KR101575169B1 - 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트에 관한 것으로서, 인서트의 사이각을 증가시켜 쐐기 효과에 의한 끼임 현상을 완화하고 슬림부를 형성하여 깊이가 있는 가공영역을 가공할 수 있으며 절삭에지의 수를 증가시켜 절삭인서트의 사용수명을 연장시키고 절삭인서트를 용이하게 교체시킬 수 있도록 함으로써 자원의 낭비를 막고 생산성을 증가시키는 것을 목적으로 한다.

Description

릴리프 가공용 3코너 절삭인서트{three corners cutting insert for relief machining}

본 발명은 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트에 관한 것으로서, 인서트의 사이각을 증가시켜 쐐기 효과에 의한 끼임 현상을 완화하고 깊이가 있는 가공영역을 가공할 수 있으며 절삭에지의 수를 증가시켜 공구교체의 시기를 증가시킨 것이다.

릴리프 가공은 가공물의 형상이 급격하게 변화되어 형성되는 노치부에 응력집중이 발생되는 것을 방지하기 위하여 노치부와 같이 급격한 형상 변화가 있는 곳의 형상의 변화를 완화하기 위하여 수행된다.

도 9는 종래의 릴리프 가공용 절삭인서트를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 릴리프 가공을 위한 종래의 릴리프 가공용 절삭인서트(100)는 2코너가 절삭을 수행하는 마름모꼴 절삭인서트(100)로서 4개의 변들을 가지며 마주보는 각각의 2개의 변들이 서로 평행하고 절삭에지에 인접한 2개의 변들(101, 102)의 사이각이 35도이며 절삭에지에 인접한 2개의 변들(101, 102)이 홀더(110)에 쐐기형태로 삽입되어 장착된다. 홀더(110)에 절삭인서트(100)가 삽입되어 절삭가공을 실행한 후 인선에 마모가 발생되면 절삭인서트를 교체하게 된다.

홀더(110)에 장착되는 절삭인서트(100)는 클램프 스크류(120)의 편심 방향(A)이 사이각의 중심부를 향하도록 하여 절삭인서트(100)를 밀고 있으며, 일반적으로 홀더(110)에 지지되는 개의 변들(101, 102)의 사이각은 예각으로 형성되어 있고, 예각의 각도가 작을수록 쐐기효과가 커져서 절삭인서트(100)가 홀더(110)에 끼이는 현상이 증가한다. 따라서 홀더(110)에서 절삭인서트(100)를 교체하고자 할 때에 홀더(110)로부터 절삭인서트(100)를 분해하여 빼내기가 어렵고 그 결과 절삭인서트(100)의 교체시간이 길어지고 가공장치(미도시)를 정지시키는 시간이 길어져서 채산성을 떨어뜨린다.

또한 종래의 2코너에 절삭에지가 형성된 절삭인서트(100)는 절삭에지를 2개밖에 형성할 수 없기 때문에 절삭에지가 형성된 2코너의 마모가 다 되면 새것으로 교체해야하므로 절삭인서트(100)의 교체시기를 앞당기어 한정된 자원의 낭비와 생산비용 상승을 가져온다.

릴리프 가공용 인서트에 관한 종래기술로는 한국공개특허 제10-2011-0108369호인 "절삭인서트 및 절삭공구"가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공물에 대한 깊숙한 침투가 가능하여 릴리프 가공이 용이하면서도 인서트의 사이각을 증가시켜 쐐기 효과에 의한 끼임 현상을 완화할 수 있고 절삭에지의 수가 증가됨에 따라 공구교체의 주기를 연장시킬 수 있도록 하는 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은 홀더의 2개의 지지면들을 갖는 수용포켓에 클램프 스크류를 통해 장착하여 사용하는 절삭인서트이며,중앙에 클램프 스크류가 체결되는 인서트홀이 형성되고 3개의 장착면들이 둘레를 따라 대칭으로 형성되고, 상기 장착면들의 사이에 형성되며 2개의 상기 장착면들의 사이의 각도보다 작은 사이 각도를 갖는 제1측면 및 제2측면을 각각 구비한 3개의 슬림부가 구비되고, 상기 각각의 슬림부의 상기 제1측면 및 상기 제2측면이 수렴하는 지점에 절삭에지가 형성되고, 상기 홀더의 상기 수용포켓에 상기 클램프 스크류를 통해 장착하면 상기 장착면들 중의 2개의 상기 장착면들이 상기 홀더의 상기 2개의 지지면들에 밀착하여 지지되는 것을 특징으로 하는 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트에 의해 달성된다.

