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1、東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)(論文)題目:皮帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)姓名:學(xué) 號(hào):專(zhuān)業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)習(xí)中心:住址:電話(huà):Email:開(kāi)題日期:2017 年 月日指導(dǎo)教師:V設(shè)計(jì)(論文)題目設(shè)計(jì)(論文)類(lèi)型(劃“/)工程設(shè)皮帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用研開(kāi)發(fā)研 基礎(chǔ)研究究其它一、本課題的研究目的和意義皮帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的無(wú)端輸送帶輸送貨物的機(jī)械。它結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、造價(jià)低、運(yùn)輸距離長(zhǎng),而且有很高的生產(chǎn)率。主要用于冶金、 采礦、煤炭、電站、港口以及 工業(yè)企業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)科學(xué)技術(shù)的不 斷發(fā)展,皮帶式輸送機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中重要性越 來(lái)越大,是工業(yè)機(jī)械化 的重要內(nèi)容。皮帶式輸送機(jī)是最重要的現(xiàn)代散狀物
2、料輸送設(shè)備,它廣 泛應(yīng)用于電力、冶金、化工、煤礦、港口、建材、糧食等領(lǐng)域。因此, 對(duì)皮帶式輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)十分必要。由于組成皮帶式輸送機(jī)的基本部件有幾十種,每種又包括若干類(lèi) 型,加之不同的地形、工況、布置形式又有多種變化,使得皮帶式輸 送機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)相當(dāng)繁重,尤其部件的選型涉及較多的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與 規(guī)則。隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的迅速發(fā)展,皮帶式輸送機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也日趨 激烈。為了適應(yīng)用戶(hù)要求,必須向新產(chǎn)品、多品種方向發(fā)展,因此, 以往的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)前的需要,采用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法和 CAD技術(shù),增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。并在課題的研究中將對(duì)皮帶式輸送機(jī)的基 本設(shè)計(jì)思想進(jìn)行較深入的研究,應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)計(jì)算方法對(duì)皮
3、帶式輸 送機(jī)的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行分析,相信通過(guò)本課題的研究,必定會(huì)對(duì)皮帶式 輸送機(jī)的設(shè)計(jì)提出新的理念,進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)結(jié)果。二、本課題的主要研究?jī)?nèi)容(提綱)本課題的側(cè)重點(diǎn)在于皮帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算。首先對(duì)皮 帶式輸送機(jī)的一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,分析其現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)存在哪些弊端和 不足,并從中得出比較合理的布置結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)所得結(jié)果,進(jìn)一步 分析研究,得出最優(yōu)布置方案。其次給出實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可靠布置結(jié)構(gòu)。本 文主要應(yīng)用機(jī)械原理設(shè)計(jì)的知識(shí),首先應(yīng)用力學(xué)等基本知識(shí)對(duì)皮帶式 輸送機(jī)的不同布置結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究,并得出各自的特點(diǎn);研究皮 帶式輸送機(jī)的受力情況,爭(zhēng)取改進(jìn)現(xiàn)有的皮帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)或能創(chuàng) 造性地提出一種新的布置
4、結(jié)構(gòu)。1、 皮帶式輸送機(jī)的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:(1)輸送帶(2)支承裝置(3)滾筒組(4)拉緊裝置(5)驅(qū)動(dòng)裝置(6)機(jī)架2、 皮帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)與校驗(yàn):(1)輸送能力和輸送帶寬度(2)圓周驅(qū)動(dòng)力(3)托輥校核(4)輸送帶張力(5)傳動(dòng)滾筒軸功率(6)傳動(dòng)滾筒的最大扭矩(7)電動(dòng)機(jī)功率(8) 織物芯輸送帶層數(shù)(9) 核算傳動(dòng)滾筒直徑(10) 拉緊參數(shù)計(jì)算三、文獻(xiàn)綜述(國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展) 1國(guó)外皮帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀國(guó)外皮帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快,其主要表現(xiàn)在 2個(gè)方面:一 方面是皮帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化,如高傾角帶輸 送機(jī)、管狀皮帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎皮帶
