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Molecule
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DES
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boron
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PIPES
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monter
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Generic
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PETROLEUM
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metal
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Physical
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519280A1
Family ID 8087340
Probable Assignee Petroles Cie Francaise
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MACHINE POUR LE SOUDAGE BOUT A BOUT DE DEUX TUBES PAR FA
ISCEAU D'ELECTRONS ET PROCEDURE DE MISE EN PLACE DE CETTE MACHINE
EN Title ELECTRON BEAM BUTT WELDING MACHINE FOR PIPES - USED ESP. FOR
THICK:WALLED PIPES FORMING UNDERWATER PIPELINE CARRYING PETROLEUM
Abstract
_________________________________________________________________
MACHINE COMPORTANT UN APPAREIL INTERNE DE SOUDAGE INTERNE DE DEUX
TUBES 1, 2 BOUT A BOUT QUI COMPREND DEUX PORTIONS EXTREMES 3, 4 AVEC
MOYENS DE JONCTION ETANCHE 12, 27 AUX TUBES ET MOYEN 9, 10 DE SERRAGE
SUR UN TUBE 1 ET UNE PORTION INTERMEDIAIRE 5 TOURNANT RELATIVEMENT AUX
PORTIONS EXTREMES ET PORTANT DES MOYENS 18 DIRIGEANT RADIALEMENT UN
FAISCEAU D'ELECTRONS, TANDIS QU'UN SOUDAGE EXTERNE PEUT SIMULTANEMENT
ETRE EFFECTUE, CHACUN DES SOUDAGES INTERNE ET EXTERNE INTERESSANT UNE
PARTIE DE L'EPAISSEUR DES TUBES.
The machine includes a head (a), which is clamped by screw jacks in
the boron of one pipe (I). On head (a) are screw jacks connected by
ball joints to a head (b) contg. an axial electron gun, and carrying
inflatable ring seals mating with the boron of pipe (I). Head (b) also
carries a rotatable head (c) on which an electromagnetic prism
deflects the electron beam radially onto the joint surface at the end
of pipe (I), i.e. for internal welding. Heat (c) has a ring ball track
carrying a head (d) with inflatable sealing rings mating with the
boron of a second pipe (II). A sealed outer casing is located round
the butt joint (I,II). A vacuum pump on head (a) forms a vacuum
chamber between the ring seals. The outer casing may contain a second
electron gun driven round the butt joint to make an external weld.
Description
_________________________________________________________________
"MACHINE POUR LE SOUDAGE BOUT A BOUT
DE DEUX TUBES PAR FAISCEAU D'ELECTRONS
ET PROCEDURE DE MISE EN PLACE DE CETTE MACHINE".
L'invention concerne le soudage bout a bout de deux tubes par faisceau
d'electrons. Elle vise plus particulierement, mais non exclusivement,
le soudage de tubes epais et elle s'applique specialement au soudage
bout a bout d'un nouveau troncon de conduite sur une portion de
conduite sous-marine en cours de pose, ce soudage pouvant alors etre
effectue sur une barge de pose.
Il est important de pouvoir effectuer le soudage par l'interieur des
tubes a reunir bout a bout, notamment dans le cas de tubes munis d'un
revetement exterieur.
Un objet de l'invention est un appareil interne de soudage destine a
etre place a l'interieur de deux tubes a reunir et formant une
enceinte interne soumise au vide dans laquelle un canon a electrons
emet un faisceau d'electrons, cet appareil comportant
longitudinalement deux portions extremes munies l'une et L'autre de
moyens commandes de jonction etanche le long d'une peripherie interne
de tube, l'une de ces portions extremes etant pourvue de moyens
commandes de serrage susceo- tibles de prendre appui sur la surface
interne d'un tube et des moyens commandes externes d'etancheite etant
susceptibles de s'appliquer sur l'un et l'autre des deux tubes Dour
les reunir de maniere etanche et pour former avec lesdits moyens de
jonction etanche ladite enceinte interne soumise au vide, et une
portion intermediaire qui est reliee auxdites portions extremes par
des liaisons permettant une rotation relative de cette portion
intermediaire par rapport auxdites portions extremes et qui porte a la
fois des moyens directionnels donnant une direction radiale au
faisceau d'electrons emis Dar ledit canon a electrons et des butees
radialement retractables dont une face d'anpui disposee dans un plan
transversal contenant ladite direction radiale est susceptible de
s'appuyer sur une extremite de tube quand ces butees se trouvent en
position radialement ecartee.