여기서 상기 2개의 장착면들의 사이의 각도는 60도이고 상기 슬림부의 상기 제1측면 및 상기 제2측면의 사이의 각도는 35도인 것이 바람직하다.

또한 상기 홀더의 상기 수용포켓의 상기 지지면들의 사이의 각도는 60도인 것이 바람직하다.

또한 상기 장착면들은 상기 슬림부에 대하여 내측으로 단차진 구조를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 3코너 절삭인서트에 의하면 절삭인서트에 슬림부가 형성되고 슬림부에 절삭에지가 형성되어 있어서 가공물의 깊숙한 부분에도 절삭에지를 용이하게 진입하여 가공을 수행할 수 있다.

또한 절삭인서트의 홀더에 장착되는 장착면들의 사이의 각도를 60도로 형성하였기 때문에 절삭인서트를 홀더에 장착한 상태에서 홀더에 대한 끼임 현상이 완화되어 절삭인서트를 교체하는 경우에 홀더로부터 절삭인서트를 쉽게 빼낼 수 있어서 절삭인서트의 교체시간이 단축되고 그 결과 가공장치의 정지 시간을 최소화할 수 있어서 생산성을 높일 수 있다.

또한 절삭인서트의 3코너의 절삭에지들을 모두 사용하여 가공을 수행할 수 있기 때문에 절삭인서트의 사용주기가 길어지고 그 결과 자원낭비를 줄이고, 공구 소모비용을 줄여서 채산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 정면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 측면도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트가 홀더에 결합되는 상태를 도시한 분해사시도이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트가 홀더에 장착된 상태를 도시한 정면도이고,
도 6은 도 5의 절삭인서트가 장착된 홀더의 전단부분의 확대도이고,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트가 장착된 공구를 사용하여 릴리프 가공을 하는 상태를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 사시도이고,
도 9는 종래의 릴리프 가공용 절삭인서트를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트의 홀더에 대한 결합관계를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트가 홀더에 장착된 상태를 도시한 정면도이고, 도 6은 도 5의 홀더의 전단부분의 확대도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트(이하 '절삭인서트(1)'라고 함)는 대략 삼각의 형상을 가지며 중앙에는 홀더(30)에 장착을 하기 위한 클램프 스크류(40)가 삽입되는 인서트홀(2)이 형성되어 있다.

절삭인서트(1)는 3코너에 절삭에지(20)가 형성된 것으로서 둘레를 따라 홀더(30)에 대한 장착을 위한 3개의 평면으로 된 장착면(3, 4, 5)들이 형성되어 있고 인접한 2개의 장착면(3, 4, 5)들의 사이에 슬림부(10)가 형성되어 있다.

슬림부(10)는 단부에 절삭에지(20)가 형성되는 부분으로서 슬림부(10)의 시작지점은 인접한 장착면(3, 4, 5)보다 더 외측으로 돌출되게 단차지게 형성되고 슬림부(10)는 단차진 지점부터 슬림부(10)의 절삭에지(20)까지 직선으로 형성된다. 슬림부(10)는 절삭에지(20)를 기준으로 우측에 형성된 면을 제1측면(11)이라하고 좌측에 형성된 면을 제2측면(12)이라 하며 제1측면(11)과 제2측면(12)은 절삭에지(20)에서 서로 만난다. 슬림부(10)의 제1측면(11)과 제2측면(12)의 사이의 각도는 35도로서 제1측면(11)과 제2측면(12)에 각각 인접한 2개의 장착면(3, 4, 5)들의 사이의 각도인 60도보다 작다. 따라서 절삭인서트(1)의 슬림부(10)는 반경방향으로 슬림부(10)의 안쪽부분보다 상대적으로 슬림한 형상을 갖는다. 본 발명의 절삭인서트에서 슬림부의 제1측면과 제2측면의 사이의 각도는 사용환경에 따라 25 내지 40도로 형성하는 것도 가능하다.

