EP0041907A1 - Banc de retenue de mandrin pour laminoir continu - Google Patents

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EP0041907A1
EP0041907A1 EP81420083A EP81420083A EP0041907A1 EP 0041907 A1 EP0041907 A1 EP 0041907A1 EP 81420083 A EP81420083 A EP 81420083A EP 81420083 A EP81420083 A EP 81420083A EP 0041907 A1 EP0041907 A1 EP 0041907A1
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EP
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carriage
chains
link
mandrel
retaining
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Claude Blanquet
André Fichel
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Vallourec SA
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Vallourec SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/02—Guides, supports, or abutments for mandrels, e.g. carriages or steadiers; Adjusting devices for mandrels

Definitions

  • the invention relates to a retaining bench for retaining, then releasing, a mandrel driven in a rolling mill by a tube with which the mandrel is associated.
  • This rolling mill is, for example, a continuous rolling mill and the tube manufacturing technique implies, for example, that the mandrel which carries the tube at its end is first held at controlled speed during the rolling of the tube, and then is released from way to cross the rolling mill following the tube.
  • the winding of the chains around the tensioning wheels causes the progressive retraction of the fork by varying the angle that the fork forms with the contact surface of the mandrel.
  • the present invention aims to maintain the advantages of the carriage vis-à-vis the previous solution while avoiding the need for cams.
  • this is achieved by establishing, in addition to the articulation of the chain carriage, according to the prior art, an additional connection between the chains and the carriage and by positioning the mandrel retaining fork in the downstream part of the carriage.
  • the two articulation links of the carriage with the chain are made on different links.
  • the two links-articulations of the carriage are arranged so as to allow a clearance at one of the two articulations carriage-chains. Without travel, winding the chains on the drive and tension wheels would no longer be possible.
  • the link without axial movement relative to the links considered below as the main link, supports all of the mandrel retaining force. This link must be doubled to distribute the effort on the two chains.
  • the additional connection between carriage and chains can be made on one side only of the carriage on only one of the two chains, and not necessarily on both.
  • a preferred embodiment of the invention consists in arranging the clearance at the level of the downstream link-articulation which constitutes the additional link.
  • the tensile force exerted by the mandrel on the carriage, force which is transmitted to the chain via the main link without movement, is done in this way, as long as possible, on the straight part of the path of the chain, whereas, if the opposite arrangement was adopted, part of the tensile force would be made on a larger non-rectilinear part.
  • the links in the chain on the which are made the connections-articulations are blocks. These blocks are, in general, interconnected by intermediate or flat segments. This is the normal constitution of a chain.
  • a simple embodiment of the additional link is constituted for a chain or for both, by an auxiliary axis integral with the carriage and engaged with the possibility of sliding in a light, preferably longitudinal, of a link of at least one of the two chains.
  • This additional connection can also be produced by an auxiliary axis secured to a link of one of the chains and in engagement, with the possibility of sliding in a slot, preferably longitudinal, of the carriage.
  • the fork is preferably arranged in the vicinity of the downstream joint-articulation.
  • FIG 1 is a very schematic overview of a retaining bench of the prior art.
  • the bench comprises two parallel chains, each forming a closed circuit between a drive wheel (2-2 ') and a back and tension idler wheel (3-3').
  • the drive wheels (2-2 ') are driven by a motor (4).
  • Each chain consists of a succession of links or blocks (5-5 ') joined together step by step by intermediate or flat segments (6-6').
  • the bench further comprises a carriage (7) fixed to the chains by lateral axes (8-8 ') pivotally articulated on two opposite links (9-9').
  • This carriage carries a fork ( 10) which is intended to retain the mandrel (11) by contact of the retaining surface (12) of the fork with a shoulder (13) of the mandrel; rollers (16-16 '), integral with the carriage, keep it in the pass axis during the working stroke, thanks to raceways (17-17'), themselves parallel to the axis password.
  • rollers (16-16 ') integral with the carriage, keep it in the pass axis during the working stroke, thanks to raceways (17-17'), themselves parallel to the axis password.
