JP6322498B2 - 立旋盤の調心システムおよび方法 - Google Patents

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Description

本発明は、回転テーブル上に載置されたワークを回転させて切削加工を行う立旋盤に関し、特に、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合にも、バランスの不釣合を自動的かつ正確に修正することができる立旋盤の調心システムおよび方法に関する。
一般に、立旋盤等ではテーブル上の加工ワークを回転させ、その回転している加工ワークに対して工具により切削加工を行うものが知られているが、加工ワークの形状によりバランスの不釣合が生じ、加工中に振動が発生する問題があった。
そのようなバランスの不釣合の問題を解決するために、従来から様々な方法が提案されて来ている。
ここで、従来の技術に関連する文献として、たとえば、特許文献1〜3を掲げることができる。
特開平2―190732号公報 特開平6―137985号公報 特公昭63―34415号公報
しかしながら、上記従来技術では、バランスの不釣合の修正のための計測や計算が非常に複雑であり、正確な調整ウエイトの設定位置を求めることが困難であり、バランスの不釣合を自動的かつ正確に修正することができない、アンバランスワークに対して、テーブル上に調整ウエイト等を置いて調整する場合、加工範囲を制約することがある、直動式バランス装置では角度ずれに対応できない、という問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合にも、バランスの不釣合を自動的かつ正確に修正することができる立旋盤の調心システムおよび方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、回転テーブル上に載置されたワークを回転させて切削加工を行う立旋盤において、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合に、バランスの不釣合を修正する調心動作を行う調心システムであって、
円形状の回転テーブルの外周に沿って移動可能に設けられた複数の調心ウエイトと、前記調心ウエイトを、前記回転テーブルの外周に沿って移動させる移動機構と、を有する調心機構と、
前記バランスの不釣合を修正するために、前記調心ウエイトの設定位置を計算し、前記移動機構を用いて、前記計算された設定位置に前記調心ウエイトを設定する制御手段と、を具備し、
前記移動機構が、油供給手段よりの油を受ける油圧室と、前記油の油圧により前記油圧室内を第1の方向へ付勢手段に抗して移動するように設けられた移動部材とを有し、
前記移動部材には、前記回転テーブル内に設けられた溝内を移動自在の連結部材の一端が取り付けられ、前記連結部材の他端が、前記溝内に固定解放自在の固定部材が取り付けられることを特徴とする調心システムである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の調心システムにおいて、
前記偏心ワークの重量と、回転テーブルの中心点から前記偏心ワークの重心までの距離と、前記偏心ワークの回転テーブル上の位置の位相角度とは、前記偏心ワークが回転テーブル上に載置される時点で前もって決められ、前もって前記制御手段に入力されることを特徴とする調心システムである。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の調心システムにおいて、
前記複数の調心ウエイトの重量は、それぞれ等しくなっており、前記複数の調心ウエイトの前記回転テーブルの中心点からの距離もそれぞれ等しくなっていることを特徴とする調心システムである。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の内の1つに記載の調心システムにおいて、
前記複数の調心ウエイトは、前記偏心ワークの重心と前記回転テーブルの重心とを結ぶ直線を中心線として対称に配置するようになっており、前記中心線からの前記調心ウエイトの設定位置の角度は等しくなり、前記制御手段は、前記調心ウエイトの設定位置の角度を計算することを特徴とする調心システムである。
請求項5に記載の発明は、回転テーブル上に載置されたワークを回転させて切削加工を行う立旋盤において、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合に、円形状の回転テーブルの外周に沿って移動可能に設けられた複数の調心ウエイトと、前記調心ウエイトを、前記回転テーブルの外周に沿って移動させる移動機構と、を有する調心機構を用いて、制御手段によって、バランスの不釣合を修正する調心動作を行う調心方法であって、
前記バランスの不釣合を修正するために、制御手段によって、前記調心ウエイトの設定位置を計算する工程と、
制御手段によって、前記移動機構を用いて、前記計算された設定位置に前記調心ウエイトを設定する工程と、を具備し、
前記移動機構が、油供給手段よりの油を受ける油圧室と、前記油の油圧により前記油圧室内を第1の方向へ付勢手段に抗して移動するように設けられた移動部材とを有し、
前記移動部材には、前記回転テーブル内に設けられた溝内を移動自在の連結部材の一端が取り付けられ、前記連結部材の他端が、前記溝内に固定解放自在の固定部材が取り付けられることを特徴とする調心方法である。
