DE1752696A1

DE1752696A1 - Vorrichtung zum Herstellen von selbstsperrenden Befestigungsmitteln,insbesondere Schrauben mit Sperrelementen aus Kunststoff im Gewinde

Info

Publication number: DE1752696A1
Application number: DE19681752696
Authority: DE
Inventors: Max Krueger
Original assignee: SPACE RES CORP
Current assignee: SPACE RES CORP
Priority date: 1967-07-07
Filing date: 1968-07-03
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1237456A; US3492681A; FR1574956A

Description

der Firma SPACE RESEARCH CORPORATION in Elmira, New York,

V. St.ν,Amerika

betreffend:

Vorrichtung zum Herstellen von selbstsperrenden Befestigungsmittel^ insbesondere Schrauben mit Sperrelementen aus Kunst·

stoff im Gewinde

Priorität: 7. Juli 1967 - V.St.v.Amerika

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen selbstsperrender Schrauben mit einem in einer den Gewindeschaft schneidenden Ausnehmung verankerten federndfelastlschen Sperrelement,

bestehend aus einer die Schraube halte Mehrzahl von Arbeitsstellen nacheinanc richtenden Drehscheibe.

nden und sie mit einer er und schrittweise aus-

Ei sind Maschinen bekannt (siehe U.S.A. Patentschriften 2,779,039 und 3,185,46B), die dazu dienen, Streifen oder KOgelchen aus geeignetem Material als Sperrelemente automatisch in Befestigungsmittel, wie Schrauben und Bolzen, einzusetzen. Diese Maschine führt die zu bearbeitenden Befestigungsmittel mit einer Drehscheibe nacheinander Stellen zu, an denen Bohr-, Fräs- und andere Arbeits-

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vorgänge ausgeführt werden können, Diete Maschinen arbeiten . «war an Schrauben mit größerem Schaftdurchmesser mit hinreichender Genauigkeit, jedoch kommt es bei der Bearbeitung kleinster Schrauben, z.B. solchen mit Schaftdurchmessern von weniger als 0,5 mm, sehr häufig zu Störungen, da die Schrauben den Bearbeitungswerkzeugen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit dargeboten werden können. Die Schwierigkeiten sind in erster Linie darauf zurückzuführen, daß sich die Befestigungsmittel nicht genau genag in der Drehscheibe verankern lassen, bzw. die Drehscheibe sich bezüglich der Bearbeitungswerkzeuge nicht genau genug schalten läßt. Die Drehscheibe wird hier von einem direktwirkenden Getriebe bewegt und durch einen in eine Radialbohrung eindringenden Sperrbolzen festgelegt, was insbesondere bei Fehlschaltungen oder Verklemmungen der Drehscheibe zu Störungen im Arbeitstakt der Maschine führt. Darüber hinaus sind die bekannten Maschinen in ihrem Aufbau wegen pneumatisch oder hydrau- j

j lisch arbeitenden Werkzeuge verhältnismäßig verwickelt; diese j Werkzeuge lassen sich nur »lt großem Zeltaufwand auf Schrauben unterschiedlicher Größe umstellen. ·.

' ■ * i Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Maschine · zu schaffen, die die Schwierigkeiten der bekannten Maschinen nicht mehr aufweist, die selbst Schrauben kleinster Schaftdurchmesser genau zu bearbeiten vermag, deren Werkzeuge mechanisch arbeiten, ohne weiteres auf Schrauben unterschiedlicher Größen eingestellt werden kann und durch eine Fehlschaltung oder Verklemmung der Drehscheibe nicht aus ihrem Arbeltstakt geworfen wird.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mit einem für die Werkzeuggetriebe und das Getriebe

f-'y für die Drehscheibe gemeinsamen Antrieb versehen ist, wobei das Drehscheibengetriebe eine schaltbare Kupplung in Verbindung mit einem zwangläufigen Schaltwerk für aussetzende Bewegung aufweist. Die Kupplung wird dabei von einer Welle des Werkzeuggetriebes geschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Maschine in perspektivischer Sicht;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den oberen Teil der Maschine in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 Einzelheiten der in Fig. 2 gezeigten Teile; Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine Seltenansicht des Antriebs der erfindunp;se;emMßen Maschine;

