DE1752776A1

DE1752776A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE1752776A1
Application number: DE19681752776
Authority: DE
Inventors: Akio Noguchi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1968-07-13
Publication date: 1971-07-22
Also published as: US3546979A; DE1752776C3; FR1573647A; GB1239421A

Description

DR.-ING. G. EiCHENBERG * Düsseldorf, den ...12.o„._Juli_..49!.M

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UIPL-ING. H. SAU E RLAN D fernsprecher 432732

DR.-ING. R. KÖNIG *. ,

PATENTANWÄLTE 175277R

Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha,

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Ho₀ 10, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokio, Japan

"Verkz eugmasohine»

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einem vertikal verschiebbaren Werkzeugschlitten und einem darauf in Spindelrichtung verschiebbaren Spindelstock, der zwecks Gewichtsausgleich ebenso wie der Schlitten über Zugglieder, wie Seile, Ketten od.dgl· mit einem Gegengewicht verbunden ist.

Bei den bekannten Werkzeugmaschinen, bei denen der Werkzeugschlitten zur Gewichtsentlastung über Seile oder Ketten mit einem Gegengewicht verbunden ist, haben sich Nachteile gezeigt. Es wurde nämlich festgestellt, daß beim Verstellen des Spindelstocks der Werkzeugschlitten zum Kippen neigt. In einigen Fällen kommt es sogar vor, daß der Werkzeugschlitten kippt und sich der Spindelstock versetzt. Auch sind die bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen zur Gewichtsentlastung sehr kompliziert und nur schwierig zu betätigen. Schließlich kippt auch der Spindelstock in verschiedenen Richtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen,

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lANKKONTOi DEUTtCHf IANK AG., DÜSSELDORF 1«72M1 · POSTSCHECKKONTO. ESSEN 8734

Zum Schreiben vom ...I²...· AL!?!⁸.. _an Ji.W.erkze.u^asc.hine¹!. _Blatt jk_

die die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist, bei der vielmehr auf einfache Weise erreicht wird, daß beim Verstellen des Spindelstocks dieser und der ihn tragende Werkzeugschlitten in einem Gleichgewichtszustand bleiben und dadurch Beschädigungen und Verwerfungen an den Führungsbahnen der Maschinenführungssäule vermieden werden. Ferner soll das Gewicht des Spindelstocks aufgefangen und der Reibungswiderstand zwischen letzterem und dem Werkzeugschlitten reduziert werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Werkzeugschlitten in seinem Aufbau einfach zu halten und lediglich ein einziges Gegengewicht zu benutzen, so daß die Gesamtkonstruktion der Werkzeugmaschine vereinfacht wird.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei Zugglieder an dem Werkzeugschlitten und dem Spindelstock und ein drittes Zugglied an dem Spindelstock befestigt sind, dergestalt, daß bei Laständerungen am dritten Zugglied durch Ausgleich an den beiden anderen Zuggliedern der Werkzeugschlitten und der Spindelstock in einem Gleichgewichtszustand gehalten werden.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spindelstock in Verschieberichtung eine horizontale und eine geneigte Abrollfläche aufweist und daß an den dem Schlitten und Spindelstock zugewandten Enden der Zugglieder Hebel befestigt sind, die an ihrem einen

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Ende an dem Schlitten schwenkbeweglich gelagert und an ihrem anderen Ende mit Gleitrollen versehen sind, wobei die dem ersten und dem zweiten Zugglied zugeordneten Rollen an der horizontalen Abrollfläche und die dem dritten Zugglied zugeordnete Rolle an der geneigten Abrollfläche des Spindelstocks in Anlage gehalten werden.

Weitere Merkmale der Erfindung werden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher beschrieben· Es zeigen

Pigc 1 a bis 1d in jeweils schematischer Ansicht verschiedene Ausführungen bekannter Gewichtsausgleichsvorrichtungen an Werkzeugmaschinen,

Fig, 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungeform der Erfindung in Vorderansicht,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung,

Fig. 4 und 5 die Ausgleichseinrichtung während der Arbeit, Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht des in Fig. 6 gezeigten Ausgleichsmechanlsmuß,

Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch die wesentlichen Teile der in Fig. 6 gezeigten Einrichtung,

Fig. 9 einen Teil der Vorrichtung in Ansicht und

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Flg. 10 einen anderen Teil der Einrichtung ebenfalle in Ansicht.

