KR101048926B1 - 상하 주형 조형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 주형에 휨이 발생하거나, 매치플레이트를 파손하거나 하는 것을 방지하는 것이 가능한 상하 주형 조형장치의 작동방법 및 그 장치를 제공한다.

본 발명의 상하 주형 조형장치는, 상하 주형의 스퀴즈수단에 의해 상하 스퀴즈부재를 매치플레이트를 향하여 각각 전진시킬 때에 상기 상부 스퀴즈수단에 의해 상부 스퀴즈부재에 부여된 상부 스퀴즈력과 하부 스퀴즈수단에 의해 하부 스퀴즈부재에 부여된 하부 스퀴즈력의 크기 차를 소정 허용오차 내로 유지시키도록, 상기 상부 스키즈부재 및 하부 스퀴즈부재의 전진 구동을 제어한다.

Description

상하 주형 조형장치{MOULDING MACHINE FOR MAKING AN UPPER AND A LOWER MOULD}

본 발명은 상하 주형 조형장치의 작동방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 조형된 주형에 휨(warp)이 발생하거나, 매치플레이트가 손상되거나 하는 것을 방지할 수 있는 상하 주형의 조형장치에서의 작동방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래, 전형적인 겹쳐진 무틀식(stacking flask-less) 상하 주형을 조형하는 하나의 장치는,

측벽에 모래 취입구(intake of blown sand)를 각각 가지는 2쌍의 상하 주형틀(cope and drag flasks)과,

이들 2쌍의 상하 주형틀 중 한쌍의 상하 주형틀 사이에 반송기구(conveying unit)에 의해 출입가능하게 배치된 매치플레이트와,

상기 한쌍의 상하 주형틀에 의해 상기 매치플레이트를 끼워지지하고, 상기 상하 주형틀에서의 상기 매치플레이트가 없는 각각의 개구부에, 상하 스퀴즈수단을 자유롭게 출입가능하도록 설치하며, 또한 상기 매치플레이트를 끼워지지한 상기 1쌍의 상하 주형틀이 수직 상태가 되는 위치와 수평 상태가 되는 위치 사이를 지지 축 둘레로 수직면 내에서 정(正)회전 또는 역(逆)회전 가능하게 하여 지지한 주물사 스퀴즈기구와,

상기 주물사 스퀴즈기구를 정,역회전시키는 회전 구동기구와,

상기 회전 구동기구에 의해 수직 상태에 있는 1쌍의 상하 주형틀에 대하여 주물사를 상기 모래 취입구(sand blowing nozzle)를 통해 불어넣는 주물사 블로잉 기구와,

겹쳐져 수평 상태에 있는 상기 한쌍의 상하 주형틀에 내재하는 상하 주형을 뽑아내는 주형 발출기구(mold-stripping unit)와,

상기 한쌍의 상하 주형틀이 수평 상태에 있는 상기 주물사 스퀴즈기구와 상기 주형 발출기구의 사이에서, 한쌍씩 상하로 이어져 수평으로 배열된 수평 상태의 2쌍의 상기 상하 주형틀을, 서로 번갈아 간헐적으로 선회시키며 또한 상기 상부 주형틀을 승강시킬 수 있는 주형틀 선회기구를 포함한다(특허문헌 1).

[특허 문헌] WO2005/058528호 공보

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 상하 주형 조형장치에서는,

상하 스퀴즈수단의 전진속도나 스퀴즈력(squeeze force) 크기의 차이, 매치플레이트의 양면 사이의 패턴 형상의 차이, 상하 주형의 두께의 차이, 상하 주형의 조형공간에서의 주물사 충전밀도의 차이 등의 이유에 의해, 조형된 주형에 휨이 발생하거나, 최악의 경우에는 매치플레이트를 손상시키거나 하는 등의 문제가 있었다.