5、式輸送機(jī)等各種機(jī)型;另一 方面是皮帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展,尤其是長(zhǎng)距 離、大運(yùn)量、高帶速等大型皮帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向,其 核心技術(shù)是開(kāi)發(fā)應(yīng)用于了皮帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù),提高了 皮帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個(gè)特 點(diǎn):八、設(shè)備大型化。其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展,以滿(mǎn) 足年產(chǎn)300500萬(wàn)t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù),采 用大功率軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù),對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控,大 大地降低了輸送帶的動(dòng)張力,設(shè)備運(yùn)行性能好,運(yùn)輸效率高。采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸
6、送機(jī)變向運(yùn)行等技 術(shù),使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)度在理論上已有受限制,并確保了輸送系統(tǒng) 設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如包含 CST等在內(nèi)的各種先 進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)裝置與調(diào)速裝置、 高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、 高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾等。如英國(guó)FSW生產(chǎn)的FSW1200/(23 )X400 (600 )工作面順槽皮帶式輸送機(jī)就采用了液粘差速或 變頻調(diào)速裝置,運(yùn)輸能力達(dá)3000 t/h以上,它的機(jī)尾與新型轉(zhuǎn)載機(jī)(如 美國(guó)久益公司生產(chǎn)的S500E)配套,可隨工作面推移而自動(dòng)快速自移、 人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。2國(guó)內(nèi)皮帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀我國(guó)生產(chǎn)制造的皮帶式輸
7、送機(jī)的品種、類(lèi)型較多。在“八五”期 間,通過(guò)國(guó)家一條龍“日產(chǎn)萬(wàn)噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施,皮帶式輸送 機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高,煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離皮帶式輸送 機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開(kāi)發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距 離皮帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮皮帶式輸送機(jī) 等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,并對(duì)皮帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元 部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā),研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置 以及以PLC為核心的可編程電控裝置,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合 器和行星齒輪減速器。3煤礦皮帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.1設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要,皮帶式輸送機(jī)
8、的輸送能力 要加大。長(zhǎng)距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢(shì), 也是高產(chǎn)高效礦井運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展方向。在今后的10a內(nèi)輸送量要提高到30004000 t/h,還速提高至46m/s,輸送長(zhǎng)度對(duì)于可伸縮 皮帶式輸送機(jī)要達(dá)到3000m。對(duì)于鋼繩芯強(qiáng)力皮帶式輸送機(jī)需加長(zhǎng)至 5000m以上,單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率要求達(dá)到10001500 kW,輸送帶抗拉 強(qiáng)度達(dá)到6000 N/mm (鋼繩芯)和2500 N/mm (鋼繩芯)。尤其 是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術(shù)的發(fā)展,隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn) 及煤炭科技的不斷發(fā)展,原有的可伸縮皮帶式輸送機(jī),無(wú)論是主參數(shù), 還是運(yùn)行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的要求,煤礦現(xiàn)
