DE1552583A1

DE1552583A1 - Verfahren und Vorrichtung zur halbautomatischen Bearbeitung von schraubenfoermigen Fluegeln in rohrfoermigen Elementen

Info

Publication number: DE1552583A1
Application number: DE19661552583
Authority: DE
Inventors: Claude Feutrel; Michel Loubet; Gerard Luce
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1965-06-30
Filing date: 1966-06-04
Publication date: 1970-01-15
Also published as: SE314647B; BE681165A; NL6608370A; CH449387A; LU51421A1; ES328381A1; FR1448988A; GB1138500A; US3466975A

Description

COMMISSARIAT A L¹ENERGIE ATOMIQUE, Paris / Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur halbautomatischen Bearbeitung

von schraubenförmigen Flügeln in rohrförmigen . Elementen ;

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zur halbautomatischen Bearbeitung von schraubenförmigen Flügeln in rohrförmigen Elemanten.

Bei Wärmeaustauschern kann es notwendig, sein, rohrförmige Metallelemente _zu verwenden, die innen mit Flügeln versehen sind, die dazu bestimmt sind, ihre Oberfläche für Wärmeaustausch zn erhöhen*

Insbesondere haben bei Kernreaktoren,, die mit ringförmigen Brennstoffelementen versehen sind* älese letztere eine und eine innere Hülsey die beide aus rohrförmigen

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Elementen zylindrischer oderprismatischer Form bestehen und mit schraubenförmigen Flügeln versehen sind.

Was das innere rohrförmige Element anbetrifft, weist die Bearbeitung von schraubenförmigen Flügeln die innen liegen Probleme auf, die mit den zur Zeit bekannten Werkzeugmaschinen nicht in zufriedenstellender Art und Weise gelöst werden können.

Das Bearbeitungsverfahren und -Gerät nach der Erfindung sind zur Ausführung unter guten Bedingungen von schraubenförmigen Nuten in der Innenwand des Elements bestimmt, um Flügel herzustellen, die von zwei benachbarten Nuten begrenzt sind.

Gemäss dem Verfahren wird dem zu bearbeitenden Werkstück eine Drehbewegung verliehen, während die Schneidwerkzeuge oder Kämme, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen, axial zum Rohr in einer hin- und hergehenden Bewegung verschoben werden, wobei die Bearbeitung während einem der beiden Hübe durchgeführt wird.

Auf diese Art und Weise kann eine schraubenförmige Bewegung mit einer Steigung erreicht werden, die nach rechts oder nach links anpassbar ist, indem die Drehrichtung des zu bearbeitenden Elementes umgekehrt wird.

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Andererseits 1st es auch möglich, auf vorher in dem rohrförmigen Element bearbeiteten Sektoren Gewindegänge oder Flügel anzubringen, die abwechselnd rechtsgängig oder linksgängig seih können.

Die Bearbeitungsvorrichtung nach der Erfindung weist insbesondere eine Werkzeugträgerspindel und eine Mitnehmerwelle für die Drehung des Werkstückes auf, die von einer beliebigen Bewegungsabnahme abwechselnder geradliniger Art betätigt werden, wie etwa der Bewegung, wie sie insbesondere von einer Feilmaehine oder einer Hebewinde geliefert werden kann.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein zu bearbeitendes rohrförmiges Element in zwei Dornen benutzt, die drehbar auf dem Bett der Maschinen montiert sind. Eine mit Schneidwerkzeugen versehene Spindel wird im Inneren des rohrförmigen Elementes angeordnet, wobei diese Werkzeuge aus Schneidklingen bestehen,, die nach untereinander parallelen Ebenen angeordnet und im Verhältnis zu einer inneren Erzeugenden des rohrförmigen Elementes, das sie schneiden geneigt sind. Die Schneidwerkzeuge werden in einer abwechselnden Bewegung parallel zur Achse des rohrförmigen Elementes mitgenommen, das gleichzeitig in der Drehung mitgenommen wird, während den Schneidwerkzeugen eine Radialverschiebung vermittelt wird, die der Bearbeitungsdurchgangs-

