CN110315763B - 一种自动热熔焊接机及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动热熔焊接机，包括：上底板、夹持单元、支撑单元、固定装置，夹持单元设置在所述上底板上；支撑单元设置在所述上底板上；固定装置设置在所述上底板上，位于所述支撑单元中间；其中，上底板上设置有热熔焊接机和控制台，所述控制台内设置有控制器，通过固定装置将热熔套管套附到待焊接管道上，通过控制台控制热熔焊接机加热热熔套管，所述的控制器包括SSR、SCR、PLC和AD采集模块，通过SSR、SCR、PLC和AD采集模块对电压电流信号进行采集、转换、显示及加热控制。通过上弧板内置的电机带动齿轮C转动，从而带动上弧板在下弧板的滑槽A内滑动，从而带动热熔套管对待焊接的管道进行完全的套附。

Description

一种自动热熔焊接机及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种自动热熔焊接机及焊接方法。

背景技术

聚氨酯管道接口焊接时，接口保温为整个工程的关键点。施工中防水是保证接头质量的重中之重，因此必须保证在接头过程中管材不被地下水浸泡，保证聚氨酯泡沫的干燥。在接口保温前检查端头聚氨酯泡沫是否进水，如果端头聚氨酯泡沫进水，应去除含水的聚氨酯泡沫。聚氨酯发泡采用现场高压发泡机，以保证接口聚氨酯质量等同于管材质量。

电热熔焊接是现在国内保温管接头通用做法。该工艺是利用聚乙烯热熔性原理，通过加热预埋在聚乙烯管内壁的电热丝使接头套管和直管外套完全熔为一体，接头的焊接强度等同母材强度，保证了聚乙烯接头不浸水，并能承受管道的轴向力，该技术适用于各种敷设形式的直埋保温管接头施工，具有自动化程度高、质量可靠的特点。

以往设备简陋需要人工将热熔套管套附在待焊接的管道接口处，并保持一定的压紧力，随后加热进行热熔焊接，功能单一、且热熔焊接时的温度也是不可控制的，且存在安全隐患,操作人员仅凭经验确定加热时间质量未能保证。

发明内容

针对人工操作费时费力，又不能保证焊接的质量的问题，本发明提供一种自动热熔焊接机，包括：

上底板；

夹持单元，设置在所述上底板上；

支撑单元，设置在所述上底板上；

固定装置，设置在所述上底板上，位于所述支撑单元中间；

其中，上底板上设置有热熔焊接机和控制台，所述控制台内设置有控制器，通过固定装置将热熔套管套附到待焊接管道上，通过控制台控制热熔焊接机加热热熔套管，所述的控制器包括SSR、SCR、PLC和AD采集模块，通过SSR、SCR、PLC和AD采集模块对电压电流信号进行采集、转换、显示及加热控制。

进一步地，所述控制台连接有上位机，通过上位机能够设置加温时间、目标温度及保温时间；所述PLC采用PID调节的方式，在能够控制加温斜率的方式下进行逐步升温，最终达到设定温度的要求。

