WO1996007504A1 - Verfahren zur herstellung eines mehrschneiden-werkzeuges - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines mehrschneiden-werkzeuges Download PDF

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WO1996007504A1
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Karl Metzger
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/32—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools twist-drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14—Making other products
    • B21C23/147—Making drill blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/10—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape twist-drills; screw-taps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K5/00—Making tools or tool parts, e.g. pliers
    • B21K5/02—Making tools or tool parts, e.g. pliers drilling-tools or other for making or working on holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K5/00—Making tools or tool parts, e.g. pliers
    • B21K5/02—Making tools or tool parts, e.g. pliers drilling-tools or other for making or working on holes
    • B21K5/04—Making tools or tool parts, e.g. pliers drilling-tools or other for making or working on holes twisting-tools, e.g. drills, reamers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multi-cutting tool and the manufactured multi-cutting tool itself.
  • Multi-edge tools such as Drills are nowadays made with a lot of material and time.
  • a drilling tool for drilling into masonry in order to reduce the amount of material required in the manufacture of drilling tools, a drilling tool for drilling into masonry, as described in EP 0 361 189 A1, consists of a head, a shaft with a discharge screw surface and a central one Reinforcement in the tool axis and from fastening pins have been developed.
  • the shaft with the discharge screw surface is formed by a twisted flat rod, which has a reinforcement in the axis of the drilling tool, the transverse dimension of which is two to five times the thickness of the flat rod.
  • the object of the invention in the aforementioned European patent is to provide drilling tools which improve the quality of the boreholes primarily by virtue of their higher strength and longer service life. In addition, the tools are cheaper due to the lower material costs. However, it is not known from this document to minimize the cost of materials and thus the costs for producing a multi-cutting tool, for example by using a flat profile as the starting material in order to use the drilling tool in the machining of steel and other metals.
  • the object of the invention is to provide a method for producing a multi-cutting tool, with which it is possible to produce multi-cutting tools with minimal material expenditure and minimal expenditure.
  • the drills can be made entirely from a high-alloy HSS steel, such as, for example, material number 1.3343 or similar. Since the method according to the invention does not require a drill to be made from solid material, but rather "flat material” is used, a high material saving of approximately 50 to 75% is achieved.
  • the method developed guarantees that the cutting geometry and the spiral pitch can be manufactured with low tolerance.
  • Solid profiles or profiles with at least one hole, preferably an arbitrarily shaped central passage can be used as the starting material. let be used.
  • the passage can be used as a coolant or lubricant supply or for receiving a tool shank.
  • the cutting tools produced are e.g. Drills, milling cutters, reamers, etc. in question.
  • the use of the method according to the invention is particularly preferred for the production of drills with large diameters of 30 millimeters and more.
  • a particular advantage of the method according to the invention is the very fast production of special cutting tools from freely selectable basic profiles.
  • the tools can be quickly and easily regrind on form or multi-step drills.
  • the process for producing a multi-cutting tool made of high-strength tool steel proceeds in the following steps: a profile, the cross section of which corresponds to the cross section of the multi-cutting tool to be produced, is produced by hot extrusion and then the profile is produced, in particular without cooling swirled to room temperature.
  • the side cutting edges are machined to produce a longitudinal bevel after twisting and hardening. Accordingly, it is preferable to machine the tip of the tool even after the twisting.
  • the profile is twisted with straightening rollers after the extrusion.
  • the multi-cutting tool produced according to the invention can consist of a flat profile with a rectangular cross-section on the end piece of the shank, a clamping element being attached to the end piece for receiving the drill in a commercially available machine holder.
  • a "universal clamping clamp” is completely independent of the respective systems in which the multi-cutting tool is to be used.
  • the basis of such a clamping element is a floating and self-centering holder.
  • the end piece that is to say the receptacle, is always a round neck, the shape is dependent on the respective extruded profile, which is twisted with the given pitch.
