JP3579444B2 - クシ刃型自動旋盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はクシ刃型の刃物台を備えた自動旋盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークに対する複数種類の加工を自動的に行うため、主軸台の前方に、複数の工具を並べて配置した固定刃物台を設けておき、主軸台を所望の工具の前に移動させて加工を行う形式のクシ刃型自動旋盤が知られている（例えば、特開平１−２２８７０１号公報、特開平４−１９３４０１号公報参照）。このクシ刃型自動旋盤では、主軸に保持しているワークに対して、固定刃物台上の複数の工具を用いた複数の加工を自動的に行うことが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の構成では、固定刃物台上の工具が摩耗し、交換を必要とした時には、手作業で交換する必要があった。また、ワークの種類を変え、従って加工の種類を変える時にも、固定刃物台上に取り付けている工具を所望のものに手作業で交換する必要があった。このような工具の手動による交換は、作業者に作業負担をかけるばかりでなく、旋盤の稼働率を低下させるという問題ともなっていた。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為されたもので、工具の自動交換を行うことにより、作業者の負担を低減し、稼働率を向上させ得るクシ刃型自動旋盤を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決すべくなされた本発明は、上下に向かい合うように配置された一対の主軸台であって、それぞれがワーク保持用の主軸を、その軸線方向即ちＺ軸方向が垂直となるように保持した一対の主軸台と、それぞれの主軸台をＺ軸方向及びそれに直角なＸ軸方向に移動させる主軸台送り装置と、前記一対の主軸台の間に配置されたパレット保持台と、該パレット保持台に着脱可能に保持され、複数の工具を前記Ｘ軸方向に並べて且つ一部の工具を一方の主軸台用として、残りを他方の主軸台用として取り付けた工具パレットと、前記パレット保持台のＸ軸方向の側方に配置され、複数の工具パレットを保持したパレットマガジンと、該パレットマガジンと前記パレット保持台との間で工具パレットを移載するパレット交換装置とを有し、前記パレット保持台が、工具パレットをＸ軸方向に抜き差しすることにより着脱可能なパレットホルダを備えており、前記パレットマガジンが、Ｘ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転可能なロータと、該ロータに放射方向に形成された複数の支持板と、該複数の支持板にそれぞれ取り付けられ、前記工具パレットをＸ軸方向に抜き差しすることにより着脱可能なパレット支持具と、前記ロータを所望の回転位置に割り出すマガジン割り出し装置とを備えており、前記パレット支持具の各々は、前記ロータの割り出し回転により、前記パレット保持台のパレットホルダのＸ軸方向の延長線上に位置するパレット交換位置に割り出されるように、前記支持板に対する取り付け位置が定められていることを特徴とするクシ刃型自動旋盤を要旨とする。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【作用】
上記構成のクシ刃型自動旋盤では、通常の加工時には、工具パレットがパレット保持台に固定されており、その工具パレットの複数の工具を用いて複数種類の加工が自動的に行われる。工具が摩耗した時とか、加工の種類を変えるために工具交換の必要が生じた時には、パレット交換装置が、パレット保持台上の工具パレットをパレットマガジンに戻し、他の工具を保持した工具パレットをパレット保持台に取り付ける。かくして、工具の手動取替を行うことなく、直ちに次の加工を開始することができ、工具交換の手間を省くことができると共に、旋盤の稼働率を向上させることができる。なお、パレットマガジンに収容されている工具パレットに対する工具交換は手作業で行うが、この工具交換作業は、旋盤の加工動作を妨げることなく行うことができるので、旋盤の稼働率を低下させることはなく、また、作業者の手が空いた時に行えばよいので、作業者に対して大きい負担とはならない。
