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EP0361189A1 - Drilling tool with helical shaft - Google Patents

Drilling tool with helical shaft Download PDF

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Publication number
EP0361189A1
EP0361189A1 EP89116760A EP89116760A EP0361189A1 EP 0361189 A1 EP0361189 A1 EP 0361189A1 EP 89116760 A EP89116760 A EP 89116760A EP 89116760 A EP89116760 A EP 89116760A EP 0361189 A1 EP0361189 A1 EP 0361189A1
Authority
EP
European Patent Office
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drilling tool
reinforcement
tool according
drilling
shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89116760A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Vladislav Stary
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAREX PRAHA STATNI PODNIK
Original Assignee
NAREX PRAHA STATNI PODNIK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NAREX PRAHA STATNI PODNIK filed Critical NAREX PRAHA STATNI PODNIK
Publication of EP0361189A1 publication Critical patent/EP0361189A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/58—Chisel-type inserts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry

Definitions

  • the invention relates to a drilling tool for drilling in particular masonry, stone, concrete and. Like., Which is preferably suitable for electrical hand tools with rotary and / or percussion drill drive.
  • the object of the invention is to perfect the construction of drilling tools and to create a rock drilling tool with better properties, which, above all, enables the drilling holes to be bettered by a higher strength, longer tool life, the quality of the drill holes and a sufficient depth of the helical groove . Furthermore, the tool should be able to be produced cheaper and with less material.
  • a tool which has a drill head with at least one cutting edge, a shaft with a central reinforcement and at least one discharge groove and a fastening pin, the shaft with the discharge screw surface being formed by a twisted flat rod, which has its axis is provided with a reinforcement, the transverse dimension of which is twice to five times the thickness of the flat bar. At least one continuous longitudinal web is formed laterally on the thickened central part of the rod.
  • the reinforcement of the cross section of this flat bar can have the shape of a circle, square, hexagon or octagon and can be provided with one or more longitudinal bars.
  • the shaft has one or more helical discharge grooves.
  • This tool shaft with the discharge screw surface serves as a conveying element for discharging the cuttings from the hole and can be rotated with a uniform or non-uniform pitch.
  • the construction of the drilling tool is such that the non-twisted end parts of the flat rod are machined at both ends of the discharge screw surface to form the profiled fastening pin and the tool head.
  • a cutting plate is used in the tool head, which is supported in the direction of rotation against the webs or edge parts of the flat rod (see FIG. 2). This cutting plate can also be used parallel to the edge part of the flat bar.
  • the main advantage of the drilling tool according to the invention over known tools lies in the simpler and faster production with a large saving in material, for example by twisting a flat rod.
  • the preferably cold shaping of the flat rod by twisting increases the strength and durability of the shaft with the discharge screw surface and maintains a sufficient depth of the discharge grooves. Due to the high strength The speed and durability of the tool ensure optimal discharge of the cuttings, even from narrow drill holes. With a drilling tool with a non-uniform slope of the discharge screw surface, not only is a further increase in the service life of the tool and its drilling properties achieved, but in combination with different cross-sectional shapes, the drilling and discharge properties of the tool according to the invention can be adapted to different operating conditions.
  • the one-piece tool according to FIG. 1 has a helical shaft 1, an end pin 2 and a head 3 with a cutting insert 4.
  • the cross section of the shaft and the tool head 3 has a thickened rectangular central part 6 and two lateral longitudinal webs 7.
  • a slightly wider insert 4 is attached obliquely in the head 3.
  • Fig. 3 shows an axionomische view of the semifinished product of the flat rod 5 with a round reinforcement 6 and two longitudinal webs 7 before twisting.
  • Fig. 4 possibilities of different semi-finished products of the flat rod 5 are shown, namely according to 6.1 with a circular cross section of the reinforcement 6 and two longitudinal webs 7, according to 6.11 with a circular cross section of the reinforcement 6 and a longitudinal web, according to 6.2 with a square cross section of the reinforcement and two Longitudinal webs, according to 6.21 with the same reinforcement and one longitudinal web, according to 6.3 with hexagonal cross section and two longitudinal webs, according to 6.31 with the same reinforcement and one longitudinal web, according to 6.4 with octagonal cross section of the reinforcement and two longitudinal webs and according to 6.41 with the same cross section and one longitudinal web.
  • the discharge screw surface of the shaft 1 merges directly into the tool head 3.
  • the insert 4 inserted into the head 3 is laterally supported in the direction of rotation against the longitudinal webs 7 of the flat rod 5.
  • the shaft 1 has a variable or non-uniform slope of its discharge screw surface and a reinforcement with a circular cross section according to 6.11, with a soldered or pinned cutting plate 4, which is inserted in the tool head according to FIG. 2.
  • the transitions between the reinforced central part 6 of the shaft 1 and the longitudinal web (s) 7 are rounded in order to avoid stress concentrations after the rotation.
  • the width and shape of the webs 7 is appropriately selected according to the particular conditions of use - hard or softer rock.

