CN113523883B - 一种机床加工用的多功能智能三夹爪 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种机床加工用的多功能智能三夹爪，包括底板，底板底部设有旋转驱动部件，底板上部设有三爪卡盘，三爪卡盘内设有三爪卡块部件，三爪卡盘顶部设有三爪夹取装置；三爪夹取装置包括设于三爪卡盘底部的三个伸缩部件，铰接伸缩部件执行端的夹取块，以及设于三爪卡盘底部的夹取块收放驱动部件；夹取块一侧设有气囊定位装置，气囊定位装置包括设于夹取块侧壁的气囊部件，设于气囊部件内部的压力监测部件，设于三爪卡盘底部且用于向气囊部件内输送气体的输气部件，以及设于夹取块收放驱动部件执行端的定位检测部件。本发明是一种便于工件夹取状态与定位固定状态间切换的，便于对夹取后的工件进行精确定位的智能三夹爪。

Description

一种机床加工用的多功能智能三夹爪
技术领域
本发明涉及机床加工设备技术领域，特别涉及一种机床加工用的多功能智能三夹爪。
背景技术
众所周知的，在进行机床加工时，需要使用到三夹爪。其中，三夹爪的主要作用是工件拿取及工件的定位固定。
现有专利(申请号：CN201911330954.8)提出一种三爪自适应抓取装置可知，该产品包括第一夹爪、第二夹爪、第三夹爪，第一夹爪、第二夹爪、第三夹爪的端部设置了相同的夹持板，其中，第一夹爪、第二夹爪具有相同的结构，均包括了连杆部、索传动部，其中连杆部包括依次铰接的第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆，索传动部包括安装于第一连杆上的第一支座、安装于第三连杆上的第二支座、安装于第四连杆上的第三支座，第一支座、第二支座、第三支座上依次设置了第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮；第三夹爪包括了可伸缩的推杆，第三夹爪的夹持板固定连接在推杆的端部。该产品能够适应不同外形的工件的抓取，能够抓取质量较大的工件，且具有较好的包络度。
上述专利中的产品，能够适应不同外形的工件的抓取且具有较好的包络度，但无法实现工件夹取与定位固定间的快速转换，且不便于对夹取后的工件进行二次定位，以便于精确控制零件位置。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供了一种机床加工用的多功能智能三夹爪，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提出一种机床加工用的多功能智能三夹爪，包括底板，所述底板的底部设有用于驱动底板转动的旋转驱动部件，所述底板上部设有三爪卡盘，所述三爪卡盘内设有三爪卡块部件，所述三爪卡盘顶部设有三爪夹取装置；
所述三爪夹取装置包括环形阵列设于三爪卡盘底部且执行端延伸至三爪卡盘顶部的三个伸缩部件，铰接于所述伸缩部件执行端的夹取块，以及设于所述三爪卡盘底部且执行端贯穿三爪卡块部件延伸至三爪卡盘顶部的夹取块收放驱动部件，所述伸缩部件以及所述夹取块收放驱动部件的底部均固定设于底板上；
所述夹取块靠近所述夹取块收放驱动部件的一侧设有气囊定位装置，所述气囊定位装置包括设于所述夹取块侧壁的气囊部件，设于所述气囊部件内部的压力监测部件，设于所述三爪卡盘底部且用于向气囊部件内输送气体的输气部件，以及设于所述夹取块收放驱动部件执行端的定位检测部件。
优选的，所述伸缩部件包括设于所述三爪卡盘侧壁的凹槽，设于所述三爪卡盘底部且执行端延伸至凹槽内的驱动缸，设于所述驱动缸执行端且滑动连接凹槽内壁的滑块座，所述滑块座顶部铰接夹取块，所述驱动缸底部连接底板上表面。在本优选的实施例中，通过伸缩部件便于夹取块夹取工件后，随夹取块收放驱动部件同步运动，以将工件移动至三爪卡块部件内。
优选的，所述夹取块收放驱动部件包括设于所述三爪卡盘底部的伸缩缸，以及环形阵列设于所述伸缩缸执行端的三个传动杆，所述传动杆的一端与伸缩缸的执行端铰接、另一端与夹取块的侧壁铰接。在本优选的实施例中，通过夹取块收放驱动部件实现多个夹取块间的收缩夹紧以及舒展松开。
优选的，所述气囊部件包括设于所述夹取块侧壁的气囊槽，对称设于所述夹取块两侧的定位盒，以及设于所述气囊槽以及定位盒内的弹性气囊。在本优选的实施例中，通过气囊部件便于夹紧工件的同时可对夹取后的工件位置进行调整。
优选的，所述压力监测部件包括设于所述弹性气囊内的压力传感器，所述压力监测部件用于在进行压力监测时，PLC控制器接收压力传感器的压力数据，并在压力数据小于设定值的情况下触发输气部件进行充气。在本优选的实施例中，通过压力监测部件便于对气囊部件的内部压力进行智能调节，以便于工件的移动定位。
