DE69106707T2 - Einrichtung an einer wickelmaschine für kabel oder ähnliches strangartiges produkt. - Google Patents
Einrichtung an einer wickelmaschine für kabel oder ähnliches strangartiges produkt.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung in einer Wickelmaschine zum Aufwickeln eines strangartigen Gegenstands, wie etwa eines Kabels, auf eine mit Flanschen versehene Rolle, wobei die Wickelmaschine umfaßt
- - ein Grundgestell, um eine Rolle drehbar um deren Achse abzustützen,
- - eine Führung, um den strangartigen, auf zuwickelnden Gegenstand so der Rolle zuzuführen, daß übereinanderliegende Schichten aus benachbart zueinander zwischen den Flanschen der Rolle liegenden Windungen des Gegenstands gebildet werden,
- - einen Verteilmechanismus, um das Grundgestell und die Führung mit einem Vorschub gegeneinander zu verschieben, der der Dicke des Gegenstands je Windung entspricht,
- - Erfassungseinrichtungen, um die Rollenflansche zu erfassen und um auf den Verteilmechanismus einzuwirken, so daß die Verschiebungsrichtung zwischen Rolle und Führung umgekehrt wird, wenn eine Windung des aufgewickelten Gegenstands mit einem Rollenflansch in Berührung kommt, und Meßeinrichtungen zum fortlaufenden Erfassen der Dicke des aufgewickelten Gegenstands, wobei die Meßeinrichtungen zur Steuerung des Verteilmechanismus so angeschlossen sind, daß der Vorschub der Windungen des Gegenstands auf der Rolle entsprechend der Dickenmessung der Meßeinrichtungen verändert wird.
- Die Bezeichnung "strangähnlicher Gegenstand" wird in diesem Zusammenhang unter Einschluß aller Arten von langen, schmalen, endlosen Gegenständen verstanden, wie etwa Kabel, Drähte, Schläuche und ähnliches, die auf eine Rolle aufgewickelt werden können, vorzugsweise Gegenstände, die bei der Herstellung von elektrischen Kabeln und Informationsübertragungsdrähten angetroffen werden. Im folgenden wird die Erfindung allerdings der Einfachheit halber in Verbindung mit einem Kabel beschrieben.
- Wenn ein Kabel auf eine Spule oder eine Trommel aufgewickelt wird, wird eine Führungseinrichtung verwendet, um das Kabel so zu führen, daß es zwischen den Flanschen der Spule schichtweise aufeinander angeordnet wird, wobei jede Schicht aus einer Anzahl benachbarter Kabelwindungen besteht.
- In den meisten bekannten Wickelmaschinen, z.B. den US-Patentbeschreibungen 4143834 (FURUKAWA), 4150801 (KOBE STEEL) und 3997128 (FURUKAWA), werden die Wickelbewegungen durch eine axiale Verschiebung einer Kabelführung und der Spule in Bezug zueinander in axialer Richtung der Spule ausgeführt, so daß, wenn die Spule eine Umdrehung zurückgelegt hat, die Führung oder die Spule sich um eine Entfernung bewegt hat, die der Dicke des Kabels entspricht. Bekannte Wickelmaschinen sind normalerweise einstellbar zur Handhabung von Spulen mit unterschiedlichen Trommeldurchmessern und unterschiedlichen Abständen zwischen den Flanschen. Die Maschinen sind auch mit einem Verteilmechanismus ausgestattet, durch den die axiale Verschiebung zwischen der Führung und der Spule für jeweils eine Windung, d.h. die Steigung, mit der das Kabel auf die Spule aufgewickelt wird, in jedem Fall eingestellt werden kann, so daß sie der Dicke des auf zuwickelnden Kabels entspricht.
