JP4232180B2 - 主軸装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２本の主軸を共通の主軸ヘッドに装架した主軸装置に関し、特に、2本の主軸間の熱によるピッチ変動を補正して、一方の主軸で加工した孔に対して、他方の主軸を正確に対向させて孔加工する軸間距離の補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特許文献１，２に示される熱変位の補正装置が知られている。これらのものでは、熱膨張率の小さい基準バーを用いて磁気検出式の検出ヘッドで熱膨張を検知して主軸軸線位置を補正するようにしているが、本願で対象とするような２軸の主軸間のピッチ補正を示唆するところはない。また、これらの特許文献１，２では、熱膨張率の小さな材質の例えば石英ガラスなどが基準バーとして使用されており、切削時に発生する切粉などで破損し易いなどの欠点がある。
特許文献３は、複数の主軸を１つの主軸ヘッドに装架し、そのうちの1つの主軸で孔加工する主軸装置の例である。特許文献３では冷却装置で主軸を冷却して熱の影響を抑える方式であり、熱による軸間ピッチを補正するというものではない。特許文献４は２つの主軸が並設されている工作機械が開示され、その一方の主軸が他方の主軸に対して軸間距離を変更できるようにして多様な孔ピッチに対応するものが開示してある。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−１１５２８２号公報
【特許文献２】
特開昭５７−４８４４８号公報
【特許文献３】
特開平９−３００１７３号公報
【特許文献４】
特開平５−２７７８５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献４に示されるような、１つの主軸ヘッドに２つの主軸を装架した工作機械において、特許文献４では、２つの主軸で同時に２つの孔加工を行なうことが開示されているが、加工方法として、このような２軸の主軸のうちの一方で例えばある孔の入り口部分を加工し、次いで、他方の主軸を前記孔に対向させて孔の奥部分を加工する、というような加工方法を実現しようとする場合、次のような問題が発生する。即ち、主軸が回転することで発生する熱により主軸ヘッドが主軸の軸間ピッチ方向に熱変位し、一方の主軸で孔加工後、予め設定されている軸間ピッチだけ軸間ピッチ方向に主軸ヘッドを移動させても他方の主軸は、前記一方の主軸で加工した孔の軸心と正確に一致せず、そのまま加工すると、芯ずれを起こしてしまう。
この発明は、１つの主軸ヘッドに２つの主軸を装架した工作機械において、このような芯ずれを起こさずに、一方の主軸で開けた孔に他方の主軸を正確に対向させて精度よく孔孔明けできるようにした主軸装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願は、１つの主軸ヘッドに２つの主軸を所定の軸間ピッチで回転可能に並設した主軸装置において、主軸ヘッドの側面には各主軸と対応して断熱支持部材を固着し、一方の断熱支持部材に前記軸間ピッチ方向に伸びる基準バーの一端を固定し、基準バーの他端を他方の断熱支持部材に軸線方向移動可能に案内させ、他方の断熱支持部材には前記基準バーの他端と対向して距離センサを取り付け、距離センサから出力される基準バー先端との距離に基づいて、一方の主軸で加工した孔に、他方の主軸を対向させる時の主軸ヘッドの前記ピッチ方向の移動量を補正するように構成したことを特徴とする。
断熱支持部材は、断熱支持部材は、主軸ヘッド側面への取付部と、少なくとも基準バーを支持する支持部とを、両部分の間に外気に連通する冷却空間を形成するように脚部で繋いだことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において、ベッド１上に前後（Ｚ軸）移動ベース２がＺ軸モータ３と送りネジ機構４によりＺ軸方向に移動するようになっている。前後移動ベース２の上には、移動コラム５がＸ軸モータ６と送りネジ機構７により左右（Ｘ軸）方向（紙面と直交する方向）に移動するようにしてある。移動コラム５の前面には、主軸ヘッド８が上下（Ｙ軸）方向に昇降案内され、Ｙ軸モータ９と送りねじ機構１０により昇降するようになっている。
