JP6827178B2 - Welding torch - Google Patents

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Description

本開示は溶接トーチに関し、特にワイヤを送給するためのワイヤ送給装置が組み込まれた溶接トーチに関する。 The present disclosure relates to a welding torch, particularly to a welding torch incorporating a wire feeding device for feeding wires.

ワイヤを送給するためのワイヤ送給装置が組み込まれた溶接トーチが開示され、溶接トーチに供給されるシールドガスを冷却媒体として、ワイヤ送給用のモータを冷却する構成が開示されている(例えば特許文献1参照)。 A welding torch incorporating a wire feeding device for feeding wires is disclosed, and a configuration for cooling a motor for feeding wires is disclosed using a shield gas supplied to the welding torch as a cooling medium. For example, see Patent Document 1).

一方、パルス溶接と短絡溶接とを交互に繰り返して行う消耗電極式のアーク溶接の制御において、短絡溶接期間に周期的にワイヤの正送と逆送を繰り返し、溶接電流がパルス期間の終了直前のベース電流より小さい時点でワイヤの正送を開始することで、スパッタの発生を抑制し、安定した溶接が実現できることが知られている。そして正送と逆送の周期を短時間にすることで、さらなる実溶接速度の高速化やスパッタ発生の抑制が実現できることも知られている(例えば特許文献2参照)。 On the other hand, in the control of consumable electrode type arc welding in which pulse welding and short-circuit welding are alternately repeated, the normal and reverse wires are periodically repeated during the short-circuit welding period, and the welding current is immediately before the end of the pulse period. It is known that by starting the normal feeding of the wire when the current is smaller than the base current, the generation of spatter can be suppressed and stable welding can be realized. It is also known that by shortening the cycle of forward feed and reverse feed, the actual welding speed can be further increased and the generation of spatter can be suppressed (see, for example, Patent Document 2).

特開2016−129465号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-129465 国際公開第2016/075871号International Publication No. 2016/075871

ワイヤの正送と逆送を高速で行うと、ワイヤの摩耗が激しくなり摩耗粉量が増加する。ワイヤの摩耗粉は電流が流れる部品から流れてはいけない部品(モータ等)への地絡や絶縁部品のトラッキング要因となり焼損を引き起こす場合があるため、この摩耗粉を除去することが必要となる。一方でワイヤ送給用のモータを冷却する必要がある。 When the forward and reverse wires are fed at high speed, the wire wears severely and the amount of abrasion powder increases. It is necessary to remove the wear debris from the wire because it may cause a ground fault from a part through which an electric current flows to a part (motor, etc.) that should not flow, or a tracking factor of an insulating part, which may cause burning. On the other hand, it is necessary to cool the motor for wire feeding.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータを冷却しつつ、かつワイヤの磨耗粉を除去もすることができる溶接トーチを提供するものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a welding torch capable of cooling a motor and also removing abrasion powder of a wire.

前記課題を解決するために、本発明の溶接トーチは、ワイヤーを送給するための送給部品やモータを備えたフィードユニットと、モータを覆うように設けられたモータホルダと、トーチボディを備え、モータホルダは、モータの側面を冷却する第1冷却部と、モータの他の側面を冷却する第2冷却部を備え、第1冷却部は冷却流体の第1流入口と、第1流出口と、それらをつなぐ第1流通路を有し、第2冷却部は冷却流体の第2流入口と、第2流出口と、それらをつなぐ第2流通路を有し、第1流出口と前記第2流入口は接続されており、第2流出口はフィードユニット内部に位置する第3流入口に接続され、第3流入口は送給部品より下方に設けられた流体出口につながる構成である。 In order to solve the above problems, the welding torch of the present invention includes a feed unit provided with a feeding component and a motor for feeding wires, a motor holder provided so as to cover the motor, and a torch body. The motor holder includes a first cooling unit that cools the side surface of the motor and a second cooling unit that cools the other side surface of the motor, and the first cooling unit has a first inflow port and a first outflow port of the cooling fluid. The second cooling unit has a second inlet of the cooling fluid, a second outlet, and a second flow passage connecting them, and the first outlet and the above. The second inflow port is connected, the second inflow port is connected to the third inflow port located inside the feed unit, and the third inflow port is connected to the fluid outlet provided below the feed component. ..

