JP4362222B2 - 鋸刃などの切削歯を有する被加工品を加工するための加工機 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前文に定義された加工機に関する。
【０００２】
この種の加工機は第１に、円形の鋸刃の歯部を研削することが意図されるが、それらはまた基本的に帯鋸および連成盤ならびにフライスカッタなどの切削刃の加工にも適している。更に、上記加工は、一個以上の回転スパークエロージョンディスクを使用した放電加工機によっても行われ得る。故に、本発明は円形鋸刃の歯部の研削に限定されるものではない。
【０００３】
加工されるべき被加工品の全体的形状および用途に関わらず且つ達成されるべき加工の種類に関わらず、加工操作に対して被加工品を正確に位置決めし得るべく加工開始前に個々の被加工品の初期寸法を確認せねばならない。たとえば円形鋸刃の場合、それらの直径が決定されねばならない。問題となるタイプの加工機の場合に企図された加工位置は通常、加工されるべき切削歯の歯先が、枢動軸として定義される加工機の軸心上に存する位置である。歯先は、歯面（すくい面）と、逃げ面と称される歯部の背面との交差部により画成される鋭利刃として理解される。
【０００４】
加工プロセスに対して重要な被加工品の初期寸法（円形鋸刃の場合には直径）を、この種の加工機上で利用可能な手段を用いて十分な精度で測定し得るべく、少なくとも一個の切削歯の歯先は、対応歯面が所望位置に在る間にスキャンされねばならない。この所望位置は、加工機の枢動軸を包含する平面内に存する歯面により決定される。
【０００５】
言及されたタイプの公知の加工機（DE 196 30 057 C1）において、当該被加工品用スライドの被加工品サポート上に装着されて加工されるべき被加工品を含む被加工品用スライドは、数値制御の下で、被加工品用スライド案内手段に沿って装填位置から、歯先が加工機の枢動軸に接近した位置まで変位せしめられる。これを達成可能とするためには、被加工品用スライドの移動の本質的大きさ、すなわち円形鋸刃の直径が少なくとも近似的に認識されねばならない。この要件は、被加工品が新品であり又は新品時と同一の寸法を有し、あるいは、変化した歯部を単に再研削したり、もしくは変動が一定の限度内にある場合において、被加工品が加工されるときには満足される。これらの条件下で、次々に加工されるべき複数の被加工品に対しては一定の距離が事前設定され得るが、この距離は、被加工品用スライドの装填位置から、前進手段が歯部間隙に係合することにより近傍の歯面を所望位置へと押圧する位置まで、の被加工品用スライドの変位を定義するものであり、また、上記所望位置においては触子手段（feeler means）が対応歯先をスキャンすることにより被加工品サポートから該歯先までの間隔、換言すると円形鋸刃の場合には半径、を正確に測定し得る。
【０００６】
しかしながら例えば、異なる直径および可能的には異なるピッチをも有する円形鋸刃などの異なる寸法の被加工品を連続的に加工すべくこの種の公知加工機が使用されるのであれば、困難性が生ずる。個別被加工品の各々を被加工品サポート上に単に装着するだけで歯先が加工機の枢動軸に関して十分に整列された位置に帰着することから被加工品用スライドが前方に押圧されたときに触子手段により十分な精度を以て歯先がスキャンされ得る如く適切な確実性を提供する如き配向でマガジン内に被加工品を積載することは、極めて高価な提案である。被加工品の斯かる事前配向に対する準備が無ければ、この種の公知加工機では、その触子手段が測定位置へと移動されたときに歯部間隙内に進入することから誤った測定結果を提供し、例えば実際よりも小径の円形鋸刃などの様に、実際に存在するよりも小寸の被加工品を擬態する危険性が在る。これらの状況下で加工機が作動を開始すれば、被加工品およびおそらくは加工機側の部品の損傷は不可避となる。故にこれまでは、処理されるべき被加工品の関連寸法をこの種の公知加工機に対して提供することにより、被加工品サポート上に装着された個別被加工品の各々は、数値制御された被加工品用スライドのシフトにより、切削歯が触子手段により適切にスキャンされ得る様に該切削歯を配向すべく上記の如く前進手段が作動可能となる位置へと移動されることは必須であると考えられて来た。
