DE10122763B4 - Device for producing transverse waves on a metal tube - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr.The The invention relates to a device for producing transverse waves on a metal pipe.
Eine
Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr zählt durch
die
Zur Veränderung des Hubs der die Querwellen erzeugenden Kolben-Zylinder-Einheit sind mechanische Anschläge vorgesehen. Hierüber wird der Außendurchmesser der Querwellen eingestellt. Bei einer Änderung der Form der Querwellen müssen auch die Anschläge verändert werden. Der Vorschub des mit Querwellen versehenen Metallrohrs ist ebenfalls nur dadurch veränderbar, dass der entsprechenden Kolben-Zylinder-Einheit mechanische Anschläge zugeordnet sind. Hierdurch wird die Teilung der Querwellen beeinflusst. Eine Änderung ist nur durch ein aufwendiges Verstellen der Anschläge möglich. Die die Verspannung des Metallrohrs gewährleistende Kolben-Zylinder-Einheit wirkt mit einer aufwendig gestalteten mehrfingrigen Spannpatrone zusammen.to change the stroke of the transverse waves generating piston-cylinder unit are mechanical attacks intended. About here becomes the outer diameter set the transverse waves. When changing the shape of the transverse waves also have to the attacks changed become. The feed of the cross-waved metal tube is also only changeable by that associated with the corresponding piston-cylinder unit mechanical stops are. This affects the pitch of the transverse waves. A change is only possible by a complicated adjustment of the attacks. The the Bracing the metal tube ensuring piston-cylinder unit acts with a lavishly designed multi-fingered clamping cartridge together.
Soll die Wellenform geändert werden, ist es notwendig, die Spanneinheit mit den Formbacken vom Gehäuse zu demontieren und nach dem Austausch der Formbacken wieder neu zu montieren.Should changed the waveform It is necessary to tighten the clamping unit with the jaws of the casing dismantle and after the replacement of the mold jaws again new to assemble.
Auf Grund des komplizierten Gesamtaufbaus ist eine entsprechend aufwendige Wartung im Hinblick auf die vielfältigen Möglichkeiten des Undichtwerdens der diversen Kolben-Zylinder-Einheiten notwendig.On The reason of the complicated overall structure is a correspondingly complex Maintenance in view of the many possibilities of leaking the various piston-cylinder units necessary.
Zum
Stand der Technik zählt
ferner die
Gemäß dem Vorschlag
der
Auch die US-PS 3,247,694 offenbart eine vielzylindrige Vorrichtung, um Querwellen an einem Metallrohr herstellen zu können. Zunächst sind zwei Spannaggregate vorgesehen, die mit Form- und Haltewerkzeugen bestückt sind. Diese Form- und Haltewerkzeuge werden jeweils durch hydraulisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten radial zu einem zentralen längs kanalisierten Dorn verlagert. Die Spannaggregate selber stehen jeweils unter dem Einfluss von zwei, in voneinander unabhängige Hydraulikkreise eingebundenen Hubzylindern mit der Folge, dass mittels dieser Hubzylinder die Spannaggregate für sich relativ zum jeweils anderen Spannaggregat verlagerbar sind. Zwischen dem Dorn und der Innenwand des zu verformenden Metallrohrs sind weitere hydraulisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen, die von beiden Seiten des Dorns aus hydraulisch beaufschlagbar sind. Mit Hilfe dieser Kolben-Zylinder-Einheiten können Dichtmittel gegen die Innenwand des zu verformenden Metallrohrs gepresst werden, und zwar jeweils in den Querebenen der Form- und Haltewerkzeuge der Spannaggregate.Also U.S. Patent 3,247,694 discloses a multi-cylinder apparatus for To be able to produce transverse waves on a metal tube. First, there are two clamping units provided, which are equipped with forming and holding tools. These forming and holding tools are each hydraulically acted upon piston-cylinder units radially to a central longitudinal channeled mandrel shifts. The clamping units themselves are each under the influence of two independent hydraulic circuits integrated lifting cylinders with the result that by means of this lifting cylinder the clamping units for can be displaced relative to the other clamping unit. Between the mandrel and the inner wall of the metal tube to be deformed Are more hydraulically actuated piston-cylinder units provided, which can be acted upon hydraulically from both sides of the mandrel. With the help of these piston-cylinder units can seal against the Inner wall of the metal tube to be deformed are pressed, namely each in the transverse planes of the forming and holding tools of the clamping units.
