CN113664539A - 一种螺旋伞齿自动修形设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋伞齿自动修形设备，包括工业机器人、切削装置、角度定位组件、压紧组件和伺服传动组件，所述工业机器人安装在螺旋伞齿轮的一侧，所述切削装置固定安装在工业机器人上；所述角度定位组件设置在螺旋伞齿轮的另一侧，所述角度定位组件适于插入到螺旋伞齿轮的定位孔中；所述压紧组件穿设在螺旋伞齿轮上，并通过压板将螺旋伞齿轮螺纹压紧在拉杆上，同时拉杆被压紧气缸拉紧；所述伺服传动组件固定安装在压紧组件的一侧，所述伺服传动组件适于驱动压紧组件作回转运动。本发明采用机器人自动化加工，在角度定位组件和压紧组件的作用下调整工件方向，方便加工时改变加工方向及进给量，结构简单紧凑，便于安装，提高加工的精度。

Description

一种螺旋伞齿自动修形设备

技术领域

本发明涉及螺旋伞齿修形技术领域，具体涉及一种螺旋伞齿自动修形设备。

背景技术

螺旋伞齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动件，在各种机械传动中，以螺旋伞齿轮的传动效率为最高，因此，螺旋伞齿轮广泛应用于各种机械加工设备、工程机械、冶金设备等许多行业领域。

螺旋伞齿轮工件在生产过程中，毛坯件经过切削成型后，还需要进行抛光、倒角和去毛刺等，以达到所要求的粗糙度。在进行螺旋伞齿轮的修磨时，多数采用手持式钎头修磨机对螺旋伞齿轮的各个部位进行修磨，在磨削球齿的圆弧面时，通过手工将手持式钎头修磨机倾斜一定角度，在固定的角度上拉着手持式钎头修磨机做圆周运动，实现对螺旋伞齿轮的修磨。该修形方式的劳动强度大、修形效率低、合格率差，容易导致螺旋伞齿轮打磨不到位或者过打磨的问题。

另外，对于现有的自动修形装置，大多只能对特定规整形状、尺寸的工件进行倒角、抛光、去毛刺等操作，适用对象较少，抛光碎屑也易堆积在工作台的表面，从而影响了齿轮加工的质量；还有对于工件的内腔复杂面、内部交叉孔等无法触及区域的毛刺去除和抛光也难以加工。

发明内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种螺旋伞齿自动修形设备，用于对安装在工作台上的螺旋伞齿轮进行加工，包括工业机器人、切削装置、角度定位组件、压紧组件和伺服传动组件；

所述工业机器人安装在所述螺旋伞齿轮的一侧，所述切削装置固定安装在所述工业机器人上；

所述角度定位组件设置在所述螺旋伞齿轮的另一侧，所述角度定位组件适于插入到所述螺旋伞齿轮的V型齿面上，以对所述螺旋伞齿轮进行周向角度定位；

所述压紧组件穿设在所述螺旋伞齿轮上，并适于将所述螺旋伞齿轮螺纹锁紧；

所述伺服传动组件固定安装在所述压紧组件的一侧，所述伺服传动组件适于驱动所述压紧组件作回转运动，以调整所述螺旋伞齿轮的周向角度。

可选地，所述角度定位组件包括滑座定位板、适于在所述滑座定位板的限位槽内滑动的滑座、穿设在所述滑座上的定位顶针和对称设置在所述滑座上且靠近所述螺旋伞齿轮的一侧的卡销限位板，所述滑座定位板固定在工作台面上，所述滑座上设有限位孔，所述定位顶针上套设有位于所述限位孔内的弹簧，所述定位顶针靠近所述卡销限位板的一侧设有销孔，所述销孔内插设有卡销，所述卡销适于在所述螺旋伞齿轮定位后，压缩所述弹簧，退回且抵接在两个所述卡销限位板内。