优选的，所述输气部件包括设于所述三爪卡盘底部的气罐，设于所述气罐底部且执行端连通气罐的气泵，设于所述气罐侧壁的多个电控阀，以及连通所述电控阀的传输管道，所述传输管道连通弹性气囊。在本优选的实施例中，通过输气部件便于向弹性气囊内输送压力气体。
优选的，所述定位检测部件包括设于所述伸缩缸执行端的定位捕捉摄像头，所述定位检测部件用于定位时，PLC控制器接收定位捕捉摄像头拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，然后触发气囊定位装置对夹取工件进行定位。在本优选的实施例中，在实际定位时，PLC控制器接收定位捕捉摄像头拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，然后触发气囊定位装置对夹取工件进行定位。
优选的，所述三爪卡盘的侧壁环形阵列设有三个喷气清洁部件，所述喷气清洁部件包括设于所述三爪卡盘侧壁的喷头，所述喷头管道连通气罐。在本优选的实施例中，通过喷气清洁部件便于在夹取工件前对工件进行气流清洁。
优选的，所述旋转驱动部件包括顶部通过轴承连接底板底部的固定箱，以及设于所述固定箱内壁底部且执行端连接底板底部的驱动电机。在本优选的实施例中，通过旋转驱动部件实现三爪卡盘的转动，以便于根据工件形状选取合适的夹取角度。
优选的，所述三爪卡块部件包括转动连接三爪卡盘内壁底部的齿壁驱动盘，设于所述齿壁驱动盘上表面的螺旋凸台，滑动连接三爪卡盘内壁且底部螺纹连接螺旋凸台的三个卡块，设于所述三爪卡盘内壁的传动电机，以及设于所述传动电机执行端且啮合齿壁驱动盘的齿轮盘，所述齿壁驱动盘上设有供伸缩缸贯穿的通孔。在本优选的实施例中，通过三爪卡块部件可实现工件的稳定夹持。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中，通过三爪夹取装置与三爪卡块部件配合便于工件夹取与工件定位固定间的快速转换，通过气囊定位装置便于对夹取后的工件进行二次定位，以便于精确控制零件位置；
通过夹取块收放驱动部件实现多个夹取块间的收缩夹紧以及舒展松开，通过气囊部件便于夹紧工件的同时可对夹取后的工件位置进行调整，通过输气部件便于向弹性气囊内输送压力气体；
通过压力监测部件便于对气囊部件的内部压力进行智能调节，以便于工件的移动定位；
在实际定位时，PLC控制器接收定位捕捉摄像头拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，然后触发气囊定位装置对夹取工件进行定位；通过伸缩部件便于夹取块夹取工件后，随夹取块收放驱动部件同步运动，以将工件移动至三爪卡块部件内；
通过三爪卡块部件实现工件的稳定夹持，通过旋转驱动部件实现三爪卡盘的转动，以便于根据工件形状选取合适的夹取角度；通过喷气清洁部件便于在夹取工件前对工件进行气流清洁。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明提出的机床加工用的多功能智能三夹爪的整体结构轴测图；
图2为本发明提出的机床加工用的多功能智能三夹爪的整体结构爆炸图；
图3为本发明中三爪卡块部件的结构爆炸图；
图4为本发明提出的机床加工用的多功能智能三夹爪中气囊定位装置结构爆炸图；
图5为本发明的三爪夹取装置结构轴测图；
图6为本发明提出的机床加工用的多功能智能三夹爪的整体结构俯视图；
图7为本发明提出的机床加工用的多功能智能三夹爪的整体结构侧视图；
图8为本发明的三爪卡块部件结构剖视图；
图9为本发明的整体结构剖视图。
主要符号说明：
底板 10 伸缩缸 231
旋转驱动部件 11 传动杆 232
固定箱 111 气囊定位装置 30
驱动电机 112 气囊部件 31
三爪卡盘 12 气囊槽 311
三爪卡块部件 13 定位盒 312
齿壁驱动盘 131 弹性气囊 313
螺旋凸台 132 压力监测部件 32
卡块 133 压力传感器 321
传动电机 134 输气部件 33
齿轮盘 135 气罐 331
三爪夹取装置 20 气泵 332
伸缩部件 21 电控阀 333
凹槽 211 传输管道 334
驱动缸 212 定位检测部件 34
滑块座 213 定位捕捉摄像头 341
夹取块 22 喷气清洁部件 35
夹取块收放驱动部件 23 喷头 351
