FR3151233A1 - Procédé de fabrication de bords d’attaque d’aube à partir d’une masse - Google Patents
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Abstract
La présente divulgation concerne un procédé de fabrication de bords d’attaque (1) d’aube, le procédé comprenant les étapes suivantes : - extraction (31) de plusieurs pièces brutes (9) à partir d’une même masse (17), notamment étant une billette, et - réalisation d’au moins un bord d’attaque (1) dans chaque pièce brute. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
L’invention concerne de manière générale le domaine des turbomachines, et plus particulièrement la fabrication des bords d’attaque des aubes de soufflante de turbomachine.
Une turbomachine présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal, et comporte typiquement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, et une turbine basse pression comprenant notamment un carter d’échappement.
Pour les turbomachines comprenant une soufflante, appelées « turbofans », une partie du flux d’air, dit flux primaire, traverse la soufflante ainsi que le cœur du moteur, tandis qu’une partie du flux d’air, dit flux secondaire, ne traverse pas le cœur de la turbomachine, mais est éjectée directement après avoir passé la soufflante, fournissant de la poussée sans étape de combustion.
Les aubes de la soufflante comprennent un bord d’attaque, qui est la partie de l’aube exposée en premier au flux d’air. Il est connu de réaliser ces bords d’attaque en métal, afin qu’ils présentent une résistance mécanique élevée, permettant notamment de protéger l’aube de soufflante lors d’un impact avec un oiseau.
Il est connu de former un bord d’attaque à partir d’une tôle ou par forgeage d’une barre. Pour réaliser l’ensemble des bords d’attaque d’une soufflante, on prévoit un nombre d’éléments de départ équivalent au nombre d’aubes que comprend la soufflante. On prévoit donc le transport de tous ces éléments qui présentent un poids et un volume élevés et donc des moyens d’acheminement conséquents jusqu’au site de fabrication. De plus, le prélèvement individuel d’un bord d’attaque à partir d’une masse de métal, telle qu’une billette, nécessite un nombre d’opérations qu’il est nécessaire de renouveler pour chaque aube de la soufflante. Ainsi, le temps nécessaire à la fabrication de l’intégralité des bords d’attaque destinés à la soufflante est élevé. En outre, les chutes résultant du prélèvement d’un bord d’attaque dans une masse représentent une quantité importante de matière. Il est donc avantageux d’optimiser l’utilisation du volume de métal contenu dans les masses.
Un but de l’invention est de réduire la matière ainsi que le temps nécessaires à la fabrication de bords d’attaque d’aubes de turbomachine.
À cet effet, un premier aspect de l’invention porte sur un procédé de fabrication de bords d’attaque d’aube, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- extraction de plusieurs pièces brutes à partir d’une même masse, notamment étant une billette, et
- réalisation d’au moins un bord d’attaque dans chaque pièce brute.
Ainsi, on minimise la quantité de matière et de masses nécessaires à la fabrication d’un nombre de bords d’attaque que l’on souhaite obtenir. On facilite également le transport de cette matière.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend les étapes suivantes :
- extraction d’au moins un bloc dans la masse, puis
- obtention des pièces brutes à partir du au moins un bloc.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’aube est une aube de soufflante de turbomachine.
