CN112829296A - 一种复合加热式3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及3D打印设备技术领域，特别涉及一种复合加热式3D打印机，包括三坐标移动平台、打印床、若干组第一加热组件、进料机构和第二加热组件；所述三坐标移动平台包括基座和移动端；所述打印床固定安装在所述基座上；所述基座上设置有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和第二轨道均为环形轨道，所述第二轨道套接在所述打印床的外侧，所述第一轨道套接在所述第二轨道的外侧；所述第一加热组件的下端活动卡接在所述第一轨道和第二轨道上，所述第二加热组件包括出料机构、固定环、旋转块和第一连接块；通过设置第一加热组件和第二加热组件，进一步增大两层增料之间的结合程度，提高成型件的质量。
Description
技术领域
本发明属于3D打印设备技术领域，特别涉及一种复合加热式3D打印机。
背景技术
3D打印是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器。它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。
现有的3D打印机采用单一热源对打印塑性原料进行加热熔化，通过打打印机喷嘴喷出，粘附在打印床上。由于打印机喷嘴一边喷料一边移动，喷出的物料因为与环境进行热交换，迅速冷却；当打印机喷嘴进行下一层的增料时，前一层的塑性材料表面已经冷却，两层塑性材料由于温差较大而无法有效的结合，从而导致成型件质量差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种复合加热式3D打印机，包括三坐标移动平台、打印床、若干组第一加热组件、进料机构和第二加热组件；
所述三坐标移动平台包括基座和移动端；所述打印床固定安装在所述基座上；
所述基座上设置有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和第二轨道均为环形轨道，所述第二轨道套接在所述打印床的外侧，所述第一轨道套接在所述第二轨道的外侧；打印床的中心、所述第一轨道的中心和所述第二轨道的中心重合；
所述第一加热组件的下端活动卡接在所述第一轨道和第二轨道上，所述第一加热组件沿所述第一轨道和所述第二轨道作圆周运动；
所述进料机构安装在所述移动端上，所述进料机构可分别沿所述打印床的X轴、Y轴和Z轴方向移动；
所述第二加热组件包括出料机构、固定环、旋转块和第一连接块；
所述出料机构的上端与所述进料机构的下端固定连接且连通，所述出料机构的下端与所述固定环固定连接；
所述旋转块活动卡接在所述固定环上，所述旋转块可以所述固定环的中轴线转动；
两组所述第一连接块的一端与所述旋转块的两端分别铰接，所述旋转块与所述第一连接块通过拉绳传动连接。
进一步的，所述第一加热组件包括第一固定板；
所述第一固定板的下端固定安装有若干组第一移动轮，所述第一移动轮活动卡接在所述第一轨道的内外两侧壁上；所述第一固定板的上端固定安装有第一电机，所述第一电机与所述第一移动轮传动连接；所述第一固定板内卡接有若干组滚珠，所述滚珠贯穿所述第一固定板的上下板面，所述滚珠与所述第一轨道和所述第二轨道滚动连接。
进一步的，所述第一加热组件还包括导向柱、第一电动推杆和第二固定板；
所述第一电动推杆的本体一端固定安装在所述第一固定板上，所述第二固定板与所述第一电动推杆的输出轴一端传动连接；所述导向柱的一端固定安装在所述第一固定板上，且所述导向柱另一端活动贯穿所述第一固定板和所述第二固定板的上下板面。
进一步的，所述第一加热组件还包括移动块；
所述第二固定板上设置有第三轨道，所述移动块活动卡接在所述第三轨道上，所述移动块上端设置有第二电机，所述移动块的下端设置有若干组第二移动轮，所述第二电机的本体一端与所述移动块固定连接，所述第二电机的输出轴一端与所述第二移动轮传动连接。
