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WO2008034155A1 - Vollschnittstreckenvortriebsmaschine - Google Patents

Vollschnittstreckenvortriebsmaschine Download PDF

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WO2008034155A1
WO2008034155A1 PCT/AT2007/000444 AT2007000444W WO2008034155A1 WO 2008034155 A1 WO2008034155 A1 WO 2008034155A1 AT 2007000444 W AT2007000444 W AT 2007000444W WO 2008034155 A1 WO2008034155 A1 WO 2008034155A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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rollers
vollschnittstreckenvortriebsmaschine
rotation
drill head
sole
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/AT2007/000444
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kogler
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.)
Sandvik Mining and Construction GmbH
Sandvik Mining and Construction Oy
Original Assignee
Sandvik Mining and Construction GmbH
Sandvik Mining and Construction Oy
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Publication date
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Publication of WO2008034155A1 publication Critical patent/WO2008034155A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/112—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads
    • E21D9/113—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads having a central part for making a pilot tunnel and a follow-up part for enlarging the pilot tunnel

Definitions

  • the invention relates to a Butleruxnvor- driving machine with a rotatably mounted about an axis of rotation extending in the direction of advancing ff drilling head for hard rock and downstream mining tools to achieve a widened in the sole area sole.
  • DE-AS 1260412 has disclosed an embodiment in which additional tools are arranged at a distance from the longitudinal axis of the machine in the direction of advancement behind the drill head in the lower region of the tunnel boring head, which can work off the material left standing by the drill head.
  • the axes of the additional drilling tools are aligned parallel to the machine longitudinal axis and behind the two mining tools, a bucket-chain conveyor is provided, which receives the material.
  • appropriately adapted mining tools are required and due to the direction of rotation of the additional tools results in a relatively difficult break-in towards the working face, the sole widening is limited accordingly.
  • a support structure which defines a free space in the lower area, as in a portal, wherein the device shown can be mounted directly behind a drill head, so that an expansion in the tunnel or in the track can be set without it requires interim safeguards.
  • the supporting structure requires additional space in the tunnel and can hinder the expansion.
  • the invention now aims at providing a full-section track driving machine which is particularly suitable for the extraction of hard rock, with which initially a circular lug profile can be cut, whereby an almost flat sole is to be achieved without reducing the overall propulsion power.
  • the training should be designed to be sufficiently compact in order to hinder the development of the line as little as possible, and be designed so that a sufficient propulsive power is ensured even with the downstream mining tools with material of high cube compressive strength or hard rock.
  • the training according to the invention consists essentially in the fact that the downstream mining tools on the jacket and possibly. the end faces of transversely to the axis of rotation of the drill head rotatably mounted rollers are arranged.
  • the training is thus made so that the mining tools are designed as a chisel.
  • the training is advantageously made so that outside the bank longitudinal median plane two rollers are rotatably mounted, the axial length between 50 and 75 %, preferably 60 to 70%, of the radius of the drill head, wherein preferably the downstream roller bits are mounted on the jacket of the rollers with the axis of rotation of the rollers substantially parallel axes of rotation.
  • Such a dimensioning of the rollers and such an arrangement of the axis of rotation of the roller chisel allows the respective dimensioning or the respective distances to be selected such that adapted to the cube compressive strength of the respective material to be degraded a correspondingly optimized overall propulsion performance can be achieved.
  • the training is made so that the axial distances of the roller bits arranged distributed on the shell amount to 75 to 100% of the radial distances of the roller bits of the drill head. In this way, the same cutting parameters as in the discs of the rotatable main drill bit can be maintained.
  • the material cut by the discs of the rollers can be picked up by broaching tools which also become effective in connection with the rotatably mounted drill head itself.
  • the design is advantageously such that the rollers are drivable for rotation from the sole to the working face upwards, wherein preferably the drill head and / or a carrier coupled to the drill head have broaching tools, in particular chutes and Bear or buckets for receiving degraded material, which are movable via a discharge point on a discharge device.
  • the broaching tools of the drill head can hereby be formed by fixed chutes in the drill head.
  • Connected to the drill head can be equipped with folding blades a rotating carrier, which in each case at a transfer point or Abschstelle on a discharge device, the recorded material in turn drop onto the conveyor belt.
  • a particular shape of the sole support is particularly advantageous, the training is advantageously made so that a slide-shaped sole support in the vertical longitudinal center plane of the tunneling machine is arranged, which extends from an end facing the working face to behind the projection of the axis of rotation of the rollers on the sole.
  • a slide-shaped or runner-shaped support can correspond in contour to the outline shape of the rotatably mounted drill head and therefore rest stably on the sole over a relatively large area, the sole widening being slightly higher than the tangent to such a runner-shaped or slide-shaped sole support outside the sole support becomes effective.
  • the support extends beyond the axis of rotation of the roller in order to be able to safely absorb reaction forces.
  • Fig.l 1 with a drill head for hard rock is called, which rotatably mounted mining tools or disk tools 2 carries.
  • the discs are rotatably mounted here about essentially radial axes.
  • a part of the laterally projecting rollers 3 and 4 can be seen, which in turn carry mining tools or disc tools 5.
  • the rollers 3, 4, the Sohlenverbreiterung is marrämt or degraded.
  • rollers 3 and 4 and arranged on these rollers Diskenwerkmaschinee 5 are again visible.
  • the distance a adjacent disk tools on the shell of the rollers 3 and 4 is chosen in accordance with the radial distances of the discs 2 of the drill head 1 in order to optimize the cutting performance.
  • the rotation axis of the drill head is designated by 6 in FIG. 2, and it is further possible to see the runner-like sole support 7 which rests on the sole 8.
  • the machine has lateral supports 9 and a Firstabstützung 10, which can be pressed against the already cut route or tunnel profile.
  • the cylinders for the pressing of the supports 9 are indicated for example with 11.
  • the discs 2 are visible, which are rotatably mounted on the drill head 1.
  • the drill head 1 further carries shovel-like chutes 12, over which material is conveyed upwards on rotation of the drill head about the axis 6 and at a transfer point located at the top of a delivery means 13 enables the shedding of shredded material.
  • the axes of rotation of the rollers 3 and 4 are denoted by 14, wherein the cut by the rotating chisels 5 envelope is indicated by 15.
  • a carrier 16 connected to the drill head 1 carries folding blades 17, via which the material cut and picked up by the rollers rotating in the direction of the arrow 18 is in turn conveyed to a transfer point on the delivery means 13.
  • the sole support in the form of a runner 7 extends below the axis of rotation 14 of the rollers 3 from one of the working face 19 facing the front end to a rear projection 20 of the axis 14, whereby a Tilting the tunneling machine can be effectively counteracted.

