CN217971989U - 一种碳纤维丝束用收丝装置 - Google Patents

Abstract

一种碳纤维丝束用收丝装置，包括机柜，该机柜呈竖直的长方体状，在机柜底部连接设置有一机柜底座，机柜底座的下部四个角落处各自设置有底座撑脚，机柜在其侧部柜面的中间位置设置有带显示屏的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器控制了在机柜内部的收丝装置组件并显示其运作状态，待处理的碳纤维丝束从机柜上部的进丝端送入设置在机柜内部的收丝装置组件，并由收丝装置组件进行收丝。本实用新型将丝束控制在合适的张力、位置及展平状态下被卷绕成轴状，避免了背压辊的挤压，提高碳纤维的收丝质量；本实用新型保证碳纤维丝束在成卷前保持在固定位置，防止纤维打捻现象的出现，有利于展开纤维束，为下游客户提供高宽幅的碳纤维产品。

Description

一种碳纤维丝束用收丝装置

技术领域

本实用新型涉及碳纤维生产设备领域，尤其涉及一种碳纤维丝束用的收丝装置。

背景技术

碳纤维指的是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，由于碳纤维主要由碳元素组成的高性能纤维，其具有高比强度、高比模量、抗蠕变、耐摩擦、耐腐蚀、耐疲劳、热稳定性好等一系列优异性能，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料，所以碳纤维成为近年来最尖端的增强材料之一。

而碳纤维的生产过程，需经历预氧化、碳化、表面处理、上浆，最后收卷等工序，而收卷(即收丝)作为碳纤维生产的最后一道工序，同样影响着碳纤维的质量。

现有技术对碳纤维的收丝方法为：

将烘干后的碳丝经过导丝辊到达对应的收丝装置上，再通过导丝器的前后往复运动与收丝辊上的背压辊和收丝辊旋转运动的配合，同时通过卷绕的碳纤维与背压辊的挤压使碳纤维展平并均匀的卷绕进纱锭中。

但是现有技术的这种方法会使卷绕前的碳纤维上下表面同时受到挤压，很容易导致部分有缺陷、不连续的碳丝卷绕到背压辊上，且碳丝卷绕前在导丝器的作用下作前后往复运动，从而导致碳纤维丝束在卷绕过程中产生较多毛丝、劈丝、断丝和打捻收缩的现象，最终影响碳纤维的整体质量。

综上所述，现迫切需要一种新型的碳纤维丝束用收丝装置，能有效地解决碳纤维在卷绕时产生缺陷，提高碳纤维的收丝质量和收丝效率，且需要结构简单，并能对旧产线的产能提升/改造提供技术支持。

实用新型内容

为了解决现有技术下的收丝装置在收丝时碳纤维的上下表面被背压辊挤压，成卷前的卷绕过程中会产生较多毛丝、劈丝、断丝和打捻收缩的缺陷，本实用新型提供了一种碳纤维丝束用收丝装置，能有效地避免背压辊的挤压，提高碳纤维的收丝质量，且能在成卷前保持在固定位置，防止纤维打捻现象的出现，且本实用新型结构较为简单，对旧产线的改造较少，却能有效地对旧产线的产能进行提升。

本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其具体结构如下所述：

一种碳纤维丝束用收丝装置，包括机柜，其特征在于：

所述的机柜呈竖直的长方体状，在机柜底部连接设置有一机柜底座，机柜底座的下部四个角落处各自设置有底座撑脚；

所述的机柜在其侧部柜面的中间位置设置有带显示屏的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器控制了设置在机柜内部的收丝装置组件并显示其运作状态；

