CN114872132A - 一种热塑性板材的开孔装置 - Google Patents

Abstract

一种热塑性板材的开孔装置，涉及板材加工设备技术领域。该装置包括电磁吸盘，所述电磁吸盘一端连接动作件，所述电磁吸盘的另一端设有安装板，同时还设有冲钉，所述电磁吸盘通电时，所述冲钉吸附于所述安装板下部，所述安装板下部还设有夹持件，所述夹持件内夹持有热塑性板材，同时还设有加热系统以加热所述热塑性板材。通过设置电磁吸盘、安装板和冲钉，通过控制电磁吸盘的通电和断电，使得冲钉能够吸附和脱离电磁吸盘，因此，其打孔速度更快，效率更高，同时对一些性能要求更高的热塑性板材，还能够将其和冲钉一起送入热压罐内进行进一步成型，应用范围更广。

Description

一种热塑性板材的开孔装置

技术领域

本发明涉及热塑性板材加工设备技术领域，具体涉及一种热塑性板材的开孔装置。

背景技术

对于热塑性板材，现有技术中通常采用两种方法进行打孔，其一是常温下利用钻头或冲头进行打孔，其二是将板材的待打孔部位加热，加热后再进行打孔。对于第一种打孔方法，其容易改变热塑性板材的结构，比如较多热塑性板材中都填充有用于改善其性能的填充物，如增韧纤维等，如果直接对其进行打孔，则打孔过程中容易破坏这些填充物的结构，导致板材的性能下降；而对于第二种方法，其不会破坏板材内部的填充物。因此，加热后进行打孔更具有优越性，特别是对于一些对热塑性板材性能要求较高的领域，如航空航天领域等，目前通常采用第二种方法进行打孔。

采用第二种方法进行打孔时，通常需要将热塑性板材加热到一定温度后，使冲孔设备下端固定的冲钉插入待打孔位置，同时使冲钉保留在板材内一定时间后，板材在室温与大气压力作用下自然冷却固化；对于部分要求较高的热塑性板材，板材在室温下自然冷却固化后的性能会相对降低，还需要将板材置于热压罐内进行固化成型。而现有的热塑性板材打孔装置，其在该冷却固化过程中，下端固定冲钉的冲孔设备不能持续加工，极大地降低了工作效率，同时对于性能要求较高的热塑性板材，其难以适用。

发明内容

鉴于此，为解决上述至少一种问题，本发明目的在于提供一种热塑性板材的开孔装置，其在对热塑性板材进行钻孔后，冲钉能够脱离开孔装置，因此在相同时间内，能够钻开多个孔、加工多个板材，效率更高，同时由于冲钉脱离了开孔装置，因此可以把开孔后的板材送入热压罐内进行固化成型，能够应用于对质量要求更高的板材的打孔。

本发明提供的技术方案是，一种热塑性板材的开孔装置，包括电磁吸盘，所述电磁吸盘一端连接动作件，所述电磁吸盘的另一端设有安装板，同时还设有冲钉，所述电磁吸盘通电时，所述冲钉吸附于所述安装板下部，所述安装板下部还设有夹持件，所述夹持件内夹持有热塑性板材，同时还设有加热系统以加热所述热塑性板材。

本发明的一种实施方式在于，所述安装板远离所述电磁吸盘的一端面还设置有至少一个凹槽，所述凹槽的形状和大小与所述冲钉的头部的形状和大小相匹配，所述冲钉头部设于所述凹槽内时，所述冲钉不能转动。

进一步的，冲钉上部还设置有一个水平扩张部，该水平扩张部的下表面为一个环形平面，且水平扩张部的尺寸大于待打孔区域的面积。

本发明的一种实施方式在于，所述安装板下部还设置有两条滑轨，所述夹持件滑动设置于所述滑轨内部。

进一步的，所述夹持件包括上下设置的两个夹板，且两个所述夹板中部均设有至少一个开口。

进一步的，所述夹持件还包括一个手柄。

进一步的，所述加热系统设于所述滑轨上，所述加热系统包括两个加热件，所述加热件包括一个加热丝、反射聚热罩，所述反射聚热罩用于将所述加热丝发出的热进行反射；两个所述加热件相对设置于两条所述滑轨的上下两侧。