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tiefe der Nuten entspricht«

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwei Klemmdorne, die drehbar in Lagern am Bett der Maschine angeordnet sind und in denen die Enden des zu bearbeitenden rohrförmigen Elementes befestigt sind, zusammen durch eine Hülse verbunden, deren Enden fest mit den genannten Dornen verbunden sind* wobei die genannte Hülse das zu bearbeitende Werks tue Ic umgibt und Mitnehmer vorrichtungen für die Drehung hat, die mit einer Welle zusammenarbeiten, die parallel zu einer Werkzeugträgerspindel liegen die im Inneren des rohrförmigen Elementes angeordnet ist, wobei die genannte Spindel und die Welle an einem ihrer Enden mit einer Stoßplatte fest verbunden sind, die eine Hin- und Herbewegung ausführt und wobei die Spindel und die Welle in auf dem Maschinenbett befestigten Lagern geführt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig* 1 ist eine Seiten- und aohnlttansicht der Bearbeitungs-

voriehtung nach der Erfindung, Fig. 2 ist eine Draufsicht und teilweise Sohnittansioht der gleichen Bearbeitungsvorrichtung,

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Pig. 3 1st eine Schnittansicht nach der Linie III-III der . Flg. 1,

Fig. 4 1st eine perspektivische Ansicht der Bearbeitungsvonichtung nach, der Erfindung.

Die Bearbeitungsvorrichtung für schraubenförmige Flügel in einem rohrförmigen Element wie in Fig. 1 und 2 dargestellt besteht aus zwei Supporten 1 und 2, die fest an einem Maschinenbett angeordnet sind, das Kugellager j5 und 4 aufweist, in dem Dorne 5 und 6 bekannter Art montiert sind, die Klemmringe 7,8' tragen_o In diesen Dornen 5,6 werden die Enden eines rohrförmigen zu bearbeitenden Elementes 9 eingeklemmt, dessen Innenwandung in mehrere Abschnitte 9a, 9b, 9g unterteilt sind, die durch das vorangegangene Bearbeiten von inneren Längsrillen 10 erhalten werden (Fig. 3). Die Dorne 5,6 sind durch eine Hülse ^11 verbunden, die um das rohrförmlge Element 9 angeordnet ist und deren beide Enden mit den Hülsen 5,6 durch Zapfen 12, 13 verbunden sind, die in Löcher 14,15 in den Dornen eingreifen. Im Inneren des rohrförmigen Elementes 9 ist eine Spindel 16 angeordnet, die in zwei Lagern 26,27 geführt ist, die in zwei Supporten 17,18 montiert sind, die fest an dem Gestell der Vorrichtung befestigt sind, wobei sie an einem ihrer Enden durch einen konischen stift 19 auf einer Stoßplatte 20 befestigt ist, die eine geradlinige Hin- und Herbewegung ausführt, die ihr durch eine Werkzeugmaschine oder einen in der Zeichnung nicht dargestellte Winde vermittelt wird. 9 0 9 8 8 3/0255

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Auf dieser Stoßplatte 20 ist mit Hilfe eines Stiftes 22 parallel zur Spindel 16 eine Welle 21 befestigt, die insbesondere in Lagern 2.5, 24, 25 geführt ist, die in den Supporten 1,2 und 18 montiert sind.

Die spindel 16 und die Welle 21, die fest mit der Platte 20 verbunden sind, weisen beide eine geradlinige hin- und hergehende Bewegung gleicher Schwingungsweite auf.

Auf der Welle 21 ist ein Block 28 befestigt. Dieser trägt einen Zapfen 29> der in eine Nut mit schraubenförmiger Rampe 30 eingreift, die in einem Teil 31 ausgebildet ist, der fest mit der Hülse 11 verbunden ist. Der Block 28 greift in einen schlitz 32 eines Längsführungsorganes 33 ein, das auf dem G.stell der Vorrichtung befestigt ist und jegliche Drehbewegung des Blockes 28 und der stange 21 verhindert.

Die Nut JO ist so ausgebildet, dass ihre schraubenförmige Rampe der schraubenförmigen Gestalt der Flügel entspricht und so, dass die hin- und hergehende Bewegung gemäss dem Pfeil A des mit der Welle 21 fest verbundenen Zapfens 29 durch die Nut 30 in eine Kreisbewegung gemäss dem Pfeil B umgewandelt wird, die der Hülse 11 vermittelt wird und demgemäss auch dem rohrförmigen Element 9 (Pig· 2 und 4)·

Die Werkzeugträgerspindel 16 weist einen Mittelschlitz 34 auf, in dem ein Werkzeugträger 35 und eine Klinge 36

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angeordnet sind· Der Werkzeugträger 35 weist innen eine Nut j57 auf, in der durch Schrauben 38 klingenförmige schneid* werkzeuge«59 befestigt sind, die hintereinander gemass Ebenen angeordnet sind, die untereinander parallel liegen und im Verhältnis zu einer inneren Erzeugenden des rohrförmigen "Elementes, das sie schneiden, geneigt sind. Der Werkzeugträger 35 ist radial gleitend in dem Schlitz 34 angeordnet und schlägt an seinen beiden Enden in der spindel 16 an während die Klinge 36 asial gleitend in dem genannten Schlitz montiert ist und an ihren beiden Enden einen um 90° umgelegten Teil 40, 4l aufweist. Mit ihrem umgelegten Ende 40 unterliegt die Klinge der Wirkung einer Feder 42, die in einem Lager 43 der spindel angeordnet ist und mit dem anderen umgelegten Ende 41 steht sie in Berührung mit einem der Ende einer stange 44, die in einer Bohrung der Spindel l6 gleitet.