  • a cam (14) to which corresponds a cam roller (14') mounted on an arm integral with the carriage, so that at the end of its travel, the roller (14 '), under the action of the cam (14), causes rapid release of the fork, the profile of the paths (17-17') being, in this area, drawn so as to allow this movement.
  • the retaining bench of the invention comprises a carriage (7) which is linked to the chains (1-1 '), not only by the lateral axes (8-8'), but also by auxiliary lateral axes (15-15 ').
  • the axes (8-8 ') are pivotally articulated on two opposite links (9-9') of the chains (1-1 '), while the auxiliary axes (15-15') correspond to the links (18-18 ') which immediately precede the links (9-9') and are only separated by an intermediate segment.
  • These axes can move in longitudinal slots (19-19 ') of the links (18-18') where they are held captive.
  • the fork (10) is constituted, for example, by an adequate cutting of the carriage on itself or by an insert.
  • the invention is not limited to a particular range.
  • l angle formed by the fork with the axis of the mandrel during the start of the tilting of the carriage varies less quickly than in the case of a fork which would be rigidly linked to the chain, so that the angle a makes the plane of the fork retaining surface with the plane of the bearing surface of the shoulder (13) of the mandrel always remains such that tg ⁇ is less than f, f being the relative coefficient of friction of these two surfaces; it follows that the retaining force of the mandrel (11) has no upwardly directed component, as would be the case if tgaevait greater than f, and that the mandrel does not tend to escape upward during the release phase, which is always accompanied by bending forces in the shoulder (13) and tearing of the metal in its bearing face.
  • FIGs 3 and 4 illustrate in detail the operation of a bench of the prior art.
  • the fork (10) of this bench is directly linked to two links (9-9 ') opposite one and the other chain.
  • This bench does not include, like that of FIG. 1, a cam (14) or a roller (14 ') or a raceway (17-17'), which allow the fork to follow an appropriate trajectory at the time of release of the mandrel (11).
  • Figures 5 and 6 illustrate in parallel the operation of a bench according to the invention.
  • the axis of the mandrel (11) remains parallel and in the plane of the axis (10) of the chains (1-l') in the horizontal part of their trajectory.
  • the carriage (not shown) carrying the fork (10) is linked to the chains by the hinge pins (8-8 ') and (15-15') on the facing links (9-9 ') and (18-18') separated by intermediate links (6 '). Only the chain (1 ') at the rear of the cutting plane is shown. Note the light for travel (19) in the link (9 '). In the movement of the chain, the retaining plane (12) of the small oven remains perpendicular to the line joining the axes (8-15). It is in the vicinity of the downstream part of the carriage.
  • the relation tg a 1 is then easily maintained less than f, which has been explained previously and the mandrel has no tendency to escape upward during the release phase.
  • the value of the limit angle a 1 at the time of release can be decreased by increasing the distance between the two articulation axes (8) and (15) this by mounting the articulation axes (8) and (15) on links separated by more than one intermediate segment.
  • the device according to the invention allows the fork (10) to slip away when the mandrel is released, without requiring the rollers (16-16 '), the raceways (17-17') , the cam (14) and the roller (14 ') of the device in FIG. 1.
  • the chain can be constituted by a cable provided with elements similar to links.
  • the axis which constitutes the additional connection is fixed relative to the link which drives it and with clearance in a lumen of the carriage.

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Abstract

Dispositif permettant de libérer le mandrin d'un laminoir à tube sans que l'extrémité n'ait tendance à s'échapper intempestivement vers le haut au moment où elle est libérée. Ce dispositif consiste à fixer la fourchette (10) retenue du mandrin (11) sur un chariot (7) entraîné par deux chaînes sans fin (1-1'). Le chariot est relié aux deux chaînes (1-1') par deux liaisons-articulations (8-8'/15-15') sur deux maillons successifs (9-9'/15-15') de chacune des chaînes (1-1'). La liaison aval (8-8') support l'effort de traction du mandrin (11) sur le chariot (7). La liaison amont (15-15') est une liaison avec débattement. Ainsi la fourchette (10) s'incline de l'angle approprié au moment où elle s'éclipse vers le bas pour libérer l'épaulement (13) du mandrin (11).