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の調心システムにおいて、
通常は、前記移動部材が、前記付勢手段によって第2の方向へ付勢されており、それにより、前記固定部材が前記溝の側壁に当接し、前記調心ウエイト自体が、前記回転テーブルの外周に固定され、
前記調心ウエイトを移動させる場合、前記油供給手段より前記油圧室へ油を供給させ、前記移動部材を、前記第1の方向へ前記付勢手段に抗して移動し、前記調心ウエイトを前記回転テーブルの外周から離して、前記回転テーブルの外周を移動自在とすることを特徴とする調心システムである。
本発明によれば、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合にも、バランスの不釣合を自動的かつ正確に修正することができる立旋盤の調心システムおよび方法を提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態に係る立旋盤の概略図である。 本発明の実施形態に係る調心ウエイトを用いて調心を行うための調心機構の概略図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。
本発明の実施形態に係る立旋盤は、アンバランスワークの切削加工を行う場合に、調心ウエイトを用いて、バランスの不釣合を修正する調心動作を行うための調心機構を有しており、その調心機構を制御する制御部を有している。なお、この実施形態においては、立旋盤の加工制御を行う制御装置が、調心機構の制御も行うようになっており、調心機構と共に調心システムを形成している。
まず、本発明の実施形態に係る立旋盤の調心システムの構成について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る立旋盤の概略図である。
図1に示すように、この立旋盤1は、ワークWを載置して回転する円形状の回転テーブル3を有し、その回転テーブル3上のワークWに対して上下および左右方向に移動可能に設けられたラム5を有しており、そのラム5の下端部に工具Tが設けられている。なお、この回転テーブル3の上面は水平面となっている。
また、この立旋盤1には、加工制御プログラムに基づいて、回転テーブル3を回転させ、ラム5を所定の方向へ移動させてワークWの切削加工を行わせる制御装置7が備えられている。そして、制御装置7は、以下に説明する調心機構の制御も行うようになっている。なお、図1において、C1は、回転テーブル3の中心線(あるいは中心点)を示している。
図2は、調心ウエイトを用いて調心を行うための調心機構の概略図である。
図2および図3に示すように、この調心機構11は、円形状の回転テーブル3の外周3aに設けられた2つの調心ウエイト13A、13Bを有しており、この調心ウエイト13A、13Bが回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能になっている。
図2(a)は、調心ウエイト13が取り付けられている部分の回転テーブル3の部分断面図である。また、図2(b)は、図2(a)における矢印Vから見たカムフォロアー17a、17b部分の構成図である。
図2(a)に示すように、この調心機構11は、回転テーブル3の外周3aに、調心ウエイト13が、回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能に取り付けられるようになっており、そのために、以下のような構成となっている。
まず、回転テーブル3の上面3bには、穴3cが形成されると共に、その穴3cの下部には、その穴3cから横方向に、外周3aに通じるT溝3dが、回転テーブル3を一周するように設けられている。
一方、調心ウエイト13の内部には、調心ウエイト13を回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能に取り付けるための移動機構が備えられている。
すなわち、移動機構としては、外部より油を供給する油供給手段15と、油供給手段15よりの油を受けて油圧室13aへ供給するためのカプラ13bと、カプラ13bよりの油の油圧により、油圧室13a内を、A方向へ、皿バネ13cに抗して移動するように設けられた移動部材13dと、を有しており、その移動部材13dには、T溝3d内を移動自在の連結部材13eの一端が取り付けられ、連結部材13eの他端が、T溝3d内に固定解放自在の固定部材13fが取り付けられている。
上記構成により、この調心機構11においては、通常は、移動部材13dが、皿バネ13cによってB方向へ付勢されており、それにより、固定部材13fがT溝3dの側壁に当接し、調心ウエイト13自体が、回転テーブル3の外周3aに固定されるようになっている。
そして、調心ウエイト13を移動させたい場合は、油供給手段15にカプラ13bを接続させ、油供給手段15より油圧室13aへ油を供給させれば、移動部材13dが、A方向へ皿バネ13cに抗して移動し、調心ウエイト13が、回転テーブル3の外周3aから離れるので、回転テーブル3の外周3aを移動自在となる。
なお、油圧室13aの上下位置には、調心ウエイト13の回転テーブル3の外周3aに沿った移動を補佐するためのカムフォロアー17a、17bが設けられている。
このような調心機構11によれば、回転テーブル3の外周3aの所望する位置に、調心ウエイト13をセッティングすることができる。
