JP6676652B2 - 変形加工方法およびプレス機械 - Google Patents

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Description

本発明は、変形加工方法、特に熱間変形加工方法、ならびにフレームに、可動のピストンを備えたシリンダの力によりプレス台に向かって直線運動で閉じるパンチが設けられているプレス機械に関する。
プレス機械は多様な構成形式で知られていると共に、有利であることが判っている。特に液圧式に作動するプレス機械は、広範な用途を有している。これに対して機械式に作動するプレス機械は、特別な性質を有していることが多い。よって機械式に作動するトグルレバー式プレス機械は大抵、印刷でしか、または果物プレス機械としてしか使用されない。
ただし、液圧系と機械的なトグルレバー式プレス機械との混合型も、例えば独国特許出願公開第102011055630号明細書(DE 10 2011 055 630 A1)から十分に公知である。
多数のプレス機械の種類が知られているにもかかわらず、変形加工技術、特に熱間変形加工技術には、迅速に閉じ、このために必要な高い圧力をも形成することのできるプレス機械が提供されねばならない、という要求が存在する。
この技術的な課題は、フレームに、可動のピストンを備えたシリンダの力によりプレス台に向かって直線運動で閉じるパンチを有するプレス機械を用いた変形加工方法において、請求項1に記載したように、プレス機械の閉鎖時に、最初にピストンが少なくとも1つのトグルレバーシステムに作用し、このトグルレバーシステムが、ピストンの運動方向に伸びかつフレームに直線的に支持されると、パンチの液圧式クッションが閉鎖過程を終了させる、という手段により解決される。
本発明による変形加工方法は、ワークの変形加工を2つの変形加工部分に分割したことに基づく複数の利点を有している。つまり、シリンダの力を少なくとも1つのトグルレバーシステムに伝達することにより、プレス機械の迅速な閉鎖過程が導入されるようになっている。トグルレバーシステムが伸ばされ、かつパンチをフレームに支持することができるようになると、パンチの液圧式クッションにより大きな力が発揮されて、変形加工過程が終了させられる。
別の利点は、プレス機械の閉鎖時に、最初は液圧式クッションは延伸させられており、ワークにぶつかると液圧式クッションは引っ込められ、少なくとも1つのトグルレバーシステムが伸びた後で再び延伸した液圧式クッションが、変形加工過程を終了させる、という手段から得られる。
液圧式クッションがワークにぶつかると、圧媒液が液圧式クッションのシリンダから押し退けられ、この場合は少なくとも1つのトグルレバーシステムが伸びた後に、少量の圧媒液だけを液圧式クッションに供給することしか、必要としない。
特にこの方法に適した、冒頭で述べた形式のプレス機械では、請求項3の記載に基づき、パンチが少なくとも2つの同様に形成されたトグルレバーシステムを介してフレームに固定的に結合されており、パンチが液圧式クッションを有していると、複数の利点が実現されることになる。
同様に、本発明によるプレス機械は、複数の利点を有している。
急速行程ピストンを使用すると、トグルレバーシステムの最初の閉鎖速度は800mm/s〜900mm/sに達し得る。さらに、シリンダの制御は単一に保たれていてよい。それというのも、トグルレバーは並列接続されており、トグルレバーシステムの十分な寸法設定もしくは十分な数に基づいて、プレス過程に際する変形が概ね排除され得るからである。同様に、トグルレバーの配置および/または数に基づき、パンチにわたって極めて均一な圧力が形成され得る。
トグルレバーシステムが伸ばされ、ひいてはその延在部において大きな力をプレス機械のフレームに伝達することができるようになると、ワークの最終的な変形加工が液圧式クッションの延伸に基づき行われ、このために液圧式クッションは、課題に合わせて例えば6つの液圧シリンダを有していてよい。
構造的な構成において想定されているのは、1つのトグルレバーシステムは、第1の端部において第1の回転軸を介してパンチに結合された1つのレバーを有しており、このレバーの第2の端部には、T字形のトグルレバーが一貫して延びる脚部の一方の端部において、第2の回転軸を介して結合されており、一貫して延びる脚部の他方の端部は、第3の回転軸を介して、フレームに固定された支持部に結合されており、この場合、3つの回転軸は、プレス機械の閉鎖状態ではパンチの運動方向に見て一線上に位置しており、トグルレバーの分岐脚部の自由端部は、第4の回転軸を介して接続レバーの一方の端部に接続されており、接続レバーの他方の端部は、第5の回転軸を介してピストンに接続されている点である。