Bei der in den Pig. 1m und Tb dargestellten herkömmlichen Ausführung einer Gevichtsausgleichaeinrichtuag wird der Werkzeugschlitten b entweder von einem oder zwei Zuggliedern a_t wie beispielsweise Ketten, Seile od#dgl· getragen und 1st über diese mit einem nicht dargestellten Gregengewicht verbunden, so daß das Gewicht des Schlitten· verringert werden kann* Bei dem in Pig. 1c gezeigten Au·- führungebeiepiel wird zur Gewichtsreduzierung defl Schlitten· und zur Verringerung des Reibungswideratandes iwietjhen dam Schlitten b und einem auf diesem verschiebllch gelagerten Spindelstock c sowohl letzterer als auch der Schlitten von zwei Zuggliedern a getragen. Bei der in FIg* 1d gezeigten Darstellung 1st der Werkzeugschlitten % durch eine Drehplatte d verstärkt und wird der Spindelstock c durch dem

Schlitten b über einen gubmechani nmam getragen, 4er eme einem locken e und einer Eelle f beeteht. Her Spindelstock c kann in Richtung der Spindel verstellt werden« Bar SeItLItten wird durch zwei Zugglieder e. getragen.

Da der Spindelstock c bei de» in Pig· 1« gezeigten Auaführungebeispiel von dem Schiltten Is getragen wird, schwingt beim Verstellen de« Spindelstock« c de« Verkzeugechlitten um «einen AufhäAgepunkt. Dies führt zu einer Veränderung eines zwischen dem Schlitten und einer Maschlaen-

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säule befindlichen engen Führungsaohlitzes und zu einer beträchtlichen Versetzung des Spindelitocke c. In Pig· Tb, in der zwei Tragseile a dargestellt sind, verändert sich der Schwerpunkt G der aus dem Schlitten b und dem Spindelstock c bestehenden Einheit nicht so stark. Jedoch führen Längungen der Seile infolge Zugkraftänderungen zum Kippen des Schlittens und zum Bewegen des Spindelstocks. Bei der in Fig. 1c gezeigten Ausführung können, da hier der Schlitten b und der Spindelstock c getrennt voneinander aufgehängt sind, die vorerwähnten Nachteile verhindert werden. Jedoch ist dieser Mechanismus, bei dem die Aufhängepunkte der Bewegung des Spindelstocks ο folgen, sehr kompliziert. Außerdem 1st oberhalb des Schlittens und des Spindelstocks ein Baum für die Unterbringung dieses Mechanismus erforderlich· Dadurch wird das Arbeiten schwierig. In Fig. 1d wird durch den Hubmechanismus eine Kippbewegung des Werkzeugschlittens b beim Verstellen des Spindelstocks ο verhindert. Jedoch ist auch diese Einrichtung wegen der Tragplatte d sehr verwickelt aufgebaut· Außerdem ist die Holle f des Hubmeohanis-Biue genau unterhalb des Schwerpunkte β G_fi des Spindelstock c angeordnet, ao daß dieser sowohl in der durch die Pfeil· angegebenen Richtung als auch senkrecht dazu kippen kann·

Bei dem in den fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeiapiel der Erfindung ist an dem Werkzeugschlitten 1 ein Spindelstock 2 in Spindelrichtung verschiebbar gelagert. Im

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Innern des Spindelstock^ ist eine geneigte Abrollfläche 3 vorgesehen· Ferner sind zwei Zugglieder 4 und 5 vorgesehen, die als Seile, Ketten od.dgl« auegebildet «ein können. Die Zugglieder 4 und 5 sind, wie die Fig· 4 und 5 zeigen, mit einem Gegengewicht 6 verbunden. An ihren gegenüberliegenden Enden stehen die Zugglieder 4 und 5 mit horizontal angeordneten Hebeln 7 und 8 in Verbindung, die an ihrem einen Ende an dem Werkzeugschlitten 1 schwingbeweglich gelagert und an ihrem anderen Ende mit einer Rolle 9 und 10 versehen sind. Es ist noch ein drittes Zugglied 11 vorgesehen, das an seinem einen Ende auf der Oberseite des Gegengewichtes 6 genau oberhalb dessen Schwerpunkt G^ befestigt ist. Mit seinem anderen Ende ist das Zugglied 11 mit einem horizontalen Hebel 12 verbunden, dessen eines Ende an dem Schlitten 1 schwingbeweglich gelagert ist und dessen anderes Ende eine Rolle 13 trägt.

