JP4625218B2 - 特に中空の薄壁状の工作物のための緊締装置 - Google Patents
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Description
外側だけ加工され内側は加工されない、中空の薄壁状の工作物例えばスリーブを切削加工する際に、工作物を広げるために使用される加工されない内側が、大抵の場合、周方向での非均一な壁厚又は真っ直ぐな円筒形形状に関連して、また場合によっては同様に長手方向での壁厚差に関連して、形状欠陥例えば非真円性を有するという問題がある。従来の緊締装置を使用する際に、工作物はこの内側の形状欠陥に基づいて緊締時に弾性的に変形する。これによって工作物を加工する際に、内側の形状欠陥は、ある程度外側に伝達される。これによって、高い形状精度も、非常に良好な外側品質も得られず、また円筒形性はほとんど維持されない。このような薄壁状の工作物をその両端面側で緊締することは、壁厚が薄い程、また工作物の長さが長い程、考慮されにくくなる。何故ならばこのような工作物は、切断力にさらされると多かれ少なかれ変位するからである。しかも工作物は振動にさらされるので、付加的なチャッターマーク若しくはびびり(Rattermarken)が生じる。
【0002】
本発明の課題は、壁が非常に薄く比較的長い工作物を、その内側面の不規則性とはほとんど無関係に申し分なく緊締することができ、その外側を必要な精度及び表面品質で加工することができるような緊締装置を提供することである。この課題は、請求項1の特徴部に記載した構成を有する緊締装置によって解決された。
【0003】
同じような問題は、外側が加工されないままである薄壁状の工作物で、特に比較的長い工作物を切削加工する際にも生じる。従って本発明の課題は、特に壁が非常に薄く比較的長い工作物を、その外側面の不規則性とはほとんど無関係に緊締することができ、その内側を必要な精度及び表面品質を有して加工することができるような緊締装置を提供することである。この課題は、請求項10に記載した特徴を有する緊締装置によって解決された。
【0004】
堅固な緊締ジョーの代わりに、滑らかな円筒形の緊締スピンドルの周囲に沿ってガイドされ、その両端面側を介して軸方向で圧縮される、エラストマーより成る緊締スリーブが使用されることによって、工作物の緊締面の不規則性を十分に補償するために、緊締スリーブ工作物のいわば液圧特性が利用される。緊締スリーブの外側に金属製の載設ストリップが設けられていることによって、工作物を被せ嵌め、また引き出す際に、緊締スリーブが摩耗することは避けられ、それによって緊締装置の高い耐用年数が得られると同時に、同じ緊締確実性及び緊締精度が得られる。
【0005】
請求項2若しくは請求項12に記載した実施態様においては、緊締装置は工作物の種々異なる長さに容易に適合させることができる。
【0006】
請求項3若しくは請求項13に記載した実施態様においては、緊締スリーブを緊締する際に生じる、緊締スリーブと、緊締スピンドル若しくはベース体における緊締スリーブの支持面との間の軸方向の摩擦力が、多数の短い区分に分配され、これらの区分で個別に及び全体的に減少される。これによって、緊締装置の半径方向の緊締力も緊締長さ全体に亘って少なくとも少なくともほぼ一様に分配される。緊締スリーブがその支持スリーブよりも短く構成されていて、支持スリーブの端面側を越えて突き出さないようになっていて、軸方向の緊締力の伝達が、介在された加圧リングによって引き取られることによって、緊締過程の開始時に可撓性の緊締スリーブが、支持スリーブ間のまず開放した中間室内に押し込められて、この際に損傷することは阻止される。
【0007】
請求項4若しくは請求項14に記載した実施態様においては、緊締装置を操作する際に、緊締スリーブは長さの差だけ圧縮される。これによって、正確に規定された半径方向の緊締力が得られ、しかもそれによって弾性的な緊締スリーブの過負荷も、また薄壁状の工作物の過負荷も避けられる。
【0008】
請求項5若しくは請求項15に記載した実施態様においては、緊締装置の構成部材の数は減少される。
【0009】
請求項6又は7若しくは請求項16又は17に記載した実施態様によって、緊締スリーブの半径方向の直径変化が、軸方向の圧縮運動に対して比例するようになっている。これと同じことは、請求項8若しくは請求項18に記載した実施態様にためにも当てはまる。この場合、半径方向の直径変化と軸方向の圧縮運動との間の大きい伝達率が得られる。
