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    公开号:WO1988002721A1
    申请号:PCT/CH1987/000141
    申请日:1987-10-13
    公开日:1988-04-21
    发明作者:Billy Ljungcrantz
    申请人:Billy Ljungcrantz；
    IPC主号:G01F11-00
    专利说明:
    [0001] Dosiervorrichtung an einer Abfüllanlage, insbesondere für flüssige und pastöse Produkte und Verfahren zu ihrem Betrieb
    [0002] Es sind eine grosse Anzahl von Dosiervorrichtungen für flüssige oder pastöse Produkte bekannt, so beispiels¬ weise gemäss den Schweizer Patentschriften Nrn. 540 478 oder 555 043, wobei diese Dosiervorrichtungen mittels eines ausziehbaren Balges arbeiten und das ganze Aus¬ lassventil auf- und ab bewegt wird, wobei der Hub das Volumen des einzufüllenden Produktes bestimmt. Beim Ein¬ füllen der Dosierkammer wird ein Einlassventil geöffnet und das Auslassventil geschlossen, wobei der Balg ausge¬ zogen wird, während beim Entleeren das Einlassventil geschlossen wird und das Auslassventil geöffnet ist und die Balgenkammer verkürzt wird. Abgesehen von der pro-. blematischen Dosiergenauigkeit infolge der Verwendung einer Balgenkammer, wird die maximale Frequenz dadurch eingeschränkt, dass zwecks Füllen der Balgenkammer mit dem Dosiervolumen diese abwärts bewegt werden muss und der Vorgang relativ lange dauert.
    [0003] Die DE-B-2 218 864 beschreibt eine Dosiervorrichtung unter Verwendung eines Drehschiebers zum Abfüllen von Milch, mit einem an einem Flüssigkeitsvorrat angeschlos¬ senen Gehäuse mit einer durchgehenden zylindrischen Boh¬ rung., wobei der hohle Drehschieber abwechslungsweise die Verbindung zum Flüssigkeitsvorrat herstellt und wieder verschliesst. Eine solche Dosiervorrichtung erlaubt zwar eine relativ hohe Einfüllfrequenz, ist jedoch nur für Flüssigkeiten geeignet und weder für pastöse Produkte noch für Feststoffe enthaltende Flüssigkeiten wie Jog¬ hurt, Suppen oder dergleichen. Aus der US-A-3 874 430 ist eine Dosiervorrichtung bekannt, die mittels eines vertikal arbeitenden Dosierkolben arbeitet, wobei das Absperrventil durch eine horizontal gelagerte Welle ge¬ bildet wird, die eine Durchlassbohrung aufweist, durch welche die Flüssigkeit bei geeigneter Stellung dieser Bohrung in ein mit einem Absperrventil versehenen Ab¬ füllkopf gelangt. Diese Dosiervorrichtung ist relativ aufwendig aufgebaut und nur für Flüssigkeiten geeignet.
    [0004] Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosiervorrichtung anzugeben, die einfach aufgebaut ist, ein aseptisches Abfüllen und eine leichte und für jede Dosiereinheit individuelle Einstellung eines exakten Dosiervolumens erlaubt und vorallem eine hohe Abfüllfrequenz ermöglicht. Eine solche Dosiervorrichtung ist in den. Patentansprüchen beschrieben.
    [0005] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
    [0006] .Fig. 1 zeigt im Längsschnitt und schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Dosiervorrichtung,
    [0007] « h ■:
    [0008] Fig. 2 zeigt einen Schnitt der Dosiervorrichtung von . Fig. 1,
    [0009] Fig. 3 zeigt im Schnitt eine Ausschnittsvergrösserung von Fig. 2, und
    [0010] Fig. 4 zeigt schematisch die Dosiervorrichtung von Fig. 1 als Teil einer Abfüllanlage.
    [0011] Fig. 5 zeigt im Längsschnitt und schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Dosiervorrichtung,
    [0012] Fig. 6 zeigt einen Schnitt der Dosiervorrichtung nach Fig. 5, und
    [0013] Fig. 7 zeigt schematisch die Dosiervorrichtung von Fig. 5 in einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Abfüllanlage.
