CN112829281A - 一种3d打印机用热流体冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印机用热流体冷却装置。包括导热箱、安装块、散热组件和测温组件；所述导热箱包括第一固定块、第二固定块和第三固定块；所述第一固定块和所述第三固定块均设置为环形柱状结构，两者同心设置，且第一固定块套设在第三固定块的外部，若干组所述第二固定块呈环形阵列设置在第一固定块和第三固定块之间。本发明通过在导热箱的下端设置散热组件，使得散热组件可加速导热箱的热量流失，从而增加喷头对导热箱的热传导效率，还可对喷头正下方的打印制品进行散热，加速打印成型制品的热量流失速度，从而使得打印制品快速成型凝固，避免产生集合热现象，造成打印制品变形、坍塌。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印机用热流体冷却装置。
背景技术
3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。
3D打印机在使用时是先将其内部原料粉末熔融呈液体，然后通过喷头将熔融后的液态原料喷出，堆叠呈指定形状。
由于原料粉末熔融后的温度较高，当打印到一定厚度时，会有集合热的出现，很容易导致打印制品出现变形、坍塌的现象。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种3D打印机用热流体冷却装置，包括导热箱、安装块、散热组件和测温组件；
所述导热箱包括第一固定块、第二固定块和第三固定块；
所述第一固定块和所述第三固定块均设置为环形柱状结构，两者同心设置，且第一固定块套设在第三固定块的外部，若干组所述第二固定块呈环形阵列设置在第一固定块和第三固定块之间，所述第一固定块和所述第三固定块通过若干组第二固定块连接；所述第一固定块、所述第三固定块和若干组所述第二固定块之间构成若干组散热通道；
所述第三固定块内设置有安装空腔，所述安装块可贯穿第三固定块的上端卡接固定在安装空腔内；
所述第三固定块的内壁上开设有若干组导胶孔，若干组所述导胶孔呈环形阵列设置，呈环形阵列设置的导胶孔沿第三固定块的中轴线方向，在其内壁上等间距设置有若干组；
所述导胶孔与安装空腔连通；
所述散热组件设置在导热箱的下端，且散热组件的驱动端分别与若干组散热通道相对；
所述测温组件设置在散热通道内，且测温组件的检测端指向第三固定块。
进一步的，所述第一固定块内开设有导流孔，所述导流孔以第一固定块中轴线为中心呈螺旋状设置，且导流孔的两端分别贯穿第一固定块外壁的上下两端处；
所述第一固定块的外壁上设置有进水管和出水管，所述进水管与导流孔的一端连通，所述出水管与导流孔的另一端连通。
进一步的，所述冷却装置还包括冷却液驱动装置；
所述冷却液驱动装置包括水泵、水箱，所述水泵和所述水箱通过水管连通，所述水泵可通过水管与进水管连通，所述水箱可通过水管与出水管连通。
进一步的，所述安装空腔包括第一凹槽和第二凹槽；
所述第一凹槽开设在第三固定块的上端，所述第二凹槽开设在第一凹槽的内壁上。
进一步的，所述导胶孔包括第一通孔和斜面；
所述第一通孔与第二凹槽连通，所述第一通孔与第三固定块内壁连接的一端设置有斜面，所述斜面设置为圆台结构，且斜面与第三固定块内壁连接的一端直径大于第一通孔的直径。
进一步的，所述测温组件包括夹持块、卡接块和点温计；
所述卡接块设置在夹持块的下端，所述卡接块可与散热通道的侧壁活动贴合，所述卡接块上水平开设有第二通孔，所述点温计可安装固定在第二通孔内，且点温计的检测端指向第三固定块；
所述夹持块的上端还开设有通气孔，所述通气孔的另一端贯穿卡接块的下端。
进一步的，所述散热组件包括安装架和风扇，所述安装架包括第四固定块、第五固定块和定位块；
