DE2735062A1

DE2735062A1 - Pneumatische umsteuerbare vorrichtung mit schlagwirkung zur bildung von bohrloechern im boden

Info

Publication number: DE2735062A1
Application number: DE19772735062
Authority: DE
Inventors: Andron T Karavaev; Vladimir V Klimaschko; Aleksandr D Kostylev; Vladimir D Plavskich; Chaim B Tkatsch; Evgenij N Tscherednikov; Konstantin K Tupizyn
Original assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR
Current assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1979-02-08
Also published as: US4132277A; DE2735062C2

Description

ρ α τ ε Νίτ a biyrk lt ε

2 E L L^E/N T I N

ZWEIBRpCWENSTR. 15

8OOO VfUNChJEN 22

Institut Gornowo DeIa P 66

Sibirskowo Otdelenija Nauk SSSR 3. August 1977 Nowosibirsk, UdSSR AS/S

VORRICHTUNG
UiLiTKULRBAEE / MIT SCHLAGWIRKUNG ZUR BILDUNG

VON BOHkLOUHj.RJN IM

Die Järfindung betrifft das Gebiet der Bautechnik und kam

außer ^Zlir Bildung von Bohrlöchern bei der grabenlosen Verle-

leitungen auch

gung unterirdischer Versorgungs/ zum Einramaen von Metallrohr en in den Boden, zum Krrichten von Ortspfählen u. ä. verwendet werden.

umsteuerbare

Bekannt sind pneumatische / Vorrichtungen mit Schlagwirkung für/analogen Verwendungszweck (US-PS

3744.574; PT.Oü 2105257:

die ein vorn, in Richtung des Vortriebs des Bohrloches zugespitztes) zylindrisches! hohles Gehäuse enthalten, in dem ein schlagbolzen angeordnet ist, der vor- und rückläufige Bewegungen ausführt und dabei Schlagwirkungen auf die Vorderbzw . Rückwand des Gehäuses ausübt· Der Schlagbolzen bildet

eine
mit dem Gehäuse / vordere Arbeitskammer und hat an seinem

hint ei en üjide einen von der Stirnseite offenen, zylindrischen

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Hohlraum, in dem ein Mechanismus für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung Platz findet und

eine
somit / hintere Arbeitskammer der Vorrichtung bildet. Der erwähnte Mechanismus enthält eine relativ zum Gehäuse unbewegliche Hülse, eine bewegliche Hülse und eine geeichte Feder, die mit den Hülsen zusammenwirkt und die bewegliche Hülse bei Verringerung des Druckes in der an die Vorrichtung angeachlossenen Druckluftleitung bewegt. Die unbewegliche und die bewegliche Hülse haben gleiche Außendurchmesser und sind so ausgelegt, daß sie im fertig montierten Zustand zusammen mit den Wänden des Schlagbolzens eine ständig mit der Druckluftquelle in Verbindung stehende Kammer bilden, die zusammen mit der Feder zur Verschiebung der beweglichen Hülse in die vordere bzw. hintere Endlage dient, was zu einer Änderung der Schlagrichtung des Schlagbolzens und letztlich zu einer Änderung der Bewegungsrichtung der Vorrichtung führt. Die bewegliche Hülse wird durch Änderung des Druckes der in die Vorrichtung zugeführten Luft verschoben.

Nachteilig wirkt sich in dieser Vorrichtung die Kompliziertheit der Konstruktion aus, die eine geringe Betriebssicherheit und eine willkürliche Umkehrung der Bewegung bei zufälligen Druckänderungen in der die Vorrichtung versorgenden Druckluftleitung verursacht.

Bekannt sind Vorrichtungen analoger Zweckbestimmung

CDt-I³SeH2356804, 2157259). die sich von den be-

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reits beschriebenen dadurch unterscheiden, daß ihre Mechanismen für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung einen im Gehäuse befindlichen, um seine Achse drehbaren und

in axialer Richtung verschiebbaren stufenartigen Stutzen aufweisen,
/ der starr miteinander verbundene Hülsen enthält. Außer

dem ist der Mechanismus für die Luftverteiluiig und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung erstens mit einem System von Rasten ausgerüstet, die eine willkürliche Drehung des stufenartigen Stutzens um seine Achse und eine axiale 7er-Schiebung verhindern, und zweitens mit einem Seil versehen, das mit der Raute für die Drehung dos stufenurti^en Stutzens verbunden ist· Mit Hilfe des Seiles wird der stufenurtige Stutzen entrastet· Darum führt das Seil stets zusammen mit dem Schlauch für die Zuführung der Druckluft in die Vorrichtung durch das Bohrloch an dio Oberfläche.