Die Klinge 36 wird mit der Spindel Iß durch mindestens zwei Zapfen 45 fest verbunden, die in die letztere eingeschraubt sind und deren Enden 46 in mindestens zwei Ausnehmungen 47 in der Klirige 36 eingreifen.

Der Werkzeugträger 35 weist auf seiner Fläche, die in Berührung mit der Klinge 36 steht, mindestens zwei geneigte Rampen auf_f die axis Nuten 48, 48a bestehen, in die Zapfen 49' der Klinge 36 eingreifen.

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An ihrem entgegengesetzten Ende, das mit der Klinge 36 in Berührung steht, stützt sich die Stange 44 gegen einen Nocken 50, der insbesonderen aus einer exzentrischen Soheibe besteht, die auf einer Achse 5I aufgekeilt ist, die drehbar an ihren beiden Enden in der Spindel 16 und der Welle 21 gelagert ist und gegenüber denen sie senkrecht sie angeordnet ist«

Auf der Achse 5I ist ein Sperrklinkenrad 52 aufgekeilt, dessen Verzahnung mit einem Kippklauenteil 53 zusammenwirkt, der drehbar auf dem Support l8 montiert ist und unter der Einwirkung einer Blattfeder 54 steht, wobei die Kippklaue 52 seitlich eine Rolle 55 trägt, die das Anheben der Kippklaue unter der Einwirkung einer Rampe 56 hervorruft, die auf der Trägerplatte 20 befestigt ist.

Das Sperrklinkenrad 52* das den Nocken 50 in der Drehung mitnimmt, legt sich unter die Kippklaue 53, die an einem Zahn der Sperrklinkenrades angreift und seine Drehung um einen Bruchteil einer Umdrehung hervorruft, genauso wie die des Nockens 50, wobei die Stellung des Sperrklinkenrades durch eine Gegensperrklinke 57 festgelegt ist, die drehbar auf der Platte 20 montiert ist und das Zurücklaufen des Sperrklinkenrades nach dem Aushaken der Kippklaue 55 verhindert«

.Die Arbeitsweise der BearbeitungsvorrichtVng nach der Erfindung ist wie folgt: q 0 9 8 8 ^ / 0 2 ^{r r}

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Das rohrförmlge -Element 9* in dessen Inneres Nuten 58 eingearbeitet werden sollen, um zwischen zwei benachbarten Nuten Flügel 59 herzustellen, wird in. die Dorne 5 und 6 eingeführt und durch Klemmen der Ringe 7,8 festgelegt»

Das Ende der Werkzeugträgerspindel 16 wird in das Innere des rohrförmigen Elementes 9 eingeführt und dann wird das Spindellager 17 befestigt, das vorher verschoben wurde, um das Insteilungbringen des Rohres zu gestatten.

Durch die Stoßplatte 20 wird der Werkzeugträgerspindel die sich im Inneren des Rohres zunächst in Richtung des Pfeiles C bewegt eine geradlinige Hin- und Herbewegung vermittelt» Während diesem Hinweg'stehen die Werkzeuge nlchb in Berührung mit der Wand des Rohres und es ergibt sich daraus keinerlei Bearbeitung. Gleichzeitig verschiebt sich die Welle 21 und nimmt den Zapfen 29, der in die schraubenförmige Nut 30 eingreift, die,die Drehung der Hülse 11 und des rohrförmigen Elementes hervorruft.

