Rexroth 4EE - Rexroth for Energy Efficiency - The Drive & Control Company
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Rexroth 4EE – Rexroth for Energy Efficiency The Drive & Control Company
2
4 wirksame Hebel
für mehr Effizienz
Die Hebel an der richtigen Stelle ansetzen:
Rexroth fasst systematisch die Potenziale
aller Antriebs- und Steuerungstechnologien
für eine höhere Energieeffizienz von Maschi-
nen und Anlagen zusammen. Damit eröffnen Energy Efficient
die Rexroth 4EE in sämtlichen Phasen des Components –
Maschinenlebenszyklus alle Möglichkeiten, Produkte und Systeme
nachhaltig effizienter zu arbeiten. mit optimiertem
Wirkungsgrad
Von der Konzeption bis zur
Inbetriebnahme, vom täglichen
Betrieb bis zur Modernisierung:
In allen Phasen des Maschinen-
lebenszyklus bestehen gute
Chancen, die Energieeffizienz
deutlich zu verbessern. In komple-
xen Systemen bringen aber isolierte
Einzelmaßnahmen meist nur sehr
geringe Fortschritte. Der wesent-
liche Erfolgsfaktor für eine nach-
haltige Effizienzsteigerung: ein
systematischer Ansatz, der die
Wechselwirkungen aller Techno-
logien und das Zusammenspiel
sämtlicher Faktoren berücksichtigt.
In einzelnen Abschnitten
des Maschinenlebens-
zyklus bestehen
unterschiedlich große
Konzeption Konstruktion
Möglichkeiten,
energieeffiziente Maß-
nahmen zu ergreifen.
3
Energy Recovery – Energy on Demand – Energy System Design –
Rückspeisung und bedarfsgesteuerter systemische Gesamt-
Speicherung über- Energieeinsatz, betrachtung, perfekte
schüssiger Energie Stand-by-Modus Projektierung, Simula-
tion und Beratung
Rexroth hat darum die Potenziale nutzen Speicher-Lade-Schaltungen Energy System Design umfasst
sämtlicher Antriebs- und Steue- und rückspeisefähige Versorgungs- die systemische Gesamtbetrach-
rungstechnologien in vier mächtigen geräte diese Energie, um sie ande- tung von der Analyse über die
Hebeln – Rexroth 4EE – gebündelt: ren Verbrauchern im System zuzu- Simulation, Projektierung und
führen, sie für den nächsten Zyklus Beratung bis zur Optimierung der
Energy Efficient Components in einen Zwischenspeicher zu laden Prozessabläufe durch intelligente
reduzieren mit optimiertem Wir- oder sie in das Stromnetz einzu- Steuerungen.
kungsgrad den Energieverbrauch speisen.
bei jeder Bewegung. Sie bilden die
Basis für sparsame mechatronische Energy on Demand ruft immer
Systemlösungen. nur so viel Energie ab wie aktuell
benötigt. Dieser bedarfsgesteuerte
Energy Recovery speichert über- Energieeinsatz nutzt intelligente
schüssige Energie, die durch Ab- Regelungsstrategien, die die jewei-
bremsen entsteht. Je nach Anwen- ligen Besonderheiten der Antriebs-
dung und Rahmenbedingungen technologien berücksichtigen.
Engineering Inbetriebnahme Produktion/Betrieb Modernisierung
n
öglichkeite
E n e r g i e e f f iz i e n t e G e s t al tungsm
4
Mehr Effizienz bei höherer
Produktivität in allen Märkten
Energiekosten beeinflussen die
Total Cost of Ownership bis zu
50 Prozent, häufig zu 70 Prozent
und bei einer ganzen Reihe von
Maschinen und Anlagen sogar zu
90 Prozent. Eine höhere Ener-
gieeffizienz senkt darum die
Betriebskosten dauerhaft und Erneuerbare Energiegewinnung:
schnell. verantwortungsvoller Umgang mit
Ressourcen
Höherer Wirkungsgrad, effizien- Leistungsfähige Getriebe und
terer Einsatz von Energie und Antriebslösungen erhöhen den
niedrigerer Verbrauch: Mit dem Wirkungsgrad von Wind-, Sonnen-
Einsatz der Rexroth 4EE können und Meeresenergieanlagen nach-
Anwender die Betriebskosten und haltig und tragen zu einem
damit die Total Cost of Ownership schonenden Umgang mit unseren
aller Maschinen und Anlagen Ressourcen bei. Gleichzeitig leistet
entscheidend verringern. Dabei Rexroth damit einen wichtigen
wirken die Rexroth-Hebel im Beitrag, die Emission des klima-
gesamten Spektrum von Anlagen schädlichen CO2 schon bei der
zur Gewinnung erneuerbarer Stromerzeugung zu reduzieren.
