CN103796782A - 切割机 - Google Patents

Abstract

切割机（1）具有圆盘状工具（2）、锯头（10）、2对引导件（3、4）及可变装置（1a）。圆盘状工具（2）具有双面。锯头（10）将圆盘状工具（2）保持成可转动。2对引导件（3、4）设置于锯头（10），各对引导件（3、4）与圆盘状工具（2）的双面相向。在待用圆盘状工具（2）切割工件（20）时，可变装置（1a）改变2对引导件（3、4）之间的距离，使得工件（20）能够通过2对引导件（3、4）之间。

Description

切割机

技术领域

本发明涉及一种使圆盘状工具转动并通过圆盘状工具切割工件的切割机。

背景技术

记载于日本特开2004-338081号公报的切割机是圆锯。该圆锯具有：锯头，其将圆盘状工具保持成可转动；以及一对引导件，其设置于锯头。一对引导件与圆盘状工具的双面相对向。引导件具有可根据圆盘状工具的直径选择的任意形状。引导件被设定成引导件的顶端部与圆盘状工具的外周缘接近。或者，引导件具有：设置于锯头的引导件主体；可倾斜地设置于引导件主体的保持件；以及接触构件，其安装于保持件，并与圆盘状工具相对向。在切割前将保持件相对于引导件主体的角度固定成接触构件的顶端部与圆盘状工具的外周缘接近。

因此，在切割工件时，在圆盘状工具在转轴方向上弯曲的情况（在锯的过程中弯曲情况）下，通过一对引导件限制弯曲量比较大的圆盘状工具的外周缘的弯曲量。结果，可将工件高精度地切割成直角。

发明内容

发明要解决的问题

然而，需要可更高精度地切割工件的切割机。例如，在切割机所切割的工件是金属构件时，所切割的短件用作锻造品的材料。锻造品的形状受到短件的形状的影响。因此，需要可更高精度地形成短件的形状，即可将工件的切割面高精度且平滑地切割成既定角度的切割机。

用于解决问题的方案

根据本发明的一方面，提供一种使圆盘状工具转动并用圆盘状工具切割工件的切割机。切割机具有圆盘状工具、锯头、2对引导件及可变装置。圆盘状工具具有双面。锯头将圆盘状工具保持成可转动。2对引导件设置于锯头。各对引导件均与圆盘状工具的双面相对向。在待用圆盘状工具切割对象物时，可变装置改变2对引导件之间的距离，使得工件通过2对引导件之间。

因此，在切割时，圆盘状工具一面转动一面切割工件，工件通过2对引导件之间。2对引导件在工件的切削圆弧的两端侧限制圆盘状工具的轴向弯曲（锯的过程中的弯曲）。因为2对引导件之间的距离是可变的，所以可根据工件的形状改变2对引导件之间的距离。因此，在工件通过2对引导件之间时，使2对引导件之间的距离变长，由此可使工件通过2对引导件之间。

另一方面，在传统切割机中，从最初就将2对引导件之间的距离固定成工件能通过2对引导件之间。因此，配合工件的最大直径，将引导件之间的距离设定成充分大。因此，与传统切割机相比，本发明可使2对引导件之间的距离变短。通过使2对引导件之间的距离变短，可使切削位置与引导件之间的距离变短。因此，可抑制圆盘状工具的轴向弯曲，尤其是切割工件的区域的2对引导件之间的圆盘状工具的轴向弯曲。结果，可高精度且平滑地将工件的切割面切割成既定角度。

