JP6367180B2 - ワークピースを工具の上に締め付けるための装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランプ段階において引っ込み且つ直線的に移動する、シリンダによって作動されるフランジを含む種類の、工具上のワークピースのクランプ装置に関する。

そのようなクランプ装置は、本発明者が出願した特許出願である、ＦＲ２６３１９０の文献から既知である。この装置は、本体を含み、本体は、円筒形の形態の下方部分と、Ｕ字形金具の形態の上方部分とを含む。フランジがＵ字形金具の２つの翼の間に可動に取り付けられ、下方部分内に収容されるシリンダのロッドによって作動させられる。フランジは把持位置と解放位置との間で移動する。把持位置から解放位置への移動は、シリンダの軸と平行な第１の並進（平行移動）段階を含み、ワークピースを取り外して他のワークピースと交換するために工具へのアクセスを与える回転段階が続く。解放位置から把持位置への移動は、前述と逆方向において同じ軌跡を辿る。

並進段階の位置において、フランジは、フランジの踵部によって作製される支持素子とＵ字形金具の翼の支持表面とによって案内される。フランジは、ロッドの端にあるピボット（旋回支軸）によっても案内される。ピボット、支持素子の軸によって形成される三角形の幾何学的構成、支持素子、及びワークピース上のフランジの接触地点は、ワークピースに適用される力の増幅を決定し、それらはトルクの形態においてピボットと支持素子との間に伝達される。

ワークピース上の支持地点が装置付近にあり得るとき、特に迅速な作動及びコンパクトさに関して、そのような装置は全体的に満足できる。しかしながら、一部の構成では、ワークピースの幾何学的構成の応力の故に、この支持地点はクランプ装置から離れるていることが好ましく、或いは必須でさえある。これはフランジの伸長によって可能であるが、そのような伸長はピボット及び支持素子での応力を増大させ、応力が増大し得ないならば、クランプ力を制限する。また、この伸長は解放位置においてより大きい嵩（容積）をもたらす。実際には、フランジは上向きに向かって約４分の１回転だけ旋回し、その長さがシリンダの方向において本体の長さに加わる。

許容し得る力を増大させるための可能な解決策は、把持位置において支持素子をピボットの位置から離れる方向に移動させることである。ひいては、これは本体の長さ及びフランジの高さを増大させ、それは把持位置及び解放位置の両方において装置の嵩を増大させる。従って、この過剰な嵩の故に、この解決策は最適でない。

本発明の目標は、締付地点が離れる方向に移動させられなければならないとしても、コンパクトで、迅速で、強力な、工具のためのワークピースのクランプ装置である。

これらの目標に焦点を置くならば、本発明の目的は、シリンダと、フランジとを含む、工具の上へのワークピースのクランプ装置であって、シリンダは、加圧流体によって選択的に作動させられ、次に、工具に固定されることが意図される本体と、本体に対して滑動するよう取り付けられるスライドとを含み、フランジは、スライド上の旋回軸について蝶番式に作動し、本体は、前面を含み、フランジは、フランジが把持位置にありワークピースを締め付けるときに前面を越えて突出し、フランジは、旋回軸について旋回することによってフランジが少なくとも部分的に達する解放位置も有し、クランプ装置は、案内部材を含み、案内部材は、本体に対する固定案内部材と、フランジに接続される可動案内部材とを含み、旋回軸についての回転運動においてフランジを協働して移動させて、解放位置に向かう進行を少なくとも完了させ、並進動作により、把持位置に向かう進行を少なくとも完了させ、クランプ装置は、固定案内部材が、本体内に少なくとも１つの中空の溝を含み、可動案内部材が、溝に係入させられる少なくとも１つの指を含むことを特徴とする、クランプ装置である。

クランプ段階の間の並進移動の故に、ワークピースは、開始されるスライド動作なしに十分に締め付けられる。逆に、解放段階の間の回転は、前面に沿う直接的な動作においてワークピースを降ろし且つ新しいワークピースを載せるための工具上のワークピースに対するアクセスを残すよう、フランジを急速に解放する。この動作の連続は、単一のシリンダによる簡単な制御で得られる。指はニップル又はローラの形態を有し、旋回軸からある距離でフランジに固定される。溝がフランジの上に配置されるならば、それはフランジの断面を弱化させるという利点を有する。本発明では、溝によって過度に影響されない強い断面で本体を作製し得る。