所述第四固定块和所述第五固定块的横截面均设置为环形结构，且两者与第三固定块均为同心设置；所述第四固定块与所述第三固定块的下端固定连接，且第四固定块的外壁直径不大于第三固定块的外壁直径；所述第五固定块与所述第一固定块的下端固定连接，且第五固定块的内壁直径不小于第一固定块的内壁直径；
所述定位块的两端分别与第四固定块和第五固定块固定连接，若干组所述定位块以第四固定块中轴线为中心呈环形阵列设置，各组所述定位块的中轴线分别与一组散热通道的中轴线重合；
所述定位块的中心开设有安装槽，若干组所述风扇分别通过一组第一转轴转动安装在一组安装槽内。
进一步的，所述第一转轴的一端贯穿定位块位于定位块的外部，且第一转轴的该端套设有第一传动轮；
各组所述定位块上还转动插接有一组第二转轴，所述第二转轴与所述第一转轴位于定位块的同一端，所述第二转轴上套设有第二传动轮；
所述第一传动轮和所述第二传动轮上均至少设置有两组传动带槽，各组所述第一传动轮分别通过一组第一传动带与同一定位块上的第二传动轮传动连接，各组所述第一传动轮分别通过一组第二传动带与相邻的一组定位块上的第二传动轮传动连接。
进一步的，所述散热组件还包括电机；
所述电机设置在第五固定块的外壁上，所述电机输出轴的一端套设有第三传动轮，所述第三传动轮通过一组第三传动带与一组第一传动轮或第二传动轮传动连接。
进一步的，所述冷却装置还包括控制单元，所述控制单元分别与点温计、水泵和电机电性连接；
所述控制单元用于接收点温计的信号，并根据接收到的信号控制水泵或电机的运行状态。
本发明的有益效果：
1、本发明通过在导热箱的下端设置散热组件，使得散热组件可加速导热箱的热量流失，从而增加喷头对导热箱的热传导效率，还可对喷头正下方的打印制品进行散热，加速打印成型制品的热量流失速度，从而使得打印制品快速成型凝固，避免产生集合热现象，造成打印制品变形、坍塌；
2、通过将导热箱套接在喷头上，并在导热箱与喷头之间通过导热胶紧密连接，使得喷头的散热速度更快，对导热箱的热传导效率更高；
3、通过在第一通孔与第三固定块内壁连接处设置圆台形斜面，且斜面与第三固定块内壁连接的一端直径大于第一通孔的直径，使得导热胶在填充到导胶孔斜面处后，与喷头和第三固定块内壁的接触面积更大，粘接更稳定且导热效果更好；
4、通过在第一固定块内设置螺旋状导流孔，冷却液在导流孔内有充分的接触时间和接触面积带走导热箱的热量，使得导热箱在热散发效果不足以降低或稳定喷头温度的时候，能够进一步增加导热箱散热效率，使用效果更好。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例冷却装置的结构示意图；
图2示出了本发明实施例导热箱的分解结构示意图；
图3示出了本发明实施例导热箱的局部剖面结构示意图；
图4示出了本发明实施例导胶孔的结构示意图；
图5示出了本发明实施例测温组件的结构示意图；
图6示出了本发明实施例散热组件的结构示意图；
图7示出了本发明实施例安装架的结构示意图。
图中：1、导热箱；101、散热通道；2、安装块；3、散热组件；4、测温组件；401、通气孔；5、第一固定块；501、导流孔；6、第二固定块；7、第三固定块；701、安装空腔；7011、第一凹槽；7012、第二凹槽；702、导胶孔；7021、第一通孔；7022、斜面；8、进水管；9、出水管；12、夹持块；13、卡接块；1301、第二通孔；14、点温计；15、安装架；16、第一转轴；17、风扇；18、第二转轴；19、第一传动轮；20、第二传动轮；21、第一传动带；22、第二传动带；23、电机；24、第三传动轮；25、第三传动带；26、第四固定块；27、第五固定块；28、定位块；2801、安装槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提出了一种3D打印机用热流体冷却装置，包括导热箱1、安装块2、散热组件3和测温组件4，如图1所示。
