EP0204294B1 - Vorrichtung zum Mischen und/oder Homogenisieren eines fliessfähigen Gutes, insbesondere einer Creme - Google Patents

Vorrichtung zum Mischen und/oder Homogenisieren eines fliessfähigen Gutes, insbesondere einer Creme Download PDF

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EP0204294B1
EP0204294B1 EP86107431A EP86107431A EP0204294B1 EP 0204294 B1 EP0204294 B1 EP 0204294B1 EP 86107431 A EP86107431 A EP 86107431A EP 86107431 A EP86107431 A EP 86107431A EP 0204294 B1 EP0204294 B1 EP 0204294B1
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EP
European Patent Office
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plate
rotor
stator
container
mixing
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EP86107431A
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EP0204294A2 (de
EP0204294A3 (en
Inventor
Heinz Geisenhof
Günter Wulf
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Hermann Waldner GmbH and Co KG
Original Assignee
Hermann Waldner GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
    • B01F27/812—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow the stirrers co-operating with surrounding stators, or with intermeshing stators, e.g. comprising slits, orifices or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/75—Discharge mechanisms
    • B01F35/751—Discharging by opening a gate, e.g. using discharge paddles
    • B01F35/7511—Discharging by opening a gate, e.g. using discharge paddles the gate carrying a stirrer acting as discharge pump

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing and / or homogenizing a flowable material, in particular a cream, with the features of the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from DE-OS 28 05 942.
  • a plate is arranged in the center of the container base and has an access opening for the rotor / stator arrangement located underneath.
  • An annular gap with a small cross section is provided between the rim of the plate and the bottom of the container. This acts as a throttle opening.
  • Outside the stator there is an outlet opening, which is connected to a bypass line to the inside of the container via a shut-off valve and a multi-way valve.
  • the disadvantage is that the pumping capacity is relatively low due to the annular gap acting as a throttle. This unnecessarily increases the homogenization time.
  • this known device does not allow the best possible cleaning. Residues can remain in the throttle openings formed by the annular gap and have a comparatively small cross-section, as can also in the tap-shaped valve in the return.
  • EP application 0036067 describes a device for mixing and / or homogenizing, in which there are annular gaps between the central base part and the adjoining container base which can be shut off by means of a control ring which can be raised and lowered. At the same time, this raised and lowered control ring opens an outflow channel.
  • the liftable control ring has large friction surfaces with the surrounding container part, so that the best possible cleaning is not guaranteed.
  • this control ring brings the risk of jamming during a steam cleaning phase due to thermal expansion.
  • the double sealing surfaces formed here on the control ring are also difficult to manufacture and therefore make the device more expensive.
  • a mixing and homogenizing device with a rotor and a stator and a cover plate with a conical inlet opening for the material is provided in the center of the container, which can be raised and lowered. There is an outlet chamber with an outlet opening below the bottom of the container. The rotor is driven via a shaft by a drive motor arranged below the bottom of the container. When the mixing and homogenizing device is raised and the rotor is driven, the material can be circulated in the container for mixing or homogenizing. The material flows to the rotor via the inlet opening of the cover plate, and is driven radially outward by the stator in all directions.
  • the mixing and homogenizing device When the mixing and homogenizing device is lowered, the edge of the cover plate is essentially flush with the bottom of the container.
  • the material in the container flows from the bottom due to gravity via the inlet opening to the rotor, which drives the material radially outward via the stator into the outlet chamber and from there to the outlet nozzle.
  • the mixing and homogenizing device together with a guide housing and the drive motor flanged onto it, has to be arranged such that it can be raised and lowered for the rotor, which requires a complex construction.
  • the annular gap present between the guide body and the guide housing which can be raised and lowered is wetted by the material to be treated. This ring gap is difficult to clean. Remaining impurities do not allow sterile homogenization or mixing of different goods.
  • the object of the invention is to improve the device described in the introduction in such a way that its structure is simplified, circulation homogenization or mixing as well as flow homogenization or mixing remains possible, and sterile treatment of the material can also be achieved.
  • the invention offers the advantage that both the homogenization or mixing by circulating the material in the container and the mixing or homogenization when the material is discharged from the container is possible in the shortest possible time.
  • the structure of the homogenization or mixing device is simplified.
  • the container and all surfaces wetted by the material can be cleaned easily and safely. This enables sterile mixing or homogenization even of changing goods in the containers.