Description

  • L'invention concerne un banc de retenue pour retenir, puis lâcher, un mandrin entraîné dans un laminoir par un tube auquel le mandrin est associé.
  • Ce laminoir est, par exemple, un laminoir continu et la technique de fabrication du tube implique, par exemple, que le mandrin qui porte le tube à son extrémité soit d'abord retenu à vitesse contrôlée pendant le laminage du tube, puis soit lâché de façon à traverser le laminoir à la suite du tube.
  • Une telle technique est décrite dans le brevet français n°2.198.797.
  • Il est connu de retenir le mandrin au moyen d'une fourchette que l'on déplace d'abord sur un parcours rectiligne parallèle à l'axe du laminoir, puis que l'on escamote pour libérer le mandrin. Ce déplacement et cet escamotage sont obtenus en fixant la fourchette transversalement à deux maillons situés en vis-à-vis de deux'chaînes sans fin disposées en parallèle selon un parcours rectiligne entre une roue d'entraînement et une roue de tension dont la position est réglable.
  • L'enroulement des chaînes autour des roues de tension provoque l'escamotage progressif de la fourchette par variation de l'angle que forme la fourchette avec la surface de contact du mandrin.
  • On constate, dans la pratique, que cette variation, qui est imposée par les chaînes, ne se fait pas toujours à la vitesse ni selon l'angle qui convient. Le problème à résoudre est d'éviter le dégagement intempestif hors de la fourchette du mandrin; dégagement qui se fait vers le haut, de façon prématurée et avec choc, la fourchette s'inclinant en même temps qu'elle s'éclipse de la ligne de laminage d'une inclinaison égale à celle du maillon auquel elle est liée.
  • Çe problème est résolu en fixant la fourchette, non pas directement sur la chaîne, mais sur un chariot articulé à deux maillons, en vis-à-vis des chaînes et en disposant des cames dans la région des roues de tension pour contrôler le changement d'orientation du chariot dans la zone critique d'escamotage.
  • Cette solution présente l'inconvénient d'une complexité mécanique et oblige à déplacer les cames et à refaire les réglages lorsque les roues de retour des chaînes doivent être déplacées, par exemple pour modifier la tension des chaînes.
  • La présente invention vise à conserver les avantages du chariot vis-à-vis de la solution antérieure tout en évitant d'avoir recours à des cames.
  • On y parvient, selon-l'invention, en établissant, en blué de l'articulation du chariot aux chaînes, selon l'art antérieur, une liaison supplémentaire entre les chaînes et le chariot et en positionnant la fourchette de retenue du mandrin dans la partie aval du chariot. Les deux liaisons-articulations du chariot avec la chaîne sont effectuées sur des maillons différents. Les deux liaisons-articulations du chariot sont agencées de façon à permettre un débattement au niveau de l'une des deux articulations chariot-chaînes. Sans débattement, l'enroulement des chaînes sur les roues d'entraînement et de tension ne serait plus possible. La liaison sans débattement axial par rapport aux maillons, considérée ci-après comme liaison principale, supporte tout l'effort de retenue du mandrin. Cette liaison doit être doublée pour répartir l'effort sur les deux chaînes. Par contre, la liaison supplémentaire entre chariot et chaînes, peut se faire d'un côté seulement du chariot sur une seule des deux chaînes, et non obligatoirement sur les deux.
  • Une solution préférentielle de réalisation de l'invention consiste à disposer le débattement au niveau de la liaison-articulation aval qui constitue la liaison supplémentaire. L'effort de traction exercé par le mandrin sur le chariot, effort qui est transmis à la chaîne par l'intermédiaire de la liaison principale sans débattement, se fait de cette façon, le plus longtemps possible,sur la partie rectiligne du trajet de la chaîne, alors que, si la disposition inverse était adoptée, une partie de l'effort de traction se ferait sur une plus grande partie non rectiligne.
