DE2752132A1 - Uebergangsstueck fuer eine niederdruckgiessform - Google Patents
Uebergangsstueck fuer eine niederdruckgiessformInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Obergangsstück zur Verbindung der
Rohrleitung einer elektromagnetischen Pumpe für geschmolzene
Metalle mit dem Unterteil einer Niederdruckgießform und betrifft auch die verschiedenen Anwendungen des Übergangsstücks.
Auf dem Gebiet des Niederdruckgusses gibt es bereits eine Anlage
mit einem Schmelztiegel oder einem Aufnahmebehälter für das
zu gießende geschmolzene Metall, einer elektromagnetischen Pumpe,
die am Schmelztiegel befestigt und in das geschmolzene Metall
eingetaucht ist,einer Gießform, die höher als der Schmelztiegel
gelegen und gegenüber diesem seitlich versetzt ist, und einem die Pumpe mit dem Unterteil der Gießform verbindenden Kanal,
der am Auslaß der Pumpe einen geraden leicht ansteigenden Teil aufweist, der nach einer Krümmung durch einen senkrechten ansteigenden Teil verlängert ist, der am Unterteil der Gießform
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endet. Die Erfindung betrifft insbesondere das Ende dieses die Rohrleitung mit der Gießform verbindenden Kanals sowie
die verschiedenen Anwendungen des Kanals. Aus weiter unten ersichtlichen Gründen besteht dieses Ende aus einem Obergangsstück, das an seiner Basis über einen Flansch und am Einlaß
der Gießform über eine Hülse angeschlossen ist, die sich an ein kegelstumpfförmiges Metallteil anlegt, das den eigentlichen
Einlaß der Gießform bildet und im Englischen häufig als goose-neck bezeichnet wird.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Obergangsstück zur
Verbindung der Rohrleitung einer elektromagnetischen Pumpe mit dem Unterteil einer Niederdruckgießform, wobei das Übergangsstück im wesentlichen gebildet wird durch einen metallischen, gekrümmten und an seinen Enden in Flanschen endenden
Mantel, durch ein Zufuhrrohr und durch eine Wärmeisolierung,
die das Zufuhrrohr vom Mantel thermisch trennt, dadurch gekennzeichnet, daß das unmittelbar an den Einlaß der Gießform angelegte Zufuhrrohr zwei verschieden lange Elemente
aufweist, nämlich ein erstes keramisches gekrümmtes Rohr und wenigstens ein zweites abnehmbares Element, bestehend aus einer
kurzen Hülse.
Das erste Element des Rohrs besteht aus einem gekrümmten Teil aus wärmeleitendem Keramikmaterial, während die das erste
Element verlängernde abnehmbare Hülse aus einem feuerfesten Material besteht, das wenigstens in thermischer Hinsicht isoliert
Zwischen diesen Teilen ist eine Dichtung angeordnet.
Der untere Flansch des gekrümmten metallischen Mantels ist an den ansteigenden Teil des Schutzmantels der von der
elektromagnetischen Pumpe kommenden Rohrleitung angeschlossen. Der obere Flansch kommt bei der Verriegelung der Hülse mit
dem Einlaß der Gießform in Eingriff. Die Verriegelung gewährleistet die Abdichtung zwischen dem den Einlaß der Gießform
bildenden kegelstumpfförmigen Teil und der abnehmbaren Hülse
unter Zusammendrückung einer zwischen diesen beiden Elementen angeordneten Dichtung.
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Bei normalem Betrieb, wenn die Pumpe arbeitet, wird das Niveau des gegossenen Metalls in Höhe des gekrümmten
keramischen Rohrs des Übergangsstücks gehalten. Aufgrund
der Eigenschaften dieser Pumpen steigt das Metall zunächst
ziemlich schnell und dann langsamer in die Gießform, wobei der Druck weiterhin bis zu einer Höhe ansteigt, die der Fördermenge
Null entspricht. Da das Metall nicht mehr im Rohr zirkuliert, beginnt der kegel stumpfförmige Einlaß der
Gießform, der in bekannter Weise durch einen Wasser- oder Luftumlauf gekühlt wird, das Metall erstarren zu lassen.
