DE1696618C3 - Düsenanordnung zur Steuerung des Gewichtes und der Verteilung eines Überzugs auf Bandmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zur Steuerung des Gewichtes und der Verteilung eines Überzugs auf einem ein Schmelztauchbad in vertikaler Richtung verlassenden Bandmaterial, insbesondere eines metallischen Überzugs auf Stahlband, durch Lenken eines Gasstrahls vor der Verfestigung des Überzugs gegen die Bandoberfläche, deren Düsen sich über die Breite des Bandmaterials erstrekkende, schlitzförmige öffnungen besitzen und gegenüber der Horizontalen neigbar angeordnet sind.

Metallische Überzüge auf Bandmaterial bedürfen hinsichtlich ihrer Dicke und Verteilung auf der Materialoberfläche einer genauen Einstellung, um eine ausreichende Homogenität des Fertigmaterials sicherzustellen. Bisher wurde versucht, die Überzugsdicke quer zur ßandlängsrichtung durch eine sorgfältige Einstellung des Düsenschlitzes zu erreichen, wobei eine Ausrichtung der Schlitzfläche parallel und geradlinig zum Überzug angestrebt wurde (Zeitschrift »Metallurgia«, 8/1963, S. 76/77). Häufig ergaben sich jedoch dabei leicht konkave Uberzugsquerschnitte, die besonders beim Aufspulen des Bandmaterials zu Schwierigkeiten führten. Andererseits wurde festgestellt, daß sich eine konvexe Querschnittsform des Überzugs zum Aufspulen des Bandmaterials besonders eignet, wobei sich auch unerwünschte Verformungen am Bandrand beseitigen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Düsenanordnung der obenerwähnten Art so auszubilden, daß sich eine solche konvexe Überzugsquerschnittsform des Bandmaterials mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Öffnungsschlitze der Düsen einer Krümmungsbahn folgen, bei der jeweils der mittlere Teil des Schlitzes weiter von der Bandobcrl'läche entfernt ist als die beiden angrenzenden Randbereiche. Durch eine bloße konvexe Ausbildung des Öffnungsschlitzes der Düse allein läßt sich das angestrebte Ziel somit nicht erreichen, sondern es muß auch eine bestimmte Stellung des Öffnungsschlitzes in bezug auf die mit dem Überzug zu versehene Bandmaterialoberfläche vorhanden sein. Zwischen dem Neigungswinkel der schlitzförmigen Düsenöffnung gegenüber der Horizontalen und dem Krümmungsverlauf des Öffnun«sschlitzes einerseits und der Querschnittsform des Überzugs andererseits besteht ein enger Zusammenhang, so daß der Anstellwinkel der Düse in bezui> auf "die zu beschichtende Bandmaterialoberfläche über die Queischnittsform des Überzugs entscheidet.

Die gewünschte konvexe Querschnittsform des Überzugs wird, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens, auch dann erreicht, wenn der Abstand des Öffnungsschlitzes jeder Düse von der Bandoberfläche bei horizontaler Düsenlace an den beiden Schlitzenden kleiner ist als in der Mitte des Öffnungsschlitzes.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigi

F i g. 1 einen Aufriß einer Vorrichtung zur Beschichtung einer Bandmaterialoberfläche. bei der die Düsenanordnung Verwendung findet,

F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 3 eine Draufsicht der in F i g. 1 gezeigten Düsenanordnung,

Fig. 4 eine Vorderansicht der in Fig. 3 gezeigten Düsenanordnung,

Fig. 5 eine Schnittansicht die der in den Fig.3 und 4 gezeigten Düsenanordnung längs der Linie V-V in F i g. 4 entspricht,

Fig.6 eine Schnitiansicht der Düsenanordnung längs der Linie VI-VI in F i g. 4,

Fig. 7 eine Schnittansicht der Düsenanordnung längs der Linie VII-VII in F i g. 4,

Fig. 8 eine der Fig. 3 ähnliche Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Düsenanordnung,

F i g. 9 eine vergrößerte Ansicht der Einrichtung zur Einstellung der Neigung und der Horizontallage der Düsenanordnung, und zwar längs der Linie IX-IX in Fig. 2,

