DE102009029894A1 - Bodenbearbeitungswerkzeug - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungswerkzeug für eine landwirtschaftliche Maschine, insbesondere Pflugspitze, Pflugschar oder Grubberspitze mit einem Träger, der einen Schneidbereich mit einer Schneidkante aufweist, wobei im Schneidbereich ein oder mehrere Hartstoffelemente angeordnet sind.
- Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Ausführungsvarianten von Pflugscharen und Grubberwerkzeugen bekannt. Traditionell werden beispielsweise Pflugschare aus einem Eisenmaterial geschmiedet. Dabei musste der Werkstoff so beschaffen sein, dass er ausreichend zäh ist, damit er bei stoßartigen Belastungen, beispielsweise durch einen auftreffenden Stein nicht bricht. Zudem war eine ausreichende Härte gefordert, um dem abrasiven Verschleiß zu widerstehen. Da diese Eigenschaften nicht immer optimal gepaart auftreten, wurden im Schneidbereich des Trägers Schneidelemente aus Hartstoff, beispielsweise aus Hartmetall aufgebracht.
- Damit konnte eine Standzeitverlängerung erreicht werden. Ein Ausfall tritt bei solchen Werkzeugformen meist dann ein, wenn infolge des abrasiven Angriffs des abgetragenen Materials das Trägermaterial im Bereich hinter dem Hartstoffelement ausgewaschen wird. Dann fehlt die erforderliche Abstützung und das Hartstoffelement bricht ab.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bodenbearbeitungswerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine optimierte Standzeit aufweist.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Hartstoffelement ein Schneidelement ist, das zumindest einen Teil der Schneidkante bildet.
- Erfindungsgemäß wird die Funktion des Hartstoffelementes erweitert und seine Geometrie so gestaltet, dass es auch die Schneidkante bildet. Damit wird eine deutliche Standzeitverlängerung erreicht. Zudem wird der Auswaschungseffekt infolge des abrasiven Angriffs des abgetragenen Materials deutlich verringert. Eine weitere Verbesserung lässt sich dabei dann erreichen, wenn vorgesehen ist, dass das Schneidelement ein Befestigungsstück aufweist, das in Vorschubrichtung gerichtet ist, und dass entgegengesetzt zur Vorschubrichtung abstehend ein Ansatz an dem Schneidelement angeformt ist. Mit dem Ansatz kann der an die Schneidkante anschließende Bereich des Trägers abgedeckt und vor Auswaschung geschützt werden. Dies führt zusätzlich zu einer deutlichen Standzeiterhöhung. Zudem wird dabei der Vorteil erreicht, dass die Standzeiten des Schneidelementes und des Trägers aufeinander abgestimmt werden können. Damit lässt sich der erforderliche Materialeinsatz für das teure Hartstoffmaterial optimieren.
- Wenn vorgesehen ist, dass der Träger im Schneidbereich eine Aufnahme aufweist, in der das Schneidelement mit dem Befestigungsstück stoffschlüssig festgelegt ist, und dass das Schneidelement eine Ableitfläche aufweist, die oberflächenbündig in die Vorderseite des Trägers übergeht, dann kann ein guter Abfluss des abgetragenen Materials gewährleitstet werden. Das Schneidelement kann mit dem Träger beispielsweise verlötet oder verklebt werden.
- Die Schneidelemente sind in der Aufnahme geschützt untergebracht.
- Eine besonders bevorzugte Erfindungsausgestaltung ist derart, dass das Schneidelement die gerundete Schneidkante bildet. Die gerundete Schneidkante sorgt für einen guten Werkzeugeingriff in den Boden, wobei aufgrund der Werkstoffeigenschaften des Hartwerkstoffes beispielsweise Hartmetall ein Nachschärfeeffekt und der Schutz vor Ausbruch eintritt, was für gleich bleibende Arbeitsergebnisse sorgt.
- Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Verrundungsradius der Schneidkante im Bereich zwischen 0,1 mm und 15 mm liegt. Bei diesen Geometrien erfolgt ein scharfkantiger Werkzeugeingriff, wobei gleichzeitig die Gefahr eines Schneidenbruchs minimiert ist und bei Hartmetall ein optimaler Nachschärfeeffekt stattfindet.
- Um die erforderliche Eingriffskraft und mithin die Antriebsleistung der Zugmaschine möglichst zu minimieren und den Eingriffswinkel des Werkzeuges sicher zu stellen kann es vorgesehen sein, dass das Schneidelement entgegengesetzt zur Vorschubrichtung eine gegenüber der Vorschubrichtung geneigte Freifläche bildet.