所述的机柜的上部一侧开口，该处为进丝端，待处理的碳纤维丝束从该进丝端送入设置在机柜内部的收丝装置组件，并由收丝装置组件进行收丝。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的收丝装置组件包括导丝轮组、收丝辊筒、张力传感器、可调节式配重装置、摆臂轴承、摆臂和限位导丝轮，其中，导丝轮组共设置有6个导丝轮，各个导丝轮通过长度相同的导丝轮支撑杆及轴承安装设置在机柜内，其具体为，第一导丝轮设置在机柜内部的上部位置，该第一导丝轮导入正对了机柜一侧的进丝端，第二导丝轮设置在机柜内部的另一侧，第三导丝轮设置在第二导丝轮的垂直下方，且该第三导丝轮的导丝轮支撑杆处设置有张力传感器，张力传感器获得经过的待处理的碳纤维丝束的张力参数并反馈至带显示屏的可编程逻辑控制器，第四导丝轮设置在第三导丝轮的右侧，在第四导丝轮的下方设置有与第四导丝轮的导丝轮支撑杆连接的可调节式配重装置，而第五导丝轮则设置在第四导丝轮的右下方，且第五导丝轮的导丝轮支撑杆为上下活动式，在第五导丝轮的右上方设置有一套接在摆臂轴承上的第六导丝轮，摆臂的一端通过齿轮与摆臂轴承连接，摆臂的另一端则设置有一限位导丝轮，在该限位导丝轮的一侧则设置有收丝辊筒；

待处理的碳纤维丝束顺序通过第一导丝轮、第二导丝轮、第三导丝轮、第四导丝轮、第五导丝轮、第六导丝轮和限位导丝轮，最后被收丝辊筒收卷。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的收丝辊筒包括缸体、伺服电机、花键轴、往复丝杆、带有滑梭的活塞杠、涨紧轴、轴套、纱卷和纸筒，其中，缸体与伺服电机通过螺栓固定在机柜的内部，伺服电机共有2台，分别设置在缸体的两侧，花键轴设置在往复丝杆的内部，且花键轴与往复丝杆同圆心，伺服电机通过皮带分别与花键轴与往复丝杆的一端连接，将花键轴与往复丝杆进行旋转运动，活塞杠的一端设置有滑梭，滑梭设置在往复丝杆外表面的螺旋形轨道上，活塞杠的另一端则与涨紧轴连接，通过往复丝杆的旋转运动带动了活塞杆沿着往复丝杆的轨道作前后往复运动，从而控制与活塞杠连接的涨紧轴连接一起做前后往复运动；而涨紧轴与轴套用螺栓固定，轴套的内表面开设有滑轨槽，而花键轴的表面则开设有滑轨，将花键轴的滑轨塞进轴套的滑轨槽，将花键轴与涨紧轴连接，涨紧轴随着活塞杠做前后往复运动的同时，涨紧轴在花键轴的带动下作旋转运动，而涨紧轴的轴身上顺序套接设置有纱卷和纸筒。

轴套内表面开设有滑轨槽，而花键轴表面开设有滑轨的设计，两者连接，在轴套与活塞杆作前后往复运动的同时，不影响涨紧轴在花键轴的带动下作旋转运动。

往复丝杆上的螺旋形轨道的螺距为30～60mm，且其换轨时的转弯过度曲线角度为50～60°，而涨紧轴往复运动与旋转运动之比为15～50次/圈。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的可调节式配重装置，通过调节其自身重量将通过第四导丝轮导入的待处理的碳纤维丝束获得张力，保持其丝束的展开状态被第五导丝轮导入。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的摆臂轴承的轴芯外端设置有一摆臂开关，该摆臂开关控制了摆臂轴承上的步进电机的启动或停止，通过步进电机控制齿轮，将通过齿轮与摆臂轴承连接的摆臂抬起，随着摆臂的抬起，其连接的限位导丝轮也随之抬起，即，控制了限位导丝轮与收丝辊筒的间距，使限位导丝轮与收丝轴保持距离，待处理的碳纤维丝束在经过第六导丝轮后，以平整展开的状态下被收丝辊筒收卷。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的收丝装置组件共有3～5个，各个收丝装置组件在机柜内由上至下顺序等间隔布置。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的各个收丝装置组件的导丝轮组的导丝轮支撑杆伸出长度不同，而属于同一个导丝轮组的各个导丝轮的导丝轮支撑杆的伸出长度则相同，其具体为，越靠近进丝端的导丝轮组的导丝轮支撑杆的伸出长度越短。

