CN103657912A - 热敷涂一个部件堆叠或若干部件堆叠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热敷涂一个部件堆叠或若干部件堆叠。具体地，提供了一种用于热敷涂包括部件的部件堆叠的方法，其中该部件具有连续的部件开口，该部件关于堆叠轴线对准，使得该部件堆叠具有连续的堆叠开口，其中该堆叠开口包括第一堆叠开口表面和第二堆叠开口表面，第一堆叠开口表面和第二堆叠开口表面沿堆叠轴线排列，部件开口的内边界表面通过热喷射装置由敷涂流从内侧热敷涂。根据本发明，部件堆叠被敷涂，使得在第一敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第一角度，在第二敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第二角度，其中第一角度和第二角度相对于第一堆叠开口表面在相反方向上形成。

Description

热敷涂一个部件堆叠或若干部件堆叠

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的用于热敷涂部件堆叠的方法，并涉及根据独立权利要求12的前序部分的具有部件堆叠的装置。

背景技术

从EP 2 029 317 B1中已知用于热敷涂包括部件的部件堆叠的方法，其中，所述部件具有连续的部件开口，并且可以是轴承部件，特别是由成形的部件制成的连接杆。在轴承部件中，由轴承底部和轴承盖形成连续的部件开口，其中，部件开口的内边界表面包括分开的部件座，特别是轴承座。此外，由层状材料制成的部件涂层，例如用于存放轴的部件座，形成于内边界表面处。在此方法中，部件相对于堆叠轴线对准，使得部件堆叠具有连续的堆叠开口，其中，堆叠开口包括第一堆叠开口表面和第二堆叠开口表面，第一堆叠开口表面和第二堆叠开口表面沿堆叠轴线布置。在敷涂过程期间，部件开口的内边界表面通过热喷涂装置利用敷涂流从内侧进行热敷涂。

此已知方法的目的是敷涂被设置为部件堆叠的部件的内边界表面。在这种连接中的期望的部件涂层应具有平滑且连续的层区域，并形成具有规则或均匀的层厚。然而，只有当敷涂流和内边界表面之间的角度不太平且理想地近似垂直于内边界表面时，通过现有技术已知的方法形成这种部件涂层才是可行的。然而，由于敷涂流的角度是固定的，因而此方法只对内边界表面例如具有正方形内横截面的部件是适用的。对于内边界表面的内横截面具有不均匀或凸出几何形状的部件则是不同的。对于这些部件，敷涂流的角度在部件区域中太平，使得不能形成具有规则或均匀层厚的平滑、连续的层区域和部件涂层。

发明内容

出于此原因，本发明的目的是提供一种用于热敷涂部件堆叠的改进方法和一种具有部件堆叠的改进装置。

此目的是根据本发明通过具有独立权利要求1的特征的方法和通过具有独立权利要求12的特征的装置来满足的。

因此，本发明涉及一种用于热敷涂部件堆叠的方法，其中，根据本发明，部件堆叠被敷涂，从而使得在第一敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第一角度，在第二敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第二角度。在该连接中，第一角度和第二角度相对于第一堆叠开口表面在相反方向上形成。

本方法的优点是它使得根据本发明的解决方案能够对内边界表面沿堆叠轴线具有不一致内横截面的部件敷涂以具有一致的层区域以及均匀且规则层厚的基本平滑的部件涂层。包括了内横截面具有不一致区域的内边界表面的部件应理解为具有例如在堆叠轴线的方向上具有凸出弯曲的几何形状或隆起的几何形状。

在该方法中，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第一角度和第二角度。由于敷涂流形成为例如锥体或椭圆体，所以锥体或椭圆体的中心轴线优选用作敷涂流的参考线，使得在敷涂流的中心轴线和第一堆叠开口表面之间形成第一、第二角度。在该连接中，取决于应用，第一、第二角度的值可以是不同的或相同的。

为了敷涂部件，沿堆叠轴线引导热喷涂装置（特别是旋转等离子体焰炬）通过堆叠开口表面，使得所有部件的内边界表面相继被敷涂以部件涂层。在此连接中，部件堆叠的涂层优选通过热喷涂方法来施加，特别是通过火焰喷涂、高速火焰喷涂、等离子体喷涂或现有技术中已知的其他热喷涂方法来施加。

