DE2511748A1

DE2511748A1 - Vorrichtung zum direkten kuehlen eines stranges

Info

Publication number: DE2511748A1
Application number: DE19752511748
Authority: DE
Inventors: Markus Schmid
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1975-03-18
Publication date: 1975-10-02
Also published as: CA1052526A; US3995684A; ATA201475A; RO68535A; JPS50127829A; DE2511748B2; JPS5319537B2; GB1476832A; AT341695B; CH564977A5; BR7501617A; FR2264612A1

Description

CONCAST AG .ι.'.." *..··..· : .._#ϊ ZUERICH (SCHWEIZ)

Vorrichtung zum direkten,Kühlen eines Stranges

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum direkten Kühlen eines Stranges, insbesondere beim Stranggiessen von Stahl, die Segmente mit Sprühdüsen zum Aufbringen von Kühlmittel auf den Strang und Einrichtungen zum Zuführen und Einstellen der Menge des Kühlmittels umfasst.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Kühlen von Strängen sind feste Halterungen in Form von Düsenstöcken in der Kühlzone angeordnet, wobei diese Düsenstöcke mehrere Zufuhrleitungen für das Kühlmittel, normalerweise Wasser, aufweisen. Die Düsen sind gruppenweise an den Zufuhrleitungen angeschlossen, so dass die Kühlung den wechselnden Parametern, wie Format, Stahlqualität, Giessgeschwindigkeit usw., durch Zu- oder Abschalten von Gruppen angepasst werden kann.

Diese bekannte Vorrichtung ist bezüglich Verrohrung sehr aufwendig. Das Stillsetzen von Düsen während dem Betrieb weist den Nachteil des Zugehens der zum heissen Strang hin gerichteten Düsenöffnungen auf, so dass Unregelmässigkeiten in der Kühlung auftreten. Um diese Unregelmässigkeiten bzw. Störungen möglichst zu vermeiden, sind weitgehende Unterhaltsarbeiten in der schwer zugänglichen Kühlzone erforderlich. Will die Zugänglichkeit verbessert werden, so müssen die Düsenstöcke demontiert werden, was sehr zeitaufwendig ist und längere Stillstandzeiten der Anlage bedingen. Um die Kühlung den wechselnden Parametern anpassen zu können, ist in vielen Fällen eine Aenderung des Druckes des Kühlmittels notwendig. Da der Sprühwinkel und die Sprühcharakteristik der einzelnen Düsen bei Druckveränderungen nur in einem kleinen Aenderungsbereich konstant gehalten werden können, entspricht auch die tatsächliche Kühlung nur in einem kleinen Bereich den Vorgabewerten. Bei Anlagen mit grossen Aenderungen in Format und Stranggeschwindigkeit ist die Anpassung der Kühlung an die geänderten Verhältnisse nur mit sehr grossem Aufwand möglich.

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Bei Veränderung der erwähnten "paramete'r genügen* Druckveränderungen und die dadurch bedingte Veränderung der Wassermenge oftmals nicht zur Anpassung der Kühlverhältnisse. Düsen mit anderen Nennwassermengen sind notwendig. Dieses Auswechseln von Düsen ist normalerweise bei den bekannten Anlagen zu zeitaufwendig, so dass nur ein be schränkter Wechsel in den Parametern möglich ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Kühlen des Stranges über den gesamten Bereich der Aenderung von Para metern, wie Format, Giessgeschwindigkeit, Stahlqualität usw. in gewünschter Weise zulässt, nicht störungsanfällig ist und die Inspektion der Düsen ohne grossen Aufwand und Zeitverlust ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Düsen an drehbaren Halterungen angeordnet sind, jede Halterung mit mindestens zwei Düsen bestückt ist, eine Antriebseinrichtung zur schrittweisen Drehung die ser Halterungen vorhanden ist und Zuführmittel für das Kühlmittel zu den Düsen angeordnet sind.

Mit dieser Vorrichtung kann der Strang ohne grossen Aufwand und Zeit verlust über den ganzen Betriebsbereich der Anlage ohne Abweichungen von den vorgegebenen Werten gekühlt werden. Die Kühlung kann ohne Schwierigkeiten den Parameteränderungen angepasst werden. Bei Inspek tions- und Wartungsarbeiten bereitet es auch keine Schwierigkeiten, die Düsen zu kontrollieren. Durch Drehen der Halterung können diese in eine Lage gebracht werden, in der sie von aussen beobachtet und inspiziert werden können. Daraus ergibt sich eine bessere Ausnutzung der Betriebszeit der Anlage und geringere Wartungskosten. Die Rohrleitungen werden auf ein Minimum reduziert.

