Bei der Zustandsüberwachung handelt es sich um eine proaktive Wartungsstrategie, die darauf abzielt, den Zustand und die Effizienz von Maschinen und Werkzeugen durch regelmäßiges Sammeln und Analysieren von Daten über den Zustand der Ausrüstung sicherzustellen. In diesem Leitfaden stellen wir Ihnen die wichtigsten Techniken und Vorteile vor, die Ihnen helfen, die Wartung zu optimieren und Ausfallzeiten in Ihrem Betrieb zu minimieren.

Wichtigste Erkenntnisse

• Die Zustandsüberwachung verbessert die betriebliche Effizienz, indem sie die proaktive Wartung erleichtert, ungeplante Ausfallzeiten verhindert und die Lebensdauer der Geräte verlängert.
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• Schlüsseltechniken der Zustandsüberwachung wie Thermografie, Druckprofilerstellung, Zyklussignaturverfolgung, Ölanalyse und Ultraschallüberwachung sind für die Erkennung potenzieller Ausfälle und die Optimierung von Wartungsstrategien unerlässlich.
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• Die erfolgreiche Implementierung von Zustandsüberwachungssystemen am Beispiel eines weltweit tätigen OEM, der sich auf Reinigungstechnologie spezialisiert hat und MATIX Smart Tooling einsetzt, zeigt erhebliche Kosteneinsparungen und ein verbessertes Anlagenmanagement durch Datenanalyse in Echtzeit.

Verständnis der Zustandsüberwachung

Die Zustandsüberwachung zielt darauf ab, Ausfallzeiten zu minimieren und den Wartungsaufwand zu optimieren, indem die vorhandenen Maschinen und Werkzeuge sorgfältig analysiert und klare Ziele festgelegt werden. Ein gut strukturiertes Zustandsüberwachungsprogramm erfordert eine sorgfältige Planung, die die Art der Anlagen und ihre Betriebsumgebung berücksichtigt.

Wie wir später bei der Implementierung der MATIX Smart Tooling Plattform durch Kärcher sehen werden, erfordert die Umstellung auf eine vorausschauende Instandhaltung eine strategische Überarbeitung der traditionellen Instandhaltungsansätze. Die MATIX ist ein Beispiel für ein umfassendes Lebenszyklusmanagement, das Folgendes umfasst:

• Planungsphase
• Betriebsphase
• Erhaltungsphase
• Stilllegungsphase.

Was ist Zustandsüberwachung?

Die Zustandsüberwachung ist eine proaktive Methode zur Gewährleistung der Anlagensicherheit und zur Verbesserung der betrieblichen Effizienz durch eine gezielte Wartung. Dieser Ansatz ist in verschiedenen Branchen wie der Fertigung, der Öl- und Gasindustrie, der Luftfahrt und der Energieerzeugung von großer Bedeutung.

Durch die frühzeitige Erkennung von Anlagenausfällen trägt die Zustandsüberwachung zur Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten bei und erleichtert die proaktive Wartung. Online-Zustandsüberwachungssysteme verfügen über Warnmechanismen, die auf übermäßigen Verschleiß und potenziellen Wartungsbedarf hinweisen, während elektrische Überwachungsmethoden dabei helfen, notwendige Präventivmaßnahmen zur Vermeidung von Systemausfällen zu bestimmen.

Der Kern der Zustandsüberwachung liegt in der Fähigkeit, unnötige Wartungsarbeiten zu vermeiden, indem Reparaturen nur dann geplant werden, wenn sie erforderlich sind, wodurch die Wartungskosten optimiert werden. Ungewöhnliche Schwingungsmuster in Maschinen können Defekte und potenzielle Ausfälle signalisieren, was die Schwingungsüberwachung zu einer entscheidenden Technik zur Erkennung von Anomalien macht.

Effektive Zustandsüberwachungsmethoden gewährleisten nicht nur die Langlebigkeit von Anlagen, sondern erhöhen auch die Sicherheit am Arbeitsplatz, indem sie potenzielle Gefahren erkennen, bevor sie zu Unfällen führen.

Wie funktioniert die Zustandsüberwachung?

