CH617368A5 - Method for the production of a workpiece by extrusion, application of the method and an apparatus for carrying out the method - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes durch Fliesspressen aus einem zylindrischen Rohteil, sowie eine Anwendung dieses Verfahrens und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for producing a workpiece by extrusion from a cylindrical blank, and an application of this method and a device for performing the method.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zapfenkreuzen für Kardangelenke bekannt, die alle sehr arbeitsaufwendig und daher teuer sind. Various methods for the production of cross members for universal joints are known, all of which are very labor-intensive and therefore expensive.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens, mit dem solche Werkstücke, insbesondere Zapfenkreuze, einfacher und daher billiger herstellbar sind. The present invention aims to provide a method with which such workpieces, in particular cross members, are easier and therefore cheaper to produce.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass beide Stirnflächen des zylindrischen Rohteiles um den gleichen Weg gegen die Mitte des Rohteiles gepresst werden und dass Material in symmetrischem Stofffluss bezüglich der beiden Stirnflächen aus der Mitte des zylindrischen Rohteiles radial nach aussen in den Hohlraum einer Matrize gepresst wird. The method according to the invention is characterized in that both end faces of the cylindrical blank are pressed the same way against the center of the blank and that material in a symmetrical material flow with respect to the two end faces is pressed radially outward from the center of the cylindrical blank into the cavity of a die .
Dieses Verfahren eignet sich für die Herstellung der verschiedensten Werkstücke. Erfindungsgemäss kann das Verfahren angewendet werden zur Herstellung eines Zapfenkreuzes, wobei vier gleichmässig am Umfang verteilte Zapfen aus der Mitte des zylindrischen Rohteiles gepresst werden. This process is suitable for the production of a wide variety of workpieces. According to the invention, the method can be used to produce a journal cross, wherein four journals evenly distributed around the circumference are pressed from the center of the cylindrical blank.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Stempel an der unteren Stirnfläche des zylindrischen Rohteiles anliegt, dass ein zweiter Stempel an der oberen Stirnfläche des zylindrischen Rohteiles anliegt und dass zwei Matrizenhälften angeordnet sind, die gegenüber den beiden Stempeln mit gleicher Geschwindigkeit verschiebbar sind. The device for carrying out the method is characterized in that a first punch rests on the lower end face of the cylindrical blank, a second punch rests on the upper end face of the cylindrical blank and that two die halves are arranged which are at the same speed as the two punches are movable.
Vorzugsweise ist an jeder Matrizenhälfte ein Hydraulikkolben befestigt, jeder Kolben ist in einem Zylinder verschiebbar gelagert und jeder Zylinder ist mit Druckflüssigkeit gefüllt. A hydraulic piston is preferably fastened to each die half, each piston is displaceably mounted in a cylinder and each cylinder is filled with hydraulic fluid.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung sind anhand der beigefügten Zeichnung im folgenden ausführlich beschrieben. Es zeigt: Exemplary embodiments of the device according to the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur 5 Herstellung eines Zapfenkreuzes im Fliesspressverfahren teilweise im Schnitt, vor dem Pressvorgang, 1 is a schematic representation of the device for the production of a tenon cross in the extrusion process, partly in section, before the pressing process,
Fig. 2 dasselbe wie Fig. 1 nach dem Pressvorgang, Fig. 3 eine Ansicht des Zapfenkeuzes von oben, 2 shows the same as FIG. 1 after the pressing process, FIG. 3 shows a view of the spigot from above,
Fig. 4 eine Ansicht des Zapfenkreuzes von der Seite, io Fig. 5 die Vorrichtung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel im Schnitt, wobei die rechte Hälfte die Vorrichtung vor dem Pressvorgang und die linke Hälfte die Vorrichtung nach dem Pressvorgang zeigt, 4 shows a view of the journal cross from the side, FIG. 5 shows the device according to a second exemplary embodiment in section, the right half showing the device before the pressing process and the left half showing the device after the pressing process,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt, wobei 15 die rechte Hälfte die Vorrichtung vor dem Pressvorgang und die linke Hälfte die Vorrichtung nach dem Pressvorgang zeigt. Fig. 6 shows another embodiment in section, 15 the right half shows the device before the pressing process and the left half shows the device after the pressing process.
