CN104096947B - 二氧化碳气体保护焊机及采用数字脉冲控制引弧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法。该方法包括：给焊枪送气；焊丝以慢送丝方式送进；当检测到输出电压为0伏特时，输出250～500安培的短路电流脉冲信号传给焊丝进行引弧；当检测到输出电压小于8伏特时，焊丝由慢送丝切换到快送丝，输出250～500安培的电流脉冲信号传给焊丝建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。本发明能够降低硬件功率器件所承受的瞬时冲击应力，提高使用寿命；缩短引弧时间且引弧过程稳定，可靠性强，引弧成功率高；在引弧过程中就建立熔池，从而为以后正常稳定可靠的焊接奠定了基础。本发明进一步公开了一种二氧化碳气体保护焊机。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法及设备。
背景技术
目前二氧化碳气体保护焊机通常采用短路过渡的熔滴过渡形式，易于实现全位置焊接，其引弧方式采用短路引弧。其引弧成功与否、能否一次性可靠的引弧，直接关系到后续焊接能不能正常进行，尤其是在焊接自动化领域。而引弧时如果控制不当会出现焊丝大段的爆断。这种爆断一方面会直接影响焊接质量，造成焊缝缺陷，影响美观；另一方面，有可能造成断弧，如果再次引弧，浪费时间。因此，提高引弧成功率和稳定性是二氧化碳气体保护焊机可靠运行的重要前提。
常见的提高引弧成功率的方法有：对焊接电源特性采用启动补偿；提高电流上升率；提高短路峰值电流；慢送丝引弧；并联电容法；引弧前预先用钢丝钳将焊丝末端剪尖；在半自动二氧化碳气体保护焊机时采用划擦引弧方式；在电极与工件之间并联电容；以及增加瞬时引弧电流，改善引弧性能等，如此多的方法由于考虑电路的兼容性问题在现有的技术上很难运用上。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，旨在电弧引燃阶段和电弧过渡阶段过程中对焊接电流进行控制利用熔池进行过渡引弧，大大提高引弧过程的稳定性，保证一次性引弧成功。
为实现上述目的，本发明提供的一种采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，包括电弧引燃阶段和电弧过渡阶段，其中，
所述电弧引燃阶段包括以下步骤：
给二氧化碳气体保护焊机的焊枪送气；
焊丝以慢送丝方式送进；
当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号传给焊丝进行引弧；
所述电弧过渡阶段包括以下步骤：
当检测到输出电压小于8伏特时，焊丝由慢送丝切换到快送丝，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号传给焊丝建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。
优选地，所述慢送丝的速度为1.8～3.5米/分钟；所述快送丝的速度为6～18米/分钟。
优选地，所述电弧引燃阶段还包括以下步骤：
当检测到输出电压为50～80伏特的空载电压时，二氧化碳气体保护焊机输出10～25安培的电流脉冲信号。
优选地，在所述电弧引燃阶段中，当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号的持续时间为1.5～4毫秒。
优选地，在所述电弧过渡阶段中，当检测到输出电压小于8伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号的持续时间为50～100毫秒。
优选地，所述二氧化碳气体保护焊机的焊接回路的电感为微亨级电感。
本发明进一步提供一种二氧化碳气体保护焊机，包括电压检测模块、数字信号处理器、脉冲信号输出模块、焊枪、送气装置以及送丝机，其中，
所述送气装置，用于给焊枪送气；
所述电压检测模块，用于对输出电压进行检测；
所述数字信号处理器，与所述电压检测模块、脉冲信号输出模块、以及送丝机连接，用于在电弧引燃阶段中，当电压检测模块检测到输出电压为0伏特时，控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧；还用于在电弧过渡阶段中，当电压检测模块检测到输出电压小于8伏特时，控制送丝机将焊丝由慢送丝切换到快送丝，控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的电流脉冲信号建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。
优选地，所述电压检测模块，还用于当检测到输出电压为50～80伏特的空载电压时，输出10～25安培的电流脉冲信号。