- Ein beträchtlicher Nachteil dieser bekannten Wicklungsmaschinen besteht darin, daß die Bedienungsperson der Maschine, wenn das Aufwickeln begonnen wird, den Verteilmechanismus von Hand einstellen muß, so daß die Steigung des Kabels der betreffenden Kabeldicke entspricht. Danach wird das Kabel mittels der Führung mit einer konstanten Steigung von Flansch zu Flansch auf die Spule aufgewickelt. Wenn die Dicke des Kabels, z.B. aufgrund einer ungenauen Messung, der eingestellten Steigung nicht exakt entspricht, oder wenn die Kabeldicke über bestimmte Kabelabschnitte vom gemessenen Wert abweicht, so daß unerwünschte Abstände zwischen den Kabelwindungen gebildet werden, kann dies den Aufwickelvorgang sehr stören und das Wickelergebnis beeinträchtigen.
- Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Bedienungsperson der Maschine beim Beginnen des Aufwickelns von Hand die Umkehrpunkte für die Richtungsumkehr des Verteilmechanismus an den Spulenflanschen einstellen muß, so daß die Umkehrpositionen der Breite oder der Flanschdicke der betreffenden Spule entsprechen. Die Einstellung der Umkehrpunkte wird gewöhnlich von der Bedienungsperson vorgenommen, indem mechanische Grenzschalter oder ähnliche Erfassungseinrichtungen einer anderen Bauart bewegt werden. Dies ist nicht nur zeitaufwendig, sondern die Einstellung stellt sich oft auch als falsch heraus, selbst wenn die Verschiebung bis zu einer entsprechenden Markierung auf einer graduierten Skala ausgeführt wird. Dies liegt daran, daß die Breite und die Flanschdicke der Spulen zwischen Spulen gleicher Größe und Bauart nicht immer konstant sind. Insbesondere Holzspulen haben eine Tendenz, sich in unterschiedlichem Maße zu öffnen und in der Breite zuzunehmen, da die axialen Zugstangen der Spule nachgegeben haben. Die Bedienungsperson der Maschine muß daher jeden Umkehrpunkt überwachen, wenn das Kabel die Innenseite des Spulenflanschs erreicht, und darüber hinaus oft eingreifen, damit der Umkehrpunkt nicht zu ungenau gerät und zu einer Beeinträchtigung des Wicklungsvorgangs führt. Es ist besonders wichtig, zum Erzielen einer eng und optimal gefüllten Spule, daß eine gute Ausfüllung am Flansch beim Wickeln des Kabels erreicht wird, damit nachfolgende Kabel schichten nicht in mögliche Zwischenräunie zwischen dem Kabel und dem Spulenflansch in einer darunterliegenden Kabelschicht fallen können.
- Die Beschreibung des US-Patents 4244539 bezieht sich auf eine fortschrittlichere Spulenwickelmaschine, in der eine Messung der Dickenabweichungen des Kabels verwendet wird, um den Wikkelvorgang des Kabels, d.h. das Arbeiten des Verteilmechanimus zu steuern. Die Verschiebung der Führung und demgemäß die Steigung des Kabels auf der Trommel werden hierdurch in Übereinstimmung mit der Dickenmessung eingestellt. Zu diesem Zweck wird die innere Breite der Spule und der Durchmesser des Kabels gemessen, worauf die Anzahl von Windungen zwischen den Spulenflanschen berechnet wird, und die Verschiebung der Führung wird mittels einer geeigneten Computereinrichtung berechnet. Auch die Richtungsumkehr der Führung an den Spulenflanschen wird durch die Dickenmessung beeinflußt, indem die Anzahl von Windungen auf der Basis der Dickenabweichungen berechnet wird.
- Auch eine Wickelmaschine gemäß dieser Ausführungsform hat wesentliche Nachteile, insbesondere den, daß diese notwendigen Computerberechnungen und dadurch veranlaßten Einstellmaßnahmen zeitaufwendig sind und dazu führen, daß die Richtungsumkehr an den Spulenflanschen zu spät bzw. zu früh stattfindet, insbesondere bei hohen Wickelgeschwindigkeiten, wenn die Berechnungen nachhinken.
- Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung in einer Wickelmaschine zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile vermeidet und das Einstellen der Positionen der Umkehrpunkte ermöglicht, um automatisch die Variationen der Kabeldicke zu berücksichtigen. Dies wird durch eine erfindungsgemäße Anordnung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
- - die Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Rollenflansche so angeordnet sind, daß sie jeweils durch eine Meßeinrichtung mechanisch über eine Strecke verschoben werden, die der Verschiebung der Meßeinrichtung von einer vorbestimmten Dickenposition aufgrund von Abweichungen in der Dicke des auf zuwikkelnden Gegenstandes entspricht.
- Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, eine fortlaufende Erfassung der Dicke eines strangartigen Gegenstands, eines Kabels, mechanisch mit dem Einstellen der Positionen der Erfassungeinrichtungen zu verbinden, die die Spulenflansche erfassen und unmittelbar auf die Richtungsumkehr des Verteilmechanismus einwirken. Auf diese Weise werden die Erfassungseinrichtungen unmittelbar, ohne Berechnungen zu erfordern, durch die Meßeinrichtung eingestellt, und demgemäß werden die Positionen der Umkehrpunkte für die Richtungsumkehr automatisch und augenblicklich in Übereinstimmung mit den Dickenabweichungen des Kabels geändert. Dies führt dazu, daß ein festes und optimales Wickeln der Spule auch an den Spulenflanschen ganz automatisch ohne die Notwendigkeit einer manuellen Überwachung oder eines Eingriffs in den Wickelvorgang erreicht wird.
- Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei
- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Wickelmaschine mit einer Führung für ein Kabel ist,
- Fig. 2 und 3 vergrößerte Schnittansichten der Führung sind, in Längsrichtung des Kabels entlang Linie II-II in Fig. 3 und im Schnitt in Querrichtung entlang Linie III-III in Fig. 2 gesehen,
- Fig. 4 eine schematische Ansicht des Funktionsprinzips der Dickenmeßeinrichtung und der Umkehrpunkterfassungseinrichtungen ist, von oben gesehen, und
- Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer schnellen Verschiebeeinrichtung für die Maschine ist.
- Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Wickelmaschine weist als Hauptteile ein Grundgestell 1 für eine Rolle 2 und eine Führung 3 für ein auf die Rolle auf zuwickelndes Kabel 4 auf. Die Rolle wird von einem ortsfesten Arms gehalten. Das Grundgestell ist allerdings mit Rädern versehen und mittels eines Verteilmechanismus auf Schienen 6 verschieblich, der lediglich schematisch mit Bezugszeichen 7 angegeben ist. Mittels des Verteilmechanismus ist die Rolle axial vorwärts und rückwärts vor der Führung verschieblich, so daß das Kabel Windung neben Windung und Schicht auf Schicht zwischen den Flanschen 2a der Rolle auf die Rolle aufgewickelt wird. Eine solche Wickelmaschine ist bekannt und wird daher nachfolgend nicht weitergehend beschrieben.
- Die in Fig. 2 und 3 gezeigte Führung 3 weist einen Grundkörper 8 auf, der auf dem Arm 5 mittels einer Welle 9 gehalten ist, die von der Rolle weg und dazu hin mittels eines Fluiddruckzylinders 10 in an sich bekannter Weise verschieblich ist. In dem Grundkörper sind eine Anzahl von V-förmigen Führungsrollen 11 drehbar auf Wellen 12 angeordnet, die sich bezüglich der Längsrichtung des Kabels in Querrichtung erstrecken. Die Führung umfaßt weiter zwei Meßrollen 13, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kabels auf Trägern 14 gehalten sind, die jeweils auf einer Schiene 15 verschieblich angeordnet sind, wobei die Schienen parallel zu den Wellen 12 sind. Eine Zugfeder 16 ist zwischen den Trägern angeordnet, um die Träger zueinander zu ziehen. Die Führung weist weiterhin eine Erfassungseinrichtung 17 auf, die durch einen elektrischen Schiebewiderstand mit zwei Elementen 17a, 17b gebildet wird, die an den jeweiligen Trägern 14 befestigt sind. Die Erfassungseinrichtung ist über einen Draht 18 mit dem Verteilmechanismus 7 verbunden, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Darüber hinaus ist die Führung mit Erfassungseinrichtungen 19 versehen, einer für jeden Träger 14, die so angebracht sind, daß sie den Abstand der Erfassungseinrichtungen von den Rollenflanschen erfassen, und die über Drähte 20 mit dem Verteilmechanismus verbunden sind, wie ebenfalls nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Die Erfassungseinrichtungen sind hierfür fluchtend 21 mit den Mantelflächen der einander gegenüberstehenden Meßrollen 13 angeordnet. Schräg gestellte Platten 22 sind oberhalb der Meßrollen angeordnet, um das Einführen des Kabels in die Führung zu erleichtern.