Landscapes

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  • Earth Drilling (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

Bei einer Vollschnitttunnelvortriebsmaschine mit einem um eine in Vortriebsrichtung verlaufende Rotationsachse (6) rotierbar gelagerten Bohrkopf (1) für Hartgestein sowie nachgeschalteten Abbauwerkzeugen (5) zur Erzielung einer im Sohlenbereich verbreiterten Sohle, sind die nachgeschalteten Abbauwerkzeuge (5) am Mantel und ggf. den Stirnseiten von quer zur Rotationsachse (6) des Bohrkopfes (1) rotierbar gelagerten Walzen (3, 4) angeordnet.

Description

Vollschnittstreckenvortriebsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollschnittstreckenvor- triebsmaschine mit einem um eine in Vortriebsrichtung verlau- fende Rotationsachse rotierbar gelagerten Bohrkopf für Hartgestein sowie nachgeschalteten Abbauwerkzeugen zur Erzielung einer im Sohlenbereich verbreiterten Sohle.
Streckenvortriebsmaschinen sind in unterschiedlichen Ausbil- düngen bekannt. Aus der DE-AS 1260412 ist eine Ausbildung bekannt geworden, bei welcher im unteren Bereich der Streckenvortriebsmaschine in Vortriebsrichtung hinter dem Bohrkopf zusätzliche Werkzeuge in Abstand von der Maschinenlängsachse angeordnet sind, welche das vom Bohrkopf stehen gelassene Material ab- arbeiten können. Bei dieser bekannten Ausbildung sind die Achsen der zusätzlichen Bohrwerkzeuge parallel zur Maschinenlängsachse ausgerichtet und hinter den beiden Abbauwerkzeugen ist ein Eimer-Kettenförderer vorgesehen, der das Material aufnimmt. Im Fall von Hartgestein sind allerdings entsprechend adaptierte Abbauwerkzeuge erforderlich und bedingt durch die Rotationsrichtung der zusätzlichen Werkzeuge ergibt sich ein relativ schwieriger Einbruch in Richtung zur Ortsbrust, wobei die Sohlenverbreiterung entsprechend begrenzt ist.
In der DE 3121244 Al ist hinter der Abstützvorrichtung eines Vollschnittbohrkopfs eine Anzahl von mit Rollenmeißeln bestückten Bohrköpfen vorgesehen, wobei diese zusätzlichen Bohrköpfe wiederum um zur Achse des Hauptbohrköpfs parallele Drehachsen rotierbar gelagert sind. Auch bei dieser Ausbildung er- gibt sich eine wesentliche Sohlenverbreiterung erst dann, wenn die rotierenden zusätzlichen Meißelköpfe entsprechend schwenkbar gelagert sind und relativ zur zentralen Drehachse auswärts verlagerbar werden, wodurch ein relativ aufwändiger Antrieb erforderlich ist.
Seitlich verschiebbare und verschwenkbare zusätzliche Abbauwerkzeuge sind in der DE 3421704 Al beschrieben. Bei dieser vorbekannten Ausbildung werden die nachgeschalteten Abbauwerkzeuge gegen die Ulme angestellt und in Richtung der seitlichen Verbreiterung der Sohle verschwenkt. Zu diesem Zweck ist eine Tragkonstruktion vorgesehen, welche im unteren Bereich, wie bei einem Portal, einen freien Raum definiert, wobei die gezeigte Einrichtung unmittelbar hinter einem Bohrkopf angebracht werden kann, sodass ein Ausbau im Stollen oder in der Strecke gesetzt werden kann, ohne dass es zwischenzeitlicher Sicherungsmaßnahmen bedarf. Die Tragkonstruktion erfordert aber zusätzlich Platz im Stollen und kann den Ausbau behindern.