An den drehbaren Halterungen sind Düsen mit unterschiedlicher Durchflussmenge und unterschiedlichen Sprühwinkeln sowie Sprühcharakteristiken befestigt. Die Düsen sind sternförmig um die Drehachse der Halterung angeordnet und können durch Drehen der Halterung in ihre Sprühstellung gebracht werden. Nur in dieser Stellung wird den Düsen Wasser zugeleitet. Da die ausser Betrieb befindlichen Düsenöffnungen nicht mehr dem heissen Strang zugekehrt sind, ist die Gefahr des Zugehens bedeutend verringert.

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Soll zum Beispiel bei gleichem Format ein Stahl vergossen werden, der eine höhere Giessgeschwindigkeit zulässt, d.h. eine höhere spezifische Kühlwassermenge wird von den Düsen verlangt, so werden durch Drehen der Halterungen Düsen in Sprühstellung gebracht, die einen höheren Kühlwasserdurchsatz bei gleichem Sprühwinkel und gleicher Sprühcharakteristik aufweisen.

Vorteilhaft sind die Zuführmittel als Bohrungen ausgebildet, die die Düsen in ihrer Sprühstellung mit einer Einrichtung zum Zuführen des Kühlmittels verbinden.

Normalerweise ist der Kühlbereich in Abschnitte bzw. Segmente unterteilt, wobei für die einzelnen Segmente verschiedene Vorgabewerte für die Kühlung gelten können. Wird in den einzelnen Segmenten ein Kühlsystem angewendet, bei welchem die ganze Strangbreite jeweils von einer einzelnen Düse besprüht wird, so ergibt sich eine vorteilhafte Lösung, wenn jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung besitzt, die Düsenhalterung mit Düsen bestückt ist, die jeweils die ganze Strangbreite besprühen und sich nur eine der Düsen der Halterung in Sprühstellung befindet.

Wird ein System angewendet, bei welchem mehrere Düsen gemeinsam die ganze Strangbreite besprühen, so ergibt sich eine weitere vorteilhafte Lösung dadurch, dass jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung besitzt, die Düsenhalterung mit Düsen bestückt ist, mindestens zwei Düsen der Halterung zusammen die ganze Strangbreite besprühen und sich mindestens zwei Düsen der Halterung in Sprühstellung befinden.

Wird ein schmales Format vergossen, so genügen quer zum Strang beispielsweise zwei Düsen, um die ganze Strangbreite zu besprühen. Wenn auf der gleichen Anlage zusätzlich wesentlich grössere Formate vergossen werden sollen, so können durch Drehen der Halterung Düsen mit grösserem Sprühwinkel oder zusätzliche Düsen in die Sprühstellung gebracht und mit der Wasserzuführung verbunden werden. Es ist in jedem-Falle möglich, die Kühlung so einzustellen, dass am Strang die vorgegebenen Kühlwirkungen auftreten.

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Die Erzeugung der Drehbewegungen ίνα: *di*e H<ej^ung erfolgt in vorteilhafter Weise so, dass pro Segment ein Schrittschaltantrieb eine der Düsenhalterung antreibt und diese direkt angetriebene Halterung über einen Kettentrieb mit den anderen Düsenhalterungen des Abschnittes verbunden ist.

Anstelle des Kettentriebes können auch andere Einrichtungen zur Ueber tragung der Drehbewegungen vorgesehen werden. Diese müssen jedoch den rauhen Betriebsbedingungen einer Stranggiessanlage widerstehen können

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiexe darstellen, beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung im Kühlbereich einer Stranggiessanlage, wobei eine einzelne Düse jeweils die ganze Strangbreite besprüht,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 4 durch ein Strangführungssegment im Kühlbereich mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei quer zum Strang mehrere Düsen nebeneinander angeordnet sind und

Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Die Figuren 1 und 2 zeigen die Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung für eine Anlage, bei der die ganze Breite eines Stranges von einem einzigen Sprühfächer 7 beaufschlagt wird. In Stranglaufrichtung 6 folgen sich mehrere solche Sprühfächer 7, die die Oberfläche des Stranges 20 durch die.Räume zwischen Führungsrollen 21 für den Strang mit Kühlwasser beaufschlagen. An der Strangunterseite befinden sich entsprechende Rollen 22 (Fig. 3), die mit den Rollen 21 in einem Segment angeordnet sind. Auf Düsenhalterungen 9,10 und 1] sind je mindestens zwei Düsen, im gezeichneten Beispiel aber die Düsen 1, 2, 3 und 4, angeordnet. Die Halterungen 9, 10 und 11 sind jeweils um eine Achse 8 drehbar. Die Achsen der Düsen 1 bis 4 verlaufen etwa rechtwinklig zu der Drehachse 8 und schliessen gegenseitig einen Winkel von 90 ein. In der in Fig. 1 gezeigten

