JP5631372B2 - ワーク搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ワーク搬送装置に関し、更に詳しくは、軽量且つシンプルな構造でありながら、ワークを直線的に搬送することができるワーク搬送装置に関する。
ワークを連続的にプレスするタンデムプレスラインにおいては、ワークを搬送するためにワーク搬送装置が用いられる。
このような、ワーク搬送装置としては、アームを備えたロボット方式のものが多く存在する。
例えば、隣接するプレス機械間に架設されるビームと、このビームに沿って移動自在に設けられるキャリアと、このキャリアにより支持されるとともに、ワーク搬送方向に沿って揺動駆動される揺動台と、ワークを着脱自在に保持するバキュームカップを介してワークを吊り下げ支持するクロスバーとを備え、揺動台に、直線移動機構を介してフィードレバーを設けることにより、揺動台の揺動中心とクロスバーとの相対距離を可変に構成したワーク搬送装置が知られている(例えば、特許文献1,2及び3参照)。
また、ワークを保持するワーク保持手段と、隣接したプレス間に配設され、駆動機構によりワーク搬送方向と直交する方向に直線的に移動自在なキャリアと、このキャリアに揺動中心軸が配設され、揺動機構によりワーク搬送方向に沿って揺動駆動される揺動体とを備えて構成されたワーク搬送装置が知られている(例えば、特許文献4)。
かかるワーク搬送装置においては、第2リンクの両端軸間距離を第1リンクの両端軸間距離の半分とし、第2リンクの一端を第1リンクの両端軸間の中央に連結し、第1リンクの他端の移動直線延長上に第2リンクの他端を位置させた、いわゆるスコットラッセル機構を構成している。
特開2004−216451号公報 特開2005−118887号公報 特開2005−161406号公報 特開2005−246460号公報
上記特許文献1〜3に記載のワーク搬送装置においては、直線移動機構により、回動支持軸の中心とクロスバーとの相対距離を変化させているが、ワークを直線的に搬送させるためには、複雑な調整が必要となる欠点がある。
また、直線移動機構の重量が大きいので、キャリアをビームに沿って移動させたり、揺動台を回動させる際、慣性力等が働いて装置に大きな負荷が加わり、故障の原因となる恐れがある。
さらに、重量が大きくなるので、エネルギー効率が優れるとはいえない。
上記特許文献4記載のワーク搬送装置においては、第1リンク及び第2リンクを駆動させる駆動手段に加え、支持部材を上下方向に駆動するリフト駆動手段が必要となるので、装置が過大になる欠点がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量且つシンプルな構造でありながら、ワークを直線的に搬送することができるワーク搬送装置を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、アームを、ガイド部を介してレール部に沿ってスライド可能とすることに加え、アームが枢着されたスライダ部を、補助アームに沿ってスライド可能とすることで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、(1)ワークを搬送するためのワーク搬送装置において、本体部と、該本体部の上部に延設されたレール部と、該レール部に沿ってスライド可能なガイド部と、該ガイド部に上端が第1枢着部にて枢着されたアームと、該アームの下端の第2軸に取り付けられ、ワークを保持可能な保持手段と、本体部の第1軸に回動可能となるように取り付けられた補助アームと、該補助アームに沿ってスライド可能なスライダ部と、を備え、アームは1本とし、その中程が第2枢着部にて前記スライダ部に枢着されており、第2枢着部が、アームの長手方向に対する中央位置よりも第1枢着部側に設けられており、スライダ部が、スライドするベルト部を介して補助アームに取り付けられており、保持手段の回動、補助アームの回動、及び、スライダ部のスライドが、それぞれ、第1サーボモータ、第2サーボモータ、第3サーボモータ、の駆動により行われるワークを搬送するためのワーク搬送装置に存する。
本発明は、()第1枢着部から第2枢着部までの距離と、第2軸から第2枢着部までの距離との比が、1:1.2〜2である上記(1)に記載のワーク搬送装置に存する。
