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文檔簡介

1、第九章 鉆削加工鉆床是加工內(nèi)孔的機(jī)床,是用鉆頭在實(shí)體材料上加工孔,主要用于加工外形復(fù)雜,沒有對稱旋轉(zhuǎn)軸線的工件,如杠桿、蓋板、箱體、機(jī)架等零件上的單孔或孔系。鉆孔屬粗加工。鉆削加工的工藝特點(diǎn)(1)鉆頭在半封閉的狀態(tài)下進(jìn)行切削的,切削量大,排屑困難。(2)摩擦嚴(yán)重,產(chǎn)生熱量多,散熱困難。 (3)轉(zhuǎn)速高、切削溫度高,致使鉆頭磨損嚴(yán)重。(4)擠壓嚴(yán)重,所需切削力大,容易產(chǎn)生孔壁的冷作硬化。(5)鉆頭細(xì)而懸伸長,加工時(shí)容易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)。(6鉆孔精度低,尺寸精度為IT13IT10,表面粗糙度Ra為12.56.3m。鉆削加工的工藝范圍 鉆削加工的工藝范圍較廣,在鉆床上采用不同的刀具,可以完成鉆中心孔、鉆

2、孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、锪埋頭孔和锪凸臺端面等,如圖所示。在鉆床上鉆孔精度低,但也可通過鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔加工出精度要求很高的孔(IT6IT8,表面粗糙度為1.60.4m),還可以利用夾具加工有位置要求的孔系。在鉆床上加工時(shí),工件固定不動(dòng),刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))的同時(shí)沿軸向移動(dòng)(進(jìn)給運(yùn)動(dòng))。第一節(jié) 鉆 床鉆床的主要類型有:臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、銑鉆床和中心孔鉆床等。鉆床的主參數(shù)一般為最大鉆孔直徑。一、立式鉆床立式鉆床是鉆床中應(yīng)用較廣的一種,其特點(diǎn)是主軸軸線垂直布置,且位置固定,需調(diào)整工件位置,使被加工孔中心線對準(zhǔn)刀具的旋轉(zhuǎn)中心線。由刀具旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng),同時(shí)沿軸向移動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。因此,立

3、式鉆床操作不便,生產(chǎn)率不高。適用于單件小批生產(chǎn)中加工中小型零件。立式鉆床的傳動(dòng)原理主運(yùn)動(dòng):單速電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪分級變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng);主軸旋轉(zhuǎn)方向的變換,靠電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng):主軸隨同主軸套筒在主軸箱中作直線移動(dòng)。進(jìn)給量用主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí),主軸的軸向移動(dòng)量來表示二、臺鉆臺式鉆床簡稱臺鉆,其實(shí)質(zhì)上是一種加工小孔的立式鉆床,結(jié)構(gòu)簡單小巧,使用靈活方便,適于加工小型零件上的小孔。鉆孔直徑一般小于15mm。三、搖臂鉆床對于體積和質(zhì)量都比較大的工件,在立式鉆床上加工很不方便,此時(shí)可以選用搖臂鉆床進(jìn)行加工。主軸箱可沿?fù)u臂上的導(dǎo)軌橫向調(diào)整位置,搖臂可沿立柱的圓柱面上、下調(diào)整位置,還可繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)。加工時(shí),工件固定不

4、動(dòng),靠調(diào)整主軸的位置,使其中心對準(zhǔn)被加工孔的中心,并快速夾緊,保持準(zhǔn)確的位置。搖臂鉆床廣泛地應(yīng)用于單件和中、小批生產(chǎn)中,加工大、中型零件。如果要加工任意方向和任意位置的孔和孔系,可以選用萬向搖臂鉆床,機(jī)床主軸可在空間繞二特定軸線作回轉(zhuǎn)。機(jī)床上端還有吊環(huán),可以吊放在任意位置。故它適于加工單件、小批生產(chǎn)的大中型工件。四、其它鉆床1、可調(diào)式多軸立式鉆床(參考教材)2、深孔鉆床(參考教材)第二節(jié) 鉆削刀具一、麻花鉆(一)麻花鉆的結(jié)構(gòu)1、麻花鉆由工作部分、頸部及柄部三部分組成(1)工作部分:麻花鉆的工作部分有兩條螺旋槽,其外形很像麻花因此而得名。它是鉆頭的主要部分,由切削部分和導(dǎo)向部分組成。(2)柄部:

5、柄部是鉆頭的夾持部分,用于與機(jī)床連接,并在鉆孔時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力。麻花鉆的柄部有錐柄和直柄兩種。直柄主要用于直徑小于 12 mm 的小麻花鉆。錐柄用于直徑較大的麻花鉆,能直接插入主軸錐孔或通過錐套插入主軸錐孔中。錐柄鉆頭的扁尾用于傳遞轉(zhuǎn)矩,并通過它方便的拆卸鉆頭。(3)頸部:麻花鉆的頸部凹槽是磨削鉆頭柄部時(shí)的砂輪越程槽,槽底通??逃秀@頭的規(guī)格及廠標(biāo)。直柄鉆頭多無頸部。2、切削部分的組成切削部分擔(dān)負(fù)著切削工作,有兩個(gè)前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃及一個(gè)橫刃組成。橫刃為兩個(gè)主后面相交形成的刃,副后面是鉆頭的兩條刃帶,工作時(shí)與工件孔壁(即已加工表面)相對,如圖所示。導(dǎo)向部分是當(dāng)切削部分切入

6、工件后所起的導(dǎo)向作用,也是切削部分的備磨部分。為減少導(dǎo)向部分與孔壁的摩擦,其外徑(即兩條刃帶上)磨有(0.030.12)/100的倒錐。(每100mm長度上有0.030.12的倒錐度)另外為了提高鉆頭的剛度,工作部分兩刃瓣間的鉆心直徑沿軸向做出(1.41.8)/100的正錐度。(1)前刀面:前刀面即螺旋溝表面,是切屑流經(jīng)表面,起容屑、排屑作用,需拋光以使排屑流暢。(2)主后刀面:主后刀面與加工表面相對,位于鉆頭前端,形狀由刃磨方法決定,可為螺旋面、圓錐面和平面、手工刃磨的任意曲面。(3)副后刀面:副后刀面是與已加工表面相對的鉆頭外圓柱面上的窄棱面。(4)主切削刃:主切削刃是前刀面(螺旋溝表面)

7、與主后刀面的交線,標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆主切削刃為直線(或近似直線)(5)副切削刃:副切削刃是前刀面(螺旋溝表面)與副后刀面(窄棱面)的交線,即棱邊。(6)橫刃:橫刃是兩個(gè)主后刀面的交線,位于鉆頭的最前端,亦稱鉆尖。(二)麻花鉆的幾何參數(shù)1、坐標(biāo)平面(1)切削平面Ps:是包含該點(diǎn)切削速度方向又與過該點(diǎn)切削刃所切表面相切的平面。(2)基面Pr:鉆頭主切削刃上選定點(diǎn)的基面Pr是過該點(diǎn)且垂直于該點(diǎn)切削速度的平面?;婵偸峭ㄟ^鉆頭軸線并垂直于切削速度方向的平面。2、鉆頭的幾何角度(1)螺旋角:鉆頭螺旋溝表面與外圓柱表面的交線為螺旋線,該螺旋線與鉆頭軸線的夾角稱鉆頭螺旋角,記為。(參考教材)(2)刃傾角與端面刃傾角

8、由于主切削刃不通過軸心線,所以形成了刃傾角,對于切削刃上的各點(diǎn),其刃傾角也都是不一樣的,主要是因?yàn)楦鼽c(diǎn)的基面與切削平面都不同。為了方便概念的說明,我們引入端面刃傾角的概念。端面刃傾角:主切削刃上選定點(diǎn)的端面刃傾角是在端面投影圖中測量的該點(diǎn)的基面與主切削刃間的夾角。對于不同的選定點(diǎn),其端面刃傾角也不同,外緣處最大(絕對值最小)近鉆心處?。ń^對值大)。(3)頂(鋒)角與主偏角:鉆頭頂角是在與兩條主切削刃平行的平面內(nèi)測量的兩條主切削刃在該平面內(nèi)投影間的夾角。記為2,標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆2118主偏角是在基面內(nèi)測量的主切削刃在其上的投影與進(jìn)給方向間的夾角,記為rx。由于主切削刃上各點(diǎn)的基面不同,因而各點(diǎn)處的主偏

9、角也不相同。(4)前角:主切削刃上選定點(diǎn)的前角是在該點(diǎn)的正交平面內(nèi)測量的。參考教材(5)后角:主切削刃上選定的后角,是在以鉆頭軸線為軸且過該點(diǎn)圓柱面的切平面內(nèi)測量的,記為f。(參考教材)二、鉆削過程及鉆削用量(一)鉆削用量與切削層參數(shù)鉆削用量:包括背吃刀量(鉆削深度)、進(jìn)給量f、切削速度vc三要素,由于鉆頭有兩條主切削刃:(1)切削速度 (2)每刃進(jìn)給量 (3)背吃刀量 式中 鉆頭直徑(mm);鉆頭進(jìn)給量(mm/r);工件或鉆頭的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min);背吃刀量(mm);每刃進(jìn)給量(mm/z);鉆削速度(m/min)。切削層參數(shù):切削寬度 切削厚度 每刃切削層公稱橫截面面積 材料切除率 (二