所述导热箱1可通过安装块2固定在3D打印喷头上，所述导热箱1用于对喷头散发的热量进行传导。
所述散热组件3设置在导热箱1的下端，所述散热组件3用于加速导热箱1的热量流失速度，所述散热组件3还可对喷头正下方的打印制品进行散热。
所述测温组件4设置在导热箱1内；所述测温组件4用于对导热箱1的温度进行监测。
所述冷却装置还包括控制单元(图中未画出)，所述测温组件4与所述散热组件3均与控制单元电性连接；当测温组件4检测到导热箱1的温度大于预定值时，控制单元会接收到该信号，并控制散热组件3运行，使其对导热箱1进行散热。
通过在导热箱1的下端设置散热组件3，使得散热组件3可加速导热箱1的热量流失，从而增加喷头对导热箱1的热传导效率，还可对喷头正下方的打印制品进行散热，加速打印成型制品的热量流失速度，从而使得打印制品快速成型凝固，避免产生集合热现象，造成打印制品变形、坍塌。
所述导热箱1包括第一固定块5、第二固定块6和第三固定块7，如图2和图3所示；所述第一固定块5和所述第三固定块7均设置为环形柱状结构，两者同心设置，且第一固定块5套设在第三固定块7的外部，若干组所述第二固定块6呈环形阵列设置在第一固定块5和第三固定块7之间，所述第一固定块5和所述第三固定块7通过若干组第二固定块6连接；所述第一固定块5、所述第三固定块7和若干组所述第二固定块6之间构成若干组散热通道101。
所述第一固定块5内开设有导流孔501，所述导流孔501以第一固定块5中轴线为中心呈螺旋状设置，且导流孔501的两端分别贯穿第一固定块5外壁的上下两端处；所述第一固定块5的外壁上设置有进水管8和出水管9，所述进水管8与导流孔501的一端连通，所述出水管9与导流孔501的另一端连通。
示例性的，该冷却装置还包括冷却液驱动装置(图中未画出)，所述冷却液驱动装置包括水泵、水箱，所述水泵与控制单元电性连接，所述水泵和所述水箱通过水管连通，所述水泵可通过水管与进水管8连通，所述水箱可通过水管与出水管9连通。
当测温组件4检测到导热箱1的温度大于预定值时，控制单元会接收到该信号，并控制水泵运行，驱动水箱中的水进入导流孔501内，并在导流孔501与水箱之间循环，在此过程中导热箱1内的热量会不断地被流经导流孔501内的水流带走，从而达到对导热箱1降温的效果。
所述第三固定块7内设置有安装空腔701，所述安装块2可贯穿第三固定块7的上端卡接固定在安装空腔701内；所述第三固定块7的内壁上开设有若干组导胶孔702，若干组所述导胶孔702呈环形阵列设置，呈环形阵列设置的导胶孔702沿第三固定块7的中轴线方向，在其内壁上等间距设置有若干组；所述导胶孔702与安装空腔701连通。
示例性的，在安装空腔701内填充导热胶，将导热箱1套接在喷头上；此时第三固定块7的内壁与喷头外壁活动贴合，随后将安装块2安装或卡接在安装空腔701内，安装空腔701内的导热胶受安装块2的挤压会穿过若干组导胶孔702，并填充在第三固定块7与喷头之间；喷头在使用时，受热流体影响其温度会不断升高，此时喷头的温度会经导热胶和第三固定块7传递到若干组第二固定块6上；当测温组件4检测到第三固定块7或第二固定块6的温度大于预定值时，控制单元接收到该信号，并会控制散热组件3运行，加速若干组散热通道101内的空气流通速度，从而达到加速导热箱1热量流失速度的效果；当散热组件3的散热效率不足以降低喷头的温度时，控制单元可控制冷却液驱动装置运行，使其驱动水流流经导流孔501，从而达到对导热箱1降温的效果。
通过将导热箱1套接在喷头上，并在导热箱1与喷头之间通过导热胶紧密连接，使得喷头的散热速度更快，对导热箱1的热传导效率更高。
通过使用呈环形阵列设置的若干组第二固定块6将第一固定块5和第三固定块7连接，且三者之间构成若干组散热通道101，使得该导热箱1的热传导效果更好，热量分布更均匀，在对其进行散热时效果更好。
