CN214749483U - 一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，包括：设置在底座上的弯曲应力松弛测试装置和弯曲蠕变测试装置；弯曲应力松弛测试装置包括第一测试支座、第一压头、测力传感器和驱动装置，第一待测试样置于第一测试支座上，第一压头位于第一待测试样的正上方，测力传感器一端连接所述驱动装置，另一端连接第一压头；弯曲蠕变测试装置包括有第二测试支座、第二压头、承载台、重量块和位移传感器，第二待测试样置于第二测试支座上，第二压头位于第二待测试样的正上方，承载台连接第二压头，重量块置于承载台上。本实用新型整体装置结构简单，尺寸小、占用空间小，成本低，能长时间低能耗运行，从而能够长时间大批量的测试。

Description

一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置

技术领域

本实用新型涉及实验测试设备技术领域，尤其涉及一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置。

背景技术

现有测膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变性能的设备大多是采用万能试验机，采用万能试验机进行测试存在以下缺点：

(1)万能试验机设备庞大、成本高，由于应力松弛和蠕变测试时间较长，一般要连续测几个小时到十几天不等，占用设备时间成本太高，不适合大批量测试；

(2)一般的万能试验机也不适合测试超薄(厚度小于1mm的膜片，超出常用测试标准范围)膜片试件，需要定制特定的夹具。

(3)万能测试机无法模拟测试环境，需要对其进行二次改造，改造定制比较复杂，成本高。

(4)采用万能试验机进行弯曲蠕变测试时，或者其他现有的弯曲蠕变测试装置，设备大多采用力控调节位移来保持施加作用力不变，需要实时对电机通电进行控制，能耗高，控制较复杂。

基于以上，本申请提供了解决上述技术问题的技术方案。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供了一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，能够同时测试弯曲应力松弛和弯曲蠕变，其结构简单，尺寸小，成本低，能实现大批量的测试。

本实用新型的技术方案为：

一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，包括底座，所述底座上设有弯曲应力松弛测试装置和弯曲蠕变测试装置；

所述弯曲应力松弛测试装置包括第一测试支座、第一压头、测力传感器和驱动装置，第一待测试样置于所述第一测试支座上，所述第一压头位于所述第一待测试样的正上方，所述测力传感器一端连接所述驱动装置，另一端连接所述第一压头；所述驱动装置驱动所述第一压头在预设移动范围内往复移动，并所述测力传感器检测所述第一压头在预设移动范围内往复移动对所述第一待测试样施加压力的变化；

所述弯曲蠕变测试装置包括有第二测试支座、第二压头、承载台、重量块和位移传感器，第二待测试样置于所述第二测试支座上，所述第二压头位于所述第二待测试样的正上方，所述承载台连接所述第二压头，所述重量块置于所述承载台上，推动所述第二压头向所述第二待测试样施加预定压力，通过所述位移传感器检测对所述第二待测试样施加所述预定压力后所述重量块的位移变化。

在一些实施例中，还包括有第一控制器；

所述测力传感器和所述驱动装置与所述第一控制器通信连接，所述第一控制器控制所述动装置工作以使得所述第一压头在预设移动范围内运动，所述测力传感器实时检测该过程中的压力数据并反馈给所述第一控制器；

所述位移传感器与所述第一控制器通信连接，所述位移传感器实时检测对所述第二待测试样施加所述预定压力后所述重量块的位移变化并将位移数据反馈给所述第一控制器。

在一些实施例中，所述第一测试支座、第二测试支座均包括有两相对设置的支撑座，所述第一待测试样、第二待测试样横跨在两所述支撑座上。

在一些实施例中，所述支撑座一端为安装于所述底座上的安装端，另一端为与所述第一待测试样、第二待测试样连接的固定端；所述支撑座在平行于所述第一待测试样、第二待测试样方向上的宽度，自所述安装端向所述固定端逐渐减小。

在一些实施例中，所述弯曲应力松弛测试装置还包括有置于所述第一测试支座上方的第一支架，所述驱动装置安装于所述第一支架，所述驱动装置的输出轴通过第一连接件连接所述测力传感器的一端，所述测力传感器的另一端通过第一连接轴连接所述第一压头。

在一些实施例中，所述弯曲蠕变测试装置还包括有设置在所述第二测试支座上方的第二支架，所述承载台通过第二连接轴连接所述第二压头，所述第二连接轴轴向可移动的安装在所述第二支架上。

