FR2575956A1 - MAGNETO-ABRASIVE MACHINING DEVICE FOR EXTERIOR CYLINDRICAL SURFACES - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE L'USINAGE PAR ABRASION. LE DISPOSITIF FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPORTANT UN MECANISME METTANT LA PIECE EN ROTATION, UN SYSTEME ELECTROMAGNETIQUE 1 POURVU D'EPANOUISSEMENTS POLAIRES 2 ET 3 POUVANT COULISSER PAR RAPPORT AU CIRCUIT MAGNETIQUE 6 DANS DES GUIDAGES 7, 8 GRACE A DES GALETS 9, 10, ET UN MECANISME 4 METTANT LES EPANOUISSEMENTS POLAIRES EN OSCILLATION ET ACTIONNE PAR UN ORGANE D'ENTRAINEMENT 5, ET EST CARACTERISE EN CE QUE LE MECANISME D'OSCILLATION 3 EST EXECUTE SOUS FORME D'UN ARBRE 13 PORTANT DES DOUILLES EXCENTRIQUES DECALEES DE 180 L'UNE 14 PAR RAPPORT A L'AUTRE 15 ET SUR LESQUELLES SONT MONTES LES EPANOUISSEMENT POLAIRES 2 ET 3 RESPECTIVEMENT. L'INVENTION TROUVE SES APPLICATIONS LES PLUS AVANTAGEUSES NOTAMMENT DANS LES CONSTRUCTIONS MECANIQUES LOURDES ET LA CONSTRUCTION DE MACHINES POUR LES INDUSTRIES CHIMIQUE ET ALIMENTAIRE.THE INVENTION RELATES TO ABRASION MACHINING. THE DEVICE WHICH IS THE SUBJECT OF THE INVENTION IS OF THE TYPE INCLUDING A MECHANISM ROTATING THE PART, AN ELECTROMAGNETIC SYSTEM 1 PROVIDED WITH POLAR EXPANSIONS 2 AND 3 THAT CAN SLIDE WITH RESPECT TO MAGNETIC CIRCUIT 6 IN GUIDANCE 7, 8 THANKS TO ROLLERS 9, 10, AND A MECHANISM 4 PUTTING THE POLAR FLOWERS IN OSCILLATION AND ACTUATED BY A DRIVE 5, AND IS CHARACTERIZED IN THAT THE OSCILLATION MECHANISM 3 IS EXECUTED IN THE FORM OF A SHAFT 13 BEARING SOCKETS ECCENTRICS OFFSET BY 180 ONE 14 WITH RESPECT TO THE OTHER 15 AND ON WHICH ARE MOUNTED THE POLAR EXPANSIONS 2 AND 3 RESPECTIVELY. THE INVENTION FINDS ITS MOST ADVANTAGEOUS APPLICATIONS, ESPECIALLY IN HEAVY-DUTY MECHANICAL CONSTRUCTIONS AND THE CONSTRUCTION OF MACHINES FOR THE CHEMICAL AND FOOD INDUSTRIES.
Description
La présente invention concerne le domaine de l'usinage de pièces parThe present invention relates to the field of machining parts by
abrasion et a notamment pour objet un dispositif d'usinage magnéto-abrasif abrasion and particularly relates to a magneto-abrasive machining device
de surfaces cylindriques extérieures. outer cylindrical surfaces.
L'invention trouve ses applications les plus avantageuses notamment dans les constructions mécaniques lourdes et la construction de machines pour The invention finds its most advantageous applications in particular in heavy mechanical constructions and the construction of machines for
les industries chimique et alimentaire, pour le polis- the chemical and food industries, for the polis-
sage magnéto-abrasif des gros arbres de laminoirs, de machines à papier, de machines mélangeuses et d'autres machines. magneto-abrasive processing of large rolling mills, paper machines, mixing machines and other machines.
