CN109197159B - 一种山核桃采摘机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种山核桃采摘机器人，包括车架、设置在车架左侧的左履带轮、设置在车架右侧的右履带轮、设置在车架上用于驱动左履带轮转动的左电机、设置在车架上用于驱动右履带轮转动的右电机；所述车架上安装有用于震落山核桃的捶打机构，以及用于接收山核桃的回收机构；该山核桃采摘机器人不仅结构简单，而且能够实现山核桃的采摘和回收。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体是指一种山核桃采摘机器人。
背景技术
山核桃是安徽浙江交界一带特有的树种，经济价值非常高，可是山核桃果实采摘困难。核桃树皮非常光滑，枝干脆易折。果实采摘至今还需要果农爬到一二十米高的核桃树上用竹竿敲打下来，果农劳动强度大、效率低，特别是十分危险，每年都会由此引发惨痛的伤亡事故，年年都有因山核桃采收造成的死伤悲剧。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明专利的目的在于克服现有技术上的缺陷，提供一种山核桃采摘机器人，其不仅结构简单，而且能够实现山核桃的采摘和回收。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种山核桃采摘机器人，包括车架、设置在车架左侧的左履带轮、设置在车架右侧的右履带轮、设置在车架上用于驱动左履带轮转动的左电机、设置在车架上用于驱动右履带轮转动的右电机；所述车架上安装有用于震落山核桃的捶打机构，以及用于接收山核桃的回收机构；
所述回收机构包括安装在车架上且向车架前端伸出的固定板，所述固定板上沿车架的长度方向设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑块，所滑块上安装有主机械臂；所述主机械臂上安装有U形架，所述固定板上安装有第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端与U形架固定连接用于驱动主机械臂在滑轨上滑动；
所述主机械臂上在远离车架的一端两侧分别铰接有左弧形臂和右弧形臂；所述左弧形臂上设有向左延伸的左连接块，所述右弧形臂上设有向右延伸的右连接块；所述固定板上沿车架的长度方向设有第二电动推杆，所述第二电动推杆的伸缩端铰接有左连杆和右连杆，所述左连杆上在远离第二电动推杆的一端与左连接块铰接，所述右连杆上在远离第二电动推杆的一端与右连接块铰接；
所述左弧形臂的外侧面上设有左弧形支撑板，所述左弧形臂上沿其弧线方向铰接有多个左撑杆，所述左撑杆之间设有左盛接布，所述左弧形支撑板上铰接有多个与所述左撑杆一一对应的左电动推杆，所述左电动推杆的伸缩端铰接在与其对应的左撑杆上，所述左电动推杆与左撑杆的铰接点靠近左弧形臂处；所述右弧形臂的外侧面上设有右弧形支撑板，所述右弧形臂上沿其弧线方向铰接有多个右撑杆，所述右撑杆之间设有右盛接布，所述右弧形支撑板上铰接有多个与所述右撑杆一一对应的右电动推杆，所述右电动推杆的伸缩端铰接在与其对应的右撑杆上，所述右电动推杆与右撑杆的铰接点靠近右弧形臂处。