通过在第一固定块5内设置螺旋状导流孔501，冷却液在导流孔501内有充分的接触时间和接触面积带走导热箱1的热量，使得导热箱1在热散发效果不足以降低或稳定喷头温度的时候，能够进一步增加导热箱1散热效率，使用效果更好。
在实际使用中，可在导热箱1或喷头上设置任意定位装置，使其达到固定导热箱1的效果，此处仅以本实施例做示例性说明，例如：使用螺栓贯穿导热箱安装在喷头上。
具体的，如图4所示，所述安装空腔701包括第一凹槽7011和第二凹槽7012，所述第一凹槽7011开设在第三固定块7的上端，所述第二凹槽7012开设在第一凹槽7011的内壁上；所述导胶孔702包括第一通孔7021和斜面7022，所述第一通孔7021与第二凹槽7012连通，所述第一通孔7021与第三固定块7内壁连接的一端设置有斜面7022，所述斜面7022设置为圆台结构，且斜面7022与第三固定块7内壁连接的一端直径大于第一通孔7021的直径。
通过在第一凹槽7011的内壁处开设第二凹槽7012，且导胶孔702与第二凹槽7012连通，使得在向第一凹槽7011内安装或卡接安装块2时，安装块2不会覆盖到导胶孔702，第一凹槽7011内的导热胶可通过第二凹槽7012充分的填充到每一个导胶孔702内，导热胶填充更均匀，从而使得导热箱1的导热更均匀，散热效果更好。
通过在第一通孔7021与第三固定块7内壁连接处设置圆台形斜面7022，且斜面7022与第三固定块7内壁连接的一端直径大于第一通孔7021的直径，使得导热胶在填充到导胶孔702斜面7022处后，与喷头和第三固定块7内壁的接触面积更大，粘接更稳定且导热效果更好。
所述测温组件4包括夹持块12、卡接块13和点温计14，如图5所示；所述卡接块13设置在夹持块12的下端，所述卡接块13可与散热通道101的侧壁活动贴合，所述卡接块13上水平开设有第二通孔1301，所述点温计14可安装固定在第二通孔1301内，且点温计14的检测端指向第三固定块7。
所述夹持块12的上端还开设有通气孔401，所述通气孔401的另一端贯穿卡接块13的下端；通过该结构设置，散热组件3在对散热通道101进行散热时，测温组件4不会对散热通道101内的空气流通造成影响。
所述散热组件3包括安装架15和风扇17，如图6所示；所述安装架15包括第四固定块26、第五固定块27和定位块28。
所述第四固定块26和所述第五固定块27的横截面均设置为环形结构，且两者与第三固定块7均为同心设置；所述第四固定块26与所述第三固定块7的下端固定连接，且第四固定块26的外壁直径不大于第三固定块7的外壁直径；所述第五固定块27与所述第一固定块5的下端固定连接，且第五固定块27的内壁直径不小于第一固定块5的内壁直径。
所述定位块28的两端分别与第四固定块26和第五固定块27固定连接，若干组所述定位块28以第四固定块26中轴线为中心呈环形阵列设置，各组所述定位块28的中轴线分别与一组散热通道101的中轴线重合。
所述定位块28的中心开设有安装槽2801，若干组所述风扇17分别通过一组第一转轴16转动安装在一组安装槽2801内。
所述第一转轴16的一端贯穿定位块28位于定位块28的外部，且第一转轴16的该端套设有第一传动轮19；各组所述定位块28上还转动插接有一组第二转轴18，所述第二转轴18与所述第一转轴16位于定位块28的同一端，所述第二转轴18上套设有第二传动轮20。
所述第一传动轮19和所述第二传动轮20上均至少设置有两组传动带槽，各组所述第一传动轮19分别通过一组第一传动带21与同一定位块28上的第二传动轮20传动连接，各组所述第一传动轮19分别通过一组第二传动带22与相邻的一组定位块28上的第二传动轮20传动连接。
所述散热组件3还包括电机23，所述电机23设置在第五固定块27的外壁上，所述电机23与控制单元电性连接，所述电机23输出轴的一端套设有第三传动轮24，所述第三传动轮24通过一组第三传动带25与一组第一传动轮19或第二传动轮20传动连接。
