EP0204164A2 - Verfahren zur Begrenzung der Drehzahl eines Antriebsmotors einer Rotationsoffsetdruckmaschine - Google Patents
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- EP0204164A2 EP0204164A2 EP86106147A EP86106147A EP0204164A2 EP 0204164 A2 EP0204164 A2 EP 0204164A2 EP 86106147 A EP86106147 A EP 86106147A EP 86106147 A EP86106147 A EP 86106147A EP 0204164 A2 EP0204164 A2 EP 0204164A2
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- Y10S388/934—Thermal condition
Definitions
- the invention relates to a method for controlling at least one electric motor on an offset printing press with a speed setpoint specification.
- Speed control is an important application. Your goal is to set and maintain a speed of the electric motor determined by a setpoint value as precisely as possible. This speed setpoint specification can be given, for example, using a potentiometer (see: Zach, Franz; power electronics: components, power circuits, control circuits, influences; Springer Verlag Vienna, New York, 1979).
- Such drive controls on printing presses are also subject to certain requirements regarding the properties of the power supply, the cooling of the assemblies and the load conditions (cf.for this: interne Elektricticians-Gesellschaft AEG-Telefunken; Aid Book of Electronics, Berlin, Frankfurt, 1979 ; Kolb, Otto, Stromrichtertechnik, vol. 1, AT Verlag, Aarau, Stuttgart, 1984; Hartel, Walter; Stromrichterscloc, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1977). If these requirements are not met, malfunctions that affect the printing result, but at least undesirable downtimes of the printing machines, are to be expected.
- the invention has for its object to develop a method which ensures the maintenance of the production of the printing press under boundary conditions such as undervoltage, increased ambient or engine temperatures and increased torque requirements with the highest possible printing performance.
- the object is achieved by the characterizing part of claim 1.
- the drive of the printing press had to be switched off even if the tolerance range of the mains voltage of the supply network was not exceeded.
- the speed control according to the invention the production of the printing press can be maintained in a so-called emergency operation.
- Another advantage of the invention is that the temperature of the electric motor is measured, and if the temperature is exceeded, the speed setpoint of the electric motor is reduced. In the case of drives in printing presses whose torque characteristic drops as the speed decreases, it is possible to maintain the production of the printing press by lowering the speed, even when the ambient temperature and / or the cooling capacity of the electric motor's cooling capacity is greatly reduced. This eliminates the need to switch off these modules when the limit temperature is reached.
- the temperature of the control elements of the electric motor is advantageously measured and, if the temperature is exceeded, the speed setpoint of the electric motor is reduced. Reduced cooling capacity of the cooling units of the control elements can thus be counteracted by lowering the speed setpoint and a temporary cessation of the printing operation can be prevented.
- the armature current of the motor is detected and, when a predetermined current limit value is reached, the armature voltage is reduced so that the armature current does not increase any further.
- the drive torque is preferably detected at those points that cause a power flow, for. B. on drive shafts of electric motors or in such places that are safe to protect against overload, z. B. dampening systems or other consumers, whose torque requirement depends on the handling of the operator.
- the speed setpoint can advantageously be reduced by the above-mentioned influencing variables or a combination of these influencing variables.
- the determining influencing variable is the one that has the greatest influence on the speed setpoint.
- FIG. 1 contains, in addition to reference numerals, also word details about the meaning of the individual elements contained in FIG. 1.
- Fig. 1 shows the process steps that are necessary to meet all the claimed features of the device.
- a speed setpoint 2 in the form of a voltage 1 U target 2 is predefined for the drive. This speed setpoint 1 U should 2 is linearly related to the desired speed of the driving electric motor.
- the counter reading of the counter is set to "zero". This counter is only used to explain the process steps in the flow chart.
- query 4 the counter reading is checked.
- step 8 If the supply voltage of the drive is less than this product, which is Drehieresollwertspannun g of 2 U to be formed 7 / k is a product of the measured mains voltage U N and the factor. 1 This ensures that the maximum permissible armature voltage of the electric motor 31 is not exceeded in the event of undervoltage. This is followed by step 8.