  • Pour des raisons constructives, les maillons de la chaîne sur les- lesquels se font les liaisons-articulations sont des blocs. Ces blocs sont, en général, reliés entre eux par des segments intermédiaires ou plats. Ceci est la constitution normale d'une chaîne. Une réalisation simple de la liaison supplémentaire est constituée pour une chaîne ou pour les deux, par un axe auxiliaire solidaire du chariot et en prise avec possibilité de coulissement dans une lumière, de préférence longitudinale, d'un maillon d'au moins l'une des deux chaînes. On peut également réaliser cette liaison supplémentaire par un axe auxiliaire solidaire d'un maillon de l'une des chaînes et en prise, avec possibilité de coulissement dans une lumière, de préférence longitudinale, du chariot. La fourchette est, de préférence, disposée au voisinage de la liaison-articulation avale.
  • On décrira ci-après une réalisation préférée d'un banc de retenue conforme à l'invention, en référence aux figures du dessin joint, sur lequel :
    • - la figure 1 est un schéma de principe en vue cavalière d'un banc de retenue de l'art antérieur,
    • - la figure 2 est un schéma de principe en vue cavalière d'un banc de retenue conforme à la présente invention,
    • - la figure 3 est un schéma représentant en coupe verticale un mandrin et une fourchette de l'art antérieur dans le cas où celle-ci est fixée directement sur deux maillons en vis-à-vis de l'une et l'autre chaîne dans la période où la fourchette retient le mandrin pendant son parcours rectiligne,
    • - la figure 4 représente selon la même coupe verticale la même fourchette et le même mandrin au moment de son dégagement de la fourchette.
    • - la figure 5 représente de façon analogue à la figure 3, en coupe verticale, un mandrin et une fourchette selon l'invention au cours de son déplacement rectiligne.
    • - la figure 6 représente de façon analogue à la figure 4, un mandrin et une fourchette selon l'invention au moment du dégagement du mandrin de la fourchette.
  • La figure 1 est une vue d'ensemble très schématique d'un banc de retenue de l'art antérieur. Le banc comprend deux chaînes parallèles formant chacune un circuit fermé entre une roue motrice(2-2') et une roue folle de retour et de tension (3-3'). Les roues motrices (2-2') sont entraînées par un moteur (4). Chaque chaîne est constituée d'une succession de maillons ou blocs (5-5') réunis de proche en proche par des segments intermédiaires ou plats (6-6'). Le banc comprend, en outre, un chariot (7) fixé aux chaînes par des axes latéraux (8-8') articulés à pivotement sur deux maillons en vis-à-vis (9-9').Ce chariot porte une fourchette (10) qui est destinée-à retenir le mandrin (11) par contact de la surface de retenue (12)de la fourchette avec un épaulement (13) du mandrin ; des galets (16-16'),solidaires du chariot, maintiennent celui-ci dans l'axe de passe pendant la course de travail, grâce à des chemins de roulement (17-17'),parallèles eux-mêmes à l'axe de passe. A proximité des roues de tension (3-3'), est disposée une came (14) à laquelle correspond un galet de came (14')monté sur un bras solidaire du chariot, de sorte qu'en fin de course, le galet (14'), sous l'action de la came (14), provoque un dégagement rapide de la fourchette, le profil des chemins (17-17') étant, dans cette zone, dessiné de façon à permettre ce mouvement.
  • Il est inutile de décrire en détail ce type de réalisation connu dont la figure est un simple schéma de principe.
  • Comme on le voit sur la figure 2, le banc de retenue de l'invention comprend un chariot (7) qui est lié aux chaînes (1-1'), non seulement par les axes latéraux (8-8'),mais encore par des axes latéraux auxiliaires (15-15'). Les axes (8-8') sont articulés à pivotement sur deux maillons en vis-à-vis (9-9') des chaînes (1-1'), tandis que les axes auxiliaures (15-15') correspondent aux maillons (18-18') qui précèdent immédiatement les maillons (9-9') et n'en sont séparés que par un segment intermédiaire. Ces axes peuvent se déplacer dans des lumières longitudinales (19-19') des maillons (18-18') où ils sont retenus prisonniers.
