proyecto de elaboracion de botellas de plastico - procesos iii 20509

7/24/2019 Proyecto de Elaboracion de Botellas de Plastico - Procesos III 20509

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1PROYECTO DE FABRICACIN DE BOTELLAS DE PLSTICO

PROCESOS INDUSTRIALES III

PROYECTO DE ELABORACIN DE

BOTELLAS DE PLSTICO

ASIGNATURA:


DOCENTE:

LEON RAMIREZ, Fernando Marn

INTEGRANTES:

- CLAVO VSQUEZ, Juanita- ACUA GALLEGOS, Lissette- NINANYA CHUQUIVILCA, Erick- LVANO BORJA, Victor Hugo

HORARIO:

Martes (6:30- 8:15)Sbado (1:45-3:15)

LIMA - PER


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ContenidoCAPITULO I: GENERALIDADES DEL PROYECTO................................................................. 3

1.1 INTRODUCCIN ................................................................................................................... 3

1.2 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 4

1.2.1 General ............................................................................................................................ 4

1.2.2 Especficos ..................................................................................................................... 4

CAPITULO II: ANALISIS DEL PRODUCTO ............................................................................... 5

2.1 ANALISIS DEL PRODUCTO ............................................................................................. 5

2.1.1 Materia Prima ............................................................................................................... 5

2.1.1.1 TERMOPLSTICOS ................................................................................................ 5

2.1.1.2 TERMOESTABLES ................................................................................................. 6CAPITULO III: PROCESO PRODUCTIVO DE CUATES.......................................................... 7

3.1 FLUJO DE PROCESOS ................................................................................................. 7

3.2 DESCRIPCIN DETALLADA POR PROCESO......................................................... 8

CAPITULO IV: PROCESO A ANALIZAR.................................................................................... 9

4.1 PROCESO DE INYECCIN ........................................................................................... 9

4.1.1 MQUINA DE INYECCIN: BATTENFELD........................................................... 9

4.1.2 UNIDADES DE LA MQUINA DE INYECCIN..................................................... 9

4.1.2.1 UNIDAD DE CONTROL ........................................................................................ 104.1.2.2 UNIDAD DE INYECCIN ..................................................................................... 13

4.1.2.3 UNIDAD DE CIERRE ............................................................................................ 16

4.1.2.4 UNIDAD DE POTENCIA ....................................................................................... 17

4.2 DIAGRAMA DE PROCESO ......................................................................................... 22

4.3 CONDICIONES DE LA MQUINA DE INYECCIN BATTENFELD.................... 23

4.3.1 INSTRUMENTACIN ............................................................................................ 23

4.3.1.1 SENSORES ............................................................................................................. 24

4.3.1.2 ACTUADORES ....................................................................................................... 244.3.2 LAYOUT COMPONENTES DE LA MQUINA DE INYECCIN................ 27

4.3.3 TABLA DE SENSORES Y ACTUADORES ...................................................... 30


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CAPITULO I: GENERALIDADES DEL PROYECTO

1.1 INTRODUCCIN

En el presente trabajo se describir el proceso de elaboracin de las botellas deplstico, donde tomaremos referencia el proceso de moldeado por inyeccin elcual se analizar y describir, definiendo el tipo de maquinaria necesaria parallevar a cabo dicho proceso.

Se tendr en cuenta lo explicado en clase, respecto a los sensores y actuadoresque la maquina a considerar posee y sus caractersticas.


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1.2 OBJETIVOS

1.2.1 General

Conocer el proceso de produccin de la fabricacin de botellas de plstico.

1.2.2 Especficos

1. Identificar las materias primas que se necesitan en la elaboracin y suscaractersticas.

2. Identificar la maquinaria necesaria en la produccin y las caractersticas.

3. Seleccionar un proceso de la lnea productiva y evaluarlo.


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CAPITULO II: ANALISIS DEL PRODUCTO

2.1 ANALISIS DEL PRODUCTO

2.1.1 Materia Prima

Los materiales empleados para el proceso de soplado pertenecen a lafamilia de los termoplsticos. Esto se debe a que se necesita que elmaterial tenga un comportamiento viscoso y se pueda deformar cuandotenga una temperatura determinada, pues de otra forma la presinejercida por el aire inyectado no podra expandir el material por lacavidad del molde.