- step 8 If the measuredgessspan- in deciding 6 then g is not less than the product of k and 1 U 'is intended to 2 U 7 set to the same amount as 1 U soll. This is followed by step 8 .
- step 8 the counter reading is increased by 1, then the output 2, the setpoint 2 U set 7, is output in output 9 and passed on to the speed controller assembly 23. 3 ", the counter reading is queried again at query 4. Since the counter reading is "1" at this point in time, ie not equal to "0", reference is made to decision 15, in which the counter is queried for the counter reading "1".
- step 8 Since the count is now "1", the measurement is carried out 11 of the temperature T, and on exceeding the maximum Grenztem- perature T max. (Query 12), the setpoint voltage 2 U set 7 is adapted in accordance with the permissible limit temperature in method step 13. This is followed by step 8.
- setpoint voltage 2 U set 7 is set to the same amount as 1 U set 2 . This is followed by method step 8, in which the counter reading is increased by "1". In the following edition 9, the setpoint 2 U soll 7 is output.
- step 17 the setpoint voltage 2 U set 7 is reduced in method step 13 by a fixed amount, which is dependent, among other things, on the torque characteristic of the present load. This is followed by step 8.
- 2 U target 7 is set to the same amount as 1 U target ⁇
- step 8 the counter reading is increased by "1".
- the setpoint 2 U soll 7 is output.
- the setpoint voltage 2 U soll 7 is the lowest value after a complete run in output 9 and is held for a further run.
- FIG. 2 shows a schematic illustration of the drive control with a device for changing the speed of the electric motor 31-.
- the mains voltage U N 32 supplies the electric motor 31 via the converter 33.
- the motor speed is measured via the tachometer generator 22, which is mechanically connected to the motor shaft of the electric motor 31, not shown.
- the tachometer generator 22 generates the actual speed value and provides this to the speed controller module 23, which forms the comparison between the setpoint 21 and this actual speed value and supplies an output signal of the current controller module 26 corresponding to the desired control behavior.
- the current regulator assembly 26 forms the control signal for the converter 33.
- the claimed device 18 receives the setpoint 1 U soll 19 as an input variable.
- the output variable 2 U soll 21 is formed in the device 18 and is available to the speed controller module 23 as a setpoint input variable . posed.
- Relevant influencing variables for the output variable 2 U should be 21 , U N , U and UM (N stands for mains, T stands for temperature, M stands for torque).
- the setpoint 1 U soll 19 is formed by a setpoint processing, not shown, which in the simplest case z . B. can be a potentiometer.
- the setpoint 1 U soll 19 corresponds to the value of the desired engine speed.
- the input variable Um is generated by a temperature signal conditioning unit 20.
- the measuring voltage generated by a thermocouple for example, is amplified and adapted to a corresponding voltage level.
- the input variable U M is generated with the aid of the same current transformer 25, which supplies the actual current value for the current regulator module 26.
- the solid characteristic curve 27 represents the course of 2 U target when the supply voltage, the temperature of the drive elements and the moment load are within the permissible range.
- the dashed curves 28, 29, 30 show the course of 2Usoll, if one of the above conditions is not met. Depending on the size of the deviations, as described, there are different limits for the characteristic curves 28, 29, 30 of 2 U
- An optical and / or acoustic warning message which indicates the fulfillment of one of the aforementioned features, is within the scope of the invention, as is the possibility of being able to lower the setpoint manually after a warning message.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Elektromotors an einer Offsetdruckmaschine mit einer Drehzahlsollwertvorgabe.
- Bei der Ansteuerung von Elektromotoren bei Druckmaschinen werden bestimmte Anforderungen an das Regelverhalten des Antriebes gestellt. Eine wichtige Anwendung ist die Drehzahlregelung. Ihr Ziel ist es, eine durch eine Sollwertvorgabe bestimmte Drehzahl des Elektromotors möglichst exakt einzustellen und zu halten. Diese Drehzahlsollwertvorgabekann beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers gegeben werden (Vgl. hierzu: Zach, Franz; Leistungselektronik: Bauelemente, Leistungskreise, Steuerungskreise, Beeinflussungen; Springer Verlag Wien, New York, 1979).