【0010】
請求項9若しくは請求項19に記載した実施態様によって、緊締スピンドル若しくはベース体は、その第2の端部で支えられるようになっているので、切削力を受けても強く弾性変形することはなく、それによって工作物の全長に亘って加工精度が一様に維持される。
【0011】
請求項10若しくは請求項20に記載した実施態様によって、有利な形式で簡単に製造可能及び操作可能な緊締装置が得られる。
【0012】
次に図面に示した多くの実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【0013】
図1は、工作物を外部で緊締するための多数の緊締スリーブを備えた緊締装置の第1実施例の部分的な断面図、
図2は、緊締スリーブの端面図、
図3は、緊締スリーブの平面図、
図4は、2つの緊締スリーブを備えた、図1に示した部分の拡大図、
図5は、互いに反対側の2つの緊締スリーブを備えた、図4に類似した部分の拡大図、
図6は、別の実施例による、互いに反対側の2つの緊締スリーブを備えた、図4に類似した部分の拡大図、
図7は、緊締スリーブの別の実施例の縦断面図、
図8は、工作物を外部で緊締するための多数の緊締スリーブを備えた緊締装置の第2実施例の部分的な縦断面図である。
【0014】
図1に示した緊締装置10は、主構成群又は主構成部分として、カップリング部材12を備えた緊締スピンドル11と、支持スリーブ14を備えた多数の緊締スリーブ13と、緊締装置15とを有している。図面の上半部では緊締装置10が緊締されている状態が示されていて、下半部では緊締解除された状態が示されている。
【0015】
緊締スピンドル11は、細長い円筒形体であって、この円筒形体は、図1で左側の端部でカップリング部材12に解除可能又は解除不能に結合されていて、このカップリング部材12によって工作機械の主軸に連結することができる。緊締スピンドル11はその右側の端部でカラー16を備えていて、このカラー16の、カップリング部材12とは反対側の平らな円形の端面は、緊締スリーブ13の第1の軸方向の当接面17として用いられる。緊締スピンドル11の他方の端部領域には緊締装置15が配置されている。この緊締装置15は、雄ねじ山を備えた長手方向分18と、この長手方向区分18に適合した雌ねじ山を備えた緊締リング19とによってとによって形成されている。第1の当接面17に向けられた、緊締リング19の平らな円形の端面は、緊締リング13のための第2の当接面21を形成している。製造を簡単にし、種々異なる調節課題に良好に適合させるために、緊締リング18の第2の当接面21と、この当接面21に隣接する緊締スリーブ13との間に加圧リング22がはめ込まれている。
【0016】
図2乃至図4に示されているように、緊締スリーブは、真っ直ぐな円環状の円筒形形状を有している。緊締スリーブは、エラストマーより製造されている。緊締スリーブの外側には、金属材料より成る多数の載設ストリップ23が配置されている。これらの載設ストリップ23は、緊締スリーブ13に持続的に結合されている。緊締スリーブ13は、軸線に対して平行に整列されていて、緊締スリーブ13の外周面に一様に分配配置されている。載設ストリップ23の外側は円筒形面区分を形成しており、この円筒形面区分は、図1及びその他の図面に部分的に破線で示された工作物24の内径に合わせられている。
【0017】
緊締スリーブ13は、緊締スピンドル11の軸部に被せ嵌められて、この軸部上に沿って直接的に押しずらすことができる。次いで緊締スリーブ13の内径は、緊締スピンドル11の外径に合致せしめられる。しかしながら有利には、各緊締スリーブ13は支持スリーブ14に被せ嵌められて、この支持スリーブ14上に沿って押しずらされる。支持スリーブ14は、緊締スリーブ13の材料の形状強度(Formfestigkeit)よりも高い形状強度を有する材料より製造されている。有利には、緊締スリーブ13の材料と支持スリーブ14の材料との間の良好な滑動組み合わせが得られる。さらに金属材料も考えられる。支持スリーブ14の内径は、緊締スピンドル11の外径に合わせられている。支持スリーブ14の外径は、緊締スリーブ13の内径に合わせられているか、又はその逆である。支持スリーブ14の長さは、緊締スリーブ13の長さよりも長い。各緊締スリーブ13はその支持スリーブ14上に、緊締スリーブ13の各端面が軸方向で支持スリーブ14の端面を越えないように配置されている。
