JP2021096592A - Nc data generation device and nc data generation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工装置により加工対象を加工するために用いられるNCデータを生成するNCデータ生成装置、およびNCデータ生成プログラムに関する。 The present invention relates to an NC data generator that generates NC data used for machining an object to be machined by a machining device, and an NC data generation program.
NC(numerical control)加工装置を用いて加工対象を所望の製品形状に加工する場合、CAD(computer−aided design)などを用いて加工前の加工対象の三次元形状を示すCADデータと、製品形状のCADデータとを作成し、これらのデータなどをCAM(computer aided manufacturing:コンピュータ支援製造)に与えることにより、加工作業などが示されるNCデータが作成される。NCデータを実際の加工に適用するには、加工装置の特性や加工対象の形状の誤差などが存在するため、シミュレーションや試験的な加工を実施し試行錯誤を繰り返し加工作業の最適化を図ることがある。 When processing a processing target into a desired product shape using an NC (numerical control) processing device, CAD data indicating the three-dimensional shape of the processing target before processing using CAD (computer-aided design) or the like and the product shape By creating CAD data and giving these data to CAM (computer-aided manufacturing), NC data indicating processing work and the like is created. In order to apply NC data to actual machining, there are errors in the characteristics of the machining equipment and the shape of the machining target, so perform simulations and trial machining and repeat trial and error to optimize machining work. There is.
例えば特許文献1には、加工対象の形状を示すデータと先に生成されたNCデータとに基づきシミュレーションを行い、加工工具が加工対象に食い込む量を検出し、加工工具に大きな負荷が発生しないように加工工具の位置を自動的に修正してNCデータの最適化を図る技術が記載されている。 For example, in Patent Document 1, a simulation is performed based on the data showing the shape of the machining target and the NC data generated earlier, and the amount of the machining tool biting into the machining target is detected so that a large load is not generated on the machining tool. Describes a technique for optimizing NC data by automatically correcting the position of a machining tool.
NCデータの最適化において、加工時間の短縮も重要なパラメータの1つである。加工時間を短縮させる方法としては、工具の送り速度を大きくすることや、工具経路を修正することでエアカットを低減する方法が挙げられるが、本発明者は、荒加工の加工時間に着目した。 In optimizing NC data, shortening the machining time is also one of the important parameters. As a method of shortening the machining time, there are a method of increasing the feed rate of the tool and a method of reducing the air cut by modifying the tool path. However, the present inventor focused on the machining time of rough machining. ..
本発明は、発明者の知見に基づきなされたものであり、加工時間の短縮化を図る事ができるNCデータ生成装置、およびNCデータ生成プログラムの提供を目的とする。 The present invention has been made based on the knowledge of the inventor, and an object of the present invention is to provide an NC data generator and an NC data generation program capable of shortening the machining time.
上記目的を達成するために、本発明の1つであるNCデータ生成装置は、加工工具を用いて加工対象から製品を製造するためのNCデータを生成するNCデータ生成装置であって、回転軸方向の端面により加工対象を荒加工する加工工具に関する工具情報を取得する工具情報取得部と、加工対象の形状を示す対象情報、および製品の形状を示す製品情報に基づき荒加工により除去する領域である荒加工領域を取得する領域取得部と、回転軸方向に前記加工工具を進出させ前記荒加工領域の一部を前記荒加工領域に対応する深さまで除去し、前記加工工具を後退させ前記荒加工領域外に前記加工工具を抜き出し、回転軸と交差する方向において、工具情報に基づき前記加工工具を移動させる単位工程を複数回繰り返す前記加工工具の経路を示す加工情報を作成する荒加工情報作成部と、を備える。 In order to achieve the above object, the NC data generator, which is one of the present inventions, is an NC data generator that generates NC data for manufacturing a product from a machining object using a machining tool, and is a rotating shaft. In the tool information acquisition unit that acquires tool information related to machining tools that roughen the machining target by the end face in the direction, the target information that indicates the shape of the machining target, and the area that is removed by rough machining based on the product information that indicates the shape of the product. The area acquisition unit for acquiring a certain roughing area and the machining tool are advanced in the direction of the rotation axis to remove a part of the roughing area to a depth corresponding to the roughing area, and the machining tool is retracted to the roughening. Rough machining information is created by extracting the machining tool from the machining area and repeating a unit process of moving the machining tool a plurality of times in a direction intersecting the rotation axis based on the tool information to create machining information indicating the path of the machining tool. It has a part and.