在一些实施例中，所述第二连接轴通过直线轴承安装在所述第二支架上。

在一些实施例中，所述第二支架上还设置有防止所述承载台转动的限位结构。

在一些实施例中，所述位移传感器安装在所述第二支架上，并位于所述承载台的正上方。

在一些实施例中，所述第一压头的长度方向垂直于所述第一待测试样的长度方向，且所述第一压头位于所述第一待测试样的中心处；所述第二压头的长度方向垂直于所述第二待测试样的长度方向，且所述第二压头位于所述第二待测试样的中心处。

在一些实施例中，所述弯曲应力松弛测试装置还包括有第一环境模拟器，所述第一待测试样、第一测试支座置于所述第一环境模拟器内；所述弯曲蠕变测试装置还包括有第二环境模拟器，所述第二待测试样、第二测试支座位于所述第二环境模拟器内。

在一些实施例中，所述第一环境模拟器、第二环境模拟器均包括有用于容置模拟测试液体的容置箱，所述容置箱内设有温度传感器、加热装置和第二控制器，所述第二控制器通过所述温度传感器获取所述容置箱内的温度信息，当所述温度信息不满足预设值时，所述第二控制器控制所述加热装置加热调整，以使所述容置箱内的温度满足预设值温度值。

本实用新型提供的用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1、本实用新型提供的用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，将弯曲应力松弛测试装置和弯曲蠕变测试装置集成在一起，可进行实现弯曲应力松弛和弯曲蠕变的测试，而且整个装置结构简单，尺寸小、占用空间小，成本低，能长时间低能耗运行，从而能够长时间大批量的测试；

2、本实用新型提供的用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，弯曲蠕变测试装置用固定重量的重量块来施加压力，具有作用力稳定，结构简单等优点；

3、本实用新型提供的用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，通过第一环境模拟器、第二环境模拟器的设置来模拟第一待测试样、第二待测试样平时的使用环境，从而来提高测试结果的准确度。

附图说明

图1为本实用新型中用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置去除环境模拟容器后的结构示意图；

图2为本实用新型中用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置的结构示意图；

图3为本实用新型中述第一测试支座的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

参照图1-2，本实用新型提供了一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，包括底座2，底座2上设有弯曲应力松弛测试装置01和弯曲蠕变测试装置02。其中，弯曲应力松弛测试装置包括第一测试支座16、第一压头14、测力传感器12和驱动装置10，第一待测试样15置于第一测试支座16上，第一压头14位于第一待测试样15的正上方，测力传感器12一端连接驱动装置10，另一端连接第一压头14；驱动装置10驱动第一压头14在预设移动范围内往复移动，同时测力传感器12检测第一压头14在预设移动范围内往复移动对第一待测试样15施加压力的变化。弯曲蠕变测试装置02包括有第二测试支座25、第二压头23、承载台21、重量块8和位移传感器7，第二待测试样24置于第二测试支座25上，第二压头23位于第二待测试样24的正上方，承载台21连接第二压头23，重量块8置于承载台21上，推动第二压头23向第二待测试样24施加预定压力，通过位移传感器7检测对第二待测试样24施加预定压力后重量块8的在进行恒定的施压过程中位移变化。

本实施例提供的用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，适用于各种膜片的测试，例如可运用于制作牙齿矫治器的膜片的测试等。

本实用新型将弯曲应力松弛测试装置01和弯曲蠕变测试装置02集成在一起，可进行实现弯曲应力松弛和弯曲蠕变的测试，而且整个装置结构简单，尺寸小、占用空间小，成本低，能长时间低能耗运行，从而能够长时间大批量的测试；另外，常见的蠕变测试装置都是采用力控方式，结构和万能试验机一样，通过实时调整电机来控制作用力，实质就是力变小了控制电机往下压，力大了就往上松开，从而保持这个压力不变，这种结构控制较复杂，作用力会有波动，而本实用新型中的弯曲蠕变测试装置02用固定重量的重量块来施加压力，检测位移的变化，具有作用力稳定，结构简单等优点。

在本实施例中，整个装置还包括有第一控制器，测力传感器12和驱动装置10与第一控制器通信连接，第一控制器控制驱动装置10工作以使得第一压头14在预设移动范围内运动，测力传感器12实时检测该过程中的对第一试件的压力数据并反馈给第一控制器；位移传感器7与第一控制器通信连接，位移传感器7实时检测对第二待测试样24施加预定压力后重量块8的位移变化并将位移数据反馈给第一控制器。

