CN114749967B - 一种六面加工工件的工作台及数控机床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六面加工工件的工作台及数控机床，涉及数控机床技术领域，包括：支撑架；放置台，其相对支撑架竖向移动设置，用于放置工件；四个夹持单元，相对的两夹持单元为一组，每个所述夹持单元包括结块以及夹持件，所述结块竖向移动设置在所述支撑架上，所述夹持件滑动且转动地设置在所述结块上；同组的两夹持单元的夹持件向工件移动合拢以夹持工件，两组夹持单元交替夹持工件。本发明中两组夹持单元交替夹持工件：第一组的两夹持单元夹持工件时，第二组夹持单元以及放置台下降，工件能够旋转且被加工，实现工件的四面加工；然后第二组夹持单元自动替换第一组夹持单元夹持工件，使得工件剩下的两面被加工，实现工件的六面加工。

Description

一种六面加工工件的工作台及数控机床
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种六面加工工件的工作台及数控机床。
背景技术
工作台用于为数控机床加工工件时承载工件，目前的工作台一般由固定部以及转动设置在固定部上的旋转部构成，工件被固定限位在旋转部上，通过转动旋转部能够使得数控机床的立卧转换主轴对工件的除底面以外的其他五面进行加工。
如公开号为CN112589538A，名称为《一种一体式立卧复合加工中心》的专利申请，其所述床身上均匀设置有四条Y轴导轨，所述立柱设于所述床身的后上方，所述Y轴导轨上设有床鞍滑座，所述床鞍滑座上设有X轴导轨，所述X轴导轨与Y轴导轨的夹角为90度，所述X轴导轨上侧设有360度旋转工作台，所述立柱顶端设置有滑枕横梁，所述立柱的正前方设有卧式Z轴导轨，所述卧式主轴升降板滑动安装在所述卧式Z轴导轨上，所述卧式主轴设于所述卧式主轴升降板上，所述卧式刀库设于所述立柱旁边，床身上，所述卧式刀库的底部设有卧式刀库导轨，所述滑枕横梁的前端设有立式Z轴导轨，所述滑枕滑动安装在所述立式Z轴导轨上，所述滑枕与所述立式Z轴导轨之间套设有滑枕枕套，所述立式主轴设于所述滑枕侧面，所述立式刀库设于所述滑枕横梁的侧面。其通过旋转360度旋转工作台，实现工件一次装夹、五面加工的效果。
包括上述专利在内的现有技术中的不足之处在于，在企业生产中，诸多工件要求六面加工，现有技术中的工作台一次装夹工件只能够对工件进行五面加工，工件的底面无法进行加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种六面加工工件的工作台及数控机床，以解决上述现有技术中的不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种六面加工工件的工作台，包括：支撑架；放置台，其相对支撑架竖向移动设置，用于放置工件；四个呈环形阵列分布的夹持单元，相对的两夹持单元为一组，每个所述夹持单元包括结块以及夹持件，所述结块竖向移动设置在所述支撑架上，所述夹持件滑动且转动地设置在所述结块上；加工工件时，同组的两夹持单元的夹持件向工件移动合拢以夹持工件，两组夹持单元交替夹持工件。
进一步地，所述夹持单元还包括驱动机构，所述驱动机构用于驱动结块沿支撑架竖向移动。
进一步地，所述驱动机构包括：导向杆，其竖向固定连接在所述结块上；螺杆，其竖向转动连接在所述结块上，其轴向与导向杆的长度方向平行；螺母块，其设置在所述支撑架上，螺杆与螺母块螺纹连接，导向杆与螺母块滑动连接；动力单元，其用于驱动螺杆转动。