図２、３において、主軸ヘッド８には２つの主軸１１，１２がＹ軸方向に所定のピッチＰで設けてあり、夫々図示しない主軸モータにより回転するようになっている。主軸１１，１２先端には夫々加工工具Ｔ１、Ｔ２が取り付けてあり、この加工工具Ｔ１、Ｔ２により、コラム５前方に配置されるワークＷに対して、一方の主軸１１により孔Ｈの入り口部分を加工し、その後、他方の主軸１２で前記入り口を加工した孔Ｈの孔奥部分を加工する。
【０００７】
図２〜４に示すように、主軸ヘッド８の一方の側面には、前記各主軸１１，１２に対応して断熱支持部材２０，２０Ａが固着されている。上側の主軸１１側方に配置される断熱支持部材２０は、主軸ヘッド８側面に固着される取付部２１と、その取付部２１から側方に立ち上がった４本の脚部２２と、脚部２１先端の支持部２３とから成る。４本の脚部２２先端は、支持部２３の受け部２４に連続しており、受け部２４には円弧受け面２５が形成されている。受け部２４に固着される蓋部２６とにより前記支持部２３が構成され、蓋部２６の円弧受け面２７と前記受け部２４の円弧受け面２５との間に、基準バー３０の一端を挟んでねじ２８で蓋部２６を受け部２４に一体固着し、蓋部２６に押しねじ２９を螺合して基準バー３０を受け部２４の円弧受け面２５に押し付け固定している。基準バー３０は、上下の主軸１１，１２の軸心をつなぐ線Ｌと平行に配置され、他方(下側)の主軸１２側方に向けてＹ軸下方に延設されている。４本の脚部２２の間は空気通過孔３１になっており、受け部２４と取付部２１との間の空間は、これらの空気通過孔３１により絶えず外気と連通される冷却空間Ｓとなっている。従って、主軸ヘッド８側からの熱が基準バー３０に伝播しようとしても、この断熱構造（取付部２３と支持部２１との間に空気による冷却空間Ｓがある）によって、殆ど伝播されることがない。従って、基準バー３０には、熱膨張率に関して考慮することなく通常の鋼材を用いることができる。
【０００８】
同様な断熱構造は、下側の主軸１２側方に取り付けられる断熱支持部材２０Ａにも採用されている。下側の断熱支持部材２０Ａにおいても、主軸ヘッド８側面への取付部２１Ａと、基準バー３０、センサ４０を支持する支持部２３Ａとの間は、４本の脚部２２Ａでつながれており、脚部２２Ａの間は空気通過孔３１になっており、支持部２３Ａと取付部２１Ａとの間の空間は、これらの空気通過孔３１により絶えず外気と連通されている冷却空間Ｓとなっている。下側の断熱支持部材２０Ａの支持部２３Ａは、脚部２２Ａの先端と一体の支持基部２４Ａと、その支持基部２４Ａに対して、前記上側の断熱支持部材２１側から、間にセンサ４０の取り付けフランジ４１を挟んでねじ２８Ａで一体固着される案内支持部材２６Ａとから構成されている。案内支持部材２６Ａは、前記上側の断熱支持部材２０に一端を固着した基準バー３０の他端をＹ軸方向（基準バー３０の軸線方向）に移動可能に支持している。センサ４０は基準バー３０の下端面３０ａとの距離（隙間）を測定するものであり、センサ４０と一体の取り付けフランジ４１が支持基部２４Ａと案内支持部材２６Ａとの間に挟持されて、基準温度（例えば２０度Ｃ）では、センサ４０が前記基準バー３０の下端面３０ａと所定隙間αを持って対向している。上下の断熱支持部材２０，２０Ａは、夫々位置決めピン４５により各対応する主軸１１，１２に対して位置決めされている。上側の断熱支持部材２０から下方に突出している部分の基準バー３０の長さは、ちょうど軸間ピッチＰと一致しており、基準バー３０下端面３０ａは、下側の主軸１２の軸心を含む水平面に含まれる。