导丝轮与导丝轮支撑杆用轴承连接，导丝轮支撑杆与机柜之间用螺栓固定，越靠近进丝端的导丝轮组的导丝轮支撑杆伸出长度越短，反之，越远离进丝端的导丝轮组的导丝轮支撑杆伸出长度就越长，而同一个导丝轮组的各个导丝轮的导丝轮支撑杆伸出长度相同，这种设计使得同一个导丝轮组的各个导丝轮将导入的丝束收丝在同一截面上，而其他导丝轮组各自的导丝轮则将其所导入的的丝束收丝在其他的截面上，防止了丝束间接触、摩擦和缠绕的情况发生。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的机柜在其侧部柜面的设置有总电源开关。

根据本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的带显示屏的可编程逻辑控制器设置实时显示收丝装置组件(A)正在处理的碳纤维丝束的产品规格参数、卷绕运行参数及存储参数。

使用本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置获得了如下有益效果：

1.本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置与现有技术相比，可通过带有可调节式配重装置的导丝轮、摆臂及限位导丝轮的合理配合将丝束控制在合适的张力、位置及展平状态下被卷绕成轴状，同时避免了背压辊的挤压，从而提高了碳纤维的收丝质量；

2.本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置可以保证碳纤维丝束在成卷前保持在固定位置，从而防止纤维打捻现象的出现，有利于展开纤维束，为下游客户提供高宽幅的碳纤维产品；

3.本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置的结构简单，在车间高度允许的情况下，可通过将导丝系统与收丝系统进行合理化堆叠，可以提高单位占地面积的收丝效率，为旧生产线产能提升改造提供技术支持。

附图说明

图1为本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置的具体结构主视图；

图2为本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置的具体结构左侧视图；

图3为本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置的收丝辊筒的具体结构示意图；

图4为本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置的收丝辊筒的剖视图。

图中：1-机柜，1a-进丝端，1b-总电源开关，2-机柜底座，3-底座撑脚，4-带显示屏的可编程逻辑控制器，5-待处理的碳纤维丝束，A-收丝装置组件，A1-导丝轮组，A2-收丝辊筒，A3-张力传感器，A4-可调节式配重装置，A5-摆臂轴承，A5a-摆臂开关，A6-摆臂，A7-限位导丝轮，A11-第一导丝轮，A12-第二导丝轮，A13-第三导丝轮，A14-第四导丝轮，A15-第五导丝轮，A16-第六导丝轮，A1a-导丝轮支撑杆，A21-缸体，A22-伺服电机，A23-花键轴，A24-往复丝杆，A25a-滑梭，A25-活塞杠，A26-涨紧轴，A27-轴套，A28-纱卷，A29-纸筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效做进一步的描述。

