WO1991017940A1 - Schneckendosierer - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a screw feeder for metering free-flowing bulk material according to the preamble of claim 1.
- Screw feeders of this type are generally known. They are used for the exact dosing of chemical, pharmaceutical, cosmetic and other products in small quantities from 10 cm 3 up to large containers of 10 kg.
- the metering takes place on a volumetric basis with known unit bulk weights of the products to be metered, the metering quantity for a given metering device being determined by the number of revolutions of its screw conveyor.
- toner material as used in xerographic copying machines is to be regarded as extremely difficult to dose. This material behaves like water in a screw feeder and therefore flows out of the tube if a hermetic seal at the lower end is missing.
- the invention is based on the object of specifying a screw feeder of the type mentioned at the outset with which even bulk goods which are difficult to handle, in particular those which are highly flowable, can be metered with increased accuracy.
- the invention provides a locking device that can be easily retrofitted to an existing screw feeder. As a special advantage it should be noted that it contains no moving parts. This locking device not only solves the task, but also eliminates all other problems inherent in the known locking devices on screw feeders.
- the locking device according to the invention can be operated in such a way that the annular chamber which surrounds the porous bush acting like a sieve is exposed to a negative pressure via the suction connection when the conveyor screw comes to a standstill.
- the consequence of this is that the air located between its solid components is extracted from the bulk material in the region of the bushing, so that the bulk material grains cake together and immediately block the free cross section of the bushing.
- the inner diameter of the socket up to about 15% smaller than that of the pipe.
- the transition area between the different diameters should advantageously have a conical bevel.
- this bevel is formed on the bush.
- the socket itself advantageously consists of a material which is as fine-pored as possible in order to prevent clogging of pores.
- a sintered metal has proven to be particularly advantageous for this purpose. With it, it is possible to dose even very fine-grained material, such as toner powder, without clogging the pores.
- the lower end wall of the bushing is covered by the housing which forms the annular chamber with the bushing in such a way that it is closed to the outside in order to avoid air entry which could only impair the vacuum effect without contributing to the treatment of the goods to be dosed.
- the bushing has a length of 1/4 to 2/3 of its inside diameter.
- the negative pressure to which the annular chamber is to be exposed in order to produce the effect sought by the invention is of the order of magnitude of approximately 500 hPa with conveyor screw diameters between approximately 10 mm and 80 mm. Such negative pressures can be applied very easily with jet pumps. Due to the lack of mechanical links that have to be controlled, a very high cycle speed during dosing can be achieved using the invention. Another advantage of the invention is an extremely space-saving design, which allows the tube with the locking device to be surrounded with a molded tube without difficulty, as is generally used in tubular bag machines.
- Fig. 1 shows a commercially available screw feeder
- Fig. 2 ierers the lower end of the Schneckendos after
- Fig. 1 shows a commercially available screw feeder and only serves to show the area of application of the present invention.
- 1 consists of a stand 1 with a vertically adjustable support plate 2 for supporting a container into which bulk material is to be metered, a cantilever arm 3 and a funnel-shaped fastener attached to its underside Bulk material storage container 4, to which a metering tube 5 connects at the bottom.
- a screw conveyor 6 (FIG. 2) which can be driven by an electric motor 7 via a transmission device, not shown, which is attached laterally to the cantilever arm 3.
- a transmission device not shown
- the metering tube 5 has a cylindrical inner cross section, and the screw conveyor 5 is dimensioned in such a way that its spirals are at a small distance from the inner wall of the metering tube 5 in order to prevent product damage, chip formation and the like. to avoid.
- Practice teaches that the screw conveyor 6 is automatically centered in the metering tube 5 during operation of the bulk material.
- the motor 7 is rotated during operation for predetermined periods of time so that the screw 6 conveys a predetermined bulk volume down.
- the lower end of the metering tube 5 continues in a bushing 9, which in the present case has an inner diameter that is approximately 10% smaller than the metering tube 5.