进一步的，所述第三轨道内活动卡接有第一连接杆，所述第一连接杆的一端与所述移动块固定连接，所述第一连接杆的另一端固定连接有第三固定板；所述第三固定板内开设有第一空腔，所述第一空腔内固定安装有若干组卤素管发热体。
进一步的，所述固定环包括第一卡接环、第一齿轮和第二卡接环；所述出料机构包括散热管；
所述第一卡接环的上端与所述散热管的下端固定连接；所述第一卡接环的下端与所述第一齿轮的上端面固定连接；所述第二卡接环的上端与所述第一齿轮的下端固定连接；所述第一卡接环、第一齿轮和所述第二卡接环的中轴线重合。
进一步的，所述旋转块包括第四固定板和第五固定板；
所述第四固定板的下端与所述第五固定板的上端固定连接；所述第四固定板的中心位置开设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第四固定板和所述第五固定板；所述固定环转动卡接在所述第一通孔内。
进一步的，所述旋转块还包括第四电机
所述第四电机固定安装在所述第一通孔的一侧，所述第四固定板的一端还开设有第二空腔，所述第四电机的输出轴一端贯穿所述第四固定板且位于所述第二空腔内。
进一步的，所述第四电机的输出轴一端传动连接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合。
进一步的，所述旋转块还包括第三电机和支撑杆；
两组所述第三电机分别设置在所述第四固定板的两端板面上，所述支撑杆固定安装在所述第三电机输出轴的一侧；所述支撑杆的顶部转动连接有一组滑轮，所述滑轮通过拉绳与所述第三电机的输出轴一端传动连接；
所述第五固定板的两端分别开设有一组第三空腔，所述第三空腔内固定安装有若干组卤素管发热体；所述第四固定板的两端分别铰接有一组第一连接块；所述第一连接块上固定安装有一组拉环，所述拉环位于所述第一连接块的中心位置，所述拉环通过所述拉绳与所述第三电机的输出轴一端传动连接；所述第一连接块的下端开设有第四空腔，所述第四空腔内固定安装有若干组卤素管发热体。
本发明的有益效果是：
1、所述第一加热组件可沿着所述第一轨道对两层增料的侧壁处进行加热，进一步增大两层增料之间的结合程度，提高成型件的质量。
2、通过第二加热组件用于加热下一层所需的增料以及前一层已完成的材料表面，使得两侧材料温差减小，增大结合程度，提高成型件的质量。
3、通过所述第一电机驱动所述第一固定板沿所述第一轨道移动；通过所述第二电机驱动所述移动块沿所述第三轨道移动以及通过第一电动推杆调节第三固定板的高度，使得所述第三固定板在对成型件的侧壁进行加热时的距离及加热时的部位可调节，适用范围广。
4、所述第一连接块上固定安装有一组拉环，所述拉环位于所述第一连接块的中心位置，所述拉环通过所述拉绳与所述第三电机的输出轴一端传动连接；所述第一连接块的下端开设有第四空腔，所述第四空腔内固定安装有若干组卤素管发热体，用于对前一层的增料表面进行加热，扩大了加热的范围。
5、通过启动第四电机，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，使得所述第四固定板可在所述固定环上以其中轴线为旋转中心转动，使所述第五固定板内的卤素管发热体能为上一层增料表面均匀的加热。
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的复合加热式3D打印机的结构示意图；
图2示出了本发明实施例的第一加热组件的结构示意图；
图3示出了本发明实施例的第二加热组件的结构示意图；
图4示出了本发明实施例的第二加热组件的结构分解图；
图5示出了本发明实施例的出料机构的结构示意图；
图6示出了本发明实施例的固定环的结构示意图；
图7示出了本发明实施例的旋转块的结构示意图；
图8示出了本发明实施例的旋转块在A-A处的剖视结构示意图；
图9示出了本发明实施例的第一连接块的结构示意图。