附图说明

图1是切割机的正视图。

图2是锯头（saw head）的局部正视图。

图3是使前盖位于打开位置时的切割机的局部立体图。

图4是切割机的局部放大立体图。

图5是开始切割工件时的切割机的局部放大正视图。

图6是切割工件时的切割机的局部放大正视图。

图7是沿着图2的VII-VII线截取的截面图。

图8是表示上下引导件之间的距离与刚性之间的关系的图表。

图9是根据其他实施方式的切割机中的引导件、圆盘状工具及工件的正视图。

图10是开始切割工件时的图9中的切割机中的引导件、圆盘状工具及工件的正视图。

图11是比图10所示的状态进一步切割工件时的图9的切割机中的引导件、圆盘状工具及工件的正视图。

图12是比图11所示的状态进一步切割工件时的图9的切割机中的引导件、圆盘状工具及工件的正视图。

图13是工件的切割结束时的图9的切割机中的引导件、圆盘状工具及工件的正视图。

图14是根据比较例的切割机中的引导件、圆盘状工具及工件的正视图，在该比较例中，将一对引导件无法移动地安装于锯头。

图15是表示在图9和图14的切割机中工件的切入量与圆盘状工具的弯曲（warp）之间的关系的图表。

具体实施方式

参照图1至图8，将说明本发明的实施方式。如图1所示，切割机1是圆锯。切割机1具有底座21和锯头10。锯头10通过设置于底座21的轨道26可移动地安装于底座21。锯头10具有头主体22和马达25。马达25通过带24和带轮与头主体22的驱动轴11连接成可传达力。

如图1和图2所示，头主体22具有驱动轴11、背盖16和前盖17。圆盘状工具（锯片）2安装于驱动轴11。驱动轴11通过来自马达25的动力而转动，圆盘状工具2以驱动轴11为中心转动。

如图2和图3所示，圆盘状工具2是圆盘形状，在中心区域具有基部金属部2a，并在外周区域具有切割区域2b。在圆盘状工具2为圆锯片的情况下，将由硬质合金、金刚石等的硬质材料形成的多个切割刃安装于切割区域2b。在圆盘状工具2为磨轮的情况下，将金刚石磨粒、硬质合金磨粒等粘着于切割区域2b。

圆盘状工具2优选地厚度较薄。因为圆盘状工具2薄时，在切割时所产生的切屑量变少。此外，因为圆盘状工具2薄时，在切割时的切削阻力变小，在切割时所需的能量变小。然而，因为圆盘状工具2薄时，圆盘状工具2的厚度方向上的刚性变低，圆盘状工具2在切割时易在轴向上弯曲。相对地，锯头10设置有用以抑制圆盘状工具2的厚度方向（轴向）上的弯曲的多个引导件3、4。

如图3所示，锯头10具有背盖16和前盖17。背盖16从背侧覆盖圆盘状工具2。经由安装构件6将引导件3b安装于背盖16的下侧区域。引导件4b可移动地安装于背盖16的上侧区域。

如图3所示，前盖17连接到背盖16使得，前盖17的一端部可相对于背盖16转动。前盖17通过转动而能够在覆盖圆盘状工具2的前侧的关闭位置和开放圆盘状工具2的前侧的打开位置之间移动。经由安装构件6将引导件3a安装于前盖17的下侧区域。引导件4a可移动地安装于前盖17的上侧区域。

如图2和图3所示，使引导件3、4之间的距离可变的可变装置1a设置于背盖16和前盖17。可变装置1a具有：保持机构5，其将引导件4保持成可相对于锯头10移动；以及移动机构1b，其在切割时根据工件20的形状使引导件4移动。

如图3和图7所示，保持机构5具有臂5a、轨道5b及连接构件5c。臂5a是板状并圆弧形地延伸。圆弧形地延伸的孔形成于各轨道5b，臂5a可移动地插入孔。轨道5b安装于前盖17及背盖16。各轨道5b保持相应的臂5a，使得臂5a可与圆盘状工具2的转动同心地移动。

如图3、图4及图7所示，各轨道5b均具有：背部5b1，其从背侧支撑臂5a；前部5b2，其从前侧支撑臂5a；圆弧形的下部5b3，其从下侧支撑臂5a；以及圆弧形的上部5b4，其从上侧覆盖臂5a。

如图3所示，各连接构件5c安装于相应的臂5a的基端部。各连接构件5c从相应的臂5a向圆盘状工具2的径向外侧延伸。分别设置于前盖17和背盖16的连接构件5c在使前盖17位于关闭位置时通过安装构件一体地连接。结果，2个臂5a一体地相对于锯头10移动。

如图7所示，间隙调整板9和引导件4安装于臂5a的顶端部。间隙调整板9和引导件4安装于臂5a的圆盘状工具2侧的面。间隙调整板9的厚度由引导件4和圆盘状工具2之间的间隙的大小所决定。