Energien über die Fabrikautoma-
tion und Anlagenausrüstung bis In industriellen Anwendungen
zu mobilen Anwendungen. verbessern Rexroth 4EE den Ein wichtiger Vorteil: Die Rexroth
effizienteren Umgang mit Energie 4EE nutzen bereits serienreife
bei mindestens gleich hoher Pro- Produkte und Technologien.
duktivität. Das senkt die Total Darum können Maschinenher-
Cost of Ownership über die steller und Anwender sie sehr
gesamte Maschinenlebensdauer schnell in neuen Konzepten um-
und wirkt sich unmittelbar auf setzen oder in installierten Ma-
die Stückkosten aus. schinen nachrüsten.
Effizienter Energieeinsatz bei Reduzierter Energieverbrauch:
höchster Produktivität in der Fabrik- Verringerung der Emissionen
automation und Anlagenausrüstung mobiler Arbeitsmaschinen
Einen geringeren Treibstoffver- Damit sorgt Rexroth von der Ener-
brauch mobiler Arbeitsmaschinen giegewinnung über industrielle Erfahren Sie auf den
und Nutzfahrzeuge ermöglicht Produktionsprozesse bis zu mobi- folgenden Seiten mehr,
Rexroth mit speziell auf die len Anwendungen für eine durch- wie Rexroth 4EE in Fabrik-
Herausforderungen abgestimmten gängig positive Energiebilanz. automation und Anlagen-
Produkten und Lösungen. Der ausrüstung sowie in
niedrigere Verbrauch senkt gleich- mobilen Arbeitsmaschinen
zeitig die Abgasemissionen. wirkt.
6 4EE | Fabrikautomation und Anlagenausrüstung
Energy Efficient Components:
mehr Kraft mit weniger Energie
Leistung ergibt sich aus Kraft
mal Weg. Die Wege sind durch
den Prozess vorgegeben. Für die
notwendige Kraft stellt Rexroth
im Wirkungsgrad optimierte
Antriebslösungen aller Techno
logien zur Verfügung. Sie senken
den Energieverbrauch bei jeder
Bewegung.
Leistungsstarke Werkzeug-
maschinen für die spanende
Fertigung steigern ihre
Effizienz durch Rexroth-
Komponenten und -Lösun-
gen unmittelbar. Beispiel für
eine WZM mit zwei 40-kW-
Spindeln: Im Wirkungsgrad
optimierte Servomotoren,
drehzahlvariable Pumpenan-
triebe, elektrisch/hydrau-
lische Rekuperation sowie
bedarfsgerecht geregelte
Pneumatik und eine kon-
tinuierliche Bewegungs- Leistungsregelung über IndraDrive Mi kombiniert
führung reduzieren den energieoptimierte Verstell- Regelelektronik und Servo-
Energieverbrauch um bis zu pumpen ohne Drosselver- motor in einer ultrakompak-
35 Prozent – das senkt die luste im Energiestrang. ten Einheit. Dabei nutzt die
Stückkosten bei jedem Regelelektronik die Mantel-
Zyklus. fläche des Servomotors als
Kühlelement und reduziert
das Gesamtvolumen um
über 50 Prozent.
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Mit innovativer Polschuhtechnik Im Wirkungsgrad nochmals
steigert Rexroth den Wirkungs- verbesserte Axialkolbenpum-
grad von Servomotoren auf über pen erhöhen die Effizienz von
95 Prozent. Motorintegrierte Hydraulikaggregaten. In der
Antriebe reduzieren den Schalt- Pneumatik reduzieren komplette
schrankbedarf um bis zu 50 Pro- Zylinder-/Ventileinheiten Druck-
zent und senken so die notwendige verluste. Besonders leichte und
Kühlleistung. Außerdem verrin- kompakte Ventile können Kon-
gern sie den Verkabelungsaufwand strukteure im direkten Umfeld
um bis zu 85 Prozent. der Aktoren platzieren. Das ver-
kürzt die Schlauchlängen und
Leichtlaufdichtungen senken den die zu bewegenden Massen.