슬림부(10)의 끝단에는 절삭에지(20)가 형성되어 있고 절삭에지(20)의 내측으로는 칩브레이커(21)가 형성되어 있다. 절삭에지(20)의 아래쪽에는 가공물(미도시)과의 간섭을 방지하기 위한 내측으로 경사진 플랭크면(23)이 형성되어 있다.

절삭인서트(1)의 각각의 장착면(3, 4, 5)은 슬림부(10)의 제1측면(11) 및 제2측면(12)에 대하여 내측으로 단차져서 내측으로 함몰된 형태로 형성된다.

홀더(30)는 절삭인서트(1)가 장착되는 부분으로 홀더(30)의 전단부에는 절삭인서트(1)가 삽입되어 장착되는 공간을 구비한 수용포켓(31)이 형성되어 있다. 수용포켓(31)은 절삭인서트(1)의 상면 또는 저면과 밀착하는 안착면(32)이 형성되고 안착면(32)의 일지점에는 클램프 스크류(40)가 체결되는 체결공(33)이 형성된다. 수용포켓(31)의 내측에는 절삭인서트(1)의 장착면(3, 4, 5)에 밀착하여 절삭인서트(1)를 지지하기 위해 안착면(32)에 대하여 수직한 2개의 지지면(34, 35)들이 형성되어 있다. 수용포켓(31)의 위쪽에는 절삭인서트(1)의 절삭에지(20)와의 간섭을 방지하기 위한 여유홈(36)이 형성되고 여유홈(36)의 아래쪽 좌측에는 절삭인서트(1)의 가공에 사용되는 절삭에지(20)를 외측으로 노출시키기 위한 절개부(37)가 형성되어 있고 여유홈(36)의 아래쪽 우측에는 절삭인서트(1)의 슬림부(10)와의 간섭을 방지하기 위한 리세스부(38)가 형성되어 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 절삭인서트(1)를 홀더(30)의 수용포켓(31)에 안착한 상태에서 클램프 스크류(40)를 절삭인서트(1)의 인서트홀(2)을 통과시켜서 수용포켓(31)의 체결공(33)에 나사결합하면 절삭인서트(1)의 슬림부(10)들 중의 하나는 수용포켓(31)의 여유홈(36)에 위치하고 그 슬림부(10)에 인접한 2개의 장착면(3, 5)들이 수용포켓(31)의 2개의 지지면(34, 35)에 밀착하여 지지된다. 그리고 절삭인서트(1)의 저면(도면에 보이지 않는 부분)은 수용포켓(31)의 안착면(32)에 밀착하여 지지된다. 이 때 수용포켓(31)의 체결공(33)은 절삭인서트(1)의 인서트홀(2)에 대하여 수용포켓(31)의 여유홈(36)의 방향으로 편심되게 위치하므로 클램프 스크류(40)를 체결하면 절삭인서트(1)는 여유홈(36)을 향하는 편심력(B)을 받게되어 절삭인서트(1)가 지지면(34, 35)에 더욱 밀착하게 된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트를 도시한 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트(60)는 절삭에지(61)가 형성된 슬림부(62)와 장착면(65)을 갖는 등의 다른 구성은 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예의 절삭인서트(1)와 동일하지만, 다만 절삭에지(61)의 아래에 경사진 플랭크면이 형성되지 않고 수직한 면으로 형성된 점에서만 차이가 있다. 플랭크면이 형성되지 않았기 때문에 절삭에지(61)는 상측 및 하측에 각각 3개씩 총 6개의 절삭에지(61)를 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트의 작용효과에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 절삭에지(20)에 인접한 슬림부(10)에 비해 장착면(3, 4, 5)들의 사이각도를 증가시킨 구성에 의해 홀더(30)로부터 절삭인서트(1)를 쉽게 빼낼 수 있다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 절삭에지(20)가 형성된 슬림부(10)의 측면들의 사이의 각도는 35도 이지만 2개의 장착면(3, 4, 5)들의 사이의 각도는 60도를 이루고 있다. 절삭인서트(1)의 2개의 장착면(3, 4, 5)들이 이루는 사이의 각도가 60도이기 때문에 절삭인서트(1)를 지지하는 수용포켓(31)의 지지면(34, 35)들의 사이의 각도도 역시 60도를 이룬다.

