 압력이 급수파이프(70) 내부의 압력보다 크면 급수파이프(70)로 냉각수를 공급하고, 급수파이프(70) 내부의 압력보다 작으면 급수파이프(70)로부터 냉각수의 역류를 차단하는 급수밸브(80)가 연결된다.
금형(10)에 크랙이 발생되어 급수통로(35) 및 배수통로(25)에 용탕이 침투하면, 용탕의 침투압력으로 인해 급수파이프(70)의 내부압력이 증가하게 되는데, 이와 같이 급수파이프(70)의 내부압력이 증가하면, 급수구커넥터(50)로부터 쿨러헤드(40)의 이동통로(45)로 공급되는 냉각수의 압력이 급수파이프(70) 내부의 압력보다 작게 된다. 이 때, 급수밸브(80)가 냉각수의 역류를 차단함으로써, 용탕의 흐름을 차단하게 된다.
급수밸브(80)는 냉각수를 일방향으로만 흐르게 제어하여서 냉각수의 역류를 차단하는 밸브인 체크밸브나, 전자기를 이용하여 냉각수를 흐르게 하거나 차단할 수 있는 밸브인 솔레노이드밸브가 사용될 수 있다. 하지만, 본 실시 예에서 급수밸브(80)는 상기 체크밸브나 상기 솔레노이드밸브가 아닌, 쿨러헤드(40)의 내부에 형성된 급수밸브 이동공간(42)에 이동 가능토록 배치되어, 급수밸브 이동공간(42)의 내벽에 밀착되거나 떨어짐으로써, 급수파이프(70)로 냉각수를 공급하거나 차단할 수 있다.
급수밸브(80)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 급수밸브 이동공간(42)에서 f만큼의 거리를 이동 가능토록 배치된다.
또한, 급수파이프(70)의 타단에는, 급수통로(35) 및 배수통로(25)와 연결되어, 배수통로(25)로부터 배출되는 냉각수의 압력이 설정압력보다 작으면 급수통로(35)로 냉각수를 공급하고, 배수통로(25)로부터 배출되는 냉각수의 압력이 설정압력보다 크면 배수통로(25)로부터 배출되는 냉각수의 배출을 차단하는 배수밸브(90)가 연결된다.
금형(10)에 크랙이 발생되어 급수통로(35) 및 배수통로(25)에 용탕이 침투하면, 용탕의 침투압력으로 인해 배수통로(25)의 내부압력이 증가하게 되는데, 이와 같이 배수통로(25)의 내부압력이 증가하여서 상기 설정압력보다 커지면, 배수밸브(90)가 배수통로(25)로부터 배출되는 냉각수의 배출을 차단함으로써, 용탕의 흐름을 차단하게 된다.
배수밸브(90)도 급수밸브(80)와 마찬가지로, 상기 체크밸브나 상기 솔레노이드밸브가 사용될 수 있지만, 본 실시 예에서 배수밸브(90)는, 쿨러헤드(40)의 내부에 형성된 배수밸브 이동공간(44)의 내부에 이동 가능토록 배치되어, 배수통로(25)로부터 배출되는 냉각수의 압력에 의해, 배수밸브 이동공간(44)의 내벽에 밀착되거나 떨어짐으로써, 배수통로(25)로부터 냉각수를 배출하거나 차단할 수 있다.
쿨러헤드(40)에는, 배수밸브 이동공간(44)에서 연장되되, 배수밸브 이동공간(44)보다 직경이 작게 형성되는 탄성부재 안착공간(46)이 형성되고, 탄성부재 안착공간(46)에는 배수밸브(90)를 탄지하는 탄성부재(100)가 배치된다.
탄성부재(100)는 코일스프링으로 이루어져서, 급수파이프(70)가 관통한다.
탄성부재(100)는 소정의 탄성력으로 배수밸브(90)를 지지하게 되는데, 이러 한 탄성부재(100)는, 배수통로(25)를 통해 배출되는 냉각수의 압력에 의해 배수밸브(90)가 배수밸브 이동공간(44)에서 이동되지 않도록 함과 동시에, 금형에 크랙이 발생되어 급수통로(35)와 배수통로(25)로 용탕이 침투하였을 경우에는, 용탕의 침투 압력에 의해 배수밸브(90)가 배수밸브 이동공간(44)에서 이동될 수 있는 탄성력을 가진다.