그래서, 상하 스퀴즈수단을 매치플레이트를 향하여 각각 전진시켰을 때에 상하 스퀴즈수단이 각각 받는 힘의 크기에 차이가 있으므로, 상하 스퀴즈수단을 각각 전진시키는 구동수단에 의한 상하 스퀴즈력에 차가 생긴다. 이에 따라서 한쪽의 스퀴즈력만이 비정상적으로 커지게 된다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 조형된 주형에 휨이 발생되거나, 매치플레이트를 파손하거나 하는 것을 방지할 수 있는 상하 주형 조형장치의 작동방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상하 주형 조형장치의 작동방법에 있어서, 상기 조형장치는

매치플레이트를 그 사이에 유지하는 상하 주형틀,

상기 상부 주형틀에서의 매치플레이트가 없는 개구부에 삽입되어 상기 상부 주형틀과 조합하여 상부 주형의 조형공간을 구획할 수 있는 상부 스퀴즈부재 및

상기 상부 주형틀에 장착되어 상기 상부 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트로부터 분리하는 분리수단을 구비하는 주형 조형유닛과,

상부 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트를 향하여 가압하는 상부 스퀴즈수단,

상기 하부 주형틀과 조합하여 하부 주형의 조형공간을 함께 구획가능한 충전 프레임(filling frame)과 하부 스퀴즈부재 및

상기 하부 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트를 향하여 가압하는 하부 스퀴즈수단을 구비하는 작동수단(actuator)과,

상기 상하 스퀴즈수단을 구동하는 구동장치와,

수직면 내에서 상, 하로 회동가능한 회동 프레임을 구비한 반송 수단을 가지며,

상기 상하 주형 조형장치의 작동 방법은, 상기 주형 조형유닛을 상기 작동 수단에 대하여 상기 회동 프레임에 의해 반입출(搬入·出)시키도록 구성되며, 상기 상하 스퀴즈수단에 의해 상기 상하 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트를 향하여 전진시킬 때에, 상기 상부 스퀴즈수단으로부터 상부 스퀴즈부재가 받는 상부 스퀴즈력과 하부 스퀴즈수단으로부터 하부 스퀴즈부재가 받는 하부 스퀴즈력의 크기 차를 미리 정해진 범위내의 허용치로 유지시키도록, 상기 상부 스퀴즈부재 및 하부 스퀴즈부재의 전진 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 양상에 있어서, 상기 작동방법을 이용하는 상하 주형 조형장치는,

상기 구동장치에 장착되어 스퀴즈시의 상하 스퀴즈부재 각각의 힘의 크기를 계측하는 계측수단과,

이들 상하 스퀴즈수단에 대한 스퀴즈력 계측값의 차를 산출하여 상기 허용치와 비교한 후, 상기 비교의 결과에 근거하여 상기 상부 스퀴즈부재, 하부 스퀴즈부재 또는 양 부재의 전진 구동을, 상기 스퀴즈력 차가 상기 허용치보다도 작게 될 때까지 중단 또는 감속한다고 하는 지령을 상기 구동장치에 발신하는 지령 발신수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 상하 주형 조형장치는, 반송수단에 의해 작동수단으로 주형 조형유닛을 반입한 후, 상하 스퀴즈수단에 의해 상하 스퀴즈부재를 매치플레이트를 향하여 각각 전진시키고, 상하 주형의 상하 조형공간 내의 주물사를 각각 스퀴즈하며, 상하 스퀴즈력의 계측수단의 계측결과에 기초하여 상하 스퀴즈력의 상호의 차를 산출하여 계측결과를 상기 허용치와 비교하도록 구성된다. 그리하여, 그 차가 허용치보다도 클 때에는, 상부 스퀴즈수단 및 하부 스퀴즈수단, 또는 상부 스퀴즈수단 또는 하부 스퀴즈수단 중 스퀴즈력이 큰 쪽의 전진구동을, 상기 스퀴즈력 차가 허용치보다 작게 될 때까지 중단 또는 감속한다고 하는 지령을, 지령 발신수단이 상하 스퀴즈수단의 구동장치에 발신한다.