实施例

如图1～图4所示，一种碳纤维丝束用收丝装置，包括机柜1，该机柜呈竖直的长方体状，在机柜底部连接设置有一机柜底座2，机柜底座的下部四个角落处各自设置有底座撑脚3；

机柜1在其侧部柜面的中间位置设置有带显示屏的可编程逻辑控制器4，该可编程逻辑控制器控制了设置在机柜内部的收丝装置组件A并显示其运作状态；

机柜1的上部一侧开口，该处为进丝端1a，待处理的碳纤维丝束5从该进丝端送入设置在机柜内部的收丝装置组件A，并由收丝装置组件进行收丝。

收丝装置组件A包括导丝轮组A1、收丝辊筒A2、张力传感器A3、可调节式配重装置A4、摆臂轴承A5、摆臂A6和限位导丝轮A7，其中，导丝轮组共设置有6个导丝轮，各个导丝轮通过长度相同的导丝轮支撑杆A1a及轴承安装设置在机柜内，其具体为，第一导丝轮A11设置在机柜内部的上部位置，该第一导丝轮导入正对了机柜一侧的进丝端，第二导丝轮A12设置在机柜内部的另一侧，第三导丝轮A13设置在第二导丝轮的垂直下方，且该第三导丝轮的导丝轮支撑杆处设置有张力传感器，张力传感器获得经过的待处理的碳纤维丝束的张力参数并反馈至带显示屏的可编程逻辑控制器4，第四导丝轮A14设置在第三导丝轮的右侧，在第四导丝轮的下方设置有与第四导丝轮的导丝轮支撑杆连接的可调节式配重装置，而第五导丝轮A15则设置在第四导丝轮的右下方，且第五导丝轮的导丝轮支撑杆为上下活动式，在第五导丝轮的右上方设置有一套接在摆臂轴承上的第六导丝轮A16，摆臂的一端通过齿轮与摆臂轴承连接，摆臂的另一端则设置有一限位导丝轮，在该限位导丝轮的一侧则设置有收丝辊筒；

待处理的碳纤维丝束5顺序通过第一导丝轮A11、第二导丝轮A12、第三导丝轮A13、第四导丝轮A14、第五导丝轮A15、第六导丝轮A16和限位导丝轮A7，最后被收丝辊筒A2收卷。

收丝辊筒A2包括缸体A21、伺服电机A22、花键轴A23、往复丝杆A24、带有滑梭A25a的活塞杠A25、涨紧轴A26、轴套A27、纱卷A28和纸筒A29，其中，缸体与伺服电机通过螺栓固定在机柜1的内部，伺服电机共有2台，分别设置在缸体的两侧，花键轴设置在往复丝杆的内部，且花键轴与往复丝杆同圆心，伺服电机通过皮带分别与花键轴与往复丝杆的一端连接，将花键轴与往复丝杆进行旋转运动，活塞杠的一端设置有滑梭，滑梭设置在往复丝杆外表面的螺旋形轨道上，活塞杠的另一端则与涨紧轴连接，通过往复丝杆的旋转运动带动了活塞杆沿着往复丝杆的轨道作前后往复运动，从而控制与活塞杠连接的涨紧轴连接一起做前后往复运动；而涨紧轴与轴套用螺栓固定，轴套的内表面开设有滑轨槽，而花键轴的表面则开设有滑轨，将花键轴的滑轨塞进轴套的滑轨槽，将花键轴与涨紧轴连接，涨紧轴随着活塞杠做前后往复运动的同时，涨紧轴在花键轴的带动下作旋转运动，而涨紧轴的轴身上顺序套接设置有纱卷和纸筒。

本实施例中，往复丝杆上螺旋形轨道的螺距为41.5mm，其换轨时的转弯过度曲线角度为55°。而涨紧轴往复运动与旋转运动之比为23次/圈。

可调节式配重装置A4，通过调节其自身重量将通过第四导丝轮A14导入的待处理的碳纤维丝束5获得张力，保持其丝束的展开状态被第五导丝轮A15导入。

本实施例中，可调节式配重装置A4的重量为0.25～3公斤，可通过其自身重力保持通过的待处理的碳纤维丝束的张力为0～1.5kgf，能保证丝束的展开状态。

摆臂轴承A5的轴芯外端设置有一摆臂开关A5a，该摆臂开关控制了摆臂轴承上的步进电机的启动或停止，通过步进电机控制齿轮，将通过齿轮与摆臂轴承连接的摆臂抬起，随着摆臂的抬起，其连接的限位导丝轮A7也随之抬起，即，控制了限位导丝轮与收丝辊筒A2的间距，使限位导丝轮与收丝轴保持距离，待处理的碳纤维丝束5在经过第六导丝轮A16后，以平整展开的状态下被收丝辊筒A2收卷。