如图3和图4所示，引导件3a、3b、4a、4b是板状的，并具有与圆盘状工具2的基部金属部2a的表面或背面相对向的引导面。小间隙形成于引导件3a、3b；4a、4b与圆盘状工具2之间。一对引导件3a、3b设置于对应的高度并相对向。圆盘状工具2安装于一对引导件3a、3b之间。一对引导件3a、3b安装于工件20的下侧。引导件3a、3b的顶端设定于圆盘状工具2的切割区域2b的附近。

如图3和图4所示，一对引导件4a、4b在相对向的位置分别安装于相应的臂5a。因此，一对引导件4a、4b与臂5a一起移动，并总是处于相对向的关系。圆盘状工具2安装于一对引导件4a、4b之间。一对引导件4a、4b位于另一对引导件3a、3b的上方。一对引导件4a、4b在切割工件20之前位于与工件20相同的高度。在切割时，一对引导件4a、4b通过移动机构1b向上方移动。结果，上下引导件3、4之间的距离变化。

如图3所示，移动机构1b具有施力体8和滑动构件7。施力体8具有利用气压的缸体，并设置于背盖16的背侧。施力体8与设置于背盖16的连接构件5c连接，并总是朝向顺时针方向对连接构件5c施力。结果，通过施力体的施力朝向顺时针方向对臂5a施力，而上引导件4朝向下引导件3被施力。

滑动构件7是树脂制的。如图4和图5所示，滑动构件7安装于臂5a，而臂5a安装于背盖16。滑动构件7是L字形的，并一体地具有下侧部7和前端部7b。下侧部7a安装于臂5a的顶端部的下侧缘，并突出至引导件4b的下方。前端部7b安装于臂5a的顶端部的前缘，并突出至引导件4b的前方（工件20的方向）。

如图3所示，引导件3通过螺栓18安装于安装构件6。孔形成于各螺栓18，与螺栓18的孔连通的连通孔形成于安装构件6。将空气和/或油以雾状态供给至安装构件6的连通孔。将空气、油等从引导件3经由连通孔和螺栓18的孔朝向圆盘状工具2吹出。结果，在圆盘状工具2和引导件3接触时所产生的摩擦阻力变小。

如图3和图7所示，引导件4通过螺栓18安装于臂5a。与螺栓18的孔连通的连通孔形成于臂5a。将空气和/或油供给至臂5a的连通孔。将空气、油等从引导件4经由连通孔和螺栓18的孔朝向圆盘状工具2吹出。结果，在圆盘状工具2与引导件4接触时所产生的摩擦阻力变小。

如图4所示，保持工件20的虎钳装置（vise device）1c设置于底座21。虎钳装置1c具有下侧夹爪12、上侧夹爪15、固定夹爪13及可动夹爪14。下侧夹爪12固定于底座21，并从下侧支撑工件20。上侧夹爪15设置成可相对于底座21在上下方向上移动，并朝向下侧夹爪12推压工件20。固定夹爪13固定于底座21，并从一侧支撑工件20。可动夹爪14可相对于底座21在水平方向上移动，并朝向固定夹爪13推压工件20。

如图4和图5所示，缝隙14a和倾斜面14b形成于可动夹爪14。圆盘状工具2插入缝隙14a，这容许圆盘状工具2到达工件20。倾斜面14b形成于可动夹爪14的上端面，并朝向上方及朝向滑动构件7定向。

如图4所示，工件20是长条状的，由圆棒、管子、板等构成。工件20例如由金属（钢铁、非铁金属等）或树脂等成形。切割机1具有：进给装置19，其在长度方向上送出工件20；解除装置（未图示），其使上侧夹爪15和可动夹爪14移动；以及控制装置（未图示），其控制进给装置19和解除装置。

控制装置在从工件20切割小件后，控制解除装置，使上侧夹爪15及可动夹爪14离开工件20。控制装置在通过进给装置19将工件20送出既定长度后，控制解除装置，使上侧夹爪15及可动夹爪14压住工件20。结果，切割机1可从工件20连续地切割出多个小件。

在通过切割机1切割工件20时，如图3所示，将工件20设定于虎钳装置1c。将圆盘状工具2设定于驱动轴11后，关闭前盖17，并连接一对连接构件5c。使圆盘状工具2转动，通过进给装置23使锯头10朝向工件20移动。

如图5和图6所示，滑动构件7碰到可动夹爪14的倾斜面14b，并沿着倾斜面14b移至上方。圆盘状工具2碰到工件20，逐渐切割工件20。在开始切割工件20时，上下引导件3、4之间的距离比较短。