  • a mixing and homogenizing device 3 is attached to the bottom 1 of a container 2.
  • she is of common design. It consists of a rotor 4, which is seated on a shaft 5, which is mounted in a bearing 6 in the bottom 1 of the container 2.
  • the shaft 5 is driven by a motor 7 which is flanged to the bottom 8 of a housing 9.
  • the rotor 4 has a plurality of arms 10 which are connected via a ring 11 which has through-slots, not shown, for the flowable material.
  • the slots are shaped in the ring so that an expulsion effect is exerted on the flowable material.
  • the mixing and homogenizing device 3 has a stator 12 which is fixedly attached to the bottom 1 of the container 2. It is ring-shaped and surrounds the rotor ring 11. It also has slots, not shown, for the passage of the flowable material. The flowable material can flow into the rotor 4 from above via a free opening 13.
  • a hood-shaped plate 14 is assigned to the stator 12 of the mixing and homogenizing device 3. It has a central opening 15 for the stator 12. The edge of the plate is pulled downwards and lies in the lowered position of the plate 14 against the wall of the base 1 in a sealing manner.
  • the plate 14 can be raised and lowered by means of a lifting device, not shown, via a plurality of lifting rods 16 which are distributed around the circumference of the plate 14 and of which only one is shown.
  • the lifting rods 16 are sealingly guided through the bottom 1 of the container 2.
  • valve opening 17 is provided in the bottom 1 of the container 2. This valve opening 17 is overlapped and covered when the plate 14 is lowered.
  • the valve opening 17 can be closed by a valve plate 18, which can be raised and lowered by means of a valve tappet 19.
  • a drain pipe 21 running obliquely downwards is connected, which emerges from the housing 9 to the outside.
  • the mixing and homogenizing device 3 works as follows: In the lowered position of the plate 14 shown in FIG. 1, the plate rim seals against the bottom 1 of the container 2. The flowable material can flow to the rotor 4 via the opening 13 in the indicated dashed arrow direction. Due to the action of the rotating rotor 4, the flowable material flowing in by gravity is driven radially outward through the rotor slots and through the slots of the fixed stator 12. It comes to the valve opening 17. Since the valve plate 18 is in the lowered position, the flowable well exits via the drain pipe 21, e.g. to a collection container, not shown.
  • a control device ensures that the drive motor 7 can only be switched on when the plate 14 is in the lowered position when the flow is mixed or homogenized and the valve plate 18 assumes the open position.
  • the drive motor 7 can only be switched on when the plate 14 is raised and the valve plate 18 is in the closed position.
  • the container bottom 1 is lowered in the middle with respect to the side edges.
  • the rotor ring 11 and the stator 12, which is fixedly attached to the lowered base part, are thus also in a lowered position with respect to the base edge 22.
  • the plate 14 ' has a substantially flat shape. In the lowered position, the conical plate edge is in a sealing position with respect to the conical edge part of the base 1.
  • the stator 12 has a fixed ring 23 on the top, which engages over the top of the ring 11 of the rotor 4.
  • the inner edge of the plate 14 seals against its outer, tapered downward surfaces in the lowered position.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und/oder Homogenisieren eines fließfähigen Gutes, insbesondere einer Creme mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
  • Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-OS 28 05 942 bekannt. Hierbei ist im Behälterboden mittig ein Teller ortsfest angeordnet, der eine Zutrittsöffnung für die darunter befindliche Rotor/ Stator-Anordnung aufweist. Zwischen dem Tellerrand und dem Behälterboden ist ein Ringspalt mit einem geringen Querschnitt vorgesehen. Dieser wirkt als Drosselöffnung. Außerhalb des Stators befindet sich eine Austrittsöffnung, die über ein Absperrventil, einem Mehrwegehahn mit einer Umgehungsleitung zum Behälterinneren verbunden ist. Nachteilig ist, daß die Umpumpleistung infolge des als Drossel wirkenden Ringspaltes verhältnismäßig gering ist. Die Homogenisierzeit wird dadurch unnötig vergrößert. Außerdem erlaubt diese bekannte Vorrichtung keine bestmögliche Reinigung. In dem einen verhältnismä- ßig geringen Querschnitt aufweisenden, vom Ringspalt gebildeten Drosselöffnungen können Rückstände verbleiben, desgleichen auch im hahnförmigen Ventil im Rücklauf.
