KR102146611B1 - Spindle head of working machine - Google Patents

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Abstract

공작기계의 주축대 헤드부에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 공작기계의 주축대 헤드부는: 주조 공정에 의해 내부가 비어있는 형태로 제작되는 하우징; 하우징에 일체로 형성되고, 스핀들이 삽입되도록 상하방향을 따라 나란하게 형성되는 스핀들 조립부; 하우징의 주조 공정시 가스가 배출되도록 하우징에 형성되는 가스 배출부; 및 하우징의 강성을 보강하도록 하우징의 내부를 가로지르도록 형성되는 보강리브를 포함하는 것을 특징으로 한다. Disclosed is the invention of a headstock head of a machine tool. The headstock head portion of the machine tool of the present invention: a housing manufactured in a hollow shape by a casting process; A spindle assembly unit formed integrally with the housing and formed parallel to the vertical direction so that the spindle is inserted; A gas discharge unit formed in the housing to discharge gas during the casting process of the housing; And it characterized in that it comprises a reinforcing rib formed to cross the interior of the housing to reinforce the rigidity of the housing.

Description

공작기계의 주축대 헤드부{SPINDLE HEAD OF WORKING MACHINE}Spindle head of working machine tool {SPINDLE HEAD OF WORKING MACHINE}

본 발명은 공작기계의 주축대 헤드부에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하중을 감소시키면서 강성을 확보하고, 스핀들의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 공작기계의 주축대 헤드부에 관한 것이다.The present invention relates to a headstock head portion of a machine tool, and more particularly, to a headstock head portion of a machine tool capable of securing rigidity while reducing a load and improving the cooling performance of the spindle.

일반적으로 공작기계는 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속 소재를 가공한다. 공작기계에는 선반, 밀링기, 머시닝센터, 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수 가공기 등이 있다. 공작기계에는 회전운동을 전달하는 주축대가 설치된다. In general, machine tools process metal or non-metal materials using a cutting or non-cutting method. Machine tools include lathes, milling machines, machining centers, drilling machines, boring machines, grinding machines, gear processing machines, and special processing machines. Machine tools are equipped with a spindle that transmits rotational motion.

주축대의 주축대 헤드부는 목형에 쇳물을 주입하여 제조된다. 주축대의 주축대 헤드부에는 절삭 공정시 구동력과 토크가 전달되므로, 가공물의 정밀성을 확보하기 위해 강성이 확보되어야 한다.The head of the headstock of the headstock is manufactured by injecting metal into a wooden mold. Since the driving force and torque are transmitted to the head of the headstock during the cutting process, rigidity must be secured to ensure the precision of the workpiece.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0116582호(2015. 10. 16 공개, 발명의 명칭: 공작기계용 자동 2축 헤드 장치)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 2015-0116582 (published on October 16, 2015, title of the invention: automatic two-axis head device for machine tools).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하중을 감소시키면서 강성을 확보하고, 스핀들의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 공작기계의 주축대 헤드부를 제공하는 것이다.The present invention was created to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a headstock head of a machine tool capable of reducing load while securing rigidity and improving cooling performance of a spindle.

본 발명에 따른 공작기계의 주축대 헤드부는: 주조 공정에 의해 내부가 비어있는 형태로 제작되는 하우징; 상기 하우징에 일체로 형성되고, 스핀들이 삽입되도록 상하방향을 따라 나란하게 형성되는 스핀들 조립부; 상기 하우징의 주조 공정시 가스가 배출되도록 상기 하우징에 형성되는 가스 배출부; 및 상기 하우징의 강성을 보강하도록 상기 하우징의 내부를 가로지르도록 형성되는 보강리브를 포함하는 것을 특징으로 한다. The headstock head portion of the machine tool according to the present invention: a housing manufactured in a hollow shape by a casting process; A spindle assembly unit formed integrally with the housing and formed parallel to the vertical direction so that the spindle is inserted; A gas discharge unit formed in the housing to discharge gas during the casting process of the housing; And a reinforcing rib formed to cross the inside of the housing to reinforce the rigidity of the housing.

상기 보강리브는 상기 하우징의 수평방향을 따라 복수 개가 형성될 수 있다.A plurality of reinforcing ribs may be formed along the horizontal direction of the housing.

상기 공작기계의 주축대 헤드부는 상기 스핀들을 냉각시키도록 상기 스핀들 조립부의 내부에 설치되는 냉각모듈을 더 포함할 수 있다.The headstock head portion of the machine tool may further include a cooling module installed inside the spindle assembly portion to cool the spindle.

