JP6763961B2 - 部品装着機 - Google Patents

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Description

本発明は、部品装着機に関する。
特許文献1には、一対の保持爪によって電気部品を把持し、把持した電気部品を搬送する電気部品保持装置が開示されている。
特開2009−200532号公報
上記した特許文献1に記載の技術において、電気部品保持装置は、部品を搬送する際に、一対の保持爪による部品の把持状態に変化があったとしても、その変化を検知することができない。
本発明は、部品の把持状態の変化を検知することができる部品装着機を提供することを目的とする。
本発明の部品装着機は、供給された部品を保持し、搬送された基板に前記部品を装着する部品移載装置と、前記部品移載装置の制御を行う移載制御装置と、を備える。前記部品移載装置は、互いに近接する方向へ移動することにより前記部品を把持する一対の把持部と、前記一対の把持部を移動させる駆動モータと、前記駆動モータの回転角又は前記一対の把持部の位置を検出する検出器と、前記検出器の検出信号と前記移載制御装置からの位置指令信号とに基づき、前記駆動モータの位置フィードバック制御を行うモータ制御部と、を備える。前記移載制御装置は、前記モータ制御部から前記駆動モータへ与える指令トルクの値を監視するトルク監視部と、前記一対の把持部が前記部品を把持している状態において、前記トルク監視部により監視される前記指令トルクが第一閾値よりも小さな値に低下した場合に、前記部品の把持状態に変化があったと判定する把持状態判定部と、を備える。
本発明の部品装着機によれば、移載制御装置は、指令トルクを監視することにより、一対の把持部による部品の把持状態に変化があったことを検知できる。よって、部品装着機は、部品の装着作業時に発生した不具合を早期に発見することができる。
本発明の一実施形態における部品装着機を上面図である。 Y軸方向から見た部品装着機の側面図である。 部品装着機のブロック図である。 モータ制御部により実行される駆動モータ制御処理を示すフローチャートである。 移載制御装置により実行される把持状態監視処理を示すフローチャートである。 一対の把持部の間隔と指令トルクとの関係性を示すグラフであり、把持状態にある部品が落下した際の一対の把持部の間隔及び指令トルクの変化を示す。 一対の把持部の間隔と指令トルクとの関係性を示すグラフであり、把持状態にある部品が破損した際の一対の把持部の間隔及び指令トルクの変化を示す。
(1.部品装着機1の構成)
以下、本発明に係る部品装着機を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図1及び図2を参照して、部品装着機1の構成を説明する。図1に示すように、部品装着機1は、基板搬送装置10と、部品供給装置20と、部品移載装置30と、移載制御装置100と、を主に備える。なお、図1及び図2において、基板Kが搬送される方向をX軸方向、X軸に直交する水平方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向に垂直な鉛直方向をZ軸方向とする。
一対のガイドレール11と、一対のコンベアベルト12と、クランプ装置13とを備える。ガイドレール11は、X軸方向へ延びる部材であり、一対のガイドレール11は、互いに平行に配置される。コンベアベルト12は、基板Kを載置可能な無端状の部材であり、一対のコンベアベルト12は、ガイドレール11の互いに向かい合う内側に輪転可能に設けられる。クランプ装置13は、一対のガイドレール11の間であって、X軸方向における中央部分に設定された部品装着位置の下方に配置される。基板Kは、一対のガイドレール11によって案内されつつ、一対のコンベアベルト12により部品装着位置まで搬送された後、クランプ装置13により部品装着位置に位置決め固定され、部品Pの装着が完了した基板Kは、部品装着機1の機外へ搬出される。
部品供給装置20は、フィーダ21と、パレット22とを備える。フィーダ21は、その後部(図1下側)にリールRを交換可能に保持する。リールRには、複数の部品Pを収容したキャリアテープが巻回される。パレット22は、略矩形状に形成される。パレット22の上面には、Y軸方向に延びる複数のスロット23が形成される。それら複数のスロット23が形成される位置には、フィーダ21が着脱可能に装着される。部品供給装置20は、リールRからキャリアテープを所定のピッチで引き出し、部品Pをフィーダ21の前方(図1上側)へ順次、送り込む。