进一步地，四个所述夹持单元共用一个动力单元，所述动力单元包括：四个第一齿轮，其与四个螺杆一一对应地共轴固定连接；外齿圈，其转动设置于所述支撑架上，其与四个第一齿轮啮合配合；第一电机，其用于驱动所述外齿圈转动；所述螺母块沿对应夹持件的滑动方向滑动连接在所述支撑架上，螺母块与支撑架之间设置有弹性单元，弹性单元恢复形变的过程驱使对应的第一齿轮与外齿圈啮合。
进一步地，四个所述夹持单元的结块上分别设置有一限位件，所述放置台的周侧开设有与四个限位件一一对应且插接配合的插槽。
进一步地，所述夹持单元还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动夹持件相对结块移动。
进一步地，所述驱动装置包括液压缸，所述液压缸的缸座固定安装在结块上，液压缸的液压杆的输出端与夹持件的杆体转动连接。
进一步地，两组夹持单元中均有至少一个夹持单元的结块上设置有驱动组件，所述驱动组件用于驱动对应的夹持件转动。
进一步地，所述驱动组件包括第二电机，第二电机的输出轴上共轴固定连接有第三齿轮，所述结块上转动设置有第四齿轮，所述夹持件的杆体上沿轴向与第四齿轮滑动连接，第四齿轮与第三齿轮之间传动啮合。
一种数控机床，包括电主轴以及上述的六面加工工件的工作台，所述电主轴活动位于所述六面加工工件的工作台的放置台的正上方，电主轴用于加工所述夹持件所夹持的工件。
在上述技术方案中，本发明提供的一种六面加工工件的工作台，两组夹持单元交替夹持工件：第一组的两夹持单元的夹持件向工件移动合拢以夹持工件时，第二组夹持单元以及放置台下降，使得被夹持的工件能够旋转且被加工，实现被夹持工件的四面加工；然后第二组夹持单元自动替换第一组夹持单元夹持工件，使得工件剩下的两面能够被加工，从而实现工件的六面加工。
由于上述六面加工工件的工作台具有上述技术效果，包含该六面加工工件的工作台的数控机床也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的结构俯视图；
图3为本发明实施例提供的结构仰视图；
图4为本发明实施例提供的夹持单元及驱动机构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的夹持单元的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的夹持工件时的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电主轴的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的图7中A处的结构放大图；
图9为本发明实施例提供的夹刀机构的拆解示意图。
附图标记说明：
1、支撑架；2、放置台；2.1、插槽；3、夹持单元；3.1、结块；3.2、夹持件；3.21、杆体；3.3、驱动机构；3.31、导向杆；3.32、螺杆；3.33、螺母块；3.4、驱动装置；3.5、驱动组件；3.51、第二电机；3.52、第三齿轮；3.53、第四齿轮；3.6、限位件；4、动力单元；4.1、第一齿轮；4.2、外齿圈；4.3、第一电机；4.4、第二齿轮；4.5、弹性单元；5、滑杆；6、主轴；6.1、插刀孔；6.2、滑槽；7、拉杆；8、定子；9、活动夹头；10、活动杆；11、转动件；11.1、环形部；11.2、引导槽；11.3、螺旋引导面；11.4、限位部；12、触动杆；13、连接件；13.1、连接环；13.2、第一连接杆；13.3、第二连接杆；14、碟簧组件；15、液压机构。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