Die Einrichtung eines Zustandsüberwachungsprogramms umfasst mehrere wichtige Schritte:

• Sammeln von Daten
• Installation von Sensoren
• Festlegung von Grundlinien
• Kontinuierliche Überwachung

Verschiedene Betriebsprozesssensoren werden eingesetzt, um Betriebsdaten in Echtzeit zu erfassen und eine effektive Überwachung des Anlagenzustands zu gewährleisten. Die erfassten Daten werden dann mithilfe von Algorithmen analysiert, um Maschinenausfälle und Wartungsbedarf vorherzusagen. Dieser Prozess ermöglicht eine fundierte Entscheidungsfindung, die ungeplante Ausfallzeiten reduziert, die betriebliche Effizienz steigert und Warnungen generiert.

Eine wirksame Zustandsüberwachung beruht auf der Analyse von Echtzeitdaten, um zeitnahe Wartungsentscheidungen zu treffen und die Systemzuverlässigkeit zu verbessern. Die Integration von prädiktiven Analysen, auf maschinellem Lernen basierenden Algorithmen und fortschrittlichen Datenmanagement-Tools stellt sicher, dass Unternehmen die umfangreichen generierten Daten verwalten und daraus verwertbare Erkenntnisse ableiten können.

Mit diesem ganzheitlichen Ansatz werden Instandhaltungsstrategien von reaktiv auf proaktiv umgestellt, was letztlich zu einem besseren Asset Management und zu Kosteneinsparungen führt.

Wichtige Techniken der Zustandsüberwachung

Die Zustandsüberwachung umfasst eine Vielzahl von Techniken, die auf die Bewertung des Zustands verschiedener Maschinen und Systeme zugeschnitten sind, einschließlich der Überwachung des Maschinenzustands und eines Zustandsüberwachungssystems. Jede Technik bietet spezifische Vorteile und eignet sich für bestimmte Anwendungen, die eine präzise Datenerfassung und Analyse des Maschinenzustands mithilfe von Zustandsüberwachungssoftware gewährleisten.

Die Auswahl der Sensoren und ihre strategische Platzierung in kritischen Bereichen sind entscheidend für eine genaue Datenerfassung. Die Echtzeit-Einsichten aus diesen Techniken können Ineffizienzen aufzeigen und Prozessverbesserungen erleichtern, indem sie bei der raschen Fehlerbehebung von Anlagen und dem Vergleich von Messungen helfen.

Thermografie

Bei der Thermografie werden Thermoelemente in Hohlräumen verwendet, um Temperaturschwankungen in Maschinen zu erkennen, die auf Überhitzung oder elektrische Fehler hinweisen können. Diese Technik ist entscheidend für die frühzeitige Erkennung von Problemen, da anormale Wärmemuster auf Probleme wie Lagerdefekte oder elektrische Fehlfunktionen hinweisen können.

Durch die Überwachung von Wärmemustern ermöglicht die Thermografie die frühzeitige Erkennung von überhitzten Komponenten, was eine rechtzeitige Wartung ermöglicht und größere Probleme verhindert. Diese nicht-invasive Methode liefert eine visuelle Darstellung des thermischen Zustands der Ausrüstung und erleichtert die Identifizierung und Behebung potenzieller Probleme durch Temperaturüberwachung.

Ölanalyse

Die Ölanalyse ist eine weitere wichtige Technik der Zustandsüberwachung, die sich auf den Zustand der Schmiermittel in den Maschinen konzentriert. Durch die regelmäßige Analyse von Ölproben können Wartungsteams Verschleißpartikel und Verunreinigungen aufspüren, die Aufschluss über den Zustand der Maschine und die Wirksamkeit der Schmierung geben. Diese Technik ist für die frühzeitige Erkennung von Verschleißerscheinungen und potenziellen mechanischen Ausfällen von entscheidender Bedeutung, da sie ein rechtzeitiges Eingreifen ermöglicht und den Ausfall von Anlagen verhindert.

Chemische Veränderungen in Schmierstoffen können auch auf zugrundeliegende Maschinenprobleme hinweisen, was die Ölanalyse zu einem wichtigen Bestandteil eines umfassenden Zustandsüberwachungsprogramms macht.