【0018】
図4及び図5には、支持スリーブ14の2つの異なる実施例が示されている。この支持スリーブ14は区別するために、支持スリーブ14.1(図4)若しくは支持スリーブ14.2(図5)と記されている。
【0019】
図面の各下半部には緊締スリーブ13の緊締解除された状態が示されていて、上半部には緊締された状態が示されている。緊締解除された状態(下半部)では、緊締スリーブ13の外側及び特にその載設ストリップ23が、工作物24の内周面に対して僅かな間隔を保っている。この工作物24は、図面を見やすくするために実際よりも大きく図示されている。緊締された状態(上半部)では、緊締スリーブ13の外側と、その載設ストリップ23とが工作物24の内側に当接している。このために必要とされる、緊締スリーブ13の半径方向の緊締運動は、緊締スリーブ13を軸方向で圧縮させることによって生ぜしめられる。それとは逆に、緊締スリーブ13の半径方向での緊締解除は、緊締スリーブ14を軸方向で負荷軽減することによって生ぜしめられる。この場合、緊締スリーブ13は、緊締スピンドル11における第1の当接面17と緊締リング18における第2の当接面21との間で緊締されている(図1)。
【0020】
緊締スリーブ13が、緊締スピンドル上で各支持スリーブ14上に直接載っていない場合には、緊締スリーブ13は、その支持スリーブ14よりも短い。こうして、緊締装置15の軸方向の圧縮力は、各加圧リング25によって緊締スリーブ13から次の緊締スリーブに伝達される。この加圧リング25は、図5に示した実施例では加圧リング25.2として示されていて独立した部分である。この独立した部分の内径は、所属の支持スリーブ14.2の外径に合わせられている。その外径は大きくても、工作物24の内径に等しい。図4に示した実施例では、加圧リング25.1が所属の支持スリーブ14.1に持続的に結合されており、有利には加圧リング25.1は支持スリーブ14.1と一体的に製造されている。
【0021】
図4に示した実施例でも図5に示した実施例でも、緊締スリーブ13と支持スリーブ14と加圧リング25とは、緊締スリーブ13の緊締解除された状態で、加圧リング25の軸方向の長さと緊締スリーブ13の軸方向の長さとの合計が、所定の軸方向の間隔26(図4)だけ支持スリーブ14の軸方向の長さよりも長くなるように構成されている。
【0022】
これによって支持スリーブ14が、緊締スリーブ13の緊締された状態でストッパを形成し、このストッパは、緊締スリーブ13が緊締装置15によって、当該の工作物24に合致した寸法を超えて軸方向で圧縮され、それによって半径方向で広げられることを阻止する。
【0023】
図6及び図7には、緊締スリーブ及びその支持スリーブの、2つの異なる実施例が示されている。
【0024】
支持スリーブ27には、緊締スリーブ31のための支持面28が円錐台形周面として構成されている。緊締スリーブ31の内側面32は支持面28に合わせられている。つまり、緊締スリーブ31の内側面32は中空の円錐台形周面として構成されている。
【0025】
図7に示した実施例では、支持スリーブ33に緊締スリーブ35のための支持面34が、円錐台形周面の多数の長手方向区分34.1,34.2,34.3,34.4,34.5によって形成されている。緊締スリーブ35の内側面36は、この内側面36に合わせられた中空の円錐台形周面の長手方向区分によって形成されている。前記支持面34.1,34.2,34.3,34.4,34.5は、同じ方向に向けられて軸方向で連続している。
【0026】
図7に示した実施例では、支持面34若しくは内側面36の円錐形角度は、図6に示した実施例におけるよりも明らかに大きい。これによって、所定の軸方向圧縮経路において、緊締スリーブ35の半径方向の伸張は、緊締スリーブ31におけるよりも大きい。
【0027】
図8には、内側が処理される薄壁のスリーブ状の工作物41を外から緊締するための緊締装置40が示されている。工作機械に接続するためのカップリング部材は図示されていない。
【0028】