- the transition area between the different diameters is one Bevel 10, which is cone-shaped and is formed on the inside of the socket 9.
- the bushing 9 consists of a highly porous, very fine-pored material, in particular of sintered metal, which is shown in FIG. 2 by appropriate puncturing.
- the bushing 2 has a length that corresponds to approximately two thirds of its inside diameter. It is held in place by a housing 11 of essentially cylindrical outline, which surrounds the lower end region of the metering tube 5 and is held there by means of a grub screw 12 or the like.
- the housing 11 has an outlet opening 13, the diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the bushing 9.
- the housing 11 is undercut so that it bears against the inside of the lower end wall 14 of the socket 9.
- the housing 11 is provided with an undercut 15 over approximately 80% of the length of the bushing 9, which together with the bushing 9 forms an annular chamber 16.
- This backward rotation 15 can also be longer and possibly extend over almost the entire length of the bushing, but if possible annular projections should remain, as shown, in order to center the bushing 9 in the housing 11.
- a channel 17 which penetrates the housing 11 opens into the annular chamber 16 and a fitting 18 is screwed into the outer end thereof, with the aid of which a suction hose 19 is connected to the channel 17.
- the suction hose 19 only needs to have a relatively small cross-section since the flow rate in the suction hose is very low due to the low negative pressure required to operate the device.
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Abstract
Es wird ein Schneckendosierer für rieselfähiges Schüttgut angegeben, bei dem am unteren Ende des Dosierrohres (5) eine Sperreinrichtung angeordnet ist, die den Nachlauf von Schüttgut aus dem Dosierrohr im Stillstand der im Dosierrohr angeordneten Förderschnecke behindern soll. Diese Sperreinrichtung besteht aus einer feinporigen, gasdurchlässigen, vorzugsweise zylindrischen Buchse (9), die einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen mit dem des Rohres (5) übereinstimmt, und die sich an das Auslassende des Rohres (5) anschliesst und aussen von einem Gehäuse (11) umgeben ist, das mit der Buchse (9) eine ringförmige Kammer (16) ausbildet, in die ein Sauganschluss (17) mündet. Im Betrieb wird die Kammer (16) im Stillstand oder auch im Betrieb der Förderschnecke (6) einem Unterdruck ausgesetzt, der zur Folge hat, dass dem zu dosierenden Schüttgut im Bereich der Buchse (9) der Luftanteil entzogen wird, so dass es im Stillstand der Förderschnecke zu einem Zusammenbacken des Schüttguts in der Buchse kommt, was einen Nachlauf verhindert.
Description
Schneckendosierer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckendosierer zum Dosieren von rieselfähigem Schüttgut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schneckendosierer dieser Art sind allgemein bekannt. Sie dienen der genauen Dosierung von chemischen, pharmazeuti¬ schen, kosmetischen und anderen Produkten in Kleinstmengen ab 10 cm3 bis in Großgebinde von 10 kg. Die Dosierung er¬ folgt auf volu etri scher Grundlage bei bekannten Einheits¬ schüttgewichten der zu dosierenden Produkte, wobei die Dosiermenge bei gegebenem Dosierer durch die Anzahl der Um¬ drehungen seiner Förderschnecke bestimmt ist.
Aufgrund der vertikalen Anordnung des Rohres mit der darin enthaltenen Förderschnecke kommt es beim Dosieren von sehr leicht rieselfähigem Gut zu einem gewissen Nachlauf nach dem Stillstand der Förderschnecke, der beim Dosieren in Betracht gezogen werden muß. Da ein solcher Nachlauf nicht konstant ist, sind der Dosiergenauigkeit Grenzen gesetzt. Als Abhilfe ist bereits in Betracht gezogen worden, an der Mündung des Rohres, d.h. an seinem Auslaßende, eine Sperr¬ vorrichtung anzuordnen, beispielsweise in Form von Stäben, die quer in die Rohrmündung hineinragen, oder in Form von schwenkbaren Klappen oder von Schiebern, die in den Öffnungs¬ querschnitt bewegt werden, wenn die Förderschnecke angehal¬ ten wird. Diese Maßnahmen sind nicht nur aufwendig, unzuver¬ lässig und dem Verschleiß unterworfen, sie stören auch den Betrieb, können verschmutzen und sind insbesondere bei sehr leicht fließfähigen Materialien nicht in der Lage, die
ihnen zugedachte Aufgabe zufriedenstellend und mit hoher Ge¬ nauigkeit zu erfüllen.