进一步的，第一控制器具体可以由后台服务器、工控机等来实现，此处不做限制。

在本实施例中，如图1中所示，底座2为一面板结构，其左右侧上还分别设置有一把手1，以方便整个装置的搬运和转移；当然，在其他实施例中底座2的具体结构形式并不局限于以上所示，也可根据具体情况进行调整，此处不做限制。

在本实施例中，第一测试支座16、第二测试支座25结构相同，以第一测试支座16为例来进一步的说明。

如图3中所示，第一测试支座16包括有两相对设置的支撑座1601，第一待测试样15横跨在两支撑座1601之间，且第一待测试样15的两端分别固定在两支撑座1601上，且第一待测试样15平行于底座2。其中，支撑座1601的下端为安装于底座2上的安装端1604，上端为与第一待测试样15连接的固定端1603；支撑座1601在平行于第一待测试样15长度方向上的宽度，自安装端1604向固定端1603逐渐减小，即支撑座1601的竖向截面呈上窄下宽的梯形结构；进一步的，优选的固定端1603呈圆弧形。

支撑座1601下端设计为相对宽些，以便于其下端能够稳定的安装到底座2上；支撑座1601上端设计为相对较窄，从而使得上端圆弧形的圆角较小，待测试样受压两侧凹陷变形时能够更好的保持跨距，如果圆角较大，薄的待测试样(膜片)容易变形，待测试样与支撑座的接触点会往中间靠，从而使得跨距变小，从而导致测试不准；本实施例减小了支撑座上端的圆角，避免跨距变小，可以实现厚度小于1mm的膜片侧测试。

进一步的，支撑座1601的下端设置有弯折安装部，两支撑座1601通过弯折安装部以及螺钉固定到一安装板1602上，安装板1602再通过螺钉固定到底座2上。

进一步的，第一待测试样15的两端具体可以通过粘贴、螺钉等方式来实现固定，此处不做限制，可根据具体情况进行调整。

在本实施例中，第二测试支座25的具体结构具体参照以上描述，此处不再赘述。

在本实施例中，参见图1，弯曲应力松弛测试装置01还包括有置于第一测试支座16上方的第一支架22，第一支架22包括有垂直安装在底座2上的竖向支杆，两竖向支杆之间连接有横向支杆，横向支杆横跨在第一待测支座16的上方。驱动装置10安装在第一支架22的横向支杆上，且使得驱动装置10的输出轴垂直于底座2布置；驱动装置10的输出轴通过第一连接件11连接测力传感器12的上端，测力传感器12的下端通过第一连接轴13连接第一压头14。驱动装置10驱动输出轴沿轴向移动，从而通过第一连接件11、测力传感器12、第一连接轴13带动第一压头14在垂直于第一待测试样15的方向上移动。

其中，驱动装置10具体可以采用直线电机，当然在其他实施例中驱动装置10也可通过其他动力装置来实现，例如液压杆等，此处不做限制，只要能够实直线驱动即可。

在本实施例中，弯曲蠕变测试装置02还包括有设置在第二测试支座25上方的第二支架3，第二支架3包括有垂直安装在底座2上的竖向支杆，两竖向支杆之间连接有横向支杆，横向支杆横跨在第二测试支座25的上方。承载台21通过第二连接轴4连接第二压头23，承载台21置于横向支杆的上方，第二连接轴4穿过横向支杆后连接第二压头23，且第二连接轴3垂直于底座2并可相对于横向支杆轴向可移动。重量块8放置在承载台21上，在重量块8、承载台21以及第二连接轴4共同重力的作用下带动第二压头23在垂直于第二待测试样24的方向上移动。

进一步的，第二连接轴4通过直线轴承5安装在第二支架3的横向支杆上，具体的直线轴承5安装在横向支杆上，第二连接轴4穿设过直线轴承5；本实施例通过直线轴承5的设置，以减少第二连接轴4移动过程中与第二支架3产生的摩擦力，从而保证施加到第二压头23上重量的精准度，从而有利于提高测试的精准度。

进一步的，第二支架3的横向支杆上还设置有防止承载台21转动的限位结构，从而防止测试过程中第二压头23相对于第二待测试样24发生转动，从而影响测量的准确度。具体的，本实施例中限位结构为固定安装在第二支架3的横向支杆上的钢片9，且钢片9垂直于横向支杆设置，以使得钢片9垂直于底座2设置，承载台21的边缘上设置有一开口，钢片9伸进开口内，从而限定了承载台21转动，同时还保证开口可沿钢片9竖向移动。本实施例提供的限位结构具有结构简单等优点，当然在其他实施例中限位结构的结构形式也可根据具体情况进行调整，此处不做限制。