緊締装置40は、ほぼ中空円筒形の内室43を備えた中空のベース体42を有している。内室43の一方の端部領域でベース体42には、第1の当接面44が設けられており、この第1の当接面44は軸方向に整列されていて、他方の端部領域に向けられている。
【0029】
ベース体42の内室43内には多数の緊締スリーブ45が配置されており、これらの緊締スリーブ45はエラストマーより製造されている。緊締スリーブ45の内側面46は、工作物41のための緊締面を形成している。この緊締面は、緊締装置10の緊締スリーブ13の外側に向けられた緊締面においてそうであるように、多数の載設ストリップを備えている。緊締スリーブ45は、それぞれ1つの支持スリーブ47内に設けられており、これの支持スリーブ47は、各1つの加圧リング48と共に一体的に製造されている。緊締スリーブ45の半径方向の緊締運動のために必要な軸方向の圧縮は、緊締装置51によって生ぜしめされる。この緊締装置51は、ベース体42の内側面の、雌ねじ山を備えた長手方向区分と、この長手方向区分内にねじ込まれた円環状の緊締リング53とによって形成される。
【0030】
緊締装置40においては、この緊締装置40の部分の半径方向での作用方向は、緊締装置10(図1)の対応する部分の作用方向とは逆である。このような状況を考慮して、これらの緊締装置40の部分は、構造及び作用形式が十分に対応している。従って緊締装置40の部分の構造及び作用形式に関しては、図5、図6、図7による変化実施例を含めて、緊締装置10に関する説明が参照される。
【0031】
図1の右側に示されているように、特に長さが大きく及び/又は直径が小さく、壁厚が小さい工作物において、及び相応に構成された緊締装置において、緊締装置を一端部で、工作機械の主軸に接続するためのカップリング部材によって緊締するだけではなく、反対側の端部でも支持するようにすれば有利である。これは、種々異なる形式で、例えば外側及び/又は内側に位置する受容面を介して行うことができる。
【0032】
緊締スピンドル11は、緊締装置15の外側で、外側に位置する円筒形の受容面55も、その端面側で内側に位置する受容面としてのセンタリング孔56も有している。このセンタリング孔56と、一緒に駆動されるセンターポンチ先端57が協働する。外側に位置する受容面55のためには、自由に回転するか又は駆動される緊締チャックを設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 工作物を外部で緊締するための多数の緊締スリーブを備えた緊締装置の第1実施例の部分的な断面図である。
【図2】 緊締スリーブの端面図である。
【図3】 緊締スリーブの平面図である。
【図4】 2つの緊締スリーブを備えた、図1に示した部分の拡大図である。
【図5】 互いに反対側の2つの緊締スリーブを備えた、図4に類似した部分の拡大図である。
【図6】 別の実施例による、互いに反対側の2つの緊締スリーブを備えた、図4に類似した部分の拡大図である。
【図7】 緊締スリーブの別の実施例の縦断面図である。
【図8】 工作物を外部で緊締するための多数の緊締スリーブを備えた緊締装置の第2実施例の部分的な縦断面図である。
Claims (20)
- 緊締装置において、
少なくとも一端部で工作機械の主軸に連結するためのカップリング部材(12)を備えた緊締スピンドル(11)が設けられており、
該緊締スピンドル(11)が、一方の端部領域で第1の当接面(17)を有していて、該第1の当接面(17)が軸方向で整列され、緊締スピンドル(11)の他方の端部領域に向けられていて、該緊締スピンドル(11)に軸方向で摺動不能に配置されており、
前記緊締スピンドル(11)の他方の端部領域に第2の当接面(21)が設けられていて、該第2の当接面(21)は、軸方向に整列され、前記第1の端部領域に向けられていて、緊締スピンドル(11)に軸方向で摺動可能にガイドされた緊締体(19)に配置されており、
緊締装置(15)が設けられていて、該緊締装置(15)によって、第2の当接面(21)を備えた緊締体(19)が第1の当接面(17)に対して相対的に調節可能であって、軸方向の緊締力を加えることによって緊締スピンドル(11)に固定可能であり、
エラストマーから製造された少なくとも1つの緊締スリーブ(13)が設けられていて、該緊締スリーブ(13)の内径が、緊締スピンドルの外径に合わせられていて、該緊締スリーブ(13)の端面が前記第1の当接面(17)若しくは第2の当接面(21)に合わせられており、
