WO2002040189A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer aluminiumfolie aus einem aluminiumwerkstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer aluminiumfolie aus einem aluminiumwerkstoff Download PDF

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Heino Buddenberg
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
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    • B21B45/0275—Cleaning devices
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
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    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys

Definitions

  • the invention relates to a method for producing or a device for processing a foil from an aluminum material, in which method the foil is subjected to at least one cold rolling pass with the aid of at least one roll stand.
  • the invention also relates to a film made of an aluminum material per se.
  • the lacquered foils described are used, for example, as so-called push-through foils, such as those on the back of pharmaceutical blister packs. These push-through foils are subject to high demands with regard to optical uniformity due to the high quality impression required.
  • these foils are regularly subjected to only one processing step between a rewinding and a reeling station.
  • the processing takes place, for example, with the help of a roll stand or roller shears.
  • the films After cutting on a roller shear, the films, which are generally at least partially double-rolled, are separated from an aluminum material and wound up separately.
  • the present invention is based on the object of providing a method for producing or a device for processing a film made of an aluminum material, in which or with the aid of which the surface of the film is related a degreasing and / or a heat treatment is treated reproducibly and in a defined manner or a film made of an aluminum material with a defined Surface condition in terms of paintability and / or heat treatment is provided.
  • the previously derived and demonstrated object for a method for producing a film from an aluminum material is achieved in that the metallic surface of the film is at least partially subjected to a plasma treatment before reeling with the aid of the treatment station after the last rolling pass.
  • a plasma treatment can easily be integrated in conventional production processes for films, also in combination with a second treatment station between the uncoiling and reeling, and enables a defined, reproducible treatment of the surface of the film before reeling.
  • the chemical state of the surface of the film which is decisive for later painting is suitably adjusted by quantitatively reducing and / or homogenizing the coating of the surface with rolling oil using the plasma treatment. It has been shown that plasma treatment of a surface of a film covered with a rolling oil results in partial degreasing with simultaneous homogenization of the remaining rolling oil occupancy. This setting of a defined, homogeneous surface coverage at a reduced level on a hard-rolled film compared to a conventional, untreated film coated with rolling oil enables, for example, the use of less expensive coating systems in a subsequent painting process for Aluminum foils.
  • a heat treatment of the film can be carried out in a defined manner with the help of the plasma treatment.
  • semi-hard states can be defined by partially recrystallizing the hard-rolled foil.
  • heat treatment is generally carried out over the entire cross-section of the foil.
  • the method according to the first teaching of the invention is further developed in that the plasma treatment is carried out under atmospheric pressure. It has been shown that a plasma treatment under atmospheric pressure is readily suitable to achieve the desired results in the surface treatment. This possibility of plasma treatment under atmospheric pressure further simplifies the integration of the method according to the first teaching of the invention in the production process. Finally, the method according to the first teaching of the invention is designed in that the plasma treatment is carried out after the film has been cut. This plasma treatment, which is arranged after cutting, ensures that only parts of the metallic surface of the film which are actually processed are treated. In addition, the arrangement of the plasma treatment after the film has been cut can ensure that, in the case of double-rolled films, the films which are generally separated after the cut can also be subjected to the desired plasma treatment on the surfaces adjacent to one another during double rolling.
  • the object outlined above for a device for processing a film made of an aluminum material with a decoiling station, at least one treatment station and at least one coiling station is achieved in that at least one plasma generator for generating a plasma at least in front of a coiling station as a treatment station part of the surface of the film is provided.
  • the device according to the second teaching of the invention preferably has a control unit for controlling the intensity of the plasma generated by the plasma generator.
  • a roller shear is provided in the device in accordance with the second teaching of the invention in the direction of travel of the film, it is ensured that the reduction and / or homogenization of the rolling oil occupancy occurs at a time when this rolling oil occupancy for Processing is no longer necessary or no new rolling oil coating is applied to the film during processing.