Fig. 6 eine Vorderansicht, zum Teil im Schnitt, des in Fig. 5 gezeigten Antriebs;

Fig. 7 einen Schnitt entlang Linie VII-VU I_n ^¹Ir. 6;

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Fig. 8 die Kupplung der erfindungsgemäßen Maschine in ein- und ausgeschaltetem Zustand in perspektivischer Darstellung und vergrößertem Maßstab;

Fig. 9 in perspektivischer und auseinandergezogener Darstellung, teilweise im Schnitt, Einzelheiten eines Werkzeugantriebs;

P Fig. 10 den Getriebeaufbau der erfindungsgemäßen Maschine in perspektivischer Darstellung;

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 6 mit Einzelheiten des Schaltwerkes der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig. 12 und 13 das in Fig. 11 gezeigte Schaltwerk zu verschiedenen Zeiten eines Schaltvorganges.

^ Ein Ständer 10 der in Fig. 1 dargestellten Maschine stützt einen Tisch 11, auf dem ein Vorratsbehälter 12 für Schrauben oder andere mit Gewinde versehene Befestigungsmittel zur Eingabe in die Maschine vorgesehen ist. Unter dem Tisch 11 trägt der Ständer 10 einen Hauptmotor I¹I sowie zwei Hilfsmotoren 16 und 18 zum Treiben von Maschinenwerkzeugen.

Auf dem Tisch 11 ist ein feststehender Turm 21 mit einer koaxialen Drehscheibe 22 befestigt. Um den Turm 21 bzw. die Drehscheibe 22 herum liefen im gleichen radialen Abstand eine Vorrichtung 23

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zum Eingeben von Befestigungsmitteln aus dem Vorratsbehälter 12 in die Drehscheibe 22, ein erstes Werkzeug 24 zum Einbohren einer zur Aufnahme eines Sperrelements dienenden Bohrung in das Befestigungsmittel, ein zweites Bohrwerkzeug 26, eine Vorrichtung 28 zum Ausblasen von Bohrspänen aus der Bohrung, ein Sperrelement-Einsetzwerkzeug 29 und eine Vorrichtung 31 zum Auswerfen des fertigen selbstsperrenden Befestigungsmittels aus der Drehscheibe

Am Rand der Drehscheibe 22 sind im gleichen Abstand voneinander mehrere - hier acht - Spannfutter 32 befestigt (Fig. 2 und 3). Die Spannfutter sind jeweils aus einer festliegenden Backe 33 mit einer bogenförmigen Klemmfläche 33a und einer beweglichen Backe 34, gleichfalls mit einer gebogenen Klemmfläche 34a, zusammengesetzt. Die Backe 34 1st um einen Stift 36 verschwenkbar, wobei die Klemmflächen 33a und 34 a von einer Feder 38 gegeneinandergedrückt werden. Die Backen 33 und 34 können gegen den Druck der Feder 38 von einem Daumen 39 geöffnet werden. Der Daumen 39 steckt auf einem Stift 41 und wird von einem gegen eine Nockenfläche 43 anliegenden Nockenhebel 42 gedreht.

Die Backen 33 und 34 öffnen sich, wenn der Hebelarm 42 auf eine Erhöhung 43a der Mockenflache 43 aufläuft. Die von dem Daumen 39 geöffneten Klemmflächen 33a und 34 a können entweder ein Befestigungsmittel F aufnehmen oder abgeben. Läuft der Nockenarm 42 von der Erhöhung 43a ab, verschwenkt der Daumen 39 so, daß die Klemraflächen 33a und 34a unter dem Druck der Feder 38 gegenein-

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anderbewegt werden, wobei sie ein Befestigungsmittel P zum Be-.·· arbeiten zwischen sich festklemmen.

