ES2330391T3 - Mandril y articulo que tiene dispositivos de union para evitar el deslizamiento axial. - Google Patents

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Abstract

Un conjunto (10) de herramienta cortante que tiene un eje longitudinal (L) que define una dirección desde delante hacia atrás y que comprende: un casquillo de apriete (36) que tiene un orificio pasante (68) que se extiende a lo largo de dicho eje longitudinal (L), una envoltura (70) de orificio pasante del casquillo de apriete (36) que comprende una ranura interior periférica (94); y una caña (32) que se extiende a lo largo de dicho eje longitudinal (L) y sujeta de forma liberable en dicho orificio pasante (68); cuya caña (32) comprende una envoltura periférica (120) de caña; en donde el casquillo de apriete (36) se puede trasladar entre: una posición de liberación en la que la caña está alojada en, y se puede deslizar a través del, orificio pasante (68) de casquillo de apriete; y una posición de sujeción; caracterizado porque: la envoltura (70) de orificio pasante del casquillo de apriete (36) comprende una cresta (106), comprendiendo la cresta (106) una parte frontal (74) de casquillo de apriete, una cara (100) de primera ranura que mira axialmente hacia atrás, y una superficie interior frontal (96) que se extiende entre la parte frontal (74) de casquillo de apriete y la cara (100) de primera ranura, estando al menos una parte de la superficie interior frontal (96) dirigida radialmente hacia delante de la ranura periférica interior (94); y porque la envoltura periférica (120) de caña comprende una ranura periférica (122) de caña formada en la misma, definiendo la ranura (122) de caña un valle (130) de caña que comprende un primer lado (124) de ranura que mira axialmente hacia atrás, un segundo lado (128) de ranura opuesto y que mira axialmente hacia delante, y una base (126) de ranura que se extiende entre los mismos; y porque: en la posición de liberación, la cresta (106) está situada fuera del valle (130) de caña y, en la posición de sujeción, la cresta (106) está al menos parcialmente alojada en el valle (130) de caña.

Description

Mandril y artículo que tiene dispositivos de unión para evitar el deslizamiento axial.
Antecedentes del invento
Los mandriles, con artículos de fijación retirables, como herramientas o piezas de trabajo, para máquinas-herramientas, son bien conocidos en la técnica. Estos mandriles podrían emplear casquillos de apriete flexibles, que se podrían expandir o contraer radialmente, para agarrar de forma liberable el artículo en el mandril.
Se ha sabido que en ocasiones, el artículo sujeto se podría deslizar axialmente con respecto al mandril, especialmente cuando sobre el artículo actúan fuerzas de corte axiales relativamente intensas. Dicho deslizamiento axial no es conveniente, y podría afectar desfavorablemente a la calidad de la pieza de trabajo, a la duración de la herramienta, o a ambas.
El documento EP-A1-0 263 982 describe un conjunto de herramienta cortante que tiene un mandril y un casquillo de apriete para fijar una herramienta cortante. El casquillo de apriete tiene un taladro interior pasante en el que se puede sujetar de forma liberable una caña de la herramienta cortante. El casquillo de apriete se puede trasladar desde una posición de liberación, en la que la caña de la herramienta está alojada en el mismo, y se puede deslizar a través del taladro interior del casquillo de apriete, hasta una posición de fijación en la que la caña de la herramienta está sujeta en el taladro interior del casquillo de apriete por una fuerza de agarre del casquillo de apriete.
Un objeto de la presente descripción es presentar una disposición de mandril perfeccionada. Este objeto se consigue con el asunto que responde a las reivindicaciones.
Sumario del invento
Las realizaciones siguientes y los aspectos de las mismas se describen e ilustran conjuntamente con los sistemas, herramientas y métodos que se dan a título de ejemplo e ilustrativo, sin carácter limitativo. En varias realizaciones, uno o varios de los problemas anteriormente mencionados se han reducido o eliminado, mientras que otras realizaciones están destinadas a otras ventajas o perfeccionamientos.