通过上述技术方案，山核桃采摘机器人工作时，由左电机和右电机分别驱动左履带轮和右履带轮转动，进而带动机器人运动至山核桃树旁；接着回收机构动作，第二电动推杆收缩通过左连接杆和左连接块带动左弧形臂撑开，同时通过右连接杆和右连接块带动右弧形臂撑开，另外通过左电动推杆带动左撑杆将左盛接布撑开形成倒锥形，同时通过右电动推杆带动右撑杆将右盛接布撑开形成倒锥形；然后第一电动推杆伸出通过U形架带动主机械臂向前伸出，使得山核桃树位于左弧形臂和右弧形臂之间，接着第二电动推杆伸出通过左连接杆、左连接块以及右连接杆、右连接块分别驱动左弧形臂和右弧形臂相向运动抱紧山核桃树干；然后捶打机构捶打山核桃枝干将山核桃树上的核桃震落，进入左盛接布和右盛接布形成的倒锥形空间内；以便于将山核桃进行回收；回收完成之后第二电动推杆收缩通过左连接杆和左连接块带动左弧形臂撑开，同时通过右连接杆和右连接块带动右弧形臂撑开；然后第一电动推杆收缩使左弧形臂和右弧形臂离开山核桃树干。
进一步的技术方案中，所述左弧形臂的下端面上安装有左存储箱机构，所述左存储箱机构包括左回收框、左回收板、两个左拉簧，所述左回收框安装在左弧形臂的下端面上，所述左回收框上在靠近左弧形臂两端的外侧面上沿水平方向均设有左滑条，所述左回收板位于左回收框的下端开口处，所述左回收板上在靠近左弧形臂两端的内侧面上设有滑动连接在所述左滑条上的左连接滑块；所述左回收框的外侧面上在靠近左弧形臂两端的外侧面上均设有用于防止左连接滑块滑离左滑条的左挡块，所述左挡块靠近左回收框的右端开口处；所述左回收框的外侧面上在靠近左弧形臂两端的外侧面上均设有左凸柱，两个左拉簧分别位于左回收框的两侧，且左拉簧的一端安装在左凸柱上、另一端与左回收板的侧面连接用于迫使左回收板向左挡块方向运动；所述左回收板的右端开口处设有左弧形槽。
通过上述技术方案，在左弧形臂向山核桃树干移动时，树干卡入左弧形槽内，左弧形臂继续向树干方向运动，在左拉簧的作用下使得左回收板贴紧在树干上；该设置能够使得震落的山核桃直接通过回收机构落入左回收框和左回收板形成的回收空腔内；设置左拉簧能够使得左回收板上的左弧形槽紧紧贴在树干上，防止山核桃的遗落；另外在需要从左回收板上取出山核桃时，只需用手推动左回收板拉伸左拉簧即可将山核桃取出。
进一步的技术方案中，所述右弧形臂的下端面上安装有右存储箱机构，所述右存储箱机构包括右回收框、右回收板、两个右拉簧，所述右回收框安装在右弧形臂的下端面上，所述右回收框上在靠近右弧形臂两端的外侧面上沿水平方向均设有右滑条，所述右回收板位于右回收框的下端开口处，所述右回收板上在靠近右弧形臂两端的内侧面上设有滑动连接在所述右滑条上的右连接滑块；所述右回收框的外侧面上在靠近右弧形臂两端的外侧面上均设有用于防止右连接滑块滑离右滑条的右挡块，所述右挡块靠近右回收框的左端开口处；所述右回收框的外侧面上在靠近右弧形臂两端的外侧面上均设有右凸柱，两个右拉簧分别位于右回收框的两侧，且右拉簧的一端安装在右凸柱上、另一端与右回收板的侧面连接用于迫使右回收板向右挡块方向运动，所述右回收板的左端开口处设有右弧形槽。
通过上述技术方案，在右弧形臂向山核桃树干移动时，树干卡入右弧形槽内，右弧形臂继续向树干方向运动，在右拉簧的作用下使得右回收板贴紧在树干上；该设置能够使得震落的山核桃直接通过回收机构落入右回收框和右回收板形成的回收空腔内；设置右拉簧能够使得右回收板上的右弧形槽紧紧贴在树干上，防止山核桃的遗落；另外在需要从右回收板上取出山核桃时，只需用手推动右回收板拉伸右拉簧即可将山核桃取出。
进一步的技术方案中，所述捶打机构包括立柱、转盘、传动杆、锤杆，所述立柱沿竖直方向安装在车架上，所述立柱的上端安装有第一机械臂以及用于驱动第一机械臂转动的第一电机，所述第一机械臂上在远离第一电机的一端安装有第二机械臂以及用于驱动第二机械臂转动的第二电机，所述第二机械臂上在远离第二电机的一端安装有第三机械臂以及用于驱动第三机械臂转动的第三电机；所述第三机械臂上安装有第四电机，所述转盘安装在第四电机的输出轴上；所述第三机械臂上设有凸起，所述凸起内沿第三机械臂的长度方向设有滑孔，所述锤杆滑动连接在所述滑孔内；所述传动杆的一端偏心地转动连接在转盘上、另一端与锤杆的一端铰接，所述锤杆的另一端安装有锤头。