On connaît un dispositif d'usinage magnéto- A magneto-machining device is known
abrasif des surfaces cylindriques extérieures de pièces de grand diamètre (cf. l'ouvrage de Baron Ju.M. "La technologie de l'usinage abrasif dans un champ magnétique", L., "Mashinostroenie, 1975, page 50). Le dispositif abrasive outer cylindrical surfaces of large diameter parts (see the book by Baron Ju.M. "The technology of abrasive machining in a magnetic field", L., "Mashinostroenie, 1975, page 50).
comporte un mécanisme mettant la pièce à usiner en rota- has a mechanism that rotates the workpiece
tion, un système-électro-magnétique pourvu d'épanouis- an electro-magnetic system capable of
sements polaires et un mécanisme destiné à communiquer des oscillations au système électromagnétique et muni and a mechanism for imparting oscillations to the electromagnetic and
d'un organe d'entraînement.a drive member.
L'inconvénient de ce dispositif connu réside The disadvantage of this known device lies
en ce que l'organe d'entraînement du système électro- in that the drive member of the electronic system
magnétique et la paire d'épanouissements polaires sont exécutés en une seule pièce. Cependant, il est difficile Magnetic and the pair of polar spurs are executed in one piece. However, it is difficult
de mettre le système électromagnétique, dont les dimen- to put the electromagnetic system, whose dimensions
sions et la masse sont considérables, en mouvement oscil- sions and mass are considerable, moving
latoire. Le mécanisme d'oscillation et son organe d'entraî- latoire. The oscillation mechanism and its driving organ
nement sont massifs et n'assurent que des oscillations synchrones des épanouissements polaires. De ce fait, il est impossible d'assurer, lors de l'usinage magnéto-abrasif, la non répétition des traces sur la surface à usiner de la pièce. Ceci est la cause des bas indices de qualité are massive and provide only synchronous oscillations of polar expansions. Therefore, it is impossible to ensure, during the magneto-abrasive machining, the non-repetition of the traces on the workpiece surface of the workpiece. This is the cause of the low quality indices
et de rendement de l'usinage. Dans ce dispositif, les sur- and machining efficiency. In this device, the sur-
faces actives des épanouissements polaires sont de forme cylindrique, concentrique à la surface à usiner de la active faces of the pole shoes are of cylindrical shape, concentric with the surface to be machined by the
pièce. Avec une telle forme des surfaces actives, l'in- piece. With such a shape of the active surfaces, the
tervalle d'usinage entre la pièce et les épanouissements polaires possède une section régulière suivant toute sa longueur, et c'est pourquoi le champ magnétique se répar- tit lui aussi régulièrement le long dudit intervalle. On sait, cependant, que la poudre abrasive se déplace, pendant le processus d'usinage, vers la sortie de l'écartement d'usinage. Il s'ensuit que, dans le cas d'une section régulière de l'écartement d'usinage, une partie notable de la poudre magnétique ne participe pas au travail utile, ce qui se traduit par une baisse sensible du renoement The machining interval between the workpiece and the pole shoes has a regular section along its entire length, and this is why the magnetic field is also regularly distributed along said interval. It is known, however, that the abrasive powder moves, during the machining process, towards the output of the machining gap. It follows that, in the case of a regular section of the machining gap, a significant portion of the magnetic powder does not participate in the useful work, which results in a significant decrease in the renoement
et de la qualité de l'usinage magnéto-abrasif. and the quality of magneto-abrasive machining.
Dans le dispositif connu, les épanouissements polaires montés d'un seul côté de la pièce à usiner et sollicités par des forces magnétiques peuvent provoquer une déformation de la pièce. Pour cette raison, il est In the known device, the pole shoes mounted on one side of the workpiece and biased by magnetic forces can cause deformation of the workpiece. For this reason, it is
difficile d'utiliser ce dispositif pour l'usinage magnéto- difficult to use this device for magneto-
abrasif de pièces peu rigides.abrasive of slightly rigid parts.
On s'est donc proposé de mettre au point un It was therefore proposed to develop a
dispositif d'usinage magnéto-abrasif des surfaces cylin- magneto-abrasive machining device for cylindrical surfaces
driques extérieures d'une pièce, les dimensions et la exterior of a room, dimensions and
masse duquel seraient réduites, qui permettrait de combi- which would be reduced, which would make it possible
ner d'une manière optimale le mouvement de rotation de la pièce à usiner et les oscillations des épanouissements polaires et donnerait la possibilité d'usiner de grosses optimally the rotational movement of the workpiece and the oscillations of the pole shoes and give the possibility of machining large
pièces, en améliorant en même temps sensiblement le rende- parts, while at the same time improving substantially the
ment et la qualité de l'usinage magnéto-abrasif. and the quality of magneto-abrasive machining.
Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un The problem thus posed is solved by means of a
dispositif d'usinage magnéto-abrasif des surfaces cylin- magneto-abrasive machining device for cylindrical surfaces
driques extérieures d'une pièce, comportant un mécanisme exterior of a room, with a mechanism
mettant la pièce à usiner en rotation, un système électro- rotating the workpiece, an electronic system
magnétique pourvu d'épanouissements polaires et un mécanisme magnet with polar spurs and a mechanism
mettant les épanouissements polaires en mouvement oscil- putting the polar unfoldings in motion oscil-
latoire et muni d'un organe d'entraînement, caractérisé, selon l'invention, en ce que le mécanisme mettant les épanouissements polaires en oscillation est exécuté sous forme d'un arbre muni de douilles excentriques décalées l'une par rapport à l'autre de -180 , un épanouissement polaire étant calé sur chacune desdites douilles. Grâce au fait que les épanouissements polaires The invention is characterized in that the mechanism for setting the polar spurs into oscillation is executed in the form of a shaft provided with eccentric bushings that are offset relative to one another. another -180, a pole shoe being seated on each of said sleeves. Thanks to the fact that the polar unfoldings
sont exécutés sous forme d'éléments distincts du cir- are executed as separate elements of the cir-
cuit magnétique du système électromagnétique du dispo- the magnetic system of the electromagnetic system
sitif, on n'a plus besoin de mettre tout le système électromagnétique en oscillation. Les oscillations sont communiquéesseulement aux épanouissements polaires. Le montage de la paire d'épanouissements polaires sur l'arbre d'entraînement portant les douilles excentriques décalées l'une par rapport à l'autre de 180 permet de mettre en oscillation les épanouissements polaires en opposition de phase l'un par rapport à l'autre,ce qui sitive, we no longer need to set the entire electromagnetic system in oscillation. The oscillations are communicated only to the polar unfoldings. Mounting the pair of pole shoes on the drive shaft carrying the eccentric bushings offset from each other by 180 makes it possible to oscillate the polar bearings in phase opposition with respect to each other. the other, which
est nécessaire pour empêcher la coincidence des trajec- is necessary to prevent the coincidence of
toires de leurs mouvements et, par conséquent, la forma- their movements and, consequently, the training
tion de traces d'usinage sur la surface à usiner. machining traces on the surface to be machined.
Il est avantageux que le dispositif soit muni d'une paire d'épanouissements polaires supplémentaires avec un mécanisme pour leur mise en oscillation, cette paire supplémentaire d'épanouissements polaires étant montée en opposition à la paire principale, de l'autre côté de la pièce à usiner. Etant donné que,dans le cas o une paire d'épanouissements polaires est disposée d'un seul côté de la pièce à usiner, il se crée des forces It is advantageous that the device is provided with a pair of additional pole shoes with a mechanism for their oscillation, this additional pair of pole shoes being mounted in opposition to the main pair on the other side of the piece. to machine. Since in the case where a pair of pole shoes is arranged on one side of the workpiece, forces are created.
d'attraction magnétiques entre la pièce et les épanouis- magnetic attraction between the room and the
sements polaires, les épanouissements polaires peuvent être attirés vers la surface de la pièce si la rigidité Polar footings can be drawn to the surface of the piece if stiffness
de la pièce à usiner ou du dispositif n'est pas suffisante. of the workpiece or device is not sufficient.
En conséquence, des défauts irréparables tels que des traits profonds et des égratignures peuvent se former sur la surface à usiner. En montant ladite paire supplémentaire As a result, irreparable defects such as deep lines and scratches may form on the surface to be machined. By mounting said additional pair
d'épanouissements polaires, on égalise les forces d'attrac- polar fulfillment, the forces of attrac-
tion magnétique entre les épanouissements polaires du dispositif et la pièce à usiner, on diminue leurs déformations et on assure la possibilité d'usiner des between the pole openings of the device and the workpiece, their deformations are reduced and the possibility of machining
pièces peu rigides.not rigid parts.