可选地，所述伺服传动组件包括固定在所述工作台下表面的电机安装支架、安装在所述电机安装支架上的伺服电机、主动带轮、从动带轮和分度盘转台，所述主动带轮安装在所述伺服电机的输出轴上，所述从动带轮套设在所述分度盘转台上，且所述主动带轮与所述从动带轮之间套设有同步传送带。

可选地，所述分度盘转台包括套装在所述工作台上的支撑座、穿设在所述支撑座内的分度盘转轴和安装在所述支撑座内的分度盘组件，所述分度盘转轴上靠近所述支撑座的下方套装有所述从动带轮，所述从动带轮适于带动所述分度盘转轴转动。

可选地，所述工业机器人包括底座支架、转盘底座、转盘电机、第一机械臂、第一支臂电机、第二机械臂、第二支臂电机和腕体部件，所述转盘底座固定安装在所述底座支架上，所述转盘电机和所述第一机械臂安装在所述转盘底座上，所述第二机械臂和所述第二支臂电机连接在所述第一机械臂的末端，所述腕体部件设置在所述第二机械臂的尾部。

可选地，所述腕体部件包括腕体、腕体电机和腕体连接法兰，所述腕体电机通过内部轮系驱动所述腕体作回转、摆动和周转运动，所述腕体、腕体电机、腕体连接法兰适于组成所述工业机器人的腕关节。

可选地，所述切削装置包括电动主轴、夹具和刀具，所述夹具安装在所述电动主轴上，所述电动主轴通过螺栓连接在所述腕体连接法兰上，所述夹具安装在所述电动主轴上，所述刀具固定在所述夹具上，所述电动主轴适于旋转带动所述刀具做旋转运动。

可选地，所述压紧组件包括安装在所述电机安装支架下表面的压紧气缸安装座、固定在所述压紧气缸安装座上的压紧气缸、第一拉杆、第二拉杆和压板，所述第一拉杆的一端固定在所述压紧气缸的输出轴上，另一端固定在所述第二拉杆上，所述第二拉杆的另一端适于穿过安装在所述分度盘转台上的螺旋伞齿轮，并通过所述压板将所述螺旋伞齿轮压紧在所述分度盘转台上。

可选地，还包括抱闸组件，所述抱闸组件包括驱动气缸、铰接安装在所述驱动气缸两侧的抱闸卡爪和抱闸安装座，两个所述抱闸卡爪的中部铰接在所述抱闸安装座内，所述抱闸卡爪远离所述驱动气缸的一端伸出所述抱闸安装座外，且位于所述分度盘转轴的外圆周。

可选地，所述抱闸卡爪包括卡爪本体、连接在所述卡爪本体末端的圆弧卡爪以及连接在所述圆弧卡爪内侧的刹车片，所述刹车片的外部轮廓与所述分度盘转轴相适配。

本发明与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

1、工业机器人取代人工作用，带动腕体部件运动，腕体部件的末端带动切削装置快速转动。工作时，工业机器人和腕体部件将切削装置运动到在零件内表面处，同时刀具快速旋转，螺旋伞齿轮工件匀速旋转，最终实现螺旋伞齿轮工件的自动化倒角、打磨以及去毛刺等加工。

2、本装置采用压紧组件和分度盘转台转动工件，增加了工业机器人加工的范围，采用回转台旋转工件，减少主轴的移动，增强主轴加工过程中的稳定性，具有结构简单，启动迅速，转向灵活等优点。

3、适用对象广，抛光碎屑也不易堆积在工作台的表面，提高齿轮加工的质量；另外对于工件的内腔复杂面、内部交叉孔等无法触及区域的毛刺去除和抛光也方便加工。

附图说明

图1为本发明实施例中螺旋伞齿自动修形设备的三维结构示意图；

图2为本发明实施例中工业机器人的结构示意图；

图3为本发明实施例中角度定位组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中角度定位组件的分解结构示意图；