部品移載装置30は、一対のガイド部材31と、Y軸スライダ32と、X軸スライダ33と、昇降部材34と、回転部材35とを主に備える。一対のガイド部材31は、部品装着機1の基台1aのX軸方向両側においてY軸方向に沿って固定される。Y軸スライダ32は、X軸方向に延びる長尺の部材であり、一対のガイド部材31に対してY軸方向へ移動可能に支持される。X軸スライダ33は、Y軸スライダ32に対してX軸方向へ移動可能に支持される。昇降部材34は、X軸スライダ33に対し、Z軸方向へ移動可能に支持される。回転部材35は、昇降部材34の底面においてZ軸に平行な軸まわりに回転可能に支持される。回転部材35の底面には、部品供給装置20により供給された部品Pを把持する部品把持装置40が設けられている。
部品把持装置40は、本体部41と、送りねじ軸42と、駆動モータ43と、一対の把持部44a,44bと、を主に備える。本体部41は、水平方向へ延びる長尺の部材である。送りねじ軸42は、本体部41に収納される棒状の部材である。送りねじ軸42には、長手方向一方側(図2右側)に位置する送りねじ軸42の外周面には右ねじ42aが、長手方向他方側(図2左側)に位置する送りねじ軸42の外周面には左ねじ42bが、それぞれ形成されている。駆動モータ43は、送りねじ軸42の長手方向一端側に設けられ、送りねじ軸42を回転駆動する。
一対の把持部44a,44bは、本体部41から下方へ突出するように設けられる。一方の把持部44aは、右ねじ42aに対して、他方の把持部44bは、左ねじ42bに対して、それぞれ移動可能に装着される。一対の把持部44a,44bは、送りねじ軸42が駆動モータ43に駆動されて回転することにより、互いに近接又は離間する方向へ移動する。
図3に示すように、部品移載装置30は、検出器45と、モータ制御部46とを更に備える。検出器45は、駆動モータ43の回転角を検出するエンコーダであり、エンコーダによって駆動モータ43の回転角を検出することにより、一対の把持部44a,44bの位置を把握する。モータ制御部46は、検出器45の検出信号と移載制御装置100からの位置指令信号とに基づき、駆動モータ43の位置フィードバック制御を行う。一対の把持部44a,44bは、駆動モータ43の位置フィードバック制御により、移載制御装置100から指令された目標位置に到達するように移動する。
また、モータ制御部46は、トルク算出部47と、上限トルク記憶部48と、指令トルク設定部49とを備える。トルク算出部47は、検出器45から受信するフィードバック信号と、移載制御装置100から受信する位置指令信号とに基づき、一対の把持部44a,44bを目標位置に到達させるために必要となるトルクを算出する。具体的には、トルク算出部47は、検出器45から受信するフィードバック信号により示される一対の把持部44a,44bの現在位置と、移載制御装置100から受信する位置指令信号により示される目標位置との偏差に基づき、必要となるトルクの算出を行う。
上限トルク記憶部48は、モータ制御部46から駆動モータ43へ与える指令トルクの上限値(以下「トルク上限値」と称す)を記憶する。トルク上限値は、一対の把持部44a,44bにより把持しようとする部品Pの強度に応じて設定される。指令トルク設定部49は、モータ制御部46から駆動モータ43に与える指令トルクを設定する。指令トルク設定部49は、トルク算出部47により算出された算出トルクの値がトルク上限値以下であれば、算出トルクの値を指令トルクに設定する。一方、算出トルクの値がトルク上限値を超えた場合に、モータ制御部46は、指令トルクがトルク上限値と一致するように、指令トルクを補正する。
ここで、移載制御装置100から受信する位置指令信号に基づく目標位置における一対の把持部44a,44bの間隔は、部品Pの把持状態における一対の把持部44a,44bの間隔よりも小さな寸法に設定される。これにより、部品Pは、一対の把持部44a,44bにより確実に把持される。その一方、一対の把持部44a,44bから部品Pに対して過大な把持力が加わると、その把持力によって部品Pが破損するおそれがある。そこで、モータ制御部46は、算出トルクの値がトルク上限値を超えた場合に、指令トルクの値をトルク上限値に補正する。これにより、一対の把持部44a,44bに把持された部品Pが、一対の把持部44a,44bの把持力により破損することを抑制できる。