Gemäss Fig. 1 weist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zwei Trägerplatten 10 und 11 auf. Die untere Trägerplatte 10 ist an einem ortsfesten Teil ei-20 ner nichtdargestellten mechanischen oder hydraulischen Presse befestigt und die obere Trägerplatte 11 ist an einem beweglichen Teil dieser Presse befestigt. An der unteren Trägerplatte 10 ist ein nach oben gerichteter Stempel 12 und an der oberen Trägerplatte 11 ist ein nach unten gerichteter 25 Stempel 13 befestigt. Beide Stempel 12 und 13 sind gleich ausgebildet und gleich lang. Zwischen den beiden Trägerplatten 10 und 11 sind zwei Matrizenhälften 14 und 15 angeordnet. Zwischen der unteren Trägerplatte 11 und der unteren Matrizenhälfte 14 ist eine Druckfeder 16 und zwischen der 30 oberen Trägerplatte 11 und der oberen Matrizenhälfte 15 ist eine zweite Druckfeder 17 angeordnet. Diese beiden Druckfedern 16 und 17 haben das Bestreben, die beiden Matrizenhälften 14 und 15 gegeneinanderzupressen. Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, dass die untere Matrizenhälfte 14 eine zentrale 35 durchgehende Bohrung 18 aufweist, in welche der Stempel 12 hineinragt, und dass die obere Matrizenhälfte 15 ebenfalls eine zentrale durchgehende Bohrung 19 aufweist, in welche der Stempel 13 hineinragt. Durch diese Bohrungen 18 und 19 sind die beiden Matrizenhälften 14 und 15 verschiebbar auf den 40 Stempeln 12 und 13 geführt. 1, the device for carrying out the method according to the invention has two carrier plates 10 and 11. The lower support plate 10 is attached to a stationary part of a mechanical or hydraulic press, not shown, and the upper support plate 11 is attached to a movable part of this press. On the lower support plate 10 is an upwardly directed stamp 12 and on the upper support plate 11 a downwardly directed stamp 13 is attached. Both stamps 12 and 13 are of the same design and of the same length. Two die halves 14 and 15 are arranged between the two carrier plates 10 and 11. A compression spring 16 is arranged between the lower support plate 11 and the lower die half 14 and a second compression spring 17 is arranged between the upper support plate 11 and the upper die half 15. These two compression springs 16 and 17 endeavor to press the two die halves 14 and 15 against one another. From Fig. 1 it can also be seen that the lower die half 14 has a central 35 through hole 18 into which the punch 12 projects, and that the upper die half 15 also has a central through hole 19 into which the punch 13 projects. Through these holes 18 and 19, the two die halves 14 and 15 are slidably guided on the 40 punches 12 and 13.