本発明は、()第1軸から第2枢着部までの距離と、第1枢着部から第2軸までの距離との比が、1:2〜4である上記(1)に記載のワーク搬送装置に存する。
本発明は、()保持手段が、アームに接続されるクロスバーと、該クロスバーに取り付けられる吸着部とからなる上記(1)に記載のワーク搬送装置に存する。
本発明は、()プレス機に対してワークを搬出又は搬入する装置として用いられ、プレス機の支柱に取り付けられる上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載のワーク搬送装置に存する。
本発明のワーク搬送装置においては、アームが取り付けられたガイド部を、レール部に沿ってスライドさせることにより、ワーク搬送時のワークの高さの調整が可能となる。これにより、ワークを直線的に搬送することが可能となる。
また、上記ワーク搬送装置においては、アームが第2枢着部で枢着されたスライダ部を補助アームに沿ってスライドさせることにより、ワークの直線的な搬送を妨げずに、補助アームが、アームを支持することが可能となる。これにより、重量が比較的大きいワークであっても、直線的に搬送することが可能となる。
さらに、上記ワーク搬送装置は、構造がシンプルで且つ軽量であるので、エネルギー効率に優れると共に、取り付けが容易であり、スペースもとらない。
本発明のワーク搬送装置においては、第2枢着部が、アームの長手方向に対する中央位置よりも第1枢着部側に設けられていることにより、装置をコンパクトにすることができる。特に、第1枢着部から第2枢着部までの距離と、第2軸から第2枢着部までの距離との比が、1:1.2〜2であると、装置をよりコンパクトにすることができ、搬送にかかるエネルギーコストも小さくすることができる。
また、第1軸から第2枢着部までの距離と、第1枢着部から第2軸までの距離との比が、1:2〜4であると、装置のサイズをよりコンパクトにすることができる。
本発明のワーク搬送装置においては、スライダ部が、スライドするベルト部を介して補助アームに取り付けられると、より大きな重量負荷にも耐えることが可能となる。
本発明のワーク搬送装置においては、保持手段の回動、補助アームの回動、及び、スライダ部のスライド、がいずれもサーボモータの駆動により行われる場合、精度の高い制御が可能となり、また、スペースも取らないので、他の駆動源と比較してよりシンプルな構造とすることができる。
本発明のワーク搬送装置においては、保持手段が、アームに接続されるクロスバーと、該クロスバーに取り付けられる吸着部とからなる場合、比較的大きなワークであっても、ワークを吸着保持することができる。
本発明のワーク搬送装置は、プレス機の支柱に取り付けることにより、プレス機に対してワークを搬出又は搬入する装置として用いることができる。この場合、タンデムプレスライン等においては、ライン全体をコンパクトなものとすることができる。
また、ワークを直線的に搬送できることから、ワークの搬出又は搬入を無駄なく迅速に行うことができる。
図1は、本実施形態に係るワーク搬送装置の一例を示す正面図である。 図2は、本実施形態に係るワーク搬送装置の一例を示す側面図である。 図3は、本実施形態に係るワーク搬送装置における保持手段を示す概略上面図である。 図4は、本実施形態に係るワーク搬送装置における補助アームを拡大して示す正面図である。 図5は、本実施形態に係るワーク搬送装置が取り付けられたプレス機を示す概略斜視図である。 図6(a)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端の第2軸の軌跡を説明するための説明図である。 図6(b)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端の第2軸の軌跡を説明するための説明図である。 図6(c)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端の第2軸の軌跡を説明するための説明図である。 図6(d)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端の第2軸の軌跡を説明するための説明図である。 図6(e)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端の第2軸の軌跡を説明するための説明図である。 図6(f)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端の第2軸の軌跡を説明するための説明図である。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