进一步地，还包括平板电脑和电脑服务器，所述平板电脑和所述控制台通过DTU模块与所述电脑服务器进行通讯。

进一步地，所述固定装置包括：

伸缩装置B，固定安装在所述上底板上端面，

连接板，固定安装在所述伸缩装置B的伸缩杆前端；

下固定架，固定安装在所述连接板上端面；及

上固定架，与所述下固定架滑动连接。

进一步地，所述下固定架和/或上固定架上设置有温度传感器。

进一步地，还包括气源和气囊，所述下固定架和上固定架上设置有气囊。

进一步地，所述下固定架包括：

下弧板，所述下弧板两侧开设有滑槽A和滑槽B，所述滑槽B内设置有齿；

弧形块，所述下弧板的右端两侧设置有弧形块；及

吸盘A，安装在所述弧形块上。

进一步地，所述上固定架包括：

上弧板，所述上弧板内置有电机，所述电机的输出轴上连接有齿轮C；及

吸盘B，所述上弧板内侧安装有吸盘B。

进一步地，还包括：下底板、转动装置和行走装置，所述下底板通过转动装置与所述上底板转动连接；所述下底板上安装有所述行走装置。

进一步地，所述的自动热熔焊接机进行热熔焊接的方法，包括以下步骤：

（1）确定位置：将自动热熔焊接机行驶到待焊接管道的位置；

（2）固定待焊接管道：通过夹持单元和支撑单元对待焊接的管道进行固定；

（3）安装热熔套管：通过固定装置将热熔套管套附到待焊接管道上；

（4）焊接准备：将热熔焊接机上的加热线接在热熔套管两端的电阻丝上；

（5）参数设置：登录上位机，进行环境温度参数的选择；对加温时间、目标温度及保温时间进行设定；

（6）进行焊接；设定完成后点击上位机上“运行”，加热启动，当温度传感器显示的温度与设定的加热温度在±1℃之间，加热自动停止并进入保温状态，当保温时间结束后，操作完成；

完成焊接；焊接完成后，固定装置回到原来位置，拆除热熔焊接机上的加热线，准备下次焊接。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

1、通过设置上位机可以进行数据的显示和输入，提高可视化程度，方便进行操作；PLC采用PID调节的方式可以更加精确的进行加温的控制，使加热温度更加精确。

2、平板电脑和控制台9通过DTU模块与所述电脑服务器进行通讯，平板电脑和控制台9通过DTU模块与电脑服务器进行通讯，平板电脑和控制台9之间也通过DTU模块进行通讯，可以实现通过平板电脑远距离无线操控自动热熔焊接机，使控制起来更加的方便和快捷。

3、通过上弧板内置的电机带动齿轮C转动，从而带动上弧板在下弧板的滑槽A内滑动，从而带动热熔套管对待焊接的管道进行完全的套附。

4、通过吸盘A和吸盘B可以实现对热熔套管两端的固定，从而使上固定架带动热熔套管转动时热熔套管两端不会跑偏。

5、通过气源给下固定架和上固定架上的气囊充气，可以使热熔套管和待焊接的管道更加紧密的贴合，从而使焊接的质量更好。

6、通过设置在下底板和上底板中间的转动装置可以带动上底板实现360度的转动。

7、通过电机B带动与其连接的轮套实现360度的转动，通过电机C带动与其电机轴连接的车轮转动，从而实现全方位的行走。

附图说明

图1为本发明的整体装配结构示意图。

图2为本发明的整体装配另一种示意图。

图3为本发明的夹持单元示意图。

图4为本发明的支撑单元和固定装置示意图。

图5为本发明的下固定架结构示意图。

图6为本发明的上固定架结构示意图。

图7为本发明的转动装置机构示意图。

图8为本发明的转动装置和行走机构示意图。

图9为本发明的热熔套管示意图。

附图标号：

1-下底板；2-上底板；3-转动装置；4-行走机构；5-夹持单元；6-支撑单元；7-热熔焊接机；8-固定装置；9-控制台；10-气源；11-热熔套管；21-滑轨；31-轴承；32-电机；33-齿轮A；34-长轴；35-齿轮B；41-电机A；42-轮套；43-电机B；44-车轮；51-伸缩电缸A；52-滑块；53-伺服电机；54-连接块A；55-伸缩电缸B；56-连接块B；57-伸缩电缸C；58-夹板；61-伸缩装置A；62-支撑板；81-伸缩装置B；82-连接板；83-下固定架；84-上固定架；831-下弧板；832-滑槽A；833-滑槽B；834-齿；835-气囊A；836-温度传感器A；837-弧形块；838-吸盘A；841-上弧板；842-齿轮C；843-气囊B；844-吸盘B；845-温度传感器B。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

请参阅图1为一实施例中自动热熔焊接机，包括：

上底板2；

夹持单元5，设置在所述上底板2上，具体地，夹持单元5为四个，上底板2上端面左右两侧分别安装有两个夹持单元5，通过夹持单元5可以对待焊接的两段管子分别进行夹持和固定，增加了热熔焊接时管道的稳定性。

支撑单元6，设置在所述上底板2上；具体地，支撑单元6为四个，上底板2上端面中间位置左右两侧分别安装有两个支撑单元6，通过支撑单元6可以对待焊接的两段管子分别进行支撑操作，增加了热熔焊接时的稳定性。