Aufgrund der Vielzahl von hydraulisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheiten ist auch eine große Anzahl von elektrisch betätigbaren Hydraulikventilen vorgesehen, damit die Vielzahl von Bewegungsabläufen bei der Ausformung von Querwellen vollzogen werden kann.by virtue of the variety of hydraulically actuated piston-cylinder units is also a big one Number of electrically operated Hydraulic valves provided to allow the variety of motion sequences the formation of transverse waves can be performed.
Die US-PS 3,512,385 zeigt eine Maschine zum Erzeugen von Faltenbälgen auf. Zwischen zwei Führungskonsolen sind zwei Spannaggregate längsbeweglich auf vier Längsführungen angeordnet. Zwei weitere Haltekonsolen sind vorgesehen, um die longitudinalen Verschiebungen der Spannaggregate zu ermöglichen.The US-PS 3,512,385 shows a machine for producing bellows. Between two management panels Two clamping units are longitudinally movable on four longitudinal guides arranged. Two additional retaining brackets are provided around the longitudinal To allow displacements of the clamping units.
Es sind insgesamt drei Hydraulikzylinder notwendig, um die Spannaggregate zu bewegen. Ein erster Hydraulikzylinder ist vorgesehen, um die Spannaggregate mittels vier Zugstangen aufeinander zu zu bewegen. Zwei weitere Hydraulikzylinder haben die Aufgabe, die Spannaggregate zu verfahren und auseinander zu bewegen. An einer Haltekonsole ist dazu ein zweiter Hydraulikzylinder schwenkbeweglich angeschlagen. An seinem anderen Ende ist ein Hebel befestigt. Der Hebel ist an einer Halterung, die an einer Führungskonsole befestigt ist, schwenkbar gelagert. Das Gehäuse eines Spannaggregats ist ebenfalls am Hebel befestigt, so dass das Spannaggregat indirekt durch den zweiten Hydraulikzylinder verschiebbar ist. Zwischen den Spannaggregaten ist ein dritter Hydraulikzylinder angeordnet, um den Abstand zwischen den Spannaggregaten konstant zu halten oder zu vergrößern.There are a total of three hydraulic cylinders necessary to move the clamping units. One first hydraulic cylinder is provided to move the clamping units towards each other by means of four tie rods. Two additional hydraulic cylinders have the task of moving the clamping units and moving them apart. On a retaining bracket a second hydraulic cylinder is hinged to pivot. At its other end a lever is attached. The lever is pivotally mounted on a bracket which is attached to a guide console. The housing of a clamping unit is also attached to the lever, so that the clamping unit is indirectly displaceable by the second hydraulic cylinder. Between the clamping units, a third hydraulic cylinder is arranged to keep the distance between the clamping units constant or increase.
Als problematisch an diesem Stand der Technik wird weiterhin eine Gummiblase angesehen, die zur Abdichtung zwischen dem Druckfluid und der zu formenden Querwelle angeordnet ist. Derartige Gummiblasen sind schnellen Alterungsprozessen unterworfen, die dazu führen können, dass die Vorrichtung an dieser hoch belasteten Stelle schnell undicht und damit funktionsuntüchtig wird.When A problem with this prior art is still a rubber bubble considered to be the seal between the pressurized fluid and the forming transverse shaft is arranged. Such rubber bubbles are fast Subjected to aging processes that can cause the device At this highly loaded point quickly leaking and thus dysfunctional.
Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar sowie in der Handhabung einfach ist und welche auch schnell umgerüstet werden kann.Of the Invention is - starting from the prior art - the Task based, a device for the production of transverse waves to create a metal tube, the easy and inexpensive to produce as well as easy to handle and which can also be converted quickly can.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The solution This object is according to the invention in the features of the claim 1.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Reduzierung der bislang erforderlichen Anzahl an Kolben-Zylinder-Einheiten auf einen einzigen Vorschubzylinder. Mit Hilfe dieses Vorschubzylinders, der gut zugänglich und damit wartungsfreundlich ist, kann jetzt sowohl der Stauchvorgang zur Erzeugung einer Querwelle als auch eine axiale Verlagerung des Metallrohrs nach Erzeugung einer Querwelle durchgeführt werden.One An essential feature of the invention is the reduction of hitherto required number of piston-cylinder units on a single Feed cylinder. With the help of this feed cylinder, the well accessible and so that it is easy to maintain, can now both the upsetting process for generating a transverse shaft as well as an axial displacement of the metal tube be performed after generating a transverse wave.
Die Fixierung des Metallrohrs am Spannkolben des Rohrdorns erfolgt durch Bestandteil eines Spannaggregats (nachfolgend als 2. Spannaggregat bezeichnet) bildende Haltewerkzeuge, die radial zur Mittelachse des 2. Spannaggregats verlagerbar und somit gut zugänglich sowie wartungsfreundlich sind.The Fixation of the metal tube on the clamping piston of the tubular mandrel is done by Part of a tensioning unit (hereinafter referred to as 2nd tensioning unit) forming holding tools, which are radial to the center axis of the second clamping unit relocatable and thus easily accessible and are easy to maintain.
Das 2. Spannaggregat ist mit Hilfe des Vorschubzylinders an zwei im Abstand nebeneinander sich erstreckenden Längsführungen verkantungsfrei verlagerbar. Die Längsführungen erstrecken sich zwischen einer Widerlagerkonsole und einem 1. Spannaggregat mit Formwerkzeugen für die Querwellen. Die Mittelachse dieses wie die Widerlagerkonsole auf einem Grundgestell lösbar befestigten 1. Spannaggregats erstreckt sich koaxial zu der Mittelachse des verlagerbaren 2. Spannaggregats.The 2. Tensioning unit is by means of the feed cylinder to two in the Distance next to each other extending longitudinal guides tilting freely displaced. The longitudinal guides extend between an abutment bracket and a 1. clamping unit with molds for the transverse waves. The central axis of this as the abutment console detachable on a base frame fixed 1. clamping unit extends coaxially to the central axis of the displaceable second clamping unit.
Der mit dem 2. Spannaggregat gekoppelte Rohrdorn ist auf einem Innendorn gleitend verlagerbar, der an der Widerlagerkonsole festgelegt ist und endseitig einen Stützkolben aufweist, der mit den Formwerkzeugen zusammenwirkt.Of the with the second clamping unit coupled pipe mandrel is on an internal mandrel sliding displaceable, which is fixed to the abutment console and a support piston at the end having, which cooperates with the molds.
Beide Spannaggregate sind bis auf die Form- und Haltewerkzeuge identisch aufgebaut, so dass sich eine Herstellungsvereinfachung ergibt.Both Clamping units are identical except for the forming and holding tools built so that there is a manufacturing simplification.
Zur Herstellung von Querwellen wird ein Metallrohr über die der Widerlagerkonsole abgewandte Seite des ortsfesten 1. Spannaggregats durch dieses und durch das verlagerbare 2. Spannaggregat bei radial nach außen verlagerten Form- und Haltewerkzeugen eingeführt. Der axiale Abstand der beiden Spannaggregate ist hierbei auf die Breite und den Durchmesser der zu erzeugenden Querwelle abgestimmt.to Crosswave production is a metal tube over that of the abutment console opposite side of the stationary 1st clamping unit by this and displaced by the displaceable second clamping unit with radially outward Forming and holding tools introduced. The axial distance of the two clamping units is on the Width and the diameter of the crosswave to be generated tuned.
