CN114042944B - 一种车床电主轴限位结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车床电主轴限位结构，涉及主轴安装设备技术领域。包括电主轴外壁套结的辅助固定机构和膨套座，膨套座内部固定连接有过盈胀套，过盈胀套包括外环，外环内部设置有与外环同心的内环，内环内壁与电主轴外壁相接触，外环的内壁和内环的外壁均为中间凸起的楔形结构，外环和内环的两侧分别滑动嵌合有压紧环，其中一个压紧环侧面固定连接有环形垫片。本发明通过利用锁紧螺栓对两个对称设置在内环和外环的压紧环进行锁紧固定，两个锁紧环开始相向移动从而能挤压内环和外环，外环由于有固定套的限位难以膨胀，内环可以向内进行一定程度的收缩从而对电主轴施加压力以此来实现对电主轴的固定效果。

Description

一种车床电主轴限位结构

技术领域

本发明涉及电主轴安装设备技术领域，具体为一种车床电主轴限位结构。

背景技术

电主轴，是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”，特性为高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑，在电主轴的使用过程中常常需要使用到限位结构对其进行固定安装，在现有技术中，因电主轴安装外径限制、电机部分体积等因素，导致电主轴尾端轴承空间限制；如：A2-6接口车床电主轴，安装外径要求270以下；液压夹钳，电主轴刹车时使用，不能产生径向旋转，刹车盘更不能产生大量位移，妨碍其制动或影响其使用寿命。

专利公开号为CN203227832U的中国实用新型专利，公开了一种电主轴安装结构，过双向开槽有效增加其弹性，再依靠紧定螺定使其产生收缩变形将电主轴自锁夹紧，定位精度和夹紧刚度高，夹紧可靠；两端成组紧定套双支承夹紧稳定性好。

上述专利中还存在以下问题：1.使用螺栓使得金属发生变形的原理在低温条件下很难达到预想的固定效果，且螺栓在使用过程中由于较大的应力作用会产生不可逆的损伤，使得螺栓的寿命较短；2.其主要用于安装电主轴，但是设备并未针对电主轴的主要应用场景进行改进，缺少安装在其他设备上的结构和相关的方法描述，不能适配于多种安装环境不能保证使用该设备安装电主轴后电主轴和设备本身运行的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车床电主轴限位结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车床电主轴限位结构，包括电主轴外壁套设有辅助固定机构和膨套座，所述膨套座内部固定连接有过盈胀套，过盈胀套包括外环，外环内部设置有与外环同心的内环，内环内壁与电主轴外壁相接触，外环的内壁和内环的外壁均为中间凸起的楔形结构，外环和内环的两侧分别滑动嵌合有压紧环，其中一个所述压紧环侧面固定连接有环形垫片，两个所述压紧环侧面呈圆周状等距开设有压紧螺孔，两所述压紧环之间通过多个锁紧螺栓固定连接，所述锁紧螺栓与压紧螺孔相适配，所述膨套座侧面固定连接有连接机构，连接机构另一侧固定连接有刹车机构，所述刹车机构另一侧固定连接有回转油缸。

更进一步地，所述膨套座包括固定套，所述外环外壁抵触在固定套的内壁上，远离环形垫片的所述压紧环侧面抵在固定套侧面内壁，所述固定套的侧面呈圆周状等距开设有第一适配螺孔，固定套侧面通过第三固定螺栓与连接机构固定连接，第一适配螺孔与第三固定螺栓相适配。

更进一步地，所述连接机构包括连接套，连接套外壁成阶梯状结构，连接套一侧内壁设置有限位环，连接套与限位环同侧的阶梯状区域呈圆周状等距开设有第二适配螺孔，所述限位环外壁呈圆周状等距开设有锁紧通道，锁紧通道的位置与所述锁紧螺栓位置相对应，限位环侧面位于锁紧通道外侧的位置等距开设有贯穿螺孔，所述第三固定螺栓穿过贯穿螺孔后与第一适配螺孔相螺接，连接套另一侧位于第二适配螺孔之间的位置等距贯穿开设有固定螺孔。