具体的には、溝はある軌跡に沿って延び、その第１の部分は、フランジの並進の方向と平行であり、第２の部分は、第１の部分に対して斜めに向けられ、指は、フランジが把持位置又は把持位置付近にあるときに、第１の部分内に配置され、フランジが旋回するよう駆動させられるときに、第２の部分内に配置される。溝内のその変位の間に指を押すことは、具体的には、解放位置に向かう旋回及び把持位置に向かう並進を制御するために、フランジの移動を案内する。指が溝の第１の部分にあるとき、旋回軸の相対的位置及びローラの相対的位置は変更されず、フランジは同じ向きを維持し、それは並進移動を決定する。対照的に、ローラが溝の第２の部分にあるとき、旋回軸の相対的位置及び指の相対的位置は変更され、フランジは旋回軸上で旋回する。

ある構造的な配置によれば、指は、ロッドの並進の方向において把持位置から解放位置に離れる方向に移動させられて、旋回軸からある距離に配置される。この配置を実施するのが容易であるのは明らかであり、ロッドの長さを制限するというストレスを伴わずに旋回軸とシリンダロッドとの間に空間を残す。

他の特徴によれば、スライドは組立てによって接合されるピストンとロッドとを含み、旋回軸は前面の方向においてロッドの軸に対して所定の距離だけ偏心させられる。締め付けられるべきワークピースの方向において旋回軸を移動させることは、第１に、ワークピース上の支持地点と旋回地点との間の距離を短くする。これはワークピースに提供し得る力を増大させる。また、フランジの解放位置はワークピースに向かって偏心させられ、それはワークピースと反対方向における嵩を減少させる。また、フランジの端と旋回軸の端との間の距離は減少し、ひいては、クランプ装置の本体とワークピース上の支持位置との間の所定の距離に関して、解放位置におけるクランプ装置の高さにおける嵩を減少させる。実際には、スライドの上方部分の大きさは、本体内のロッドの通路直径に限定されず、より大きくあり得る。

具体的には、ピストン及びロッドは、互いにネジ込むことによって組み立てられる。

ある構造的な配置によれば、本体は、ピストンとピストンが滑動する本体のボアとによって境界付けられるシリンダチャンバを閉塞するためのキャップを含む。ピストンをボア内に導入させ、ピストンをロッドと組み立て、次に、キャップでボアを閉塞してシリンダチャンバを創成することによって、シリンダを取り付け得る。

他の特徴によれば、クランプ装置は、上方支持素子を含み、上方支持素子は、前記本体に対して固定される固定上方支持素子と、フランジに接続される可動上方支持素子とを含み、固定及び可動の上方支持素子は、少なくとも把持位置に向かうフランジの進行を協働して完了させ、フランジの並進移動と平行な滑動接触を相互にもたらし、解放位置に向かうフランジの旋回に抗する。力の直接的な伝達がフランジとフランジの本体との間で行われ、クランプ力を集めるための十分な容量及び十分な剛性を保証する。

加えて、クランプ装置は、下方支持素子を含み、下方支持素子は、本体に対して固定される下方固定支持素子と、ロッドに接続される下方可動支持素子とを含み、固定及び可動の下方支持素子は、少なくとも把持位置に向かうフランジの進行を協働して完了させ、フランジの並進移動と平行な滑動接触を相互にもたらす。下方支持素子は、ロッドを用いた締付中にフランジによって伝達される力を吸収する。そして、ロッドに対するトルクを生じさせずに力が伝達されるよう、下方可動支持素子はフランジの旋回軸のレベルにあるのが好ましい。

ある改良によれば、クランプ装置は、固定支持素子で終端する検出導管を含み、検出導管は、流体漏れを検出するための装置と流体連絡して接続されることが意図される。フランジが把持位置にあるとき、上方固定支持素子は可動上方支持素子と接触して、検出導管の出力を遮断する。これはフランジの閉塞又は開放を検出するための極めてコンパクトな素子である。使用される流体は、典型的には空気である。検出が極めて精密な位置範囲内でのみ行われるよう、可動支持素子に特定の形態をもたらし得る。