2.1.1.1 TERMOPLSTICOS

Un termoplstico es un plstico que a temperatura ambiente esdeformable, se vuelve lquido cuando se calienta y se endurece cuandose enfra. Los polmeros termoplsticos a diferencia de lostermoestables pueden moldearse y posteriormente recalentarse yformar otros objetos. Las propiedades fsicas de un material

termoplstico cambian gradualmente si se funden y se moldean variasveces. Los materiales termoplsticos principales son:

Resinas celulsicas obtenidas a partir de la celulosa, el materialconstituyente de la parte leosa de las plantas, como ejemplo setiene el rayn.

Polietilenos y derivados, emplean como materia prima el etilenoobtenido del craqueo del petrleo. En este grupo se tiene el PVC, elpoliestireno y el metacrilato.

Derivados de las protenas, a este grupo pertenecen el nailon y elperln, obtenidos a partir de las diamidas.

Derivados del caucho, ejemplo de este grupo son los pliofilmes quese obtienen adicionando cido clorhdrico a los polmeros decaucho.


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2.1.1.2 TERMOESTABLES

Los plsticos termoestables (tambin llamados termoduros otermofijos), son materiales que una vez que han sufrido el procesode calentamiento-fusin y formacion-solidificacion, se convierten enmateriales rgidos que no vuelven a fundirse. Algunos ejemplos son:

Polmeros del fenol. Son plsticos duros, pero si durante sufabricacin se emplea un exceso de fenol, se obtienentermoplsticos.

Resinas epoxi. Se utilizan para fabricar pinturas, adhesivos y enaplicaciones elctricas y electrnicas.

Resinas melaminicas. Son generalmente de color blanco,poseen escasa fluidez, excelente resistencia al aislamiento yrigidez dielctrica.

Baquelita. No conduce la electricidad, es resistente al agua ylos solventes.

Aminoplsticos. Polmeros de urea y derivados. Como ejemplose tiene la melamina.

Polisteres: Suelen emplearse en barnices.


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CAPITULO III: PROCESO PRODUCTIVO DE CUATES

3.1 FLUJO DE PROCESOS


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3.2 DESCRIPCIN DETALLADA POR PROCESO


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CAPITULO IV: PROCESO A ANALIZAR

4.1 PROCESO DE INYECCIN

4.1.1 MQUINA DE INYECCIN: BATTENFELD

4.1.2 UNIDADES DE LA MQUINA DE INYECCIN

La mquina de inyeccin de plstico acta en un proceso continuo queconsiste en inyectar un plstico fundido en un molde cerrado a presin y

frio, a travs de una boquilla. En el molde el material se solidifica yposteriormente el molde se abre y la pieza moldeada se expulsa.

El sistema de cierre y el sistema de inyeccin de la maquina Battenfeld semueven de forma horizontal, esta mquina fabrica un promedio decincuenta piezas por hora. La mquina integra las siguientes unidas: unidadde inyeccin, unidad de cierre, unidad de control y unidad de potencia.


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4.1.2.1 UNIDAD DE CONTROL

Desde la unidad de control es posible insertar los puntos dereferencia con los que trabajara la maquina segn el material defabricacin. El sistema de control enva las seales que accionan losdispositivos de inyeccin y cierre, adems mantiene las variables detemperatura y presin en el punto de referencia determinado.

La temperatura y la presin de operacin de la maquina debenajustarse segn el material a moldar, puesto que los plsticos enestado fundido poseen diferente viscosidad y fluidez segn laspropiedades intrnsecas de las resinas y de las condiciones del

moldeo. El ajuste de las variables de temperatura, presin y tiemposhacen la diferencia entre un producto de calidad y un productodefectuoso.


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4.1.2.1.1 TEMPERATURA

Desde la unidad de control es posible variar la temperatura de

fundido ms no la de enfriamiento. El enfriamiento de los moldes serealiza a travs de un flujo de agua fra que pasa a travs de lascavidades localizadas en el molde. El agua fra puede provenir deuna torre de enfriamiento o de un chiller. La tabla muestra los valoresrecomendados para la temperatura de fundido segn el material aplastificar.

4.1.2.1.2 PRESIN

La presin de empuje y retroceso del tornillo vara segn el plstico atransformar puesto que debe tomarse encuentra la viscosidad ydensidad de cada material. El fabricante de plstico provee una tabla

que muestra la presin de inyeccin recomendada como se muestra enla siguiente tabla.