Als ausgesprochen schwierig zu dosierendes Schüttgut ist beispielsweise Tonermaterial anzusehen, wie es in xero- graphischen Kopiergeräten verwendet wird. Dieses Material verhält sich in einem Schneckendosierer wie Wasser und fließt daher aus dem Rohr aus, wenn ein hermetischer Ab¬ schluß am unteren Ende fehlt.
Mechanische Absperrorgane in Form von Schiebern, Klappen und dgl. weisen darüberhinaus den nachteil auf, daß sie bei empfindlichen Schüttgütern Zerstörungen hervorrufen können. Beispielsweise sind sie in der Lage, Agglomerate aufzubrechen. Feststehende Einbauten, wie Stifte oder Draht¬ gitter, die sich ständig im Weg des zu dosierenden Gutes befinden, führen zu einer Verwirbelung desselben mit der daraus resultierenden Staubbildung beim Dosieren. Außerdem besteht die Tendenz, daß im Schüttgut mitgeführte Fasern beispielsweise von Textil- oder Papiersäcken, aus denen das Schütt¬ gut zugeführt wurde, sich an solchen festen Einbauten festsetzen und den Ausgang des Dosierers allmählich zusetzen.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß keine der beschrie¬ benen Maßnahmen, die ein Nachlaufen von Schüttgut nach dem Stillstand der Förderschnecke verhindern sollen, in der Lage ist, die ihr zugewiesene Aufgabe unter allen Umständen befriedigend zu erfüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schnecken¬ dosierer der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem auch schwer handhabbare Schüttgüter, insbesondere solche, die hoch-fließf hig sind» it gesteigerter Genauigkeit dosiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin¬ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung gibt eine Sperreinrichtung an, die an einem vorhandenen Schneckendosierer sehr leicht nachgerüstet werden kann. Als besonderer Vorteil ist anzumerken, daß sie keinerlei bewegliche Teile enthält. Diese Sperreinrichtung löst nicht nur die gestellte Aufgabe, sondern beseitigt auch alle anderen Probleme, die den bekannten Sperreinrich¬ tungen an Schneckendosierern innewohnen.
Die Sperreinrichtung nach der Erfindung kann in der Weise betrieben werden, daß der ringförmigen Kammer, die die poröse, wie ein Sieb wirkende Buchse umgibt, über de Saug¬ anschluß einem Unterdruck ausgesetzt wird, wenn die Förder¬ schnecke zum Stillstand kommt. Die Folge davon ist, daß dem Schüttgut im Bereich der Buchse die zwischen seinen festen Bestandteilen befindliche Luft entzogen wird, sodaß die Schüttgutkörner zusammenbacken und den freien Querschnitt der Buchse augenblicklich verstopfen.
Es ist aber auch möglich, den genannten Unterdruck auch während des Betriebs der Förderschnecke aufrechtzuerhalten. Dabei wird dem Schüttgut überraschenderweise der ihm von der Förderschnecke vermittelte Drall vollständig entzogen, sodaß es aus der Buchse wie eine Säule oder ein kompakter Strang austritt. Aufgrund des Luftentzuges, den das Schüttgut in der Buchse erfährt, treten die Schüttgutpartikel in engem gegenseitigem Abstand aus der Buchse aus, und die "Säule" behält auf einem relativ großen Längenabschnitt ihre Konfiguration. Die Folge ist eine verminderte Staubentwicklung und eine von Anfang an gesteigerte Packungsdichte in dem mit dem Schüttgut zu befüllenden Behälter. Bei der letztgenannten Betriebsart sind somit irgendwelche Steuerungen, die in Ab¬ hängigkeit vom Dosierzyklus auszuführen wären, nicht not¬ wendig .
