DE3507923A1 - Abrasive-blasting apparatus for deburring - Google Patents

Abrasive-blasting apparatus for deburring

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Abstract

The invention relates to an abrasive-blasting apparatus for deburring annular zones on the surfaces or inner surfaces of workpieces, in particular of bore openings and bore intercections, by means of one or more high-pressure liquid jets emerging from in each case one opening of a nozzle head. In order that the deburring can be carried out without too large a pump output or a relative movement between the nozzle head and workpiece being necessary, the invention proposes that each nozzle-head opening be designed as an annular nozzle for generating an approximately conical or cylindrical hollow jet and that means be provided for moving and fixing the nozzle head, said means permitting each nozzle opening to be positioned precisely coaxially with respect to the annular zone to be deburred in each case.

Description

Strahleinrichtung zum Entgraten Blasting device for deburring

Die Erfindung betrifft eine Strahleinrichtung zum Entgraten von ringförmigen Zonen an Werkstückober- oder -innenflächen, insbesondere von Bohrungsmündungen bzw. Bohrungskreuzungen, mittels eines oder mehrerer aus je einer Öffnung eines Düsenkopfes austretenden Hochdruckflüssigkeitsstrahles.The invention relates to a jet device for deburring ring-shaped Zones on workpiece surfaces or inner surfaces, in particular of bore mouths or Bore intersections, by means of one or more of each opening of a nozzle head exiting high pressure liquid jet.

Verfahren zum Entgraten durch Hochdruckflüssigkeitsstrahlen sind bekannt und z. B. in den Zeitschriften "Aluminium 60 (1984) S. 351-356" sowie "wt-Z. ind. Fertig. 73 (1983) S.487-490" beschrieben. Die dabei verwendeten Einrichtungen sind mit Düsen zum Erzeugen eines vollen Rund- oder Flachstrahles ausgerüstet. Da der Querschnitt solcher Düsen klein sein muß, damit der Energiebedarf bzw. die Leistung der Hochdruckflüssigkeitspumpe innerhalb vertretbarer Grenzen bleibt, kann von dem Strahl jeweils nur ein kleiner Teil der Werkstückoberfläche entgratet werden. Für das Entgraten größerer Flächen oder Strecken bedarf es einer Relativbewegung zwischen der Düse und dem Werkstück, was weniger effektiv und bezüglich Konstruktion und Bearbeitungszeit aufwendig ist.Methods for deburring by high pressure liquid jets are known and Z. B. in the journals "Aluminum 60 (1984) pp 351-356" and "wt-Z. Ind. Complete. 73 (1983) pp.487-490 ". The devices used are Equipped with nozzles to generate a full round or flat jet. Since the Cross-section of such nozzles must be small so that the energy demand or the performance the high pressure liquid pump remains within acceptable limits, can of the Only a small part of the workpiece surface can be deburred in each beam. For Deburring larger areas or stretches requires a relative movement between the nozzle and the workpiece, which is less effective and in terms of construction and Processing time is consuming.

Für ringförmige Entgratungszonen, wie sie für den Gegenstand der Erfindung vorausgesetzt werden, scheidet die Verwendung eines die gesamte Ringfläche erfassenden Vollstrahls wegen dessen meist großem Querschnitt und der, wie erwähnt, damit erforderlichen hohen Pumpleistung meist aus. Auch die zwei dimensionale Relativbewegung des Düsenkopfes kann oft nicht verwirklicht werden.For annular deburring zones, as they are for the subject of the invention be assumed, the use of a covering the entire ring surface is different Full jet because of its mostly large cross-section and the, as mentioned, required with it high pump power mostly. Also the two-dimensional relative movement of the nozzle head often cannot be realized.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckstrahleinrichtun der eingangs qenannten Art zu schaffen, die es qestattet, rinqförmiqe Zonen, insbesondere Bohrunqsmündunqen an Werkstückflächen, zu entqraten, ohne daß eine zu qroße Pumpenleistunq oder eine Relativbewequnq zwischen Düsenkopf und Werkstück während des Entqratens erforderlich ist. Außerdem soll es leicht möglich sein, die Bearbeitunqsdauer qenau auf die zum Entqraten notwendiqe Zeit abzustimmen.The invention is therefore based on the object of a high-pressure jet device of the type mentioned at the beginning, which allows rinq-shaped zones, in particular Boring mouths on workpiece surfaces to be deburred without too high a pump output or a relative movement between the nozzle head and the workpiece during deburring is required. In addition, it should be easily possible to precisely set the processing time to be coordinated with the time necessary for deburring.

