JP2005118967A - Robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は非常時にロボットの動作を緊急停止させる機能を備えたロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot system having a function of urgently stopping the operation of a robot in an emergency.
従来、ロボットに動作を教示する手段として、操作者がロボット制御装置に接続された操作盤を使用してロボットを実際に動かして位置を記憶させる方法がある。一般にこの操作盤にはロボットの動作を緊急停止させる非常停止スイッチが設けられ、教示操作中に、ロボットの動作によって発生する危害から操作者やロボット自体を保護するようにされている。この操作盤をロボット制御装置から着脱自在とし、かつ操作盤をロボット制御装置から取り外してもロボットが動作を停止しないようにするとともに、操作盤とロボット制御装置の接続ポートを複数設けて教示時の作業性を向上させることを目的としたロボットの非常停止装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a means for teaching a robot to operate, there is a method in which an operator actually moves the robot using an operation panel connected to the robot control device to store the position. In general, this operation panel is provided with an emergency stop switch for urgently stopping the operation of the robot so as to protect the operator and the robot itself from the harm caused by the operation of the robot during the teaching operation. The operation panel is detachable from the robot control device, and the robot does not stop operation even when the operation panel is detached from the robot control device, and a plurality of connection ports between the operation panel and the robot control device are provided. An emergency stop device for a robot intended to improve workability has been proposed (for example, see Patent Document 1).
以下図6に基づいて説明する。図6において、1001はロボット、1002はロボット1001を制御するロボット制御装置、1003はロボット1001に動作を教示するとともに、前記ロボット1001の作業を非常停止させる機能を備えた操作盤である。1004a〜1004cはロボット制御装置1002にケーブルを介して接続されるポートである。なお、図6では操作盤上の非常停止スイッチに関係する回路のみ抜き出して記載している。ポート1004a〜1004cは同一の構造を有し、着脱スイッチ1005a〜1005cと複数のコネクタを備える。操作盤1003はコネクタを介してポート1004a〜1004cに着脱自在な構造を有する。操作盤1003には、非常停止スイッチ1101、デッドマンスイッチ1102が設けられる。ロボット制御装置1002には、ロボット制御装置の電源Vccと操作盤1003の接地部との間にリレーR3を設ける。また、ロボット制御装置の電源Vccと着脱スイッチ1005aとの間にリレーR4を設けるとともに、前記着脱スイッチ1005aとロボット制御装置の接地部との間に、リレーR4のメイク接点r4aとリレーR3のブレーク接点r3aとの直列回路を接続する。着脱スイッチ1005aの他端はポート1004a内において接地される。さらに、ロボット制御装置の電源Vccと非常停止スイッチ1101との間にリレーR3のメイク接点r3bを配置し、デッドマンスイッチ1102とロボット制御装置の接地部との間にリレーR5を設ける。また、ロボット制御装置の電源Vccには、リレーR5のメイク接点r5とリレーR4のメイク接点r4bとによる並列回路が接続され、さらに前記並列回路と接地部との間にリレーR6が接続される。リレーR6のメイク接点r6はブレーキ電源1103とブレーキ解除回路1104との間に設けられ、ブレーキ解除回路1104はロボット1001内において図示しないブレーキに接続される。
This will be described below with reference to FIG. In FIG. 6,
以上のように構成された操作盤の非常停止回路の動作を説明する。まず、教示操作時には、ロボット制御装置1002のポート1004aに操作盤1003を接続し、リレーR3が動作してメイク接点r3bが閉じているので、操作盤1003の非常停止スイッチ1101が通常状態(閉状態)であり、かつデッドマンスイッチ1102が押されている時は、リレーR5が動作してメイク接点r5が閉じ、これによりリレーR6が動作してメイク接点r6が閉じるため、ブレーキ解除回路1104にブレーキ電源1103から電力が供給されてロボット1001は動作状態となる。