移載制御装置100は、部品移載装置30の全般的な制御を行う。移載制御装置100は、ホストコンピュータHCに通信可能に接続され、ホストコンピュータHCからの指示に応じて部品移載装置30の制御を行う。なお、ホストコンピュータHCには、基板搬送装置10の制御を行う基板制御装置(図示せず)や部品供給装置20の制御を行う供給制御装置(図示せず)等が通信可能に接続される。基板制御装置及び供給制御装置は、ホストコンピュータHCからの指示に応じて、基板搬送装置10又は部品供給装置20の制御を行う。
移載制御装置100は、位置指令部110と、トルク監視部120と、把持状態判定部130と、把持フラグ140と、第一閾値記憶部150と、第二閾値記憶部160と、を主に備える。位置指令部110は、ホストコンピュータHCからの指令に基づいて、トルク算出部47に位置指令信号を送信する。トルク監視部120は、指令トルク設定部49により設定された指令トルクの値を監視する。把持状態判定部130は、トルク監視部120が監視する指令トルクに基づき、一対の把持部44a,44bによる部品Pの把持状態に変化があったか否かの判定を行う。
把持フラグ140は、一対の把持部44a,44bが部品Pを把持しているか否かを示すフラグである。一対の把持部44a,44bが部品Pを把持しているとき、把持フラグ140がONとなり、一対の把持部44a,44bが部品Pを把持していないとき、把持フラグ140がOFFとなる。第一閾値記憶部150は、トルク上限値よりも小さなトルク値である第一閾値Th1を記憶し、第二閾値記憶部160は、第一閾値Th1よりも小さなトルク値である第二閾値Th2を記憶する。
(2.駆動モータ制御処理)
次に、図4に示すフローチャートを参照して、モータ制御部46により実行される駆動モータ制御処理について説明する。駆動モータ制御処理は、一対の把持部44a,44bにより部品Pを把持し、把持した部品Pを搬送して基板Kに装着する際に実行される。
図4に示すように、駆動モータ制御処理では、まず、一対の把持部44a,44bが、部品Pの把持位置に到達したか否かを判定する(S1)。モータ制御部46は、一対の把持部44a,44bが、部品Pの把持位置に到達していなければ(S1:No)、S1の処理を繰り返し実行する。一方、一対の把持部44a,44bが把持位置に到達すると(S1:Yes)、モータ制御部46は、一対の把持部44a,44bが互いに近接するように、駆動モータ43を駆動制御する(S2)。
S2の処理後、トルク算出部47により算出される算出トルクがトルク上限値を超えたか否かを判定する(S3)。そして、算出トルクがトルク上限値以下であれば(S3:No)、指令トルク設定部49は、算出トルクの値を指令トルクに設定し(S4)、モータ制御部46は、設定された指令トルクを駆動モータ43に与える。モータ制御部46は、S4の処理が終了した後、S3の処理に戻る。これに対し、S3の処理において、算出トルクがトルク上限値を超えた場合(S3:Yes)、指令トルク設定部49は、指令トルクがトルク上限値に一致するように指令トルクを補正し(S5)、補正された指令トルクを駆動モータ43に与える。また、モータ制御部46は、部品Pが一対の把持部44a,44bに把持された状態にあると判断し、把持フラグ140をONに切り替える(S6)。
S7の処理において、モータ制御部46は、一対の把持部44a,44bが、基板Kに対する部品Pの装着位置に到達したか否かを判定する(S7)。モータ制御部46は、装着位置に到達していなければ(S7:No)、S7の処理を繰り返し実行する。一方、モータ制御部46は、一対の把持部44a,44bが装着位置に到達したとき(S7:Yes)、把持フラグ140をOFFに切り替え(S8)、一対の把持部44a,44bが互いに離間するように、駆動モータ43を駆動制御し(S9)、本処理を終了する。
(3.把持状態制御処理)
次に、図5から図7を参照し、移載制御装置100により実行される把持状態監視処理について説明する。把持状態監視処理は、一対の把持部44a,44bに部品Pが把持された状態にあるときに実行される処理である。