Die Lösunq dieser Aufgaben qeschieht erfindunqsqemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, these tasks are solved by the characterizing Features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß es für das Entgraten ringförmiger Zonen an Werkstückflächen, insbesondere der Ränder von Bohrungsmündungen, nicht erforderlich ist, daß der gesamte von der Ringzone umgebene Flächenbereich entweder gleichzeitig durch einen entsprechend großen Vollstrahl oder im Rahmen einer flächendeckenden Relativbewegung eines dünnen Strahles erfaßt wird. Zeit- und energiesparend ist es demgegenüber, wenn der Strahlquerschnitt an der Bearbeitungsstelle der zu entgratenden Ringfläche angepaßt wird. Dies geschieht erfindungsgemäß durch Anwendung einer oder mehrerer Ringdüsen zum Erzeugen je eines etwa kegel- oder -zylinderförmigen Hohlstrahles nach den Merkmal a) des Patentanspruchs 1. Diese Düsenausbildung macht trotz des kleinen Düsenquerschnitts eine Relativbewegung des Düsenkopfes während des Entgratens überflüssig. Es muß aber jede Ringdüse bzw. der von ihr erzeugte Hohlstrahl vor Beginn des Strahlvorganges genau koaxial zu der Rinyfläche ausgerichtet und in dieser Stellung fixiert werden.The invention is based on the consideration that it is for deburring ring-shaped zones on workpiece surfaces, in particular the edges of bore mouths, it is not necessary that the entire surface area surrounded by the ring zone either simultaneously with a correspondingly large full jet or in the frame an area-wide relative movement of a thin beam is detected. Time- In contrast, it is energy-saving if the beam cross-section is at the processing point is adapted to the ring surface to be deburred. This is done according to the invention Use of one or more ring nozzles to produce one roughly conical or cylindrical each Hollow jet according to feature a) of claim 1. This nozzle training makes despite the small nozzle cross-section, a relative movement of the nozzle head during of deburring superfluous. But each ring nozzle or the one generated by it must be Before the start of the blasting process, the hollow beam is aligned exactly coaxially with the Riny surface and be fixed in this position.

Dies bedeutet insbesondere dann keinen wesentlichen Aufwand, wenn das Entgraten im Rahmen einer Serienfertigung an einer Vielzahl gleicher Werkstücke durchzuführen ist.In particular, this does not mean any significant effort if deburring in the course of series production on a large number of identical workpieces is to be carried out.

Das Positionieren des Düsenkopfes kann dann automatisch mit Hilfe von Skalen, Anschlageinrichtungen oder von entsprechend programmierten Handhabungsgeräten nach einmaliger Einstellung jederzeit wiederholt werden.The positioning of the nozzle head can then be done automatically with the help of of scales, anchor devices or appropriately programmed handling devices can be repeated at any time after a one-time setting.

Zum Stand der Technik ist noch darauf hinzuweisen, daß Kegeldüsen bei Zerstäubern für Spraydosen z. B. aus den DE-PSen 2 141 291, 2 604 264 und 2 611 387 bekannt sind.Regarding the state of the art, it should also be pointed out that conical nozzles in atomizers for spray cans z. B. from DE-PSs 2 141 291, 2 604 264 and 2 611 387 are known.

Diese Düsen müssen aufgrund ihres Verwendungszwecks so gestaltet sein, daß sie einen über eine große Fläche möglichst gleichmäßig und fein zerteilten Strahl erzeugen. Der für die Erfindung erforderliche, nicht zerteilte Hohlstrahl läßt sich mit den bekannten Zerstäuberdüsen nicht erzeugen.Due to their intended use, these nozzles must be designed in such a way that that they produce a jet that is as evenly and finely divided as possible over a large area produce. The non-split hollow jet required for the invention can be do not generate with the known atomizer nozzles.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.In the following are exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings described.