图5为本发明实施例中伺服传动组件的结构示意图；

图6为本发明实施例中伺服传动组件不含从动带轮的结构示意图；

图7为本发明实施例中分度盘转台结构示意图；

图8为本发明实施例中分度盘转台的分解结构示意图；

图9为本发明实施例中压紧组件的结构示意图；

图10为本发明实施例中抱闸组件的结构示意图；

图11为本发明实施例中抱闸卡爪的结构示意图；

图12为本发明实施例中螺旋伞齿轮安装在工作台与分度装置支架上的结构示意图；

图13为本发明实施例中腕体部件的结构示意图；

图14为本发明实施例中切削装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-工业机器人，101-底座支架，102-转盘底座，103-转盘电机，104-第一机械臂，105-第一支臂电机，106-第二机械臂，107-第二支臂电机，108-腕体部件，1081-腕体，1082-腕体电机，1083-腕体连接法兰，2-切削装置，201-电动主轴，202-夹具，203-刀具，3-角度定位组件，301-滑座定位板，302-滑座，3021-限位孔，303-定位顶针，3031-销孔，304-卡销限位板，305-弹簧，306-卡销，4-压紧组件，401-压紧气缸安装座，402-压紧气缸，403-第一拉杆，404-第二拉杆，405-压板，5-伺服传动组件，501-电机安装支架，502-伺服电机，503-主动带轮，504-从动带轮，505-分度盘转台，5051-支撑座，5052-分度盘转轴，5053-分度盘组件，506-同步传送带，507-电机调整板，6-螺旋伞齿轮，7-工作台，8-抱闸组件，801-驱动气缸，802-抱闸卡爪，8021-卡爪本体，8022-圆弧卡爪，8023-刹车片，803-抱闸安装座，9-分度装置支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为解决上述问题，图1-14所示为本发明实施例提供的一种螺旋伞齿自动修形设备，用于对安装在工作台7上的螺旋伞齿轮6进行加工，该螺旋伞齿自动修形设备包括工业机器人1、切削装置2、角度定位组件3、压紧组件4和伺服传动组件5，

请参阅图1所示，工业机器人1安装在螺旋伞齿轮6的一侧，切削装置2固定安装在工业机器人1上，由此，工业机器人1的机械臂可以带动切削装置2运动到靠近螺旋伞齿轮6的位置，便于对螺旋伞齿轮6进行所需的机械加工工作。

请参阅图1所示，为便于对螺旋伞齿轮6进行初始的水平圆周方向的定位，在工作台7上还设置有角度定位组件3，本实施例中，角度定位组件3设置在螺旋伞齿轮6的另一侧，也即螺旋伞齿轮6处在工业机器人1和角度定位组件3之间，这样设置的好处在于，当工业机器人1对螺旋伞齿轮6进行不同角度的加工时，不易与角度定位组件3发生干涉，在初始安装固定螺旋伞齿轮6时，角度定位组件3适于插入到螺旋伞齿轮6的V型齿面上，以对螺旋伞齿轮6进行周向角度定位。

请参阅图1、9、12所示，压紧组件4穿设在螺旋伞齿轮6上，并通过压紧组件4上的压板405和内六角锁紧螺钉将螺旋伞齿轮6螺纹锁紧在压紧组件4上，由此，可对螺旋伞齿轮6进行竖直方向的限位固定。

请参阅图1、5所示，伺服传动组件5固定安装在压紧组件4的一侧，伺服传动组件5适于驱动压紧组件4作回转运动，以调整螺旋伞齿轮6的周向角度。

另外，为进一步保证压紧组件4和伺服传动组件5的稳定性，减少加工外界影响，压紧组件4和伺服传动组件5安置在分度装置支架9的内部。

由此，螺旋伞齿自动修形设备利用工业机器人取代人工加工，在机械臂带动腕体部件运动的作用下，腕体部件的末端带动切削装置快速转动到螺旋伞齿轮6的附近。工作时，工业机器人1和腕体部件将切削装置2运动到螺旋伞齿轮6的表面处，同时切削装置2快速旋转，螺旋伞齿轮6在伺服传动组件5的驱动旋转作用下进行周向旋转到加工角度，最终实现螺旋伞齿轮6的自动化倒角、打磨以及去毛刺等加工。