Reibungswiderstand von Linear-
führungen um bis zu 50 Prozent. Ob elektrisch, hydraulisch,
Gerade bei vertikalen Achsen re- mechanisch oder pneumatisch:
duzieren innovative Werkstoff Energieeffiziente Komponenten
kombinationen das Gewicht. Das von Rexroth bieten mehr Kraft
spart Antriebsleistung und damit mit weniger Energie – für jede
Energie. Bewegung.
Die kompakte Abmessung
der Ventilserie LS04 erlaubt
die Platzierung im direkten
Umfeld der Aktoren mit
kurzen Schlauchlängen
und damit sparsamere
Maschinendesigns.
Gewichtsersparnis redu- Wälzlagertechnologie mit
ziert die zu bewegenden geringerem Reibungs-
Massen und damit die koeffizienten sowie Leicht-
notwendige Antriebsleis- laufdichtungen reduzieren
tung, insbesondere bei die notwendige Antriebs-
vertikalen Achsen. leistung und senken so den
Verbrauch.
8 4EE | Fabrikautomation und Anlagenausrüstung
Energy Recovery:
Energie effektiv zurückgewinnen
Vorhandene Energien effizient Warum neue Energie zuführen, schen Motoren in den Generator-
nutzen: Rexroth eröffnet mit wenn an anderer Stelle im System betrieb durch rückspeisefähige
Systemlösungen für die Energie im Überfluss ungenutzt Versorgungsgeräte gewinnt die
Rückgewinnung von bislang abfließt? Nach jeder Beschleuni- bislang ungenutzten Bremsener-
ungenutzten Bremsenergien gung muss eine Achse wieder ab- gien zurück und stellt sie an
neue Perspektiven und bremsen. Ein Potenzial, das bislang anderer Stelle bedarfsgerecht
realisiert damit erhebliche viel zu wenig ausgeschöpft wird, zur Verfügung.
Energieeinsparungen. denn diese Energie wird häufig
vernichtet und ungenutzt als Auch in der Hydraulik sorgen der
Wärme abgegeben. geregelte Wechsel von Pumpen in
den Motorbetrieb und die Integra-
In der Fabrikautomation erschließt tion von Speichern in den Kreislauf
Rexroth über den Austausch pen- für eine Rückgewinnung über-
delnder Prozessenergien – auch schüssiger Energien. Beim nächsten
zwischen den verschiedenen An- Beschleunigungsvorgang stehen
triebstechnologien – deutliche sie wieder bereit, den Gesamt-
Effizienzsteigerungen. Die intelli- energiebedarf zu reduzieren – bei
gente Umschaltung von elektri- jedem Zyklus.
Durch den Einsatz eines
drehzahlvariablen Pumpen-
antriebs, hocheffizienter
Servomotoren, rückspeise-
fähiger Antriebe und der
elektrisch/hydraulischen
Rekuperation sinkt der
Energieverbrauch bei
einer Abkantpresse mit
1.000 kN Presskraft um
bis zu 45 Prozent.
Einsatz von Speichern
mit entsprechenden Lade-
schaltungen in Pressen-
anwendungen zur Nutzung
potenzieller und kinetischer
Energien.
Feinfühlige Pneumatik- 9
Druckregelung durch die
Kombination digitaler
Regelelektronik mit
innovativer Proportional-
ventiltechnik senkt den
Luftverbrauch um bis zu
25 Prozent.
Energy on Demand:
immer nur so viel wie notwendig
Das perfekte Zusammenspiel weniger Energie aus – bei gleicher
energieeffizienter Komponenten Maschinenleistung. Elektropneu-
aller Antriebstechnologien stößt matische Druckregelventile regeln
mit intelligenten Regelungen in den Luftverbrauch nach Bedarf
neue Dimensionen der Energie- und teilen dazu die Bewegung in
effizienz vor. Sie rufen stets nur verschiedene Phasen auf. Das
so viel Energie ab, wie der Prozess Ergebnis: bis zu 25 Prozent weniger
aktuell benötigt, und sparen damit Luftverbrauch.