즉, 탄성부재(100)의 탄성력은 상기 설정압력으로 작용하여, 배수통로(25)를 통해 배출되는 냉각수의 압력이 탄성부재(100)의 탄성력보다 작으면, 배수밸브(90)는 급수통로(35)로 냉각수를 공급하고, 배수통로(25)를 통해 배출되는 냉각수의 압력이 탄성부재(100)의 탄성력보다 크면, 배수밸브(90)는 배수통로(25)로부터 배출되는 냉각수의 배출을 차단한다.
도 2는 도 1에 도시된 급수밸브(80)의 상세도 및 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 급수밸브(80)는, 급수밸브 이동공간(42)에서 이동됨에 따라, 경사지게 형성된 급수밸브 이동공간(42)의 내벽에 밀착되거나 떨어짐으로써, 급수파이프(70)로 냉각수를 공급하거나 차단하는 경사부(85)가 형성된다.
급수밸브(80)는, 급수파이프(70)가 삽입될 수 있도록 소정깊이 파인 급수파이프 삽입부(82)와, 급수파이프 삽입부(82)로부터 연장되어 파인 냉각수 급수부(84)와, 냉각수 급수부(84)로부터 분지되어 급수밸브(80)의 외측면까지 연장된 적어도 하나의 냉각수 유입부(86)가 형성된다.
냉각수 급수부(84)는 급수밸브(80)를 관통하여 형성되지 아니하고, 급수밸브(80)에 소정깊이로 형성된다.
냉각수 유입부(86)는 급수밸브(80)의 원주방향으로 복수개 형성될 수 있는데, 급수파이프(70)로의 냉각수 공급을 원활하게 하기 위해서는, 복수개 형성된 냉각수 유입부(86)의 단면적의 합이, 냉각수 급수부(84)의 단면적과 거의 동등한 면적이 되는 것이 바람직하다.
급수밸브(80)는, 냉각수 급수부(84)가 급수파이프 삽입부(82)보다 직경이 작게 형성되어, 급수파이프(70)가 급수파이프 삽입부(82)에 삽입된 후 안착되는 제1 환형턱부(88)가 형성된다.
냉각수 유입부(86)는, 금형에 크랙이 발생하여 냉각수 급수부(84)로 침투된 용탕의 흐름을 방해하기 위해서, 급수밸브(80)의 외측면으로부터 냉각수 급수부(84)로 갈수록 하향 경사지게 형성된다.
도 3은 도 1에 도시된 배수밸브(90)의 상세도 및 사시도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 배수밸브(90)는, 길이방향으로 관통되어 급수통로(35)와 연통되는 관통공(95)이 형성되고, 관통공(95)의 일단에는 급수파이프(70)가 삽입되는 급수파이프 삽입부(92)가 형성되고, 관통공(95)의 타단에는 내부파이프(30)가 삽입되는 내부파이프 삽입부(94)가 형성된다.
배수밸브(90)는, 급수파이프 삽입부(92)와 내부파이프 삽입부(94)와의 사이에 배치되고, 급수파이프 삽입부(92)와 내부파이프 삽입부(94)보다 직경이 작게 형성되는 제2 환형턱부(96)가 형성된다.
급수파이프(70)는, 일단이 급수밸브(80)에 형성된 제1 환형턱부(88)에 안착되고, 타단이 배수밸브(90)에 형성된 급수파이프 삽입부(92)에 삽입된 후, 배수밸 브(90)에 형성된 급수파이프 삽입부(92)에서 도 5에 도시된 h만큼의 거리를 이동 가능토록 배치된다.
배수밸브(90)는, 냉각수의 누수를 방지하기 위해 급수파이프 삽입부(92)에 급수파이프(70)의 외측면과 밀착되는 패킹(93)이 배치된다.
배수밸브(90)는, 관통공(95)으로부터 이격되어 환형으로 형성되고, 배수통로(25)와 연통되어 소정깊이 파인 냉각수 배출부(98)가 형성된다.
배수밸브(90)는, 냉각수 배출부(98)로부터 분지되어 배수밸브(90)의 외측면까지 연장된 적어도 하나의 냉각수 배출공(99)이 형성된다.