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Abstract

Drilling tool for drilling in masonry, rock, concrete and the like, consisting of a head (3), a shaft (1) having a helical discharge surface and a stem (2) where the shaft (1) of the tool bearing the helical discharge surface is constructed for conveying the drilled-out material by turning a flat bar (5) having axial strengthening (6). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zum Bohren in insbesondere Mauerwerk, Gestein, Beton u. dgl., das vor­zugsweise für elektrische Handgeräte mit Dreh- und/oder Schlagbohr-Antrieb geeignet ist.The invention relates to a drilling tool for drilling in particular masonry, stone, concrete and. Like., Which is preferably suitable for electrical hand tools with rotary and / or percussion drill drive.

Bekannte Gesteins- und Betonbohrer für Schlaghämmer haben wegen der hohen Beanspruchung ihrer Schneidkanten beim Arbeiten in hartem Baumaterial nur eine begrenzte Lebens­dauer. Die Standzeiten können durch Überdimensionieren des Kernquerschnitts des Bohrers verlängert werden, was jedoch die Form und Tiefe der für ein optimales Abführen des Bohrkleins erforderlichen Nuten beeinflußt. Gemäß DE-PS 1 608 358 wird der Kern des Werkzeugs an beiden Enden verstärkt. Ein gemeinsamer Nachteil dieser Lösungen ist die Gewichtszunahme des Bohrers, was die Bohrleistung herabsetzt und die Handhabung von Handbohrgeräten erschwert. Außerdem ist die Qualität des Bohrlochs nicht immer befrie­digend. Die Herstellung von Bohrwerkzeugen durch spanab­hebendes Bearbeiten aus vollem Halbfabrikat ist zeitaufwendig und wegen des großen Materialaufwands unwirtschaftlich.Known rock and concrete drills for impact hammers only have a limited lifespan due to the high stress on their cutting edges when working in hard building materials. The service life can be extended by overdimensioning the core cross section of the drill, but this affects the shape and depth of the grooves required for optimal removal of the cuttings. According to DE-PS 1 608 358 the core of the tool is reinforced at both ends. A common disadvantage of these solutions is the weight increase of the drill, which reduces the drilling performance and makes the handling of hand drills difficult. In addition, the quality of the borehole is not always satisfactory. The production of drilling tools by machining from a semi-finished product is time-consuming and uneconomical due to the large amount of material.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Konstruktion von Bohr­werkzeugen zu vervollkommnen und ein Gesteinsbohrerwerkzeug mit besseren Eigenschaften zu schaffen, das vor allem durch eine höhere Festigkeit, längere Standzeiten ermög­licht, die Qualität der Bohrlöcher und durch eine aus­reichende Tiefe der schraubenförmigen Nut das Abführen des Bohrkleins verbessert. Weiterhin soll das Werkzeug billiger und mit geringerem Materialaufwand hergestellt werden können.The object of the invention is to perfect the construction of drilling tools and to create a rock drilling tool with better properties, which, above all, enables the drilling holes to be bettered by a higher strength, longer tool life, the quality of the drill holes and a sufficient depth of the helical groove . Furthermore, the tool should be able to be produced cheaper and with less material.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug gelöst, welches einen Bohrkopf mit mindestens einer Schneide, einen Schaft mit einer zentralen Verstärkung und wenigstens einer Austragnut sowie einen Befestigungszapfen aufweist, wobei der Schaft mit der Austragschraubenfläche durch eine verdrehte flache Stange gebildet wird, welche in ihrer Achse mit einer Verstärkung versehen ist, deren Querabmessung das Doppelte bis Fünffache der Dicke der flachen Stange beträgt. An dem verdickten zentralen Teil der Stange ist mindestens ein durchgehender Längssteg seitlich angeformt.This object is achieved according to the invention by a tool which has a drill head with at least one cutting edge, a shaft with a central reinforcement and at least one discharge groove and a fastening pin, the shaft with the discharge screw surface being formed by a twisted flat rod, which has its axis is provided with a reinforcement, the transverse dimension of which is twice to five times the thickness of the flat bar. At least one continuous longitudinal web is formed laterally on the thickened central part of the rod.