Blindleistung.
Die Regelung zahlreicher bisher
Rexroth berücksichtigt in den in konstant hohen Drehzahlen
einbaufertigen Lösungen die arbeitenden Pumpen- und Lüfter-
spezifischen Besonderheiten der antrieben birgt ein enormes
jeweiligen Antriebstechnologien. Einsparpotenzial. Wirtschaftliche
In Maschinen und Anlagen bietet Das verbindet kurze Ansprech- Servoantriebe und Frequenzum-
die intelligente Bedarfssteuerung zeiten mit einem abgesenkten Ver- richter senken den Energiever-
von bisher ungeregelten Antrie- brauch und sorgt für eine mindes brauch schnell und nachhaltig.
ben ein schnell erschließbares tens gleich hohe Produktivität. Dabei setzt Rexroth auf offene
Potenzial zur Effizienzsteigerung. So erzeugen drehzahlvariable Schnittstellen in Hard- und
Pumpenantriebe bedarfsgenau die Software und ermöglicht die
Energie in Hydrauliksystemen. Sie Integration in nahezu jede Auto-
kommen mit bis zu 50 Prozent matisierungsarchitektur.
Drehzahlgeregelte
Hydraulikpumpen mit
Servoantrieben und
Frequenzumrichtern
reduzieren Energiever-
brauch und Geräusch.
10 4EE | Fabrikautomation und Anlagenausrüstung
Energy System Design:
Effizienz mit System
Von der Konzeptidee bis zur Die komfortablen Auslegungstools
Inbetriebnahme und Optimie- für elektrische Antriebe, Hydraulik,
rung im Arbeitsalltag: Rexroth Pneumatik sowie Montage und
unterstützt Konstrukteure und Lineartechnik erschließen den
Anwender über den gesamten Konstrukteuren das gesamte Spek-
Prozess mit innovativen trum der fein skalierten Rexroth-
Software-Werkzeugen und Produkte. Die Programme
einer intensiven Beratung. berücksichtigen die Leistungsan-
forderungen an die jeweilige
Bewegung und berechnen für alle
Technologien die ideale Kombina-
tion. Innovative Verbrauchsrechner
zeigen schon in dieser Phase, wie
viel Energie die Automationslösung
im späteren Betrieb benötigt.
Ein einzigartiger Vorteil: das tiefe
physikalische Verständnis von
Rexroth für die Stärken aller
Antriebstechnologien. Selbstent-
wickelte Simulationsprogramme
berücksichtigen die Besonder-
heiten der Fluidtechnik. Schon im
Vorfeld der Konstruktion können
die Spezialisten damit realistisch
die Leistung verschiedener Kon-
zepte bestimmen und vergleichen.
Mit der umfassenden, technologie-
neutralen Beratung unterstützt
Rexroth weltweit Hersteller und
Anwender bei der Wahl der besten
Antriebslösung für jede Bewegung.
Ganz gleich ob Sie eine einfache oder komplexere Antriebsaufgabe lösen
möchten – IndraSize, das komfortable Programm zur Antriebsdimensionierung,
führt Sie in kürzester Zeit zielsicher zum optimalen Antrieb für Ihre Maschine.11
Hocheffiziente Verbrauchsreduzierung durch
Bündelung unterschiedlicher Maßnahmen:
von der mechatronischen Gesamtbetrachtung über
innovative energieeffiziente Produkte aller Technolo-
giefelder bis zu Taktzeit- und Energieanalysetools.
Die detaillierte Analyse der Maschinenabläufe durch
zeitsynchrone Prozessdatenaufzeichnung zeigt Opti-
mierungspotenziale auf.
Energieeinsparung am Beispiel einer Thermoformmaschine:
Die Optimierung des Bewegungsprofils reduziert den Energieverbrauch – und das bei
gleicher Produktivität.
Konventionelles
Bewegungsprofil
Stempel 1
Optimiertes
Auch im täglichen Betrieb helfen Bewegungsprofil
innovative, bereits in die Steue- t
rungen integrierte Tools und Übersichtsdiagramme für Maschine und Prozess
Funktionalitäten, den Energie- tragen dazu bei, eine optimale und gleichbleibende
verbrauch zu reduzieren und die Maschinennutzung zu erreichen.