さらに、プレス台の上方の支持部の高さが調節可能であると有利である、ということが判った。相応に形成された長いシリンダもしくはこのシリンダが高さ調節可能であることに関連して、様々な寸法のワークおよび型に対する簡単な適合が可能にされている。
改良においては、支持部が、特に台形ねじ山を備えた、パンチの運動方向に延在するねじ山付きスピンドルの自由端部に配置されている、ということが想定されていてよい。この場合、ねじ山付きスピンドルは、例えば2つのスタンドを結合しているフレームの上部帯材に、スピンドルナットにおいて高さ調節可能に固定されていると共に、例えばモータにより調節され得る。この場合は液圧式のロックが高さ調節を保障することができるようになっている。
トグルレバーシステムの幾何学形状は、まず第一にプレス機械の迅速な閉鎖に合わせられている。よって、第1の回転軸と第2の回転軸との間の間隔、および第2の回転軸と第3の回転軸との間の間隔は等しい、ということが想定されている。これにより、これらのレバー区分は、プレス機械が開くと二等辺三角形を形成することになる。これに相応して、プレス機械が閉じる際にも均等な荷重が生じるようになっている。
第2の回転軸と第4の回転軸とが、第3の回転軸を中心とした円軌道上に配置されている、という手段も、この目的に適うものであってよい。
トグルレバーシステムにより、パンチの液圧式クッションに均等に荷重をかけるためには、少なくとも3つのトグルレバーシステムがトグルレバーの内向きの分岐脚部でもって、場合により横断面円形の液圧式クッションの上方中央の円軌道上に均等に分散されて配置されており、トグルレバーの自由端部は、ピストンに固定された共通のプラットホームに接続レバーを介して結合されている、ということが想定されていてよい。
好適には、トグルレバーのそれぞれ相対する分岐脚部を備えてパンチの上方に配置された、少なくとも2つのトグルレバーシステムが設けられており、トグルレバーの分岐脚部の自由端部は、ピストンに固定された共通のプラットホームに接続レバーを介して結合されている。4つのトグルレバーシステムが想定されている場合、これらのトグルレバーシステムは、相並んで延在する2つの対で配置されることになる。
このような配置形式は、比較的大型の矩形の液圧式クッションにおいて用いられ、この場合、トグルレバーシステムは、液圧式クッションの角隅部に作用することになる。
トグルレバーシステムの配置形式に関係無く、プラットホームの下面からは複数のウェブが突出しており、これらのウェブには接続レバーが回動可能に接続されている、ということが想定されている。
トグルレバーが円形に配置されている場合には、ウェブは放射状に延びると共に、プラットホームの中心で交差する。4つのトグルレバーの場合には、2つの平行なウェブが設けられる。
さらに、伝達されるべき大きな力に関しては、レバーを2アームレバーにより形成する、ということが想定されていてよい。ただし好適には、結合されるべき第1の構成部材が、横断面で見て部分的にU字形の第2の構成部材の2つの舌片により囲まれ、両構成部材が、それぞれ整合する孔に挿入された回転軸としてのピンにより結合されていることに基づき、レバーと、支持部および/またはウェブとの間の結合部は、鉗子状に形成されている。
この場合、別の構造的な構成では、第1の構成部材の一方の端部が薄くされてピンを形成していると共に丸み部を有しており、薄くしたことによりピンに対して垂直な2つの平面が形成され、これらの平面に、プレス機械の閉鎖状態で第2の構成部材の丸み部を有する舌片の端面が載置され、プレス機械の開放または閉鎖、ひいてはこれに関連した各構成部材相互の変位に際して、舌片の丸み部は平面上で摺接転動し、ピンの丸み部はそれぞれ、舌片により形成された溝底部において摺接転動し、かつ/または丸み部は、ピストンに固定された面またはパンチに固定された面において摺接転動することが可能である。
このことは、プレス機械閉鎖時の力伝達が、軸を介して行われるのみならず、レバー相互の直接的な支持部を介しても行われる、という利点を有している。
本発明を、単に1つの実施例だけが概略的に図示されているに過ぎない図面に基づいて、より詳しく説明する。