Vie Pig. 5 zeigt, ist das erst· und zweite Zugglied 4, 5 mit den Abständen a und b von dem Schwerpunkt G^ des Gegengewichtes 6 auf dessen Oberseite an den Punkten Fa und Fb befestigt. Die gegenüberliegenden Enden der Zugglieder 4 und 5 sind an den Stellen P^ und P_ß im Abstand A und B von dem für den Schlitten 1 und den Spindelstock 2 gemeinsamen Schwerpunkt O befestigt· Dieser Schwerpunkt 0 ergibt aioh dann, wenn der Spindelstock 2 In seiner rückwärtigen Endstellung steht. In diesem Fall werden die nicht an

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den Hebeln 7 und 8 "befestigten, jedoch direkt am Werkzeugschlitten 1 angeordneten Rollen 9 und 10 in Anlage mit einer horizontalen Gleitfläche des Spindelstocks 2 gehalten. In einigen Fällen sind jedoch die Rollen 9 und 10 an den freien Enden der Hebel 7 und 8 "befestigt, welche an den unteren Enden der durch die Punkte P^ und P_B gehenden Zugglieder und 5 befestigt sind. Die unteren Enden der Zugglieder sind so festgelegt, daß die Rollen 9 und 10 mit der horizontalen ™ Gleitfläche des Spindelstocke 2 in Kontakt kommen können·

Das untere Ende des dritten, durch den Festpunkt Ptt (Fig. 5) gehenden Zuggliedes 11 ist so festgelegt, daß die zugeordnete Rolle 13 mit der geneigten Abrollfläche 3 in Anlage kommen kann« Das untere Ende des dritten Zuggliedes 11 reicht dann bis «u dem Punkt P„, wenn der Spindelstock 2 seine rückwärtige Endstellung einnimmt und das Zugglied 11 keiner Belastung ausgesetzt ist. Dies stellt somit einen Festpunkt dar. In einigen Fällen kann das untere Ende j| des dritten Zuggliedes direkt mit der geneigten Fläche 3 in Eontakt gelangen« Es sei bemerkt, daß das untere Ende des dritten Zuggliedes 11, welches durch den Festpunkt geht, in einigen Fällen entapreohend der Verstellung des Spindelstocke 2 angehoben und abgesenkt werden kann. Es ist vorteilhaft, wenn die obenerwähnten Entfernungen A, B, a und b die folgende Beziehung zueinander aufweisen:

B b «

I * ä * ¹

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Dieses Verhältnis kann aber je nach Gewichtsverteilung der einzelnen Teile des Werkzeugschlitten 1 und des Spindelstocks 2 oder in Abhängigkeit von deren Wirkungsweise geringfügig differieren. Ea ist weiter notwendig, daß die den Spindelstock 2 anhebende Rolle 13 oder der Funkt P„ vor dem sich ändernden Schwerpunkt G„ des Spindelstocke 2 liegen.

In Fig. 3 ist eine Gewichts-Einstellvorrichtung H gezeigti diese besteht aus einer Zugstange 15» Tellerfedern 16, einer Einstellschraube 17 und einem Träger 18, der an einer geeigneten Stelle des dritten Zuggliedes 11 befestigt ist. Wenn Zusatzeinrichtungen an dem Spindelstock 2 befestigt werden sollen, ist dessen Schwerpunkt zu verändern· Aber eine solche Veränderung bzw. ein zusätzlicher Gewichteangriff an dem Funkt P„ läßt sich unter Berücksichtigung der Federcharakteristik der Tellerfedern 16 durch entsprechendes Verstellen der Einstellschraube 17 ausgleichen. Dadurch kann der Spindelstock 2 im Gleichgewichtszustand gehalten werden.

Es sei angenommen, daß sich der Spindelstock 2 in Beiner rückwärtigen Endstellung befindet und die Befestigungspunkte der sich im Abstand B/A * b/a befindlichen Zugglieder 4 und 5 Belastungen ausgesetzt sind» die in Fig. 4 mit voll ausgezogenen Pfeilen dargestellt Bind. In diesem Fall ist das dritte Zugglied 11 keiner Belastung

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ausgesetzt und werden der Werkzeugschlitten 1 und der Spindelstock 2 im Gleichgewichtszustand gehalten.