Selon une mise en œuvre du procédé, on découpe le ou les bloc(s) en tranches parallèles les unes aux autres, l’extraction des pièces brutes ayant lieu à partir des tranches respectives.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’extraction est effectuée de sorte qu’au moins deux bords d’attaque s’étendent côte-à-côte dans la masse, des bords avant des bords d’attaque étant situés sur un même plan de la masse.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend la fabrication d’au moins un premier bord d’attaque et un deuxième bord d’attaque, le premier bord d’attaque comprenant un volume interne, le premier bord d’attaque et le deuxième bord d’attaque s’étendant dans la pièce brute de sorte qu’au moins une partie du deuxième bord d’attaque soit située dans le volume interne du premier bord d’attaque.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’un parmi un premier coin arrière et un deuxième coin arrière du deuxième bord d’attaque étant situé dans le volume interne du premier bord d’attaque, l’autre parmi le premier coin arrière et le deuxième coin arrière du deuxième bord d’attaque étant situé en dehors du volume interne du premier bord d’attaque.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’extraction est effectuée de sorte que les bords d’attaque s’étendent selon au moins deux rangées situées l’une au-dessus de l’autre dans la masse, en particulier de sorte que les bords d’attaque s’étendent selon au moins trois rangées situées l’une au-dessus de l’autre dans la masse.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend en outre :
- une adaptation d’au moins une chute provenant de la masse,
- en utilisant comme support la ou chaque chute adaptée, un traitement, notamment thermique, d’au moins une des pièces brutes ou d’au moins un des bords d’attaque.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’adaptation des chutes comprend une réalisation d’au moins un plat d’appui dans la chute configuré pour le support de la ou des pièces brutes, ou du ou des bords d’attaques sur la chute.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’adaptation des chutes comprend une fixation de pions dans une face supérieure de la chute.
Selon une mise en œuvre du procédé, les pions comprennent au moins deux paires de pions situées à des extrémités de la chute et une paire de pions située dans une zone médiane de la chute, un espace entre les deux pions de chaque paire de pions étant adapté pour une réception et un maintien du bord d’attaque ou de la pièce brut sur la chute.
Selon une mise en œuvre du procédé, l’adaptation de la chute comprend une mise en forme de la chute, notamment comprenant une formation d’encoches dans une partie inférieure de la chute, permettant une préhension de la chute par un moyen de levage, afin de permettre une manutention de la chute par un outillage,
Selon une mise en œuvre du procédé, l’adaptation des chutes comprend une réalisation d’orifices dans une face supérieure de la chute.
Un autre aspect de l’invention porte sur un ensemble comprenant :
- au moins deux éléments formés chacun par une pièce brute configurée pour former au moins un bord d’attaque d’aube et
- un support pour le traitement des éléments,
le support et les éléments présentant des faces configurées pour l’assemblage du support avec les éléments par complémentarité de forme.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La illustre de façon schématique une aube de soufflante pour turbomachine.
La illustre un mode de réalisation du procédé selon un aspect de l’invention, faisant intervenir un bloc.
Les , et illustrent des modes de réalisation du procédé selon un aspect de l’invention.
Les et illustrent des agencements relatifs de deux bords d’attaque dans une masse.
Les , , et illustrent l’utilisation de chutes dans un procédé de traitement d’un élément.
La illustre une fixation de pions dans un support obtenu à partir d’une chute de matière.
La est un schéma fonctionnel illustrant le procédé selon un aspect de l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
Un bord d’attaque 1 d’une aube de soufflante pour turbomachine comprend typiquement, et comme représenté sur la , un bord avant 10, deux côtés 13 et 14, un côté étant configuré pour à former l’intrados de l’aube et l’autre côté l’extrados, ainsi que deux coins arrière 11 et 12. Le bord d’attaque 1 est disposé sur un corps 15 de l’aube de soufflante.
Les bords d’attaque peuvent être prélevés à partir d’une masse de métal 17, notamment d’une barre de forme allongée et de section rectangulaire, appelée billette. Il peut cependant s’agir d’autres formes de masse de métal, telles que par exemple et de manière non limitative, une masse présentant une section de forme circulaire, hexagonale, elliptique, carrée ou rectangulaire, une barre, un barreau ou une tôle.
Le procédé selon l’invention comprend l’extraction 31 de plusieurs pièces brutes 9 dans une même masse 17, puis la réalisation d’au moins un bord d’attaque dans chaque pièce brute 9. Ainsi, le bord d’attaque est un produit fini obtenu par transformation de la pièce brute 9. Par pièce brute, on entend une pièce en surépaisseur du bord d’attaque et capable de contenir au moins une ébauche de bord d’attaque.