  • Des dispositions analogues sont adoptées pour l'autre chaîne et sont indiquées par les mêmes références affectées de l'indice prime.
  • La fourchette (10) est constituée, par exemple, par un découpage adéquat du chariot sur lui-même ou par une pièce rapportée. L'invention n'est pas limitée à une fourchette particulière.
  • Du fait de la possibilité d'orientation du chariot par ses deux axes d'articulation amont (15) et aval (8) avec débattement pendant le passage de la chaîne sur la roue de retour et de tension (3-3'), l'angle que forme la fourchette avec l'axe du mandrin pendant le début du basculement du chariot varie moins vite que dans le cas d'une fourchette qui serait liée rigidement à la chaîne, si bien que l'angle a que fait le plan de la surface de retenue de la fourchette avec le plan de la surface d'appui de l'épaulement (13) du mandrin reste toujours tel que tg α est inférieur à f, f étant le coefficient de frottement relatif de ces deux surfaces ; il en résulte que l'effort de retenue du mandrin (11) ne présente aucune composante dirigée vers le haut, comme ce serait le cas si tgaevenait supérieur à f, et que le mandrin n'a pas tendance à s'échapper vers le haut pendant la phase de lâcher, ce qui s'accompagne toujours d'efforts de flexion dans l'épaulément (13) et d'arrachement du métal dans sa face d'appui.
  • Les figures 3 et 4, illustrent en détail le fonctionnement d'un banc de l'art antérieur. La fourchette (10) de ce banc est liée directement à deux maillons (9-9') en vis-à-vis de l'une et l'autre châîne. Ce banc ne comporte pas comme celui de la figure 1, de came (14) ni de galet (14') ni de chemin de roulement (17-17'), qui permettent à la fourchette de suivre une trajectoire appropriée au moment du dégagement du mandrin (11).
  • Les figures 5 et 6 illustrent parallèlement le fonctionnement d'un banc selon l'invention.
  • Sur ces 4 figures sont représentés schématiquement la fourchette (10), le mandrin (11) avec son épaulement (13) prenant appui sur la surface de retenue (12) de la fourchette ainsi que les liaisons de la fourchette (10) avec les chaînes (1-1'). Seules les chaînes (l') à l'arrière du plan de coupe sont représentées.
  • Pour une bonne répartition des efforts de traction des chaînes (1-1') l'axe du mandrin (11) reste parallèle et dans le plan de l'axe (10) des chaînes (1-l') dans la partie horizontale de leur trajectoire.
  • En figure 3 et 4, la fourchette (10) selon l'art antérieur est liée rigidement à deux maillons (9-9') en vis-à-vis et son plan de retenue (12) reste, pendant le déplacement de la chaîne, perpendiculaire au maillon (9') seul représenté sur la figure, c'est-à-dire, à la ligne joignant les axes voisins (21-22) de la chaîne (1').
  • Dans le dispositif selon l'invention (figures 5 et 6), le chariot (non figuré) portant la fourchette (10) est lié aux chaînes par les axes-articulations (8-8') et (15-15') sur les maillons en vis-à-vis (9-9') et (18-18') séparés par des maillons intermédiaires (6'). Seule la chaîne (1') à l'arrière du plan de coupe est représentée. On remarque la lumière pour débattement (19) dans le maillon (9'). Dans le déplacement de la chaîne, le plan de retenue (12) de la four chette reste perpendiculaire à la ligne joignant les axes (8-15). Il est au voisinage de la partie aval du chariot.
  • En figures 3 et 5 sont représentés le mandrin retenu par la fourchette dans une position quelconque de la partie rectiligne de la chaîne.