Ist der an der Pumpe ausgeübte Druck wieder auf seinen Ausgangswert zurckgeführt, so fällt das noch im geschmolzenen
Zustand befindliche und in der abnehmbaren Hülse enthaltene Metall zur Pumpe in der Weise zurück, daß das Niveau des
geschmolzenen Metalls sich im gekrümmten Element in seiner
Ausgangslage einstellt.
Das im Einlaß der Gießform zu erstarren beginnende Metall erstarrt völlig und bildet den Gußansatz. Danach wird die
obere Hälfte der Gießform abgezogen und das gegossene Teil entnommen. Die abnehmbare Hülse erfüllt beim normalen
Betrieb zwei quasi gleichzeitige und ziemlich gegensätzliche
Funktionen. Einerseits ermöglicht sie die thermische Trennung des erhitzten gekrümmten Elements vom kegelstumpfförmigen
Einlaßteil der Gießform, das gekühlt ist und indem sich der Gußansatz bildet. Da diese Hülse andererseits
isoliert, kühlt sie das in ihr enthaltene geschmolzene Metall nicht, so daß das Metall nicht erstarrt und der Gußansatz
auf das Niveau des kegelstumpfförmigen Teils lokalisiert
bleibt.
Jedoch ergibt sich ein derartiges wenigstens scheinbar gegensätzliches Gleichgewicht aus einer Regelung.
Es kann jedoch eine Störung auftreten, die diese Regelung augenblicklich verändert und z.B. die Kühlung des zu
gießenden Metalls nach sich zieht. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß das Metall nicht nur innerhalb des gekühlten
kegelstumpfförmigen Einlaßteils, sondern auch in Höhe der
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abnehmbaren Hülse erstarrt. Diese Störung tritt jedoch mit einer geringen Häufigkeit auf, da die Hülse ihrerseits geheizt ist. Trotzdem sind in diesem Fall dank der
Erfindung die Folgen der Störung auf ein Minimum reduziert, d.h. auf einen kurzen Stillstand der Anlage. Es
genügt in diesem Fall, den Verbindungsflansch des Obergangsstücks zu lösen und die Gießform abzunehmen. Die abnehmbare Hülse ist dann unmittelbar zugänglich. Sie wird
zerschlagen, womit das gegossene Teil befreit wird. Die abnehmbare Hülse wird durch eine Austauschhülse ersetzt
und der Guß kann ohne Problem erneut wieder aufgenommen werden.
Diese Störung, die beim bisherigen Stand der Technik eine Absperrung des Unterteils der Gießform und eine solche
der Zufuhrleitung für gegossenes Metall nach sich zieht, bedingt durch die Erfindung nur einen Betriebsstillstand
von einigen Minuten.
Das auf diese Weise gebildete Obergangsstück kann unabhängig
von der Ausrichtung der Rohrleitung einer elektromagnetischen Pumpe und unabhängig vom Ort des Einlasses der
Gießform zum Verbinden des Einlaßteils der Gießform mit der Rohrleitung der elektromagnetischen Pumpe verwendet werden.
Eine derartige Vorrichtung ist bei jeder Gießanlage besonders vorteilhaft, bei der der Verbindungskanal ansteigt,
d.h. bei jeder Anlage, bei der die Zufuhr am Unterteil der Gießform stattfindet. Diese Zufuhr kann entweder durch den
unteren Boden der Gießform mittels eines zentralen Einlasses oder durch den unteren Boden mittels eines etwa seitlich
zum Unterteil der Gießform angeordneten Mehrfacheinlasses
erfolgen. Im letzteren Fall verlaufen der oder die Zufuhrkanäle senkrecht und sind dann zur Erleichterung des Ausformens gegenüber der Waagrechten geneigt.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt des Übergangsstücks bei einer von unten her erfolgenden Speisung einer
Gießform;
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt des Übergangsstücks im Fall einer von unten her erfolgenden doppelten
Speisung einer Gießform;
Fig. 3 einen senkrechten Schnitt einer gegenüber dem Unterteil der Gießform geneigten, seitlich erfolgenden
Speisung.