Zwischen den beiden Stempeln 12 und 13 befindet sich ein zylindrischer Rohteil 20, aus dem ein Zapfenkreuz 22 gemäss Fig. 3 und 4 herzustellen ist. Die Form dieses Zapfenkreuzes 22 ist durch die Aussparungen in den beiden Matrizenhälften 4514 und 15 bestimmt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, entsteht aus dem Rohteil 20 das Zapfenkreuz 22 gemäss Fig. 3 und 4 durch Zusammenpressen der beiden Trägerplatten 10 und 11 um den Weg h. Durch diese Verschiebung der oberen Trägerplatte 11 um den Weg h wird das Rohteil 20 ebenfalls um den Betrag h so gestaucht, dabei wird Material aus der Mitte des Rohteiles 20 in die Aussparungen der Matrizenhälften 14 und 15 gepresst. Da die beiden Druckfedern 16 und 17 gleich stark ausgebildet sind, werden beide um denselben Betrag, d. h. jede um den Betrag h/2 zusammengedrückt. Die Flächen, mit denen die 55 beiden Matrizenhälften 14,15 aneinander anliegen, verschieben sich dabei - wegen der symmetrischen Ausbildung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung — ebenfalls um den Betrag h/2 nach unten. Between the two stamps 12 and 13 there is a cylindrical blank 20 from which a cross 22 according to FIGS. 3 and 4 is to be produced. The shape of this journal cross 22 is determined by the cutouts in the two die halves 4514 and 15. As can be seen from FIG. 2, the cross member 22 according to FIGS. 3 and 4 arises from the blank 20 by pressing the two carrier plates 10 and 11 together by the path h. Through this displacement of the upper support plate 11 by the distance h, the blank 20 is also compressed by the amount h, material from the center of the blank 20 is pressed into the recesses in the die halves 14 and 15. Since the two compression springs 16 and 17 are of equal strength, both are by the same amount, i. H. each compressed by the amount h / 2. The surfaces with which the 55 two die halves 14, 15 abut one another also shift downward by the amount h / 2 because of the symmetrical design of the device shown in FIGS. 1 and 2.
Die beweglich angeordneten Matrizen werden als 60 «schwimmende Matrizen» bezeichnet. The movably arranged matrices are called 60 "floating matrices".
Die Grösse des Weges h ergibt sich aus der Menge des radial nach aussen zu pressenden Materials, d. h. je grösser die vier Zapfen 21 des in Fig. 3 und 4 dargestellten Zapfenkreuzes 22, um so grösser ist die Menge des radial nach aussen zu pres-65 senden Materials und desto grösser ist der erforderliche Weg h. Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist, können die beiden Matrizenhälften 14, 15 aneinandergepresst und in einer speziellen The size of the path h results from the amount of the material to be pressed radially outwards, i.e. H. The larger the four pins 21 of the pin cross 22 shown in FIGS. 3 and 4, the greater the amount of material to be pressed radially outwards and the greater the required path h. According to a further embodiment, which is not shown in the drawing, the two die halves 14, 15 can be pressed together and in a special
3 3rd
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Presse fest eingespannt werden, dann können die beiden Federn 16 und 17 entfallen. Die beiden Stempel 12 und 13 müssen dann jedoch beide um denselben Weg h/2 gleichzeitig ge-geneinanderbewegt werden. Eine schwimmende Matrize ist in diesem Falle nicht erforderlich. Press clamped firmly, then the two springs 16 and 17 can be omitted. However, the two punches 12 and 13 must then both be moved against one another simultaneously by the same path h / 2. A floating die is not necessary in this case.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 enthält für die schwimmend gelagerten Matrizen statt der Druckluftfedern 16 und 17 hydropneumatische Federn, wie weiter unten ausführlicher beschrieben ist. The third exemplary embodiment according to FIG. 5 contains, instead of the compressed air springs 16 and 17, hydropneumatic springs for the floating matrices, as is described in more detail below.
Genau wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Trägerplatten 10 und 11 vorhanden, von denen die untere Trägerplatte 10 an einem ortsfesten Teil einer nichtdargestellten mechanischen oder hydraulischen Presse befestigt ist. Die obere Trägerplatte 11 ist an einem beweglichen Teil dieser Presse befestigt. An der unteren Trägerplatte 10 ist ein nach oben gerichteter Stempelträger 12a befestigt und an der oberen Trägerplatte 11 ist ein nach unten gerichteter Stempelträger 13a befestigt. Auch hier sind beide Stempelträger 12a und 13a gleich ausgebildet und gleich lang. Auf dem unteren Stempelträger 12a ist der eigentliche Stempel 12 und auf dem oberen Stempelträger 13a ist der eigentliche Stempel 13 angeordnet, zwischen den beiden Stempeln 12 und 13 befindet sich das zylindrische Rohteil 20. Just as in the first embodiment, there are two carrier plates 10 and 11, of which the lower carrier plate 10 is attached to a stationary part of a mechanical or hydraulic press, not shown. The upper support plate 11 is attached to a movable part of this press. An upwardly directed stamp carrier 12a is fastened to the lower carrier plate 10 and a downwardly directed stamp carrier 13a is fastened to the upper carrier plate 11. Here, too, both stamp carriers 12a and 13a are of the same design and of the same length. The actual stamp 12 is arranged on the lower stamp carrier 12a and the actual stamp 13 is arranged on the upper stamp carrier 13a. The cylindrical blank 20 is located between the two stamps 12 and 13.