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4.1.2.1.3 TIEMPO

El tiempo de carga indica el volumen e material que entra al cilindro. Es necesariomodificar el volumen de carga, puesto que no todas las piezas son del mismovolumen. Si el tornillo recorre el total de su carrera en un tiempo t y el usuarioajusta el tiempo de carga en t/2, entonces el volumen de carga corresponder a lamitad de la capacidad total.

El tiempo de enfriamiento se refiere al lapso que la pieza pasa dentro del molde,antes de la expulsin. El tiempo de enfriamiento depender del espesor de lapieza. La siguiente figura muestra los valores tpicos de enfriamiento en funcin alespesor de la pieza.


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4.1.2.2 UNIDAD DE INYECCIN

El objetivo de la unidad de inyeccin es cargar, calentar e inyectar el plstico. Launidad se conforma por un cilindro de acero (tambin llamado barril) y el tornillo decarga e inyeccin. El tornillo gira y carga el material, una vez que se hacompletado la carga, el tornillo empuja el material hacia las cavidades del molde.Las funciones de la unidad de inyeccin son:

1) Acercar o retirar la boquilla hacia el molde.2) Generar la presin requerida entre la boquila y el molde.3) Girar el tornillo.4) Mover horizontalmente el tornillo.5) Mantener la presin de sostenimiento.


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Las especificaciones de la unidad de inyeccin de la mquina Battenfeld semuestran a continuacin.

El ciclo de inyeccin de la mquina Battenfeld es:

1. Plastificacin. Antes de comenzar el molde vaci debe estar cerrado. Elcilindro en el que se lleva a cabo la plastificacin se llama can. En lapunta del can est la boquilla por la que se introduce el plstico al molde.

Antes de la inyeccin, la boquilla esta separa del molde. Para comenzar lainyeccin, el can avanza y la boquilla embona con la cavidad del molde.

2. Inyeccin. El tornillo inyecta el material actuando como pistn, forzando almaterial a pasar a travs de la boquilla hacia las cavidades del molde con lapresin de inyeccin respectiva al material.


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3. Presin de sostenimiento. Al terminar de inyectar el material, el tornillo semantiene adelante aplicando una presin de sostenimiento para evitar queel material salga del molde durante el enfriamiento.

4. Plastificacin. Una vez que termina la presin de sostenimiento, el tornillose mueve hacia atrs, haciendo circular los grnulos de plstico dentro del

cilindrohasta

que se


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acumule el material requerido para la inyeccin.

5. Enfriamiento. En el molde la pieza se enfra y el calor es disipado pormedio de un fluido refrigerante. Una vez terminado el tiempo deenfriamiento la parte mvil del molde se abre y la pieza es extrada, comose muestra a continuacin.

4.1.2.3 UNIDAD DE CIERRE

En la unidad de cierre, el plstico entra a las cavidades del molde y una vez que elmaterial se enfra, la pieza se expulsa. La unidad de cierre cuenta con un sistemaque abre y cierra las mitades del molde.


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Las presiones de cierre y apertura son ajustables, el material requiere de presinalta o baja dependiendo de las caractersticas al solidificarse. La siguiente tablamuestra las presiones de cierre recomendadas para diferentes materiales.

El sistema de cierre cuenta con un expulsador o botador. El botador empuja lapieza fuera del molde una vez que esta slida y el molde se abre. Cuando la piezaha sido expulsada, el botador vuelve a su posicin normal.

Las especificaciones de la unidad de cierre se muestran en la siguiente tabla.

4.1.2.4 UNIDAD DE POTENCIA


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Esta unidad incluye los dispositivos necesarios para suministrar lafuerza motriz a las unidades de inyeccin de cierre. El sistema depotencia puede ser de dos tipos: elctrico o hidrulico, dependiendode la fuerza que se requiera. La mquina de inyeccin de Battenfeldcuenta con un sistema de potencia hidrulico confirmado por una

bomba que dirige el fluido hacia las vlvulas y el motor hidrulica.

La unidad de potencia est conformada por una bomba que empujael aceite hacia el sistema de distribucin. La vlvula para el pistn decierre y la vlvula para el pistn de inyeccin son de doble efecto, porlo que mandan una seal para abrir y una para cerrar el pistn. Lasvlvulas son las encargadas de activar la apertura y cierre de moldeo tornillo en el momento que lo indique la unidad de control. Paracontrolar la presin, el sistema cuenta con vlvulas reguladoras que

obedecen la seal del controlador.


