DE19958256B4 - Accumulator arrangement - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ansteuerung einer Druckspeicheranordnung zur Versorgung eines Verbrauchers (2), mit einem Druckspeicher (4), der über eine Konstantpumpe (8) mit Druckmittel versorgt wird, mit einem folgende Schritte enthaltenden Steuerzyklus:
– Vorgeben eines Solldruckes (pSOLL) des Druckspeichers (4) über eine Steuerung (14);
– Erfassen eines Istdruckes (pIST) im Druckspeicher (4);
– Verändern einer Drehzahl (NSoll) eines Antriebsmotors der Konstantpumpe (8) falls der Istdruck (pIST) kleiner als der Solldruck (pSOLL) ist.Method for controlling a pressure storage arrangement for supplying a consumer (2), with a pressure accumulator (4), which is supplied with pressure medium via a constant-displacement pump (8), with a control cycle comprising the following steps:
- Specifying a desired pressure (p SOLL ) of the pressure accumulator (4) via a controller (14);
- Detecting an actual pressure (p IST ) in the pressure accumulator (4);
- Changing a speed (N target ) of a drive motor of the fixed displacement pump (8) if the actual pressure (p IST ) is less than the target pressure (p SOLL ).

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren. zur Ansteuerung einer Druckspeicheranordnung zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers und eine Druckspeicheranordnung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method. for controlling a pressure storage arrangement for supplying a hydraulic consumer and an accumulator assembly to carry out of the procedure.

Derartige Druckspeicheranordnungen werden beispielsweise zur Versorgung von Verbrauchern, beispielsweise dem Spritzzylinder, Schließzylinder, Schneckenmotor, Auswerferzylinder, Düsenfahrzylinder, oder dem Kernzylinder einer Spritzgießmaschine verwendet. Bei dem Betrieb derartiger Verbraucher werden periodisch kurzzeitig große Druckmittelmengen benötigt, die über den Druckspeicher zur Verfügung gestellt werden. Zwischen den Arbeitstakten wird der Speicher über eine Pumpe aufgeladen.Such pressure accumulator arrangements are used, for example, to supply consumers, for example the injection cylinder, lock cylinder, worm motor, ejector cylinder, jet drive cylinder, or the core cylinder of an injection molding machine. In the operation of such consumers periodically short periods large quantities of pressure medium are needed be made available via the pressure accumulator. Between the work cycles, the memory is charged via a pump.

In der DE 30 34 467 C2 ist eine. Druckspeicheranordnung offenbart, bei der der Druckspeicher über eine Konstantpumpe mit Druckmittel versorgt wird. Zwischen Konstantpumpe und Druckspeicher ist ein Speicherladeventil angeordnet, über das die Pumpe nach dem Aufladen des Speichers auf drucklosen Umlauf geschaltet wird.In the DE 30 34 467 C2 is a. Pressure accumulator arrangement disclosed in which the pressure accumulator is supplied via a constant pump with pressure medium. Between constant pump and pressure accumulator a accumulator charging valve is arranged, via which the pump is switched to the non-pressurized circulation after charging the accumulator.

In der DD 215 129 A1 sind Druckspeicheranordnungen gezeigt, bei denen zwei Konstantpumpen parallel zueinander geschaltet sind, wobei zwischen dem Verbraucher und den Konstantpumpen wiederum Steuerventile angeordnet sind, über die bei Erreichen des Speicherladedruckes eine Verbindung zum Tank hergestellt wird. In the DD 215 129 A1 Pressure accumulator arrangements are shown in which two constant pumps are connected in parallel to each other, between the consumer and the constant displacement pumps in turn control valves are arranged, via which upon reaching the accumulator charging pressure, a connection to the tank is made.

Bei beiden vorbekannten Lösungen werden die Konstantpumpen bei Erreichen des Maximaldruckes auf drucklosen Umlauf geschaltet.at both previously known solutions When the maximum pressure is reached, the constant-displacement pumps will be depressurized Circulation switched.

In der DE 30 13 853 C2 ist eine Sicherheitsschaltung für eine Hydraulikanlage eines Kraftfahrzeugs offenbart, bei der ein Druckspeichersystem zur Druckmittelversorgung von Primär- und Sekundärverbrauchern von einer Hydraulikpumpe aufgeladen wird. Der Druck des Speichersystems wird über einen Druckaufnehmer erfasst, über dessen Signal der Ladebetrieb der Hydraulikpumpe abhängig von zwei einen Arbeitsdruckbereich begrenzenden Druckgrenzwerten gesteuert wird. Bei Erreichen des oberen Druckgrenzwertes wird die Hydraulikpumpe – ähnlich wie bei den vorbeschriebenen Lösungen – auf drucklosen Umlauf geschaltet.In the DE 30 13 853 C2 discloses a safety circuit for a hydraulic system of a motor vehicle, in which an accumulator system for the pressure medium supply of primary and secondary consumers is charged by a hydraulic pump. The pressure of the storage system is detected by a pressure transducer, via the signal of which the charging operation of the hydraulic pump is controlled as a function of two pressure limits limiting a working pressure range. When the upper pressure limit value is reached, the hydraulic pump is switched to pressureless circulation, similar to the above-described solutions.