固定装置8，设置在所述上底板2上，位于所述支撑单元6中间，具体地，固定装置8安装在上底板2上端面中间位置，固定装置8位于中间两个支撑单元6的中间位置，通过固定装置8可以使热熔套管11套附在两段待焊接的管道接口上，将热熔焊机7输出线与热熔套管11上线连接起来，通过控制台9来控制焊接。

其中，上底板2上设置有热熔焊接机7和控制台9，所述控制台9内设置有控制器，通过固定装置8将热熔套管11套附到待焊接管道上，通过控制台9控制热熔焊接机7加热热熔套管11，所述的控制器包括SSR、SCR、PLC和AD采集模块，通过SSR、SCR、PLC和AD采集模块对电压电流信号进行采集、转换、显示及加热控制；具体地，控制台9内还设置有控制器，控制器与电机、电缸、热熔焊机连接，控制器中有漏电保护器，通过漏电保护器对使用过程中可能发生的漏电问题，进行保护，防止安全事故发生。

本发明实施例的一个可选实施方式中，所述控制台9连接有上位机，通过上位机能够设置加温时间、目标温度及保温时间；所述PLC采用PID调节的方式，在能够控制加温斜率的方式下进行逐步升温，最终达到设定温度的要求，通过设置上位机可以进行数据的显示和输入，提高可视化程度，方便进行操作；PLC采用PID调节的方式可以更加精确的进行加温的控制，使加热温度更加精确。

本发明实施例的一个可选实施方式中，还包括平板电脑和电脑服务器，所述平板电脑和控制台9通过DTU模块与所述电脑服务器进行通讯，平板电脑和控制台9通过DTU模块与电脑服务器进行通讯，平板电脑和控制台9之间也通过DTU模块进行通讯，可以实现通过平板电脑远距离无线操控自动热熔焊接机，使控制起来更加的方便和快捷；平板上有四个菜单选项，设备、设置、发现、我的；设备菜单下，显示当前地理位置，显示当前平板的位置和焊接位置；设置菜单下，显示焊机参数与参数设定；我的菜单下，设置网络连接参数；点击设置菜单进行登录；登录完成后可以操作焊机，平板开始连接，进入服务器。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图4，所述固定装置8包括：

伸缩装置B81，固定安装在所述上底板2上端面，具体地，伸缩装置B81可以为伸缩电缸或伸缩液压缸，通过伸缩装置B81可以实现对其上的连接板82位置进行调整，可以适应不同高度的管道，更加方便对管道进行焊接。

连接板82，固定安装在所述伸缩装置B81的伸缩杆前端；

下固定架83，固定安装在所述连接板82上端面；及

上固定架84，与所述下固定架83滑动连接，具体地，上固定架84通过其内部电机带动其在下固定架83的滑槽内滑动，从而使热熔套管11套附在两段待焊接的管道接口上。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图4、图5，所述下固定架83和/或上固定架84上设置有温度传感器。具体地，温度传感器为耐高温传感器，下弧板831右侧上端面安装有温度传感器A 836，上弧板841上安装有温度传感器B845，温度传感器A836和温度传感器B845与控制器连接，通过设置温度传感器可以实现闭环控制，从而使焊接时的温度更加的精确，有利于焊接质量的提高。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图1、图5和图6，还包括气源10和气囊，所述下固定架83和上固定架84上设置有气囊，具体地，气源10与控制台9内控制器连接，气囊为耐高温气囊，下弧板831的内侧面设置有气囊A835，上弧板841的内侧面设置有气囊B843，气源10与控制器连接，气源10与下弧板831和上弧板841上的气囊通过气管连接，当热熔套管11套附在两段待焊接的管道接口上准备加热焊接时，通过气源10下固定架83和上固定架84上的气囊充气，可以使热熔套管11和待焊接的管道更加紧密的贴合，从而使焊接的质量更好。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图5，所述下固定架83包括：

下弧板831，所述下弧板831两侧开设有滑槽A832和滑槽B833，所述滑槽B833内设置有齿834；具体地，下弧板831为半圆板，下弧板831的两侧开设有170度的滑槽A832和滑槽B833，滑槽B833内均匀设置有若干齿834。