Bien qu’il s’agisse généralement de bords d’attaque d’aube de soufflante, le procédé peut porter sur des bords d’attaque d’autres éléments aérodynamiques, notamment des aubes de compresseur.
Le fait de prévoir une masse 17 de section ronde ou elliptique permet de faciliter l’extraction 31 des pièces brutes. Cela peut également permettre de minimiser les chutes de matériau produites durant l’extraction 31.
Les pièces brutes 9 peuvent être directement extraites de la masse 17. Alternativement, et en référence à la , on pourra commencer par extraire un bloc 7 dans la masse, pour ensuite obtenir des pièces brutes 9 à partir du bloc 7. Les pièces brutes 9 pourront notamment être obtenues par découpe du bloc 7. Le bloc 7 étant moins volumineux que la masse 17, il est plus aisé de manipuler le bloc 7 en vue de l’obtention des pièces brutes 9 que de manipuler la masse 17 elle-même. Selon un mode de réalisation, visible sur la , les pièces brutes 9 sont obtenues par découpe du bloc 7 en tranches parallèles les unes aux autres. Cela présente l’avantage de maximiser le volume de matière de la masse 17 utilisé dans les pièces brutes 9.
Selon un autre mode de réalisation, illustré en , les pièces brutes 9 sont prélevées côte-à-côte dans la masse 17. Les bords avant 10 des bords d’attaque 1 sont alors situés sur un même plan T de la masse 17. Comme pour le mode de réalisation précédent, on maximise ainsi le volume de matière de la masse 17 utilisé dans les pièces brutes 9.
Selon un autre mode de réalisation, illustré en , les pièces brutes 9 sont prélevées par rangées 21 disposées l’une au-dessus de l’autre dans la masse 17. Chaque rangée 21 peut comprendre une unique pièce brute 9, de sorte à avoir un agencement des pièces brutes 9 purement vertical. Alternativement, certaines rangées 21 peuvent comprendre plusieurs pièces brutes 9 situés côte-à-côte, comme expliqué précédemment. Un tel agencement en rangées disposées les unes au-dessus des autres vise également à maximiser l’utilisation du volume de la masse 17, lorsque la hauteur de celle-ci est supérieure au double de celle d’une pièce brute 9.
On pourra notamment prévoir deux rangées ou trois rangées de pièces brutes 9.
On pourra également prévoir des rangées 21 de pièces brutes 9 ayant des nombres différents de pièces brutes disposées côte à côte. La représente un exemple de configuration avec trois rangées 21 de pièces brutes 9, à savoir deux rangées 21 en bord de masse, chacune comprenant deux pièces brutes 9 situées côte-à-côte, ainsi qu’une troisième rangée 21 intermédiaire, située entre les deux rangées en bord et comprenant quatre pièces brutes 9 situées côte-à-côte. L’extraction 31 des pièces brutes 9 dans la masse 17 peut se faire de plusieurs manières. Il est possible d’effectuer cette extraction par sciage ou par découpe laser. Il est également possible de l’effectuer par découpe au fil. Ce procédé de découpe permet l’usinage de matériaux à dureté élevée tels que les métaux, en faisant passer un fil tendu dans la matière. On obtient ainsi une trace légèrement plus épaisse que le diamètre du fil. Alternativement, l’extraction 31 peut être effectuée par découpe au jet d’eau, qui consiste à découper la matière au moyen d’un jet d’eau sous haute pression.
Selon un mode de réalisation, l’extraction 31 dans une même masse 17 est effectuée au moyen d’au moins deux méthodes d’extraction parmi celles citées au paragraphe précédent. On peut ainsi maximiser l’efficacité de l’extraction selon la géométrie de la masse 17 et l’agencement des pièces brutes 9 dans la masse 17.