Neben den Konstantpumpen können auch Verstellpumpen mit Druckregler eingesetzt werden. Derartige Lösungen sind beispielsweise aus der Veröffentlichung "Grundlagen der hydraulischen Schaltungstechnik", Vereinigte Fachverlage Mainz 38 (1994) 3, Seiten 88 ff. bekannt. Bei diesen Konzepten wird die Verstellpumpe bei Erreichen des Ladedruckes soweit in Richtung auf Nullförderung verstellt, daß lediglich noch die inneren Leckverluste der Pumpe ausgeglichen werden.Next the constant pumps can also variable displacement pumps with pressure regulator can be used. such solutions For example, from the publication "Basics of hydraulic Circuitry " Vereinigte Fachverlage Mainz 38 (1994) 3, pages 88 et seq. In these concepts, the variable displacement pump is on reaching the boost pressure as far as zero promotion adjusted that only even the internal leakage of the pump can be compensated.

Üblicherweise werden Lösungen mit Konstantpumpe bevorzugt, da diese einen einfacheren Aufbau haben und preiswerter sind.Usually become solutions preferred with fixed displacement pump, since they have a simpler structure and are cheaper.

Problematisch bei den Lösungen mit Konstantpumpen ist, daß im Standbybetrieb, d.h. bei aufgeladenem Druckspeicher noch erhebliche Verlustleistungen auftreten.Problematic in the solutions with fixed displacement pumps is that in Standby mode, i. with charged pressure accumulator still substantial Power losses occur.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Druckspeicheranordnung und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Druckspeicheranordnung zu schaffen, bei denen die Verlustleistungen auf ein Minimum reduziert sind.In contrast, lies The invention is based on the object, a method for driving an accumulator assembly and a suitable for carrying out the method Pressure accumulator arrangement to provide, in which the power losses are reduced to a minimum.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Druckspeicheranordnung durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 5 gelöst.These The object is with respect to the method by the features of Patent claim 1 and with respect to the accumulator assembly by the features of the independent claim 5 solved.

Erfindungsgemäß wird der Druckspeicher über eine Konstantpumpe mit Drehzahlregelung aufgeladen. Die Drehzahl der Konstantpumpe kann dann beispielsweise in Abhängigkeit von demjenigen Druck eingestellt werden, der zur Abdeckung des nächsten Arbeitsschrittes des Verbrauchers erforderlich ist.According to the invention Pressure accumulator over charged a fixed displacement pump with speed control. The speed The constant pump can then, for example, depending be adjusted by the pressure to cover the next step the consumer is required.

D.h., das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es, daß der Druckspeicher durch Drehzahlveränderung nur auf denjenigen Druck aufgeladen wird, der zur Betätigung des Verbrauchers erforderlich ist. Hierdurch wird sich von den bisherigen Konzepten abgewendet, bei denen der Druckspeicher stets auf seinen vorbestimmten, festen Maximaldruck aufgeladen wurde. Durch die Verwendung einer drehzahlgeregelten Konstantpumpe mit einem vergleichsweise kleinen Druckspeicher kann der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen wesentlich verringert werden.that is, the inventive concept allows it that the Accumulator by speed change is only charged to the pressure that is used to actuate the Consumer is required. This will be different from the previous ones Averted concepts in which the pressure accumulator always on his predetermined, fixed maximum pressure was charged. By use a speed-controlled constant pump with a comparatively small pressure accumulator can be the device technical effort compared to the initially described solutions be significantly reduced.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß der erfindungsgemäße Druckspeicher nur auf den für den nächsten Zyklus erforderlichen Druck aufgeladen wird, so daß die Verlustleistung wesentlich kleiner als bei Schaltungen mit drucklosem Umlauf ist. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es desweiteren, die Druckspeicher mit geringerer Kapazität als beim Stand der Technik auszuführen.A advantageous development is that the pressure accumulator according to the invention only on the for the next Cycle required pressure is charged, so that the power loss much smaller than in circuits with pressureless circulation. The inventive concept allows Furthermore, the accumulators with lower capacity than the State of the art.