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine insbesondere für den Abbau von Hartgestein besonders geeignete Vollschnittstre- ckenvortriebsmaschine zu schaffen, mit welcher zunächst ein kreisförmiges Stollenprofil geschrämt werden kann, wobei in der Folge ohne Verringerung der Gesamtvortriebsleistung eine fast ebene Sohle erzielt werden soll. Gleichzeitig soll die Ausbildung hinreichend kompakt ausgebildet sein, um den Streckenausbau so wenig wie nur möglich zu behindern, und so aus- gebildet sein, dass auch mit den nachgeschalteten Abbauwerkzeugen eine hinreichende Vortriebsleistung bei Material hoher Würfeldruckfestigkeit bzw. Hartgestein gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Aus- bildung im Wesentlichen darin, dass die nachgeschalteten Abbauwerkzeuge am Mantel und ggf . den Stirnseiten von quer zur Rotationsachse des Bohrkopfes rotierbar gelagerten Walzen angeordnet sind. Dadurch, dass die nachgeschalteten Bohrköpfe bzw. Abbauwerkzeuge am Mantel bzw. den Stirnseiten von Walzen angeordnet sind, können hier wiederum, ebenso wie beim zentralen Bohrkopf, Diskenwerkzeuge zum Einsatz gelangen, sodass für das abzubauende Material angepasste Schneidleistungen erzielt werden können. In besonders vorteilhafter Weise ist die Ausbildung somit so getroffen, dass die Abbauwerkzeuge als RoI- lenmeißel ausgebildet sind. Um einen raschen Ausbau und eine hohe Vortriebsleistung auch bei Hartgestein zu gewährleisten und gleichzeitig eine weitest- gehend ebene Sohle zu erzielen, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass außerhalb der bankrechten Längsmittelebene zwei Walzen rotierbar gelagert sind, deren axiale Länge zwischen 50 und 75%, vorzugsweise 60 bis 70%, des Radius des Bohrkopfes beträgt, wobei vorzugsweise die nachgeschalteten Rollenmeißel am Mantel der Walzen mit zur Rotationsachse der Walzen im Wesentlichen parallelen Rotationsachsen gelagert sind. Eine derartige Dimensionierung der Walzen und eine derartige Anordnung der Rotationsachse der Rollenmeißel erlaubt die jeweilige Dimensionierung bzw. die jeweiligen Abstände so zu wählen, dass an die Würfeldruckfestigkeit des jeweilig abzubauenden Materials angepasst eine entsprechend optimierte Gesamtvortriebsleistung erzielt werden kann. Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen dass die axialen Abstände der am Mantel verteilt angeordneten Rollenmeißel 75 bis 100% der radialen Abstände der Rollenmeißel des Bohrkopfes betragen. Auf diese Weise können gleiche Schneidparameter wie bei den Disken des rotierbaren Hauptbohrköpfes eingehalten werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann das von den Disken der Walzen geschnittene Material durch Räumwerkzeuge aufgenommen werden, welche auch im Zusammenhang mit dem rotierbar ge- lagerten Bohrkopf selbst wirksam werden. Um eine derartige Ab- förderung zu ermöglichen, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass die Walzen zu einer Rotation von der Sohle zur Ortsbrust aufwärts antreibbar sind, wobei vorzugsweise der Bohrkopf und/oder ein mit dem Bohrkopf gekuppelter Träger Räumwerkzeuge, insbesondere Schurren und/oder Schaufeln für die Aufnahme von abgebautem Material tragen, welche über eine Abwurfstelle auf eine Abfördereinrichtung bewegbar sind. Die Räumwerkzeuge des Bohrkopfes können hierbei von im Bohrkopf festgelegten starren Schurren gebildet sein. Mit dem Bohrkopf verbunden kann ein rotierender Träger mit Klappschaufeln ausgestattet sein, welche jeweils an einer Übergabestelle bzw. Abwurfstelle auf eine Abfördereinrichtung das aufgenommene Material wiederum auf das Förderband abwerfen.