本発明の他の目標は、上述のようなクランプ装置を取り付ける方法であり、その方法によれば、ロッドを本体内で終端させるよう、ロッドは本体に配置され、ピストンはロッドの終端部分に組み立てられる。

本発明は、添付の図面を参照する以下の記載からより十分に理解され、他の特定の機能及び利点が明らかになるであろう。

把持位置にある本発明の第１の実施態様に従ったクランプ装置の斜視図である。 解放位置にある図１に類似する斜視図である。 図１のクランプ装置を示す平面図である。 把持位置と解放位置との間の中間位置にある図１のクランプ装置を示す側面図である。 図４の詳細Ｖを示す詳細図であり、クランプ装置は把持位置にある。 把持位置にある長手平面に従ったクランプ装置を示す断面図である。 解放位置にある図６に類似する断面図である。 図４の詳細ＶＩＩＩを示す詳細図である。 本発明の第２の実施態様に従ったフランジの図６に類似する断面図である。

本発明の第１の実施態様に従ったクランプ装置は、工具の上にワークピースを締め付けることを意図する。クランプ装置は、例えば、工具の上に螺着される鍔１０を用いて、工具の上に固定される本体１を含む。本体１は、本質的に、鍔１０の一方の側にある円筒形部分１１と、円筒形部分１１の反対側のＵ字形金具１２の形態の部分とを含む。任意的に、より明瞭な記載のために、装置の底部は円筒形部分１１であり、頂部はＵ字形金具１２である。しかしながら、クランプ装置を如何なる向きにおいても工具の上に取り付け得る。

クランプ装置は、Ｕ字形金具１２の２つの翼１２０（ウイング）の間に可動に取り付けられるフランジ２も含む。フランジ２はアーム２０を含み、アーム２０の端では、支持地点がワークピースを締め付けることが意図される。フランジ２は把持位置を有し、図１、４、及び６に示されるように、把持位置において、フランジ２は本体１の前面１３を越えて突出し、把持位置では、ワークピースを工具の上に締め付けることが起こり得る。フランジ２は解放位置も有し、特に図２及び７に示されるように、解放位置において前面１３は完全に上向きに解放され、アーム２０は上げられる。フランジ２は上向きに突出する。

シリンダ３が円筒形部分１１内に収容される。シリンダ３は、本体１に作製されるボア３１を含み、ボア３１内には、スライド３２が滑動するよう取り付けられる。本体１の円筒形部分１１の外部に螺着されることによって、キャップ３３がボア３１を遮断する。スライド３２は、一体に接合される２つの部分、即ち、ピストン３２１及びロッド３２２に分割される。ピストン３２１は、ディスクの形態を有し、ディスクの中心に配置されるネジ山付き部分３２１０がディスクから突出する。ロッド３２２は、ネジ山付き筒形軸継手３２２１を含み、円滑部分３２２２が続き、次に、円滑部３２２２よりも幅の広い脚３２２３が続く。円滑部分３２２２は、ボア３１に続く本体１のネック１４内を滑動するよう調節されるのに対し、脚３２２３は、Ｕ字形金具１２の翼１２０の間の空間において、ネック１４を越えて配置される。ネジ山付き部分３２１０は、ロッド３２２の筒形軸継手３２２１内に螺入される。第１のチャンバ３５がピストン３２１とキャップ３３との間でボア３１内に境界付けられ、第２のチャンバ３６がピストン３２１とネック１４との間で境界付けられる。外側において、円筒形部分１１は、２つの浅い分配喉１１３，１１４を含む。各々の分配喉１１３，１１４は、それぞれの供給導管１１３０，１１４０を用いて、シリンダ３のチャンバ３５，３６の１つと連絡する。封止喉が分配喉の両方に設けられ、クランプ装置の本体１が図示されない工具の円筒形ハウジング内に配置されるとき、分配喉を絶縁する。分配喉１１３，１１４及び供給導管１１３０，１１４０を介してシリンダ３にオイル又は空気のような加圧流体を供給するために、分配喉の反対側のハウジングで終端する２つの流路が設けられるべきである。