상기 냉각모듈은 상기 스핀들을 둘러싸도록 설치되고, 냉각매체가 유동되도록 냉각채널이 형성되는 냉각튜브; 상기 냉각채널에 냉각매체를 공급하도록 상기 냉각채널에 연결되는 유입포트; 및 상기 냉각채널의 냉각매체가 배출되도록 상기 냉각채널에 연결되는 배출포트를 포함할 수 있다.The cooling module is installed to surround the spindle, a cooling tube formed with a cooling channel so that the cooling medium flows; An inlet port connected to the cooling channel to supply a cooling medium to the cooling channel; And a discharge port connected to the cooling channel to discharge the cooling medium of the cooling channel.

상기 냉각채널은 상기 냉각튜브의 원주방향을 따라 나선 형태로 형성될 수 있다.The cooling channel may be formed in a spiral shape along the circumferential direction of the cooling tube.

본 발명에 따르면, 보강리브가 하우징의 내부를 가로지르도록 형성되므로, 하우징의 강성이 보강될 수 있다. 따라서, 하우징이 주축대의 진동에 의해 떨리는 것을 억제할 수 있으므로, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since the reinforcing rib is formed to cross the interior of the housing, the rigidity of the housing can be reinforced. Therefore, it is possible to suppress the housing from shaking due to the vibration of the headstock, so that the machining accuracy can be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각모듈이 스핀들을 냉각시키므로, 스핀들이 공구에서 전달되는 열에 의해 강성이 저하되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.Further, according to the present invention, since the cooling module cools the spindle, it is possible to prevent the spindle from being deteriorated or deformed in rigidity due to heat transmitted from the tool.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축대 헤드부를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축대 헤드부의 내부 구조를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a headstock head of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the internal structure of the headstock head portion of the machine tool according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 공작기계의 주축대 헤드부의 일 실시예를 설명한다. 공작기계의 주축대 헤드부를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a headstock head of a machine tool according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the process of describing the headstock head of the machine tool, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축대 헤드부를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축대 헤드부의 내부 구조를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a headstock head of a machine tool according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the internal structure of the headstock head of the machine tool according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축대 헤드부는 하우징(10), 스핀들 조립부(20), 가스 배출부(30) 및 보강리브(40)를 포함한다.1 and 2, the headstock head portion of a machine tool according to an embodiment of the present invention includes a housing 10, a spindle assembly portion 20, a gas discharge portion 30, and a reinforcing rib 40 do.

하우징(10)은 주조 공정에 의해 내부가 비어 있는 형태로 제작된다. 하우징(10)은 목형에 쇳물을 부어 제조한다. 하우징(10)의 상측에는 스핀들 조립부(20) 측으로 하향 경사지도록 상측 경사부(12)가 형성된다. 하우징(10)은 공작기계의 주축대 칼럼(미도시)에 상하로 이동 가능하게 설치된다.The housing 10 is manufactured in a form in which the interior is hollow by a casting process. The housing 10 is manufactured by pouring molten metal on a wooden mold. An upper inclined portion 12 is formed on the upper side of the housing 10 so as to incline downward toward the spindle assembly portion 20. The housing 10 is installed to be movable up and down on a headstock column (not shown) of a machine tool.

하우징(10)의 스핀들 조립부(20)의 반대측에는 개구부(14)가 형성되고, 개구부(14)의 내측에는 개구부(14)를 가로지르도록 보강 크로스부(15)가 형성된다. 보강 크로스부(15)는 십자 형태로 형성된다. 하우징(10)에 보강 크로스부(15)가 형성되므로, 하우징(10)의 하중을 감소시키면서도 하우징(10)의 강성을 보강할 수 있다.An opening 14 is formed on the opposite side of the spindle assembly 20 of the housing 10, and a reinforcing cross 15 is formed inside the opening 14 so as to cross the opening 14. The reinforcing cross portion 15 is formed in a cross shape. Since the reinforcing cross portion 15 is formed in the housing 10, the rigidity of the housing 10 can be reinforced while reducing the load of the housing 10.