更进一步地，所述电主轴一端抵在限位环侧面，电主轴与连接套内壁之间通过螺纹方式固定。

更进一步地，所述刹车机构包括固定套座，固定套座外壁固定连接有刹车盘，所述刹车盘侧面等距开设有增摩镂空，固定套座侧面等距贯穿开设有第一连接螺孔，第一连接螺孔之间的位置开设有第二连接螺孔。

更进一步地，所述固定套座通过第二固定螺栓与连接套固定连接，第二固定螺栓穿过第一连接螺孔后与第二适配螺孔相螺接，所述连接套、固定套座和回转油缸之间通过第一固定螺栓固定连接，第一固定螺栓分别贯穿固定螺孔和第二连接螺孔后与回转油缸螺纹连接。

更进一步地，所述辅助固定机构包括辅助套环，辅助套环内壁与所述电主轴外壁固定连接，辅助套环外壁固定连接有至少两个连接轴承，辅助套环外壁开设有辅助固定孔。

更进一步地，所述内环和外环均设置有缺口，内环内壁等距开始有凹槽，环形垫片为橡胶材质，环形垫片与压紧环之间通过粘接固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该车床电主轴限位结构，通过利用锁紧螺栓对两个对称设置在内环和外环的压紧环进行锁紧固定，两个锁紧环开始相向移动从而能挤压内环和外环，外环由于有固定套的限位难以膨胀，内环可以向内进行一定程度的收缩从而对电主轴施加压力以此来实现对电主轴的固定效果，避免了传统电主轴固定过程中需要设置有限位台阶的弊端，也无须通过键连接的方式固定，过盈胀套产生的胀紧力使得电主轴无法轴向移动和径向旋转；

同时，电主轴的固定是依靠外环和内环开设的缺口进行收缩，不是材料整体本身的收缩，从而不需要考虑温度对收缩固定效果的影响，也减少了锁紧螺栓与压紧环的刚性作用降低了锁紧螺栓的损坏程度，一定程度上可以延长设备的使用寿命；

不仅如此，依靠连接座能够方便的让电主轴能够与其他设备进行连接，设置的刹车机构能够配合刹车卡钳在电主轴进行工作时进行快速制动，设置的回转油缸能够使得电主轴能够应用在了几乎所有要求有限旋转运动且要大扭矩的领域；

与传统方案对比，无需在电主轴上加工出限位台阶，也无须通过键连接的方式固定，过盈胀套产生的胀紧力使得电主轴无法轴向移动和径向旋转；过盈胀套包括内环、外环、压紧环、锁紧螺栓，锁紧螺栓为内六角螺栓，通过专用工具拧紧内六角螺栓产生胀紧力，结构简单，胀紧效果好；连接套的一端通过第三固定螺栓与膨套座相连接，提升连接机构与膨套座的紧固连接效果，安装时限位效果更好；连接机构与电主轴螺纹联接，具有很好的紧固效果，在刹车时，与过盈胀套配合，能够更好地防止电主轴轴向位移和相对于连接机构旋转，连接机构内设有限位环，限位环可限制电主轴的轴向位移，限位环可以进一步限制电主轴的轴向位移，提升限位效果。

附图说明

图1为本发明的背面结构示意图；

图2为本发明的正面结构示意图；

图3为本发明的剖面结构示意图；

图4为本发明的刹车机构结构示意图；

图5为本发明的辅助固定机构结构示意图；

图6为本发明的膨套座结构示意图；

图7为本发明的过盈膨套爆炸结构示意图；

图8为本发明的连接机构右侧结构示意图；

图9为本发明的连接机构左侧结构示意图；

图10为本发明的爆炸结构示意图。

图中：1、电主轴；2、辅助固定机构；201、辅助套环；202、辅助固定孔；203、连接轴承；3、膨套座；301、固定套；302、第一适配螺孔；4、过盈胀套；401、外环；402、内环；403、压紧环；404、环形垫片；405、锁紧螺栓；5、连接机构；501、连接套；502、第二适配螺孔；503、限位环；504、贯穿螺孔；505、锁紧通道；506、固定螺孔；6、刹车机构；601、刹车盘；602、固定套座；603、第一连接螺孔；604、第二连接螺孔；605、增摩镂空；7、回转油缸；8、第一固定螺栓；9、第三固定螺栓；10、第二固定螺栓。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