优选地，在电弧引燃阶段中，当电压检测模块检测到输出电压为0伏特时，所述数字信号处理器控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的短路电流脉冲信号的持续时间为1.5～4毫秒。
优选地，在电弧过渡阶段中，所述数字信号处理器控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的电流脉冲信号的持续时间为50～100毫秒。
本发明提供的采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，包括电弧引燃阶段和电弧引燃阶段之后的电弧过渡阶段，其中，所述电弧引燃阶段包括以下步骤：给二氧化碳气体保护焊机的焊枪送气；焊丝以慢送丝方式送进；当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号传给焊丝进行引弧；所述电弧过渡阶段包括以下步骤：当检测到输出电压小于8伏特时，焊丝由慢送丝切换到快送丝，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号传给焊丝建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧，所取得的有益效果为：
一、以脉冲形式引弧，大大减低了引弧时的焊丝与工件接触点处的最大峰值功率，从而降低了硬件功率器件所承受的瞬时冲击应力，提高了使用寿命。
二、以脉冲形式引弧，缩短了引弧时间且引弧过程稳定，可靠性强，引弧成功率高。
三、以脉冲形式引弧，在引弧过程中就建立了熔池，从而为以后正常稳定可靠的焊接奠定了基础。
附图说明
图1为本发明采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明二氧化碳气体保护焊机一实施例的结构方块图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，参照图1，在一实施例中，所述采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，包括电弧引燃阶段和电弧过渡阶段，其中，
所述电弧引燃阶段包括以下步骤：
步骤S100、给二氧化碳气体保护焊机的焊枪送气；焊丝以慢送丝方式送进；当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号传给焊丝进行引弧；
在本实施例中，在引弧时，按下二氧化碳气体保护焊机焊枪上的控制开关，二氧化碳气体保护焊机自动提前送气，其中，二氧化碳气体流量与焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等有关。气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度的增加和焊丝伸出长度的增加而加大。一般二氧化碳气体流量的范围为8～25升/分钟。如果二氧化碳气体流量太大，由于气体在高温下的氧化作用，会加剧合金元素的烧损，减弱硅、锰元素的脱氧还原作用，在焊缝表面出现较多的二氧化硅和氧化锰的渣层，使焊缝容易产生气孔等缺陷；如果二氧化碳气体流量太小，则气体流层挺度不强，对熔池和熔滴的保护效果不好，也容易使焊缝产生气孔等缺陷。送气完成后，电源正常输出空载电压，焊丝以慢送丝速度送进，从空载电压50～80伏特开始到焊丝接触工件，使电压由50～80伏特降到0伏特整个过程中，二氧化碳气体保护焊机的数字信号处理器输出的给定信号始终使二氧化碳气体保护焊机输出电流保持在10～25安培的小电流状态。当焊丝完全接触到工件后，焊丝与工件完全短路，二氧化碳气体保护焊机输出电压为0伏特时，通过检测模块反馈采样信号给数字信号处理器，使数字信号处理器马上输出一个使焊机输出电流为250～500安培的大电流脉冲信号，使焊丝引弧，此过程为二氧化碳气体保护焊机的电弧引燃阶段。
所述电弧过渡阶段包括以下步骤：
步骤S200、当检测到输出电压小于8伏特时，焊丝由慢送丝切换到快送丝，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号传给焊丝建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。
在本实施例中，由于引弧过程完成后，熔池并没有立即建立起来，走丝速度由慢变快，系统并没有稳定，因此在此过程中还需要进一步进行控制。当引弧成功后，二氧化碳气体保护焊机输出电压会升高到30伏特左右，由于焊丝是持续送进的，焊丝又会慢慢接近工件，使输出电压降低，从焊丝引弧后直到输出电压降到8伏特整个过程中，二氧化碳气体保护焊机的数字信号处理器输出的给定信号始终使二氧化碳气体保护焊机输出电流保持在10～25安培的小电流状态，直到二氧化碳气体保护焊机输出电压降低到8伏特以下时，通过反馈采样信号给数字信号处理器，使数字信号处理器马上输出一个使二氧化碳气体保护焊机输出电流为250～500安培的大电流脉冲信号，使焊丝继续在引弧点熔断，焊丝在引弧点熔断后又会重复上面整个控制过程，整个过程根据二氧化碳气体保护焊机设定的走丝速度自动匹配一个50～100毫秒的时间，这个控制过程的目的在于建立一个熔池，保证二氧化碳气体正常焊接。