Es zeigen: Bild 1: schematisch die Anordnung einer Ringdüse vor einer zu entgratenden Bohrungsmündung, Bild 2: ebenfalls schematisch einen Düsenkopf mit zwei Ringdüsen im Bereich einer Bohrungskreuzung, Bild 3: die konstruktive Gestaltung eines Düsenkopfes für die Anordnung nach Bild 2, Bild 4: eine andere Ausbildung eines Düsenkopfes, Bild 5: einen Düsenkopf, dessen Ringdüsen als Dralldüsen ausgeführt sind.They show: Fig. 1: schematically the arrangement of a ring nozzle in front of a Bore mouth to be deburred, Figure 2: also schematically with a nozzle head two ring nozzles in the area of a bore intersection, Figure 3: the structural design of a nozzle head for the arrangement according to Figure 2, Figure 4: a different design of a nozzle head, Fig. 5: a nozzle head with ring nozzles as Swirl nozzles are executed.

Der in Bild 1 dargestellte Düsenkopf 1 ist an eine nicht gezeigte Zuleitung für eine Hochdruckflüssigkeit, vorzugsweise Hochdruckwasser, angeschlossen. Der Düsenkopf weist an seiner Stirnseite eine zylindrische oder konische Öffnung auf, in der sich ein kegelförmiger Kern befindet. Die Wand der Öffnung bildet mit dem Kern eine kegelige Ringdüse 2, aus der ein hohler Kegelstrahl 3 austritt. Die Breite des Ringspaltes ist mit b, seine Länge mit 1, der Austrittdurchmesser mit dD und der Kegelwinkel mit i bezeichnet.The nozzle head 1 shown in Figure 1 is attached to a not shown Supply line for a high pressure liquid, preferably high pressure water, connected. The nozzle head has a cylindrical or conical opening on its end face in which there is a conical core. The wall of the opening forms with the core is a conical ring nozzle 2, from which a hollow cone jet 3 emerges. the The width of the annular gap is with b, its length with 1, the exit diameter with dD and the cone angle denoted by i.

Der Düsenkopf 1 ist gegenüber der zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks 4 so positioniert und fixiert, daß sich die Ringdüse 2 genau koaxial zu einer in das Werkstück eingebrachten Bohrung 5 mit der zu entgratenden Ringzone 6 befindet. Durch Anpassung des Ringdüsenausttrittsdurchtllessers dD an den mittleren Durchmesser dz der Ring zone 6 katin unter Berücksichtigung des Strahlkegelwinkels i und des Abstandes a zwischen Düsenmündung und Ringzone erreicht werden, daß der Hohlstrahl 3 die Ringzone 6 völlig erfaßt. Durch Versuche kann dann die Zeit der Bestrahlung so bemessen werden, daß die Grate in der Ringzone beseitig werden, ohne daß eine wesentliche Schädigung der Werkstückoberfläche eintritt.The nozzle head 1 is opposite to the surface to be machined Workpiece 4 is positioned and fixed in such a way that the annular nozzle 2 is exactly coaxial to a hole 5 made in the workpiece with the ring zone to be deburred 6 is located. By adapting the ring nozzle outlet through-hole dD to the middle one Diameter dz of the ring zone 6 katin taking into account the jet cone angle i and the distance a between the nozzle orifice and the annular zone can be achieved that the Hollow jet 3 covers the ring zone 6 completely. Experiments can then determine the time of the Irradiation be measured so that the burrs in the ring zone are eliminated without that substantial damage to the workpiece surface occurs.