敷涂通行（coating pass）应理解为热喷涂装置的通过部件堆叠并返回的单次完整的通行，这意味着从第一堆叠开口到第二堆叠开口并返回。第一、第二敷涂通行有利地对应于单次完整的通行，其中，取决于应用，第一、第二敷涂通行还可包括热喷涂装置通过部件堆叠并返回的重复通行。

根据本发明，形成了具有一致层区域和均匀层厚的基本平滑的部件涂层，使得在第一敷涂通行期间，形成了相对于第一堆叠开口表面的第一角度的敷涂流大致垂直地入射到非一致的内边界表面的一部分上，因此在第一次敷涂通行之后只有内边界表面的这一部分敷涂有适当的层厚，内边界表面的该部分的表面元件大致垂直于敷涂流地对准。在第二敷涂通行期间，敷涂流形成相对于堆叠开口表面的第二角度，其中该第二角度相对于第一堆叠开口表面并关于第一角度在相反的方向上形成，不一致内边界表面的表面元件现在被敷涂，并且现在大致与敷涂流垂直地对准。根据本发明的此方法的优点因此是：由于具有两个角度的两次敷涂通行，因此敷涂流入射的角度是不太平的，这意味着入射与其内边界表面具有例如不一致或凸出几何形状的内横截面的部件的所有表面元件大致垂直。

在此方法中，第一或第二角度的变化是通过例如在焰炬或在喷枪处改变焰炬、喷枪或喷嘴相对于热喷涂装置的角度来实现的。

在本发明的实施例中，在第一敷涂通行之后，以部件堆叠绕堆叠轴线的第一枢轴旋转的方式形成第二角度，使得在相对于旋转之前的布置进行相反旋转之后，第一堆叠开口表面和第二堆叠开口表面具有沿堆叠轴线的布置。

此实施例的优点是第一角度对应于第二角度，即第一角度在整个敷涂过程中是固定的，只通过在第一和第二敷涂通行之间旋转部件堆叠来形成第二角度，从而使得不需要进一步改变角度设置。第一堆叠开口表面和第二堆叠开口表面沿堆叠轴线的相反布置意味着：旋转部件堆叠，使得热喷涂装置只沿堆叠轴线移位，例如在第一敷涂通行期间被引导通过第一堆叠开口表面，在第二敷涂通行期间被引导通过第二堆叠开口表面。在此连接中，第一枢轴可以被定位在堆叠轴线上的任意点处。

在另一实施例中，在第一敷涂通行之后，以热喷涂装置绕堆叠轴线处的第二枢轴旋转的方式形成第二角度。与之前的实施例相比，在该实施例中有利地旋转热喷射装置，而不是部件堆叠。在此连接中，第二枢轴可定位在堆叠轴线上的任意点处。

在第三优选实施例中，在第一敷涂通行期间和在第二敷涂通行期间，热喷涂装置被引导通过第一堆叠开口表面。在此连接中，在第一和第二敷涂通行之间通过改变角度有利地形成第一角度和第二角度，使得既不旋转部件堆叠也不旋转热喷涂装置。在此实施例中，例如通过改变焰炬或喷枪相对于热喷涂装置的角度或者焰炬或喷枪处的喷嘴相对于热喷涂装置的角度来实现第一或第二角度的改变。

在本发明的另一实施例中，提供具有第一敷涂流的第一热喷涂装置和具有第二敷涂流的第二热喷涂装置，第一敷涂通行和第二敷涂通行是同时进行的。因此，在此实施例中，提供了两个热喷射装置，其中，通过第一热喷涂装置形成第一角度和通过第二热喷涂装置形成第二角度是同时发生的，使得第一、第二敷涂通行是同时进行的。此实施例的优点是对内边界表面的敷涂可以在一个敷涂通行中进行。例如，可以沿堆叠轴线同时地将第一、第二热喷涂装置从第一堆叠开口表面引导到第二堆叠开口表面，并且第一热喷涂装置以第一角度敷涂，在沿堆叠轴线从第二堆叠开口表面到第一堆叠开口表面的位移期间，第二热喷涂装置以第二角度敷涂。作为一种变形，第一、第二热喷涂装置的同时敷涂也是可行的。

