CN214817106U - 力流变抛光机 - Google Patents

Abstract

力流变抛光机，其包括底架；底架上设有抛光槽，抛光槽由槽底、槽外圈和槽内圈组成；抛光槽的上方对应设有运动总成；运动总成包括公转盘；公转盘上设有一组沿周向分布并可作转动的自转轴；公转盘与升降装置的升降轴通过转动副联接；升降轴上套设有导电滑环，自转轴驱动电机与导电滑环电性连接；公转盘的中部设有拨轮孔，拨轮孔的边缘沿周向设有一组传动卡块，对应的，槽内圈的外侧设有可由公转驱动电机驱动的拨轮，拨轮上设有用于和传动卡块配合的传动卡槽；升降轴与拨轮同轴设置。该设备可以实现工件表面高效、高质量的抛光，同时使用方便，可靠性高。

Description

力流变抛光机

技术领域

本实用新型涉及精密与超精密加工技术，具体涉及一种力流变抛光机。

背景技术

力流变抛光技术以具有剪切增稠特性的非牛顿流体作为基液配制抛光液，抛光过程中，抛光液和工件表面之间形成的相对运动，使非牛顿流体受到剪切作用发生剪切增稠现象(可逆变化)，其粘度急剧增大，瞬间呈现类似“固体”的特性，增强了对磨粒的把持力，在加工位置形成一个柔性“固着磨具”，可实现工件表面高效、高质量的抛光；非牛顿流体抛光液的流动特性保证了其形成的“固着磨具”能与不同曲率的曲面都保持良好的吻合度，从而能用于球形零件的抛光；同时，非牛顿流体易于获得，成本低，对环境无害。力流变抛光工艺需要依靠对应的抛光机械实现，一种兼具使用方便、工作可靠、抛光质量和抛光效率高的力流变抛光机将会推动力流变抛光技术的进一步发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种兼具使用方便、工作可靠、抛光质量和抛光效率高的力流变抛光机。该设备可以实现工件表面高效、高质量的抛光，同时使用方便，可靠性高。

本实用新型提供如下技术方案：

力流变抛光机，包括底架；所述底架上设有抛光槽，所述抛光槽由槽底、槽外圈和槽内圈组成；所述抛光槽的上方对应设有运动总成；所述运动总成包括公转盘；所述公转盘上设有一组沿周向分布并可作转动的自转轴，自转轴的上端与自转轴驱动电机传动连接，自转轴的下端设有用于联接工件夹具的联接头；所述公转盘与升降装置的升降轴通过转动副联接，所述升降轴可由升降装置的升降驱动元件驱动作升降运动；所述升降轴上套设有导电滑环，所述自转轴驱动电机与导电滑环电性连接；所述公转盘的中部设有拨轮孔，拨轮孔的边缘沿周向设有一组传动卡块，对应的，所述槽内圈的外侧设有可由公转驱动电机驱动的拨轮，拨轮上设有用于和传动卡块配合的传动卡槽；所述升降轴与所述拨轮同轴设置。

与现有技术相比，本实用新型的力流变抛光机取得了如下有益的技术效果：

(1)与工件夹具配合使用，抛光加工时，工件夹具夹持带有通孔的球形零件并与自转轴连接，抛光机上的公转盘的转动以及自转轴的转动，使由工件夹具夹持的工件在抛光槽中同时作公转和自转，与抛光槽中的抛光液形成相对运动，实现工件表面材料快速、均匀地去除，达到对工件表面的高效、高质量抛光的目的；

(2)本实用新型的力流变抛光机的公转盘可由升降装置驱动作升降，公转盘上升后，方便工件装夹和拆卸，公转盘下降后，拨轮上的传动卡槽和公转盘上的传动卡快配合，由拨轮驱动作公转运动，同时自转轴驱动电机驱动自转轴作自转运动，工件与抛光液做相对运行，实现表面材料去除，这种结构设计不仅使用方便，而且可靠性高。

作为优化方案，前述的力流变抛光机中，所述自转轴驱动电机通过带传动结构与自转轴传动连接。通过带传动驱动自转轴转动，易于实施，且一根传动带可以带动多根自转轴转动，有利于控制设备的制造成本。