【０００７】
本発明の目的は、広範囲に異なる関連寸法を有する被加工品を一切の事前配向なしでランダムな順序で受容しながらもそれらを加工機が完全に自動的に加工し得る如く、特に鋸刃などの切削歯を有する被加工品を加工する加工機を案出するにある。
【０００８】
この目的は、本発明に依れば請求項１の特徴部分により達成される。
【０００９】
本発明に係る触子手段の設計態様によれば、被加工品用スライドの装填位置から当該加工機の枢動軸へと向かう被加工品用スライドの移動方向における最前切削歯は、該切削歯の歯先が上記枢動軸に臨まなくても該切削歯の該歯先がバリヤに到達すると同時に信号をトリガすることを確かなものとされる。この様にして被加工品に固有の第１寸法が獲得される、と言うのも、被加工品用スライドの位置およびバリヤの位置は夫々数値制御手段に対して既知だからである。通常は、被加工品に関してこの様に測定された上記第１値は、この第１に測定された値のみに基づいて開始されるべき被加工品の任意の仕上げ加工に対して円形鋸刃の場合には直径である被加工品の実際の関連寸法から未だ相当に異なる。故に多くの場合、上記第１に測定された値には一定の補正が必要である。但し補正量は、それ自体公知の手法で前進手段が作動可能になると直ちにかつ容易に決定され、歯面を、上記加工機の枢動軸を含む平面内に該歯面が存する所望位置へと該歯面を押しやることになる。この歯面は、歯先が最初に検知されたのと同一の切削歯の歯面である必要は無い。
【００１０】
上記前進手段により上記所望位置へと歯面が移動された切削歯の歯先を検知またはスキャンすべく、種々の手法および手段が適用され得る。ひとつの可能性は、最初に測定された値に対して必要な補正を見出すべく、第１測定を実行したのと同一の触子手段を再度使用することである。但し、上記触子手段がこの作業を達成する為には、第１測定の結果を適切に獲得すべく必要とされるよりも更に複雑な構造とされねばならない。
【００１１】
故に概略的には、被加工品の再スキャンを行い補正信号を生成すべく、上記触子手段とは別体的な補正手段を配備するのが好適である。この手段は、その様にする為にのみ他の用途なしで配備された触子（feeler）から成り得る。
【００１２】
但し本発明の特に好適な実施例においては、被加工品を加工すべく配備された工具自体が補正手段の一部を形成する。故に例えば、いずれにしても加工機が備える研削ディスクもしくはエロージョンディスクは、被加工品の再検知に使用される。それは種々の手法により、工具が回転する間に該工具が接触する被加工品により引き起こされた振動を測定するなどにより信号生成器の役割を果たす。
【００１３】
第２測定値を獲得する別の手法は、上記工具を、被加工品を介して閉成される電気回路の導電性部材とすることである。
【００１４】
上記第１触子手段のバリヤには種々の可能な実施例が在る。例えば、それは公知タイプの光バリヤとされ得る。但し工具の回りにおける広いもしくは狭い範囲においては汚染の危険性が予測されるという事実を考慮すると、要求時にのみ検知位置へと移動されると共に被加工品に対する一切の加工操作の間には保護された非作動位置に留まるという物理的障害物の形態のバリヤを配備することが概略的に好適である。
【００１５】
バリヤが物理的障害物により具現されるのであれば請求項５に記載された構造が特に好都合である、と言うのも、それは光バリヤよりも多い空間を要するからである。
【００１６】
更なる好適な特徴は、請求項６から得られる。
【００１７】
以下においては、概略的図面を参照して本発明の実施例を更に詳細に記述する。
【００１８】
図示された加工機上で加工されるべき被加工品１０の図示例は、硬質金属により切除された切削歯１２を備えた円形鋸から成り、該切削歯１２の各々は歯面１４および逃げ面１６にて研削される一方で歯先１８は正確に所定位置に残存している。
【００１９】
