FR2774933A1 - Clamping device used for retaining metal sheets to be welded in car making - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les dispositifs de serrage qui trouvent une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la construction automobile, notamment pour le maintien des feuilles métalliques destinées à être assemblées par soudure, collage, etc. The present invention relates to clamping devices which find a particularly advantageous application in the field of automobile construction, in particular for holding metal sheets intended to be assembled by welding, gluing, etc.
Il existe déjà des dispositifs de serrage, par exemple comme celui qui est décrit dans le EP-A-0 216 710. Un tel dispositif de serrage selon l'art antérieur comporte très schématiquement un corps, une rainure réalisée dans le corps suivant une direction donnée et comportant un fond de glissement, une rampe de guidage montée coulissante dans la rainure suivant la direction donnée et comprenant une surface de glissement au contact du fond de la rainure, des moyens, comportant généralement un vérin hydraulique ou analogue, pour commander le déplacement de la rampe dans la rainure suivant la direction donnée, un bras de serrage comportant une première et une seconde extrémités, la première extrémité étant apte à coopérer directement ou indirectement avec une enclume, des moyens pour monter la seconde extrémité du bras de serrage en rotation par rapport au corps autour d'un axe, un galet et des moyens pour monter le galet sur le bras de serrage entre ses deux extrémités de façon qu'il soit apte à se déplacer sur la rampe quand elle se déplace en coulissant dans la rainure avec sa surface de glissement au contact du fond de la rainure.
ll est en outre demandé que ces dispositifs de serrage soient conçus pour que la rampe de guidage reste dans la position dans laquelle elle contraint le bras de serrage à exercer, par sa première extrémité, l'effort de serrage voulu sur l'enclume, même si l'excitation du vérin est annulée, par exemple en coupant l'air comprimé qui le commande. Le vérin n'est à nouveau excité que lorsqu'il est nécessaire de libérer le bras pour procéder au desserrage. Les moyens qui permettent d'obtenir ces résultats sont généralement d'une structure complexe et difficiles à actionner.There are already clamping devices, for example like that described in EP-A-0 216 710. Such a clamping device according to the prior art very schematically comprises a body, a groove made in the body in a direction given and comprising a sliding base, a guide ramp slidingly mounted in the groove in the given direction and comprising a sliding surface in contact with the bottom of the groove, means, generally comprising a hydraulic cylinder or the like, for controlling the movement of the ramp in the groove in the given direction, a clamping arm comprising first and second ends, the first end being able to cooperate directly or indirectly with an anvil, means for mounting the second end of the clamping arm in rotation relative to the body around an axis, a roller and means for mounting the roller on the clamping arm between its two extras emitted so that it is able to move on the ramp when it moves by sliding in the groove with its sliding surface in contact with the bottom of the groove.
It is further requested that these clamping devices are designed so that the guide ramp remains in the position in which it forces the clamping arm to exert, by its first end, the desired clamping force on the anvil, even if the actuation of the actuator is canceled, for example by cutting off the compressed air which controls it. The cylinder is only excited again when it is necessary to release the arm to loosen. The means which make it possible to obtain these results are generally of a complex structure and difficult to operate.