请参阅图1-9，本发明实施例提供的一种六面加工工件的工作台，包括支撑架1、放置台2以及四个呈环形阵列分布的夹持单元3，放置台2相对支撑架1竖向移动设置，放置台2用于放置工件，四个夹持单元3中，相对的两夹持单元3为一组，总共有两组夹持单元3，每个夹持单元3包括结块3.1以及夹持件3.2，结块3.1竖向移动设置在支撑架1上，夹持件3.2滑动且转动地设置在结块3.1上，加工工件时，同组的两夹持单元3的夹持件3.2向工件移动合拢以夹持工件，两组夹持单元3交替夹持工件。
具体的，放置台2相对支撑架1竖向移动设置，即放置台2的高度能够升降，如通过液压装置驱动放置台2升降，优选的，支撑架1上开设有通孔，放置台2的底部固定连接有滑杆5，滑杆5滑动设置于通孔内，工件正确放置到放置台2上后，放置台2上有对工件进行非竖直方向限位的限位结构，如限位孔或限位凸起，使得工件在放置台2上不会偏移、翻转，工件的自重使得工件在竖直方向上相对工作台保持稳定。四个夹持单元3呈环形阵列分布的，四个夹持单元3的中心即为放置台2的中心，四个夹持单元3的结构一致，同组夹持单元3的两个夹持件3.2的移动方向共线且相逆，即同组夹持单元3的两夹持件3.2能够同步滑动合拢或分离，夹持件3.2的相对结块3.1的移动可由现有技术中输出直线往复运动的装置提供，如液压装置、滚珠丝杠等，夹持件3.2相对结块3.1的转动可由现有技术中输出转动动力的装置提供，如电机、液压马达等。夹持件3.2包括杆体3.21和夹持头，夹持头的具体结构依据待加工的工件的形状及特点进行设计，以使得工件再被夹持后工件不会松动。
在上述技术方案中，本发明提供的一种六面加工工件的工作台，两组夹持单元3交替夹持工件：第一组的两夹持单元3的夹持件3.2向工件移动合拢以夹持工件时，第二组夹持单元3以及放置台2下降，使得被夹持的工件能够旋转且被加工，实现被夹持工件的四面加工；然后第二组夹持单元3自动替换第一组夹持单元3夹持工件，使得工件剩下的两面能够被加工，从而实现工件的六面加工。
作为本实施例优选的技术方案，夹持单元3还包括驱动机构3.3，驱动机构3.3用于驱动结块3.1在支撑架1上竖向移动，如驱动机构3.3为液压装置或滚珠丝杠等能够给输出直线往复运动的装置。作为优选的，驱动机构3.3包括导向杆3.31、螺杆3.32、螺母块3.33以及动力单元4，其中，导向杆3.31竖向固定连接在所述结块3.1上，螺杆3.32竖向转动连接在所述结块3.1上，螺杆3.32的轴向与导向杆3.31的长度方向平行，螺母块3.33设置在支撑架1上，螺杆3.32与螺母块3.33螺纹连接，导向杆3.31与螺母块3.33滑动连接，动力单元4用于驱动螺杆3.32转动，螺杆3.32转动时与螺母块3.33之间的螺纹作用使得螺杆3.32能够竖向移动，从使得结块3.1即其上部件能够实现高度升降。
进一步地优选的，四个夹持单元3共用一个动力单元4，动力单元4包括四个第一齿轮4.1、外齿圈4.2以及第一电机4.3，其中，四个第一齿轮4.1与四个螺杆3.32一一对应地共轴固定连接，外齿圈4.2转动设置于支撑架1上，其与四个第一齿轮4.1啮合配合，第一电机4.3用于驱动外齿圈4.2转动，具体的，第一电机4.3的转轴上共轴固定连接有第二齿轮4.4，第二齿轮4.4与外齿圈4.2啮合；螺母块3.33沿对应夹持件3.2相对结块3.1的滑动方向滑动连接在支撑架1上，具体的支撑架1上设置有滑动结构，如滑槽6.2，螺母块3.33上设置有与滑动结构相配合的结构，如滑棱与滑槽6.2的配合，螺母块3.33与支撑架1之间设置有弹性单元4.5，弹性单元4.5恢复形变的过程驱使对应的第一齿轮4.1与外齿圈4.2啮合，弹性单元4.5优选为弹簧，弹簧的一端连接支撑架1，另一端连接螺母块3.33。进一步地，四个夹持单元3的结块3.1上分别设置有一限位件3.6，放置台2的周侧开设有与四个限位件3.6一一对应且插接配合的插槽2.1。