作为优化方案，前述的力流变抛光机中，所述传动卡块与公转盘铰接。传动卡块和公转盘铰接，使用较为方便。

作为优化方案，前述的力流变抛光机中，所述升降装置还包括安装于底架上的龙门架，所述升降驱动元件安装于龙门架上。升降装置采用上述构造，易于实施，且可靠性高。进一步，所述升降驱动元件可以是电动丝杆。

作为优化方案，前述的力流变抛光机中，所述槽底的内部呈中空状形成A流体腔，所述A流体腔中设有A分隔条，所述A分隔条的两侧分别设有与外部连通的A循环水进口和A循环水出口；所述槽外圈的内部呈中空状形成B流体腔，所述B流体腔中设有B分隔条，所述B分隔条的两侧分别设有与外部连通的B循环水进口和B循环水出口；所述槽内圈的内部呈中空状形成C流体腔，所述C流体腔中设有 C分隔条，所述C分隔条的两侧分别设有与外部连通的C循环水进口和C循环水出口；所述A循环水出口、B循环水出口和C循环水出口经管路与循环调温装置的入口连通，对应的，所述A循环水进口、B 循环水进口和C循环水进口经管路与循环调温装置的出口连通，从而形成循环回路；所述循环回路中具有液体热交换介质，所述循环调温装置可使循环回路中的液体热交换介质循环流动并在流经循环调温装置时与外部热交换介质进行热交换。

由此，抛光时，液体热交换介质可以在循环调温装置的作用下循环流动，并在流经循环调温装置时通过与外部热交换介质进行热交换是使液体热交换介质的温度维持在一定范围内，当抛光槽中的抛光液与抛光槽内部的液体热交换介质存在温差时，抛光液与液体热交换介质进行热交换，使抛光液的温度维持在工艺要求范围内。

进一步，前述的力流变抛光机中，所述A流体腔内沿周向对应设有一组A外引流条和一组A内引流条；所述的A外引流条的外端与A 流体腔的外侧壁相抵，内端与A流体腔的内侧壁之间留有间隙；所述的A内引流条的内端与A流体腔的内侧壁相抵，外端与A流体腔的外侧壁之间留有间隙；所述A外引流条和所述A内引流条交替设置，形成A蛇形流道；所述B流体腔内沿周向对应设有一组B上引流条和一组B下引流条；所述的B上引流条的上端与B流体腔的上侧壁相抵，下端与B流体腔的下侧壁之间留有间隙；所述的B下引流条的下端与 B流体腔的下侧壁相抵，上端与B流体腔的上侧壁之间留有间隙；所述B上引流条和所述B下引流条交替设置，形成B蛇形流道；所述C 流体腔内沿周向对应设有一组C上引流条和一组C下引流条；所述的 C上引流条的上端与C流体腔的上侧壁相抵，下端与C流体腔的下侧壁之间留有间隙；所述的C下引流条的下端与C流体腔的下侧壁相抵，上端与C流体腔的上侧壁之间留有间隙；所述C上引流条和所述C 下引流条交替设置，形成C蛇形流道。由此，抛光时，液体热交换介质在抛光槽内沿蛇形流道流动，流动路径长，热交换效率高。

进一步，前述的力流变抛光机中，所述循环调温装置包括泵，以及与所述泵相连的热交换装置。循环调温装置采用该结构，易于实施，有利于推广。

进一步，前述的力流变抛光机中，连接所述循环调温装置的入口的管路上设有温度传感器，所述温度传感器通过温度反馈控制元件与泵电性连接。由此，可以根据温度传感器检测到的温度值控制泵的转速，对液体热交换介质的流量进行调节，在从抛光槽内部流出的液体人交换介质的温度处于设于设定范围内时，让泵以较低的转速运行，降低能耗；并在从抛光槽内部流出的液体热交换介质的温度超出某设定值时，控制泵以高转速运转，加速液体热交换介质的流动，从而加快与抛光液之间的热交换。

进一步，前述的力流变抛光机中，所述抛光槽的外表面由保温材料覆盖。采用保温材料覆盖抛光槽的外表面，具有防止热交换介质与抛光槽周围空气发生热交换，对液体热交换介质具有保温作用，使得其与抛光液之间的热交换效率更高。