Fig. 10 eine Draufsicht der Einstelleinrichtung von Fig.9, und zwar längs der Linie X-X in Fig.9. und

F i g. 11 eine Stirnansicht der Düsenanordnung, die sich hier in einer bestimmten Betriebslage in bezug auf das zu beschichtende Bandmaterial befindet.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einer Düsenanordnung innerhalb einer gewöhnlichen Stahlband-Feuerverzinkungsanlage. Bei dieser Darstellung läuft ein Stahlband von einem Glühofen 2 durch ein eine gesteuerte Temperatur aufweisendes Mundstück 4 in ein Beschichtungsmaterial 8 enthaltendes Bad 6, wobei das Beschichtungsmaterial bei der Feuerverzinkung geschmolzenes Zink ist. Das Band verläßt das Bad in senkrechter Richtung, die durch die Umlenkrolle 10 und eine nicht dargestellte Ablenkrolle festgelegt ist. Auf seinem Weg von dem Beschichtungsbad aufwärts läuft das Band durch die Gasdüsenanordnung 12, die das Beschichtungsgewicht und die Verteilung des Beschichtungsmaterials und damit auch die Queischnittsform der Beschichtung auf dem Stahlband steuert, sowie durch einen Kühlturm 14. mit dem die Bandtemperatur unter den Schmelz-

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piinkt des Überzugs gebracht wird, um diesen zu ver- an dem Flansch 41 des konvergierenden Halsah-

festigen. Schnitts angeschraubt sind.

Die Düsenanordnung 12 wird über dem Bad 6 ge- Die Krümmung des Öffnungsschlitzes der Düsen

haltert und dabei von einem Rchmen 22 getragen. läßt sich durch Verschieben der in den Fig. 5.6 und

Jede Düsenanordnung 12 weist einen Stahlträger 24 5 7 gezeigten Anordnung in die in Fig.4 dargestellte

als Stützkörper auf und ist mit einer Vorrichtung 26 Lage erreichen. Bei der gezeigten Ausführungsform

versehen, die zur senkrechten Einstellung dei Düsen- ist der Öffnungsschlitz nach unten gekrümmt, vvu-

anordnuiig in bezug auf das Beschichtungsmaterial- durch sich bei einem durch die Mitte des in Fig. 4

bad dient. Außerdem ist eine Vorrichtung 28 zur ho- gezeigten Düsenschlitzes gelegten Querschnitt der OrT-

rizontalen Einstellung in bezug auf die Oberfläche io nungsschlitz in seiner tiefsten Lage beSndet, wie sie

des zu beschichtenden Stahlbandes vorgesehen. Die in Fig. 5 zu sehen ist. Der Öffnungsschlitz wanden

senkrechte Einstellung der Düsen läßt sich von Hand gemäß der vorgesehenen Krümmung in Querschnitts-

mit Hilfe einer Kurbel und eines Schneckenrad-Rast- ansieht in Richtung auf die Schlitzenden nach oben, so

klinkenmechanismus vornehmen, kann jedoch auch daß er sich bei der Ansicht von F i g. 6 etwa in der

elektrisch, pneumatisch usw. durchgeführt werden. _I5 Mitte und bei der Ansicht von Fig. 7 etwa in seiner

Die Vorrichtung 28 ist an einem Träger 29 aufge- obersten Lage befindet.

hängt, der seinerseits, wie aus F i g. 2 hervorgeht, mit Eine andere Ausfühjungsform der Düsenanord-

Hilfe der Einstellvorrichtung 26 an dem Hauptträger nung zeigt F i g. 8. Die Krümmung der Öffnungslip-

24 aufgehängt ist. _pen 34' kann^in einer Horizontalebene verlaufen.