Die Erhöhung 43a der Nockenfläche 43 kann an dieser den Jeweiligen Erfordernissen entsprechend verstellt oder gegen andersgeformte Erhöhungen ausgetauscht werden; auf diese Welse läßt sich die Steuerung der Spannfutter 32 schnell und einfach umstellen.

Das in der EingäbestelIe 23 von zwei Kufen 44 von oben zwischen die Klemmflächen 33a und 3¹Ia des Spannfutters 32 eingesetzte Befestigungsmittel P wird dem ersten Bohrwerkzeug 24 zugeführt, wo von einem Bohrer 46, der in zeitlicher Übereinstimmung mit der schrittartigen Drehung der Drehscheibe 22 vorläuft, in den Schaft des Befestigungsmittel eine Ausnehmung gebohrt wi.rd. Die Bohrung wird anschließend nach einer weiteren Schaltung der Drehscheibe von einem Bohrer 48 im zweiten Bohrwerkzeug 26 vollendet. In der Bohrung verbleibende Bohrspäne werden dann durch einen Luftstoß

in der Ausblasevorrichtung 28 entfernt. Schließlich wird von dem bezüglich der Drehscheibe 22 radial bewegbaren Werkzeug 29 ein Sperrelement in die Bohrung eingesetzt, worauf das Befestigungsmittel an der Auswurfstelle 31 aus dem Spannfutter 32 entfernt wird.

'"l Eine eingehende Beschreibung dieser Vorrichtungen und Werkzeuge erübrigt sich Insofern, als daß sie nicht Teil der Erfindung sind. Die Beschreibung 1st daher auf die die Vorrichtungen und

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Werkzeuge sowie die Drehscheibe gemeinsam und im zeitlich aufeinander abgestimmten Takt bewegenden Getriebeanordnungen beschränkt.

Die Arbeitsweise der Auswurfstelle 31 ist aus Fig. 4 ersichtlich. Ein von einer Feder 51 abwärts belasteter Stift *J9 wird in einer lotrechten Buchse 52 im Turm 21 gleitbar gehalten. Der Stift 49 reitet auf einem Nocken 53 und wird bei dessen Drehung auf- und Λ abgeschoben, wobei er in seiner oberen Lage zwischen die Klemmflächen 33a und 34a des Spannfutters 32 fährt und ein darlnsteckendes Befestigungsmittel ausstößt. Die Befestigungsmittel F können entweder an ihren Köpfen von den Backen 33 und 34 abhängen, oder sie können auf ihren Köpfen auf einer für diesen Zweck vorgesehenen Scheibe 50 stehen.

Der Motor l4 treibt zwei Kettenräder 54 und 56. Die Bewegung des Kettenrades 5¹J wird über eine Kette 58, die mit einem Spannrad 59 kämmt, auf ein Kettenrad 57 übertragen. Vom Kettenrad 57 wird eine im Ständer 10 gelagerte Welle 6l gedreht. Das andere Kettenrad 56 überträgt seine Bewegung über eine Kette 62, die mit einem Paar Leerlaufrädern 63 und 64 kämmt, auf ein Kettenrad 66, von dem eine weitere Welle 67 gedreht wird. Die Welle 67 treibt über Stirnräder 68, 69 und 71 eine Welle 72. Die Welle 72 ist * parallel zur Welle 67 angeordnet. Die Wellen 67 und 72 werden durch spiralverzahnte Stirnräder 73 und 74 bzw. 75 und 76 eredreht, die zum Treiben der Maschinenwerkzeuge dienen.