第一角度和第二角度的大小优选在0度和30度之间，优选在5度和15度之间，特别是优选等于10度。敷涂流在这些角度范围的对准的优点是：一方面，防止敷涂流以太平的角度入射到内边界表面上，另一方面，通过沿堆叠轴线以两个不同角度敷涂内边界表面，在内边界表面的所有点上产生一致层区域和均匀层厚的敷涂。在部件开口的内边界表面的内横截面形成沿堆叠轴线不一致的情形，特别是凸出的弯曲时，此措施是特别有利的。特别有利的是，由于部件的对称性，所以对于内边界表面的内横截面是凸出弯曲的部件，敷涂流理想地入射在所述内边界表面上的几乎所有点。

在本发明的一个实施例中，部件堆叠在进行敷涂时相对于敷涂和/或热喷涂装置，特别是等离子体焰炬，绕堆叠轴线有利地旋转。因此，根据此实施例，热喷涂装置或部件堆叠可以在一个方向上旋转，或者部件堆叠和热喷涂装置都可以旋转，优选地在相对的方向上旋转。具体地，部件堆叠设置在保持器上。如果使用同时固定的部件堆叠，热喷涂装置绕堆叠轴线的旋转是不可行的，则有利地是：包括部件堆叠的装置或部件堆叠和保持器的装置被设置成使得它可绕热喷涂装置旋转。在另一实施例中，另一有利的措施可以是同时旋转热喷涂装置和包括部件堆叠的装置或包括部件堆叠和保持器的装置，因此，例如具有复杂几何形状的部件敷涂得更快更有效，和/或形成更好的部件敷涂。

在部件堆叠的部件之间有利地提供间隔件，使得部件被设置成间隔开。有利地，在完成敷涂通行之后，以此方式清楚地分隔开部件，而不造成任何损坏。形成形式为盘，特别是形式为具有圆形或椭圆间隔件开口的盘的间隔件，其中，间隔件的内横截面和/或外横截面可以形成为使得它沿堆叠轴线上为多边形或凹进弯曲的或凸出弯曲的。替代性地或另外地，还可以具体地形成形式为具有圆形或椭圆外轮廓的盘的间隔件。根据此实施例，间隔件开口和间隔件的内横截面在堆叠轴线的方向上具有不同的形式，使得它们可以有利地适于每种应用。特别是，间隔件可以形成为部件的一部分，对工业制造来说该方法是特别有效的，这是由于可以分配与部件分隔开的另外的间隔件。

在一个实施例中，部件是轴承部件和/或内边界表面被配置为部件座表面，特别是用于存放轴。这种轴承部件已知为例如具有小的连接杆头孔的连接杆、轴和大的连接杆头孔，其中，大的连接杆头孔通常包括分开的用于将连接杆存放在曲柄轴上的部件座。轴承部件和连接杆被大量地安装在例如客车或商用车辆的往复式内燃机中，及安装在轮船或其它机器的电动机中，在这些安装中，线性运动必需转换成旋转运动，或者反之亦然。

本发明还涉及部件堆叠，其在上文讨论根据本发明的方法时详细讨论过，可以敷涂部件堆叠，使得在第一敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第一角度，在第二敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面和敷涂流之间形成第二角度。在此连接中，第一角度和第二角度可被配置成在相对于第一堆叠开口表面处于相反方向上。

而且，根据本发明的装置包括用于部件堆叠的保持器，其中，至少两个或优选为十个或更多的轴承部件以堆叠形式被设置在保持器上。尤其是在必须尽可能高效、便宜地制造大量部件的工业制造中，保持器使得在敷涂部件时立即以堆叠形式将多个轴承部件排列在保持器上变成可行，以此方式在单个步骤中敷涂部件。而且，在敷涂之后可以容易地拿走部件。