次に、図3〜図4を参照して、上記構成の調心機構11によるアンバランスワークの調心動作について説明する。ここでは、図5に示すような偏心ワークWを使用して説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る調心機構の動作を示す説明図である。
この調心機構11によるアンバランスワークの調心動作は、偏心ワークWによるアンバランス状況を調心するために、2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置を計算し、その計算された設定位置に、調心ウエイト13A、13Bを移動させる動作からなる。
まず、この実施形態では、図3(a)を参照して、偏心ワークWの重量W0と、回転テーブル3の中心点C1から偏心ワークWまでの距離Rと、偏心ワークWの回転テーブル3上の位置の位相角度θとは、偏心ワークWが回転テーブル3上に載置される時点で前もって決められており、その重量W0と、距離Rと、位相角度θとは、前もって制御装置7に入力されている。
ここで、2つの調心ウエイト13A、13Bの重量13W1、13W2は、等しくなっており(13W1=13W2)、2つの調心ウエイト13A、13Bの回転テーブル3の中心点C1からの距離R1、R2も、等しくなっている(R1=R2)。
すなわち、2つの調心ウエイト13A、13Bの重量13W1、13W2は、固定値wとなっており、2つの調心ウエイト13A、13Bの回転テーブル3の中心点C1からの距離R1、R2は、固定値rとなっている。
まず、図3(a)に示すように、偏心ワークWを、回転テーブル3上に載置していない状態では、当然に重心は回転テーブル3の重心となり、中心点C1の通る位置となる。
次に、回転テーブル3上に偏心ワークWを載置すると、図3(b)に示すように、重心W0は、回転テーブル3の中心点C1からRだけ離れると共に、回転テーブル3の位相0°からθ(θ=30°)だけ離れた位置となる。
ここで、図3(c)に示すように、まず、重心W0の位相θ(θ=30°)を基準とするために、位相θ(θ=30°)を回転テーブル3の位相0°に合わせ、以下に説明するように、制御装置7によって、2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置の角度を計算する。
なお、ここで、2つの調心ウエイト13A、13Bは、偏心ワークWの重心W0と回転テーブル3の中心点C1とを結ぶ直線を中心線L1として対称に配置するようになっている。従って、その中心線L1から2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置の角度α1、α2は等しくなる(α1=α2=α)。
そこで、図6の(f1)式に、(f2)式の条件を代入すると、(f3)式が導かれ、その(f3)式から、(f4)式が導かれる。
従って、その(f4)式を計算することにより、2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置の角度αが求められ、2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置が確定する。
この実施形態の場合、2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置の角度α1、α2(α=α1=α2)は、図3(c)に示すようになる。
次に、図3(d)に示すように、調心ウエイト13Aが、外部より油を供給する油供給手段15の位置15Aとなるように、回転テーブル3を回転させる。
そして、油供給手段15とカプラ13bとを接続させ、油供給手段15より油圧室13aへ油を供給させ、調心ウエイト13Aを、回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能とし、図4(e)に示すように、調心ウエイト13Aを中心線L1から角度α1の位置となるように移動する。
次に、図4(f)に示すように、調心ウエイト13Bが、外部より油を供給する油供給手段15の位置15Aとなるように、回転テーブル3を回転させる。
そして、油供給手段15とカプラ13bとを接続させ、油供給手段15より油圧室13aへ油を供給させ、調心ウエイト13Bを、回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能とし、図4(g)に示すように、調心ウエイト13Bを中心線L1から角度α2の位置となるように移動し、その結果、図4(h)に示すような位置に設定された調心ウエイト13A、13Bを得ることができ、バランスの不釣合を自動的かつ正確に修正することができる。
なお、ここで、2つの調心ウエイト13A、13Bを設定位置に移動するための油供給手段15の動作制御および回転テーブル3の回転制御は、上述のように計算された2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置の角度αに基づいて、制御装置7によって行われるようになっている。また、油供給手段15の動作制御は、オペレータによる手動で行っても良い。
次に、図7〜図10を参照して、上記実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態では、2つの調心ウエイト13A、13Bの場合について説明したが、この変形例では、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの場合について説明する。