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Auf der Welle 67 steckt ein Nocken 77, gegen den eine Rolle R4 an einem Arm 83 eines Winkelhebels 78 von einer Feder 82 belastet anliegt. Der Winkelhebel 78, der zum Schalten einer Kupplung dient, lagert schwenkbar an einem Stift in einer Halterung 8l im Ständer 10.

Die in Fig. 8 im Detail dargestellte Kupplung 86 überträgt das fe Drehmoment der Welle 6l auf eine Welle 99. Die Kupplung 86 besteht aus einem treibenden stirnseitig gezähnten Element 87 auf der Welle 6l und einem getriebenen, gleichfalls stirnseitig gezähnten Element 88 auf der Welle 99. Das Kupplungselement 88 ist auf der mit der Welle 6l ausgerichteten Welle 99 koaxial zum Element 87 schiebbar gelagert und wird von einer Feder 91, die gegen einen Schleifring 89 anliegt, gegen das Kupplungselement gedrückt.

In der Mantelfläche des Kupplungselements 88 befindet sich eine * Kerbe 92 mit einem danebenliegenden Schlitz 93. Ein am Ende des anderen Armes des Hebels 78 befestigter Zapfen 9^ gleitet in dem Schlitz 93 entlang einer Nockenfläche 95 und drückt dabei das Kupplungselement 88 gegen die Feder 91 und rückt es somit vom Element 87 ab. Ein am selben Arm des Hebels 78 mit einem Stift angelenkter und von einer Blattfeder 98 gegen die Kupplung 86 gespannter Schnäpper 96 gleitet auf der Mantelfläche des Flements 88 bis zu der Stelle, an der der Zapfen 9¹J die beiden Kupplungselemente 87 und 88 ausklinkt; dabei rastet der Schnäpper in die

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Kerbe 92 ein, so daß das Element 88 und die Welle 91 ruckartig zum Stillstand kommen.

Die Kupplung 86 wird Jedesmal eingeschaltet, wenn der Hocken 77 (Fig. 5) die Rolle 84 von der Welle 67 abrückt, wobei der Hebel 78 um den Stift 79 geschwenkt, der Schnäpper 96 aus der Kerbe und der Stift 94 aus dem Schlitz 93 herausgezogen wird. Dabei rasten die beiden Kupplungselemente 87 und 88 ein. Dadurch drehen sich der Ring 89 und die Welle 99 um eine Umdrehung. Der Zapfen rastet dann wieder in den Schlitz 93 ein, schaltet die Kupplung aus j der Schnäpper 96 rastet in die Kerbe 92 ein, wobei die Welle 99 zum Stand kommt.

Ein Verklemmen eines der Werkzeuge oder der Drehscheibe 22 hat auf das Arbeitsspiel der Maschine, soweit es die Synchronisierung der Umdrehungen der Wellen 99, 67 und 72 betrifft, keinen Einfluß, weil nämlich wegen der durch den Nocken 77 über den Hebel 78 f geschalteten Kupplung 86 die Vorrichtung jedesmal, wenn sie nach einer Verklemmung neu zu laufen beginnt, in ihre ursprüngliche Zeltfolge zurückkehrt.

Durch Änderung der Form des Nockens 77 ist es möglich, die Vorrichtung so zu schalten, daß sich die Welle 99 pro Umdrehung der Welle 67 zweimal dreht.

Die Drehscheibe 22 wird von dem Motor 14 über eine Welle 102

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angetrieben. Die Welle 102 wird im Turm 21 von einem Paar Lager 103 und 10*J getragen und ist an ihrem unteren Ende mit einem Plansch 106 versehen. An diesem Plansch 108 ist koaxial ein Antriebsrad 107 mit mehreren Schrauben 108 befestigt,