  • the tools designed according to the invention do not have to be reduced or reduced to other cone systems, ie the tools designed according to the invention are approximately 50% shorter with the same drilling depth performance. This not only leads to considerable material savings, but also considerably increases the processing options of the machines used. Due to the open profile, the cutting edge can be machined with conventional grinding machines since there is no geometric collision. Tools can thus also be processed on site, so that special tools such as step tools can also be produced.
  • the tools mentioned can be individually adapted to the machining criteria. It is possible at any time to equip the HSS profiles with high-speed cutting materials, e.g. with hard metal, ceramics and others.
  • the steel alloy of the profiles also allows any kind of hard material coating.
  • FIG. 1 shows a rolling and calibration unit
  • FIG. 2 shows a swirl and calibration device
  • FIG. 3 shows a cross section through a tool according to the invention with a central bore.
  • the rolling and calibration unit according to the invention consists e.g. from two profile roller carriers 1, which can be identical and which are only offset by 180 °.
  • the desired spiral pitch is set via the manual axis of rotation Z. For example, it is possible to increase the spiral pitch when turning to the right and to decrease it when turning to the left.
  • Both roller carriers 1 are arranged on a linear axis X and can be adjusted separately.
  • the axis of rotation Y is e.g. Servomotors driven and controlled synchronously.
  • the speed of the servomotors used correlates with the exit speed of the extruded profile.
  • Fig. 2 shows a swirl and calibration device, which consists of three units I, II, III. For small profiles with narrow slopes, e.g. even only two units can be used.
  • the swirl and calibration device is attached directly to the outlet of the profile 2.
  • the pressed profile 2 runs into the first unit I. Both roller units 3 are set to the desired pitch angle and the desired rolling depth. The driven rollers 3 pull the workpiece 2 through the unit I. At this unit I the twist is bent and pre-rolled. The same process happens in Unit II. Only the profile and the slope are stabilized here.
  • Unit III is used to calibrate the dimensions and surface of the workpiece.
  • the spiral profile rod 4 produced in this way runs into a roller conveyor 5.
  • the roller conveyor 5 prevents the spiral profile rod 4 from bending.
  • the length of the spiral profile rod thus created can be manufactured according to the rolling mill specifications.
  • the workpiece is skillfully shaped when the material is hot, i.e. at approx. 700 ° C. However, it is also possible to initially generate only a straight profile and, after cooling to room temperature and subsequent heating, to twist the strand.
  • the manufactured spiral profile rod 4 does not have to be further processed, but only, if desired, deflected to the correct length.
  • FIG. 3 shows a cross section through a tool according to the invention with a central bore 6.
  • the cutting edges 7 can be provided with hard metal or ceramic and, if they are made of hard metal or ceramic, they can be opened both by soldering and by clamping be brought. Such tools for wood and plastic processing are preferred.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Milling Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschneiden-Werkzeuges aus hochfestem Werkzeugstahl und das mit diesem Verfahren hergestellte Werkzeug. Die Erfindung zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: Es wird ein Profil, dessen Querschnitt dem Querschnitt des herzustellenden Mehrschneiden-Werkzeuges entspricht, durch Warm-Strangpressen hergestellt; das Profil wird bei einer Temperatur höher als Raumtemperatur, jedoch unter der Austrittstemperatur des Stranges verdrallt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Mehrschneiden-
Werkzeuges
B e s c h r e i b u n g
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her¬ stellung eines Mehrschneiden-Werkzeuges und das herge¬ stellte Mehrschneiden-Werkzeug selbst.
Stand der Technik
Mehrschneiden-Werkzeuge, wie z.B. Bohrer, werden heut¬ zutage mit viel Material- und Zeitaufwand gefertigt.