本实施例中，限位导丝轮的导丝槽宽度为2cm，由可编程逻辑控制器控制的摆臂轴上的步进电机通过齿轮控制摆臂的抬起速度，从而使限位导丝轮与收丝辊筒上碳丝的外表面时刻保持2cm的距离，最终保证丝束在平整展开状态下被收卷。

收丝装置组件A共有3～5个，各个收丝装置组件在机柜1内由上至下顺序等间隔布置。

各个收丝装置组件A的导丝轮组A1的导丝轮支撑杆A1a伸出长度不同，而属于同一个导丝轮组的各个导丝轮的导丝轮支撑杆的伸出长度则相同，其具体为，越靠近进丝端(1a)的导丝轮组的导丝轮支撑杆的伸出长度越短。

本实施例中，在机柜内部由上至下安装有3组收丝装置组件A，各组收丝装置组件的导丝轮组A1的导丝轮支撑杆A1a从机柜内伸出的长度由上至下分别为10cm、20cm和30cm。

机柜1在其侧部柜面的设置有总电源开关1b。

带显示屏的可编程逻辑控制器4设置实时显示收丝装置组件A正在处理的碳纤维丝束的产品规格参数、卷绕运行参数及存储参数。

本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置与现有技术相比，可通过带有可调节式配重装置的导丝轮、摆臂及限位导丝轮的合理配合将丝束控制在合适的张力、位置及展平状态下被卷绕成轴状，同时避免了背压辊的挤压，从而提高了碳纤维的收丝质量；本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置可以保证碳纤维丝束在成卷前保持在固定位置，从而防止纤维打捻现象的出现，有利于展开纤维束，为下游客户提供高宽幅的碳纤维产品；本实用新型的一种碳纤维丝束用收丝装置的结构简单，在车间高度允许的情况下，可通过将导丝系统与收丝系统进行合理化堆叠，可以提高单位占地面积的收丝效率，为旧生产线产能提升改造提供技术支持。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请的，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种碳纤维丝束用收丝装置，包括机柜(1)，其特征在于：

所述的机柜(1)呈竖直的长方体状，在机柜底部连接设置有一机柜底座(2)，机柜底座的下部四个角落处各自设置有底座撑脚(3)；

所述的机柜(1)在其侧部柜面的中间位置设置有带显示屏的可编程逻辑控制器(4)，该可编程逻辑控制器控制了设置在机柜内部的收丝装置组件(A)并显示其运作状态；

所述的机柜(1)的上部一侧开口，该处为进丝端(1a)，待处理的碳纤维丝束(5)从该进丝端送入设置在机柜内部的收丝装置组件(A)，并由收丝装置组件进行收丝。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的收丝装置组件(A)包括导丝轮组(A1)、收丝辊筒(A2)、张力传感器(A3)、可调节式配重装置(A4)、摆臂轴承(A5)、摆臂(A6)和限位导丝轮(A7)，其中，导丝轮组共设置有6个导丝轮，各个导丝轮通过长度相同的导丝轮支撑杆(A1a)及轴承安装设置在机柜内，其具体为，第一导丝轮(A11)设置在机柜内部的上部位置，该第一导丝轮导入正对了机柜一侧的进丝端，第二导丝轮(A12)设置在机柜内部的另一侧，第三导丝轮(A13)设置在第二导丝轮的垂直下方，且该第三导丝轮的导丝轮支撑杆处设置有张力传感器，张力传感器获得经过的待处理的碳纤维丝束的张力参数并反馈至带显示屏的可编程逻辑控制器(4)，第四导丝轮(A14)设置在第三导丝轮的右侧，在第四导丝轮的下方设置有与第四导丝轮的导丝轮支撑杆连接的可调节式配重装置，而第五导丝轮(A15)则设置在第四导丝轮的右下方，且第五导丝轮的导丝轮支撑杆为上下活动式，在第五导丝轮的右上方设置有一套接在摆臂轴承上的第六导丝轮(A16)，摆臂的一端通过齿轮与摆臂轴承连接，摆臂的另一端则设置有一限位导丝轮，在该限位导丝轮的一侧则设置有收丝辊筒；