図示された加工機は加工機台２０を備えるが該加工機台２０上には、図示実施例においては水平である枢動軸Ａ回りでの揺動調節の為に長寸案内部２２が支持される。上記枢動軸Ａは、垂直な第１基準平面Ｂと水平な第２基準平面Ｃとの交差部の直線として定義される。昇降軸Ｄは案内部２２に沿って延在し、枢動軸Ａと直角に交差すると共に往復スライド２４の移動軸を呈している。図示された通常位置であるときに昇降軸Ｄと直角に交差すると共に枢動軸Ａに対して直交して延在するスピンドル軸Ｅに沿った送り込み移動の為に、往復スライド２４上にはサドル２６が案内される。図示された通常位置からサドル２６は、上記昇降軸Ｄの回りにおいて両方向に傾斜され得る。図示された如く、加工されるべき切削歯１２の歯部の歯面１４もしくは逃げ面１６が枢動軸Ａと平行には延在しない場合、サドル２６は、加工されるべき歯面１４もしくは逃げ面１６の傾斜に従い昇降軸Ｄに関して傾動される。
【００２０】
上記スピンドル軸Ｅは、サドル２６上に支持されると共に駆動回転され得る工具スピンドル２８の軸心である。被加工品１０を加工する工具３０は、工具スピンドル２８に締着され得る。図２において工具３０は、背面同士が接続されたカップ状研削ディスクおよびプレート状研削ディスクから成る公知タイプの研削ディスクの組合せとして示されている。簡素化の為に、図３および図５乃至図８において工具３０はカップ状研削ディスクのみとして示される。図示されたこれらの研削ディスクもしくは研削ディスク組合せは、被加工品のスパークエロージョン加工の為の工具３０として機能する単一のエロージョンディスクもしくは２枚のエロージョンディスクの組合せにより置換され得る。
【００２１】
工具スピンドル２８は軸受ボックス３２内に支持されるが、該軸受ボックス３２は絶縁外被３４により電気絶縁式でサドル２６内に取付けられると共に電気ケーブル３６により電源３８に接続される。
【００２２】
図示実施例においては水平であると共に固定的である被加工品スライド案内手段４０は、枢動軸Ａに対して直角に延在すべく加工機台２０の前面に配設される。被加工品サポート４４を担持する被加工品用スライド４２は、上記案内手段４０に沿って移動し得る。被加工品１０として円形鋸刃を含む図示実施例において上記被加工品サポート４４は、枢動軸Ａに平行な被加工品１０の回転軸Ｆを規定する円柱状突起から成る。被加工品１０はこの円柱状突起に中心合わせされる。上記切削歯１２を加工すべく上記被加工品用スライド４２は図１乃至図３、図８および図９に示された作動位置とせねばならないが、該位置において、被加工品１０の歯先１８の全てが存するという回転軸Ｆ回りの円形ラインは枢動軸Ａと交差する。故に被加工品１０は、１個の歯先１８が夫々枢動軸Ａ上に配置される如く段階的に加工位置へと回転され得る。
【００２３】
回転軸Ｆに直交して延在し、換言すると図示実施例では垂直に延在する被加工品１０の中心面Ｇは、昇降軸Ｄを包含すべく配設される。この位置において被加工品１０は、挟持手段の２個のジョー（jaws）４６の間に挟持される。加工されるべき切削歯１２の歯先１８は、枢動軸Ａが中心面Ｇを通過する点Ｈに配置される。上記挟持手段は公知の構造であるが、各ジョー４６の一方が電気ケーブル４８により電源３８へと接続されることから工具３０が被加工品１０に接触したときに電気回路が閉成される、という点において格別の特徴を有している。
【００２４】
図示実施例においては回転移動である被加工品１０の段階的な前進運動を行うべく、図示加工機は、送り軸Ｊに沿って制御された様式で伸長されかつその端部に前進用ヘッド５４を担持するロッド５２を含む前進手段５０を備えている。前進用ヘッド５４にて、前進用フィンガ５８を担持するクロススライド５６は、枢動軸Ａと平行に変位できるように案内されている。クロススライド５６は通常は非作動位置に在り、前進用フィンガ５８は中心面Ｇから離間している。被加工品の前進移動が実行されるのは、クロススライド５６が枢動軸Ａと平行に移動され加工されるべき次の切削歯１２の前方の歯部間隙内に前進用フィンガ５８が進入すると共に該前進用フィンガ５８がロッド５２の伸長によりこの歯部の歯面１４を押圧して該歯面１４を歯先１８が点Ｈと一致する位置へと押しやるときのみである。
【００２５】