Die Verstärkung des Querschnitts dieser flachen Stange kann die Form eines Kreises, Vierecks, Sechsecks oder Achtecks haben und mit einem oder mehreren Längsstegen versehen sein. Je nach der Zahl der Längsstege der flachen Stange besitzt der Schaft eine oder mehrere schraubenför­mige Austragnuten. Dieser Werkzeugschaft mit der Austrag­schraubenfläche dient als Förderelement zum Austragen des Bohrkleins aus dem Loch und kann mit einer gleich­förmigen oder ungleichförmigen Steigung verdreht sein. Das Bohrwerkzeug ist in seiner Konstruktion derart ge­löst, daß die nicht verdrehten Endteile der flachen Stange an beiden Enden der Austragschraubenfläche zu dem profi­lierten Befestigungszapfen und dem Werkzeugkopf bearbeitet werden. Im Werkzeugkopf wird eine Schneideplatte einge­setzt, welche sich in Richtung der Drehung gegen die Stege bzw. Randteile der flachen Stange stützt (siehe Fig. 2). Diese Schneideplatte kann auch parallel zum Randteil der flachen Stange eingesetzt werden.The reinforcement of the cross section of this flat bar can have the shape of a circle, square, hexagon or octagon and can be provided with one or more longitudinal bars. Depending on the number of longitudinal bars of the flat rod, the shaft has one or more helical discharge grooves. This tool shaft with the discharge screw surface serves as a conveying element for discharging the cuttings from the hole and can be rotated with a uniform or non-uniform pitch. The construction of the drilling tool is such that the non-twisted end parts of the flat rod are machined at both ends of the discharge screw surface to form the profiled fastening pin and the tool head. A cutting plate is used in the tool head, which is supported in the direction of rotation against the webs or edge parts of the flat rod (see FIG. 2). This cutting plate can also be used parallel to the edge part of the flat bar.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs gegen­über bekannten Werkzeugen liegt in der einfacheren und schnelleren Herstellung mit großer Einsparung von Material, zum Beispiel durch Verdrehen einer flachen Stange. Durch Einsetzen einer Schneideplatte im Werkzeug derart, daß sie sich gegen den Randteil der flachen Stange stützt, verbessern sich nicht nur die Bohreigenschaften sondern auch die Lebensdauer.The main advantage of the drilling tool according to the invention over known tools lies in the simpler and faster production with a large saving in material, for example by twisting a flat rod. By inserting a cutting plate in the tool in such a way that it is supported against the edge part of the flat rod, not only the drilling properties are improved, but also the service life.

Mit Überraschung wurde festgestellt, daß sich durch das vorzugsweise kalte Umformen der flachen Stange durch Ver­drehen die Festigkeit und Haltbarkeit des Schafts mit der Austragschraubenfläche erhöht und eine genügende Tiefe der Austragsnuten beibehalten wird. Durch die hohe Festig­ keit und Dauerhaftigkeit des Werkzeugs wird ein optimales Austragen des Bohrkleins auch aus schmalen Bohrlöchern gewährleistet. Mit einem Bohrwerkzeug mit ungleichförmiger Steigung der Austragschraubenfläche wird nicht nur eine weitere Erhöhung der Lebensdauer des Werkzeugs und dessen Bohreigenschaften erzielt, sondern in Kombination mit unterschiedlichen Querschnittformen können die Bohr- und Austragseigenschaften des erfindungsgemäßen Werkzeugs auf unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden.It was found with surprise that the preferably cold shaping of the flat rod by twisting increases the strength and durability of the shaft with the discharge screw surface and maintains a sufficient depth of the discharge grooves. Due to the high strength The speed and durability of the tool ensure optimal discharge of the cuttings, even from narrow drill holes. With a drilling tool with a non-uniform slope of the discharge screw surface, not only is a further increase in the service life of the tool and its drilling properties achieved, but in combination with different cross-sectional shapes, the drilling and discharge properties of the tool according to the invention can be adapted to different operating conditions.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei­spielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Werkzeugs,
  • Fig. 2 einen Querschnitt A-A des Werkzeugs mit eingesetzter Schneideplatte,
  • Fig. 3 eine axionomische Ansicht eines Halbfabrikats zum Herstellen des Werkzeugschafts,
  • Fig. 4 Querschnitte verschiedener Halbfabrikate zum Herstellen von Werkzeugen.
Further special features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments, which are shown in the drawing. Show it:
  • 1 is an overall view of a tool,
  • 2 shows a cross section AA of the tool with inserted cutting plate,
  • 3 shows an axionomical view of a semifinished product for producing the tool shank,
  • Fig. 4 cross sections of various semi-finished products for the manufacture of tools.