바람직하게는, 상기 상하 스퀴즈수단이 유압실린더 타입(hydraulic cylinder-type)이며, 상기 구동장치가 유압유닛(hydraulic unit)이고, 게다가 상기 상하 스퀴즈력의 계측수단은 상기 유압유닛에 부착된 압력센서인 것이 바람직하다.

상기 상하 스퀴즈수단이 전동실린더이고, 또한 상기 구동장치가 전력 공급장치인 경우, 상기 상하 스퀴즈력의 계측수단은 상기 전력 공급장치에 설치된 전압 및 전류를 계측하는 전압·전류계인 것이 바람직하다.

[발명의 효과]

본 발명에 따르면, 상부 스퀴즈부재 및/또는 하부 스퀴즈부재의 전진 구동을, 상하 스퀴즈부재에 작용하는 스퀴즈력의 크기 차가 허용치보다도 작게 되도록 제어(중단 또는 감속)시켜, 상하 스퀴즈부재에 부여된 스퀴즈력이 상호 균형을 이룬 상태에서 상부 스퀴즈부재 및 하부 스퀴즈부재를 매치플레이트를 향해 전진시킬 수 있다. 예컨대, 상하 스퀴즈부재에 부여된 스퀴즈력의 차가 허용치보다 클 때에는 상기 상하 스퀴즈수단 중 스퀴즈력이 큰 쪽의 전진 구동을 상기 스퀴즈력의 차가 허용치보다도 작게 될 때까지 중단 또는 감속시킨다. 이것에 의해, 조형된 주형의 휨 발생이나 매치플레이트의 파손을 적절하게 하여 미연에 방지하는 것이 가능하는 등 뛰어난 실용적 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은, 본 발명의 무틀식 상하 주형 조형장치의 일 실시예에 있어서의 주요부의 모식도이다.

도 2는, 도 1의 주요부를 포함하는 상하 주형 조형장치의 모식도이다.

도 3은, 도 2의 일부 단면 정면도이다.

- 부호의 간단한 설명 -

1 매치플레이트

2 상부 주형틀

3 하부 주형틀

4 상부 스퀴즈부재

5 실린더

6 주형 조형유닛(molding unit)

7 상부 유압실린더

8 충전 프레임(filling frame)

9 하부 스퀴즈부재

10 하부 유압실린더

11 작동수단(actuator)

12 실린더

13 회동 프레임(rotating frame)

14 반송수단

15 유압유닛(hydraulic unit)

19 유압펌프

20 상부 3-위치 4-방 오픈형(3-position 4-way open-type) 전환밸브

21 하부 3-위치 4-방 오픈형 전환밸브

22 상부 압력센서

23 하부 압력센서

26 지령 발신수단

이하, 본 발명의 일실시예에서의 무틀식 상하 주형 조형장치에 대하여 상하 주형 조형장치의 주요부를 나타내는 도 1, 도 1의 주요부를 포함하는 상하 주형 조형장치의 모식도인 도 2, 및 도 2의 일부 단면 정면도인 도 3에 기초하여, 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명의 상하 주형 조형장치에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 매치플레이트(1)를 끼워 유지한 상하 주형틀(2, 3)과, 상기 상부 주형틀(2)에서의 상기 매치플레이트(1)가 없는 개구부에 삽입되어 상부 주형틀(2)과 조합하여 상부 주형의 조형공간을 구획가능한 상부 스퀴즈부재(4)와, 상기 상부 주형틀(2)의 전후 양 외측면에 장착되어 상기 상부 스퀴즈부재(4)를 상기 매치플레이트(1)로부터 분리하는 분리수단으로서의 2개의 실린더(5, 5)를 구비하는 주형 조형유닛(6)을 구성하고 있다.