图中：1、基座；2、移动端；3、第二轨道；4、第一轨道；5、打印床；6、第一加热组件；61、第一固定板；62、第一电机；63、导向柱；64、滚珠；65、第一电动推杆；66、第二固定板；67、第三轨道；68、移动块；69、第一连接杆；610、第三固定板；611、卤素管发热体；612、第一空腔；613、第一移动轮；614、第二电机；615、第二移动轮；7、进料机构；8、第二加热组件；81、出料机构；811、进料管；812、加热块；813、喷嘴；814、散热管；82、固定环；821、第一卡接环；822、第一齿轮；823、第二卡接环；83、旋转块；831、第四固定板；832、第一通孔；833、第三电机；834、第四电机；835、支撑杆；836、滑轮；837、第二齿轮；838、第二空腔；839、第五固定板；8310、第三空腔；84、第一连接块；841、拉环；842、第四空腔；85、拉绳。
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复合加热式3D打印机，包括三坐标移动平台、打印床5、第一加热组件6、进料机构7和第二加热组件8。示例性的，如图1所示。
所述三坐标移动平台包括基座1和移动端2，所述移动端可在基座1上的X、Y和Z轴方向上移动，X轴、Y轴和Z轴相互垂直，其中，X轴和Y轴设置在水平方向上，Z轴设置在竖直方向上。所述基座1上设置有第一轨道4和第二轨道3，所述第一轨道4和第二轨道3均为环形轨道，所述第二轨道3套接在所述打印床5的外侧，所述第一轨道4套接在所述第二轨道3的外侧；所述第一轨道4和所述第二轨道3的圆心重合。
所述第一加热组件6的底部活动安装在所述第一轨道4和第二轨道3上，使得所述第一加热组件6能沿所述第一轨道4和所述第二轨道3作圆周运动。所述优选的，所述第一加热组件6可设置为若干组，提高加热效率。
所述打印床5固定安装在所述基座1上且位于所述第二轨道3内；所述打印床5的中心与所述第二轨道3的中心重合；所述打印床5用于承载成型件。
所述进料机构7活动安装在所述移动端2上，所述进料机构7用于为所述第二加热组件8提供打印所需的原料。
示例性的，所述进料机构7可采用型号为Ender-3Max的3D打印机的进料机构。
所述第二加热组件8固定安装在所述进料机构7的下端，且与所述进料机构7连通；所述第二加热组件8用于加热下一层所需的增料以及前一层已完成的材料表面，使得两侧材料温差减小，增大结合程度，提高成型件的质量。
示例性的，在三坐标移动平台内，通过所述第二加热组件8在所述打印床5上进行层层增料，同时，所述第二加热组件8对上一层增料的表面进行加热，使上一层增料与下一层增料之间温差减小，由此增大两层增料之间的结合程度，提高成型件的质量；在第二加热组件8工作的同时，所述第一加热组件6可沿着所述第一轨道4对两层增料的侧壁处进行加热，进一步增大两层增料之间的结合程度，进一步提高成型件的质量。
所述第一加热组件6包括第一固定板61、导向柱63、第一电动推杆65、第二固定板66、移动块68和第三固定板610，示例性的，如图2所示。
所述第一固定板61的下端固定安装有若干组第一移动轮613，所述第一移动轮613活动卡接在所述第一轨道4的内外两侧壁上；所述第一固定板61的上端固定安装有第一电机62，所述第一电机62与所述第一移动轮613传动连接。
所述第一固定板61内卡接有若干组滚珠64，所述滚珠64贯穿所述第一固定板61的上下板面，所述滚珠64与所述第一轨道4和所述第二轨道3滚动连接；所述滚珠64用于支撑所述第一固定板61，减小所述第一固定板61与所述第一轨道4和所述第二轨道3的摩擦力。
所述第一电动推杆65的本体一端固定安装在所述第一固定板61上，所述第二固定板66与所述第一电动推杆65的输出轴一端传动连接；所述导向柱63的一端固定安装在所述第一固定板61上，且所述导向柱63另一端活动贯穿所述第一固定板61和所述第二固定板66的上下板面。
所述第二固定板66上设置有第三轨道67，所述第三轨道67上活动卡接有移动块68，所述移动块68上端设置有第二电机614，所述移动块68的下端设置有若干组第二移动轮615，所述第二电机614的本体一端与所述移动块68固定连接，所述第二电机614的输出轴一端与所述第二移动轮615传动连接。