De acuerdo con el presente invento, se provee un conjunto de herramienta cortante que tiene un eje longitudinal L que define una dirección de delante hacia atrás. El conjunto comprende un casquillo de apriete y una caña. El casquillo de apriete tiene un taladro interior pasante que se extiende a lo largo de dicho eje longitudinal, una superficie interior de casquillo de apriete que comprende una ranura interior periférica y una cresta, cuya cresta comprende una parte frontal de casquillo de apriete, una primera cara frontal de ranura que mira axialmente hacia atrás, y una superficie frontal interior que se extiende entre la parte frontal del casquillo de apriete y la primera cara frontal de ranura, estando dirigida al menos una parte de la superficie interior frontal radialmente hacia dentro de la ranura periférica interior. La caña se extiende a lo largo del eje longitudinal y está fijada de forma liberable en dicho taladro interior pasante, cuya caña comprende una envoltura periférica de caña que tiene una ranura periférica de caña practicada en la misma, cuya ranura de caña define un valle que comprende un primer lado de ranura que mira axialmente hacia atrás, un segundo lado de ranura opuesto que mira axialmente hacia delante, y una base de ranura que se extiende entre los mismos. El casquillo de apriete se puede trasladar entre una posición de liberación, en la que la caña está alojada en, y se puede deslizar a través de, el taladro interior pasante del casquillo de apriete, con la cresta situada por fuera del seno, y una posición de sujeción en la que la cresta se acomoda al menos parcialmente en el valle. Opcionalmente, el conjunto de herramienta cortante comprende: un mandril con un receptor, que tiene un taladro interior, y una tuerca; el casquillo de apriete que está acomodado en el taladro interior del receptor, mientras que la tuerca se acopla por rosca al receptor y se apoya en el casquillo de apriete. Si se desea, la tuerca comprende un cono de forzamiento de tuerca que se apoya en el casquillo de apriete.
Breve descripción de las figuras
En las figuras y dibujos ilustrativos adjuntos se muestran realizaciones ejemplares Se pretende que las figuras ilustrativas y realizaciones ejemplares descritas en la presente memoria se consideren ilustrativas en lugar de restrictivas.
En las figuras ilustrativas adjuntas:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un conjunto que comprende un mandril y un artículo sujeto en el mismo de acuerdo con una realización ejemplar;
La figura 2 es un corte transversal tomado en un plano de un eje longitudinal L del conjunto mostrado en la
figura 1;
La figura 3 es una vista en perspectiva y en despiece ordenado del conjunto mostrado en la figura 1;
La figura 4 es una vista en perspectiva en corte parcial de un casquillo de apriete del mandril mostrado en la
figura 1;
La figura 5 es una vista en perspectiva en corte parcial de una tuerca del mandril mostrado en la figura 1.
Nótese que para mayor sencillez y claridad de la ilustración los elementos mostrados en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos se podrían haber exagerado con respecto a otros elementos por claridad. Además, cuando se ha considerado apropiado, los números de referencia se podrían repetir en las figuras para indicar elementos parecidos.
Descripción detallada del invento
Se llama la atención a un conjunto 10 y a sus componentes, que se ven en las figuras 1 a 5. Un mandril 30 agarra de forma liberable un artículo 32, que podría ser, por ejemplo, una caña 32 de una herramienta cortante rotatoria, tal como una fresa de extremo 34. El mandril 30 tiene un eje longitudinal L que define una dirección desde delante hacia atrás, y aloja un casquillo de apriete 36 sujeto en el mismo por una tuerca 38 en un receptor frontal 40 del mismo. El receptor 40 tiene una envoltura exterior 42 de receptor generalmente cilíndrica con una rosca macho 44 de receptor formada sobre el mismo. La envoltura exterior 42 de receptor se extiende hacia atrás desde una parte frontal 46 de receptor hasta una pestaña 48 que tiene una cara frontal 50 de pestaña que mira hacia delante. La cara frontal 50 de pestaña se extiende hacia fuera alejándose de la envoltura exterior 42 de receptor hasta una envoltura periférica 52 de pestaña. La envoltura periférica 52 de pestaña se extiende hacia atrás desde la cara frontal 50 de pestaña hasta una cara posterior 54 de pestaña que mira hacia atrás. La cara posterior 54 de pestaña se extiende hacia dentro alejándose de la envoltura periférica 52 de pestaña hasta una parte frontal 56 de fijación de una fijación posterior 58. La fijación 58 tiene una envoltura 60 de fijación que se extiende hacia atrás desde la parte frontal 56 de fijación coaxialmente con el eje longitudinal L al mismo tiempo que se estrecha progresivamente hacia dentro hasta una parte posterior 62 de fijación. De este modo, la fijación 59 es de una forma generalmente troncocónica, y está destinada a poderse montar de forma liberable en una máquina-herramienta rotatoria, tal, como, por ejemplo, una fresadora (que no se ha mostrado). La forma y la función de la fijación 58 y de la pestaña 48 no son críticas, y por tanto no se describirán adicionalmente más adelante en la presente memoria.