Wie aus Pig. 11 ersichtlich ist, sind in dem Antriebsrad 107 zum übertragen einer absatzweisen Schaltung oder Drehbewegung auf die Drehscheibe 21 mehrere radiale Schlitze vorgesehen, die das Rad 107 in acht gleichförmige und symmetrisch zueinanderliegende keilförmige,Elemente 109 unterteilen, die von der unteren Fläche des Rades 107 abstehen und deren Seitenflächen zur Peripherie des Rades auseinanderlaufen. Nahe dem äußeren Ende eines jeden dieser Elemente 109 befindet sich ein Block 111, der von einer Mutter 110 abnehmbar am Rad 107 gehalten wird. Jeder dieser Blöcke 109 hat zwei kreisbogenförmige Flächen 102 mit gemeinsamem, im Schnittpunkt der Diagonalen der Blockfläche gelegenem Mittelpunkt.

Die kreisbogenförmigen Flächen der Blöcke 111 sind so geformt, daß sie in die Seitenflächen der Elemente 109 übergehen. Diese Elemente 109 sind so geformt, daß die nebeneinanderliegenden Flächen zweier nebeneinanderliegender Elemente parallel zueinander liegen.

Wie Flg. 6 erkennen läßt, treibt die Welle 99 flber ein Oetriebe 101 eine senkrechte Welle 113, welche an ihrem oberen Fnde ein

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Stirnrad 114 trägt. Das Stirnrad 114 kämmt mit einem Stirnrad an einer Welle 117, die in dnem Lager 118 im Ständer 10 getragen wird. Die Welle 117 trägt an ihrem oberen Ende koaxial eine Scheibe 119, auf der ein Paar Rollen 121 und 122 drehbar befestigt ist.

Der Abstand zwischen den Rollen 121 und 122 ist so bemessen, daß sie sich eng an die gebogenen Flächen 112 der Blöcke 111 (Pip;. 11) anlegen. Durch Umdrehen des Stirnrades 116 wird die Scheibe in eine in Fir. 12 gezeigte Stellung gedreht, wobei die Drehscheibe 22 in Richtung der Pfeile (siehe in Fig. 11, 12 und 13) absatzweise weitergedreht wird, indem die Rolle 122 gegen die Seitenfläche eines der Elemente 109 drückt. Bei weiterer Umdrehung des Stirnrades 116 wird die Rolle 122 zwischen den Elementen radial nach außen bewegt, wShrend die Rolle 121 in den nächsten Schlitz zwischen den Elementen 109 eintritt. Dabei wird das ^wad und somit die Drehscheibe 21 von den gegen die Flächen 112 liegenden Rollen 121 und 122.gegen weitere Umdrehungen gesperrt. Eine Drehung des Stirnrades 116 bzw. der Scheibe 119 um 1RO° schaltet die Drehscheibe 21 um 45° weiter. Eine auf ein eventuelles Zahnflankenspiel zwischen den das Stirnrad 16 treibenden Zahnrädern zurückzuführende Bewegung der Scheibe 119 wird von den Flächen 112 abgefangen, so daß die Drehscheibe 22 zwischen ihren Schaltungen absolut stillsteht und somit eine Bearbeitung selbst kleinster Schrauben durch die Werkzeuge nicht behindert wird.

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Das in Flg. 9 gezeigte Getriebe 125 des Bohrwerkzeuges ?J\ läßt sich ohne weiteres auch für den Antrieb anderer Werkzeuge als Bohrer verwenden. Wie oben, erwähnt, befindet sich auf der Welle 67 ein Stirnrad 73_J welches sich bei laufendem F'iotor 14 beständig dreht. Das netriebe 125 weist eine Welle 126 auf, an deren unterem Ende ein spiralgezahntes Stirnrad 1?J\ befestigt ist, das mit dem Zahnrad 73 kämmt. Ein weiteres Zahnrad 127 am anderen Ende der Welle 126 kämmt mit einem dritten Zahnrad 128, welches an einer Welle 129 befestigt ist. Sowohl die Welle 126 nlr- auch die Welle 129 lagern in einem Gehäuse 131. Am anderen Ende der Welle 129 befindet sich ein Nocken 132, gegen rton ein Arm 133 mit einer Rolle 13^ anliegt. Der Arm ist mit einer ¹JeIIc 136 verkeilt, die ein Ritzel 137 trägt. Beim Drehen der Welle 67 wird f'ber die Zahnräder 73, 12¹I, 127 und 128 die Welle ] ?n gedreht, üor Kurve des sich dabei drehenden Nockens 132 folrt- die Rollo 134, wobei in einem bestimmten fturvenabschnitt die Volle 136 durch die Schwenkung des Armes 133 gedreht wird. Das sich dabei drehende Ritzel 137 schiebt ein zum Bearbeiten des ,leweiligen Pefef Mrungsmittels erforderliche Werkzeug auf das Befestirungsnittel zu.