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Stellung der Düsenhalterungen 9, 10 und 11 wird nur den Düsen 1 Kühlwasser zugeführt. Wird das Format des Stranges 20 oder dessen Durchlaufgeschwindigkeit geändert, so muss auch die auf den Strang 20 aufgebrachte Wassermenge oder die Form der Sprühfächer 7 geändert werden, was ein Anpassen der vom Kühlwasser beaufschlagten Oberfläche des Stranges bedingt. Dies geschieht dadurch, dass die Düsenhalterungen 9, 10 und 11 soweit gedreht werden, bis diejenige Düse in Sprühstellung steht, die die gewünschte Wassermenge liefert und die gewünschte Grosse der beaufschlagten Fläche auf dem Strang aufweist.

Für das in Fig. 1 und 2 gezeigte Beispiel wird angenommen, dass vier verschiedene Strangformate vergossen werden, wobei die Giessgeschwindigkeiten dieser vier Formate vorbestimmt sind. Um die vier verschiedenen Breiten des Stranges 20 besprühen zu können, weisen die Sprühfächer 7 der Düsen 1 bis 4 verschiedene Sprühwinkel auf. Beispielsweise wird für eine Strangbreite von 1000 mm ein Sprühwinkel von 49 , für 1500 mm einen solchen von 74 , für 1700 mm ein Winkel von 80 und für 2200 mm einen solchen von 90 benötigt.-Mit diesen Sprühwinkeln der Sprühfächer 7 kann mit jeweils einer Düse die ganze Strangbreite besprüht werden. Die Düsenhalterungen 9, 10 und 11 bilden zusammen eine Gruppe, die über einen Kettentrieb 16 und Kettenräder 15 synchrone Bewegungen ausführen. Die Antriebseinrichtung für den Kettentrieb, welche auf die Düsenhalterung 9 wirkt, wird später beschrieben. Eine der drei Düsenhalterungen 9,.10 oder 11 ist mit einem nicht gezeichneten Schrittschaltantrieb verbunden, der auf einen Steuerbefehl hin diese Halterung jeweils um 90 dreht. Diese Bewegung wird von dieser direkt angetriebenen Halterung über den Kettentrieb 15, 16 auf die beiden anderen Halterungen übertragen.

Die Zuleitung des Kühlwassers sowie die Düsenhalterung 9 ist in Fig. 2 im Detail dargestellt. Die Halterung 9 ist mit Bohrungen 30 versehen. Jeweils eine Bohrung steht mit einer der Düsen 1 bis 4 in Verbindung. Fest mit der Halterung 9 verbunden ist das Kettenrad 15, das der üebertragung der Drehbewegungen zu oder von den anderen Halterungen 10, 11 der Gruppe dient. Mittels Federn 25 wird die Halterung 9 gegen einen Anschlussblock 28 gepresst. Dieser Anschlussblock 28 ist über eine Befestigung 32 am Rahmen eines nicht gezeichneten

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Strangführungssegmentes anget>rachtf*iHi«"Anschlu^sblock 28 ist eine Einrichtung 29 zum Zuführen des Kühlmittels vorgesehen. Diese Einrichtung 29 setzt sich aus einer Hauptzuleitung 31 und einem Dichtkörper 27 mit einer Bohrung 33 zusammen. Während dem Drehen der Halterung 9 wird der Dichtkörper 27 mit einer Feder 34 gegen die Halterung 9 mit ihrer Dichtung 36 gepresst. Während dem Sprühen wird der mit einer weiteren Dichtung 35 versehene Dichtkörper 27 zusätzlich durch den Wasserdruck gegen die Halterung 9 gepresst. In der Sprühstellung wird demzufolge das Kühlwasser der Düse 1 über die Wasserzuführung 29 und die Bohrungen 30 zugeführt. Bei der Düse 1 tritt das Kühlwasser durch die der Strangoberfläche zugekehrten Düsenöffnung 5 aus. Durch Drehen der Halterung 9 um jeweils 90 wird die Düse 1 aus der Sprühstellung weggedreht und eine der anderen Düsen 2, 3 oder 4 in die Sprühstellung gebracht. Wenn die Halterung nur um etwa 45 gedreht wird, so ist es auch möglich, die Bohrung 33 im Dichtkörper 27 zu verschliessen und damit einen Teil der Kühlung eines Kühlbereichsabschnittes ausser Betrieb zu setzen. Dies kann dann notwendig sein, wenn durch irgendwelche Störungen mit wesentlich verminderter Giessgeschwindigkeit gegossen oder die Anlage stillgesetzt werden muss.