Der Aufbau der Düsenanordnung ist in den F i g. 3 20 d.h. in Richtung auf den Kopfabschnitt 30'. wobei bis 8 dargestellt. Die Düsenanordnung weist einen jedoch die Form des Öffnungsschlitzes der in den Kopfabschnitt 30, einen konvergierenden Halsab- F i g. 3 bis 7 dargestellten entsprechen kann. Dies hat schnitt oder Übergangsabschnitt 32 und einen Du- zur Folge, daß der Abstand, den das aus dem Öffsenabschnitt 34 auf, der schlitzförmige obere und un- nungsschlitz austretende Gas in der Mitte des Öfftere Öffnungslippen 36 und 38 enthält, welche eine 25 nungsschlitzes von der zu beschichtenden Bandoberdurchgehende, schlitzförmige Öffnung der Höhe S fläche hat, bei beiden Ausführungsformen größer ist begrenzen. Die Öffnungslippen erstrecken sich in als der Abstand gemessen im Bereich der Schlitzöff-Längsrichtung über die Bandränder hinaus, so daß nungsenden, was zur Folge hat, daß auf dem zu beeine Öffnung entsteht, die breiter ist als das breiteste schichtenden Bandmaterial ein konvexes Beschichin der Vorrichtung zu behandelnde Materialband. 30 tungsmaterialprofil ausgebildet wird.
Eine der Öffnungslippen, beispielsweise die Lippe Wie vorstehend erwähnt, wird die Düsenanord-36, ist einstellbar, wodurch sich die Öffnungshöhe S nung aus der horizontalen Lage, in der sie in einer einstellen läßt. Ebene liegt, die normal zu der Ebene der Bandmate-

In dem konvergierenden Halsabschnitt 32 befindet rialbewegungsrichtung verläuft, um einen positiven sich ein feinmaschiges Drahtnetz oder eine perfo- 35 oder negativen Winkel, also nach oben oder nach unrierte Platte 40, die sich über die ganze Länge des ten, verschwenkt, wodurch sie bzw. ihr Öffnungsschlitz Düsenabschnitts 34 erstreckt. Zur Herstellung des einen gewünschten Anstellwinkel zur Bandmaterialgewünschten Überzugs auf dem Bandmaterial soll oberfläche erhält. Die Einstellung der Neigung der die aus der Düsenöffnung austretende Luft bzw. das Düsenanordnung geschieht durch Drehen des Kopfaustretende Gas über die ganze Öffnungslänge 40 abschnitts in der Klammer 50, indem die Mutter 43 gleichmäßig verteilt sein, wozu ein Sieb dient, das die und die Feststellschraube 51 gelöst werden, wie dies von dem Kopfabschnitt kommende Luftströmung um in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Zu diesem Zweck 90° ablenkt und über den ganzen konvergierenden werden die kurzen Rohrstücke 30 a und 30/) des Halsabschnitt 32 einen gleichmäßigeii Luftdruck er- Kopfabschnitts 30 in der Klammer 50 drehbar gezeugt. Das Sieb weist zu diesem Zweck eine Vielzahl 45 führt, die von dem Gleitkörper 42 der waagerechten kleiner Öffnungen auf, die dem von dem Kopfab- Einstellvorrichtung 28 aus abwärts gerichtet ist. Festschnitt 30 kommenden Luftstrom einen verhältnis- steilschrauben 51 und Gewindebolzen 43 dienen zur mäßig hohen Widerstand entgegensetzen. Die Gleich- Arretierung der Düsenanordnung nach Einstellung mäßigkeit des Strömungsprofils der Luftstrahlen wird der gewünschten Neigung des Kopfabschnitts 30.
auch dadurch gefördert, daß die Luft dem Kopfab- 50 Die Lage der Öffnungsschlitze in bezug auf die schnitt an beiden Enden zugeführt wird, d. h. eine Oberfläche des sich bewegenden, zu beschichtenden doppelte Luftzufuhr über die beiden Lufteintrittsöff- Bandmaterials wird mit der Vorrichtung 28 durch nungen 30 a und 30 b bewirkt wird. Diese Eintritts- Drehen der Kurbel 52 mit Hilfe des Handgriffs 44 Öffnungen können mit kurzen Rohrstücken versehen gesteuert. Dabei wandert der Schieber 42 in waagesein, die eine drehbare Lagerung der Düsenanord- 55 rechter Richtung in bezug auf die Bandmaterialobcrnung ermöglichen. fläche hin und her. Die Horizontalbewegung läßt

