KR102195819B1 - 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 대상물에 대한 스피닝 작업을 수행하는 롤링 유닛의 작업 영역에 대응하는 높이에 위치하고, 상기 대상물이 접촉하여 정위치하게 하는 기준면을 제공하는 기준 샤프트; 상기 기준 샤프트를 상기 롤링 유닛의 작업 영역으로 향해 전진시키거나 그 반대로 후퇴시키도록 구성되는 진퇴구동 유닛; 상기 진퇴구동 유닛에 대해 작용하여, 상기 진퇴구동 유닛의 진퇴 위치를 제한하도록 구성되는 위치제한 유닛; 및 상기 진퇴구동 유닛 및 상기 위치제한 유닛에 연결되어, 상기 기준 샤프트 및 상기 위치제한 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛을 포함하는, 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈을 제공한다.

Description

스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈{MODULE FOR LOCATING OBJECT FOR SPINNING PROCESSING AT RIGHT POSITION}
본 발명은 스피닝 가공을 위한 대상물을 정위치에 설정하기 위해 사용되는 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 촉매 변환기(觸媒變換器, catalytic converter)는 자동차 배기 가스의 유해 성분을 정화하는 장치이다. 이는 자동차의 배기가스 속의 일산화탄소·탄화수소·질소산화물 등의 유해 성분을 정화하기 위해 배기 파이프 중간에 장착된다.
촉매 변환기의 제조를 위해서는, 원통에 촉매 장치를 삽입하고 원통의 양끝단을 스피닝 작업으로 직경이 점차로 좁아지게 가공해야 한다. 이를 위해서는 촉매 장치가 삽입된 원통을 정위치에 셋팅한 후에, 스피닝 작업을 진행해야 한다.
그런데, 촉매가 삽입된 원통의 정위치 셋팅을 위해 기준면을 제공하는 구성을 설정 위치에 정확히 맞추어서 정지시키는데 어려움이 있다. 위 구성의 정지 위치가 달라짐에 따라서는, 대상물이 정위치에 셋팅되지 못해서, 대상물에 대한 스피닝 가공 작업의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은, 스피닝 작업을 위한 대상물의 정위치 셋팅을 보다 정확하고 확실하게 수행할 수 있게 하는, 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈은, 대상물에 대한 스피닝 작업을 수행하는 롤링 유닛의 작업 영역에 대응하는 높이에 위치하고, 상기 대상물이 접촉하여 정위치하게 하는 기준면을 제공하는 기준 샤프트; 상기 기준 샤프트를 상기 롤링 유닛의 작업 영역으로 향해 전진시키거나 그 반대로 후퇴시키도록 구성되는 진퇴구동 유닛; 상기 진퇴구동 유닛에 대해 작용하여, 상기 진퇴구동 유닛의 진퇴 위치를 제한하도록 구성되는 위치제한 유닛; 및 상기 진퇴구동 유닛 및 상기 위치제한 유닛에 연결되어, 상기 기준 샤프트 및 상기 위치제한 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기준 샤프트는, 상기 롤링 유닛을 이루는 한 쌍의 가압 롤러 사이의 높이에 위치하는 로드를 포함하고, 상기 로드의 자유단은, 상기 기준면이 될 수 있다.
여기서, 상기 롤링 유닛에 연결되어 상기 롤링 유닛을 회전시키는 회전력을 전달하는 매개 샤프트에 대응하여, 상기 기준 샤프트는, 상기 매개 샤프트의 중공부에 삽입되어, 상기 매개 샤프트의 연장 방향과 동일한 방향을 따라 배열될 수 있다.
여기서, 상기 진퇴구동 유닛은, 상기 기준 샤프트와 연결되는 제1 로드와, 상기 제1 로드와 반대 방향으로 연장되는 제2 로드를 구비하는 구동 실린더를 포함하고, 상기 위치제한 유닛은, 상기 제2 로드를 설정 위치에서 정지시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 위치제한 유닛은, 상기 제2 로드에 설치되는 도그; 및 상기 제2 로드의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배치되어, 상기 도그가 상기 설정 위치로 이동되면 상기 도그에 맞물리는 스토퍼를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스토퍼는, 상기 제2 로드를 통과시키는 통과홈을 구비하고, 상기 도그에 대응하는 걸림 부재; 및 상기 걸림 부재를 상기 제2 로드를 향해 진퇴 구동하는 스톱 실린더를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위치제한 유닛은, 상기 제2 로드 및 상기 도그를 감싸도록 배치되는 하우징을 더 포함하고, 상기 스톱 실린더는, 상기 하우징의 연장 방향에 교차하는 방향을 따라 상기 하우징에 결합되어, 상기 하우징 내에서 상기 걸림 부재를 진퇴 구동할 수 있다.