示例性的，当点温计14检测到第三固定块7的温度达到预定值时，控制单元会接收到该信号，并控制电机23运行，从而带动若干组风扇17转动，各组风扇17分别对应一组散热通道101，用于加速散热通道101内的热空气流动，从而达到散热降温的效果；并且若干组风扇17在加速散热通道101内热空气流动速度的同时，还可对喷头的正下方进行吹动，从而使得喷头的打印制品快速成型凝固。
通过将各组第一传动轮19分别通过一组第一传动带21与同一定位块28上的第二传动轮20传动连接，将各组第一传动轮19分别通过一组第二传动带22与相邻的一组定位块28上的第二传动轮20传动连接；使得若干组风扇17的转动方向一致，避免相邻的风扇之间产生的风力互相干扰，造成风力损耗减小，使用效果更好。
通过将各组风扇17分别对应一组散热通道101，风扇17在加速散热通道101内的热空气流动速度的同时，还可对喷头的正下方进行吹动，从而使得喷头的打印制品快速成型凝固。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：包括导热箱(1)、安装块(2)、散热组件(3)和测温组件(4)；
所述导热箱(1)包括第一固定块(5)、第二固定块(6)和第三固定块(7)；
所述第一固定块(5)和所述第三固定块(7)均设置为环形柱状结构，两者同心设置，且第一固定块(5)套设在第三固定块(7)的外部，若干组所述第二固定块(6)呈环形阵列设置在第一固定块(5)和第三固定块(7)之间，所述第一固定块(5)和所述第三固定块(7)通过若干组第二固定块(6)连接；所述第一固定块(5)、所述第三固定块(7)和若干组所述第二固定块(6)之间构成若干组散热通道(101)；
所述第三固定块(7)内设置有安装空腔(701)，所述安装块(2)可贯穿第三固定块(7)的上端卡接固定在安装空腔(701)内；
所述第三固定块(7)的内壁上开设有若干组导胶孔(702)，若干组所述导胶孔(702)呈环形阵列设置，呈环形阵列设置的导胶孔(702)沿第三固定块(7)的中轴线方向，在其内壁上等间距设置有若干组；
所述导胶孔(702)与安装空腔(701)连通；
所述散热组件(3)设置在导热箱(1)的下端，且散热组件(3)的驱动端分别与若干组散热通道(101)相对；
所述测温组件(4)设置在散热通道(101)内，且测温组件(4)的检测端指向第三固定块(7)。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述第一固定块(5)内开设有导流孔(501)，所述导流孔(501)以第一固定块(5)中轴线为中心呈螺旋状设置，且导流孔(501)的两端分别贯穿第一固定块(5)外壁的上下两端处；
所述第一固定块(5)的外壁上设置有进水管(8)和出水管(9)，所述进水管(8)与导流孔(501)的一端连通，所述出水管(9)与导流孔(501)的另一端连通。
3.根据权利要求2所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述冷却装置还包括冷却液驱动装置；
所述冷却液驱动装置包括水泵、水箱，所述水泵和所述水箱通过水管连通，所述水泵可通过水管与进水管(8)连通，所述水箱可通过水管与出水管(9)连通。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述安装空腔(701)包括第一凹槽(7011)和第二凹槽(7012)；
所述第一凹槽(7011)开设在第三固定块(7)的上端，所述第二凹槽(7012)开设在第一凹槽(7011)的内壁上。
5.根据权利要求4所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述导胶孔(702)包括第一通孔(7021)和斜面(7022)；
