CN114964591A - 一种主动齿的专用扭力测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主动齿的专用扭力测试装置及其测试方法，包括机座、设置于机座上部用于放置主动齿的齿轮座、设置于齿轮座正上方用于主动齿紧固的紧固装置、用于驱动齿轮座转动实现对主动齿扭力测试的扭力测试机构和用于调节扭力测设机构扭力大小的扭力调节机构，紧固装置包括架设于齿轮座正上方的压紧组件和驱动压紧组件运动的第一驱动装置，所述扭力调节机构包括用于调节输入气压的调节机构和与调节机构电性连接的调节面板，所述扭力测设机构包括受调节机构压力调节的驱动气缸和固定设置于驱动气缸活塞杆端部的连接叉。一种主动齿的专用扭力测试装置及其测试方法具有结构简单，测试方便高效以及设备稳定性、安全性高等特点。
Description
技术领域
本发明属于扭力测试装置技术领域，具体涉及一种主动齿的专用扭力测试装置及其测试方法。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术，粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用，并且粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。
主动齿轮的性能由主动齿轮的强度决定，具体的说是由主动齿轮工作时承受的扭力决定，目前市场上采用粉末冶金的加工方式加工的双层结构主动齿轮的抗扭强度很难得到保障，在实际生产中，通常需要测试主动齿轮的扭力以便使主动齿轮适配不同的应用场合，因此亟需发明一款用于主动齿轮扭力测试的专用测试设备。
发明内容
本发明提出一种主动齿的专用扭力测试装置及其测试方法通过设计一款可以快速检测主动齿的扭力测试装置，可以方便快捷的检测主动齿第一齿轮部和第二齿轮部之间的扭力是否符合要求，有效的解决了对粉末冶金加工的主动齿轮扭力检测不方便的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种主动齿的专用扭力测试装置，包括机座、设置于机座上部用于放置主动齿的齿轮座、设置于齿轮座正上方用于主动齿紧固的紧固装置、用于驱动齿轮座转动实现对主动齿扭力测试的扭力测试机构和用于调节扭力测设机构扭力大小的扭力调节机构，所述主动齿内部为中空结构，主动齿包括第一齿轮部、设置于第一齿轮部上部的第二齿轮部和设置于第二齿轮部正方上的第三齿轮部，主动齿底部还均匀圆周分布有齿槽，所述齿轮座上表面分布有与齿槽一一对应的凸齿，所述紧固装置包括架设于齿轮座正上方的压紧组件和驱动压紧组件运动的第一驱动装置，所述扭力调节机构包括用于调节输入气压的调节机构和与调节机构电性连接的调节面板，所述扭力测设机构包括受调节机构压力调节的驱动气缸和固定设置于驱动气缸活塞杆端部的连接叉，所述连接叉与齿轮座相互铰接。
所述压紧组件包括对称设置于齿轮座两侧的支撑杆、固定设置于支撑杆顶部用于固定放置第一驱动装置的第一横杆、受第一驱动装置驱动且活动套设于支撑杆上的第二横杆和固定设置于第二横杆上的压筒组件，所述第二横杆上下两侧还设置有套设于支撑杆上用于第二横杆导向的导向环。
所述第一齿轮部为锥齿轮，第二齿轮部为固定设置于第一齿轮部上部的圆柱齿轮，第三齿轮部为固定设置于第二齿轮部上部且呈圆环形的凸起部，上述第一齿轮部、第二齿轮部和第三齿轮部同轴设置且一体成型，所述压筒组件包括固定连接于第二横杆下部的压筒和设置于第一横杆于第二横杆之间且一端固定于第一驱动装置输出轴上另一端用于连接压筒的连接件，所述压筒的内轮廓与第二齿轮部和第三齿轮部的外轮廓相适配。
