組合專機-臥式組合鉆床畢業(yè)設計,組合,專機,臥式,鉆床,畢業(yè)設計 37 臥式組合鉆床設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 畢　業(yè)　設　計　說　明　書 設計題目　臥式組合鉆床設計 學生姓名　 指導老師 　　　　 目　　錄 　　　　 一、 前言……………………………………………1 二、設計任務及組合機床介紹 1、加工內(nèi)容及要求……………………………………… 2 2、工作循環(huán)……………………………………………… 2 3、夾具設計方案………………………………………… 2 4、確定切削用量及刀具………………………………… 2 5、確定切削力扭矩、功率及刀具耐用度……………… 3 6、初定主軸直徑………………………………………… 4 7、主軸箱所需動力……………………………………… 5 三、組合機床總體設計…………………………………… 6 Ⅰ、三圖一卡設計………………………………………… 6 Ⅱ、主軸箱輪廓尺寸……………………………………… 9 Ⅲ、傳動裝置潤滑………………………………………… 10 Ⅳ、機床技術特性………………………………………… 10 Ⅴ、計算生產(chǎn)率…………………………………………… 10 四、組合機床主軸箱設計………………………………… 12 1、原始依據(jù)圖……………………………………………… 12 2、主軸結(jié)構(gòu)形式及動力計算……………………………… 13 3、傳動方案?！?4 4、主軸箱的坐標計算………………………………………19 5、主軸箱的潤滑及手柄軸位置……………………………20 6、繪制裝配圖主軸箱………………………………………21 五、總結(jié)…………………………………………………… 30 六、參考資料……………………………………………… 31 　　　　　 前　　言 畢業(yè)設計是完成工程技術人員基本訓練的最后一個重要環(huán)節(jié)，目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)和基礎知識、獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力。在設計方案的選定、設計資料的收集、手冊和國家標準、規(guī)范的運用，設計方案的應用、零件圖及總裝圖的繪制等方面有一定較全面的鍛煉，并使每個學生樹立起正確的設計思路和良好的工作風。 一個零件的同一面上，往往有多個孔，如果在普通機床上加工。通常要一個一個孔的鉆，生產(chǎn)率低下，同時，各加工孔的形狀和它的位置公差以及尺寸精度都難以保證，工人勞動強度大。特別是大批大量生產(chǎn)的工藝，更是大大地增加了生產(chǎn)周期，而且成本也很高。 為了克服多孔零件普通機床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通機床的主軸上裝上多頭軸，但是對于大型箱體零件，采用變種方案也不行，而采用組合鉆床才是最佳方案。 組合機床是按系列化、標準化設計的通用部件與按被加工零件的形狀及加工工藝要設計的專用部件所組成的專用機床。 　　 二　設計任務及組合機床介紹 1、加工內(nèi)容及要求 要求設計一臺組合鉆床，加工175－Ⅱ型柴油機一面上的六個孔（詳見加工工序圖）。被加零件其材料為HT200，硬度HB170－220。毛坯為鑄件機械性能GB5675－85中有關于HB200的規(guī)定，年產(chǎn)量為5萬件/年。 2、本臺機床為臥式單面組合鉆床，工作循環(huán)為： 3、夾具設計方案 　　全生產(chǎn)線采用通過式滾道輸送帶，根據(jù)被加工零件的特定結(jié)構(gòu)以及考慮便于輸送和裝夾方便，從提高零件的加工精度出發(fā)，生產(chǎn)線采用隨行夾具。 隨行夾具以兩個銷孔和隨行夾具體6的基面在機床固定夾具上定位。工件與機腳面和機腳面上的兩孔在隨行夾具　上，由于工件定位平面不連續(xù)，因此隨行夾具的關部位必具有硬度和高耐磨性。