DE102020129867A1 - Control device for an oscillating cylinder - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung (10) für einen Oszillationszylinder (20), welcher einen Zylinder (14) und einen sich darin beweglichen Kolben (16) umfasst, wobei der Kolben (16) das Innere des Zylinders (14) in einen ersten Druckraum (18) und in einen zweiten Druckraum (20) unterteilt und der Kolben (16) mit einer Kolbenstange (22) verbunden ist, die sich in jeder Stellung des Kolbens (16) aus dem Zylinder (14) hinaus erstreckt, wobei die Ansteuervorrichtung (10) ein Impulsventil (26) umfasst, welches ausgebildet ist, ein druckbeaufschlagtes Medium aus einer Druckquelle wahlweise, d.h. auf Basis eines ersten Ansteuerimpulses dem zweiten Druckraum (20) des Zylinders (14) oder, auf Basis eines zweiten Ansteuerimpulses, dem ersten Druckraum (18) des Zylinders (14) zuzuführen, so dass sich der Kolben (16) mit der Kolbenstange (22) in Richtung des ersten Druckraums (18), respektive in Richtung des zweiten Druckraums (20) bewegt. Die Ansteuervorrichtung (10) umfasst ferner erste Mittel, die ausgebildet sind, den ersten Ansteuerimpuls an das Impulsventil (26) zu leiten, wenn der Druck im ersten Druckraum (18) einen ersten vorgegebenen Sollwert überschreitet, sowie zweite Mittel, die ausgebildet sind, den zweiten Ansteuerungsimpuls an das Impulsventil (26) zu leiten, wenn der Druck im zweiten Druckraum (20) einen zweiten vorgegebenen Sollwert überschreitet.The invention relates to a control device (10) for an oscillating cylinder (20) which comprises a cylinder (14) and a piston (16) movable therein, the piston (16) entering the interior of the cylinder (14) into a first pressure chamber ( 18) and divided into a second pressure chamber (20) and the piston (16) is connected to a piston rod (22) which extends out of the cylinder (14) in every position of the piston (16), the control device (10 ) comprises an impulse valve (26) which is designed to selectively take a pressurized medium from a pressure source, ie on the basis of a first control pulse the second pressure chamber (20) of the cylinder (14) or, on the basis of a second control pulse, the first pressure chamber (18) ) of the cylinder (14) so that the piston (16) moves with the piston rod (22) in the direction of the first pressure chamber (18) or in the direction of the second pressure chamber (20). The control device (10) further comprises first means which are designed to direct the first control pulse to the pulse valve (26) when the pressure in the first pressure chamber (18) exceeds a first predetermined setpoint value, as well as second means which are designed to to conduct a second control pulse to the pulse valve (26) when the pressure in the second pressure chamber (20) exceeds a second predetermined setpoint value.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung für einen Oszillationszylinder, welcher einen Zylinder und einen sich darin beweglichen Kolben umfasst, wobei der Kolben das Innere des Zylinders in einen ersten Druckraum und in einen zweiten Druckraum unterteilt und der Kolben mit einer Kolbenstange verbunden ist, die sich in jeder Stellung des Kolbens aus dem Zylinder hinaus erstreckt, wobei die Ansteuervorrichtung ein Impulsventil umfasst, welches ausgebildet ist, ein druckbeaufschlagtes Medium aus einer Druckquelle wahlweise, d.h. auf Basis eines ersten Ansteuerimpulses dem zweiten Druckraum des Zylinders oder, auf Basis eines zweiten Ansteuerimpulses, dem ersten Druckraum des Zylinders zuzuführen, so dass sich der Kolben mit der Kolbenstange in Richtung des ersten Druckraums, respektive in Richtung des zweiten Druckraums bewegt.The invention relates to a control device for an oscillation cylinder, which comprises a cylinder and a piston movable therein, the piston dividing the interior of the cylinder into a first pressure chamber and a second pressure chamber and the piston being connected to a piston rod, which is located in each Position of the piston extends out of the cylinder, the control device comprising an impulse valve which is designed to selectively select a pressurized medium from a pressure source, ie on the basis of a first control pulse the second pressure chamber of the cylinder or, on the basis of a second control pulse, the first pressure chamber of the cylinder so that the piston moves with the piston rod in the direction of the first pressure chamber or in the direction of the second pressure chamber.