또, 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 상기 상부 스퀴즈부재(4)를 상기 매치플레이트(1)를 향하여 가압하는 상부 스퀴즈수단으로서의 2개의 좌향 상부 유압실린더(7, 7)와, 상기 하부 주형틀(3)과 조합하여 하부 주형의 조형공간을 구획가능한 충전 프레임(8) 및 하부 스퀴즈부재(9)와, 이 하부 스퀴즈부재(9)를 상기 매치플레이트(1)를 향하여 가압하는 하부 스퀴즈수단으로서의 우향 하부 가압실린더(10)를 구비하는 작동수단(11)을 구성하고 있다.

본 발명의 상하 주형 조형장치는, 실린더(12)의 신축 작동에 의해 수직면 내에서 상하 회동하는 회동 프레임(13)의 상하 회동에 의해 상기 주형 조형유닛(6)을 상기 작동수단(11)에 대하여 반입출시키는 반송수단(14)과, 상기 상하 유압실린더(7, 7, 10)를 구동하는 구동장치로서의 유압유닛(15)을 더 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 무틀식 상하 주형 조형장치는, 조형 후, 상하 주형틀로부터 상기 상하 주형틀에 내재된 상하 주형을 뽑아내는 주형발출기구(mold stripping unit, 미도시)를 설치하고 있지만, 본 발명에 있어서는 상하 주형을 뽑는 상기 주형발출기구를 설치하지 않은 상하 주형 조형장치로도 할 수 있다.

그리고, 상기 매치플레이트(1)는, 도시하지 않은 이송기구(transfer unit)에 의해 상기 상부 주형틀(2)과 상기 하부 주형틀(3) 사이에 대하여 반입출되도록 되어 있다.

또, 상기 주형 조형유닛(6)에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 회동 프레임(13)의 좌측부에 상기 하부 주형틀(3)이 끼워져 있으며, 상기 하부 주 형틀(3)의 우측부에는 상기 상부 주형틀(2)이 도시하지 않은 가이드로드(guide rods)를 통하여 좌우로 움직일 수 있게 하여 끼워져 있다. 또한, 상기 회동 프레임(13)의 하부에는 왼쪽 횡방향으로 향하는 실린더(16)의 피스톤로드의 선단이 끼워져 있으며, 실린더(16)의 피스톤로드에는 연결부재(17)가 고정되어 있다. 또한, 이 연결부재(17)에 상기 상부 주형틀(2)이 고정되어 있다. 상기 상부 주형틀(2)은 상기 실린더(16)의 신축 작동에 의해 상기 하부 주형틀(3)에 대하여 진퇴운동이 가능하게 되어 있다.

상기 작동수단(11)에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 위(평면)로부터 보았을 때 C자 형상을 이루는 고정 프레임(18)의 우측단(右端)에 상기 상부 유압실린더(7, 7)가, 또한 상기 고정 프레임(18)의 좌측 부분의 중앙에 상기 하부 유압실린더(10)가 각각 끼워져 있으며, 게다가 하부 유압실린더(10)의 피스톤로드의 선단에는 상기 하부 스퀴즈부재(9)가 부착되어 있다. 또한, 상기 충전 프레임(8)은 지지부재(19)를 통하여 상기 고정 프레임(18)의 좌측 부분에 부착되어 있다.

또, 상기 유압유닛(15)에 있어서는, 유압펌프(19)로부터의 고압유(high-pressure oil)를 공급하기 위하여, 상하 3-위치 4-구(port)(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)가 상기 상하 유압실린더(7, 7, 10)의 각각의 포트에 병렬로 접속되어 있다. 또한, 상하 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)와, 상기 상하 유압실린더(7, 7, 10)를 신축 작동시키는 고압유를 공급하는 공급구를 각각 접속하는 상하 유압파이프(22, 23)에 스퀴즈시 상하 스퀴즈력의 계측수단으로서 상하 압력센서(24, 25)가 끼워져 있다.

또한, 상기 상하 압력센서(24, 25)는, 상하 압력센서(24, 25)의 계측값(고압유의 압력으로부터 환산한 스퀴즈력)의 차를 산출하여 소정 범위 내의 허용치와 산출결과를 비교하고, 그 스퀴즈력의 차를 소정 범위 내의 허용치로 유지시키도록, 상기 상부 또는 하부 스퀴즈부재, 또는 양 부재의 전진 구동을 제어한다.