- An solche Antriebssteuerungen bei Druckmaschinen werden aber auch bestimmte Forderungen an die Eigenschaften der Netzversorgung, an die Kühlung der Baugruppen und an die Lastverhältnisse gestellt (Vgl. hierzu: Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AEG-Telefunken; Hilfsbuch der Elektronik, Berlin, Frankfurt, 1979; Kolb, Otto, Stromrichtertechnik, Bd. l, AT Verlag, Aarau, Stuttgart, 1984; Hartel, Walter; Stromrichterschaltungen, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1977). Werden diese Anforderungen nicht erfüllt, so sind Funktionsstörungen, die sich auf das Druckergebnis niederschlagen, aber zumindest jedoch unerwünschte Stillstandszeiten der Druckmaschinen zu erwarten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Aufrechterhaltung der Produktion der Druckmaschine bei Grenzbedingungen, wie Unterspannung, erhöhten Umgebungs- bzw. Motortemperaturen und erhöhtem Momentenbedarf bei möglichst hoher Druckleistung gewährleistet.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Schon bei geringer Unterschreitung des Toleranzbereiches der Netzspannung des Versorgungsnetzes mußte bisher der Antrieb der Druckmaschine abgeschaltet werden. Durch die erfindungsgemäße Drehzahlsteuerung kann die Produktion der Druckmaschine in einem sogenannten Notbetrieb aufrechterhalten werden.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Temperatur des Elektromotors gemessen wird, und bei Temperaturüberschreitung der Drehzahlsollwert des Elektromotors verringert wird. Bei Antrieben in Druckmaschinen, deren Momentenkennlinie mit sinkender Drehzahl abfällt, ist es möglich, auch bei stark überhöhter Umgebungstemperatur und/oder verminderter Kühlleistung der'Kühlaggregate des Elektromotors die Produktion der Druckmaschine durch Absenken der Drehzahl aufrechtzuerhalten. Damit ist ein unerwünschtes Abschalten dieser Baugruppen bei Erreichen der Grenztemperatur hinfällig.
- Vorteilhafterweise wird die Temperatur der Ansteuerelemente des Elektromotors gemessen und bei auftretender Temperaturüberschreitung der Drehzahlsollwert des Elektromotors verringert. Somit kann verminderter Kühlleistung der Kühlaggregate der Ansteuerelemente durch eine Absenkung des Drehzahlsollwertes entgegengewirkt werden und eine vorübergehende Einstellung des Druckbetriebes verhindert werden.
- Als Vorteil stellt sich ebenfalls heraus, daß das Antriebsmoment der Druckmaschine erfaßt wird, und daß bei Momenten- überschreitung der Drehzahlsollwert des Elektromotors verringert wird.
- Da der Strom des Elektromotors eine Funktion des Lastmomentes ist, wird der Ankerstrom des Motors erfaßt und bei Erreichen eines vorgegebenen Stromgrenzwertes die Ankerspannung so verringert, daß sich der Ankerstrom nicht weiter erhöht.
- Nunmehr ist es auch möglich, bei entsprechend verringerter Ankerspannung, was auch verringerte Antriebsleistung zur Folge hat, die Drehzahl des Elektromotors zu regeln. Das Antriebsmoment wird bevorzugt an solchen Stellen erfaßt, die einen Leistungsfluß bewirken, z. B. an Antriebswellen von Elektromotoren oder an solchen Stellen, die vor Überlastung sicher zu schützen sind, z. B. Feuchtwerke oder andere Verbraucher, deren Momentenbedarf von der Handhabung des Bedieners abhängig ist.