Überwachung mit Ultraschall

Bei der Ultraschallüberwachung werden Hochfrequenz-Schallwellen eingesetzt, um den Zustand von Maschinen zu beurteilen und mögliche Probleme zu erkennen. Mit dieser Technik lassen sich Defekte, Leckagen und Veränderungen der Reibungskräfte in der Anlage feststellen. Einer der Hauptvorteile der Ultraschallüberwachung besteht darin, dass sie eine frühzeitige Warnung vor der Verschlechterung von Maschinenteilen ermöglicht, so dass eine rechtzeitige Wartung möglich ist.

Die Ultraschallüberwachung erkennt hochfrequente Geräusche und identifiziert Anomalien, die von anderen Methoden möglicherweise übersehen werden, was den Wert einer umfassenden Zustandsüberwachungsstrategie erhöht.

Analyse von Motorstromkreisen

Die Motorstromkreisanalyse konzentriert sich auf die Erkennung von elektrischen Ungleichgewichten und Isolationsverschlechterungen in Elektromotoren. Diese Technik umfasst spannungs- und strombasierte Tests, die helfen, potenzielle Motorausfälle frühzeitig zu erkennen. Die Überwachung elektrischer Parameter wie Rotordrehzahl und Ungleichgewichte gewährleistet einen zuverlässigen Motorbetrieb, verhindert unerwartete Ausfallzeiten und reduziert die Wartungskosten.

Diese Methode ist besonders wichtig für die Erhaltung der Gesundheit von Elektromotoren, die in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

Weitere Techniken zur Zustandsüberwachung sind die Druckprofilerstellung und die Zyklussignaturverfolgung, die die Werkzeuginnendruckkurve pro Schuss analysieren, um Anomalien und Drift zu erkennen, und die Datenmuster von Schuss zu Schuss überwachen, um Unstimmigkeiten im Laufe der Zeit zu erkennen.  

Implementierung von Zustandsüberwachungssystemen

Durch die Einführung von Zustandsüberwachungssystemen können Wartungsstrategien von reaktiv auf proaktiv umgestellt werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer verbesserten Anlagenverwaltung führt. Dieser Wandel umfasst mehrere Schritte, darunter:

• Sammeln historischer Daten
• Installation von Sensoren
• Festlegung von Grundlinien
• Kontinuierliche Überwachung
• Überwachungssystem.

Die Anwendung dieser Praktiken verbessert die Wartungsplanung, vermeidet ungeplante Ausfallzeiten und verbessert die betriebliche Gesamteffizienz, wodurch letztlich kostspielige Ausfallzeiten minimiert werden.

Sammeln historischer Daten

Das Sammeln historischer Daten und die Analyse historischer Trends sind entscheidend für das Verständnis der bisherigen Leistung einer Maschine und für fundierte Wartungsentscheidungen. Zu diesen Daten gehören Wartungsprotokolle und relevante Herstellerunterlagen, die helfen, Verschleißmuster und Maschinenausfälle zu erkennen.

Die Analyse historischer Daten bildet die Grundlage für effektive Zustandsüberwachungspläne, indem sie Trends aufzeigt, die Aufschluss über zukünftige Wartungsstrategien geben. Mit diesem grundlegenden Schritt wird sichergestellt, dass das Zustandsüberwachungsprogramm auf einem umfassenden Verständnis der Betriebsgeschichte der Anlage aufbaut.

Installation von Sensoren zur Zustandsüberwachung

Das erweiterte Netzwerk von Sensoren umfasst:

• Temperatursensoren für die thermische Überwachung
• Drucksensoren für die Validierung des Materialflusses
• Kühlmitteldurchflusssensoren zur Überprüfung des Kühlsystems

Diese Sensoren liefern Echtzeitdaten, die für eine wirksame Zustandsüberwachung, rechtzeitige Wartungseingriffe und die Optimierung der Anlagenverwaltung entscheidend sind.