스핀들 조립부(20)는 하우징(10)에 일체로 형성되고, 공작기계의 스핀들이 삽입되도록 상하방향을 따라 나란하게 형성된다. 스핀들 조립부(20)는 하우징(10)의 주조 공정시 하우징(10)과 함께 주조된다. 스핀들 조립부(20)는 하우징(10)의 상측 경사부(12)의 단부에 일체로 형성된다. 스핀들 조립부(20)의 내부에는 주축대(미도시)의 스핀들(미도시)이 삽입되도록 조립홀부(25)가 형성된다. The spindle assembly portion 20 is integrally formed in the housing 10, and is formed parallel to the vertical direction so that the spindle of the machine tool is inserted. The spindle assembly 20 is cast together with the housing 10 during the casting process of the housing 10. The spindle assembly 20 is integrally formed at the end of the upper inclined portion 12 of the housing 10. An assembly hole 25 is formed in the spindle assembly 20 so that the spindle (not shown) of the headstock (not shown) is inserted.

스핀들 조립부(20)는 스핀들의 축방향을 따라 배열되는 복수의 조립 프레임부(21)와, 복수의 조립 프레임부(21)를 연결하는 복수의 조립 칼럼부(23)를 포함한다. 조립 칼럼부(23)가 조립 프레임부(21)를 지지하므로, 스핀들이 안정되게 스핀들 조립부(20)에 설치될 수 있다. 따라서, 주축대의 스핀들에 진동이 전달되더라도 스핀들의 가공 오차가 발생되는 것을 억제할 수 있다.The spindle assembly unit 20 includes a plurality of assembly frame portions 21 arranged along the axial direction of the spindle, and a plurality of assembly column portions 23 connecting the plurality of assembly frame portions 21. Since the assembly column portion 23 supports the assembly frame portion 21, the spindle can be stably installed on the spindle assembly portion 20. Therefore, even if vibration is transmitted to the spindle of the headstock, it is possible to suppress the occurrence of machining errors of the spindle.

스핀들 조립부(20)의 상측에는 모터부(미도시)가 탑재되고, 모터부에는 스핀들이 연결된다. 모터부가 구동됨에 따라 스핀들이 회전된다. 스핀들에는 공구가 설치된다.A motor unit (not shown) is mounted on the upper side of the spindle assembly unit 20, and a spindle is connected to the motor unit. As the motor unit is driven, the spindle rotates. A tool is installed on the spindle.

가스 배출부(30)는 하우징(10)의 주조 공정시 쇳물에서 발생되는 가스가 배출되도록 하우징(10)에 형성된다. 가스 배출부(30)는 하우징(10)의 상측 경사부(12)에 사각 형태로 형성된다. 또한, 가스 배출부(30)는 하우징(10)에서 모래를 배출시킬 때에 작업자가 손을 집어넣을 수 있는 크기로 형성된다. 작업자가 가스 배출부(30)에 손을 집어넣은 후 모래를 배출시키므로, 하우징(10)의 내부에서 모래가 용이하고 신속하게 배출될 수 있다. 또한, 가스 배출부(30)가 하우징(10)의 상측 경사부(12)에 형성되므로, 작업자가 가스 배출부(30)에 용이하게 접근할 수 있다.The gas discharge part 30 is formed in the housing 10 so that gas generated from the molten metal is discharged during the casting process of the housing 10. The gas discharge part 30 is formed in a square shape on the upper inclined part 12 of the housing 10. In addition, the gas discharge unit 30 is formed in a size that allows an operator to put a hand when discharging sand from the housing 10. Since the operator puts his hand in the gas discharge unit 30 and then discharges the sand, the sand can be easily and quickly discharged from the inside of the housing 10. In addition, since the gas discharge part 30 is formed on the upper inclined part 12 of the housing 10, the operator can easily access the gas discharge part 30.

보강리브(40)는 하우징(10)의 강성을 보강하도록 하우징(10)의 내부를 가로지르도록 형성된다. 보강리브(40)가 하우징(10)의 내부를 가로지르도록 형성되므로, 하우징(10)의 강성이 보강될 수 있다. 따라서, 하우징(10)이 주축대의 진동에 의해 떨리는 것을 억제할 수 있으므로, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.The reinforcing rib 40 is formed to cross the inside of the housing 10 to reinforce the rigidity of the housing 10. Since the reinforcing rib 40 is formed to cross the interior of the housing 10, the rigidity of the housing 10 may be reinforced. Therefore, since the housing 10 can be suppressed from shaking due to the vibration of the headstock, the machining accuracy can be improved.