Selon un mode de réalisation, une pièce brute 9 peut comprendre deux bords d’attaque 1’ et 1’’ imbriqués. Un volume interne d’un premier bord d’attaque 1’ est défini comme étant un volume s’étendant entre, d’une part, le bord avant 10’ du premier bord d’attaque 1’ et, d’autre part, une surface sensiblement plane comprenant le premier coin arrière 11’ et le deuxième coin arrière 12’ du premier bord d’attaque 1’ – le volume interne étant en outre fermé par les deux plans orthogonaux au bord avant 10’ et comprenant chacune de ses deux extrémités. Un deuxième bord d’attaque 1’’ est défini comme étant imbriqué dans le premier bord d’attaque 1’ si une partie au moins du deuxième bord d’attaque 1’’ s’étend dans le volume interne du premier bord d’attaque 1’.
On peut notamment prévoir que le bord avant 10’’ du deuxième bord d’attaque 1’’ s’étende dans le volume interne du premier bord d’attaque 1’, et que les premier et deuxième bords d’attaque 1’, 1’’ présentent sensiblement la même orientation, tel qu’illustré par la .
Alternativement, et en référence à la , on peut prévoir que l’un parmi le premier coin 11’’ et le deuxième coin 12’’ du deuxième bord d’attaque 1’’ s’étende dans le volume interne du premier bord d’attaque 1’, le bord avant 10’’ et l’autre parmi le premier coin 11’’ et le deuxième coin 12’’ du deuxième bord d’attaque 1’’ s’étendant alors en dehors de ce volume interne.
Évidemment, d’autres configurations de bords d’attaque 1’, 1’’ imbriqués sont envisageables, selon la définition donnée ci-dessus.
Les dimensions de la section de la masse sont fonction du nombre de pièces brutes 9 qu’on veut y prélever. Le procédé utilise donc généralement des masses 17 de grande dimension. Par exemple, une dimension de référence de la masse 17 est comprise entre 150 et 300 mm, cette dimension de référence étant un diamètre dans le cas d’une masse 17 de section cylindrique. Dans le cas d’une masse 17 de section polygonale, la dimension de référence est la dimension d’un segment s’étendant entre deux sommets opposés du polygone. De manière générale, le nombre de pièces brutes 9 qu’il est possible d’extraire de la masse 17 dépend non seulement du diamètre de celle-ci, mais également du cintrage et du vrillage du bord d’attaque.
Selon un mode de réalisation, une fois l’extraction 31 des pièces brutes 9 dans la masse 17 effectuée, le procédé comprend un traitement 33 des pièces brutes 9. Alternativement, le traitement 33 s’effectue directement sur les bords d’attaque 1 obtenus par transformation des pièces brutes 9. Il peut notamment s’agir d’une étape de traitement thermique.
En référence aux figures 7a à d, des chutes 2 de matière, issues de la masse 17 et obtenues lors de l’extraction 31 des pièces brutes 9, peuvent être utilisées de sorte à servir de support 22 à un ou des éléments choisis parmi des pièces brutes 9 ou des bords d’attaque 1 pendant le traitement 33. En effet, certaines chutes 2, notamment celles provenant de matière adjacente aux surfaces des éléments 1, 9 forment une contre-forme complémentaire à la forme des éléments 1, 9 et peuvent donc recevoir les éléments 1, 9 de manière stable. Ces chutes 2 sont donc particulièrement adaptées à la formation d’un support 22. L’adaptation de ces chutes 2, qui se fait au moyen de quelques opérations seulement, permet de fournir des supports 22 à moindre frais pour le traitement des éléments 1, 9 et d’optimiser l’utilisation de la matière issue d’une masse 17. Enfin, les chutes 2 étant formées du même matériau que les éléments 1, 9, l’utilisation des chutes 2 en tant que supports 22 permet de ne pas avoir de différence de comportement de dilatation thermique entre les supports 22 et les éléments 1, 9 lors de changements de température. La illustre l’obtention d’un tel support 22, les chutes 2 étant obtenues suite à une extraction de pièces brutes 9 faisant intervenir une découpe par fil.