フランジ２はスライド３２の脚３２２３上の旋回軸Ａについて蝶番式に動く。脚３２２３の形態の故に、スライド３２が、例えば、ロッド３２２の円滑部分３２２２の半径に近い値だけ前面１３の方向において偏心させられるように、旋回軸Ａをスライド３２の軸に対して偏心させることが可能である。フランジ２は、旋回軸Ａについて旋回することによって解放位置に達する。フランジ２の移動は、ピストン３２１の滑動によって与えられるスライド段階も含む。フランジ２は、脚３２２３を取り囲む２つの翼２１０を含むフランジＵ字形金具２１を含む。旋回軸Ａは、フランジＵ字形金具２１及び脚３２２３を通過するトラニオン２２によって作製される。

クランプ装置は、案内部材を含み、案内部材は、本外１に対する固定的な案内部材１５と、フランジ２に接続される可動な案内部材１６とを含み、旋回軸Ａについてのフランジ２の旋回を協働して引き起こして、解放位置に向かう進行を完了させる。案内部材１５，１６は並進移動も課して、把持位置に向かう進行を完了させる。

固定的な案内部材１５は、通過するＵ字形金具１２の翼１２０にそれぞれ作製される２つの溝によって形成される。溝１５０は、ある軌跡に従って延び、その第１の部分１５０１は、フランジ２の並進方向と平行であり、第２の部分１５０２は、第１の部分１５０１に対して傾斜して、好ましくは、９０°に向けられる。第２の部分１５０２は、前面１３と反対に、後方に向かって向けられる。２つの部分１５０１，１５０２は、湾曲部分によって接続される。溝１５０は下向きに延び、フランジ２が把持位置にあるときに、旋回軸Ａの反対側に通路１５０３を創成する。この通路１５０３は、クランプ装置の組立中にトラニオン２２の導入を可能にする。

可動な案内部材は、ニップルの形態の指１６である。実際には、ニップル１６はフランジ２の上に螺着され、溝１５０の幅まで調節される直径の円筒形のヘッドを含む。ニップル１６は旋回軸Ａについて配置される。

クランプ装置は、上方支持素子４及び下方支持素子５も含む。上方支持素子４は、本体１に対して固定される、上方固定支持素子４１と、フランジ２に接続される上方可動支持素子４２とを含む。上方固定支持素子４１は、Ｕ字形金具１２の翼１２０の前で実質的に垂直な２つの支持表面によって形成される。上方可動素子４２は、フランジ２の面から突出する２つのスタブを含み、２つのスタブは、フランジ２が把持位置にあるときに２つの垂直支持表面をもたらす。このようにして、上方固定及び可動支持素子４１，４２は把持位置に向かうフランジ２の進行を協働して完了させ、フランジ２の並進移動と平行な滑動接触を相互にもたらし、解放位置に向かうフランジ２の旋回に抗する。

下方支持素子５は、本体１に対して固定される下方固定支持素子５１と、ロッド３２２に接続される下方可動支持素子５２とを含む。下方固定支持素子５１は、フランジＵ字形金具１２の翼１２０の間でロッド３２２の脚３２２３に沿って配置される溝の形態を有する。下方可動支持素子５２は、溝５１と反対側で脚３２２３によって支持される支持表面を含む。固定及び可動の下方支持素子５１，５２は、把持位置に向かうフランジ２の進行を協働して完了させ、フランジ２の並進移動と平行な滑動接触を相互にもたらす。上方支持素子４と協働して、フランジ２が締め付けられるべきワークピースに対して支持されて配置されるとき、クランプ装置の前のワークピース上でのフランジ２の接触によって生成されるトルクに抗する支持平面を備えて、フランジ２は極めて剛的に保持される。

図５に示されるように、上方固定支持素子４１で終端する検出導管１９が提供され、検出導管１９は、流体漏れを検出するために、クランプ装置と流体連絡して接続されることが意図される。このために、検出導管１９は、鍔１０と鍔１０に最も近接する封止喉との間で、検出喉１１５において終端する接合区画を含む。上方可動支持素子は、フランジが把持位置に向かう進行を完了するときに検出導管１９の出力と反対である圧痕を含む。従って、フランジは締め付けられるべきワークピースによって停止させられず、従って、ワークピースはこの位置にないことが考えられ得る。