また上記目的を達成するために、本発明の1つであるNCデータ生成プログラムは、加工工具を用いて加工対象から製品を製造するためのNCデータを生成するNCデータ生成プログラムであって、回転軸方向の端面により加工対象を荒加工する加工工具に関する工具情報を取得する工具情報取得部と、加工対象の形状を示す対象情報、および製品の形状を示す製品情報に基づき荒加工により除去する領域である荒加工領域を取得する領域取得部と、回転軸方向に前記加工工具を進出させ前記荒加工領域の一部を前記荒加工領域に対応する深さまで除去し、前記加工工具を後退させ前記荒加工領域外に前記加工工具を抜き出し、回転軸と交差する方向において、工具情報に基づき前記加工工具を移動させる単位工程を複数回繰り返す前記加工工具の経路を示す加工情報を作成する荒加工情報作成部と、をコンピュータに機能させる。 Further, in order to achieve the above object, the NC data generation program, which is one of the present inventions, is an NC data generation program for generating NC data for manufacturing a product from a machining target using a machining tool, and is a rotation. A tool information acquisition unit that acquires tool information related to a machining tool that roughens a machining target with an axial end face, a target information that indicates the shape of the machining target, and an area that is removed by rough machining based on product information that indicates the shape of the product. The area acquisition unit for acquiring the roughing area and the machining tool are advanced in the direction of the rotation axis to remove a part of the roughing area to a depth corresponding to the roughing area, and the machining tool is retracted to the depth corresponding to the roughing area. Roughing information for extracting the machining tool out of the rough machining area and repeating a unit process of moving the machining tool a plurality of times in a direction intersecting the rotation axis based on the tool information to create machining information indicating the path of the machining tool. Make the computer work with the creator.
本発明によれば、荒加工において加工工具の負担を抑制しつつ加工工具の送り量を増加させることが可能になり荒加工の時間の短縮化を図る事ができる。 According to the present invention, it is possible to increase the feed amount of the machining tool while suppressing the load on the machining tool in rough machining, and it is possible to shorten the rough machining time.
以下に、本発明に係るNCデータ生成装置、およびNCデータ生成プログラムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、各請求項に係る発明を限定する主旨ではない。以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, an NC data generator and an embodiment of an NC data generation program according to the present invention will be described with reference to the drawings. The numerical values, shapes, materials, components, positional relationships of the components, connection states, steps, the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and the inventions according to the claims are limited. Not the point. Hereinafter, a plurality of inventions may be described as one embodiment, but components not described in the claims are described as arbitrary components with respect to the claimed invention. .. In addition, the drawings are schematic views in which emphasis, omission, and ratio are adjusted as appropriate to explain the present invention, and may differ from the actual shape, positional relationship, and ratio.