弧形块837，所述下弧板831的右端两侧设置有弧形块837；具体地，通过在下弧板831右端两侧设置弧形块837可以使下固定架83的弧度大于180度，从而使上固定架84转动小于180度即可到达两个弧形块837内侧，从而使热熔套管11对两段待焊接的管道接口实现完全的套附，使待焊接的管道接口实现完全的焊接。

吸盘A838，安装在所述弧形块837上，具体地，吸盘A838为两个，两个吸盘A838分别安装在两个弧形块837上，通过吸盘A838可以实现对热熔套管11一端的固定，从而使上固定架84带动热熔套管11另一端转动时热熔套管11一端不会跑动。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图6，所述上固定架84包括：

上弧板841，所述上弧板841内置有电机，所述电机的输出轴上连接有齿轮C842；具体地，上弧板841与滑槽A832滑动连接，齿轮C842与滑槽B833内齿834啮合，通过上弧板841内置的电机带动齿轮C842转动，从而带动上弧板841在下弧板831的滑槽A832内滑动。

吸盘B844，所述上弧板841内侧安装有吸盘B844，具体地，吸盘B844为两个，两个吸盘B844设置在上弧板841伸出下弧板831的一端，通过吸盘B844可以实现对热熔套管11一端的固定，使其在带动热熔套管11转动时热熔套管11不会松动。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图3，所述夹持单元5包括:

伸缩电缸A51，与所述上底板2固定连接，所述伸缩电缸A51伸缩杆前端安装有滑块52；具体地，上底板2上端面设置有滑轨21，滑块52与滑轨21配合。

伺服电机53，安装在所述滑块52上，所述伺服电机53电机轴连接有连接块A54；

伸缩电缸B55，安装在所述连接块A54上，所述伸缩电缸B55伸缩杆前端安装有连接块B56；

伸缩电缸C57，安装在所述连接块B56上；及

夹板58，安装在所述连接块B56上。

本实施例中夹持单元5通过伸缩电缸A51可以实现夹板58的移动，通过伺服电机53带动连接块A54转动可以实现夹板58的转动，从而使夹板58在不工作时或者本装置移动时可以放下，通过伸缩电缸C57可以实现夹板58对待焊接管道的夹持。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图4，所述支撑单元6包括：

伸缩装置A61，安装在所述的上底板2上；具体地，伸缩装置A61可以为伸缩电缸或伸缩液压缸，通过伸缩装置A61伸缩杆的伸缩可以调节其上支撑板62的高度，使支撑板62对待焊接管道更好的支撑，更加有利于焊接工作的进行。

支撑板62，安装在所述伸缩装置A61的伸缩杆前端，所述支撑板62上设置有弧形槽，

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图1，还包括：下底板1、转动装置3和行走装置4，所述下底板1通过转动装置3与所述上底板2转动连接；所述下底板1上安装有所述行走装置4，具体地，通过安装在下底板1上的行走装置4可以带动本装置实现全方位的移动，可以使本装置能够更加灵活的移动，通过设置在下底板1和上底板2中间的转动装置3可以带动上底板2实现360度的转动，从而可以使上底板2能够更加灵活的调整角度和位置，当待焊接的管道尺寸较大不容易移动时，可以通过本装置中的行走装置4带动本装置移动到待焊接管道位置，同时通过转动装置3带动上底板2来调节角度和位置，使本装置上底板2的中心线与两个待焊接管道的中心线重合。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图7、图8，所述转动装置3包括：

轴承31，安装在所述下底板1上；

电机A32，安装在所述下底板1上，所述电机A32的电机轴上设置有齿轮A33；及

长轴34，固定安装在所述上底板2的下端面，所述长轴34上固定安装有齿轮B35，所述齿轮B35与所述齿轮A33啮合。

本实施例中通过电机A32带动其电机轴上的齿轮A33转动，齿轮A33带动与其啮合的齿轮B35转动，从而使长轴34带动上底板2转动，从而实现了对上底板2角度和位置的调节。