図1は、本実施形態に係るワーク搬送装置の一例を示す正面図である。
図1に示すように、本実施形態に係るワーク搬送装置100は、本体部10と、該本体
部10の上部に延設されたレール部1と、該レール部1に沿ってスライド可能なガイド部
1aと、該ガイド部1aに、上端が第1枢着部3bにて枢着されたアーム3と、該アーム
3の下端の第2軸3aに取り付けられ、ワークWを保持可能な保持手段4と、本体部10
の第1軸2bに回動可能となるように取り付けられた補助アーム20と、該補助アーム2
0に沿ってスライド可能なスライダ部2aと、を備える。
た、スライダ部2aは、第2枢着部3cにてアーム3の中程に枢着されている。
このように、ワーク搬送装置100は、軽量且つシンプルな構造となっている。
上記ワーク搬送装置100においては、ワークWを保持手段4が保持し、該保持手段4が取り付けられたアーム3を第枢着部3bで回動させることにより、ワークWが搬送される。
このとき、アーム3に第枢着部3bにて枢着されたガイド部1aは、レール部1を上、下方向にスライドし、同時に、アーム3の中程に第2枢着部3cにて枢着されたスライダ部2aは、補アーム20の長手方向にスライドする。なお、これらの動きの詳細については後述する。これにより、コンパクトな構造でありながら、ワークWを確実に保持することができると共に、ワークWを直線的に搬送することが可能となる。
以下、ワーク搬送装置100について更に詳細に説明する。
ワーク搬送装置100においては、本体部10の上部に、本体部10の長手方向(上下方向)に直線状に延びたレール部1が延設されており、レール部1には、ガイド部1aが、レール部1に沿って上下方向に自由にスライド可能となるように取り付けられている。
ガイド部1aは、アーム3の上端と第枢着部3bにて枢着されている。
したがって、アーム3の上端がガイド部1aと一体となってレール部1の上下方向にスライドするようになっている。これにより、ワークW搬送時のワークWの高さの調整が可能となる。

本体部10には、補助アーム20が回動可能に取り付けられている。
ここで、補助アーム20は、レール部1の真下に一定の距離をおいて本体部10に取り付けられる。これにより、補助アーム20をよりコンパクトにすることができると共に、ワーク搬送時のスライダ部2aの移動距離を短くすることができる。すなわち、比較的少ないスライダ部2aの動きで、アーム3の動きにスムーズに追従させることが可能となる。
図2は、本実施形態に係るワーク搬送装置の一例を示す側面図である。
図2に示すように、ワーク搬送装置100においては、レール部1の背面にサーボモータ(以下便宜的に「第1サーボモータ」という。)7aと該第1サーボモータに連結された減速機8aとが取り付けられている。このため、第1サーボモータ7aは、減速比を適切に選択することで、モータ軸トルクを抑えることができる。
図1に戻り、補助アーム20は、本体部10に設けられた第1軸2bを軸に回動する。そして、第1軸2bには、減速機8aを介して第1サーボモータ7aが連結されている。このため、補助アーム20は、第1サーボモータ7aの駆動に基づいて、本体部10の第1軸2bを中心に矢印Aのように、回動するようになっている。
本体部10は、後述するように、プレス機の支柱に取り付けられるようになっている。すなわち、ワーク搬送装置100は、本体部10を介して、プレス機の支柱に取り付けられるようになっている。
アーム3は、上端が第1枢着部3bにてガイド部1aに枢着されており、この第1枢着部3bを中心として大きく回動するようになっている。
また、アーム3は、その中程が第2枢着部3cにてスライダ部2aに枢着されている。
さらに、アーム3は、その下端の第2軸3aにワークWを保持可能な保持手段4が取り付けられている。
ここで、第2枢着部3cは、アーム3の長手方向に対する中央位置よりも第1枢着部3b側(ガイド部1a側)に偏って設けられている。これにより、補助アーム20の長さを短くできるので、装置をよりコンパクトにすることができる。