进一步的，位移传感器7安装在第二支架3上，并位于承载台21的正上方，具体的位移传感器7可以通过一连接支架6安装在第二支架3的竖向支杆上。进一步的，本实施例中位移传感器7采用激光位移传感器，且保证激光位移传感器的激光发射方向垂直于承载21上的重量块8。本实施例中位移传感器采用激光位移传感器，其为非接触式的测量方式，与重量块8或者承载台21不发生相接触，避免了在接触过程中，产生形变误差，从而有利于保证测量精度；当然在其他实施例中也可选用其他类型的位移传感器，此处不做限制。

在本实施例中，第一压头14的长度方向垂直于第一待测试样15的长度方向，且第一压头14位于第一待测试样15的中心处；第二压头23的长度方向垂直于第二待测试样24的长度方向，且第二压头23位于第二待测试样24的中心处。本实施例通过上述技术特征的限定，以保证测试的精准度。

在本实施例中，弯曲应力松弛测试装置01还包括有第一环境模拟器26，第一待测试样15、第一测试支座16置于第一环境模拟器16内，第一连接轴13带动第一压头14也伸进第一环境模拟器26内。弯曲蠕变测试装置02还包括有第二环境模拟器19，第二待测试样24、第二测试支座25位于第二环境模拟器19内，第二连接轴4带动第二压头23也伸进第二环境模拟器19内。本实施例通过第一环境模拟器26、第二环境模拟器19的设置来模拟第一待测试样15、第二待测试样24使用的环境，从而来提高测试结果的准确度。

具体的，第一环境模拟器26、第二环境模拟器19结构相同，均包括有用于容置模拟测试液体的容置箱，容置箱内设有温度传感器18、加热装置17和第二控制器，第二控制器通过温度传感器18获取容置箱内的温度信息，当温度信息不满足预设值时，第二控制器控制加热装置17加热调整，以使容置箱内的温度满足预设值温度值。

其中，优选的容置箱采用透明箱，以便于测试过程中对待测试样进行观察；容置箱顶部还设置有顶盖，顶盖上预留有供第一连接轴13、第二连接轴4穿设的通孔，顶盖的设置，以便于隔绝第一环境模拟器26、第二环境模拟器19与外界环境的流通。

其中，加热装置17具体可以通过直流加热棒等装置来实现，此处不做限制，可根据具体情况进行调整。

其中，第二控制器与第一控制器可设置为同一控制器，也可分别控制，此处不做限制。

下面就本实用新型提供的用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置的工作原理，作进一步的说明：

(1)弯曲应力松弛测试装置01的工作原理

首先将测力传感器12、驱动装置10通过单片机与电脑连接，以便于可实时在电脑上监测测力传感器的数值和控制驱动装置运动；

然后将膜片压切成标准矩形条状试样，获得第一待测试样15，将其放置在如图1所示的第一测试支座16上，并将第一待测试样15的两端固定在第一测试支座16上；同时，第一测试支座16和第一待测试样15置于第一环境模拟器26中，向其内倒入模拟测试液体，并保持液体恒温37℃，与人体的温度相关，也可以设置为36～38℃的范围内；

接着将测力传感器的数值置0，然后控制驱动装置10带动第一压头14缓慢向下运动，使第一压头14刚好接触到第一待测试样15为止，可通过测力传感器12判断第一压头14是否接触第一待测试样15，接触之前测力传感器数值为0，接触后大于0。然后在电脑上设置固定位移量(即预设移动范围)，电脑发送控制命令至驱动装置运动来带动第一压头14向下移动该位移量保持不动，然后实时监测记录测力传感器12的数值，就得到了该试件的弯曲应力松弛数据。

(2)弯曲蠕变测试装置02的工作原理

首先将和第二压头13固定连接的所有部件称重(承载台21、第二连接轴4、第二压头13)，添加的重量块8的重量加上第二压头13固定连接件的重量就是测试压头的压力；调节重量块8的重量，来达到预设压力；

将位移传感器7通过单片机与电脑连接，以便于可实时在电脑上监测位移传感器7的数值；

然后将膜片压切成标准矩形条状试样，获得第二待测试样24，将其放置在如图1所示的第二测试支座25上，并将第二待测试样24的两端固定在第二测试支座25上；同时，第二测试支座25和第二待测试样24置于第二环境模拟器19中，向其内倒入模拟测试液体，并保持液体恒温37℃；