Wenn nun der Spindelstock 2 nach vorne verstellt wird, gleitet die Rolle 13 an der geneigten Fläche 3 des Spindelstocks 2 nach unten, wobei gleichzeitig die Tellerfedern 16 durch die Zugstange 15 zusammengedrückt werden_o Hierdurch entsteht in dem Zugglied 11 eine Zugspannung· Dadurch wira der Schwerpunkt G^ des Gegengewichtes 6 entsprechend der durch die Verstellung des Spindelstocks 2 erfolgenden Zunahme des Gewichts an dem Punkt P„ nach oben verschoben. Demzufolge verringern sich die Belastungen an den Punkten Pa und Pb gleichmäßig, wobei durch diese Verringerung die durch die Verstellung des Spindelstocks 2 bewirkte Gewichtszunahme kompensiert und für diesen eine Hubkraft erzeugt wird_f so wie das in Pig. 4 durch die gestrichelt dargestellten Pfeile gezeigt ist. Hieraus folgt, daß der Spindelstock 2 keinesfalls versetzt wird, während der Schwerpunkt G der aus Schlitten 1 und Spindelstock 2 bestehenden Einheit in einer festen Lage gehalten wird. Der Sahlitten 1 befindet sich ebenfalls in einem ausgeglichenen Zustand·

Bei dem in den Pig. 6 bis 10 gezeigten Ausführungs beiepiel ist an dem Werkzeugschlitten 21 eine Führungsleiste 21a und an dem Spindelstock 22 eine Führungsleiste 22a befestigt. An der Unterseite der Führungsleiste 22a ist eine

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horizontale Abrollfläche 22a* vorgesehen, zu der sich ein Pührungsteil 22a" erstreckt. Der Spindelstock 22 weist eine geneigte Abrollfläche 22b auf, die der Abrollfläche 3 bei der ersten Ausführungsform entspricht.

An dem Werkzeugschlitten 21 sind Lagerachsen 25 und 25^f für Zuggliedhebel 23 und 24 vorgesehen. An den freien Enden jedes Hebels sind Rollen 26 angeordnet, die an der horizontalen Abrollfläche 22a¹ des Spindelstocks 22 in Anlage gehalten werden. An dem Werkzeugschlitten 21 ist eine weitere Lagerachse 28 für einen dritten Hebel 27 vorgesehen. Die Lagerachse 28 ist vor dem Schwerpunkt G^ des Spindelstocks 22 angeordnet. An dem freien Ende des dritten Hebels 27 ist ein Achszapfen 29 vorgesehen, auf dem eine Rolle 30 sitzt, die mit der geneigten Abrollfläche 22b in Kontakt steht.

An den Hebeln 23 und 24 sind über Zapfen 33 Hubstangen 31 und 32 befestigt, zwischen denen und Einstellschrauben 36 Tellerfedern 34 zwischengeschaltet sind. Die Einstellschrauben 36 sind in im Werkzeugschlitten 21 vorgesehenen Deckeln 35 angeordnet. An den oberen Enden der Hubstangen 31 und 32 sind ein erstes und ein zweites Zugglied 37 und 38 befestigt, deren gegenüberliegende Enden an einem nicht dargestellten Gegengewicht befestigt sind. Die Einstellschrauben 36 können verstellt werden, so daß die auf die Rollen 26 übertragene Belastung eingestellt werden kann.

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An dem Vorderende des dritten Hebels 27 ist über einen nicht dargestellten Zapfen eine weitere Hubstange 39 befestigt. An dem oberen Ende dieser Hubstange 39 ist ein drittes Zugglied 40 befestigt, welches mit seinem gegenüberliegenden Ende direkt oberhalb des Schwerpunkts des Gegengewichts befestigt ist. Die Befestigungspunkte der Hubstangen 31 und 32 an den Hebeln 23 und 24 entsprechen dem Gewichtsverhältnis des Spindelstocks 22 gegenüber dem Y/erkzeugschlitten 21. Normalerweise ist das Lastverhältnis an den Rollen 26 auf einen Wert festgelegt, der etwa im Bereich von 3056 bis 805ε des Gewichts des Spindelstocks 22 liegt. Die relativen Lagen der Rollen 26 und 30 verändern sich in. Spindelrichtung nicht. Die Rollen 26 und 30 müssen aber an solchen Stellen mit den Abrollflächen 22a¹ und 22b in Anlage gehalten werden, so daß bei in rückwärtiger Endstel— lung befindlichem Spindelstock 22 dieser und der Schlitten 21 durch den ersten und zweiten Hebel 23 und 24 und bei in vorderer Stellung befindlichem Spindelstock 22 das mit dieser Verstellung zusätzlich erzeugte Gewicht durch den drit«- ten Hebel 27 gehalten sowie gleichzeitig jeweils die halbe Hubkraft von den Hebeln 23 und 24 ausgeglichen wird. Dadurch wird der Spindelstock 22 und der Schlitten 21 in einem Gleichgewichtszustand gehalten.