Die Ansteuerung des Antriebsmotors der Konstantpumpe erfolgt vorzugsweise über einen Frequenzwandler, der an die Maschinensteuerung angeschlossen ist.The control of the drive motor of the constant pump is preferably carried out via a Fre converter, which is connected to the machine control.

Zur Minimierung der Verlustleistung wird der Antriebsmotor abgeschaltet, wenn der von der Maschinensteuerung vorgegebene Solldruck im Druckspeicher erreicht ist.to Minimizing the power loss, the drive motor is switched off, if the predetermined pressure of the machine control in the accumulator is reached.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.other advantageous developments are the subject of the other dependent claims.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the The following will be a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Druckspeicheranordnung und 1 a circuit diagram of an accumulator assembly according to the invention and

2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a flow diagram of the method according to the invention.

Gemäß dem in 1 dargestellten Schaltschema einer erfindungsgemäßen Druckspeicheranordnung 1 wird ein Verbraucher 2, beispielsweise ein Schließzylinder einer Spritzgießmaschine über einen Druckspeicher 4 mit Druckmittel versorgt. Zwischen diesem und dem Verbraucher 2 ist ein Steuerventil 6 angeordnet, über das die Verbraucheranschlüsse mit dem Druckspeicher 4 bzw. einem Tank T verbindbar oder gegenüber diesen Bauelementen absperrbar sind.According to the in 1 illustrated circuit diagram of an accumulator assembly according to the invention 1 becomes a consumer 2 For example, a lock cylinder of an injection molding machine via a pressure accumulator 4 supplied with pressure medium. Between this and the consumer 2 is a control valve 6 arranged, via which the consumer connections to the pressure accumulator 4 or a tank T can be connected or shut off against these components.

Der Druckspeicher 4 wird über eine drehzahlgeregelte Konstantpumpe 8 angesteuert. Diese Drehzahlregelung kann beispielsweise über einen Frequenzwandler 10 erfolgen, so daß die Pumpendrehzahl stufenlos zwischen 0 und der Nenndrehzahl 5 verstellbar ist.The accumulator 4 is via a speed-controlled constant pump 8th driven. This speed control can, for example via a frequency converter 10 carried out so that the pump speed continuously between 0 and the rated speed 5 is adjustable.

Zwischen der Konstantpumpe 8 und dem Druckspeicher 4 ist eine Rückschlagventilanordnung 9 ausgebildet, über die ein Rückströmen des Druckmittels vom Druckspeicher 4 in Richtung zur Konstantpumpe 8 verhindert ist.Between the constant pump 8th and the accumulator 4 is a check valve assembly 9 formed, via which a return flow of the pressure medium from the pressure accumulator 4 towards the constant pump 8th is prevented.

Die Ansteuerung des Frequenzwandlers 10 erfolgt über einen Regler 12, der an eine Maschinensteuerung 14 angeschlossen ist.The activation of the frequency converter 10 via a controller 12 , which connected to a machine control 14 connected.

Der Maschinensteuerung 14 ist eine Vergleichseinrichtung 16 zugeordnet, über die ein von der Maschinensteuerung ausgelesener Solldruck pSOLL mit einem Istdruck pIST verglichen wird.The machine control 14 is a comparator 16 assigned, over which a read out by the machine control setpoint pressure p SOLL is compared with an actual pressure p IST .

Die Drehzahlregelung 13 der Konstantpumpe 8 ist somit im wesentlichen durch den Elektromotor mit Freqzenzwandler 10, den Regler 12 und die Vergleichseinrichtung 16 gebildet.The speed control 13 the constant pump 8th is thus essentially by the electric motor with Freqzenzwandler 10 , the regulator 12 and the comparator 16 educated.

Der Solldruck wird von der Maschinensteuerung 14 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrauchers, beispielsweise vom Leistungsbedarf des Einspritzzylinders (Verbraucher 2) aus einem Speicher ausgelesen.The target pressure is from the machine control 14 depending on the operating state of the consumer, for example, the power requirement of the injection cylinder (consumer 2 ) read from a memory.

Der Istdruck pIST wird über einen an den Druckspeicher 4 angeschlossenen Druckaufnehmer 18 erfaßt und das entsprechende Ausgangssignal zur Vergleichseinrichtung 16 geführt.The actual pressure p IST is via a to the pressure accumulator 4 connected pressure transducer 18 detected and the corresponding output signal to the comparator 16 guided.

Die Funktionsweise dieser Druckspeicheranordnung sei anhand des Ablaufschemas gemäß 2 erläutert.The operation of this accumulator assembly is based on the flowchart in accordance with 2 explained.