Die Achsen 8 der Halterungen 9, 10 und 11 verlaufen in Fig. 1 und 2 parallel zur Strangoberfläche und rechtwinklig zur Stranglaufrichtung 6. Der Verlauf der Achsen 8 wird durch die konstruktiven Gegebenheiten bestimmt. Die Achsen 8 könnten z.B. gleich verlaufen wie die Stranglaufrichtung, d.h. die Düsenhalter können um 90 zu der in Fig. I gezeigten Lage versetzt sein.

In den Figuren 3 und 4 wird ein Segment als Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gezeigt, bei dem die Strangoberfläche quer zum Strang durch mehrere Düsen mit Kühlwasser beaufschlagt wird. Als Düsenhalterungen 12, 13 und 14 werden 6-kantige Hohlprofile verwendet, deren Hohlräume in je sechs voneinander getrennte Räume aufgeteilt sind. Jede Seite dieser Mehrkantprofile ist so mit Düsen bestückt, dass die von Kühlwasser beaufschlagte Strangoberfläche die Kühlung des Stranges 20 mit bestimmter Breite und Giessgeschwindigkeit in optimaler Weise gewährleistet. Die Halterungen 12, 13 und 14 sind über einen Kettentrieb 48 und Kettenrädern 49 miteinander verbunden. Dem mittleren

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Düsenträger 13 werden über einen Schalthebel 61 von einem pneumatischen Schaltzylinder 62 Drehbewegungen von jeweils 60 erteilt. Diese Bewegungen werden über den Kettentrieb 48 an die Düsenträger 12 und 14 übertragen. Der Schaltzylinder 62 ist über eine Abstützung 6 am rechten Teil 24 des Strangführungssegmentes befestigt. Zwischen dem Schalthebel 61 und dem Düsenträger 13 ist eine Freilaufkupplung 60 und eine nicht gezeichnete Feststelleinrichtung eingeschaltet. Der Schaltvorgang erfolgt so, dass zuerst die Feststelleinrichtung pneumatisch gelöst, dann die Halterung 13 um 60 gedreht, die Feststelleinrichtung wieder eingefahren und der Schalthebel 61 über den Freilauf der Kupplung 60 wieder in die Ausgangsstellung zurückgezogen wird. Die Kupplung 60 und die Halterung 13 sind auf der einen Seite über ein Lager 55 an der Strangführungssegmentwand 24 abgestützt. Am anderen Ende der Halterung 13 befindet sich ein Anschlussblock 57, der an der Strangführungssegmentwand 2 3 befestigt ist. Auf dieser Seite ist die Halterung 13 in einem Lager 56 gelagert, das Teil des Anschlussblockes 57 ist. Der Anschlussblock 57 ist im Prinzip gleich ausgebildet wie der in Fig. 2 gezeigte Anschlussblock 28. Die Wasserzuführung im Anschlussblock 57 sorgt dafür, dass das Kühlwasser über den entsprechenden Hohlraum des Düsenträgers denjenigen Düsen zugeleitet wird, deren Austrittsöffnungen der Strangoberfläche zugewandt sind. Dem Anschlussblock 57 wird das Kühlwasser über eine Hauptzuleitung 58 zugeführt.

In Fig. 4 befinden sich die Düsen 40 in Sprühstellung. Der Sprühwinkel 46 ist dabei so gewählt, dass bei einem gegebenen Abstand der Düsenhalterung 12, 13, 14 von der Strangoberfläche 19 die ganze Strangbreite mit drei Düsen besprüht wird. Im gezeigten Beispiel weisen alle drei Düsen 40 an der Düsenhalterung 13 die gleichen Sprühwinkel auf. Abhängig von der gewünschten Verteilung der Kühlwirkung über die Oberfläche 19 des Stranges 20 können auch Düsen mit unterschiedlichen Sprühwinkeln 46 und unterschiedlichen spezifischen Wassermengen eingesetzt werden.

Werden die Halterungen 12, 13 und 14 um 60° gedreht, so befinden sich die Düsen 41 in Sprühstellung. Pro Halterung sind zwei Düsen 41 vorgesehen, wobei diese den gleichen Sprühwinkel wie die Düsen 40, -jedoch eine andere Sprühcharakteristik und eine andere spezifische

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Wassermenge aufweisen. Wenn**s±ch direscOusen^Al in der Sprühstellung befinden, so wird ein kleineres Format gekühlt, das bei gleicher Qualität normalerweise mit einer grösseren Giessgeschwindigkeit vergossen wird.

