DE3146667A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen und dosieren mehrerer mischgutkomponenten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum mischen und dosieren mehrerer mischgutkomponentenInfo
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Description
D-85&0 Nürnberg 9i Postfach 9ΐθ4βο lange zeile 3o telefon 09ii /37147 telex 06/23vo5
VNR 1o6984 Nürnberg, 24.11.1981
R/St
Werner & Pfleiderer, Theodorstraße 1o, 7ooo Stuttgart
Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Dosieren mehrerer Mischgutkomponenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruches 4.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden primär eingesetzt, um mehrere Mischgutkomponenten zu mischen und
dosiert einem Extruder zur Weiterverarbeitung zuzuführen, wobei in der Regel ein den größten Gewichtsanteil ausmachender
Mischguthauptbestandteil, beispielsweise ein Kunststoffgranulat, mit verschiedenen gewichtsmäßig
kleinen Mischgutbestandteilen, beispielsweise Farbzusätzen, Stabilisatoren und dgl. zu mischen ist. Damit
derartige Extruder zufriedenstellend arbeiten können, müssen die ihnen vorgeschalteten Vorrichtungen zum Mischen
und Dosieren der Mischgutkomponenten auf ihrer Austragsseite kontinuierlich arbeiten.
Aus der DE-OS 22 47 518 ist es hierzu bekannt geworden, mindestens die Zugabeeinrichtungen für die anteilsmäßig
kleineren Mischgutkomponenten als Taktwaagen auszubilden, während die Zugabeeinrichtung für die Misch-
guthauptkomponente gravimetrisch gesteuert und kontinuierlich dosierend, beispielsweise also als Bandwaage,ausgebildet
ist.
Die Entnahme erfolgt mittels einer Austragsschnecke, die mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben wird, d. h. es
erfolgt eine volumetrisch dosierte Entnahme. Der Mischvorgang in der Mischeinrichtung erfolgt zweistufig in
einem Kegelschneckenmischer, wobei die Zugabe der Einzelmischkomponenten in eine Vormischzone erfolgt und
wobei zwischen einer Vormischzone und einer Nachmischzone eine weitgehend förderneutrale Zone ausgebildet ist. Die
Entnahme erfolgt aus der Nachmischzone mittels einer als Dosierschnecke ausgebildeten Entnahmeeinrichtung,
die das Gemisch dann einem Extruder zuführt. Bei dieser bekannten Vorrichtung und diesem bekannten Verfahren
erfordert.die Einzelverwiegung der Mischgutkomponenten
hohen Aufwand und kann zu Störungen führen, und zwar insbesondere wenn schlecht fließende Mischgutkomponenten
eingesetzt werden. Außerdem ist die Dosiergenauigkeit auf der Entnahmeseite nicht ausreichend genau.
Es ist weiterhin bereits bekannt, die Zuführung der einzelnen Mischgutkomponenten zur Mischeinrichtung kontinuierlich
mittels Bandwaagen vorzunehmen. Aus der DE-OS 21 49 242 ist es auch bereits bekannt, die Mischguthauptkomponente
kontinuierlich mittels einer Bandwaage und die anderen Mischgutkomponenten kontinuierlich
mittels volumetrisch dosierender Zugabeeinrichtungen zuzuführen. Alle kontinuierlichen Wägeeinrichtungen,
insbesondere also Bandwaagen, sind außerordentlich kostenaufwendig. Hinzu kommt insbesondere bei Bandwaagen
deren hohe Fehleranfälligkeit bei Verstaubung und dgl.,
die eine häufige Nacheichung notwendig machen.
Aus der DE-OS 2 3 36 1o4 ist es bekannt, einen Waagebunker zur Aufnahme einer Charge von zu durchmischenden Mischgutkomponenten
auf einer Waage anzuordnen und diesem Waagebunker einen Kegelschneckenmischer nachzuordnen.
Dem Waagebunker werden die einzelnen Komponenten nacheinander unter entsprechender Verwiegung zugeführt.