Es ist vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser der Buchse
bis etwa 15% kleiner als der des Rohres ist. Um Stauerschei¬ nungen und Ablagerungen zu vermeiden, sollte in diesem Falle der Übergangsbereich zwischen den verschiedenen Durch¬ messern vorteilhafterweise eine konische Abschrägung auf¬ weisen. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorzu¬ ziehen, wenn diese Abschrägung an der Buchse ausgebildet ist.
Die Buchse selbst besteht vorteilhafterweise aus einem mög¬ lichst feinporigen Material, um eine Verstopfung von Poren zu verhindern. Ein Sintermetall hat sich für diesen Zweck als besonders vorteilhaft erwiesen. Mit ihm ist es möglich, auch sehr feinkörniges Material, wie beispielsweise Toner¬ pulver, zu dosieren, ohne daß es zu Porenverstopfungen kommt.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die untere Stirnwand der Buchse von dem Gehäuse, das mit der Buchse die ringförmige Kammer ausbildet, so abgedeckt ist, daß sie nach außen geschlosssen ist, um dort einen Lufteintritt zu vermeiden, der die Unter¬ druckwirkung nur beeinträchtigen könnte, ohne zu der Behand¬ lung des zu dosierenden Gutes beizutragen.
Für die Erzielung eines ausreichenden Abschlusses, der ein Nachlaufen von zu dosierendem Schüttgut nach dem Stillstand der Förderschnecke vermeidet, genügt es, wenn die Buchse eine Länge von 1/4 bis 2/3 ihres Innendurchmessers aufweist.
Der Unterdruck, dem die Ringkammer auszusetzen ist, um die von der Erfindung angestrebte Wirkung hervorzubringen, liegt in der Größenordnung von etwa 500 hPa bei Förder¬ schneckendurchmessern zwischen etwa 10 mm und 80 mm. Solche Unterdrücke können sehr einfach mit Strahlpumpen aufgebracht werden .
Aufgrund fehlender mechanischer Glieder, die gesteuert werden müssen, läßt sich unter Einsatz der Erfindung eine sehr hohe Taktgeschwindigkeit beim Dosieren erzielen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist eine äußerst raumsparende Bauweise, die es erlaubt, das Rohr mit der Sperreinrichtung ohne Schwierigkeit mit einem Formrohr zu umgeben, wie es bei Schlauchbeutelmaschinen im allgemeinen eingesetzt wird. Schließlich ist anzumerken, daß es mit Hilfe der Sperreinrichtung auch möglich ist, in der Endphase eines Dosiervorganges das Schüttgut zu be- gasen, indem z.B. über eine gesonderte Leitung (bei gesperrter Saugleitung) der Ringkammer um die Buchse ein geeignetes, insbesondere inertes, Bega- sungsfluid (N2, C02 oder dgl.) zugeführt wird, das dann mit der letzten Teilmenge des Schüttgutes in das aufnehmende Behältnis gelangt.
Außerdem sei angemerkt, daß die Erfindung auch bei fluidi- sierten Produkten ohne Einschränkungen einsetzbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen handelsüblichen Schneckendosierer, und
Fig. 2 den unteren Endbereich des Schneckendos ierers nach
Fig. 1 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab im
Axi al schnitt , Einzelheiten der Sperreinrichtung zeigend .