考慮該機床工件加工面的不同，要從夾具的兩個垂直方向輸送工件。幫夾具采用敞開式四立柱結(jié)構(gòu)，隨行夾具輸送方向的兩側(cè)固定夾具上設置定位板，而在輸送導板上設置　　　 輸送方向上的限位裝置，使隨行夾具上定位準確，插銷順利，隨行夾具以其底面在兩塊等定位塊所構(gòu)成的平面上，并以兩銷孔（一個賀柱銷和一個錐銷定位）實現(xiàn)一面兩銷方式夾緊裝置采用浮動壓塊直接壓在工件上。 采用一面兩銷定位消除了六個自由度，　一個圓柱銷消除2個自由度x、z，削邊銷消除y、自由度，一面消除三y、x、z個自由度。 4、確定切削用具量及選擇刀 根據(jù)本道工序的要求，刀具選擇Φ6.7和Φ8.5的麻花鉆頭，材料為高速鋼，鋼號為W6Mn5Cr4V2 查《組合機床設計》，確定切削用量： 工序 V (m/min) S (mm/r) N(r/min) 鉆Φ6.7 16 0.13 760 鉆Φ8.5 17.6 0.15 659 5、確定切削用量、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 p=26·D·f0.8?HB0.6 m=10?D?fo.8?HB0.6 　　　 N=m??v/(9740·∏·D) 式中 p—切削軸向力 d—鉆頭直徑 f—每轉(zhuǎn)進給量 m—切削扭矩 N—切削功率 V —切削速度。通常根據(jù)鉆孔深度考慮修正系數(shù), v= B公稱·KV HB—布氏 鉆φ6.7孔時 P=26×6.7×0.130.8×2000.6=818.1N M=10×6.71.9×0130.8×2000.6=1743N·mm L/p=16/6.7=2.388 取 KV=1 V=1·61=16m/min N=1743×16÷9740∏÷6.7=0.136kw T=(9600×6.70.25×16÷0.130.55÷2001.3)8=7003　 鉆φ8.5孔時 P=26×8.5×0.150. 8×2000.6=1164N M=10×8.51.9×0.13×2000.6=3072Mmm L/D=28÷8.5=3.8 KV=0.9 N=3072×17.60.9÷9740÷8.5÷∏=0.21Kw T=(9600×8.50.25÷17.60.55÷2001.3=2802min 6初定主軸直徑： 查《畢業(yè)設計指導書》p36公式 d=0.1B4√m 鉆6.7時即1、2軸 d=0.624√1743 取d1、2=15 鉆時即3、4、5、6軸 d=0.624√3072=18.6mm 由于便于統(tǒng)一，取d3.4.5.6=20mm，使傳動軸和主軸都取d=20便于選取軸承。 7、主軸箱所需動力 W＝N·n=2×0.136+4×0.208=1.104Kw P=2818+41164=6292KN η=0.9 N動=N主+N進 N進=1.2Kw N動=2.5kw 選取JT4033機械動力頭，驅(qū)動轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分，動力滑臺選3號液壓滑臺HY32B，電機功率N＝3Kw。 三、　組合機床總體設計 Ⅰ、三圖一卡的設計　　　　　　　　　　　　　　　　 1)工零件工序圖是組合機床的主要依據(jù)。細實線表示與本道工序加工無關的部分，粗實線表示被加工部位精度、粗糙度、位置精度定位及夾壓方向?！督M合機設計》P61 2)加工示意圖 標記出夾具、刀具、工件的相互位置關系。 《組合機床設計》P63－P73 3）聯(lián)系尺寸圖 4) 生產(chǎn)計算卡 A、繪制被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸精度、技術要求、定位基準、夾壓部位。以及被加工零件的材料、硬度和本機床加工毛坯情況的圖紙。它是在原有工件圖的基礎上，以突出本機床或自動線加工內(nèi)容。工序圖是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、調(diào)試機床、檢查精度的重要技術資料。