【００１０】
更に、工具パレットの交換に当たっては、パレットマガジンのロータの割り出し回転によって、パレットマガジンの一つのパレット支持具をパレットホルダの延長線上に位置させることができ、この状態で、工具パレットを単にＸ軸方向に直線状に移動させることで、工具パレットをパレット支持具からパレットホルダに、或いはその逆に移載することができる。このため、パレット交換装置は単に工具パレットを直線状に移動させることができるものであればよく、簡単な構造のものとすることができる。
【００１１】
また、上記したように、パレットマガジンをロータ方式としたことにより、単にロータの割り出し回転によって、パレット支持具を所定のパレット交換位置に割り出すことができ、敏速且つ正確な割り出しが可能となる。また、複数の（例えば、４個程度の）パレット支持具を小スペースに配置することができる。
【００１２】
更に、パレット保持台をはさんでその上下に一対の主軸台を配置したことにより、２台の主軸台にそれぞれ保持したワークに対する並行加工が可能であり、加工能率を高めることができ、しかも、一方の主軸台で加工したワークを他方の主軸台に渡して背面加工することも可能である。
【００１３】
また、主軸台を主軸軸線が垂直となるように配置した、いわゆる縦型クシ刃型自動旋盤であるので、設置場所を小さくできる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。
図１は本発明を縦型２スピンドル自動旋盤に適用した実施例によるクシ刃型自動旋盤を示す概略正面図、図２はその自動旋盤の旋盤部の概略縦断面図である。図１、図２において、１はワークに対する加工を行う旋盤部、１ａはほぼ垂直に設けられたベッド、２Ａ、２Ｂは上下に互いに向かい合って配置された一対の主軸台、３は各主軸台２Ａ、２Ｂに設けられたワーク保持用の主軸である。主軸台２Ａ、２Ｂはそれぞれの主軸３の軸線（Ｚ軸）が垂直となるように配置されている。４は各主軸台２Ａ、２Ｂを乗せたＺ軸スライド、５はこのＺ軸スライド４を主軸３の軸線方向であるＺ軸方向に移動可能に保持したＸ軸スライドであり、ベッド１ａに対してＺ軸方向とは直角なＸ軸方向に移動可能に保持されている。６はＺ軸スライド４をＺ軸方向に移動させるためのねじ軸、７はそのねじ軸６を回転させるＺ軸サーボモータ、８はＸ軸スライド５をＸ軸方向に移動させるためのねじ軸であり、Ｘ軸サーボモータ（図示せず）に駆動連結されている。このＺ軸サーボモータ７及びＸ軸サーボモータを回転制御することにより、各主軸台２Ａ、２Ｂを主軸軸線方向であるＺ軸方向及びそれに直角なＸ軸方向に所望の位置に移動させることができる。従って、これらのＺ軸スライド４、Ｘ軸スライド５、ねじ軸６、８、Ｚ軸サーボモータ７及びＸ軸サーボモータ等は、主軸台をＺ軸方向及びＸ軸方向に送るための主軸台送り装置を構成する。なお、主軸台送り装置の構成は図示のものに限らず、適宜変更可能である。
【００１５】
上下に配置された主軸台２Ａ、２Ｂの間には、即ち各主軸台２Ａ、２Ｂの前方には、刃物台１１が設けられている。この刃物台１１は、複数の工具１２をＸ軸方向に並べて備えた工具パレット１３と、その工具パレット１３を着脱可能に保持するパレット保持台１４を有している。この工具パレット１３は図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、全体が長方形をなしており、その背面には、長手方向に延びる溝１５、４個の位置決め穴１６、２個の固定用穴１７等が形成されている。この位置決め穴１６は工具パレット１３の中心点Ｏから等距離の位置に形成されている。工具パレット１３の前面には、各種の工具１２を取り付けるための溝１８が形成されている。通常、工具パレット１３には約半分の領域に主軸台２Ａ用の工具が、他の半分の領域に主軸台２Ｂようの工具が取り付けられるものであり、前記した溝１８はこれらの工具を取り付けうる位置に形成されている。工具パレット１３の上端中央には、後述するパレット交換装置のフックを引っかけるための凹部１９が形成されている。
【００１６】
