JP6329728B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドレッシングボードを用いて研削砥石の整形及び目立てを行うことができる研削装置に関する。

被加工物を研削する研削装置は、被加工物を保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石を装着した研削ホイールとを少なくとも備えている。研削装置は、被加工物を研削砥石により押圧しつつ所定の厚みに至るまで研削することができる。

研削装置において板状ワークを研削する場合には、ドレッシング部材を用いて研削砥石の目立て（ドレス）作業を行っている。この目立て作業では、研削ホイールの研削砥石に適合したドレッシング部材を使用する必要がある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

また、保持テーブルと研削砥石との平行出しのために、ドレッシング部材を用いて被加工物に接触する研削砥石の研削面を整形している。具体的には、研削砥石の研削面を整形するための基準となる保持テーブルの保持面に、均等な厚みを有する板状のドレッシングボードを吸引保持させ、ドレッシングボードを研削砥石によって研削することにより該研削砥石の研削面を整形している（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開２００７−１７５８２５号公報 特開２００９−１４２９０６号公報

しかし、上記したような研削装置において、難研削材や大口径化された板状ワークを研削砥石によって研削すると、研削砥石の研削面が目つぶれもしくは偏磨耗を起こすことがある。

そのような場合は、複数の板状ワークの研削の途中で適宜研削加工を一時停止し、ドレッシング部材を用いて研削砥石の研削面の整形及び目立てを行っているが、保持テーブルに対する板状ワークとドレッシングボードとの交換を人手により行っているため、ドレッシングのために装置の稼働を停止しなければならず、時間がかかってしまうという問題がある。また、難研削材や大口径化した板状ワークを研削する際には、１枚の板状ワークの研削の途中でドレッシングを行う必要も生じ、特に時間を要する。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、研削装置において、効率よく研削砥石のドレッシングを行えるようにすることに発明の解決すべき課題がある。

本発明は、板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを回転させる回転手段と、回転可能なスピンドルと該スピンドルに装着され環状に研削砥石を配置した研削ホイールとを含む研削手段と、該保持テーブルに対して該研削手段を接近及び離反させる研削送り手段と、該研削ホイールの該研削砥石の目立て及び整形を行うドレッシングボードとを少なくとも備えた研削装置であって、該ドレッシングボードは、該保持テーブルに保持される下面となる被保持面を有し、該被保持面と反対側の上面に均一な厚みを有する板状のドレッシング部材を配設して構成されており、該研削装置には、該ドレッシングボードを収容するドレッシングボードラックと、該ドレッシングボードラックに収容される該ドレッシングボードを該保持テーブルに搬送する搬送手段と、該ドレッシングボードを該保持テーブルに搬送する前に該ドレッシングボードの該被保持面を洗浄する第1の洗浄手段と、該ドレッシングボードによる該研削砥石のドレッシング後に該ドレッシング部材を洗浄する第２の洗浄手段とを備えている。

上記研削装置は、研削手段に装着される研削ホイールを認識する認識部と、該認識部が認識する該研削ホイールに応じてドレッシングボードを選択するドレッシングボード選択部と、該研削ホイールと該ドレッシングボードとに応じて、少なくとも該研削ホイールの回転速度と前記研削送り手段の送り速度と前記保持テーブルの回転速度とからなるドレッシング条件を制御する制御部と、を含んで構成される。

本発明にかかる研削装置には、ドレッシングボードを収容するドレッシングボードラックと、ドレッシングボードラックに収容されるドレッシングボードを保持テーブルに搬送する搬送手段と、を備えているため、ドレッシングの必要がある場合は搬送手段がドレッシングボードをドレッシングボードラックから保持テーブルに搬送することで、研削砥石のドレッシングを行えるため、研削対象が難研削材により形成された板状ワークであっても装置を停止させずに効率よくドレッシングを行うことができ、加工時間を短くすることができる。

上記研削装置には、研削ホイールを認識する認識部と、認識部が認識した研削ホイールに応じてドレッシングボードを選択するドレッシングボード選択部と、を含んでいるため、研削ホイールを構成する研削砥石の種類に応じてドレッシングボードに収容された数種のドレッシングボードの中から最適なものを選択することができる。さらに、研削装置には、認識部が認識した研削ホイールとドレッシングボード選択部が選択したドレッシングボードとに応じて、ドレッシング条件を制御する制御部を含んでいるため、研削砥石とドレッシングボードの種類とに応じて最適なドレッシング条件を設定することで、ドレッシングを効率よく実施することができる。