そして冷却流体は、第1冷却部と第2冷却部を流れてモータを冷却した後、流体出口から送給部品の近傍に向けて流出する構成である。 The cooling fluid flows through the first cooling unit and the second cooling unit to cool the motor, and then flows out from the fluid outlet toward the vicinity of the feeding component.

本発明の溶接トーチは、モータを冷却しつつ、かつワイヤの磨耗粉の除去もすることができる。 The welding torch of the present invention can cool the motor and also remove wear debris from the wire.

本発明の実施の形態における溶接トーチ全体の外観図External view of the entire welding torch according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における溶接トーチのモータホルダの上面図Top view of the motor holder of the welding torch according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における溶接トーチのモータホルダの側面図(図2の矢視A)Side view of the motor holder of the welding torch according to the embodiment of the present invention (arrow view A in FIG. 2). 本発明の実施の形態における溶接トーチのモータホルダの他方の側面図(図2の矢視B)Another side view of the motor holder of the welding torch according to the embodiment of the present invention (arrow view B in FIG. 2). 図2におけるCC断面図CC sectional view in FIG. 図5におけるDD断面図DD sectional view in FIG. 図2におけるEE断面図EE sectional view in FIG. 図1におけるフィードユニットのカバーを外した状態の部分外観図Partial external view of the feed unit in FIG. 1 with the cover removed. 図8における矢視Cの図Figure of arrow C in FIG.

本発明の実施の形態にについて、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は溶接トーチ全体の概観図である。溶接トーチは、モータ5(図5等参照)を覆うモータホルダ1と、モータ5により溶接用のワイヤ203をトーチボディ3の先端から送出する機構を備えたフィードユニット2からなる。モータ5はフィードユニット2に絶縁部品を介して固定される。モータホルダ1はトーチホルダ4を介して溶接ロボットのマニュピレータ先端(図示せず)に接続されるようになっている。 FIG. 1 is an overview view of the entire welding torch. The welding torch includes a motor holder 1 that covers the motor 5 (see FIG. 5 and the like), and a feed unit 2 that has a mechanism for sending a welding wire 203 from the tip of the torch body 3 by the motor 5. The motor 5 is fixed to the feed unit 2 via an insulating component. The motor holder 1 is connected to the tip of the manipulator (not shown) of the welding robot via the torch holder 4.

図2は、フィードユニット2およびトーチボディ3を取り外した状態のモータホルダ1(モータ含む)の上面図である。図3はそのモータホルダ1の側面図(図2の矢視A)で、図4はそのモータホルダ1の他方の側面図(図2の矢視B)である。 FIG. 2 is a top view of the motor holder 1 (including the motor) with the feed unit 2 and the torch body 3 removed. FIG. 3 is a side view of the motor holder 1 (arrow view A in FIG. 2), and FIG. 4 is a side view of the other side of the motor holder 1 (arrow view B in FIG. 2).

モータホルダ1は、モータ5を冷却するための冷却流体が流れる流路を有する第1冷却部11と、同様の構成を有する第2冷却部12がモータ5の両側面を挟み込むような構成である。第1冷却部11と第2冷却部12とモータフランジ13でモータ5の外郭を包むような構成となっており、モータフランジ13からモータ5の軸51が突出している。なお、ここでの冷却流体は空気等の気体を用いる。 The motor holder 1 has a configuration in which a first cooling unit 11 having a flow path through which a cooling fluid for cooling the motor 5 flows and a second cooling unit 12 having the same configuration sandwich both side surfaces of the motor 5. .. The first cooling unit 11, the second cooling unit 12, and the motor flange 13 are configured to wrap the outer shell of the motor 5, and the shaft 51 of the motor 5 projects from the motor flange 13. A gas such as air is used as the cooling fluid here.

次に2つの冷却部について、図5、図6もあわせて参照して詳細に説明する。図5は図2のCC断面で、図6は図5のDD断面である。 Next, the two cooling units will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a CC cross section of FIG. 2, and FIG. 6 is a DD cross section of FIG.