このとき、第1枢着部3bから第2枢着部3cまでの距離H1と、第2軸3aから第2枢着部3cまでの距離H2との比(H1:H2)は、1:1.2〜2であることが好ましい。この場合、装置をよりコンパクトにすることができ、搬送にかかるエネルギーコストも小さくすることができる。
また、第1軸2bから第2枢着部3cまでの距離H3と、第1枢着部3bから第2軸3aまでの距離(H1+H2)との比(H3:H1+H2)は、1:2〜4であることが好ましい。この場合、装置のサイズをよりコンパクトにすることができる。
保持手段4は、アームの下端の第2軸3aに連結されるクロスバー4aと、該クロスバー4aに取り付けられる複数の吸着部4bとを備える。このため、比較的大きなワークWであっても、ワークWを吸着保持することができる。
図3は、本実施形態に係るワーク搬送装置における保持手段を示す上面図である。
図3に示すように、保持手段4は、クロスバー4aに対して、左右一対のバキュームカップからなる吸着部4bが8箇所に取り付けられている。
そして、各吸着部4bは、内部を吸引することで、ワークWの平面部を吸着保持するようになっている。なお、各吸着部4bは、それぞれ独立して、ワークWを吸着保持できるようにすることも可能である。この場合、ワークWの形状やサイズに応じて、使用する吸着部4bを適宜選択できる。
保持手段4において、第2軸3aにはサーボモータ7c(以下便宜的に「第2サーボモータ」という。)に連結されている(図2参照)。
したがって、クロスバー4aは、第2サーボモータ7cの駆動に基づいて、回動するようになっている。なお、クロスバー4aは、回動するアーム3の位置に対応して、吸着部4bが常に真下を向くように回動する。
図4は、本実施形態に係るワーク搬送装置における補助アームを拡大して示す正面図である。
図4に示すように、ワーク搬送装置100においては、スライダ部2aが、ベルト部2を介して補助アーム20に取り付けられている。
具体的には、補助アーム20には、従動プーリー9a及び駆動プーリー9bを介してベルト部が長手方向に張設されており、該ベルト部2にはスライダ部2aが固定されている。
また、補助アーム20には、駆動プーリー9bを動かすためのサーボモータ7b(以下便宜的に「第3サーボモータ」という。)が、減速機8bを介して取り付けられている。このため、第3サーボモータ7bは、減速比を適切に選択することで、モータ軸トルクを抑えることが可能となっている。
補助アーム20においては、第3サーボモータ7bの駆動に基づいて、駆動プーリー9bが動き、ベルト部2が補助アーム20の長手方向に沿ってスライドする。
このとき、ベルト部2にはスライダ部2aが固定されているので、スライダ部2aもベルト部2と一体となって補助アーム20の長手方向に沿ってスライドすることとなる。なお、スライダ部2aには、上述したように、アーム3が第2枢着部3cにて枢着されている。
ワーク搬送装置100においては、補助アーム20を駆動させる第1サーボモータ7aと、スライダ部2aとを駆動させる第3サーボモータ7bとの共働により、アーム3が第2枢着部3bにて回動するようになっている。
ワーク搬送装置100においては、アーム3に枢着されたスライダ部2aを、本体部10に回動可能に取り付けられた補助アーム20に沿ってスライドさせることにより、補助アーム20が、スライダ部2aを介して、アーム3を支持すると共に、ワークWの直線的な搬送を妨げない。これにより、重量が比較的大きいワークWであっても、直線的に搬送することが可能となる。
ワーク搬送装置100においては、上述したように、保持手段4の回動、補助アーム20の回動、及び、スライダ部2aのスライド、がいずれもサーボモータの駆動により行われるので、スペースを取らない、よりシンプルな構造とすることができる。
本実施形態に係るワーク搬送装置100は、例えば、プレス機に対してワークを搬出又は搬入する装置として好適に用いられる。
図5は、本実施形態に係るワーク搬送装置が取り付けられたプレス機を示す概略斜視図である。なお、プレス機の詳細な部分については省略する。
図5に示すように、プレス機Pは、支柱P1に、ワーク搬送装置100の本体部10が取り付けられている。すなわち、本実施形態に係るワーク搬送装置100は、軽量且つシンプルな構造であり、省スペースであるため、小さい空間で設置することが可能である。