附图说明：

图1是本实用新型的力流变抛光机的结构示意图；

图2是本实用新型的力流变抛光机中的运动总成的结构示意图；

图3是本实用新型的力流变抛光机中的拨轮的结构示意图；

图4是本实用新型中的力流变抛光液温度调控系统的结构示意图；

图5是本申请实施例中抛光槽的立体图；

图6是图5中的抛光槽另一个视角的立体图；

图7是本申请实施例中的抛光槽的侧面投影视图；

图8是本申请实施例中的抛光槽的仰视图；

图9是图8中的抛光槽的B向剖视图；

图10是图8中的抛光槽的C向剖视图；

图11是本申请实施例中的抛光槽的内部结构的立体图(拆除外层)；

图12是图11中抛光槽的内部结构另一个视角的立体图；

图13是图11中抛光槽的内部结构另一个视角的立体图；

图14是本实用新型实施例一个应用案例中的工件结构示意图；

图15是本实用新型实施例一个应用案例中的工件夹具夹持工件后的结构示意图；

图16是图15中结构的正投影视图；

图17是图16中结构的A向剖视图；

图18是图17中视图的局部放大图。

附图中标记：1-抛光槽，101-槽底、1011-A流体腔、1012-A分隔条、1013-A循环水进口、1014-A循环水出口、1015-A外引流条、 1016-A内引流条，102-槽外圈、1021-B流体腔、1022-B分隔条、1023-B 循环水进口、1024-B循环水出口、1025-B上引流条、1026-B下引流条，103-槽外圈、1031-C流体腔、1032-C分隔条、1033-C循环水进口、1034-C循环水出口、1035-C上引流条、1036-C下引流条；2-底架；3-公转盘；4-自转轴，401-联接头；5-自转轴驱动电机；6-导电滑环；7-升降装置，701-升降轴、702-升降驱动元件、703-龙门架； 8-传动卡块；9-公转驱动电机；10-拨轮，1001-传动卡槽；11-夹持轴，1101-轴肩、1102-联接座；12-上限位板，1201-上限位阶梯；13- 下限位板，1301-下限位阶梯；14-泵；15-热交换装置；16-温度传感器；17-温度反馈控制元件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本实用新型涉及的发明作进一步的说明，但并不作为对发明限制的依据。

实施例(参见图1-13)：

力流变抛光机，其包括底架2；所述底架2上设有抛光槽1，所述抛光槽1由槽底101、槽外圈102和槽内圈103组成；所述抛光槽 1的上方对应设有运动总成；所述运动总成包括公转盘3；所述公转盘3上设有一组沿周向分布并可作转动的自转轴4，自转轴4的上端与自转轴驱动电机5传动连接，自转轴4的下端设有用于联接工件夹具的联接头401；所述公转盘3与升降装置7的升降轴701通过转动副联接，所述升降轴701可由升降装置7的升降驱动元件702驱动作升降运动；所述升降轴701上套设有导电滑环6，所述自转轴驱动电机5与导电滑环6电性连接(工作时，外部电源通过导电滑环6为自转轴驱动电机5供电)；所述公转盘3的中部设有拨轮孔301，拨轮孔301的边缘沿周向设有一组传动卡块8，对应的，所述槽内圈103 的外侧设有可由公转驱动电机9驱动的拨轮10，拨轮10上设有用于和传动卡块8配合的传动卡槽1001；所述升降轴701与所述拨轮10 同轴设置。

抛光加工时，工件可以随工件夹具在装有力流变抛光液的抛光槽 1中同时作公转和自转(公转由公转盘3的转动实现，自转由自转轴 4的转动实现)，通过与力流变抛光液的剪切作用，实现工件表面的材料去除，达到表面抛光目的。

具体的，在本实施例中，所述自转轴驱动电机5通过带传动结构 (同步带)与自转轴4传动连接。自转轴4一共6根，自转轴驱动电机5一共2台，每台自转轴驱动电机5通过皮带与3根自转轴4传动连接。