接着，如图5和图6所示，滑动构件7碰到工件20的外周面，并沿着工件20的外周面移至上方。结果，臂5a在抵抗图3的施力体8的施力的情况下移动，上引导件4移至上方。上引导件4一面将与工件20的外表面的距离保持既定量一面沿着工件20的外形移动。因此，引导件4不会碰到工件20，而在距离工件20的外周面大致既定距离的情况下移动。

如图5和图6所示，上下引导件3、4之间的距离在切割过程中逐渐变大，而容许工件20进入上下引导件3、4之间。圆盘状工具2的切割区域2b贯穿工件20而切割工件20。

因磨耗等使前侧和背侧的切削力失去平衡时，圆盘状工具2会在轴向上振动。在圆盘状工具2在轴向上振动的情况下，基部金属部2a碰到引导件3、4，而圆盘状工具2的轴向振动受到引导件3、4的限制。

在从工件20切割出小件后，控制装置控制进给装置23，使锯头10回到起始位置。臂5a通过施力体8而移动，上引导件4朝向下引导件3移动。控制装置控制解除装置和进给装置19，工件20在长度方向上移动。再次通过虎钳装置1c保持工件20。与上述一样地切割工件20，以从工件20切割出多个小件。工件20的小件例如用作锻造时的材料。

使用切割机1进行实验。在实验中，作为圆盘状工具2，准备带齿的锯片（外径300mm、刃厚度1.1mm、基部金属部厚度0.8mm、孔直径40mm，齿数60）。作为工件20，准备直径为70mm的铝合金（JIS规格表示的A6061）。切削条件设定成1250RPM、送给速率0.025mm/齿、引导件3、4与基部金属部2a之间的间隙为0.01mm。

在用切割机1切割工件20的情况下，上引导件4移至上方，上下引导件3、4之间的距离在60mm和98mm之间改变。在用切割机1切割工件20后，测量工件20的切割面。测量结果显示，工件20的切割面的弯曲是0.057mm。作为比较实验，将引导件3、4之间的距离保持于100mm并切割工件20。在比较实验中，工件20的切割面的弯曲是0.094mm。因此，得知，通过使上下引导件3、4之间的距离可变，可以以获得工件20的平滑的切割面的方式进行切割。

图8的实验结果表示圆盘状工具2的刚性和上下引导件3、4之间的距离的关系。在实验中，将上下引导件3、4之间的距离设定成既定距离。对圆盘状工具2朝向引导件3、4施力。测量圆盘状工具2的引导件3和引导件4的中间位置的轴向（厚度方向）上的刚性（用以产生1mm变形的力）。将量测结果整理成图8。如图8所示，引导件3、4之间的距离愈小，圆盘状工具2的刚性愈大，圆盘状工具2愈难变形。因此，得知，在引导件3、4之间的距离尽可能小的情况下切割工件20较佳。因此，可知，在根据本实施方式的切割机1中，因为可在使引导件3、4之间的距离比较小的情况下切割工件20，所以可高精度地切割工件20。

另一方面，在如以往般固定引导件的情况下，例如在固定上下引导件的情况下，需要将上下引导件之间的距离设定成至少允许工件20通过的距离以上。此外，考虑工件20的直径的变动，需要将上下引导件3、4之间的距离设定成比工件20的直径大。因此，在固定引导件的切割机中，圆盘状工具2的刚性低。不容易将工件20的切割面的角度作成既定角度（一般是直角）。而且不容易获得平滑的切割面。

如以上所示，如图1和图2所示，切割机1具有圆盘状工具2、锯头10、2对引导件3、4及可变装置1a。圆盘状工具2具有双面。锯头10将圆盘状工具2保持成可转动。2对引导件3、4设置于锯头10。各对引导件3、4和圆盘状工具2双面相对向。在待用圆盘状工具2切割工件20时，可变装置1a改变2对引导件3、4之间的距离，使得工件20能够通过2对引导件3、4之间。

因此，在切割时圆盘状工具2一面转动一面切割工件20，工件20通过2对引导件3、4之间。2对引导件3、4在工件20的两侧（上下两侧）限制圆盘状工具2的轴向弯曲（锯时的屈曲）。此外，因为2对引导件3、4之间的距离是可变的，所以可根据工件20的形状调整2对引导件3、4之间的距离。因此，在工件20通过2对引导件3、4之间时，可以使2对引导件3、4之间的距离变大，允许工件20通过2对引导件3、4之间。