进一步地，夹持单元3还包括驱动装置3.4，驱动装置3.4用于驱动夹持件3.2相对结块3.1移动，具体的，驱动装置3.4包括液压缸，液压缸的缸座固定安装在结块3.1上，液压缸的液压杆的输出端与夹持件3.2的杆体3.21转动连接。进一步地，两组夹持单元3中均有至少一个夹持单元3的结块3.1上设置有驱动组件3.5，驱动组件3.5用于驱动对应的夹持件3.2转动，具体的，驱动组件3.5包括第二电机3.51，第二电机3.51的输出轴上共轴固定连接有第三齿轮3.52，结块3.1上转动设置有第四齿轮3.53，夹持件3.2的杆体3.21上沿轴向与第四齿轮3.53滑动连接，第四齿轮3.53不能相对杆体3.21转动，第四齿轮3.53与杆体3.21只能同步转动，第四齿轮3.53与第三齿轮3.52之间传动啮合，如第四齿轮3.53与第三齿轮3.52直接啮合，或者第四齿轮3.53与第三齿轮3.52同时啮合到一个中间齿轮上。
本发明在工作时，首先在各弹性单元4.5的弹力作用下，使得四个螺杆3.32上的第一齿轮4.1均啮合到外齿圈4.2上，且四个夹持单元3上的限位件3.6同时插设在放置台2侧面的插槽2.1内，此时四个夹持单元3及放置台2位于收纳工位，在收纳工位能够使本发明的体积最小化；通过第一电机4.3驱动外齿圈4.2正转，外齿圈4.2带动四个第一齿同步转动，从而使得四个夹持单元3向上移动，同时夹持单元3上的限位件3.6带动放置台2同步向上移动至预设高度；将工件正确放置到工作台上；然后第一组夹持单元3首先夹持工件：两夹持单元3的液压杆同步驱动对应的夹持件3.2移动合拢，当两夹持件3.2合拢夹持到工件时，继续使两个液压杆驱动两夹持件3.2合拢，从而使得结块3.1通过导向杆3.31和螺杆3.32使对应的螺母块3.33向克服弹性单元4.5弹力的方向移动，从而带动两螺杆3.32上的第一齿轮4.1脱离与外齿圈4.2的啮合，且使得两限位件3.6与放置台2上的插槽2.1脱离插接，工件也被两夹持件3.2夹持固定；此时通过第一电机4.3驱动外齿圈4.2反转，外齿圈4.2驱动第二组的夹持单元3及放置台2下降至避让高度：外齿圈4.2通过与之啮合的两个第一齿轮4.1转动，使得对应的螺杆3.32与螺母块3.33发生螺纹作用，从而两夹持单元3下降，同时夹持单元3的限位件3.6插接在放置台2插槽2.1内而带通放置台2同步下降；此时即可通过被夹持工件上方的电主轴6对工件进行加工，通过第一组夹持单元3能够使工件转动：第一组夹持单元3上的第二电机3.51通过第三齿轮3.52、第四齿轮3.53驱动对应的夹持件3.2主动转动，另一夹持单元3的被动转动，即可实现工件转动，可实现工件四面加工；接下来，通过第一电机4.3驱动外齿圈4.2正转，外齿圈4.2通过与之啮合的第一齿轮4.1驱动第二组的夹持单元3及放置台2上升到预设高度，第一组夹持单元3的液压杆同步收缩，对应的两夹持件3.2同步滑动分离，工件被松开并置于放置台2上，此时第一组夹持单元3在各自弹性单元4.5的弹力作用下滑动复位至其上的第一齿轮4.1重新与外齿圈4.2啮合，第一组夹持单元3上的限位件3.6也重新插入放置台2的对应插槽2.1内；紧接着第二组夹持单元3开始夹持工件，当工件为夹紧后，第二组夹持单元3第一齿轮4.1脱离与外齿圈4.2啮合，第一电机4.3反转使第一组夹持单元3及放置台2下降至避让高度，第二组夹持单元3上的第二电机3.51驱动对应的夹持件3.2转动，使工件剩下两未加工的面依次对转上方的电主轴6，从而完成工件剩下两面的加工，实现工件的六面加工；最后，第一电机4.3正转使得第一夹持单元3及放置台2上升至预设高度，通过第二组夹持单元3上的液压缸收缩使工件被松开并置于放置台2上，从放置台2上取下工件即可。