図5に示すように、把持状態監視処理において、移載制御装置100は、まず、把持フラグ140がONであるか否かを判定する(S11)。そして、把持フラグ140がOFFであれば(S11:No)、移載制御装置100は、一対の把持部44a,44bが部品Pを把持していないと判断できるので、そのまま本処理を終了する。これに対し、把持フラグ140がONであれば(S11:Yes)、移載制御装置100は、続いて、指令トルクが第一閾値Th1よりも小さな値に低下したか否かを判定する(S12)。
S12の処理において、指令トルクが第一閾値Th1以上であれば(S12:No)、一対の把持部44a,44bによる部品Pの把持状態に変化がなく、移載制御装置100は、部品Pが一対の把持部44a,44bに対して適切に把持された状態にあると判定する。従って、移載制御装置100は、そのまま本処理を終了する。
一方、指令トルクが第一閾値Th1よりも小さな値に低下した場合に(S12:Yes)、移載制御装置100は、一対の把持部44a,44bによる部品Pの把持状態に変化があったと判定し、S13の処理へ移行する。
ここで、図6及び図7に示すように、一対の把持部44a,44bの間隔が部品Pの幅寸法と同等になるまで一対の把持部44a,44bが近づくと、一対の把持部44a,44bは、部品Pに接触し、指令トルクが増加し始める。その後、指令トルクがトルク上限値に到達すると、指令トルクの値が一定となる。そして、一対の把持部44a,44bによる部品Pの把持状態に不具合が発生しなければ、一対の把持部44a,44bが装着位置に到達するまで、指令トルクがトルク上限値に一致した状態が継続される。
これに対し、図6に示すように、一対の把持部44a,44bに把持された部品Pが落下すると、指令トルクは、第二閾値Th2よりも小さな値に低下する。そこで、把持状態監視処理において、移載制御装置100は、指令トルクが第二閾値Th2を下回った場合に、部品Pが落下したと判定する。なお、部品Pが落下することにより、一対の把持部44a,44bは、移載制御装置100からの位置指令信号に基づく目標位置まで到達し、一対の把持部44a,44bの移動が停止する。
このように、部品装着機1において、移載制御装置100は、一対の把持部44a,44bが互いに接触した場合に部品Pが落下したと判断する場合と比べて、部品Pの落下を早期に判定することができる。
また、部品Pを搬送する過程で一対の把持部44a,44bに把持された部品Pが破損し、部品Pの幅寸法が小さくなると、指令トルクは低下する。しかしながら、部品Pの破損状況によっては、一対の把持部44a,44bの間隔が近づくことにより、破損した部品Pが一対の把持部44a,44bに把持された状態を維持できる場合がある。
そこで、図7に示すように、移載制御装置100は、把持状態監視処理において、トルク上限値まで到達した指令トルクが、第一閾値Th1よりも小さな値まで低下した後、第二閾値Th2まで到達せずに第一閾値Th1まで再度上昇した場合に、部品Pに破損が生じたと判定する。これにより、移載制御装置100は、基板Kに装着される前に、部品Pの破損を検知することができるので、破損した部品Pが基板Kに装着されることを回避できる。
図5に戻り、把持状態監視処理の説明を続ける。S13の処理では、指令トルクが第二閾値Th2に到達したか否かを判定する(S13)。そして、指令トルクが第二閾値Th2に到達した場合に(S13:Yes)、移載制御装置100は、部品Pが落下したと判定し(S14)、本処理を終了する。そして、移載制御装置100は、部品Pが落下した際に備えたプログラムを実行する等の対処を行う。
一方、S13の処理において、指令トルクが第二閾値Th2に到達していなければ(S13:No)、続いて、指令トルクが第一閾値Th1まで再度上昇したか否かを判定する(S15)。そして、指令トルクが第一閾値Th1まで上昇した場合(S15:Yes)、移載制御装置100は、部品Pが破損したと判定し(S16)、本処理を終了する。この場合、移載制御装置100は、把持状態にある部品Pを不良品とみなして廃棄し、新たな部品Pの把持動作を再度実行する等の対処を行う。
また、S15の処理において、指令トルクが第一閾値Th1に到達していなければ(S15:No)、S11の処理に戻る。このように、把持状態監視処理では、S12の処理において、一対の把持部44a,44bに把持された部品Pの把持状態に変化があると判定した場合に、移載制御装置100は、指令トルクの変化を監視する。従って、移載制御装置100は、部品Pに発生した不具合の内容を把握することができる。また、移載制御装置100は、部品Pに発生した不具合に対して適切な措置を講じることができる。
