Innovation mit System? - DGQ · (DoE, QFD, TRIZ) • Betreuung von diversen Industrieprojekten...

12.02.2007c4pi / triz-online

Dr. Carsten Gundlach, IHKDipl.-Ing. Horst Nähler, c4pi

Innovation mit System?TRIZ - Theorie des erfinderischen Problemlösens

2© c4pi Center for Product-Innovation 2006

triz-online

Vorstellung


triz-onlineVita Dr.-Ing. Carsten Gundlach

• Maschinenbaustudium an der Universität Kassel• Ausbildung zur QM-Fachkraft, QM-Manager und QM-Auditor• Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Leichtbau-

Konstruktion an der Universität Kassel• Promotionsarbeit zum Thema „systematisches Vorgehen bei

DoE-Projekten“• Leiter von diversen Arbeitskreisen

(DoE, QFD, TRIZ)• Betreuung von diversen Industrieprojekten

(QFD, TRIZ, FMEA, DoE)• Mitglied im Vorstand des europäischen TRIZ-Centrum e.V.• Mitverantwortlich für TRIZ-online (www.triz-online.de/

www.triz-online-magazin.de)• Vorstandsmitglied Innovationsvereinigung für die Deutsche

Wirtschaft


triz-onlineVita Dipl.-Ing. Horst Nähler

• Studium Maschinenbau an der Universität Kassel• Rechnerunterstütze Baugruppenanalyse

(Fa. simteq, Kassel + Fa. De-Sta-Co, Steinbach/Ts.)• Lösungskonzepte zur Sitzbelegungserkennung mit TRIZ

(Fa. CR Hammerstein, Solingen)• Ingenieurbüro simteq / casim, Kassel, Bereich CAE/FEM• Angestellter am Fachgebiet für Leichtbau-Konstruktion

Universität Kassel, Virtuelle Produktentwicklung, FEM, CAE• ab 2000: Innovationsmethodik TRIZ• 2001: Gründung c4pi – Center for Product-Innovation

Innovationsmethodik und virtuelle Produktentwicklung• seit 2005: Zertifizierung „TRIZ User and Educator“

(International TRIZ Association MATRIZ)


triz-onlinec4pi – Ingenieur-Dienstleistungen für die Produktentwicklung

c4pi - Center for Product-InnovationLohfelden/Kassel • www.c4pi.de

• Anwendung von TRIZ• Training/Ausbildung• Workshops/Seminare• Innovationsprojekte• Produktverbesserung• Produktentwicklung• Fehlererkennung• Fehlervermeidung

Innovationsmethodik

• Finite Elemente Methode FEM• Festigkeits-/Strukturoptimierung• Crash-Simulation, Umformung• Kinematiksimulation• Temperaturberechnung• Schwingungs-/Modalanalyse• Dynamic-Response-Analyse• Strömungsberechnung (CFD)

VirtuelleProduktentwicklung


triz-online

Qualität, Kunde, Innovation


triz-onlinePräventiver Methodeneinsatz

Phasen im Produktlebenslauf (nach Jahn)

Entwicklung Ablauf-planung Fertigung EinsatzPrüfungDefinition

Fehlerentstehung 70%

Fehlerbehebung80%

Kosten pro Fehler

Fehlerverhütung Fehlerentdeckung

Produktentwicklung


triz-onlineKano-Modell: Forderungen, Wünsche & mehr

Kunden-begeisterung

Zufriedene Kunden

Unzufriedene Kunden

Erwartete Basislösungen (“unausgesprochen”)

Erwartungen erfüllt

Erwartungen nicht erfüllt

Lösungen (“nicht erwartet”)

Leistungsforderungen, normale, „ausgesprochene”


triz-onlineDem Kunden geben, was er will?

Frei nach Henry Ford:

„Hätte ich meine Kunden gefragt, was sie wollen, hätten die gesagt, sie wollen schnellere Pferde."

Voice of the Customer Voice of the Product?

Abb: www.koenig-kunde.de


triz-onlineInnovation = Problemlösen?

Teebeutel

Büroklammer

KlettverschlußEierköpfer

Eier

scha

lens

ollb

ruch

stel

lenv

erur

sach

er

LangfristigK

urzf

ristig

/ „G

ags“

Innovationenlösen Probleme!