냉각수 배출공(99)은 배수밸브(90)의 원주방향으로 복수개 형성될 수 있는데, 배수통로(25)로부터 냉각수의 배출을 원활하게 하기 위해서는, 복수개 형성된 냉각수 배출공(99)의 단면적의 합이, 배수통로(25)의 단면적보다 같거나 크게 형성되는 것이 바람직하다.
도 4는 도 1에 도시된 급수밸브(80)의 정상상태의 작동도, 도 5는 도 1에 도시된 배수밸브(90)의 정상상태의 작동도이다.
도 1과 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 냉각장치의 정상상태의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 초기에 급수밸브(80)는 급수밸브 이동공간(42)에서 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 f만큼의 틈새를 두고, 경사부(85)가 급수밸브 이동공간(42)의 내벽에 밀착된 상태이고, 배수밸브(90)는 탄성부재(100)의 탄성력에 의해 배수밸브 이동공간(44)의 상측에 접촉된 상태로서, 급수파이프(70)가 급수파이프 삽입부(92)에 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, h만큼의 틈새를 두고 삽입된 상태이다.
이러한 상태에서, 급수구커넥터(50)로부터 쿨러헤드(40)의 이동통로(45)로 냉각수가 공급되면, 냉각수는 급수밸브(80)를 밀어올리게 되고, 이로 인해 급수밸브(80)는 f만큼 상측으로 이동되어 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 경사부(85)가 급수밸브 이동공간(42)의 내벽과 g만큼의 틈새를 유지하게 된다.
이 때, 급수파이프(70)는 급수밸브(80)와 함께, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 배수밸브(90)의 급수파이프 삽입부(92)에서 h만큼 상측으로 이동된다.
한편, 급수밸브(80)가 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 상태를 유지하기 위해서는, g의 단면적이 c의 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
이 후, 냉각수는 틈새 g를 통해 급수밸브(80)의 냉각수 유입부(86)를 거쳐 냉각수 급수부(84)로 이동된 후, 급수파이프(70)를 통해 배수밸브(90)의 제2 환형턱부(96)를 거쳐 급수통로(35)를 이동하면서 금형과 열교환된 후, 배수통로(25)로 이동되어 배수밸브(90)의 냉각수 배출부(98)를 거쳐 냉각수 배출공(99)을 통해 쿨러헤드(40)의 이동통로(45)로 이동된 후, 배수구커넥터(60)를 통해 외부로 배출된다.
도 6은 도 1에 도시된 급수밸브(80)의 용탕 침투상태의 작동도, 도 7은 도 1에 도시된 배수밸브(90)의 용탕 침투상태의 작동도이다.
도 1과 도 6 및 도 7를 참조하여, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 냉각장치의 용탕 침투상태의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 금형에 크랙이 발생되어 급수통로(35) 및 배수통로(25)로 용탕이 침투 한다. 이 때, 급수통로(35)로 침투하는 용탕의 압력을 K라고 하고, 배수통로(25)로 침투하는 용탕의 압력을 M이라고 하면, K는 급수밸브(80)를 밀어올리는 냉각수의 압력보다 크기 때문에, 급수통로(35)로 침투한 용탕은 배수밸브(90)의 제2 환형턱부(96)를 거쳐 급수파이프(70)로 이동된 후, 급수밸브(80)의 냉각수 급수부(84)로 이동되면서 용탕의 관성력으로 급수밸브(80)를 도면상 아래로 밀게 되고, 이로 인해 급수밸브(80)는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 경사부(85)가 급수밸브 이동공간(42)의 내벽에 밀착되어 용탕의 흐름이 차단된다.
또한, 용탕이 배수통로(25)로부터 배수밸브(90)의 냉각수 배출부(98)로 유입되면, M은 탄성부재(100)의 탄성력보다 크기 때문에, 배수밸브(90)는 탄성부재(100)를 압착시키면서, 도 7의 (a)에 도시된 p가 0의 값을 가지도록 도면상 아래로 이동되어, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 상태가 되고, 이로 인해 배수밸브(90)의 냉각수 배출부(98)로 이동된 용탕은, 냉각수 배출공(99)을 통해 배수밸브 이동공간(44)으로 이동되지만, 더 이상 용탕의 흐름은 계속되지 아니한다.