Fig. 1 zeigt einen handelsüblichen Schneckendosierer und dient nur dazu, das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Der Schneckendosierer nach Fig. 1 besteht aus einem Ständer 1 mit einer vertikal daran verstellbar ge¬ führten Abstützplatte 2 zum Abstützen eines Behälters, in den Schüttgut eindosiert werden soll, einem Auslegerarm 3 und einem an dessen Unterseite befestigten trichterförmigen
Schüttgutvorratsbehälter 4, an den sich unten ein Dosier¬ rohr 5 anschließt. In dem Dosierrohr 5 befindet sich eine Förderschnecke 6 (Fig. 2), die über eine nicht dargestellte Transmissionseinrichtung von einem Elektromotor 7 antreibbar ist, der seitlich an dem Auslegerarm 3 befestigt ist. Mit 8 ist ein Zulauf für den Trichter 4 bezeichnet. Weitere Ein¬ zelheiten brauchen an dieser Stelle nicht erläutert zu werden, da sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Das Dosierrohr 5 hat zylindrischen Innenquerschnitt, und die Förderschnecke 5 ist im Durchmesser so bemessen, daß ihre Wendeln geringen Abstand von der Innenwand des Dosierrohres 5 haben, um Produktbeschädigung, Spanbildung u.a. zu vermeiden. Die Praxis lehrt, daß die Förderschnecke 6 im Betrieb vom Schüttgut selbsttätig im Dosierrohr 5 zentriert wird. Der Motor 7 wird im Betrieb für vorgegebene Zeitperioden so in Drehung versetzt, daß die Schnecke 6 ein vorbestimmtes Schüttgutvolumen nach unten fördert.
Wie Fig. 2 zeigt, setzt sich das untere Ende des Dosier¬ rohres 5 in einer Buchse 9 fort, die im vorliegenden Falle einen um etwa 10% geringeren Innendurchmesser aufweist, als das Dosierrohr 5. Der Übergangsbereich zwischen den unter¬ schiedlichen Durchmessern weist eine Abschrägung 10 auf, die kegelstu pfförmig ist und innen an der Buchse 9 ausge¬ bildet ist. Die Buchse 9 besteht aus einem hochporösen, sehr feinporigem Material, insbesondere aus Sintermetall, was in Fig. 2 durch eine entsprechende Punktierung darge¬ stellt ist. Die Buchse 2 hat im vorliegenden Beispiel eine Länge, die etwa zwei Drittel ihres Innendurchmessers ent¬ spricht. Sie wird von einem Gehäuse 11 von im wesentlichem zylindrischem Umriß an ihrem Platz gehalten, das den unteren Endbereich des Dosierrohres 5 umgibt und mittels einer Madenschraube 12 oder dgl. daran festgehalten ist. Das Ge¬ häuse 11 weist eine Austrittsöffnung 13 auf, deren Durch¬ messer etwa dem Innendurchmesser der Buchse 9 entspricht.
Im Bereich der Austrittsöffnung 13 ist das Gehäuse 11 so hinterschnitten, daß es innen an der unteren Stirnwand 14 der Buchse 9 anliegt. Das Gehäuse 11 ist im vorliegenden Beispiel über etwa 80% der Länge der Buchse 9 mit einer Hinterdrehung 15 versehen, die zusammen mit der Buchse 9 eine ringförmige Kammer 16 ausbildet. Diese Hinterdrehung 15 kann auch länger sein und sich ggf. über fast die gesamte Länge der Buchse erstrecken, doch sollten nach Möglichkeit ringförmige Ansätze zurückbleiben, wie dargestellt, um die Buchse 9 in dem Gehäuse 11 zu zentrieren.
In die ringförmige Kammer 16 mündet ein das Gehäuse 11 durchsetzender Kanal 17, in dessen äußeres Ende ein Fitting 18 eingeschraubt ist, mit dessen Hilfe ein Saugschlauch 19 an den Kanal 17 angeschlossen ist. Der Saugschlauch 19 braucht nur einen verhältnismäßig geringen Querschnitt auf¬ zuweisen, da aufgrund des geringen Unterdrucks, der zum Betrieb der Vorrichtung erforderlich ist, die Strömungs¬ rate in dem Saugschlauch sehr gering ist.