WC-ReinigerDoppelflasche

ElektrischeEiswaffel


triz-onlinePräventiver Methodeneinsatz

Entwicklung Ablauf-planung Fertigung EinsatzPrüfungDefinition

Innovationen beginnen hier!

SpezialisierungAnalyse Abstraktion Ideenfindung Bewertung

Hilfsmittel:

z.B. Kreativitätstechniken, QFD, Projektmanagement+ TRIZ


triz-onlineInnovatives und präventives Entwickelninnovation(en) machen, umsetzen und absichern

Idee Markt- undKundenanfor-

derungen

QFDKreativitäts-techniken

EntwicklunginnovativerKonzepte

TRIZ

Eliminierungpotentieller

Fehler

FMEA

Optimierungder Produkt- bzw.Prozeßmerkmale

Überwachungder Produkt- bzw.Prozeßmerkmale

DoE SPC

ENTWICKLUNGSAUFGABE

METHODEN

Fe hl e r- Möglic hkei ts - und Ei nfl uß- Anal yseFMEA-Pr odukt FMEA-Proz eß

Ri si koa na lys e Ris ikobe we rt ung Konze ptopti mi er ung St am mdate n

GhK

XOK!

F

S Sobere Grenze

untere GrenzeZeitQ

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Computer Aided Design / -Engineering

Seven Tools New Seven Tools Wertanalyse ...Conjoint-AnalyseProjektmanagement

Virtuelle Produkt- bzw. Prozeßentwicklung

INN

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ist

Innovations-/Technologiemanagement


triz-onlineHandlungs-Notwendigkeit

• Schon heute generieren US-amerikanische Firmen durchschnittlich 50% ihrer Umsätze ... aus Produkten,die seit weniger als fünf Jahren am Markt sind.

• In mehr als 50% der Fälle erfolgt die Markteinführung verspätet.

• Nur eines von vier Entwicklungsprojekten bringt den erhofften wirtschaftlichen Erfolg.

• Ein Drittel aller Neuprodukt-Einführungen floppt.

• Globalisierung der Märkte, technologischer Fortschritt und veränderte Kundenbedürfnisse machenProduktinnovation zur strategischen Priorität Nummer 1!

Quelle: Dr. Robert G. CooperErschienen in: INSight, 4/2000


triz-onlineSchlussfolgerungen

• Großes Potential durch frühzeitigen Methodeneinsatz.

• Kunden mit guten Ideen & unerwarteten Lösungen begeistern.

• Notwendigkeit von „Innovationen“,und diese möglichst...

– planbar,– wiederholbar und– systematisch!

...aber wie?


triz-online

Was ist TRIZ?Grundlagen, Entwicklung und Hintergrund


triz-onlineTRIZ Problemlösungs-Methodik

TRIZ ist das russische Akronym für

nach Genrich Saulowitsch Altschuller.

„Theorie des erfinderischenProblemlösens“

Teoriya Resheniya Izobretatel‘skikh Zadatch

engl.: TIPS = Theory of Inventive Problem Solving

Adaptionen und Weiterentwicklungen:I-TRIZ, CROST, WOIS, SIT, U-SIT, PI-Konzept...


triz-onlineGeschichtliche Entwicklung

• 1926 wurde Genrich Saulowitsch Altschuller, der Begründer derTRIZ-Methode, in Rußland geboren.

• Als 14jähriger meldete er sein erstes Patent für ein Unterwasser-atemgerät an.

• Altschuller erkannte 1946 als Patentoffizier bei der russischenMarine, daß Erfindungen bestimmte Grundmuster zugrunde liegen.Daraus entwickelte er die ersten theoretischen Ansätze von TRIZ.

• 1948 schlug Altschuller Stalin vor, die TRIZ-Methode landesweit bei der Lösung von Problemen einzusetzen.

• Stalin antwortete mit der Verhaftung Altschullers, der daraufhin zu 25 Jahren Haft verurteilt wurde.

• Im Laufe seiner Haftzeit entwickelte Altschuller seine Theorien fort, wobei ihm weitere gefangene Wissenschaftler und Lehrer sehr hilfreich waren.