研削装置の構成を示す斜視図である。 研削装置の部分的な構成を側面側からみた断面図である。 ドレッシングボードを搬出する状態を示す部分側面図である。 第一の洗浄手段によりドレッシングホードを洗浄する状態を側面側からみた断面図である。 ドレッシングボードを研削する状態を示す部分側面図である。 第二の洗浄手段によりドレッシングホードを洗浄する状態を側面側からみた断面図である。

１ 装置構成
図１に示す研削装置１は、被加工物である板状ワークＷに研削加工を行うとともに、研削砥石のドレッシングを行うことができる研削装置である。研削装置１は、Ｙ軸方向にのびる基台２を備えている。基台２のＹ軸方向前部には、研削前の板状ワークを収容するカセット４ａと、これに隣接して研削後の板状ワークを収容するカセット４ｂとが配設されている。

カセット４ａ及びカセット４ｂの近傍には、カセット４ａから研削前の板状ワークＷを搬出するとともに、カセット４ｂに研削後の板状ワークＷを搬入する搬出入手段５が配設されている。搬出入手段５の可動範囲には、研削前の板状ワークＷの位置決めをするための仮置きテーブル６と、研削後の板状ワークＷに付着した研削屑等を除去するスピンナー洗浄装置７とが配設されている。

基台２の上面中央部には、Ｙ軸方向に移動可能な移動基台１１が配設され、移動基台１１上において板状ワークＷを保持する保持面１０ａを有する保持テーブル１０が配設されている。保持テーブル１０は、吸引源に接続されており、図２に示す回転手段１３により可能な構成となっている。移動基台１１が蛇腹１２の伸縮をともなってＹ軸方向に移動すると、保持テーブル１０に対して板状ワークＷの着脱を行う着脱領域Ｐ１と板状ワークＷを研削する加工領域Ｐ２とに保持テーブル１０を位置づけることができる。

基台２のＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向にのびるコラム３が立設されている。コラム３の側方においては研削送り手段３０を介して板状ワークＷに研削を行う研削手段２０が配設されている。研削手段２０は、Ｚ軸方向に軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１を囲繞するハウジング２２と、スピンドル２１の一端に接続されたモータ２３と、スピンドル２１の下端にマウント２４を介して装着された研削ホイール２５と、研削ホイール２５の下部に円環状に固着された研削砥石２６とを少なくとも備えている。研削砥石２６は、その下面が被加工物に接触する研削面２６ａとなっており、例えばダイヤモンド砥粒等をレジンボンドやビトリファイドなどの接着部材によって固定して構成されている。

研削送り手段３０は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行にのびる一対のガイドレール３３と、研削手段２０に接続された昇降部３４とを少なくとも備えている。昇降部３４は、一方の面にハウジング２２が連結されており、他方の面の側部側に一対のガイドレール３３が摺接するとともに、中央部に形成されたナットにボールネジ３１が螺合している。そして、モータ３２がボールネジ３１を駆動することにより研削手段２０をＺ軸方向に昇降させることができる。

図１に示すように、スピンナー洗浄装置７の上方には、複数種類のドレッシングボード４０を収容するドレッシングボードラック５０が配設されている。ドレッシングボード４０は、研削砥石の整形及び目立ての際に用いられる。ドレッシングボード４０は、円形状の基材４１と、基材４１よりも小径のドレッシング部材４４とにより構成されている。基材４１は、保持テーブル１０に保持される面が被保持面４２となっており、被保持面４２と反対側にある面である上面４３にドレッシング部材４４が配設されている。ドレッシング部材４４は、その材質が特に限定されるものではないが、例えば、ＷＡ砥粒（ホワイトアランダム）やＧＣ砥粒（グリーンカーボン）などにより形成されている。