Il est possible que les épanouissements polaires soient réalisés avec des surfaces actives planes et formant entre eux, dans chaque paire, un angle de It is possible that the polar openings are made with planar active surfaces and forming, in each pair, an angle of
à 180 . Quand les surfaces actives des épanouis- at 180. When the active surfaces of flowering
sements polaires ont une telle forme, la section de polar formations have such a shape, the section of
l'intervalle entre la pièce à usiner et les épanouis- the gap between the workpiece and the
sements polaires est variable. Le flux magnétique se polar events is variable. The magnetic flux is
concentre alors dans la plus petite section de l'inter- concentrates then in the smallest section of the inter-
valle d'usinage dans lequel est retenue la poudre ferromagnétique abrasive. En conséquence, la forme d'application de la poudre contre la surface de la pièce augmente, ce qui accroit le rendement et la qualité de l'usinage. Lorsque la valeur de l'angle " est inférieure à 100 , la longueur de la partie de la surface de la pièce entourée par la paire d'épanouissements polaires machining zone in which the ferromagnetic abrasive powder is retained. As a result, the form of application of the powder against the surface of the part increases, which increases the efficiency and the quality of the machining. When the value of the angle "is less than 100, the length of the part of the surface of the part surrounded by the pair of polar expansions
et à travers laquelle se referme le flux magnétique,croît. and through which closes the magnetic flux, grows.
De ce fait, la valeur de l'induction magnétique dans les As a result, the value of magnetic induction in
intervalles d'usinage diminue et les performances de l'usi- machining intervals decrease and the performance of the machining
nage baissent.swimming down.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux The invention will be better understood and other purposes, details and advantages thereof will become more apparent
à la lecture de la description explicative détaillée qui va reading the detailed explanatory description that will
suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma de principe follow various embodiments given only by way of non-limiting examples, with references to the accompanying non-limiting drawings in which: - Figure 1 represents the schematic diagram
d'un dispositif d'usinage magnéto-abrasif de surfaces cylin- a magneto-abrasive machining device for cylindrical surfaces
driques extérieures conforme à l'invention, en coupe trans- external dies according to the invention, in cross section.
versale partielle; - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure; - la figure 3 représente le schéma de principe du dispositif conforme à l'invention, pourvu d'une paire supplémentaire d'épanouissements polaires, montée en partial versale; - Figure 2 is a section along II-II of the figure; FIG. 3 represents the block diagram of the device according to the invention, provided with an additional pair of pole shoes, mounted in
regard de la paire principale, de l'autre côté de la pièce. look at the main pair, on the other side of the room.
Le dispositif proposé pour l'usinage magnéto- abrasif des surfaces cylindriques extérieures d'une pièce, The proposed device for magneto-abrasive machining of the outer cylindrical surfaces of a part,
tel que celui représenté sur les figures 1 et 2, est desti- as shown in FIGS. 1 and 2, is intended to
né à l'usinage de pièces creuses du type cylindre de lami- born to the machining of hollow parts of the roll type
noir.black.
Le dispositif comporte un mécanisme de rota- The device comprises a rotational mechanism
tion de la pièce, par exemple un mécanisme exécuté sous forme d'un mandrin à trois mors (non représenté) d'un tour, un système électromagnétique 1 pourvu d'épanouissements the workpiece, for example a mechanism executed in the form of a mandrel with three jaws (not shown) of a lathe, an electromagnetic system 1 provided with expansions
polaires 2 et 3, et un mécanisme 4 d'oscillation des épa- 2 and 3, and a mechanism 4 for oscillating
nouissements polaires, commandé par un organe d'entraîne- polar movements, commanded by a training body
ment 5.5.
