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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目： 圓周支座的機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工φ13H7孔的夾具設(shè)計(jì)
班 級： 機(jī)械10-2
姓 名： 單紫薇
學(xué) 號(hào)： 1007100203
指導(dǎo)教師： 魏永樂
完成日期： 2013.7.1
任 務(wù) 書
一、設(shè)計(jì)題目:圓周支座的機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工φ13孔的夾具設(shè)計(jì)
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．所加工的零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機(jī)械加工工藝過程卡片 1套
4．編制所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工序卡片 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個(gè)零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．課程設(shè)計(jì)說明書，包括機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，繪制零件圖。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。
7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評語
該生設(shè)計(jì)的過程中表現(xiàn) ，設(shè)計(jì)內(nèi)容反映的基本概念及計(jì)算 ，設(shè)計(jì)方案 ，圖紙表達(dá) ，說明書撰寫 。
綜合評定成績：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)圓周支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備，并繪制零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖，填寫工藝卡片，編制課程設(shè)計(jì)說明書。
設(shè)計(jì)意義：機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在全部學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)是進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。它要求學(xué)生全面地綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，也為以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次預(yù)備訓(xùn)練。
ABSTRACT
This topic is mainly design that designs the circular bearing to process the craft and tongses, adopting to design first in the design circular bearing processes the craft at according to process the craft to select by examinations the tongs of the project of the design and concrete design of the tongs;But the point of design is the design of the tongs.Because bore 17 of accuracy have high request, and position the size error margin small, for guarantee the position of the bore and process the accuracy we certainly at process the bottom to face of time pass to draw the line to find out the bottom to face of process the amount of remaining.Thus can with better assurance bore 17 of position and process the accuracy!Process the bore 14 of tongs was in processing the foundation that the bottom faces the furniture to add one 45 degrees of gradient plank in fact.Process the bore 17 of time is opposite for assurance to run parallel with B face of in the A we have to design accurately with the AN and B faces to settle for of tongs!Return in consideration of a degree of the work piece and the error margin of the cylinder degrees are small, the furniture that we design have to the bore 17 of tongs fixed position is accurate, and process the vibration of time small, that have to in the bore 17 of neighborhood seek a fixed position to step up the point!
目 錄
序言....................................................１
1 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定.........................1
1.1 零件的作用..........................................２
1.2零件的工藝分析.......................................2
1.3 零件的生產(chǎn)類型......................................３
2 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖.....................3
2.1 選擇毛坯.............................................3