本发明还提供一种数控机床，包括电主轴6以及上述的六面加工工件的工作台，所述电主轴6活动位于所述六面加工工件的工作台的放置台2的正上方，电主轴6用于加工所述夹持件3.2所夹持的工件。具体的，参阅图7-9，电主轴6包括空心结构的主轴6，主轴6的前端设置有用于插入刀具的插刀孔6.1，主轴6的轴心上滑动设置有一拉杆7，主轴6与拉杆7之间设置有驱动拉杆7沿主轴6的轴心往复滑动的驱动件，还包括夹刀机构，夹刀机构包括呈环形分布的多个活动夹头9、多个活动杆10、转动件11以及多个触动杆12，其中，多个活动夹头9分别沿主轴6的径向滑动设置于主轴6上并贯穿插刀孔6.1，多个活动杆10与各活动夹头9一一对应地连接，转动件11共轴转动设置在主轴6上，转动件11包括环形部11.1以及固定连接在环形部11.1上的多个螺旋引导面11.3，环形部11.1上开设有多个倾斜的引导槽11.2，各引导槽11.2与各活动杆10一一对应地滑动连接，多个触动杆12均通过连接件13连接到拉杆7的端部，拉杆7驱动各触动杆12与各螺旋引导面11.3一一对应地活动抵接配合的过程中驱使转动件11转动，件转动过程中通过引导槽11.2挤压活动杆10，以使各活动夹头9沿主轴6径向滑动至插刀孔6.1内以夹持刀具。
具体的，电主轴6还包括定子8，主轴6转动设置在定子8内部，主轴6相当于转子，拉杆7与主轴6共轴，驱动件可选为现有的数控机床的电主轴6常用的拉杆7驱动装置3.4，具体的，驱动件包括驱动拉杆7滑动远离插刀孔6.1的第一驱动单元，以及驱动拉杆7滑动靠近插刀孔6.1的第二驱动单元。进一步的，第一驱动单元为碟簧组件14，碟簧组件14的各碟簧两两叠合后再对合，碟簧组件14的弹力用于驱使拉杆7滑动远离插刀孔6.1，从而驱使夹刀组件夹刀；第二驱动单元为液压机构15，液压机构15驱动拉杆7滑动靠近插刀孔6.1，从而驱使夹刀组件松刀，便于将刀具从主轴6上取下。主轴6上沿径向开设有多个滑槽6.2，各活动夹头9与各滑槽6.2一一对应地滑动连接。转动件11通过其环形部11.1与电主轴6共轴转动连接，进一步的，转动件11还包括限位部11.4，限位部11.4用于限制触动杆12的活动行程，能够避免碟簧组件14的弹力被过度释放掉，使得碟簧组件14拉杆7施加较高的弹力以提升活动夹头9夹刀的夹紧力。
在上述技术方案中，本发明提供的一种电主轴6，夹刀时，将刀具插入到插刀孔6.1内，刀具到位后刀具柄部的环形凹槽对准活动夹头9，再通过驱动件(碟簧组件14)驱动拉杆7沿轴向运动远离插刀孔6.1，拉杆7通过连接件13带动触动杆12同步运动，触动杆12与对应的螺旋引导面11.3活动抵接配合，使得转动件11转动，从而使得引导槽11.2的侧壁挤压活动杆10的侧面，使得各活动杆10及活动夹头9沿主轴6径向滑动至插刀孔6.1内并卡入到刀具的环形凹槽内，从而将刀具夹持住，各活动夹头9夹刀路径为水平路径，活动夹头9不易变形，夹刀精度高，且转动件11与触发杆、活动杆10之间的配合，使得各活动夹头9夹刀动作高度一致，夹刀稳定性强，该电主轴6的运用大大提高了数控机床加工工件的精度，次品率显著降低。在松刀时，只需通过驱动件(液压机构15)驱使拉杆7滑动远离插刀孔6.1，并使碟簧组件14蓄力，插刀孔6.1内更换了新的刀具后，液压机构15复位，碟簧组件14的一部分弹力得以释放，使得拉杆7向靠近插刀孔6.1的方向移动，拉杆7通过夹刀组件夹持刀具。
作为本实施例优选的技术方案，活动杆10与对应的活动夹头9转动连接，如此在转动件11转动时引导槽11.2侧壁与活动杆10侧面活动抵接时，活动杆10与引导槽11.2侧壁之间为转动摩擦，降低了二者之间的摩擦阻力及磨损，有利于夹刀组件保持较高的夹刀精度。