3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)에 지령을 발신하는 지령 발신수단(26)이, 상하 압력센서(24, 25)가 측정한 스퀴즈력간 차가 소정 범위 내의 허용치보다도 클 때에, 예컨대 상기 상하 유압실린더(7 또는 10) 중 스퀴즈력이 큰 쪽의 전진 구동을 상기 차가 상기 소정 범위 내의 허용치보다도 작게 될 때까지 중단 또는 감속한다고 하는 지령을, 상기 상하 유압실린더(7, 10)를 포함하는 유압유닛(15)에서의 상하 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)에 발신하도록, 상하 압력센서(24, 25)에 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 도 2에서의 부호 28, 29는 압력 이완 회로(pressure relief circuit)(밸브)를 나타내며, 부호 30은 파일롯(pilot)이 부착된 체크밸브를 나타낸다. 도 3에 있어서의 부호 31은, 주물사 블로잉 장치(sand-blowing unit for mold)이다. 또 도 2에서의 부호 33은, 가이드로드를 나타낸다.

이와 같이, 본 발명의 상하 주형 조형장치는, 작동수단(11)의 상부 유압실린더(7, 7)를 수축 작동한 상태하에서, 반송수단(14)의 실린더(12)를 신장 작동하여 회동 프레임(13)을 시계방향으로 회동시키며, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 주형 조형유닛(6)을 작동수단(11) 내로 이동시키도록 형성된다.

이 회동중에 유압유닛(15)의 하부 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(21) 등을 조정하여 하부 유입실린더(10)를 필요한 길이만큼 신장 작동하고 또한 2개의 실린더(5, 5)를 수축 작동하여, 주형 조형유닛(6)의 매치플레이트(1)를 사이에 유지한 상하 주형틀(2, 3)에서의 상부 주형틀(2)의 매치플레이트(1)가 없는 개구부와 충전 프레임(8)에, 상하 스퀴즈부재(4, 9)를 각각 삽입한다.

상기 하부 주형틀(3)이 충전 프레임(8)에 맞닿아 하부 주형 조형공간을 구획한 후에는, 하부 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(21) 등이 조정되고, 이어서 이들 상하 주형 조형공간 사이에 주물사 블로잉장치(31)에 의해 주물사를 불어넣는다.

이어서, 상하 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)의 조정에 의해 상하 유압실린더(7, 7, 10)를 신장 작동하고 나서, 상하 스퀴즈부재(4, 9)를 전진시켜 상하 주형 조형공간 내의 주물사를 각각 스퀴즈한다.

이러한 주물사의 스퀴즈공정에 있어서, 상하 압력센서(24, 25)가 상하 유압실린더(7, 7, 10)의 고압유의 압력을 계측하고, 상하 압력센서(24, 25)에 의한 계측의 결과, 상하 스퀴즈부재(4, 9)의 스퀴즈력의 차가 허용치의 최대 레벨까지 상승하고, 양 스퀴즈력이 클 경우, 지령 발신수단(26)은 상하 유압실린더(7, 7, 10)로의 고압유의 공급을 중단하도록 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)의 파일롯부에 지령을 발신하고, 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)를 조정한다. 또, 여기서 상하 유압실린더(7, 7, 10)로의 고압유의 공급을 중단하도록 하고 있지만, 감속시킬 수도 있다.

이러한 방식으로, 상하 유압실린더(7, 7, 10)는 고압유의 잔류압력에 의해 실린더를 신장 작동하여, 상하 스퀴즈부재(4, 9)를 전진시킨다.

상하 유압실린더(7, 7, 10)가 신장 작동됨에 따라 상하 압력센서(24, 25)에 의한 계측의 결과 스퀴즈력의 차가 허용치보다도 낮아진 경우에는, 재차 상하 3-위치 4-구(방) 오픈형 전환밸브(20, 21)가 조정되어, 상하 유압실린더(7, 7, 10)에 고압유가 공급되기 시작하고, 상하 유압실린더(7, 7, 10)는 신장 작동을 속행한다.