- Besonders gute Ergebnisse haben sich über die gesamte Standzeit des Schneidelementes dann gezeigt, wenn vorgesehen ist, dass die Freifläche im Bereich zwischen α = 20° bis α = 70° gegenüber der Vorschubrichtung geneigt ist.
- Eine einfache Werkzeuggeometrie ergibt sich dadurch, dass die gerundete Schneidkante einen Übergang zwischen einer vorderseitigen Schneidfläche und der rückseitigen Freifläche bildet.
- Eine besonders bevorzugte Erfindungsvariante ist dergestalt, dass das Schneidelement mit einem Stützabschnitt des Ansatzes auf einer Gegenfläche des Trägers abgestützt ist. Auf diese Weise entsteht eine verbesserte Kraftableitung in den Träger. Damit wird eine weiter materialoptimierte Geometrie des Schneidelementes möglich.
- Um das Bodenbearbeitungswerkzeug einfach fertigen zu können, ist es denkbar, dass der Träger im Schneidbereich eine Ausnehmung in Form einer Ausfräsung aufweist, in der das oder die Schneidelemente aufgenommen sind.
- Wenn vorgesehen ist, dass zwei oder mehrere Schneidelemente zumindest einen Teil der Schneidkanten bilden, wobei die Schneidelemente quer zur Vorschubrichtung nebeneinander angeordnet sind, dann werden über die Aufteilung der Schneidkante auf mehrere Elemente die Spannungen im Hartmetall verringert und damit das Bruchrisiko des Hartmetalls deutlich verringert.
- Ein zusätzlicher Verschleißschutz kann dadurch erreicht werden, dass im Bereich der Vorderseite des Trägers eine oder mehrere Hartstoffabdeckungen angeordnet sind.
- Dabei ist es vorteilhaft, dass die Hartstoffabdeckungen in Ausnehmungen des Trägers eingesetzt sind. Die Hartstoffabdeckungen sind in den Ausnehmungen gegen den Angriff von Querkräften des abgetragenen Materials geschützt.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in perspektivischer Frontansicht eine als Bearbeitungswerkzeug ausgebildete Pflugschar, -
2 eine der1 entnommene Detaildarstellung in Seitenansicht und im Schnitt, -
3 die Pflugschar gemäß1 in Ansicht von hinten, -
4 ein Schneidelement in perspektivischer Rückansicht, -
5 das Schneidelement gemäß4 in Seitenansicht, -
6 das Schneidelement gemäß4 in Ansicht von hinten, -
7 eine weitere Ausgestaltung einer Pflugschar in perspektivischer Frontansicht, -
8 die Pflugschar gemäß7 in Seitenansicht, -
9 eine dritte Ausgestaltungsvariante einer Pflugschar in perspektivischer Frontansicht, -
10 eine Detaildarstellung der Pflugschar gemäß9 in Seitenansicht und im Schnitt, -
11 die Pflugschar gemäß9 in perspektivischer Rückansicht, -
12 eine perspektivische Frontansicht einer Grubberspitze, -
13 eine Detaildarstellung der Grubberspitze gemäß12 in Seitenansicht und im Schnitt, -
14 die Grubberspitze gemäß12 in perspektivischer Rückansicht und -
15 bis37 verschiedene Ausführungsvarianten eines Schneidelementes -
1 zeigt eine Pflugspitze mit einem Träger10 als Schmiede-, Brenn-, Sinterstahl-, Gussteil o. ä., bestehend aus einem zähelastischen Werkstoff. Der Träger10 weist eine Vorder- und eine Rückseite11 ,12 auf und ist von zwei Befestigungsaufnahmen durchbrochen, die zur Befestigung an einem Pflug dienen. Am unteren freien Ende des Trägers10 ist ein Schneidbereich14 gebildet, dessen Gestaltung der2 näher entnehmbar ist. Wie diese Darstellung veranschaulicht, besitzt der Träger10 einen Ansatz14.1 , der zungenförmig das freie Ende des Trägers10 bildet. Im Bereich der Vorderseite11 bildet der Ansatz14.1 eine Ausnehmung14.2 in Form einer Ausfräsung. Dabei bildet die Ausnehmung14.2 eine ebene in Vorschubrichtung gerichtete Auflagefläche für Schneidelemente20 . - Die Gestaltung des Schneidelementes
20 lässt sich näher den4 bis6 entnehmen. Das Schneidelement20 ist im Wesentlichen L-förmig ausgestaltet und weist ein schenkelartiges Befestigungsstück21 auf, an das im Winkel ein Ansatz22 anschließt. Dabei steht der Ansatz22 rückseitig, also entgegengesetzt zur Vorschubrichtung V an dem Befestigungsstück21 ab. - Der Ansatz