El receptor 40 tiene un taladro interior estrechado progresivamente 64 que tiene una superficie troncocónica 65 de taladro interior formada en el mismo. La superficie 65 de taladro interior se extiende hacia atrás desde la parte frontal 46 coaxialmente con el eje longitudinal L mientras que al mismo tiempo converge hacia dentro para terminar en un extremo posterior 66 de taladro interior, para definir un ángulo \beta de cono de taladro interior con el eje longitudinal L.
El casquillo de apriete 36 tiene un orificio pasante interior 68 de fijación definido por una envoltura 70 de orificio pasante, que forma una superficie interior de casquillo de apriete, así como una envoltura exterior 72 de casquillo de apriete. Tanto la envoltura 70 de orificio pasante como la envoltura 72 de casquillo de apriete se extienden hacia atrás desde una parte frontal 74 de casquillo de apriete hasta una parte posterior 76 de casquillo de apriete. El casquillo de apriete 36 tiene una pluralidad de primeras ranuras 78 y segundas ranuras 80 alternadas que se extienden radialmente entre, y se abren a, la envoltura 70 de orificio pasante y a la envoltura 72 de casquillo de apriete. Las primeras ranuras 78 abren a la parte frontal 74 de casquillo de apriete y se extienden hacia atrás desde la misma hacia la parte posterior 76 de casquillo de apriete. Las segundas ranuras 80 abren a la parte posterior 76 de casquillo de apriete y se extienden hacia delante de la misma hacia la parte frontal 74 de casquillo de apriete. Las primeras y segundas ranuras 78, 80 facilitan la expansión y la contracción radiales del casquillo de apriete 36, de tal manera que un diámetro interior del orificio pasante 68 pueda variar para agarrar a una variedad de artículos que tengan diámetros diferentes. Las primeras ranuras 78 definen una pluralidad de primeras garras 81 entre las mismas. Cada una de las primeras garras 81 se extiende hacia atrás desde la parte frontal 74 de casquillo de apriete para unirse con las primeras garras adyacentes 81 en la parte posterior 76 de casquillo de apriete. Se conocen casquillos de apriete similares, por ejemplo, de los documentos GB551720, GB565164, GB802769, GB808787, GB827169, GB1048458, GB1379700, GB1080771, GB1394328, GB729051, EP0013645, EP0263982, EP0618030, EP1049555, EP1616647, US5324050, US6746023, US6886835, y JP2004025349, que se han incorporado como referencia en la presente memoria.
La envoltura 72 de casquillo de apriete tiene una ranura periférica exterior 82 formada en la misma, que define una superficie exterior frontal 84 y una superficie exterior posterior 86. La superficie exterior frontal 84 se extiende hacia atrás desde la parte frontal 74 de casquillo de apriete mientras que al mismo tiempo se estrecha progresivamente en dirección radial hacia fuera hasta una pared 88 de primera ranura que mira hacia atrás. La superficie exterior frontal 84 forma un perfil generalmente troncocónico que define un ángulo agudo \gamma_{F} de cono frontal con el eje longitudinal L. La pared 88 de primera ranura se extiende radialmente hacia dentro desde la superficie exterior frontal 84 hasta un fondo exterior 90 de ranura que mira radialmente hacia fuera. El fondo exterior 90 de ranura se extiende axialmente hacia atrás desde la pared 88 de primera ranura hasta una pared 92 de segunda ranura que mira hacia delante. La pared 92 de segunda ranura se extiende radialmente hacia fuera desde el fondo exterior 90 de ranura hasta la superficie exterior posterior. La superficie exterior posterior 86 se extiende hacia atrás desde la pared 92 de segunda ranura mientras que al mismo tiempo se estrecha progresivamente en dirección radial y hacia dentro hasta la parte posterior 76 de casquillo de apriete. La superficie exterior posterior 86 forma un perfil generalmente troncocónico que define un ángulo agudo \gamma_{R} de cono posterior con el eje longitudinal L. En general, El ángulo \gamma_{R} de cono posterior es menor que el ángulo \gamma_{F} de cono frontal (\gamma_{R} < \gamma_{F}). De acuerdo con una realización ejemplar, el ángulo \gamma_{R} de cono posterior es igual al ángulo \beta de cono de taladro interior.