- Die Wickelmaschine arbeitet folgendermaßen:
- Das auf die Spule auf zuwickelnde Kabel wird in die Führung zwischen die schräg gestellten Platten eingelegt, so daß das Kabel die Träger 14 auseinanderdrückt und zwischen den Meßrollen hinunterfällt, um von den Führungsrollen 11 getragen zu werden. Die Form der Führungsrollen gewährleistet, daß das Kabel automatisch durch den Gewichtseinfluß des Kabels und die auf das Kabel einwirkende Bremskraft automatisch in Richtung auf die Mittellinie der Führung verschoben wird.
- Das Kabel wird auf die Spule aufgewickelt, da sich die Spule dreht und der Verteilmechanismus gleichzeitig die Spule auf ihren Rädern in axialer Richtung der Spule relativ zur ortsfesten Führung bewegt. Das Kabel wird in nebeneinanderliegenden Windungen aufgewickelt, und an der Innenseite der Flansche der Spule wird die axiale Verschiebungsrichtung der Spule mittels des Verteilmechanismus umgekehrt.
- Die Spule wird durch den Verteilmechanisnius 7 so verschoben, daß sie sich, wenn sie sich um eine Unidrehung bewegt hat, relativ zur Führung axial um einen der Dicke des Kabels entsprechenden Abstand verschoben hat. Der Verteilmechanismus kann in bekannter Weise programmiert werden, um im voraus eine geeignete, theoretische Steigung für jede Kabeldicke zu berechnen.
- Diese Steigung wird während des Aufwickelvorgangs mittels der beschriebenen Führung fortlaufend angepaßt, damit sie der tatsächlichen Dicke und den Dickenabweichungen des aufgewickelten Kabels besser entspricht. Diese Einstellung geschieht mittels der Meßrollen 13, die den gegenüberliegenden Längsseiten des Kabels fortlaufend folgen. Wenn sich die Dicke des Kabels ändert, werden die Meßrollen zueinander oder voneinander weg versetzt, wodurch die beiden Elemente im Schiebewiderstand 17 in gleicher Weise relativ zueinander bewegt werden und ein den Dickenänderungen entsprechendes, elektrisches Analogsignal an den Verteilmechanismus abgeben. Das Signal wird von einem zähler und einem Prozessor aufgenommen und mit einem Wert verglichen, der einer eingestellten Durchschnittsdicke entspricht, worauf der Prozessor den Verteilmechanismus ansteuert, um demgemäß die axiale Verschiebung der Spule je Drehung zu vergrößern oder zu verkleinern, d.h. den Steigungswinkel des Kabels auf der Spule. Der Prozessor kann programmiert werden, damit er fortlaufend Mittelwerte für die Breite des Kabels berechnet und die Steigung des Verteilmechanismus entweder fortlaufend oder momentan korrigiert, wenn sich die Dickenabweichungen über einen bestimmten Wert hinaus angesammelt haben.