• Altschullers Freilassung erfolgte 1954 nach Stalins Tod.• In den 60er Jahren wurde TRIZ in der Sowjetunion weiterentwickelt.• In den 90er Jahren Gründung von Consulting-Unternehmen in den USA.• Altschuller starb 1998.


triz-onlineTRIZ - Ein Wissenskonzentrat

Altschullers Arbeit:Genaue Auswertung der Vorgehensweise von ErfindernErfassung von ca. 200.000 PatentenAuswahl von 40.000 „hoch innovativen“ PatentenGenaue Analyse der 40.000 Patente

Eine Auswertung von Patenten aus der Zeit von 1980 bis 2000 zeigte,daß die grundlegenden Lösungsprinzipien unverändert geblieben sind.

200.000Patenteweltweit

40.000hoch

innovativePatente

Lösung innovativer Problemstellungen• 39 technische Parameter• 40 innovative Grundprinzipien• Weitere TRIZ-Werkzeuge, ARIZ

Lösung innovativer Problemstellungen• 39 technische Parameter• 40 innovative Grundprinzipien• Weitere TRIZ-Werkzeuge, ARIZ


triz-onlineKernaussagen von TRIZ

Einer großen Anzahl von Erfindungen liegt eine vergleichsweise kleine Anzahl von Lösungsprinzipien zugrunde.

Erst das Überwinden von Widersprüchen macht innovative Entwicklungen möglich.

Die Evolution technischer Systemefolgt bestimmten Mustern.

D.h.: Irgendjemand hatte schonmal ein ähnliches Problem,und er hat es intelligent und innovativ gelöst.

D.h.: Ein Kompromiss ist keine innovative Lösung,sondern bestenfalls eine Optimierung.

D.h.: Es exisitiert eine „Stimme des Produktes“.Technische Systeme entwickeln sich (in Grenzen) vorhersehbar.


triz-online1. Allgemeine Verfahren & Prinzipien

Computerviren„Trojaner“

Teleskopantenne

Überraschungsei

Planetengetriebe Bauschutt-Rutsche

Verschachteln,Dinge ineinander platzieren:Prinzip der „Steckpuppe“!


triz-online2. Überwindung von Widersprüchen

Ein Schiff soll schneller fahren, ohne jedoch den Verbrauch zu verschlechtern!

Lösung durch z.B. Hydrofoil-Schiffe


triz-online3. Evolution technischer Systeme

Zeit

Per

form

ance

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igen

scha

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.B. M

obilit

ät)

StarreFolientastatur

„normale“Tastatur

Flexible, zusammenrollbareTastatur

Virtuelle (projizierte)

Tastatur

Klappbare Tastatur(gelenkig)

Sprachsteuerung?Gedanken lesen?Gesten erkennen?

Felder

Starr

Gelenkig

Elastisch

Sich wiederholende Gesetzmäßigkeiten,

„Voice of the Product“


triz-onlineTechnischer Ansatz: Probleme modellieren

Konkrete Aufgabemit erfinderischem

Anspruch!

„Modellierung“ derAufgabe!

Einsatz von bekannten Lösungsverfahren für

die Problem-“Modelle“!

Kreative Eigenleistung, Entwickeln von

eigenen, konkreten Lösungen!


triz-online

Grundwerkzeuge von TRIZÜberwindung von Widersprüchen


triz-onlineEin Problem ist gekennzeichnet durch die Verbesserung eines Parameters und die daraus resultierende Verschlechterung

eines anderen Parameters.

Technischer Widerspruch

Andere Bezeichnungen:

• Konflikt

• Dilemma

• Technical Contradiction

• Engineering Contradiction

=


triz-onlineTechnischer Widerspruch

Schlechter

Besser

BesserBesser

TRIZ

Eigenschaft A Eigenschaft B


triz-onlineDirekte Abhängigkeit

• Um einen Widerspruch zu definieren, muss man sich fragen:„Was steht einer Verbesserung im Weg?“

• z.B. Ich möchte ein Schiff schneller machen, aber...– ...dadurch verbraucht es mehr!– ...sind bei Unfällen die Insassen mehr gefährdet!– ...die Umwelt wird stärker belastet!– ...