En la envoltura 70 de orificio pasante está formada una ranura periférica interior 94, que define una superficie interior frontal 96 y una superficie interior posterior 98. Al menos una parte de la superficie interior frontal 96 está dirigida radialmente hacia dentro de la ranura periférica interior 94, con respecto al eje longitudinal L. La superficie interior frontal 96 se extiende a través de la pluralidad de garras frontales 81 y axialmente hacia atrás de la parte frontal 74 de casquillo de apriete hasta una cara 100 de primera ranura que mira axialmente hacia atrás. La cara 100 de primera ranura se extiende radialmente hacia fuera desde la superficie interior frontal 96 hasta un suelo 102 de ranura que mira radialmente hacia dentro. El suelo 102 de ranura se extiende axialmente hacia atrás desde la cara 100 de primera ranura hasta una cara 104 de segunda ranura que mira axialmente hacia delante. La cara 104 de segunda ranura se extiende radialmente hacia dentro desde el suelo 102 de ranura hasta la superficie interior posterior 98. La cara 100 de primera ranura, la superficie interior frontal 96, la parte frontal 74 de casquillo de apriete, y dos primeras ranuras adyacentes 78 definen una cresta interior 106 de casquillo de apriete en cada una de las primeras
garras 81.
La tuerca 38 tiene una envoltura exterior 108 de tuerca que se extiende hacia atrás desde una parte frontal 110 de tuerca que mira axialmente hacia delante hasta una parte posterior 112 de tuerca que mira axialmente hacia atrás. Una envoltura interior 114 de tuerca se extiende hacia delante desde la parte posterior 112 de tuerca hasta la parte frontal 110 de tuerca. La envoltura interior 114 de tuerca tiene una rosca hembra 116 formada en la misma, que se extiende hacia delante desde la parte posterior 112 de tuerca, para terminar junto a un cono 118 de forzamiento de tuerca. El cono 118 de forzamiento de tuerca se extiende hacia delante desde la rosca hembra 116 hasta la parte frontal 110 de tuerca al mismo tiempo que se estrecha progresivamente hacia dentro, para conformar una forma generalmente troncocónica que define un ángulo agudo \nu de cono de tuerca con el eje longitudinal L. De acuerdo con la realización ejemplar, el ángulo \nu de cono de tuerca es igual al ángulo \gamma_{F} de cono frontal.
La caña 32 tiene una envuelta periférica 120 de caña, que se extiende periféricamente alrededor de la misma, generalmente paralela al eje longitudinal L. En la realización ejemplar, una pluralidad, y en este caso tres, de ranuras periféricas 122 de caña están formadas en la envoltura periférica 120 de caña y podrían estar uniformemente espaciadas a lo largo de una parte axial de la caña 32. Sin embargo, se podría formar cualquier número de ranuras 122 de caña en la envoltura periférica 120 de caña. Cada ranura 122 de caña tiene un primer lado 124 de ranura que mira hacia atrás que se extiende hacia dentro desde la envoltura periférica 120 de caña hasta una base 126 de ranura. La base 126 de ranura se extiende desde la primera cara 124 de ranura hacia atrás hasta un segundo lado 128 de ranura que mira axialmente hacia delante. El segundo lado 128 de ranura se extiende hacia fuera desde la base 126 de ranura hasta la envoltura periférica 120 de caña. El primer lado 124 de ranura, la base 126 de ranura, y el segundo lado 128 de ranura definen un valle 130 de caña.