以上説明したように、部品装着機1において、移載制御装置100は、一対の把持部44a,44bに把持された部品Pの把持状態を監視することにより、部品Pの把持状態に変化があったことを検知できる。よって、部品装着機1は、部品Pの装着作業時に発生した不具合を早期に発見することができる。
また、モータ制御部46は、算出トルクがトルク上限値を超えたときに、指令トルクをトルク上限値に補正する。よって、一対の把持部44a,44bが部品Pに接触してから一定時間経過すると、一定の指令トルクが駆動モータ43に与えられる。この場合、部品Pを把持しているときに駆動モータ43に与える指令トルクに波がある場合と比べて、第一閾値Th1として、トルク上限値に近い値を設定できる。その結果、移載制御装置100は、指令トルクの変化を早期に検知し、部品Pの把持状態に変化があったことを早期に発見することができる。
(4.その他)
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。
例えば、上記実施形態では、検出器45としてエンコーダを利用し、エンコーダによって駆動モータ43の回転角を検出することにより、一対の把持部44a,44bの位置を把握する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、エンコーダの代わりにリニアスケールを利用し、リニアスケールによって一対の把持部44a,44bの位置を検出してもよい。
また、上記実施形態では、指令トルクが、トルク上限値から第一閾値Th1よりも小さな値まで低下した後、第二閾値Th2まで到達せずに第一閾値Th1まで到達した場合に、部品Pが破損したと判定する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、第一閾値Th1よりも小さな値まで低下した後、指令トルクがトルク上限値まで到達した場合に、或いは、第二閾値Th2よりも大きな値であって、第一閾値Th1及びトルク上限値とは異なる第三閾値に指令トルクが到達した場合に、移載制御装置100が、部品Pが破損したと判定するように設定してもよい。
(5.効果)
以上説明したように、本発明における部品装着機1は、供給された部品Pを保持し、搬送された基板Kに部品Pを装着する部品移載装置30と、部品移載装置30の制御を行う移載制御装置100と、を備える。部品移載装置30は、互いに近接する方向へ移動することにより部品Pを把持する一対の把持部44a,44bと、一対の把持部44a,44bを移動させる駆動モータ43と、駆動モータ43の回転角又は一対の把持部44a,44bの位置を検出する検出器45と、検出器45の検出信号と移載制御装置100からの位置指令信号とに基づき、駆動モータ43の位置フィードバック制御を行うモータ制御部46と、を備える。
移載制御装置100は、モータ制御部46から駆動モータ43へ与える指令トルクの値を監視するトルク監視部120と、一対の把持部44a,44bが部品Pを把持している状態において、トルク監視部120により監視される指令トルクが第一閾値Th1よりも小さな値に低下した場合に、部品Pの把持状態に変化があったと判定する把持状態判定部130と、を備える。
この部品装着機1によれば、移載制御装置100は、指令トルクを監視することにより、一対の把持部44a,44bによる部品Pの把持状態に変化があったことを検知できる。よって、部品装着機1は、部品Pの装着作業時に発生した不具合を早期に発見することができる。
上記した部品装着機1において、モータ制御部46は、位置フィードバック制御に基づく指令トルクが部品Pの強度に応じて設定されたトルク上限値を超える場合に、トルク上限値に補正された指令トルクを駆動モータ43に与える。一対の把持部44a,44bが部品Pを把持している状態において、駆動モータ43に与えられる指令トルクは、トルク上限値に一致する。把持状態判定部130は、指令トルクがトルク上限値から第一閾値Th1よりも小さな値に低下した場合に、部品Pの把持状態に変化があったと判定する。
この部品装着機1によれば、モータ制御部46は、位置フィードバック制御に基づく指令トルク(算出トルク)がトルク上限値を超える場合に、トルク上限値に補正された指令トルクを駆動モータ43に与える。よって、部品装着機1は、一対の把持部44a,44bに把持された部品Pが、一対の把持部44a,44bの把持力により破損することを抑制できる。また、把持状態判定部130は、指令トルクがトルク上限値から第一閾値Th1よりも小さな値に低下した場合に、部品Pの把持状態に変化があったと判定するので、移載制御装置100は、部品Pの把持状態の変化を早期に発見することができる。