实施例

在进行A2-6接口车床电主轴1的安装作业中使用了本发明提供的一种车床电主轴限位结构作为安装电主轴1时的限位结构，A2-6系列电主轴1在考虑各设计要求的情况下，轴受各方面影响，轴壁极薄，仅为8.5mm厚，因此不能生成轴向限位台阶；尾端还需确保承重，也不能使用传统径向键定位方式，降低电主轴1刚性；轴侧开丝孔用标准螺钉把紧，螺纹偏短受力面不够，同时也降低了电主轴1刚度，因此亟需一种新的方案解决以上问题，故设计本发明作为电主轴1安装的新型手段，能够解决上述的各种问题，不仅如此本发明，无需在电主轴1上加工出限位台阶，也无须通过键连接的方式固定，过盈胀套4产生的胀紧力使得电主轴1无法轴向移动和径向旋转；过盈胀套4包括内环402、外环401、压紧环403、锁紧螺栓405，锁紧螺栓405为内六角螺栓，通过专用工具拧紧内六角螺栓产生胀紧力，结构简单，胀紧效果好；连接套501的一端通过第三固定螺栓9与膨套座3相连接，提升连接机构5与膨套座3的紧固连接效果，安装时限位效果更好；连接机构5与电主轴1螺纹联接，具有很好的紧固效果，在刹车时，与过盈胀套4配合，能够更好地防止电主轴1轴向位移和相对于连接机构5旋转，连接机构5内设有限位环503，限位环503可限制电主轴1的轴向位移，限位环503可以进一步限制电主轴1的轴向位移，提升限位效果。

如图1-10所示，本发明提供一种技术方案：一种车床电主轴限位结构，包括电主轴1外壁套设有辅助固定机构2和膨套座3，膨套座3内部固定连接有过盈胀套4，过盈胀套4包括外环401，外环401内部设置有与外环401同心的内环402，内环402内壁与电主轴1外壁相接触，外环401的内壁和内环402的外壁均为中间凸起的楔形结构，外环401和内环402的两侧分别滑动嵌合有压紧环403，其中一个压紧环403侧面固定连接有环形垫片404，两个压紧环403侧面呈圆周状等距开设有压紧螺孔，两压紧环403之间通过多个锁紧螺栓405固定连接，锁紧螺栓405与压紧螺孔相适配，膨套座3侧面固定连接有连接机构5，连接机构5另一侧固定连接有刹车机构6，刹车机构6另一侧固定连接有回转油缸7，内环402和外环401均设置有缺口，内环402内壁等距开始有凹槽，环形垫片404为橡胶材质，环形垫片404与压紧环403之间通过粘接固定。