具体的，在本实施例中，所述传动卡块8与公转盘3铰接。从而使传动卡块8能更容易与传动卡槽1001形成配合。

具体的，在本实施例中，所述升降装置7还包括安装于底架2 上的龙门架703，所述升降驱动元件702安装于龙门架703上；所述升降驱动元件702为电动丝杆。使用时，电动丝杆可以驱动公转盘3 上升或下降。工件装夹完成后，电动丝杆驱动公转盘3下降，使传动卡块8与拨轮10上的传动卡槽1001配合，由拨轮10带动公转盘3 作公转，抛光完成后，拨轮10停止转动，电动丝杆驱动公转盘3上升，然后将抛光完成的工件从工件夹具上拆下。

具体的，在本实施例中，所述槽底101的内部呈中空状形成A 流体腔1011，所述A流体腔1011中设有A分隔条1012，所述A分隔条1012的两侧分别设有与外部连通的A循环水进口1013和A循环水出口1014；所述槽外圈102的内部呈中空状形成B流体腔1021，所述B流体腔1021中设有B分隔条1022，所述B分隔条1022的两侧分别设有与外部连通的B循环水进口1023和B循环水出口1024；所述槽内圈103的内部呈中空状形成C流体腔1031，所述C流体腔1031 中设有C分隔条1032，所述C分隔条1032的两侧分别设有与外部连通的C循环水进口1033和C循环水出口1034；所述A循环水出口 1014、B循环水出口1024和C循环水出口1034经管路与循环调温装置的入口连通，对应的，所述A循环水进口1013、B循环水进口1023 和C循环水进口1033经管路与循环调温装置的出口连通，从而形成循环回路；所述循环回路中具有液体热交换介质，所述循环调温装置可使循环回路中的液体热交换介质循环流动并在流经循环调温装置时与外部热交换介质进行热交换。抛光槽1与循环调温装置通过管路连接形成抛光液温度调控系统，可以对抛光过程中的力流变抛光液的温度进行控制，使力流变抛光液的温度维持在符合工艺要求的范围内。(抛光过程中，工件与抛光液的剪切作用会产生热量)

具体的，在本实施例中，所述A流体腔1011内沿周向对应设有一组A外引流条1015和一组A内引流条1016；所述的A外引流条1015 的外端与A流体腔1011的外侧壁相抵，内端与A流体腔1011的内侧壁之间留有间隙；所述的A内引流条1016的内端与A流体腔1011 的内侧壁相抵，外端与A流体腔1011的外侧壁之间留有间隙；所述A外引流条1015和所述A内引流条1016交替设置，形成A蛇形流道；所述B流体腔1021内沿周向对应设有一组B上引流条1025和一组B 下引流条1026；所述的B上引流条1025的上端与B流体腔1021的上侧壁相抵，下端与B流体腔1021的下侧壁之间留有间隙；所述的 B下引流条1026的下端与B流体腔1021的下侧壁相抵，上端与B流体腔1021的上侧壁之间留有间隙；所述B上引流条1025和所述B 下引流条1026交替设置，形成B蛇形流道；所述C流体腔1031内沿周向对应设有一组C上引流条1035和一组C下引流条1036；所述的 C上引流条1035的上端与C流体腔1031的上侧壁相抵，下端与C流体腔1031的下侧壁之间留有间隙；所述的C下引流条1036的下端与 C流体腔1031的下侧壁相抵，上端与C流体腔1031的上侧壁之间留有间隙；所述C上引流条1035和所述C下引流条1036交替设置，形成C蛇形流道。

具体的，在本实施例中，槽底101、槽外圈102和槽内圈103均为双层结构，外层通过螺钉固定，内外层连接处具有密封处理(工作时，内层与抛光液接触)。双层结构中间的空隙即为流体腔，采用双层结构设计获得流体腔，易于实施，制造成本低。

具体的，在本实施例中，所述循环调温装置包括泵14，以及与所述泵14相连的热交换装置15。热交换装置15内具有两条流体通道，一条为液体热交换介质的流动通道，另一条为外部热交换介质的流动通道，工作时，泵14使液体热交换介质循环流动，液体热交换介质流入热交换装置15后与流入热交换装置15中的外部热交换介质发生热交换。