La présente invention a ainsi pour but de réaliser un dispositif de serrage qui permette d'obtenir les résultats des dispositifs de serrage selon l'art antérieur comme définis notamment ci-dessus, mais qui ait une structure beaucoup plus simple que ces dispositifs antérieurs et qui soit de ce fait à la fois d'un coût de revient plus faible et d'une plus grande fiabilité. The object of the present invention is therefore to produce a clamping device which makes it possible to obtain the results of the clamping devices according to the prior art as defined in particular above, but which has a much simpler structure than these prior devices and which or therefore both of lower cost and greater reliability.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de serrage caractérisé par le fait qu'il comporte:
- un corps,
- une rainure réalisée dans le corps suivant une direction donnée et comportant un fond,
- un coin défini entre deux faces formant entre elles un angle d'une valeur , l'une des deux faces constituant un pan coupé, l'autre une surface de glissement, ledit coin étant monté coulissant dans la rainure suivant la direction donnée, sa surface de glissement étant au contact du fond de la rainure,
- des moyens pour appliquer une force de commande du déplacement du coin dans la rainure suivant la direction donnée entre une position de non-serrage et une position de serrage,
- un bras de serrage comportant une première et une seconde extrémités, la première extrémité étant apte à coopérer avec une enclume,
- des moyens pour monter la seconde extrémité du bras de serrage en rotation par rapport au corps autour d'un premier axe,
- au moins un galet,
- des moyens pour monter le galet sur le bras de serrage entre ses deux extrémités de façon qu'il soit apte à se déplacer sur le pan coupé quand le coin se déplace en coulissant dans la rainure avec sa surface de glissement au contact du fond de la rainure, et que
- la valeur a dudit angle est déterminée de façon que, lorsque le coin est dans la position de serrage et que la force pour commander le déplacement du coin est annulée, l'intensité de la composante, suivant ladite direction donnée, de la force d'appui du galet sur le pan coupé soit inférieure à l'intensité de la force de frottement de la surface de glissement du coin sur le fond de la rainure.More specifically, the subject of the present invention is a clamping device characterized in that it comprises:
- a body,
- a groove made in the body in a given direction and comprising a bottom,
- A corner defined between two faces forming between them an angle of a value, one of the two faces constituting a cutaway, the other a sliding surface, said corner being slidably mounted in the groove in the given direction, its sliding surface being in contact with the bottom of the groove,
means for applying a force for controlling the displacement of the wedge in the groove in the direction given between a non-clamping position and a clamping position,
- a clamping arm comprising first and second ends, the first end being able to cooperate with an anvil,
means for mounting the second end of the clamping arm in rotation relative to the body about a first axis,
- at least one pebble,
- Means for mounting the roller on the clamping arm between its two ends so that it is able to move on the cutaway when the corner moves by sliding in the groove with its sliding surface in contact with the bottom of the groove, and that
the value a of said angle is determined so that, when the wedge is in the clamping position and the force for controlling the displacement of the wedge is canceled, the intensity of the component, in said given direction, of the force d the support of the roller on the cutaway is less than the intensity of the friction force of the sliding surface of the corner on the bottom of the groove.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels:
La figure 1 représente une vue schématique partiellement en coupe, d'un mode de réalisation du dispositif de serrage selon l'invention, et
La figure 2 représente un diagramme de la décomposition de forces s'appliquant sur certains éléments du dispositif de serrage selon la figure 1, permettant d'expliciter la structure du dispositif selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description given with reference to the drawings annexed by way of illustration, but in no way limiting, in which:
FIG. 1 represents a schematic view partially in section, of an embodiment of the clamping device according to the invention, and
FIG. 2 represents a diagram of the decomposition of forces applying to certain elements of the clamping device according to FIG. 1, making it possible to explain the structure of the device according to the invention.
Les Demandeurs tiennent à préciser que ces deux figures ne représentent qu'un exemple de mode de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. The Applicants wish to specify that these two figures represent only one example of an embodiment of the object according to the invention, but that there may be other embodiments which meet the definition of this invention.
Ils précisent en outre que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. They further specify that, when, according to the definition of the invention, the object of the invention comprises "at least one" element having a given function, the embodiment described may comprise several of these elements.
Ils précisent aussi que, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. They also specify that, if the embodiment of the object according to the invention as illustrated comprises several elements of identical function and if, in the description, it is not specified that the object according to this invention must obligatorily include a particular number of these elements, the subject of the invention could be defined as comprising "at least one" of these elements.
Ces précisions étant données, le dispositif de serrage selon la figure 1, comporte un corps 1 qui peut être réalisé de différentes façons, par exemple en deux demi-corps ou analogues. These details being given, the clamping device according to FIG. 1 comprises a body 1 which can be produced in different ways, for example in two half-bodies or the like.
Dans ce corps 1, est réalisée une rainure 2 suivant une direction donnée 3. Cette rainure comporte un fond 4 qui est très avantageusement plat. In this body 1, a groove 2 is made in a given direction 3. This groove has a bottom 4 which is very advantageously flat.