Um zu verhindern, dass mittels der Diskenwerkzeuge der Walzen die Sohle zu tief abgegraben wird und die vollständige Streckenvortriebsmaschine insgesamt sich zur Ortsbrust neigt, ist eine besondere Form der Sohlenabstützung besonders vorteilhaft, wobei die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, dass eine schlittenförmige Sohlenabstützung in der vertikalen Längsmittelebene der Vortriebsmaschine angeordnet ist, welche sich von einem der Ortsbrust zugewandten Ende bis hinter die Projektion der Rotationsachse der Walzen auf die Sohle erstreckt. Eine derartige schlittenförmige bzw. kufenförmige Abstützung kann in der Kontur der Umrissform des rotierbar gela- gerten Bohrkopfes entsprechen und daher über eine relativ große Fläche stabil auf der Sohle aufliegen, wobei die Sohlenverbreiterung geringfügig höher als die Tangente an eine derartige kufen- oder schlittenförmige Sohlenabstützung außerhalb der Sohlenabstützung wirksam wird. Die Abstützung erstreckt sich bis hinter die Rotationsachse der Walze, um auch Reaktionskräfte sicher aufnehmen zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine Frontalansicht auf die erfindungsgemäße Vollschnittstreckenvortriebsmaschine, Fig.2 eine Ansicht in gleicher Richtung auf einen Schnitt entsprechend der Linie II/II der Fig.3 und Fig.3 einen Axialschnitt durch den vorderen Bereich der erfindungsgemäßen Streckenvortriebsmaschine.
In Fig.l ist mit 1 ein Bohrkopf für Hartgestein bezeichnet, welcher rotierbar gelagerte Abbauwerkzeuge bzw. Diskenwerkzeuge 2 trägt. Die Disken sind hierbei um im Wesentlichen radiale Achsen rotierbar gelagert. Im unteren Bereich ist bei der An- sieht nach Fig.l ein Teil der seitlich auskragenden Walzen 3 bzw. 4 ersichtlich, welche selbst wiederum Abbauwerkzeuge bzw. Diskenwerkzeuge 5 tragen. Mittels dieser Diskenwerkzeuge 5 an den Walzen 3, 4 wird die Sohlenverbreiterung geschrämt bzw. abgebaut.
In der Darstellung nach Fig.2 sind die Walzen 3 und 4 sowie die an diesen Walzen angeordneten Diskenwerkzeuge 5 wiederum ersichtlich. Der Abstand a benachbarter Diskenwerkzeuge am Mantel der Walzen 3 bzw. 4 ist hierbei in Abhängigkeit von den radialen Abständen der Disken 2 des Bohrkopfes 1 entsprechend gewählt, um die Schneidleistung zu optimieren. Die Rota- tionsachse des Bohrkopfes ist in Fig.2 mit 6 bezeichnet, und es ist weiters die kufenartige Sohlenabstützung 7 ersichtlich, welches auf der Sohle 8 aufliegt. Die Maschine verfügt über seitliche Abstützungen 9 sowie eine Firstabstützung 10, welche gegen das bereits geschnittene Strecken- bzw. Tunnelprofil gepresst werden können. Die Zylinder für das Anpressen der Abstützungen 9 sind beispielsweise mit 11 angedeutet.
Bei der Darstellung nach Fig.3 sind wiederum die Disken 2 ersichtlich, welche am Bohrkopf 1 rotierbar gelagert sind. Der Bohrkopf 1 trägt weiters schaufelartige Schurren 12, über welche bei Rotation des Bohrkopfes um die Achse 6 Material aufwärts gefördert wird und an einem oben gelegenen Übergabepunkt an ein Abfördermittel 13 den Abwurf von geschrämtem Material ermöglicht. Die Rotationsachsen der Walzen 3 bzw. 4 sind mit 14 bezeichnet, wobei die von den rotierenden Meißeln 5 geschnittene Hüllkurve mit 15 angedeutet ist.
Ein mit dem Bohrkopf 1 verbundener Träger 16 trägt Klappschaufeln 17, über welche das von den im Sinne des Pfeils 18 rotierenden Walzen geschnittene und aufgenommene Material wiederum zu einem Übergabepunkt auf das Abfördermittel 13 gefördert wird.
Die Sohlenabstützung in Form einer Kufe 7 erstreckt sich unterhalb der Rotationsachse 14 der Walzen 3 von einem der Ortsbrust 19 zugewandten Vorderende zu einem hinter der Projektion der Achse 14 liegenden Hinterende 20, wodurch einem Kippen der Vortriebsmaschine wirksam entgegengewirkt werden kann.