Der in Bild 2 dargestellte Düsenkopf 1' dient zum Entgraten von Querbohrungen 5' in einer Hauptbohrung 7 eines Werkstücks 4' . Dazu wird der Düsenkopf 1 mittels einer starren, als zuleitung für die Hochdruckflüssigkeit ausqebi1-deten Lanze 8 in die Werkstückhauptbohrung 7 eingeführt und durch Verschieben und Drehen der Lanze so positioniert, daß die zueinander diagonal angeordneten Ringdüsen 2' den Querbohrungen 5' genau gegenüberliegen.The nozzle head 1 'shown in Figure 2 is used to deburr cross bores 5 'in a main bore 7 of a workpiece 4'. For this purpose, the nozzle head 1 is by means of a rigid lance 8 designed as a feed line for the high pressure liquid introduced into the workpiece main bore 7 and by moving and rotating the lance so positioned that the annular nozzles are arranged diagonally to one another 2 'are exactly opposite the transverse bores 5'.

Das erstmalige Positionieren des Düsenkopfes 1 in der Hauptbohrung 7 kann nach den Maßangaben für die Bohrungen in der Werkstückszeichnung durch Markierungen an der Lanze und am Ende der Hauptbohrung geschehen. Wenn es die baulichen Verhältnisse gestatten, kann das Justieren auch mittels optischer Beobachtung einer der Ringdüsen 2' durch die zugehörige Querbohrung 5' erfolgen.The initial positioning of the nozzle head 1 in the main bore 7 can be made using markings according to the dimensions for the holes in the workpiece drawing done at the lance and at the end of the main bore. If it's the structural conditions allow adjustment by means of optical observation of one of the ring nozzles 2 'through the associated transverse hole 5'.

Bei freiem Düsenkopf gemäß Bild 1 und bei rohrförmigen Werkstücken ist die Einstellung schließlich auch dadurch möglich, daß die Ringdüse 2 mit Wasser geringen Druckes beaufschlagt und das Auftreffen des Niederdruck-1iohistrahles auf die Oberfläche des Werkstückes beobachtet wird.With a free nozzle head as shown in Figure 1 and with tubular workpieces the setting is finally also possible in that the ring nozzle 2 with water applied low pressure and the impact of the low pressure 1iohiststrahles on the surface of the workpiece is observed.

Der in Bild 3 dargestellte Düsenkopf 1' zum Entgraten von Quer- oder Kreuzbohrungen 5' besteht aus einem rohrförmigen Körper 9 mit Innengewinde zum Aufschrauben auf die Lanze 8.The nozzle head 1 'shown in Figure 3 for deburring transverse or Cross bores 5 'consists of a tubular body 9 with an internal thread for screwing on on the lance 8.

Der Körper 9 weist zwei einander gegenüberliegende konische Öffnungen 10 auf. An seiner Stirnseite ist ein Verschlußstück 11 eingeschraubt, das mit seinem kegeligen Ansatz 12 in den hohlen Körper 9 ragt. Der Ansatz 12 ist im Bereich der Öffnung 10 quer durchbohrt und nimmt in dieser Paßbohrung 13 einen Zapfen 14 mit konischen Endteilen 15 auf, die zusammen mit den Wänden der Öffnung 10 die Ringdüse 2' bilden.The body 9 has two opposite conical openings 10 on. At its end face a locking piece 11 is screwed, which with his conical extension 12 protrudes into the hollow body 9. The approach 12 is in the area of Opening 10 is pierced transversely and takes a pin 14 with in this fitting bore 13 conical end parts 15, which together with the walls of the opening 10, the annular nozzle 2 'form.

Bei der Ausführungsform nach Bild 4 bildet der Körper 9' mit dem Verschlußstück 11' und dem Ansatz 12' eine Einheit, die nach dem Einarbeiten von Zuströmkanälen 16 und Ringkammern 17 vor den Ringdüsen 2" aus zwei symmetrischen Hälften 9'a und 9'b zusammengeschweißt wird. Erst dann werden die Querbohrungen 13 und die Bohrungen für das Innengewinde 18 herausgearbeitet. Im übrigen ist der Aufbau des Düsenkopfes hier wie zum Bild 3 beschrieben.In the embodiment according to Figure 4, the body 9 'forms with the closure piece 11 'and the approach 12' a unit, which after the incorporation of inflow channels 16 and annular chambers 17 in front of the ring nozzles 2 "from two symmetrical Halves 9'a and 9'b is welded together. Only then are the cross holes 13 and the holes for the internal thread 18 worked out. By the way, is the Structure of the nozzle head here as described in Figure 3.