Sofern der Schneckendosierer mit einem Formrohr betrieben wird, umgibt dieses das Rohr 5 zusammen mit dem Gehäuse 11 und dem Saugschlauch 19, der sich somit im Zwischenraum zwi¬ schen dem Formrohr und dem Dosierrohr 9 erstreckt. Er ist dadurch gegen eine Berührung durch den zu befüllenden Schlauchbeutel geschützt.
Praktische Versuche mit extrem fluiden Schüttgütern, wie beispielsweise das schon erwähnte Tonerpulver, haben erwie¬ sen, daß mit Hilfe der Erfindung eine Dosiergenauigkeits- steigerung beim volumetrischen Dosieren um etwa den Faktor 3 möglich ist, mit anderen Worten, der Ungenauigkeitsprozent- satz läßt sich auf etwa ein Drittel seines urpsrüngl ichen Wertes vermindern.
Es versteht sich, daß der in der Ringkammer zur Wirkung zu bringende Unterdruck vom Innendurchmesser der Buchse, d.h. von der Größe des Querschnitts, über den der Unterdruck in dem zu dosierenden Schüttgut wirken soll, abhängt und daß es daher Grenzen für den Buchsendurchmesser gibt, jenseits denen die Unterdruckwirkung unzureichend sein kann. Ver¬ suche haben indessen bestätigt, daß in dem interessierenden Bereich zu dosierender Mengen und der dafür in der Praxis verwendeter Schneckendosierer mit Förderschneckendurch¬ messern bis etwa 80 mm die Erfindung ohne Einschränkung einsetzbar ist und ihre vorteilhaften Wirkungen entwickelt.
Claims
1. Schneckendosierer zum Dosieren von rieselfähigem Schütt¬ gut, enthaltend ein im wesentlichen vertikal angeordnetes Dosierrohr mit zylindrischem Innenquerschnitt mit einem oberen Einlaßende und einem unteren Auslaßende, eine in dem Dosierrohr konzentrisch angeordnete Förderschnecke, die zum Zwecke der Abgabe von in das Einlaßende eingegebenem Schütt¬ gut in Drehung versetzbar ist, und eine Sperreinrichtung am Auslaßende des Rohres, die einen Nachlauf von Schüttgut aus dem Auslaßende im Stillstand der Förderschnecke behindert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sperreinrichtung aus einer feinporigen, gasdurchlässigen Buchse (9) besteht, die einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen mit dem des Dosierrohres (5) übereinstimmt, und die sich an das Auslaßende des Dosierrohres (5) anschließt und außen von einem Gehäuse (11) umgeben ist, das mit der Buchse (9) eine ringförmige Kammer (16) ausbildet, in die ein Saugan¬ schluß (17) mündet, wobei das Gehäuse (11) benachbart dem unteren Ende der Buchse (9) eine Auslaßöffnung (13) auf¬ weist, die einen dem Innendurchmesser der Buchse (9) ent¬ sprechenden oder etwas kleineren Durchmesser aufweist.
2. Schneckendosierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Innendurchmesser der Buchse (9) bis etwa 15% kleiner als der des Dosierrohres (5) ist.
3. Schneckendosierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß im Übergangsbereich zwischen den verschiedenen Durchmessern eine konische Abschrägung (10) vorhanden ist.
4. Schneckendosierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Abschrägung (10) an der Buchse (9) ausgebildet ist.
5. Schneckendosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) an der unteren Stirnwand (14) der Buchse (9), diese Stirnwand (14) voll¬ ständig überdeckend, anliegt.
6. Schneckendosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (9) aus Sintermetall besteht.
7. Schneckendosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (9) eine Länge auf¬ weist, die etwa 1/4 bis 2/3 ihres Innendurchmessers beträgt.
8. Schneckendosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) Zentrierein¬ richtungen für die Buchse (9) aufweist.
9. Schneckendosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) mit der Buchse (9) lösbar am Dosierrohr (5) befestigt ist.
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