需要说明的是，本实施例中的工件为螺旋伞齿轮，螺旋伞齿轮6的齿形是圆弧形状，而且一般都是呈锥状，常用于两相交轴之间的运动和动力传递，圆锥齿轮的轮齿分布在一个圆锥体的表面，其齿形从大端到小端逐渐减小，像伞形一样，故称为螺旋伞齿轮。当然该自动修形设备也可结合实际产品的不同结构，调整对应工装，以完成不同工件的自动化加工。

另外，本实施例中，利用该螺旋伞齿自动修形设备主要对螺旋伞齿轮进行倒角、打磨以及去毛刺等加工，当然也可进行例如铣、削、刨等机械加工，在此并不对此进行限制。

请参阅图3、4所示，在本实施例当中，角度定位组件3包括滑座定位板301、滑座302、定位顶针303、卡销限位板304和压缩弹簧305，其中滑座302适于在滑座定位板301的限位槽内滑动，定位顶针303穿设在滑座302上，卡销限位板304对称设置在滑座302上且靠近螺旋伞齿轮6的一侧，滑座定位板301固定在工作台面上，滑座302上设有限位孔3021，定位顶针303上套设有位于限位孔3021内的弹簧305，定位顶针303靠近卡销限位板304的一侧设有销孔3031，销孔3031内插设有卡销306，卡销306适于在螺旋伞齿轮6定位后，退回并压缩弹簧305，将卡销306抵接在两个卡销限位板304内。

本实施例中，角度定位组件3用于在对螺旋伞齿轮6进行初始定位安装时，通过将卡销306旋转一定角度后，在弹簧305的弹性作用力下，卡销306从两个卡销限位板304之间的空隙穿过，并驱动定位顶针303的尖端抵接在螺旋伞齿轮6的圆周侧壁上，从而限制螺旋伞齿轮6的水平圆周运动。

请参阅图5-8所示，在本实施例当中，伺服传动组件5包括电机安装支架501、伺服电机502、主动带轮503、从动带轮504和分度盘转台505，其中电机安装支架501固定在工作台7的下表面，伺服电机502安装在电机安装支架501上，伺服电机502的下侧设有走线管，导线经走线管接通电源，主动带轮503安装在伺服电机502的输出轴上，本实施例中伺服电机502的输出轴竖直向上，由此，主动带轮503可水平安装在伺服电机502的输出轴上，从动带轮504套设在分度盘转台505上，分度盘转台505同样竖直设置在主动带轮503的一侧，且位于螺旋伞齿轮6的正下方，主动带轮503与从动带轮504之间套设有同步传送带506，这样当伺服电机502在通电工作状态下，带动主动带轮503水平旋转，主动带轮503通过同步传送带506动力传输到从动带轮504上，从而实现分度盘转台505的旋转，而螺旋伞齿轮6固定在分度盘转台505的上表面，从而实现螺旋伞齿轮6水平方向的分度。

请参阅图5、7所示，在本实施例当中，分度盘转台505包括支撑座5051、分度盘转轴5052和分度盘组件5053，支撑座5051套装在工作台7上，其中支撑座5051的法兰端位于工作台7的上表面，分度盘转轴5052穿设在支撑座5051内，分度盘组件5053安装在支撑座5051内，分度盘组件5053可在支撑座5051内自由转动，分度盘转轴5052上靠近支撑座5051的下方套装有从动带轮504，从动带轮504适于带动分度盘转轴5052转动。

请参考图2所示，工业机器人1包括底座支架101、转盘底座102、转盘电机103、第一机械臂104、第一支臂电机105、第二机械臂106、第二支臂电机107和腕体部件108，转盘底座102固定安装在底座支架101上，转盘电机103和第一机械臂104安装在转盘底座102上，第二机械臂106和第二支臂电机107连接在第一机械臂104的末端，腕体部件108设置在第二机械臂106的尾部。