Konventionelles
Zykluszeiten zu optimieren. Als Bewegungsprofil
Stempel 2
Automatisierungspartner sorgt Optimiertes
Bewegungsprofil
Rexroth für Effizienz mit System.
t
Konventionelles
Bewegungsprofil
Energie
Optimiertes
Bewegungsprofil
t
Thermoformmaschine mit 2-Stempel-Knie- Die Visualisierung des Energieaufwands während
hebemechanismus. des Prozesses kann auf energetisch kritische Bear-
beitungen hinweisen.12 4EE | Mobile Arbeitsmaschinen
Energy Efficient Components:
Effiziente Axialkolbenmaschinen senken Verbrauch
Rexroth 4EE bieten volle
Leistung bei weniger Ver-
brauch. Intelligente Lösungen
und effiziente Komponenten
senken den Kraftstoffver-
brauch und die Emissionen
von mobilen Arbeitsmaschi-
nen und Nutzfahrzeugen
nachhaltig.
Ob in Land- und Forstwirtschaft, Speziell zur Anwendung in Nutz- verbrauch mobiler Arbeitsmaschi-
rund um den Bau, in Nutzfahr- fahrzeugen entwickelte Axial- nen zu senken und deren Schad-
zeugen oder in der Fördertechnik: kolben-Verstellpumpen wie die stoffausstoß zu reduzieren. Der
Meist treibt ein Verbrennungs- A17VO stellen bedarfsgerecht Fahrantrieb besteht aus einer
motor die Arbeitshydraulik und immer die tatsächlich benötigte Verstellpumpe A4VG der neuen
den hydrostatischen Fahrantrieb Fördermenge für die entsprechende Baureihe 40 und einem Hydraulik-
an. Der Wirkungsgrad der Anwendung zur Verfügung und motor A6VM der neuen Baureihe
Hydraulikpumpen und -motoren bieten so eine optimale Energie- 71. Diese Einheiten arbeiten mit
beeinflusst entscheidend den effizienz bei gleichzeitiger Höchst- einem um 50 bar auf 450 bar
Kraftstoffverbrauch. Energieeffi- leistung. erhöhten Nenndruck und einem
ziente Axialkolbenmaschinen der auf 500 bar gesteigerten Höchst-
neuesten Generation fordern dem Auch der neue Hochleistungsfahr- druck. Das Ergebnis: höhere
Hauptmotor weniger Leistung ab antrieb von Rexroth leistet einen Leistungsdichte für eine gesteigerte
und senken so die Betriebskosten wichtigen Beitrag, den Kraftstoff- Energieeffizienz.
deutlich.
Axialkolbenpumpe A17VO Axialkolbenpumpe A4VG Verstellmotor A6VM13
Energy Recovery:
Energien effektiv zurückgewinnen
Vorhandene Energien effizient
nutzen: Rexroth eröffnet mit
Systemlösungen für die
Rückgewinnung von bislang
ungenutzten Bremsenergien
neue Perspektiven und
realisiert damit erhebliche
Energieeinsparungen.
Warum neue Energie zuführen, energie in einem hydraulischen Das Hydrostatisch Re-
wenn an anderer Stelle im System Speicher und speist sie über eine generative Bremssystem
HRB kann in mobilen
Energie im Überfluss ungenutzt intelligente Regelung beim Arbeitsmaschinen und
abfließt? Gerade bei mobilen Beschleunigen wieder in den An- Nutzfahrzeugen den Kraft-
stoffverbrauch um bis zu
Arbeitsmaschinen und Nutzfahr- triebsstrang ein. 25 Prozent reduzieren.
zeugen, die häufig abbremsen und
wieder anfahren, reduziert das Das aus Serienkomponenten beste-
Hydrostatisch Regenerative Brems- hende System nutzt die hohe
system HRB von Rexroth den Leistungsdichte der Hydraulikspei-
Energieverbrauch deutlich. Als cher und hat in Praxisversuchen
paralleles oder serielles System bereits Verbrauchssenkungen von
speichert das HRB die Brems bis zu 25 Prozent nachgewiesen.