优选的，所述反射聚热罩包括一个顶盖，所述顶盖中部设有上圆环，所述上圆环上铰接设置有数个内侧反射片和外侧反射片，所述内侧反射片和所述外侧反射片间隔设置，相邻的所述内侧反射片和所述外侧反射片之间有重叠且内侧反射片设于下部；任一所述的内侧反射片底部均设置有一根次钢索，所有的所述次钢索汇聚于所述顶盖中心并形成主钢索，所述主钢索一端设于绞盘上，所述上圆环下部还固定连接有一个下圆环，所述下圆环的直径大于所述上圆环的直径，任一所述的外侧反射片上均连接有至少一根回位弹簧，所述回位弹簧的另一端连接所述下圆环。

优选的，所述加热系统还包括距离调节件，所述距离调节件包括两个六边形机构，两个所述六边形机构分别设于两条滑轨上，且所述六边形机构在其所在滑轨上的设置方式相同；所述六边形机构包括两条与所述滑轨平行的平行边、四个侧边，两条所述平行边长度相同，四条所述侧边长度相同，所述六边形机构的六条边之间均为铰接，相邻侧边之间形成的滑动铰接点均滑动设于所述滑轨上，所述滑轨上还设有控制滑动铰接点滑动的锁紧机构；所述六边形机构还包括两条与所述滑轨垂直的限位滑轨，所述限位滑轨两端均设置有限位滑槽，同一侧的侧边与所述平行边之间的铰接点分别设于限位滑轨两端的滑槽内；两个所述六边形机构的对应铰接点之间采用连接杆连接；所述加热件两端固定设于对应位置的平行边上。

本发明的一种实施方式在于，所述动作件包括气源接头，所述气源接头一端连接有气缸，所述气缸内设有活塞，所述活塞一端设有活塞杆，所述活塞杆连接所述电磁吸盘。

本发明起到的技术效果是：通过设置电磁吸盘、安装板和冲钉，通过控制电磁吸盘的通电和断电，使得冲钉能够吸附和脱离电磁吸盘，因此，其打孔速度更快、效率更高，同时对一些性能要求更高的热塑性板材，还能够将其和冲钉一起送入热压罐内进行进一步成型，应用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为安装板和冲钉的剖视结构示意图；

图4为加热件的整体结构示意图；

图5为加热件的剖视结构示意图；

图6为距离调节件结构示意图。

图中，1为电磁吸盘，2为安装板，3为冲钉，301为冲钉头部，302为水平扩张部，4为夹持件，5为气源接头，6为凹槽，7为流量调节阀，8为气缸，9为活塞杆，10为滑轨，11为手柄，12为加热系统，13为加热件，14为距离调节件，15为热塑性板材；

1301为加热丝，1302为反射聚热罩，130201为内侧反射片，130202为外侧反射片，130203为顶盖，1303为上圆环，1304为下圆环，1305为次钢索，1306为主钢索，1307为绞盘，1308为回位弹簧；

1401为六边形机构，1402为平行边，1403为侧边，1404为滑动铰接点，1405为铰接点，1406为锁紧机构，1407为限位滑轨，1408为限位滑槽，1409为连接杆。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

参见图1～图3，一种热塑性板材的开孔装置，包括电磁吸盘1，所述电磁吸盘1一端连接动作件，所述电磁吸盘1的另一端设有安装板2，同时还设有冲钉3，所述电磁吸盘1通电时，所述冲钉3吸附于所述安装板2下部，所述安装板2下部还设有夹持件4，所述夹持件4内夹持有热塑性板材15，同时还设有加热系统12以加热所述热塑性板材15。