一方、パレット保持台１４は、図４、図５に示すように、Ｘ軸方向に延びる上下の端縁２０ａを備え、工具パレット１３を保持するパレットホルダ２０と、パレットホルダ２０の背面に、該パレットホルダ２０に対して直角方向となるように固定された支持軸２１と、その支持軸２１を軸線方向に移動可能に保持し且つシリンダ室２２ａを形成した支持台２２と、支持軸２１に固定されたピストン２３等を備えており、シリンダ室２２ａのピストン２３の後ろ側に圧油を供給することにより、パレットホルダ２０を前進させ、ピストン２３の前側に圧油を供給することにより、パレットホルダ２０を後退させる構成となっている。支持台２２はベッド１ａに固定されている。パレットホルダ２０の端縁２０ａは、工具パレット１３の溝１５に嵌合可能であり、従って、工具パレット１３をＸ軸方向に抜き差しすることにより工具パレット１３をパレットホルダ２０に対して着脱させることができる。ここで、ピストン２３によって前進、後退させられるパレットホルダ２０の前進位置は、パレットホルダ２０に対して工具パレット１３を着脱するためのパレット交換位置Ｐ１であり、後退位置は、工具パレット１３に設けている工具１２を用いて加工を行うための作動位置Ｐ２である。なお、パレットホルダ２０は２本の支持軸２１で保持されており、この２本の支持軸２１が同時に同一速度で前進、後退を行うよう、各支持軸２１の後端がレバー２５及び回転軸２６を介して連結されている。
【００１７】
ベッド１ａの前面の且つパレットホルダ２０の上下側縁の近傍には、ストッパピン２８と位置決めピン２９が設けられている。ストッパピン２８は、パレットホルダ２０に工具パレット１３を保持させた状態でパレットホルダ２０が後退した時に、保持されている工具パレット１３の裏面に突き当たって工具パレット１３の前後方向の位置を規制するものである。また、位置決めピン２９は、パレットホルダ２０に工具パレット１３を保持させた状態でパレットホルダ２０が後退した時に、保持されている工具パレット１３の裏面の位置決め穴１６に嵌合する位置に配置されている。図６はこの位置決めピン２９の取付部分の断面を示すものであり、位置決めピン２９はホルダー３０に軸線方向に移動可能に保持され、且つ常時先端が突出するように、その後端をばね３１によって押されている。この構成により、工具パレット１３が後退した時に、位置決めピン２９の先端が位置決め穴１６にスムーズに嵌合して工具パレット１３の位置決めを行うことができる。位置決めピン２９の先端形状は、図７に示しているように、工具パレット１３の中心点Ｏに対する放射方向の内外側は位置決め穴１６に嵌合する円弧状であるが、それに直角方向には位置決め穴１６内面との間に隙間３２が形成される構成となっている。かくして、４個の位置決めピン２９が工具パレット１３の位置決め穴１６に嵌合する際、位置決めピン２９は前記した放射方向に対する直角方向には微小量変位でき、従って、工具パレット１３はその中心点Ｏのまわりに微小量なら回転でき、４個の位置決めピン２９によって良好な位置決めを行うことができる。
【００１８】
図１、図４において、３３は旋盤部１のパレット保持台１４のＸ軸方向の側方に設けられたパレットマガジンである。このパレットマガジン３３は、図８にも示すように、Ｘ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転可能なロータ３５と、このロータ３５に放射方向に形成された４個の支持板３６と、各支持板３６に取り付けられたパレット支持具３７と、ロータ３５を各支持板３６が垂直となる位置（図８に示す位置）に割り出し回転させるマガジン割り出し装置（図示せず）等を備えている。パレット支持具３７は、パレットホルダ２０と同様に、工具パレット１３の溝１５に嵌合可能な側縁３７ａを備えており、且つその側縁３７ａがＸ軸方向となるようにロータ３５の支持板３６に取り付けられている。かくして、パレット支持具３７に対して工具パレット１３をＸ軸方向に抜き差しすることにより着脱させることができる。なお、パレット支持具３７の前面には、外面の一部がパレット支持具３７の前面から突出するようにばねによって付勢されたボール３８が設けられており、工具パレット１３が送り込まれてくると、その工具パレット１３の裏面に形成している固定用穴１７（図３参照）に嵌合して工具パレット１３を、或る程度の大きい力が作用しない限り動かないように固定する構成となっている。
【００１９】