図1は、加工対象と加工後の製品とを並べて示す斜視図である。加工対象200は、加工工具210によって加工が施されて所定の形状の製品220になる素材である。加工対象200の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、図1の上段に示すように、立方体として説明する。なお、説明のため、加工対象200、および製品220は単純な直線で構成された階段状の形状で記載しているが、例えば、製品220などは滑らかな曲線を備えるような複雑な形状であってもかまわない。
FIG. 1 is a perspective view showing a processing target and a processed product side by side. The
加工工具210は、回転により加工対象200を荒加工する工具であり、回転軸の一端面部において加工対象200を加工する。加工工具210は、加工対象200に対し回転軸方向に相対的に移動し、回転する一端面部を加工対象200に突き当てることにより加工対象200を加工する。
The
本実施の形態の場合、加工工具210としては、回転軸と垂直な面内において回転する刃を一端に有し周面には加工能力が備わっていないいわゆるフラットドリルの使用が想定されている。また、加工工具210として、第一加工工具211、および第一加工工具211よりも径の細い第二加工工具212など順次用いる加工工程が採用されている。
In the case of the present embodiment, as the
なお、加工工具210としては、回転軸の一端面ばかりでなく、周面を用いて加工するものでも構わない。加工工具210は、フラットドリルばかりで無く、先端が尖ったドリル、スクエアエンドミル(普通刃)、ボールエンドミルなどを用いてもかまわない。また、切削工具ばかりでなく、研削工具、研磨工具などを用いることもできる。
The
図2は、NCデータ生成プログラムにより実現されるNCデータ生成装置の機能構成を示すブロック図である。NCデータ生成装置100は、加工対象200の形状、および製品220の形状に基づき加工装置において加工工具210が移動するXYZなどの座標位置の値や加工工具210の送り速度(送り量)などを示す数値データであるNCデータを生成する装置である。NCデータ生成装置100は、NCデータ生成プログラムをコンピュータ上で実行することにより実現される。NCデータ生成装置100は、工具情報取得部110と、領域取得部120と、荒加工情報作成部130と、を備えている。本実施の形態の場合、NCデータ生成装置100は、仕上げ情報作成部140を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of an NC data generation device realized by an NC data generation program. The NC
工具情報取得部110は、回転軸方向の端面により加工対象200を荒加工する加工工具に関する工具情報を取得する。工具情報には少なくとも加工工具210の径を示す情報が含まれる。工具情報には加工工具210の加工可能深さを示す情報、加工に寄与する先端部の形状を示す情報などが含まれていてもよい。本実施の形態の場合、工具情報取得部110は、キーボード、タッチパネルなどのマンマシンインターフェースである入力部101などから工具情報を取得する。
The tool
本実施の形態の場合、工具情報取得部110は、第一加工工具211の工具情報、および第二加工工具212の工具情報を取得する。なお、工具情報取得部110は、予め複数種類の工具情報を取得しておき、これらの中から荒加工に使用する加工工具210を作業者の選択により取得するものでもかまわない。複数の工具情報の中から最適な加工工具210を工具情報取得部110が選定してもかまわない。
In the case of this embodiment, the tool
領域取得部120は、加工対象200の形状を示す対象情報、および製品220の形状を示す製品情報に基づき荒加工により除去する領域である荒加工領域201(図3参照)を取得する処理部である。本実施の形態の場合、領域取得部120は、形状取得部121と、領域作成部122と、を備えている。
The
形状取得部121は、外部機器300であるCAD(Computer Aided Design)システムなどから対象情報、および製品情報を取得する処理部である。
The
領域作成部122は、図3の断面図で示すように、取得した対象情報、および製品情報から荒加工領域201を作成する処理部である。なお、本実施の形態の場合、領域取得部120は、自ら荒加工領域201を作成しているが、荒加工領域201を作成することができる外部機器300などから荒加工領域201を取得してもかまわない。また、領域作成部122は、工具情報取得部110から工具情報を取得し、製品220の張り出した部分などによって加工工具210が到達できない領域を荒加工領域201から除外してもかまわない。また、加工工具210が到達できない領域が加工工具210に対する加工対象200の相対的な姿勢を変更することにより加工工具210を到達させることができる場合、加工対象200の姿勢を示す情報を含めた荒加工領域201を生成してもかまわない。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the
荒加工情報作成部130は、次のような加工情報を作成する。まず、図3に示すように、回転軸213の方向に加工工具210を加工対象200に向かって進出させる情報を作成する。次に図4に示すように、荒加工領域201の一部を荒加工領域201に対応する深さまで除去する情報を作成する。なお、荒加工領域201に対応する深さとは、仕上げ加工を考慮した深さであり、また加工工具210の先端形状を考慮して加工工具210のいずれの部分も製品220には到達しない深さである。次に図5に示すように、加工工具210を回転軸213に沿って後退させ荒加工領域201外に加工工具210を抜き出す情報を作成する。次に、図6に示すように、回転軸213と交差する方向(図中Y軸方向など)において、工具情報に基づき加工工具210を移動させる情報を作成する。以上の進出、後退、横移動を含む単位工程214を複数回繰り返して荒加工領域201を除去する加工工具210の経路を示す加工情報を荒加工情報作成部130が作成する。
The roughing