이에 반해 종래의 릴리프 가공용 절삭인서트는, 도 9에 도시된 바와 같이, 절삭인서트(100)의 2개 변(101, 102)들의 사이의 각도와 홀더(110)의 지지면들의 사이의 각도가 모두 35도를 이루고 있다.

쐐기 구조에 따른 홀더의 지지면의 마찰력을 계산하면 사잇각이 60도인 경우와 사잇각이 35도인 경우의 마찰력은 "사잇각 60도 인서트: 사잇각 35도 인서트=3:5"의 비율을 갖는다. 즉 마찰력의 상대적인 비율이 100 : 166 정도가 되는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 슬림부(10)를 지난 뒤쪽의 장착면(3, 4, 5)의 사이각도가 60도이기 때문에 쐐기효과가 미약하여 홀더(30)에 대한 절삭인서트(1)의 끼임 현상이 크게 완화되어 홀더(30)로부터 절삭인서트(1)를 쉽게 빼낼 수 있다. 이에 반해 종래의 릴리프 가공용 절삭인서트는 홀더에 밀착되는 지지면의 사잇각이 35도이기 때문에 홀더와 절삭인서트의 사이의 마찰력이 크기 때문에 홀더로부터 절삭인서트가 잘 빠지지 않는다.

따라서 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 홀더(30)에 대한 끼임 현상이 크게 완화되기 때문에 홀더(30)로부터 절삭인서트(1)를 쉽게 분리할 수 있고 따라서 절삭인서트(1)의 교체시간이 짧으며, 결국 절삭인서트(1)의 교체를 위해 가공장치(미도시)를 정지시키는 시간이 짧아서 생산성이 증대된다.

본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 슬림부(10)를 형성하여 절삭에지(20)까지의 길이를 증가시킨 구조에 의해 가공물의 깊은 부분의 가공이 가능하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 각 코너에 형성된 슬림부(10)가 장착면(3, 4, 5)들의 사이각보다 작은 사이각을 가지기 때문에 슬림부(10)의 제1측면(11) 및 제2측면(12)이 수렴되어 만나는 지점인 절삭에지(20)까지의 길이(a3)를 길게 형성할 수 있다. 슬림부(10)가 없는 경우에는 절삭에지(20)까지의 길이(a1)가 상대적으로 짧을 수 밖에 없다.

이에 더해서 본 발명의 절삭인서트(1)는 슬림부(10)와 장착면(3, 4, 5)의 경계가 단차진 구조를 가지기 때문에 슬림부(10)가 시작되는 지점을 상대적으로 더 외측에 형성할 수 있어서 슬림부(10)의 제1측면(11) 및 제2측면(12)이 수렴하여 만나는 지점의 절삭에지(20)를 절삭인서트(1)의 중심으로부터 더 멀리 형성할 수 있다. 따라서 절삭인서트(1)의 절삭에지(20)를 홀더(30)로부터 더 멀리 형성할 수 있는 것이다. 만약 슬림부와 장착면의 사이에 단차가 형성되지 않은 절삭인서트의 경우에는 절삭인서트의 중심으로부터 절삭에지까지의 길이(a2)가 상대적으로 짧게 된다.

본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 이와 같이 절삭에지(20)를 홀더(30)로부터 먼 곳에 형성할 수 있기 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이, 가공물(50)의 가공을 필요로 하는 영역이 가공물(50)의 외측으로부터 내측방향으로 깊게 위치한 경우에도 절삭인서트(1)의 슬림부(10)가 가공물(50)에 간섭되지 않고 깊이 침투할 수 있어서 가공물(50)에 깊게 위치한 가공영역의 릴리프 가공이 가능하다.

만약 절삭인서트에 슬림부가 형성되지 않았다면 홀더로부터 절삭에지까지의 길이가 짧아서 공구를 가공물의 깊은 영역으로 진입시킬 때에 가공물과 홀더 또는 절삭인서트와의 간섭이 발생하기 때문에 절삭에지를 깊이 위치한 가공영역까지 진입시킬 수 없어서 깊은 가공영역에 대한 릴리프 가공이 불가능하다. 그러나 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 절삭인서트(1)에 슬림부(10)가 형성되어 있고 슬림부(10)의 끝단에 절삭에지(20)가 형성되어 있으므로 가공물에서 깊이 위치한 가공영역에 대한 릴리프 가공이 가능하다.