Afin de rendre les chutes 2 compatibles avec une utilisation en tant que supports 22, le procédé peut comprendre, avant le traitement 33 des bords d’attaque, une adaptation 32 des chutes.
L’adaptation 32 des chutes peut comprendre une réalisation 3201 d’au moins un plat d’appui 4 dans la chute 2 qui est utilisée comme support 22. Ceci permet de garantir la stabilisation de l’élément 1, 9 sur le support 22 pendant le traitement 33.
L’adaptation 32 des chutes peut également comprendre la fixation 3203 de pions 3 sur dans une face supérieure 23 du support 22. Ces pions 3 peuvent notamment être placés par paires 8, une paire 8 de pions 3 étant alors préférentiellement disposée selon la direction de largeur de la chute 2. Avantageusement, l’espace entre les deux pions de chaque paire 8 est adapté pour la réception et le maintien latéral de l’élément 1, 9 sur le support 22, et éventuellement pour le guidage des bords d’attaque lors de leur placement sur le support 22. Ce placement peut se faire par insertion des bords d’attaque dans l’espace situé entre les paires 8, selon une direction verticale, ou par glissement dans cet espace selon une direction horizontale.
Selon un mode de réalisation représenté en , on prévoit au moins deux paires de pions 331, 332 situées à des extrémités respectives 41, 42 de la chute 2 ainsi qu’une paire de pions 333 située dans une zone médiane 43 de la chute 2. Ceci permet d’avoir un nombre de pions limité, avec peu d’étapes de fixation 3203 tout en garantissant la stabilité et le maintien en trois points de l’élément 1, 9 sur le support 22.
L’adaptation 32 des chutes peut également comprendre la réalisation d’orifices 3203 dans une face supérieure de la chute 2. Ces orifices permettent la diffusion de la chaleur sous l’élément 1, 9 lorsqu’un traitement thermique 33 est pratiqué.
Enfin, l’étape 32 d’adaptation des chutes peut également comprendre une étape de mise en forme 3204 des chutes afin de permettre leur manutention par un outillage. La mise en forme 3204 peut comprendre la formation d’encoches 6 dans la chute 2, configurées pour permettre le placement d’un moyen de levage sous la chute 2, tel que par exemple un chariot élévateur ou une fourche mobile. On peut alors prévoir deux encoches 6 disposées de part et d’autre de la chute 2 selon sa largeur, tel que représenté sur la , de sorte à placer les deux bras d’une telle fourche ou d’un chariot élévateur. On peut également prévoir un nombre plus élevé d’encoches 6 pour l’utilisation d’un moyen de levage comprenant plus de deux bras.
La illustre les différentes étapes du procédé de fabrication selon l’invention.
L’invention porte également sur un ensemble comprenant au moins deux éléments choisis parmi un bord d’attaque 1 d’aube ou une pièce brute 9 configurée pour former un tel bord d’attaque 1, ainsi qu’un support 22 pour le traitement des éléments 1, 9. Le support 22 et les éléments 1, 9 présentent des faces de formes complémentaires, permettant leur assemblage.