Der Kopfabschnitt 30 steht über die benachbarten sich durch Drehen der Kurbelspindel 52« in dem mit

Flansche 33 und 35 mit dem konvergierenden Hals- Gewinde versehenen Innenraum 42a des Schiebers

abschnitt 32 in Verbindung. Auf Grund dieser An- 42 bewirken. Die Kurbel 52 wird durch je einen Ordnung läßt sich das Sieb 40 zur Erzeugung eines 60 Bund 52/) beidseitig des Schlitzes 56 gehaltert, der Strömungswiderstandes für die Luft in einem Rah- sich in dem U-förniigen Element 54 befindet. Der

men 40α anbringen und quer über die Öffnung in dem Schieber 42 wird durch Gleitelemente 53 geführt,

konvergierenden Halsabschnitt 32 einsetzen. Als Ma- Die Lage des Düscnöffnungsschlitzes in bezug auf

schengewebe für das Sieb hat sich beispielsweise ein das Beschichtungsmaterialbad kann mit der Vorrich-

Siebgewcbe mit einer lichten Maschenweite von 65 Hing 26 durch Drehen der Kurbol 23 eingestellt wer-

0,074 mm aus 5.3X10 ' dickem rostfreiem Stahl- den, wie aus F i g. 1 und 2 hervorgeht,

draht bewährt. Die Öffnungslippen 36 und 38 sind Die Einstellung der zur Steuerung des Gewichtes

mit Vcrbindungsflanschen 37 und 39 versehen, die und der Verteilung des Überzugs auf dem Band nate-

rial verwendeten Düscnöffnungsschlitze ist von wc- des an den Enden des Öfffnungsschlitzes auslretensentlicher Bedeutung. Die Düsenöffnungsschlitze den Luftteils in stärkerem Maße vergrößert — eine sollten, wie an Hand von Versuchen festgestellt Tatsache, die auch für die in F i g. X gezeigte Ausfüllwurde, einen solchen Abstand von der Bandober- rungsform der Schlitzöffnung zutreffend ist —. daß fläche aufweisen, daß die Länge des aus den Düsen 5 ferner der Anteil der Weglängenvergrößerung eine austretenden Gas- bzw. Luftstrahls 12,7 bis 37.1 mm Funktion des Winkels A ist und daß sich schließlich beträgt, bevor ein Auftreffen auf die Bandoberfläche für einen vorgegebenen Winkel A die Weglänge des (»ifoh'i. Die Düscnöffnunesschlitzc lassen sich nach Luftstroms vom Rand zur Mitte zu progressiv veroben"unu unten in einem begrenzten Wir.kclbcrcieh größen.

zwischen etwa +20' über der Horizontalen und io Der Zusammenhang zwischen Verschwenkiichetwa 45' unter der Horizontalen, die lotrecht zur hing und Krümmungsverlauf des Öffnungsschlitzes Bandoberfläche verläuft, neigen. Als besonders gc- einerseits und Querschnittsform des Überzugs aneignet haben sich Neigungswinkel zwischen ; H) und dererscits kehrt sich um, wenn an Stelle des in F i g. 4

30 erwiesen, wobei der bei Feuerverzinkungen gezeigten, nach unten gekrümmten Öffnungsschlitzes

bevorzugte Winkelbereich zwischen - 5 und -15 15 ein nach oben gekrümmter verwendet wird, da in

liegt. diesem Falle bei einem Abwärtsschwenken der Dü-

Des weiteren hat sich als vorteilhaft erwiesen, die senanordnung. entsprechend der Darstellung von Düscnöffnungsschlitze 20 bis 76cm über der Be- Fig. 11, der mittlere Öffnungsschlitzteil der überschichtungsbadoberfläche anzuordnen. Die tieferen zugsoberflächc näher liegt als die zu den Schlitz-Anordnungen sind dann günstig, wenn mit kleineren 20 enden hin befindlichen Teile. In diesem Falle entsteht Bandgeschwindigkeiten gearbeitet wird. also beim Abwärtsschwenken ein konkaver Über-

Die von zwei Lippen begrenzten Düsenöffnungs- zugsquerschnilt und beim Aufwärtsschwenken übe

schlitze folgen einer Krümmungsbahn, bei der jeweils die in Fi g. 11 gezeigte horizontale Linie hinaus ein

der mittlere Teil des Schlitzes weiter von der Band- Überzug mit konvexem Querschnitt, der erwünscht

Oberfläche entfernt ist als die beiden angrenzenden 25 ist.