所述第三轨道67内活动卡接有第一连接杆69，所述第一连接杆69的一端与所述移动块68固定连接，所述第一连接杆69的另一端固定连接有第三固定板610。使得所述第三固定板610到打印床5的水平距离可调节，适应不同大小的成型件。
所述第三固定板610内开设有第一空腔612，所述第一空腔612内固定安装有若干组卤素管发热体611，所述卤素管发热体611用于提供加热所需的温度。
示例性的，通过所述第一电机62驱动所述第一固定板61沿所述第一轨道4移动；通过所述第二电机614驱动所述移动块68沿所述第三轨道67移动以及通过第一电动推杆65调节第三固定板的高度，使得所述第三固定板610在对成型件的侧壁进行加热时的距离及加热时的部位可调节，适用范围广。
所述第二加热组件8包括出料机构81、固定环82、旋转块83和第一连接块84，示例性的，如图3和图4所示。
所述出料机构81的上端与所述进料机构7固定连接且连通，所述出料机构81的下端与所述固定环82固定连接；
所述旋转块83活动卡接在所述固定环82上，所述旋转块83可以所述固定环82的中轴线转动；
两组所述第一连接块84的一端与所述旋转块83的两端分别铰接，所述旋转块83与所述第一连接块84通过拉绳85传动连接。
所述出料机构81包括进料管811、加热块812、喷嘴813和散热管814，示例性的，如图5所示。
所述进料管811的一端与所述进料机构7固定连接且连通，所述进料管811的另一端分别与所述加热块812和所述喷嘴813固定连接；所述喷嘴813位于所述加热块812的下方；所述散热管814固定安装在所述进料管811上，且位于所述加热块812的上方；所述进料管811用于储存待加热原料，所述加热块812用于给带加工原料进行加热，所述喷嘴813用于射出加热熔化后的原料，所述散热管814用于防止加热熔化后的原料倒流，引起进料管堵塞。
所述固定环82包括第一卡接环821、第一齿轮822和第二卡接环823，示例性的，如图6所示。
所述第一卡接环821的上端与所述散热管814的下端固定连接；所述第一卡接环821的下端与所述第一齿轮822的上端面固定连接；所述第二卡接环823的上端与所述第一齿轮822的下端固定连接；所述第一卡接环821、第一齿轮822和所述第二卡接环823的中轴线重合。
所述旋转块83包括第四固定板831、第三电机833、第四电机834、支撑杆835和第五固定板839，示例性的，如图7和图8所示。
所述第四固定板831的下端与所述第五固定板839的上端固定连接；
所述第四固定板831的中心位置开设有第一通孔832，所述第一通孔832贯穿所述第四固定板831和所述第五固定板839；所述固定环82转动卡接在所述第一通孔832内；
所述第四电机834固定安装在所述第一通孔832的一侧，所述第四固定板831的一端还开设有第二空腔838，所述第四电机834的输出轴一端贯穿所述第四固定板831且位于所述第二空腔838内，所述第四电机834的输出轴一端传动连接有第二齿轮837，所述第二齿轮837与所述第一齿轮822啮合。
两组所述第三电机833分别设置在所述第四固定板831的两端板面上，所述支撑杆835固定安装在所述第三电机833输出轴的一侧；所述支撑杆835的顶部转动连接有一组滑轮836，所述滑轮836通过拉绳85与所述第三电机833的输出轴一端传动连接。
所述第五固定板839的两端分别开设有一组第三空腔8310，所述第三空腔8310内固定安装有若干组卤素管发热体611，用于对前一层的增料表面进行加热。
所述第四固定板831的两端分别铰接有一组第一连接块84，示例性的，如图9所示。所述第一连接块84上固定安装有一组拉环841，所述拉环841位于所述第一连接块84的中心位置，所述拉环841通过所述拉绳85与所述第三电机833的输出轴一端传动连接；所述第一连接块84的下端开设有第四空腔842，所述第四空腔842内固定安装有若干组卤素管发热体611，用于对前一层的增料表面进行加热，扩大了加热的范围。