Le système électromagnétique 1 comporte un- The electromagnetic system 1 comprises a
circuit magnétique 6 aux extrémités duquel sont montés, dans des guidages 7 et 8, des épanouissements polaires 2 et 3, respectivement. Des roulements 9 et 10 sont logés entre les faces des épanouissements polaires 2 et 3 et du magnetic circuit 6 at the ends of which are mounted, in guides 7 and 8, pole shoes 2 and 3, respectively. Bearings 9 and 10 are housed between the faces of the polar shoes 2 and 3 and the
circuit magnétique 6. L'organe 5 d'entraînement du méca- 6. The drive member 5 of the drive
nisme d'oscillation des épanouissements polaires 2 et 3 comporte un moteur électrique 11 et une transmission par courroie 12. Le mécanisme d'avance du système magnétique suivant l'axe de la pièce à usiner (non représenté) peut The oscillation mechanism of the pole shoes 2 and 3 comprises an electric motor 11 and a belt transmission 12. The mechanism for advancing the magnetic system along the axis of the workpiece (not shown) can
se présenter, par exemple, sous forme d'un chariot longi- for example, in the form of a long-distance
tudinal de tour,avec son organe d'entraînement. tudinal turn, with its drive member.
Selon l'invention, le mécanisme 4 mettant les épanouissements polaires 2 et 3 en oscillation est exécuté sous forme d'un arbre 13 portant-des douilles excentriques 14 et 15 décalées l'une par rapport à l'autre de 180 et According to the invention, the mechanism 4 putting the pole shoes 2 and 3 in oscillation is executed in the form of a shaft 13 carrying eccentric bushings 14 and 15 offset from each other by 180 and
calées sur l'arbre 13 par des clavetages 16 et 17, respec- wedged on the shaft 13 by keyways 16 and 17, respec-
tivement. Chacun des épanouissements polaires 2, 3 est em- tively. Each of the polar footprints 2, 3 is
manché sur une douille 14, 15, respectivement. Les épanouis- on a bushing 14, 15, respectively. The blossoms
sements polaires 2 et 3 forment avec la pièce à usiner 18 des intervalles d'usinage 19 et 20 dans lesquels est logée une poudre ferromagnétique abrasive (non représentée). Les épanouissements polaires 2 et 3 ont des surfaces actives 21 et 22 planes, comme montré sur la figure 1, et formant entre elles un angle Polar elements 2 and 3 form, with the workpiece 18, machining intervals 19 and 20 in which an abrasive ferromagnetic powder (not shown) is housed. The pole shoes 2 and 3 have active surfaces 21 and 22 planes, as shown in Figure 1, and forming an angle between them
de 100 à 180 . Les surfaces actives 21 et 22 des épa- from 100 to 180. The active surfaces 21 and 22 of the
nouissements polaires 2 et 3 peuvent être cylindriques et concentriques par rapport à la surface à usiner de polar nips 2 and 3 may be cylindrical and concentric with respect to the surface to be machined.
la pièce 18.the room 18.
Comme montré sur la figure 3, le dispositif revendiqué peut comporter un système électromagnétique supplémentaire 23 comportant un couple d'épanouissements polaires 24 et 25 et un mécanisme 23 pour la création As shown in FIG. 3, the claimed device may comprise an additional electromagnetic system 23 comprising a pair of polar extensions 24 and 25 and a mechanism 23 for creating
d'oscillations.oscillation.
Le système électromagnétique supplémentaire 23 est monté de l'autre côté de la pièce à usiner 18, The additional electromagnetic system 23 is mounted on the other side of the workpiece 18,
en opposition par rapport au système électromagnétique- in opposition to the electromagnetic system-
principal 1, et permet d'égaliser les forces d'attration magnétique entre les épanouissements polaires 24 et 25 et la pièce 18. Les épanouissements polaires possèdent des surfaces actives 27 et 28, respectivement, qui sont planes et forment entre elles, dans chaque paire,un 1, and makes it possible to equalize the magnetic attraction forces between the pole shoes 24 and 25 and the part 18. The pole shoes have active surfaces 27 and 28, respectively, which are flat and form between them, in each pair ,a
angle O de 100 à 180 .O angle from 100 to 180.