El mandril 30 se ensambla colocando el casquillo de apriete 36 con la parte posterior 76 de casquillo de apriete junto al extremo posterior 66 de taladro interior, con la superficie exterior posterior 86 del casquillo de apriete 36 apoyándose en la superficie 65 de taladro interior, y con la ranura exterior 82 y la superficie exterior frontal 84 del casquillo de apriete extendiéndose hacia delante con respeto a la parte frontal 46 de receptor. Se coloca la tuerca 38 sobre el receptor 40 con la rosca hembra 116 de la tuerca engranando con la rosca macho 44 del receptor 40, y se aprieta por rosca sobre la misma, hasta que el cono 118 de forzamiento de tuerca se apoya en la superficie exterior frontal 84 del casquillo de apriete 36, de tal manera que el mandril 30 se lleva a una posición de liberación. En la posición de liberación, la cresta 106 está situada fuera del valle 130 para que la caña 32 se pueda insertar y deslizarse con respecto al orificio pasante 68.
Para fijar el artículo 32 en el mandril 30, se inserta la caña 32 en el orificio pasante 68 del casquillo de apriete 36, de tal manera que la envoltura periférica 120 de caña mira a la envoltura 70 de orificio pasante, y el seno 130 de la caña 32 está situado enfrente de la cresta 106 del casquillo de apriete 36. El artículo se fija en el mandril 30 llevando el mandril 30 a una posición de fijación, mediante el apriete adicional de la tuerca 38 con respecto a la posición de liberación. Como el ángulo \beta de cono de taladro interior de la envoltura 65 de taladro interior, y el correspondiente ángulo \gamma_{R} de cono posterior de la superficie exterior posterior 86 son menores que el ángulo \nu de cono de tuerca, y el correspondiente ángulo \gamma_{F} de cono frontal de la superficie exterior frontal 86, dicho apriete adicional de la tuerca 38 obliga al casquillo de apriete 36 a dirigirse hacia atrás en el taladro interior 64. Cuando el casquillo de apriete es obligado a dirigirse hacia atrás en el taladro interior 64, experimenta un efecto de cuña por la acción de la envoltura 65 de taladro interior que converge hacia atrás y hacia dentro. Sin embargo, el casquillo de apriete es elástico, en virtud de las primeras y segundas ranuras alternadas 78, 80 del mismo. Por tanto, cuando el casquillo de apriete 36 es acuñado por la envoltura 65 de taladro interior, se contrae en una dirección radialmente hacia dentro, hasta que la superficie interior posterior 98 del orificio parte se apoya en la envoltura periférica 120 de caña, llevando al mandril 30 a la posición de fijación, por lo que la caña 32 queda fijada al mandril 30.
Para sujetar el artículo en el mandril 30, se lleva el mandril 30 a una posición de sujeción, mediante la continuación del apriete de la tuerca 38 contra el receptor 40. Sin embargo, el casquillo de apriete 36 no puede ser obligado más a dirigirse hacia atrás en el taladro interior 64 y por tanto se dobla, de tal manera que las crestas 106 de cada una de las primeras garras 81 son obligadas a introducirse en el valle 130 de la caña 32 hasta que la superficie interior frontal 96 se apoya en la base 126 de ranura. Cuando el artículo está sujeto en el mandril 30, una fuerza que actúa axialmente hacia delante sobre el mismo causará que la caña 32 se deslice axialmente hacia delante con respecto al casquillo de apriete 36 hasta una extensión muy pequeña, hasta que el segundo lado 128 de ranura de la ranura 122 de caña se apoye en la cara 100 de primera ranura de la ranura interior 94 del casquillo de apriete 36, impidiendo de ese modo un deslizamiento adicional hacia delante de la caña 32 con respecto al casquillo de apriete 36, impidiendo por tanto el deslizamiento axial del casquillo de apriete 36 de caña.
Aunque en la presente memoria se ha descrito e ilustrado una realización ejemplar hasta un grado determinado de particularidad, se entenderá claramente que esto se ha hecho a título de ilustración y de ejemplo solamente, y sin carácter limitativo. El alcance del presente invento estará limitado solamente por los términos de las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice, y posiblemente se podrían realizar alteraciones y modificaciones a la realización ejemplar sin apartarse del alcance tal como se reivindica más adelante en la presente memoria.