Festlegung von Grundlinien

Die Festlegung von Grundlinien beinhaltet:

• Festlegung normaler Betriebsbereiche für verschiedene Parameter, um eine wirksame Überwachung zu ermöglichen.
• Verlassen Sie sich auf die Erhebung historischer Daten, die eine Basis für Vergleiche bilden und helfen, Trends im Laufe der Zeit zu erkennen.
• Das Sammeln von Instandhaltungsdaten aus der Vergangenheit hilft Organisationen, Muster zu erkennen und zukünftige Überwachungsstrategien zu planen.

Grundlegende Messungen sind entscheidend für die Identifizierung typischer Betriebsbedingungen und ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Problemen, wenn Abweichungen auftreten. Dieser proaktive Ansatz stellt sicher, dass Wartungsmaßnahmen rechtzeitig und auf der Grundlage genauer Daten erfolgen.

Kontinuierliche Überwachung und Datenanalyse

Die kontinuierliche Überwachung erleichtert die Datenanalyse in Echtzeit, die für eine proaktive Wartung und betriebliche Erkenntnisse entscheidend ist. Kontinuierliche Überwachung und Datenanalyse bieten Echtzeiteinblicke in den Zustand der Anlagen, ermöglichen rechtzeitige Wartungsentscheidungen und verbessern die Systemzuverlässigkeit.

Die Integration fortschrittlicher Analysefunktionen, wie z. B. automatische Zykluszählung und Zeitmessung, umfassende Ausfallzeitanalyse mit Trendverfolgung und Überwachung der Gesamtanlageneffektivität (OEE), stellt sicher, dass Unternehmen die umfangreichen generierten Daten effektiv verwalten können.

Die Verwaltung der umfangreichen Daten, die von Zustandsüberwachungssystemen erzeugt werden, kann die Betreiber jedoch überfordern und eine rechtzeitige Analyse und Reaktion behindern. Geeignete Datenmanagement-Tools sind unerlässlich, um eine Überforderung zu vermeiden und um aus den Daten verwertbare Erkenntnisse zu gewinnen.

Die Verfolgung der Leistung in Echtzeit durch Zustandsüberwachung führt zu einer besseren Entscheidungsfindung hinsichtlich der Ressourcenzuweisung und optimierter Wartungsstrategien. Die Nutzung fortschrittlicher Analysefunktionen führt zu erheblichen Verbesserungen bei der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Anlagen.

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Vorteile der Zustandsüberwachung

Die Bedeutung der Zustandsüberwachung liegt in ihrer Fähigkeit, Ausfälle frühzeitig zu erkennen und dadurch Ausfallzeiten zu vermeiden und Kosten für die Lagerung von Ersatz zu sparen.

Die Einführung der Zustandsüberwachung führt zu einer erheblichen Verbesserung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Anlagen, was letztlich die betriebliche Effizienz und Sicherheit erhöht.

Verhindern ungeplanter Ausfallzeiten

Die Zustandsüberwachung ermöglicht die frühzeitige Erkennung potenzieller Ausfälle, was bei der Planung von Wartungsarbeiten hilft und unerwartete Anlagenstillstände verhindert. Die Überwachung des Anlagenzustands in Echtzeit erkennt frühzeitige Anzeichen von Verschleiß oder Fehlfunktionen und ermöglicht rechtzeitige Reparaturen. Durch diesen proaktiven Wartungsansatz werden unerwartete Anlagenausfälle und Betriebsstillstände erheblich reduziert.

So konnte Kärcher nach der Einführung des MATIX einen deutlichen Rückgang der Ausfallzeiten verzeichnen, was zu einer höheren Produktivität beitrug.

Verlängern Sie die Lebensdauer der Ausrüstung

Die Zustandsüberwachung erleichtert die frühzeitige Erkennung mechanischer Probleme in rotierenden Maschinen, wodurch die Lebensdauer der Maschinen erheblich verlängert wird. Das Erkennen von Problemen und deren Behebung, bevor sie eskalieren, verlängert die Lebensdauer der Maschinen und reduziert den Ersatzbedarf.

Eine regelmäßige Überwachung ermöglicht rechtzeitige Reparaturen und sorgt dafür, dass die Maschinen über einen längeren Zeitraum hinweg effizient funktionieren. Dieser proaktive Ansatz der vorbeugenden Wartung trägt dazu bei, die Gesundheit der Ausrüstung und die betriebliche Effizienz zu erhalten.