本实施例提供的一种提供的一种采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，包括电弧引燃阶段和电弧引燃阶段之后的电弧过渡阶段，其中，所述电弧引燃阶段包括以下步骤：给二氧化碳气体保护焊机的焊枪送气；焊丝以慢送丝方式送进；当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号传给焊丝进行引弧；所述电弧过渡阶段包括以下步骤：当检测到输出电压小于8伏特时，焊丝由慢送丝切换到快送丝，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号传给焊丝建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧，所取得的有益效果为：
一、以脉冲形式引弧，大大减低了引弧时的焊丝与工件接触点处的最大峰值功率，从而降低了硬件功率器件所承受的瞬时冲击应力，提高使用寿命。
二、以脉冲形式引弧，缩短了引弧时间且引弧过程稳定，可靠性强，引弧成功率高。
三、以脉冲形式引弧，在引弧过程中就建立了熔池，从而为以后正常稳定可靠的焊接奠定了基础。
具体地，本实施例中所述慢送丝的速度为1.8～3.5米/分钟；所述快送丝的速度为6～18米/分钟。
快走丝与慢走丝，是以焊丝走丝速度来区分的。慢送丝引弧，引弧容易，成功率高。
具体地，本实施例中采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，所述电弧引燃阶段还包括以下步骤：
当检测到输出电压为空载电压时，二氧化碳气体保护焊机输出10～25安培的电流脉冲信号，其中，空载电压为50～80伏特。
为了满足引弧与安全的需要，空载焊接时，要求空载电压为50～80伏特，这既能顺利起弧，又对人身比较安全。
具体地，在所述电弧引燃阶段中，当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号的持续时间为1.5～4毫秒。
焊丝和焊件接触后，引弧的时间要适当。太快，气体电离差，难以形成稳定的电弧；太慢时，易贴住工件，焊丝无法产生电弧，二氧化碳气体保护焊处于短路状态下工作，会发出较大的嗡嗡声，如时间过长，会导致二氧化碳气体保护焊机的过载或烧坏，经多次实际测试，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧的持续时间为1.5～4毫秒为宜。
具体地，在所述电弧过渡阶段中，当检测到输出电压小于8伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号的持续时间为50～100毫秒。
当检测电压输出小于8伏特时，焊丝由慢走线切换到正常走丝，二氧化碳气体保护焊机输出一个250～500安培的大电流脉冲信号，根据焊丝走丝的速度提升，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧的持续时间在50～100毫秒内可调，从而建立一个合适熔池以便于进入正常焊接。
具体地，二氧化碳气体保护焊机的焊接回路的电感为微亨级电感。
在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，一般需串联合适的电感。当电感值太大时，短路电流增长速度太慢，就会引起大颗粒的金属飞溅和焊丝成段炸断，造成熄弧或使起弧变得困难；当电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细颗粒的金属飞溅，使焊缝边缘不齐，成形不良。再者，盘绕的焊接电缆线就相当于一个附加电感，所以一旦焊接过程稳定下来以后，就不要随便改动。在本实施中焊接回路中采用的电感值较小，只有十几微亨，其动态响应速度小于1毫秒。因此，二氧化碳气体保护焊机在引弧时其短路电流增大的速度很快，保证在引弧点开始焊接，一次引弧成功率为100％。
如图2所示，一种二氧化碳气体保护焊机，包括电压检测模块10、数字信号处理器20、脉冲信号输出模块30、焊枪60、送气装置40以及送丝机50，其中，
所述送气装置40，用于给焊枪60送气；
所述电压检测模块10，用于对输出电压进行检测；
所述数字信号处理器20，与所述电压检测模块10、脉冲信号输出模块30、以及送丝机50连接，用于在电弧引燃阶段中，当电压检测模块10检测到输出电压为0伏特时，控制脉冲信号输出模块30输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧；还用于在电弧过渡阶段中，当电压检测模块10检测到输出电压小于8伏特时，控制送丝机50将焊丝由慢送丝切换到快送丝，控制脉冲信号输出模块30输出250～500安培的电流脉冲信号建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。