Das einstückige Werkzeug nach Fig. 1 hat einen schrauben­förmigen Schaft 1, einen Endzapfen 2 und einen Kopf 3 mit einer Schneidplatte 4. Nach Fig. 2 weist der Querschnitt des Schafts und des Werkzeugkopfes 3 einen verdickten rechteckigen Mittelteil 6 und zwei seitliche Längsstege 7 auf. Eine geringfügig breitere Schneidplatte 4 ist schräg im Kopf 3 befestigt.The one-piece tool according to FIG. 1 has a helical shaft 1, an end pin 2 and a head 3 with a cutting insert 4. According to FIG. 2, the cross section of the shaft and the tool head 3 has a thickened rectangular central part 6 and two lateral longitudinal webs 7. A slightly wider insert 4 is attached obliquely in the head 3.

Fig. 3 zeigt eine axionomische Ansicht des Halbfabrikats der flachen Stange 5 mit einer runden Verstärkung 6 und zwei Längsstegen 7 vor dem Verdrehen. In Fig. 4 sind Mög­lichkeiten verschiedener Halbfabrikate der flachen Stange 5 dargestellt, und zwar gemäß 6.1 mit kreisförmigem Quer­schnitt der Verstärkung 6 und zwei Längsstegen 7, gemäß 6.11 mit kreisförmigem Querschnitt der Verstärkung 6 und einem Längssteg, gemäß 6.2 mit viereckigem Querschnitt der Verstärkung und zwei Längsstegen, gemäß 6.21 mit derselben Verstärkung und einem Längssteg, gemäß 6.3 mit sechseckigem Querschnitt und zwei Längsstegen, gemäß 6.31 mit derselben Verstärkung und einem Längssteg, gemäß 6.4 mit achteckigem Querschnitt der Verstärkung und zwei Längsstegen und gemäß 6.41 mit demselben Querschnitt und einem Längssteg.Fig. 3 shows an axionomische view of the semifinished product of the flat rod 5 with a round reinforcement 6 and two longitudinal webs 7 before twisting. In Fig. 4 possibilities of different semi-finished products of the flat rod 5 are shown, namely according to 6.1 with a circular cross section of the reinforcement 6 and two longitudinal webs 7, according to 6.11 with a circular cross section of the reinforcement 6 and a longitudinal web, according to 6.2 with a square cross section of the reinforcement and two Longitudinal webs, according to 6.21 with the same reinforcement and one longitudinal web, according to 6.3 with hexagonal cross section and two longitudinal webs, according to 6.31 with the same reinforcement and one longitudinal web, according to 6.4 with octagonal cross section of the reinforcement and two longitudinal webs and according to 6.41 with the same cross section and one longitudinal web.

Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 geht die Austragschraubenfläche des Schafts 1 direkt in den Werkzeugkopf 3 über. Die in den Kopf 3 eingesetzte Schneid­platte 4 stützt sich in Drehrichtung seitlich gegen die Längsstege 7 der flachen Stange 5.In the specific exemplary embodiment according to FIG. 1, the discharge screw surface of the shaft 1 merges directly into the tool head 3. The insert 4 inserted into the head 3 is laterally supported in the direction of rotation against the longitudinal webs 7 of the flat rod 5.

Vorteilhaft hat der Schaft 1 eine veränderliche bzw. un­gleichförmige Steigung seiner Austragschraubenfläche und eine Verstärkung mit kreisförmigem Querschnitt gemäß 6.11, mit einer eingelöteten oder verstifteten Schneideplatte 4, welche im Werkzeugkopf gemäß Fig. 2 eingesetzt ist.Advantageously, the shaft 1 has a variable or non-uniform slope of its discharge screw surface and a reinforcement with a circular cross section according to 6.11, with a soldered or pinned cutting plate 4, which is inserted in the tool head according to FIG. 2.