Cet appareil interne permet de faire tourner le faisceau d'electrons
exactement dans le plan de joint des deux tubes a raccorder bout a
bout, soit que l'on maintienne ladite portion intermediaire fixe et
que l'on fasse tourner l'ensemble des deux tubes autour de l'axe du
tube sur l'extremite duquel on a appuye lesdites butees, soit que l'on
maintienne les deux tubes fixes et que l'on -fasse tourner ladite
portion intermediaire autour de l'axe de celle-ci defini par la
position qu'elle prend lorsque lesdites butees s'appuient sur ladite
extremite de tube.
Selon un autre objet de l'invention, l'appareil interne est complete
par une enveloppe reliant lesdits moyens commandes externes
d'etancheite, qui forme une enceinte externe susceptible d'etre mise
sous vide, directement et/ou par l'intermediaire de ladite enceinte
interne soumise au vide, et qui contient un-appareil externe de
soudage avec un deuxieme canon a electrons dirige radialement vers
l'interieur et canable d'effectuer un mouvement de rotation relatif
par rapport a ladite enveloppe.
On peut ainsi effectuer, en meme temps, avec un certain decalage
angulaire, d'une part un soudage interne et d'autre part un soudage
externe des deux tubes a reunir bout a bout. On evite, de cette
maniere, la difficulte resultant, dans le cas de tubes tres epais
disposes horizontalement, de ce que le bain de metal en fusion aurait
un ooids important et tendrait a s'effondrer si l'on effectuait le
soudage en une seule passe traversant toute l'epaisseur des tubes, et
cela sans allonger pratiquement le temps de soudage puisque les deux
operations sont effectuees simultanement.
lesdites butees nresentent avantageusement une face de guidage
inclinee vers l'interieur dudit appareil a l'oppose de ladite face
d'aD put ) de sorte qu'apres avoir servi a mettre en Dlace l'annareil
relativement a l'extremite d'un premier tube (par exemple le tube
installe en premier lieu ou le dernier tube d'une conduite en cours de
nose), ces butees servent a guider le deuxieme tube (par exemple le
tube ou troncon de conduite a raccorder) pour le centrer exactement
sur le premier tube.
Un autre objet de l'invention consiste aussi a ajouter, dans ladite
portion intermediaire, un capteur qui est associe a un emetteur place
dans ladite enceinte externe en etant solidaire en rotation du
deuxieme canon a electrons, nour effectuer une verification de la
soudure immediatement apres la realisation de celle-ci.
Celle desdites portions extremes qui est pourvue de moyens de serrage
est, de preference, constituee de deux parties separees
longitudinalement: une partie de fixation portant les moyens de
serrage et une partie d'orientation reliee a ladite portion
intermediaire a l'une de ses extremites longitudinales tandis que
l'autre extremite longitudinale est reliee a ladite partie de fixation
par un ensemble de verins, au nombre de trois de preference. Ainsi, la
partie de ti- xation assure le centrage de l'appareil dans le premier
tube tandis que le systeme de verins permet d'appliquer lesdites
butees sur l'extremite du premier tube et oriente, de cette maniere,
l'axe de la portion intermediaire perpendiculairement au plan de cette
extremite.
Un developpement de l'idee inventive consiste a placer le canon a
electrons de l'appareil interne longitudinalement dans celle desdites
portions extremes qui est pourvue de moyens de serrage, tandis qu'un
prisme de renvoi du faisceau d'electrons est installe dans ladite
portion intermediaire pour diriger radialement le faisceau
d'electrons.