Die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung wird durch eine Verschiebung des gesamten stufenartigen Stutzens relativ zum Gehäuse der Vorrichtung und durch dessen Einrasten in neuer Lage erreicht. Zu diesem Zweck muß die Vorrichtung durch Unterbrechung der Druckluftzufuhr zum Stehen gebracht, das Seil angezogen und gleichzeitig der stufenartige Stutzen um 180° um seine Achse gedreht werden, wobei das dazu notwendige Drehmoment durch den Schlauch übertragen wird. Danach muß der stufenartige Stutzen in die hintere Endlage gebracht, was ebenfalls mit Hilfe des Schlauches geschieh^ und in dieser Lage durch Drehung in entgegengesetzter Richtung um 180°

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eingerastet werden.

Als ilachceile dieser Vorrichtungen muß erwähnt werden, daß es nicht möglich ist, die Vorrichtung von der rückläufigen Bewegung in die Vorwärtsbewegung umzuschalten, solange si« sich im Bohrloch befindet, und den Schlauch zu drehen, wenn das Bohrloch im nachgiebigen Boden niedergebracht wird, in dem der Kanal nicht erhalten bleibt, sondern der Grund hinter der Vorrichtung gebrochen wird. In solchen Fällen wird der Schlauch durch den herabfallenden Grund eingeklemmt, wodurch er sich zur Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung nicht um seine Achse drehen läßt.

Ein für alle oben beschriebenen Vorrichtungen gemeinsame: Nachteil ist das Abreißen deu Schlauches, wenn er im Bohrkanal ein^eklemmt ist, Oft führt das zum Verlust der t,eaamten Vorrichtung im Boden.

Bekaxint sind noch andere Vorrichtungen mit analogem Verwendungszweck (DT-P3 1175161»US-FJ3W873)· ^Die Umkehrung der Bewegung dieser Vorrichtunken wird ebenfalls durc. Druckänderung der für den Betrieb der Vorrichtung notwendigen Luft erreicht. Ihr Nachteil besteht ebenfalls in der willkürlichen Umkehrung der Bewegung bei zufälligen Druckänderungen der in die Vorrichtung zugeführten Luft.

Außerdem sind dieae Vorrichtungen nnch einem prinzipiel anderen ochema konstruiert, wodurch sich ihre Mechanismen für die LuftverteilunK und die Umkehrung der Bewegung der Vor-

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richtung konstruktiv wesentlich von den oben beschriebenen

enthalten

unterscheiden. Sie / zusätzliche Ventile und ein zusätzliches Kanalsystem für die Rückwärtsbewegung der Vorrichtung, wodurch konstruktive Kompliziertheit und ungenügende Betriebssicherheit bedingt sind.

lös Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile.

Der Erfindung lies* die Aufgabe zugrunde, durch Veränderung der Konstruktion des Mechanismus für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung eine solche pneumatische Vorrichtung mit Schlagwirkung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden zu schaffen, die konstruktiv einfach und betriebssicher ist·

umsteuerbare

I¹Js wird eine pneumatische/ Vorrichtung mit Schlag

wirkung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichtung des Grundes angegeben, die ein vorn in Richtung des Vortriebs des Bohrloches zugespitztes, zylindrisches, hohles Gehäuse enthält, in dem ein Schlagbolzen angeordnet ist, der axiale vor- und rückläufige Bewegungen ausführt und mit

eine
dem Gehäuse der Vorrichtung / vordere Arbeitskammer bildet

und der an seinem hinteren Ende einen zylindrischen Hohlraum aufweist, eine

/ , der / hintere Arbeitskummer bildet, in der ein Mechanismus für die Luftverteilung and die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung angeordnet it>t_f der eine relativ zum Gehäuse der Vorrichtung unbewegliche und eine in axialer

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Richtung bewegliche Hülse enthält, die koaxial und federnd zueinander gelagert sind und eine im vorderen Teil des Mechanismus für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung gelegene Kammer bilden, die mit einer Druckluftquelle bei der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung in Verbindung steht und die zur Verschiebung der beweglichen Hülse bei der Rückwärtsbewegung der Vorrichtung dient. Krfindungs-

weist

gemäß / die bewegliche Hülse in der Seitenwand eine durchgehende öffnung und eine äußere, längsgerichtete, nicht

auf

durchgehende Vertiefung⁷, die so ausgebildet sind, daß bei der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung die durchgehende öffnung die durch die Hülsen gebildete Kammer mit der Üruckluftquelle verbindet und bei der Rückwärtsbewegung der Vorrichtung die durchgehende öffnung durch die unbewegliche Hül3e verschlossen ist und die durch die Hülsen gebildete Kammer über die äußere, längsgerichtete Vertiefung mit der Atmosphäre verbunden ist.