待处理的碳纤维丝束(5)顺序通过第一导丝轮(A11)、第二导丝轮(A12)、第三导丝轮(A13)、第四导丝轮(A14)、第五导丝轮(A15)、第六导丝轮(A16)和限位导丝轮(A7)，最后被收丝辊筒(A2)收卷。

3.如权利要求2所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的收丝辊筒(A2)包括缸体(A21)、伺服电机(A22)、花键轴(A23)、往复丝杆(A24)、带有滑梭(A25a)的活塞杠(A25)、涨紧轴(A26)、轴套(A27)、纱卷(A28)和纸筒(A29)，其中，缸体与伺服电机通过螺栓固定在机柜(1)的内部，伺服电机共有2台，分别设置在缸体的两侧，花键轴设置在往复丝杆的内部，且花键轴与往复丝杆同圆心，伺服电机通过皮带分别与花键轴与往复丝杆的一端连接，将花键轴与往复丝杆进行旋转运动，活塞杠的一端设置有滑梭，滑梭设置在往复丝杆外表面的螺旋形轨道上，活塞杠的另一端则与涨紧轴连接，通过往复丝杆的旋转运动带动了活塞杆沿着往复丝杆的轨道作前后往复运动，从而控制与活塞杠连接的涨紧轴连接一起做前后往复运动；而涨紧轴与轴套用螺栓固定，轴套的内表面开设有滑轨槽，而花键轴的表面则开设有滑轨，将花键轴的滑轨塞进轴套的滑轨槽，将花键轴与涨紧轴连接，涨紧轴随着活塞杠做前后往复运动的同时，涨紧轴在花键轴的带动下作旋转运动，而涨紧轴的轴身上顺序套接设置有纱卷和纸筒。

4.如权利要求2所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的可调节式配重装置(A4)，通过调节其自身重量将通过第四导丝轮(A14)导入的待处理的碳纤维丝束(5)获得张力，保持其丝束的展开状态被第五导丝轮(A15)导入。

5.如权利要求2所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的摆臂轴承(A5)的轴芯外端设置有一摆臂开关(A5a)，该摆臂开关控制了摆臂轴承上的步进电机的启动或停止，通过步进电机控制齿轮，将通过齿轮与摆臂轴承连接的摆臂抬起，随着摆臂的抬起，其连接的限位导丝轮(A7)也随之抬起，即，控制了限位导丝轮与收丝辊筒(A2)的间距，使限位导丝轮与收丝轴保持距离，待处理的碳纤维丝束(5)在经过第六导丝轮(A16)后，以平整展开的状态下被收丝辊筒(A2)收卷。

6.如权利要求1所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的收丝装置组件(A)共有3～5个，各个收丝装置组件在机柜(1)内由上至下顺序等间隔布置。

7.如权利要求6所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的各个收丝装置组件(A)的导丝轮组(A1)的导丝轮支撑杆(A1a)伸出长度不同，而属于同一个导丝轮组的各个导丝轮的导丝轮支撑杆的伸出长度则相同，其具体为，越靠近进丝端(1a)的导丝轮组的导丝轮支撑杆的伸出长度越短。

8.如权利要求1所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的机柜(1)在其侧部柜面的设置有总电源开关(1b)。

9.如权利要求1所述的一种碳纤维丝束用收丝装置，其特征在于，所述的带显示屏的可编程逻辑控制器(4)设置实时显示收丝装置组件(A)正在处理的碳纤维丝束的产品规格参数、卷绕运行参数及存储参数。

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