Auf dem unteren Stempelträger 12a ist ein erster Hydraulikkolben 24 und auf dem oberen Stempelträger 13a ein zweiter Hydraulikkolben 25 verschiebbar gelagert. Diese beiden Hydraulikkolben 24 und 25 sind in zwei Hydraulikzylindern 26 und 27 verschiebbar angeordnet, wobei der untere Hydraulikzylinder 26 an der unteren Trägerplatte 10 und der obere Hydraulikzylinder 27 an der oberen Trägerplatte 11 befestigt ist. Zwischen den Trägerplatten 10,11 und den Hydraulikkolben 24 bzw. 25 wird im Innern der beiden Hydraulikzylinder 26 bzw. 27 je eine Kammer 28 und 29 gebildet. Diese beiden Kammern 28 und 29 sind über Leitungen 30, 31, mit nichtdargestellten Druckölquellen verbunden. Diese Druckölquellen werden z. B. durch Membranspeicher gebildet, in denen das Öl durch ein komprimiertes Gas, z. B. N2, unter dem erforderlichen Druck steht. Durch diese Membranspeicher wird in den Kammern 28 und 29 ein genau gleicher Druck erzeugt, durch den die weiter unten beschriebenen Matrizen 32 und 33 an-einandergepresst werden. Diese beiden Matrizen 32 und 33 sind mit Hilfe je eines Befestigungsringes 34, 35 an zwei Matrizenträgern 36 und 37 befestigt. Die Matrizenträger 36 und 37 sind ihrerseits durch nichtdargestellte Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, an je einem der beiden Hydraulikkolben 24 und 25 befestigt. A first hydraulic piston 24 is displaceably mounted on the lower stamp carrier 12a and a second hydraulic piston 25 on the upper stamp carrier 13a. These two hydraulic pistons 24 and 25 are displaceably arranged in two hydraulic cylinders 26 and 27, the lower hydraulic cylinder 26 being fastened to the lower carrier plate 10 and the upper hydraulic cylinder 27 to the upper carrier plate 11. Between the carrier plates 10, 11 and the hydraulic pistons 24 and 25, a chamber 28 and 29 is formed in the interior of the two hydraulic cylinders 26 and 27, respectively. These two chambers 28 and 29 are connected via lines 30, 31 to pressure oil sources, not shown. These pressure oil sources are e.g. B. formed by membrane accumulator in which the oil by a compressed gas, for. B. N2, is under the required pressure. This membrane accumulator generates exactly the same pressure in the chambers 28 and 29, by means of which the matrices 32 and 33 described below are pressed together. These two dies 32 and 33 are attached to two die supports 36 and 37 with the aid of a fastening ring 34, 35, respectively. The die carriers 36 and 37 are in turn by fastening means, not shown, for. B. screws, attached to each of the two hydraulic pistons 24 and 25.
Die beiden Matrizen 32 und 33 weisen an den Flächen, mit denen sie sich gegenseitig berühren, Aussparungen auf, entsprechend der Form des herzustellenden Werkstückes, beispielsweise des in Fig. 3 und 4 dargestellten Zapfenkreuzes. The two matrices 32 and 33 have recesses on the surfaces with which they touch one another, corresponding to the shape of the workpiece to be produced, for example the trunnion cross shown in FIGS. 3 and 4.
Die beiden Stempelträger 12a und 13a weisen je eine Längsbohrung auf, in denen je eine Ausstossstange 38 und 39 verschiebbar gelagert ist. The two stamp carriers 12a and 13a each have a longitudinal bore, in each of which an ejection rod 38 and 39 is slidably mounted.