プレス機Pにおいては、プレスを終えた後のワークがワーク搬送装置100によって搬出される。なお、プレスされる前のワークをプレス機に搬入することも当然可能である。
また、例えば、プレス機Pを複数配列してタンデムプレスラインとした場合にも、ワーク搬送装置100が大きなスペースをとらないので、ライン全体をコンパクトなものとすることができる。
さらに、上述したように、ワーク搬送装置100がワークを直線的に搬送できることから、プレス機Pにおいては、ワークの搬出又は搬入が無駄なく迅速に行われる。
次に、ワーク搬送装置100を用いたワークの搬送方法について説明する。
図6(a)〜(f)は、本実施形態に係るワーク搬送装置を用いてワークを搬送する際のアームの下端(第2軸3aの基部)の軌跡を説明するための説明図である。なお、便宜的に保持手段4の詳細な記載は省略している。
図6(a)に示すように、まず、アーム3の下端は、位置Aで図示しないワークを保持手段を介して保持する。このとき、ガイド部1aは、レール部1の最も下側に位置し、スライダ部2aは、補助アーム20の上側寄りに位置する。
そして、ガイド部1aをレール部1の略中央まで上方に移動させ、スライダ部2aを補助アーム20の最も上側にまで移動させる。そうすると、図6(b)に示すように、アーム3は所定角度を維持するようにして、上方に移動し、アーム3の下端は位置Bに到達する。これにより、図示しないワークが持ち上げられる。
次に、スライダ部2aが補助アーム20の最も上側の位置にある状態を維持して、ガイド部1aをレール部1の最も上側に移動させる。そうすると、図6(c)に示すように、アーム3及び補助アーム20が回動して一直線上に並ぶ。その結果、アーム3の下端は、右方に移動し位置Cに到達する。このとき、ガイド部1a、レール部1と、スライダ部2a、スライダ部2a、補助アーム20と、アーム3と、が一直線状に重なることになる。
次に、スライダ部2aが補助アーム20の最も上側の位置にある状態を維持して、ガイド部1aをレール部1の略中央まで下方に移動させる。そうすると、図6(d)に示すように、アーム3及び補助アーム20が回動し、アーム3の下端は更に右方に移動し位置Dに到達する。
次に、ガイド部1aをレール部1の最も下側まで移動させ、スライダ部2aを補助アーム20の上側寄りにまで移動させる。そうすると、図6(e)に示すように、アーム3は所定角度を維持するように下方に移動し、アーム3の下端は位置Eに到達する。そして、図示しないワークの保持が保持手段4を介して断たれる。
このようにしてワークの搬送が行われる。
なお、ワークを搬送した後は、ガイド部1aをレール部1の略中央まで移動させ、スライダ部2aを補助アーム20の最も下側に移動させる。そうすると、図6(f)に示すように、アーム3及び補助アーム20は回動し、アーム3の下端は左方に移動し位置Fに到達する。このとき、ガイド部1a、レール部1と、スライダ部2a、スライダ部2a、補助アーム20と、アーム3と、が再び一直線状に重なることになる。
そして、ガイド部1aをレール部1の最も下側に移動させ、スライダ部2aを、補助アーム20の上側寄りに移動させる。そうすると、アーム3及び補助アーム20は回動し、第2軸3aは左方に移動し、アーム3の下端は、図6(a)に示す位置Aに到達する。
ワーク搬送装置100を用いたワークの搬送方法においては、一方では、アーム3に枢着されたガイド部1aを、レール部1に沿ってスライドさせ、他方ではアーム3に枢着されたスライダ部2aを、補助アーム20に沿ってスライドさせることにより、ワークを直線的に搬送することができる。
また、ワークを吸着保持している場合は、ワークを上方に持ち上げた状態で横方向に直線的に搬送することができ、ワークを吸着保持していない場合は、アーム3の下端の第2軸3aを上方に移動させずに横方向に直線的に移動させることができる。すなわち、2種類の経路で第2軸3aを横方向に移動させることが可能となっている。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態に係るワーク搬送装置100においては、ワークWを保持する手段として、アーム3の下端の第2軸3aに接続されるクロスバー4aと、該クロスバー4aに取り付けられる吸着部4bとを備える保持手段4を用いているが、これに限定されず、グリッパー等を用いることも可能である。