Eine über der Zeit gewichtskonstante Entnahme hinter dem Kegelschneckenmischer ist nicht erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß
einerseits eine störungsfreie Zugabe und andererseits eine exakt dosierte Entnahme sichergestellt ist und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim gattungsge»täßen
Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und bei der gattungsgemäßen Vorrichtung durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 4 gelöst. Wesentlich ist, daß das gesamte im Mischvorgang
befindliche Mischgut ständig gewogen wird, so daß von den laufenden Ergebnissen dieses Wiegevorganges her
die Zugabe der einzelnen Mischgutkomponenten nacheinander angesteuert werden kann. Gleichermaßen kann von hier aus
die Entnahme gravimetrisch gesteuert werden und zwar zumindest während der Zeiträume, innerhalb derer keine
Zugabe erfolgt. Um diese ständige Gesamtwägung des Mischgutes durchzuführen, ist die gesamte Mischeinrichtung
samt der Entnahmeeinrichtung auf einer Waage angeordnet, von der dann die dem jeweiligen Gewicht
entsprechenden Signale zur Weiterverarbeitung in einer programmierbaren Regel- und Steuer-Einrichtung gegeben
3U6667
werden, die dann nach entsprechender Auswertung der von der Waage kommenden Ist-Werte und der vorprogrammierten
Soll-Werte entsprechende Steuersignale abgibt. Da die Wägung im Bereich des eigentlichen Mischvorganges
erfolgt, können die Zugabeeinrichtungen als volumetrisch dosierende Zugabeeinrichtungen ausgebildet sein, die
aber gravimetrisch gesteuert arbeiten. Es brauchen also keine Bandwaagen vorgesehen zu sein; es genügen sehr
viel unkompliziertere Dosierschnecken.
Während der Zugabe der einzelnen Mischgutkomponenten wird die Entnahmeeinrichtung,nachdem sie in den Zugabepausen
gravimetrisch gesteuert worden ist, volumetrisch weitergesteuert.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den UnteranSprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,.
Fig. 2 eine weitere Vorrichtung gemäß der Erfindung mit abgewandelter Mischeinrichtung und'
Fig. 3 ein Gewichts-Zeit-Diagramm über die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist fünf Materialzugabeeinrichtungen
1, 2, 3, 4, 5 auf, die jeweils einen Material-Silo 6, 7, 8, 9, 1o und eine dem jeweiligen
Silo nachgeordnete Schnecken-Dosiereinrichtung 11, 12, 13, 14, 15 aufweisen,die jeweils von einem
Antriebsmotor 16, 17, 18, 19, 2o antreibbar sind. Die Dosiereinrichtungen 11, 12 bzw. 13, 14, 15
münden über nicht mit Bezugsziffern versehene Leitungen in ein trichterförmig sich nach unten verjüngendes
Gehäuse 21 einer Mischeinrichtung 22,und zwar über im Deckel 23 des Gehäuses 21 ausgebildete Einlauföffnungen
24 bzw. 25. In dem trichterförmigen Gehäuse 21 ist in der Nähe der Wand eine Mischschnecke 26 angeordnet, die
mit ihrem oberen Ende an einem unterhalb des Deckels 23 angebrachten Schwenkarm 27 fliegend gelagert ist, wobei
ein Winkelgetriebe 28 zwischengeschaltet ist. Der Schwenkarm 2 7 und die Mischschnecke 26 werden mittels
eines kombinierten, auf dem Deckel 23 abgestützten Antriebs 29 angetrieben. Es handelt sich insoweit um einen
sogenannten Kegelschneckenmischer 3o, der insoweit für sich bekannt ist. Dieser Kegelschneckenmischer 3o bildet
eine erste Stufe bzw. einen Vormischteil der Mischeinrichtung
22.
Am unteren Ende des Gehäuses 21 ist ein Gehäuse 31 eines als zweite Stufe bzw. Nachmischteil der Mischeinrichtung
22 dienenden Paddelmischers 32 angeflanscht. Dieser weist eine etwa horizontal angeordnete Mischwerkswelle
33 auf, die mit abstehenden Mischelementen besetzt ist und die von einem Antriebsmotor 35 antreibbar
ist. Im Bereich der unteren AuslaufÖffnung 36 des Gehäuses 21 des Kegelschneckenmischers 3o und im Bereich der
unmittelbar nachgeordneten EinlaufÖffnung 37 des
zylindrischen Gehäuses 31 des Paddelmischers 32 ist eine förderneutrale Zone 38 ausgebildet, über die kein
erheblicher Mischgutaustausch erfolgt.
-(S
Der Auslauföffnung 39 des Gehäuses 31 ist über einen Übergabeschacht 4o eine als Dosierschnecke ausgebildete
Entnahmeeinrichtung 41 nachgeordnet, die von einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor 42 antreibbar ist.
Die Entnahmeeinrichtung 41 führt das Mischgut beispielsweise einem Extruder 65 zu.