所述压筒内部设置有用于压筒与主动齿分离的分离装置，分离装置为均匀布设于压筒内部且均匀分布于一虚拟圆环上的气孔，所述虚拟圆环与第三齿轮部上表面尺寸相同。
所述机座上部开设有滑槽，所述驱动气缸固定设置于一与滑槽滑动连接的滑板上部，所述滑板受一滚珠丝杠机构驱动沿滑槽方向运动，画板底部固定设置于滚珠丝杠的螺母座上，压筒内设置有可以与主动齿第二齿轮部相互啮合的啮合齿，啮合齿与压筒连接处形成啮合齿峰和啮合齿谷，所述啮合齿谷的两侧角上分别安装有高度传感器，高度传感器与滚珠丝杠的驱动电机电性连接且能控制滚珠丝杠运动，上述滚珠丝杠的传动方向、滑板的滑动方向以及驱动气缸活塞杆的伸缩方向位于同一直线上。
所述调节面板、调节机构和第一驱动装置通过一启动电路电性连接，启动电路内还设有安全保护装置，所述安全保护装置为无法通过单手启动的双开关保护装置，双开关保护装置包括与人体左手位置对应的第一保护开关和与人体右手位置对应的第二保护开关，上述第一保护开关和第二保护开关同时联通时启动电路联通。
所述齿轮座通过一连杆与连接叉相互铰接，所述连接叉与连杆的中轴线初始状态时形成的角度呈105°，连接叉与连杆的中轴线极限状态时形成的角度呈75°。
一种主动齿的专用扭力测试装置的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：首先将主动齿放置于齿轮座上部并将主动齿底部的齿槽与齿轮座上部的凸齿相互啮合，通过压筒内的高度感应装置判定压筒内啮合齿与第二齿轮部是否处于对应最佳啮合状态位置，如果未处于啮合状态通过控制器驱动滚珠丝杠运动达到最佳啮合状态；
步骤二：然后在调节面板内输入主动齿需要测试的扭力，通过扭力调节装置将输入的扭力转换成气缸的输入气压；
步骤三：使用者左手按压第一保护开关同时右手按压第二保护开关实现启动电路联通，启动电路联通后第一驱动装置驱动第二横杆向下运动直至压筒与主动齿的第二齿轮部相互啮合并下压至极限位置，然后驱动气缸活塞杆向前对主动齿进行扭力测试；
步骤四：测试完毕松开第一保护开关和第二保护开关，第二横杆回位使压筒与主动齿相互分离，如果此时压筒和主动齿仍相互连接启动分离装置使气孔内吹出高压气体将压筒与主动齿进行分离。
本发明具有以下的特点和有益效果：
1、本发明专门用于割草机机上通过粉末冶金成型的R档主动齿的扭力测试，主动齿底部啮合于一个可以旋转的齿轮座上，主动齿顶部通过一个纵向的压紧装置将主动齿进行啮合并压紧，然后在底座上设置一个扭力测设机构，扭力测设机构预设扭力后通过驱动气缸对底座进行切向推进从而实现对主动齿上部结构与下部结构之间的扭力测试，设备整体机构简单，测试方便高效；
2、本发明通过在在压筒内设置分离装置，可以有效的解决压筒和主动齿测试后两者还相互开合无法分离的问题，通过设置在压筒内的气孔内吹出高压气体将压筒与主动齿进行分离；
3、本发明通过在压筒内设高度传感器，通过压筒内的高度感应装置判定压筒内啮合齿与第二齿轮部是否处于对应最佳啮合状态位置，通过滚珠丝杠机构调整气缸的位置可以将压筒和主动齿达到最佳啮合压紧状态，该种结构还能够避免压筒与主动齿未啮合状态下压筒下压打坏主动齿或是损坏压筒内啮合齿的问题，保证了设备使用的稳定性和安全性；
4、本发明通过在启动电路内设置双开关保护装置，有效的避免了使用者单手操作设备时因操作失误造成损害，使用者操作时需双手同时按压两侧对应的保护开关才能启动设备进行工作；
5、本发明通过将齿轮座的连杆与驱动气缸活塞杆的连接叉相互铰接并且两者的中轴线呈105°，连接叉与连杆的中轴线极限状态时形成的角度呈75°，使齿轮座能够转动的角度最大为30°，可以有效的配合滚珠丝杠机构的微调。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置的结构示意图；