Fig. 1 zeigt ein Übergangsstück zwischen einer nicht gezeigten Rohrleitung, die sich in der Figur links unten befinden
würde, und einer Niederdruckgießform 2.
Das Übergangsstück wird durch einen metallischen Mantel 3
(z.B. aus Stahl) begrenzt, der an seinem Unterteil in einem Anschlußflansch 4 an einer Rohrleitung und an seinem Oberteil
in einem starren und dicken Flansch 5 endet.
Eine Zufuhrleitung 6 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem
gekrümmten unteren Teil 7 aus wärmeleitendem Keramikmaterial,
gebildet aus einem Gemisch von Pulver und Körnern eines Metal 1karbids, ζ.B. der Gruppe IV, und einer abnehmbaren
Hülse 8 aus einem isolierenden feuerfesten Material, z.B. einem isolierenden Keramikmaterial, gebildet durch in einem
feuerfesten Bindemittel verteilte Keramikfasern. Diese beiden
Teile sind durch eine Dichtung 9 miteinander verbunden. Diese Leitung besteht aus Materialien, die der heftigen Korrosionswirkung der geschmolzenen Metalle widerstehen. Es gibt
bekanntlich leitende Keramikmaterialien und wärmeisolierende
Keramikmaterialien, die der Korrosionswirkung von geschmolzenen
Metallen, etwa Aluminium, widerstehen. In diesem Fall bestehen die Dichtung 9 und auch die weiteren verwendeten Dichtungen
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z.B. aus einem Aluminiumoxidfilz.
Die Zufuhrleitung 6 wird durch einen isolierenden Keramikblock 10 unterstützt und ist im äußeren metallischen
Mantel 3 angebracht.
Die Zufuhrleitung 6 ist außerdem von einem metallischen
Mantel aus nichtrostendem Stahl umgeben, der durch zwei miteinander verbundene Zylinder 11 und 12 gebildet wird.
Dieser metallische Mantel unterstützt eine regelbare Heizwicklung 13 aus vorzugsweise "Pyrotenax" oder aus
einem anderen Leiter, der ohne Isolationsverlust hohe Temperaturen aushalten kann. Der Zwischenraum zwischen den
Mänteln 11 und 12 aus nichtrostendem Stahl und dem äußeren Mantel 3 ist mit einer Füllung 14 aus Aluminiumoxidfasern
gefüllt, die eine sehr hohe Wärmeisolierung ermöglichen.
Diese Füllung 14 wird an den beiden Enden durch Flansche 15 und 16 des Mantels 11, 12 geschützt. Der obere Teil der
abnehmbaren Hülse trägt eine Dichtung 17. Die Gießform 2 wird von einer nicht verformbaren und dicken metallischen
Grundplatte 18 getragen. Diese Grundplatte trägt die untere Halbform 21, die sich an ihrem Unterteil durch das kegelstumpf förmi ge Einlaßteil 22 verlängert, das durch einen
Luftumlauf 23 gekühlt ist. Das in die Gießform gegossene Teil und sein Gußansatz 25 sind grau dargestellt. Die obere
Halbform 26 kann durch eine Einrichtung 27 nach oben abgenommen werden, die nicht Teil der Erfindung ist. Der obere
Teil 26 der Gießform ist im allgemeinen durch einen Wasserumlauf 28 gekühlt.
Die Anbringung des Obergangsstücks erfolgt in bekannter
Weise durch einen von einem Stellzylinder 31 betätigten
Exzendernocken 33, der den dicken Flansch 5 anhebt und die abnehmbare Hülse 8 mit einer gegebenen Kraft über die Dichtung 17 auf das kegelstumpfförmige Teil 22 drückt, wobei die
Dichtung zusammengedrückt wird.