Die aus der Mischeinrichtung 22 und der fest hiermit verbundenen Entnahmeeinrichtung 41 bestehende Einheit
ist auf drei eine Waage bildenden Gewichtsaufnehmern gelagert, die dem jeweiligen Gesamtgewicht der Einrichtung
einschließlich des in ihr enthaltenen Mischgutes entsprechende Signale auf entsprechende Eingänge einer
programmierbaren Regel- und Steuer-Einrichtung 44 geben. Die Regel- und Steuer-Einrichtung gibt Steuerbefehle
auf entsprechende Steuerschaltungen 45, 46, 47, 48, der Antriebsmotoren 16 bis.2o der Dosiereinrichtungen
11 bis 15. Außerdem gibt die Regel- und Steuereinrichtung
44 Steuersignale an einen Drehzahlregler 5o für den Antriebsmotor 42 der Entnahmeeinrichtung 41 ab.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 nur hinsichtlich der Ausgestaltung
der Mischeinrichtung 22' mit nachgeordneter Entnahmeeinrichtung
41 ,so daß von einer Darstellung der Zugabeeinrichtungen und der zugeordneten Steuerschaltungen
Abstand genommen werden kann. Insoweit als .gleiche Elemente vorhanden sind, werden ohne neue Beschreibung die
gleichen Bezugsziffern verwendet; insofern als funktionsgleiche aber konstruktiv andere Elemente vorgesehen
sind, werden die gleichen Bezugsziffern mit einem hochgestellten Strich verwendet. Die Mischeinrichtung 22'
weist ein sich trichterförmig nach unten verjüngendes Gehäuse 21' auf, in dem - angetrieben von dem Antriebs-
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motor 29 über einen Schwenkarm 27 und ein Winkelgetriebe 28 - eine zweistufige Mischschnecke 51 angeordnet
ist, die mit einem oberen Schneckenabschnitt 52 geringere Steigung und damit geringere Mischwirkung und
einem unteren Schneckenabschnitt 53 größerer Steigung und damit höherer Mischwirkung versehen ist. Der von
dem oberen Schneckenabschnitt 52 überstrichene Abschnitt bildet also einen Vormischteil 54, während der von dem
unteren Schneckenabschnitt 53 überstrichene Gehäusebereich einen Nachmischteil 55 bildet. Zwischen diesen
beiden Teilen ist eine förderneutrale Zone 38', über die also kein nennenswerter Mischgutaustausch erfolgt. Es
fließt lediglich in dem Maß Mischgut nach, wie es unten entnommen wird. Die untere Auslauföffnung 39' mündet in
den Übergabeschacht 4o der Entnahmeeinrichtung 41.
Das Gehäuse 21' der Mischeinrichtung 22 und damit auch
die gesamte Entnahmeeinrichtung 41 sind an parallelogrammartig wirkenden Anlenkhebeln 56, 57 abgestützt,
die jeweils mit einem Ende am Behälter 21' im vertikalen
Abstand voneinander angelenkt sind und die mittig an ortsfesten Gelenken 58, 59 abgestützt sind. Auf der dem
Gehäuse 21 ' abgev/andten Seite ist am unteren Anlenkhebel
57 ein Gegengewicht 6o angebracht, während entsprechend am oberen Anlenkhebel 56 ein Tariergewicht 61
angebracht ist, dessen Abstand zum Gelenk 58 also verstellbar ist. Mit diesem Gegengewicht 6o und dem Tariergewicht
61 ist das Gewicht der Mischeinrichtung 22' samt Entnahmeeinrichtung 41 austarierbar.
Einer der Anlenkhebel 56 ist mit einem Gewichtsaufnehmer 43' gekoppelt, der wiederum auf einen entsprechenden
Eingang der Regel- und Steuereinrichtung 44 geschaltet ist. Diese Ausgestaltung bildet ebenfalls e±i'»e Waage für
die Mischeinrichtung 22' mit Entnahmeeinrichtung 41.
Da bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Mischschnecke 51 im Vergleich zu der Mischschnecke 26 beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sehr lang ist, ist sie nicht fliegend am Schwenkarm 27, sondern am Boden 63
des Gehäuses 21' über ein Stützlager 64 gelagert.
Die Wirkungsweise wird nachfolgend unter Zuhilfenahme des Diagramms nach Fig. 3 erläutert. Es sollen 4o Gew.%
Polyäthylenpulver (Zugabeeinrichtung 1), 2o Gew.% Titandioxid (Zugabeeinrichtung 2), 2o Gew.% Polyäthylenwachs
(Zugabeeinrichtung 3), 1o Gew.% Pigment (Zugabeeinrichtung 4) und 1o Gew.% Stabilisator (Zugabeeinrichtung
5) gemischt und einem Extruder 65 zugeführt werden. Der Gesamtdurchsatz soll 5oo kg/h betragen. Die Zugabe
soll in insgesamt Io Chargen pro Stunde erfolgen. Die Verweilzeit des Mischgutes in der Mischeinrichtung 22
bzw. 22' soll 3o Minuten betragen, d. h. etwa 25o kg
Mischgut, d. h. 5 Chargen müssen jeweils in der Misch-, einrichtung 22 bzw. 22' enthalten sein.