本発明によるプレス機械の正面図である。 本発明によるプレス機械の側面図である。 本発明によるプレス機械を上から見た図である。 本発明によるプレス機械の等角投影図である。 個別化されたレバーの正面図である。 個別化されたレバーの側面図である。 個別化されたレバーの等角投影図である。 トグルレバーの等角投影図である。 トグルレバーの正面図である。 トグルレバーの側面図である。 変位されたトグルレバーシステムの正面図である。 プラットホームを上から見た図である。 プラットホームの第1の側面図である。 プラットホームの第2の側面図である。 開かれたプレス機械の正面図である。 プレス機械の閉鎖時に、ワークに上型がぶつかったところを示す図である。 ロックされたトグルレバーシステムと、引っ込められた液圧式クッションのインナボックスとを備えたプレス機械を示す図である。 変形加工過程終了後のプレス機械状態を示す図である。 液圧式クッションの側面図である。 液圧式クッションを上から見た図である。 液圧式クッションの端面図である。 液圧式クッションの等角投影図である。 液圧式クッションが最下位にあるときの正面図である。 液圧式クッションが最上位にあるときの正面図である。 上部帯材に対するねじ山付きスピンドルの接続部を概略的に示す図である。 トグルレバーシステムを部分的に示す図である。
図1〜図3には、本発明によるプレス機械1を3つの側から見た図が示されている。このプレス機械1自体は、2つのスタンド2,3と、これらのスタンド2,3を結合する、プレス機械フレームの上部帯材4とを備える一般的な門形構成形式である。
図1に示す、プレス機械1の閉鎖状態では、パンチ6の上型5がプレス台の下型7に向かって移動させられている。パンチ6の作動用に、上部帯材4内に固定された液圧シリンダ8が設けられており、液圧シリンダ8のピストン9が、ここでは同様に形成された4つのトグルレバーシステム10,11に作用する(図15〜図18参照)。
シリンダ8として、好適には極めて急速な行程運動用に設計された、比較的長い複動式シリンダが使用され、これにより、特にワークを熱間変形加工するために、トグルレバーシステム10,11を介して型5,7を迅速に閉鎖することができるようになっている。
パンチ6はさらに、2ボックス型の液圧式クッション14を有しており、液圧式クッション14の下面には、上型5が固定されている。図1には、延伸させられた液圧式クッション14が示されており、よって上型5はその最下位に位置している。
各トグルレバーシステム10,11は、第1のレバー15を有しており、第1のレバー15は、第1のここでは下端部16において、回転軸17を介して、パンチ6の液圧式クッション14に接続されている。
このためにはレバー15の第1の端部16がU字形の横断面になっていて(図5〜図7参照)、それぞれ整合する孔20,21を備えた2つの舌片18,19が、液圧式クッション14の上面から突出している、より大きな孔を有するピン22を囲むことができるようになっており、これにより、回転軸17として挿入されるピンを介して結合され得るようになっている(図11参照)。
レバー15の第2の端部23を、図8〜10に示すトグルレバー25と結合するために、この端部23は図6に示す側から見ると薄くされてピン32を形成していると共に、孔26を有している。ピン32は、トグルレバー25の一貫して延びる脚部29の2つの舌片27,28により囲まれ、これらの舌片27,28もやはり、それぞれ整合する孔30,31を有している。整合する各孔26,30,31に回転軸35として挿入されるピンにより、レバー15とトグルレバー25とは互いに枢着結合される。
フレームに固定的に接続するために、トグルレバー25の一貫して延びる脚部29の他方の端部34もやはり薄くされてピン36を形成していると共に、孔37を有している。ピン36は、支持部38の、それぞれ整合する孔を備えた2つの舌片により囲まれ、回転軸39としてのピンを介して結合が行われる。
トグルレバー25の分岐脚部40により、それぞれ整合する孔43,44を有する2つの舌片41,42が形成される。これらの舌片41,42は、対応する孔を有する接続レバー46のピン45を囲んでおり、回転軸47としてのピンを介して枢着結合が行われる。
トグルレバー25の分岐脚部40に接続された接続レバー46も、やはり上述したように2つの舌片でもってペンチ状又は鉗子状に、ピストンに固定されたプラットホーム49の下面から突出しているウェブ48を挟んでおり、このウェブ48と、回転軸50としてのピンを介して旋回可能に結合されている。