Optimieren Sie die Wartungskosten

Die Einführung von MATIX Smart Tooling hat bei Kärcher zu einer Senkung der Wartungskosten geführt, da es gezieltere und effektivere Wartungsstrategien ermöglicht. Die Senkung der Instandhaltungskosten ist eine wesentliche Voraussetzung für die Verbesserung der Gesamtrentabilität und -effizienz in industriellen Betrieben.

Die Einführung der Zustandsüberwachung optimiert die Ressourcenzuweisung, vermeidet unnötige Reparaturen und verlängert die Lebensdauer der Geräte. Diese Optimierung führt zu erheblichen Kosteneinsparungen und verbesserter Wartungseffizienz.

Verbesserung der betrieblichen Effizienz

Bessere Wartungsplanung durch zustandsorientierte Wartungsüberwachung verbessert die betriebliche Gesamteffizienz und unterstützt eine effiziente Wartung. Die genaue Planung von Wartungsaktivitäten durch Zustandsüberwachung minimiert Unterbrechungen und maximiert die Produktivität.

Eine verbesserte betriebliche Effizienz wird durch eine proaktive Wartungsplanung erreicht, die zu einer höheren Produktivität und reibungsloseren Arbeitsabläufen führt. Die Implementierung der Zustandsüberwachung stellt sicher, dass die Wartungsteams potenzielle Probleme angehen können, bevor sie zu erheblichen Störungen führen, was letztlich die Gesamteffizienz des industriellen Betriebs erhöht.

Verbesserung der Sicherheit

Die Zustandsüberwachung hilft nicht nur bei der Verhinderung von Ausfällen, sondern erhöht auch die Sicherheit am Arbeitsplatz, indem sie die Wahrscheinlichkeit von gefährlichen Situationen, die durch Fehlfunktionen der Ausrüstung entstehen, verringert. Die frühzeitige Erkennung gefährlicher Zustände durch Zustandsüberwachung mindert die Risiken und erhöht die Sicherheit am Arbeitsplatz.

Regelmäßige Überwachung und Wartung können Unfälle verhindern, indem sie Sicherheitsmängel aufzeigen, bevor sie sich zu ernsthaften Problemen auswachsen. Dieser proaktive Wartungsansatz gewährleistet sicherere Inspektionsroutinen und verringert den Bedarf an reaktiver Wartung, was zu einem sichereren Arbeitsumfeld beiträgt.

Fallstudie: Die Implementierung von MATIX Smart Tooling bei Kärcher

Die Implementierung der MATIX Smart Tooling Plattform durch Kärcher zeigt die transformative Wirkung der IoT-fähigen vorausschauenden Wartung auf den industriellen Internetbetrieb.

Durch die Integration von Kühlmitteldurchflusssensoren mit MATIX Smart Tooling im italienischen Werk Quistello war Kärcher in der Lage, den Zustand der Anlagen in Echtzeit mit intelligenten Geräten zu überwachen, was zu geringeren Ausfallzeiten, einer längeren Lebensdauer der Anlagen und erheblichen Kosteneinsparungen führte.

Diese Fallstudie hebt die praktischen Vorteile von Zustandsüberwachungslösungen hervor und bietet eine Vorlage für andere Unternehmen, die ihre Wartungsstrategien verbessern möchten.

Implementierung der technischen Lösung

Kärcher hat MATIX Smart Tooling mit integrierten Kühlmitteldurchflusssensoren bei 500 Werkzeugen in seiner Produktionsstätte in Quistello (Italien) eingesetzt und damit seine Produktionsüberwachung revolutioniert. Der MATIX Box IoT Sensor, ein auf Beschleunigungssensoren basierendes System, erkennt Stöße und Verschiebungen, um Produktionszyklen zu zählen und liefert Echtzeitdaten zur Werkzeugnutzung und Prozessstabilität.

Die Plattform unterstützt mehrere Optimierungsvektoren, darunter Single-Minute Exchange of Dies (SMED) und Multi-Press-Optimierung, und steigert so die Produktionseffizienz. Die Integration von Kühlmitteldurchflusssensoren in MATIX Smart Tooling ermöglicht die Überwachung und Optimierung in Echtzeit und gewährleistet effiziente und zuverlässige Produktionsprozesse.