利用本发明提出的一组复合加热式3D打印机，其工作原理如下：在三坐标移动平台内，通过所述出料机构81在所述打印床5上进行层层增料，同时通过启动第四电机834，所述第二齿轮837与所述第一齿轮822啮合，使得所述第四固定板831可在所述固定环82上以其中轴线为旋转中心转动；使所述第五固定板839内的卤素管发热体611能为上一层增料表面均匀的加热；针对不同大小的增料表面，通过控制所述第三电机833带动拉绳85，使与拉绳85另一端固定的第一连接块84折叠或展开，减小或增大加热面积，减小两层增料之间的温差，增大两层增料之间的结合程度，提高成型件的质量；
同时，通过启动第一电机62，使所述第一加热组件6沿所述第一轨道4滑动；通过启动第一电动推杆65来调节所述第三固定板610的高度；通过启动第二电机614来调节所述第三固定板610与成型件之间的距离；使得所述第三固定板610内的卤素管发热体611对成型件两层增料的侧壁进行加热，增加两层增料之间的结合程度，提高成型件的质量。
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)
1.一种复合加热式3D打印机，其特征在于：包括三坐标移动平台、打印床(5)、若干组第一加热组件(6)、进料机构(7)和第二加热组件(8)；
所述三坐标移动平台包括基座(1)和移动端(2)；所述打印床(5)固定安装在所述基座(1)上；
所述基座(1)上设置有第一轨道(4)和第二轨道(3)，所述第一轨道(4)和第二轨道(3)均为环形轨道，所述第二轨道(3)套接在所述打印床(5)的外侧，所述第一轨道(4)套接在所述第二轨道(3)的外侧；打印床(5)的中心、所述第一轨道(4)的中心和所述第二轨道(3)的中心重合；
所述第一加热组件(6)的下端活动卡接在所述第一轨道(4)和第二轨道(3)上，所述第一加热组件(6)沿所述第一轨道(4)和所述第二轨道(3)作圆周运动；
所述进料机构(7)安装在所述移动端(2)上，所述进料机构(7)可分别沿所述打印床(5)的X轴、Y轴和Z轴方向移动；
所述第二加热组件(8)包括出料机构(81)、固定环(82)、旋转块(83)和第一连接块(84)；
所述出料机构(81)的上端与所述进料机构(7)的下端固定连接且连通，所述出料机构(81)的下端与所述固定环(82)固定连接；
所述旋转块(83)活动卡接在所述固定环(82)上，所述旋转块(83)可以所述固定环(82)的中轴线转动；
两组所述第一连接块(84)的一端与所述旋转块(83)的两端分别铰接，所述旋转块(83)与所述第一连接块(84)通过拉绳(85)传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述第一加热组件(6)包括第一固定板(61)；
所述第一固定板(61)的下端固定安装有若干组第一移动轮(613)，所述第一移动轮(613)活动卡接在所述第一轨道(4)的内外两侧壁上；所述第一固定板(61)的上端固定安装有第一电机(62)，所述第一电机(62)与所述第一移动轮(613)传动连接；所述第一固定板(61)内卡接有若干组滚珠(64)，所述滚珠(64)贯穿所述第一固定板(61)的上下板面，所述滚珠(64)与所述第一轨道(4)和所述第二轨道(3)滚动连接。
3.根据权利要求2所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述第一加热组件(6)还包括导向柱(63)、第一电动推杆(65)和第二固定板(66)；
所述第一电动推杆(65)的本体一端固定安装在所述第一固定板(61)上，所述第二固定板(66)与所述第一电动推杆(65)的输出轴一端传动连接；所述导向柱(63)的一端固定安装在所述第一固定板(61)上，且所述导向柱(63)另一端活动贯穿所述第一固定板(61)和所述第二固定板(66)的上下板面。
4.根据权利要求3所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述第一加热组件(6)还包括移动块(68)；