內(nèi)容主要包括： a、兩個視圖反映被加工零件形狀。 b、表示出以箱體隨行夾具的底面和底面上兩孔作為定位方式，以隨行夾具兩側(cè)凸臺上平面作為夾緊用四爪夾壓。 c、表示出加部位尺寸、位置精度及技術要求。 d、表示出需加工孔的深度、箱體材料 以上所述詳見加工工序圖。 B、繪制加工示意圖 它是刀具的布置圖，是刀具輔具、電氣液壓、主軸箱等設計的重要依據(jù)。繪制所注意以下內(nèi)容： 　 a、導向裝置的布置與參數(shù)做選擇《組合機床設計》表3－17 b、導向裝置配合　　　　　　　　表3－17　 c、主軸系列到參數(shù)　　　　　　　表3－22 d、連接桿選擇　　　　　　　　　表3－23 以上所述詳見附圖加工示意圖 C、繪制機床聯(lián)系尺寸圖 　　它是用來表示機床組成部件的相互裝配聯(lián)系以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)是否滿足加工要求,通用部件的選擇是否合適,并進一步為主軸箱、夾具等專用部件,零件的設計提供依據(jù)，聯(lián)系尺寸圖也可看成簡化的機床總圖,它表示機床的配置形式及總體布局。 a、動力部件的選擇 由前面計算N動＝2.5kw,根據(jù)《組合機床設計》表2－6取N動＝3kw選電動機功率 選動力箱 TD32A 公稱尺寸 B=320mm 動力箱長度L=400mm 動力箱寬度B1=400mm 動力箱高度H=320mm 驅(qū)動軸距動力箱底面高度h0=125mm 驅(qū)動軸直徑d=30mm 驅(qū)動軸外伸長度L=45mm 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速：推薦驅(qū)動與電機傳動比為I=1/2，取n 驅(qū)=710轉(zhuǎn)/分。 b、行程：所確定的中部件的總行程應小于所選擇動力滑的最大行程,要求刀具長與工件行程越小越好。 c、主軸箱端面至工件端面之間的軸向寸是加工示意圖上最重要的聯(lián)系寸。 d、動力滑臺導軌形式采用“矩—山”型 e、工作行程. L工進=L1+L加工長度+L2 取L1=5mm L2=2mm L工進=5+28+20+35mm L快進=L工作行程=L工進+L快退 L快進=155mm L工進=35+155=190mm 動力部總行程 L總≧L工作行程+L前備+L后備 =190+20+130=340mm Ⅱ、主軸箱輪廓尺寸 主軸箱寬度B，高度H的大小主要與被加工零件孔的分布信置有關可按下式確定： B=b2+2b1 H=h+h1+h2 式中 B—主軸箱寬度 H—主軸箱高度 b1—最邊緣主軸中心 b2—工件上要加工的寬度方向上相隔最遠的兩孔距離 h—工件上要加工高度方向上相隔遠的兩孔距離 h1—最低主軸中心至主軸箱底平面距離 h2—最高主軸中心 至主軸箱底平面距離。 根據(jù)被加工零 件工序圖得 b2=134 h=153 最 h2=72.5 b1=125 h1=174.5 B=b2+2b1=384 H=h+h1+h2=400 取1號主軸箱，其外廓尺寸為。 厚度T=325mm 夾具輪廓尺寸： 388×220×95 機床裝料高度H=890mm 《組合機床設》P25 Ⅲ、傳動裝置的潤滑 采用自潤滑,主軸箱內(nèi)有葉片油泵，將油供應至齒輪傳動和動力箱、滑臺導軌上。 Ⅳ機技術特性 1、滑臺工作 面尺寸：630×320(mm2) 2、動力箱滑臺快進速度：V快=5m/min Ⅴ計算生產(chǎn)率 (表格見下一頁) 被加工零件 圖 號 毛坯 種類 鑄件 名 稱 175-Ⅱ型柴油機曲軸箱 毛坯 重量 材料 HT200 硬度 HB170~200 工序名稱 單面鉆孔并倒角 工序號 序 號 工 步 名 稱 被加工零直徑數(shù) 加工直徑mm 加工長度mm 工作行程 mm 切削速度m/m 轉(zhuǎn)速r/min 進給量 工時min R/min mm/min 機動時間 輔助時間 共 計 裝卸工件 1 1.5 1.5 動力部件 滑臺快進155mm 0.031 0.031 鉆4個Φ8.5孔并倒1×60○角 85 28 35 17.6 659 0.15 98.8 0.355 0.355 鉆2個Φ6.7孔并倒1×60○角 6.7 16 35 16 760 0.13 98.8 0.355 0.355 滑臺快退190mm 0.038 0.038 備 注 1、 單班制：5.5件/年，滿足5萬件年的要求 2、 裝卸工時取決于操作者的熟練程度，對于本機床，計算時取1.5min生產(chǎn)一件。 