前記緊締スリーブ(13)がその外側で多数の載設ストリップ(23)を有しており、これらの載設ストリップ(23)が金属製の材料より製造されていて、緊締スリーブ(13)に持続的に結合されており、さらにこれらの載設ストリップ(23)が緊締スリーブ(13)の外周面に一様に分配して配置されていて、これらの載設ストリップ(23)の外側(29)が、工作物(24)の内径に合わせられた各1つの円筒形面区分をそれぞれ形成していることを特徴とする、
特に中空の薄壁状の工作物のための緊締装置。 - 多数の緊締スリーブ(13)が設けられており、これらの緊締スリーブ(13)が、緊締スピンドル(11)上で軸方向摺動可能にガイドされていて、緊締スピンドル(11)に設けられた第1の当接面(17)とリング状の緊締体(19)に設けられた第2の当接面(21)との間に配置されている、請求項1記載の緊締装置。
- 各緊締スリーブ(13)のために、それぞれ1つの支持スリーブ(14)が設けられており、該支持スリーブ(14)が、緊締スリーブ(13)の形状強度よりも大きい形状強度を有する材料より製造されて、該支持スリーブ(14)の内径が緊締スピンドル(11)の外径に合わせられていて、支持スリーブ(14)の外径に緊締スリーブ(13)の内径が合わせられており、
支持スリーブ(14)が緊締スリーブ(13)の長さよりも大きい長さを有しており、
各緊締スリーブ(13)は、これらの緊締スリーブ(13)の端面がそれぞれ軸方向で支持スリーブ(14)の端面を越えないように、その支持スリーブ(14)上に配置されており、
互いに連続する2つの緊締スリーブ(13)間に各1つの加圧リング(25)が配置されており、これらの加圧リング(25)の内径が支持スリーブ(14)の外径に合わせられていて、加圧リング(25)の外径が大きくとも工作物(24)の内径と同じである、請求項2記載の緊締装置。 - 加圧リング(25)の軸方向長さと緊締スリーブ(13)の軸方向長さとの合計が、所定の寸法(26)だけ、支持スリーブ(14)の軸方向長さよりも大きい、請求項3記載の緊締装置。
- 各加圧リング(25)が、支持スリーブ(14)の端部領域に解除可能に又は解除不能に結合されているか、又はこの支持スリーブ(14)の端部領域と一体的に製造されている、請求項3又は4記載の緊締装置。
- 緊締スリーブにおいて、各緊締スリーブのための支持面が、第1の当接面に向かって広がる円錐台形周面として構成されており、緊締スリーブの内側面がその支持面に合わせられている、請求項1又は2記載の緊締装置。
- 支持スリーブ(27)に、緊締スリーブ(31)のための支持面(28)が円錐台形周面として構成されており、
緊締スリーブ(31)の内側面(32)が支持スリーブ(27)の支持面(28)に合わせられている、請求項3又は4記載の緊締装置。 - 緊締スピンドル又は支持スリーブ(33)に、緊締スリーブ(35)のための支持面(34)が円錐台形周面の多数の長手方向区分によって形成されており、これらの長手方向区分が同一方向に整列されて軸方向に連続していて、有利には平らな円環状面として構成されたそれぞれ1つの中間面(37)を介して互いに接続されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の緊締装置。
- 緊締スピンドル(11)が、カップリング部材(12)とは反対側の端部で、支持装置(57)のための外側及び/又は内側の受容面(55;56)を有している、請求項1から8までのいずれか1項記載の緊締装置。
- 緊締装置(15)が、緊締スピンドル(11)の、雄ねじ山を備えた長手方向区分(18)及び、この長手方向区分に合わせられた雌ねじ山を備えた緊締リング(19)によって形成されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の緊締装置。
- 緊締装置において、
少なくとも部分的に中空のベース体(42)が設けられており、該ベース体(42)が少なくとも一端部で、工作機械の主軸に接続するためのカップリング部材を備えており、
ベース体(42)がその一方の端部領域における内室(43)内で第1の当接面(44)を有しており、該第1の当接面(44)が、軸方向に整列されて、他方の端部領域に向けられていて、前記ベース体(42)で軸方向に摺動不能に配置されており、