    [0014] Die Dosiervorrichtung von Fig. 1 weist einen Vorratsbe¬ hälter 1 auf, der über ein festes Zufuhrrohr 2 gespiesen wird, derart, dass das Niveau des Produktes 23 sich stets oberhalb der Welle 3 befindet. Die Welle 3, die von einem Schaltgetriebemotor 4 angetrieben ist, besitzt eine oder mehrere, in vorliegendem Fall zwei, durchge¬ hende, zylindrische Bohrungen 5, die, zusammen mit dem Hub des zweiseitig wirkenden Kolbens 6, das Dosiervolu¬ men ergeben. Das Auslassrohr 7 weist ein an sich bekann¬ tes Absperrventil 8 auf und mündet' in ein Füllmundstück 9. Die Betätigungsstange 10 für den Kolben 6 wird durch einen geeigneten, in Fig. 4 dargestellten Antrieb 22 betätigt, wobei der Hub dieser Stange einstellbar ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können mehrere Wellen 3, in vorliegendem Beispiel zwei, nebeneinander angeordnet und gleichzeitig über den Schaltgetriebemotor 4 mit ent¬ sprechendem Getriebe angetrieben werden. Sowohl die Be¬ tätigungsstangen 10 als auch die Welle 3 sind geeignet gelagert, wobei diese Einzelheiten in den schematischen Darstellungen nicht gezeichnet und an sich bekannt sind. In der Regel sind der Motor 4, das Getriebe und die Lagerung ausserhalb des Gehäuses angebracht und zweck- mässigerweise ist zwischen diesen Teilen und dem Inneren des Gehäuses eine Dampfsperre 24 angeordnet.
    [0015] Im vergrösserten Ausschnitt der Fig. 3 erkennt man die drehbare Welle 3 mit der Bohrung 5, in welcher oben und unten je ein Sicherungsring 12 eingelassen ist, um den Weg des Kolbens 6 nach oben und nach unten zu sichern. Statt eines Rings können auch drei Stifte verwendet werden. Der Kolben selber besitzt eine Dichtung 13. Am unteren Ende der Betätigungsstange 10 ist ein Betäti¬ gungsgestell 14 befestigt, welches drei Beine 15 auf¬ weist, die unmittelbar auf den Kolben 6 wirken. Durch dieses Dreibein wird einerseits bewirkt, dass das Ge¬ stänge ein kleines Gewicht aufweist und andererseits, dass eine Betätigung des Kolbens ohne Gefahr des Verkan- tens oder Verklemmens ermöglicht ist. Die Welle 3 ist mittels einer Lagerung 16 gehalten, die beidseitig des Auslasses, 7 je eine Dichtung "17 aufweist, die entweder an der Welle oder an der Lagerung angebracht sein kann, die man aber auch weglassen kann.
    [0016] Die Arbeitsweise dieser Dosiervorrichtung ist die fol¬ gende: In der in Fig. 3 gezeigten Stellung ist der Kol¬ ben fast vollständig hinabgestossen, d.h., es ist bei¬ nahe das ganze Dosiervolume ausgestpssen worden. Nach Erreichen der unteren Stellung wird die Betätigungs¬ stange 10 mit dem Dreibein 14 hochgezogen, so dass die unteren Flächen der Beine sich oberhalb des Aussenumfan- ges der Welle 3 befinden. Anschliessend wird die Welle 3 um 180° gekehrt und der Kolben befindet sich nun in* sei¬ ner obersten Stellung. Bei diesem Vorgang wird gleich¬ zeitig das Dosiervolumen gefüllt. Daraufhin senkt sich die Betätigungsstange 10 und der Kolben wird dadurch in seine unterste Stellung gedrückt. Das Produkt gelangt dann durch das Absperrventil 8 in- das Füllmundstück 9 und von dort in den dafür bestimmten Behälter.
    [0017] Wie aus der Zeichnung klar ersichtlich ist, kann der Vorratsbehälter 1 sehr leicht abgedichtet werden, so dass ein vollkommen aseptisches Abfüllen mit relativ leichten Mitteln erreicht werden kann. Ausserdem geht aus obiger Beschreibung hervor, dass eine hohe Abfüll¬ frequenz erreicht werden kann, da sich die Dosierbohrun¬ gen bei jedem Dosierhub rasch füllen, eine Drehung rasch vollzogen werden kann und die Betätigungsstange mit dem Dreibein sowie der Kolben eine kleine Masse darstellen, die sich ohne grossen Kraftaufwand leicht beschleunigen lässt. Selbstverständlich können mehr als vier Bohrungen bzw. Dosiereinheiten pro Vorrichtung angeordnet werden. um ein höheres Abf llvolumen zu erzielen. Falls der flüssigen oder pastösen Masse Feststoffe zugegeben wer¬ den sollen, ist es sehr leicht, dies vorzusehen. Beim Niederstossen des Kolbens entsteht ein Sog, und es kann dann vor der Drehung um 180° die gewünschte Menge der festen Partikel eingegeben werden. Die Zufuhr fester Stoffe kann leicht durchgeführt werden, falls Betäti¬ gungsgestell und -Stange aus Rohren bestehen, durch die die Feststoffe in das Dosiervolumen geleitet werden können. Es ist natürlich auch möglich, eine geeignete gesonderte Leitung dafür vorzusehen. Zudem ist festzu¬ stellen, dass der auf das Produkt ausgeübte Druck sehr gering' ist und dadurch eine schonende Behandlung möglich ist. Infolge der individuellen Kalibrierung, d.h.., der Kalibrierung von jeder einzelnen Dosiereinheit kann ein sehr genaues Dosiervolumen eingestellt werden. Schliess- lich ist die ganze Dosiervorrichtung leicht zu reihigen. Die Dosiervorrichtung ist zwar insbesondere für flüssige und pastöse Produkte geeignet, doch ist es auch möglich,
    [0018] I diese für Pulver oder andere feste Stoffe zu verwenden. Ausserdem kann ein anderes Auflagegestell anstelle eines Dreibeins vorgesehen werden.