22 hat einen Stützabschnitt22.1 in Form einer ebenen Fläche. Diese steht im Winkel zu einer rückseitigen Anlagefläche21.1 des Befestigungsstückes21 . Vorzugsweise schließen die Anlagefläche21.1 und der Stützabschnitt22.1 zur optimierten Kraftableitung einen Winkel im Bereich zwischen 120° und 10° ein. Das Befestigungsstück21 bildet frontseitig eine ebene Ableitfläche21.2 , die in eine Schneidfläche22.4 des Ansatzes22 bündig übergeht. Die Schneidfläche22.4 ihrerseits geht in eine Schneidkante22.3 über. Die Schneidkante22.3 bildet einen Übergangsbereich zwischen der Schneidfläche22.4 und einer rückseitigen Freifläche22.2 . Die Freifläche22.2 steht im Winkel zu der Schneidfläche22.4 , wobei für die Schneidkante bei fortschreitendem Verschleiß ein zuverlässiger Nachschärfeeffekt dann erreicht werden kann, wenn der Winkel im Bereich zwischen 0° und 179° gewählt ist. Der Verrundungsradius der Schneidkante22.3 ist geeignet gewählt, um bei ausreichender Schneidstabilität einen scharfen Werkzeugeingriff zu gewährleisten. - Wie
6 erkennen lässt, hat das Schneidelement20 die Form eines Parallelogramms. Dabei wird ein Mittenbereich M und zwei Seitenbereiche S gebildet. Im vorliegenden Beispiel sind die Seitenbereiche S derart an den Mittenbereich M angeschlossen, dass zwischen der oberen horizontalen Begrenzungslinie der Schneidkante22.3 und einer Schneidenfläche23.1.1 bzw.23.1.2 ein Schneidwinkel im Bereich zwischen α > = 90 und < 150° eingeschlossen wird. Diese Schneidwinkel sind besonders für die Bodenbearbeitung optimal. - Wie die
1 erkennen lässt, sind zur Ausbildung des Schneidbereichs14 vier Schneidelemente20 quer zu Vorschubrichtung V nebeneinander liegend in die Ausnehmung14.2 eingelötet. Dabei liegt das Befestigungsstück21 mit seiner Anlagefläche21.1 auf der ebenen Frontfläche der Ausnehmung14.2 auf. Die Ableitfläche21.2 geht bündig in die Vorderseite11 des Trägers10 über. Die Ausnehmung14.2 ist so ausgebildet, dass die Befestigungsstücke21 aller Schneidelemente20 vollflächig unterfangen sind. Die Ansätze22 liegen mit ihren Stützabschnitten22.1 auf der freien Stirnseite der Ansätze14.1 zur optimierten Befestigung unter Vermittlung von Lotmaterial auf, so dass sich eine Abstützung und gleichzeitig ein Kantenschutz und Schutz vor Auswaschung ergibt. - In den
7 und8 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante einer Pflugschar gezeigt. Diese weist prinzipiell einen ähnlichen Aufbau wie die Pflugschar gemäß1 bis3 auf, weshalb auf die obigen Ausführungen verwiesen und nur auf die Unterschiede eingegangen werden muss. Im Schneidbereich14 kommen drei nebeneinander angeordnete Schneidelemente20 gemäß4 bis6 zum Einsatz. Wie8 erkennen lässt, weist die Rückseite12 des Trägers10 eine Anschlussfläche14.3 auf, die winklig zur Ausnehmung14.2 und vorzugsweise entsprechend dem Winkel der Freifläche22.2 des Schneidelementes20 angestellt ist. - Auf diese Weise ergibt sich eine Verdickung und damit Aussteifung des Ansatzes
14.1 . Zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften sind in die Vorderseite11 Ausnehmungen15 eingearbeitet und in diese Hartstoffabdeckungen30 , bestehend aus Hartmetall oder einem anderen härteren Werkstoff befestigt durch Löten, Kleben o. ä.. Dabei gehen die Hartstoffabdeckungen30 oberflächenbündig in die Vorderseite11 über. - Die
9 bis11 zeigen eine weitere Ausgestaltung einer Pflugschar. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die übereinstimmenden Merkmale der Pflugschare gemäß1 bis3 bzw.7 und8 verwiesen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. - Wie die
9 erkennen lässt, ist der Ansatz14.1 und damit die Ausnehmung14.2 winklig ausgestaltet. In diese Ausnehmung14.2 sind beginnend von dem in Vorschubrichtung V gesehenen vorderen Schneidbereich zunächst ein Schneidelement20 gemäß4 bis6 , dann ein Übergangselement24 , anschließend wieder drei Schneidelemente20 gemäß4 bis6 und abschließend ein Endstück25 eingelötet. - Die