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En la Figura se pueden observar los siguientes elementos: 1)Vlvula de cuatrovas del molde, 2) Vlvula de cuatro vas del tornillo, 3)Vlvulas reguladoras depresin del molde, 4) Vlvulas reguladoras de presin del tornillo, 5) Pistn decierre y apertura de molde, 6) Tornillo de inyeccin, 7) Bomba, 8) Deposito deaceite. El control de flujo y presin se realiza de la siguiente manera: La bomba (7)

impulsa el aceite contenido en el depsito (8). La presin se regula por medio delas vlvulas reguladoras de presin (3 y 4). El fluido viaja hacia las vlvulas decuatro vas (1 y 2). La vlvula de cuatro vas 1 o 2, se acciona segn lo requiera lasecuencia de inyeccin. La 1 corresponde al molde y la 2 al tornillo. Una vez quese ha inyectado el material al molde, el tornillo debe mantener una presin desostenimiento. Cuando termina el tiempo de enfriamiento ocurren las siguientesetapas al mismo tiempo:

1. La vlvula de cuatro vas del molde cambia a la posicin de apertura (1) conuna presin controlada por la vlvula reguladora de presin (3). La pieza esexpulsada por medio de un botador, y despus de que es retirada la pieza

el molde regresa a la posicin de cierre. La presin de cierre se regula pormedio de la vlvula reguladora de presin (3).

2. La vlvula de movimiento del tornillo (2) es accionada para que inicienuevamente la carga de material.

El ciclo se repite hasta que el nmero de piezas sea el deseado. Entonceslas vlvulas de cuatro vas (1 y 2) toman una ltima posicin de descarga.En la Figura se muestran las tuberas de cierre y apertura del tornillo y del

molde.


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Adems del avance y retroceso del molde y del tornillo, la unidad entrega lapotencia necesaria para que el tonillo gire. El giro se realiza por medio deun motor hidrulico acoplado a un arreglo de engranes reductores develocidad. El tornillo gira al retroceder y avanzar. En la siguiente figura se

muestra el sistema de giro del tornillo.

El sistema requiere de un sistema reductor de velocidad que cambia la velocidadnominal del motor (1750 rpm) a la velocidad necesaria en el tornillo (60 rpm). LaTabla muestra las especificaciones de la unidad de potencia.


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4.2 DIAGRAMA DE PROCESO

CONTROLADOR

PLC

ACTUADORESRESISTENCIA

VLVULAS

MOTOR HIDRALICO

BOMBA

PROCESO(PLSTICO)

SENSORESTERMOPAR

SENSOR DE POSICIN

BOTELLA

DE

PLSTICO


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4.3 CONDICIONES DE LA MQUINA DE INYECCIN BATTENFELD

4.3.1 INSTRUMENTACIN

Los sensores y actuadores con los que actualmente cuenta la maquina seencuentran en buenas condiciones y son adecuados para usarlos comoparte del control que se propone. Las tuberas tambin se encuentran enbuenas condiciones y su reemplazo no es necesario. A continuacin semuestran las tablas de los tipos de sensores y actuadores que posee lamquina.


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4.3.1.1 SENSORES

1. TERMOPAR

2. SENSOR DE PROXIMIDAD

4.3.1.2 ACTUADORES

1. MOTOR HIDRAULICO


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2. BOMBA CENT RFUGA

3. VALVULAS

3.1 VLVULA ANTIRRETORNO

3.2 VLVULA 4/3


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3.3 VLVULA REGULADORA DE PRESIN PROPORCIONAL

4. RESISTENCIA ELCTRICA


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4.3.2 LAYOUT COMPONENTES DE LA MQUINA DE INYECCIN


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4.3.3 TABLA DE SENSORES Y ACTUADORES

TIPO DESCRIPCIN NOMBRE CARACTERSTICAS

TERMOPAR

Es un circuito formado por dos conductores de metales o

aleaciones de metales diferentes unidos en sus ex tremos.

En las uniones e xiste una dife rencia de temperatura que

genera una fuerza electromotriz.

TER1

Intervalo de temperatura:

-210 C (-8.096 mV) a 1200 C (69.536 mV)

Tolerancia a error :

0.4%.

SENSOR DE

PROXIMIDAD

Los sensores que ocupa la mquina de inyeccin son

sensores de proximidad capacitivos que indi can diferentes

estados de la mquina.

El sensor capacitivo trabaja con un campo electrosttico.