图2为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中压筒和主动齿的连接结构示意图；
图3为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中压筒的仰视图；
图4为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中主动齿底部的结构示意图；
图5为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中驱动气缸和滚珠丝杠机构的连接结构示意图；
图6为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中连接叉与连杆的初始状态的连接结构示意图；
图7为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中连接叉与连杆的极限状态的连接结构示意图；
图8为本发明一种主动齿的专用扭力测试装置中启动电路的结构示意图。
图中，1-机座；2-主动齿；21-第一齿轮部；22-第二齿轮部；23-第三齿轮部；24-齿槽；3-齿轮座；31-凸齿；4-紧固装置；5-扭力测试机构；6-扭力调节机构；7-压紧组件；71-支撑杆；72-第一横杆；73-第二横杆；74-压筒组件；741-压筒；742-连接件；743-气孔；75-导向环；8-第一驱动装置；9-调节机构；10-调节面板；11-驱动气缸；12-连接叉；13-滑槽；14-滑板；15-滚珠丝杠机构；16-啮合齿；161-啮合齿峰；162-啮合齿谷；17-高度传感器；18-启动电路；19-第一保护开关；20-第二保护开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1-图4所示，一种主动齿的专用扭力测试装置结构示意图、压筒和主动齿的连接结构示意图、压筒的仰视图和主动齿底部的结构示意图，一种主动齿的专用扭力测试装置，包括机座1、设置于机座1上部用于放置主动齿2的齿轮座3、设置于齿轮座3正上方用于主动齿2紧固的紧固装置4、用于驱动齿轮座3转动实现对主动齿2扭力测试的扭力测试机构5和用于调节扭力测设机构扭力大小的扭力调节机构6，主动齿2内部为中空结构，主动齿2包括第一齿轮部21、设置于第一齿轮部21上部的第二齿轮部22和设置于第二齿轮部22正方上的第三齿轮部23，该主动齿2为双层齿轮接结构，需要对第一齿轮部21和第二齿轮部22之间的扭力强度进行测试，主动齿2底部还均匀圆周分布有齿槽24，齿轮座3上表面分布有与齿槽24一一对应的凸齿31，凸齿31的纵向截面呈直角梯形的结构，紧固装置4包括架设于齿轮座3正上方的压紧组件7和驱动压紧组件7运动的第一驱动装置8，压紧组件7的运动轮路径在竖直方向上，扭力调节机构6包括用于调节输入气压的调节机构9和与调节机构9电性连接的调节面板10，通过设置有可以调节扭力大小的调节机构9可以根据不同客户对扭力强度的需求进行扭力检测，扭力测设机构包括受调节机构9压力调节的驱动气缸11和固定设置于驱动气缸11活塞杆端部的连接叉12，连接叉12与齿轮座3相互铰接，采用连接叉12和齿轮座3进行铰接的结构可以有效避免驱动气缸11在推进过程中与齿轮座3刚性碰撞造成机构损坏。