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Beim normalen Betrieb kann der Luftumlauf 23 durch ein um das kegel stumpfförmige Teil 22 gewickeltes durchlöchertes Rohr in der Weise erfolgen, daß er durch Luftstrahlen eine kräftige Kühlung des kegel stumpfförmigen
Teils 22 gewährleistet. Daraus ergibt sich, daß lediglich
der obere Teil des im kegelstumpfförmigen Teil enthaltenen
Metalls bei Stillstand der Strömung des geschmolzenen Metalls erstarrt. Der durch die elektromagnetische Pumpe
bedingte Druckabfall zieht das nichterstarrte Metall nach unten, wodurch er dem Gußansatz 25 dessen charakteristische
Form gibt und das Niveau des Metalls 14 in das gekrümmte Tei1 7 zurückführt.
Für den Fall eines abnormalen Betriebs, bei dem der Gußansatz sich unbeabsichtigt in den Zufuhrkanal 6 für das gegossene Metall verlängert, wird die Berührung zwischen der
abnehmbaren Hülse 8 und dem kegelstumpfförmigen Einlaßtei]
der Gießform durch eine entgegengesetzte Wirkung der Stellzylinder 31 gelöst. Ein Geber 33 für das Hubende unterbricht
die Speisung der elektromagnetischen Pumpe. Das geschmolzene Metall fällt wieder in den Schmelztiegel zurück. Danach kann
der Anschlußflansch 4 dadurch gelöst werden, daß das Obergangsstück so um sich selbst gedreht wird, daß die abnehmbare
Hülse 8 freigegeben wird, die dadurch mit dem kegelstumpfförmigen Teil 22 verbunden ist, daß sie mit dem Gußteil verbundenes erstarrtes Metall enthält. Die Hülse 8 wird zerschlagen, wonach das Gußteil entnommen werden kann. Es kann
auch ein Absägen der Verlängerung des Gußansatzes in Höhe der Dichtung 17 stattfinden, bevor das Gußteil freigegeben
werden kann. Es wird eine neue abnehmbare Hülse in ihren Sitz eingeführt, der durch den Mantel 12 aus nichtrostendem Stahl begrenzt wird. Die Hülse 8 wird wieder mit einer
neuen Dichtung 17 bedeckt. Das Übergangsstück wird wieder an seinen Platz gesetzt. Die Anlage ist nun bereit zum
Betrieb.
Beim Lösen des Verbindungsf lanschs 4 vom Unterteil des
Übergangsstücks unterbricht ein nicht gezeigter zweiter Geber
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für das Hubende, der von derselben Bauart wie der Geber
33 und in Reihe mit diesem geschaltet ist, den Zufuhrkreis.
Die Pumpe kann daher in die Zufuhrleitung nur geschmolzenes
Metall liefern, wenn der Anschlußflansch geklemmt und das Obergangsstück gut am Einlaß der Gießform angebracht ist.
Die Figur 2 entspricht einem Übergangsstück, das über das Unterteil der Gießform in der Weise eine doppelte Speisung
ermöglicht, daß die Vorrichtung in allen Punkten der Fig. 1 entspricht, wobei dieselbe Numerierung wie in Fig. 1 verwendet wird, jedoch unter Zusatz der Zahl 100 zu jedem
Bezugszeichen. Auf diese Weise erhält der äußere metallische Mantel statt 3 das Bezugszeichen 103 usw.