12 bis14 zeigen als Bodenbearbeitungswerkzeug eine Grubberspitze. Dieser weist wieder einen Träger10 mit Vorder- und Rückseite11 und12 sowie Befestigungsaufnahmen13 auf. Der Träger10 ist pfeilförmig ausgestaltet und hat einen abstehenden Schneidenträger16 , an den sich seitlich zwei Ausleger17 anschließen. Der Schneidenträger16 ist im Bereich seines freien Endes wieder mit einem Schneidelement20 belegt, das in eine Ausnehmung14.2 eingelötet oder eingeklebt o. a. ist. - Das Schneidelement
20 entspricht im Wesentlichen der Gestaltung des Schneidelementes20 gemäß4 bis6 , wobei jedoch keine parallelogrammartige Geometrie, sondern eine zur Mittelquerebene symmetrische Gestalt mit zwei zueinander parallelen Seiten23.1 ,23.2 gewählt ist. - Der Ansatz
22 ist ebenfalls leicht verändert und erstreckt sich weniger weit entgegengesetzt zur Vorschubrichtung als der Ansatz22 gemäß4 bis6 . - Zur Panzerung der Ausleger
17 sind diese in ihren an den Schneidenträger16 anschließenden Kantenbereichen mit aufgelöteten oder aufgeklebten o. ä. Hartstoffabdeckungen versehen. - In
15 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante eines Schneidelementes20 dargestellt. Dabei ist das Schneidelement20 im Bereich seines Stützabschnitts22.1 und seiner Anlagefläche21.1 mit Vorsprüngen26 und eingetieften Ausnehmungen27 versehen. - Die Vorsprünge
26 dienen dabei zum formschlüssigen Eingriff in korrespondierende Ausnehmungen des Trägers10 . In die Ausnehmungen27 sind Vorsprünge des Trägers10 formschlüssig eingesetzt. Auf diese Weise ergibt sich eine stabile, da formschlüssige, Festlegung des Schneidelementes20 am Träger10 . Zudem kann das Schneidelement20 bei der Fertigung passgenauer gegenüber dem Träger10 ausgerichtet werden. Beim Befestigen (Löten, Kleben etc.) ist weiterhin ein Verschieben des Schneidelementes20 in Formschlussrichtung unterbunden. Die Ausnehmungen27 können, wie in15 dargestellt, zur vereinfachten Montage gestuft oder sich zum Tragteil70 kontinuierlich erweiternd ausgestaltet sein. - Die
16 bis18 zeigen eine weitere Ausgestaltungsvariante eines Schneidelementes20 . Dieses weist wieder ein Befestigungsstück21 mit einem Ansatz22 auf und ähnelt prinzipiell dem Werkzeugaufbau gem.4 bis6 . - Wie die
17 und18 veranschaulichen, die das Schneidelement20 im Schnitt zeigen, verändert sich die Querschnittsgestaltung des Schneidelementes20 kontinuierlich, wobei die Materialstärke des Befestigungsstückes21 und des Ansatzes in16 von links nach rechts gesehen zunimmt. Dies wird in den17 und18 durch die Materialstärkenangaben t1–t4 veranschaulicht. Dabei gilt t3 > t1 und t4 > t2. - In den
19 bis23 sind weitere Querschnittsformen für Schneidelemente mit einem Befestigungsstück21 und einem Ansatz22 gezeigt. -
19 veranschaulicht nochmals die gerundete Schneidkante22.3 , die beispielsweise einen Radius im Bereich zwischen 0,1 und 10 mm aufweisen kann. Der Stützabschnitt22.1 ist vorliegend konvex gewölbt. -
20 zeigt, dass anstelle der einen gerundeten Schneidkante22.3 auch eine aus Polygonabschnitten zusammengesetzte Schneidkante22.3 verwendet sein kann. Diese hat für raue Betriebsbedingungen eine größere Bruchstabilität. - Gemäß
21 und22 kann die Vorderseite des Schneidelementes20 einen konkaven Bereich aufweisen, der für einen scharfkantigen Werkzeugeingriff in die Schneidkante22.3 übergeht. -
22 zeigt, dass der eingeschlossene Winkel zwischen dem Stützabschnitt22.1 und der Anlagefläche21.1 auch abweichend von 90° sein kann. Ausreichend gute Kraftüberleitungen zwischen dem Schneidelement20 und dem Träger10 sind bei Winkelbereichen zwischen 15° und 170° gegeben. -
23 veranschaulicht, dass das Befestigungsstück21 auch einen konvex gewölbten Frontseitenbereich bildet. Dadurch ergibt sich eine größere Materialstärke, was zu größerer Stabilität und Verscheißstandzeit führt. - In den