Im Ergebnis der Erfindung ist eine pneumatische Ums teuer vorrichtung mit Schlagwirkung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden geschaffen, die konstruktiv einfach und betriebssicher ist· In der Vorrichtung ist die Möglichkeit einer willkürlichen Umkehrung der Bewegung durch zufällige Druckänderungen der der Vorrichtung zugeführten Druckluft sowie eine⁸ Abreißens des Schlauches bei dessen Festklemmen im Bohrkanal ausgeschlossen, da die Vorrichtung bei der Vorwärtsbewegung und eingeklemmtem Schlauch den letzteren anspannt, wa£

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automatisch die Rückwärtsbewegung der Vorrichtung auslöst und den Schlauch entspannt. Die automatische Rückwärtsbewegung verhindert ein Abreiben des Schlauches und ist ein Signal für das Bedienungspersonal zur Ergreifung weiterer Maßnahmen, die auf die Verhinderung von Betriebsstörungen gerichtet sind.

Im nachfolgenden wird die Lrfindunt durch die Beschreibung eines Ausführun^sbeispiels und durch Zeichnungen erläutert. £s zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße

umsteuerbare

pneumatische / Vorrichtung mit Schlagwirkung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden,

Fig. 2 die Baugruppe "a" der Fig. 1 in vergrößtertem Maßstab, der den Mechanismus für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der /orrichtung bei deren Vorwärtsbewegung und

Fig. 3 dasselbe^ wie in der Fig. 2, bei der Rückwärtsbewegung der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung enthält ein vorn, in Richtung des Vortriebs des Bohrloches zugespitztes, zylindrisches, hohles Gehäuse 1, in dem ein Schlagbolzen 2 angeordnet ist, der vor- und rückläufige Bewegungen ausführt und dabei Schlagwirkungen auf die Vorder- bzw. Rückwand des Gehäuses 1 ausübt und an seinem hinteren linde an der

aufweist

Stirnseite einen zylindrischen Hohlraum / · In diesem Hohlraum findet das Vordez teil eines Mechanismus 4 für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung

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., er-

eine
Platz, wodurch / hintere Arbeitskammer 3 der Vorrichtung ge

bildet wird.

Die innere Oberfläche des Gehäuses 1 und die äußere

eine

Überfläche des Schlagbolzens 2 bilden / vordere Arbeitskammer 5 der Vorrichtung.

Der Mechanismus 4 für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung enthält eine in axialer Richtung bewegliche Hülse 6 und eine unbewegliche Hülse 7, die starr mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Zwischen den Hülsen 6 und 7 befindet sich unLer Druck eine *'. der 8, so daß die erwähnten Hülsen federnd in axialer Richtung aufeinander einwirken. Das hintere Ende der beweglichen Hülse 6 weist

auf
einen Hing 9/ der die Vorwärtsbewegung der Hälse begrenzt (auf den Fig. 1 bis 3 nach links). An das hintere iiide der beweglichen Hülse 6 ist ein Schlauch 10 zur Zuführung von Druckluft in die Vorrichtung befestigt.

Die bewegliche Hülse 6 und die unbewegliche Hülse 7 sind so ausgeführt, daß sie mit ihren vorderen Teilen eine Kammer 11 bilden, die bei Zuführung von Druckluft in die Kammer die bewegliche Hülse 6 in der vorderen (linken) Endlage

weist

hält. Die bewegliche Hülse 6 / in der Seitenwand der Stufe mit dem kleineren Durchmesser durchgehende öffnungen 12 zum Einlassen der Druckluft in die Kammer 11 und längsgerichtete äußere Vertiefungen (Kaixäle) 13 zum Auslassen der Luft aus der Kammer 11 in die Atmosphäre auf.