図示実施例において、前進手段５０は次の切削歯１２に関してこの手順を反復すべく制御される結果、被加工品１０がジョー４６間に挟持されたときに、次の切削歯１２は最終的に、次続加工（subsequent machining）に対して述べた位置に留まる。前進用フィンガ５８は前進手段５０の起動直後には被加工品１０の歯部間隙に係合しないことも生じ得る。と言うのは、被加工品１０を装着して被加工品用スライド４２を前方に押しやるとき、加工されるべき最初の切削歯１２の歯先１８が既に第２基準平面Ｃ内に存在するとは限らないからである。この理由の為に、上記係合が実際に生ずるのを保証すべく次の対策が取られる。
【００２６】
図４に示された如く上記加工機は、空気圧もしくは油圧式ピストンにより前後移動され得る触子スライド６２と、非作動位置および図４に示された検知位置との間において上記枢動軸Ａと平行であり即ち上記中心面Ｇに対して直交する線形案内手段６６に沿ったシリンダユニット６４と、を備えている。触子スライド６２上にはバリヤ７０がジョイント６８により支持されるが、該ジョイント６８は、中心面Ｇおよび第１基準平面Ｂに対して平行に延在するが故に図示例においては垂直な回転軸Ｋを規定する。バリヤ７０は該バリヤ７０の前方に距離Ｘだけ離間された第１基準平面Ｂに平行に延在し、また該バリヤ７０は中心面Ｇ内で測定された長さＬを有するが、該長さＬは加工されるべき被加工品１０の最大歯部ピッチＴよりも大きい。図５に示されたこれらの関係に依り、被加工品用スライド４２の被加工品サポート４４上に着座した被加工品１０と一体的な被加工品用スライド４２の前方移動は、最前の歯先１８が第２基準平面Ｃから距離Ｘに位置せしめられたときに中断される。
【００２７】
上記触子スライド６２はスイッチ７２、より詳細には電気誘導式のリミットスイッチを担持すると共に、これと組合された固定受面７４が在る。往復スライド２４およびサドル２６と同様に被加工品用スライド４２は数値制御されると共に、加工されるべき被加工品１０が被加工品サポート４４上に装着された後、触子スライド６２が延出されバリヤ７０が図４に示された自身の検知位置に到達するまで、被加工品用スライド４２は移動しないように設定されている。バリヤ７０は通常はスプリング７６により、第１基準平面Ｂと平行である図示位置に保持される。しかし歯先１８により軽打されたとき、バリヤ７０は回転軸Ｋの回りで揺動し、協働するスイッチ接点７８と接触し、次にスイッチ接点７８は上記加工機の数値制御手段８０に信号を発する。これにより被加工品用スライド４２の前進運動が中断される結果、ピストンおよびシリンダユニット６４は起動されることから、バリヤ７０と共に触子スライド６２は触子手段６０の非作動位置へと引込められる。これは被加工品１０に対する進路を確保するものであり、被加工品用スライド４２は距離Ｘだけ継続移動せしめられることから、バリヤ７０に当接した歯先１８は、図６における第１基準平面Ｂに到達するが、それと直交する第２基準平面Ｃに対しては、多少なりとも上方もしくは下方に到来し、換言すると、歯先１８は未だ交差点Ｈに配置されていない。
【００２８】
次に、前進手段５０は上述した様式で起動されることから、最終的に歯先１８は第２基準平面Ｃ内に配置される。しかしながら、歯先１８により実行されたばかりの円弧状の移動に依り、該歯先１８は第１基準平面Ｂ内に留まらず、該第１基準平面Ｂを僅かな距離Ｚだけ越えるが、この距離は加工に対しては許容できない。この距離Ｚは、歯先１８の再スキャンにより決定されてから補正されねばならない。
【００２９】
この再スキャンに対しては、図示実施例にてカップ状もしくはプレート状研削ディスクのいずれかとされて回転駆動され得る工具３０が使用される。工具３０は導電性であることから電気ケーブル３６および４８ならびに電源３８を通る電気回路を閉成し得る。スキャンに対して工具３０は、研削の間において歯先１８が損傷されるのを防止すべく、普通は３０００乃至５０００ｒｐｍである通常回転作動速度では駆動されない。代わりに、その回転速度は例えば５０乃至３００ｒｐｍであり、即ち回転作動速度の１％乃至１０％程度の大きさである。この目的の為に工具３０は、それ自体公知の周波数変換器を介して給電される電動モータ８４により駆動される。スキャン用に選択された低回転速度は、工具３０から切断用乳剤および汚れなどを飛ばすには十分であり、更に、工具３０の僅かなぐらつき移動や干渉がスキャン精度に影響しないことを確かなものとする。