外部のコンプレッサなどに接続された入口パイプ110が、第1冷却部11の冷却流体の入口となる第1流入口111(図4参照)に接続され、この第1流入口111は第1冷却部11の内部に設けられた第1連通路113とつながり、第1連通路113は、第1冷却部11からの冷却流体の出口である第1流出口112(図4、図6参照)につながっている。第1流出口112はモータ5の軸方向と交差する向きに開口している。なお、軸方向とはモータ5の軸51に沿った方向をいう。 The inlet pipe 110 connected to an external compressor or the like is connected to the first inflow port 111 (see FIG. 4) which is the inlet of the cooling fluid of the first cooling section 11, and the first inflow port 111 is the first cooling section. It is connected to the first continuous passage 113 provided inside the 11, and the first continuous passage 113 is connected to the first outlet 112 (see FIGS. 4 and 6) which is an outlet of the cooling fluid from the first cooling unit 11. ing. The first outlet 112 is open in a direction intersecting the axial direction of the motor 5. The axial direction means a direction along the axis 51 of the motor 5.

ここで第1連通路113は、例えば第1冷却部11の基材をアルミとし、その一側面側から溝を彫り、板材でその溝全体を覆ってふさぐようにすることで、容易に製作可能である。 Here, the first passage 113 can be easily manufactured, for example, by using aluminum as the base material of the first cooling unit 11, carving a groove from one side surface side thereof, and covering the entire groove with a plate material to cover the groove. Is.

第2冷却部12は、第1冷却部からの冷却流体の入口となる第2流入口122(図3、図5参照)が設けられ、この第2流入口122は第2冷却部12の内部に設けられた第2連通路123とつながり、第2連通路123は第2冷却部12から外部への冷却流体の出
口である第2流出口121(図3参照)につながっている。そして第2流出口121は出口パイプ120につながっている。なお、第2流入口122はモータ5の軸方向に交差する向きに開口している。
The second cooling unit 12 is provided with a second inflow port 122 (see FIGS. 3 and 5) that serves as an inlet for the cooling fluid from the first cooling unit, and the second inflow port 122 is inside the second cooling unit 12. The second passage 123 is connected to the second outlet 121 (see FIG. 3), which is the outlet of the cooling fluid from the second cooling unit 12 to the outside. The second outlet 121 is connected to the outlet pipe 120. The second inflow port 122 is open in a direction intersecting the axial direction of the motor 5.

第1流出口112と第2流入口122は、モータ5の軸方向に交差する向きに、パイプ状の接続具14でつながっている。接続具14は第1冷却部11と第2冷却部12のそれぞれの凹部にOリング15を介して嵌合する構成となっている。なお、接続具14を用いなくとも、第1流入口111を第1冷却部11の側面から突出するような凸形状とし、第2流入口を第2冷却部の側面よりへこんだ凹形状とし、これらを嵌合することで接続してもよい。この場合は構成がより簡単となり信頼性が向上する。 The first inflow port 112 and the second inflow port 122 are connected by a pipe-shaped connector 14 in a direction intersecting the axial direction of the motor 5. The connector 14 is configured to be fitted into the recesses of the first cooling unit 11 and the second cooling unit 12 via the O-ring 15. Even if the connector 14 is not used, the first inflow port 111 has a convex shape that protrudes from the side surface of the first cooling unit 11, and the second inflow port has a concave shape that is recessed from the side surface of the second cooling unit 11. These may be connected by fitting them. In this case, the configuration becomes simpler and the reliability is improved.

なお、前述の接続具14や凹凸の嵌合のように、第1流出口112と第2流入口122は、第1冷却部11と第2冷却部12の内部で接続されること、すなわち、外部に露出していない構成とすることが好ましい。外部の粉塵等から保護することができ、特に溶接のスパッタ等から保護することが可能となる。 It should be noted that the first outlet 112 and the second inflow port 122 are connected inside the first cooling unit 11 and the second cooling unit 12, that is, like the above-mentioned fitting 14 and the fitting of the unevenness. It is preferable that the configuration is not exposed to the outside. It can be protected from external dust and the like, and in particular, it can be protected from welding spatter and the like.

以上のような構成において、冷却流体は入口パイプ110の一端から入り、第1冷却部11と第2冷却部12を経由して、出口パイプ120に流出する。 In the above configuration, the cooling fluid enters from one end of the inlet pipe 110 and flows out to the outlet pipe 120 via the first cooling unit 11 and the second cooling unit 12.