另一方面，在传统切割机中，最初就将2对引导件之间的距离固定成工件20能通过2对引导件之间。因此，配合工件20的最大直径将引导件之间的距离设定成充分大。因此，与传统切割机相比，本实施方式的切割机可使2对引导件3、4之间的距离变短。因而，可抑制圆盘状工具2的轴向弯曲，尤其是，在2对引导件之间、即切割工件20的区域的圆盘状工具2的轴向弯曲。结果，可通过圆盘状工具高精度且平滑地将工件的切割面切割成既定角度。

如图3所示，可变装置1a还具有保持机构5和移动机构1b。保持机构5将一对引导件4保持成可相对于锯头10移动。移动机构1b根据圆盘状工具2所切割的工件20的形状使一对引导件4移动。因此，在切割时工件20通过2对引导件3、4之间，2对引导件3、4之间的距离根据工件20的形状而改变。结果，2对引导件3、4在切割时可位于比较接近工件20的位置。

如图3所示，移动机构1b还具有施力体8和滑动构件7。施力体8在使2对引导件3、4之间的距离变短的方向对一对引导件4施力。滑动构件7设置于一对引导件4，与圆盘状工具2所切割的工件20接触并滑动。因此，通过施力体8使2对引导件3、4之间的距离在切割前最短。在切割时工件20通过2对引导件3、4之间，滑动构件7碰到工件20。引导件4抵抗施力体8的施力和滑动构件7一起移动。2对引导件3、4之间的距离变长。因此，2对引导件3、4之间的距离根据工件20的形状而改变。

如图3所示，保持机构5还具有臂5a和轨道5b。一对引导件4安装于臂5a。轨道5b将臂5a保持成臂5a在以圆盘状工具2的中心为同心的圆上移动。因此，引导件4通过保持机构5与圆盘状工具2同心地移动。因此，引导件4被设定成沿着切割区域2b移动。结果，引导件4可总是在切割区域2b的附近位置抑制圆盘状工具2的轴向振动。因而，可有效地抑制圆盘状工具2的轴向振动。

参照具体构造说明了本发明的实施方式，但是可在不超出本发明的范围的情况下进行很多更换、改良、变更，这对本领域技术人员是显然的。因此，本发明的实施方式可包含不超出附加的权利要求的精神和范围的所有的更换、改良、变更。例如，本发明的实施方式未限定为所给出的构造，例如，可如下所示变更。

替代图1至图8所示的切割机，也可以采用图9至图13所示的切割机。图9至图13所示的切割机具有一对引导件30、另一对引导件31及未图示的可变装置。各对引导件30、31各自设置成可相对于锯头10移动。可变装置具有保持机构和移动机构。保持机构将引导件30、31保持成可相对于锯头10移动。移动机构在切割时根据工件20的形状使引导件30、31移动。

图9至图13所示的切割机的引导件30和31具有第一外伸部30a、31a、第二外伸部30b、31b及凹部30c、31c。第一外伸部30a从圆盘状工具2的切割区域2b侧的引导件30的一端部朝向另一引导件31外伸。第二外伸部30b从圆盘状工具2的中心侧的引导件30的另一端部朝向另一引导件31外伸。第一外伸部31a从圆盘状工具2的切割区域2b侧的引导件31的一端部朝向另一引导件30外伸。第二外伸部31b从圆盘状工具2的中心侧的引导件31的另一端部朝向另一引导件30外伸。凹部30c、31c具有对应于工件20的外形的形状。凹部30c、31c比工件20的尺寸大，例如具有比工件20的半径大的曲率半径。结果，将工件20收容于凹部30c、31c之间。

如图9至图11所示，在使锯头10朝向工件20移动时，引导件30配合工件20的形状移至上方。引导件31移至下方，引导件30、31之间的距离逐渐变长。如图12和图13所示，工件20的中心超过连接第一外伸部30a、31a的线后，引导件30配合工件20的形状移至下方。引导件31移至上方。结果，引导件30、31之间的距离逐渐变短。