在本实施例中，在引弧时，按下二氧化碳气体保护焊机焊枪60上的控制开关，二氧化碳气体保护焊机送气装置40自动提前送气，其中，二氧化碳气体流量与焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等有关。气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度的增加和焊丝伸出长度的增加而加大。一般二氧化碳气体流量的范围为8～25升/分钟。如果二氧化碳气体流量太大，由于气体在高温下的氧化作用，会加剧合金元素的烧损，减弱硅、锰元素的脱氧还原作用，在焊缝表面出现较多的二氧化硅和氧化锰的渣层，使焊缝容易产生气孔等缺陷；如果二氧化碳气体流量太小，则气体流层挺度不强，对熔池和熔滴的保护效果不好，也容易使焊缝产生气孔等缺陷。送气完成后，电源正常输出空载电压，焊丝以慢送丝速度送进，从空载电压50～80伏特开始到焊丝接触工件，使电压由50～80伏特降到0伏特整个过程中，二氧化碳气体保护焊机的数字信号处理器输出的给定信号始终使二氧化碳气体保护焊机输出电流保持在10～25安培的小电流状态。当焊丝完全接触到工件后，焊丝与工件完全短路，二氧化碳气体保护焊机输出电压为0伏特时，通过电压检测模块10反馈采样信号给数字信号处理器，控制脉冲信号输出模块30输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧，此过程为二氧化碳气体保护焊机的电弧引燃阶段。
在本实施例中，由于引弧过程完成后，熔池并没有立即建立起来，走丝速度由慢变快，系统并没有稳定，因此在此过程中还需要进一步进行控制。当引弧成功后，二氧化碳气体保护焊机输出电压会升高到30伏特左右，由于焊丝是持续送进的，焊丝又会慢慢接近工件，使输出电压降低，从焊丝引弧后直到输出电压降到8伏特整个过程中，二氧化碳气体保护焊机的数字信号处理器输出的给定信号始终使二氧化碳气体保护焊机输出电流保持在10～25安培的小电流状态，直到二氧化碳气体保护焊机输出电压降低到8伏特以下时，通过反馈采样信号给数字信号处理器，当电压检测模块10检测到输出电压小于8伏特时，控制送丝机50将焊丝由慢送丝切换到快送丝，脉冲信号输出模块30输出250～500安培的电流脉冲信号使焊丝继续在引弧点熔断，焊丝在引弧点熔断后又会重复上面整个控制过程，整个过程根据二氧化碳气体保护焊机设定的走丝速度自动匹配一个50～100毫秒的时间，这个控制过程的目的在于建立一个熔池，保证二氧化碳气体正常焊接。
本实施例提供的一种二氧化碳气体保护焊机，包括电压检测模块10、数字信号处理器20、脉冲信号输出模块30、送气装置40以及送丝机50，其中，
所述送气装置40，用于给焊枪60送气；
所述电压检测模块10，用于对输出电压进行检测；
所述数字信号处理器20，与所述电压检测模块10、脉冲信号输出模块30、以及送丝机50连接，用于在电弧引燃阶段中，当电压检测模块10检测到输出电压为0伏特时，控制脉冲信号输出模块30输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧；还用于在电弧过渡阶段中，当电压检测模块10检测到输出电压小于8伏特时，控制送丝机50将焊丝由慢送丝切换到快送丝，脉冲信号输出模块30输出250～500安培的电流脉冲信号建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧，所取得的有益效果为：
一、以脉冲形式引弧，大大减低了引弧时的焊丝与工件接触点处的最大峰值功率，从而降低了硬件功率器件所承受的瞬时冲击应力，提高使用寿命。
二、以脉冲形式引弧，缩短了引弧时间且引弧过程稳定，可靠性强，引弧成功率高。
三、以脉冲形式引弧，在引弧过程中就建立了熔池，从而为以后正常稳定可靠的焊接奠定了基础。
具体地，所述电压检测模块10，还用于当检测到输出电压为空载电压时，输出10～25安培的电流脉冲信号，所述空载电压为50～80伏特。
为了满足引弧与安全的需要，空载焊接时，要求空载电压为50～80伏特，这既能顺利起弧，又对人身比较安全。
具体地，本实施例二氧化碳气体保护焊机，在电弧引燃阶段中，当电压检测模块检测到输出电压为0伏特时，所述数字信号处理器控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的短路电流脉冲信号的持续时间为1.5～4毫秒。
焊丝和焊件接触后，引弧的时间要适当。太快，气体电离差，难以形成稳定的电弧；太慢时，易贴住工件，焊丝无法产生电弧，二氧化碳气体保护焊机处于短路状态下工作，会发出较大的嗡嗡声，如时间过长，会导致二氧化碳气体保护焊机的过载或烧坏，经多次实际测试，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧的持续时间为1.5～4毫秒为宜。