Claims

Patentansprüche :
1. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine mit einem um eine in Vortriebsrichtung verlaufende Rotationsachse rotierbar gelager- ten Bohrkopf für Hartgestein sowie nachgeschalteten Abbauwerkzeugen zur Erzielung einer im Sohlenbereich verbreiterten Sohle, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgeschalteten Abbauwerkzeuge (5) am Mantel und ggf. den Stirnseiten von quer zur Rotationsachse des Bohrkopfes rotierbar gelagerten Walzen (3, 4) angeordnet sind.
2. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbauwerkzeuge (2, 5) als Rollenmeißel ausgebildet sind.
3. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der bankrechten Längsmittelebene zwei Walzen (3, 4) rotierbar gelagert sind, deren axiale Länge zwischen 50 und 75%, vorzugsweise 60 bis 70%, des Radius des Bohrkopfes (1) beträgt.
4. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgeschalteten Rollenmeißel (5) am Mantel der Walzen (3, 4) mit zur Rotations- achse (14) der Walzen (3, 4) im Wesentlichen parallelen Rotationsachsen gelagert sind.
5. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Ab- stände (a) der am Mantel verteilt angeordneten Rollenmeißel (5) 75 bis 100% der radialen Abstände der Rollenmeißel (2) des Bohrköpfes betragen.
6. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach einem der An- Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (3, 4) zu einer Rotation von der Sohle zur Ortsbrust aufwärts antreibbar sind.
7. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (1) und/oder ein mit dem Bohrkopf (1) gekuppelter Träger (16) Räumwerkzeuge, insbesondere Schurren und/oder Klappschaufeln (17) für die Aufnahme von abgebautem Material tragen, welche über eine Abwurfstelle auf eine Abfördereinrichtung (13) bewegbar sind.
8. Vollschnittstreckenvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine schlitten- förmige Sohlenabstützung (7) in der vertikalen Langmittelebene der Vortriebsmaschine angeordnet ist, welche sich von einem der Ortsbrust (19) zugewandten Ende bis hinter die Projektion der Rotationsachse (14) der Walzen (3, 4) auf die Sohle erstreckt.
PCT/AT2007/000444 2006-09-20 2007-09-19 Vollschnittstreckenvortriebsmaschine Ceased WO2008034155A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1573/2006 2006-09-20
AT0157306A AT504281B1 (de) 2006-09-20 2006-09-20 Vollschnittstreckenvortriebsmaschine

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AT (1) AT504281B1 (de)
AU (1) AU2007299557A1 (de)
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