所述第二固定板(66)上设置有第三轨道(67)，所述移动块(68)活动卡接在所述第三轨道(67)上，所述移动块(68)上端设置有第二电机(614)，所述移动块(68)的下端设置有若干组第二移动轮(615)，所述第二电机(614)的本体一端与所述移动块(68)固定连接，所述第二电机(614)的输出轴一端与所述第二移动轮(615)传动连接。
5.根据权利要求4所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述第三轨道(67)内活动卡接有第一连接杆(69)，所述第一连接杆(69)的一端与所述移动块(68)固定连接，所述第一连接杆(69)的另一端固定连接有第三固定板(610)；所述第三固定板(610)内开设有第一空腔(612)，所述第一空腔(612)内固定安装有若干组卤素管发热体(611)。
6.根据权利要求1所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述固定环(82)包括第一卡接环(821)、第一齿轮(822)和第二卡接环(823)；所述出料机构(81)包括散热管(814)；
所述第一卡接环(821)的上端与所述散热管(814)的下端固定连接；所述第一卡接环(821)的下端与所述第一齿轮(822)的上端面固定连接；所述第二卡接环(823)的上端与所述第一齿轮(822)的下端固定连接；所述第一卡接环(821)、第一齿轮(822)和所述第二卡接环(823)的中轴线重合。
7.根据权利要求1所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述旋转块(83)包括第四固定板(831)和第五固定板(839)；
所述第四固定板(831)的下端与所述第五固定板(839)的上端固定连接；所述第四固定板(831)的中心位置开设有第一通孔(832)，所述第一通孔(832)贯穿所述第四固定板(831)和所述第五固定板(839)；所述固定环(82)转动卡接在所述第一通孔(832)内。
8.根据权利要求7所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述旋转块(83)还包括第四电机(834)
所述第四电机(834)固定安装在所述第一通孔(832)的一侧，所述第四固定板(831)的一端还开设有第二空腔(838)，所述第四电机(834)的输出轴一端贯穿所述第四固定板(831)且位于所述第二空腔(838)内。
9.根据权利要求6或8所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述第四电机(834)的输出轴一端传动连接有第二齿轮(837)，所述第二齿轮(837)与所述第一齿轮(822)啮合。
10.根据权利要求7所述的一种复合加热式3D打印机，其特征在于：所述旋转块(83)还包括第三电机(833)和支撑杆(835)；
两组所述第三电机(833)分别设置在所述第四固定板(831)的两端板面上，所述支撑杆(835)固定安装在所述第三电机(833)输出轴的一侧；所述支撑杆(835)的顶部转动连接有一组滑轮(836)，所述滑轮(836)通过拉绳(85)与所述第三电机(833)的输出轴一端传动连接；
所述第五固定板(839)的两端分别开设有一组第三空腔(8310)，所述第三空腔(8310)内固定安装有若干组卤素管发热体(611)；所述第四固定板(831)的两端分别铰接有一组第一连接块(84)；所述第一连接块(84)上固定安装有一组拉环(841)，所述拉环(841)位于所述第一连接块(84)的中心位置，所述拉环(841)通过所述拉绳(85)与所述第三电机(833)的输出轴一端传动连接；所述第一连接块(84)的下端开设有第四空腔(842)，所述第四空腔(842)内固定安装有若干组卤素管发热体(611)。
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2020
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