L'invention a aussi pour objet une procedure de mise en place
consistant a amener une premiere portion extreme de l'appareil interne
de soudage dans un premier tube, avec les butees, en position
radialement ecartee, venant s'appuyer sur L'extremite de ce premier
tube, a fixer dans ce premier tube cette premiere portion extreme au
moins partiellement, a retirer radialement les butees, a mettre en
place les moyens commandes externes d'etancheite et eventuellement
l'appareil externe, a amener en bout l'un de l'autre ce premier tube
et un deuxieme tube en utilisant eventuellement pour le guidage les
butees partiellement retirees, a maintenir les tubes dans la position
ainsi prise, a completement retirer radialement les butees Si on ne
l'a pas encore faitt et a rendre actifs les moyens de jonction etanche
et les moyens externes d'etancheite.
D'autres particularites de l'invention resulteront de la description
que l'on va donner, a titre non limitatif, d'exemnles de realisation a
l'aide du dessin joint dans lequel - la Fig. 1 est une coupe
longitudinale de deux tubes a reunir, avec l'appareil interne de
soudage par faisceau d'electrons; et - la Fig. 2 est une coupe
longitudinale partielle d'un appareil externe de soudage associe a
l'appareil interne.
Sur la Fig 1, un premier tube I doit etre raccorde a un deuxieme tube
2, qui apsartient, par exemple, a une conduite en cours de pose, par
soudage par faisceau d'electrons. Ce soudage est effectue, dans le cas
de tubes tres epais, pour une partie de l'epaisseur des tubes par
l'interieur de ceux-ci et pour le reste de l'epaisseur des tubes par
l'exterieur des tubes, ces deux soudages etant effectues simultanement
mais avec un decalage angulaire afin que la zone en fusion ne concerne
jamais toute l'enaisseur des tubes.
L'appareil effectuant le soudage interne est represente sur la Fig 1
tandis que. l'on a represente, a nlus petite echelle, sur la
Fig 2 l'appareil effectuant le soudage externe. Sur la Fig 1, on a
represente une variante de realisation dans laquelle on utiliserait le
seul soudage interne, mais il ressortira clairement de la descrio-
tion suivante qu'il suffit de remplacer les moyens d'etancheite
externes de la Fig 1 par l'appareil externe selon La Fig 2 pour
pouvoir effectuer simultanement un soudage interne et un soudage
externe.
L'appareil interne de soudage represente sur la Fig I comnrend deux
portions extremes 3 et 4 et une portion intermediaire 5. La portion
extreme 3 comporte une partie de fixation 6 et une partie
d'orientation 7 reliee a la partie 6 par un systeme de trois verins a
vis 8 montes sur rotules. La partie 6 peut etre maintenue fermement a
1'in- terieur de la conduite I par un ensemble de verins a vis 9
portant des machoires de terrage 10. La partie 7 porte une virole il
munie a sa peripherie externe de joints toriques gonflables
12.Interieurement, la partie 7 contient un canon a electrons 13 dirige
axialement
La portion intermediaire 5 est reliee a la partie 7 par un roulement
14 et elle peut etre entrainee en rotation Dar une roue dentee 15
montee sur la portion 5 et un pignon 16 qui engrene avec cette roue
dentee et qui est entraine car un moteur electrique 17 porte par la
partie 7.
A l'interieur de la portion 5 se trouve un prisme 18 de deviation du
faisceau d'electrons genere par le canon 13. Ce prisme 18, constitue
de dispositifs de deflexion electromagnetiques connus en eu#memes,
dirige le faisceau d'electrons dans une direction radiale, de sorte
que la rotation de la roue dentee 15 permet au faisceau d'electrons de
balayer toute la circonference definie par l'extremite 19 de la
conduite 1 a condition que la direction radiale du faisceau
d'electrons soit situee dans le plan defini par cette extremite 19.