  • Die EP-Anmeldung 0036067 beschreibt eine Vorrichtung zum Mischen und/oder Homogenisieren, bei der zwischen dem mittigen Bodenteil und dem anschließenden Behälterboden Ringspalte vorhanden sind, die mittels eines heb- und senkbaren Steuerringes absperrbar sind. Zugleich öffnet dieser heb- und senkbarer Steuerring einen Ausflußkanal. Auch hier weist der hebbare Steuerring große Friktionsflächen mit dem umgebenden Behälterteil auf, so daß eine bestmögliche Reinigung nicht gewährleistet ist. Außerdem bringt dieser Steuerring bei einer Dampfreinigungsphase infolge Wärmeausdehnung die Gefahr des Klemmens. Die hier auftretenden am Steuerring ausgebildeten doppelten Dichtungsflächen sind zudem in der Herstellung schwierig und verteuern dadurch die Vorrichtung unnötig.
  • Schließlich ist eine solche Vorrichtung auch durch die DE-PS 1 913 940 bekannt. Hierbei ist im Behälterboden mittig heb- und senkbar eine Misch- und Homogenisiervorrichtung mit einem Rotor und einem Stator sowie einem Abdeckteller mit konischer Zulauföffnung für das Gut vorgesehen. Unterhalb des Behälterbodens ist eine Auslaufkammer mit Auslauföffnung vorhanden. Der Rotor ist über eine Welle von einem unterhalb des Behälterbodens angeordneten Antriebsmotor angetrieben. Bei angehobener Misch- und Homogenisiervorrichtung und angetriebenem Rotor kann im Behälter zum Mischen bzw. Homogenisieren eine Umwälzung des Gutes erfolgen. Das Gut strömt dabei über die Zulauföffnung des Abdecktellers dem Rotor zu, und wird von diesem über den Stator radial nach allen Richtungen nach außen getrieben. Bei abgesenkter Misch- und Homogenisiervorrichtung befindet sich der Rand des Abdecktellers im wesentlichen bündig mit dem Behälterboden. Das im Behälter befindliche Gut strömt vom Boden infolge der Schwerkraft über die Zulauföffnung dem Rotor zu, der das Gut radial über den Stator nach außen in die Auslaufkammer und von da zum Auslaufstutzen treibt. Während des Abströmens des Gutes wird es durch die Misch- und Homogenisiervorrichtung durchmischt bzw. homogenisiert. Nachteilig ist, daß die Misch- und Homogenisiervorrichtung zusammen mit einem Führungsgehäuse und dem daran angeflanschten Antriebsmotor für den Rotor heb- und senkbar angeordnet sein muß, was eine aufwendige Konstruktion erfordert. Zudem wird der zwischen dem Führungskörper und dem heb- und senkbaren Führungsgehäuse vorhandene Ringspalt von dem zu behandelnden Gut benetzt. Die Reinigung dieses Ringspaltes ist schwierig. Zurückbleibende Verunreinigungen erlauben keine sterile Homogenisierung bzw. Durchmischung verschiedener Güter.
  • Aus der DE-PS 32 02 915 ist es ferner bekannt, unterhalb des Behälterbodens raumfest einen Homogenisator anzuordnen. Die mittige Zulauföffnung zu diesem Homogenisator ist als Ventil mit einem heb- und senkbaren Ventilteller ausgebildet, der in Schließstellung bündig mit dem Behälterboden ist. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß kein Umwälzbetrieb des Gutes innerhalb des Behälters möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Vorrichtung so zu verbessern, daß ihr Aufbau vereinfacht, eine Umwälzhomogenisierung bzw. -Durchmischung wie auch eine Durchflußhomogenisierung bzw. Durchmischung möglich bleibt, und zudem eine sterile Behandlung des Gutes erreichbar ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sowohl das Homogenisieren bzw. Mischen durch Umwälzen des Gutes im Behälter als auch das Mischen bzw. Homogenisieren beim Auslassen des Gutes aus dem Behälter in kürzester Zeit möglich ist. Dabei ist der Aufbau der Homogenisierungs- bzw. Mischungsvorrichtung vereinfacht. Es ist eine leichte und sichere Reinigung des Behälters sowie aller von dem Gut benetzter Flächen möglich. Dadurch wird eine sterile Mischung bzw. Homogenisierung auch von wechselnden Gütern in den Behältern möglich.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- .spiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt der Misch- und Homogenisiervorrichtung im Durchflußbetrieb;
    • Fig. 2 einen Schnitt wie in Fig. 1 im Umwälzbetrieb;
    • Fig. 3 einen Schnitt wie in Fig. 1 einer geänderten Ausführungsform.