ベース体(42)の内室(43)内で他方の端部領域に第2の当接面(54)が設けられていて、該第2の当接面(54)が軸方向に整列されて、一方の端部領域に向けられていて、ベース体(42)に軸方向で摺動可能にガイドされたリング状の緊締体(53)に配置されており、
緊締装置(51)が設けられていて、該緊締装置(51)によって、第2の当接面(54)を備えた緊締体(53)が第1の当接面(44)に対して調節可能で、軸方向の緊締力を加えることによってベース体(42)で固定可能であり、
少なくとも1つの緊締スリーブ(45)が設けられていて、該緊締スリーブ(45)の外径が、ベース体の内室の内径に合わせられていて、緊締スリーブ(45)の端面が、第1の当接面(44)に、若しくはベース体(42)の第2の当接面(54)に合わせられており、
緊締スリーブ(45)がその内側で多数の載設ストリップを有しており、これらの載設ストリップが、金属材料より製造されていて、緊締スリーブ(45)に持続的に結合され、外周面に一様に分配配置されており、またこれらの載設ストリップの内側が、工作物(41)の外径に合わせられた各1つの円筒形面区分を形成している、
ことを特徴とする、緊締装置。 - 多数の緊締スリーブ(45)が設けられていて、これらの緊締スリーブ(45)が、ベース体(42)の内室(43)内に軸方向摺動可能にガイドされていて、ベース体(42)の第1の当接面(44)とリング状の緊締体(53)の第2の当接面(54)との間に配置されている、請求項11記載の緊締装置。
- 各緊締スリーブ(45)のためにそれぞれ1つの支持スリーブ(47)が設けられており、該支持スリーブ(47)が、緊締スリーブ(45)の形状強度よりも大きい形状強度を有する材料より製造されており、該支持スリーブ(47)の外径が、ベース体(42)の内室(43)の内径に合わせられ、支持スリーブ(47)の内径に緊締スリーブ(45)の外径が合わせられており、
支持スリーブ(47)が緊締スリーブ(45)よりも長く構成されており、
各緊締スリーブ(45)はその支持スリーブ(47)に、緊締スリーブ(45)の各端面側が軸方向で支持スリーブ(47)の端面側を越えないように配置されており、
互いに接続された各2つの緊締スリーブ(45)間に各1つの加圧リング(48)が配置されており、該加圧リング(48)の外径が支持スリーブ(47)の内径に合わせられていて、該加圧リング(48)の内径が工作物(41)の外径と少なくともほぼ同じである、請求項12記載の緊締装置。 - 加圧リング(48)の軸方向寸法と緊締スリーブ(45)の軸方向寸法とが、所定の寸法だけ、支持スリーブ(47)の軸方向寸法よりも長い、請求項12記載の緊締装置。
- 各加圧リング(48)が、支持スリーブ(47)の端部領域に解除可能又は解除不能に結合されているか、又は加圧リング(48)と支持スリーブ(47)とが一体的に構成されている、請求項12記載の緊締装置。
- ベース体に、各緊締スリーブのための支持面が中空の円錐形面として構成されていて、該円錐形面が第1の当接面に向かって先細りしており、
緊締スリーブの外側面がベース体の支持面に合わせられている、請求項11又は12記載の緊締装置。 - 支持スリーブが、緊締スリーブのための支持面が中空の円錐形面として構成されており、
緊締スリーブの外側面が支持スリーブの支持面に合わせられている、請求項12又は13記載の緊締装置。 - ベース体又は支持スリーブに、緊締スリーブのための支持面が中空の円筒形面の多数の長手方向区分によって形成されており、これらの長手方向区分が、同じ整列方向で軸方向に連続していて、平らな円環状面として構成された各1つの中間面を介して互いに接続されている、請求項11から13までのいずれか1項記載の緊締装置。
- ベース体が、カップリング部材とは反対側の端部で、支持装置のための外側の受容面を有している、請求項11から16までのいずれか1項記載の緊締装置。
- 緊締装置(51)が、雌ねじ山を備えた、ベース体(42)の長手方向区分と、この長手方向区分に合わせられた、雄ねじ山を備えた緊締リング(53)とによって形成されている、請求項11から17までのいずれか1項記載の緊締装置。
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