ドレッシングボードラック５０は、その内部において上下方向に複数の棚部５１が形成されている。棚部５１は、図示の例では４つ設けられており、各棚部５１にドレッシングボードを１つずつ載置可能となっている。ドレッシングボードラック５０は、前方側が開口した開口部５２を有しており、開口部５２を介してドレッシングボード４０を進退させることが可能となっている。

図１に示すように、基台２の上面中央部には、門型のコラム９が保持テーブル１０の移動方向（Ｙ軸方向）と直交するＸ軸方向に延在して立設されている。コラム９の前部においてＸ軸方向送り手段７０を介してドレッシングボード４０を保持テーブル１０に対して搬送する搬送手段６０が配設されている。図２に示すように、搬送手段６０は、屈曲可能なアーム部６１と、吸着部６２を複数備える吸着パッド６３と、Ｚ軸方向に昇降可能な昇降部６４とにより少なくとも構成されている。

Ｘ軸方向送り手段７０は、Ｘ軸方向にのびるボールネジ７１と、ボールネジ７１の一端に接続されたモータ７２と、ボールネジ７１と平行にのびる一対のガイドレール７３と、搬送手段６０に連結された移動部７４とを備えている。移動部７４の後部には一対のガイドレール７３が摺接するとともに移動部７４の中央部に形成されたナットにボールネジ７１が螺合している。そして、モータ７２がボールネジ７１を駆動することにより、移動部７４とともに搬送手段６０をＸ軸方向に移動させることができる。

図１及び図２に示すように、搬送手段６０の可動範囲にドレッシングボード４０の洗浄を行う第１の洗浄手段１４が配設されている。第１の洗浄手段１４は、ドレッシングボード４０を構成する基材４１の被保持面４２を洗浄するロール状の洗浄部１４ａを備えている。第１の洗浄手段１４には、洗浄水供給源１６が接続されており、洗浄部１４ａに洗浄水を供給することができる。

搬送手段６０が配設されたコラム９の前部と反対側の後部において基材４１の上面４３を洗浄する第２の洗浄手段１５が配設されている。図２に示す第２の洗浄手段１５は、シリンダ１５ａと、シリンダ１５ａの内部を上下に移動するピストン１５ｂと、洗浄水を下方に噴出する噴出口１５ｃとを備えている。噴出口１５ｃには、洗浄水供給源１７が接続されている。

研削装置１には、研削ホイール２５の種類を認識する認識部８０と、認識部８０が認識する研削ホイール２５の種類に応じてドレッシングボード４０を選択するドレッシングボード選択部８１とを備えている。認識部８０は、研削ホイール２５に固着された研削砥石２６の種類を記憶しておくホイール情報記憶部を有している。ドレッシングボード選択部８１は、認識部８０において認識する研削砥石２６の種類とその研削砥石２６のドレッシングに最適なドレッシングボードとの対応関係を記憶するボード情報記憶部を有するとともに、搬送手段６０に接続されており、認識部８０が認識した研削ホイール２５にあわせてドレッシングボードラック５０に収容された数種のドレッシングボード４０のうちから最適なものを選択し、選択されたドレッシングボード４０を、搬送手段６０によってドレッシングボードラック５０から保持テーブルに搬送することができる。

さらに、研削装置１には、認識部８０で認識された研削ホイール２５とドレッシングボード選択部８１で選択されたドレッシングボード４０とに応じて、少なくとも研削ホイール２５の回転速度と研削送り手段３０の研削送り速度と保持テーブル１０の回転速度とからなるドレッシング条件を制御する制御部８２を備えている。制御部８２は、少なくともＣＰＵ及びメモリを備えており、回転手段１３、研削手段２０及び研削送り手段３０に接続されている。

２ 研削装置の動作例
図１に示す板状ワークＷは、被加工物の一例であって、特に限定されるものではない。板状ワークＷは、研削される面が上面Ｗａとなっており、上面Ｗａと反対側の面が保持テーブル１０の保持面１０ａに載置される下面Ｗｂとなっている。板状ワークＷは、例えば、難研削材により形成されている。そして、研削前の板状ワークＷは、カセット４ａに複数収容されている。