请参考图13所示，腕体部件108包括腕体1081、腕体电机1082和腕体连接法兰1083，腕体电机1082通过内部轮系驱动腕体1081作回转、摆动和周转运动，腕体1081、腕体电机1082、腕体连接法兰1083适于组成工业机器人1的腕关节。

切削装置2包括电动主轴201、夹具202和刀具203，夹具202安装在电动主轴201上，电动主轴201通过螺栓连接在腕体连接法兰1083上，夹具202安装在电动主轴201上，刀具203固定在夹具202上，电动主轴201适于旋转带动刀具203做旋转运动。

请参考图9所示，压紧组件4包括压紧气缸安装座401、压紧气缸402、第一拉杆403、第二拉杆404和压板405，压紧气缸安装座401安装在电机安装支架501的下表面，压紧气缸402固定在压紧气缸安装座401上，第一拉杆403的一端固定在压紧气缸402的输出轴上，另一端固定在第二拉杆404上，第二拉杆404的另一端适于穿过安装在分度盘转台505上的螺旋伞齿轮6，并通过压紧气缸402将螺旋伞齿轮6压紧在分度盘转台505上。

请参考图10、11所示，还包括抱闸组件8，抱闸组件8包括驱动气缸801、铰接安装在驱动气缸801两侧的抱闸卡爪802和抱闸安装座803，两个抱闸卡爪802的中部铰接在抱闸安装座803内，抱闸卡爪802远离驱动气缸801的一端伸出抱闸安装座803外，且位于分度盘转轴5052的外圆周。当不需要对螺旋伞齿轮6水平方向进行分度时，可采用抱闸组件8实现对第一拉杆403的夹抱，从而固定螺旋伞齿轮6。

请参考图11所示，抱闸卡爪802包括卡爪本体8021、连接在卡爪本体8021末端的圆弧卡爪8022以及连接在圆弧卡爪内侧的刹车片8023，其中卡爪本体8021与圆弧卡爪8022为一体化化连接，方便生产制造，刹车片8023的外部轮廓与分度盘转轴5052相适配，刹车片通过螺栓连接在圆弧卡爪8022的内侧，增加与第一拉杆403抱夹时的摩擦力。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺旋伞齿自动修形设备，用于对安装在工作台(7)上的螺旋伞齿轮(6)进行加工，其特征在于，包括工业机器人(1)、切削装置(2)、角度定位组件(3)、压紧组件(4)和伺服传动组件(5)，

所述工业机器人(1)安装在所述螺旋伞齿轮(6)的一侧，所述切削装置(2)固定安装在所述工业机器人(1)上；

所述角度定位组件(3)设置在所述螺旋伞齿轮(6)的另一侧，所述角度定位组件(3)适于插入到所述螺旋伞齿轮(6)的V型齿面上，以对所述螺旋伞齿轮(6)进行周向角度定位；

所述压紧组件(4)穿设在所述螺旋伞齿轮(6)上，并适于将所述螺旋伞齿轮(6)螺纹锁紧；

所述伺服传动组件(5)固定安装在所述压紧组件(4)的一侧，所述伺服传动组件(5)适于驱动所述压紧组件(4)作回转运动，以调整所述螺旋伞齿轮(6)的周向角度。

2.根据权利要求1所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述角度定位组件(3)包括滑座定位板(301)、适于在所述滑座定位板(301)的限位槽内滑动的滑座(302)、穿设在所述滑座(302)上的定位顶针(303)和对称设置在所述滑座(302)上且靠近所述螺旋伞齿轮(6)的一侧的卡销限位板(304)，所述滑座定位板(301)固定在工作台面上，所述滑座(302)上设有限位孔(3021)，所述定位顶针(303)上套设有位于所述限位孔(3021)内的弹簧(305)，所述定位顶针(303)靠近所述卡销限位板(304)的一侧设有销孔(3031)，所述销孔(3031)内插设有卡销(306)，所述卡销(306)适于在所述螺旋伞齿轮(6)定位后，压缩所述弹簧(305)，退回且抵接在两个所述卡销限位板(304)内。