Ein leitendes Keramikteil 107 enthält ein Niveau 119 des geschmolzenen Metalls und nimmt im vorliegenden Fall eine
langgestreckte Form an. Die Hülse ist dann durch ein massives zylindrisches Teil 140 mit langgestrecktem Querschnitt ersetzt,
das durch zwei kreisförmige Kanäle 141 und 142 durchbrochen und aus die Wärme nicht leitendem feuerfestem Material hergestellt ist. Der obere Teil dieser beiden Kanäle erweitert
sich zur Begrenzung zweier zylindrischer Räume 143 und 144, die zwei abnehmbare identische Hülsen 108 und 108' enthalten,
die ebenfalls aus isolierendem feuerfestem Material hergestellt sind und über zwei Dichtungen 117 und 117' aus
Aluminiumoxydfilz am massiven Teil 140 anliegen. Diese Obergangsstücke 108, 108' und 140 werden durch eine an sich bekannte regelbare Klemmeinrichtung 140 gegen die beiden
Einlasse 122 und 122' der Gießform gedrückt.
Im vorliegenden Fall scheint es vortei1haft,ein Lösen zwischen
dem leitenden Keramikteil 107 und dem isolierenden Keramikteil 109 zu ermöglichen. Hierzu unterteilt sich ein äußerer
Mantel 103 in zwei Teile 145 und 146, die durch Spanneinrichtungen 147 miteinander verbunden sind. In gleicher Weise
enthält der aus nichtrostendem Metall hergestellte innere Mantel ein ansteigendes erstes Teil 111, das in allen Punkten
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dem Teil 11 von Fig. 1 entspricht, und ein vom Teil 111 trennbares senkrechtes Teil 112. Das Teil 111 ist mit einem
Flansch 153 versehen.
Das Teil 112 endet an seinem Unterteil in einem am Flansch 153 aufliegenden Flansch 154 und trägt an seinem Oberteil
einen Flansch 155.
Das Entkuppeln erfolgt längs der Ebene der Dichtung 109,
wonach die beiden abnehmbaren Hülsen 108 und 108' leichter entnommen werden können.
Fig. 3 entspricht einem vereinfachten Schema eines Obergangsstücks,
das eine Gießform 202 gleichzeitig durch zwei geneigte Einlasse 251 und 252 speist, die zur Bildung eines
einzigen Gußansatzes 225 zusammentreffen. Die Gießform ist wie vorher auf einem Tisch 218 angeordnet und enthält
einen unteren Teil 221 und einen abnehmbaren oberen Teil 226. Die schrägen Einlasse 251 und 252 sind ziemlich dünn,
damit die beiden Teile des Gußteils 224 als zwei gesonderte Teile gebraucht werden können, so daß man zur Bildung eines
einzigen Gußansatzes gelangt. Die gemeinsame Erstarrungsgefahr reduziert sich auf eine Erstarrungsgefahr im isolierenden
Teil des Übergangsstücks für die Zufuhr des geschmolzenen
Metalls. Daraus ergibt sich, daß ein den oben beschriebenen Arten gleichartiges Übergangsstück 208 eine Maßnahme ist,
um unter denselben Bedingungen sowohl den gleichzeitigen
Guß von zwei voneinander unabhängigen Teilen als auch den Guß eines einzigen Teils durch zwei geneigte Kanäle zu
schützen, die ein und dieselbe Gießform durch ihren Unterteil speisen. Das vorliegende Schema entspricht der
Speisung von zwei Teilen. Es wurde eine Vorrichtung verwirklicht, die. gleichzeitig drei identische Teile speist,
die bei ihrem Guß symmetrisch um die Hülse 208 angeordnet sind, wobei stets ein einziger Gußansatz 225 vorhanden
wa r.
Aus der Anwendung eines abnehmbaren Übergangsstücks nach
der Erfindung ergibt sich ein großer Vorteil, da die Er-809823/0638
findung sowohl die Speisung einer einzigen Gießform durch mehrere Einlasse als auch die Speisung mehrerer
Gießformen oder einer einzigen Gießform durch einen senkrechten Einlaß ermöglicht.