- Die Erfassungseinrichtungen 19 der Führung, d.h. Photozellen, sind so eingestellt, daß sie ein Signal an den Verteilmechanismus abgeben, wenn sich die Erfassungseinrichtung in einem bestimmten Abstand vom entsprechenden Flansch der Spule befindet. Dieser Wert wird auf eine solche Weise berechnet, daß die Erfassungseinrichtung ihr Signal abgibt, unmittelbar bevor zu erwarten ist, daß das Kabel in Kontakt mit dem Flansch der Spule kommt, oder in dem Moment, wenn der Kontakt stattfindet, so daß die Verschiebungsrichtung des Verteilmechanismus immer dann umgekehrt wird, wenn eine Kabelschicht zwischen den Flanschen der Spule voll ist.
- Erfindungsgemäß wird dieser Umkehrpunkt während des Aufwickelvorgangs mittels der erfindungsgemäßen Führung eingestellt, damit er der tatsächlichen Dicke und den Dickenabweichungen des aufgewickelten Kabels an den Flanschen besser entspricht.
- Diese Einstellung wird dadurch vorgenommen, daß die Positionen der Erfassungseinrichtungen gemäß den Dickenabweichungen des Kabels fortlaufend verschoben werden, so daß die Erfassungseinrichtungen die Spulenflansche etwas früher oder etwas später als der aufgrund der theoretischen Kabeldicke berechnete Umkehrpunkt erfassen.
- Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum schnellen Abziehen des Spulenerzeugnisses von einem Spulenflansch, wenn die Wickelrichtung umgekehrt wird. Die Vorrichtung umfaßt einen länglichen Körper 23, der in der in Fig. 1 dargestellten Maschinenbauart am Haltearm 5 der Führung parallel zur Achse der Spule befestigt ist. An dem Körper sind zwei in Reihe geschaltete Pneumatikzylinder 24 befestigt, die über Schnelladeventile 25 mit einem Drucktank 26 verbunden sind, der eng benachbart angeordnet ist, um Druckverluste während der schnellen Betätigungen zu vermeiden, die bei hohen Kabelgeschwindigkeiten erforderlich sind. Der Tragarm 9 der Führung ist im Körper 23 schwenkbar auf einer Welle 27 gehalten, die axial verschieblich im Körper gehalten ist und mit den Zylindern verbunden ist. Durch Betätigen der entsprechenden Zylinder, wenn das Spulenerzeugnis die Spulenflansche berührt, wird die Führung mittels der Welle 27 schnell seitlich und axial weg von dem Flansch bewegt, zurück zur Ausgangsposition, wenn das Aufwickeln des Spulenerzeugnisses in Richtung zum anderen Flansch beginnt. Die Ventile 25 werden durch die Funktion der Erfassungseinrichtungen 19 an den Flanschen 2a angesteuert. Die Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn ein gummiartiges Spulenerzeugnis aufgewickelt wird und eine hohe Reibung den verarbeiteten Spulenerzeugnisstrang dazu veranlaßt, am Spulenflansch zu haften.
- Die Zeichnungen und die diesbezügliche Beschreibung sollen lediglich den Grundgedanken der Erfindung erläutern. In Einzelheiten kann eine erfindungsgemäße Ausführungsform innerhalb des Bereichs der Ansprüche variieren. Daher kann die Erfindung auch bei einer Wickelmaschine eingesetzt werden, bei der das Grundgestell für die Spule ortsfest ist und die Führung mittels eines Verteilmechanismus während des Wickelvorgangs vor- und zurückbewegt wird. In ihrer einfachsten Ausführungsform kann die Anordnung im Prinzip mit nur einer Meßeinrichtung 13 arbeiten, wenn eine weniger genaue Erfassung der Dickenabweichungen akzeptabel ist. Die Führung kann umgekehrt angeordnet werden, so daß lediglich die Bremskraft des Kabels und nicht die Schwerkraft das Kabel gegenüber den Führungsrollen 11 zentriert. Die Erfassungseinrichtungen 19 können anstelle von Photozellen aus elektromechanischen Erfassungseinrichtungen bestehen, die flexible Zinken oder direkt reflektierende Laserübertrager/Empfänger haben. Die Erfassungseinrichtung 17 kann aus einem linearen Impulsgenerator bestehen, der einen elektronischen Zähler aufweist. Um manuelle Korrekturen zu ermöglichen, können die Schiebewiderstände mit z.B. einem von Hand verstellbaren, zusätzlichen Widerstand ausgestattet sein.