本装置专门用于割草机机上通过粉末冶金成型的R档主动齿的扭力测试，主动齿2底部啮合于一个可以旋转的齿轮座3上，主动齿2顶部通过一个纵向的压紧组件7将主动齿2进行啮合并压紧，然后在底座上设置一个扭力测设机构，扭力测设机构预设扭力后通过驱动气缸11对底座进行切向推进从而实现对主动齿2上部结构与下部结构之间的扭力测试，设备整体机构简单，测试方便高效。
压紧组件7包括对称设置于齿轮座3两侧的支撑杆71、固定设置于支撑杆71顶部用于固定放置第一驱动装置8的第一横杆72、受第一驱动装置8驱动且活动套设于支撑杆71上的第二横杆73和固定设置于第二横杆73上的压筒组件74，第二横杆73上下两侧还设置有套设于支撑杆71上用于第二横杆73导向的导向环75，采用第二横杆73配合压筒组件74并通过导向环75在支撑杆71上运动的形式既可以保证压筒741下压的位置准确度以及垂直度。
第一齿轮部21为锥齿轮，第二齿轮部22为固定设置于第一齿轮部21上部的圆柱齿轮，第三齿轮部23为固定设置于第二齿轮部22上部且呈圆环形的凸起部，上述第一齿轮部21、第二齿轮部22和第三齿轮部23同轴设置且一体成型，压筒组件74包括固定连接于第二横杆73下部的压筒741和设置于第一横杆72于第二横杆73之间且一端固定于第一驱动装置8输出轴上另一端用于连接压筒741的连接件742，压筒741的内轮廓与第二齿轮部22和第三齿轮部23的外轮廓相适配。
参照图2所示，一种主动齿的专用扭力测试装置中压筒和主动齿的连接结构示意图，压筒741内部设置有用于压筒741与主动齿2分离的分离装置，分离装置为均匀布设于压筒741内部且均匀分布于一虚拟圆环上的气孔743，虚拟圆环与第三齿轮部23上表面尺寸相同，气孔743内连通有高压气体，当扭力检测完毕后存在压筒741和主动齿2仍相互卡接的不容易分离的情况，此时可以启动分离装置使气孔743内吹出高压气体将压筒741与主动齿2进行分离。
参照图5所示，一种主动齿的专用扭力测试装置中驱动气缸和滚珠丝杠机构的连接结构示意图，机座1上部开设有滑槽13，驱动气缸11固定设置于一与滑槽13滑动连接的滑板14上部，滑板14受一滚珠丝杠机构15驱动沿滑槽13方向运动，画板底部固定设置于滚珠丝杠的螺母座上，压筒741内设置有可以与主动齿2第二齿轮部22相互啮合的啮合齿16，啮合齿16与压筒741连接处形成啮合齿峰161和啮合齿谷162，啮合齿谷162的两侧角上分别安装有高度传感器17，高度传感器17与滚珠丝杠的驱动电机电性连接且能控制滚珠丝杠运动，上述滚珠丝杠的传动方向、滑板14的滑动方向以及驱动气缸11活塞杆的伸缩方向位于同一直线上，通过在压筒741内设高度传感器17，通过压筒741内的高度感应装置判定压筒741内啮合齿16与第二齿轮部22是否处于对应最佳啮合状态位置，通过滚珠丝杠机构15调整气缸的位置可以将压筒741和主动齿2达到最佳啮合压紧状态，该种结构还能够避免压筒741与主动齿2未啮合状态下压筒741下压打坏主动齿2或是损坏压筒741内啮合齿16的问题，保证了设备使用的稳定性和安全性。
高度传感器的工作原理：
高度传感器17为红外测距原理，假设红外传感器与第二齿轮部22齿的上表面的距离为H，第二齿轮部22齿厚为的D，当两个红外光线打到主动齿2第二齿轮部22的对应齿上时测得距离均为H时为最佳啮合位置，当两个红外光线打到主动齿2上，其中一个红外传感器测到的距离为H，另一个测到的距离为H+D，或其中一个红外传感器测到的距离为H+D，另一个测到的距离为H+D，这两种情况均为非最佳啮合位置，需要转动底座使两个高度传感器17测得的距离均为H才开始下一步压紧工作。