Am Ende des Hubes der Platte 20 hebt die Rampe 56 die Rolle 55 und die Sperrklinke 53 greift in einen Zahn des Sperrklinkenrades 52 ein, das sich um einen gewissen Winkeldreht und ebenso den Nocken 50 mitnimmt, der die stange und demgemäss die Klinge 36 zurückstösst. Durch ihr axiales Gleiten gegen die Wirkung der Feder 42 nimmt die Klinge 56 radial den Werkzeugträger 35 der an seinen bei-*

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den Enden durch seine geneigten Nuten 48, 48a anschlägt, in denen die Zapfen 49 angeordnet sind, die fest mit der Klinge 36 verbunden sind. Die radiale Verschiebung der Werkzeugträger entspricht der Durchgangstiefe der Werkzeuge 39 bei einem Be ar bei tungsdurchgaiig, wobei diese Tiefe proportional der Steigung der Verzahnung des sperrklinkenrades ist»

Bei Beginn ihrer Rücklaufbewegung hebt die Rampe 56 die Rolle 55 an und ruft das Aushaken der Sperrklinke 5j5 des Sperrklinkenrades 52 hervor, das in seiner stellung durch die Gegenklinke 47 gehalten wird. Die Rollenvorrichtung 45 und Rampenvorrichtung 56 ruft das Einklinken und Ausklinken der sperrklinke hervor und zwar in einem Umfangsraum, der gleich der Steigung der Verzahnung des Sperrklinkenrades ist.

Während dem Rücklaufhub im umgekehrten Sinne des Pfeiles C dringen die Werkzeuge 39 die radial um eine Entfernung verschoben wurden, die der Durchgangstiefe entspricht, in die Innenwandung des rohrförmigen Elementes 9 ein. Andererseits bestimmen die kombinierten Bewegungen der Spindel 16, die sich radial bewegt und des rohrförmigen Elementes 9* das durch den Pinger 29» der mit der schraubenförmigen Nut jJO zusammenarbeitet in der Drehung mitgenommen wird, auf der Innenwandung des rohrförmigen Elementes die- Anzeichnung

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der schraubenförmigen Nuten 58.

Bei jeder Hin» und Herverschiebung der spindel 16 erfolgen die gleichen Arbeitsgänge wie vorstehend beschrieben, wobei die Tiefe der Nuten 58 bei jedem Durchgang der Werkzeuge j59 erhÖht.wirde

Sowie die Nuten 58, die die Form der Flügel 59 bestimmen eine Tiefe aufweisen, die für einen Sektor wie-etwa 9a bestimmt ist, werden die Borne 5 undo gelöst und das rohrf örmige Element wird um einen gewissen Winkel gedreht zum Bearbeiten eines neuen Abschnittes, wie etwa 9b*

So wird nach und nach die Bearbeitung aller Abschnitte des rohrförmigen Elementes durchgeführt, dessen schraubenförmige Flügel alle die gleiche Steigung aufweisen«,

Es ist jedoch auch möglich, Abschnitte herzustellen, auf denen die Gewindegänge\oder Flügel abwechselnd linksgängig oder rechtsgängig sind. In diesem Falle trägt die Hülse 11 einen zweiten Teil 31a, der eine schraubenförmige Nut JQa aufweist, die um l80° im Verhältnis zu der Nut 50 versetzt ist und von umgekehrter Steigung im Verhältnis zu ihr* Der Zapfenträgerbloclc 28 hat einen Zapfen 29 mit Linksnut oder 29a mit Rechtsnut.

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Alle Abschnitte links wie etwa 9a, 9c werden in einer ersten Bearbeitungsphase mit der schraubenförmigen Nut JO und den Zapfen 29 hergestellt und dann wird die schraubenförmige Nut ^Oa und der Zapfen 29a benutzt zur Bearbeitung in einer zweiten Phase der Rechtsabschnitte wie etwa 9b, 9d·

Die Zapfen 12 und Ij5 können als Teiler verwendet werden, wobei die Löcher 14, 15 in den Dornen 5,6 einen winke1-mässigen Abstand aufweisen, der gleich den Abschnitten 9a 9b ist.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern deckt Im Gegenteil alle Abwandlungen.

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Claims

Patentansprüche

- Halbautomatische Bearbeitungsverfahren für Nuten, die zwischen sich schraubenförmige innere Flügel in rohrförmigen Elementen begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu bearbeitendes rohrförmiges Element <(9) in zwei Dornen (7) (8) eingebracht wird, die drehbar auf dem Bett der Maschine angeordnet sind, wonach eine mit Schneidwerkzeugen (j59) versehene spindel (16) ■ in das Innere des rohrförmigen Elementes eingebracht wird, wobei diese Werkzeuge aus Klingen bestehen, die gemäss untereinander parallelen Ebenen angeordnet sind, die im Verhältnis zu eineir inneren Erzeugenden des rohrförmigen Elementes, das sie bearbeiten, geneigt sind, wonach die Schneidwerkzeuge in einer hin- und hergehenden Bewegung parallel zur Achse des rohrförmigen Elementes mitgenommen werden, das gleichzeitig abwechselnd in der Drehung angetrieben wird wahrend den Schneidwerkzeugen eine radiale Verschiebung vermittelt wird, die der Bearbeitungsdurchgangstiefe der Nuten entspricht» '
2. - Bearbeitungsvorrichtung für Nuten für die Durchführung des Verfahens nach Αηφ ruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Klemmdorne (5*6)" die drehbar in Lagern gelagert sind, die sich fest am Bett der Maschine befinden und In denen die Enden des rohrförmigen zu bearbeitenden Elementes (9) befestigt sind, miteinander durch eine Hülse (11) verbun-.'