需要注意的是，电主轴1本身是一个结构全面的整体结构，本设备的主要作用是用于电主轴1的固定，在固定之前，需要松开过盈胀套4内部的锁紧螺栓405使得内环402和外环401处于一种相对松弛的状态，内环402和外环401由于外壁上开设有缺口所以其本身的环状结构将赋予其一定的弹性，也因此在压紧环403对内环402和外环401进行挤压的过程中会让内环402向内收缩变形实现电主轴1的固定效果，与上述对比专利不同的是，对比文件中直接将螺栓嵌入到材料内部，使用螺栓挤压材料使得材料在挤压的状态下进行形变，此类方法会在螺栓和材料之间形成非常有害材料寿命和螺栓寿命的剪切力，长久的使用这类方法会导致材料的损伤或者螺栓的崩坏，螺栓的螺纹损耗将会特别严重，而且此类方法非常受限于环境温度的影响，常规的金属材料会有热胀冷缩的效应，寒冷状态下会导致材料整体属性变脆，在温度较低的环境下使用螺栓直接嵌入到材料内部使得材料形变进行电主轴1固定的手段极易导致材料出现裂纹进而使得整个设备报废，即使材料不出现裂纹，寒冷状态下材料由于热胀冷缩形变值相较于常规温度条件下会有所减少，不能达到有效的固定力度，本设备采用的是带有缺口的内环402和外环401，内环402和外环401在压紧环403的相向挤压过程的过盈配合中能够依靠材料结构所能够实现的形变对电主轴1进行固定，并不依靠材料本身发生形变，就不会有温度对形变的影响，能有效的保证固定结构的使用寿命。

需要注意的是，将电主轴1通过连接机构5和刹车机构6固定在回转油缸7上，是因为回转油缸7是一个装配紧密的配件，它在很小的空间里运用液压集合了非常高的扭矩。尽管动力很高但是他们仍然可以精确容易地控制，回转油缸7已经成功地应用在了几乎所有要求有限旋转运动且要大扭矩的领域，能够增加电主轴1在使用过程中的适用范围和工作要求，不仅如此回转油缸7的设置能够在一定程度上对电主轴1进行缓冲保护，避免大扭矩下电主轴1损坏的危险。

膨套座3包括固定套301，外环401外壁抵触在固定套301的内壁上，远离环形垫片404的压紧环403侧面抵在固定套301侧面内壁，固定套301的侧面呈圆周状等距开设有第一适配螺孔302，固定套301侧面通过第三固定螺栓9与连接机构5固定连接，第一适配螺孔302与第三固定螺栓9相适配。

需要注意的是，膨套座3是过盈胀套4固定功能实现的重要载体，通过固定套301的环形内壁能够对外环401进行有效的支撑，在进行锁紧螺栓405的锁紧过程中能够保持外环401的相对稳定让形变的主要部位集中在内环402上，同时通过侧壁对一边压紧环403的抵触能够在锁紧螺栓405进行锁紧的过程中保持整个过盈胀套4不发生太多的移动导致两个压紧环403之间不能相互靠近产生过盈配合的效果，由于外环401的尺寸相对于内环402更大，在进行电主轴1的限位固定过程中外环401的形变程度表现的较少，内环402的形变程度表现的较大，因而在锁紧状态下内环402内壁所承受的压力更大，为避免内环402超过结构上允许的形变极限的出现，在内环402的内壁等距开设有凹槽，这些凹槽能够在内环402出现极限形变时避免材料之间的相互靠近挤压导致内环402受损的情况出现，不仅如此凹槽的设置能够让内环402能够更加牢固的抓紧电主轴1，相当于增加电主轴1与内环402之间的摩擦系数，在相同的压力状态下摩擦系数越大其产生的最大静摩擦力也就越大，也就意味着电主轴1将能够更加牢固的固定在设备内部，固定套301侧面用于与连接机构5进行固定连接，其侧面等距开设有四个用于进行固定的第一适配螺孔302，第一适配螺孔302能够与从连接机构5贯穿过来的第三固定螺栓9相互适配，从而到达良好的固定效果，第三固定螺栓9同样为内六角的螺栓，需要特殊的扳手才能进行固定。

连接机构5包括连接套501，连接套501外壁成阶梯状结构，连接套501一侧内壁设置有限位环503，连接套501与限位环503同侧的阶梯状区域呈圆周状等距开设有第二适配螺孔502，限位环503外壁呈圆周状等距开设有锁紧通道505，锁紧通道505的位置与锁紧螺栓405位置相对应，限位环503侧面位于锁紧通道505外侧的位置等距开设有贯穿螺孔504，第三固定螺栓9穿过贯穿螺孔504后与第一适配螺孔302相螺接，连接套501另一侧位于第二适配螺孔502之间的位置等距贯穿开设有固定螺孔506，电主轴1一端抵在限位环503侧面，电主轴1与连接套501内壁之间通过螺纹方式固定。