次に、教示終了後のロボット1001の自動運転中に、操作盤1003をポート1004aから取り外す場合には、まず着脱スイッチ1005aをオンする。これによりリレーR4が動作し、メイク接点r4a、r4bが閉じる。着脱スイッチ1005aをオンにしたまま、教示操作盤1003をポート1004aから取り外すと、リレーR3が動作を停止することにより、ブレーク接点r3aが閉じ、メイク接点r3bが開く。これによりリレーR5が動作を停止し、メイク接点r5が開くが、着脱スイッチ1005aを押していることによりメイク接点r4bは閉じているので、リレーR6は引き続き動作したままでロボット1001は動作状態を継続できる。また、操作盤1003を取り外した後で着脱スイッチ1005aをオフにしても、メイク接点r4aとブレーク接点r3aが閉じているので、リレーR4は動作し続け、したがってメイク接点r4bが閉じているので、リレーR6は引き続き動作したままでロボット1001は動作状態を継続する。
次に、操作盤1003をポート1004aに装着する場合には、着脱スイッチ1005aをオンした状態で操作盤1003をポート1004aに装着する。この装着によりリレーR3が動作し、ブレーク接点r3aが開くが、着脱スイッチ1005aをオンしているため、リレーR4は動作し続ける。またメイク接点r3bが閉じるので、操作盤1003の非常停止スイッチ1101が通常状態(閉状態)であり、かつデッドマンスイッチ1102が押されている時は、リレーR5が動作してメイク接点r5が閉じる。続いて着脱スイッチ1005aをオフすると、リレーR4は動作停止するためメイク接点r4bは開くが、メイク接点r5が既に閉じているため、リレーR6は引き続き動作したままでロボット1001は動作状態を継続する。
The operation of the emergency stop circuit of the operation panel configured as described above will be described. First, at the time of teaching operation, the
Next, when the
Next, when the
以上説明したように、着脱スイッチ1005aを押したままで操作盤1003をポート1004aから取り外し、また装着すれば、ロボット1001を停止させることなく動作を継続させることができる。これにより自動運転中に操作盤をロボット制御装置から自由に取り外すことができるので、操作盤をロボット制御装置毎に1台ずつ備える必要がなくなり、操作盤の共用化が図れる。また、操作盤を接続するためのポートをロボットの付近やロボット制御装置の付近など複数位置に設けることが可能になり、必要に応じて操作盤をそれらのポート間で移動して、作業性を向上できる。さらに、操作盤とポートとを結ぶケーブルの長さを最小限にできるので、ケーブルを足に引っ掛けたりする危険性が減少し、作業性を改善することができる。
As described above, if the
しかしながら、上記従来例においては、操作盤の着脱機能のために多くのリレー接点を追加する必要があり、構成が複雑になる。また、ロボット制御装置の非常停止回路に対して各ポートが並列に接続されているため、2つ以上のポートに操作盤が接続されている場合には、ひとつの操作盤の非常停止スイッチを押しても、他の操作盤で非常停止スイッチが押されていなければロボットが緊急停止しないという問題点があった。
また操作者がロボットの動作範囲内で操作を行う場合は、動作範囲外で操作を行う場合より低速でロボットを動作させることが効率と安全の面から望ましいが、従来例では必要に応じ操作者が手動で動作速度を設定しており、設定ミスによっては予期せぬ速度でロボットが動作する危険性があった。
また従来例では、非常停止回路の配線は操作盤およびロボット制御装置に限られていた。
さらに、複数のポートに非常停止スイッチを接続した環境では、どのポートの非常停止スイッチが押されたのかが容易には知ることできないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、最小限のリレー接点による簡単な構成で、教示時の作業性を損なわずに操作者の安全性を確保し、ロボットの破損を回避し、緊急停止後の復帰時間を短縮できるロボットシステムを提供することを目的とする。
However, in the above conventional example, it is necessary to add many relay contacts for the function of attaching and detaching the operation panel, and the configuration becomes complicated. In addition, since each port is connected in parallel to the emergency stop circuit of the robot controller, if two or more ports are connected to the operation panel, press the emergency stop switch on one operation panel. However, there is a problem that the robot does not stop urgently unless the emergency stop switch is pushed on another operation panel.