보강리브(40)는 하우징(10)의 수평방향을 따라 복수 개가 형성된다. 보강리브(40)가 내부가 비어있는 하우징(10)에서 수평방향을 따라 형성되므로, 하우징(10)의 중량을 감소시키면서도 요구되는 강성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 보강리브(40)가 하우징(10)의 내부에 한 방향으로 형성되므로, 주조작업이 용이하고, 불량률이 감소될 수 있다. 또한, 하우징(10)의 내부에 불필요한 리브를 삭제하고, 헤드부(미도시) 내부의 빈공간이 증가되므로, 헤드부의 중량을 감소시킬 수 있다. 보강리브(40)의 개수는 주축대의 크기 및 가공 용량 등을 고려하여 적절하게 설계될 수 있다.A plurality of reinforcing ribs 40 are formed along the horizontal direction of the housing 10. Since the reinforcing rib 40 is formed along the horizontal direction in the housing 10 that is empty inside, the required rigidity can be sufficiently secured while reducing the weight of the housing 10. In addition, since the reinforcing rib 40 is formed in one direction inside the housing 10, the casting operation is easy and the defect rate can be reduced. In addition, unnecessary ribs in the interior of the housing 10 are eliminated, and the empty space inside the head (not shown) is increased, so that the weight of the head can be reduced. The number of reinforcing ribs 40 may be appropriately designed in consideration of the size and processing capacity of the headstock.

공작기계의 주축대 헤드부는 스핀들을 냉각시키도록 스핀들 조립부(20)의 내부에 설치되는 냉각모듈(50)을 더 포함한다. 냉각모듈(50)이 스핀들을 냉각시키므로, 스핀들이 공구(미도시)에서 전달되는 열에 의해 강성이 저하되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. The head unit of the machine tool further includes a cooling module 50 installed inside the spindle assembly unit 20 to cool the spindle. Since the cooling module 50 cools the spindle, it is possible to prevent the spindle from being deteriorated or deformed due to heat transferred from the tool (not shown).

냉각모듈(50)은 냉각튜브(51), 유입포트(53) 및 배출포트(55)를 포함한다.The cooling module 50 includes a cooling tube 51, an inlet port 53 and an outlet port 55.

냉각튜브(51)는 스핀들을 둘러싸도록 설치되고, 냉각튜브(51)에는 냉각매체가 유동되도록 냉각채널(52)이 형성된다. 냉각튜브(51)는 양단부가 개구된 원통형으로 형성된다. 냉각채널(52)에 냉각매체가 유동됨에 따라 스핀들이 냉각매체에 의해 냉각되므로, 스핀들이 공구에서 전달되는 열에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다.The cooling tube 51 is installed to surround the spindle, and a cooling channel 52 is formed in the cooling tube 51 so that the cooling medium flows. The cooling tube 51 is formed in a cylindrical shape with both ends open. As the cooling medium flows through the cooling channel 52, the spindle is cooled by the cooling medium, so that it is possible to prevent the spindle from being deformed by the heat transferred from the tool.

유입포트(53)는 냉각채널(52)에 냉각매체를 공급하도록 냉각채널(52)에 연결된다. 유입포트(53)는 냉각채널(52)의 일단부에 연결된다. 유입포트(53)에는 냉각매체 공급관(미도시)이 연결된다. 냉각매체로는 냉각수를 제시한다.The inlet port 53 is connected to the cooling channel 52 to supply a cooling medium to the cooling channel 52. The inlet port 53 is connected to one end of the cooling channel 52. A cooling medium supply pipe (not shown) is connected to the inlet port 53. Coolant is suggested as a cooling medium.

배출포트(55)는 냉각채널(52)의 냉각매체가 배출되도록 냉각채널(52)에 연결된다. 배출포트(55)는 냉각채널(52)의 타단부에 연결된다. 배출포트(55)에는 냉각매체 회수관(미도시)이 연결된다. 냉각매체 공급관과 냉각매체 회수관은 냉각수 저장탱크(미도시)에 연결된다.The discharge port 55 is connected to the cooling channel 52 so that the cooling medium of the cooling channel 52 is discharged. The discharge port 55 is connected to the other end of the cooling channel 52. A cooling medium recovery pipe (not shown) is connected to the discharge port 55. The cooling medium supply pipe and the cooling medium recovery pipe are connected to a cooling water storage tank (not shown).