• Die widersprüchlichen Eigenschaften müssen direkt voneinander abhängig sein!


triz-online39 technische Parameter

Kraft

Form

1. Gewicht eines bewegten Objektes2. Gewicht eines stationären Objektes3. Länge eines bewegten Objektes4. Länge eines stationären Objektes5. Fläche eines bewegten Objektes6. Fläche eines stationären Objektes7. Volumen eines bewegten Objektes8. Volumen eines stationären Objektes9. Geschwindigkeit

10.11. Druck und Spannung12.13. Stabilität eines Objektes14. Festigkeit15. Haltbarkeit eines bewegten

Objektes16. Haltbarkeit eines stationären

Objektes17. Temperatur18. Helligkeit19. Energieverbrauch eines bewegten

Objektes20. Energieverbrauch eines stationären

Objektes

21. Leistung22. Energieverschwendung23. Materialverschwendung24. Informationsverlust25. Zeitverschwendung26. Materialmenge27. Lebensdauer/Zuverlässigkeit/Sicherheit28. Meßgenauigkeit29. Fertigungsgenauigkeit30. Äußere negative Einflüsse auf

Objekte31. Negative Nebeneffekte des

Objektes32. Fertigungsfreundlichkeit33. Benutzungsfreundlichkeit34. Reparaturfreundlichkeit35. Anpassungsfähigkeit36. Komplexität in der Struktur37. Komplexität in der Kontrolle oder

Messung38. Automatisierungsgrad39. Produktivität


triz-onlineDie Widerspruchsmatrix

Para

met

er, d

er v

erbe

sser

t wer

den

soll

Parameter, der sich nicht verschlechtern soll

Lösungsprinzipien, die in der Vergangenheit auf innovative

Weise den Widerspruch gelöst haben.


triz-online

1. Zerlegung/Segmentierung2. Abtrennung3. Örtliche Qualität4. Asymmetrie5. Vereinen/koppeln6. Universalität7. Verschachtelung/Steckpuppe8. Gegenmasse/Gegengewicht9. Vorgezogene Gegenwirkung

10. Vorgezogene Wirkung11. Vorbeugungsmaßnahme/unterge-

legten Kissens12. Äquipotential13. Funktionsumkehr14. Krümmung/Kugelähnlichkeit15. Dynamisierung16. Partielle oder überschüssige

Wirkung17. Höhere Dimension18. Mechanische Schwingungen19. Periodische Wirkung20. Kontinuität der Prozesse

21. Überpringen/Durcheilens22. Schädliches in Nützliches wandeln23. Rückkopplung24. Vermittler25. Selbstversorgung/Selbstbedienung26. Kopieren27. Billige Kurzlebigkeit28. Mechanik ersetzen29. Pneumatik und Hydraulik30. Flexible Hüllen und Filme31. Poröse Materialien32. Farbveränderung33. Homogenität34. Beseitigung und Regeneration35. Eigenschaftsänderung/Aggregat-

zustand36. Phasenübergang37. Wärmeausdehnung38. Starkes Oxidationsmittel39. Inertes Medium40. Verbundmaterial/Stoffzusammen-

setzung

40 innovative Grundprinzipien (IGP)


triz-onlineTRIZ Vorgehensweise

„Mein“ Problem

Bekanntes ProblemBekannte Lösung

„Meine“ Lösung

TRIZ


triz-onlineBeispiel „Pizzaschachtel“

Ermittlung der Kundenwünsche:

• Die Pizza soll heiß sein!• Die Pizza soll knusprig sein!

Beide Eigenschaften sollen über einen längeren Zeitraum, also während des Transports, gewährleistet sein.