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Im Kuhezustand, wenn in der Vorrichtung keine Druckluft vorhanden ist, nimmt die bewegliche Hülse 6, wie auf Fig. dargestellt, ihre äußerste vordere Lage ein. Mit Hilfe der zusammengedrückten Feder 8 ist die bewegliche Hülse 6 nach vorn bis zum Anschlag ihres Ringes 9 an die unbewegliche Hülse 7 geschoben·

Die Vorrichtung funktioniert in folgender Weise. Die

Druckluft gelangt von einer Druckluftquelle (nicht abgebildet

einen

durch den !Schlauch 10 und / zentralen Kanal 14 der beweglichen Hülse 6 in die hintere Arbeitskammer 3 und durch einen

/ Kanal 15 des Schlagbolzens 2 in die vordere Arbeitskammer 5· Außerdem gelangt die Druckluft aus dem zentralen Kanal 14 durch die durchgehenden Öffnungen 12 der beweglichen Hülse in die Kammer 11. Dabei bleibt die bewegliche Hül:se 6 in ihrer vorderen Endlage, wie auf Fi^. 2 dargestellt da die Kraft, die durch den Luftdruck von Seiten der Kammer 3 entsteht, kleiner ist als die summierte Kraft der zusammengedrückten Feder 8 und des Luftdruckes von seiten der Kammer 11.

Unter Einwirkung der Druckluft verlagert sich der üchla] bolzen 2 nach hinten (auf Fig. 1 nach rechts), da bei gleichem Luftdruck in den Arbeitskammern 3 und 5 die auf den ■schlagbolzen von seiten der Kammer 5 einwirkende Kraft größe: ist als die von seiten der Kammer 3t d& die Arbeitsfläche de Schlagbolzens 2 von seiten der Kammer 5 größer ist als von

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Seiten der Kanuner J. Sobald der Kanal 15 des Schlagbolzens 2 durch die äußere Oberfläche der beweglichen Hülse 6 verschlossen wird, hört die Luftzufuhr in die Kammer 5 auf, der Schlagbolzen setzt aber seine rückwärts gerichtete Bewegung un^er binwirkung der sich ausdehnenden Luft in der vorderen Arbeitskammer 5 fort. Bei der weiteren Bewegung des Schlagbolzens 2 in die hintere La&e wird sein Kanal 15 durch die äußere Oberfläche der beweglichen Hülse 6 freigelegt und die Luft 3trömt aus der Kammer 5 durch den Kanal 15 des Schlagbolzens 2 und den Kanal 16 der unbeweglichen Hülse 7 in die Atmosphäre· Die Schlagbolzen 2 wird durch den Luftdruck in der hinteren Arbeitekammer 3 zum Stehen gebracht, bewegt sick dann nach vorn und schlägt gegen das Gehäuse 1, was der Lage des Schlagbolzens auf den Fig. 1 bis J entspricht. Im weiteren wiederholt sich dor Zyklus,

Unter Einwirkung der Schläge des Schlagbolzens gegen das Gehäuse 1 bewegt sich die Vorrichtung im Boden und bildei einen Kanal durch Verdichtung des Grundes« Auf diese Weise vollzieht sich die Vorwärtsbewegung der Vorrichtung,

Eine Bewegung des Gehäuses unber Einwirkung der Mickechlagkräfte, die bei der vor»» und rückläufigen Bewegung des Schlagbolzens 2 entstehen, wird durch die Reibungskräfte zwischen der äußeren Oberfläche des Gehäuses 1 und dem Grund verhindert,

Bei der Bildung vertikaler Bohrlöcher (Blind1ocher), bei Auftreffen der Vorrichtung auf ein unüberwindbares Hin-

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dernis (großer Stein) oder bei unzulässiger Krümmung des

Bohrloches wird die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung veranlaßt.

Zur Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung wird während

der Vorwärtsbewegung kurzzeitig der Schlauch 10 mit einer gewissen Kraft angezogen, die von der Härte der Feder 8 abhängt. Unter Einwirkung dieser Kraft verlagert sich die mit dem Schlauch 10 verbundene bewegliche Hülse 6 in ihre hintere Endlage (Fig, 3). Die öffnungen 12 der beweglichen Hülse 6 werden durch den inneren Ring 1? der unbeweglichen Hülse 7 verschlossen, wodurch der Luftzutritt in die Kammer 11 unterbrochen und die Kammer 11 durch die län^sgerichteten Vertiefungen 13 mit der Atmosphäre über den Hohlraum 18 verbunden wird. Nach dem Auslassen der Luft aus der Kammer 11 wird die bewegliche Hülse 6 in der äußersten rechten Lage durch die Kraft des Luftdruckes in der Kammer 3 fixiert, die die Kraft der Feder 8 übersteigt.