Randberciche. Die Verbindungslinie der Öffnungs- Bei der Ausführungsform der Düsenanordnung schlitzenden bildet also eine Sehne des Krümmungs- nach Fig. 8, bei der im Vergleich zur Ausführungsbogens. der gewöhnlich ein Kreisbogen ist. Bei einer form nach Fig. 4 der Krümmungsradius ein Lot auf bevorzugten Ausführungsform des Öffnungsschlitzes, d· 1 Bandmaterialoberfläche ist, wenn sich die Düsenwie sie in den F i g. 4 bis 7 dargestellt ist, ist der Ra- 30 anordnung, bezogen auf die Darstellung in Fig. 11. dius dieses Krümmungskreisbogens so gewählt, daß in waagerechter Lage befindet, ist im Gegensatz zur sich bei einer Schlitzlänge von 122 bis 137cm die Ausführungsform nach Fig.4 der Abstand des miit-Enden der Schlitzöffnung 5.08 bis 6,35 cm über die leren Öffnungsschlitzteils von der Bandmaterialober-Schlitzöffnungsmittc erheben. Der Krümmungsra- fläche beim Verschwenken in beiden Drehrichtungen dius der Schlitzöffnung beträgt hier etwa 4 m, ob- 35 um den Winkel A gleich, d. h. beim Aufwärtsvergleich der tatsächliche Krümmungsradius der oberen schwenken der Düsenanordnung vergrößert sich der und der unteren Öffnungslippe etwas kleiner bzw. et- Abstand in gleichem Maße wie beim Abwärtswas größer ist, um eine Schlitzöffnung zu erzielen. schwenken. Würde nun die Düsenschlitzöffnung in die über ihre ganze Länge eine einheitliche Weite einer einzigen Ebene liegen, so wie dies der Anblick aufweist. Aus den in den F i g. 5,6 und 7 gezeigten 40 von F i g. 8 vermittelt, so werden die Längendifferen-Schnittansichten ergibt sich, daß die Öffnungslippen zen des von der Öffnungsschlitzmitte austretenden 36 und 38 in einer gemeinsamen Ebene enden und Gasstrahlteils und des zu den Schlitzenden hin ausdaß der konvergierende Halsabschnitt 32 so geformt tretenden Gasstrahlteils in bezug auf den Abstand ist. daß er die durch die in seinem Flansch 35 befind- zur Bandmaterialoberfläche durch den Krümmungsliche rechteckige Öffnung eintretende Luft allmählich 45 radius der Schlitzöffnung festgelegt und könnten gleichmäßig zu der in seinem Flansch 41 befindli- durch Drehen der Düsenanordnung in beiden Richchen gekrümmten Schlitzöffnung leitet. tungen um die Horizontale um einen Winkel A nichi

Daraus wird deutlich, daß die Schlitzöffnung ein verändert werden. Da jedoch bei der Ausführungs-

gekrümmtes Profil aufweist, was zur Folge hat, daß form nach F i g. 8 der Öffnungsschlitz in der gleicher

die dem Kopfabschnitt zugeführte Gas- bzw. Luft- 50 Weise gekrümmt ist wie der Öffnungsschlitz vor

menge aus der Schlitzöffnung in verschiedenen Ent- F i g. 4, wodurch sich also eine doppelte Krümmung

fernungen von der Bandmaterialoberfläche austritt. des Öffnungsschlitzes der Düsenanordnung vor