本実施例では、液圧式クッション14の上方に、トグルレバー25の相対する分岐脚部40でもって対を成して配置された4つのトグルレバーシステム10,11が設けられているため、共通のプラットホーム49(図12〜図14に再度図示)は、下面51から突出する2つの平行なウェブ48,52を有している。
複数のトグルレバーシステムが、トグルレバーの内向きの分岐脚部でもって、液圧式クッションの上方中央の円軌道上に均等に分散されて配置されている場合には、プラットホームの下面側で、複数のウェブが中心点において交差することになる。
ピストン9と液圧式クッション14との間の力伝達は、専ら回転軸17,35,39,47,50を介して行われるだけでなく、特に図11には、レバー15,25,46の各接続部が、端部側で正確に嵌合するように互いに合わされていることが示されている。
つまり例えば、トグルレバー25の舌片27,28の端面55,56は、レバー15の端面側の、ピン32に対して垂直な平面57,58に支持されている。図1に示した、閉じられた型5,7の位置から型開きのために旋回され得るようにするためには、舌片27,28の角隅部に、旋回時にレバー15の平面57,58上で摺接転動する丸み部59,60が設けられている。
他方では、レバー15の上端部23における端面61は、トグルレバー25の舌片27,28の間の溝底部62に支持されており、端面61は旋回用に、溝底部62上で摺接転動する丸み部63を備えている。
支持部38もしくは接続レバー46に対するトグルレバー25の結合も、同様に行われる。
同様のことが、ピン22に対するレバー15の下端部16の結合についても当てはまる。舌片18,19の端面64,65は、対応するように形成された液圧式クッション14の面66に支持されており、変向時には丸み部67,68に基づき、そこで摺接転動することができるようになっている。
同じことが、ウェブ48に対する接続レバー46の結合についても当てはまる。回転軸50を中心とした接続レバーの旋回を可能にする、舌片の端面の丸み部が、プラットホーム49の下面51において摺接転動するようになっている。
説明した結合形式はさらに、セルフロック式である、という利点を有している。伸ばされたレバーの配置(図1に図示)を越えてレバーをさらに変位させることは不可能である。つまり例えば接続レバー46は、その小幅側69がプラットホーム49の下面51に当接することによりロックする。同様にレバー15,25も、図1では右側に向かって分岐レバー40の方向にしか変位することができない。
トグルレバーシステム10,11の幾何学形状は、迅速な閉鎖運動に合わせて設計されている。図26には、トグルレバーシステム11において、レバー76の第1の回転軸75と第2の回転軸77との間の間隔aと、この回転軸77とトグルレバー79の第3の回転軸78との間の間隔aとは、同じ大きさである、ということが示されている。
さらに、第2の回転軸77と、トグルレバー79の分岐脚部81を接続レバー(図26には図示せず)に結合する第4の回転軸80とは、第3の回転軸78を中心とした円軌道r上に位置している。
さらに、3つの回転軸75,77,78は、型5,7が閉じられた場合には、1つの線b上に位置している。
様々な大きさのワークおよび型5,7に合わせるために、支持部38,85は高さ調節可能である(図23,24参照)。シリンダ8についても高さ調節が可能である、ということが考えられていてよいが、シリンダ8の行程が十分に大きな場合には、このような高さ調節の可能性は必須ではない。
支持部38,85の高さ調節を可能にするために、支持部38,85は、好適には台形ねじ山を備えて高さ調節可能に上部帯材4に保持された、ねじ山付きスピンドル86,87の自由端部に配置されている。
ねじ山付きスピンドル86,87は、図25では上部帯材4を囲んでいる図示の2つのスピンドルナット88,89内を案内されている。ねじ山付きスピンドル86の高さ調節は、2つのモータ90,91、例えば極めて正確に調節可能なステップモータにより行われる。
この実施例では4つのねじ山付きスピンドル86,87の同時調節に基づき、液圧式クッション14は、図23に示す下位から図24に示す上位へ移動可能であり、この場合、上位においてねじ山付きスピンドル86,87は、上部帯材4から上方に向かって突出している。