作为有利措施，部件堆叠被设置成使得它可相对于热喷涂装置旋转，和/或热喷涂装置可绕堆叠轴线旋转。

附图说明

在下文中，通过附图更加详细地描述本发明。这些附图以示意图示进行显示：

图1为具有现有技术已知的部件堆叠的装置；

图2为具有根据本发明的部件布置的部件堆叠的装置；

图3a-c为在根据本发明的方法中不同的敷涂通行之后的经敷涂部件；

图4为具有根据本发明的部件布置的部件堆叠装置的实施例；

图5a-b为具有根据本发明的部件布置的部件堆叠，其中图示了第一角度和第二角度。

具体实施方式

在下文对附图的描述中，给指示了现有技术的示例特征的所有附图标记都提供了引号，而指示本发明实施例的特征的所有附图标记是不用引号指示的。

图1示出了具有现有技术中已知的部件堆叠的装置。示出了由排列的部件2’构成的部件堆叠1’，部件2’具有部件开口21’，例如轴承部件，特别是连接杆。在部件2’之间提供间隔件5’，所述间隔件形成例如盘，使得部件2’在完成敷涂通行之后可以分隔开。部件2’和间隔件5’一个在另一个顶上地相继堆叠在保持器4’上，使得部件开口21’（例如大的连杆头孔（large connecting rod eyes））的所有内边界表面22’可以在一个敷涂通行中通过现有技术中已知的旋转热喷涂装置3’（例如等离子体焰炬）来敷涂。在此连接中，热喷涂装置3’在敷涂过程期间绕堆叠轴线A’旋转，并且根据图示在垂直方向上沿堆叠轴线A’引导，使得所有部件2’的内边界表面相继敷涂以部件涂层6’。

由于具有相应部件开口21’的部件2’和保持器4’的堆叠方式的缘故，在部件堆叠1’的堆叠开口11’中沿堆叠轴线A’形成均质的部件涂层6’。均质的部件涂层6’应理解为：形成于部件2’处的部件涂层6’沿着堆叠轴线A’的方向在整个部件堆叠1’上基本平滑的部件涂层，所述基本平滑的部件涂层具有一致的层区域和均匀的层厚。

在敷涂通行期间，敷涂流31’和堆叠开口表面111’之间的角度大约等于0度，使得：假设部件2’的内边界表面22’具有正方形的内横截面，则敷涂流31’大致垂直地入射到待被敷涂的内边界表面22’上。

在下文中，通过图2介绍具有根据本发明的部件2的布置的部件堆叠1的装置。

示意性示于图2中的具有部件堆叠1的装置示出了总共三个部件2，部件2具有连续的部件开口21，例如三个轴承部件（或支承部件）或三个连接杆，它们以部件堆叠１的形式一个在另一个顶上地相继堆叠在保持器4上，使得部件2的内边界表面22可以通过热喷涂装置3相继被敷涂。

3个部件2以部件堆叠1具有连续的堆叠开口11的方式关于堆叠轴线A对准。在此连接中，堆叠开口11包括第一堆叠开口表面111和第二堆叠开口表面112，其中，第一堆叠开口表面111和第二堆叠开口表面112沿堆叠轴线A排列。

在此例子中图示为等离子体焰炬的热喷涂装置3具有敷涂流31，敷涂流包括中间轴线M，该热喷涂装置被引导通过第一堆叠开口表面111和/或第二堆叠开口表面112，到达部件开口21的内边界表面22，并且处在操作状态中，内边界表面22从内侧进行热敷涂。在敷涂通行期间，等离子体焰炬3可绕堆叠轴线Ａ旋转，并且在此连接中，根据图示在沿堆叠轴线Ａ的垂直方向上进行引导，使得可以用部件涂层6相继敷涂所有部件中的所有内边界表面22，例如大的连接杆头孔。在一种变形中，图示于图2中的部件堆叠1可以被排列成使得它可相对于等离子体焰炬3旋转。