この変形例でも、偏心ワークWの重量W0と、回転テーブル3の中心点C1から偏心ワークWまでの距離Rと、偏心ワークWの回転テーブル3上の位置の位相角度θとは、前もって決められて制御装置7に入力されおり、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの重量13W1、13W2、13W3は、等しくなっており(13W1=13W2=13W3)、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの回転テーブル3の中心点C1からの距離R1、R2、R3も、等しくなっている(R1=R2=R3)。
すなわち、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの重量13W1、13W2、13W3は、固定値wとなっており、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの回転テーブル3の中心点C1からの距離R1、R2、R3は、固定値rとなっている。
そして、この変形例では、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの内の1つ(この場合、調心ウエイト13B)を、回転テーブル3の中心点C1と偏心ワークWの重心とを結ぶ直線上に取り付けるようになっている。
まず、図7(a)に示すように、偏心ワークWを、回転テーブル3上に載置していない状態では、当然に重心は回転テーブル3の重心となり、中心点C1の通る位置となる。
次に、回転テーブル3上に偏心ワークWを載置すると、図7(b)に示すように、重心W0は、回転テーブル3の中心点C1からRだけ離れると共に、回転テーブル3の位相0°からθ(θ=30°)だけ離れた位置となる。
ここで、図7(c)に示すように、まず、重心W0の位相θ(θ=30°)を基準とするために、位相θ(θ=30°)を回転テーブル3の位相0°に合わせ、以下に説明するように、制御装置7によって、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの設定位置の角度を計算する。
なお、ここで、2つの調心ウエイト13A、13Cは、偏心ワークWの重心W0と回転テーブル3の中心点C1とを結ぶ直線を中心線L1として対称に配置するようになっている。従って、その中心線L1から2つの調心ウエイト13A、13Bの設定位置の角度α3、α4は等しくなる(α3=α4=α)。
そこで、図10の(f1)式に、上述した条件を代入すると、(f2)式が導かれる。
従って、その(f2)式を計算することにより、2つの調心ウエイト13A、13Cの設定位置の角度αが求められ、2つの調心ウエイト13A、13Cの設定位置が確定する。なお、調心ウエイト13Bは、回転テーブル3の中心点C1と偏心ワークWの重心とを結ぶ直線L1上に取り付けるようになっている。
この実施形態の場合、2つの調心ウエイト13A、13Cの設定位置の角度α3、α4(α=α3=α4)は、図7(c)に示すようになる。
次に、図7(d)に示すように、調心ウエイト13Bが、外部より油を供給する油供給手段15の位置15Aとなるように、回転テーブル3を回転させる。
そして、油供給手段15とカプラ13bとを接続させ、油供給手段15より油圧室13aへ油を供給させ、調心ウエイト13Bを、回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能とし、図8(e)に示すように、調心ウエイト13Bを回転テーブル3の中心点C1と偏心ワークWの重心とを結ぶ直線L1上の位置となるように移動する。
次に、図8(f)に示すように、調心ウエイト13Aが、外部より油を供給する油供給手段15の位置15Aとなるように、回転テーブル3を回転させる。
そして、油供給手段15とカプラ13bとを接続させ、油供給手段15より油圧室13aへ油を供給させ、調心ウエイト13Aを、回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能とし、図8(g)に示すように、調心ウエイト13Aを中心線L1から角度α3の位置となるように移動する。
次に、図9(h)に示すように、調心ウエイト13Cが、外部より油を供給する油供給手段15の位置15Aとなるように、回転テーブル3を回転させる。
そして、油供給手段15とカプラ13bとを接続させ、油供給手段15より油圧室13aへ油を供給させ、調心ウエイト13Cを、回転テーブル3の外周3aに沿って移動可能とし、図9(i)に示すように、調心ウエイト13Cを中心線L1から角度α4の位置となるように移動し、その結果、図9(i)に示すような位置に設定された調心ウエイト13A、13B、13Cを得ることができ、バランスの不釣合を自動的かつ正確に修正することができる。
なお、ここで、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cを設定位置に移動するための油供給手段15の動作制御および回転テーブル3の回転制御は、上述のように計算された2つの調心ウエイト13A、13Cの設定位置の角度αに基づいて、制御装置7によって行われるようになっている。また、油供給手段15の動作制御は、オペレータによる手動で行っても良い。
このように、調心ウエイトを3個にすれば、中央の調心ウエイトが、偏心ワークから180°方向(回転テーブル3の中心点C1を挟み反対側)に配置され、より大きな偏心に対応可能になる。
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。すなわち、調心ウエイトの数を3個以上の複数(偶数および奇数)にすることもでき、調心ウエイトの数を増やせば、全体の配置バランスはより良くなる。