On realise cette condition au moyen d'un ensemble de trois butees 20
retractables radialement, dont une seule a ete representee. Ces butees
20 sont munies d'une face d'appui 21 susceptible de s'appliquer contre
1 extremite 19. Un premiere des butees 20 s'applique contre I'ehtremi-
te 19 lorsqu'on introduit l'appareil interne dans le tube 1. Puis, la
partie 6 est fixee dans le tube 1 par les machoires 10, apres quoi les
deux autres butees 20 sont amenees contre l'extremite 19 par l'action
des verins 8 qui provoquent un basculement de la partie 7 par rapport
a la partie 6. On maintien la partie 7 et, par suite, la Dortion
intermediaire 5 dans la position ainsi prise par verrouillage des
verins 8. On peut alors retirer radialement les butees 20. Ce retrait
se fait dans l'exemple represente en deux temps.Dans un premier temps
de retrait partiel, une face de guidage inclinee 22 des butees 20
presente son extremite exterieure sur le bord radialement interne de
l'extremi- te 19 de la conduite 2, de maniere que ces butees 20
servent au guidage du tube 1 sur le tube 2 lorsqu'on rapproche ces
tubes l'un de l'autre pour les amener en bout l'un de l'autre,
Le mouvement de deplacement radial des butees 20 Deut etre obtenu par
des verins montes sur la portion intermediaire 5. On a suppose ici que
les butees 20 etaient portees par des bras a cranS 23 engrenant avec
des pignons 24 entraines par des moteurs electriques 25.
Quand l'encombrement le permet, on peut monter le canon a electrons
radialement dans la portion 5 et Supprimer le prisme 18.
La portion extreme 4 est reliee a la portion intermediaire 5 par un
roulement 26. Elle porte des joints toriques gonflables d'etancheite
27. L'etancheite-interne est ainsi realisee entre la portion extreme 4
munie des joints 27 et la partie 7 munie des joints 12. L'etancheite
externe est realisee dans le cas de la Fiz 1, par une enveloppe 28,
ayant ici essentiellement la forme d'un troncon tubulaires muni d'un
Dare-feu annulaire 29 et de deux ensembles de joints toriques
gonflables d'etancheite 30. Cette enveloppe 28 peut se deplacer le
long des tubes 1 et 2 au moyen de chariots non representes. On n'a pas
non plus represente les moyens de maintien en tension de la conduite
se terminant par le tube 2, ni les moyens de deplacement du tube 1 et
de maintien de celui-ci, car ils sont classiques.On a figure en 31 un
cable d'alimentation de l'appareil interne. Ce cable comprend en fait
des liaisons electriques et des liaisons pneumatiques. On a figure en
32 une liaison d'alimentation des moyens d'etancheite externes.
Le vide est effectue dans l'enceinte delimitee par les joints 12, 27
et 30, le tube 1, le troncon tubulaire 28, le tube 2 la portion 4 et
la partie 7, au moyen d'une pomne 33 montee sur la partie 6 et reliee
a l'enceinte a vide par une tuyauterie articulee 34.
On a suppose qu'il s'agissait de raccorder un tube 1 a un tube 2
appartenant a une conduite et que l'ensemble tube 1 et
tube 2 devait rester fixe en rotation pendant le soudage. Mais, si
L'on avait a souder un tube I a un autre tube 2 qui serait libre, on
pourrait aussi faire tourner l'ensemble de ces deux tubes en prevoyant
un moyen de maintien en position fixe de la portion 5, par exemple une
barre de maintien ou un balourd.
Sur la Fig 2, l'enveloppe 28 a une section en U, ne comporte pas de
pare-feu et se deplace sur un rail de guidage 35 au moyen d'un chariot
non represente. Cette enveloppe 28 delimite une enceinte externe 36
dans laquelle on a installe un deuxieme canon a electrons figure en 37
et monte dans un anneau rotatif 38 porte, nar l'intermediaire d'un
roulement 39, par un support intermediaire fixe 40. L'entrainement en
rotation de l'anneau 38 est obtenu par une roue dentee 41 engrenant
avec une couronne dentee de l'anneau 38 et entrainee par un moteur
electrique 42 porte par le support 40. Le support 40 est relie a un
support 43 par un ensemble de trois verine a rotules~ 44 qui
permettent une certaine inclinaison relative du support 40 par rapport
au support 43.Le support 43-est fixe sur le tube 2 nar un systeme de
verins 45 et de machoires de serrage 46. Lorsque les machoires 46 ne
sont pas serrees, le support 43 est maintenu dans l'enveloppe 28 par
un organe de maintien 47.