When the operator operates within the robot movement range, it is desirable from the viewpoint of efficiency and safety to operate the robot at a lower speed than when operating outside the movement range. Has set the operation speed manually, and there was a risk that the robot could operate at an unexpected speed due to a setting error.
In the conventional example, the wiring of the emergency stop circuit is limited to the operation panel and the robot control device.
Furthermore, in an environment where an emergency stop switch is connected to a plurality of ports, there is a problem that it is not easy to know which port is pressed.
The present invention has been made in view of such problems, and with a simple configuration with a minimum number of relay contacts, operator safety is ensured without impairing workability during teaching, and robot damage is prevented. An object of the present invention is to provide a robot system that can avoid and shorten the return time after an emergency stop.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
請求項1に記載の発明は、ロボットを制御するロボット制御装置と、前記ロボットを緊急停止させる機能を有する操作盤と、前記ロボット制御装置と前記操作盤とを接続する接続部からなるロボットシステムにおいて、前記接続部は、複数存在し各々に識別番号を割り当てられて直列に接続され、前記操作盤は、前記接続部の前記識別番号に応じて前記ロボットの動作条件を変更させる設定手段を有することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、前記操作盤は、前記ロボットの動作範囲内に設けられた前記接続部に接続された場合は前記設定手段により、前記ロボット制御装置に対し前記ロボットの動作速度を抑制させることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、前記操作盤は、他の物体との接触を検知できる接触検出手段を有し、前記ロボット上に設けられた複数の前記接続部に接続されることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、前記接続部は、前記ロボット制御装置との通信手段を有し、緊急停止時に前記ロボット制御装置と通信を行うことにより緊急停止を指令した接続部を特定することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a robot system including a robot control device that controls a robot, an operation panel having a function of urgently stopping the robot, and a connection unit that connects the robot control device and the operation panel. A plurality of the connecting portions, each of which is assigned an identification number and connected in series, and the operation panel has setting means for changing the operating condition of the robot in accordance with the identification number of the connecting portion. It is characterized by.
According to a second aspect of the present invention, when the operation panel is connected to the connection portion provided within the operation range of the robot, the operation speed of the robot is set to the robot control device by the setting means. It is characterized by being suppressed.
The invention according to claim 3 is characterized in that the operation panel includes contact detection means capable of detecting contact with another object, and is connected to the plurality of connection portions provided on the robot. To do.
According to a fourth aspect of the present invention, the connection unit includes a communication unit with the robot control device, and specifies a connection unit that has commanded an emergency stop by communicating with the robot control device during an emergency stop. It is characterized by.
本発明のロボットシステムによれば、以下のような効果がある。
請求項1に記載の発明によれば、操作者が教示作業を行う場所に応じて手動でロボットの動作条件を設定する必要がないので、操作性が改善される。
請求項2に記載の発明によれば、操作者がロボット動作範囲付近で教示する際の安全性を向上させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、ロボットが動作中に他の物体に接触したことを検出して速やかに緊急停止できるため、操作者の安全性を確保し、かつロボットの破損を防止できる。また、前記接触検知手段が着脱自在であるため、使用用途によって柔軟に接触検知手段の位置を変更することができる。
請求項4に記載の発明によれば、複数の接続部のうち緊急停止を指令した接続部を特定することができるため、復旧作業をより迅速にすることができる。
The robot system of the present invention has the following effects.
According to the first aspect of the present invention, it is not necessary to manually set the operation condition of the robot according to the place where the operator performs the teaching work, so that the operability is improved.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to improve the safety when the operator teaches in the vicinity of the robot movement range.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to detect that the robot has come into contact with another object during the operation and quickly stop it, so that the safety of the operator can be ensured and the robot can be prevented from being damaged. . Moreover, since the said contact detection means is detachable, the position of a contact detection means can be changed flexibly with a use application.
According to invention of Claim 4, since the connection part which instruct | commanded the emergency stop can be specified among several connection parts, recovery work can be made quicker.