    [0019] Fig. 4 zeigt die Dosiervorrichtung als Teil eines ersten Ausführungsbeispiels einer Abfüllanlage. Man erkennt ne¬ ben den Teilen der Dosiervorrichtung, die in den Figuren 1 bis 3 beschrieben sind, eine Transportvorrichtung für die Behälter 19, wobei hier sowohl die Transportvorrich¬ tung als auch die Behälter nur horizontal bewegt werden. Die gesamte Dosiervorrichtung ist an einem Gestell 20 befestigt, welches über eine Nockenscheibe 21 bezüglich der Ebene der Transportvorrichtung auf- und ab bewegt werden kann. Dabei wird das Gestell mit der Dosiervor¬ richtung bzw. dem Füllmundstück 9 während des Auffüll¬ vorganges angehoben, so dass die Füllung stets unter dem Produktniveau, ausgenommen ganz am Anfang, erfolgt. Dies' verhindert bei einigen Flüssigkeiten das Einmischen von Luft und beschleunigt das rasche Abfüllen. Anstatt die gesamte Dosiervorrichtung an einem Gestell zu befesti¬ gen, das auf- und ab bewegbar ist, ist es auch möglich, ein Gestell mit Teleskopsäulen vorzusehen, wobei die Bewegung der Kolbenantriebstangen und des Füllmundstücks gegenläufig sind und diese beiden Bewegungen über einen geeignet gesteuerten Antrieb erfolgen kann.
    [0020] In den Fig. 5 bis 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung und eines Teils einer Abfüll- anläge dargestellt, die eine besonders kompakte Bauweise aufweist. In Fig. 5 sind das feste Rohr 2, der nur andeutungsweise eingezeichnete Antrieb mit dem Schalt¬ getriebemotor und der dazwischen geschalteten Dampf¬ sperre 24. die gleichen wie im ersten Ausführungsbei¬ spiel, während der Vorratsbehälter 25 der kompakten Bauweise angepasst ist und unten, siehe Fig. 6, in die einstückig damit 'verbundenen Auslässe 26 mündet und gegebenenfalls in ein Rohr 27 für die Entlüftung des Vorratsbehälters. Die Welle 28 weist in diesem Beispiel zwei zylindrische Bohrungen 29 auf, wobei die Aussenfor aus raumsparenden Gründen den beiden Bohrungen folgt, so dass der Grundriss der Welle an der Stelle der beiden Bohrungen einer Acht gleicht. Die Bohrungen weisen die gleichen Sicherungsmittel, d.h. Sicherungsring oder -stifte auf wie beim vorhergehenden Beispiel, und der zweiseitig wirkende Kolben 6 ist ebenfalls der gleiche wie beim vorhergehenden Beispiel. In Abweichung vom ersten Ausführungsbeispiel ist die Welle gegenüber dem Auslass nicht abgedichtet, so dass die abzufüllende Flüssigkeit 23 bis zum Absperrventil 30 gelangt, so dass die Welle vollständig in der Vorratsflüssigkeit dreht. Das Absperrventil am Ende des Auslasses ist auf bekannte Weise als federbelastetes Ventil ausgebildet. Im Entlüftungsrohr 27 ist ebenfalls ein dazu geeignetes, vorbekanntes Ventil 31 angeordnet. Es ist bei geeigneter Ausführung des Absperrventils möglich, die Dosiervor- • richtung auch ohne Entlüftungsrohr und Entlüftungsventil zu betreiben.