In Aufbau und Wirkungsweise anders als die bisher erläuterten Düsenkköpfe ist die Ausführungsform nach Bild 5. Der Hohlstrahl wird hierbei nicht mittels einer mit einem massiven Kern versehenen Ringdüse erzeugt, sondern dadurch, daß einer kernlosen, zylindrischen oder konischen Düsenöffnung 19 eine koaxiale kreisrunde Drallkammer 20 vorgeschaltet ist,tder die Hochdruckflüssigkeit über die Zustromkanäle 21 tangential zugeführt wird. Durch den so erzeugten Drall der Flüssigkeit bildet sich auch ohne festen Kern in oder nach Verlassen der Düse 19 ein Hohlstrahl aus. Auch der in Bild 5 dargestellte Düsenkopf besteht aus zwei syrn metrischen, in der Längsmittelebene verschweißten Mälfte, in welche die Hälften der Vorkammern 20, der Düsenöffnung 19 und der Zustromkanäle 21 z. B. durch Funkenerosion bzw.In structure and mode of operation different from the nozzle heads explained so far is the embodiment according to Figure 5. The hollow jet is not here by means of a produced with a solid core provided ring nozzle, but by the fact that one coreless, cylindrical or conical nozzle opening 19 is a coaxial circular Swirl chamber 20 is connected upstream, tder the high pressure liquid via the inflow channels 21 is fed tangentially. The swirl created in this way causes the liquid to form Even without a solid core, a hollow jet emerges in or after leaving the nozzle 19. The nozzle head shown in Figure 5 also consists of two Syrn metric, in the Longitudinal center plane welded half, in which the halves of the antechambers 20, the nozzle opening 19 and the inflow channels 21 z. B. by spark erosion or

durch Bohren eingearbeitet sind.are incorporated by drilling.

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Claims (8)