需要注意的是，连接机构5是用于连接膨套座3和刹车机构6以及回转油缸7的载体，为能够对膨套座3内部的过盈胀套4进行锁紧，连接机构5的连接套501上开设有用于特殊的六角扳手伸进的锁紧通道505，锁紧通道505的四周为贯穿螺孔504用于连接膨套座3的第三固定螺栓9进行贯穿，连接套501上用于固定刹车机构6和回转油缸7的固定螺孔506，固定螺孔506用于第一固定螺栓8的贯穿，在回转油缸7的侧面有用于和第一固定螺栓8适配的螺纹孔，第一固定螺栓8能够将膨套座3、刹车机构6和回转油缸7形成紧密的整体，能够避免大扭矩情况下三者的脱离，不仅如此连接机构5与电主轴1螺纹联接，具有很好的紧固效果，在刹车时，与过盈胀套4配合，能够更好地防止电主轴1轴向位移和相对于连接机构5旋转，连接机构5内设有限位环503，限位环503可限制电主轴1的轴向位移，限位环503可以进一步限制电主轴1的轴向位移，提升限位效果。

需要注意的是，刹车机构6和连接机构5还有进行单独连接的区域，通过第二固定螺栓10对刹车机构6和连接机构5进行加固，连接机构5上有用于和第二固定螺栓10适配的第二适配螺孔502，第二适配螺孔502不是以贯穿形式存在的，其能加固刹车机构6和连接机构5的连接关系从而避免刹车是产生的高扭矩对电主轴1稳定性产生影响。

刹车机构6包括固定套座602，固定套座602外壁固定连接有刹车盘601，刹车盘601侧面等距开设有增摩镂空605，固定套座602侧面等距贯穿开设有第一连接螺孔603，第一连接螺孔603之间的位置开设有第二连接螺孔604，固定套座602通过第二固定螺栓10与连接套501固定连接，第二固定螺栓10穿过第一连接螺孔603后与第二适配螺孔502相螺接，连接套501、固定套座602和回转油缸7之间通过第一固定螺栓8固定连接，第一固定螺栓8分别贯穿固定螺孔506和第二连接螺孔604后与回转油缸7螺纹连接。

需要注意的是，刹车机构6上设备的刹车盘601需要配合刹车卡钳进行使用，以一种碟刹的方式对电主轴1进行制动，刹车盘601上的增摩镂空605除了增加摩擦力以外，通过这些空隙增加空气流通，提高散热性能，还能快速排除摩擦产生的粉尘，极大地提高了刹车盘601的抗热衰性能，刹车盘601会由于温度过高而影响刹车性能，甚至会导致制动失灵，所以为了提高刹车盘601散热性能，因此对刹车盘601开设增摩镂空605，固定套座602两侧贯穿设置的第一连接螺孔603和第二连接螺孔604分别对应第一固定螺栓8和第二固定螺栓10。

辅助固定机构2包括辅助套环201，辅助套环201内壁与电主轴1外壁固定连接，辅助套环201外壁固定连接有至少两个连接轴承203，辅助套环201外壁开设有辅助固定孔202。

辅助固定机构2是用于在需要连接其他设备时的电主轴1的中部加固机构，连接其他设备时需要连接在辅助固定机构2的连接轴承203外壁，从而使得电主轴1与其他设备之间是转动连接的关系不影响电主轴1的旋转使用，同时能够提高电主轴1的剪切载荷能力。