また、クロスバー4aに対して、左右一対のバキュームカップからなる吸着部4bが8箇所に取り付けられているが、吸着部4bの取り付け箇所及び個数はこれに限定されない。
本実施形態に係るワーク搬送装置100においては、アーム3の下端の第2軸3aにクロスバー4aが連結されているが、一対のワーク搬送装置100が、それぞれクロスバーの端部に連結されていてもよい。すなわち、一対のワーク搬送装置100が、クロスバーを介して連結されていてもよい。
本実施形態に係るワーク搬送装置100においては、スライダ部2aが、ベルト部2を介して補助アーム20に取り付けられているが、この構造に限定されない。
例えば、補助アーム20にレールを設け、スライダ部が該レールをスライドするようにし、スライダ自体をワイヤー等を使って移動させてもよい。
本実施形態に係るワーク搬送装置100においては、保持手段4の回動、補助アーム20の回動、及び、スライダ部2aのスライド、がいずれもサーボモータの駆動により行われているが、これに限定されず、インバータモータ等の駆動であってもよい。
また、一方で、補助アーム20の回動の代わりに、ガイド部1aのスライドをサーボモータの駆動により行ってもよい。
本実施形態に係るワーク搬送装置100において、第1サーボモータ、第2サーボモータ及び第3サーボモータに対する各減速機の取り付けは自由である。
本発明に係るワーク搬送装置は、例えば、プレス加工において、ワークを搬送するワーク搬送装置として好適に用いられる。
本発明に係るワーク搬送装置によれば、軽量且つシンプルな構造でありながら、ワークを直線的に搬送することができる。
1・・・レール部
1a・・・ガイド部
2・・・ベルト部
2a・・・スライダ部
2b・・・第1軸
3・・・アーム
3a・・・第2軸
3b・・・第1枢着部
3c・・・第2枢着部
4・・・保持手段
4a・・・クロスバー
4b・・・吸着部
7a・・・第1サーボモータ(サーボモータ)
7b・・・第3サーボモータ(サーボモータ)
7c・・・第2サーボモータ(サーボモータ)
8a,8b・・・減速機
9a・・・従動プーリー
9b・・・駆動プーリー
10・・・本体部
20・・・補助アーム
100・・・ワーク搬送装置
P・・・プレス機
P1・・・支柱
W・・・ワーク

Claims (5)

  1. ワークを搬送するためのワーク搬送装置において、
    本体部と、
    該本体部の上部に延設されたレール部と、
    該レール部に沿ってスライド可能なガイド部と、
    該ガイド部に上端が第1枢着部にて枢着されたアームと、
    該アームの下端の第2軸に取り付けられ、前記ワークを保持可能な保持手段と、
    前記本体部の第1軸に回動可能となるように取り付けられた補助アームと、
    該補助アームに沿ってスライド可能なスライダ部と、
    を備え、
    前記アームは1本とし、その中程が第2枢着部にて前記スライダ部に枢着されており、
    前記第2枢着部が、前記アームの長手方向に対する中央位置よりも前記第1枢着部側に設けられており、
    前記スライダ部が、スライドするベルト部を介して前記補助アームに取り付けられており、
    前記保持手段の回動、前記補助アームの回動、及び、前記スライダ部のスライドが、それぞれ、第1サーボモータ、第2サーボモータ、第3サーボモータ、の駆動により行われることを特徴とするワークを搬送するためのワーク搬送装置。
  2. 前記第1枢着部から前記第2枢着部までの距離と、前記第2軸から前記第2枢着部までの距離との比が、1:1.2〜2である請求項1に記載のワーク搬送装置。
  3. 前記第1軸から前記第2枢着部までの距離と、前記第1枢着部から前記第2軸までの距離との比が、1:2〜4である請求項1に記載のワーク搬送装置。
  4. 前記保持手段が、前記アームに接続されるクロスバーと、該クロスバーに取り付けられる吸着部とからなる請求項1に記載のワーク搬送装置。
  5. プレス機に対してワークを搬出又は搬入する装置として用いられ、
    前記プレス機の支柱に取り付けられる請求項1〜のいずれか1項に記載のワーク搬送装置。
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