In den Stellen 24 und 25 sind Spannfutter 46 und 4P für Pohrer vorgesehen, die durch das Ritzel 137 vorgeschoben werden. Pie * Spannfutter 46 und 48 werden von den Hilfsmotoren 16 und 1" beständig getrieben und werden durch Drehung des Nockens 13P in zeitlicher Übereinstimmung mit der Schaltung der Drehscheibe ?? auf diese zubewegt. Die Getriebeeinheit 12S kann sowohl ;m der

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Stelle 24 als auch an den Stellen 26 oder 29 eingesetzt werden, wo öffnungen im Tisch 16 über den Wellen 67 und 72 vorhanden sind. Jedes der Zahnräder 73, 74,75 und 76 an den Wellen hat Zähne, die zu dem Zahnrad 124 an der Welle 126 passen. Durch Umstecken der Oetriebeeinheiten lassen sich andere Arbeiten oder andere Arbeitssequenzen mit der erfindungsgemäßen Maschine durchführen.

Durch die genaue Verriegelung-der Drehscheibe 22 erlaubt die erfindungsgemäße Maschine das Einsetzen von Sperrelementen in Schrauben sehr kleiner Durchmesser, z.B. 0,5 mm. Außerdem wird die Synchronisation der Drehscheibenschaltung und der Werkzeuge nicht durch Fehlschaltungen oder Verklemmungen gestört, so daß die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst worden ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Herstellen selbstsperrender Schrauben mit einem in einer den Oewindeschaft schneidenden Ausnehmung verankerten federnd-elastischem Sperrelement, bestehend aus einer die Schraube haltenden und sie mit einer Mehrzahl von Arbeitsstellen nacheinander und absatzweise ausrichtenden Drehscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einem fflr die Werkzeuggetriebe (73, 74, 75, 76, 12*») und das Oetriebe (111, 116, 119, 121, 122', 107) für die Drehscheibe (22) gemeinsamen Antrieb (I¹I, 54, 56, 57, 66) versehen ist, wobei das Drehscheibengetriebe eine schaltbare Kupplung (86) in Verbindung mit einem zwangsläufigen Schaltwerk (107, 109, 121, 122, 119) für aussetzende Bewegung aufweist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kupplung (86) absatzweise von einem Nocken (77) einer Welle (67) des Werkzeuggetriebes (73, 74) einschaltbar ist.

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3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwangsläufige Schaltwerk (119, 121, 122, 112, 109, 107) für aussetzende Bewegung aus einer Hehrzahl in gleichem Abstand voneinander und von ihrem Umdrehungspunkt liegenden rcetriebenen Elementen (109) mit ,jeweils einem Paar vom Umdrehunfrspunkt aus gesehen auseinanderlaufenden Seitenflachen und darin übergehende kreisbogenfttrmige Flächen (112.) und einem drehbaren Antrieb (119) mit einem Paar Rollen (121, 122), die nacheinander mit den kreisbogenförmigen Flächen (112) und bei Umdrehung des Antriebes (119) mit den Seitenflächen nebeneinanderliegender Elemente (109) in Eingriff treten, besteht.

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