  • Am Boden 1 eines Behälters 2 ist eine Misch-und Homogenisiervorrichtung 3 angebaut. Sie ist von üblicher Bauart. Sie besteht aus einem Rotor 4, der auf einer Welle 5 sitzt, welche in einem Lager 6 im Boden 1 des Behälters 2 gelagert ist. Die Welle 5 wird von einem Motor 7 angetrieben, der am Boden 8 eines Gehäuses 9 angeflanscht ist. Der Rotor 4 besitzt mehrere Arme 10, die über einen Kranz 11 verbunden sind, der nicht dargestellte Durchtrittsschlitze für das fließfähige Gut besitzt. Die Schlitze sind dabei im Kranz so ausgeformt, daß eine Austriebswirkung auf das fließfähige Gut ausgeübt wird.
  • Ferner besitzt die Misch- und Homogenisiervorrichtung 3 einen Stator 12, der fest am Boden 1 des Behälters 2 befestigt ist. Er ist kranzförmig und umgibt den Rotorkranz 11. Er besitzt ebenfalls nicht dargestellte Schlitze für den Durchtritt des fließfähigen Gutes. Dem Rotor 4 kann von oben her über eine freie Öffnung 13 das fließfähige Gut zufließen.
  • Dem Stator 12 der Misch- und Homogenisiervorrichtung 3 ist ein haubenförmiger Teller 14 zugeordnet. Er besitzt eine mittige Öffnung 15 für den Stator 12. DerTellerrand ist nach abwärts gezogen und liegt in der abgesenkten Stellung des Tellers 14 an der Wandung des Bodens 1 dichtend an.
  • Der Teller 14 ist mittels einer nicht dargestellten Hubvorrichtung über mehrere Hubstangen 16, die um den Umfang des Tellers 14 verteilt sind und von denen nur eine dargestellt ist, heb- und senkbar. Die Hubstangen 16 sind dichtend durch den Boden 1 des Behälters 2 geführt.
  • Dem Stator 12 zugeordnet, außerhalb desselben, ist eine Ventilöffnung 17 im Boden 1 des Behälters 2 angebracht. Diese Ventilöffnung 17 wird bei abgesenktem Teller 14 vom Tellerrand übergriffen und abgedeckt. Die Ventilöffnung 17 ist durch einen Ventilteller 18, der mittels eines Ventilstößels 19 heb- und senkbar ist, verschließbar.
  • Unterhalb der Ventilöffnung 17 befindet sich eine Gehäusekammer 20, an die ein schräg nach abwärts verlaufendes Abflußrohr 21 angeschlossen ist, welches aus dem Gehäuse 9 nach außen austritt.
  • Die Misch- und Homogenisiervorrichtung 3 arbeitet wie folgt: Bei der in Fig. 1 dargestellten, abgesenkten Stellung des Tellers 14 dichtet der Tellerrand gegen den Boden 1 des Behälters 2 ab. Das fließfähige Gut kann dem Rotor 4 über die Öffnung 13 in der angegebenen, strichlierten Pfeilrichtung zufließen. Durch die Wirkung des rotierenden Rotors 4 wird das durch Schwerkraft zufließende, fließfähige Gut radial durch die Rotorschlitze und durch die Schlitze des feststehenden Stators 12 hindurch nach außen getrieben. Es gelangt dabei zu der Ventilöffnung 17. Da der Ventilteller 18 in abgesenkter Stellung sich befindet, tritt das fließfähige gut über das Abflußrohr 21 nach außen, z.B. zu einem nicht dargestellten Sammelbehälter aus.
  • Bei dieser Arbeitsweise findet während des Durchfließens des fließfähigen Gutes durch die Misch- und Homogenisiervorrichtung 3 eine sogenannte Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung statt.
  • Bei der in Fig. 2 angehobenen Stellung des Tellers 14tritt das fließfähige Gut über die Öffnungen 15 und 13 dem Rotor 4 der Misch- und Homogenisiervorrichtung 3 zu. Da die Ventilöffnung 17 durch den Ventilteller 18 verschlossen ist, wird das fließfähige Gut durch den rotierenden Rotor 4 durch die Schlitze des feststehenden Stators 12 radial nach außen und in der angedeuteten Pfeilrichtung vom Behälterboden 1 nach aufwärts getrieben. Es findet somit eine Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung statt.