本実施の形態の場合、第一加工工具211の工具情報に基づき、第一加工情報を作成する。そして、仮想的に荒加工領域201を第一加工情報に基づき除去して残存した荒加工領域201に対し、上記と同様に回転軸方向に第二加工工具212を進出させ残存する荒加工領域201の一部を荒加工領域201に対応する深さまで除去し、第二加工工具212を後退させ荒加工領域201外に第二加工工具212を抜き出し、回転軸と交差する方向において、第二加工工具212を移動させる第二単位工程を複数回繰り返し荒加工情報作成部130は、第二加工情報を作成する。このように、異なる径の加工工具210を用い、径の太い加工工具210から順に加工する加工情報を作成することにより、径の太い加工工具210で高速に荒加工領域201を除去した後、比較的径の細い加工工具210を用いて比較的遅い速度で残存領域を除去することで、仕上げ加工を行う領域を小さくすることができ、全体として加工時間の短縮化を図る事が可能となる。
In the case of this embodiment, the first machining information is created based on the tool information of the
荒加工情報作成部130が加工情報を作成するにあたり、回転軸と交差する方向における加工工具210の移動量Rは、図8に示すように、工具情報から取得した加工工具210の直径の50%以上、80%以下の範囲で設定されることが好ましい。なお、製品220の形状により加工工具210の直径の50%未満の移動量Rで移動する単位工程の存在を否定するものではない。これによれば、回転軸方向に延在する柱状の残存部分の発生を抑制しつつ、1回の単位工程において除去する領域の体積を大きくすることができ、効率よく荒加工領域201を除去することが可能となる。
When the roughing
また、加工工具210が移動する回転軸と交差する方向は、加工情報が適用される加工装置の直線加工軸にそれぞれ対応する複数のモータのうちの1つのみで移動させることができる方向であることが好ましい。
Further, the direction in which the
直線加工軸とは、回転軸、および傾斜軸とは異なる軸であり、加工装置が備える複数のモータの中の一つのモータによって加工工具210を直線的に移動させることができる軸である。本実施の形態の場合、加工装置は、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向に直線加工軸を備えている。従って荒加工情報作成部130は、加工工具210をX軸、またはY軸に沿って移動するように単位工程を作成する。
The linear machining axis is an axis different from the rotary axis and the tilt axis, and is an axis capable of linearly moving the
また、加工工具210を抜き出す位置、つまり単位工程において加工工具210が位置する最も高い位置(図中Z軸において)は、図7に示すように加工工具210の回転軸に垂直、かつ加工対象200に交差することなく当接する面203(加工対象200の接面)に対し加工対象200と逆側の位置であって、複数の前記単位工程は同じ位置に設定している。これにより、加工情報を作成する際の処理量を抑制することができ効率的にNCデータを作成することが可能となる。
Further, the position where the
仕上げ情報作成部140は、工具情報取得部110から仕上げ加工用の加工工具、例えばエンドミルの工具情報を取得し、加工情報に基づき仮想的に荒加工領域201を除去して残存した領域に対し、仕上げ加工するエンドミルの軌跡などを示す仕上げ情報を作成する。仕上げ情報は、従来の走査線加工、等高線加工などに基づき生成すればよい。仕上げ情報は、荒加工領域201が除去された残存領域に対して作成されるため、エンドミルが除去する領域は小さい。従って、比較的ゆっくり領域を除去する仕上げ工程を短くすることができ、全体として加工工程を短縮化することができる。
The finishing
以上のNCデータ生成プログラムをNCデータ生成装置100で実行することにより、回転軸方向に加工工具210を移動させて荒加工を行う加工情報が生成される。これにより加工工具210の負荷を抑制しつつ高速に荒加工を実施することができ、NCデータによる全体の加工時間の短縮化を図ることができる。
By executing the above NC data generation program on the NC
また、剛性が小さい加工装置、最大送り速度が小さい加工装置、最大工具回転数が小さい装置など低スペックな加工装置においても高効率な荒加工を実施することができ、製品220の生産効率を向上させることができる。
In addition, high-efficiency rough machining can be performed even with low-spec machining equipment such as machining equipment with low rigidity, machining equipment with a small maximum feed rate, and equipment with a small maximum tool rotation speed, improving the production efficiency of
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in the present specification and excluding some of the components may be an embodiment of the present invention. The present invention also includes modifications obtained by making various modifications that can be conceived by those skilled in the art within the scope of the gist of the present invention, that is, the meaning indicated by the wording described in the claims. Is done.