In Fig. 3 ist das Gesamtgewicht des Mischgutes in der Mischeinrichtung über der Zeit aufgetragen. Es wird
davon ausgegangen, daß bereits drei Chargen in der Mischeinrichtung 22 bzw. 22' sich befinden, die genauso
eingebracht worden sind, wie die noch zu erwähnende vierte bzw. fünfte Charge; Um die Darstellung zu vereinfachen,
sind die einzelnen Zugabezyklen mit der in. Klammer gesetzten Bezugsziffer der Zugabeeinrichtung
versehen, aus der die entsprechende Mischgutkomponente zudosiert wird. Der Kurvenabschnitt, der mit"(1)" versehen
ist, gibt also die Zugabe von Polyäthylen aus der Zugabeeinrichtung 1 an. Die Zugabe-Sollwerte, die vorstehend angegeben
wurden, sind in der programmierbaren Regel- und Steuer-Einrichtung 44 vorgegeben. Hiernach wird Polyäthylen
aus der Zugabeeinrichtung 1 zugegeben, indem ausgelöst von der Einrichtung 44 - die Steuerschaltung
140.
den Antriebsmotor 16 der Zugabeeinrichtung 1 in Betrieb setzt, so daß die Schnecken-Dosiereinrichtung
Polyäthylen in die Mischeinrichtung 22 bzw. 22' abgibt. Die Gewichtszunahme der Mischeinrichtung wird
über die Gewichtsaufnehmer 43 bzw. 43' erfaßt und als
entsprechendes Signal in die Einrichtung 44 gegeben. Bei Erreichen der Sollmenge von (im vorliegenden Fall)
2o kg Polyäthylen wird ein Signal auf die Steuerschaltung 45 gegeben, die den Antriebsmotor 16 abschaltet
und die Zugabe des Polyäthylens stoppt. Anschließend wird eine kurze Ruhezeit tR eingelegt, an
deren Ende durch die Gewichtsaufnehmer 43, 43' das tatsächliche Gewicht erfaßt und ein entsprechendes Signal
an die Einrichtung 44 zur weiteren Verarbeitung gegeben wird. Dann erfolgt in gleicher Weise die Zugabe
der anderen Mischgutkomponenten aus den Zugabeeinrichtungen 2, 3, 4, 5, wobei jeweils zwischen der Zugabe
zweier Mischgutkomponenten eine kurze Ruhezeit tR eingelegt wird, in der noch einmal eine Nachkontrolle
erfolgt. Während des gesamten Füllzyklus tp.sind die
Mischschnecke 2 6 und der Paddelmischer 32 bzw. die Mischschnecke 51 in Betrieb. Im Anschluß an diesen Füllzyklus
tp4 läuft ein neuer gleichartiger Füllzyklus tpC-ab,
an dessen Ende die Erst-Gesamtfüllung der Mischeinrichtung 22 bzw. 22' mit fünf Chargen, entsprechend
3o Minuten Verweilzeit des Mischgutes in der Mischeinrichtung 22 bzw. 22', erreicht ist. Dann löst die Regel-
und Steuer-Einrichtung 44 über den Drehzahlregler 5o die Inbetriebnahme und Ansteuerung der Entnahmeeinrichtung
41 aus, wobei die Gewichtsabnahme der gesamten Einheit über der Zeit laufend von den Gewichtsaufnahmen
43 bzw. 43' erfaßt und zur Einrichtung 44 gegeben wird, wo ein Vergleich mit dem vorgegebenen Sollwert (5oo kg/h)
vorgenommen wird und bei Abweichungen des Ist-Wertes
': ' ':- - '"" "- 3U6667
- γ- α-
vom Soll-Wert eine entsprechende Erhöhung der Entnahmemenge
durch Drehzahlerhöhung der Entnahmeeinrichtung oder Reduktion der Entnahmemenge durch Reduktion der
Drehzahl der Entnahmeeinrichtung 41 ausgelöst wird. Während dieser ersten Entnahmezeit t E1 erfolgt also
eine gravimetrisch gesteuerte Entnahme. Der - bezogen auf den nachgeordneten Extruder 65 - produktionsgerechte
Füll- und Entnahmezyklus tfE beginnt im Anschluß an
diese erläuterte Erst-Gesamtfüllung und erste gravimetrisch
gesteuerte Entnahme t E1 ,wenn also nach einem
Erst-Gesamtfüllgewicht von 2 5o kg durch eine erste gravimetrisch gesteuerte Entnahme ein Gesamtfüllgewicht
von 22o kg erreicht ist. Dieser Füll- und Entnahmezyklus beginnt mit einem Füllzyklus tf ywährend dessen
die einzelnen Mischgutkomponenten zugeführt werden. Diesem Füllzyklus ist eine volumetrisch gesteuerte Entnahme