图2中所示的3个部件的内边界表面22的内横截面包括不一致（或非均匀）的（即凸出弯曲的）区域，其中，这些部件沿堆叠轴线Ａ设置为一个部件堆叠。在这种布置中，内边界表面可以被敷涂，使得在第一敷涂通行期间，可以在第一堆叠开口表面111和敷涂流31之间形成第一角度（未显示），在第二敷涂通行期间，在第一堆叠开口表面111和敷涂流31之间形成第二角度（未显示）。

此外，图2中显示了第一枢轴D1和第二枢轴D2，在特别有利的实施例中，在第一敷涂通行之后，部件堆叠１相对于堆叠轴线A绕所述枢轴旋转。在此旋转期间，部件堆叠被旋转，使得第一堆叠开口表面111和第二堆叠开口表面112在旋转之后具有相对于旋转之前布置的沿堆叠轴线Ａ的布置。如果不旋转部件堆叠1，而是旋转热喷涂装置3，则发生绕第二枢轴D2的旋转。在此连接中，所述装置包括用于部件堆叠1的保持器4，使得部件2在旋转和敷涂期间被固定。在部件堆叠1的部件2之间提供间隔件5，使得部件2被间隔开地布置于部件堆叠1中。

在图3a－3c中，可以看到在根据本发明的方法的不同敷涂通行之后的部件。所有三个图均示出了具有两个部件2的部件堆叠1，部件2相对于堆叠轴线A对准，并通过间隔件5间隔开。在堆叠轴线Ａ上可以看到枢轴D1，部件堆叠绕枢轴D1旋转。

如图2所示，部件2关于堆叠轴线Ａ对准，使得部件堆叠1具有连续的堆叠开口11，其中，堆叠开口11包括第一堆叠开口表面111和第二堆叠开口表面112，第一堆叠开口表面111和第二堆叠开口表面112沿堆叠轴线Ａ排列。内边界表面22的内横截面的区域是不一致的，或者正在讨论的这个实施例的内边界表面22形成为沿堆叠轴线Ａ是凸出弯曲的。

详细地，图3a示出了在第一敷涂通行之前的部件堆叠１。图3b示出了在第一敷涂通行之后的具有两个部件2的部件堆叠1。可以清楚地看到只被部分敷涂的内边界表面22。在第一敷涂通行之后形成的部件涂层6是不规则的，包括不均匀的层厚，原因是敷涂流只入射到连续的部件开口的内边界表面的一部分上，因此在第一敷涂通行之后只有内边界表面的这部分是被敷涂的。只有取向近似垂直于具有第一角度的敷涂流的方向的表面是在第一敷涂通行中被敷涂，在第一角度的情况下，敷涂流以不太平的角度入射。

图3c示出了在根据本发明的方法中的第二敷涂通行之后的部件堆叠1。

在第二敷涂通行中，相对于第一角度，在相对于第一堆叠开口表面的相反方向上形成第二角度，敷涂不一致的内边界表面部分，该部分与在之前敷涂通行中的敷涂流的方向不大致垂直地对准。部件涂层6在图3c中显示为具有一致层区域（或层范围）和均匀层厚的基本平滑的部件涂层6。

图4基本上对应于图2；然而，其图示了本发明的另一实施例。与图2的区别在于这样的事实，即：提供了具有第一敷涂流71的第一热喷涂装置7和具有第二敷涂流81的第二热喷涂装置8。在此实施例中，通过第一热喷涂装置7来执行第一角度的形成（未显示），通过第二热喷涂装置8同时执行第二角度的形成（未显示），第一、第二敷涂通行是同时进行的。

图5a-b基本上对应于图2，其示出了具有根据本发明的部件布置并具有第一、第二角度图示的部件堆叠。

在图5a中，示出了如何在第一堆叠开口表面111和敷涂流31之间形成第一角度α，在图5b中示出了如何在第二敷涂通行期间，在堆叠开口表面111和敷涂流31之间形成第二角度β。在此连接中，第一角度α和第二角度β在相对于第一堆叠开口表面111的相反方向上形成。

应理解的是，取决于应用，之前描述的本发明的实施例可以任何适当形式组合，描述本申请的一部分的实施例仅仅作为示例来加以理解。

Claims (14)