Druch Drehen um weitere 60 gelangen die Düsen 42 in Sprühstellung. Mit den Düsen 42 kann das gleiche Format gekühlt werden, wie mit den Düsen 40. Die Durchsatzmenge von Kühlwasser ist jedoch grosser, d.h. die Düsen 42 gelangen beim Vergiessen einer Stahlqualität zum Einsatz, die eine höhere Giessgeschwindigkeit zulässt.

Auch die Düsen 43, 44 und 45 sind für ganz bestimmte Giessformate und Giessgeschwindigkexten ausgewählt und in entsprechender Bestückung auf den Düsenhaltern 12, 13 und 14 angeordnet. Zusätzlich zur Verstellmöglichkeit der Kühlung durch Verdrehen der Düsenhalterungen ist in der Hauptzuleitung 58 ein Mengenregelventil eingebaut. Mit diesem Ventil können Anpassungen der Kühlwassermenge innerhalb eines Bereiches vorgenommen werden, bei dem sich Sprühcharakteristik und Sprühwinkel bei Mengenänderungen unwesentlich verändern. Gleichzeitig wird dieses Ventil aber auch vorgesehen, um bei Betriebsunterbrüchen, Reparaturarbeiten und anderen Störungen den Wasserzufluss absperren zu können.

Wenn im Verlaufe von Wartungsarbeiten kontrolliert werden soll, ob z.B. die Düsen 40 mechanisch noch in Ordnung sind, so werden die Düsenhalter 12, 13 und 14 um 180 gedreht. Dadurch werden die Düsenaustrittsöffnungen sichtbar und können von aussen begutachtet werden. Soll bei dieser Inspektion der Düsen nicht nur der mechanische Zustand sondern auch das Sprühbild beurteilt werden, so ist der Anschlussblock 57 so auszugestalten, dass den Düsen 40 in dieser Stellung ebenfalls Wasser zugeführt werden kann.

Der Schaltvorgang des Schrittschaltantriebes, im gezeigten Beispiel des pneumatischen Zylinders 6 2 in Fig. 3, wird durch Betätigen von Ventilen ausgelöst. Dabei handelt es sich um Magnetventile, die die Steuersignale über Steuerleitungen erhalten. Das Steuerpult kann sich im Steuerraum der Stranggiessanlage befinden und weist Anzeigegeräte auf, die zeigen, welche Düsen sich in Sprühstellung befinden.

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In den angeführten Beispielen sind die Düsenhalterungen in Segmenten angeordnet. Der erfindungsgemässe Gegenstand kann auch auf Anlagen ohne Segmentunterteilung Anwendung finden.

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Claims

ANSPRUECHE

1. Vorrichtung zum direkten Kühlen eines Stranges, insbesondere beim Stranggiessen von Stahl, die Segmente mit Sprühdüsen zum Aufbringen von Kühlmittel auf den Strang und Einrichtungen zum Zuführen und Einstellen der Menge des Kühlmittels umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (1-4 bzw. 40 - 45) an drehbaren Halterungen (9 - 11 bzw. 12-14) angeordnet sind, jede Halterung mit mindestens zwei Düsen bestückt ist, eine Antriebseinrichtung (60, 61, 62) zur schrittweisen Drehung dieser Halterungen (9 - 11 bzw. 12 - 14) vorhanden ist und Zuführmittel (30) für das Kühlmittel zu den Düsen (1-4 bzw. 40 - 45) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführmittel als Bohrungen (30) ausgebildet sind, die die Düsen (1-4 bzw. 40 - 45) in ihrer Sprühstellung mit einer Einrichtung (29) zum Zuführen des Kühlmittels verbinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung (9) besitzt, die Düsenhalterung (9) mit Düsen (1 - 4) bestückt ist, die jeweils die ganze Strangbreite besprühen, und sich nur eine der Düsen (1-4) der Halterung (9) in Sprühstellung befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung (13) besitzt, die Düsenhalterung (13) mit Düsen (40 - 45) bestückt ist, mindestens zwei Düsen der Halterung (13) zusammen die ganze Strangbreite besprühen und sich mindestens zwei Düsen der Halterung (13) in Sprühstellung befinden.

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Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass pro Segment ein Schrittschaltantrieb (60, 61, 62) eine der Düsenhalterungen (9 bzw. 13) antreibt und diese direkt angetriebene Halterung (9 bzw. 13) über einen Kettentrieb (15, 16) mit den anderen Düsenhalterungen (10, 11 bzw. 12, 14) des Abschnittes verbunden ist.

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