（１）板状ワークの研削工程
搬出入手段５は、カセット４ａから研削前の板状ワークＷを１枚取り出し、仮置きテーブル６に搬送する。仮置きテーブル６によって板状ワークＷの位置合わせをした後、第１の搬送手段８ａは、着脱領域Ｐ１で待機する保持テーブル１０の保持面１０ａに板状ワークＷを載置する。その後、保持テーブル１０は、吸引源の作動により板状ワークＷを保持面１０ａで吸引保持するとともに、図２に示した回転手段１３によって例えば、矢印Ａ方向に回転する。

次に、蛇腹１２の伸縮をともない移動基台１１がＹ軸方向に移動し、保持テーブル１０を研削手段２０の下方に移動させる。研削送り手段３０は、モータ３２によってボールネジ３１を駆動することにより、研削手段２０を保持テーブル１０に保持された板状ワークＷに向けて下降させる。研削手段２０は、スピンドル２１を回転させながら、研削砥石２６で板状ワークＷを押圧しながら所望の厚みに達するまで研削する。そして、板状ワークＷが所望の厚みに達した時点で、研削送り手段３０により研削手段２０を上昇させ、研削を終了する。

研削終了後、移動基台１１がＹ軸方向に移動することにより、保持テーブル１０を着脱領域Ｐ１に移動させる。第２の搬送手段８ｂは、研削後の板状ワークＷを保持テーブル１０からスピンナー洗浄装置７に搬送する。スピンナー洗浄装置７は板状ワークＷに付着した研削屑等を除去する。その後、搬出入手段５により板状ワークＷをカセット４ｂに収容する。このようにして、一枚の板状ワークＷに対する研削加工が終了する。そして、次の板状ワークＷに対しても上記同様の研削工程を繰り返し実施する。

（２）研削砥石のドレッシング工程
複数の板状ワークＷを連続して加工すると研削砥石２６に目つぶれや偏磨耗が発生するため、研削装置１では、先の板状ワークＷを研削した後、保持テーブル１０に搬送される次の板状ワークＷを研削する前に、研削砥石２６によってドレッシングボード４０を研削し、研削砥石２６の研削面２６ａの整形及び目立てを実施する。

オペレータは、研削ホイール２５に装着して使用する研削砥石の種類情報と、研削砥石の種類に応じたドレッシングボードの種類とをあらかじめ認識部８０に入力しておく。また、オペレータは、どのドレッシングボードがドレッシングボードラック５０の何段目の棚部５１に収容しているのかをドレッシングボード選択部８１に記憶させておく。さらに、オペレータは、使用する研削ホイールに固着された研削砥石の種類及びドレッシングボードの種類に応じたドレッシング条件をあらかじめ制御部８２に設定しておく。

板状ワークＷに対して研削を実施した後、図１に示すＸ軸方向送り手段７０が作動することにより、移動部７４がガイドレール７３に沿ってＸ軸方向に移動し、搬送手段６０の吸着パッド６３をドレッシングボードラック５０の近傍に移動させる。

図２に示すドレッシングボード選択部８１は、認識部８０が認識している研削砥石２６の種類に合わせて、ドレッシングボードラック５０に収容されている数種のドレッシングボード４０の中から最適なものを選択し、その選択した情報を搬送手段６０に送る。

図３に示すように、搬送手段６０は、ドレッシングボード選択部８１から送られてきた情報に基づいて吸着パッド６３を開口部５２の前方に位置づけるとともに、ドレッシングボード選択部８１が選択したドレッシングボードが収容されている棚部５１の高さに吸着パッド６３を合わせ、開口部５２からドレッシングボードラック５０の内部に進入させる。次いで、吸着パッド６３は、複数の吸着部６２によって、ドレッシング部材４４が載置されていない部分となる基材４１の周縁側の上面４３を吸着する。

その後、図４に示すように、アーム部６１が旋回し、吸着パッド６３に吸着保持されたドレッシングボード４０を第１の洗浄手段１４に搬送する。第１の洗浄手段１４は、洗浄部１４ａをドレッシングボード４０の被保持面４２に接触させ、その状態でＹ軸方向に移動させることにより基材４１の被保持面４２を洗浄する。洗浄中は、洗浄水供給源１６から洗浄水を被保持面４２に向けて供給する。