냉각채널(52)은 냉각튜브(51)의 원주방향을 따라 나선 형태로 형성된다. 냉각채널(52)이 나선 형태로 형성되므로, 냉각매체가 냉각채널(52)의 원주방향을 따라 유동되면서 스핀들을 균일하게 냉각시킬 수 있다. The cooling channel 52 is formed in a spiral shape along the circumferential direction of the cooling tube 51. Since the cooling channel 52 is formed in a spiral shape, the spindle can be uniformly cooled while the cooling medium flows along the circumferential direction of the cooling channel 52.

유입포트(53)는 냉각채널(52)의 하측에 연결되고, 배출포트(55)는 냉각채널(52)의 상측에 연결된다. 유입포트(53)에 공급되는 냉각매체가 냉각채널(52)의 하측에서 상측으로 밀려 올라가므로, 냉각채널(52) 전체에 냉각매체가 채워진 상태에서 유동될 수 있다. 따라서, 스핀들의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. The inlet port 53 is connected to the lower side of the cooling channel 52, and the discharge port 55 is connected to the upper side of the cooling channel 52. Since the cooling medium supplied to the inlet port 53 is pushed upward from the lower side of the cooling channel 52, it can flow while the cooling medium is filled in the entire cooling channel 52. Therefore, it is possible to improve the cooling efficiency of the spindle.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only illustrative, and those of ordinary skill in the field to which the technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims.

10: 하우징 12: 상측 경사부
15: 보강 크로스부 20: 스핀들 조립부
21: 조립 프레임부 23: 조립 칼럼부
25: 조립홀부 30: 가스 배출부
40: 보강리브 50: 냉각모듈
51: 냉각튜브 52: 냉각채널
53: 유입포트 55: 배출포트10: housing 12: upper slope
15: reinforcing cross portion 20: spindle assembly portion
21: assembly frame portion 23: assembly column portion
25: assembly hole 30: gas discharge
40: reinforcing rib 50: cooling module
51: cooling tube 52: cooling channel
53: inlet port 55: outlet port

Claims (5)

주조 공정에 의해 내부가 비어있는 형태로 제작되는 하우징;
상기 하우징에 일체로 형성되고, 스핀들이 삽입되도록 상하방향을 따라 나란하게 형성되는 스핀들 조립부;
상기 하우징의 주조 공정시 가스가 배출되도록 상기 하우징에 형성되는 가스 배출부;
상기 하우징의 강성을 보강하도록 상기 하우징의 내부를 가로지르도록 형성되는 보강리브; 및
상기 스핀들을 냉각시키도록 상기 스핀들 조립부의 내부에 설치되는 냉각모듈;을 포함하며,
상기 냉각모듈은,
상기 스핀들을 둘러싸도록 설치되고, 냉각매체가 유동되도록 냉각채널이 형성되는 냉각튜브;
상기 냉각채널에 냉각매체를 공급하도록 상기 냉각채널에 연결되는 유입포트; 및
상기 냉각채널의 냉각매체가 배출되도록 상기 냉각채널에 연결되는 배출포트를 포함하며,
상기 유입포트는 상기 냉각채널의 하측에 연결되고, 상기 배출포트는 상기 냉각채널의 상측에 연결되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축대 헤드부.
A housing manufactured in a hollow shape by a casting process;
A spindle assembly unit formed integrally with the housing and formed parallel to the vertical direction so that the spindle is inserted;
A gas discharge unit formed in the housing to discharge gas during the casting process of the housing;
A reinforcing rib formed to cross the interior of the housing to reinforce the rigidity of the housing; And
Includes; a cooling module installed inside the spindle assembly to cool the spindle,
The cooling module,
A cooling tube installed to surround the spindle and formed with a cooling channel to allow a cooling medium to flow;
An inlet port connected to the cooling channel to supply a cooling medium to the cooling channel; And
And a discharge port connected to the cooling channel so that the cooling medium of the cooling channel is discharged,
The inlet port is connected to a lower side of the cooling channel, and the discharge port is connected to an upper side of the cooling channel.
제1 항에 있어서,
상기 보강리브는 상기 하우징의 수평방향을 따라 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축대 헤드부.
The method of claim 1,
The headstock head portion of the machine tool, characterized in that the plurality of reinforcing ribs are formed along the horizontal direction of the housing.
삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 냉각채널은 상기 냉각튜브의 원주방향을 따라 나선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축대 헤드부.The method of claim 1,
The cooling channel is a headstock head of a machine tool, characterized in that formed in a spiral shape along the circumferential direction of the cooling tube.
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