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den sind, deren Enden mit den genanten Dornen fest verbunden sind, wobei die genannte Hülse das zu bearbeitende Werkstück umgibt und Mitnehmervorrichtungen (29,3O,j51) aufweist, die mit einer Welle (21) parallel zu einer Trägerspindel (l6) zusammenwirken, die im Inneren des Elementes angeordnet isb, wobei die genannte Spindel(16)und die Welle (21) an einem ihrer Enden mit einer stoßplatte (20) fest verbunden sind, die eine Hin- und Herbewegung ausführt und in Lagern gelagert sind, die auf dem Maschinenbett befestigt sind»
3« - Bearbeitungsvorrichtung für Nuten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmervorrichtung für die Drehung der Hülse (11), die die Dorne (5,6) verbindet aus einem Zapfen (29) besbehb, der auf einem Block befestigt ist, der aus einem Stück mit der Welle (21) besteht, parallel zur Werkzeugträgerspindel, wobei der genannte Zapfen in einer schraubenförmigen Hampe (^0) geführt 1st, die auf der'äusseren Wandung der Hülse (11) ausgebildet ist»
4» - Bearbeitung*}vorrichtung für Nuten mich den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugträgerspindel (16) einen mlbtieren schütz (.54) In dem radial gleitend ein Werkzeugträger (,-35) angeordnet ist, der eine Hut (37) aufweist, die dazu bestimmt ist, die Werkzeuge (j39) su tragen und axial gleLtend sine Klinge 06), die an einem ihrer fänden (40) der Einwirkung einesr Feder (42) unterworfen Lst und am anderen Ende (4L) ulner Vorschubstange (44),

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die axial in einer Bohrung der Spindel (16) gleitet und durch EinJkrlinkorgane betätigt wird, wobei der gennnte Werkzeugträger auf einer seiner Flächen in Kontakt mit der Klinge mindestens zwei geneigte Rampen aufweist, die aus mindestens zwei Nuten (48, 48a) bestehen, in die mindestens zwei Zapfen(49) eingreifen, die fest mit der Klinge verbunden sind, die selbst mindestens zwei Öffnungen (47) aufweist, in die die Enden von zwei in die Spindel eingeschraubten Zapfen (45) eingreifen.
5· - Bearbeitungsvorrichtung für Nuten nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einklinkorgane die die Steuerstange (44) der Klinge (36) betätigen, aus einem Nocken (50) bestehen, der gegen eines der Enden der Stange anliegt und in der Drehung mit einem Sperrklinkenrad (52) fest verbunden ist, das auf eine .Achse (5I) aufgekeilt ist, die drehbar in der Werkzeugträgerspindel und der iVelle (21) montiert ist, die den Steuerzapfen (29) für DIE Hülse (11).trägt* wobei das genannte Sperrklinkenrad in Kombination mit einer Kippklaue (53) verwendet wird, die auf einem der Lager (18) der Spindel befestigt ist, die fest mit dem Gestell verbunden ist und seitlich eine Rolle (55) trägt, die mit einer Rampe (56) zusammenarbeitet, die neben dem Sperrlelinkenrad liegt und fest mit der stoßplatte verbunden ist, wobei die genannte Platte auch eine Gegensperrklinke (57) trägt, die in die Verzahnung des Sperrklinkenrades eingreift und dessen Rückwärtsbewegung verhinderte q q q gg. ^ j q _{? Γ Γ}

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6. - Bearbeitungsvorrichtung für Nuten, nach den Ansprüchen 1# 2 , j5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) zwei schraubenförmige Rampen (3O,j5Oa) aufweist, die um l80° .entgegengesetzt liegen und in die Zapfen (29, 29a) mit Schlitz nach links und nach rechts in Eingriff gebracht werden können, die fest mit der Welle verbunden sind, die parallel zur Werkzeugträgerspindel liegt·

7· - Bearbeitungsvorrichtung für Nuten nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) auf den Dornen (5,6) durch Zapfen (12,13) befestigt ist, die wahlweise in Löcher (14,15) eingreifen können, die in Abständen liegen, die winkelmässig im Verhältnis zueinander bestimmt sind.

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