Un coin 5 est défini entre deux faces formant entre elles un angle d'une valeur , l'une des deux faces constituant un pan coupé 6, l'autre une surface de glissement 7. Ce coin est monté coulissant dans la rainure 2 suivant la direction donnée 3, avec sa surface de glissement 7 au contact, par glissement, du fond 4 de la rainure. A corner 5 is defined between two faces forming between them an angle of a value, one of the two faces constituting a cutaway 6, the other a sliding surface 7. This corner is slidably mounted in the groove 2 according to the given direction 3, with its sliding surface 7 in contact, by sliding, of the bottom 4 of the groove.
Le dispositif comporte aussi des moyens 8 pour appliquer une force de commande du déplacement du coin dans la rainure suivant la direction donnée 3 entre une position de non-serrage et une position de serrage. The device also includes means 8 for applying a force for controlling the displacement of the wedge in the groove in the given direction 3 between a non-clamping position and a clamping position.
Ces moyens 8 sont bien connus en eux-mêmes. Ils peuvent par exemple être constitués d'un vérin commandable (non représenté) et de moyens pour relier la sortie du vérin au coin 5, par exemple une tringle ou analogue. These means 8 are well known in themselves. They can for example consist of a controllable jack (not shown) and means for connecting the outlet of the jack to the corner 5, for example a rod or the like.
Le dispositif comporte aussi un bras de serrage 9 comprenant une première 10 et une seconde 11 extrémités, la première extrémité étant apte à coopérer avec une enclume 13 qui est liée au corps 1, par exemple directement comme représenté sur la figure 1, ou indirectement par l'intermédiaire d'un élément annexe. comme une table ou analogue. The device also comprises a clamping arm 9 comprising a first 10 and a second 11 ends, the first end being able to cooperate with an anvil 13 which is linked to the body 1, for example directly as shown in FIG. 1, or indirectly by through an annex. like a table or the like.
Des moyens 14 sont prévus, par exemple un arbre de rotation terminé par un carré, pour monter la seconde extrémité 1 1 du bras de serrage en rotation par rapport au corps 1 autour d'un premier axe 15. Means 14 are provided, for example a rotation shaft ending in a square, for mounting the second end 11 of the clamping arm in rotation relative to the body 1 around a first axis 15.
Le dispositif comporte aussi au moins un galet 16 et des moyens 17 pour monter ce galet sur le bras de serrage entre ses deux extrémités 10, 1 1 de façon qu'il soit apte à se déplacer sur le pan coupé 6 quand le coin 5 se déplace en coulissant dans la rainure 2 avec sa surface de glissement 7 au contact du fond 4 de la rainure. The device also comprises at least one roller 16 and means 17 for mounting this roller on the clamping arm between its two ends 10, 1 1 so that it is able to move on the cutaway 6 when the corner 5 is moves by sliding in the groove 2 with its sliding surface 7 in contact with the bottom 4 of the groove.
Par galet, il est entendu tout élément qui permet au bras de se déplacer par rapport au coin quand ce dernier se déplace dans la rainure, quelle que soit la façon dont coopère ce galet avec la surface du pan coupé 6. By roller, it is understood any element which allows the arm to move relative to the corner when the latter moves in the groove, regardless of the way in which this roller cooperates with the surface of the cutaway 6.
Cependant, dans une réalisation préférentielle, ce galet se présente sous la forme d'un rouleau ou analogue et, dans ce cas, les moyens 17 pour monter le galet 16 sur le bras de serrage 9 sont constitués par des moyens pour le monter en rotation autour d'un second axe 19 sensiblement parallèle au premier axe 15, ces deux premier et second axes étant non confondus et avantageusement parallèles. However, in a preferred embodiment, this roller is in the form of a roller or the like and, in this case, the means 17 for mounting the roller 16 on the clamping arm 9 are constituted by means for mounting it in rotation. around a second axis 19 substantially parallel to the first axis 15, these two first and second axes being non-confused and advantageously parallel.