Por ejemplo, aunque en la realización ejemplar, la envuelta periférica de caña es cilíndrica, podría adoptar diferentes formas, tales como oval o poligonal, siempre que la superficie interior del casquillo de apriete se conforme de un modo correspondiente. Además, un artículo no se considerará como limitado a una caña de una herramienta cortante; los ángulos \beta, \nu, \gamma_{R} y \gamma_{F} se podrían modificar para adaptarse a otras configuraciones geométricas; el casquillo de apriete no tiene necesariamente una parte posterior troncocónica convergente; el movimiento forzado de las crestas del casquillo de apriete al interior del valle del artículo no se realiza necesariamente mediante el apriete de una tuerca o por una parte cónica formada en el mismo; y, se podría formar un valle en el casquillo de apriete, mientas que en el artículo se podría formar una cresta Además, la cresta no debe considerarse como necesariamente formando una parte integral del artículo o del casquillo de apriete. Por tanto, a menos que de otro modo dichos cambios y modificaciones se aparten del alcance del presente invento, se considerarán como incluidos en el mismo.

Claims (5)

1. Un conjunto (10) de herramienta cortante que tiene un eje longitudinal (L) que define una dirección desde delante hacia atrás y que comprende:
un casquillo de apriete (36) que tiene un orificio pasante (68) que se extiende a lo largo de dicho eje longitudinal (L), una envoltura (70) de orificio pasante del casquillo de apriete (36) que comprende una ranura interior periférica (94); y
una caña (32) que se extiende a lo largo de dicho eje longitudinal (L) y sujeta de forma liberable en dicho orificio pasante (68); cuya caña (32) comprende una envoltura periférica (120) de caña;
en donde el casquillo de apriete (36) se puede trasladar entre:
una posición de liberación en la que la caña está alojada en, y se puede deslizar a través del, orificio pasante (68) de casquillo de apriete; y
una posición de sujeción;
caracterizado porque:
la envoltura (70) de orificio pasante del casquillo de apriete (36) comprende una cresta (106), comprendiendo la cresta (106) una parte frontal (74) de casquillo de apriete, una cara (100) de primera ranura que mira axialmente hacia atrás, y una superficie interior frontal (96) que se extiende entre la parte frontal (74) de casquillo de apriete y la cara (100) de primera ranura, estando al menos una parte de la superficie interior frontal (96) dirigida radialmente hacia delante de la ranura periférica interior (94); y porque
la envoltura periférica (120) de caña comprende una ranura periférica (122) de caña formada en la misma, definiendo la ranura (122) de caña un valle (130) de caña que comprende un primer lado (124) de ranura que mira axialmente hacia atrás, un segundo lado (128) de ranura opuesto y que mira axialmente hacia delante, y una base (126) de ranura que se extiende entre los mismos; y porque:
en la posición de liberación, la cresta (106) está situada fuera del valle (130) de caña y, en la posición de sujeción, la cresta (106) está al menos parcialmente alojada en el valle (130) de caña.
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2. El conjunto (10) de herramienta cortante de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:
un mandril (30) que comprende un receptor (40) 7 una tuerca (38), cuyo receptor tiene un taladro interior (64); y en el que:
el casquillo de apriete (36) se aloja en el taladro interior (64) del receptor (40); y la tuerca (38) está acoplada por rosca al receptor (40) y se apoya en el casquillo de apriete (36).
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3. El conjunto (10) de herramienta cortante de acuerdo con la reivindicación 2, en el que:
la tuerca (38) comprende un cono (118) de forzamiento de tuerca que se apoya en el casquillo de apriete (36).
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4. El conjunto (10) de herramienta cortante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
la envoltura periférica (120) de caña tiene una pluralidad de ranuras periféricas (122) de caña formadas en la misma.
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5. El conjunto (10) de herramienta cortante de acuerdo con la reivindicación 4, en el que:
la pluralidad de ranuras periféricas (122) de caña están uniformemente espaciadas a lo largo de una parte axial de la caña.
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