Um den Materialaufwand, der bei der Herstellung von Bohrwerkzeugen benötigt v»ird, zu verringern, ist, wie in der EP 0 361 189 AI beschrieben, ein Bohrwerkzeug zum Bohren in Mauerwerk, bestehend aus einem Kopf, einem Schaft mit einer Austragschraubenfläche und einer zentralen Verstärkung in der Werkzeugachse und aus Befestigungszapfen entwickelt worden. Dabei ist der Schaft mit der Austragschraubenfläche durch eine ver¬ drehte flache Stange gebildet, die in der Achse des Bohrwerkzeugs eine Verstärkung aufweist, deren Querab¬ messung das Zwei- bis Fünffache der Dicke der flachen Stange beträgt.
Aufgabe der Erfindung in dem genannten europäischen Patent ist es, Bohrwerkzeuge zu schaffen, die vor allem durch eine höhere Festigkeit und längere Standzeiten die Qualität der Bohrlöcher verbessern. Außerdem werden die Werkzeuge durch einen geringeren Materialaufwand günstiger. Aus diesem Dokument ist es allerdings nicht bekannt, den Materialaufwand und damit die Kosten zur Herstel¬ lung eines Mehrschneiden-Werkzeuges zu minimieren, indem z.B. ein Flachprofil als Ausgangsmaterial verwen¬ det wird, um das Bohrwerkzeug in der Bearbeitung von Stahl und anderen Metallen einzusetzen.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Her¬ stellung eines Mehrschneiden-Werkzeugs anzugeben, mit dem es möglich ist, Mehrschneiden-Werkzeug mit minima¬ lem Materialaufwand und minimalem Kostenaufwand herzu¬ stellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa¬ tentanspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Mehrschneiden-Werkzeuges ist es möglich, eine spanlose Fertigung in Halbfabrikate als Werkzeugform¬ profil zu erreichen. Insbesondere können die Bohrer vollständig aus einem hochlegierten HSS-Stahl, wie z.B. Werkst.Nr.1.3343 oder ähnliche ausgeführt werden. Da es durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht erforderlich ist, einen Bohrer aus Vollmaterial herauszuarbeiten, sondern "Flachmaterial" verwendet wird, wird eine hohe Werkstoffersparnis von ca. 50 bis 75% erreicht. Das entwickelte Verfahren garantiert, daß die Schneidengeo¬ metrie und die Spiralsteigung mit geringer Toleranz gefertigt werden können. Als Ausgangsmaterial können Vollprofile oder Profile mit wenigstens einer Bohrung, vorzugsweise einem beliebig geformten zentralen Durch- laß verwendet werden. Der Durchlaß kann als Kühl- bzw. Schmiermittel-Zufuhr oder zur Aufnahme eines Werkzeug- Schaftes verwendet werden.
Als hergestellte Schneidwerkzeuge kommen z.B. Bohrer, Fräser, Reibahlen usw. in Frage. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung von Bohrern mit großen Durchmessern von 30 Millimeter und mehr.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die sehr schnelle Herstellung von Sonderschneid- Werkzeugen aus frei wählbaren Grundprofilen. Die Werk¬ zeuge lassen sich schnell und einfach auf Form- oder Mehrstufenbohrer umschleifen.
Das Verfahren zur Herstellung eines Mehrschneiden- Werkzeuges aus hochfestem Werkzeugstahl verläuft in den folgenden Schritten: Es wird ein Profil, dessen Quer¬ schnitt dem Querschnitt des herzustellenden Mehrschnei¬ den-Werkzeugs entspricht, durch Warm-Strangpressen hergestellt und dann wird das Profil insbesondere ohne Abkühlung auf Raumtemperatur verdrallt.
Es ist denkbar, das Profil vor dem Verdrallen zur Herstellung der Schneiden zu bearbeiten.
Besonders bevorzugt ist es allerdings, daß die seitigen Schneiden zur Herstellung einer Längsfase nach dem Verdrallen und Härten bearbeitet werden. Es ist dement¬ sprechend zu bevorzugen, die Spitze des Werkzeugs auch nach dem Verdrallen zu bearbeiten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Profil nach dem Strangpressen mit Richtrollen ver- drallt.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, daß für die Her¬ stellung eines Zweischneiden-Bohrers ein Flachprofil mit einem angenäherten S-förmigen Querschnitts verwen¬ det wird.