参照图8所示，一种主动齿的专用扭力测试装置中启动电路的结构示意图，调节面板10、调节机构9和第一驱动装置8通过一启动电路18电性连接，启动电路18内还设有安全保护装置，安全保护装置为无法通过单手启动的双开关保护装置，双开关保护装置包括与人体左手位置对应的第一保护开关19和与人体右手位置对应的第二保护开关20，上述第一保护开关19和第二保护开关20同时联通时启动电路18联通，通过在启动电路18内设置双开关保护装置，有效的避免了使用者单手操作设备时因操作失误造成损害，使用者操作时需双手同时按压两侧对应的保护开关才能启动设备进行工作。
参照图6和图7所示，一种主动齿的专用扭力测试装置中连接叉与连杆的初始状态和极限状态的连接结构示意图，扭力测设机构包括受调节机构9压力调节的驱动气缸11和固定设置于驱动气缸11活塞杆端部的连接叉12，连接叉12与齿轮座3相互铰接，齿轮座3通过一连杆与连接叉12相互铰接，连接叉12与连杆的中轴线初始状态时形成的角度呈105°，连接叉12与连杆的中轴线极限状态时形成的角度呈75°，通过将齿轮座3的连杆与驱动气缸11活塞杆的连接叉12相互铰接并且两者的中轴线呈105°，连接叉12与连杆的中轴线在连接叉12推进到极限状态时形成的角度呈75°，使齿轮座3能够转动的角度最大为30°，主动齿2的第二齿轮部22上的齿将圆周均分为13等份，每两个齿之间的角度为27.69°，齿轮座3允许转动的角度略大于主动齿2两个齿之间的角度，因此齿轮座3可以有效的配合滚珠丝杠机构15的微调满足转动达到最佳啮合状态的位置。
一种主动齿的专用扭力测试装置的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：首先将主动齿2放置于齿轮座3上部并将主动齿2底部的齿槽24与齿轮座3上部的凸齿31相互啮合，通过压筒741内的高度感应装置判定压筒741内啮合齿16与第二齿轮部22是否处于对应最佳啮合状态位置，如果未处于啮合状态通过控制器驱动滚珠丝杠运动达到最佳啮合状态；
步骤二：然后在调节面板10内输入主动齿2需要测试的扭力，通过扭力调节装置将输入的扭力转换成气缸的输入气压；
步骤三：使用者左手按压第一保护开关19同时右手按压第二保护开关20实现启动电路18联通，启动电路18联通后第一驱动装置8驱动第二横杆73向下运动直至压筒741与主动齿2的第二齿轮部22相互啮合并下压至极限位置，然后驱动气缸11活塞杆向前对主动齿2进行扭力测试；
步骤四：测试完毕松开第一保护开关19和第二保护开关20，第二横杆73回位使压筒741与主动齿2相互分离，如果此时压筒741和主动齿2仍相互连接启动分离装置使气孔743内吹出高压气体将压筒741与主动齿2进行分离。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种主动齿的专用扭力测试装置，包括机座、设置于机座上部用于放置主动齿的齿轮座、设置于齿轮座正上方用于主动齿紧固的紧固装置、用于驱动齿轮座转动实现对主动齿扭力测试的扭力测试机构和用于调节扭力测设机构扭力大小的扭力调节机构，其特征在于：所述主动齿内部为中空结构，主动齿包括第一齿轮部、设置于第一齿轮部上部的第二齿轮部和设置于第二齿轮部正方上的第三齿轮部，主动齿底部还均匀圆周分布有齿槽，所述齿轮座上表面分布有与齿槽一一对应的凸齿，所述紧固装置包括架设于齿轮座正上方的压紧组件和驱动压紧组件运动的第一驱动装置，所述扭力调节机构包括用于调节输入气压的调节机构和与调节机构电性连接的调节面板，所述扭力测设机构包括受调节机构压力调节的驱动气缸和固定设置于驱动气缸活塞杆端部的连接叉，所述连接叉与齿轮座相互铰接。