基材４１の被保持面４２を洗浄した後、搬送手段６０は、ドレッシングボード４０を基材４１の被保持面４２側を下にむけて保持テーブル１０に搬送する。図５に示すように、保持テーブル１０は、ドレッシングボード４０を保持面１０ａにおいて吸引保持し、研削手段２０の下方に移動する。このように、被保持面４２を洗浄してからドレッシングボード４０を保持テーブル１０に搬送することにより、保持テーブル１０の保持面１０ａが汚れないため、後に保持される板状ワークが汚染されるのを防止することができる。

ここで、制御部８２は、あらかじめ設定されたドレッシング条件に基づいて、回転手段１３、研削手段２０及び研削送り手段３０を制御する。具体的には、回転手段１３が作動し、保持テーブル１０を所定の回転速度で例えば矢印Ａ方向に回転させつつ、研削送り手段３０が、研削手段２０を所定の研削送り速度で保持テーブル１０に対して接近する方向に下降させる。さらに、研削手段２０が、所定の回転速度でスピンドル２１を、例えば矢印Ｂ方向に回転させる。そして、回転する研削砥石２６によってドレッシング部材４４を押圧しながら研削することによって研削砥石２６のドレッシングを実施する。このようにして、目つぶれもしくは偏磨耗した研削砥石２６の研削面２６ｂの整形及び目立てを行う。

研削砥石２６のドレッシングを実施した後、ドレッシングボード４０には研削屑が付着することがあるため、第２の洗浄手段１５によって洗浄する。具体的には、図６に示すように、移動基台１１がＹ軸方向に移動することにより、保持テーブル１０を第２の洗浄手段１５の下方に移動させる。シリンダ１５ａ内をピストン１５ｂが下方に移動し、噴出口１５ｃを保持テーブル１０に保持されたドレッシングボード４０の上方に下降させる。そして、洗浄水供給源１７が作動し、噴出口１５ｃからドレッシングボード４０に向けて洗浄水を噴出する。

洗浄水によってドレッシングボード４０を洗浄したら、搬送手段６０によって、ドレッシングボードラック５０の所定の棚部５１に洗浄済みのドレッシングボード４０を載置する。このようにして研削砥石２６のドレッシング工程が終了した後、研削が行われていない次の板状ワークＷに対して上記した板状ワークの研削工程を実施する。

以上のように、研削装置１では、複数の板状ワークＷを研削するときに、装置の稼働を一時停止することなく研削砥石２６のドレッシングを行えるため、研削対象が難研削材のより形成された板状ワークや大口径化された板状ワークであっても装置の稼働を止めることなく研削することができ、加工時間を短くすることができる。

実施形態で示した研削装置１では、少なくとも４種類の研削砥石を使用することができ、研削砥石の種類に応じて少なくとも４種類のドレッシングボードを使用することができる。研削装置１では、使用する研削砥石の種類及びドレッシングボードの種類とこれらに対応するドレッシング条件として、例えば、下記の第１例〜第４例のいずれかに設定して上記の研削砥石のドレッシング工程を実施することが可能となっている。研削ホイール２５は、いずれも径がφ２００ｍｍのものを使用する。

１ 第１例
粗研削用の研削砥石を装着した研削ホイールに対し、株式会社ディスコが提供するドレッシングボード（ＷＡ８０ＬＶ）を使用し、以下の条件でドレッシングを行う。
［ドレッシング条件］
（１）スピンドルの回転速度：２０００ｒｐｍ
（２）研削送り速度（Ｚ軸送り速度）：５ｍｍ／ｓｅｃ
（３）保持テーブルの回転速度：４０ｒｐｍ

２ 第２例
レジンボンド砥粒により構成される仕上げ研削用の研削砥石を装着した研削ホイールに対し、株式会社ディスコが提供するドレッシングボード（ＧＣ２０００ＮＢ５０）を使用し、以下の条件でドレッシングを行う。
［ドレッシング条件］
（１）スピンドルの回転速度：２０００ｒｐｍ
（２）研削送り速度（Ｚ軸送り速度）：１ｍｍ／ｓｅｃ
（３）保持テーブルの回転速度：４０ｒｐｍ