将预选好的重量块8置于承载台21上，并使得第二压头13刚好接触第二待测试样24，此时第二压头13对第二待测试样24还未施加压力；

开启位移传感器7记录与重量块8的距离，可以将此时的距离置0；然后松开第二承载台21使得的第二压头13以恒定的压力压在第二待测试样24上，此过程中实时记录第二压头13往下移动的距离变化，该变化曲线就是该膜片弯曲蠕变的测试数据。

在本申请中通过测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变参数，可以知道医生为患者设置对应的矫治方案，以便选择更加合适的膜片，并提升矫治器效果。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种用于测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：底座，所述底座上设有弯曲应力松弛测试装置和弯曲蠕变测试装置；

所述弯曲应力松弛测试装置包括第一测试支座、第一压头、测力传感器和驱动装置，第一待测试样置于所述第一测试支座上，所述第一压头位于所述第一待测试样的正上方，所述测力传感器一端连接所述驱动装置，另一端连接所述第一压头；所述驱动装置驱动所述第一压头在预设移动范围内往复移动，通过所述测力传感器检测所述第一压头在预设移动范围内往复移动对所述第一待测试样施加压力的变化；

所述弯曲蠕变测试装置包括有第二测试支座、第二压头、承载台、重量块和位移传感器，第二待测试样置于所述第二测试支座上，所述第二压头位于所述第二待测试样的正上方，所述承载台连接所述第二压头，所述重量块置于所述承载台上，推动所述第二压头向所述第二待测试样施加预定压力，通过所述位移传感器检测对所述第二待测试样施加所述预定压力后所述重量块的位移变化。

2.根据权利要求1所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，还包括：第一控制器；

所述测力传感器和所述驱动装置与所述第一控制器通信连接，所述第一控制器控制所述驱动装置工作以使得所述第一压头在预设移动范围内运动，所述测力传感器实时检测该过程中的压力数据并反馈给所述第一控制器；

所述位移传感器与所述第一控制器通信连接，所述位移传感器实时检测对所述第二待测试样施加所述预定压力后所述重量块的位移变化，并将位移数据反馈给所述第一控制器。

3.根据权利要求1所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述第一测试支座、第二测试支座均包括有两相对设置的支撑座，所述第一待测试样、第二待测试样横跨在两所述支撑座上。

4.根据权利要求3所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述支撑座一端为安装于所述底座上的安装端，另一端为与所述第一待测试样、第二待测试样连接的固定端；所述支撑座在平行于所述第一待测试样、第二待测试样方向上的宽度，自所述安装端向所述固定端逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述弯曲应力松弛测试装置还包括有置于所述第一测试支座上方的第一支架，所述驱动装置安装于所述第一支架，所述驱动装置的输出轴通过第一连接件连接所述测力传感器的一端，所述测力传感器的另一端通过第一连接轴连接所述第一压头。

6.根据权利要求1所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述弯曲蠕变测试装置还包括有设置在所述第二测试支座上方的第二支架，所述承载台通过第二连接轴连接所述第二压头，所述第二连接轴轴向可移动的安装在所述第二支架上。

7.根据权利要求6所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述第二连接轴通过直线轴承安装在所述第二支架上。

8.根据权利要求6所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述第二支架上还设置有防止所述承载台转动的限位结构；所述位移传感器安装在所述第二支架上，并位于所述承载台的正上方。

9.根据权利要求1所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述第一压头的长度方向垂直于所述第一待测试样的长度方向，且所述第一压头位于所述第一待测试样的中心处；所述第二压头的长度方向垂直于所述第二待测试样的长度方向，且所述第二压头位于所述第二待测试样的中心处。

10.根据权利要求1所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述弯曲应力松弛测试装置还包括有第一环境模拟器，所述第一待测试样、第一测试支座置于所述第一环境模拟器内；所述弯曲蠕变测试装置还包括有第二环境模拟器，所述第二待测试样、第二测试支座位于所述第二环境模拟器内。

11.根据权利要求10所述的测试膜片弯曲应力松弛和弯曲蠕变的装置，其特征在于，包括：所述第一环境模拟器、第二环境模拟器均包括有用于容置模拟测试液体的容置箱，所述容置箱内设有温度传感器、加热装置和第二控制器，所述第二控制器通过所述温度传感器获取所述容置箱内的温度信息，当所述温度信息不满足预设值时，所述第二控制器控制所述加热装置加热调整，以使所述容置箱内的温度满足预设值温度值。

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