上記した部品装着機1において、位置指令信号に基づく目標位置における一対の把持部44a,44bの間隔は、部品Pの把持状態における一対の把持部44a,44bの間隔よりも小さな寸法に設定される。この部品装着機1によれば、部品移載装置30は、一対の把持部44a,44bにより部品Pを確実に把持することができる。
上記した部品装着機1において、移載制御装置100は、トルク監視部120により監視される指令トルクの値が、第一閾値Th1よりも値の小さな第二閾値Th2まで到達した場合に、一対の把持部44a,44bに把持されていた部品Pが落下したと判定する。この部品装着機1によれば、移載制御装置100は、一対の把持部44a,44bに把持されていた部品Pが落下したことを早期に発見することができる。
上記した部品装着機1において、移載制御装置100は、トルク監視部120により監視される指令トルクの値が、第一閾値Th1よりも小さな値まで低下した後、第二閾値Th2まで到達せずに再度上昇した場合に、一対の把持部44a,44bに把持されている部品Pに破損が生じたと判定する。この部品装着機1によれば、移載制御装置100は、一対の把持部44a,44bに把持されていた部品Pが破損したことを早期に発見することができる。
1:部品装着機、 30:部品移載装置、 43:駆動モータ、 44a,44b:把持部、 45:検出器、 46:モータ制御部、 100:移載制御装置、 120:トルク監視部、 130:把持状態判定部、 K:基板、 P:部品、 Th1:第一閾値、 Th2:第二閾値

Claims (5)

  1. 供給された部品を保持し、搬送された基板に前記部品を装着する部品移載装置と、
    前記部品移載装置の制御を行う移載制御装置と、を備え、
    前記部品移載装置は、
    互いに近接する方向へ移動することにより前記部品を把持する一対の把持部と、
    前記一対の把持部を移動させる駆動モータと、
    前記駆動モータの回転角又は前記一対の把持部の位置を検出する検出器と、
    前記検出器の検出信号と前記移載制御装置からの位置指令信号とに基づき、前記駆動モータの位置フィードバック制御を行うモータ制御部と、
    を備え、
    前記移載制御装置は、
    前記モータ制御部から前記駆動モータへ与える指令トルクの値を監視するトルク監視部と、
    前記一対の把持部が前記部品を把持している状態において、前記トルク監視部により監視される前記指令トルクが第一閾値よりも小さな値に低下した場合に、前記部品の把持状態に変化があったと判定する把持状態判定部と、
    を備える、部品装着機。
  2. 前記モータ制御部は、前記位置フィードバック制御に基づく前記指令トルクが前記部品の強度に応じて設定されたトルク上限値を超える場合に、前記トルク上限値に補正された前記指令トルクを前記駆動モータに与え、
    前記一対の把持部が前記部品を把持している状態において、前記駆動モータに与えられる前記指令トルクは、前記トルク上限値に一致し、
    前記把持状態判定部は、前記指令トルクが前記トルク上限値から前記第一閾値よりも小さな値に低下した場合に、前記部品の把持状態に変化があったと判定する、請求項1に記載の部品装着機。
  3. 前記位置指令信号に基づく目標位置における前記一対の把持部の間隔は、前記部品の把持状態における前記一対の把持部の間隔よりも小さな寸法に設定される、請求項2に記載の部品装着機。
  4. 前記移載制御装置は、前記トルク監視部により監視される前記指令トルクの値が、前記第一閾値よりも値の小さな第二閾値まで到達した場合に、前記一対の把持部に把持されていた前記部品が落下したと判定する、請求項1−3の何れか一項に記載の部品装着機。
  5. 前記移載制御装置は、前記トルク監視部により監視される前記指令トルクの値が、前記第一閾値よりも小さな値まで低下した後、前記第二閾値まで到達せずに再度上昇した場合に、前記一対の把持部に把持されている前記部品に破損が生じたと判定する、請求項4に記載の部品装着機。
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