３ 第３例
ビトリファイド砥粒により構成される仕上げ研削用の研削砥石を装着した研削ホイールに対し、株式会社ディスコが提供するドレッシングボード（ＷＡ４０００ＮＶ２１）を使用し、以下の条件でドレッシングを行う。
［ドレッシング条件］
（１）スピンドルの回転速度：２０００ｒｐｍ
（２）研削送り速度（Ｚ軸送り速度）：１ｍｍ／ｓｅｃ
（３）保持テーブルの回転速度：４０ｒｐｍ

４ 第４例
微細な固定砥粒により構成される仕上げ研削用の砥石を装着したポリグラインド（Ｐｏｌｉｇｒｉｎｄ）ホイールに対し、株式会社ディスコが提供するドレッシングボード（ＷＡ１００００ＮＶ２１）を使用し、以下の条件でドレッシングを行う。
［ドレッシング条件］
（１）スピンドルの回転速度：２０００ｒｐｍ
（２）研削送り速度（Ｚ軸送り速度）：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
（３）保持テーブルの回転速度：４０ｒｐｍ

１：研削装置 ２：基台 ３：コラム ４ａ：カセット ４ｂ：カセット
５：搬出入手段 ６：仮置きテーブル ７：スピンナー洗浄装置 ８ａ：第１の搬送手段
８ｂ：第２の搬送手段 ９：コラム １０：保持テーブル １０ａ：保持面
１１：移動基台 １２：蛇腹 １３：回転手段 １４：第１の洗浄手段 １４ａ：洗浄部
１５：第２の洗浄手段 １５ａ：シリンダ １５ｂ：ピストン １５ｃ：噴出口
１６，１７：洗浄水供給源 ２０：研削手段 ２１：スピンドル ２２：ハウジング
２３：モータ ２４：マウント ２５：研削ホイール ２６：研削砥石 ２６ａ：研削面
３０：研削送り手段 ３１：ボールネジ ３２：モータ ３３：ガイドレール
３４：昇降部 ４０：ドレッシングボード ４１：基材 ４２：被保持面 ４３：上面
４４：ドレッシング部材 ５０：ドレッシングボードラック ５１：棚部 ５２：開口部
６０：搬送手段 ６１：アーム部 ６２：吸着部 ６３：吸着パッド ６４：昇降部
７０：Ｘ軸方向送り手段 ７１：ボールネジ ７２：モータ ７３：ガイドレール
７４：移動部 ８０：認識部 ８１：ドレッシングボード選択部 ８２：制御部

Claims (2)

1. 板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを回転させる回転手段と、回転可能なスピンドルと該スピンドルに装着され環状に研削砥石を配置した研削ホイールとを含む研削手段と、該保持テーブルに対して該研削手段を接近及び離反させる研削送り手段と、該研削ホイールの該研削砥石の目立て及び整形を行うドレッシングボードと、板状ワークを収容するカセットと、該カセットに対する板状ワークの搬入及び該カセットからの板状ワークの搬出を行う搬出入手段と、を少なくとも備えた研削装置であって、
   該ドレッシングボードは、該保持テーブルに保持される下面となる被保持面を有し、該被保持面と反対側の上面に均一な厚みを有する板状のドレッシング部材を配設して構成されており、
   該研削装置には、該カセットとは別に配設され該ドレッシングボードを収容するドレッシングボードラックと、
   該搬出入手段とは別に配設され該ドレッシングボードラックに収容される該ドレッシングボードを該保持テーブルに搬送する搬送手段と、
   該ドレッシングボードを該保持テーブルに搬送する前に、該ドレッシングボードの該被保持面を洗浄する第１の洗浄手段と、
   該ドレッシングボードによる該研削砥石のドレッシング後に、該ドレッシング部材を洗浄する第２の洗浄手段と、
   を備えた研削装置。
2. 前記研削手段に装着される研削ホイールを認識する認識部と、
   該認識部が認識する該研削ホイールに応じてドレッシングボードを選択するドレッシングボード選択部と、
   該研削ホイールと該ドレッシングボードとに応じて、少なくとも該研削ホイールの回転速度と前記研削送り手段の送り速度と前記保持テーブルの回転速度とからなるドレッシング条件を制御する制御部と、を含んで構成される請求項１記載の研削装置。

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