2.2 確定機(jī)械加工余量.....................................3
2.3 設(shè)計(jì)并確定毛坯尺寸...................................4
3 選擇加工方法﹑制定工藝路線.............................5
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇.......................................5
3.2 零件表面加工方法的選擇...............................5
3.3 制定工藝路線.........................................6
4 工序設(shè)計(jì)...............................................7
4.1 確定工序尺寸.........................................7
4.2 選擇加工設(shè)備與工藝裝備...............................8
5 確定切削用量及基本時(shí)間.................................8
5.1 切削用量的計(jì)算.......................................8
5.2 基本時(shí)間tm的計(jì)算....................................9
6 夾具設(shè)計(jì)..............................................10
6.1 定位方案............................................10
6.2 夾緊機(jī)構(gòu)............................................10
6.3 導(dǎo)向裝置............................................10
6.4 夾具體..............................................11
7 設(shè)計(jì)體會(huì)..............................................11
序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過該課程設(shè)計(jì)，將所學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合， 鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，在這個(gè)過程中我獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造的工藝問題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及對自己未來將從事的工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從而打下了良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
0
1 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1 零件的作用
圓周支座的作用是將穿過支座上端中心孔φ22的軸或者桿，通過兩端的耳孔6-M4中安裝螺釘各用一墊片進(jìn)行夾緊，使軸桿固定；松開螺栓后軸桿可轉(zhuǎn)動(dòng)或者滑動(dòng)。使穿過中部中心孔φ22的軸或者桿轉(zhuǎn)動(dòng)或者滑動(dòng)。底板4×φ7大孔是固定支座的螺栓孔，2×φ4是定位銷孔。
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是圓周支座需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
圓周支座底板上下端面、上部大圓端面、中部圓形端面，上端圓心與底座下端面中心線的誤差為0.2mm，中部圓中心線與其底面的誤差為0.1mm，中部圓心與地面的平行度為0.01。
由上面分析可知，可以粗加工圓周支座下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求，再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
圓周支座的技術(shù)要求表
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等級
表面粗糙度Ra／μm
形位公差
底座下端面
15±0.02
IT8
6.3
底座上端面
15±0.02
I8T
6.3
φ36圓柱兩側(cè)端面
50 0-0.3
IT8
3.2
φ20圓柱兩側(cè)端面
50 0-0.3
IT8
3.2
上面的φ13mm孔
Φ130+0.058
IT10
12.5
∥
0.01
A
下面的φ13mm孔
Φ130+0.01
IT8
0.8
∥
0.01
A
1.3 零件的生產(chǎn)類型
依題目設(shè)計(jì)知：Q=8000臺(tái)／年，m=1件／臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a％和廢品率b％分別取％3和％0.5，代入公式得
N=8000臺(tái)／年×﹙1+3％﹚×﹙1+0.5％﹚＝8281.2件／年
查表知，該圓周支座的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
2 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖
2.1 選擇毛坯
零件材料為 HT200?？紤]圓周支座零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大故可以采取熔模鑄造成型有助于提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量。
2.2確定機(jī)械加工余量
由表2-10至表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
1 公差等級
由圓周支座的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。
2 零件表面粗糙度
由零件圖可知，該圓周支座各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6μm。根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于下表中。
圓周支座鑄件毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
項(xiàng)目／mm
加工余量等級
機(jī)械加工余量／mm
尺寸公差／mm
厚度50
H
3
3(±1.4)
厚度50.01
H
3
3(±1.4)
厚度15
H
3
3(±1.2)
厚度15
H
3
3(±1.2)
2.3 設(shè)計(jì)并確定毛坯尺寸
零件毛坯圖
3 選擇加工方法﹑制定工藝路線
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