Die Wirkungsweise der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: The operation of the device shown in Fig. 5 is as follows:
Die beiden Hälften der beschriebenen Vorrichtung werden mit Hilfe der nichtdargestellten Presse so weit auseinanderbewegt, dass ein Rohteil 20 zwischen die beiden Stempel 12 und 13 eingesetzt werden kann. Bei diesem Einsetzen des Rohteiles 20 zwischen die beiden Stempel 12 und 13 herrscht in den beiden Kammern 28 und 29 der volle Hydraulikdruck, trotzdem lassen sich die beiden Matrizen 32 und 33 so weit voneinander entfernen, dass genügend Abstand zwischen den Matrizen zum Einsetzen des Rohteiles 20 entsteht, da der Hub der beiden Kolben 24, 25 durch Anschläge an den Zylindern The two halves of the device described are moved so far apart with the help of the press, not shown, that a blank 20 can be inserted between the two punches 12 and 13. When inserting the blank 20 between the two punches 12 and 13, the full hydraulic pressure prevails in the two chambers 28 and 29, nevertheless the two dies 32 and 33 can be separated from one another to such an extent that there is sufficient distance between the dies to insert the blank 20 arises because the stroke of the two pistons 24, 25 by stops on the cylinders
26 und 27 begrenzt ist. Auf der einen Hälfte der Zeichnung liegen die Kolben 24, 25 an diesen Anschlägen der Zylinder 26, 27 an, während auf der anderer Hälfte der Zeichnung zwischen den Kolben 24, 25 und den Anschlägen der Zylinder 26, 26 and 27 is limited. On one half of the drawing, the pistons 24, 25 rest against these stops of the cylinders 26, 27, while on the other half of the drawing between the pistons 24, 25 and the stops of the cylinders 26,
27 ein Abstand h/2 vorhanden ist. Nach dem Einsetzen des Rohteiles 20 können die beiden Stempel 12 und 13 ohne Kraft so weit gegeneinanderbewegt werden, bis die Stempel 12 und 13 mit ihren Stirnflächen an den gegenüberliegenden Stirnflächen des zylindrischen Rohteiles anliegen. Wie aus der einen Hälfte der Zeichnung ersichtlich ist, liegen dann auch die beiden Matrizen 32 und 33 aneinander an. Es darf jedoch in dieser Stellung der beiden Stempel 12 und 13, in der sie beide gerade am Rohteil 20 anliegen, noch ein kleiner Spalt zwischen den beiden Matrizen 32 und 33 vorhanden sein, der sich jedoch während des Stauchens des Rohteiles 20 so rechtzeitig schliessen muss, dass kein Material des Rohteiles 20 in diesen Spalt gelangen kann. 27 there is a distance h / 2. After inserting the blank 20, the two punches 12 and 13 can be moved against one another without force until the punches 12 and 13 rest with their end faces on the opposite end faces of the cylindrical blank. As can be seen from one half of the drawing, the two matrices 32 and 33 then abut one another. However, in this position of the two punches 12 and 13, in which they are both in contact with the blank 20, there may still be a small gap between the two dies 32 and 33, which, however, must close in time during the upsetting of the blank 20 that no material of the blank 20 can get into this gap.
Unter der Kraft der nichtdargestellten Presse werden die beiden Trägerplatten 10 und 11 mit den beiden Stempeln 12 und 13 um den Betrag h gegeneinandergepresst, und der Rohteil 20 wird gestaucht. Aus dem mittleren Teil des Rohteiles 20 wird dabei Material radial nach aussen verdrängt und gelangt in die erwähnten Aussparungen 23 der Matrizen 12 und 13. Bei diesem Vorgang wird Drucköl aus den beiden Kammern 28 und 29 über die Leitungen 30 und 31 in die nichtdargestellten Membranspeicher verdrängt. Under the force of the press, not shown, the two carrier plates 10 and 11 with the two punches 12 and 13 are pressed against one another by the amount h, and the blank 20 is compressed. Material is displaced radially outwards from the middle part of the blank 20 and reaches the mentioned recesses 23 of the matrices 12 and 13. In this process, pressure oil is displaced from the two chambers 28 and 29 via the lines 30 and 31 into the diaphragm accumulator (not shown) .