作为本实施例优选的技术方案，连接件13包括连接环13.1、多个第一连接杆13.2以及多个第二连接杆13.3，各第一连接杆13.2的一端与各触动杆12一一对应地连接，另一个与连接环13.1固定连接，各第二连接杆13.3的一端与连接环13.1固定连接，另一个与拉杆7的端部固定连接，连接件13能够使各触动杆12的动作保持高度统一。
作为本实施例优选的技术方案，第一连接杆13.2与对应的触动杆12转动连接，如此圆柱状的触动杆12活动抵接螺旋导向面时，二者之间为滚动摩擦，降低了二者之间的摩擦阻力及磨损，有利于夹刀组件保持较高的夹刀精度。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种六面加工工件的工作台，其特征在于，包括：
支撑架；
放置台，其相对支撑架竖向移动设置，用于放置工件；
四个呈环形阵列分布的夹持单元，相对的两夹持单元为一组，每个所述夹持单元包括结块以及夹持件，所述结块竖向移动设置在所述支撑架上，所述夹持件滑动且转动地设置在所述结块上；
加工工件时，同组的两夹持单元的夹持件向工件移动合拢以夹持工件，两组夹持单元交替夹持工件；
所述夹持单元还包括驱动机构，所述驱动机构用于驱动结块在支撑架上竖向移动；
所述驱动机构包括：
导向杆，其竖向固定连接在所述结块上；
螺杆，其竖向转动连接在所述结块上，其轴向与导向杆的长度方向平行；
螺母块，其设置在所述支撑架上，螺杆与螺母块螺纹连接，导向杆与螺母块滑动连接；
动力单元，其用于驱动螺杆转动；
四个所述夹持单元共用一个动力单元，所述动力单元包括：
四个第一齿轮，其与四个螺杆一一对应地共轴固定连接；
外齿圈，其转动设置于所述支撑架上，其与四个第一齿轮啮合配合；
第一电机，其用于驱动所述外齿圈转动；
所述螺母块沿对应夹持件的滑动方向滑动连接在所述支撑架上，螺母块与支撑架之间设置有弹性单元，弹性单元恢复形变的过程驱使对应的第一齿轮与外齿圈啮合；当两夹持件合拢夹持到工件时并及继续合拢，会使得结块通过导向杆和螺杆使对应的螺母向克服弹性单元弹力的方向移动，从而带动两螺杆上的第一齿轮脱离与外齿圈的啮合。
2.根据权利要求1所述的一种六面加工工件的工作台，其特征在于，四个所述夹持单元的结块上分别设置有一限位件，所述放置台的周侧开设有与四个限位件一一对应且插接配合的插槽。
3.根据权利要求2所述的一种六面加工工件的工作台，其特征在于，所述夹持单元还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动夹持件相对结块移动。
4.根据权利要求2所述的一种六面加工工件的工作台，其特征在于，所述驱动装置包括液压缸，所述液压缸的缸座固定安装在结块上，液压缸的液压杆的输出端与夹持件的杆体转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种六面加工工件的工作台，其特征在于，两组夹持单元中均有至少一个夹持单元的结块上设置有驱动组件，所述驱动组件用于驱动对应的夹持件转动。
6.根据权利要求5所述的一种六面加工工件的工作台，其特征在于，所述驱动组件包括第二电机，第二电机的输出轴上共轴固定连接有第三齿轮，所述结块上转动设置有第四齿轮，所述夹持件的杆体上沿轴向与第四齿轮滑动连接，第四齿轮与第三齿轮之间传动啮合。
7.一种数控机床，其特征在于，包括电主轴以及上述权利要求1-6任一项所述的六面加工工件的工作台，所述电主轴活动位于所述六面加工工件的工作台的放置台的正上方，电主轴用于加工所述夹持件所夹持的工件。
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