通过上述技术方案，捶打机构工作时，第一电机、第一机械臂、第二电机、第二机械臂、第三电机将第三机械臂移动到需要震落山核桃的枝干处，并且使锤头对准枝干，接着第四电机带动转盘转动，通过传动杆驱动位于滑孔内的锤杆往复运动，进而带动锤头往复运动震打枝干，将山核桃震落。
进一步的技术方案中，多个左撑杆中在靠近左弧形臂两端位置处的左撑杆的侧面上均设有左挡板；多个右撑杆中在靠近右弧形臂两端位置处的右撑杆的侧面上均设有右挡板；设置左挡板和右挡板是为了能够保证左撑杆和右撑杆撑开的情况下，拼合形成一个完整的倒锥形状，以便于回收山核桃。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：该山核桃采摘机器人工作时，由左电机和右电机分别驱动左履带轮和右履带轮转动，进而带动机器人运动至山核桃树旁；接着回收机构动作，第二电动推杆收缩通过左连接杆和左连接块带动左弧形臂撑开，同时通过右连接杆和右连接块带动右弧形臂撑开，另外通过左电动推杆带动左撑杆将左盛接布撑开形成倒锥形，同时通过右电动推杆带动右撑杆将右盛接布撑开形成倒锥形；然后第一电动推杆伸出通过U形架带动主机械臂向前伸出，使得山核桃树位于左弧形臂和右弧形臂之间，接着第二电动推杆伸出通过左连接杆、左连接块以及右连接杆、右连接块分别驱动左弧形臂和右弧形臂相向运动抱紧山核桃树干；然后捶打机构捶打山核桃枝干将山核桃树上的核桃震落，进入左盛接布和右盛接布形成的倒锥形空间内；以便于将山核桃进行回收；回收完成之后第二电动推杆收缩通过左连接杆和左连接块带动左弧形臂撑开，同时通过右连接杆和右连接块带动右弧形臂撑开；然后第一电动推杆收缩使左弧形臂和右弧形臂离开山核桃树干；该山核桃采摘机器人不仅结构简单，而且能够实现山核桃的采摘和回收。
附图说明
图1-2是本发明中山核桃采摘机器人的立体结构示意图；
图3是本发明中固定板与主机械臂的结构示意图；
图4是本发明中回收机构的部分结构示意图；
图5是本发明中左弧形臂的结构示意图；
图6是本发明中右弧形臂的结构示意图；
图7是本发明中左存储箱机构与左弧形臂的结构示意图；
图8是本发明中左存储箱机构的爆炸结构示意图；
图9是图8中A处的放大结构示意图；
图10是本发明中右存储箱机构与右弧形臂的结构示意图；
图11是本发明中右存储箱机构的爆炸结构示意图；
图12是图11中B处的放大结构示意图；
图13-14是本发明中捶打机构的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1-14所示，一种山核桃采摘机器人，包括车架1、设置在车架1左侧的左履带轮2、设置在车架1右侧的右履带轮3、设置在车架1上用于驱动左履带轮2转动的左电机4、设置在车架1上用于驱动右履带轮3转动的右电机5；所述车架1上安装有用于震落山核桃的捶打机构001，以及用于接收山核桃的回收机构002。
所述回收机构002包括安装在车架1上且向车架1前端伸出的固定板6，所述固定板6上沿车架1的长度方向设有滑轨7，所述滑轨7上滑动连接有滑块8，所滑块8上安装有主机械臂9；所述主机械臂9上安装有U形架10，所述固定板6上安装有第一电动推杆11，所述第一电动推杆11的伸缩端与U形架10固定连接用于驱动主机械臂9在滑轨7上滑动。
所述主机械臂9上在远离车架1的一端两侧分别铰接有左弧形臂12和右弧形臂13；所述左弧形臂12上设有向左延伸的左连接块14，所述右弧形臂13上设有向右延伸的右连接块15；所述固定板6上沿车架1的长度方向设有第二电动推杆16，所述第二电动推杆16的伸缩端铰接有左连杆17和右连杆18，所述左连杆17上在远离第二电动推杆16的一端与左连接块14铰接，所述右连杆18上在远离第二电动推杆16的一端与右连接块15铰接。