Anschließend werden die Form- und Haltewerkzeuge radial einwärts verlagert, bis das Metallrohr einerseits zwischen dem Spannkolben des Rohrdorns und den Haltewerkzeugen und andererseits zwischen dem Stützkolben und den Formwerkzeugen eingespannt ist. Nunmehr wird über den Innendorn Druckfluid in den Formraum zwischen dem Spannkolben, dem Innendorn, dem Rohrdorn und dem Metallrohr eingebracht und gleichzeitig wird das 2. Spannaggregat in Richtung auf das 1. Spannaggregat bewegt. Hierbei bildet sich dann die Querwelle entsprechend der Kontur der Formwerkzeuge und gegebenenfalls auch der Haltewerkzeuge aus.Then be the forming and holding tools radially inwardly displaced until the metal tube on the one hand between the clamping piston of the tubular mandrel and the holding tools and on the other hand between the support piston and the molds is clamped. Now it is about the Innendorn pressurized fluid in the mold space between the clamping piston, the Inner mandrel, the pipe mandrel and the metal pipe introduced and simultaneously the 2nd clamping unit is moved in the direction of the 1st clamping unit. Here then forms the transverse wave according to the contour of the Molds and possibly also the holding tools.
Ist die Querwelle erzeugt, wird der Druck im Formraum abgebaut und es werden anschließend die Formwerkzeuge sowie die Haltewerkzeuge radial nach außen verlagert. Danach wird das 2. Spannaggregat um den Betrag in Richtung zur Widerlagerkonsole bewegt, wie Material am Metallrohr zur Ausbildung einer neuen Querwelle erforderlich ist. Im Anschluss daran erfolgen die Bewegungsvorgänge, wie sie voraufgehend zur Erzeugung einer Querwelle erläutert worden sind.is generates the transverse wave, the pressure in the mold cavity is reduced and it will then be the Shaping tools and the holding tools displaced radially outward. Thereafter, the 2nd clamping unit is the amount in the direction of the abutment console moved, such as material on the metal tube to form a new cross-shaft is required. This is followed by the movement processes as they are have been explained above to generate a transverse wave.
Die Längsführungen für das 2. Spannaggregat können aus Rohren oder Stangen kreisring- bzw. kreisförmigen Querschnitts bestehen. Denkbar sind aber auch mehrkantige Querschnitte. Entsprechend sind dann auch die Führungsausnehmungen in dem 2. Spannaggregat gestaltet.The longitudinal guides for the 2. Tensioning unit can consist of tubes or rods circular or circular cross-section. But also conceivable are polygonal cross sections. Corresponding then also the guiding recesses designed in the 2nd clamping unit.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2. Danach sind sowohl die Formwerkzeuge des 1. Spannaggregats als auch die Haltewerkzeuge des 2. Spannaggregats in jeweils 90° Versetzung umfangsseitig der Mittelachsen der Spannaggregate in Gleitbacken lösbar befestigt, von denen jede Gleitbacke mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Spannzylinder verbunden ist. Eine derartige Bauart führt zu einer weiteren Vereinfachung im Hinblick auf identische Bauteile. Eine Veränderung der Querwellen ist lediglich durch einen Austausch der Form- und Haltewerkzeuge möglich. Hierbei ist es durchaus denkbar, dass auch Querwellen mit einem omegaförmigen Querschnitt problemlos erzeugt werden können. Durch die 90° Versetzung der Formwerkzeuge umfangsseitig der Mittelachse des 1. Spannaggregats können diese einfach hergestellt werden, wobei dennoch über den gesamten Umfang ein Formschluss mit der äußeren Oberfläche des Metallrohrs erreicht wird.An advantageous embodiment of the device according to the invention consists in the features of claim 2. Thereafter, both the molds of the 1st clamping unit and the Holding tools of the 2nd clamping unit in each case 90 ° offset circumferentially the central axes of the clamping units releasably secured in sliding blocks, each of which sliding block is connected to a hydraulically actuated clamping cylinder. Such a design leads to a further simplification with regard to identical components. A change in the transverse waves is possible only by replacing the forming and holding tools. In this case, it is entirely conceivable that transverse waves with an omega-shaped cross-section can be generated without problems. Due to the 90 ° displacement of the molds circumferentially the center axis of the 1st clamping unit, these can be easily made, yet over the entire circumference a positive connection with the outer surface of the metal tube is achieved.