例えば、上記実施の形態では、荒加工用の加工工具210としてフラットドリルを例示して説明したが、荒加工用の加工工具210としてスクエアエンドミルなどを用いてもかまわない。
For example, in the above embodiment, the flat drill has been illustrated as the
また、図9に示すように製品220に曲面が存在している場合、荒加工情報作成部130は、加工工具210の先端形状に基づき加工工具210をどの位置まで突出させるかを導出する。
Further, when the
また、回転軸と垂直な面における加工工具210の進出位置のパターンは、図8に示すような矩形の格子状に限定されるものではなく、荒加工領域201に回転軸に沿った柱状部分の残存を抑制できるパターンであれば任意のパターンを採用することができる。例えば図10に示すように千鳥状の配置パターンでもかまわない。また、図11に示すように、回転軸と垂直な面において隣り合う単位工程の回転軸を結ぶと正三角形となる配置パターンなどでもかまわない。なお、製品220に接触する荒加工領域201においては柱状の部分は残存する。
Further, the pattern of the advance position of the
本発明は、NC加工装置に提供されるNCデータの生成に利用可能である。 The present invention can be used to generate NC data provided to NC processing equipment.
100 データ生成装置
101 入力部
110 工具情報取得部
120 領域取得部
121 形状取得部
122 領域作成部
130 荒加工情報作成部
140 情報作成部
200 加工対象
201 荒加工領域
203 面
210 加工工具
211 第一加工工具
212 第二加工工具
213 回転軸
214 単位工程
220 製品
300 外部機器
100
Claims (6)
回転軸方向の端面により加工対象を荒加工する加工工具に関する工具情報を取得する工具情報取得部と、
加工対象の形状を示す対象情報、および製品の形状を示す製品情報に基づき荒加工により除去する領域である荒加工領域を取得する領域取得部と、
回転軸方向に前記加工工具を進出させ前記荒加工領域の一部を前記荒加工領域に対応する深さまで除去し、前記加工工具を後退させ前記荒加工領域外に前記加工工具を抜き出し、回転軸と交差する方向において、工具情報に基づき前記加工工具を移動させる単位工程を複数回繰り返す前記加工工具の経路を示す加工情報を作成する荒加工情報作成部と、
を備えるNCデータ生成装置。 It is an NC data generator that generates NC data for manufacturing products from machining objects using machining tools.
A tool information acquisition unit that acquires tool information related to machining tools that roughen the machining target by the end face in the direction of the rotation axis.
An area acquisition unit that acquires the roughing area, which is the area to be removed by roughing based on the target information indicating the shape of the processing target and the product information indicating the shape of the product.
The machining tool is advanced in the direction of the rotation axis, a part of the rough machining region is removed to a depth corresponding to the rough machining region, the machining tool is retracted, the machining tool is pulled out of the rough machining region, and the rotary shaft is rotated. A rough machining information creation unit that creates machining information indicating the path of the machining tool, which repeats a unit process of moving the machining tool a plurality of times in a direction intersecting with the tool information.
NC data generator including.