図7は図2のEE断面である。第1冷却部11と第2冷却部12の上部の合わせ面の一部に、モータ5の配線52の出口である配線用開口部18を設け、その配線用開口部18を覆うように、配線カバー16を設けている。配線52は、図5の2点鎖線で示すように、配線カバー16に設けた配線孔キャップ19を通して外部に導かれる。外部に導かれた配線52はロボットの制御装置などに接続される。 FIG. 7 is an EE cross section of FIG. A wiring opening 18 which is an outlet of the wiring 52 of the motor 5 is provided on a part of the upper mating surface of the first cooling unit 11 and the second cooling unit 12, and wiring is provided so as to cover the wiring opening 18. A cover 16 is provided. The wiring 52 is guided to the outside through the wiring hole cap 19 provided in the wiring cover 16 as shown by the alternate long and short dash line in FIG. The wiring 52 guided to the outside is connected to a control device of the robot or the like.

以上のように、軸51を除き、モータ5は、モータフランジ13、第1冷却部11、第2冷却部12、および配線カバー16により、覆われるような構成となる。これにより、モータ5を外部の粉塵等から保護することができ、特に溶接のスパッタ等から保護することができる。なお、配線カバー16はあったほうが好ましいが、なくとも効果は発揮できる。 As described above, except for the shaft 51, the motor 5 is covered by the motor flange 13, the first cooling unit 11, the second cooling unit 12, and the wiring cover 16. As a result, the motor 5 can be protected from external dust and the like, and in particular, it can be protected from welding spatter and the like. It is preferable to have the wiring cover 16, but the effect can be exhibited without it.

また、図6および図7で示すように、第1冷却部11とモータ5の側面、および第2冷却部12とモータ5の他の対向する側面の間には、伝熱部材として熱伝導性の弾性シート17を挟みこんでいる。これにより各冷却部とモータ5の密着性が高まり冷却効果が向上する。弾性シート17の厚みを変えることにより、別のモータを採用してその外形が異なる場合においても対応することが可能である。 Further, as shown in FIGS. 6 and 7, heat conductivity is provided as a heat transfer member between the first cooling unit 11 and the side surface of the motor 5, and between the second cooling unit 12 and the other facing side surfaces of the motor 5. The elastic sheet 17 of the above is sandwiched. As a result, the adhesion between each cooling unit and the motor 5 is enhanced, and the cooling effect is improved. By changing the thickness of the elastic sheet 17, it is possible to adopt another motor and cope with the case where the outer shape is different.

なお、弾性シート17はシリコンゴムやアクリルゴムなどが使用できるが、特にこれに限らず、シリコンなどの熱伝導性グリースであっても良い。 Silicone rubber, acrylic rubber, or the like can be used for the elastic sheet 17, but the elastic sheet 17 is not particularly limited to this, and may be a heat conductive grease such as silicon.

また、図1に示すように、トーチホルダ4の一端はモータホルダ1の第2冷却部12の反モータフランジ13側に固定され、他端はマニュピレータ先端に近い場所に固定される。これにより、モータホルダ1を溶接トーチ全体がマニュピレータ先端からオフセットする部品として利用することができ、トーチホルダ4の外形を小さくすることができ、ロボット用としてコンパクトな溶接トーチを提供することができる。 Further, as shown in FIG. 1, one end of the torch holder 4 is fixed to the anti-motor flange 13 side of the second cooling portion 12 of the motor holder 1, and the other end is fixed to a place near the tip of the manipulator. As a result, the motor holder 1 can be used as a component in which the entire welding torch is offset from the tip of the manipulator, the outer shape of the torch holder 4 can be reduced, and a compact welding torch for a robot can be provided.

一方、出口パイプ120の他端はフィードユニット2内の第3流入口201へとつながる。第3流入口201が設けられているUFベース20には流体出口202が設けられており、第3流入口201から入った冷却流体が流体出口202より排出される構成である。 On the other hand, the other end of the outlet pipe 120 is connected to the third inflow port 201 in the feed unit 2. The UF base 20 provided with the third inflow port 201 is provided with a fluid outlet 202, and the cooling fluid entering from the third inflow port 201 is discharged from the fluid outlet 202.