Selon une caractéristique importante de l'invention, la valeur a de l'angle que font entre elles les deux faces du coin 5, qui est en fait l'angle au sommet du coin, est déterminée de façon que, par référence à la figure 2, lorsque le coin est dans la position de serrage et que la force pour commander le déplacement du coin est annulée, l'intensité de la composante R'1 sur la droite 18, c'est-à-dire suivant la direction donnée 3, de la force d'appui R du galet 16 sur le pan coupé 6 soit inférieure à l'intensité de la force de frottement
R" 1 de la surface de glissement 7 du coin 5 sur le fond 4 de la rainure.According to an important characteristic of the invention, the value a of the angle which the two faces of the corner 5 make between them, which is in fact the angle at the top of the corner, is determined so that, with reference to the figure 2, when the wedge is in the clamping position and the force to control the displacement of the wedge is canceled, the intensity of the component R'1 on the line 18, that is to say in the given direction 3 , the support force R of the roller 16 on the cutaway 6 is less than the intensity of the friction force
R "1 of the sliding surface 7 of the corner 5 on the bottom 4 of the groove.
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante:
I1 est tout d'abord supposé que le coin 5 est dans une position basse, comme celle qui est représentée en traits continus sur la figure 1, l'extrémité 10 du bras n'étant pas au contact des éléments à serrer, par exemple un empilement de feuilles métalliques 30. Cette position basse du coin définit une position de non-serrage et le galet n'exerce alors aucune force d'appui notable sur le pan coupé 6.The device described above operates as follows:
I1 is first of all assumed that the corner 5 is in a low position, like that which is shown in solid lines in FIG. 1, the end 10 of the arm not being in contact with the elements to be tightened, for example a stack of metal sheets 30. This low position of the corner defines a non-tightening position and the roller then exerts no significant bearing force on the cutaway 6.
Pour obtenir le serrage des feuilles, le vérin est commandé, par exemple de façon connue, par du gaz comprimé comme de l'air comprimé industriel. To obtain the clamping of the sheets, the jack is controlled, for example in a known manner, by compressed gas like industrial compressed air.
Le coin 5 se déplace alors en translation dans la rainure 2 et le galet 16 roule sur le pan coupé 6 sans exercer, tout d'abord, une force d'appui notable. The corner 5 then moves in translation in the groove 2 and the roller 16 rolls on the cutaway 6 without exerting, first of all, a significant bearing force.
Le coin passe ainsi progressivement de sa position basse de son-serrage à une position haute de serrage en exerçant sur le pan coupé une force d'appui qui augmente elle aussi progressivement.The wedge thus progressively passes from its low position of its tightening to a high tightening position by exerting on the cutaway a pressing force which also increases gradually.
Lorsque le coin est arrivé dans la position haute, l'extrémité 10 du bras 9 est au contact de l'empilement de feuilles 30 et exerce sur lui une force de serrage qui est celle donnée par le vérin et transmise par le coin 5 au bras 9 via le galet 16. When the wedge has reached the high position, the end 10 of the arm 9 is in contact with the stack of sheets 30 and exerts on it a clamping force which is that given by the jack and transmitted by the wedge 5 to the arm 9 via the roller 16.
Dans cette position, on supprime la force qui commande la translation du coin dans la rainure 2, par exemple en coupant l'alimentation en air comprimé du vérin. In this position, the force which controls the translation of the wedge in the groove 2 is eliminated, for example by cutting off the supply of compressed air to the jack.
Selon les lois de la physique, le bras de serrage 9 exerce alors sur le pan coupé 6, par l'intermédiaire du galet 16, une force dite "force d'appui". According to the laws of physics, the clamping arm 9 then exerts on the cutaway 6, via the roller 16, a force called "bearing force".
Cette force d'appui du galet sur le pan coupé est représentée par la référence R sur la figure 2, R représentant, dans la présente description, aussi bien le vecteur force lui-même que l'intensité de cette force. I1 en sera de même pour toutes les autres forces mentionnées et leurs intensités. This bearing force of the roller on the cutaway is represented by the reference R in FIG. 2, R representing, in the present description, both the force vector itself and the intensity of this force. The same will apply to all the other forces mentioned and their intensities.