所述第一通孔(7021)与第二凹槽(7012)连通，所述第一通孔(7021)与第三固定块(7)内壁连接的一端设置有斜面(7022)，所述斜面(7022)设置为圆台结构，且斜面(7022)与第三固定块(7)内壁连接的一端直径大于第一通孔(7021)的直径。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述测温组件(4)包括夹持块(12)、卡接块(13)和点温计(14)；
所述卡接块(13)设置在夹持块(12)的下端，所述卡接块(13)可与散热通道(101)的侧壁活动贴合，所述卡接块(13)上水平开设有第二通孔(1301)，所述点温计(14)可安装固定在第二通孔(1301)内，且点温计(14)的检测端指向第三固定块(7)；
所述夹持块(12)的上端还开设有通气孔(401)，所述通气孔(401)的另一端贯穿卡接块(13)的下端。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述散热组件(3)包括安装架(15)和风扇(17)，所述安装架(15)包括第四固定块(26)、第五固定块(27)和定位块(28)；
所述第四固定块(26)和所述第五固定块(27)的横截面均设置为环形结构，且两者与第三固定块(7)均为同心设置；所述第四固定块(26)与所述第三固定块(7)的下端固定连接，且第四固定块(26)的外壁直径不大于第三固定块(7)的外壁直径；所述第五固定块(27)与所述第一固定块(5)的下端固定连接，且第五固定块(27)的内壁直径不小于第一固定块(5)的内壁直径；
所述定位块(28)的两端分别与第四固定块(26)和第五固定块(27)固定连接，若干组所述定位块(28)以第四固定块(26)中轴线为中心呈环形阵列设置，各组所述定位块(28)的中轴线分别与一组散热通道(101)的中轴线重合；
所述定位块(28)的中心开设有安装槽(2801)，若干组所述风扇(17)分别通过一组第一转轴(16)转动安装在一组安装槽(2801)内。
8.根据权利要求7所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述第一转轴(16)的一端贯穿定位块(28)位于定位块(28)的外部，且第一转轴(16)的该端套设有第一传动轮(19)；
各组所述定位块(28)上还转动插接有一组第二转轴(18)，所述第二转轴(18)与所述第一转轴(16)位于定位块(28)的同一端，所述第二转轴(18)上套设有第二传动轮(20)；
所述第一传动轮(19)和所述第二传动轮(20)上均至少设置有两组传动带槽，各组所述第一传动轮(19)分别通过一组第一传动带(21)与同一定位块(28)上的第二传动轮(20)传动连接，各组所述第一传动轮(19)分别通过一组第二传动带(22)与相邻的一组定位块(28)上的第二传动轮(20)传动连接。
9.根据权利要求8所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述散热组件(3)还包括电机(23)；
所述电机(23)设置在第五固定块(27)的外壁上，所述电机(23)输出轴的一端套设有第三传动轮(24)，所述第三传动轮(24)通过一组第三传动带(25)与一组第一传动轮(19)或第二传动轮(20)传动连接。
10.根据权利要求9所述的一种3D打印机用热流体冷却装置，其特征在于：所述冷却装置还包括控制单元，所述控制单元分别与点温计(14)、水泵和电机(23)电性连接；
所述控制单元用于接收点温计(14)的信号，并根据接收到的信号控制水泵或电机(23)的运行状态。
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