Das erfindungsgemäß hergestellte Mehrschneiden-Werkzeug kann am Endstück des Schafts aus einem Flachprofil mit einem rechteckigen Querschnitt bestehen, wobei an dem Endstück zum Aufnehmen des Bohrers in einer handelsüb¬ lichen Maschinenaufnahme ein Spannelement angebracht ist. Eine derartige "Universal-Spannklemmung" ist völ¬ lig unabhängig von den jeweiligen Systemen, in die das Mehrschneiden-Werkzeug eingesetzt werden soll. Basis eines derartigen Spannelements ist eine schwimmende und selbstzentrierende Halterung.
Das Endstück, also die Aufnahme, ist immer ein rundge¬ schliffener Hals, die Form ist abhängig von jeweiligen Strangprofil, das mit der vorgegebenen Steigung verdrallt ist.
Für den Anwender ist von Bedeutung, daß die derart erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuge nicht auf ande¬ re Konus-Systeme vor- oder abreduziert werden müssen, d.h. die erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuge sind bei gleicher Bohrtiefenleistung ca. 50% kürzer. Dies führt nicht nur zu einer beträchtlichen Materialerspar¬ nis, sondern erhöht auch die Bearbeitungsmöglichkeiten der eingesetzten Maschinen erheblich. Aufgrund des offenen Profils kann die Schneide mit herkömmlichen Schleifmaschinen bearbeitet werden, da keine geometrische Kollision vorliegt. Werkzeuge können damit auch vor Ort bearbeitet werden, so daß auch Son¬ derwerkzeuge - wie Stufenwerkzeuge - hergestellt werden können.
Die genannten Werkzeuge können individuell den Be¬ arbeitungskriterien angepaßt werden. Es ist jederzeit möglich, die HSS-Profile mit Hochgeschwindigkeits- schneidstoffen zu bestücken., z.B. mit Hartmetall, Keramik und anderen. Die Stahllegierung der Profile läßt auch jede Art von Hartstoffbeschichtung zu.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs¬ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla¬ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er¬ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Roll- und Kalibriereinheit, Fig. 2 eine Drall- und Kalibriervorrichtung, und Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit zentraler Bohrung.
Darstellung von Ausführungsbeispielen
In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder ent¬ sprechende Teile mit den selben Bezugszeichen bezeich¬ net, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird, und lediglich die Abweichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Roll- und Kalibriereinheit, wie in Fig. 1 gezeigt, besteht z.B. aus zwei Profilrollenträ¬ gern 1, die identisch sein können und die lediglich um 180° versetzt angeordnet sind. Die gewünschte Spiral¬ steigung wird über die manuelle Drehachse Z einge¬ stellt. Z.B. ist es möglich, bei einer Drehung nach rechts die Spiralsteigung zu erhöhen und bei einer Drehung nach links diese zu erniedrigen. Beide Rollen¬ träger 1 sind auf einer Linearachse X angeordnet und können separat eingestellt werden.
Die Drehachse Y wird über z.B. Servomotoren angetrieben und synchron gesteuert. Die Drehzahl der verwendeten Servomotoren korreliert dabei mit der Austrittsge¬ schwindigkeit des Strangprofils.
Fig. 2 zeigt eine Drall- und Kalibriervorrichtung, die aus drei Einheiten I,II,III besteht. Bei kleinen Profi¬ len mit engen Steigungen könnten z.B. auch nur zwei Einheiten verwendet werden.
Die Drall- und Kalibriervorrichtung ist unmittelbar am Abgang des Profils 2 angebracht.