여기서, 상기 도그는, 제1 도그; 및 상기 제1 도그와 이격되어 설치되는 제2 도그를 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 기준면을 제공하기 위해서는 상기 제1 도그에 맞물리고 상기 대상물을 배출하기 위해서는 상기 제2 도그에 맞물리도록 상기 스토퍼를 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈에 의하면, 대상물이 롤링 유닛의 작업 영역 내에 정위치하기 위해서 기준 샤프트가 대상물이 접촉되는 기준면을 제공하는데, 이러한 기준 샤프트는 진퇴구동 유닛에 의해 대상물을 향해 진퇴되고 그의 정지 위치는 위치제한 유닛에 의해 결정되고, 진퇴구동 유닛 및 위치제한 유닛은 제어 유닛에 의해 제어되어, 대상물은 설정 위치에 정지한 기준 샤프트에 의해 정확한 위치에 셋팅되게 된다.
그에 의해, 스피닝 작업 시에 대상물의 정위치 셋팅이 보다 정확하고 확실하게 이루어져서, 대상물에 대한 스피닝 가공의 가공 정밀도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정위치설정 모듈(150)을 갖는 대상물에 대한 스피닝 가공 장비(100)에 대한 측면도이다.
도 2는 도 1의 가압작업 모듈(110) 중 회전구동 유닛(131)을 주로 보인 부분 측면도이다.
도 3은 도 1의 회전구동 유닛(131) 및 정위치설정 모듈(150)을 보인 부분 측면도이다.
도 4는 도 3의 위치제한 유닛(156)에 대한 부분 확대 측면도이다.
도 5는 도 4의 스톱퍼(158)를 주로 보인 부분 확대 정면도이다.
도 6은 도 3의 진퇴구동 유닛(153)과 위치제한 유닛(156)에 대한 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 도 4의 일 변형예에 따른 위치제한 유닛(156')을 설명하기 위한 부분 확대 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정위치설정 모듈(150)을 갖는 대상물에 대한 스피닝 가공 장비(100)에 대한 측면도이고, 도 2는 도 1의 가압작업 모듈(110) 중 회전구동 유닛(131)을 주로 보인 부분 측면도이다.
본 도면들을 참조하면, 스피닝 가공 장비(100)는 대상물(O)에 대한 스피닝 가공을 하기 위한 장치이다. 대상물(O)은 촉매 변환기의 제조를 위한 구성으로서, 원통내에 촉매 장치가 삽입된 것일 수 있다. 스프닝 가공은 그러한 원통의 양끝단을 직경이 점차로 좁아지게 변형시키는 작업다.
이를 위해, 스피닝 가공 장비(100)는, 가압작업 모듈(110)과 정위치설정 모듈(150)로 구성될 수 있다. 가압작업 모듈(110)이 대상물(O)의 양끝단을 물리적으로 변형시키기 위한 구성이라면, 정위치설정 모듈(150)은 가압작업 모듈(110)에 대응하여 대상물(O)을 정위치에 셋팅하기 위한 구성이다.
먼저, 가압작업 모듈(110)은 롤링 유닛(111)과 회전구동 유닛(131)을 가질 수 있다. 롤링 유닛(111)은 대상물(O)을 가압하는 구성이다. 회전구동 유닛(131)은 롤링 유닛(111)을 회전 구동하는 구성이다.
롤링 유닛(111)은, 가압 롤러(112), 베이스 플레이트(113), 이동 플레이트(115), 조절 링크(116), 및 이동 구동부(117)를 가질 수 있다. 가압 롤러(112)는 대상물(O)의 변형을 위해 대상물(O)에 직접 접촉되는 롤러이다. 가압 롤러(112)는 복수 개로 구비되고, 이들은 대상물(O)이 위치한 높이를 기준으로 상측, 및 하측에 각각 배치될 수 있다. 베이스 플레이트(113)는 가압 롤러(112)가 변위 가능하게 설치되는 대상체가 된다. 이동 플레이트(115)는 베이스 플레이트(113)를 향해 수평 방향(H)을 따라 전진하거나 후퇴하도록 배치된다. 조절 링크(116)는 이동 플레이트(115)의 이동에 연동되어 가압 롤러(112)가 대상물(O)의 중심축을 향해 접근하거나 그로부터 멀어지도록 가압 롤러(112)의 위치를 조절하는 링크이다. 이동 구동부(117)는 이동 플레이트(115)를 이동시키는 구동력을 발생시키는 구성이다.