  • Eine nicht dargestellte Steuervorrichtung sorgt dafür, daß der Antriebsmotor 7 nur dann eingeschaltet werden kann, wenn bei Durchflußdurchmischung bzw. -Homogenisierung der Teller 14 sich in abgesenkter Stellung befindet und der Ventilteller 18 die Offenstellung einnimmt.
  • Bei Umwälzdurchmischung bzw. Homogenisierung kann der Antriebsmotor 7 nur eingeschaltet werden, wenn der Teller 14 angehoben ist und der Ventilteller 18 sich in Schließstellung befindet.
  • Bei geänderter Ausführung nach Fig. 3 ist der Behälterboden 1 in der Mitte gegenüber den Seitenrändern abgesenkt. Damit befindet isch auch der Rotorkranz 11 und der Stator 12, der fest am abgesenkten Bodenteil befestigt ist, gegenüber dem Bodenrand 22 in abgesenkter Stellung.
  • Der Teller 14' besitzt eine im wesentlichen ebene Form. In abgesenkter Stellung ist der konisch verlaufende Tellerrand in abdichtender Lage gegenüber dem konischen Randteil des Bodens 1.
  • Der Stator 12 besitzt an der Oberseite einen festen Ring 23, der die Oberseite des Kranzes 11 des Rotors 4 übergreift. Gegen seine äußeren, konisch nach abwärts verlaufenden Flächen legt sich der innere Rand des Tellers 14 in abgesenkter Stellung dichtend an. Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß der Boden 1 des Behälters 2 bei abgesenktem Teller 14' weitgehend eben ist. Dadurch wird die Reinigung des Behälters erleichtert und zudem vermieden, daß sich angrenzend an den haubenförmigen Teller 14 ein Gutrückstand bilden kann.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Mischen und/oder Homogenisieren eines fließfähigen Gutes, insbesondere einer Creme, mit einem Behälter für das Gut, mit einem Rotor und einem den Rotor außen umgebenden Stator, die im Bereich des Behälterbodens ortsfest angeordnet sind, wobei das Gut vom Rotor angesaugt wird und nach außen durch den Stator getrieben wird, mit einer Austrittsöffnung für das Gut im Bereich des Behälterbodens radial außerhalb des Stators, mit einer Schließvorrichtung für die Austrittsöffnung, mit einem den Rotor, den Stator und die Austrittsöffnung überdeckenden Teller, der eine Zulauföffnung für das Mischgut zur Rotor/Stator-Anordnung aufweist, und mit einem Ringspalt zwischen dem Tellerrand und dem Behälterboden, dadurch gekennzeichent, daß die Austrittsöffnung (17) einen Ventilsitz und die Schließvorrichtung einen Ventilteller (18) aufweisen, daß eine Vorrichtung (16) zum Heben und Senken des die Austrittsöffnung überdeckenden Tellers (14) vorgesehen ist, daß der Ringspalt zwischen dem Tellerrand und dem Behälterboden (1) in der gehobenen Stellung des Tellers vorhanden ist und daß in abgesenkter Stellung des Tellers der Tellerrand gegen den Boden des Behälters (2) abgedichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) mit Stator (12) über dem Behälterboden (1) vorstehend angeordnet sind und der die Austrittsöffnung (17) überdeckende Teller (14) haubenförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (1) im Bereich des Rotors (4), des Stators (12) und der Austrittsöffnung (17) nach unten versetzt ausgebildet ist und der höhenbewegliche, ebene Ringteller (14') mit der Ebene des Bodens (1) in abgesenkter Stellung im wesentlichen bündig ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung für den Rotorantrieb (7), Ventilteller (18) und Teller (14,14') vorhanden ist, derart, daß nur bei geöffnetem Ventil (17, 18) und abgesenktem Teller (14,14') oder bei geschlossenem Ventil (17, 18) und angehobenem Teller (14, 14') der Rotorantrieb einschaltbar ist.
EP86107431A 1985-06-03 1986-06-02 Vorrichtung zum Mischen und/oder Homogenisieren eines fliessfähigen Gutes, insbesondere einer Creme Expired - Lifetime EP0204294B1 (de)

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DE3519854 1985-06-03

Publications (3)

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EP0204294A2 EP0204294A2 (de) 1986-12-10
EP0204294A3 EP0204294A3 (en) 1988-03-02
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