Si les tubes 1 et 2 tournaient pendant le soudage, l'entrai- nement
41, 42 serait supprime et remplace par un moyen de maintien de la
couronne 38 en position fixe.
L'appareil de soudage interne et l'appareil de soudage externe
utilisant des enceintes soumises au vide qui communiquent l'une avec
l'autre, par les surfaces de jonction entre les tubes 1 et 2 a
l'extre- mite 19 du tube 1, on peut effectuer le vide par l'interieur
des tubes, par l'exterieur de ceux-ci ou a la fois nar l'interieur et
par l'ex- terieur, une tuyauterie 51 etant prevue pour ce dernier cas.
La determination de la position de l'anneau 38 se fait au moyen de
butees 48 retractables radialement comme les butees 20, le mode de
mise en position pouvant etre similaire a celui decrit pour l'appareil
de soudage interne. Ces butees48 Deuvent egalement etre profilees pour
servir de guide aux tubes. On peut alors utiliser pour guider les
tubes, soit les butees 20, soit les butees 48, soit a la fois les
butees 20 et 48.
On a prevu ici d'effectuer le controle de la soudure sur
place au moyen d'un emetteur 49 porte par l'anneau rotatif 38 et d'un
capteur 50 porte par la portion intermediaire 5 de l'appareil interne.
La vitesse de rotation de l'anneau 38 et celle de la nortion inter
mediaire 5 sont les memes. Un systeme de reperage de position, non
represente, permet de placer l'emetteur 49 et le capteur 50 dans des
positions radialement correspondantes. Ce reperage de position sert
aussi a assurer le decalage angulaire entre les deux faisceaux
d'electrons, le faisceau interne et le faisceau externe, lors de
l'execution du double soudage: interne et externe.
Bien entendu, on peut apporter de nombreuses modifications aux
exemples de realisation qui viennent d'etre decrits sans sortir du
cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
Machine pour le soudage bout a bout de deux tubes par faisceau
d'electrons comprenant un appareil interne de soudage destine a etre
place a l'interieur de deux tubes (1, 2) a reunir et formant une
enceinte interne soumise au vide (33, 34) dans laquelle un canon a
electrons (13) emet un faisceau d'electrons, caracterise en ce que
l'appareil interne comporte longitudinalement deux portions extremes
(3, 4) munies l'une et l'autre de moyens commandes (12, 27) de jonc
tion etanche le long d'une peripherie interne de tube, L'une (3) de
ces portions extremes (3, 4) etant pourvue de moyens commandes de
serrage (9, 10) susceptibles de prendre apPui sur la surface interne
d'un tube (1) et des moyens commandes externes d'etancheite (30)
etant susceptibles de s'appliquer sur l'un et l'autre des deux tubes
(1, 2) pour les reunir (28) de maniere etanche et pour former avec
lesdits moyens de jonction etanche (12, 27) ladite enceinte interne
soumise au vide, et une portion intermediaire (5) qui est reliee
auxdites portions extremes (3, 4) par des liaisons (14, 26) permettant
une rotation relative de cette portion intermediaire (5) par rapport
auxdites portions extremes (3, 4) et qui porte a la fois des moyens
directionnels (18) donnant une direction radiale au faisceau
d'electrons emis par ledit canon a electrons (13) et des butees (20)
radialement retractables dont une face d'appui (21) disposee dans un
plan transversal contenant ladite direction radiale est susceptible
de s'appuyer sur une extremite (19) de tube quand ces butees (20)
se trouvent en position radialement ecartee.
- Machine selon la revendication I, caracterisee en ce que lesdits
moyens commandes externes d'etancheite - (30) sont reunis par une
enveloppe (28) qui forme une enceinte externe (36) susceptible d'etre
mise sous vide et qui contient un appareil externe de soudage avec
un deuxieme canon a electrons (37) dirige radialement vers l'interieur
et capable d'effectuer un mouvement de rotation relatif par rapport
a ladite enveloppe.