總計 1.924min 單件工時 1.924min 機床生產(chǎn)率 31件/小時 機床負荷率 77.4﹪ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 四、組合機床主軸箱設計 1、繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖 主軸箱設計原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容括主軸箱設計的原始要求和已知條件。 在繪制此圖時從“三圖一卡”中已知： (1)主軸箱輪廓尺寸毫米。 (2)工件與主軸箱相對位置尺寸。 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可繪制出主軸原始依據(jù)圖。 a)被加工零件 名稱：175－F－型柴油機曲軸箱 材料：HT200 硬度：HB170－220 軸號 工序內(nèi)容 加工直徑 主軸直徑 主軸外伸尺寸 D/d(mm) L(mm) V m/min N r/min f mm/r Vf Mm/ min 1 2 Ф6.7 Ф32 Ф22/Ф14 85 16 760 89.8 3、 4 5、6 Ф8.5 Ф30 Ф30/Ф14 115 17.6 659 98.8 (b)主軸外伸尺寸及切削用量 (c)動力部件 TD32A型動力箱電動機功率3千瓦。轉(zhuǎn)速145轉(zhuǎn)/分。驅(qū)動軸到滑臺表面距離為100毫米，其他尺寸可查動力箱裝配圖。 2、主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動力計算 （1）主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝來決定，并應考慮主軸的工作條作件和力情況。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征。由于鉆削加工的主軸，需承受徑向力和軸向力，因此選擇圓錐滾子軸承。 （2）齒輪模數(shù)的確定： 　初定直徑一般在繪制“三圖一卡”時進行同由公式 　d≧B4√m/100 根據(jù)前面計算，1、2軸取Ф15，3、4、5、6軸取Ф20，初選模數(shù)可以由下式計算，再通過類比確定： m≧(30~32)3√N÷Z÷n(mm)　　m=2mm （3）主軸的動力計算： 由機床“三圖一卡”已知，N動＝3kw，P=6292N 3、傳動方案的確定，各種受力分析，強度、壽命校核 根據(jù)切削速度和刀具直徑，求主軸所需轉(zhuǎn)速。 鉆Ф6.7 n1、2=1000v÷D=1000×16÷6.7÷Л=760r/min　　 鉆Ф8.5 n3、4、5、6=1000v÷D=1000×17.6÷8.5÷Л=659r/min 而動力驅(qū)動軸n驅(qū)=710r/min 傳動比i1=710/760=0.935 i2=710/659=1.07 選動力頭矢量Zp=34 m=2 定傳動路線如下： 傳動方案Ⅰ 如圖，動力軸n=710r/min。分兩條路線向主軸傳遞：（1）首先傳給8軸，然后7軸，最后至1、2軸I=0.935。（2）首先傳給9軸然后10軸，再12，最后傳至3、4、5、6軸。 