Vorteile der vorausschauenden Wartung

Die Einführung von MATIX führte zu folgenden Ergebnissen:

• Geringere Ausfallzeiten durch verbesserte Wartungsplanung und frühzeitige Erkennung potenzieller Geräteausfälle.
• Verlängerte Lebensdauer der Geräte durch ständige Leistungsüberwachung und proaktive Wartung.
• Jährliche Gesamteinsparungen in Höhe von 225.000 € bei 25 Geräten aus dem ersten Pilotprogramm, wodurch die Gesamtbetriebskosten erheblich gesenkt wurden.

Das Programm führte zu einer beträchtlichen Kostenvermeidung von 9.000 € pro Werkzeug pro Jahr und ermöglichte eine schnelle Amortisierung der Investition mit einer Amortisationszeit von nur drei Monaten.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zustandsüberwachung eine wichtige Strategie zur Verbesserung der Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit industrieller Abläufe darstellt. Durch den Einsatz von Techniken wie Schwingungsanalyse, Ölanalyse, Thermografie, Ultraschallüberwachung und Motorstromkreisanalyse können Unternehmen potenzielle Probleme proaktiv angehen und den Wartungsaufwand optimieren.

Durch die Einführung eines umfassenden Zustandsüberwachungssystems werden Wartungsstrategien von reaktiv auf proaktiv umgestellt, was zu erheblichen Kosteneinsparungen und betrieblichen Verbesserungen führt.

Die Fallstudie über die Implementierung von MATIX Smart Tooling bei Kärcher unterstreicht die praktischen Vorteile von Zustandsüberwachungslösungen und bietet eine Roadmap, der andere Unternehmen folgen können. Die Einführung der Zustandsüberwachung ist nicht nur ein technologisches Upgrade, sondern ein strategischer Wandel hin zu intelligenteren, sichereren und effizienteren industriellen Abläufen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Zustandsüberwachung?

Die Zustandsüberwachung ist für die Aufrechterhaltung der Anlagensicherheit und die Verbesserung der betrieblichen Effizienz von entscheidender Bedeutung, da sie eine frühzeitige Erkennung von Anlagenausfällen und eine proaktive Wartung zur Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten ermöglicht.

Wie funktioniert die Zustandsüberwachung?

Die Zustandsüberwachung funktioniert durch die Erfassung von Echtzeitdaten durch Sensoren, die Erstellung von Basislinien und die kontinuierliche Analyse dieser Informationen, um potenzielle Maschinenausfälle und Wartungsanforderungen vorherzusagen. Dieser proaktive Ansatz gewährleistet eine optimale Betriebseffizienz.

Was sind die wichtigsten Vorteile der Zustandsüberwachung?

Die Zustandsüberwachung bietet bedeutende Vorteile wie die Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten, die Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen, die Optimierung von Wartungskosten, die Steigerung der betrieblichen Effizienz und die Verbesserung der Sicherheit am Arbeitsplatz. Diese Vorteile tragen insgesamt zu einem zuverlässigeren und kostengünstigeren Betrieb bei.

Welche Techniken werden bei der Zustandsüberwachung eingesetzt?

Bei der Zustandsüberwachung werden Techniken wie Schwingungsanalyse, Ölanalyse, Thermografie, Ultraschallüberwachung und Motorstromkreisanalyse eingesetzt, um den Zustand verschiedener Maschinen und Systeme effektiv zu beurteilen. Jede Methode ist speziell darauf ausgerichtet, bestimmte Aspekte der Anlagenleistung zu erfassen.

Wie hat Kärcher von der Einführung von MATIX Smart Tooling profitiert?

Kärcher profitierte von der Implementierung von MATIX Smart Tooling durch geringere Ausfallzeiten, eine verlängerte Lebensdauer der Geräte und spürbare Kosteneinsparungen. Diese Lösung ermöglichte die Überwachung und Optimierung in Echtzeit und verbesserte die Wartungsplanung und die allgemeine betriebliche Effizienz.

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