所述左弧形臂12的外侧面上设有左弧形支撑板1201，所述左弧形臂12上沿其弧线方向铰接有七个左撑杆19，所述左撑杆19之间设有左盛接布(图中均未画出)，所述左弧形支撑板1201上铰接有七个与所述左撑杆19一一对应的左电动推杆20，所述左电动推杆20的伸缩端铰接在与其对应的左撑杆19上，所述左电动推杆20与左撑杆19的铰接点靠近左弧形臂12处；所述右弧形臂13的外侧面上设有右弧形支撑板1301，所述右弧形臂13上沿其弧线方向铰接有七个右撑杆21，所述右撑杆21之间设有右盛接布(图中均未画出)，所述右弧形支撑板1301上铰接有七个与所述右撑杆21一一对应的右电动推杆22，所述右电动推杆22的伸缩端铰接在与其对应的右撑杆21上，所述右电动推杆22与右撑杆21的铰接点靠近右弧形臂13处。另外七个左撑杆19中在靠近左弧形臂12两端位置处的左撑杆19的侧面上均设有左挡板23；七个右撑杆21中在靠近右弧形臂13两端位置处的右撑杆21的侧面上均设有右挡板24；设置左挡板23和右挡板24是为了能够保证左撑杆19和右撑杆21撑开的情况下，拼合形成一个完整的倒锥形状，以便于回收山核桃。
所述左弧形臂12的下端面上安装有左存储箱机构，所述左存储箱机构包括左回收框25、左回收板26、两个左拉簧27，所述左回收框25安装在左弧形臂12的下端面上，所述左回收框25上在靠近左弧形臂12两端的外侧面上沿水平方向均设有左滑条28，所述左回收板26位于左回收框25的下端开口处，所述左回收板26上在靠近左弧形臂12两端的内侧面上设有滑动连接在所述左滑条28上的左连接滑块29；所述左回收框25的外侧面上在靠近左弧形臂12两端的外侧面上均设有用于防止左连接滑块29滑离左滑条28的左挡块30，所述左挡块30靠近左回收框25的右端开口处；所述左回收框25的外侧面上在靠近左弧形臂12两端的外侧面上均设有左凸柱31，两个左拉簧27分别位于左回收框25的两侧，且左拉簧27的一端安装在左凸柱31上、另一端与左回收板26的侧面连接用于迫使左回收板26向左挡块30方向运动；所述左回收板26的右端开口处设有左弧形槽2601。
所述右弧形臂13的下端面上安装有右存储箱机构，所述右存储箱机构包括右回收框32、右回收板33、两个右拉簧34，所述右回收框32安装在右弧形臂13的下端面上，所述右回收框32上在靠近右弧形臂13两端的外侧面上沿水平方向均设有右滑条35，所述右回收板33位于右回收框32的下端开口处，所述右回收板33上在靠近右弧形臂13两端的内侧面上设有滑动连接在所述右滑条35上的右连接滑块36；所述右回收框32的外侧面上在靠近右弧形臂13两端的外侧面上均设有用于防止右连接滑块36滑离右滑条35的右挡块37，所述右挡块37靠近右回收框32的左端开口处；所述右回收框32的外侧面上在靠近右弧形臂13两端的外侧面上均设有右凸柱38，两个右拉簧34分别位于右回收框32的两侧，且右拉簧34的一端安装在右凸柱38上、另一端与右回收板33的侧面连接用于迫使右回收板33向右挡块37方向运动，所述右回收板33的左端开口处设有右弧形槽3301。
所述捶打机构001包括立柱40、转盘41、传动杆42、锤杆43，所述立柱40沿竖直方向安装在车架1上，所述立柱40的上端安装有第一机械臂44以及用于驱动第一机械臂44转动的第一电机45，所述第一机械臂44上在远离第一电机45的一端安装有第二机械臂46以及用于驱动第二机械臂46转动的第二电机47，所述第二机械臂46上在远离第二电机47的一端安装有第三机械臂48以及用于驱动第三机械臂48转动的第三电机49；所述第三机械臂48上安装有第四电机50，所述转盘41安装在第四电机50的输出轴上；所述第三机械臂48上设有凸起4801，所述凸起4801内沿第三机械臂48的长度方向设有滑孔，所述锤杆43滑动连接在所述滑孔内；所述传动杆42的一端偏心地转动连接在转盘41上、另一端与锤杆43的一端铰接，所述锤杆43的另一端安装有锤头49。