Unter der Annahme, daß der Spindelstock 22 in seiner rückwärtigen Endstellung steht, halten die Hebel 23

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und 24 und die damit verbundenen Zugglieder 37 und 38 den Schlitten 21 und den Spindelstock 22 im Gleichgewicht. Das dritte Zugglied 40 oder der dritte Hebel 27 sind in diesem Fall keiner Belastung ausgesetzt.

Wenn der Spindelstock 22 nach vorne bewegt wird, gleitet die Rolle 30 an der geneigten Abrollfläche 22b nach unten, so daß das dritte Zugglied 40 durch die Hubstange unter Zug gesetzt wird. Dadurch wird das Gegengewicht angehoben, da das Gewicht entsprechend mit der Verstellung des Spindelstocks 22 wächst. Demzufolge werden die Hubkräfte des ersten und zweiten Zuggliedes 37 und 38 gleichmäßig verringert und damit die Gewichtserhöhung absorbiert und eine Hubkraft zum Halten des Spindelstocks 22 erzeugt. Das hat zur Folge, daß der Spindelstock 22 in keinem Fall verstellt und der Schwerpunkt G der aus Werkzeugschlitten 21 und Spindelstock 22 bestehenden Einheit in einer festen Lage gehalten wird. Der Schlitten 21 befindet sich ebenfalls in einem ausgeglichenen Zustand.

Beim Verstellen des Spindelstocks 22 ist die Hubkraft des ersten Zuggliedes 37 oder des aweiten Zuggliedes 38 im Verhältnis B/A (Fig. 9) geteilt, so daß der Schlitten 21 und der Spindelstock 22 gehoben werden können. Demzufolge kann das Gewicht des Spindelstocks 22 reduziert und gleichzeitig auch der bei dessen Verstellen entstehende Reibungswiderstand zwischen letzterem und dem Werkzeug-

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schlitten 21 verringert werden. So kann das Gewicht, welches von dem Schlitten alleine getragen werden muß, reduziert werden, da der Schlitten 21 ebenfalls gehoben wird.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Verstellen des Spindelstocks gegenüber dem Werkzeugschlitten in Spindelrichtung. Es versteht sich aber, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungen beschränkt ist. Es ist nämlich denkbar, die vorliegende Erfindung auch an solchen Werkzeugmaschinen anzuwenden, wo beispielsweise eine Zahnstange gegenüber dem Schlitten in Spindelrichtung verstellt wird.

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Claims

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Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha,

No. 10, Marunouchl 2-chome, Chiyoda-ku, Tokio, Japan

Patentanspruches

/ 1· Werkzeugmaschine mit einem vertikal verschiebbaren Werkzeugschlitten und einem darauf in Spindelrichtung verschiebbaren Spindelstock, der zwecks Gewichtsausgleich ebenso wie der Schlitten über Zugglieder, wie Seile, Ketten od.dgl» mit einem Gegengewicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Zugglieder (4,5; 37,38) an dem Werkzeugschlitten (1; 21) und dem Spindelstock (2; 22) und ein drittes Zugglied (11; 40) an dem Spindelstock (2j 22) befestigt sind, dergestalt, daß sich bei Laständerungen am dritten Zugglied (11? 40) durch Ausgleich an den beiden anderen Zuggliedern (4, 5; 37, 38) der Werkzeugschlitten (1; 21) und der Spindelstock (2j 22) in einem Gleichgewichtszustand befinden.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Spindelstock (2j 22) in Verschieberichtung eine horizontale und eine geneigte Abrollfläche (3; 22a·, 22b) aufweist und daß an den dem Schütten (I; 21) und Spindelstock (2; 22) zugewandten Enden der ZuggUoder U, 5, Mj 37, 3ö, 40) Hebel (7, 8, 12}

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23, 24, 27) befestigt sind, die an ihrem einen Ende an dem Schlitten (1; 21) schwenkbeweglich gelagert und an ihrem anderen Ende mit Gleitrollen (9, 10, 13; 26, 30) versehen sind, wobei die dem ersten und dem zweiten Zugglied (4, 5} 37, 38) zugeordneten Rollen (9, 10; 26) an der horizontalen Abrollfläche (22a') und die dem dritten Zugglied (11; 40) zugeordnete Rolle (13; 30) an der geneigten Abrollfläche (3; 22b) des Spindelstocks (2; 22) gehalten werden.

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