Um die Form- und Haltewerkzeuge problemlos an den Gleitbacken austauschen zu können, kann der Vorschubzylinder so beaufschlagt werden, dass das 1. und das 2. Spannaggregat ausreichend weit auseinander gefahren werden können.Around replace the forming and holding tools easily on the sliding jaws to be able to the feed cylinder can be acted upon so that the 1st and the second clamping unit should be moved far enough apart can.
Um dem 2. Spannaggregat und dem damit gekoppelten zentralen Rohrdorn eine ausreichende Verwindungssteifheit zu geben, ist entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 das 2. Spannaggregat über zwei Längsstreben mit einer von den Längsführungen durchsetzten Traverse verbunden, von der aus sich der Rohrdorn bis in das 2. Spannaggregat erstreckt. Die Längsstreben können bevorzugt aus schmalen hochkant gestellten Leisten gebildet sein, die sich zwischen dem 2. Spannaggregat und der ebenfalls aus einer hochkant gestellten Leiste gebildeten Traverse erstrecken. Die Verbindung erfolgt bevorzugt durch Schweißen. Der Rohrdorn ist lösbar an die Traverse angesetzt. Sein Spannkolben liegt innerhalb der Haltewerkzeuge. Die axiale Länge des Spannkolbens ist auf die Breite der Haltewerkzeuge abgestellt. Der Bereich zwischen dem Spannkolben und der Traverse des Rohrdorns ist im Durchmesser kleiner gehalten.Around the second tensioning unit and the central pipe mandrel coupled thereto to provide sufficient torsional rigidity is appropriate the features of claim 3, the second clamping unit over two longitudinal struts with one of the longitudinal guides interspersed Traverse connected, from which the Rohrdorn up extends into the 2nd clamping unit. The longitudinal struts may be preferred narrow upright ledges are formed, which are between the second tensioning unit and also made of an upright Rail formed Traverse extend. The connection is preferred by welding. The tubular mandrel is detachable set the traverse. His tensioning piston lies within the holding tools. The axial length of the clamping piston is placed on the width of the holding tools. The area between the tensioning piston and the traverse of the tubular mandrel is kept smaller in diameter.
Auch die Traverse besitzt an die Längsführungen angepasste Ausnehmungen zur einwandfreien Verlagerung des 2. Spannaggregats.Also the traverse has on the longitudinal guides adapted recesses for proper displacement of the 2nd clamping unit.
Besonders vorteilhaft ist es nach Patentanspruch 4, wenn das 2. Spannaggregat mit einer Wegmesseinheit gekoppelt ist. Diese Wegmesseinheit kann z.B. aus einem sich parallel zu den Längsführungen erstreckenden Stab bestehen, der eine Magnetspule am 2. Spannaggregat durchsetzt, so dass stets die Position des 2. Spannaggregats und auch der von diesem zurückgelegte Weg feststellbar ist.Especially It is advantageous according to claim 4, when the second clamping unit is coupled to a path measuring unit. This displacement measuring unit can e.g. from a rod extending parallel to the longitudinal guides exist, which passes through a solenoid on the 2nd clamping unit, so that always the position of the 2nd clamping unit and also of this covered Way is noticeable.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 5 erblickt. Danach sind der Vorschubzylinder, die Spannzylinder der beiden Spannaggregate und die Wegmesseinheit mit einer hinsichtlich der Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats programmierbaren elektro-hydraulischen Steuereinheit gekoppelt.A particularly advantageous embodiment the invention is seen in the features of claim 5. Thereafter, the feed cylinder, the clamping cylinder of the two clamping units and the displacement measuring unit with a parameter regarding the deformation time, Deformation pressure as well as travel and speed of the second tensioning unit programmable electro-hydraulic control unit coupled.