Die durch die Krümmung der Schlitzöffnung erziel- F i g. 8 ergibt, und zwar einmal, bezogen auf die hori

ten unterschiedlichen Abstände ermöglichen die BiI- zontale Lage der Düsenanordnung, in senkrechte:

dung eines Überzugs auf der Bandmaterialober- 55 Richtung, also in Bandverlaufsrichtung, wie ir

fläche, der einen konvexen Querschnitt hat. Wie aus F i g. 4 gezeigt, und zum anderen in einer Ebene lot

Fig. M ersichtlich ist. müssen bei einer Schlitzöff- recht zur Bandebene, wie in F i g. 8 gezeigt, könner

nungskrümmung der in F i g. 4 gezeigten Art und die Längendifferenzen des von der Öffnungsschlitz

einer in F i g. 1 gezeigten Neigung der Düsenanord- mitte austretenden Gas- bzw. Luftsirahls und des zi

nung in bezug auf die Bandoberfläche die aus der 60 den Schlitzenden hin austretenden Gas- bzw. Luft

Schlitzöffnung austretenden Luft- bzw. Gasstrahlen Strahls in bezug auf den Abstand zur Bandmaterial

dieselbe Entfernung zur Bandoberfläche überbrük- oberfläche durch Drehen der Düsenanordnung ii

ken. Wenn der Öffnungsschlitz jedoch aus der voll- beiden Richtungen um die Horizontale um den Win

ständig waagerechten Lage nach oben oder nach un- kel A verändert werden, wie dies auch bei der Aus

ten verschwenkt wird, so daß der Winke! A größer 65 führungsform nach F i g. 3 bzw. 4 der Fall ist.

als 0 ist. dann wird deutlich, daß die Weglänge des- Die Ausführungsform der Düsenanordnung nacl

jenigen Teils der Luft, der aus der Mitte des öff- Fig. S besitzt also hinsichtlich ihrer Funktionsweisi

nunizsschlitzcs austritt, sich gegenüber der Weglänge auch die vorteilhaften Eigenschaften der Ausfüh

rungsform der Düsenanordnung nach den F i g. 3 und 4, da bei einem Neigen des Offniingsschlitz.es die Gas- bzw. Luftstrahlen ungleiche Wege bis zum Auftreffen auf der Bandinaterialoberfläche zurücklegen müssen.

Mit den Düsenanordnungen der Fig.4 und 8 läßt sich somit durch geeignete Hinsteiiung des Sirumungswinkels, den das Gas bzw. die Luft mit der Bandmalerialoberfläche einschließt, in Richtung auf die Bandmaterialränder zunehmend mehr Beschichlungsmaterial entfernen, so daß der Überzug des Beschichtungsmaterials in der Mitte immer stärker

wird, also einen konvex gekrümmten Querschnitt behält.

Das Austreten eines gleichmäßigen Gas- bzw. Luttstrahls aus einem langen Öffnungsschlitz crfordert die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Druckes über dem Eintrittsende des öffnungsschlit-ZcS. Dies wird dadurch erreicht, daß das Gas bzw. die Luft auf dem Weg zum öffnungsschiiiz einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand überwinden muß. Dieser Widerstand ist direkt proportional der Entfernung W (Fig. 11), also der Länge des Schlitzöffnungsabschnittes.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Düsenanordnung zur Steuerung des Gewichtes und der Verteilung eines Überzugs auf einem ein Schmelztauchbad in vertikaler Richtung verlassenden Bandmaterial, insbesondere eines metallischen Überzugs auf Stahlband, durch Lenken eines Gasstrahls vor der Verfestigung des Überzugs gegen die Bandoberfläche, deren Düsen sich über die Breite des Bandmaterials erstreckende, schlitzförmige Öffnungen besitzen und gegenüber der Horizontalen neigbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsschlitze der Düsen einer Krümmungsbahn folgen, bei der jeweils der mittlere Teil des Schlitzes weiter von der Bandoberfläche entfernt ist als die beiden angrenzenden Randbereiche.

2. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des öffnungs-Schlitzes jeder Düse von der Bandoberfläche bei horizontaler Düsenlage an den beiden Schlitzenden kleiner ist als in der Mitte des öffnungsschlitzes.

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