1.一种用于热敷涂包括部件（2）的部件堆叠的方法，其中，所述部件（2）具有连续的部件开口（21），并且所述部件（2）关于堆叠轴线（A）对准，使得所述部件堆叠（1）具有连续的堆叠开口（11），其中，所述堆叠开口（11）包括第一堆叠开口表面（111）和第二堆叠开口表面（112），所述第一堆叠开口表面（111）和所述第二堆叠开口表面（112）沿所述堆叠轴线（A）布置，所述部件开口（21）的内边界表面（22）借助于热喷涂装置（3，7，8）通过敷涂流（31，71，81）从内侧被热敷涂，

其特征在于：

所述部件堆叠（1）被敷涂，使得在第一敷涂通行期间，在所述第一堆叠开口表面（111）和所述敷涂流（31，71，81）之间形成第一角度（α），并且在第二敷涂通行期间，在所述第一堆叠开口表面（111）和所述敷涂流（31，71，81）之间形成第二角度（β），其中，所述第一角度（α）和所述第二角度（β）相对于所述第一堆叠开口表面（111）在相反方向上形成。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一敷涂通行之后，以所述部件堆叠（1）绕所述堆叠轴线（A）处的第一枢轴（D1）旋转的方式形成所述第二角度（β），使得在相对于旋转之前的布置进行相反旋转之后，所述第一堆叠开口表面（111）和所述第二堆叠开口表面（112）具有沿所述堆叠轴线（A）的布置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一敷涂通行之后，以所述热喷涂装置（3）绕所述堆叠轴线（A）处的第二枢轴（D2）旋转的方式形成所述第二角度（β）。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一敷涂通行期间和在所述第二敷涂通行期间，所述热喷涂装置（3）被引导通过所述第一堆叠开口表面（111）。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，提供了具有第一敷涂流（31，71）的第一热喷涂装置（7）和具有第二敷涂流（81）的第二热喷涂装置（3，8），所述第一敷涂通行和所述第二敷涂通行是同时进行的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述角度（α）和所述角度（β）的大小在0度和30度之间，优选在5度和15度之间，特别是优选等于10度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部件开口（21）的内边界表面（22）的内横截面沿堆叠轴线（A）是不一致的，特别是凸出弯曲的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部件堆叠（1）相对于敷涂和/或热喷涂装置（3,7,8），特别是等离子体焰炬，绕堆叠轴线（A）旋转。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部件（2）是轴承部件和/或所述内边界表面（22）被配置为部件座表面，特别是为了存放轴。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部件堆叠（1）被设置在保持器（4）上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述部件堆叠（1）的部件（2）之间提供间隔件（5），使得所述部件（2）被间隔开设置。

12.一种具有部件堆叠的装置，所述装置包括热喷涂装置（3，7，8）和部件（2），所述热喷涂装置（3，7，8）具有敷涂流（31，71，81），其中，所述部件（2）包括连续的部件开口（21），所述部件（2）关于堆叠轴线（A）对准，使得所述部件堆叠（1）包括连续的堆叠开口（11），其中，所述堆叠开口（11）包括第一堆叠开口表面（111）和第二堆叠开口表面（112），所述第一堆叠开口表面（111）和所述第二堆叠开口表面（112）沿所述堆叠轴线（A）布置，所述部件开口（21）的内边界表面（22）能够从内侧热敷涂，

其特征在于：

所述部件堆叠（1）能够被敷涂，使得在第一敷涂通行期间，在所述第一堆叠开口表面（111）和所述敷涂流（31，71，81）之间形成第一角度（α），在第二敷涂通行期间，在所述第一堆叠开口表面（111）和所述敷涂流（31）之间形成第二角度（β），其中，所述第一角度（α）和所述第二角度（β）被配置成相对于所述第一堆叠开口表面（111）处于相反的方向上。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述装置包括用于所述部件堆叠（1）的保持器（4）。

14.根据权利要求12或13中一个所述的装置，其中，所述部件堆叠（1）被设置成使得：它能够相对于热喷涂装置（3，7，8）旋转，和/或所述热喷射装置（3，7，8）能够绕所述堆叠轴线（A）旋转。

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