Patentansprüche 1. Strahleinrichtung zum Entgraten von ringförmigen Zonen an Werkstückober- oder -innenflächeh insbesondere an Bohrungsmündungen oder -kreuzungen mittels eines oder mehrer aus je einer Öffnung eines Düsenkopfes austretenden Hochdruckflüssigkeitsstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß a) Jede Düsenkopföffnung als Ringdüse (2, 2', 2'') zum Erzeugen eines etwa kegel- oder zylinderförmigen Hohlstrahles (3, 3') ausgebildet ist, dessen mittlerer Durchmesser im Auftreffbereich auf die Werkstückfläche dem mittleren Durchmesser (dz) der jeweils zu entgratenden Ringzone (6, 6') entspricht, b) Mittel zum Bewegen und Fixieren des Düsenkopfes (1, 1') vorgesehen sind, mittels derer jede Düsenöffnung genau koaxial zu der jeweils zu entgratenden Ringzone (6, 6') positioniert werden kann. Claims 1. Jet device for deburring ring-shaped Zones on the upper or inner surface of the workpiece, in particular at the mouth of the bore or -crossings by means of one or more exiting from an opening of a nozzle head High pressure liquid jet, characterized in that a) each nozzle head opening as a ring nozzle (2, 2 ', 2' ') for generating an approximately conical or cylindrical hollow jet (3, 3 ') is formed, the mean diameter of which in the area of impact on the Workpiece area the mean diameter (dz) of the respective ring zone to be deburred (6, 6 ') corresponds, b) means are provided for moving and fixing the nozzle head (1, 1') are, by means of which each nozzle opening is exactly coaxial with the one to be deburred Ring zone (6, 6 ') can be positioned. 2. Hochdruckstrahleinrichtung nach Anspruch 1 zum Entgraten der Öffnungsränder von in eine Werkstückbohrung mündenden Querbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüsen (2') am Umfang eines hohlen, stirnseitig geschlossenen Düsenkopfes (1') derart angeordnet sind, daß sie durch Verschieben und Drehen des Düsenkopfes in der Werkstückhauptbohrung (7) genau gegenüber den Mündungsöffnungen der Querbohrungen (5') positioniert werden können (Bild 2).2. High pressure jet device according to claim 1 for deburring the opening edges of transverse bores opening into a workpiece bore, characterized in that the ring nozzles (2 ') on the circumference of a hollow nozzle head closed at the end (1 ') are arranged in such a way that they can be removed by moving and rotating the nozzle head in the workpiece main bore (7) exactly opposite the mouth openings of the transverse bores (5 ') can be positioned (Fig. 2). 3. Hochdruckstrahleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer den Düsenkopf (1') tragenden, als starre Hochdruckflüssigkeitszuleitung dienenden Lanze (7) Mittel vorgesehen sind, welche die axiale und die Winkelposition der Ringdüsen (2', 2'') anzeigen und die Lanze fixieren.3. High pressure jet device according to claim 2, characterized in that that on one of the nozzle head (1 ') supporting, as a rigid high-pressure liquid supply line serving lance (7) means are provided, which the axial and the angular position of the ring nozzles (2 ', 2' ') and fix the lance. 4. Hochdruckstrahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel <oc) jeder Ringdüse (2, 2', 2'') weniger als etwa 10° beträgt.4. High pressure jet device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the cone angle <oc) of each ring nozzle (2, 2 ', 2' ') is less than about 10 °. 5. Hochdruckstrahleinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (1) des Ringspaltes jeder Ringdüse (2, 2', 2'') ein Mehrfaches der Spaltbreite (b) beträgt und diese über die Spaltlänge (1) konstant ist oder abnimmt.5. High pressure jet devices according to one of claims 1 to 4, characterized in that the axial length (1) of the annular gap of each annular nozzle (2, 2 ', 2' ') is a multiple of the gap width (b) and this over the gap length (1) is constant or decreasing. 6. Hochdruckstrahleinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ringdüsen (2, 2'') von der zu entgratenden Werkstückringzone (6, 6') weniger als etwa 5 mm beträgt.6. High pressure jet devices according to one of claims 1 to 5, characterized in that the distance between the ring nozzles (2, 2 ") and the one to be deburred Workpiece ring zone (6, 6 ') is less than about 5 mm. 7. Hochdruckstrahleinrichtungen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite eines hohlzylindrischen, mit zwei einander diametral gegenüberliegenden konischen oder zylindrischen Öffnung (10) versehenen Düsenkörpers t9) ein Verschlußstück (11) vorgesehen, dessen in den Düsenkopf hineinragender kegliger Ansatz (12) quer durchbohrt ist und einen Zapfen (14) mit konischen oder zylindrischen Endteilen (15) aufnimmt, die zusammen mit den Öffnungen (10) die Ringdüsen (2') bilden (Bild 3).7. High pressure jet devices according to one of claims 2 to 6, through this characterized in that on the end face of a hollow cylindrical, with two each other diametrically opposite conical or cylindrical opening (10) provided Nozzle body t9) a closure piece (11) is provided, its protruding into the nozzle head conical extension (12) is pierced transversely and a pin (14) with conical or cylindrical end parts (15) which together with the openings (10) the ring nozzles (2 ') form (picture 3). 8. Hochdruckstrahleinrichtungen nach einem der Ansprüche 2, 3 und 6, dadurah gekennzeichnet, daß den als kernlose Zylinder- oder Kegeldüsen (19) ausgebildeten Ringstrahldüsen koaxial je eine Drallkammer (20) vorgeschaltet ist, in welche je ein Zuströmkanal (21) für die Hochdruckflüssigkeit tangential einmündet (Bild 5).8. High pressure jet devices according to one of claims 2, 3 and 6, dadurah that the designed as coreless cylinder or cone nozzles (19) Ring jet nozzles are coaxially preceded by a swirl chamber (20), in each of which an inflow channel (21) for the high pressure liquid opens tangentially (Fig. 5).
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