- Für einen Druckereibetrieb bedeutet dies, daß die Produktion der Druckmaschine aufrechterhalten werden kann, und somit die lästigen Reinigungsarbeiten von Gummitüchern und Druckplatten bei durch die Abschaltung bedingten längeren Stillstandszeiten, sogar die des Feucht-und/oder Farbwerkes, verhindert werden. Vorteilhafterweise kann der Drehzahlsollwert durch die obenerwähnten Einflußgrößen oder einer Kombination dieser Einflußgrößen verringert werden. Die bestimmende Einflußgröße ist jeweils diejenige, die den Drehzahlsollwert am stärksten beeinflußt.
- Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erörtert werden, wobei
- Fig. 1 ein Flußdiagramm, das den Ablauf bis zur Veränderung des Sollwertes der Motordrehzahl,
- Fig. 2 ein Schaltschema zur Änderung des Sollwertes der Motordrehzahl, und
- Fig. 3 eine Kennlinie einer Kontrolleinheit wiedergeben.
- Da es im vorliegenden Fall das Verständnis der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 1 erleichtert, enthält die Fig. 1 außer Bezugsziffern auch Wortangaben über die Bedeutung der einzelnen in der Fig. 1 enthaltenen Elemente.
- Fig. 1 zeigt die Verfahrensschritte, die notwendig sind, um alle beanspruchten Merkmale der Einrichtung zu erfüllen. Dem Antrieb ist ein Drehzahlsollwert 2 in Form einer Spannung 1Usoll 2 vorgegeben. Dieser Drehzahlsollwert 1Usoll 2 steht in einem linearen Zusammenhang zu der gewünschten Drehzahl des antreibenden Elektromotors. Im nächsten Verfahrensschritt 3 wird der Zählerstand des Zählers auf "Null" gesetzt. Dieser Zähler dient lediglich zur Erläuterung der Verfahrensschritte im Flußdiagramm. Bei der Abfrage 4 wird der Zählerstand geprüft.
- Da der Zählerwert zu diesem Zeitpunkt "O" ist, erfolgt die Messung 5 der Netzspannung UN. Der Spannungswert wird anschließend bei der Entscheidung 6 mit dem Produkt aus dem vorgegebenen Drehzahlsollwert 1Usoll 2 und einem Faktor k verglichen. Dieser Faktor k ist ein Umrechnungsfaktor und berücksichtigt wertmäßig die Zuordnung des Drehzahlsollwer- tes 1Usoll 2 zur maximal für den Antrieb zulässigen Ankerspannung des Elektromotors 31.
- Ist die Versorgungsspannung des Antriebs kleiner als dieses Produkt, wird die Drehzahlsollwertspannung 2Usoll 7 gebildet, die ein Produkt aus der gemessenen Netzspannung UN und dem Faktor 1/k ist. Dadurch ist gewährleistet, daß im Unterspannungsfall die für den Antrieb maximal zulässige Ankerspannung des Elektromotors 31 nicht überschritten wird. Danach folgt Verfahrensschritt 8.
- Ist bei der Entscheidung 6 die gemessene Versorgungsspan- nung nicht kleiner als das Produkt aus k und 1Usoll' wird 2Usoll7 auf den gleichen Betrag festgelegt wie 1Usoll. Danach folgt Verfahrensschritt 8.
- Im Verfahrensschritt 8 wird der Zählerstand um 1 erhöht, danach in Ausgabe 9 der Sollwert 2Usoll7 ausgegeben und an die Drehzahlregler-Baugruppe 23 weitergegeben.Danach erfolgt die Zählerstandsabfrage 10. Da der Zählerstand nach bisheriger Beschreibung "l" ist, also ungleich "3", wird bei Abfrage 4 der Zählerstand nochmals abgefragt. Da der Zählerstand zu diesem Zeitpunkt "1" ist, also ungleich "0", wird zur Entscheidung 15 verwiesen, bei der der Zähler nach dem Zählerstand "1" abgefragt wird.
- Da der Zählerstand nun "1" ist, erfolgt die Messung 11 der Temperatur T, und bei Überschreiten der maximalen Grenztem- peratur Tmax. (Abfrage 12) wird im Verfahrensschritt 13 die Sollwertspannung 2Usoll7 entsprechend der zulässigen Grenztemperatur angepaßt. Danach folgt Verfahrensschritt 8.