前記荒加工情報作成部は加工情報として、
回転軸方向に前記第一加工工具を進出させ前記荒加工領域の一部を前記荒加工領域に対応する深さまで除去し、前記第一加工工具を後退させ前記荒加工領域外に前記加工工具を抜き出し、回転軸と交差する方向において、工具情報に基づき前記加工工具を移動させる第一単位工程を複数回繰り返す第一加工情報を作成し、回転軸方向に前記第二加工工具を進出させ残存する前記荒加工領域の一部を前記荒加工領域に対応する深さまで除去し、前記第二加工工具を後退させ前記荒加工領域外に前記第二加工工具を抜き出し、回転軸と交差する方向において、前記第二加工工具を移動させる第二単位工程を複数回繰り返す第二加工情報を作成する
請求項1に記載のNCデータ生成装置。 When a first machining tool and a second machining tool having a diameter smaller than that of the first machining tool are used for rough machining as the machining tool,
The roughing processing information creation unit uses the processing information
The first machining tool is advanced in the direction of the rotation axis to remove a part of the rough machining region to a depth corresponding to the rough machining region, and the first machining tool is retracted to move the machining tool out of the rough machining region. The first machining information is created by repeating the first unit process of moving the machining tool a plurality of times in the direction of extraction and intersection with the rotation axis, and the second machining tool is advanced in the direction of the rotation axis and remains. A part of the roughing region is removed to a depth corresponding to the roughing region, the second machining tool is retracted, the second machining tool is pulled out of the roughing region, and in a direction intersecting the rotation axis. The NC data generator according to claim 1, wherein the second machining information is created by repeating the second unit process of moving the second machining tool a plurality of times.
請求項1または2に記載のNCデータ生成装置。 The NC data generator according to claim 1 or 2, wherein the amount of movement of the machining tool in a direction intersecting the rotation axis is set within a range of 50% or more and 80% or less of the diameter of the machining tool.
請求項1から3のいずれか一項に記載のNCデータ生成装置。 The direction in which the machining tool intersects the rotating axis to which the machining tool moves is a direction in which the machining tool can be moved by only one of a plurality of motors corresponding to the linear machining axis of the machining apparatus to which the machining information is applied. The NC data generator according to any one of Items 1 to 3.
前記加工工具を抜き出す位置を、回転軸に垂直、かつ前記加工対象に交差することなく当接する面に対し前記加工対象と逆側の位置に設定する
請求項1から4のいずれか一項に記載のNCデータ生成装置。 The roughing information creation unit
The invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the position for extracting the machining tool is set at a position perpendicular to the rotation axis and opposite to the surface of the machining target that comes into contact with the machining target without intersecting the machining target. NC data generator.
回転軸方向の端面により加工対象を荒加工する加工工具に関する工具情報を取得する工具情報取得部と、
加工対象の形状を示す対象情報、および製品の形状を示す製品情報に基づき荒加工により除去する領域である荒加工領域を取得する領域取得部と、
回転軸方向に前記加工工具を進出させ前記荒加工領域の一部を前記荒加工領域に対応する深さまで除去し、前記加工工具を後退させ前記荒加工領域外に前記加工工具を抜き出し、回転軸と交差する方向において、工具情報に基づき前記加工工具を移動させる単位工程を複数回繰り返す前記加工工具の経路を示す加工情報を作成する荒加工情報作成部と、
をコンピュータに機能させるためのNCデータ生成プログラム。 It is an NC data generation program that generates NC data for manufacturing products from machining objects using machining tools.
A tool information acquisition unit that acquires tool information related to machining tools that roughen the machining target by the end face in the direction of the rotation axis.
An area acquisition unit that acquires the roughing area, which is the area to be removed by roughing based on the target information indicating the shape of the processing target and the product information indicating the shape of the product.
The machining tool is advanced in the direction of the rotation axis, a part of the rough machining region is removed to a depth corresponding to the rough machining region, the machining tool is retracted, the machining tool is pulled out of the rough machining region, and the rotary shaft is rotated. A rough machining information creation unit that creates machining information indicating the path of the machining tool, which repeats a unit process of moving the machining tool a plurality of times in a direction intersecting with the tool information.
NC data generation program to make a computer function.
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