3 - Machine selon la revendication 1, caracterisee en ce que lesdites
butees (20) presentent une face de guidage (22) inclinee vers l'in
terieur de l'appareil interne de soudage a l'oppose dJe ladite face
d'appui (21).
4 - Machine selon la revendication 1, caracterisee en ce que celle (3)
desdites portions extremes (3, 4)qui est pourvue de moyens de serrage
(9, 10) est constituee de deux parties separees longitudinalement
une partie de fixation (6) portant les moyens de serrage (9, 10) et
une partie d'orientation (7) reliee a ladite portion intermediaire
(5) a l'une de ses extremites longitudinales tandis que l'autre
extremite longitndinale est reliee a ladite partie de fixation (6)
par un ensemble de verins (8) permettant une inclinaison relative.
5 - Machine selon la revendication 1, caracterisee en ce que le canon
a
electrons (13) est place dans celle (3) desdites portions extremes
(3, 4) qui est pourvue de moyens de serrage (9, 10), tandis qu'un
prisme (18) de renvoi du faisceau d'electrons est installe dans
ladite portion intermediaire (5) pour diriger radialement le faisceau
d'electrons.
6 - Machine selon la revendication 2, caracterisee en ce qu'un
emetteur
de controle de soudure (49) est place dans ladite enceinte externe
(36) en etant solidaire en rotation du deuxieme canon a electrons
(37) tandis qu'un capteur (50), associe a cet emetteur (49), est
place dans ladite portion intermedaire (5) 7 - Machine selon la
revendication 1,#caracterisee en ce que ladite
portion intermediaire (5) porte une couronne dentee (15) entrainee
en rotation par un moteur electrique (17) monte sur celle (3) des
dites portions extremes (3, 4) qui est pourvue de moyens de serrage
(9, 10).
8 - Procedure de mise en place de la machine selon la revendication 1,
caracterisee en ce qu'on amene une premiere portion extreme (3) de
l'appareil interne de soudage dans un premier tube (1), avec les
butees (20), en position radialement ecartee, venant s'appuyer sur
l'extremite (19) de ce premier tube, on fixe (9, 10) dans ce premier
tube (1) cette premiere portion extreme (3), on retire, au moins
partiellement, les butees (20), on met en place les moyens commandes
externes d'etancheite (28, 30), on amene en bout l'un de l'autre ce
premier tube (1) et un deuxieme tube (2) et on les y maintient, et
on rend actifs les moyens commandes de jonction etanche (12, 27) et
les moyens commandes externes d'etancheite (30).
9 - Procedure selon la revendication 8, caracterisee en ce que l'on
retire les butees (20) en deux temps, de sorte que, dans une posi
tion de retrait partiel, elles servent au guidage relatif des deux
tubes (1, 2) lors de l'amenee de l'un de ceux-ci en bout de l'autre.
10 - Procedure selon la revendication 8, appliquee a une machine selon
la
revendication 2, caracterisee en ce que la mise en place des moyens
commandes externes d'etancheite (28, 30) est suivie du reglage de la
position du deuxieme canon a electrons (3-7) pour que le faisceau
d'electrons qu'il emet se trouve dans le plan de l'extremite (19) du
premier tube (1).
il - Procedure selon la revendication 8, caracterisee en ce que la
mise en
place de ladite premiere portion extreme (3) dans ledit premier tube
(1)
s'effectue en deux temps: on fixe d'abord une premiere partie (6) de
cette portion extreme (3) dans ledit premier tube (1) lorsqu'une des
butees (20) s'appuie sur l'extremite (19) de ce premier tube, puis
on incline, par rapport a cette premiere partie (6),une deuxieme
partie (7) de cette premiere portion extreme (3), qui est attachee par
uen liaison rotative (14) a ladite portion intermediaire (5), jusqu'a
ce que les autres butees (20) s'appuient aussi sur ladite extremite
(19)
du premier tube (1).
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Click them for further information and insights (including
chemical structure diagrams where available).
14. Please experiment with TextMine - you cannot make any permanent
changes or break anything and once your session is closed (you've
log out) all your activity is destroyed.
Please contact Minesoft Customer Support if you have any questions
or queries at: [email protected]
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