例えば、図11(a)に示すように、まず、上述したように、2つの調心ウエイト13A、13Bの場合の設定位置を求め、次に、図11(b)に示すように、2つの調心ウエイト13A、13Bのそれぞれを、60°に分割して位置設定するようにする。
すなわち、図11(b)に示すように、調心ウエイト13Aを60°に分割して、調心ウエイト13A1と、調心ウエイト13A2とし、調心ウエイト13Bを60°に分割して、調心ウエイト13B1と、調心ウエイト13B2とにするようにしている。それにより、4つの調心ウエイト13A1、13A2、13B1、13B2が設定されることとなる。
また、例えば、図12(a)に示すように、まず、上述したように、3つの調心ウエイト13A、13B、13Cの場合の設定位置を求め、次に、図12(b)に示すように、2つの調心ウエイト13A、13Cのそれぞれを、60°に分割して位置設定するようにする。なお、この場合、調心ウエイト13Bは分割されずにそのまま設定される。
すなわち、図12(b)に示すように、調心ウエイト13Aを60°に分割して、調心ウエイト13A1と、調心ウエイト13A2とし、調心ウエイト13Cを60°に分割して、調心ウエイト13C1と、調心ウエイト13C2とにするようにしている。それにより、5つの調心ウエイト13A1、13A2、13B、13C1、13C2が設定されることとなる。
1 立旋盤
3 回転テーブル
7 制御装置
11 調心機構
13 調心ウエイト
15 油供給手段

Claims (6)

  1. 回転テーブル上に載置されたワークを回転させて切削加工を行う立旋盤において、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合に、バランスの不釣合を修正する調心動作を行う調心システムであって、
    円形状の回転テーブルの外周に沿って移動可能に設けられた複数の調心ウエイトと、前記調心ウエイトを、前記回転テーブルの外周に沿って移動させる移動機構と、を有する調心機構と、
    前記バランスの不釣合を修正するために、前記調心ウエイトの設定位置を計算し、前記移動機構を用いて、前記計算された設定位置に前記調心ウエイトを設定する制御手段と、を具備し、
    前記移動機構が、油供給手段よりの油を受ける油圧室と、前記油の油圧により前記油圧室内を第1の方向へ付勢手段に抗して移動するように設けられた移動部材とを有し、
    前記移動部材には、前記回転テーブル内に設けられた溝内を移動自在の連結部材の一端が取り付けられ、前記連結部材の他端が、前記溝内に固定解放自在の固定部材が取り付けられることを特徴とする調心システム。
  2. 請求項1に記載の調心システムにおいて、
    前記偏心ワークの重量と、回転テーブルの中心点から前記偏心ワークの重心までの距離と、前記偏心ワークの回転テーブル上の位置の位相角度とは、前記偏心ワークが回転テーブル上に載置される時点で前もって決められ、前もって前記制御手段に入力されることを特徴とする調心システム。
  3. 請求項2に記載の調心システムにおいて、
    前記複数の調心ウエイトの重量は、それぞれ等しくなっており、前記複数の調心ウエイトの前記回転テーブルの中心点からの距離もそれぞれ等しくなっていることを特徴とする調心システム。
  4. 請求項1〜3の内の1つに記載の調心システムにおいて、
    前記複数の調心ウエイトは、前記偏心ワークの重心と前記回転テーブルの重心とを結ぶ直線を中心線として対称に配置するようになっており、前記中心線からの前記調心ウエイトの設定位置の角度は等しくなり、前記制御手段は、前記調心ウエイトの設定位置の角度を計算することを特徴とする調心システム。
  5. 回転テーブル上に載置されたワークを回転させて切削加工を行う立旋盤において、アンバランスな偏心ワークの切削加工を行う場合に、円形状の回転テーブルの外周に沿って移動可能に設けられた複数の調心ウエイトと、前記調心ウエイトを、前記回転テーブルの外周に沿って移動させる移動機構と、を有する調心機構を用いて、制御手段によって、バランスの不釣合を修正する調心動作を行う調心方法であって、
    前記バランスの不釣合を修正するために、制御手段によって、前記調心ウエイトの設定位置を計算する工程と、
    制御手段によって、前記移動機構を用いて、前記計算された設定位置に前記調心ウエイトを設定する工程と、を具備し、
    前記移動機構が、油供給手段よりの油を受ける油圧室と、前記油の油圧により前記油圧室内を第1の方向へ付勢手段に抗して移動するように設けられた移動部材とを有し、
    前記移動部材には、前記回転テーブル内に設けられた溝内を移動自在の連結部材の一端が取り付けられ、前記連結部材の他端が、前記溝内に固定解放自在の固定部材が取り付けられることを特徴とする調心方法。
  6. 請求項1に記載の調心システムにおいて、
    通常は、前記移動部材が、前記付勢手段によって第2の方向へ付勢されており、それにより、前記固定部材が前記溝の側壁に当接し、前記調心ウエイト自体が、前記回転テーブルの外周に固定され、
    前記調心ウエイトを移動させる場合、前記油供給手段より前記油圧室へ油を供給させ、前記移動部材を、前記第1の方向へ前記付勢手段に抗して移動し、前記調心ウエイトを前記回転テーブルの外周から離して、前記回転テーブルの外周を移動自在とすることを特徴とする調心システム。
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