회전구동 유닛(131)은 롤링 유닛(111), 구체적으로 가압 롤러(112)가 대상물(O)을 가압한 채로 롤링 유닛(111)을 회전 구동하는 구성이다. 이때, 롤링 유닛(111)의 회전축은 수평 방향(H)을 따르는 직선일 수 있다. 회전구동 유닛(131)은, 모터(132), 매개 샤프트(136), 및 부싱(138a, 138b)을 가질 수 있다.
모터(132)는 회전력을 발생시키는 구성이다. 모터(132)의 회전력은 그의 출력축에 연결된 구동 풀리(133)에 전달된다. 나아가, 구동 풀리(133)는 벨트(134)를 매개로 상기 회전력에 의해 피동 풀리(135)를 회전시킨다.
매개 샤프트(136)는 피동 풀리(135)에 연결되어 피동 풀리(135)와 함께 회전되는 구성이다. 매개 샤프트(136)는 수평 방향(H)을 따라 배열될 수 있고, 또한 벨트(134)의 배열 방향에 대체로 수직한 방향을 따라 연장될 수 있다. 매개 샤프트(136)는 중공부(136a)를 가지는 로드(rod)일 수 있다. 매개 샤프트(136)는 지지 브라켓(137)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 이러한 매개 샤프트(136)는 베이스 플레이트(113)에 연결되어, 롤링 유닛(111)에 모터(132)의 회전력을 전달하게 된다.
부싱(138a, 138b)은 피동 풀리(135) 또는 매개 샤프트(136) 내에 설치되어, 그들에 대한 후술할 기준 샤프트(151)의 상대 회전이 매끄럽게 일어나게 하는 구성이다. 부싱(138a, 138b)은 재질적으로 미끄럼이 잘 일어나는 소재로서, 원통 형상으로 형성될 수 있다.
정위치설정 모듈(150)은 기준 샤프트(151)와, 진퇴구동 유닛(153), 및 위치제한 유닛(156)을 포함할 수 있다.
기준 샤프트(151)는 대상물(O)이 가압 롤러(112)의 작업 영역 내의 설정 위치에 정위치하기 위해 접촉되는 기준면(151a, 도 3 참조)을 제공하는 로드(rod)일 수 있다. 기준 샤프트(151)는 매개 샤프트(136)를 관통하여 회전구동 유닛(131) 측에서 롤링 유닛(111) 측으로 연장하도록 배치된다. 구체적으로, 기준 샤프트(151)는 매개 샤프트(136)의 중공부(136a, 도 2)에 삽입되어, 매개 샤프트(136)와 동일한 방향을 따라 배열될 수 있다. 나아가, 기준 샤프트(151)는 한 쌍의 가압 롤러(112) 사이의 높이에서 대상물(O)에 대응하여 위치하게 된다.
진퇴구동 유닛(153)은 기준 샤프트(151)에 연결되고, 그를 수평 방향(H)을 따라 롤링 유닛(111) 측으로 전진시키거나 그 반대로 후퇴시키도록 구성된다. 이를 위해, 진퇴구동 유닛(153)은 수평 방향(H)을 따라 배치된 실린더(154)일 수 있다.
위치제한 유닛(156)은 진퇴구동 유닛(153)에 작용하여 진퇴구동 유닛(153)의 진퇴 위치를 제한하는 구성이다. 이를 위해, 위치제한 유닛(156)은 진퇴구동 유닛(153)에 연결되며, 수직 방향(V)을 따라 배열될 수 있다.
이러한 정위치설정 모듈(150)에 대해서도는 도 3 등을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1의 회전구동 유닛(131) 및 정위치설정 모듈(150)을 보인 부분 측면도이고, 도 4는 도 3의 위치제한 유닛(156)에 대한 부분 확대 측면도이다.
본 도면들을 참조하면, 구동 실린더(154)는 양방향으로 연장되는 한 쌍의 로드(155a 및 155b)를 가진다. 구체적으로, 제1 로드(155a)는 커플러(152)를 통해 기준 샤프트(151)에 연결되고, 제2 로드(155b)는 기준 샤프트(151)의 반대 방향으로 연장된다. 제1 로드(155a) 및 제2 로드(155b)는 구동 실린더(154)의 작동에 따라 수평 방향(H)을 따라 도면상 좌측, 또는 우측으로 이동될 수 있다.