Jeder der beiden Kolben 24 und 25 verschiebt sich dabei um den Betrag h/2 im entsprechenden Zylinder 26 bzw. 27, wie aus der einen Hälfte der Fig. 5 ersichtlich ist. Each of the two pistons 24 and 25 moves by the amount h / 2 in the corresponding cylinder 26 and 27, as can be seen from one half of FIG. 5.
Sobald sich die beiden Stempel um den Betrag h gegeneinanderbewegt haben, ist das Rohteil 20 bereits in ein Zapfenkreuz gemäss Fig. 3 und 4 durch Fliesspressen umgeformt worden. As soon as the two punches have moved against each other by the amount h, the blank 20 has already been formed into a trunnion cross according to FIGS. 3 and 4 by extrusion.
Die beschriebene schwimmende Lagerung der Matrizen 12 und 13 ermöglicht es, den unteren Stempel 12 ortsfest an der Maschine zu befestigen und nur den oberen Stempel 13 nach unten zu bewegen, dass sich bei dieser Verschiebung des Stempels 13 die beiden Matrizen 32 und 33 mit halber Geschwindigkeit jedoch in derselben Richtung wie der Stempel 13 mitbewegen. Dabei wird das Material des Rohteiles genau symmetrisch von oben und von unten her in die Aussparungen 23 der Matrize hineingepresst. The described floating mounting of the dies 12 and 13 enables the lower punch 12 to be fixed in place on the machine and only the upper punch 13 to be moved downward, so that the two dies 32 and 33 move at half speed with this displacement of the punch 13 but move in the same direction as the punch 13. The raw material is pressed exactly symmetrically from above and from below into the recesses 23 of the die.
Auf diese Weise lassen sich nicht nur das in Fig. 3 und 4 dargestellte Zapfenkreuz, sondern beliebige zentralsymmetrische Körper, z. B. Zahnräder, herstellen. In this way, not only the peg cross shown in Fig. 3 and 4, but any centrally symmetrical body, z. B. gears.
In Fig. 6 ist das in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel etwas ausführlicher dargestellt. Zwischen dem unteren Matrizenträger 36 und der unteren Trägerplatte 10 ist ein erstes Tellerfederpaket 40 und zwischen dem oberen Matrizenträger 37 und der oberen Trägerplatte 11 ist ein zweites Tellerfederpaket 41 angeordnet. Diese beiden Federpakete 40 und 41 sind genau aufeinander abgestimmt derart, dass der Schliessdruck der Matrizen 32 und 33 vor dem Pressvorgang erreicht wird, dass während des Pressvorganges der Schliessdruck immer genügend gross bleibt und dass auf die obere und untere Matrize 33 und 32 gleiche Kräfte übertragen werden. 6 shows the embodiment shown schematically in FIGS. 1 and 2 in somewhat more detail. A first plate spring assembly 40 is arranged between the lower die support 36 and the lower support plate 10 and a second plate spring assembly 41 is arranged between the upper die support 37 and the upper support plate 11. These two spring assemblies 40 and 41 are precisely matched to one another in such a way that the closing pressure of the dies 32 and 33 is reached before the pressing process, that the closing pressure always remains sufficiently high during the pressing process and that the same forces are transmitted to the upper and lower dies 33 and 32 will.
Für den oberen Matrizenträger 37 mit der oberen Matrize 33 ist eine Rückzugsvorrichtung 42 vorgesehen. Der Federweg beträgt für beide Federpakete 40 und 41 genau h/2. A retraction device 42 is provided for the upper die carrier 37 with the upper die 33. The spring travel for both spring assemblies 40 and 41 is exactly h / 2.
Die Wirkungsweise entspricht derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 5. The mode of operation corresponds to that of the second exemplary embodiment according to FIG. 5.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
S S
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