PROX1

Voltaje de operacin:10 VDC a 55 VDC

Salida de conmutacin:PNP (normalmente abierto)

Corriente mxima:200 mA

Frecuencia mxima:300 Hz

Ambiente de operacin:-20 C a 70 C

Distancia nominal de conmutacin de 2 mm a 8 mm.

SENSORES


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TIPO DESCRIPCIN NOMBRE CARACTERSTICAS

MOTOR

HIDRULICO

Un motor hidrulico es un actuador mecnico que

convierte presin hidrulica y flujo (en este caso de aceite),

en un par de torsin y un desplazamiento angular, es decir,

en una rotacin o giro. Se emplea principalmente cuando se

requiere un par alto a velocidades reducidas de giro.

M1

Velocidad:1750 rpm

Flujo continuo:215 l/min

Potencia de salida: 150 kW

BOMBA

La bomba se encarga de mover el fluido que empuja al

pistn del tornillo de inyeccin y al molde.

Adems, la bomba brinda potencia al motor hidrulico.

B1

Potencia:0.5 HP

Flujo: 120 l/min

Voltaje:127 V

Velocidad :3540 rpm

Corriente nominal: 8 A.

VLVULA

CHECK

La funcin de esta vlvula es dejar pasar el fluido

libremente desde el tornillo a la cmara de fundido durante

el proceso de dosificacin y evitar que el material fundido

regrese hacia el tornillo durante el proceso de inyeccin.

V1 Van montadas en el extremo izquierdo del tornil lo.

VLVULA 4/3

La vlvula de cuatro vas tres posiciones se utiliza en los

accionamientos siguientes:

Avance y retroceso del can.

Apertura y cierre del molde.

Avance y retroceso del tornillo.

V2

Presin de servicio:2100 bar

Caudal mximo:80 l/min

Intervalo de temperatura del fluido: -30 C a 80 C.

VLVULA

REGULADORA

DE PRESIN

Se utilizan para mantener una presin constante en ladescarga, aunque en la entrada vare el flujo o la presin.

V3

Intervalo de voltaje:0 V a 10 V

Intervalo de corriente:4 mA a 20 Ma

Presin: 0 bar a 2000 bar

Alimentacin18 VCD a 30 VCD

Caudal:230 l/min y accionamiento elctrico.

RESISTENCIA

ELCTRICA

Las resistencias se utilizan para el calentamiento del

tornillo. Se ajustan alrededor de ste para que el calor se

disipe de manera homognea.

R1

La cinta calefactora puede estar compuesta de

distintos materiales, en este caso, la cinta est

compuesta de nquel y cromo.

ACTUADORES


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1) TABLA DE SENSORES

TIPO NOMBRE OBSERVACION

TermoparT1I Temperatura inicial 26C

T1F Temperatura de fundicin 300C

Sensor dePosicin

S1I Posicin del can inicial

S1C Posicin del can en carga

S2 Movimiento de tornillo

S3 Posicin del botador

S4A Posicin del molde abierto

S4C Posicin del molde cerrado

S5 Molde lleno

2) TABLA DE ACTUADORES

TIPO NOMBRE BOBINAS OBSERVACION

Motor Hidrulico M1 M1A Giro del tornillo

Bomba M2M2A Apertura de tuberas de bomba

M2C Cierre de tuberas de bomba

Vlvula 4/3 M3

M3CA Avance del can

M3CR Retroceso del can

M3MA Apertura del molde

M3MC Cierre de molde

M3TA Avance de tornillo

M3TR Retroceso de tornillo

Vlvula reguladora de presin M4 M4A Regula la presin

Resistencia Calefactora M5 M5A Calentamiento de tornillo

Vlvula Check M6 M6A Inyeccin de can


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Start

S1I, S4C, T1I

M2A, M1A, M3TA

S2

M5A

T1F

M3CA

S1C S5

M4A, M6

S4A, S3

M3MA, M2C

M3TR, M3CR

S4C

M3MC

T1 T2 T3


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STEP 7


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SELECCIN DE PLC

ST-200


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T1I T1F S1I S1C S2 S3 S4A S4C S5

M1A M2A M2C T1IM3CA M3CR M3MAM3MC M3TA M3TR M4A

(A)

M5A

(A)M6A

(A)

LAYOUT PLC

PLC

ST200

0

24

I1 (A) I2(A) I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%98http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%98http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%98http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%98http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%98http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%98

proyecto de elaboracion de botellas de plastico - procesos iii 20509

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