Die Verlagerung der beweglichen Hülse 6 in die äußerste rechte Lage führt zu einem zeitigeren Einlassen der Luft in die vordere Arbeitskammer 5 und zu einem späteren Auslassen der Luft aus dieser Kammer, wodurch der Schlagbolzen 2 bei seiner Vorwärtsbewegung durch die Druckluft in der Kammer 5 gebremst wird und nicht auf das Gehäuse 1 aufschlägt. Bei der rückwärtigen Bewegung (nach rechts) führt die Verzögerung des Auslassens der Luft aus der vorderen Kammer 3 dazu, daß der Schlagbolzen 2 auf die Stirnseite 19 der starr mit dem Ge-

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. ye. -

häuse 1 verbundenen unbeweglichen Hülse 7 aufschlägt. Unter Einwirkung dieser Schläge bewegt sich die Vorrichtung in entgegengesetzter Richtung und kommt aus dem gebildeten Bohrloch hervor.

Die Rückkehr der Vorrichtung aus dem Bohrloch entspricht deren rückläufiger Bewegung.

Um die Vorrichtung wieder auf die Vorwärtsbewegung umzuschalten, muß die Druckluft abgestellt werden. Bei Fehlen von Druckluft in den Kammern 3 und 11 der Vorrichtung verlagert sich deren bewegliche Hülse 6 unter Einwirkung der zusammengedrückten Feder 8 nach vorn bis zum Anschlag ihres Ringes 9 an die unbewegliche Hülse 7· L)arum entspricht die . gegenseitige Lage der Teile der Vorrichtung im Ruhezustand der Vorwärtsbewegung. Zum Betrieb der Vorrichtung im Regime der Vorwärtsbewegung nach der erwähnten Unterbrechung der Luftzufuhr muß wieder die Druckluft in die Vorrichtung zugeführt werden, wobei der Schlauch 10 nicht gesi^nnt sein darf,

Auf diese Weise wird die Bewegungsrichtung durch Zuführen und Absperren der Luft und durch Zug des Schlauches umgeschaltet, wodurch ein willkürliches Reversieren bei zufälliger Änderung des Luftdruckes ausgeschlossen wird.

Ein anderer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die automatische Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung bei Einklemmen des Schlauches im Bohrloch« In den bekannten Vorrichtungen zur Bildung von Bohrlächern führ te ein Festklemmen des Schlauches im Bohrloch zum Abreißen des Schlauches und zum Verlust der Vorrichtung im Grund.

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Claims

PATENTANWÄLTE 2735OÜ2

ZELLENTiN - y( - ^{p 66}

zweibrückenstr. 15 3. August 1977

OOOO MÜNCHEN 22 _so/-.

Ab/O

PATENTAWtJPRUCH:

umsteuerbare
Pneumatische / Vorrichtung mit Schlagwirkung zur

Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichtung des Grundes, die ein vorn, in Richtung des Vortriebs des Bohrloches zugespitztes, hohles zylindrisches Gehäuse enthält, in den ein Schlagbolzen angeordnet ist, der vor- und rückläufige Be-

eme

wegungen ausführt, mit dem Gehäuse der Vorrichtung / vordere Arbeitskammer bildet und der an seinem hinteren Knde einen zy-

aufweist, eine

lindrischen Hohlraum / , der / hintere Arbeitskammer darstellt, in der ein Mechanismus für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung angeordnet ist, der eine relativ zum Gehäuse der Vorrichtung unbewegliche und eine in axialer Richtung bewegliche Hülse enthält, die koaxial und ^federnd/in Achsrichtung/zueinander gelagert sind und eine im vordez'en Teil des Mechanismus für die Luftverteilung und die Umkehrung der Bewegung der Vorrichtung gelegene Kammer bilden, die bei der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht und zur Verlagerung der beweglichen Hülse bei rückläufiger Bewegung der Vorrichtung dient, dadurch gekennzeichnet, daß ihre bewegliche Hülse (6) in der Seitenwand eine durchgehende öff-

aufweist nung (12) und eine äußere, längsgerichtete Vertiefung (13) / ,

die so ausgebildet sind, daß bei der Vorwärtsbewegung der Vor-

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ORIGINAL INSPECTED

richtung die durch die Hülsen (6, 7) gebildete Kammer (11) über die durchgehende öffnung (12) mit der Druckluftquelle verbunden wird und bei der rückläufigen Bewegung der Vorrichtung die durchgehende Üffnung (12) durch die unbewegliche Hülse (7) verschlossen wird, wobei die durch die Hülsen (6» 7) gebildete Kammer (11) über die äußere, län^sgerichtete Vertiefung (1J) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

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