Cette force R est orthogonale au pan coupé 6 et peut être décomposée en deux composantes R'1 et R'2 suivant deux droites perpendiculaires entre elles 18 et 31, la droite 18 étant parallèle à la direction 3 définie ci-avant et la droite 31 étant perpendiculaire au plan du fond 4 de la rainure contre lequel glisse le coin 5. This force R is orthogonal to the cutaway 6 and can be broken down into two components R'1 and R'2 along two perpendicular lines 18 and 31, the line 18 being parallel to the direction 3 defined above and the line 31 being perpendicular to the plane of the bottom 4 of the groove against which the wedge 5 slides.
La composante R'1 est une force qui tend à faire repasser le coin 5 de sa position haute à sa position basse définies ci-avant, tandis que la force R'2 est celle qui tend à plaquer le coin 5 contre le fond 4 de la rainure. Cette force R'2 est compensée par la réaction R"2 du fond de la rainure sur le coin. The component R'1 is a force which tends to return the corner 5 from its high position to its low position defined above, while the force R'2 is that which tends to press the corner 5 against the bottom 4 of the groove. This force R'2 is compensated by the reaction R "2 of the bottom of the groove on the corner.
Il se produit par ailleurs des forces de frottement de la surface de glissement 7 du coin 5 sur le fond 4 de la rainure, qui s'opposent au glissement du coin dans la rainure. Ces forces de frottement sont représentées par R"1 sur la figure 2. Elles ont une intensité déterminée, selon les matériaux dans lesquels sont respectivement réalisés la surface de glissement 7 et le fond de la rainure. Friction forces also occur from the sliding surface 7 of the wedge 5 on the bottom 4 of the groove, which oppose the sliding of the wedge in the groove. These frictional forces are represented by R "1 in FIG. 2. They have a determined intensity, depending on the materials from which the sliding surface 7 and the bottom of the groove are respectively produced.
Comme, selon l'une des caractéristiques importantes de l'invention, la valeur a de l'angle au sommet du coin 5 est telle que l'intensité de la composante R'1 est inférieure à l'intensité de la force de frottement R"1, le coin ne peut pas repasser en position basse. As, according to one of the important characteristics of the invention, the value a of the angle at the top of the corner 5 is such that the intensity of the component R'1 is less than the intensity of the friction force R "1, the corner cannot return to the low position.
Le dispositif de serrage se maintient ainsi pendant tout le temps nécessaire pour accomplir les opérations de soudure, usinage ou analogue sur les feuilles 30, sans qu'il soit nécessaire de maintenir l'excitation du vérin, par exemple son alimentation en air comprime. The clamping device is thus maintained for the entire time necessary to accomplish the welding, machining or similar operations on the sheets 30, without it being necessary to maintain the excitation of the jack, for example its supply of compressed air.
Pour dégager les feuilles 30, il suffira d'actionner le vérin en sens contraire pour faire descendre le coin par référence à la figure 1, c'est-à-dire pour le faire passer de sa position de serrage, celle qui est représentée en traits interrompus sur la figure 1, à sa position de non-serrage qui est celle représentée en traits continus sur cette même figure 1. To release the sheets 30, it will suffice to actuate the jack in the opposite direction to bring the wedge down with reference to FIG. 1, that is to say to move it from its clamping position, that which is shown in broken lines in Figure 1, in its non-clamping position which is that shown in solid lines in this same Figure 1.