des Mischgutes überlagert. Die Entnahmegeschwindigkeit ist hierbei derart, daß innerhalb eines vollen
Füll- und Entnahmezyklus tFE, also (im vorliegenden
Fall) innerhalb von 6 Minuten, die Menge einer Charge, also (im vorliegenden Fall) 5o kg Gemisch entnommen
werden. Da während eines solchen Füllzyklus t„ bei gleichzeitiger Entnahme eine gravimetrische Kontrolle
der Entnahmemenge nicht möglich ist, erfolgt die Entnahme mittels der Entnahmeeinrichtung 41 während dieses
Zeitraumes volumetrisch dosiert, d. h. die Entnahmeeinrichtung 41 wird über entsprechende Ansteuerung von
der Einrichtung 44 über den Drehzahlregler 5o vom Antriebsmotor 42 mit einer Drehzahl angetrieben, die der
Durchschnittsdrehzahl während des gravimetrisch gesteuerten vorherigen Entnahmezyklus' t ^1 entspricht.
gü ι
Die sich hieraus ergebenden Enth ahm einengen pro Zeiteinheit
werden in der Einrichtung 4 4 rechnerisch ermittelt, woraus dann wiederum ermittelt werden kann, ob und wann
3U6667
die jeweiligen Mengen der einzelnen nacheinander zuzugebenden Mischgutkomponenten dem jeweiligen Soll-Wert
entsprechen. Wenn der Füllzyklus t„ beendet ist, dann
erfolgt wieder in der geschilderten Weise eine gravimetrisch gesteuerte Entnahme während eines Entnahmezyklus
t E ,bis wiederum das vorgegebene Minimalgewicht
von 22o kg erreicht ist. Dann beginnt ein neuer Füll- und Entnahmezyklus tpE-
Claims (7)
- PATENTANWALI::D.lfL-ING.DR.:MAhlFRED RAUD.es:o NÜRNBERG 91 POSTFACH 91 04 80 IANGE ZEILF 30 TELEFON 09 11 / 3 7147 TELEX 06 / 23 965VNR 1o6984 Nürnberg,24·11·'198'1R/StWerner & Pfleiderer, Theodorstraße 1o, 7ooo StuttgartAnsprüche• 1 ; Verfahren zum Mischen und Dosieren mehrerer Mischgutkomponenten, wobei die Mischgutkomponenten einzeln verwogen einem kontinuierlichen Mischvorgang zugeführt werden und wobei das Gemisch anschließend kontinuierlich dosiert entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Mischgutkomponenten jeweils nacheinander• dem Mischvorgang taktweise-kontinuierlich unter Wiegen des Gesamtmischgutes zugeführt werden und daß das Gemisch während der Zugabepausen gravimetrisch gesteuert und während der Zugabe volumetrisch gesteuert entnommen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen der Zugabe zweier Mischgutkomponenten eine Ruhezeit eingelegt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischvorgang zweistufig abläuft, wobei die Zugabe in den Vormischvorgang und die Entnahme aus dem Nachmischvorgang erfolgt.
- 4. Vorrichtung zum Mischen und Dosieren mehrerer Mischgutkomponenten, mit einer Mischeinrichtung, mit dieser vorgeordneten dosierenden Zugabeeinrichtungen für die Mischgutkomponenten und mit einer der Mischeinrichtung nachgeordneten kontinuierlich dosierenden Entnahmeeinrichtung für das Gemisch zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (22, 22') zusammen mit der Entnahmeeinrichtung (41) auf einer Waage angeordnet ist und daß die Zugabeeinrichtungen (1 bis 5) und die Entnahmeeinrichtung (41) von der Waage über eine Regel- und Steuer-Einrichtung (44) ansteuerbar sind.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (22, 22') als zwei-stufige Mischeinrichtung ausgebildet ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabeeinrichtungen (1 bis 5) als .Schnecken-Dosiereinrichtungen (11 bis 15) ausgebildet sind.
- 7. Vorrichtung nach einem der.Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (22, 22') samt Entnahmeeinrichtung (41) auf mindestens einen Gewichtsaufnehmer (43, 43') abgestützt ist, der als Istwertgeber der Regel- und Steuer-Einrichtung (4.4) vorgeschaltet ist.
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
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