首先考慮路線Ⅰ： 齒輪1、2 Z=24 m=2　　　　　 齒輪7 Z7、1=25 Z7、2=33 m=2 齒輪8 Z8=41 m=2 I=24×33×41÷25÷41÷34=0.935 再驗算傳動路線Ⅱ： 軸9 Z9=27 m=2 軸10 Z10=34 m=2 軸11 Z11、0=34 Z11、6=41 m=2 軸12 Z12、0=25 Z12、6=39 m=2 軸3、4、5、6　Z=29　　則 i=29×39×34×31×27÷25÷41÷31÷27÷34=1.07 其中第八軸為手柄軸。 驗算主軸轉(zhuǎn)速 1－2軸：n=710×1/i=710÷0,935=763r/min 3－4軸：n=710×1/i710÷1.07=658.7r/min (763-760)÷760=0.3%<5% (658.7-659)÷859=0.04%<5% 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 傳動方案Ⅰ： 傳動方案Ⅱ 比較兩種方案，第一種方案比第二種方案少一根傳動軸。但在0到7軸至出現(xiàn)升速，這是應該避免，所以應選擇第一種傳動方案。 B、傳動軸的確定： 根據(jù)公式 式中為作用在主軸上的總力矩 為作用在軸傳來的扭矩 為第軸上齒輪傳動比。 根據(jù)上述公式。 12軸　有　　m12=4×307.2×25/29=1059.31kg 　　查表《組合機床設計》表5－10 d=20mm 11軸　有 m11=m12×41/39=1059.3141/39=1113.63kg 　　查表5－10 d=22mm 10軸　有 m10=m11×31/34=1015.37kg 查表5－10 　　 d=20mm 9軸　有 m9=m10×27/37=884.35kg 　　查表5－10 d=20mm 7軸　有 m7=2174.35×25/24=363.125kg 　　查表5－10 d=20mm 8軸　有 m8=m7×41/25=595.25kg 　　查表5－10 d=20mm 取　d7=20mm d8=20mm 傳動軸和主軸支承形式的確定： 主軸采用圓錐滾子軸承，傳動軸可以采用圓錐滾子軸承。 4、軸8兼作調(diào)整手柄，其轉(zhuǎn)速如下： n 8=710×34/41=589r/min 5、采用R12-2型葉片泵，用軸13傳動 n泵=710×34/27×27/31×23/24=746r/min n泵在400800r/min范圍之內(nèi)，滿足要求。 4、主軸箱坐標計算： 　選取主軸箱平面的平面與通過其定位銷孔的垂直線交點為坐標原點（坐標尺寸中單位為）。 A、 坐標計算 在x o y坐標系中 4有 x4=234.28 y4=295 軸5軸1有 x1=100 y1=196 軸2有 x2=100 　　y2=140 軸3有 x3=157.82 y3=295 軸5有 x5=157.82 y5=218.80 軸6有　x6=234.28 y6=218.80 1、 傳動軸坐標計算 軸7　如圖，　則 x 7=100-492-282=59.79 y 7=140+28=168 軸8　設動力軸0軸 則 x 8=66.37 y8 =94.29　　　 軸12為軸3、4、5、6中心，則 x 12=196.05 y12=256.9 軸9可任意選是 設 x 9=200 y9=91 軸10有 x 10=242.01 y10=130.99 軸11有 x 11=196 y11=y12-80=176.9 油泵軸13坐標計 x13=261.866 y13=88.3 繪制主軸箱檢查圖： 注：點劃線表示齒輪分度圓直徑 細實線表示軸承外圈 粗實線表示軸套外圈 5、主軸箱的潤滑和手柄的位置： 本主軸箱采用ZR12－2葉片潤滑泵進行潤，油泵打出的油經(jīng)分油器潤各部分，對于臥式標準主軸箱體前、后壁之間的齒輪和壁上的軸承用油盤潤滑，箱體和后蓋中潤滑的齒輪用油管潤滑，油管是通過0軸帶動10軸，再通過10軸帶動油泵上矢輪進行傳動，泵輪上的齒輪為24/2，裝在主軸箱的第一排，主軸箱中盛滿30＃機油，由于組合機床的主軸箱上裝有多個刀具，為了調(diào)整及更換刀具或裝配和維修與檢查主軸精度，一般來說主軸箱上都要設有一手柄軸，手柄的轉(zhuǎn)速可高一些，在傳動系統(tǒng)設計過程中，可以不考慮其位置，傳動系統(tǒng)設計好后，根據(jù)其要求，選擇軸8為手柄軸。 