Wie vorstehend ausgeführt, werden zunächst der Solldruck pSOLL über die Maschinensteuerung 14 ausgelesen und der Istdruck pIST über den Druckaufnehmer 18 erfaßt.As stated above, first the target pressure p SOLL via the machine control 14 read out and the actual pressure p IST on the pressure transducer 18 detected.

Diese beiden Druckwerte werden in der Vergleichseinrichtung 16 miteinander verglichen, wobei in dem Fall, daß der Istdruck pIST um einen vorgegebenen Schwellwert geringer als der Solldruck pSOLL ist, eine Solldrehzahl NSOLL der Konstantpumpe 8 aus einem Speicher der Maschinensteuerung 14 ausgelesen wird. D.h., diese Solldrehzahl NSOLL wird in Abhängigkeit vom Solldruck pSOLL bestimmt, der seinerseits wieder variabel in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf des Verbrauchers ausgelesen wird.These two pressures are in the comparator 16 compared with each other, wherein in the case that the actual pressure p IST is lower by a predetermined threshold than the target pressure p SOLL , a target speed N SOLL the constant pump 8th from a memory of the machine control 14 is read out. That is, this target speed N SOLL is determined in dependence on the target pressure p SOLL , which in turn is read out variable depending on the power consumption of the consumer.

In einem folgenden Verfahrensschritt wird die aktuelle Drehzahl NIST der Konstantpumpe 8 über den Regler 12 und den Frequenzwandler 10 auf die Solldrehzahl NSOLL eingestellt.In a following method step, the current speed N IST of the constant pump 8th over the regulator 12 and the frequency converter 10 set to the target speed N SETPOINT .

Diese Drehzahl ist so gewählt, daß der Druckspeicher 4 über die mit der Drehzahl NSOLL laufenden Konstantpumpe 8 auf den Solldruck pSOLL aufgeladen wird.This speed is chosen so that the accumulator 4 via the constant pump running at speed N SOLL 8th is charged to the target pressure p SOLL .

In dem sich anschließenden Verfahrensschritt kehrt die Steuerroutine zu demjenigen Schritt zurück, bei dem der Istdruck pIST im Druckspeicher 4 erfaßt wird.In the subsequent process step, the control routine returns to that step in which the actual pressure p IST in the pressure accumulator 4 is detected.

Wenn der Istdruck pIST dem Solldruck pSOLL entspricht, wird über die Vergleichseinrichtung 16 ein Signal an den Regler 12 abgegeben, so daß die Drehzahl der Pumpe reduziert oder auf Null gefahren wird.If the actual pressure p IST corresponds to the desired pressure p SOLL , is via the comparator 16 a signal to the controller 12 delivered so that the speed of the pump is reduced or driven to zero.

Die Routine springt dann wieder zum ersten Steuerschritt zurück, in dem der Solldruck pSOLL über die Maschinensteuerung 14 vorgegeben wird.The routine then jumps back to the first control step, in which the setpoint pressure p SOLL via the machine control 14 is given.

Durch die vorbeschriebene Steuerroutine wird der Druckspeicher 4 stets nur auf denjenigen Druck aufgeladen, der zur Betätigung des Verbrauchers 2 erforderlich ist. Durch diese Optimierung des Speicherdruckes kann die Kapazität des Druckspeichers 4 vergleichsweise gering ausgelegt werden. Desweiteren sind die Energieverluste beim Betrieb der Konstantpumpe 8 minimal, da diese den Druckspeicher 4 lediglich auf den erforderlichen Druck auflädt. Die Maschinensteuerung 14 gibt dabei den Solldruck pSOLL so vor, daß der Druck hinreichend groß ist, um den im Ablaufzyklus der Maschine folgenden Arbeitsgang – beispielsweise das Einspritzen der Schmelze in das Werkzeug oder den Aufbau des Schließdruckes durch den Schließzylinder – ausführen zu können.By the above-described control routine, the pressure accumulator 4 always charged only to the pressure required to actuate the consumer 2 is required. By optimizing the accumulator pressure, the capacity of Druckspei chers 4 be designed comparatively low. Furthermore, the energy losses during operation of the constant pump 8th minimal as these are the accumulator 4 only charges to the required pressure. The machine control 14 In this case, the target pressure p SOLL is such that the pressure is sufficiently high to be able to carry out the operation following the cycle of the machine, for example the injection of the melt into the mold or the build-up of the closing pressure by the lock cylinder.

Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Konstantmotor 8 über einen Frequenzwandler angesteuert. Prinzipiell lassen sich auch andere Konzepte zur Ansteuerung der Konstantpumpe einsetzen.In the above-described embodiment, the constant motor 8th controlled by a frequency converter. In principle, other concepts for controlling the constant pump can be used.