Der Verformungsvorgang einer Querwelle kann somit hinsichtlich der Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats nach einem vorgegebenen Programm ablaufen und jederzeit durch eine gewünschte Programmänderung verändert werden.Of the Deformation process of a transverse wave can thus in terms of parameters Deformation time, deformation pressure and path and speed of the 2nd clamping unit to run according to a predetermined program and at any time by a desired program change changed become.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention is illustrated below with reference to an illustrated in the drawings embodiment explained in more detail. It demonstrate:
In
den
Die
Vorrichtung
Von
den bezüglich
ihrer Mittelachsen
Unterhalb
der Längsführungen
Von
der Traverse
Der
Rohrdorn
Der
Spannkolben
Der
Stützkolben
Wie
die
Aus
den
Die
Hydraulikquelle
Der
Vorschubzylinder
Die
Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung
Zunächst
wird bei in Richtung zur Widerlagerkonsole
Next, head in towards the abutment console
Danach
werden mit Hilfe der Spannzylinder
Die
Fixierung ist in der
Im
Anschluss daran wird über
den Längskanal
Ist
die Querwelle
Im
Anschluss daran werden die Formwerkzeuge
Durch
entsprechende Beaufschlagung des Vorschubzylinders
Im
Anschluss daran erfolgt wiederum eine Verlagerung des 2. Spannaggregats
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Metallrohrmetal pipe
- 33
- 1. Spannaggregat1. clamping unit
- 44
- 2. SpannaggregatSecond clamping unit
- 55
- Spannzylinderclamping cylinder
- 66
-
Mittelachse
v.
3 Central axis v.3 - 77
-
Mittelachse
v.
4 Central axis v.4 - 88th
- Gleitbackensliding jaws
- 99
- Längsführungenlongitudinal guides
- 1010
- WiderlagerkonsoleAbutment bracket
- 1111
- Längsstrebenlongitudinal struts
- 1212
- Traversetraverse
- 1313
- Vorschubzylinderfeed cylinder
- 1414
-
Zylindergehäuse v.
13 Cylinder housing v.13 - 1515
-
Kolbenstange
v.
13 Piston rod v.13 - 1616
- Verbindungsgelenkconnecting joint
- 1717
- Rohrdorntube mandrel
- 1818
-
Spannkolben
an
17 Tensioning piston on17 - 1919
- Innendorninner mandrel
- 2020
- Stützkolbensupport piston
- 2121
-
zylindrischer
Längenbereich
v.
20 cylindrical length range v.20 - 2222
-
konischer
Längenbereich
v.
20 conical length range v.20 - 2323
- HaltewerkzeugeHolding tools
- 2424
- FormwerkzeugeDies
- 2525
-
Segmentstege
v.
24 Segment webs v.24 - 2626
-
Ausnehmungen
in
24 Recesses in24 - 2727
- Querwellencrossbars
- 2828
-
Längskanal
v.
19 Longitudinal channel v.19 - 2929
- HochdruckquelleHigh pressure source
- 3030
-
Querkanal
in
19 Cross channel in19 - 3131
- Wegmesseinheitdisplacement measuring
- 3232
-
Stange
v.
31 Rod v.31 - 3333
-
Magnetspule
an
4 Solenoid on4 - 3434
- Hydraulikquellehydraulic source
- 3535
- Steuereinheitcontrol unit
- 3636
- WellraumWell room
- 3737
-
Längenabschnitt
v.
2 Length section v.2 - GGGG
- Grundgestellbase frame
- PFPF
-
Pfeile
in
5 Arrows in5 - PF1PF1
-
Pfeil
in
6 Arrow in6 - PF2PF2
-
Pfeil
in
7 Arrow in7 - PF3PF3
-
Pfeil
in
8 Arrow in8th - PF4PF4
-
Pfeil
in
9 Arrow in9 - PF5PF5
-
Pfeil
in
9 Arrow in9 - PF6PF6
-
Pfeil
in
10 Arrow in10 - PF7PF7
-
Pfeil
in
10 Arrow in10
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