9、場(chǎng)急需主參 數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率順槽可 伸縮皮帶式輸送機(jī),以提高我國(guó)皮帶式輸送機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平,填補(bǔ) 國(guó)內(nèi)空白,接近并趕上國(guó)際先進(jìn)工業(yè)國(guó)的技術(shù)水平。其包含7個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù):皮帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù);軟起動(dòng)與功率 平衡技術(shù);中間驅(qū)動(dòng)技術(shù);自動(dòng)張緊技術(shù);新型高壽命高速托 輥技術(shù);快速自移機(jī)尾技術(shù);高效儲(chǔ)帶技術(shù)。3.2提高元部件性能和可靠性設(shè)備開(kāi)機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn) 一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性,還要不斷地開(kāi)發(fā)研究新 的技術(shù)和元部件,如高性能可控軟起動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、 高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等,
10、使皮帶式輸送機(jī)的性能 得到進(jìn)一步的提高。3.3擴(kuò)大功能,一機(jī)多用化拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ埽龅揭粰C(jī)多用,使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。開(kāi)發(fā)特殊型皮帶式輸送機(jī),如彎曲皮帶式輸送機(jī)、大 傾角或垂直提升輸送機(jī)等。4電控系統(tǒng)介紹電控裝置控制核心采用可編程控制器,它能自動(dòng)對(duì)輸送機(jī)的可控 起動(dòng)、可控制動(dòng)、帶速同步、功率平衡、輸送帶張力、輸送帶接頭強(qiáng) 度、傳動(dòng)滾筒與托輥軸承溫度、輸送量計(jì)量及各類(lèi)保護(hù)與安全裝置等 進(jìn)行監(jiān)控。目前,國(guó)際上出現(xiàn)了采用PLC技術(shù)也就是可編程控制器研發(fā)出了 一套較為完善的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。采用綜合電源電器控制技術(shù)以及相關(guān) 的程序軟件形成的監(jiān)控系統(tǒng)。它能輕松完成對(duì)相關(guān)信息的采集、存儲(chǔ)、
11、處理、傳輸、故障診斷、查尋等工作。因此,它能自動(dòng)對(duì)輸送機(jī)的可 控起動(dòng)、可控制動(dòng)、帶速同步、功率平衡、輸送帶張力、輸送帶接頭 強(qiáng)度、傳動(dòng)滾筒與托輥軸承溫度、輸送量計(jì)量及各類(lèi)保護(hù)與安全裝置 等進(jìn)行監(jiān)控?!熬盼濉逼陂g,我國(guó)經(jīng)過(guò)在膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的長(zhǎng)期研究, 在這方面的技術(shù)有了極大的突破和進(jìn)展,尤其在其控制和自動(dòng)檢測(cè)方 面發(fā)展迅速,有的技術(shù)指標(biāo)已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。不過(guò),在某 些方面還是和國(guó)外有一定的差距,表現(xiàn)在功率平衡、故障的診斷與查、 保護(hù)措施。4.1 PLC的組成PLC 是可編程控制器(Programmable logical controller)縮寫(xiě),與20世紀(jì)70年代誕生于美國(guó),是計(jì)算機(jī)與
12、繼電器接觸控制技術(shù) 相結(jié)合的產(chǎn)物。PLC具有邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能,并取代了繼 電器-接觸器控制,采用了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序和順序執(zhí)行的原理,也是靠存儲(chǔ)程序、執(zhí)行指令進(jìn)行信息處理,實(shí)現(xiàn)輸入到輸出的變換。PLC編 程語(yǔ)言采用直觀的類(lèi)似繼電器-接觸器控制電路圖的梯形語(yǔ)言,它的目 的是用以控制各種類(lèi)型機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。所以從實(shí)質(zhì)講PLC是一臺(tái)工 業(yè)環(huán)境應(yīng)用的滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。與普通計(jì)算機(jī)所不同 的主要是:(1) 沒(méi)有鍵盤(pán),代之為一個(gè)個(gè)輸出電路,并用其獲取控制命令或 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。同時(shí),此輸入電路具有濾波能力,與內(nèi)部電路是電隔離的, 但可通過(guò)光耦合建立聯(lián)系;(2) 沒(méi)有顯示器,代之為一個(gè)個(gè)輸出電路
13、,并用其產(chǎn)生控制輸出。 由于此電路具有驅(qū)動(dòng)功能,故可以驅(qū)動(dòng)一般的工業(yè)控制元器件,如電 磁閥、接觸器等。同時(shí),此電路與內(nèi)部電路也是電隔離的,用光或磁 偶合建立聯(lián)系。(3) 沒(méi)有有硬盤(pán),只有內(nèi)存。但可配備存儲(chǔ)卡,為程序與數(shù)據(jù)建立備份;(4) 配置有外設(shè)或通信接口,可用以編程或下載程序、監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)通信;(5) 結(jié)構(gòu)為模塊化,體積小,安裝方便,比較堅(jiān)固,具有很強(qiáng)的抗干擾、抗沖擊、抗震動(dòng)特性。4.2 PLC的指令系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分可分為箱體式的 PLC和模塊式PLC。箱體式的PLC 把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都集成在一個(gè)小箱體內(nèi),一個(gè)主機(jī)箱 就是一臺(tái)完整的PLC,就可以實(shí)現(xiàn)控制。微型機(jī)、小型機(jī)多為箱
14、體式。 模塊式PLC是由不同功能的模塊組成,包括 CPU模塊、輸入輸出模 塊、電源模塊、通信模塊、機(jī)架等。超大、大型機(jī)多采用模塊式。PLC有豐富的指令系統(tǒng),有各種各樣的I/O接口、通信接口,有 大容量的可靠的操作系統(tǒng),因而具有豐富的功能,如:(1) 信號(hào)采集功能:可采用開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)及脈沖信號(hào)。(2) 輸出控制功能:可控制輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)及脈沖(脈 沖鏈或脈寬可調(diào)制的脈沖)信號(hào)。(3) 邏輯處理功能:可進(jìn)行各種位、字節(jié)、字、雙字邏輯運(yùn)算(4) 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能:可進(jìn)行各種字、雙字整數(shù)運(yùn)算,有的還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。(5) 定時(shí)功能:可進(jìn)行延時(shí)或定時(shí)控制,時(shí)間可精確到毫秒。有的還有內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)