（クランプ装置の動作）
クランプ装置は初期的に図１に示されるような把持位置にあることが想定される。第１のチャンバ３５が減少させられた容積を有するよう、ピストン３２１は底部に向かう。フランジ２が極めて底に配置された状態で、固定及び可動の支持素子は互いに接触する。フランジ２は前面１３を越えて突出するよう向けられる。

フランジ２は加圧流体を第１のチャンバ３５に送ることによって作動させられる。第２のチャンバ３６の流体は漏れ出て、ピストン３２１を上昇させる。脚３２２３によって駆動されるフランジ２は、溝１５０の第１の部分１５０１内を循環する指１６によっても案内されて、並進移動を伴っても上昇する。指１６が第１の部分１５０１の端に達すると、上方支持素子４は互いから解放される。指１６は溝１５０の第２の部分１５０２内で解放し、矢印Ｆ１の方向においてシリンダ３の脚３２２３上の旋回軸Ａについてのフランジ２の旋回を引き起こす。上方可動支持素子はＵ字形金具１２を通り過ぎる。次に、フランジ２は解放位置に達し、解放位置において、フランジ２は前面１３を越えて突出しないが、アーム２０はＵ字形金具１２より上に配置され、上向きを指す。クランプ装置の前の空間は、ワークピースを取り除くために解放され、ワークピースが所定の場所に配される。

ワークピースの締付けを達成するために、シリンダ３は逆方向において制御される。即ち、加圧流体が第２のチャンバ３６に送られ、加圧流体が第１のチャンバ３５から漏れ出ることを可能にする。ピストン３２１は下向きに移動を開始する。指１６は第２の部分１５０２の溝１５０を横断させられ、矢印Ｆ１の逆における、即ち、前面１３を越えるワークピースの上へのアームの下降に向かうフランジ２の旋回を引き起こす。指１６が溝１５０の第１の部分１５０１に達すると、ピストン３２１は、フランジ２を下向きに駆動させることによって、その滑動行程を継続する。上方支持素子は、反対であることによって係合する。アーム２０が支持地点のレベルでワークピースと接触するようになり、ワークピースに対して締付力を加えると、フランジ２は上方支持素子４のレベルでＵ形状金具１２に対して支持される。それは下方支持素子５のレベルでシリンダ３のロッド３２２を溝に対して押し付ける傾向も有する。フランジ２はワークピースに対して剛的に支持された状態で保持される。

図９に示される第２の実施態様によれば、クランプ装置は、スライド３２’がロッド３２２’及びピストン３２１’を含む単一のワークピースにおいて作製される点において、第１の実施態様に従った装置から区別される。

そのようなクランプ装置を据え付けるために、シリンダのチャンバを通じてスライドのロッド３２２’を通すことによって、スライドのロッド３２２’がネック１４’内に導入される。次に、トラニオン２２が所定の場所に配置されて、ロッド３２２’をフランジ２’と組み立てる。キャップ３３’が本体１’の上に螺着されて、シリンダのチャンバ３５’を閉塞する。クランプ装置の動作は、第１の実施態様と同じである。

本発明は上述の実施態様に限定されない。

Claims (10)