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图9，本发明提出一种机床加工用的多功能智能三夹爪，包括底板10，底板10的底部设有用于驱动底板10转动的旋转驱动部件11。在底板10的上部设有三爪卡盘12，三爪卡盘12内设有三爪卡块部件13，在三爪卡盘12的顶部设有三爪夹取装置20。
对上述的旋转驱动部件11而言，该旋转驱动部件11包括顶部通过轴承连接底板10底部的固定箱111，以及设于固定箱111内壁底部且执行端连接底板10底部的驱动电机112。
此外，三爪卡块部件13包括转动连接三爪卡盘12内壁底部的齿壁驱动盘131，设于齿壁驱动盘131上表面的螺旋凸台132，滑动连接三爪卡盘12内壁且底部螺纹连接螺旋凸台132的三个卡块133，设于三爪卡盘12内壁的传动电机134，以及设于传动电机134执行端且啮合齿壁驱动盘131的齿轮盘135。与此同时，在齿壁驱动盘131上设有供伸缩缸231贯穿的通孔。
需要说明的是，在本实施例中，在实际使用时，可将装置整体安装于龙门架执行端，安装时将固定箱111安装在龙门架执行端即可。旋转驱动部件11可实现三爪卡盘12的转动，以便于根据工件形状选取合适的夹取角度。待夹取角度合适后三爪夹取装置20夹取工件，夹取完成后气囊定位装置30对工件进行定位，定位完成后三爪夹取装置20将工件移入三爪卡块部件13内，三爪卡块部件13对工件进行夹紧固定。
进一步的，当旋转驱动部件11工作时，驱动电机112的执行端带动底板10转动。
进一步的，当三爪卡块部件13工作时，传动电机134执行端带动齿轮盘135转动。齿轮盘135带动齿壁驱动盘131进行转动，齿壁驱动盘131通过螺旋凸台132同时带动三个卡块133相互靠近以对工件进行夹持。
在本发明中，三爪夹取装置20包括环形阵列设于三爪卡盘12底部且执行端延伸至三爪卡盘12顶部的三个伸缩部件21，铰接于伸缩部件21执行端的夹取块22，以及设于所述三爪卡盘12底部且执行端贯穿三爪卡块部件13并延伸至三爪卡盘12顶部的夹取块收放驱动部件23。其中，伸缩部件21以及夹取块收放驱动部件23底部均固定在底板10上。
上述伸缩部件21包括设于三爪卡盘12侧壁的凹槽211，设于三爪卡盘12底部且执行端延伸至凹槽211内的驱动缸212，以及设于驱动缸212执行端且滑动连接凹槽211内壁的滑块座213。其中，上述滑块座213的顶部与夹取块22铰接，驱动缸212的底部与底板10的上表面连接。
夹取块收放驱动部件23包括设于三爪卡盘12底部的伸缩缸231，以及环形阵列设于伸缩缸231执行端的三个传动杆232。此外，传动杆232的一端与伸缩缸231的执行端铰接、传动杆232的另一端与夹取块22的侧壁铰接。
需要说明的是，在本实施例中，三爪夹取装置20进行工件夹持时，伸缩缸231回缩，伸缩缸231的执行端通过传动杆232带动夹取块22绕夹取块22与滑块座213铰接处转动，以对工件进行夹持。
进一步的，三爪夹取装置20进行工件移动时，待工件夹持定位完成后，伸缩缸231与驱动缸212同步回缩，此时滑块座213在凹槽211内滑动，夹取块22保持夹取动作的同时带动工件移动。
与此同时，在夹取块22靠近夹取块收放驱动部件23的一侧设有气囊定位装置30。具体的，上述的气囊定位装置30包括设于夹取块22侧壁的气囊部件31，设于气囊部件31内部的压力监测部件32，设于三爪卡盘12底部且用于向气囊部件31内输送气体的输气部件33，以及设于夹取块收放驱动部件23执行端的定位检测部件34。
其中，上述的气囊部件31包括设于夹取块22侧壁的气囊槽311，对称设于夹取块22两侧的定位盒312，以及设于气囊槽311以及定位盒312内的弹性气囊313。
此外，上述的压力监测部件32包括设于弹性气囊313内的压力传感器321。在进行压力监测时，PLC控制器接收压力传感器321的压力数据，并在压力数据小于设定值的情况下触发输气部件33进行充气。
上述的输气部件33包括设于三爪卡盘12底部的气罐331，设于气罐331底部且执行端连通气罐331的气泵332，设于气罐331侧壁的多个电控阀333，以及连通电控阀333的传输管道334。其中，传输管道334与弹性气囊313连通。
此外，定位检测部件34包括设于伸缩缸231执行端的定位捕捉摄像头341。在实际定位时，PLC控制器接收定位捕捉摄像头341拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，然后触发气囊定位装置30对夹取工件进行定位。三爪卡盘12的侧壁环形阵列设有三个喷气清洁部件35，喷气清洁部件35包括设于三爪卡盘12侧壁的喷头351，喷头351管道连通气罐331。