10、)鉆削過程特點(diǎn)1、鉆削變形特點(diǎn)與切屑形狀(參考教材)2、鉆削力鉆頭上每一切削刃都產(chǎn)生切削力,包括切向力(主切削力)、背向力(徑向力)和進(jìn)給力(軸向力)。當(dāng)左右切削刃對稱時(shí),背向力抵消,最終鉆削時(shí)產(chǎn)生扭矩T和軸向力F。扭矩T是各切削刃在主運(yùn)動(dòng)方向上的切削力形成的,它消耗的功率最多。軸向力F是各切削刃在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的進(jìn)給力形成的,它也消耗功率,但所占比例較少。計(jì)算鉆削力的實(shí)驗(yàn)公式扭矩T 軸向力(進(jìn)給力)F 式中、系數(shù)、;、指數(shù)、修正系數(shù)乘積鉆削功率:為轉(zhuǎn)速乘上扭矩,經(jīng)過轉(zhuǎn)化為線速度3、鉆頭磨損的特點(diǎn)(參考教材)(三)鉆削用量選擇包括鉆頭直徑、進(jìn)給量、鉆削速度的選擇(參考教材)三、其它鉆頭(一)硬

11、質(zhì)合金麻花鉆加工硬脆材料時(shí),采用硬質(zhì)合金鉆頭,可顯著提高切削效率。以下的硬質(zhì)合金麻花鉆都做成整體結(jié)構(gòu),的可作成直柄鑲片硬質(zhì)合金麻花鉆,可作成錐柄鑲片硬質(zhì)合金麻花鉆。與高速鋼麻花鉆相比,鉆芯直徑較大,螺旋角較小,工作部分長度較短,刀體采用9SiCr合金鋼,并淬硬到5052HRC。這些措施都是為了提高鉆頭的剛性和強(qiáng)度,以減少鉆削時(shí)因振動(dòng)而引起刀片的碎裂現(xiàn)象(二)深孔鉆深孔一般指孔的長徑比大于5倍以上的孔。鉆深孔時(shí),必須要解決斷屑與排屑、冷卻與潤滑、導(dǎo)向問題。一、槍鉆槍鉆原用于槍管鉆孔,故稱槍孔鉆。多用于加工小直徑的深孔加工。1、結(jié)構(gòu)與工作原理槍鉆由切削部分和鉆桿組成。切削部分由高速鋼或硬質(zhì)合金制成

12、,并作出排屑槽;鉆桿用無縫鋼管制成,在靠近鉆頭處滾壓出排屑槽,鉆桿直徑比鉆頭直徑小0.51mm,二者用焊接的方法連接在一起,焊接時(shí)使排屑槽對齊。工作原理:鉆孔時(shí)工件旋轉(zhuǎn),鉆頭進(jìn)給。用高壓將切削液由鉆桿內(nèi)孔和切削部分的進(jìn)油孔注入切削區(qū),進(jìn)行冷卻和潤滑,同時(shí)把切屑由排屑槽內(nèi)沖刷出來。由于切屑是由鉆頭體外排出的,故稱外排屑。2、特點(diǎn)(1)由于切削液進(jìn)、出路分開,使切削液在高壓下,不受干擾,容易到達(dá)切削區(qū),較好的解決了鉆深孔時(shí)的冷卻、潤滑問題;(2)由于切削刃分為內(nèi)、外切削刃,且刀尖有偏心e,切削時(shí)可起分屑作用,切屑變窄,切削液便于將切屑沖出,使排屑容易;(3)由于鉆孔后留有直徑為2h的芯柱,這樣就能

13、保證鉆頭支承面始終緊貼于孔壁,使鉆頭有可靠的導(dǎo)向,解決深孔鉆導(dǎo)向問題。二、內(nèi)排屑深孔鉆鉆頭由鉆體、分布在不同圓周上的三個(gè)切削刃和兩個(gè)導(dǎo)向塊組成。工作時(shí),高壓切削液從鉆桿與孔壁間的間隙處送入切削區(qū),起冷卻潤滑作用。同時(shí)把切屑由鉆頭的體內(nèi)排屑孔和鉆桿內(nèi)孔中沖出。這種深孔鉆,由于三個(gè)刀齒排列在不同的圓周上,起到分屑的作用,使排屑方便。并且切屑在排出時(shí),不與已加工表面摩擦,故生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量均較外排屑深孔鉆高。這種結(jié)構(gòu)沒有橫刃,降低了軸向力,不平衡的圓周力和徑向力由圓周上的導(dǎo)向塊承受,深孔鉆具有較好的導(dǎo)向性。三、噴吸鉆噴吸鉆由鉆頭、內(nèi)管和外管三部分組成。工作時(shí),2/3切削液經(jīng)內(nèi)、外管之間的間隙輸入到