Wesentlich bei der Erfindung ist, daß die Maschinensteuerung den Solldruck entsprechend den im Zylkus folgenden hydraulischen Leistungsbedarf generiert.Essential in the invention, that the Machine control the set pressure according to the following in Zylkus generated hydraulic power demand.

Offenbart ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer Druckspeicheranordnung, bei dem ein Druckspeicher über eine Konstantpumpe mit veränderlicher Drehzahl angesteuert wird. Die Drehzahl der Konstantpumpe wird in Abhängigkeit von demjenigen hydraulischen Leistungsbedarf eingestellt, der zum Betrieb des Verbrauchers im folgenden Arbeitszyklus erforderlich ist.Disclosed is a method for controlling a pressure storage arrangement, in which a pressure accumulator over a constant displacement pump with variable Speed is controlled. The speed of the constant pump is in dependence adjusted by the hydraulic power required to operate of the consumer in the following working cycle is required.

Claims (7)

Verfahren zur Ansteuerung einer Druckspeicheranordnung zur Versorgung eines Verbrauchers (2), mit einem Druckspeicher (4), der über eine Konstantpumpe (8) mit Druckmittel versorgt wird, mit einem folgende Schritte enthaltenden Steuerzyklus: – Vorgeben eines Solldruckes (pSOLL) des Druckspeichers (4) über eine Steuerung (14); – Erfassen eines Istdruckes (pIST) im Druckspeicher (4); – Verändern einer Drehzahl (NSoll) eines Antriebsmotors der Konstantpumpe (8) falls der Istdruck (pIST) kleiner als der Solldruck (pSOLL) ist.Method for controlling a pressure storage arrangement for supplying a consumer ( 2 ), with a pressure accumulator ( 4 ), which via a constant pump ( 8th ) is supplied with pressure medium, with a control cycle containing the following steps: - Specifying a desired pressure (p SOLL ) of the pressure accumulator ( 4 ) via a controller ( 14 ); Detecting an actual pressure (p IST ) in the pressure accumulator ( 4 ); - Changing a speed (N setpoint ) of a drive motor of the fixed displacement pump ( 8th ) if the actual pressure (p actual ) is less than the target pressure (p target ). Druckspeicheranordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Elektromotor mit einem vorgeschaltetem Frequenzwandler (10) ist.Pressure accumulator arrangement according to patent claim 5, characterized in that the drive motor is an electric motor with an upstream frequency converter ( 10 ). Verfahren nach Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Solldruck (pSOLL) in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf des Verbrauchers (2) verändert wird.Method according to Patent Claim 1, characterized in that the desired pressure (p SOLL ) is dependent on the power requirement of the consumer ( 2 ) is changed. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmotor ein Frequenzwandler (10) zugeordnet ist, der von der Steuerung (14) angesteuert ist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the drive motor is a frequency converter ( 10 ) assigned by the controller ( 14 ) is driven. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl (N) auf Null gefahren wird, falls der Solldruck (pSOLL) dem Istdruck (pIST) entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational speed (N) is driven to zero if the target pressure (p SOLL ) corresponds to the actual pressure (p IST ). Druckspeicheranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Konstantpumpe (8), über die ein Druckspeicher (4) mit Druckmittel versorgbar ist, dessen Druck mittelbar oder unmittelbar über einen Meßaufnehmer (18) erfaßbar ist, gekennzeichnet durch eine Drehzahlregelung (13) für die Konstantpumpe (8), mit einer Vergleichseinrichtung (16), über die ein Solldruck (pSOLL) mit dem Ist druck (pIST) im Druckspeicher (4) vergleichbar ist und mit einer Steuereinrichtung (10, 12) zum Verändern der Drehzahl der Konstantpumpe (8) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (16).Pressure accumulator arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a constant displacement pump ( 8th ), via which a pressure accumulator ( 4 ) can be supplied with pressure medium whose pressure is directly or indirectly via a measuring transducer ( 18 ) is detectable, characterized by a speed control ( 13 ) for the fixed displacement pump ( 8th ), with a comparison device ( 16 ), via which a desired pressure (p SOLL ) with the actual pressure (p IST ) in the pressure accumulator ( 4 ) and with a control device ( 10 . 12 ) for changing the speed of the fixed displacement pump ( 8th ) in dependence on the output signal of the comparison device ( 16 ). Druckspeicheranordnung nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein Hydrozylinder (2) einer Spritzgießmaschine ist.Pressure accumulator arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the consumer is a hydraulic cylinder ( 2 ) is an injection molding machine.
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