    [0021] In einer Ausführungsvariante ist es auch möglich, die Auslassrohre 26 anstatt konzentrisch zur zylindrischen Bohrung 29 exzentrisch dazu anzuordnen, um noch weiteren Platz zu sparen, wobei der Durchmesser der Auslassrohre je nach Verwendungszweck verschiedene Durchmesser haben kann, d.h. kleinere Durchmesser bei nicht sehr empfind-' liehen Flüssigkeiten, -da die Fliessgeschwindigkeit beim Ausstossen bei kleineren Durchmessern zunimmt. Mit der zweiten Ausführungsform gemäss den Fig. 5 und 6 werden insbesondere die bei herkömmlichen Anlagen auftauchenden Probleme wie dasjenige der Entlüftung sowie die kompakte Bauweise besonders gut gelöst. Die kompakte Bauweise der Dosiervorrichtung ist nicht in erster Linie ein Problem des Platzes, den die Dosiervorrichtung einnimmt, sondern vor .allem ein Problem des Volumens, das einerseits gekühlt und andererseits, steril gehalten werden muss, und es ist einleuchtend,, dass es erstrebenswert ist, dieses Volumen wo klein wie möglich zu halten. Aus der Fig. 7 erkennt man, dass die Vorrichtung nach den Fig. 5 und 6 zu einer sehr kompakten Anlage, d.h. mit kleinem Volumen zusammengebaut werden kann.
    [0022] Man erkennt das die Abfüllanlage umgebende Gehäuse 32, durch welches sämtliche Teile mittels Dichtungen und Dampfsperren geführt sind, d.h. unter anderem die Trans¬ porteinrichtung 18 und die verschiedenen Durchführungen für die beweglichen Teile und die Antriebe. In vorlie¬ gendem Beispiel befinden sich die Behälter 33 zur Auf¬ nahme des Füllgutes auf einem Teller 34, der unter dem Druck einer Feder 35 auf- und abbewegbar ist. Die Do¬ siervorrichtung wird von einem Gestell 36 getragen, das auf- und abbewegbar sein kann, wobei die ineinander gleitenden Teile durch einen Balg 37 abgedichtet sind. Die Beine des Gestells 36 sind gegenüber dem Aeusseren Aeusseren des Gehäuses 32 abgedichtet. Auf dem Gestell 36 "ist eine auf- und abbewegliche Halterung 38 angeord¬ net, wobei die ineinandergleitendenden Teile ebenfalls mittels eines Balges 39 abgedichtet sind. Die Halterung trägt das Dreibein 14 sowie die Betätigungsstange 10, die wie beim vorhergehenden Beispiel ausgeführt sind. Die Betätigungsstange 10 wird über die Halterung 38 betätigt. Der Hub des Dreibeins 14, der letzten Endes das Dosiervolumen bestimmt, kann entweder durch Einstel¬ len der Betätigungsstange TO in Bezug auf die Halterung 38 oder durch einen Stössel 40, vom Antrieb 22 betätigt, über Kupplungselemente 40a und 10a eingestellt werden. Der Stössel 40 ist gegenüber dem aussen angebrachten Antrieb 22 abgedichtet und mit einem Balg 41 versehen. Die Einstellung kann über eine elektronische Schaltung erfolgen, und in vollautomatischen Anlagen kann dieser Hub konstant oder periodisch nachgestellt werden, in Funktion des eingefüllten Volumens.' Auch in diesem . Ausführungsbeispiel wird der Behälter 33 während des Einfüllens bezüglich des Auslasses gesenkt, wobei diese Absenkbewegung entweder nur über das Anheben der Dosier¬ vorrichtung mittels des Gestells 36 - wobei die Behälter horizontal auf gleicher Ebene verbleiben - oder, in Ab¬ weichung vom ersten Beispiel, durch Absenken der Teller 34 erfolgen kann, bei ortsfester Lage der Dosiervorrich¬ tung, oder durch eine kombinierte, gegenläufige Bewegung sowohl des Gestells als auch der die Behälter tragenden Teller 34.
    [0023] Wie bereits beim ersten Beispiel erwähnt, kann eine Abfüllanlage vier Dosiereinheiten enthalten, d.h., zwei Hohlwellen mit je zwei zylindrischen Oeffnungen, jedoch ist es auch möglich, eine andere Anzahl von Dosierein¬ heiten, beispielsweise sechs, acht, oder auch mehr oder weniger, in einer Anlage zu verwenden.