Claims (8)
1. Anordnung in einer Wickelmaschine zum Aufwickeln eines
strangartigen Gegenstands, wie etwa eines Kabels, auf eine mit
Flanschen versehene Rolle, wobei die Wickelmaschine umfaßt:
- ein Grundgestell (1), um eine Rolle (2) drehbar um deren
Achse abzustützen,
- eine Führung (3), um den strangartigen, aufzuwickelnden
Gegenstand (4) so der Rolle zuzuführen, daß übereinanderliegende
Schichten aus benachbart zueinander zwischen den Flanschen 2a
der Rolle liegenden Windungen des Gegenstands gebildet werden,
- einen Verteilmechanismus (7), um das Grundgestell und die
Führung mit einem Vorschub gegeneinander zu verschieben, der
der Dicke des Gegenstands je Windung entspricht,
- Erfassungseinrichtungen (19), um die Rollenflansche zu
erfassen und um auf den Verteilmechanismus einzuwirken, so daß
die Verschiebungsrichtung zwischen Rolle und Führung umgekehrt
wird, wenn eine Windung des aufgewickelten Gegenstands mit
einem Rollenflansch in Berührung kommt, und
- Meßeinrichtungen (13, 17) zum fortlaufenden Erfassen der
Dicke des aufgewickelten Gegenstands (4), wobei die
Meßeinrichtungen zur Steuerung des Verteilmechanismus (7) so
angeschlossen sind, daß der Vorschub der Windungen des Gegenstands
auf der Rolle entsprechend der Dickenmessung der
Meßeinrichtungen verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erfassungseinrichtungen (19) zum Erfassen der Rollenflansche (2a)
so angeordnet sind, daß sie jeweils durch eine Meßeinrichtung
(13) über eine Strecke verschoben werden, die der Verschiebung
der Meßeinrichtung von einer vorbestimmten Dickenposition
aufgrund
von Abweichungen in der Dicke des auf zuwickelnden
Gegenstands entspricht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtungen (13, 17) zur Steuerung des Verteilmechanismus
(7) so angeschlossen sind (18), daß die Verschiebung der Spule
(2) und der Führung (3) gegeneinander entsprechend der
Dickenniessung der Meßeinrichtung umgekehrt wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine
Erfassungseinrichtung (19) für jeden Spulenflansch (2a) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (13, 17) zwei
guer zur Bewegung des auf zuwickelnden Gegenstands (4)
symmetrisch verschiebliche Meßelemente (13) aufweisen, die auf
gegenüberliegenden Seiten der Bewegungsbahn angeordnet sind,
wobei die Meßelemente gemeinsam so angeordnet sind, um die
Positionen der Erfassungseinrichtungen (19) relativ zu den
Rollenflanschen (2a) einzustellen.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßelemente (13) Rollen sind, die drehbar auf parallelen, von
einem Träger (14) gehaltenen Achsen montiert sind, wobei der
Träger auf einer zur Achse der Rolle (2) parallelen Achswelle
(15) verschieblich gehalten ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Meßelement (13) mit einem Signaldetektor (17)
verbunden ist, der ein Signal (18) erzeugt, das der Abweichung
des Meßelements von der besagten bestimmten Dickenposition
entspricht.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Signaldetektor (17) ein Schiebewiderstand zum Erzeugen eines
analogen Spannungs- oder Stromsignals ist.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erfassungseinrichtungen (19) auf jedem Träger (14) für die
Meßrollen (13) gehalten sind.
8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führung (3) mit zwei drehbar gehaltenen, V-förmigen
Führungsrollen (11) versehen ist, die auf gegenüberliegenden Seiten
der Meßrollen (13) angeordnet sind und eine zentrierende
Bewegungsbahn für den auf zuwickelnden Gegenstand (4) zwischen den
Meßrollen bildet.
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