Das gepreßte Profil 2 läuft in die erste Einheit I ein. Dabei sind beide Rolleinheiten 3 auf den gewünschten Steigungswinkel und die gewünschte Walztiefe einge¬ stellt. Die angetriebenen Rollen 3 ziehen das Werkstück 2 durch die Einheit I. An dieser Einheit I wird der Drall angeknickt und vorgewalzt. In der Einheit II geschieht derselbe Vorgang. Hier wird lediglich das Profil und die Steigung stabilisiert.
In der Einheit III wird hinsichtlich Maß und Oberfläche des Werkstücks kalibriert.
Der auf diese Art und Weise gefertigte Wendel-Profil¬ stab 4 läuft in einer Rollenbahn 5 ein. Die Rollenbahn 5 verhindert ein Verbiegen des Wendel-Profilstabes 4.
Die Länge des so entstehenden Wendel-Profilstabes kann beliebig nach den Walzwerkvorgaben gefertigt werden.
Die Formgebung des Werkstücks geschieht geschickter Weise im heißen Zustand des Materials, also bei ca. 700°C. Es ist jedoch auch möglich, zunächst nur ein gerades Profil zu erzeugen und nach Abkühlung auf Raum¬ temperatur und anschließender Erwärmung den Strang zu verdrallen.
Der gefertigte Wendel-Profilstab 4 muß, sofern das Profil 2 schon gefertigte Schneiden aufgewiesen hat, nicht weiter bearbeitet werden, sondern nur noch, so¬ fern gewünscht, in der richtigen Länge abgelenkt wer¬ den.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsge¬ mäßes Werkzeug mit zentraler Bohrung 6. Die Schneiden 7 können mit Hartmetall oder Keramik versehen sein und sie können, wenn sie aus Hartmetall oder Keramik gefertigt sind, sowohl im Löt- als auch im Klemmverfahren aufge¬ bracht sein. Bevorzugt werden derartige Werkzeuge zur Holz- und KunsstoffVerarbeitung.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschneiden- Werkzeuges aus hochfestem Werkzeugstahl, mit folgenden Schritten: es wird ein Profil, dessen Querschnitt dem Quer¬ schnitt des herzustellenden Mehrschneiden-Werkzeuges entspricht, durch Warm-Strangpressen hergestellt, das Profil wird bei einer Temperatur höher als Raumtemperatur, jedoch unter der Austrittstemperatur des Stranges verdrallt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil bei Temperaturen von mehr als 500°C verdrallt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil nach dem Ver¬ drallen auf der Richtbank mit Richtrollen kalibriert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Schneiden zur Herstellung einer Längsfase nach dem Verdrallen bearbeitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, daurch gekennzeichnet, daß die Schneidengeometrie entsprechend der jeweiligen Anwendung nachträglich herausgearbeitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Stirn¬ fläche nach dem Strangpressen und Verdrallen entspre¬ chend der Zerspanungsaufgabe bearbeitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung eines Zweischneiden-Bohrers ein Flachprofil mit einem angenähert S-förmigen Querschnitt verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil mit angemerkt S- förmigen Querschnitt durch Strangpressen hergestellt wird.
9. Mehrschneidenwerkzeug, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück des Schafts ein Flachprofil mit einem rechteckigen Querschnitt ist, und daß an dem Endstück zum Aufnehmen des Bohrers in einer handelsüblichen Spannvorrichtung ein Spannelement angebracht ist.
10. Mehrschneidenwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück des Schafts auf einen geringeren Durchmesser als dem des Bohrers bearbeitet wird, so daß eine Stufe entsteht, und daß auf das Endstück ein Spannelement aufgesetzt wird, das Klauen aufweist, die so weit vorspringen, daß sie an den Flanken des Bohrers angreifen, so daß der Bohrer in genormten Aufnahmesystemen eingesetzt werden kann.
11. Mehrschneidenwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil wenigstens eine durchgehende Ausnehmung und insbesondere eine zentrale Ausnehmung aufweist.
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