15、鐘。(6) 計(jì)數(shù)功能:可進(jìn)行計(jì)數(shù),高速計(jì)數(shù)頻率可高達(dá)幾百赫茲。(7) 中斷處理功能:可實(shí)現(xiàn)種種內(nèi)外中斷,以提高對(duì)輸入的響應(yīng) 速度與精度。(8) 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能:可存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)定、程序及數(shù)據(jù),并可 保證這些數(shù)據(jù)在掉電時(shí)不丟失。除此外,還有聯(lián)網(wǎng)通信、自檢測(cè)、自診斷等功能??梢?jiàn),豐富的功能 使PLC得到廣泛應(yīng)用,也為工業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化、信息化及智 能化創(chuàng)造了條件。4.3 PLC的主要特性與其他控制器相比,PLC在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,主要因 為PLC具有以下主要特性:(I) 具有高可靠性。所有輸入輸出電路均采用光電隔離;各 FO端 子除了采用常規(guī)模擬量濾波外,還有數(shù)字濾波;內(nèi)部采用電磁屏
16、蔽, 防止輻射干擾;每次掃描都對(duì)程序進(jìn)行檢查和校驗(yàn),一旦程序出錯(cuò)立 即報(bào)警并停止運(yùn)行。(2) 編程方便,易于使用。PLC采用與實(shí)際電路接線(xiàn)圖非常接近 的梯形圖,易懂易編,編程工作集中到了設(shè)計(jì)思想的本身而不是如何 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想。從硬件方面說(shuō),使用可編程控制器,無(wú)論是接線(xiàn)、配 置都及其方便。(3) 環(huán)境要求低,適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境,且不需要特殊維護(hù)。(4) 與其它裝置配置連接方便。PLC的接口原則是使用外部接線(xiàn), 電平轉(zhuǎn)換盡量少。對(duì)于開(kāi)關(guān)量,輸入可以是無(wú)源觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)或集電極晶 體管輸出;輸出有繼電器、可控硅、晶體管等不同的形式。對(duì)于模擬量,只要模擬量信號(hào)電平在一定的范圍內(nèi)(士 10或4-20MA),
17、就可以 按要求直接接入。對(duì)于數(shù)據(jù)通信,只需要RS232或RS422接口即可。四、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題1大傾角輸送過(guò)程中物料的下滑,滾料問(wèn)題,必要時(shí)采用四節(jié)深槽托 輥組。2電機(jī)重載起動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)問(wèn)題。3大傾角上運(yùn)皮帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的確定。4皮帶式輸送機(jī)的控制問(wèn)題。電控裝置控制核心采用可編程控制器, 具有起車(chē)預(yù)告、主電機(jī)運(yùn)行、故障顯示等主要信號(hào)顯示,具有沿線(xiàn)通 話(huà)和起車(chē)預(yù)警功能,能滿(mǎn)足空載起動(dòng)、重載啟動(dòng),可以分別控制二臺(tái) 給煤機(jī)且和給煤機(jī)之間有閉鎖功能。5皮帶式輸送機(jī)的各種保護(hù)問(wèn)題。例如:防跑偏開(kāi)關(guān)、拉線(xiàn)保護(hù)、縱 撕保護(hù)、煙霧保護(hù)、煤位保護(hù)、超溫保護(hù)、打滑保護(hù)以及語(yǔ)音信號(hào)系五、研究思路和方法在設(shè)計(jì)初
18、期,認(rèn)真學(xué)習(xí)皮帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),閱讀各類(lèi)有關(guān) 下運(yùn)皮帶式輸送機(jī)的中文及外文文獻(xiàn),了解皮帶式輸送機(jī)在國(guó)內(nèi)外的 發(fā)展?fàn)顩r及研究方向,為做設(shè)計(jì)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。隨后通過(guò)參加 畢業(yè)實(shí)習(xí)對(duì)皮帶式輸送機(jī)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),了解皮帶式輸送機(jī)在現(xiàn) 場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,培養(yǎng)自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。畢 業(yè)實(shí)習(xí)結(jié)束后,就可以自己獨(dú)立的對(duì)所設(shè)計(jì)的皮帶式輸送機(jī)進(jìn)行功能 分析,在以后的設(shè)計(jì)中也能進(jìn)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),同時(shí)能準(zhǔn)確地進(jìn)行 輸送帶選型、拉緊裝置、制動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、清掃裝置的選型。完 成這些機(jī)械設(shè)備、部件和電氣設(shè)備,為施工打下基礎(chǔ)。六、參考文獻(xiàn)1 于巖,李維堅(jiān)運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1998 ,8.1亠802 李炳文,王啟廣.礦山機(jī)械.徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2007,162 - 186 3張?jiān)?DT II (A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京:冶金工業(yè)出版 社.2003,15 450
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