本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图8，所述行走装置4包括：

电机B41，固定安装在所述下底板1的下端面；

轮套42，与所述电机B的电机轴固定连接；

电机C43，固定安装在所述轮套42的侧面；及

车轮44，与所述电机C43的电机轴固定连接。

本实施例中通过电机B41可以带动与其连接的轮套42实现360度的转动，通过电机C43可以带动与其电机轴连接的车轮44转动，从而实现全方位的行走。

本发明实施例的一个可选实施方式中，根据本发明自动热熔焊接机进行热熔焊接的方法包括以下步骤：

（1）确定位置：将自动热熔焊接机行驶到待焊接管道的位置；

（2）固定待焊接管道：通过夹持单元和支撑单元对待焊接的管道进行固定；

（3）安装热熔套管：通过固定装置将热熔套管套附到待焊接管道上；

（4）焊接准备：将热熔焊接机上的加热线接在热熔套管两端的电阻丝上；

（5）参数设置：登录上位机，进行环境温度参数的选择；对加温时间、目标温度及保温时间进行设定；

（6）进行焊接；设定完成后点击上位机上“运行”，加热启动，当温度传感器显示的温度与设定的加热温度在±1℃之间，加热自动停止并进入保温状态，当保温时间结束后，操作完成；

（7）完成焊接；焊接完成后，固定装置回到原来位置，拆除热熔焊接机上的加热线，准备下次焊接。

本发明实施例的一个可选实施方式中，根据本发明自动热熔焊接机进行热熔焊接的方法包括以下步骤：

（1）打开电脑服务器端：启动后没有设备连接（平板、自动热熔焊接机）；

（2）自动热熔焊接机启动：启动自动热熔焊接机，自动热熔焊接机在电脑服务器端显示；

（3）启动平板：平板上有四个菜单选项，设备、设置、发现、我的；

设备菜单下，显示当前平板的位置和焊接位置；

点击设置菜单进行登录；登录完成后可以操作焊机，平板开始连接，进入服务器；

（4）确定位置：将自动热熔焊接机行驶到待焊接管道的位置；

（5）固定待焊接管道：通过夹持单元和支撑单元对待焊接的管道进行固定；

（6）安装热熔套管：通过固定装置将热熔套管套附到待焊接管道上；

（7）焊接准备：将热熔焊接机上的加热线接在热熔套管两端的电阻丝上；

（8）参数设置：在平板上进行环境温度参数的选择；对加温时间、目标温度及保温时间进行设定；

（9）进行焊接；设定完成后点击平板上“运行”，加热启动，当温度传感器显示的温度与设定的加热温度在±1℃之间，加热自动停止并进入保温状态，当保温时间结束后，操作完成；

（10）完成焊接；焊接完成后，固定装置回到原来位置，拆除热熔焊接机上的加热线，准备下次焊接。

本发明至少还包括以下优点：

首先通过电机B41带动与其连接的轮套42实现360度的转动，通过电机C43带动与其电机轴连接的车轮44转动，从而实现全方位的行走。通过设置在下底板1和上底板2中间的转动装置3可以带动上底板2实现360度的转动，从而使上底板2能够更加灵活的调整角度和位置，当待焊接的管道尺寸较大不容易移动时，通过本装置中的行走装置4带动本装置移动到待焊接管道位置，同时通过转动装置3带动上底板2来调节角度和位置，使本装置上底板2的中心线与两个待焊接管道的中心线重合，随后把热熔套管11的两端分别安装到吸盘A838和吸盘B844上，把热熔套管11一端的两根连接线与热熔焊接机7连接，通过吸盘A838和吸盘B844可以实现对热熔套管11两端的固定，从而使上固定架84带动热熔套管11转动时热熔套管11两端不会跑偏；通过上弧板841内置的电机带动齿轮C842转动，从而带动上弧板841在下弧板831的滑槽A832内滑动，从而带动热熔套管11对待焊接的管道进行完全的套附，通过触摸屏进行参数的设定，并且通过触摸屏的参考页面，对常用参数进行保存显示，以方面操作人员现场设定参数时进行参考，设定完加热参数后通过气源10下固定架83和上固定架84上的气囊充气，可以使热熔套管11和待焊接的管道更加紧密的贴合，从而使焊接的质量更好，随后进行加热处理，对两段待焊接的管道实现热熔焊接；平板电脑和控制台9通过DTU模块与电脑服务器进行通讯，平板电脑和控制台9之间也通过DTU模块进行通讯，可以实现通过平板电脑远距离无线操控自动热熔焊接机，使控制起来更加的方便和快捷；通过设置上位机可以进行数据的显示和输入，提高可视化程度，方便进行操作；PLC采用PID调节的方式可以更加精确的进行加温的控制，使加热温度更加精确。