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1の実施の形態におけるロボットシステムについて、図1および図2に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施の形態の概略図である。図では、非常停止に関係する回路のみ抜き出して記載している。
図1、図2において、101はロボット、102はロボット101を制御するロボット制御装置、103はロボット101に動作を教示するとともに、前記ロボット101の動作を緊急停止させる機能を備えた操作盤である。
104a〜104cはケーブルを介してロボット制御装置102と接続されるポートである。ポート104a〜104cは同一の構造を有し、それぞれ切り替え手段105a〜105cと複数のコネクタを備える。操作盤103はコネクタを介してポート104a〜104cに着脱自在な構造を有する。
A robot system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of the present invention. In the figure, only circuits related to emergency stop are extracted and described.
1 and 2,
104a to 104c are ports connected to the
操作盤103には、非常停止スイッチ201、デッドマンスイッチ202が設けられている。非常停止スイッチ201は、他のスイッチに関係なく最優先でロボット101の動作を緊急停止させるための常閉タイプの押しボタンスイッチであり、デッドマンスイッチ202は、操作盤103の背面に設けられ、オペレータが身の安全を確保するために操作盤103を手放してボタン押圧を解除するとロボット101が緊急停止する常開タイプの押しボタンスイッチである。
またポート104a〜104cの切り替え手段105a〜105cは、右にひねると閉状態を保持し、左にひねると開状態を保持するようなスイッチである。ロボット制御装置102の電源Vccは、ポート104aの切り替え手段105aの一端に接続される。さらに切り替え手段105aの逆の一端はポート104bの切り替え手段105bの一端に接続され、切り替え手段105bの逆の一端はポート104cの切り替え手段105cの一端に接続される。切り替え手段105cの逆の一端はロボット制御装置102内において、リレーR1を介して接地部に接続される。このように、切り替え手段105a〜105cは、制御装置102の電源VccとリレーR1との間に直接に接続される。リレーR1のメイク接点r1はブレーキ電源203とブレーキ解除回路204との間に設けられ、ブレーキ解除回路204はロボット101内において図示しないブレーキに接続される。
The
The switching means 105a to 105c for the
以上のように構成された操作盤の非常停止回路の動作を説明する。まず、あらかじめ全てのポート104a〜104cの切り替え手段105a〜105cを閉状態に設定しておく。ロボット操作時には、ポート104aに操作盤103を接続し、切り替え手段105aを開側に切り替える。これにより、ロボット制御装置102の電源Vccと非常停止スイッチ201、デッドマンスイッチ202、切り替え手段105b、切り替え手段105c、ロボット制御装置102内のリレーR1および接地部が回路を構成するので、操作盤103の非常停止スイッチ201が通常状態(閉状態)であり、かつデッドマンスイッチ202が押されている時は、リレーR1が動作してメイク接点r1が閉じるため、ブレーキ解除回路204にブレーキ電源203から電力が供給されてロボット101は動作状態となる。
The operation of the emergency stop circuit of the operation panel configured as described above will be described. First, the switching means 105a to 105c for all the
ロボット101の動作中に、操作盤103をポート104aから取り外す場合には、まず切り替えスイッチ105aを閉側に設定する。この状態で操作盤103をポート104aから取り外しても、ロボット制御装置102の電源Vccからの電流は切り替え手段105aを通るため、リレーR1は引き続き動作したままで、ロボット101は動作状態を継続できる。
逆に、操作盤103をポート104aに装着する場合には、着脱スイッチ105aを閉状態にしたまま操作盤103をポート104aに装着し続いて着脱スイッチ105aを開状態にする。操作盤103の非常停止スイッチ201が通常状態(閉状態)であり、かつデッドマンスイッチ202が押されている時は、リレーR1は引き続き動作したままで、ブレーキ解除回路204にブレーキ電源203から電力が供給されてロボット101は動作状態を継続する。
When the
Conversely, when the
さらにポート104a〜104cは記憶手段501a〜501cを備える。記憶手段501a〜501cは、例えば読み書きが可能なIDタグであり、前記ポート104a〜104cを識別するための識別番号を記憶している。操作盤103は前記記憶手段501aに接続する記憶読取手段502、および動作条件設定手段503を有する。記憶読取手段502は、接続した記憶手段501aから識別番号を読み取り、動作条件設定手段503に通知する。動作条件設定手段503では、あらかじめポート104a〜104cの識別番号とロボットとの位置関係との対応を設定しておき、接続したポートがロボットの動作範囲内か否かを判断する。動作範囲内であった場合には、操作者の安全を考慮し、操作盤103はロボット制御装置102に対しロボット101の動作速度を低減するように自動的に設定させる。これにより、操作する場所に応じて操作者が手動で動作速度を設定する必要がないので、操作性が改善されるとともに安全性も向上する。