2.根据权利要求1所述的一种主动齿的专用扭力测试装置，其特征在于：所述压紧组件包括对称设置于齿轮座两侧的支撑杆、固定设置于支撑杆顶部用于固定放置第一驱动装置的第一横杆、受第一驱动装置驱动且活动套设于支撑杆上的第二横杆和固定设置于第二横杆上的压筒组件，所述第二横杆上下两侧还设置有套设于支撑杆上用于第二横杆导向的导向环。
3.根据权利要求2所述的一种主动齿的专用扭力测试装置，其特征在于：所述第一齿轮部为锥齿轮，第二齿轮部为固定设置于第一齿轮部上部的圆柱齿轮，第三齿轮部为固定设置于第二齿轮部上部且呈圆环形的凸起部，上述第一齿轮部、第二齿轮部和第三齿轮部同轴设置且一体成型，所述压筒组件包括固定连接于第二横杆下部的压筒和设置于第一横杆于第二横杆之间且一端固定于第一驱动装置输出轴上另一端用于连接压筒的连接件，所述压筒的内轮廓与第二齿轮部和第三齿轮部的外轮廓相适配。
4.根据权利要求3所述的一种主动齿的专用扭力测试装置，其特征在于：所述压筒内部设置有用于压筒与主动齿分离的分离装置，分离装置为均匀布设于压筒内部且均匀分布于一虚拟圆环上的气孔，所述虚拟圆环与第三齿轮部上表面尺寸相同。
5.根据权利要求3或4所述的一种主动齿的专用扭力测试装置，其特征在于：所述机座上部开设有滑槽，所述驱动气缸固定设置于一与滑槽滑动连接的滑板上部，所述滑板受一滚珠丝杠机构驱动沿滑槽方向运动，画板底部固定设置于滚珠丝杠的螺母座上，压筒内设置有可以与主动齿第二齿轮部相互啮合的啮合齿，啮合齿与压筒连接处形成啮合齿峰和啮合齿谷，所述啮合齿谷的两侧角上分别安装有高度传感器，高度传感器与滚珠丝杠的驱动电机电性连接且能控制滚珠丝杠运动，上述滚珠丝杠的传动方向、滑板的滑动方向以及驱动气缸活塞杆的伸缩方向位于同一直线上。
6.根据权利要求1-4种任一权利要求所述的一种主动齿的专用扭力测试装置，其特征在于：所述调节面板、调节机构和第一驱动装置通过一启动电路电性连接，启动电路内还设有安全保护装置，所述安全保护装置为无法通过单手启动的双开关保护装置，双开关保护装置包括与人体左手位置对应的第一保护开关和与人体右手位置对应的第二保护开关，上述第一保护开关和第二保护开关同时联通时启动电路联通。
7.根据权利要求1-4种任一权利要求所述的一种主动齿的专用扭力测试装置，其特征在于：所述齿轮座通过一连杆与连接叉相互铰接，所述连接叉与连杆的中轴线初始状态时形成的角度呈105°，连接叉与连杆的中轴线极限状态时形成的角度呈75°。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的一种主动齿的专用扭力测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：首先将主动齿放置于齿轮座上部并将主动齿底部的齿槽与齿轮座上部的凸齿相互啮合，通过压筒内的高度感应装置判定压筒内啮合齿与第二齿轮部是否处于对应最佳啮合状态位置，如果未处于啮合状态通过控制器驱动滚珠丝杠运动达到最佳啮合状态；
步骤二：然后在调节面板内输入主动齿需要测试的扭力，通过扭力调节装置将输入的扭力转换成气缸的输入气压；
步骤三：使用者左手按压第一保护开关同时右手按压第二保护开关实现启动电路联通，启动电路联通后第一驱动装置驱动第二横杆向下运动直至压筒与主动齿的第二齿轮部相互啮合并下压至极限位置，然后驱动气缸活塞杆向前对主动齿进行扭力测试；
步骤四：测试完毕松开第一保护开关和第二保护开关，第二横杆回位使压筒与主动齿相互分离，如果此时压筒和主动齿仍相互连接启动分离装置使气孔内吹出高压气体将压筒与主动齿进行分离。
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