- Für den Fall, daß bei der Abfrage 12 die Grenztemperatur T max. nicht erreicht wurde, wird Sollwertspannung 2Usoll7 auf den gleichen Betrag festgelegt wie 1Usoll2. Danach erfolgt Verfahrensschritt 8, in dem der Zählerstand um "l" erhöht wird. In der nachfolgenden Ausgabe 9 wird der Sollwert 2Usoll7 ausgegeben.
- Da der Zählerstand nach dem bisherigen Vorgang "2" ist, also ungleich "3", wird in der Abfrage 4 der Zählerstand nochmals abgefragt. Da der Zählerstand zu diesem Zeitpunkt "2" ist, also ungleich "0", wird zur Entscheidung 15 verwiesen, bei der der Zähler nach dem Zählerstand "l" abgefragt wird.
- Da der Zählerstand nun "2" ist, erfolgt die Messung 16 des Momentes M, und bei Überschreiten des maximalen Antriebsmoments M max. (Entscheidung 17) wird im Verfahrensschritt 13 die Sollwertspannung 2Usoll7 um einen festen Betrag, der u. a. abhängig ist von der Momentenkennlinie der vorliegenden Last, gesenkt. Danach erfolgt Verfahrensschritt 8. Für den Fall, daß bei der Entscheidung 17 das maximale Antriebsmoment Mmax. nicht erreicht wurde, wird 2Usoll7 auf den gleichen Betrag festgelegt wie 1Usoll· Danach erfolgt Verfahrensschritt 8, in dem der Zählerstand um "l" erhöht wird. In der nachfolgenden Ausgabe 9 wird der Sollwert 2Usoll7 ausgegeben.
- Da der Zählerstand nach dem bisherigen Vorgang "3" ist, wird zum Verfahrensschritt 3 verwiesen, indem, wie bei Beginn, der Zählerstand "0" gesetzt wird. Der Vorgang läuft wie bereits beschrieben ab.
- Als Sollwertspannung 2Usoll7 wird der jeweils niedrigste Wert nach einem kompletten Durchlauf in Ausgabe 9 ausgegeben und über einen weiteren Durchlauf gehalten.
- In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Antriebssteuerung mit einer Einrichtung zur Veränderung der Drehzahl des Elektromotors 31-dargestellt.
- Die Netzspannung UN 32 versorgt über den Stromrichter 33 den Elektromotor 31. Die Messung der Motordrehzahl erfolgt über den Tachogenerator 22, der mit der nicht dargestellten Motorwelle des Elektromotors 31 mechanisch verbunden ist. Der Tachogenerator 22 erzeugt den Drehzahlistwert und stellt diesen der Drehzahlreglerbaugruppe 23 zur Verfügung, die den Vergleich zwischen Sollwert 21 und diesem Drehzahl-Istwert bildet und ein dem gewünschten Regelverhalten entsprechendes Ausgangssignal der Stromreglerbaugruppe 26 liefert. Die Stromreglerbaugruppe 26 bildet aufgrund dieser und der Information über die Stromhöhe, die von einem Stromwandler 25 erfaßt wird, das Ansteuersignal für den, Stromrichter 33.
- Die beanspruchte Einrichtung 18 erhält als Eingangsgröße den Sollwert 1Usoll 19. Wie bereits beschrieben, wird in der Einrichtung 18 die Ausgangsgröße 2Usoll21 gebil- det, und der Drehzahlreglerbaugruppe 23 als Sollwerteingangsgröße zur Verfügung. gestellt. Maßgebliche Einflußgrößen für die Ausgangsgröße 2Usoll21 können UN, U und UM sein (N steht für Netz, T steht für Temperatur, M steht für Drehmoment). Der Sollwert 1Usoll 19 wird von einer nicht dargestellten Sollwertaufbereitung gebildet, die im einfachsten Fall z. B. ein Potentiometer sein kann. Der Sollwert 1Usoll 19 entspricht dem Wert der gewünschten Motordrehzahl. Die Eingangsgröße Um wird von einer Temperatursignalaufbereitung 20 erzeugt. Darin wird die von beispielsweise einem Thermoelement erzeugte Meßspannung auf eine entsprechende Spannungshöhe verstärkt und angepaßt. Die Eingangsgröße UM wird im Beispiel mit Hilfe des gleichen Stromwandlers 25, der den Strom-Istwert für die Stromreglerbaugruppe 26 liefert, erzeugt.