Der Fahrzyklus von Abfall-
sammelfahrzeugen mit
extrem kurzen Strecken
eignet sich ideal für Ener-
gieeinsparungen durch
HRB. Ein weiteres Plus:
Das System lässt sich auf
Grund des geringen Platz-
bedarfs einfach in beste-
hende Fahrzeugkonzepte
integrieren.14 4EE | Mobile Arbeitsmaschinen
Energy on Demand:
verbrauchsarme Idealtemperatur
Die weltweit verschärften Emis-
sionsvorschriften stellen hohe
Anforderungen an das gesamte
Motormanagement. Der Motor
muss so schnell wie möglich die
optimale Betriebstemperatur
erreichen und halten. Maßge-
schneiderte Hydrostatische
Lüfterantriebe von Rexroth über-
nehmen diese Aufgabe überaus
effizient und senken darüber
hinaus den Verbrauch um bis
zu fünf Prozent.
Die intelligenten hydrostatischen Ein weiterer Vorteil: Durch die
Lüfterantriebe stellen unabhängig mechanische Entkoppelung von
von Fahrtwind und der Drehzahl Verbrennungsmotor und Kühler
des Verbrennungsmotors bedarfs- können Fahrzeughersteller den
gerecht die notwendige Kühlleis- Kühler optimal platzieren und
tung für die abgasarme Verbren- den begrenzten Bauraum optimal
nung bereit. Ein speziell für den nutzen.
Lüfterantrieb optimiertes CAN-
Bus-fähiges Steuergerät wertet alle Gerade in rauer Umgebungen leis-
wichtigen Temperaturparameter ten die hydrostatischen Lüfteran-
für Kühlwasser, Öl, Ladeluft sowie triebe eine wichtige Zusatzfunk-
Abgasrückführung aus und regelt tion: Über einen Reversierblock
eine verstellbare Axialkolben- ändert der Lüftermotor kurzzeitig
Verstellpumpen/Zahnradmotor- die Drehrichtung und erzeugt
Energiesparend und flexi-
bel: Geregelte hydrostati- kombination. Druckluft, um die Kühllamellen
sche Lüfterantriebe helfen zu reinigen. Damit arbeitet der
strenge Emissionswerte
Im Vergleich zu rein mechanischen Kühler stets mit höchstem Wir-
einzuhalten.
Riemenantrieben erreicht diese kungsgrad und hält den Verbren-
Kombination Kraftstoffeinspa- nungsmotor energieeffizient auf
rungen von bis zu fünf Prozent. optimaler Betriebstemperatur –
auch auf Baustellen oder im land-
wirtschaftlichen Einsatz.15
Energy System Design:
konstruktive Sparsamkeit
Gerade in der Konzeptions- Das Zusammenwirken verschie- heiten der Fluidtechnik. Sie bilden
und Konstruktionsphase dener Komponenten, die ideale schon in der Konstruktionsphase
haben Hersteller das größte Systemkonfiguration und der Ein- realistisch das Zusammenspiel
Potenzial, den Verbrauch bau in die mobile Arbeitsmaschine: aller Komponenten ab. Vor allem
nachhaltig zu senken. Rexroth Die Rexroth-Spezialisten in den hat Rexroth Zugriff auf die einzig-
unterstützt sie dabei mit branchenorientierten Anwendungs- artige Elektronikkompetenz der
Know-how und modernsten zentren bündeln weltweite Appli- Bosch-Gruppe und bietet ein
Software-Programmen. kationserfahrung. Höchste Energie- breites Spektrum an speziell für
effizienz für geringeren Verbrauch den robusten Einsatz konzipierten,
ist dabei eine Kernkompetenz. vibrations- und schockfesten
elektronischen Steuergeräten.
Rexroth berät Sie bei der Konfigu-
ration maßgeschneiderter Lösun- Von der ersten Idee bis zur Serien-
gen, die den Verbrauch und die montage sorgt Rexroth als
Emissionen senken. Umfangreiche Systempartner für konstruktive
Auslegungstools und modernste Sparsamkeit und hilft Maschinen-
Simulationsprogramme berück- herstellern, den Verbrauch zu
sichtigen die spezifischen Besonder- senken.Bosch Rexroth AG 97816 Lohr am Main Germany info@boschrexroth.de www.boschrexroth.com/ energieeffizienz Printed in Germany RD 08503/04.09 ersetzt RD 08503/11.08
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