Le dispositif revendiqué fonctionne de la manière suivante. La rotation du moteur électrique 11 de The claimed device operates as follows. The rotation of the electric motor 11 of
l'organe d'entraînement 5 est transmise par la transmi- the driving member 5 is transmitted by the transmi-
sion à courroie 12 à l'arbre 13 et aux douilles excentriques 14 et 15 du mécanisme 4 produisant les oscillations. Lors de la rotation des douilles excentriques 14 et 15 les épanouissements polaires 2 et 3 emmanchés sur celles-ci effectuent un mouvement oscillatoire dans les guidages 7 et 8. Le mécanisme de rotation de la pièce à usiner la fait tourner autour de son axe à une vitesse angulaire X. On verse la poudre ferromagnétique abrasive (non représentée) dans les intervalles d'usinage 19 et 20 12 to the shaft 13 and to the eccentric bushings 14 and 15 of the mechanism 4 producing the oscillations. When the eccentric bushings 14 and 15 are rotated, the pole shoes 2 and 3 fitted on them oscillate in the guides 7 and 8. The rotation mechanism of the workpiece rotates it about its axis at a distance from its axis. angular velocity X. The abrasive ferromagnetic powder (not shown) is poured into the machining intervals 19 and 20
entre la pièce à usiner 18 et les épanouissements po- between the workpiece 18 and the self-expanding
laires. La poudre effectue des oscillations en même temps que les épanouissements polaires 2 et 3 et est appliquée par les forces magnétiques, induites dans le système électromagnétique, contre la surface de la pièce lar. The powder oscillates at the same time as the pole shoes 2 and 3 and is applied by the magnetic forces, induced in the electromagnetic system, against the surface of the piece
18 en rotation,et la polit.18 in rotation, and the polit.
Grâce à la forme plane des surfaces actives Thanks to the flat shape of the active surfaces
21 et 22 des épanouissements polaires 2 et 3, l'induc- 21 and 22 of the polar expansions 2 and 3, the induc-
tion magnétiquee est plus forte dans les sections mini- Magnetic density is higher in the mini-sections.
males des intervalles d'usinage 19 et 20, o la poudre ferromagnétique abrasive s'accumule et devient plus compacte. Il s'ensuit que l'utilisation. d'épanouissements polaires à surface active plane dans le dispositif revendiqué permet d'utiliser dans une plus grande mesure le flux magnétique dans les intervalles d'usinage et d'augmenter la force d'application de la poudre contre la machining intervals 19 and 20, where the abrasive ferromagnetic powder accumulates and becomes more compact. It follows that use. of planar surface active polar bearings in the claimed device allows to use to a greater extent the magnetic flux in the machining intervals and to increase the force of application of the powder against the
surface de la pièce à usiner, ce qui améliore le rende- surface of the workpiece, which improves the efficiency
ment et la qualité de l'usinage.and the quality of the machining.
La présence du système électromagnétique supplé- The presence of the additional electromagnetic system
mentaire 23 avec ses épanouissements polaires 24 et 25 assure, lors de l'induction du flux magnétique dans le système électromagnétique 23, l'apparition de forces d'attraction entre la pièce 18 et les épanouissements polaires 24 et 25. En définitive, les forces d'attraction entre la pièce 18 et les épanouissements polaires 2 et 3 (ou 24 et 25) s'équilibrent, ce qui réduit la déformation 23 with its pole shoes 24 and 25 ensures, during the induction of the magnetic flux in the electromagnetic system 23, the appearance of attractive forces between the piece 18 and the pole shoes 24 and 25. Ultimately, the forces of attraction between the piece 18 and the polar expansions 2 and 3 (or 24 and 25) are balanced, which reduces the deformation
de la pièce 18 et, de ce fait, permet d'effectuer l'usi- of Exhibit 18 and, as a result, enables us to
nage magnéto-abrasif d'arbres creux peu rigides. magneto-abrasive swimming of hollow trees.
Le dispositif permet d'élever sensiblement le rendement du polissage des surfaces cylindriques extérieures de grosses pièces, par exemple de cylindres de laminoirs, d'arbres de machines à papier, des tambours de cristallisoirs des machines utilisées dans les industries chimique, alimentaire et dans la production de polymères, et d'assurer en même temps, une basse rugosité de la surface usinéelcaractérisée The device makes it possible to substantially increase the polishing efficiency of the outer cylindrical surfaces of large parts, for example rolls of rolling mills, paper machine shafts, crystallizer drums of machines used in the chemical, food and production of polymers, and to ensure at the same time a low roughness of the machined surfacecharacterized
par Ra = 0,04 à 0,01 micron.by Ra = 0.04 to 0.01 micron.
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ST | Notification of lapse |