- Fig. 3 zeigt die Kennlinie 27 der Sollwertspannung 2Usoll in Abhängigkeit von der Sollwertspannung 1Usoll· Die durchgezogene Kennlinie 27 stellt den Verlauf von 2Usoll dar, wenn die Versorgungsspannung die Temperatur der Antriebselemente und Momentenbelastung sich im zulässigen Rahmen bewegen. Die gestrichelten Kennlinien 28, 29, 30 zeigen den Verlauf von 2Usoll, wenn eine der o. g. Bedingungen nicht erfüllt ist. Je nach Größe der Abweichungen ergeben sich, wie beschrieben, unterschiedliche Begrenzungen für die Kennlinien 28, 29, 30 von 2Usoll·
- Eine optische und/oder akustische Warnmeldung, die auf das Erfüllen eines der zuvor genannten Merkmale hinweist, liegt im Rahmen der Erfindung, wie auch die Möglichkeit, die Absenkung des Sollwertes nach einer Warnmeldung manuell vornehmen zu können.
-
- 1
- 2 Drehzahlsollwert
- 3 Verfahrensschritt
- 4 Abfrage
- 5 Messung
- 6 Entscheidung
- 7 Drehzahlsollwertspannung 2Usoll
- 8 Verfahrensschritt
- 9 Ausgabe
- 10 Zählerstandabfrage
- 11 Messung
- 12 Abfrage
- 13 Verfahrensschritt
- 14 Festsetzung
- 15 Entscheidung
- 16 Messung
- 17 Entscheidung
- 18 Einrichtung
- 19 Sollwert 1Usoll
- 20 Temperatursignalaufbereitung
- 21 Sollwert
- 22 Tachogenerator
- 23 Drehzahlreglerbaugruppe
- 24 Temperaturfühler
- 25 Stromwandler
- 26 Stromreglerbaugruppe
- 27 Kennlinie
- 28 Kennlinie
- 29 Kennlinie
- 30 Kennlinie
- 31 Elektromotor
- 32 Netzspannung
- 33 Stromrichter
Claims (7)
dadurch gekennzeichnet ,
daß mittels einer Einrichtung (18) ein Drehzahlsollwert (21) zur Steuerung des Elektromotors (31) gebildet wird, dessen Wert bei nicht ausreichender Netzspannung in Abhängigkeit der gemessenen Netzspannung verringert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels einer Einrichtung (18) ein Drehzahlsollwert (21) zur Steuerung des Elektromotors (31) gebildet wird, dessen Wert bei Überschreitung der zulässigen Temperatur des Elektromotors in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur verringert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels einer Einrichtung (18) ein Drehzahlsollwert (21) zur Steuerung des Elektromotors (31) gebildet wird, dessen Wert bei Überschreiten der zulässigen Temperatur der Ansteuerelemente des Elektromotors (31) in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur verringert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels einer Einrichtung (18) ein Drehzahlsollwert (21) zur Steuerung des Elektromotors (31) gebildet wird, dessen Wert bei Überschreitung des zulässigen Momentenbedarfs in Abhängigkeit des gemessenen Momentes verringert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drehzahlsollwert (21) bei nicht ausreichender Netzspannung und/oder bei Temperaturüberschreitung des Elektromotors (31) und/oder bei Temperaturüberschreitung der Ansteuerelemente des Elektromotors (31) und/oder bei Antriebsmomentenüberschreitung verringert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erfassung des Antriebsmomentes der Druckmaschine mittels Dehnungsmeßstreifen erfolgt.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erfassung des Antriebsmomentes mittels Messung des Stromes des Elektromotors (31) erfolgt.
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