【００３０】
故に工具３０はサドル２６により、該工具が自身に面する歯先１８と軽く接触することにより被加工品１０を介して電源３８から供給された電気回路を閉成するまで前進せしめられる。これにより信号が放出されるが、該信号に依り数値制御手段８０は、被加工品用スライド４２により選択された位置を、被加工品１０がバリヤ７０に当接したときに被加工品用スライドが配置されると共に円形鋸刃の場合には近似半径である被加工品１０に固有の近似値Ｙが計算された位置と比較する。もし被加工品１０の再スキャンにより、第２基準平面Ｃ内に存する該被加工品１０の歯先１８が第１基準平面Ｂを距離Ｚだけ越えて突出することが見出されたなら被加工品用スライド４２はこの距離Ｚだけ戻し移動され、その結果、歯先１８は今や枢動軸Ａ上に存する様になる。被加工品１０の正確な半径Ｒは、式Ｒ＝Ｙ＋Ｚから得られる。
【００３１】
被加工品１０が異なる高さの荒刃および仕上刃を有するとしても、記述された測定手順は反復されることから、被加工品１０の夫々の決定半径もしくは直径は両方のタイプの歯部に対して決定される。
【００３２】
導電性である被加工品１０をこれもまた導電性である工具３０によりスキャンする原理は、種々の測定に対して活用され得る。例えば図９に示された如く工具３０を提供するプレート状研削ディスクは、往復スライド２４が数値制御移動を実行するときに被加工品１０の歯部間隙の深さを検知すべく使用され得るものであり、該工具３０は更に、サドル２６の送り込みにより歯面１４の位置を検証し得る。
【００３３】
もし上述された如く被加工品用スライド４２の前後移動に起因して被加工品１０の位置決めの不正確さが生ずる虞があれば、上記距離Ｘは図示されたものよりも短寸に選択され得る。この場合、図５および図６に示された最前の歯先１８は被加工品用スライド４２がこの距離Ｘに亘り移動するときに第１基準平面Ｂに到達しない。また、上記歯先１８を第２基準平面Ｃ内に位置させる被加工品１０の前進操作後でさえも、歯先１８が第１基準平面Ｂに最終的に到達して枢動軸Ａ上に存在する前にカバーされるべき距離＋Ｚが依然として存在する。この距離＋Ｚは、測定／補正手段８２の要素としての機能においてスキャンの為に工具３０を使用することで−Ｚ（図３）を決定した手法と対応する手法で決定かつ補正され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る鋸刃研削用の数値制御式加工機の斜視図である。
【図２】 歯部の背面を研削すべく調節されると共に僅かに異なる方向から見た図１の部分的拡大図である。
【図３】 正面からの更なる部分的拡大図である。
【図４】 図１の加工機の触子手段の平面図である。
【図５】 図１の加工機の連続的作動位置を示す図３と類似した部分的図である。
【図６】 図１の加工機の連続的作動位置を示す図３と類似した部分的図である。
【図７】 図１の加工機の連続的作動位置を示す図３と類似した部分的図である。
【図８】 図１の加工機の連続的作動位置を示す図３と類似した部分的図である。
【図９】 歯面を研削すべく準備かつ調節された上記加工機の図３に対応する図である。

Claims (6)

1. 枢動軸（Ａ）が固定される加工機台（２０）と、
   上記枢動軸（Ａ）と交差して延在する昇降軸（Ｄ）を規定する案内部（２２）と、
   上記昇降軸（Ｄ）に沿って往復すべく上記案内部（２２）上で案内される往復スライド（２４）と、
   上記昇降軸（Ｄ）と交差して延在するスピンドル軸（Ｅ）を規定すると共に送り込み運動の為に上記往復スライド（２４）上に案内されるサドル（２６）と、
   上記スピンドル軸（Ｅ）を中心として回転駆動されるべく上記サドル（２６）上に支持されかつ回転駆動される工具（３０）を受容し得る工具スピンドル（２８）と、