위치제한 유닛(156)은 제2 로드(155b)에 작용하도록 구성된다. 이를 위해, 위치제한 유닛(156)은, 제2 로드(155b)에 설치되는 도그(157)를 가질 수 있다. 도그(157)는 제2 로드(155b)에 설치되고, 제2 로드(155b)보다 큰 외경을 가질 수 있다.
도그(157)에 대응하여, 위치제한 유닛(156)은 스톱퍼(158)를 더 가질 수 있다. 스톱퍼(158)는 제2 로드(155b)의 연장 방향과 교차하는 높이 방향(V)을 따라 배치될 수 있다. 스톱퍼(158)는 제2 로드(155b)와 함께 도그(157)가 수평 방향(H)으로 이동하면, 설정 위치에서 도그(157)와 맞물려서 도그(157) 및 제2 로드(155b), 나아가 기준 샤프트(151)가 더 이상 이동하지 못하게 하는 구성이다.
제2 로드(155b)와 도그(157)는 하우징(159)에 의해 감싸질 수 있다. 이러한 하우징(159)에는 스톱퍼(158)가 설치될 수 있다.
도 5는 도 4의 스톱퍼(158)를 주로 보인 부분 확대 정면도이다.
본 도면을 참조하면, 스톱퍼(158)는 걸림 부재(158a) 및 스톱 실린더(158b)를 가질 수 있다.
걸림 부재(158a)는 도그(157)에 대응하여 대체로 플레이트 형태를 가질 수 있다. 걸림 부재(158a)의 하부에는 통과홈(158a')이 형성될 수 있다. 통과홈(158a')은 제2 로드(155b)가 통과하게 하는 사이즈를 가질 수 있다.
스톱 실린더(158b)는 걸림 부재(158a)를 제2 로드(155b)를 향해 진퇴 구동하는 구성이다. 스톱퍼(158)는 하우징(159)의 내부 공간에서 걸림 부재(158a)가 수직 방향(V)으로 이동하게 한다. 스톱 실린더(158b)의 구동력은 연결 로드(158c)를 통해 걸림 부재(158a)에 전달된다.
이상의 구성을 가진 정위치설정 모듈(150)의 제어적 구성에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 3의 진퇴구동 유닛(153)과 위치제한 유닛(156)에 대한 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면을 참조하면, 정위치설정 모듈(150)은, 진퇴구동 유닛(153), 위치제한 유닛(156) 등에 더하여, 제어 유닛(161), 정보수신 유닛(165), 및 메모리(169)를 더 포함할 수 있다.
제어 유닛(161)은 진퇴구동 유닛(153)과 위치제한 유닛(156)의 작동을 제어하는 구성이다.
정보수신 유닛(165)은 가압작업 모듈(110)의 작동에 관한 작동 정보를 수신하여 제어 유닛(161)에 전달하는 구성이다. 상기 작동 정보는, 대상물(O)에 대한 스피닝 작업의 단계, 대상물(O)이 작업 영역 내로 투입되는 시점 등에 관한 것일 수 있다.
메모리(169)는 상기 작동 정보에 따른 진퇴구동 유닛(153) 및 위치제한 유닛(156)의 제어를 위한 프로그램을 저장하는 구성이다.
이러한 구성에 따르면, 제어 유닛(161)은 정보수신 유닛(165)으로부터 수신된 작동 정보에 따른 구체적 제어 작동을 메모리(169)를 참조하여 결정한다. 그에 의해, 진퇴구동 유닛(153) 및 위치제한 유닛(156)을 각각 제어하여, 진퇴구동 유닛(153)이 기준 샤프트(151, 도 3 참조)를 이동시키는 중에 위치제한 유닛(156)이 정확한 위치에서 기준 샤프트(151)를 정지시켜 설정 위치에 기준면(151a)이 제공되게 한다.
다음으로, 위치제한 유닛(156)의 다른 형태에 대해 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 도 4의 일 변형예에 따른 위치제한 유닛(156')을 설명하기 위한 부분 확대 측면도이다.
본 도면을 참조하면, 위치제한 유닛(156')은 앞선 실시예와 달리, 2개의 도그(157a 및 157b)를 가질 수 있다. 2개의 도그(157a 및 157b)는 제2 로드(155b)에 서로 이격하여 설치된다.
이러한 구성에 따라, 스톱퍼(158)는 제1 도그(157a) 및 제2 도그(157a)에 선택적으로 맞물릴 수 있다. 이는 스톱퍼(158)의 걸림 부재(157a)가 제1 도그(157a) 또는 제2 도그(157a)에 맞물리는 위치로 전진하거나 그로부터 후퇴함에 의해 가능하다.