具体地，本实施例中所述的二氧化碳气体保护焊机，在电弧过渡阶段中，所述数字信号处理器控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的电流脉冲信号的持续时间为50～100毫秒。
当检测电压输出小于8伏特时，焊丝由慢走线切换到快走丝，二氧化碳气体保护焊机输出一个250～500安培的大电流脉冲信号，根据焊丝走丝的速度提升，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧的持续时间在50～100毫秒内可调，从而建立一个合适熔池以便于进入正常焊接。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，其特征在于，包括电弧引燃阶段和电弧引燃阶段之后的电弧过渡阶段，其中，
所述电弧引燃阶段包括以下步骤：
给二氧化碳气体保护焊机的焊枪送气；
焊丝以慢送丝方式送进；
当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号传给焊丝进行引弧；
所述电弧过渡阶段包括以下步骤：
当检测到输出电压小于8伏特时，焊丝由慢送丝切换到快送丝，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号传给焊丝建立熔池，控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。
2.如权利要求1所述的采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，其特征在于，所述慢送丝的速度为1.8～3.5米/分钟；所述快送丝的速度为6～18米/分钟。
3.如权利要求1所述的采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，其特征在于，所述电弧引燃阶段还包括以下步骤：
当检测到输出电压为50～80伏特的空载电压时，二氧化碳气体保护焊机输出10～25安培的电流脉冲信号。
4.如权利要求1所述的采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，其特征在于，在所述电弧引燃阶段中，当检测到输出电压为0伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的短路电流脉冲信号的持续时间为1.5～4毫秒。
5.如权利要求1所述的采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，其特征在于，在所述电弧过渡阶段中，当检测到输出电压小于8伏特时，二氧化碳气体保护焊机输出250～500安培的电流脉冲信号的持续时间为50～100毫秒。
6.如权利要求1至5任一项所述的采用数字脉冲控制二氧化碳气体保护焊机引弧的方法，其特征在于，所述二氧化碳气体保护焊机的焊接回路的电感为微亨级电感。
7.一种二氧化碳气体保护焊机，其特征在于，包括电压检测模块、数字信号处理器、脉冲信号输出模块、焊枪、送气装置以及送丝机，其中，
所述送气装置，用于给焊枪送气；
所述电压检测模块，用于对输出电压进行检测；
所述数字信号处理器，与所述电压检测模块、脉冲信号输出模块以及送丝机连接，用于在电弧引燃阶段中，当电压检测模块检测到输出电压为0伏特时，控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的短路电流脉冲信号进行引弧；还用于在电弧过渡阶段中，当电压检测模块检测到输出电压小于8伏特时，控制送丝机将焊丝由慢送丝切换到快送丝，控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的电流脉冲信号建立熔池以控制电弧由引弧过渡到稳定电弧。
8.如权利要求7所述的二氧化碳气体保护焊机，其特征在于，所述电压检测模块，还用于当检测到输出电压为50～80伏特的空载电压时，输出10～25安培的电流脉冲信号。
9.如权利要求8所述的二氧化碳气体保护焊机，其特征在于，
在电弧引燃阶段中，当电压检测模块检测到输出电压为0伏特时，所述数字信号处理器控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的短路电流脉冲信号的持续时间为1.5～4毫秒。
10.如权利要求8所述的二氧化碳气体保护焊机，其特征在于，
在电弧过渡阶段中，所述数字信号处理器控制脉冲信号输出模块输出250～500安培的电流脉冲信号的持续时间为50～100毫秒。
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