    权利要求:
    Claims Patentansprüche
    1. Dosiervorrichtung an einer Abfüllanlage, insbesondere für flüssige und pastöse Produkte, gekennzeichnet durch eine in einem Vorratsbehälter (1, 25) für das Produkt (23) angeordnete, angetriebene Welle (3, 28) mit minde¬ stens einer quer zur Längsachse der Welle verlaufenden Bohrung (5, 29), in der ein zweiseitig wirkender Kolben (6) angeordnet ist, dessen Hub das gewünschte Volumen bestimmt.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . dass sie ein an einer Betätiguήgsstänge (1,0) befestig¬ tes, auf den Kolben (6) wirkendes Betätigungsgestell (14) aufweist, und die angetriebene Betätigungsstange (10) in einer EinStellvorrichtung (11) höhenverstellbar ist, um den Hub des Kolbens zu bestimmen.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Bohrung (5, 29) der Welle (3, 28) an beiden Enden Sicherungsmittel (12) aufweist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsgestell (14) ein Dreibein (15) ist.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch j gekennzeichnet, dass sie einen Schaltgetriebemotor (4) aufweist, um die Welle (3, 29) jeweils um einen bestimm¬ ten Winkel zu drehen.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Bohrung (5) ein Auslass (7) mit einem Absperrventil (8) und Füllmundstück (9) vorgesehen ist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) gegenüber dem Auslass (7) abgedichtet (17) ist.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, dass für jede Bohrung (29) ein Auslass (26) vorgesehen ist, an dessen Ende ein Absperr¬ ventil (30) angeordnet ist.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass ein Entlüftungsrohr (27) mit Ventil (31) am Vorratsbehälter (1, '25) vorgesehen ist.
    10. Vorrichtung nach einem der. Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaltgetriebe- motor und dem Inneren des Vorratsbehälters (1, 25) eine Dampfsperre (24) angeordnet ist.
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche T bis 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Betätigungsgestell (14) und die Betätigungsstange (10) aus Rohren bestehen und mit einem Behälter mit festen Stoffen verbunden sind.
    12. Abfüllanlage mit der Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine sich nur in einer horizontalen Ebene bewegende Transporteinrichtung (18), um die zu füllenden Behälter (19) aufzunehmen und ein Gestell (20) aufweist, an dem die ganze Dosiervorrichtung befestigt ist, wobei Mittel (21) vorhanden sind, um das Gestell und damit das Füll¬ mundstück (9) während des Füllvorganges bezüglich des Behälters (19) anzuheben.
    13. Abfüllanlage mit der Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung von einem Gestell (36) getragen ist, auf dem vertikal bewegbare Halterungen (38) für die an¬ getriebenen Betätigungsgestelle (14) befestigt und die einzufüllenden Behälter (33) auf Teller (34) angeordnet sind, wobei das Gestell oder/und die Teller vertikal bewegbar sind, um während des Füllvorgangs die Auslasse (26) bezüglich der Behälter (33) anzuheben.
    14. Abfüllanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich¬ net, dass sich die Dosiervorrichtung mit der Transport¬ einrichtung in einem kühlbaren Gehäuse (32) befindet, wobei sämtliche nach aussen durchgeführten Teile (22) gegenüber dem Inneren abgedichtet sind.
    15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass an der Halterung (38) Mittel (11) vor¬ gesehen sind, um jede Betätigungsstange (10)' einzeln vertikal einzustellen und um dadurch den Hub eines jeden Kolben (6) zu bestimmen.
    16. Verfahren zum Betrieb der Dosiervorrichtung an einer Abfüllanlage nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Welle (3), in der untersten Stel¬ lung des Kolbens (6) und nach Heraufziehen des Betäti¬ gungs-Dreibeins (15), um 180 gedreht und anschliessend der Kolben hinuntergestossen wird, um das gewünschte Volumen des Produktes (23) in ein Abfüllrohr (7, 9, 26) und von dort in einen Behälter (19, 33) zu fallen, wor¬ aufhin das Dreibein heraufgezogen und die Welle wieder um 180 gedreht wird, wobei die Füllhöhe des Produktes im Vorratsbehälter (1, 25) stets über dem höchsten Punkt der Welle (3) eingestellt wird.
    17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Kolbens durch Einstellen der Betäti¬ gungsstange (10) oder des Stossels (40) des Antriebes (22) 'des Betätigungsgestells (14) periodisch oder kon¬ tinuierlich für jede Dosiereinheit in Funktion der Füll¬ menge geregelt wird.
    18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass während des Hochziehens des Kolbens Fest¬ stoffe eingegeben werden.
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    1988-04-21| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1988-06-08| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987906387 Country of ref document: EP |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CH409286A|CH672620A5|1986-10-14|1986-10-14||
    CH4092/86-0||1986-10-14||JP50593187A| JPH01501136A|1986-10-14|1987-10-13||
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