分析在用图9至图13所示的切割机切割工件20的情况下工件20的切入量和圆盘状工具2的弯曲量。分析结果如图15中的各点34所示。图15所示的弯曲量是在圆盘状工具2的顶端部而且在引导件30、31之间的最大的弯曲量。为了与图9所示的切割机比较，而设想图14所示的切割机。分析图14所示的切割机的切入量和圆盘状工具2的弯曲量。分析结果如图15的各点35所示。

图14的切割机具有一对引导件32和另一对引导件33。各对引导件32、33分别无法移动地安装于锯头10。引导件32、33之间的距离被固定成比待切割的工件20的最大直径大。因此，引导件32、33之间的距离在切割时总是被保持成定值。

如图15所示，关于在同一切入量的弯曲量，在图9所示的切割机的各点34比在图14所示的切割机的各点35小。在切入量的最初和最后的时间点的点34和点35处，弯曲量都是零。在各点34处的弯曲量的峰值比在各点35处的小。在各点34处的峰值所持续的时间比在各点35处的短。切入初期的弯曲量的上升率在各点34处比在各点35处小，其差大。

从切入量和弯曲量的积分求得锯弯曲量（saw-curving amount），在图15中由区域表达。因此，由各点34形成的区域表示的锯弯曲量比由各点35形成的区域表示的锯弯曲量小。前者约为后者的1/4。即，图9的切割机的锯弯曲量比图15的切割机的锯弯曲量小。从图15得知，主要原因是在切入初期的弯曲量上升率的差。

如图3所示，可变装置1a可以具有保持上引导件4的保持机构5和使引导件4移动的移动机构1b。替代保持机构5和移动机构1b，可变装置1a可以具有保持下引导件3用的保持机构和使下引导件3移动的移动机构。

移动机构1b可以具有施力体8和滑动构件7。替代地，移动机构1b可以具有使臂5a移动的驱动机构及控制驱动机构的控制装置。控制装置基于预先输入的工件信息或来自测量工件的形状的传感器的检测信号，控制驱动机构。结果，可使引导件4根据工件20的形状而与臂5a一起移动。

移动机构1b可使引导件4根据工件20的外形来移动。或者，可使引导件4沿着工件20的外形的概略形状移动。或者，还可使引导件4平顺地追踪工件20的形状来移动。

保持机构5可将引导件4保持成可在与圆盘状工具2同心的圆上移动。或者，保持机构5可将引导件4保持成可在接近与圆盘状工具2同心的圆的曲线或直线上移动。

施力体8可以具有通过气压产生施力的缸体。或者，施力体8可由通过弹力产生施力的弹簧或橡胶构成。或者，施力体8可由被构造成通过气压产生施力的气弹簧构成。

圆盘状工具2可在外周缘具有切割区域2b。或者，圆盘状工具2可在内周缘具有切割区域。

切割机1可具有2对引导件3、4。或者，切割机1可具有3对或更多对引导件。

Claims (4)

1.一种切割机，其使圆盘状工具转动并通过所述圆盘状工具切割工件，所述切割机包括：

圆盘状工具，其具有双面；

锯头，其将所述圆盘状工具保持成可转动；

两对引导件，其设置于所述锯头，每对引导件均与所述圆盘状工具的双面相对向；以及

可变装置，其被构造成：在待用所述圆盘状工具切割所述工件时，所述可变装置将所述两对引导件之间的距离改变成所述工件能够通过所述两对引导件之间。

2.根据权利要求1所述的切割机，其特征在于，所述可变装置还包括：

保持机构，其将所述两对引导件中的至少一对引导件保持成能够相对于所述锯头移动；以及

移动机构，其被构造成：在待用所述圆盘状工具切割所述工件时，所述移动机构使所述至少一对引导件根据所述工件的形状而移动。

3.根据权利要求2所述的切割机，其特征在于，所述移动机构还包括：

施力体，其在使所述两对引导件之间的距离变短的方向对所述至少一对引导件施力；以及

滑动构件，其设置于施压至少一对引导件并且被构造成：在待用所述圆盘状工具切割所述工件时，所述滑动构件与所述工件接触并滑动。

4.根据权利要求2或3所述的切割机，其特征在于，所述保持机构包括：

臂，其安装所述至少一对引导件；以及

轨道，其将所述臂保持成允许所述臂在以所述圆盘状工具的中心为圆心的圆上移动。

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