【０００９】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸モータ６，９，３を制御して、上側の主軸１１をワークＷの所望の孔加工位置に位置させて目的とする孔Ｈの入り口部分を加工する。このとき、下側の主軸１２はワークＷと干渉しない位置関係に設定してあり、回転していない。すると、加工している側の主軸回転により熱が発生し、その熱により主軸ヘッド８が２つの主軸１１，１２のピッチ方向（Ｙ軸方向）に熱変位する。例えば、主軸間ピッチが熱変位前にはピッチＰであったものが（図２）、熱変位後にはピッチＰ＋βとなったとすると、主軸ヘッド８が熱変位することで主軸ヘッド８に固着された両断熱支持部材２０，２０Ａの間の距離が変化する。このとき、基準バー３０は、主軸ヘッド８側からの熱が断熱支持部材２０，２０Ａにより殆ど伝わらないから熱による変位は殆ど無視でき、その結果、前記センサ４０と基準バー３０下端面３０ａとの隙間が隙間αから隙間α＋βに変化する（図６）。この変位量βをセンサ４０で検出し、その変位量βを制御装置５０に伝達してＹ軸送り量に加味する。制御装置５０では、上側の主軸１１で加工後、Ｙ軸方向上方に主軸ヘッド８を移動させる時に、そのＹ軸送り量を送り量Ｐ＋βとする。すると、下側の主軸１２は熱変位した分だけ余分にＹ軸方向に送られて、先に加工された孔Ｈに精度よく対向する。その後、Ｚ軸送りにより、前記孔Ｈの奥部分を加工する。このような熱による補正を行なわずに、予め定めたピッチＰでＹ軸送りをすると、熱変位分だけ下側の主軸１２の、孔Ｈに対する位置がずれることになり、正確な孔加工ができないのである。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように本願では、主軸回転で主軸ヘッド側に熱が発生すると、２本の主軸間のピッチが変動し、これにより、断熱支持部材がピッチ方向に移動して、基準バー先端とセンサとの隙間が変化するため、その変化分を、軸間ピッチの変化分として主軸ヘッドを位置制御して、一方の主軸で加工した孔に対して、他方の主軸を正確に芯合わせできる。また、基準バーとセンサとは、夫々対応する主軸に、断熱支持部材で熱が伝わりにくくして支持されているので、基準バーに熱膨張率の小さな特殊な材質のものを使わなくてもよく、安価に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願主軸装置を装架した横型工作機械の側面図である。
【図２】図１のＩＩ視図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図２のＩＶ視図である。
【図５】図２のＶ視図である。
【図６】作用説明図である。
【符号の説明】
８ 主軸ヘッド
１１・１２ 主軸
２０・２０Ａ 断熱支持部材
２１・２１Ａ 取付部
２２・２２Ａ 脚部
２３・２３Ａ 支持部
３０ 基準バー
４０ 距離センサ
Ｐ 軸間ピッチ
Ｓ 冷却空間
【発明の属する技術分野】
この発明は、２本の主軸を共通の主軸ヘッドに装架した主軸装置に関し、特に、2本の主軸間の熱によるピッチ変動を補正して、一方の主軸で加工した孔に対して、他方の主軸を正確に対向させて孔加工する軸間距離の補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特許文献１，２に示される熱変位の補正装置が知られている。これらのものでは、熱膨張率の小さい基準バーを用いて磁気検出式の検出ヘッドで熱膨張を検知して主軸軸線位置を補正するようにしているが、本願で対象とするような２軸の主軸間のピッチ補正を示唆するところはない。また、これらの特許文献１，２では、熱膨張率の小さな材質の例えば石英ガラスなどが基準バーとして使用されており、切削時に発生する切粉などで破損し易いなどの欠点がある。
特許文献３は、複数の主軸を１つの主軸ヘッドに装架し、そのうちの1つの主軸で孔加工する主軸装置の例である。特許文献３では冷却装置で主軸を冷却して熱の影響を抑える方式であり、熱による軸間ピッチを補正するというものではない。特許文献４は２つの主軸が並設されている工作機械が開示され、その一方の主軸が他方の主軸に対して軸間距離を変更できるようにして多様な孔ピッチに対応するものが開示してある。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−１１５２８２号公報