Pour pouvoir ajuster, si nécessaire, l'intensité de la force de frottement
R" 1 en fonction par exemple des conditions de serrage demandées, le fond 4 de la rainure peut comporter au moins un patin 20 encastré dans le corps 1. Ce patin est réalisé dans un matériau qui permet d'obtenir une force de frottement entre sa face 32 qui est apte à venir au contact de la surface de glissement 7 du coin 5 et cette surface de glissement d'une valeur déterminée qui réponde aux conditions structurelles données ci-avant.To be able to adjust, if necessary, the intensity of the friction force
R "1 depending, for example, on the required tightening conditions, the bottom 4 of the groove may comprise at least one shoe 20 embedded in the body 1. This shoe is made of a material which makes it possible to obtain a friction force between its face 32 which is able to come into contact with the sliding surface 7 of the corner 5 and this sliding surface of a determined value which meets the structural conditions given above.
Les Demandeurs ont réalisé un exemplaire du dispositif de serrage selon leur invention qui a donné de très bons résultats, dans lequel la surface de glissement 7 du coin 5 est réalisée dans un matériau à base d'acier au chrome et le patin 20 dans un matériau à base de bronze au chrome. The Applicants have produced a copy of the clamping device according to their invention which has given very good results, in which the sliding surface 7 of the corner 5 is made of a material based on chromium steel and the shoe 20 in a material based on chrome bronze.
Le dispositif de serrage qui a été réalisé présente en outre les caractéristiques structurelles suivantes
- la valeur a de l'angle entre les deux faces du coin est sensiblement égale à 8,30 degrés,
- la surface de glissement 7 du coin 5 sur le fond 4 de la rainure 2 est sensiblement égale à 500 mm2,
- la distance L entre la première extrémité 10 du bras 9 et le point de contact B du galet 16 avec le pan coupé 6 est d'environ 100 mm,
- la distance 1 séparant le point de contact B du galet 16 avec le pan coupé 6 et le premier axe de rotation 15 est d'environ 30 mm,
- la surface du patin 20 apte à venir au contact de la surface de glissement 7 du coin est d'environ 200 mm2, et
- la valeur de l'angle défini entre les deux droites perpendiculaires au premier axe 19 et concourantes sur celui-ci et passant respectivement par la première extrémité 10 du bras 9 et le second axe de rotation 15, est sensiblement égale à 80 degrés.The clamping device which has been produced also has the following structural characteristics
the value a of the angle between the two faces of the corner is substantially equal to 8.30 degrees,
the sliding surface 7 of the corner 5 on the bottom 4 of the groove 2 is substantially equal to 500 mm2,
the distance L between the first end 10 of the arm 9 and the point of contact B of the roller 16 with the cutaway 6 is approximately 100 mm,
the distance 1 separating the point of contact B of the roller 16 with the cutaway 6 and the first axis of rotation 15 is approximately 30 mm,
the surface of the pad 20 capable of coming into contact with the sliding surface 7 of the corner is approximately 200 mm 2, and
- The value of the angle defined between the two straight lines perpendicular to the first axis 19 and concurrent thereon and passing respectively through the first end 10 of the arm 9 and the second axis of rotation 15, is substantially equal to 80 degrees.
Le dispositif de serrage selon l'invention présente incontestablement de nombreux avantages. Notamment, il permet:
- d'obtenir un verrouillage du bras dans sa position de serrage, qui se maintient par lui-même, sans la nécessité d'utiliser un système complexe comme ceux des dispositifs de l'art antérieur,
- d'exercer des efforts de serrage sensiblement constants sur une plage relativement grande avec un encombrement de bras réduit,
- de compenser automatiquement l'usure des différents éléments, et
- de ne pas avoir à positionner très précisément l'extrémité du bras apte à coopérer avec l'enclume, par rapport à celle-ci. The clamping device according to the invention undoubtedly has many advantages. In particular, it allows:
to obtain a locking of the arm in its clamping position, which is maintained by itself, without the need to use a complex system such as those of the devices of the prior art,
- exerting substantially constant clamping forces over a relatively large range with a reduced arm space,
- automatically compensate for the wear of the various elements, and
- not to have to position very precisely the end of the arm capable of cooperating with the anvil, with respect thereto.
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| EP0216710A1 (en) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | Fabrice Goussu | Multiple-head clamping device with a single remote control |
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1998
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2774933B1 (en) | 2000-05-12 |
| EP1034893A1 (en) | 2000-09-13 |
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