具体的，电磁吸盘1内部设有电磁线圈，在通电的情况下，其能够产生向上的电磁力，能够吸附铁磁性材料。对于电磁吸盘1来说，对其具体结构不做限定，只要能够在通电情况下产生电磁力、断电时电磁力消失的结构，都能够用于本发明。但是，为了连接方便，电磁吸盘1上下两个面优选为平面。

在电磁吸盘1的一端还安装有安装板2，安装板2通常为铁磁性材质，通常可选用铁作为安装板2，在电磁吸盘1通电后，将安装板2磁化，从而能够将冲钉3吸附于安装板2上，因此，本领域技术人员可以知晓的是，对于冲钉3，其通常应当为铁磁性材料。同时，由于在本实施例中，冲钉3是可拆卸的设置，因此，可以设置多个冲钉3备用，同时，这些冲钉还能够组合使用，便于在热塑性板材上开出不同形状、不同尺寸的单孔或组合孔。

在一些实施例中，为了进一步将冲钉3稳定的吸附于安装板2上，在安装板2远离电磁吸盘1的一端上设有至少一个凹槽6，这些凹槽6的形状和大小与冲钉头部301的形状和大小相匹配，当需要对冲钉3进行安装时，先开启电磁吸盘1，后将冲钉头部301放置于凹槽6内，通过凹槽6对冲钉3进行进一步的限位，能够有效的增加冲钉3的安装稳定性，避免冲钉3在下行过程中脱落。同时，对于凹槽6和冲钉头部301而言，其形状优选满足以下要求：将冲钉头部301放入凹槽6内后，冲钉头部301不能在凹槽6内转动或移动。因为当冲钉头部301能够在凹槽6内自由转动时，冲钉3下行时，其位置可能发生变化，在这种情况下，即使是微小的变化，都有可能导致开孔位置发生偏移。可通过将凹槽6设置为棱锥形、棱柱形等形状实现上述目的，显而易见的，可达到上述目的的凹槽6并不限于这些形状，但都属于本发明的保护范围。

在打孔后，冲钉3需要断开与电磁吸盘1的连接，使得冲钉3留在热塑性板材15上，当冲钉3以倾斜的角度留在热塑性板材15上时，冲钉3本身的自重会对热塑性板材15的结构造成一定的影响(因为此时热塑性板材15的待打孔区域还未固化)，为了避免该影响，在一些实施例中，在冲钉3上部还设置有一个水平扩张部302，该水平扩张部302的下表面为一个环形平面，且水平扩张部302的尺寸大于待打孔区域的面积，通过该水平扩张部302，使得冲钉3在脱离电磁吸盘1时，仍然是竖直的，不会对热塑性板材15上孔的固化造成影响。在一些情况下，该水平扩张部302可与冲钉头部301集成设置使冲钉3便于开孔加工和携带。

动作件是促使电磁吸盘1、安装板2和冲钉3上下移动的部件，在本领域中，其包括有多种动作件，比如电动型动作件、气动型动作件，其都可以应用于本发明中。在本实施例中，采用气动型动作件，其主要包括以下结构：气源接头5，气源接头5的一端依次连接流量调节阀7、气缸8，在气缸8内设有活塞，活塞的一端设置有活塞杆9，活塞杆9与电磁吸盘1连接，气源接头5的另一端连接气源。通过该动作件，能够实现电磁吸盘1、安装板2和冲钉3的上下移动。同时，气动型动作件属于现有技术，在本领域较多设备上都有应用，因此对其具体结构不予赘述。

为了防止在打孔过程中热塑性板材15的位置发生变化，还设置有一个夹持件4，通过夹持件4固定热塑性板材15的位置，防止其位置发生变化。同样的，对于夹持件4来说，本领域中同样存在多种夹持件4，其均能够应用于本发明中。比如，本实施例中公开了一种夹持件4，其包括两个夹板，两个夹板中部均设置有至少一个开口，在使用时，将热塑性板材15的待开孔部位设于开口内，加热系统12可通过这些开口对热塑性板材15进行加热，同时冲钉3可通过这些开口以对热塑性板材15进行打孔。