【特許文献２】
特開昭５７−４８４４８号公報
【特許文献３】
特開平９−３００１７３号公報
【特許文献４】
特開平５−２７７８５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献４に示されるような、１つの主軸ヘッドに２つの主軸を装架した工作機械において、特許文献４では、２つの主軸で同時に２つの孔加工を行なうことが開示されているが、加工方法として、このような２軸の主軸のうちの一方で例えばある孔の入り口部分を加工し、次いで、他方の主軸を前記孔に対向させて孔の奥部分を加工する、というような加工方法を実現しようとする場合、次のような問題が発生する。即ち、主軸が回転することで発生する熱により主軸ヘッドが主軸の軸間ピッチ方向に熱変位し、一方の主軸で孔加工後、予め設定されている軸間ピッチだけ軸間ピッチ方向に主軸ヘッドを移動させても他方の主軸は、前記一方の主軸で加工した孔の軸心と正確に一致せず、そのまま加工すると、芯ずれを起こしてしまう。
この発明は、１つの主軸ヘッドに２つの主軸を装架した工作機械において、このような芯ずれを起こさずに、一方の主軸で開けた孔に他方の主軸を正確に対向させて精度よく孔孔明けできるようにした主軸装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願は、１つの主軸ヘッドに２つの主軸を所定の軸間ピッチで回転可能に並設した主軸装置において、主軸ヘッドの側面には各主軸と対応して断熱支持部材を固着し、一方の断熱支持部材に前記軸間ピッチ方向に伸びる基準バーの一端を固定し、基準バーの他端を他方の断熱支持部材に軸線方向移動可能に案内させ、他方の断熱支持部材には前記基準バーの他端と対向して距離センサを取り付け、距離センサから出力される基準バー先端との距離に基づいて、一方の主軸で加工した孔に、他方の主軸を対向させる時の主軸ヘッドの前記ピッチ方向の移動量を補正するように構成したことを特徴とする。
断熱支持部材は、断熱支持部材は、主軸ヘッド側面への取付部と、少なくとも基準バーを支持する支持部とを、両部分の間に外気に連通する冷却空間を形成するように脚部で繋いだことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において、ベッド１上に前後（Ｚ軸）移動ベース２がＺ軸モータ３と送りネジ機構４によりＺ軸方向に移動するようになっている。前後移動ベース２の上には、移動コラム５がＸ軸モータ６と送りネジ機構７により左右（Ｘ軸）方向（紙面と直交する方向）に移動するようにしてある。移動コラム５の前面には、主軸ヘッド８が上下（Ｙ軸）方向に昇降案内され、Ｙ軸モータ９と送りねじ機構１０により昇降するようになっている。
図２、３において、主軸ヘッド８には２つの主軸１１，１２がＹ軸方向に所定のピッチＰで設けてあり、夫々図示しない主軸モータにより回転するようになっている。主軸１１，１２先端には夫々加工工具Ｔ１、Ｔ２が取り付けてあり、この加工工具Ｔ１、Ｔ２により、コラム５前方に配置されるワークＷに対して、一方の主軸１１により孔Ｈの入り口部分を加工し、その後、他方の主軸１２で前記入り口を加工した孔Ｈの孔奥部分を加工する。
【０００７】
図２〜４に示すように、主軸ヘッド８の一方の側面には、前記各主軸１１，１２に対応して断熱支持部材２０，２０Ａが固着されている。上側の主軸１１側方に配置される断熱支持部材２０は、主軸ヘッド８側面に固着される取付部２１と、その取付部２１から側方に立ち上がった４本の脚部２２と、脚部２１先端の支持部２３とから成る。４本の脚部２２先端は、支持部２３の受け部２４に連続しており、受け部２４には円弧受け面２５が形成されている。受け部２４に固着される蓋部２６とにより前記支持部２３が構成され、蓋部２６の円弧受け面２７と前記受け部２４の円弧受け面２５との間に、基準バー３０の一端を挟んでねじ２８で蓋部２６を受け部２４に一体固着し、蓋部２６に押しねじ２９を螺合して基準バー３０を受け部２４の円弧受け面２５に押し付け固定している。