Problemdefinition:

• Die Pizza befindet sich zum Transport in einer Papp-Schachtel

• Durch Verdunstung schlägt sich Feuchtigkeit bzw. Kondens-wasser im Inneren der Schachtel nieder

Folge: Der Pizzateig wird „labbrig“


triz-onlineFormulieren des Widerspruchs

GeschlossenerKarton

Pizza bleibtheiß

Pizza wird„labbrig“

Widerspruch zwischen „Temperatur“ und „Knusprigkeit“!


triz-online„Trade-Off“ Lösung

Eine Kompromiß-Lösung war, den Karton mit Löchern zu versehen, durch die die Feuchtigkeit entweichen kann:

„Lüftungslöcher“

Folge: Der Pizzateig wird zwar weniger „labbrig“,jedoch kühlt die Pizza schneller ab!


triz-online1. Gewicht eines bewegten Objekts 21. Leistung2. Gewicht eines unbewegten Objekts 22. Energieverschwendung3. Länge eines bewegten Objekts 23. Materialverschwendung4. Länge eines unbewegten Objekts 24. Informationsverlust5. Fläche eines bewegten Objekts 25. Zeitverschwendung6. Fläche eines unbewegten Objekts 26. Materialmenge7. Volumen eines bewegten Objekts 27. Zuverlässigkeit8. Volumen eines unbewegten Objekts 28. Meßgenauigkeit9. Geschwindigkeit 29. Fertigungsgenauigkeit10. Kraft 30. äußere negative Einflüsse auf Objekt11. Spannung, Druck 31. schädliche Nebeneffekte des Objekts12. Form 32. Fertigungsfreundlichkeit13. Stabilität des Objekts 33. Benutzungsfreundlichkeit14. Festigkeit 34. Reparaturfreundlichkeit15. Haltbarkeit eines bewegten Objekts 35. Anpassungsfähigkeit16. Haltbarkeit eines unbewegten Objekts 36. Komplexität in der Struktur17. Temperatur 37. Komplexität in der Kontrolle / Steuerung18. Helligkeit 38. Automatisierungsgrad19. Energieverbrauch eines bewegten Objekts 39. Produktivität20. Energieverbrauch eines unbewegtes Objekt

39 technische Parameter


triz-onlineDie Widerspruchsmatrix

Formulieren des Widerspruchs in den Worten der Widerspruchsmatrix:

Innovative Lösungsprinzipienfür den Widerspruch zwischen„Temperatur“ und „Festigkeit“


triz-onlineIGP 1. Zerlegung bzw. SegmentierungIGP 2. AbtrennungIGP 3. örtliche QualitätIGP 4. AsymmetrieIGP 5. KopplungIGP 6. UniversalitätIGP 7. Verschachtelung (Matrjoschka)IGP 8. GegenmasseIGP 9. vorgezogene GegenwirkungIGP 10. vorhergehende WirkungIGP 11. VorbeugemaßnahmenIGP 12. ÄquipotenialIGP 13. FunktionsumkehrIGP 14. KugelähnlichkeitIGP 15. DynamisierungIGP 16. partielle oder überschüssige WirkungIGP 17. Übergang zu höheren DimensionenIGP 18. Ausnutzung mechanischer SchwingungenIGP 19. periodische WirkungIGP 20. Kontinuität der Wirkprozesse

IGP 21. Durcheilen und ÜberspringenIGP 22. Umwandlung von Schädlichem in NützlichesIGP 23. RückkopplungIGP 24. VermittlerIGP 25. SelbstbedienungIGP 26. KopierenIGP 27. billige Kurzlebigkeit anstelle teurer LanglebigkeitIGP 28. Ersatz mechanischer WirkprinzipienIGP 29. Anwendung von Pneumo- und HydrokonstruktionenIGP 30. Anwendung biegsamer Hüllen und dünner FolienIGP 31. Verwendung poröser WerkstoffeIGP 32. FarbveränderungIGP 33. Gleichartigkeit bzw. HomogenitätIGP 34. Beseitigung und Regenerierung von TeilenIGP 35. Veränderung des AggregatzustandesIGP 36. Anwendung von PhasenübergängenIGP 37. Anwendung von WärmedehnungIGP 38. Anwendung starker OxidationsmittelIGP 39. Verwendung eines inerten MediumsIGP 40. Anwendung zusammengesetzter Stoffe

40 innovative Grundprinzipien (IGP)


triz-onlineInnovative Prinzipien

Prinzip 10: Vorhergehende Wirkung(Preliminary action)

Prinzip 30: Flexible Hüllen und dünne Folien(Flexible shells and thin films)

Prinzip 22: Umwandlung von Schädlichem in Nützliches(Blessing in disguise)

Prinzip 40: Verbundwerkstoffe(Composite materials)

Aus diesen Lösungsansätzen könnendie unterschiedlichsten Konzepte entwickeltwerden.