1精基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)該圓周支座零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇后端面和φ36的外圓面作為精基準(zhǔn)，遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，φ36外圓面的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
2粗基準(zhǔn)的選擇：作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊，毛刺或者其他表面缺陷，所以選擇φ36的外圓面和圓周支座前端面作為粗基準(zhǔn)，采用φ36外圓面定位加工內(nèi)孔可以保證孔的壁厚均勻，采用圓周支座前端面作為粗基準(zhǔn)加工后端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
3.2 零件表面加工方法的選擇
圓周支座零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra／μm
加工方案
100×46底座下端面
IT8
6.3
粗銑-半精銑
100×46底座上端面
I8T
6.3
粗銑-半精銑
φ36圓柱兩側(cè)端面
IT8
3.2
粗銑-精銑
φ20圓柱兩側(cè)端面
IT8
3.2
粗銑-精銑
上面的φ13mm孔
IT10
12.5
鉆-粗鉸
下面的φ13mm孔
IT8
0.8
鉆-粗鉸-精鉸
2×φ4mm孔
IT11
12.5
鉆
4×φ7mm孔
IT11
12.5
鉆
6-M4深12的螺紋孔
IT12
0.8
鉆-攻絲
3.3 制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率,除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降,選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序Ⅰ 粗銑100×46底座下端面，以底座上端面為粗基準(zhǔn)，粗銑100×46底座上端面，以底座下端面為粗基準(zhǔn)
工序Ⅱ 半精銑100×46底座下端面，以底座上端面為基準(zhǔn)，半精銑銑100×46底座上端面，以底座下端面為基準(zhǔn)
工序Ⅲ 鉆4-φ7孔，以及鉆2-φ4的配作孔，以100×46底座下端面為基準(zhǔn)
工序Ⅳ 粗銑、精銑φ36和φ20兩圓柱兩側(cè)端面，以底座為精基準(zhǔn)
工序Ⅴ 鉆φ13孔在φ36和φ20兩圓柱上，以外圓柱面為粗基準(zhǔn)；以及鉆M4在上端圓柱兩端各3個(gè)
工序Ⅵ 粗鉸在φ36和φ20兩圓柱上鉆的φ13孔；在圓柱Φ36兩端內(nèi)半精鏜、精鏜Φ17深2.5孔；精鉸φ13孔在圓柱φ20內(nèi)，以孔軸線為精基準(zhǔn)
工序Ⅶ 鉗工臺(tái)去毛刺，攻絲，加工倒角
工序Ⅷ 終檢
4 工序設(shè)計(jì)
4.1確定工序尺寸（工序Ⅴ和工序Ⅵ-鉆、粗鉸φ13孔）
1 確定加工方案：由表可查得，孔的基本尺寸為Φ13mm。其公差等級為IT10，在查表可得確定其加工方案為鉆-粗鏜。
2 用查表法確定加工余量。查表可知，對于大批量生產(chǎn)熔模鑄造機(jī)器造型，可以取公差等級為IT10，加工余量等級為H級。查表得到毛坯每側(cè)的加工余量為0.5mm，查表得到：
Z（粗鉸）=1mm
Z（鉆）=12mm
3 計(jì)算各基本尺寸。擴(kuò)孔后的基本尺寸為Φ13mm。（設(shè)計(jì)尺寸）其他的工序尺寸為：
鉆：13-1=12mm
毛坯為實(shí)心
4 確定工序尺寸公差及偏差。
粗鉸：IT10 尺寸公差為0.058
鉆：IT12 尺寸公差為0.15
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，粗鉸：φ130+0.058，鉆孔：φ120+0.15，它們的相互關(guān)系如圖。
4.2 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
工
序
號(hào)
工 序 名 稱
機(jī) 床 設(shè) 備
工 藝 裝 備
1
粗銑100×46底座兩端面
X62臥式銑床
銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
2
半精銑100×46底座下端面
臥式銑床
銑刀、游標(biāo)卡尺
3
鉆4-φ7孔以及鉆2-φ4的配作孔
Z525型立式鉆床
麻花鉆、卡尺、塞規(guī)
4
粗銑、精銑φ36和φ20兩圓柱兩側(cè)端面
立式銑床X51
端銑刀、游標(biāo)卡尺
5
鉆φ13孔在φ36和φ20兩圓柱上
四面組合鉆床
麻花鉆、卡尺、塞規(guī)
6
粗鏜φ13孔；半精鏜、精鏜Φ17深2.5孔；半精鏜、精鏜φ13孔在圓柱φ20內(nèi)
T616坐標(biāo)鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)
7
去毛刺，攻絲，加工倒角
鉗工臺(tái)
平銼、絲錐
8
中檢
百分尺、卡尺、塞規(guī)等
5 確定切削用量及基本時(shí)間
5.1 切削用量的計(jì)算
工序Ⅴ、Ⅵ-鉆、粗鉸φ13孔
鉆孔工步
背吃刀量的確定 取ap=7.5mm。
進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2。
切削速度的計(jì)算 由表5-22，按工件材料為HT200的條件選取，切削速度v可取為22mm／min，由公式（5-1）n=1000v／лd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=583.9r／min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r／min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nлd／1000=22.2m／min。
粗鉸工步
背吃刀量的確定 取ap=0.14mm。
進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.6mm／r.
切削速度的計(jì)算 由表5-31切削速度v可取為2m／min。由公式（5-1）n=1000v／лd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=50r／min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r／min,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求得該工序的實(shí)際切削速度v=nлd／1000=4.0m／min。
5.2 基本時(shí)間tm的計(jì)算
工序Ⅴ、Ⅵ-鉆，粗鉸φ13孔
1 鉆孔工步
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj=L／fn=(l+l1+l2)／fn求得。式中l(wèi)=50mm,l2=1mm,l1=D／2cot kr+(1~2)=5.4mm,f=0.2mm／r,n=960r／min,將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=L／fn=(l+l1+l2)／fn=0.35min=21s.