需要说明的是，在本实施例中，在进行实际夹取时，气囊部件31内充入气体，以便于贴合工件外壁形状进行夹持，夹持完成后PLC控制器接收定位捕捉摄像头341拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，通过调节不同气囊部件31内气体量以对工件位置进行调节。
进一步的，当气囊部件31工作时，定位盒312以及气囊槽311内的弹性气囊313同时工作以对工件外壁进行贴合。在进行定位时，多个定位盒312以及气囊槽311内的弹性气囊313气压均可分别调节，以对工件位置进行改变。
进一步的，在进行压力监测时，PLC控制器接收压力传感器321的压力数据，并在压力数据小于设定值的情况下触发输气部件33进行充气，压力增大的弹性气囊313带动工件移动。
进一步的，在进行气体传输时，气泵332向气罐331内通入气体，气罐331内气体可经传输管道334进入弹性气囊313。当需要充气时，与待充气弹性气囊313连接的传输管道334上的电控阀333开启，以进行充气。
进一步的，在工件夹取前，压力气体由气罐331经管道进入喷头351，喷头351对工件表面进行气体清洁。
本发明的具体流程如下：
压力传感器321型号为“FA107”，PLC控制器型号为“FX3U-80MT”。
在实际使用时，可将装置整体安装于龙门架执行端，安装时将固定箱111安装在龙门架执行端即可，旋转驱动部件11可实现三爪卡盘12的转动，以便于根据工件形状选取合适的夹取角度，夹取角度合适后三爪夹取装置20夹取工件，夹取完成后气囊定位装置30对工件进行定位，定位完成后三爪夹取装置20将工件移入三爪卡块部件13内，三爪卡块部件13对工件进行夹紧固定；
旋转驱动部件11工作时，驱动电机112执行端带动底板10转动；
三爪卡块部件13工作时，传动电机134执行端带动齿轮盘135转动，齿轮盘135带动齿壁驱动盘131转动，齿壁驱动盘131通过螺旋凸台132同时带动三个卡块133相互靠近以对工件进行夹持；
三爪夹取装置20进行工件夹持时，伸缩缸231回缩，伸缩缸231执行端通过传动杆232带动夹取块22绕夹取块22与滑块座213铰接处转动，以对工件进行夹持；
三爪夹取装置20进行工件移动时，待工件夹持定位完成后，伸缩缸231与驱动缸212同步回缩；此时滑块座213在凹槽211内滑动，夹取块22保持夹取动作的同时带动工件移动；
在进行夹取时，气囊部件31内充入气体，以便于贴合工件外壁形状进行夹持，夹持完成后PLC控制器接收定位捕捉摄像头341拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，通过调节不同气囊部件31内气体量以对工件位置进行调节；
气囊部件31工作时，定位盒312以及气囊槽311内的弹性气囊313同时工作以对工件外壁进行贴合；在进行实际定位时，多个定位盒312以及气囊槽311内的弹性气囊313气压均可分别调节，以对工件位置进行改变；
在进行压力监测时，PLC控制器接收压力传感器321的压力数据，并在压力数据小于设定值的情况下触发输气部件33进行充气，压力增大的弹性气囊313带动工件移动；
在进行气体传输时，气泵332向气罐331内通入气体，气罐331内气体可经传输管道334进入弹性气囊313，当需要充气时，与待充气弹性气囊313连接的传输管道334上的电控阀333开启，以进行充气；
需要补充说明的是，在进行工件夹取前，压力气体由气罐331经管道进入喷头351，喷头351对工件表面进行气体清洁。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机床加工用的多功能智能三夹爪，包括底板(10)，其特征在于，所述底板(10)的底部设有用于驱动底板(10)转动的旋转驱动部件(11)，所述底板(10)上部设有三爪卡盘(12)，所述三爪卡盘(12)内设有三爪卡块部件(13)，所述三爪卡盘(12)顶部设有三爪夹取装置(20)；
所述三爪夹取装置(20)包括环形阵列设于三爪卡盘(12)底部且执行端延伸至三爪卡盘(12)顶部的三个伸缩部件(21)，铰接于所述伸缩部件(21)执行端的夹取块(22)，以及设于所述三爪卡盘(12)底部且执行端贯穿三爪卡块部件(13)并延伸至三爪卡盘(12)顶部的夹取块收放驱动部件(23)，所述伸缩部件(21)以及所述夹取块收放驱动部件(23)的底部均固定设于底板(10)上；