Eine solche Ansteuervorrichtung für einen Oszillationszylinder ist zum Beispiel aus der Druckschrift
Die oszillierende Bewegung des Schabers ist von Vorteil bzw. notwendig, um zu verhindern, dass kleinere Störpartikel, wie zum Beispiel Sandkörner, welche sich zwischen dem Schaber und der Oberfläche des Trockenzylinders verklemmen können, Nuten in die Oberfläche des Trockenzylinders einschleifen.The oscillating movement of the doctor is advantageous or necessary to prevent smaller interfering particles, such as grains of sand, which can become jammed between the doctor and the surface of the drying cylinder, from grinding grooves into the surface of the drying cylinder.
Die in der Druckschrift
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zuvor beschriebene Problem zu lösen oder zumindest zu reduzieren. Insbesondere soll eine Ansteuervorrichtung bereitgestellt werden, die nicht nur relativ einfach mit einem Druckmedium versorgt werden kann, sondern die auch bei Verwendung von kostengünstigen und wartungsarmen Gleitlagern zum Lagern eines mit der Kolbenstange des Oszillationszylinders verbundenen Schabers zuverlässig funktioniert.It is the object of the present invention to solve or at least reduce the problem described above. In particular, a control device is to be provided which can not only be supplied with a pressure medium relatively easily, but which also functions reliably when using inexpensive and low-maintenance slide bearings for supporting a scraper connected to the piston rod of the oscillating cylinder.
Diese Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand.This object is achieved by means of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments of the present invention.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Erfindung durch die eingangs beschriebene, gattungsgemäße Ansteuervorrichtung für einen Oszillationszylinder gelöst, welche sich besonders dadurch auszeichnet, dass sie ferner erste Mittel umfasst, die ausgebildet sind, den ersten Ansteuerimpuls an das Impulsventil zu leiten, wenn der Druck im ersten Druckraum einen ersten vorgegebenen Sollwert überschreitet, sowie zweite Mittel umfasst, die ausgebildet sind, den zweiten Ansteuerungsimpuls an das Impulsventil zu leiten, wenn der Druck im zweiten Druckraum einen zweiten vorgegebenen Sollwert überschreitet.According to a first aspect, the invention is achieved by the generic control device for an oscillation cylinder described at the beginning, which is particularly characterized in that it further comprises first means which are designed to conduct the first control pulse to the pulse valve when the pressure in the first Pressure chamber exceeds a first predetermined target value, and comprises second means which are designed to pass the second control pulse to the pulse valve when the pressure in the second pressure chamber exceeds a second predetermined target value.
Anders als bei der in der
Eine zuverlässige Umschaltung am Ende des Hubwegs des Kolbens im Zylinder des Oszillationszylinders kann gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden, indem ein Druckanstieg im ersten Druckraum bzw. im zweiten Druckraum bei Erreichen des Hubwegendes detektiert wird, und der detektierte Druckanstieg als Ansteuerungsimpuls für das Impulsventil verwendet wird, welches dann so umschaltet, dass sich der Kolben im Zylinder in die entgegengesetzte Richtung bewegt.Reliable switching at the end of the stroke of the piston in the cylinder of the oscillating cylinder can be achieved according to the present invention by detecting a pressure increase in the first pressure chamber or in the second pressure chamber when the end of the stroke is reached, and the detected pressure increase is used as a control pulse for the pulse valve which then switches over so that the piston in the cylinder moves in the opposite direction.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem druckbeaufschlagten Medium um ein im bestimmungsgemäßen Gebrauch gasförmiges Medium. Insbesondere kann Luft verwendet werden, welches überall kostenfrei zur Verfügung steht und keine gesundheitlichen Risiken für das Bedienungspersonal mit sich bringt. Elektrisch oder hydraulisch betriebene Aktuatoren sind gegenüber pneumatischen Aktuatoren weniger bevorzugt, da sie auf Grund der relativ hohen Temperaturen in der Trockenpartie einer Papiermaschine leicht Schaden nehmen können. So sind zum Beispiel hydraulisch betriebene Oszillationszylinder in der heißen Trockenpartie nur schwer verwendbar, da das Hydrauliköl nur sehr geringe Strecken in der Leitung hin- und hergeschoben wird, und somit nie wirklich auskühlen kann. Dies führt zu einer sehr schnellen Alterung des Öls. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die maximale Hubweglänge des Kolbens im Zylinder vorzugsweise nur zwischen 5mm und 20mm, weiter bevorzugt zwischen 10mm und 15mm, beträgt.The pressurized medium is preferably a gaseous medium when used as intended. In particular, air can be used, which is available everywhere free of charge and does not entail any health risks for the operating personnel. Electrically or hydraulically operated actuators are less preferred than pneumatic actuators, since they can easily be damaged due to the relatively high temperatures in the dryer section of a paper machine. For example, hydraulically operated oscillation cylinders are difficult to use in the hot dryer section, as the hydraulic oil is only pushed back and forth in the line for very short distances and can therefore never really cool down. This leads to the oil aging very quickly. It should be noted at this point that the maximum stroke length of the piston in the cylinder is preferably only between 5mm and 20mm, more preferably between 10mm and 15mm.