Am besten arbeitet man mit interdisziplinären Teams nach den Regeln des Brainstorming.


triz-onlineLösungskonzept (1)

Mögliches Lösungskonzept:

Prinzip 10, Vorhergehende Wirkung

Idee: Die Pizza wird erst auf dem Weg zum Kunden gebacken, so daß sie frisch am Bestimmungsort eintrifft.




Prinzip 30, Flexible Hüllen und dünne Folien

Idee: Die Pizza wird mit einer Hülle bzw. Folie umgeben, die nach außen hin für Feuchtigkeit (Dampf) durchlässig ist, den Transport von Flüssigkeit (Tropfen) nach innen jedoch nicht zulässt.




Prinzip 22, Umwandlung von Schädlichem in Nützliches

Idee: Ein Vlies wird während des Transports unter die Pizza gelegt, welches mit einem Material gefüllt ist, das Feuchtigkeit aufnimmt und gleichzeitig Wärme abgibt. Somit wird Schädliches (Feuchtigkeit) in Nützliches (Wärme) gewandelt.



Umsetzung des Lösungskonzeptes bei Pizza Hut:

Prinzip 40, Verwendung von Verbundwerkstoffen

Ausführung: eine Wellpappe mit Löschpapier, die die Feuchtigkeit aufnimmt, wird unter die Pizza in die Box gelegt.

Wellpappe mit Löschpapier

„Verbundwerkstoff“


triz-onlineVorgehensweise

39 technischeParameter

AufgabenstellungEntwicklungsbedarfKundenforderungen

QFD / House of Quality

Widerspruchsmatrix 40 innovativeGrundprinzipien

Konzeptentwicklung:Brainstorming

Morphologischer Kastenetc.


triz-online

Anwendung der TRIZ-Methodik

Anwendung klassischerIdeenfindungsmethoden

(z.B. Brainstorming)

Ohne expliziteMethodenfindung(„Heureka-Effekt“)

Ideen überwiegend in Richtung des psychologischen TrägheitsvektorsPhantasie und technisches Wissens lenken die Ideen in viele RichtungenZielgerichtete Ideen und Lenkung des Suchfeldes durch TRIZ

Systematische Innovation mit TRIZ


triz-online

Informationsquellen


triz-onlineWeitere Informationen zu TRIZ

• www.triz-online.de– Kostenloses Informationsportal zu TRIZ– Infos zur Geschichte, TRIZ-Werkzeugen, Software etc.– Newsletter „Innovatives Prinzip der Woche“

• www.triz-online-magazin.de– Vierteljährliches, kostenloses online-Magazin– Aktuelle Artikel zu TRIZ, Innovation und Kreativität

• www.triz-centrum.de– Gemeinnütziger Verein zur Förderung, Verbreitung und

Weiterentwicklung von innovationsfördernden Methoden– Netzwerk-Bildung, Erfahrungsaustausch, Hilfestellung und

Beratung bei der Anwendung von TRIZ• www.triz-journal.com

– Englischsprachiges monatliches online-Magazin


triz-onlineSuccess-Stories: TRIZ hat...

• ...die Anzahl an Erfindungen bei Rolls Royce verdoppelt.

• ...dem Unternehmen United Utilities 5 Millionen britischePfund eingespart.

• ...die Produktionskosten bei Samsung um 92 MillionenDollar reduziert.

• ...ein 20 Jahre altes Produktionsproblem bei PilkingtonGlass gelöst.

• ...Samsung Electronics 70 Millionen US-Dollar ROIeingebracht.

• ...Samsung Electronics auf den 6. Platz der US-Patent-Rangliste gebracht.

Quelle: InsightCentre, Samsung Electronics, TRIZ-Future Conference 2005


triz-onlineZitat Altschuller

„Meine Intention ist es, zu zeigen, daß der Prozeß des Lösens technischer Probleme für jeden zugänglich, wichtig zu lernen und einfach faszinierend ist.“


triz-onlineFragen, Anmerkungen, Kritik?

Date post:	01-Nov-2018
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Innovation mit System? - DGQ · (DoE, QFD, TRIZ) • Betreuung von diversen Industrieprojekten...

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