对于夹板来说，从理论上将，只要是刚性板材制成都是可以的，但是在实际使用过程中发明人发现，对于部分内部填充有增强材料的热塑性板材15，比如纤维增强热塑性层合板，在对其进行打孔操作时，通常是将热塑性板材15内填充的纤维挤压至周围未打孔的区域，而由于此时这些纤维并未断裂。因此，还需要对热塑性板材15的打孔区域周围的区域进行加热以便纤维能够被挤压到这些区域内部，为了便于实现该操作，通过将夹板设置为导热性较好的板材，比如铜板等。

在对热塑性板材15进行打孔时，通常还应当对热塑性板材15进行加热，因此还设置有一个加热系统12，通过加热系统12可对热塑性板材15进行加热。同样的，对于加热系统12来说，本领域同样存在多种加热系统12，其均能够应用于本发明。

仅采用上述结构，即可实现本装置的目的，但是在一些实施例中，参见图1、图4、图5、图6，为了方便快捷的移动夹持件4，在安装板2下部还两条滑轨10，并将夹持件4设置于滑轨10内，便于夹持件4的移动，同时，当夹持件4设置于滑轨10内部时，为了便于操作夹持件4，还需要在夹持件4上设置一个手柄11，使夹持件4的滑动更加方便。

对于加热系统12来说，目前市面上存在很多的加热系统12，但是，对于热塑性板材15来说，若加热系统12的加热面积过大，则会使一些不必要的区域被加热，而本领域技术人员知晓的是，对于热塑性板材15而言，将其加热后，其容易发生形变，因此会导致其性能发生变化，使得这些常见的加热系统12对于部分对性能要求较高的热塑性板材15难以适用，因此，本实施例中还提出了一种加热系统12。

该加热系统12以滑轨10为支撑，设于滑轨10上；加热系统12包括两个加热件13以及一个距离调节件14，其中，加热件13用于对热塑性板材15的待开孔部位进行加热软化，距离调节件14用于调节加热件13和热塑性板材15之间的距离。

对于两个加热件13，其相对设置于两条滑轨10所在平面的上部和下部，分别用于对待开孔部位的上部和下部进行加热，使得加热速度更快、传热更均匀，且两个加热件13的结构完全相同。

加热件13包括一个加热丝1301和一个反射聚热罩1302，加热丝1301可采用常用的电加热丝或者加热效率更高的碳纤维加热丝，对其具体类型不做限定。

反射聚热罩1302包括一个顶盖130203，在顶盖130203中部设有上圆环1303，上圆环1303上铰接设置有数个内侧反射片130201和外侧反射片130202，内侧反射片130201和外侧反射片130202间隔设置，相邻的所述内侧反射片130201和所述外侧反射片130202之间有重叠且内侧反射片130201设于下部，当内侧反射片130201转动上行时，会带动外侧反射片130202同时上行。加热丝1301设于内侧反射片130201、外侧反射片130202和顶盖130203三者围成的空间内部，同时，在内侧反射片130201、外侧反射片130202和顶盖130203内表面上涂覆有一层反射涂层，能够将加热丝1301产生的热量进行反射汇聚。

任一的内侧反射片130201底部均设置有一根次钢索1305，所有的次钢索1305汇聚于顶盖130203中心并形成主钢索1306，主钢索1306一端设于绞盘1307上，上圆环1303下部还固定连接有一个下圆环1304，下圆环1304的直径大于上圆环1303的直径，任一的外侧反射片130202上均连接有至少一根回位弹簧1308，回位弹簧1308的另一端连接下圆环1304。通过绞盘1307能够控制主钢索1306的伸缩，进而能够控制次钢索1305的伸缩，进而能够控制内侧反射片130201的转动上行，从而带动外侧反射片130202的转动上行，最终使得内侧反射片130201和外侧反射片130202围成的空间变大，使得加热面积也变大；在需要减小加热面积时，通过控制绞盘1307放开主钢索1306，同时在回位弹簧1308的作用下，外侧反射片130202随内侧反射片130201同时转动下行，使得整个反射聚热罩1302收缩，进而使得加热面积变小。而要实现上述功能，要求回位弹簧1308在整个反射聚热罩1302收缩至最小时，其处于自然状态或收缩状态。