  • En figures 4 et 6, sont représentées les positions respectives man- drin/fourchette au moment du dégagement du mandrin de la fourchette. On voit qu'en figure 6, l'angle α , formé par le plan de retenue de la fourchette (10) selon l'invention avec le plan de la surface d'appui de l'épaulement (13) du mandrin varie de 0 à une valeur maximum a 1 au moment de son dégagement. Dans l'art antérieur, le même angle a varie de 0 à a2, avec a 2 supérieur à al, comme représenté en figure 4.
  • Avec le banc de l'invention, on maintient alors aisément la relation tg a 1 inférieur à f, qui a été explicitée précédemment et le mandrin n'a aucune tendance à s'échapper vers le haut pendant la phase du lâcher. La valeur de l'angle limite al au moment du dégagement, peut être diminuée par augmentation de la distance entre les deux axes-articulations (8) et (15) ceci en montant des axes-articulations (8) et (15) sur des maillons séparés par plus d'un segment intermédiaire.
  • On voit que le dispositif selon l'invention permet à la fourchette (10) de s'éclipser au moment où le mandrin se dégage, ceci sans nécessiter les galets (16-16'), les chemins de roulement (17-17'), la came (14) ni le galet (14') du dispositif de la figure 1.
  • Dans une variante de réalisation, la chaîne peut être constituée par un câble muni d'éléments analogues à des maillons.
  • Dans une variante de réalisation, l'axe qui constitue la liaison supplémentaire est fixe par rapport au maillon qui l'entraîne et à débattement dans une lumière du chariot.

Claims (9)

1. Banc de retenue de mandrin pour le mandrin qui porte un tube dans un laminoir, ce banc comprenant un chariot, qui est entraîné par deux chaînes sans fin disposées en parallèle, le chariot étant articulé à deux maillons en vis-à-vis des deux chaînes, ledit chariot comportant une fourchette apte à retenir le mandrin, caractérisé par le fait qu'il existe une liaison supplémentaire (15-15') entre le chariot et un maillon (18) de l'une au moins des deux chaînes (1-1'), ce maillon étant différent de ceux (9-9') auxquels est articulé le chariot (7), la liaison supplémentaire (15-15') permettant un débattement du chariot (7) par rapport aux chaînes (1-1') dans le sens long des chaînes et que la fourchette (10) est située sur la partie aval du chariot(7).
2. Banc de retenue selon revendication 1, caractérisé par le fait que la liaison supplémentaire (15-15') se fait sur deux maillons respectifs (18-18') en vis-à-vis des deux chaînes (1-1').
3. Banc de retenue, selon revendication 1, caractérisé par le fait que la liaison supplémentaire (15-15') entre chariot (7) et au moins l'une des deux chaînes (1-1') est située en aval des maillons (9-9') auxquels le chariot est articulé.
4. Banc de retenue, selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la liaison supplémentaire est constituée par un axe (15-15') fixé au chariot et qui est retenu prisonnier, avec possibilité de coulissement dans la longueur d'une lumière (19-19') d'un maillon (18-18') de la chaîne.
5., Banc de retenue, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la liaison supplémentaire intéresse un maillon ou bloc séparé du maillon ou bloc auquel le chariot est articulé par plus d'un segment intermédiaire ou plat.
6. Banc de retenue, selon revendication 4, caractérisé en ce que la liaison supplémentaire intéresse le maillon ou bloc (18-18') qui précède immédiatement le maillon ou bloc (9-9') auquel le chariot est articulé.
7. Banc de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fourchette se trouve située au voisinage de la liaison supplémentaire aval.
8. Banc de retenue, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 5 ou 6, caractérisé en ce que la liaison avec débattement peut être positionnée sur les chaînes, le débattement se faisant sur le chariot.
9. Banc de retenue selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lumière (19-19') s'étend longitudinalement.
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EP (1) EP0041907B1 (fr)
JP (1) JPS6036328B2 (fr)
AT (1) ATE5799T1 (fr)
CA (1) CA1150985A (fr)
DE (1) DE3161880D1 (fr)
ES (1) ES8203658A1 (fr)
FR (1) FR2483808A1 (fr)
MX (1) MX159650A (fr)

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