具体的，在本实施例中，热交换装置15为空水冷却器，液体热交换介质流入热交换装置15中后，与热交换装置15中的流动空气(外部热交换介质)发生热交换。

具体的，在本实施例中，连接所述循环调温装置的入口的管路上设有温度传感器16，所述温度传感器16通过温度反馈控制元件17 与泵14电性连接。工作时，温度传感器16对从抛光槽1内部流出的液体热交换介质的温度进行检测，温度反馈控制元件17根据温度传感器16的检测结果调节泵14的转速。

具体的，在本实施例中，所述抛光槽1的外表面由保温材料覆盖。保温材料可以阻止液体热交换介质与抛光槽周围空气发生热交换。

具体的，在本实施例中，液体热交换介质为水(水易于获得，且无污染，是实施本实用新型较为理想的液体热交换介质)。

在一个具体应用案例中，工艺要求将抛光液的温度控制在25± 3℃。我们将外部热交换介质的温度设定为20℃(本案例中，利用空调控制室温为20℃，实际也可以将热交换装置15上的外部热交换介质入口通过管路与空调设备的出口连接)，抛光加工时，温度传感器 16实时检测从抛光槽1内部流体腔中流出的液体热交换介质的温度，在温度传感器16检测到温度上升到27.5℃时，温度反馈控制元件17 控制泵14提高转速，加速液体热交换介质的流动，加快热交换，待温度传感器16检测到温度降到22℃后，温度反馈控制元件17控制泵14以较低的转速运转。在该案例中，力流变抛光液的温度被维持在抛光工艺所要求的25±3℃区间范围内。

上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施例的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。有必要指出的是，本申请中，热交换装置15的形式并不限于上述实施例中的空水冷却器，外部热交换介质也不限于空气(也可以是液体)，只要能够使液体热交换介质在热交换装置15中与外部热交换介质发生热交换，将液体热交换介质的温度维持在要求范围内即可。实施本实用新型时，热交换装置15可以自制，也可以直接从市场上采购合适型号的产品。

在上述应用案例中，工件为如图14所示的带有通孔的球形零件，参见图15-18，工件夹具包括夹持轴11，可以套设于夹持轴11上的上限位板12，以及可以固定于夹持轴11下端的下限位板13；所述夹持轴11上设有用于对上限位板12形成轴向限位的轴肩1101；所述夹持轴11的上端具有可与联接头401配合形成固联的联接座1102；所述上限位板12和下限位板13上设有用于限制工件径向移动的限位阶梯。

夹持状态下，夹持轴11穿过工件上的通孔，工件上端与上限位板12相抵，下端与下限位板13相抵，上限位板12与夹持轴11上的轴肩1101相抵，下限位板13与夹持轴11的下端固联(螺纹联接)，对工件形成轴向限位；同时，工件通过与上限位板12和限位板13 上的限位阶梯配合实现径向限位。具体是，所述上限位板12上设有与工件其中一端相适配的上限位阶梯1201，所述下限位板13上设有与工件另一端相适配的下限位阶梯1301。装夹完成后，上限位阶梯1201和下限位阶梯1301分别与工件的两端形成径向限位。

需要指出的是，本实用新型的力流变抛光机并不限于和上述实施例中的工件夹具配套用于抛光如图14所示的工件。工件夹具的形式根据工件确定，本实用新型的力流变抛光机可以和不同的工件夹具配套使用。

上述对本实用新型中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施例的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本实用新型的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和实施例中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本实用新型保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (9)

1.力流变抛光机，其特征在于：包括底架(2)；所述底架(2)上设有抛光槽(1)，所述抛光槽(1)由槽底(101)、槽外圈(102)和槽内圈(103)组成；所述抛光槽(1)的上方对应设有运动总成；所述运动总成包括公转盘(3)；所述公转盘(3)上设有一组沿周向分布并可作转动的自转轴(4)，自转轴(4)的上端与自转轴驱动电机(5)传动连接，自转轴(4)的下端设有用于联接工件夹具的联接头(401)；所述公转盘(3)与升降装置(7)的升降轴(701)通过转动副联接，所述升降轴(701)可由升降装置(7)的升降驱动元件(702)驱动作升降运动；所述升降轴(701)上套设有导电滑环(6)，所述自转轴驱动电机(5)与导电滑环(6)电性连接；所述公转盘(3)的中部设有拨轮孔(301)，拨轮孔(301)的边缘沿周向设有一组传动卡块(8)，对应的，所述槽内圈(103)的外侧设有可由公转驱动电机(9)驱动的拨轮(10)，拨轮(10)上设有用于和传动卡块(8)配合的传动卡槽(1001)；所述升降轴(701)与所述拨轮(10)同轴设置。