이러한 경우라면, 걸림 부재(157a)가 제1 도그(157a)에 맞물리는 경우에, 기준 샤프트(151)는 기준면(151a)을 제공하여 대상물(O)이 정위치에 셋팅되게 할 수 있다. 나아가, 걸림 부재(157a)가 제2 도그(157a)에 맞물리는 경우라면, 기준 샤프트(151)는 도면상 수평 방향(H)을 따라 좌측으로 더 이동하게 된다. 그 경우, 기준 샤프트(151)는 작업 영역 내에서 작업이 마무리된 대상물(O)을 작업 영역 밖으로 배출할 수 있다. 이는 제어 유닛(161)이 구동 실린더(154, 도 3 참조) 및 스톱퍼(158)를 동시에 제어함으로써 수행된다. 그 결과, 정위치설정 모듈(150)은 대상물(O)에 대한 기준면 제공함과 더불어, 대상물(O)에 대한 배출까지 수행할 수 있게 한다.
이상에서 도그(157a 및 157b)는 2개로 예시되었으나, 그 이상의 복수 개로 설정하는 것도 가능하다. 그 경우라면, 기준 샤프트(151)는 보다 정밀하게 세분화된 위치에서 정확하게 멈출 수 있게 될 것이다.
상기와 같은 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 스피닝 가공 장비 110: 가압작업 모듈
111: 롤링 유닛 112: 가압 롤러
113: 베이스 플레이트 131: 회전구동 유닛
132: 모터 136: 매개 샤프트
150: 정위치설정 모듈 151: 기준 샤프트
153: 진퇴구동 유닛 154: 구동 실린더
156: 위치제한 유닛 157: 도그
158: 스톱퍼

Claims (8)

  1. 대상물에 대한 스피닝 작업을 수행하는 롤링 유닛의 작업 영역에 대응하는 높이에 위치하고, 상기 대상물이 접촉하여 정위치하게 하는 기준면을 제공하는 기준 샤프트;
    상기 기준 샤프트를 상기 롤링 유닛의 작업 영역으로 향해 전진시키거나 그 반대로 후퇴시키도록 구성되는 진퇴구동 유닛;
    상기 진퇴구동 유닛에 대해 작용하여, 상기 진퇴구동 유닛의 진퇴 위치를 제한하도록 구성되는 위치제한 유닛; 및
    상기 진퇴구동 유닛 및 상기 위치제한 유닛에 연결되어, 상기 기준 샤프트 및 상기 위치제한 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 진퇴구동 유닛은,
    상기 기준 샤프트와 연결되는 제1 로드와, 상기 제1 로드와 반대로 연장되어 상기 기준 샤프트로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 제2 로드를 구비하는 구동 실린더를 포함하고,
    상기 위치제한 유닛은,
    상기 제2 로드를 설정 위치에서 정지시키도록 구성되고,
    상기 제2 로드에 설치되는 도그;
    상기 제2 로드의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배치되어, 상기 도그가 상기 설정 위치로 이동되면 상기 도그에 맞물리는 스토퍼; 및
    상기 제2 로드 및 상기 도그를 감싸도록 배치되는 하우징을 포함하고,
    상기 스토퍼는,
    상기 제2 로드를 통과시키는 통과홈을 구비하고, 상기 도그에 대응하는 걸림 부재; 및
    상기 하우징의 연장 방향에 교차하는 방향을 따라 상기 하우징에 결합되어, 상기 하우징 내에서 상기 제2 로드를 향해 상기 걸림 부재를 진퇴 구동하는 스톱 실린더를 포함하는, 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 샤프트는,
    상기 롤링 유닛을 이루는 한 쌍의 가압 롤러 사이의 높이에 위치하는 로드를 포함하고,
    상기 로드의 자유단은,
    상기 기준면이 되는, 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 롤링 유닛에 연결되어 상기 롤링 유닛을 회전시키는 회전력을 전달하는 매개 샤프트에 대응하여,
    상기 기준 샤프트는,
    상기 매개 샤프트의 중공부에 삽입되어, 상기 매개 샤프트의 연장 방향과 동일한 방향을 따라 배열되는, 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도그는,
    제1 도그; 및
    상기 제1 도그와 이격되어 설치되는 제2 도그를 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 기준면을 제공하기 위해서는 상기 제1 도그에 맞물리고 상기 대상물을 배출하기 위해서는 상기 제2 도그에 맞물리도록 상기 스토퍼를 제어하는, 스피닝 가공을 위한 대상물 정위치설정 모듈.
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