Die in der Beschreibung und den Zeichnungen angeführten Ausführungsbeispiele stellen nicht alle Ausführungsmöglich­keiten des Erfindungsgegenstandes dar. So können die Über­gänge zwischen dem verstärkten Mittelteil 6 des Schafts 1 und dem bzw. den Längsstegen 7 abgerundet ausgeführt sein, um Beanspruchungskonzentrationen nach der Verdrehung zu vermeiden. Die Breite und Form der Stege 7 wird zweckmäßig nach den besonderen Einsatzbedingungen - hartes oder weicheres Gestein - gewählt.The exemplary embodiments cited in the description and the drawings do not represent all possible embodiments of the subject matter of the invention. Thus, the transitions between the reinforced central part 6 of the shaft 1 and the longitudinal web (s) 7 are rounded in order to avoid stress concentrations after the rotation. The width and shape of the webs 7 is appropriately selected according to the particular conditions of use - hard or softer rock.

Claims (9)

1. Bohrwerkzeug, insbesondere zum Bohren in Mauerwerk, Gestein, Beton und dergleichen, bestehend aus einem Kopf, einem Schaft mit einer Austragschraubenfläche und einer zentralen Verstärkung in der Werkzeugachse und aus Befestigungszapfen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaft (1) mit der Austragschraubenfläche durch eine verdrehte flache Stange (5) gebildet wird, welche in der Achse des Bohrwerkzeugs eine Verstärkung (6) aufweist, deren Querabmessung ein Zwei- bis Fünffaches der Dicke der flachen Stange (5) beträgt.1. drilling tool, in particular for drilling in masonry, stone, concrete and the like, consisting of a head, a shaft with a discharge screw surface and a central reinforcement in the tool axis and of fastening pins,
characterized,
that the shaft (1) with the discharge screw surface is formed by a twisted flat rod (5) which has a reinforcement (6) in the axis of the drilling tool, the transverse dimension of which is two to five times the thickness of the flat rod (5). 2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaft (1) mit der Austragschraubenfläche an seinen Enden den Kopf (3) und den profilierten Zapfen (2) aufweist.2. drilling tool according to claim 1,
characterized,
that the shaft (1) with the discharge screw surface has at its ends the head (3) and the profiled pin (2). 3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die flache Stange (5) wenigstens einen Längssteg (7) besitzt.3. drilling tool according to claim 1 or 2,
characterized,
that the flat rod (5) has at least one longitudinal web (7). 4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Werkzeugkopf (3) eine Schneideplatte (4) einge­setzt ist, welche sich in Drehrichtung gegen die Längs­stege (7) der flachen Stange (5) stützt.4. drilling tool according to claim 1 to 3,
characterized,
that in the tool head (3) a cutting plate (4) is inserted, which is supported in the direction of rotation against the longitudinal webs (7) of the flat rod (5). 5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Verstärkung (6) kreisförmig ist (6.1).5. drilling tool according to claim 1 to 4,
characterized,
that the cross section of the reinforcement (6) is circular (6.1). 6. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Verstärkung (6) viereckig ist (6.2).6. drilling tool according to claim 1 to 4,
characterized,
that the cross section of the reinforcement (6) is square (6.2). 7. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Verstärkung (6) sechseckig ist (6.3).7. drilling tool according to claim 1 to 4,
characterized,
that the cross section of the reinforcement (6) is hexagonal (6.3). 8. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Verstärkung (6) achteckig ist (6.4).8. drilling tool according to claim 1 to 4,
characterized,
that the cross section of the reinforcement (6) is octagonal (6.4). 9. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die flache Stange (5) mit ungleichförmiger Steigung der Austragschraubenfläche (1) verdreht ist.9. Drilling tool according to one of the preceding claims,
characterized,
that the flat rod (5) is twisted with a non-uniform slope of the discharge screw surface (1).
EP89116760A 1988-09-12 1989-09-11 Drilling tool with helical shaft Withdrawn EP0361189A1 (en)

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CS609388A CS272904B1 (en) 1988-09-12 1988-09-12 Drilling tool

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DK (1) DK447689A (en)

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