Claims (7)

1.一种自动热熔焊接机，其特征在于，包括：

上底板（2）；

夹持单元（5），设置在所述上底板（2）上；

支撑单元（6），设置在所述上底板（2）上；

固定装置（8），设置在所述上底板（2）上，位于所述支撑单元（6）中间；所述固定装置（8）包括：

伸缩装置B（81），固定安装在所述上底板（2）上端面，

连接板（82），固定安装在所述伸缩装置B（81）的伸缩杆前端；

下固定架（83），固定安装在所述连接板（82）上端面；

上固定架（84），与所述下固定架（83）滑动连接；

所述下固定架（83）包括：

下弧板（831），所述下弧板（831）两侧开设有滑槽A（832）和滑槽B（833），所述滑槽B（833）内设置有齿（834）；

弧形块（837），所述下弧板（831）的右端两侧设置有弧形块（837）；及

吸盘A（838），安装在所述弧形块（837）上；

所述上固定架（84）包括：

上弧板（841），所述上弧板（841）内置有电机，所述电机的输出轴上连接有齿轮C（842）；及

吸盘B（844），所述上弧板（841）内侧安装有吸盘B（844）；

其中，上底板（2）上设置有热熔焊接机（7）和控制台（9），所述控制台（9）内设置有控制器，通过固定装置（8）将热熔套管（11）套附到待焊接管道上，通过控制台（9）控制热熔焊接机（7）加热热熔套管（11），所述的控制器包括SSR、SCR、PLC和AD采集模块，通过SSR、SCR、PLC和AD采集模块对电压电流信号进行采集、转换、显示及加热控制。

2.根据权利要求1所述的自动热熔焊接机，其特征在于，所述控制台（9）连接有上位机，通过上位机能够设置加温时间、目标温度及保温时间；所述PLC采用PID调节的方式，在能够控制加温斜率的方式下进行逐步升温，最终达到设定温度的要求。

3.根据权利要求1所述的自动热熔焊接机，其特征在于，还包括平板电脑和电脑服务器，所述平板电脑和所述控制台（9）通过DTU模块与所述电脑服务器进行通讯。

4.根据权利要求1所述的自动热熔焊接机，其特征在于，所述下固定架（83）和/或上固定架（84）上设置有温度传感器。

5.根据权利要求4所述的自动热熔焊接机，其特征在于，还包括气源（10）和气囊，所述下固定架（83）和上固定架（84）上设置有气囊。

6.根据权利要求1所述的自动热熔焊接机，其特征在于，还包括：下底板（1）、转动装置（3）和行走装置（4），所述下底板（1）通过转动装置（3）与所述上底板（2）转动连接；所述下底板（1）上安装有所述行走装置（4）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的自动热熔焊接机进行热熔焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）确定位置：将自动热熔焊接机行驶到待焊接管道的位置；

（2）固定待焊接管道：通过夹持单元和支撑单元对待焊接的管道进行固定；

（3）安装热熔套管：通过固定装置将热熔套管套附到待焊接管道上；

（4）焊接准备：将热熔焊接机上的加热线接在热熔套管两端的电阻丝上；

（5）参数设置：登录上位机，进行环境温度参数的选择；对加温时间、目标温度及保温时间进行设定；

（6）进行焊接；设定完成后点击上位机上“运行”，加热启动，当温度传感器显示的温度与设定的加热温度在±1℃之间，加热自动停止并进入保温状态，当保温时间结束后，操作完成；

（7）完成焊接；焊接完成后，固定装置回到原来位置，拆除热熔焊接机上的加热线，准备下次焊接。

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