  • the present invention relates to a film made of an aluminum material, in which the above-mentioned object is achieved in that the film has a metallic surface that is at least partially subjected to a plasma treatment. It has been shown that the surface quality of a metallic surface originally coated with rolling oil after a plasma treatment on the one hand by the quantitative reduction and / or homogenization of the coating of the surface with rolling oil on the other hand but also by the remaining residues from the plasma treatment of a particularly advantageous properties with rolling oil coated surface have in particular for later painting and / or the film is advantageously changed in its material properties or its structural structure by the heat treatment with the aid of plasma treatment.
  • the single figure schematically shows a perspective view of a detail of an exemplary embodiment of a device according to the invention for producing an aluminum foil.
  • the device for producing an aluminum foil shown in the single figure has a plasma generator 1 for generating a plasma 2 on the surface of an aluminum foil 3.
  • the occupancy of the surface of the uncoated and bright-rolled aluminum foil 3 by rolling oil 4 in the transport direction in front of the plasma generator 1 is indicated schematically. Furthermore, an inhomogeneity 5 is shown in the single figure when it is coated with rolling oil, which would lead to a painting error without treatment of the surface of the aluminum foil 3.
  • the plasma generator 1 is in the illustrated embodiment in a device for processing the film, which is arranged after the last device, which has a rolling stand, since in each subsequent rolling pass, rolling oil would come to the surface again, thereby eliminating the advantageous homogenization and reduction of the rolling oil occupancy would.
  • the plasma generator 1 is arranged for the final surface treatment in front of a reeling station, not shown, in particular behind a roller shear.
  • This arrangement enables the production of a film which, for example, is very suitable as a starting material for the subsequent production of a push-through film for pharmaceutical blister packaging.
  • the corresponding processing comprises in particular a painting process which, as described above, leads to a substantially improved end product in the case of an aluminum foil according to the invention.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Folie aus einem ALuminiumwerkstoff, bei welchem die Folie mit Hilfe mindestens eines Walzgerüstes mindestens einem Kaltwalzstich unterzogen wird. Die Oberflächenbeschaffenheit und/oder die Gefügestruktur der Folie lassen sich erfindungsgemäß dadurch verbessern, daß die metallische Oberfläche der Folie mit Hilfe einer Behandlungsstation nach dem letzten Walzstich zumindest teilweise einer Plasmabehandlung vor dem Aufhaspeln unterzogen wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Alu-miniuπ-folie aus einem Alu-miniumwerkstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Folie aus einem Aluminiumwerkstoff, bei welchem Verfahren die Folie mit Hilfe mindestens eines Walzgerüstes mindestens einem Kaltwalzstich unterzogen wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Folie aus einem Aluminiumwerkstoff an sich.
Bei der Herstellung von Folien aus Aluminiumwerkstoffen, die später vor der weiteren Verwendung lackiert werden sollen, ist problematisch, das Walzöl in zeitlich und örtlich veränderlicher Verteilung auf der Folienoberfläche nach den letzten Kaltwalzstich haftet. Zur Lackierung der walzharten Folie sind bislang spezielle Lacksysteme erforderlich, die eine ausreichende Haftung auf der walzölbenetzten Folienoberfläche sicherstellen sollen. Auch mit diesen speziellen Lacksystemen gelingt es nicht, eine Haftvermittlung für den Fall größerer Inhomogenitäten der Walzölbelegung sicherzustellen. Diese mangelende Haftvermittlung führt regelmäßig zu einem mangelhaften Ergebnis der Lackierung, welche sich insbesondere als optischer Mangel zeigt.
Die beschriebenen lackierten Folien werden beispielsweise als sogenannte Durchdrückfolien eingesetzt, wie sie auf der Rückseite von Pharma-Blisterverpackungen verwendet werden. An diese Durchdrückfolien werden auf Grund der erforderlichen hohen Qualitätsanmutung hohe Ansprüche bezüglich einer optischen Gleichmäßigkeit gestellt.