3.根据权利要求1所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述伺服传动组件(5)包括固定在所述工作台(7)的下表面的电机安装支架(501)、安装在所述电机安装支架(501)上的伺服电机(502)、主动带轮(503)、从动带轮(504)和分度盘转台(505)，所述主动带轮(503)安装在所述伺服电机(502)的输出轴上，所述从动带轮(504)套设在所述分度盘转台(505)上，且所述主动带轮(503)与所述从动带轮(504)之间套设有同步传送带(506)。

4.根据权利要求3所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述分度盘转台(505)包括套装在所述工作台上的支撑座(5051)、穿设在所述支撑座(5051)内的分度盘转轴(5052)和安装在所述支撑座(5051)内的分度盘组件(5053)，所述分度盘转轴(5052)上靠近所述支撑座(5051)的下方套装有所述从动带轮(504)，所述从动带轮(504)适于带动所述分度盘转轴(5052)转动。

5.根据权利要求1所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述工业机器人(1)包括底座支架(101)、转盘底座(102)、转盘电机(103)、第一机械臂(104)、第一支臂电机(105)、第二机械臂(106)、第二支臂电机(107)和腕体部件(108)，所述转盘底座(102)固定安装在所述底座支架(101)上，所述转盘电机(103)和所述第一机械臂(104)安装在所述转盘底座(102)上，所述第二机械臂(106)和所述第二支臂电机(107)连接在所述第一机械臂(104)的末端，所述腕体部件(108)设置在所述第二机械臂(106)的尾部。

6.根据权利要求5所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述腕体部件(108)包括腕体(1081)、腕体电机(1082)和腕体连接法兰(1083)，所述腕体电机(1082)通过内部轮系驱动所述腕体部件(108)作回转、摆动和周转运动，所述腕体(1081)、腕体电机(1082)、腕体连接法兰(1083)适于组成所述工业机器人(1)的腕关节。

7.根据权利要求6所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述切削装置(2)包括电动主轴(201)、夹具(202)和刀具(203)，所述夹具(202)安装在所述电动主轴(201)上，所述电动主轴(201)通过螺栓连接在所述腕体连接法兰(1083)上，所述夹具(202)安装在所述电动主轴(201)上，所述刀具(203)固定在所述夹具(202)上，所述电动主轴(201)适于旋转带动所述刀具(203)做旋转运动。

8.根据权利要求4所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述压紧组件(4)包括安装在所述电机安装支架(501)下表面的压紧气缸安装座(401)、固定在所述压紧气缸安装座(401)上的压紧气缸(402)、第一拉杆(403)、第二拉杆(404)和压板(405)，所述第一拉杆(403)的一端固定在所述压紧气缸(402)的输出轴上，另一端固定在所述第二拉杆(404)上，所述第二拉杆(404)的另一端适于穿过安装在所述分度盘转台(505)上的螺旋伞齿轮(6)，并通过所述压板(405)将所述螺旋伞齿轮(6)压紧在所述分度盘转台(505)上。

9.根据权利要求8所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，还包括抱闸组件(8)，所述抱闸组件(8)包括驱动气缸(801)、铰接安装在所述驱动气缸(801)两侧的抱闸卡爪(802)和抱闸安装座(803)，两个所述抱闸卡爪(802)的中部铰接在所述抱闸安装座(803)内，所述抱闸卡爪(802)远离所述驱动气缸(801)的一端伸出所述抱闸安装座(803)外，且位于所述分度盘转轴(5052)的外圆周。

10.根据权利要求9所述的螺旋伞齿自动修形设备，其特征在于，所述抱闸卡爪(802)包括卡爪本体(8021)、连接在所述卡爪本体(8021)末端的圆弧卡爪(8022)以及连接在所述圆弧卡爪(8022)的内侧的刹车片(8023)，所述刹车片(8023)的外部轮廓与所述分度盘转轴(5052)相适配。

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