Damit es beim Erreichen des Hubwegendes von dem Kolben in dem Zylinder zu einem Druckanstieg in einem der beiden Druckräumen kommt, wird vorgeschlagen, dass der Druck, mit welcher das druckbeaufschlagte Medium dem Impulsventil zugeführt wird, größer, vorzugsweise wenigstens doppelt so groß ist, wie der Druck, der im ersten Druckraum oder im zweiten Druckraum benötigt wird, um den Kolben mit einer damit verbundenen Arbeitslast, insbesondere dem Schaber, im Zylinder im bestimmungsgemäßen Gebrauch zu bewegen. Solange sich nämlich der Kolben in dem Zylinder noch bewegen kann, d.h. sein Hubwegende noch nicht erreicht ist, wird der Druck in dem Druckraum, welcher für die Bewegung des Kolbens verantwortlich ist, primär durch die Dimensionierung des Kolbens und der Kraft bestimmt, die zum Bewegen des Kolbens und der damit verbundenen Arbeitslast notwendig ist. Liefert die Druckquelle das druckbeaufschlagte Medium mit einem höheren Druck als zum Bewegen des Kolbens notwendig ist, so kommt es erst am Ende des Hubwegs des Kolbens in der besagten Druckkammer zu einem merklichen Druckanstieg. Der Druck kann dabei maximal den Druck erreichen, den die Druckquelle zur Verfügung stellt. Die ersten Mittel bzw. die zweiten Mittel sind dabei so zu wählen, dass sie zuverlässig einen jeweiligen Ansteuerungsimpuls an das Impulsventil bei einem Druck liefern, welcher zwar einerseits größer als der Druck ist, der zum Bewegen des Kolbens und der damit verbundenen Arbeitslast ist, jedoch andererseits nicht größer als der maximale Druck, den die Druckquelle zur Verfügung zu stellen vermag.So that there is a pressure increase in one of the two pressure chambers when the piston in the cylinder reaches the end of its stroke, it is proposed that the pressure with which the pressurized medium is supplied to the pulse valve is greater, preferably at least twice as large, as the Pressure that is required in the first pressure chamber or in the second pressure chamber in order to move the piston with an associated workload, in particular the scraper, in the cylinder during normal use. As long as the piston can still move in the cylinder, ie its stroke end has not yet been reached, the pressure in the pressure chamber, which is responsible for the movement of the piston, is primarily determined by the dimensioning of the piston and the force required to move it of the piston and the associated workload is necessary. If the pressure source supplies the pressurized medium at a higher pressure than is necessary to move the piston, a noticeable increase in pressure only occurs at the end of the stroke of the piston in the said pressure chamber. The pressure can maximally reach the pressure that the pressure source makes available. The first means or the second means are to be selected so that they reliably deliver a respective control pulse to the pulse valve at a pressure which, on the one hand, is greater than the pressure required to move the piston and the associated workload on the other hand not greater than the maximum pressure that the pressure source can provide.
Vorzugsweise beträgt der erste Sollwert und/oder der zweite Sollwert wenigstens 80% des Drucks, mit welchem das druckbeaufschlagte Medium dem Impulsventil zugeführt wird, wobei der erste Sollwert vorzugsweise dem zweiten Sollwert entspricht.The first target value and / or the second target value is preferably at least 80% of the pressure with which the pressurized medium is supplied to the pulse valve, the first target value preferably corresponding to the second target value.
Eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die ersten Mittel einen ersten Drucksensor umfassen, welcher den Druck im ersten Druckraum misst, und die ersten Mittel ausgebildet sind, ein erstes elektrisches Signal als ersten Ansteuerimpuls an das Impulsventil zu leiten, wenn der von dem ersten Drucksensor gemessene Druck im ersten Druckraum den ersten vorgegebenen Sollwert überschreitet, und/oder die zweiten Mittel einen zweiten Drucksensor umfassen, welcher den Druck im zweiten Druckraum misst, und die zweiten Mittel ausgebildet sind, ein zweites elektrisches Signal als zweiten Ansteuerimpuls an das Impulsventil zu leiten, wenn der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck im zweiten Druckraum den zweiten vorgegebenen Sollwert überschreitet. In dieser Ausführungsform ist die Ansteuervorrichtung somit zumindest teilweise elektrifiziert. Sowohl die beiden Drucksensoren als auch das Impulsventil benötigen dabei in der Regel elektrischen Strom.A special embodiment of the present invention provides that the first means comprise a first pressure sensor, which measures the pressure in the first pressure chamber, and the first means are designed to conduct a first electrical signal as a first control pulse to the pulse valve when the from the The pressure measured by the first pressure sensor in the first pressure chamber exceeds the first predetermined setpoint value, and / or the second means comprise a second pressure sensor which measures the pressure in the second pressure chamber, and the second means are designed to send a second electrical signal as a second control pulse to the pulse valve conduct when the pressure measured by the second pressure sensor in the second pressure chamber exceeds the second predetermined setpoint value. In this embodiment, the control device is thus at least partially electrified. Both the pressure sensors and the pulse valve usually require electrical power.
Da elektrische Bauteile und Leitungen in einer heißen Umgebung, wie sie typischer Weise in der Trockenpartie einer Papiermaschine herrschen, Schaden nehmen könnten, wird als alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine druckbasierte, insbesondere pneumatische, Lösung für die Ansteuervorrichtung bevorzugt. Diese kann vorsehen, dass die ersten Mittel ein erstes Überdruckventil umfassen, welches eingangsseitig mit dem ersten Druckraum verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass es auslöst und den Druck von dem ersten Druckraum zumindest anteilig als ersten Ansteuerungsimpuls dem Impulsventil zuführt, wenn der Druck im ersten Druckraum den ersten vorgegebenen Sollwert überschreitet, und/oder die zweiten Mittel ein zweites Überdruckventil umfassen, welches eingangsseitig mit dem zweiten Druckraum verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass es auslöst und den Druck von dem zweiten Druckraum zumindest anteilig als zweiten Ansteuerungsimpuls dem Impulsventil zuführt, wenn der Druck im zweiten Druckraum den zweiten vorgegebenen Sollwert überschreitet.Since electrical components and lines could be damaged in a hot environment, as typically found in the dryer section of a paper machine, a pressure-based, in particular pneumatic, solution for the control device is preferred as an alternative embodiment of the present invention. This can provide that the first means comprise a first pressure relief valve, which is connected on the inlet side to the first pressure chamber and is designed in such a way that it triggers and at least partially supplies the pressure from the first pressure chamber to the pulse valve as a first control pulse when the pressure in the first Pressure chamber exceeds the first predetermined target value and / or the second means comprise a second pressure relief valve, which is connected on the inlet side to the second pressure chamber and is designed in such a way that it triggers and at least partially supplies the pressure from the second pressure chamber to the pulse valve as a second control pulse, when the pressure in the second pressure chamber exceeds the second predetermined target value.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Oszillationszylinder mit einer zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung.Another aspect of the present invention relates to an oscillating cylinder with a control device according to the invention described above.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit einem zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Oszillationszylinder und der mit der Steuervorrichtung verbundenen Druckquelle, wobei die Kolbenstange mit einem Schaber verbunden ist, welcher gegen die Außenoberfläche eines Trockenzylinders, insbesondere eines letzten Trockenzylinders der Trockenpartie, gerichtet ist und im bestimmungsgemäßen Gebrauch eine von dem Oszillationszylinder hervorgerufene oszillierende Bewegung entlang seiner Längserstreckungsrichtung vollzieht.Yet another aspect of the present invention relates to a dryer section of a machine for producing a fibrous web, in particular a paper web, with an above-described oscillation cylinder according to the invention and the pressure source connected to the control device, the piston rod being connected to a scraper which is pressed against the outer surface of a drying cylinder , in particular of a last drying cylinder of the drying section, is directed and, when used as intended, executes an oscillating movement caused by the oscillation cylinder along its direction of longitudinal extent.
Besonders gut kommen die Vorteile der vorliegenden Erfindung zum Tragen, wenn der Schaber mit wenigstens einem Gleitlager beweglich gelagert ist, wobei das Gleitlager vorzugsweise eine Kunststoffbuchse umfasst. Derartige Lager sind, wie eingangs bereits erwähnt, merklich kostengünstiger und wartungsarmer als Wälzkörperlager.The advantages of the present invention are particularly effective when the scraper is movably mounted with at least one slide bearing, the slide bearing preferably comprising a plastic bushing. As already mentioned at the outset, such bearings are noticeably more cost-effective and require less maintenance than rolling element bearings.