이때, 급수파이프(70)도 배수밸브(90)와 함께 도면상 아래로 이동되고, 이로 인해 급수밸브(80)도 도면상 아래로 이동되어, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 경사부(85)가 급수밸브 이동공간(42)의 내벽에 밀착되어서 용탕의 흐름이 차단된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 다이캐스팅 금형의 냉각장치를 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 급수밸브의 상세도 및 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 배수밸브의 상세도 및 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 급수밸브의 정상상태의 작동도,
도 5는 도 1에 도시된 배수밸브의 정상상태의 작동도,
도 6은 도 1에 도시된 급수밸브의 용탕 침투상태의 작동도,
도 7은 도 1에 도시된 배수밸브의 용탕 침투상태의 작동도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10:금형 20:외부파이프
25:배수통로 30:내부파이프
35:급수통로 40:쿨러헤드
42:급수밸브 이동공간 44:배수밸브 이동공간
45:이동통로 46:탄성부재 안착공간
50:급수구커넥터 60:배수구커넥터
70:급수파이프 80:급수밸브
82:급수파이프 삽입부 84:냉각수 급수부
85:경사부 86:냉각수 유입부
88:제1 환형턱부 90:배수밸브
92:급수파이프 삽입부 93:패킹
94:내부파이프 삽입부 95:관통공
96:제2 환형턱부 98:냉각수 배출부
99:냉각수 배출공 100:탄성부재

Claims (5)

  1. 금형의 냉각을 위해 상기 금형의 내부에 배치된 급수통로 및 배수통로와 연결되는 이동통로가 형성된 쿨러헤드;
    상기 쿨러헤드의 이동통로에 배치되어, 냉각수를 공급받아 상기 급수통로로 공급하는 급수파이프;
    상기 급수파이프의 일단에 배치되어, 공급되는 냉각수의 압력이, 상기 급수파이프 내부의 압력보다 크면 상기 급수파이프로 냉각수를 공급하고, 작으면 상기 급수파이프로부터 냉각수의 역류를 차단하는 급수밸브; 및
    상기 급수파이프의 타단에 배치되고 상기 급수통로 및 상기 배수통로와 연결되어, 상기 배수통로로부터 배출되는 냉각수의 압력이 설정압력보다 작으면 상기 급수통로로 냉각수를 공급하고, 크면 상기 배수통로로부터 배출되는 냉각수의 배출을 차단하는 배수밸브;를 포함하는 다이캐스팅 금형의 냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 쿨러헤드에는, 상기 급수밸브가 이동 가능토록 배치되는 급수밸브 이동공간이 형성되고,
    상기 급수밸브는, 상기 급수밸브 이동공간에서 이동됨에 따라, 상기 급수밸브 이동공간의 내벽에 밀착되거나 떨어짐으로써, 상기 급수파이프로 냉각수를 공급하거나 차단하는 다이캐스팅 금형의 냉각장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 급수밸브는,
    상기 급수파이프가 삽입될 수 있도록 소정깊이 파인 급수파이프 삽입부와,
    상기 급수파이프 삽입부로부터 연장되어 파인 냉각수 급수부와,
    상기 냉각수 급수부로부터 분지되어 상기 급수밸브의 외측면까지 연장된 적어도 하나의 냉각수 유입부가 형성되는 다이캐스팅 금형의 냉각장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 쿨러헤드에는, 상기 배수밸브가 이동 가능토록 배치되는 배수밸브 이동공간과,
    상기 배수밸브 이동공간에서 연장되되, 상기 배수밸브 이동공간보다 직경이 작게 형성되는 탄성부재 안착공간이 형성되고,
    상기 탄성부재 안착공간에는, 상기 배수밸브를 탄지하는 탄성부재가 배치되는 다이캐스팅 금형의 냉각장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 배수밸브는,
    상기 급수통로와 연통되는 관통공이 형성되고,
    상기 관통공의 일단에는 상기 급수파이프가 삽입되는 급수파이프 삽입부가 형성되고, 타단에는 상기 내부파이프가 삽입되는 내부파이프 삽입부가 형성되며,
    상기 관통공으로부터 이격되어 형성되고, 상기 배수통로와 연통되어 소정깊 이 파인 냉각수 배출부가 형성되고,
    상기 냉각수 배출부로부터 분지되어 상기 배수밸브의 외측면까지 연장된 적어도 하나의 냉각수 배출공이 형성되는 다이캐스팅 금형의 냉각장치.
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