该山核桃采摘机器人工作时，由左电机4和右电机5分别驱动左履带轮2和右履带轮3转动，进而带动机器人运动至山核桃树旁；接着回收机构002动作，第二电动推杆16收缩通过左连接杆和左连接块14带动左弧形臂12撑开，同时通过右连接杆和右连接块15带动右弧形臂13撑开，另外通过左电动推杆20带动左撑杆19将左盛接布(图中均未画出)撑开形成倒锥形，同时通过右电动推杆22带动右撑杆21将右盛接布(图中均未画出)撑开形成倒锥形；然后第一电动推杆11伸出通过U形架10带动主机械臂9向前伸出，使得山核桃树位于左弧形臂12和右弧形臂13之间，接着第二电动推杆16伸出通过左连接杆、左连接块14以及右连接杆、右连接块15分别驱动左弧形臂12和右弧形臂13相向运动抱紧山核桃树干；然后捶打机构001捶打山核桃枝干，捶打机构001工作时，第一电机45、第一机械臂44、第二电机47、第二机械臂46、第三电机49将第三机械臂48移动到需要震落山核桃的枝干处，并且使锤头49对准枝干，接着第四电机50带动转盘41转动，通过传动杆42驱动位于滑孔内的锤杆43往复运动，进而带动锤头49往复运动震打枝干，将山核桃树上的核桃震落，进入左盛接布(图中均未画出)和右盛接布(图中均未画出)形成的倒锥形空间内；以便于将山核桃进行回收；回收完成之后第二电动推杆16收缩通过左连接杆和左连接块14带动左弧形臂12撑开，同时通过右连接杆和右连接块15带动右弧形臂13撑开；然后第一电动推杆11收缩使左弧形臂12和右弧形臂13离开山核桃树干。
另外在左弧形臂12向山核桃树干移动时，树干卡入左弧形槽2601内，左弧形臂12继续向树干方向运动，在左拉簧的作用下使得左回收板贴紧在树干上；在右弧形臂13向山核桃树干移动时，树干卡入右弧形槽3301内，右弧形臂13继续向树干方向运动，在右拉簧的作用下使得右回收板贴紧在树干上。该设置能够使得震落的山核桃直接通过回收机构002落入左回收板26和右回收板33上；设置左拉簧27能够使得左回收板26上的左弧形槽2601紧紧贴在树干上，防止山核桃的遗落；同理设置右拉簧34能够使得右回收板33上的右弧形槽3301紧紧贴在树干上，防止山核桃的遗落。在需要从左回收板26上取出山核桃时，只需用手推动左回收板26拉伸左拉簧27即可将山核桃取出，同理在需要从右回收板33上取出山核桃时，只需用手推动右回收板33拉伸右拉簧34即可将山核桃取出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种山核桃采摘机器人，其特征在于，包括车架、设置在车架左侧的左履带轮、设置在车架右侧的右履带轮、设置在车架上用于驱动左履带轮转动的左电机、设置在车架上用于驱动右履带轮转动的右电机；所述车架上安装有用于震落山核桃的捶打机构，以及用于接收山核桃的回收机构；
所述回收机构包括安装在车架上且向车架前端伸出的固定板，所述固定板上沿车架的长度方向设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑块，所述 滑块上安装有主机械臂；所述主机械臂上安装有U形架，所述固定板上安装有第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端与U形架固定连接用于驱动主机械臂在滑轨上滑动；