Der Oszillationszylinder ist zusammen mit der Ansteuervorrichtung vorzugsweise innerhalb einer Trockenhaube der Trockenpartie angeordnet. Hierdurch ersparen sich lange Leitungen zwischen dem Oszillationszylinder und der Ansteuervorrichtung. Der Oszillationszylinder und die Ansteuervorrichtung sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den heißen Temperaturen in der Trockenpartie problemlos standhalten können.The oscillation cylinder, together with the control device, is preferably arranged within a drying hood of the drying section. This saves long lines between the oscillation cylinder and the control device. The oscillation cylinder and the control device are preferably designed in such a way that they can withstand the hot temperatures in the dryer section without any problems.
Ein letzter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung einer zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung in einer ebenfalls zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Trockenpartie, wobei die Verwendung im bestimmungsgemäßen Gebrauch vorzugsweise bei einer Umgebungstemperatur von größer 80°C, weiter bevorzugt von größer 90°C stattfindet. Die Trockenzylinder selbst können an ihrer Oberfläche sogar Temperaturen von bis zu rund 200°C aufweisen, aber die Umgebungsluft, wie sie üblicher Weise in der Einhausung der Trockenpartie, der so genannten Trockenhaube, anzufinden ist, liegt häufig im Bereich von 90°C bis 110°C. Angemerkt sei hier noch, dass typische Standardbauteile, wie zum Beispiel das Pneumatik-Impulsventil Typ CJ-5/2-1/2 von der Firma „Festo“, für derart hohe Umgebungstemperaturen in der Regel nicht ausgelegt sind und daher als Impulsventil der Ansteuervorrichtung eher nicht in Frage kommen.A final aspect of the present invention relates to a use of a previously described control device according to the invention in a drying section according to the invention likewise described above, the use in the intended use preferably taking place at an ambient temperature of greater than 80 ° C, more preferably greater than 90 ° C. The drying cylinders themselves can even have temperatures of up to around 200 ° C on their surface, but the ambient air, as is usually found in the housing of the drying section, the so-called drying hood, is often in the range from 90 ° C to 110 ° C. Noted that typical standard components, such as the pilot valve type CJ-5/2 / not designed 1 2 of the company "Festo", for such high ambient temperatures generally and therefore as an impulse valve control device is here yet, rather not acceptable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung für einen Oszillationszylinder in einem ersten Betriebszustand, bei welchem sich der Kolben im Zylinder gerade von links nach rechts bewegt, -
2 die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß1 in einem zweiten Betriebszustand, bei welchem der Kolben im Zylinder gerade sein rechtes Hubwegende erreicht hat, -
3 die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß1 in einem dritten Betriebszustand, bei welchem sich der Kolben im Zylinder gerade von rechts nach links bewegt, -
4 die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß1 in einem vierten Betriebszustand, bei welchem der Kolben im Zylinder gerade sein linkes Hubwegende erreicht hat.
-
1 an embodiment according to the invention of a control device for an oscillation cylinder in a first operating state in which the piston in the cylinder is moving from left to right, -
2 the embodiment of the invention according to1 in a second operating state in which the piston in the cylinder has just reached its right end of stroke, -
3 the embodiment of the invention according to1 in a third operating state, in which the piston in the cylinder is moving from right to left, -
4th the embodiment of the invention according to1 in a fourth operating state, in which the piston in the cylinder has just reached its left end of the stroke path.
Die
Die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung
Ferner umfasst die Ansteuervorrichtung
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Querschnittsfläche des Kolbens
Erst wenn der Kolben
Das erste Überdruckventil
In
Erst wenn der Kolben
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AnsteuervorrichtungControl device
- 1212th
- OszillationszylinderOscillating cylinder
- 1414th
- Zylindercylinder
- 1616
- KolbenPistons
- 1818th
- erster Druckraumfirst printing room
- 2020th
- zweiter Druckraumsecond pressure chamber
- 2222nd
- KolbenstangePiston rod
- 2424
- Arbeitslast (Schaber)Workload (scraper)
- 2626th
- ImpulsventilImpulse valve
- 2828
- erste Zuführleitungfirst feed line
- 3030th
- zweite Zuführleitungsecond feed line
- 3232
- erstes Überdruckventilfirst pressure relief valve
- 3434
- zweites Überdruckventilsecond pressure relief valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 7681486 B2 [0002, 0004, 0008]US 7681486 B2 [0002, 0004, 0008]
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=78509172
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- 2020-11-12 DE DE102020129867.6A patent/DE102020129867A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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R230 | Request for early publication | ||
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