各パレット支持具３７は支持板３６に対して、ロータ３５を所定位置に割り出した時に、パレット支持具３７が、パレット交換位置Ｐ１（図５参照）にあるパレットホルダ２０のＸ軸方向の延長線上のパレット交換位置Ｐ３（図８参照）に位置するように、取り付けられている。従って、パレットホルダ２０とパレット支持具３７とを共にパレット交換位置に位置決めすると、図１、図４に示すように、両者がＸ軸方向に一直線状に並び、工具パレット１３をＸ軸方向に移動させることにより、その工具ホルダ２０をパレットホルダ２０からパレット支持具３７に、或いはその逆に移載することができる。なお、４０はパレットホルダ２０とパレット支持具３７との間に配置され、工具パレット１３を案内するパレットガイドである。
【００２０】
パレットマガジン３３とパレット保持台１４の中間で且つそれらの上方には、パレットマガジンとパレット保持台との間で工具パレットを移載するパレット交換装置４２が設けられている。このパレット交換装置４２は、図９、図１０に示すように、中央に垂直に配置された一対の案内４４と、その案内４４に上下動可能に設けられた昇降ブロック４５と、その昇降ブロック４５を上下動させる上下シリンダ４６と、昇降ブロック４５に水平に取り付けられたラックガイド４７と、このラックガイド４７に水平に移動可能に保持されたラック４８と、ラック４８に取り付けられたフック４９と、昇降ブロック４５に保持され、ラック４８に噛み合うピニオン５０と、そのピニオン５０を回転駆動するモータ５１等を有している。かくして、昇降ブロック４５を図４に示す位置に降下させ、フック４９をパレットマガジン３３に保持されている工具パレット１３の上端の凹部１９に係合させ、その状態で、ラック４８をパレット保持台１４に向かう方向に移動させることにより、工具パレット１３をパレットマガジン３３からパレット保持台１４に移載することができ、また、その逆の動作により、工具パレット１３をパレット保持台１４からパレットマガジン３３に移載することができる。工具パレット１３をパレットマガジン３３に移載した後は、昇降ブロック４５を上昇させることにより、フック４９が工具パレット１３の凹部１９から外れ、パレットマガジン３３のロータ３５が支障なく回転可能となる。なお、図９において、５４はパレット保持台１４の上方に送り出されたラック４８の先端を案内する補助ガイド、５５はラック４８のＸ軸方向のストッパである。また、図示していないが、ストッパ５５に当たる前に近接センサ等でラック４８の到達を検出するようになっている。
【００２１】
次に、上記構成のクシ刃型自動旋盤の動作を説明する。なお、以下の動作は制御装置により、あらかじめプログラムしたシーケンスに沿って自動的に行われるものである。
今、パレットマガジン３３の４個のマガジン支持具３７には、図８に示すように、それぞれ工具パレット１３が取り付けられており、且つ図示は省略しているが各工具パレット１３にはそれぞれ所望の工具が取り付けられているものとする。また、この時には、図４に示すように、旋盤部１のパレットホルダ２０には工具パレット１３は取り付けられていない。
【００２２】
まず、パレット交換装置４２の上下シリンダ４６が作動して昇降ブロック４５を上昇させ、フック４９を工具パレット１３に干渉しない位置に退避させる。次に、パレットマガジン３３の割り出し装置がロータ３５を割り出し回転させて所望の工具パレット１３を、パレット交換位置Ｐ３に割り出す。次に昇降ブロック４５が降下し、フック４９をパレット交換位置Ｐ３にある工具パレット１３の凹部１９に係合させる。この時の状態が図４に示す状態である。一方、この動作と並行して旋盤部１側では、支持軸２１が前進して、パレットホルダ２０をパレット交換位置Ｐ１（図５参照）に前進させる。
【００２３】
次に、パレット交換装置４２のモータ５１が回転し、ピニオン５０を介してラック４８をパレット保持台１４に向かう方向に所定位置まで移動させる（ラック４８がストッパ５５によって停止）。かくして、パレットマガジン３３に保持されていた工具パレット１３がパレットガイド４０を経てパレット保持台１４のパレットホルダ２０に差し込まれる。工具パレット１３がパレットホルダ２０に対する所定位置に差し込まれた後、パレットホルダ２０を保持している支持軸２１が、図５に実線で示す作動位置Ｐ２に後退する。この後退により、パレットホルダ２０に保持された工具パレット１３がストッパピン２８に突き当たるまで後退し、且つ位置決めピン２９が工具パレット１３の背面の位置決め穴１６に嵌合する（図６参照）。かくして、工具パレット１３は前後方向の位置をストッパピン２８で規制され、上下左右方向の位置を位置決めピン２９によって規制され、所定の作動位置に固定されることとなる。