이상의 작동이 반복되어 상하 주형의 조형공간 내의 주물사가 스퀴즈되어, 상하 주형이 조형된다.

본 실시의 형태에서는, 상하 스퀴즈수단으로서 상하 유압실린더(7, 10)가 이용되어, 구동장치로서 유압유닛(15)이 이용되고 있지만, 본 발명에서는 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기 상하 스퀴즈수단을, 전동기의 출력축의 회전 운동을 나사 기구에 의해 직선 운동으로 변환할 수 있는 전동 실린더로 하고, 상기 구동장치를 전력 공급장치 타입으로 하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 상하 스퀴즈력 계측수단은 상기 전력 공급장치에 설치된 전압·전류를 계측하는 전압·전류계이다.

Claims (4)

1. 매치플레이트를 끼워지지한 상하 주형틀과, 상기 상부 주형틀에서의 상기 매치플레이트가 없는 개구부에 삽입되어 상부 주형틀과 함께 상부 주형의 조형공간을 구획가능한 상부 스퀴즈부재와, 상기 상부 주형틀에 장착되어 상기 상부 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트 측으로부터 분리하는 분리수단으로 이루어지는 주형 조형유닛과, 상기 상부 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트를 향하여 가압하는 상부 스퀴즈수단과, 상기 하부 주형틀과 함께 하부 주형의 조형공간을 구획가능한 충전 프레임(filling frame) 및 하부 스퀴즈부재와, 상기 하부 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트를 향하여 가압하는 하부 스퀴즈수단을 구비하는 작동수단과, 상기 상하 스퀴즈수단을 구동하는 구동장치와, 수직면 내에서 상하로 회동가능한 회동 프레임을 구비한 반송 수단을 가지며, 상기 주형 조형유닛을 상기 작동 수단에 대하여 상기 회동 프레임에 의해 반입출시키도록 구성하여, 상기 상하 스퀴즈수단에 의해 상기 상하 스퀴즈부재를 상기 매치플레이트를 향하여 각각 전진시킬 때에, 상기 상부 스퀴즈수단에 의한 상부 스퀴즈부재의 상부 스퀴즈력과 하부 스퀴즈수단에 의한 하부 스퀴즈부재의 하부 스퀴즈력간의 크기 차를, 미리 정해진 범위 내의 허용치로 유지시키도록, 상기 상부 스퀴즈부재 및/또는 하부 스퀴즈부재의 전진 구동을 제어하도록 한 상하 주형 조형장치로서,

   상기 상하 스퀴즈수단의 구동장치에 장착되어 스퀴즈시의 힘의 크기를 각각 계측하는 상하 스퀴즈력 계측수단과,

   이들 상하 스퀴즈력 계측수단의 계측값의 차를 산출하여 상기 허용치와 비교한 후, 상기 비교의 결과에 근거하여 상기 상부 스퀴즈부재 및/또는 하부 스퀴즈부재의 전진 구동을, 상기 차가 상기 허용치보다도 작게 될 때까지 중단 또는 감속한다고 하는 지령을 상기 구동장치에 발신하는 지령 발신수단을 구비한 것을 특징으로 상하 주형 조형장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상하 스퀴즈수단이 유압실린더인 동시에, 상기 구동장치가 유압유닛이며,

   또한 상기 상하 스퀴즈력 계측수단은 상기 유압유닛에 설치되어 유압을 계측하는 압력센서인 것을 특징으로 하는 상하 주형 조형장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 상하 스퀴즈수단이 전동 실린더인 동시에, 상기 구동장치가 전력 공급장치이며,

   또한 상기 상하 스퀴즈력 계측수단은 상기 전력 공급장치에 설치되어 전압 ·전류를 계측하는 전압·전류계인 것을 특징으로 하는 상하 주형 조형장치.
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