Further, the
図2は、本発明の第1の実施の形態において、ポートに複数の操作盤を接続した例である。図において、ポート104aに操作盤103を、ポート104bに操作盤301を同時に接続している。
本実施の形態においては、複数のスイッチを接続した場合には、それらのORで非常停止が行われるため、例えば操作者Aが操作盤103の非常停止スイッチ201を押さなくても、操作者Bが操作盤301の非常停止スイッチ302を押せばロボットが緊急停止し、多重の安全性を保つことができる。
上記実施の形態では、操作盤103をポート104から着脱する前後に、操作者が手動で切り替えスイッチ105を操作する必要があるが、操作盤103をポート104に装着することによって切り替えスイッチが開側に設定され、操作盤103をポート104から取り外すことによって切り替えスイッチ105が閉側に設定されるような機構としてもよい。
また、既に述べたような作業者Aと作業者Bの二人作業の場合、ロボットの動作範囲外で安全を監視する作業者Bは、非常停止だけを操作するので、ロボットへの動作教示など諸機能を有する高価な操作盤301を用いる必要は無く、非常停止スイッチ305だけを有する非常停止盤304を用いることができる。これによって、複数の非常停止機能を安価に構成することができる。
さらに別の場所にポートを設置したい場合には、306に示すような分岐ユニットを取り付ければ、容易に非常停止回路の配線を追加・延長することができる。
FIG. 2 shows an example in which a plurality of operation panels are connected to a port in the first embodiment of the present invention. In the figure, the
In the present embodiment, when a plurality of switches are connected, an emergency stop is performed by their OR. For example, even if the operator A does not press the
In the above-described embodiment, the operator needs to manually operate the changeover switch 105 before and after the
Further, in the case of the two-person work of the worker A and the worker B as already described, the worker B who monitors safety outside the operation range of the robot operates only an emergency stop. There is no need to use an
If a port is to be installed at another location, the wiring of the emergency stop circuit can be easily added / extended by attaching a branch unit as shown in 306.
図3は、本実施の形態に基づく運用状況を示す図である。ロボット制御装置102には、ポート401a〜401eが接続されている。このうち、ポート401bおよび401cはロボット101の動作範囲内に設置されている。操作者Aがロボット101の動作範囲内で教示作業をするときには、近くにあるポート401bに操作盤301を接続する。また、作業中の安全確保のため、ロボット101の動作範囲外、例えばポート401aに非常停止スイッチ402aを接続し、操作者Bがこれを持つ。また、ポート401eに非常停止スイッチ402bを接続し、操作者Cがこれを持つ。
以上の構成によれば、操作者A、B、Cのいずれかが非常停止スイッチを押すことで、ロボット101は確実に緊急停止するので、教示作業中の安全性が保たれるとともに、教示作業終了後に操作盤103を取り外しても、非常停止スイッチ402aあるいは402bによる緊急停止が可能である。
FIG. 3 is a diagram showing an operation status based on the present embodiment. Ports 401 a to 401 e are connected to the
According to the above configuration, when one of the operators A, B, and C presses the emergency stop switch, the
本発明の第2の実施の形態におけるロボットシステムについて、図4に基づいて説明する。図4(a)は非常停止回路を装備したロボットの全体図である。図において、601はロボット、602a〜602iはロボット601上に設けられたポートである。各ポートを直列に結ぶ配線はロボット601の内部に収納されている。ポートの拡大図を図4(b)に示す。ポート602は前述の105と同様の切り替えスイッチ603を有し、小型の接触検知スイッチ604が接続される。接触検知スイッチ604は前述の非常停止盤304と同様の構造になっており、他の物体に接触すると接触検知スイッチ604が開状態となりロボット601は緊急停止する。
以上の構成によれば、ロボット601上に取り付けられた接触検知スイッチ604がロボット601の動作中に操作者や周辺の物体に接触した場合に直ちに緊急停止するため、操作者の安全を確保し、かつロボット601の破損を防止できる。また、接触検知スイッチ604は着脱自在であるため、使用用途に応じて柔軟にその取り付け位置を変更することができる。