6、繪制主軸箱裝配圖（見附圖） A、組合機床主軸箱用途和分類 主軸箱改變主軸的轉(zhuǎn)速和位置，通過主軸箱可得到正確的加工位置和轉(zhuǎn)速，按其結(jié)構(gòu)大小，可分為大型主軸箱和小型主軸箱。 B、確定主軸外伸尺寸和接桿莫氏錐號，類型和具本尺寸 選　D/d1=22/14 L=85 3 號 D/d1=30/20 L=115 2號莫氏錐號 接桿號 D×t 莫氏錐號 類型 D1 D2 B B1 L 4 2 A 20 30 12 1 110 1 T14×2 1 A 20 23 10 1 85 B、軸箱的規(guī)格和組成。 由前面計算已知，主軸箱所采用的規(guī)格為400×400，動力源傳入動力通過傳動軸齒相嚙合，然后傳給主軸和油泵軸其中元件有：傳動軸、矢輪、軸套、葉片泵，分油器、注油杯、排油塞、通用油盤和防油套。 通用主軸箱體基型后蓋90mm，前蓋厚為55mm。 C、主軸箱材料 大型主軸箱通常用灰鑄鐵，代號HT20－40，前后蓋為HT15－33。 D、軸類零件 1）鉆削類主軸 按支承型式平同分三種，本機床選用，圓錐滾子軸承。 2）傳動軸也采用圓錐滾子軸承。 3）確定主軸和傳動軸的材料。 主軸材料采用40Cr鋼，熱處理C42。 傳動軸采用45＃鋼，調(diào)質(zhì)處理T215。 4）齒輪 齒輪材料均用45＃鋼，齒輪高頻淬火G54，齒輪寬度選24mm。 a) 軸承的選擇 主軸（1－6）和傳動軸均采用圓錐滾子軸承 1－2軸　d=15 選7302E 3－6軸　d=20 選7204 傳動軸　 d=20 選7204 7320E有 D=42 b=143 c=11 T=11.25 7204 有　D=47 b=14 c=12 T=15 6、繪制主軸箱裝配圖 通用主軸箱總圖設計包括主視圖、展開圖側(cè)視圖以及編制裝配表和制定技術條件。 a)通用主軸箱的主視圖和則視圖 主視圖主要用以表明主軸箱、傳動正負、矢輪排列位置、附加機構(gòu)及潤滑位置，潤滑泵和配置，手柄軸位置　和多軸編號，注出主軸箱聯(lián)系尺寸，便構(gòu)成主視視圖，設計潤滑系統(tǒng)時，分油器的位置應靠操作者一側(cè)，以便觀察和檢查潤滑泵工作情況。 b)展開圖 組合機床通用主軸箱和普通機床變速箱比，一方面主軸多，齒輪嚙合關系復雜，另一方面，主軸箱中各主軸和傳動軸及其上的零件大多通用化且排列有規(guī)律的，而除簡單的主軸外，一般采用簡化展開圖，并配合裝配表來表達主軸箱的裝配結(jié)構(gòu)，其內(nèi)容和畫法簡述如下： A 主要表達多軸裝配關系，主軸、傳動軸和矢輪隔套、防油套、軸承等的相對位置.　 B　 對結(jié)構(gòu)相同的同類型　主軸和傳動軸可只畫軸，主軸頭上注以相同軸的軸號，對于　軸向裝配桔構(gòu)基本相同，只是矢輪大小及排列位置不同的兩根（或兩組）軸可以畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根。 7、 軸的強度校核 在此機床的主軸箱設計中，由于采用第排齒輪，所以對軸的校核只要校核其剪切強度，對彎曲強度撓度可以不考慮。傳動齒輪均為45＃鋼，齒部行高頻淬火達G54，心部有好的機械性能。精度等級均為8－7－7DC.矢部淬火后經(jīng)滲碳淬火可獲較好的齒面硬度，心部有足夠韌。剛度和抗彎曲疲勞強度。 齒輪的強度、剛度和壽命校核： 1） 接觸疲勞強度驗算齒輪強度 公式 d0=640/[δk]√m·(I+i)bi 式中　 d0 —齒輪分度圓直徑 [δk]－允許接觸應力[kg/cm2對于材料為45鋼值 [δk]=1500kg/cm2 m－齒輪的扭矩(kgf·cm) i－傳動比 b－齒寬 對于1－2軸上兩齒輪(m=2 Z=24) d 0=640/1500×√174.3×(1+25/24)÷24÷25/24=16mm d 0、=16

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