【００２４】
図５に示すように、パレットホルダ２０に保持された工具パレット１３の後退により、工具パレット１３の凹部１９からパレット交換装置４２のフック４９が外れるので、その後、フック４９及びそれを保持したラック４８がモータ５１によって元のパレットマガジン３３の上方に戻る。この状態が図１に示す状態である。その後、パレット保持台１４に固定された工具パレット１３の工具１２を用いて複数種類の加工が自動的に行われる。すなわち、一方の主軸台２ＡがＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動して所望の工具１２を選択し、ワークＷに対する所望の加工を行い、また、この加工動作に並行して他方の主軸台２ＢがＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動して所望の工具１２を選択し、ワークＷに対する所望の加工を行う。必要に応じ、一方の主軸台２Ａで加工を行ったワークＷを他方の主軸台２Ｂに渡し、そのワークＷの背面加工を行うこともある。なお、主軸台２Ａ、２Ｂに対するワークの供給、排出はワーク供給排出装置（図示せず）により行われる。
【００２５】
次に、ワークの種類が替わり、別の工具による加工を行う必要が生じた時、或いは工具が摩耗して取替えを必要とした時には、パレット交換装置４２のラック４８及びフック４９が再びパレット保持台１４上方に移動し、次いでパレット保持台１４の支持軸２１が前進して工具パレット１３をパレット交換位置Ｐ１に前進させる（図５参照）。これにより、フック４９が工具パレット１３の凹部１９に係合する。次いで、ラック４８及びフック４９が、そのフック４９に工具パレット１３を引っかけたままパレットマガジン３３に向けて移動し、フック４９に引っかけている工具パレット１３をパレットマガジン３３のパレット支持具３７に差し込んで保持させる。その後、昇降ブロック４５が上昇し、フック４９を工具パレット１３から外し、次いで、ロータ３５が割り出し回転して、所望の工具パレット１３をパレット交換位置Ｐ３に割り出す。その後は、前記したのと同様にして、パレット交換装置４２がパレットマガジン３３の工具パレット１３を、旋盤部１のパレット保持台１４に供給し、その工具パレット１３の工具を用いた加工が開始される。かくして、旋盤部１における工具交換がきわめて敏速に行われ、旋盤の可動率を低下させることがない。
【００２６】
パレットマガジン３３に収容している工具パレットの工具は必要に応じ、旋盤本体における加工動作の継続中に手作業で交換する。しかし、この工具交換作業は、旋盤の加工動作を妨げることなく行うことができるので、旋盤の稼働率を低下させることはなく、また、作業者の手が空いた時に行えばよいので、作業者に対して大きい負担とはならない。
【００２７】
上記した実施例において工具パレット１３に取り付ける工具１２は、通常バイト、ドリル等の固定工具であるが、必要に応じ回転ドリル、フライス等の回転工具を取り付けることも可能である。この場合には、回転工具の駆動モータも工具パレットに取り付けることとなる。なお、駆動モータに対する電源供給のためには、工具パレット１３の一端に駆動モータに連結された接続端子を設けておき、その工具パレット１３をパレット保持台１４に取り付けた時に、その接続端子が旋盤部のベッド側に設けている電源接続用の接続端子に接続される構成とすればよい。
【００２８】
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、複数の工具を備えた工具パレットを、主軸台の前方に設けられたパレット保持台に対して着脱可能とし、そのパレット保持台の側方には複数の工具パレットを備えたパレットマガジンを配置し、更に、パレットマガジンとパレット保持台との間で工具パレットを移載するパレット交換装置を設けているので、ワークの加工を行う旋盤部での加工に用いる工具の交換が必要となった時には、単に、パレット交換装置によってパレット保持台上の工具パレットをパレットマガジンに戻し、別の工具パレットをパレットマガジンからパレット保持台上に移載することにより、極めて敏速に工具交換を行うことができ、旋盤の稼働率を向上させることができるという効果を有している。