UFベース20の上部にはワイヤの送給部品が配置されている。図7に示すように、ワイヤ203はモータの軸51に取付けられた送給ローラー204と加圧調整部207により送給ローラー側に加圧される加圧ローラー206に挟まれており、モータ5の回転運動によってトーチボディ3の先端へと送給されるようになっている。 A wire feeding component is arranged on the upper part of the UF base 20. As shown in FIG. 7, the wire 203 is sandwiched between the feed roller 204 attached to the shaft 51 of the motor and the pressurizing roller 206 that is pressurized to the feed roller side by the pressurizing adjustment unit 207, and the motor 5 Is fed to the tip of the torch body 3 by the rotational movement of the torch body 3.

溶接時にワイヤ203に溶接電流が流れるため、送給ローラー204は絶縁物205によりモータの軸51と絶縁されている。 Since a welding current flows through the wire 203 during welding, the feed roller 204 is insulated from the motor shaft 51 by an insulator 205.

なお、ここでの送給部品とは、送給ローラー204や加圧ローラー206や絶縁物205を指す。 The feeding parts here refer to the feeding roller 204, the pressure roller 206, and the insulator 205.

このような構成において、ワイヤ203の正送と逆送を高速で行うと、ワイヤ203と送給ローラー204及び加圧ローラー206との摩擦により、ワイヤの摩耗が激しくなり摩耗粉が発生する。摩耗粉量が増加し、絶縁物205に付着した場合に、送給ローラー204とモータ5が電気的につながり、溶接電流がモータ5へと流れることも考えられる。 In such a configuration, when the forward and reverse feeds of the wire 203 are performed at high speed, the wire 203 is heavily worn due to the friction between the wire 203 and the feed roller 204 and the pressure roller 206, and wear powder is generated. When the amount of wear debris increases and adheres to the insulator 205, it is conceivable that the feed roller 204 and the motor 5 are electrically connected and a welding current flows to the motor 5.

そこで摩耗粉を除去できるように、図6の矢印で示すように、絶縁物205や送給ローラー204などの送給部品に向けて、UFベース20の流体出口202から冷却流体が噴出するようになっている。そして除去された磨耗粉を含む冷却流体はフィードユニット2の外部に排出される。 Therefore, as shown by the arrow in FIG. 6, the cooling fluid is ejected from the fluid outlet 202 of the UF base 20 toward the feed component such as the insulator 205 and the feed roller 204 so that the wear debris can be removed. It has become. Then, the cooling fluid containing the removed abrasion powder is discharged to the outside of the feed unit 2.

ここで、ガスシールドアーク溶接に用いるシールドガスの妨げにならない様、流体出口202から排出される冷却流体は、溶接点(トーチボディ3の先端の方向)とは逆方向の向きに排出される。つまり、送給部品の下方から冷却流体が上方に向けて噴出する構成としている。 Here, the cooling fluid discharged from the fluid outlet 202 is discharged in a direction opposite to the welding point (direction of the tip of the torch body 3) so as not to interfere with the shield gas used for gas shielded arc welding. That is, the cooling fluid is ejected upward from below the feed component.

また、冷却流体としてシールドガスを使うことが考えられるが、シールドガスが温められ溶接品質低下の原因となるばかりか、冷却流路を通るので溶接点まで届くタイムラグや冷却部材でのガス漏れのリスク、必要流速の調整、など様々なデメリットがあるため、ここでは冷却流体と溶接時のシールドガスは異なる流体としている。 In addition, it is conceivable to use a shield gas as the cooling fluid, but not only the shield gas is warmed and causes deterioration of welding quality, but also there is a risk of time lag reaching the welding point and gas leakage in the cooling member because it passes through the cooling flow path. Since there are various demerits such as adjustment of the required flow velocity, the cooling fluid and the shield gas at the time of welding are different fluids here.

なお、流体出口202は、形状・径・個数・位置を任意に設定することができ、冷却流体を送給ローラー204等に当てて付着する摩耗粉を除去又は付着を防ぐことができる。 The shape, diameter, number, and position of the fluid outlet 202 can be arbitrarily set, and the cooling fluid can be applied to the feed roller 204 or the like to remove or prevent adhesion of abrasion powder.