24 bis26 sind mögliche Ausgestaltungen der Kontaktzone zwischen dem Träger10 und dem Scheidelement20 gezeigt. Die Kontaktzone wird dabei von dem Stützabschnitt21.1 und der zugeordneten Fläche der Ausnehmung14.2 und/oder dem Stützabschnitt22.1 und der zugeordneten Stirnfläche des Trägers10 gebildet. Wie die Zeichnungen zeigen, wird die Kontaktzone von (formschlüssig) ineinander zahnenden Vorsprüngen26 und Aufnahme27 gebildet. Die Vorsprünge26 und Aufnahmen27 sind dabei spiegelbildlich gestaltet. - In den
27 bis37 sind weitere Varianten von Schneidelementen20 gezeigt, wobei diese Schneidelemente20 jeweils in ihrer Draufsicht variierende Gestaltungen aufweisen. - Gemäß
27 ist die Schneidkante22.3 konvex gerundet. Sie kann gem.28 auch mit Zacken ausgeführt sein. Nach29 ist die Schneidkante mit zwei konkaven Bereichen ausgestattet oder nach30 polygonförmig. -
31 und32 zeigen eine giebelartige Dachform der Schneidkante22.3 . - Die
33 bis37 veranschaulichen, dass die seitlichen Flanken des Schneidelementes20 konvex (33 ), konkav (34 ) oder pyramidenartig ausgebildet sein können. -
36 und37 zeigen parallele Flanken.
Claims (14)
- Bodenbearbeitungswerkzeug für eine landwirtschaftliche Maschine, insbesondere Pflugschar oder Grubberspitze mit einem Träger (
10 ), der einen Schneidbereich (14 ) mit einer Schneidkante aufweist, wobei im Schneidbereich (14 ) ein oder mehrere Hartstoffelemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartstoffelement ein Schneidelement (20 ) ist, das zumindest einen Teil der Schneidkante bildet. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (
20 ) ein Befestigungsstück (21 ) aufweist, das in Vorschubrichtung (V) gerichtet ist, und dass entgegengesetzt zur Vorschubrichtung abstehend ein Ansatz (22 ) an dem Schneidelement (20 ) angeformt ist. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (
10 ) im Schneidbereich (14 ) eine Aufnahme (14.2 ) aufweist, in der das Schneidelement (20 ) mit dem Befestigungsstück (21 ) stoffschlüssig festgelegt ist, und dass das Schneidelement (20 ) eine Ableitfläche (22.4 ) aufweist, die oberflächenbündig oder über diese vorstehend in die Vorderseite (11 ) des Trägers (10 ) übergeht. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (
20 ) die gerundete Schneidkante (22.3 ) bildet. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verrundungsradius der Schneidkante (
22.3 ) im Bereich zwischen 0,1 mm und 15 mm liegt. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (
20 ) entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (V) eine gegenüber der Vorschubrichtung (V) geneigte (Neigungswinkel α) Freifläche (22.2 ) bildet. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Freifläche (
22.2 ) im Bereich zwischen α > = 20° bis α < = 70° gegenüber der Vorschubrichtung (V) geneigt ist. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gerundete Schneidkante (
22.3 ) einen Übergang zwischen einer vorderseitigen Schneidfläche (22.4 ) und der rückseitigen Freifläche (22.2 ) bildet. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (
20 ) mit einem Stützabschnitt (22.1 ) des Ansatzes (22 ) auf einer Gegenfläche des Trägers (10 ) abgestützt ist. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (
10 ) im Schneidbereich (14 ) eine Ausnehmung (14.2 ) in Form einer Ausfräsung aufweist, in der das oder die Schneidelemente (20 ) aufgenommen sind. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Schneidelemente (
20 ) zumindest einen Teil der Schneidkanten bilden, wobei die Schneidelemente (20 ) quer zur Vorschubrichtung (V) nebeneinander angeordnet sind. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Vorderseite des Trägers (
10 ) eine oder mehrere Hartstoffabdeckungen (30 ) angeordnet sind. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffabdeckungen (
30 ) in Ausnehmungen (15 ) des Trägers (10 ) eingesetzt sind. - Bodenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (
20 ) einen Mittenabschnitt (M) und daran seitlich beidseitig anschließende Seitenansätze (S) aufweist, wobei die Anschlussbereiche Formwerkzeug-Trennebenen bilden.
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