所述夹取块(22)靠近所述夹取块收放驱动部件(23)的一侧设有气囊定位装置(30)，所述气囊定位装置(30)包括设于所述夹取块(22)侧壁的气囊部件(31)，设于所述气囊部件(31)内部的压力监测部件(32)，设于所述三爪卡盘(12)底部且用于向气囊部件(31)内输送气体的输气部件(33)，以及设于所述夹取块收放驱动部件(23)执行端的定位检测部件(34)。
2.根据权利要求1所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述伸缩部件(21)包括设于所述三爪卡盘(12)侧壁的凹槽(211)，设于所述三爪卡盘(12)底部且执行端延伸至凹槽(211)内的驱动缸(212)，设于所述驱动缸(212)执行端且滑动连接凹槽(211)内壁的滑块座(213)，所述滑块座(213)的顶部铰接有夹取块(22)，所述驱动缸(212)的底部与底板(10)的上表面连接。
3.根据权利要求1所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述夹取块收放驱动部件(23)包括设于所述三爪卡盘(12)底部的伸缩缸(231)，以及环形阵列设于所述伸缩缸(231)执行端的三个传动杆(232)，所述传动杆(232)的一端与伸缩缸(231)的执行端铰接、另一端与夹取块(22)的侧壁铰接。
4.根据权利要求1所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述气囊部件(31)包括设于所述夹取块(22)侧壁的气囊槽(311)，对称设于所述夹取块(22)两侧的定位盒(312)，以及设于所述气囊槽(311)以及定位盒(312)内的弹性气囊(313)。
5.根据权利要求4所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述压力监测部件(32)包括设于所述弹性气囊(313)内的压力传感器(321)，所述压力监测部件(32)用于在进行压力监测时，PLC控制器接收压力传感器(321)的压力数据，并在压力数据小于设定值的情况下触发输气部件(33)进行充气。
6.根据权利要求4所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述输气部件(33)包括设于所述三爪卡盘(12)底部的气罐(331)，设于所述气罐(331)底部且执行端与气罐(331)连通的气泵(332)，设于所述气罐(331)侧壁的多个电控阀(333)，以及连通所述电控阀(333)的传输管道(334)，所述传输管道(334)与弹性气囊(313)连通。
7.根据权利要求3所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述定位检测部件(34)包括设于所述伸缩缸(231)执行端的定位捕捉摄像头(341)，所述定位检测部件(34)用于在进行定位时，PLC控制器接收定位捕捉摄像头(341)拍摄的图像信息并分析出夹取工件与定位点间的位移差，然后触发气囊定位装置(30)对夹取工件进行定位。
8.根据权利要求6所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述三爪卡盘(12)的侧壁环形阵列设有三个喷气清洁部件(35)，所述喷气清洁部件(35)包括设于所述三爪卡盘(12)侧壁的喷头(351)，所述喷头(351)的管道与气罐(331)连通。
9.根据权利要求1所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述旋转驱动部件(11)包括顶部通过轴承连接底板(10)底部的固定箱(111)，以及设于所述固定箱(111)内壁底部且执行端连接底板(10)底部的驱动电机(112)。
10.根据权利要求3所述的一种机床加工用的多功能智能三夹爪，其特征在于，所述三爪卡块部件(13)包括转动连接三爪卡盘(12)内壁底部的齿壁驱动盘(131)，设于所述齿壁驱动盘(131)上表面的螺旋凸台(132)，滑动连接三爪卡盘(12)内壁且底部螺纹连接螺旋凸台(132)的三个卡块(133)，设于所述三爪卡盘(12)内壁的传动电机(134)，以及设于所述传动电机(134)执行端且啮合齿壁驱动盘(131)的齿轮盘(135)，所述齿壁驱动盘(131)上设有供伸缩缸(231)贯穿的通孔。
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