また、モータ5を冷却するために必要な冷却流体の流量が一定の場合、流体出口202の形状・径・個数を任意に設定できることから流体出口202から出る冷却流体の流速を任意に設定することができる。 Further, when the flow rate of the cooling fluid required to cool the motor 5 is constant, the shape, diameter, and number of the fluid outlets 202 can be arbitrarily set, so that the flow velocity of the cooling fluid discharged from the fluid outlet 202 can be arbitrarily set. Can be done.

以上のように、本発明の溶接トーチは、マニュピレータ先端に取り付け、自動で溶接を行う溶接ロボットなどに適用可能である。 As described above, the welding torch of the present invention can be applied to a welding robot or the like that is attached to the tip of a manipulator and automatically performs welding.

1 モータホルダ
2 フィードユニット
3 トーチボディ
4 トーチホルダ
5 モータ
11 第1冷却部
12 第2冷却部
13 モータフランジ
14 接続具
15 Oリング
16 配線カバー
17 弾性シート
18 配線用開口部
19 配線孔キャップ
51 軸
52 配線
110 入口パイプ
111 第1流入口
112 第1流出口
113 第1連通路
120 出口パイプ
121 第2流出口
122 第2流入口
123 第2連通路
201 第3流入口
202 流体出口
203 ワイヤ
204 送給ローラー
205 絶縁物
206 加圧ローラー
1 Motor holder 2 Feed unit 3 Torch body 4 Torch holder 5 Motor 11 1st cooling part 12 2nd cooling part 13 Motor flange 14 Connector 15 O-ring 16 Wiring cover 17 Elastic sheet 18 Wiring opening 19 Wiring hole cap 51 Shaft 52 Wiring 110 Inlet pipe 111 1st inflow port 112 1st inflow port 113 1st continuous passage 120 Outlet pipe 121 2nd inflow port 122 2nd inflow port 123 2nd consecutive passage 201 3rd inflow port 202 Fluid outlet 203 Wire 204 Feeding Roller 205 Insulation 206 Pressurized roller

Claims (3)

ワイヤーを送給するための送給部品やモータを備えたフィードユニットと、
前記モータを覆うように設けられたモータホルダと、
トーチボディを備え、
前記モータホルダは、前記モータの側面を冷却する第1冷却部と、前記モータの他の側面を冷却する第2冷却部を備え、
前記第1冷却部は、冷却流体の第1流入口と、第1流出口と、それらをつなぐ第1流通路を有し、
前記第2冷却部は、冷却流体の第2流入口と、第2流出口と、それらをつなぐ第2流通路を有し、
前記第1流出口と前記第2流入口は接続されており、
前記第2流出口は前記フィードユニット内部に位置する第3流入口につながり、
前記第3流入口は、前記送給部品より下方に位置する流体出口につながる、溶接トーチ。
A feed unit equipped with a feed component and a motor for feeding wires,
A motor holder provided so as to cover the motor and
Equipped with a torch body
The motor holder includes a first cooling unit that cools the side surface of the motor and a second cooling unit that cools the other side surface of the motor.
The first cooling unit has a first inflow port of a cooling fluid, a first outflow port, and a first flow passage connecting them.
The second cooling unit has a second inflow port of a cooling fluid, a second outflow port, and a second flow path connecting them.
The first outlet and the second inlet are connected to each other.
The second outlet is connected to a third inlet located inside the feed unit.
The third inflow port is a welding torch that connects to a fluid outlet located below the feed component.
冷却流体は、前記第1冷却部と第2冷却部を流れて前記モータを冷却した後、前記流体出口から前記送給部品の近傍に向けて噴出する、請求項1に記載の溶接トーチ。 The welding torch according to claim 1, wherein the cooling fluid flows through the first cooling unit and the second cooling unit to cool the motor, and then ejects the cooling fluid from the fluid outlet toward the vicinity of the feeding component. 前記冷却流体はガスシールドアーク溶接のシールドガスとは異なる、請求項2に記載の溶接トーチ。
The welding torch according to claim 2, wherein the cooling fluid is different from the shield gas for gas shielded arc welding.
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