【００３０】
また、本発明の自動旋盤は、一対の主軸台を上下に向かい合わせ、主軸台を主軸軸線が垂直となるように配置し、両者の間にパレット保持台を設けて工具パレットを保持させる構成とした、いわゆる縦型クシ刃型自動旋盤であるので、設置場所を小さくできると共に、２台の主軸台にそれぞれ保持したワークに対する並行加工を行って加工能率を高めることができ、更に、パレットマガジンを、複数のパレット支持具を備えたロータ方式とした ことにより、単にロータの割り出し回転によって、パレット支持具を所定のパレット交換位置に割り出すことができ、敏速且つ正確な割り出しが可能となると共に複数のパレット支持具を小スペースに配置することができるという効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるクシ刃型自動旋盤の概略正面図
【図２】上記実施例の自動旋盤における旋盤部の概略縦断面図
【図３】（ａ）上記実施例に用いる工具パレットの概略正面図
（ｂ）その概略背面図
（ｃ）その端面を拡大して示す概略端面図
【図４】上記実施例の自動旋盤を、工具パレットを旋盤部に供給する前の状態で示す概略正面図
【図５】上記実施例に設けているパレット保持台の概略断面図
【図６】上記パレット保持台の位置決めピンの取付部分を示す概略断面図
【図７】その位置決めピンの断面と位置決め穴の形状を示す概略断面図
【図８】上記実施例に設けているパレットマガジンの概略縦断面図
【図９】上記実施例に設けているパレット交換装置の概略正面図
【図１０】そのパレット交換装置の概略縦断面図
【符号の説明】
１ 旋盤部
１ａ ベッド
２Ａ、２Ｂ 主軸台
３ 主軸
１１ 刃物台
１２ 工具
１３ 工具パレット
１４ パレット保持台
２０ パレットホルダ
２１ 支持軸
２８ ストッパピン
２９ 位置決めピン
３３ パレットマガジン
３５ ロータ
３６ 支持板
３７ パレット支持具
４０ パレットガイド
４２ パレット交換装置
４５ 昇降ブロック
４８ ラック
４９ フック

Claims (1)

1. 上下に向かい合うように配置された一対の主軸台であって、それぞれがワーク保持用の主軸を、その軸線方向即ちＺ軸方向が垂直となるように保持した一対の主軸台（２Ａ、２Ｂ）と、それぞれの主軸台をＺ軸方向及びそれに直角なＸ軸方向に移動させる主軸台送り装置と、前記一対の主軸台の間に配置されたパレット保持台（１４）と、該パレット保持台（１４）に着脱可能に保持され、複数の工具を前記Ｘ軸方向に並べて且つ一部の工具を一方の主軸台用として、残りを他方の主軸台用として取り付けた工具パレット（１３）と、前記パレット保持台のＸ軸方向の側方に配置され、複数の工具パレットを保持したパレットマガジン（３３）と、該パレットマガジン（３３）と前記パレット保持台（１４）との間で工具パレット（１３）を移載するパレット交換装置（４２）とを有し、前記パレット保持台（１４）が、工具パレット（１３）をＸ軸方向に抜き差しすることにより着脱可能なパレットホルダ（２０）を備えており、前記パレットマガジン（３３）が、Ｘ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転可能なロータ（３５）と、該ロータに放射方向に形成された複数の支持板（３６）と、該複数の支持板にそれぞれ取り付けられ、前記工具パレットをＸ軸方向に抜き差しすることにより着脱可能なパレット支持具（３７）と、前記ロータを所望の回転位置に割り出すマガジン割り出し装置とを備えており、前記パレット支持具（３７）の各々は、前記ロータの割り出し回転により、前記パレット保持台（１４）のパレットホルダ（２０）のＸ軸方向の延長線上に位置するパレット交換位置に割り出されるように、前記支持板（３６）に対する取り付け位置が定められていることを特徴とするクシ刃型自動旋盤。

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