図25にはさらに、液圧式クッション14の閉鎖に際して変形加工方法終了時に生じる力が、伸ばされたトグルレバーシステム10,11において下側のスピンドルナット89だけを介して上部帯材4に導入される、ということが示されている。シリンダ8に荷重がかけられることはない。
図15には、ワーク95の上方で十分に縮められたトグルレバー10,11を備えるプレス機械1が示されている。よって液圧式クッション14は、ワーク95の上方の最上位に位置している。
液圧式クッション14は、内部にインナボックス97が案内されているアウタボックス96を有している(図19〜図22も参照)。案内に関しては図20に、アウタボックス96のここでは傾斜した内側角隅部98と、インナボックス97の傾斜した外側角隅部99とが示されている。
択一的または付加的に、別の案内条片および溝が設けられていてもよい。
液圧式クッション14のこの実施例では6つのシリンダ100が示されていて、アウタボックス96の蓋101とインナボックス97の底部102との間に配置されている。
変形加工過程の開始時には、シリンダ100は図15に示すように延伸させられている。よって上型5は、その最上位には位置していない。
ピストン9が降下し、これに伴ってトグルレバーシステム10,11が伸びるにつれ、図16に示すように変形加工過程の間は上型5がワーク95にぶつかることになる。
図17に示す、トグルレバーシステム10,11が液圧式クッション14を上部帯材4に対して直線的に支持する位置へ、トグルレバーシステム10,11がさらに伸びるにつれて、インナボックス97はアウタボックス96内へ引っ込められる。ピストン100に圧力が供給されることにより、インナボックス97が図18に示すように再び延伸させられ、変形加工過程が終了する。
1 プレス機械
2 スタンド
3 スタンド
4 上部帯材
5 上型
6 パンチ
7 下型
8 シリンダ
9 ピストン
10 トグルレバーシステム
11 トグルレバーシステム
14 液圧式クッション
15 レバー
16 端部
17 回転軸
18 舌片
19 舌片
20 孔
21 孔
22 ピン
23 端部
25 トグルレバー
26 孔
27 舌片
28 舌片
29 脚部
30 孔
31 孔
32 ピン
34 端部
35 回転軸
36 ピン
37 孔
38 支持部
39 回転軸
40 脚部
41 舌片
42 舌片
43 孔
44 孔
45 ピン
46 接続レバー
47 回転軸
48 ウェブ
49 プラットホーム
50 回転軸
51 下面
52 ウェブ
55 端面
56 端面
57 平面
58 平面
59 丸み部
60 丸み部
61 端面
62 溝底部
63 丸み部
64 端面
65 端面
66 面
67 丸み部
68 丸み部
69 小幅側
75 回転軸
76 レバー
77 回転軸
78 回転軸
79 トグルレバー
80 回転軸
81 脚部
85 支持部
86 ねじ山付きスピンドル
87 ねじ山付きスピンドル
88 スピンドルナット
89 スピンドルナット
90 モータ
91 モータ
95 ワーク
96 アウタボックス
97 インナボックス
98 内側角隅部
99 外側角隅部
100 シリンダ
101 蓋
102 底部

Claims (11)

  1. フレームに、可動のピストンを備えたシリンダの力によりプレス台に向かって直線運動で閉じるパンチを有するプレス機械を用いた変形加工方法において、
    前記プレス機械(1)の閉鎖時に、最初に前記ピストン(9)が少なくとも1つのトグルレバーシステム(10,11)に作用し、該トグルレバーシステム(10,11)が、前記ピストン(9)の運動方向に伸びかつ前記フレームに直線的に支持され、前記ピストン(9)に接続された、前記トグルレバーシステム(10,11)の接続レバー(46)がセルフロックされると、前記パンチ(6)の1つの2ボックス型の液圧式クッション(14)が閉鎖過程を終了させることを特徴とする、変形加工方法。
  2. 前記プレス機械(1)の閉鎖時に、最初は前記液圧式クッション(14)は延伸させられており、ワーク(95)にぶつかると前記液圧式クッション(14)は引っ込められ、前記少なくとも1つのトグルレバーシステム(10,11)が伸びた後で再び延伸した前記液圧式クッション(14)が、変形加工過程を終了させる、請求項1記載の方法。
  3. フレームに、可動のピストンを備えたシリンダの力によりプレス台に向かって直線運動で閉じるパンチを有するプレス機械において、