   上記枢動軸（Ａ）と交差して延在し、該枢動軸（Ａ）を中心とした上記昇降軸（Ｄ）の調節可能な旋回角度を規定する被加工品スライド案内手段（４０）と、
   上記被加工品スライド案内手段（４０）上に案内された被加工品用スライド（４２）であって、該被加工品用スライド（４２）と一体的に形成された被加工品サポート（４４）と共に上記枢動軸（Ａ）に直交する中心面（Ｇ）を規定する被加工品用スライド（４２）と、
   上記被加工品サポート（４４）から上記被加工品（１０）の上記切削歯（１２）までの距離を決定する触子手段（６０）であって、上記枢動軸（Ａ）から離間された装填位置から上記枢動軸（Ａ）の方向へと上記被加工品用スライド（４２）が移動される際に、上記被加工品サポート（４４）に受容された被加工品（１０）の上記枢動軸（Ａ）側に配向された上記切削歯（１２）の歯先（１８）の到達を検知し、その時の移動位置を上記距離の測定位置として採用するための触子手段（６０）と、
   上記枢動軸（Ａ）を含む平面内の所望位置へと歯面（１４）を前進させるべく歯面（１４）と間欠的に係合し得る前進用フィンガ（５８）を含む前進手段（５０）と、
   上記触子手段（６０）からの信号に応じて上記サドル（２６）および上記被加工品用スライド（４２）の移動を制御する数値制御手段（８０）と、を備えた鋸刃などの切削歯（１２）を有する被加工品（１０）を加工するための加工機において、
   上記触子手段（６０）は、上記中心面（Ｇ）内における上記被加工品スライド案内手段（４０）と直交する方向の長さ（Ｌ）が被加工品（１０）の最大歯部ピッチ（Ｔ）よりも大きいバリヤ（７０）を備え、
   上記制御手段（８０）は、対応歯面（１４）の位置に関わらず切削歯（１２）の歯先（１８）をスキャンすべく上記前進手段（５０）の前進操作以前に上記触子手段（６０）が作動状態となるように設定され、且つ、
   上記制御手段（８０）は、対応歯面（１４）が所望位置に在る切削歯（１２）の歯先（１８）を再度スキャンし且つ該歯先（１８）が上記枢動軸（Ａ）上に存在しない場合に上記被加工品用スライド（４２）の位置が補正されるように設定されていることを特徴とする加工機。
2. 上記被加工品（１０）の再スキャンと補正信号の出力との為に、上記触子手段（６０）とは別の補正手段（８２）が配備されていることを特徴とする請求項１に記載の加工機。
3. 上記被加工品（１０）を加工すべく配備された上記工具（３０）自体が上記補正手段（８２）の一部を構成していることを特徴とする請求項２に記載の加工機。
4. 上記工具（３０）は、上記被加工品（１０）を介して閉成される電気回路の導電性部材であることを特徴とする請求項３に記載の加工機。
5. 上記先のスキャンにおいて、上記バリヤ（７０）は、上記枢動軸（Ａ）から前方に一定距離（Ｘ）だけ離間して配置され、
   上記制御手段（８０）は、上記切削歯（１２）が上記バリヤ（７０）に到達したときに発せられる信号を受信した場合に、上記被加工品用スライド（４２）を上記枢動軸（Ａ）側に前記距離（Ｘ）だけ移動させるように設定され、且つ、
   上記制御手段（８０）は、上記被加工品用スライド（４２）の上記距離（Ｘ）の移動が完了するまで上記前進手段（５０）を作動しないように設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに１項に記載の加工機。
6. 上記前進手段（５０）は、
   上記前進用フィンガ（５８）を上記被加工品（１０）の最初の歯部間隙に係合させ、
   上記触子手段（６０）により、対応歯面（１４）の位置と無関係に歯先（１８）がスキャンされた上記切削歯（１２）を前進させた後、
   上記前進用フィンガ（５８）を、次の切削歯（１２）をスキップして後退させ、
   その後、上記前進用フィンガ（５８）を、次の歯部間隙に係合させ、再開前方移動の間において上記次の切削歯（１２）を上記所望位置に前進させるように制御されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加工機。

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