Bekannte Methoden zur Entfettung durch flüssige Entfettungsmittel lassen sich zur Reinigung von Aluminiumfolien häufig aus verschiedenen Gründen - beispielsweise aufgrund der hohen Transportgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Aluminiumfolien - nicht sinnvoll einsetzen. Insbesondere läßt sich mit den bekannten Verfahren zur Entfettung keine definierte Wärmebehandlung der Folie erzielen.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Folien aus Aluminiumwerkstoffen werden diese Folien regelmäßig nur einem Bearbeitungsschritt zwischen einer Abhaspei- und einer Aufhaspelstation unterzogen. Die Bearbeitung erfolgt dabei beispielsweise mit Hilfe eines Walzgerüstes oder einer Rollenschere. Nach dem Zuschnitt auf einer Rollenschere werden die in der Regel zumindest teilweise doppelt gewalzten Folien aus einem Aluminiumwerkstoff getrennt und separat aufgehaspelt.
Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung bzw. eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Folie aus einem Aluminiumwerkstoff zur Verfügung zu stellen, bei dem bzw. mit Hilfe derer die Oberfläche der Folie in Bezug auf eine Entfettung und/oder eine Wärmebehandlung reproduzierbar und definiert behandelt wird bzw. eine Folie aus einem Aluminiumwerkstoff mit einem definierten Oberflächenzustand im Hinblick auf Lackierbarkeit und/oder Wärmebehandlung zur Verfügung gestellt wird.
Gemäß einer ersten Lehre der Erfindung wird die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung einer Folie aus einem Aluminiumwerkstoff dadurch gelöst, daß die metallische Oberfläche der Folie mit Hilfe der Behandlungsstation nach dem letzten Walzstich zumindest teilweise einer Plasmabehandlung vor dem Aufhaspeln unterzogen wird. Eine derartige Plasmabehandlung läßt sich ohne weiteres in konventionelle Herstellungsverfahren für Folien auch in Kombination mit einer zweiten Behandlungsstation zwischen dem Ab- und Aufhaspeln integrieren und ermöglicht eine definierte, reproduzierbare Behandlung der Oberfläche der Folie vor dem Aufhaspeln.
Der für eine spätere Lackierung maßgebliche chemische Zustand der Oberfläche der Folie wird gemäß einer ersten Ausgestaltung der ersten Lehre der Erfindung dadurch in geeigneter Weise eingestellt, daß mit Hilfe der Plasmabehandlung die Belegung der Oberfläche mit Walzöl quantitativ reduziert und/oder homogenisiert wird. Es hat sich gezeigt, daß eine Plasmabehandlung einer mit einem Walzöl belegten Oberfläche einer Folie eine teilweise Entfettung bei gleichzeitiger Homogenisierung der verbleibenden Walzölbelegung zur Folge hat. Diese Einstellung einer definierten, homogenen Oberflächenbelegung auf reduziertem Niveau auf einer walzharten Folie gegenüber einer konventionellen, unbehandelten und mit Walzöl belegten Folie ermöglicht beispielsweise den Einsatz kostengünstigerer Lacksysteme bei einem nachfolgenden Lackiervorgang für Aluminiumfolien. Die Verringerung der Inhomogenitäten bei der Oberflächenbelegung mit Walzöl der walzharten Folie als Vormaterial für den Lackiervorgang ermöglicht einen genauer dosierten, sparsamen Einsatz von Lacken während des Lackiervorgangs und führt zu einer verbesserten Gleichmäßigkeit der Qualität der lackierten Folie hinsichtlich optischer Homogenität und Lackhaftung.
Beispielsweise über die Einstellung der Transportgeschwindigkeit der Folie aus einem Aluminiumwerkstoff gegenüber der eine Plasmabehandlung durchführenden Behandlungsstation kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der ersten Lehre der Erfindung mit Hilfe der Plasmabehandlung definiert eine Wärmebehandlung der Folie durchgeführt werden. Hierdurch lassen sich definiert halbharte Zustände durch teilweise Rekristallisation der walzharten Folie herstellen. Bei der Plasmabehandlung von Folien aus Aluminiumwerkstoffen erfolgt hierbei in der Regel eine Wärmebehandlung über den gesamten Querschnitt der Folie.