基準バー３０は、上下の主軸１１，１２の軸心をつなぐ線Ｌと平行に配置され、他方(下側)の主軸１２側方に向けてＹ軸下方に延設されている。４本の脚部２２の間は空気通過孔３１になっており、受け部２４と取付部２１との間の空間は、これらの空気通過孔３１により絶えず外気と連通される冷却空間Ｓとなっている。従って、主軸ヘッド８側からの熱が基準バー３０に伝播しようとしても、この断熱構造（取付部２３と支持部２１との間に空気による冷却空間Ｓがある）によって、殆ど伝播されることがない。従って、基準バー３０には、熱膨張率に関して考慮することなく通常の鋼材を用いることができる。
【０００８】
同様な断熱構造は、下側の主軸１２側方に取り付けられる断熱支持部材２０Ａにも採用されている。下側の断熱支持部材２０Ａにおいても、主軸ヘッド８側面への取付部２１Ａと、基準バー３０、センサ４０を支持する支持部２３Ａとの間は、４本の脚部２２Ａでつながれており、脚部２２Ａの間は空気通過孔３１になっており、支持部２３Ａと取付部２１Ａとの間の空間は、これらの空気通過孔３１により絶えず外気と連通されている冷却空間Ｓとなっている。下側の断熱支持部材２０Ａの支持部２３Ａは、脚部２２Ａの先端と一体の支持基部２４Ａと、その支持基部２４Ａに対して、前記上側の断熱支持部材２１側から、間にセンサ４０の取り付けフランジ４１を挟んでねじ２８Ａで一体固着される案内支持部材２６Ａとから構成されている。案内支持部材２６Ａは、前記上側の断熱支持部材２０に一端を固着した基準バー３０の他端をＹ軸方向（基準バー３０の軸線方向）に移動可能に支持している。センサ４０は基準バー３０の下端面３０ａとの距離（隙間）を測定するものであり、センサ４０と一体の取り付けフランジ４１が支持基部２４Ａと案内支持部材２６Ａとの間に挟持されて、基準温度（例えば２０度Ｃ）では、センサ４０が前記基準バー３０の下端面３０ａと所定隙間αを持って対向している。上下の断熱支持部材２０，２０Ａは、夫々位置決めピン４５により各対応する主軸１１，１２に対して位置決めされている。上側の断熱支持部材２０から下方に突出している部分の基準バー３０の長さは、ちょうど軸間ピッチＰと一致しており、基準バー３０下端面３０ａは、下側の主軸１２の軸心を含む水平面に含まれる。
【０００９】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸モータ６，９，３を制御して、上側の主軸１１をワークＷの所望の孔加工位置に位置させて目的とする孔Ｈの入り口部分を加工する。このとき、下側の主軸１２はワークＷと干渉しない位置関係に設定してあり、回転していない。すると、加工している側の主軸回転により熱が発生し、その熱により主軸ヘッド８が２つの主軸１１，１２のピッチ方向（Ｙ軸方向）に熱変位する。例えば、主軸間ピッチが熱変位前にはピッチＰであったものが（図２）、熱変位後にはピッチＰ＋βとなったとすると、主軸ヘッド８が熱変位することで主軸ヘッド８に固着された両断熱支持部材２０，２０Ａの間の距離が変化する。このとき、基準バー３０は、主軸ヘッド８側からの熱が断熱支持部材２０，２０Ａにより殆ど伝わらないから熱による変位は殆ど無視でき、その結果、前記センサ４０と基準バー３０下端面３０ａとの隙間が隙間αから隙間α＋βに変化する（図６）。この変位量βをセンサ４０で検出し、その変位量βを制御装置５０に伝達してＹ軸送り量に加味する。制御装置５０では、上側の主軸１１で加工後、Ｙ軸方向上方に主軸ヘッド８を移動させる時に、そのＹ軸送り量を送り量Ｐ＋βとする。すると、下側の主軸１２は熱変位した分だけ余分にＹ軸方向に送られて、先に加工された孔Ｈに精度よく対向する。その後、Ｚ軸送りにより、前記孔Ｈの奥部分を加工する。このような熱による補正を行なわずに、予め定めたピッチＰでＹ軸送りをすると、熱変位分だけ下側の主軸１２の、孔Ｈに対する位置がずれることになり、正確な孔加工ができないのである。