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e e r s e i t e
Claims (13)
- MPL-HK. R. BEETZ SE*. »ΜΙΊΚ. K. UtMPRGCHT DR.-ING. R. ΒΕΠΖ JR.- RA DIPL-PHYS. U. HEIDRICH DR.-IN6. W. TIMPE - DIPL-IIIG. J. 5IEenUED tO · MM M^^Am 2251ο-27.55ο?'27·551Η) 22, Nov. 1977HOVATOME INDUSTRIES, 9235o Le Plessis RobinsonFrankreichAnsprücheObergangsstück zur Verbindung des Einlasses einer Niederdruckgießform mit ihrer von einer elektromagnetischen Pumpe ausgehenden Zufuhrleitung, wobei die durch eine Klemmeinrichtung am Einlaß der Gießform gehaltene Zufuhrleitung durch ein inneres feuerfestes Zufuhrrohr gebildet wird, das von einer Wärmeisolierung umgeben ist, die das Zufuhrrohr von einem äußeren gekrümmten metallischen Mantel trennt, der an seinen Enden Flansche aufweist, dadurch gekennzeichnet ,daß ein in der Gießform befindliches Einlaßelement (22) unter Zwischenlage einer Dichtung (17) auf einer kurzen Hülse (8) aufliegt, die aus wärmeisolierendem feuerfestem Material besteht und der Korrosion der geschmolzenen Metalle widersteht,daß die frei in die Zufuhrleitung (6) eingesetzte Hülse (8) unter Zwischenlage einer Dichtung (9) auf dem hitzefesten Zufuhrrohr (7) aufliegt, unddaß die Hülse (8) durch die Wirkung einer Klemmeinrichtung (31) der Zufuhrleitung (6) in der Gießform an ihrem Platz gehalten wird.31O-(76/92)
- 2. Übergangsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Zufuhrleitung (6) aus einem Keramikmaterial besteht, das der Korrosion der geschmolzenen Metalle, etwa Aluminium, und gleichzeitig den wiederholten Wärmestößen widersteht sowie eine große Wärmeleitfähigkeit aufweist.
- 3. Übergangsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Wärmeisolierung aus einer Füllung (14) aus Aluminiumoxidfasern besteht, die innen durch einen die Zufuhrleitung (7) umgebenden metallischen Mantel (11, 12) begrenzt wird.
- 4. Übergangsstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Zufuhrleitung (7) durch einen Heizwiderstand (13) erhitzt wird.
- 5. Übergangsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Zufuhrleitung (7) und die abnehmbare Hülse (8) durch den Heizwiderstand (13) erhitzt werden, der vom metal Ii sehen Mantel (11, 12) getragen wird.
- 6. Übergangsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Dichtung zwischen der Zufuhrleitung (7) und der abnehmbaren Hülse aus Aluminiumoxidfilz besteht.
- 7. Übergangsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Dichtung (17) zwischen der abnehmbaren Hülse und dem Einlaßelement (22) zur Gießform aus Aluminiumoxidfilz besteht.
- 8. Obergangsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Zufuhrleitung im äußeren Mantel (1) durch einen isolierendem Keramikblock (10) gehalten wird, der den gekrümmten Teil der Zufuhrleitung (7) unterstützt.
- 9. Übergangsstück nach Anspruch 1 für eine Gießform mit zwei Einlassen,gekennzeichnetdurch zwei kurze abnehmbare Hülsen (108, 108')» die in zwei zylindrische Ausnehmungen (117, 117') untergebracht sind, die in einem Teil (140) aus feuerfestem wärmeisolierendem Material gebohrt sind, wobei das Teil (140) in die Zufuhrleitung eingesetzt ist.
- 10. Obergangsstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß das keramische gekrümmte Teil (107) von Teilen (110, 110') aus isolierendem Keramikmaterial unterstützt wird.
- 11. Obergangsstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß der senkrechte Teil des Übergangsstücks längs der Ebene der Dichtung (9) in zwei Teile zerlegbar ist.
- 12. Obergangsstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß der Heizwiderstand (13) regelbar ist.
- 13. Obergangsstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß die Regelung der Heizung des Obergangsstücks das Erstarren eines einzigen Gußansatzes (225) für eine Zuleitung (251, 252) einer Niederdruckgießform (21) gewährleistet.809823/0638
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