Claims (14)
- Procédé de fabrication de bords d’attaque (1) d’aube,
le procédé comprenant les étapes suivantes :
- extraction (31) de plusieurs pièces brutes (9) à partir d’une même masse (17), la masse (17) étant notamment une billette, et
- réalisation d’au moins un bord d’attaque (1) dans chaque pièce brute. - Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
- extraction d’au moins un bloc (7) dans la masse (17), puis
- obtention des pièces brutes (9) à partir du au moins un bloc (7). - Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on découpe le ou les bloc(s) en tranches parallèles les unes aux autres, l’extraction des pièces brutes ayant lieu à partir des tranches respectives.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’extraction (31) est effectuée de sorte qu’au moins deux bords d’attaque (1) s’étendent côte-à-côte dans la masse (17), des bords avant (10) des bords d’attaque (1) étant situés sur un même plan (T) de la masse (17).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend la fabrication d’au moins un premier bord d’attaque (1’) et un deuxième bord d’attaque (1’’), le premier bord d’attaque (1’) comprenant un volume interne,
le premier bord d’attaque (1’) et le deuxième bord d’attaque (1’’) s’étendant dans la pièce brute (9) de sorte qu’au moins une partie du deuxième bord d’attaque (1’’) soit située dans le volume interne du premier bord d’attaque (1’). - Procédé selon la revendication précédente, l’un parmi un premier coin arrière (11’’) et un deuxième coin arrière (12’’) du deuxième bord d’attaque (1’’) étant situé dans le volume interne du premier bord d’attaque (1’), l’autre parmi le premier coin arrière (11’’) et le deuxième coin arrière (12’’) du deuxième bord d’attaque (1’’) étant situé en dehors du volume interne du premier bord d’attaque (1’).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’extraction est effectuée de sorte que les bords d’attaque (1) s’étendent selon au moins deux rangées (21) situées l’une au-dessus de l’autre dans la masse, en particulier de sorte que les bords d’attaque (1) s’étendent selon au moins trois rangées (21) situées l’une au-dessus de l’autre dans la masse.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui comprend en outre :
- une adaptation (32) d’au moins une chute (2) provenant de la masse (17),
- en utilisant comme support (22) la ou chaque chute (2) adaptée, un traitement (33), notamment thermique, d’au moins une des pièces brutes (9) ou d’au moins un des bords d’attaque (1). - Procédé selon la revendication 8, l’adaptation (32) des chutes comprenant une réalisation (3201) d’au moins un plat d’appui (4) dans la chute (2) configuré pour le support de la ou des pièces brutes (9), ou du ou des bords d’attaques (1) sur la chute (2).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 et 9, l’adaptation (32) des chutes comprenant une fixation (3203) de pions (3) dans une face supérieure (23) de la chute (2).
- Procédé selon la revendication précédente, les pions (3) comprenant au moins deux paires (331, 332) de pions situées à des extrémités de la chute (2) et une paire (333) de pions située dans une zone médiane de la chute (2), un espace entre les deux pions (3) de chaque paire (8, 331, 332, 333) de pions étant adapté pour une réception et un maintien du bord d’attaque (1) ou de la pièce brut (9) sur la chute (2).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, l’adaptation (32) de la chute comprenant une mise en forme (3204) de la chute (2), notamment comprenant une formation d’encoches (6) dans une partie inférieure de la chute (2), permettant une préhension de la chute (2) par un moyen de levage, afin de permettre une manutention de la chute par un outillage,
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 12, l’adaptation (32) des chutes comprenant une réalisation (3203) d’orifices dans une face supérieure (23) de la chute (2).
- Ensemble comprenant :
- au moins deux éléments formés chacun par une pièce brute (9) configurée pour former au moins un bord d’attaque (1) d’aube et
- un support (22) pour le traitement des éléments,
le support et les éléments présentant des faces configurées pour l’assemblage du support avec les éléments par complémentarité de forme.
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| FR2307720A FR3151233A1 (fr) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | Procédé de fabrication de bords d’attaque d’aube à partir d’une masse |
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| FR3151233A1 true FR3151233A1 (fr) | 2025-01-24 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20100268373A1 (en) * | 2006-01-27 | 2010-10-21 | Airbus France | Method for cutting out a panoply of parts |
| US9199345B2 (en) * | 2009-12-23 | 2015-12-01 | Snecma | Method for producing a metal reinforcement for a turbine engine blade |
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2023
- 2023-07-19 FR FR2307720A patent/FR3151233A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100268373A1 (en) * | 2006-01-27 | 2010-10-21 | Airbus France | Method for cutting out a panoply of parts |
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