所述主机械臂上在远离车架的一端两侧分别铰接有左弧形臂和右弧形臂；所述左弧形臂上设有向左延伸的左连接块，所述右弧形臂上设有向右延伸的右连接块；所述固定板上沿车架的长度方向设有第二电动推杆，所述第二电动推杆的伸缩端铰接有左连杆和右连杆，所述左连杆上在远离第二电动推杆的一端与左连接块铰接，所述右连杆上在远离第二电动推杆的一端与右连接块铰接；
所述左弧形臂的外侧面上设有左弧形支撑板，所述左弧形臂上沿其弧线方向铰接有多个左撑杆，所述左撑杆之间设有左盛接布，所述左弧形支撑板上铰接有多个与所述左撑杆一一对应的左电动推杆，所述左电动推杆的伸缩端铰接在与其对应的左撑杆上，所述左电动推杆与左撑杆的铰接点靠近左弧形臂处；所述右弧形臂的外侧面上设有右弧形支撑板，所述右弧形臂上沿其弧线方向铰接有多个右撑杆，所述右撑杆之间设有右盛接布，所述右弧形支撑板上铰接有多个与所述右撑杆一一对应的右电动推杆，所述右电动推杆的伸缩端铰接在与其对应的右撑杆上，所述右电动推杆与右撑杆的铰接点靠近右弧形臂处；所述左弧形臂的下端面上安装有左存储箱机构，所述左存储箱机构包括左回收框、左回收板、两个左拉簧，所述左回收框安装在左弧形臂的下端面上，所述左回收框上在靠近左弧形臂两端的外侧面上沿水平方向均设有左滑条，所述左回收板位于左回收框的下端开口处，所述左回收板上在靠近左弧形臂两端的内侧面上设有滑动连接在所述左滑条上的左连接滑块；所述左回收框的外侧面上在靠近左弧形臂两端的外侧面上均设有用于防止左连接滑块滑离左滑条的左挡块，所述左挡块靠近左回收框的右端开口处；所述左回收框的外侧面上在靠近左弧形臂两端的外侧面上均设有左凸柱，两个左拉簧分别位于左回收框的两侧，且左拉簧的一端安装在左凸柱上、另一端与左回收板的侧面连接用于迫使左回收板向左挡块方向运动；所述左回收板的右端开口处设有左弧形槽；
所述捶打机构包括立柱、转盘、传动杆、锤杆，所述立柱沿竖直方向安装在车架上，所述立柱的上端安装有第一机械臂以及用于驱动第一机械臂转动的第一电机，所述第一机械臂上在远离第一电机的一端安装有第二机械臂以及用于驱动第二机械臂转动的第二电机，所述第二机械臂上在远离第二电机的一端安装有第三机械臂以及用于驱动第三机械臂转动的第三电机；所述第三机械臂上安装有第四电机，所述转盘安装在第四电机的输出轴上；所述第三机械臂上设有凸起，所述凸起内沿第三机械臂的长度方向设有滑孔，所述锤杆滑动连接在所述滑孔内；所述传动杆的一端偏心地转动连接在转盘上、另一端与锤杆的一端铰接，所述锤杆的另一端安装有锤头。
2.根据权利要求1所述的山核桃采摘机器人，其特征在于，所述右弧形臂的下端面上安装有右存储箱机构，所述右存储箱机构包括右回收框、右回收板、两个右拉簧，所述右回收框安装在右弧形臂的下端面上，所述右回收框上在靠近右弧形臂两端的外侧面上沿水平方向均设有右滑条，所述右回收板位于右回收框的下端开口处，所述右回收板上在靠近右弧形臂两端的内侧面上设有滑动连接在所述右滑条上的右连接滑块；所述右回收框的外侧面上在靠近右弧形臂两端的外侧面上均设有用于防止右连接滑块滑离右滑条的右挡块，所述右挡块靠近右回收框的左端开口处；所述右回收框的外侧面上在靠近右弧形臂两端的外侧面上均设有右凸柱，两个右拉簧分别位于右回收框的两侧，且右拉簧的一端安装在右凸柱上、另一端与右回收板的侧面连接用于迫使右回收板向右挡块方向运动，所述右回收板的左端开口处设有右弧形槽。
3.根据权利要求1所述的山核桃采摘机器人，其特征在于，多个左撑杆中在靠近左弧形臂两端位置处的左撑杆的侧面上均设有左挡板；多个右撑杆中在靠近右弧形臂两端位置处的右撑杆的侧面上均设有右挡板。
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