需要注意的是，整个设备安装的过程为，先在膨套座3中安装过盈胀套4，随后通过第三固定螺栓9连接膨套座3和连接机构5，随后将电主轴1固定在过盈胀套4内部通过锁紧通道505对锁紧螺栓405进行锁紧进行电主轴1的固定，随后再通过第一固定螺栓8固定连接机构5和刹车机构6以及回转油缸7，再利用第二固定螺栓10对刹车机构6和连接机构5进行加固完成电主轴1的安装。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种车床电主轴限位结构，包括电主轴(1)外壁套设有辅助固定机构(2)和膨套座(3)，其特征在于：所述膨套座(3)内部固定连接有过盈胀套(4)，过盈胀套(4)包括外环(401)，外环(401)内部设置有与外环(401)同心的内环(402)，内环(402)内壁与电主轴(1)外壁相接触，外环(401)的内壁和内环(402)的外壁均为中间凸起的楔形结构，外环(401)和内环(402)的两侧分别滑动嵌合有压紧环(403)，其中一个所述压紧环(403)侧面固定连接有环形垫片(404)，两所述压紧环(403)侧面呈圆周状等距开设有压紧螺孔，两个所述压紧环(403)之间通过多个锁紧螺栓(405)固定连接，所述锁紧螺栓(405)与压紧螺孔相适配，所述膨套座(3)侧面固定连接有连接机构(5)，连接机构(5)另一侧固定连接有刹车机构(6)，所述刹车机构(6)另一侧固定连接有回转油缸(7)；所述辅助固定机构(2)包括辅助套环(201)，辅助套环(201)内壁与所述电主轴(1)外壁固定连接，辅助套环(201)外壁固定连接有至少两个连接轴承(203)，辅助套环(201)外壁开设有辅助固定孔(202)；所述膨套座(3)包括固定套(301)，所述外环(401)外壁抵触固定套(301)的内壁上，远离环形垫片(404)的所述压紧环(403)侧面抵在固定套(301)侧面内壁，所述固定套(301)的侧面呈圆周状等距开设有第一适配螺孔(302)，固定套(301)侧面通过第三固定螺栓(9)与连接机构(5)固定连接，第一适配螺孔(302)与第三固定螺栓(9)相适配；所述连接机构(5)包括连接套(501)，连接套(501)外壁成阶梯状结构，连接套(501)一侧内壁设置有限位环(503)，连接套(501)与限位环(503)同侧的阶梯状区域呈圆周状等距开设有第二适配螺孔(502)，所述限位环(503)外壁呈圆周状等距开设有锁紧通道(505)，锁紧通道(505)的位置与所述锁紧螺栓(405)位置相对应，限位环(503)侧面位于锁紧通道(505)外侧的位置等距开设有贯穿螺孔(504)，所述第三固定螺栓(9)穿过贯穿螺孔(504)后与第一适配螺孔(302)相螺接，连接套(501)另一侧位于第二适配螺孔(502)之间的位置等距贯穿开设有固定螺孔(506)；所述电主轴(1)一端抵在限位环(503)侧面，电主轴(1)与连接套(501)内壁之间通过螺纹方式固定；所述刹车机构(6)包括固定套座(602)，固定套座(602)外壁固定连接有刹车盘(601)，所述刹车盘(601)侧面等距开设有增摩镂空(605)，固定套座(602)侧面等距贯穿开设有第一连接螺孔(603)，第一连接螺孔(603)之间的位置开设有第二连接螺孔(604)；所述固定套座(602)通过第二固定螺栓(10)与连接套(501)固定连接，第二固定螺栓(10)穿过第一连接螺孔(603)后与第二适配螺孔(502)相螺接，所述连接套(501)、固定套座(602)和回转油缸(7)之间通过第一固定螺栓(8)固定连接，第一固定螺栓(8)分别贯穿固定螺孔(506)和第二连接螺孔(604)后与回转油缸(7)螺纹连接；所述内环(402)和外环(401)均设置有缺口，内环(402)内壁等距开始有凹槽，环形垫片(404)为橡胶材质，环形垫片(404)与压紧环(403)之间通过粘接固定。

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