上述的加热系统12，能够从上部和下部对热塑性板材15进行加热，但是，在一些情况下，需要开设的孔的大小不同，因此，对热塑性板材15的加热系统12也应当进行相应的调节，使其能够对热塑性板材15的更大区域进行加热。因此，在本实施例中，还设置有一个距离调节件14。

距离调节件14包括两个相对设置的六边形机构1401，这两个六边形机构1401分别设于两条滑轨10上，且设置方式完全相同，特别的，六边形机构1401需要垂直于两条滑轨10所在平面。

六边形机构1401整体结构呈六边形形状，且其六条边均为铰接；六边形机构1401包括两条与滑轨10平行的平行边1402以及四条侧边1403，两条平行边1402长度相同，四条侧边1403长度相同，平行边1402和侧边1403的长度可设置为相同，也可设置为不同，这样设置使得六条边组成的六边形在一定条件下是对称结构。其中，四条侧边1403分别设置于两条平行边1402的两侧，两条相邻侧边1403之间形成滑动铰接点1404能够在滑轨10上滑动，此处所指的滑动，是指该滑动铰接点1404在其滑轨10上滑动，可通过在滑轨10上设置一个单独滑槽的方式实现。同时，在滑轨10上还设置有一个用于控制滑动铰接点1404滑动的锁紧机构1406，通过该锁紧机构1406，能够控制滑动铰接点1404的滑动，当滑动铰接点1404无需滑动时，通过锁紧机构1406进行锁紧即可。锁紧机构1406可采用现有的元宝螺栓进行实现，在需要锁紧时，扭紧元宝螺栓即可，其属于现有技术，因此对其结构不予赘述。在六边形机构1401还包括两条限位滑轨1407，该限位滑轨1407与滑轨10以及平行边1402垂直，同时，在限位滑轨1407两端分别设置有一个限位滑槽1408，与滑动铰接点1404相邻的两个铰接点1405分别设置于这两个限位滑槽1408内部，根据铰接点1405的位置，将其分别设置于上部的限位滑槽1408和下部的限位滑槽1408内。在这样的设置下，只要六边形机构1401的一个边发生了位移，那么整个六边形机构1401的形状都会发生相应的变化。

同时，由于本实施例中设置有两个六边形机构1401，为了使两个六边形机构1401在受到外力时保持一致性的动作，两个六边形机构1401对应的铰接点1405之间采用连接杆1409进行连接。从理论上将，只需要一个连接杆1409将两个铰接点1405连接即可，但是考虑到稳定性，通常需要设置多个连接杆1409，在本实施例中，设置有四个连接杆1409，这四个连接杆1409将两个六边形机构1401对应的铰接点1405进行连接。

将设于上部的反射聚热罩1302的外部两端分别与两个六边形机构1401的上部的平行边1402连接，将设于下部的反射聚热罩1302的外部两端分别与两个六边形机构1401的下部的平行边1402连接。当其中一个六边形机构1401的滑动铰接点1404滑动时，在限位滑轨1407的作用下，该六边形机构1401的两个平行边1402上下移动；而在连接杆1409的作用下，另一个六边形机构1401的两个平行边1402保持相同的移动，从而使得两个反射聚热罩1302相向或者相背移动，进而使得两个加热件13在板件待开孔区域附件的加热面积的大小得到一致调整。