A robot system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is an overall view of a robot equipped with an emergency stop circuit. In the figure, reference numeral 601 denotes a robot, and
According to the above configuration, since the
本発明の第3の実施の形態におけるロボットシステムについて、図5に基づいて説明する。ポート104a〜104cは通信手段701a〜701cを有し、通信手段は切り替え手段105a〜cに接続している。一方で、ロボット制御装置102内には、通信手段702と電圧検出手段703とが備えられており、通信手段702と電圧検出手段703は、互いに通信可能である。通信手段702はポート104cからの配線に接続している。一方で電圧検出手段703は、ブレーキ解除回路204に接続しており、ブレーキ電源203からブレーキ解除回路204に電力が供給されているか否かを判別することができる。非常停止スイッチが押されず、ロボット101が動作状態にある場合、電圧検出手段703はブレーキ解除回路204に電力が供給されていることを判別し、通信手段702には何も信号を送らない。
A robot system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
ここで非常停止スイッチを押してロボット101が緊急停止すると、電圧検出手段703はブレーキ解除回路204に電力が供給されなくなったことを判別し、通信手段702に通知する。通知を受けた通信手段702は、非常停止回路を介して通信手段701a〜701cとのシリアル通信を試みる。通信手段701a〜701cには図示しない方法で電源が供給されており、自分の識別番号を通信手段702に送信することができる。しかし、例えばポート104bに接続された非常停止装置が押された場合には、通信手段702は通信手段701cおよび通信手段701bとは通信できるが、通信手段701aとは通信できない。このように、遮断された非常停止回路を用いて通信し、通信不能な相手を調べることで、どの非常停止装置が押されたのかを特定することができる。以上の構成によれば、ロボット101が外環境との接触により緊急停止した後で復帰動作する際などに有効である。
Here, when the emergency stop switch is pressed and the
本発明は、ロボットの安全性確保や、緊急停止時の復帰時間短縮といった用途に利用できる。 The present invention can be used for applications such as ensuring the safety of a robot and shortening the return time during an emergency stop.
101 ロボット
102 ロボット制御装置
103 操作盤
104 ポート
105 切り替え手段
201 非常停止スイッチ
202 デッドマンスイッチ
203 ブレーキ電源
204 ブレーキ解除回路
301 操作盤
304 簡易非常停止装置
305 非常停止スイッチ
306 分岐ユニット
501 記憶手段
502 記憶読取手段
503 動作条件設定手段
602 ポート
603 切り替えスイッチ
604 接触検知スイッチ
701 通信手段
702 通信手段
703 電圧検出手段
1001 ロボット
1002 ロボット制御装置
1003 操作盤
1004 ポート
1005 着脱スイッチ
1101 非常停止スイッチ
1102 デッドマンスイッチ
1103 ブレーキ電源
1104 ブレーキ解除回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記接続部は、複数存在し各々に識別番号を割り当てられて直列に接続され、前記操作盤は、前記接続部の前記識別番号に応じて前記ロボットの動作条件を変更させる設定手段を有することを特徴とするロボットシステム。 In a robot system comprising a robot control device for controlling a robot, an operation panel having a function of urgently stopping the robot, and a connecting portion for connecting the robot control device and the operation panel.
There are a plurality of the connecting portions, each of which is assigned an identification number and connected in series, and the operation panel has setting means for changing the operating condition of the robot according to the identification number of the connecting portion. Characteristic robot system.
The said connection part has a communication means with the said robot control apparatus, and specifies the connection part which commanded emergency stop by communicating with the said robot control apparatus at the time of an emergency stop. The robot system described.
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