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように本願では、主軸回転で主軸ヘッド側に熱が発生すると、２本の主軸間のピッチが変動し、これにより、断熱支持部材がピッチ方向に移動して、基準バー先端とセンサとの隙間が変化するため、その変化分を、軸間ピッチの変化分として主軸ヘッドを位置制御して、一方の主軸で加工した孔に対して、他方の主軸を正確に芯合わせできる。また、基準バーとセンサとは、夫々対応する主軸に、断熱支持部材で熱が伝わりにくくして支持されているので、基準バーに熱膨張率の小さな特殊な材質のものを使わなくてもよく、安価に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願主軸装置を装架した横型工作機械の側面図である。
【図２】図１のＩＩ視図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図２のＩＶ視図である。
【図５】図２のＶ視図である。
【図６】作用説明図である。
【符号の説明】
８ 主軸ヘッド
１１・１２ 主軸
２０・２０Ａ 断熱支持部材
２１・２１Ａ 取付部
２２・２２Ａ 脚部
２３・２３Ａ 支持部
３０ 基準バー
４０ 距離センサ
Ｐ 軸間ピッチ
Ｓ 冷却空間
Claims (2)
- １つの主軸ヘッドに２つの主軸を所定の軸間ピッチで回転可能に並設した主軸装置において、主軸ヘッドの側面には各主軸と対応して断熱支持部材を固着し、一方の断熱支持部材に前記軸間ピッチ方向に伸びる基準バーの一端を固定し、基準バーの他端を他方の断熱支持部材に軸線方向移動可能に案内させ、他方の断熱支持部材には前記基準バーの他端と対向して距離センサを取り付け、距離センサから出力される基準バー先端との距離に基づいて、一方の主軸で加工した孔に、他方の主軸を対向させる時の主軸ヘッドの前記ピッチ方向の移動量を補正するように構成したことを特徴とする主軸装置。
- 断熱支持部材は、主軸ヘッド側面への取付部と、少なくとも基準バーを支持する支持部とを、両部分の間に外気に連通する冷却空間を形成するように脚部で繋いだことを特徴とする請求項１記載の主軸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003134258A JP4232180B2 (ja) | 2003-05-13 | 2003-05-13 | 主軸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003134258A JP4232180B2 (ja) | 2003-05-13 | 2003-05-13 | 主軸装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004337996A JP2004337996A (ja) | 2004-12-02 |
| JP4232180B2 true JP4232180B2 (ja) | 2009-03-04 |
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ID=33524870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003134258A Expired - Fee Related JP4232180B2 (ja) | 2003-05-13 | 2003-05-13 | 主軸装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008155339A (ja) | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 主軸倒れ検出装置及びこれを備えた工作機械 |
-
2003
- 2003-05-13 JP JP2003134258A patent/JP4232180B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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