본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 슬림부(10)와 장착면(3, 4, 5)의 사이에 단턱을 형성하여 슬림부(10)의 폭을 증가시킨 구조에 의해 절삭인서트(1)의 절삭에지(20)에 인접한 영역의 강성이 증가된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 장착면(3, 4, 5)과 슬림부(10)의 사이에 단차진 구조를 형성함로써 장착면(3, 4, 5)에 비해 슬림부(10)가 외측으로 돌출된 구조를 갖는다. 즉 절삭인서트(1)의 슬림부(10)의 단차진 구조에 의해 슬림부(10)는 수평방향으로 증가된 폭(b2)을 갖는다. 따라서 절삭인서트(1)의 절삭에지(20)가 형성된 슬림부(10)의 폭이 증가되는 형상에 의해 절삭에지(20)에 인접한 영역의 강도가 증가된다.

만약 절삭인서트의 슬림부가 장착면에 대하여 단차진 구조를 갖지 않는다면 슬림부의 폭(b1)이 상대적으로 작아서 슬림부가 단차진 구조에 비해 강도가 약하게 된다.

상기 본 발명의 실시예에서는 절삭인서트가 홀더에 클램프 스크류를 통해 고정되는 형태의 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 절삭인서트를 클램프로 눌러서 고정하는 가압형 클램프 고정수단을 통해 절삭인서트를 홀더에 장착하는 방식도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 보아야 한다.

또한 상기 본 발명의 실시예에서는 절삭인서트의 장착면이 절삭인서트의 상면에 대하여 수직하고 이와 동시에 홀더의 지지면이 안착면에 대하여 수직하게 형성된 형태의 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 절삭인서트의 장착면이 절삭인서트의 상면에 대하여 상호간의 각도가 90도 미만으로 경사진 구조 및 홀더의 지지면이 안착면에 대하여 90도 미만으로 경사진 구조인 것도 물론 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 보아야 한다.

상기 본 발명의 실시예에서는 절삭인서트의 슬림부의 제1측면과 제2측면의 사이의 각도가 35도인 것을 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 슬림부의 제1측면과 제2측면의 사이의 각도를 25 내지 40도로 하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 절삭인서트
2 인서트홀
3,4,5 장착면
10 슬림부
11, 12 제1측면, 제2측면
20 절삭에지
30 홀더
31 수용포켓
32 안착면
33 체결공
34, 35 지지면
36 여유홈
37 절개부
38 리세스부
40 클램프 스크류
50 가공물

Claims (4)

1. 홀더의 2개의 지지면들을 갖는 수용포켓에 장착하여 사용하는 절삭인서트이며,
   3코너에 절삭에지가 형성되고 3개의 평면으로 된 장착면들이 둘레를 따라 대칭으로 형성되며, 상기 장착면들의 사이에 형성되고 2개의 상기 장착면들의 사이의 각도보다 작은 사이 각도를 갖는 제1측면 및 제2측면을 각각 구비한 3개의 슬림부가 구비되며, 상기 절삭에지는 상기 각각의 슬림부의 상기 제1측면 및 상기 제2측면이 수렴하는 지점에 형성되고,
   상기 홀더의 상기 수용포켓에 고정수단을 통해 장착하면 상기 장착면들 중의 2개의 상기 장착면들이 상기 홀더의 상기 2개의 지지면들에 밀착하여 지지되며,
   상기 슬림부는 시작지점부터 상기 슬림부의 상기 절삭에지까지 직선으로 형성되고,
   상기 2개의 장착면들의 사이의 각도는 60도이고 상기 슬림부의 상기 제1측면 및 상기 제2측면의 사이의 각도는 25 내지 40도인 것을 특징으로 하는 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀더의 상기 수용포켓의 상기 지지면들의 사이의 각도는 60도인 것을 특징으로 하는 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 장착면들은 상기 슬림부에 대하여 내측으로 단차진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 릴리프 가공용 3코너 절삭인서트.

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