1. 工具の上へのワークピースのクランプ装置であって、
   シリンダと、フランジとを含み、
   前記シリンダは、加圧流体によって選択的に作動させられ、それ自体が、動作するときに前記工具に固定される本体と、前記本体に対して滑動するよう取り付けられるスライドとを含み、
   前記フランジは、前記スライド上の旋回軸について蝶番式に作動し、
   前記本体は、前面を含み、前記フランジは、前記フランジが把持位置にあり前記ワークピースを締め付けるときに、前記前面を越えて突出し、
   前記フランジは、前記旋回軸について旋回することによって前記フランジが少なくとも部分的に達する解放位置も有し、
   当該クランプ装置は、案内部材を含み、該案内部材は、前記本体に対する固定案内部材と、フランジに接続される可動案内部材とを含み、前記旋回軸についての回転運動において前記フランジを協働して移動させて、前記解放位置に向かう前記フランジの進行を少なくとも完了させ、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の並進移動により前記把持位置に向かう前記フランジの進行を少なくとも完了させ、
   当該クランプ装置は、前記固定案内部材が、前記本体に少なくとも１つの中空の溝を含み、前記可動案内部材が、前記溝に係入させられる少なくとも１つの指を含み、
   当該クランプ装置は、上方支持素子を含み、該上方支持素子は、前記本体に対して固定される固定上方支持素子と、前記フランジに接続される可動上方支持素子とを含み、前記固定及び可動の上方支持素子は、少なくとも前記把持位置に向かう前記フランジの進行を協働して完了させ、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の前記並進移動の方向と平行であり且つ前記解放位置に向かう前記フランジの旋回に抗する滑動接触を相互にもたらす、
   クランプ装置。
2. 前記溝は、ある軌跡に従って延び、その第１の部分は、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の前記並進移動の方向と平行であり、第２の部分は、前記第１の部分に対して斜めに向けられ、前記指は、前記フランジが前記把持位置又は前記把持位置付近にあるときに、前記第１の部分内に配置され、前記フランジが旋回するよう駆動させられるときに、前記第２の部分内に配置される、請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記指は、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の前記並進移動の方向において前記把持位置から前記解放位置に離れる方向において、前記旋回軸からある距離に配置される、請求項２に記載のクランプ装置。
4. 前記スライドは、組立てによって接合されるピストンとロッドとを含み、前記旋回軸は、前記前面の方向において前記ロッドの軸に対して所定の距離だけ偏心させられる、請求項１に記載のクランプ装置。
5. 前記ピストン及び前記ロッドは、互いにネジ込むことによって組み立てられる、請求項４に記載のクランプ装置。
6. 前記本体は、前記ピストンと前記ピストンが滑動する前記本体のボアとによって境界付けられるシリンダチャンバを閉塞するためのキャップを含む、請求項４に記載のクランプ装置。
7. 当該クランプ装置は、下方支持素子を含み、該下方支持素子は、前記本体に対して固定される下方固定支持素子と、前記スライドのロッドに接続される下方可動支持素子とを含み、前記固定及び可動の下方支持素子は、少なくとも前記把持位置に向かう前記フランジの進行を協働して完了させ、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の前記並進移動の方向と平行な滑動接触を相互にもたらすことを特徴とする、請求項１に記載のクランプ装置。
8. 当該クランプ装置は、前記固定上方支持素子で終端する検出導管を含み、該検出導管は、流体漏れを検出するための装置と流体連絡して接続される、請求項１に記載のクランプ装置。
9. 請求項４に記載のクランプ装置を取り付けるための方法であって、前記ロッドは、前記ロッドを前記本体内で終端させるよう、前記本体の上に配置され、前記ピストンは、前記ロッドの終端部分の上に組み立てられる、方法。
10. 工具の上へのワークピースのクランプ装置であって、
    シリンダと、フランジとを含み、
    前記シリンダは、加圧流体によって選択的に作動させられ、それ自体が、動作するときに前記工具に固定される本体と、前記本体に対して滑動するよう取り付けられるスライドとを含み、
    前記フランジは、前記スライド上の旋回軸について蝶番式に作動し、
    前記本体は、前面を含み、前記フランジは、前記フランジが把持位置にあり前記ワークピースを締め付けるときに、前記前面を越えて突出し、
    前記フランジは、前記旋回軸について旋回することによって前記フランジが少なくとも部分的に達する解放位置も有し、
    当該クランプ装置は、案内部材を含み、該案内部材は、前記本体に対する固定案内部材と、フランジに接続される可動案内部材とを含み、前記旋回軸についての回転運動において前記フランジを協働して移動させて、前記解放位置に向かう前記フランジの進行を少なくとも完了させ、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の並進移動により前記把持位置に向かう前記フランジの進行を少なくとも完了させ、
    当該クランプ装置は、前記固定案内部材が、前記本体に少なくとも１つの中空の溝を含み、前記可動案内部材が、前記溝に係入させられる少なくとも１つの指を含み、
    当該クランプ装置は、下方支持素子を含み、該下方支持素子は、前記本体に対して固定される下方固定支持素子と、前記スライドのロッドに接続される下方可動支持素子とを含み、前記固定及び可動の下方支持素子は、少なくとも前記把持位置に向かう前記フランジの進行を協働して完了させ、前記固定案内部材に対する前記可動案内部材の前記並進移動の方向と平行な滑動接触を相互にもたらす、
    クランプ装置。

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