使用时，采用夹持件4将热塑性板材15夹持，并将待开孔部位设于夹持件4的开口内，将夹持件4滑动至加热系统12的对应位置，根据待开孔部位的大小，启动两个加热件13，通过调节六边形机构1401使得两个加热件13的待开孔区域加热面积相同，开始对开孔部位进行加热，加热到适宜温度时，将夹持件4滑动至电磁吸盘1正下方，使电磁吸盘1提前通电并使根据所需孔型设置相应的冲钉3，启动动作件使电磁吸盘1下行，待冲钉3将热塑性板材15打孔后，使电磁吸盘1断电，同时启动动作件使电磁吸盘1上行，将冲钉3留在热塑性板材15内，置于其余地方进行成型，同时开启下一个热塑性板材15的打孔操作，以此能够重复实现加热、电磁吸盘1通电、打孔、电磁吸盘1断电留下冲钉3的操作；

若在打孔过程中，后续孔的面积改变，则可通过调节六边形机构1401高度的方式，调节加热件13与热塑性板材15的距离，同时通过绞盘1307调节加热件13的热汇聚点的大小，从而改变待开孔区域加热面积。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热塑性板材的开孔装置，其特征在于，包括电磁吸盘，所述电磁吸盘一端连接动作件，所述电磁吸盘的另一端设有安装板，同时还设有冲钉，所述电磁吸盘通电时，所述冲钉吸附于所述安装板下部，所述安装板下部还设有夹持件，所述夹持件内夹持有热塑性板材，同时还设有加热系统以加热所述热塑性板材。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装板远离所述电磁吸盘的一端还设置有至少一个凹槽，所述凹槽的形状和大小与所述冲钉的头部的形状和大小相匹配，所述冲钉头部设于所述凹槽内时，所述冲钉不能转动。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述冲钉上部还设置有一个水平扩张部，该水平扩张部的下表面为一个环形平面，且水平扩张部的尺寸大于待打孔区域的面积。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装板下部还设置有两条滑轨，所述夹持件滑动设置于所述滑轨内部。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述夹持件包括上下设置的两个夹板，且两个所述夹板中部均设有至少一个开口。

6.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述夹持件还包括一个手柄。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述加热系统设于所述滑轨上，所述加热系统包括两个加热件，所述加热件包括一个加热丝、反射聚热罩，所述反射聚热罩用于将所述加热丝发出的热量进行反射，并在一定距离条件下聚焦于一定区域；两个所述加热件相对设置于两条所述滑轨的上下两侧。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述反射聚热罩包括一个顶盖，所述顶盖中部设有上圆环，所述上圆环上铰接设置有数个内侧反射片和外侧反射片，所述内侧反射片和所述外侧反射片间隔设置，相邻的所述内侧反射片和所述外侧反射片之间有重叠且内侧反射片设于下部；任一所述的内侧反射片底部均设置有一根次钢索所有的所述次钢索汇聚于所述顶盖中心并形成主钢索，所述主钢索一端设于绞盘上，所述上圆环下部还固定连接有一个下圆环，所述下圆环的直径大于所述上圆环的直径，任一所述的外侧反射片上均连接有至少一根回位弹簧，所述回位弹簧的另一端连接所述下圆环。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述加热系统还包括距离调节件，所述距离调节件包括两个六边形机构，两个所述六边形机构分别设于两条滑轨上，且所述六边形机构在其所在滑轨上的设置方式相同；所述六边形机构包括两条与所述滑轨平行的平行边、四个侧边，两条所述平行边长度相同，四条所述侧边长度相同，所述六边形机构的六条边之间均为铰接，相邻侧边之间形成的滑动铰接点均滑动设于所述滑轨上，所述滑轨上还设有控制滑动铰接点滑动的锁紧机构；所述六边形机构还包括两条与所述滑轨垂直的限位滑轨，所述限位滑轨两端均设置有限位滑槽，同一侧的侧边与所述平行边之间的铰接点分别设于限位滑轨两端的滑槽内；两个所述六边形机构的对应铰接点之间采用连接杆连接；所述加热件两端固定设于对应位置的平行边上。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动作件包括气源接头，所述气源接头一端连接有气缸，所述气缸内设有活塞，所述活塞一端设有活塞杆，所述活塞杆连接所述电磁吸盘。

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