2.根据权利要求1所述的力流变抛光机，其特征在于：所述自转轴驱动电机(5)通过带传动结构与自转轴(4)传动连接。

3.根据权利要求1所述的力流变抛光机，其特征在于：所述传动卡块(8)与公转盘(3)铰接。

4.根据权利要求1所述的力流变抛光机，其特征在于：所述升降装置(7)还包括安装于底架(2)上的龙门架(703)，所述升降驱动元件(702)安装于龙门架(703)上。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的力流变抛光机，其特征在于：所述槽底(101)的内部呈中空状形成A流体腔(1011)，所述A流体腔(1011)中设有A分隔条(1012)，所述A分隔条(1012)的两侧分别设有与外部连通的A循环水进口(1013)和A循环水出口(1014)；所述槽外圈(102)的内部呈中空状形成B流体腔(1021)，所述B流体腔(1021)中设有B分隔条(1022)，所述B分隔条(1022)的两侧分别设有与外部连通的B循环水进口(1023)和B循环水出口(1024)；所述槽内圈(103)的内部呈中空状形成C流体腔(1031)，所述C流体腔(1031)中设有C分隔条(1032)，所述C分隔条(1032)的两侧分别设有与外部连通的C循环水进口(1033)和C循环水出口(1034)；所述A循环水出口(1014)、B循环水出口(1024)和C循环水出口(1034)经管路与循环调温装置的入口连通，对应的，所述A循环水进口(1013)、B循环水进口(1023)和C循环水进口(1033)经管路与循环调温装置的出口连通，从而形成循环回路；所述循环回路中具有液体热交换介质，所述循环调温装置可使循环回路中的液体热交换介质循环流动并在流经循环调温装置时与外部热交换介质进行热交换。

6.根据权利要求5所述的力流变抛光机，其特征在于：所述A流体腔(1011)内沿周向对应设有一组A外引流条(1015)和一组A内引流条(1016)；所述的A外引流条(1015)的外端与A流体腔(1011) 的外侧壁相抵，内端与A流体腔(1011)的内侧壁之间留有间隙；所述的A内引流条(1016)的内端与A流体腔(1011)的内侧壁相抵，外端与A流体腔(1011)的外侧壁之间留有间隙；所述A外引流条(1015)和所述A内引流条(1016)交替设置，形成A蛇形流道；所述B流体腔(1021)内沿周向对应设有一组B上引流条(1025)和一组B下引流条(1026)；所述的B上引流条(1025)的上端与B流体腔(1021)的上侧壁相抵，下端与B流体腔(1021)的下侧壁之间留有间隙；所述的B下引流条(1026)的下端与B流体腔(1021)的下侧壁相抵，上端与B流体腔(1021)的上侧壁之间留有间隙；所述B上引流条(1025)和所述B下引流条(1026)交替设置，形成B蛇形流道；所述C流体腔(1031)内沿周向对应设有一组C上引流条(1035)和一组C下引流条(1036)；所述的C上引流条(1035)的上端与C流体腔(1031)的上侧壁相抵，下端与C流体腔(1031)的下侧壁之间留有间隙；所述的C下引流条(1036)的下端与C流体腔(1031)的下侧壁相抵，上端与C流体腔(1031)的上侧壁之间留有间隙；所述C上引流条(1035)和所述C下引流条(1036)交替设置，形成C蛇形流道。

7.根据权利要求6所述的力流变抛光机，其特征在于：所述循环调温装置包括泵(14)，以及与所述泵(14)相连的热交换装置(15)。

8.根据权利要求7所述的力流变抛光机，其特征在于：连接所述循环调温装置的入口的管路上设有温度传感器(16)，所述温度传感器(16)通过温度反馈控制元件(17)与泵(14)电性连接。

9.根据权利要求5所述的力流变抛光机，其特征在于：所述抛光槽(1)的外表面由保温材料覆盖。

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