    前記パンチ(6)は、少なくとも2つの同様に形成されたトグルレバーシステム(10,11)を介して前記フレームに固定的に結合されており、
    前記トグルレバーシステム(10,11)の接続レバー(46)は、ピストン(9)の下面側で旋回し、前記トグルレバーシステム(10,11)が伸ばされた場合に、下面(51)に当接することによりロックし、
    記パンチ(6)は1つの2ボックス型の液圧式クッション(14)を有していることを特徴とする、プレス機械。
  4. 1つのトグルレバーシステム(10)は、第1の端部(16)において第1の回転軸(17)を介して前記パンチ(6)に結合された1つのレバー(15)を有しており、該レバー(15)の第2の端部(23)には、T字形のトグルレバー(25)が、一貫して延びる脚部(29)の一方の端部において、第2の回転軸(35)を介して結合されており、前記一貫して延びる脚部(29)の他方の端部は、第3の回転軸(39)を介して、前記フレームに固定された支持部(38)に結合されており、3つの前記回転軸(17,35,39)は、当該プレス機械(1)の閉鎖状態では前記パンチ(6)の運動方向に見て一線上に位置しており、前記トグルレバー(25)の分岐脚部(40)の自由端部は、第4の回転軸(46)を介して前記接続レバー(46)の一方の端部に接続されており、前記接続レバー(46)の他方の端部は、第5の回転軸(50)を介して前記ピストン(9)に接続されている、請求項3記載のプレス機械。
  5. 前記プレス台の上方の前記支持部(38)の高さは調節可能である、請求項4記載のプレス機械。
  6. 前記支持部(38,85)は、前記パンチ(6)の運動方向に延在するねじ山付きスピンドル(87,88)の自由端部に配置されている、請求項4または5記載のプレス機械。
  7. 少なくとも3つのトグルレバーシステムが、前記トグルレバーの内向きの前記分岐脚部でもって、前記パンチの上方中央の円軌道上に均等に分散されて配置されており、前記トグルレバーの前記自由端部は、前記ピストンに固定された共通のプラットホームに前記接続レバーを介して結合されている、請求項から6までのいずれか1項載のプレス機械。
  8. 前記トグルレバー(25,79)のそれぞれ相対する前記分岐脚部(40,81)を備えて前記パンチ(6)の上方に配置された、少なくとも2つのトグルレバーシステム(10,11)が設けられており、前記トグルレバー(25,79)の前記分岐脚部(40,81)の前記自由端部は、前記ピストンに固定された共通のプラットホーム(49)に前記接続レバー(46)を介して結合されている、請求項から7までのいずれか1項載のプレス機械。
  9. 前記プラットホーム(49)の下面からは複数のウェブ(48,52)が突出しており、これらのウェブ(48,52)には前記接続レバー(46)が回動可能に接続されている、請求項7または8記載のプレス機械。
  10. 結合されるべき第1の構成部材(レバー15)が、横断面で見て部分的にU字形の第2の構成部材(トグルレバー25)の2つの舌片(27,28)により囲まれ、両前記構成部材が、それぞれ整合する孔(26,30,31)に挿入された回転軸(35)としてのピンにより結合されていることに基づき、前記レバーと、前記支持部および/または前記ウェブとの間の結合部は、鉗子状に形成されている、請求項記載のプレス機械。
  11. 前記第1の構成部材(レバー15)の一方の端部が薄くされてピン(32)を形成していると共に丸み部(63)を有しており、薄くしたことにより前記ピン(32)に対して垂直な2つの平面(57,58)が形成され、これらの平面(57,58)に、当該プレス機械(1)の閉鎖状態で前記第2の構成部材(トグルレバー25)の丸み部(59,60)を有する前記舌片(27,28)の端面(55,56)が載置され、当該プレス機械(1)の開放または閉鎖、ひいてはこれに関連した各前記構成部材相互の変位に際して、前記舌片(27,28)の前記丸み部(59,60)は前記平面(57,58)上で摺接転動し、前記ピン(32)の前記丸み部(63)はそれぞれ、前記舌片(27,28)により形成された溝底部(62)において摺接転動し、かつ/または前記丸み部は、ピストンに固定された面またはパンチに固定された面において摺接転動する、請求項10記載のプレス機械。
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