fn=(l+l1+l2)／fn求得。式中l(wèi)1、l2由表5-42按kr=15°、ap=0.3mm的條件查得l1=1.1mm、l2=45mm,而l=50mm,f=0.6mm／r,n=97r／min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=1.7min=99s。
2 輔助時(shí)間ta的計(jì)算
取tf=0.15tj
則工序Ⅴ鉆孔工步的輔助時(shí)間：tf=0.15×21s=3.15s;
工序Ⅵ粗鉸工步的輔助時(shí)間：tf=0.15×99s=14.85s;
3 其他時(shí)間的計(jì)算
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%；休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%~4%，取3%，則其他時(shí)間為：
工序Ⅴ鉆孔工步的其他時(shí)間：tb+tx=1.45s;
工序Ⅵ鉆孔工步的其他時(shí)間: tb+tx=6.83s;
4 單件時(shí)間tdj的計(jì)算
鉆孔工步tdj鉆=21+3.15+1.45=25.6s;
粗鉸工步tdj粗鉸=99+14.85+6.83=120.68s;
因此，工序ⅤⅥ的單件時(shí)間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸=146.28s.
6 夾具設(shè)計(jì)
6.1 定位方案
工件以一端面和Φ13圓柱外圓柱面作為定位基準(zhǔn)，采用支承板和V型塊組合定位方案，其中平面限制3個(gè)自由度、短V型塊限制2個(gè)自由度，共限制了五個(gè)自由度，滿足鉆孔所需限制的自由度。
6.2.夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用壓板夾緊機(jī)構(gòu)，通過擰螺母實(shí)現(xiàn)對工件的上表面夾緊。壓板夾緊力主要作用是防止工件在切削力的作用下產(chǎn)生震動(dòng)。由于夾緊力與鉆孔時(shí)產(chǎn)生的力方向相同，所以可免去夾緊力的計(jì)算。
6.3.導(dǎo)向裝置
采用鉆套作為導(dǎo)向裝置，選用JB/T 8045.2-1999。
6.4.夾具體
由于被加工零件的孔有平行度要求，所以定位平面與定位V型塊在安裝時(shí)平行度在Φ13范圍內(nèi)允差0.01mm。
7、設(shè)計(jì)體會(huì)
在這次設(shè)計(jì)中，我深切體會(huì)到了基礎(chǔ)的重要性.我綜合應(yīng)用了所學(xué)專業(yè)知識(shí),培養(yǎng)了自主動(dòng)手能力.將理論與實(shí)際結(jié)合起來.在設(shè)計(jì)過程中,我遇到了很多的困難什么都不會(huì)，壓力很大,出現(xiàn)過很多的錯(cuò)誤, 經(jīng)過我自己查閱資料、和同學(xué)一起討論、與老師一起研究，終于把大概的思路弄清了。首先我們要熟悉零件和了解其作用，根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。最后擬定殼體的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。
經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì),我有了更充分的自信.我相信一切困難都會(huì)有解決的辦法.同時(shí)通過這次設(shè)計(jì)為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。我會(huì)在將來的學(xué)習(xí)中掌握基礎(chǔ)知識(shí)，為以后的工作打下良好基礎(chǔ)。
其實(shí)過程是很重要的，它能鍛煉我們獨(dú)立思考的能力。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我的理論知識(shí)得到了實(shí)踐，進(jìn)而從實(shí)踐中學(xué)得更多更實(shí)際的理論知識(shí)，并加深了印象，對于以后的工作有極大的幫助。通過這次課程設(shè)計(jì)也讓我知道自己缺乏哪些知識(shí)，對什么方面還不夠了解。最重要的一點(diǎn)是，我學(xué)會(huì)了利用圖書館這個(gè)有利的資源。在剛開始設(shè)計(jì)時(shí)，我很迷茫，于是在圖書館里查閱許多和夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，慢慢的積累了很多知識(shí)，于是做起來就很順手。在加上老師的指點(diǎn)，我能站在正確的出發(fā)點(diǎn)，自然設(shè)計(jì)起來就沒有走太多的彎路?；仡^看看這兩周的生活，我覺得很充實(shí)，正因?yàn)槲液侠淼陌才艜r(shí)間才能夠及時(shí)的完成我的課題。
知識(shí)在于積累，知識(shí)在于運(yùn)用。此次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了，如何綜合運(yùn)用知識(shí)。為我們以后參加工崗位，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我覺得此次的課程設(shè)計(jì)比較有意義，它能夠結(jié)合實(shí)際來鍛煉同學(xué)們的能力。為我為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
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