Eine weitere Ausgestaltung erfährt das Verfahren gemäß der ersten Lehre der Erfindung dadurch, daß die Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck durchgeführt wird. Es hat sich gezeigt, daß eine Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck ohne weiteres geeignet ist, die gewünschten Ergebnisse bei der Oberflächenbehandlung zu erzielen. Durch diese Möglichkeit der Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck vereinfacht sich die Integration des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der Erfindung in dem Produktionsprozeß weiter. Schließlich wird das Verfahren gemäß der ersten Lehre der Erfindung dadurch ausgestaltet, daß die Plasmabehandlung nach einem Zuschnitt der Folie vorgenommen wird. Durch diese nach dem Zuschnitt angeordnete Plasmabehandlung wird sichergestellt, daß nur Teile der metallischen Oberfläche der Folie behandelt werden, die tatsächlich weiterverarbeitet werden. Darüber hinaus läßt sich durch die Anordnung der Plasmabehandlung nach dem Zuschnitt der Folie gewährleisten, daß für den Fall von doppelt gewalzten Folien auch die in der Regel nach dem Zuschnitt getrennten Folien auf den beim Doppeltwalzen aneinander anliegenden Oberflächen der gewünschten Plasmabehandlung unterzogen werden können.
Gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung ist die oben aufgezeigte Aufgabe für eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Folie aus einem Aluminiumwerkstoff mit einer Abhaspelstation, mindestens einer Behandlungsstation und mindestens einer Aufhaspelstation dadurch gelöst, daß vor einer Aufhaspelstation als Behandlungsstation zumindest ein Plasmagenerator zur Erzeugung eines Plasmas an zumindest einem Teil der Oberfläche der Folie vorgesehen ist. Zu den Vorteilen einer Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung wird auf die in Bezug auf das Verfahren gemäß der ersten Lehre der Erfindung beschriebenen Vorteile verwiesen.
Um eine Steuerung der Reduzierung und/oder Homogenisierung der Walzölbelegung zu ermöglichen, weist die Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung vorzugsweise eine Steuereinheit zur Steuerung der Intensität des vom Plasmagenerator erzeugten Plasmas auf. Dadurch, daß gemäß einer weiteren Ausgestaltung in Laufrichtung der Folie vor dem Plasmagenerator eine Rollenschere in der Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung vorgesehen ist, ist sichergestellt, daß die Reduzierung und/oder Homogenisierung der Walzölbelegung zu einem Zeitpunkt geschieht, in dem diese Walzölbelegung zur Bearbeitung nicht mehr notwendig ist bzw. keine neue Walzölbelegung bei der Bearbeitung auf die Folie aufgebracht wird.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer dritten Lehre eine Folie aus einem Aluminiumwerkstoff, bei dem die oben aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst ist, daß die Folie eine metallische, zumindest teilweise einer Plasmabehandlung unterzogene Oberfläche aufweist. Es hat sich gezeigt, daß die Oberflächenbeschaffenheit einer ursprünglich mit Walzöl belegten metallischen Oberfläche nach einer Plasmabehandlung einerseits durch die quantitative Reduzierung und/oder Homogenisierung der Belegung der Oberfläche mit Walzöl andererseits aber auch durch die verbleibenden Rückstände aus der Plasmabehandlung einer mit walzölbelegten Oberfläche besonders vorteilhafte Eigenschaften insbesondere für eine spätere Lackierung aufweisen und/oder die Folie durch die Wärmebehandlung mit Hilfe der Plasmabehandlung in ihren Materialeigenschaften bzw. ihrer Gefügestruktur vorteilhaft verändert ist.
Die beschriebenen Vorteile einer Folie gemäß der dritten Lehre der Erfindung ermöglichen eine besonders vorteilhafte Verwendung dieser Folie zur Herstellung einer Durchdrückfolie für eine Pharma-Blisterverpackung. Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, daß erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bearbeitung einer Folie aus einem Aluminiumwerkstoff, als auch eine erfindungsgemäße Folie aus einem Aluminiumwerkstoff auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise einerseits verwiesen auf die den Patentansprüchen 1, 6 und 9 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung .
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in einer perspektivischen Ansicht schematisch einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Aluminiumfolie.
Die in der einzigen Figur dargestellte Vorrichtung zur Herstellung einer Aluminiumfolie weist einen Plasmagenerator 1 zur Erzeugung eines Plasmas 2 an der Oberfläche einer Aluminiumfolie 3 auf.
In der einzigen Figur ist die Belegung der Oberfläche der unbeschichteten und walzblanken Aluminiumfolie 3 durch Walzöl 4 in Transportrichtung vor dem Plasmagenerator 1 schematisch angedeutet. Weiter ist in der einzigen Figur eine Inhomogenität 5 bei der Belegung mit Walzöl dargestellt, die ohne eine Behandlung der Oberfläche der Aluminiumfolie 3 zu einem Lackierfehler führen würde.
Schließlich ist in der einzigen Figur angedeutet, daß die Oberflächenbelegung in Transportrichtung hinter dem Plasmagenerator 1 reduziert und homogenisiert ist. Dies führt zu deutlich verbesserten Eigenschaften der Aluminiumfolie 3 bei der weiteren Bearbeitung, insbesondere der Lackierung.
Der Plasmagenerator 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Vorrichtung zur Bearbeitung der Folie, die nach der letzten Vorrichtung, die ein Walzgerüst aufweist, angeordnet, da in jedem anschließenden Walzstich wieder Walzöl auf die Oberfläche gelangen würde, wodurch die vorteilhafte Homogenisierung und Reduzierung der Walzölbelegung aufgehoben würde.
Weiter ist der Plasmagenerator 1 zur abschließenden Oberflächenbehandlung vor einer nicht dargestellten Aufhaspelstation, insbesondere hinter einer Rollenschere angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht die Herstellung einer Folie, die sich beispielsweise sehr gut als Ausgangsmaterial zur anschließenden Herstellung einer einer Durchdrückfolie für eine Pharma-Blisterverpackung eignet. Die entsprechende Bearbeitung umfaßt insbesondere einen Lackiervorgang, der, wie oben beschrieben, bei einer erfindungsgemäßen Aluminiumfolie zu einem wesentlich verbesserten Endprodukt führt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Folie aus einem Aluminiumwerkstoff, bei welchem die Folie mit Hilfe mindestens eines Walzgerüstes mindestens einem Kaltwalzstich unterzogen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die metallische Oberfläche der Folie mit Hilfe einer Behandlungsstation nach dem letzten Walzstich zumindest teilweise einer Plasmabehandlung vor dem Aufhaspeln unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit Hilfe der Plasmabehandlung die Belegung der Oberfläche mit Walzöl quantitativ reduziert und/oder homogenisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit Hilfe der Plasmabehandlung eine Wärmebehandlung des Flachproduktes durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Plasmabehandlung nach einem Zuschnitt der Folie vorgenommen wird.
6. Vorrichtung zur Bearbeitung einer Folie (3) aus einem Aluminiumwerkstoff, mit einer Abhaspelstation, mindestens einer Behandlungsstation zur Behandlung der Folie und mindestens einer Aufhaspelstation, insbesondere zur Verwirklichung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor der Aufhaspelstation als Behandlungsstation zumindest ein Plasmagenerator (1) zur Erzeugung eines Plasmas (2) an zumindest einem Teil der Oberfläche der Folie (3) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Steuereinheit zur Steuerung der Intensität des vom Plasmagenerators (1) erzeugten Plasmas vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Laufrichtung der Folie (3) vor dem Plasmagenerator (1) eine Rollenschere vorgesehen ist.
9. Folie aus einem Aluminiumwerkstoff, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Folie eine metallische, zumindest teilweise einer Plasmabehandlung unterzogene Oberfläche aufweist .
10. Verwendung einer Folie nach Anspruch 9 zur Herstellung einer Durchdrückfolie für eine Pharma- Blisterverpackung .
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