14、切削區(qū),用于冷卻和潤滑。其余1/3的切削液經(jīng)內(nèi)管壁上的月牙小槽窄縫噴入管內(nèi),使內(nèi)管的前端與后端形成壓力差產(chǎn)生“吸力”,加速切削液和切屑排出。第三節(jié) 鉆床夾具在各類鉆床和組合機(jī)床等設(shè)備上進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔的夾具,統(tǒng)稱為鉆床夾具。一般習(xí)慣上稱為鉆模。這類夾具主要是用來保證被加工孔的位置精度。還可用于某些鏜床、組合機(jī)床上。鉆床夾具的種類繁多,根據(jù)被加工孔的分布情況和鉆模板的特點(diǎn),一般分為固定式、分度式(回轉(zhuǎn)式)、蓋板式、翻轉(zhuǎn)式和滑柱式等類型。(1)固定式鉆模:用于立式鉆床上加工單個(gè)孔或在搖臂鉆床、多軸鉆床上加工平行孔系。(2)回轉(zhuǎn)式鉆模:用于加工圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系。(3)翻轉(zhuǎn)式鉆模:主要

15、用于加工批量不大的小型工件上分布在不同表面上的孔。(4)蓋板式鉆模:適用于中批以下、大而笨重的工件在搖臂鉆床上加工孔。(5)滑柱式鉆模:適用于不同生產(chǎn)類型的中小型工件上一般精度的孔加工。一、固定式鉆模:工件在鉆床上進(jìn)行加工的整個(gè)過程中位置都不移動(dòng)的鉆床夾具。這類鉆模的加工精度較高,但裝卸麻煩,效率較低。說明教材上的例子。(一)鉆套鉆套的作用:確定被加工工件孔的位置,確定鉆頭、擴(kuò)孔鉆或鉸刀等刀具的軸線位置,并引導(dǎo)這類刀具防止其在加工中發(fā)生偏斜。1、鉆套類型:包括固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套4種。其中前三種均已標(biāo)準(zhǔn)化(1)固定鉆套如圖固定鉆套的結(jié)構(gòu),分為A型、B型兩種。為防止使用時(shí)鉆屑及

16、油污進(jìn)入鉆套,A型鉆套在壓入安裝孔時(shí),其上端應(yīng)稍突出鉆模板; B型固定鉆套為帶凸緣式結(jié)構(gòu),上端凸緣直接確定了鉆套的壓入位置,為安裝提供方便,并提高鉆套上端孔口的強(qiáng)度,防止鉆頭等在移動(dòng)中撞壞鉆套上口。固定式鉆套與安裝孔間的配合,一般選為H7/n6或H7/r6。因鉆套不易更換,故常用于中小批量生產(chǎn)中,或用來加工孔距較小及孔的位置精度要求較高的孔。(2)可換鉆套:如圖所示1-鉆套; 2-螺釘; 3-襯套; 4-鉆模板可換鉆套外圓用H6/g5或H7/g6的間隙配合裝入襯套孔中,襯套的外圓與鉆模板底孔的配合則采用H7/n6或H7/r6的過盈配合。用緊固螺釘壓緊凸邊,防止鉆套隨刀具轉(zhuǎn)動(dòng)或被切屑頂出。大批量

17、生產(chǎn)中,鉆套磨損后旋出螺釘即可更換。襯套結(jié)構(gòu)尺寸可參考教材。(3)快換鉆套:如圖所示1-鉆套; 2-螺釘; 3-襯套; 4-鉆模板快換鉆套為一種可以進(jìn)行快速更換的鉆套,其配合與可換鉆套相同。為了能夠快速更換,鉆套上除專門設(shè)置有壓緊臺階外,還將鉆套銑出一個(gè)缺口。當(dāng)更換鉆套時(shí),松開壓緊螺釘,只需將快換鉆套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),使螺釘位于缺口處,就可向上拔出鉆套??鞊Q鉆套廣泛用于成批大量生產(chǎn)中一道工序用幾種刀具(如鉆、擴(kuò)、鉸、锪等)依次連續(xù)加工的情況。(4)特殊鉆套有時(shí)由于孔的結(jié)構(gòu)或位置特殊,標(biāo)準(zhǔn)鉆套無法滿足加工要求,此時(shí)可根據(jù)需要設(shè)計(jì)一些特殊鉆套,如圖就是幾個(gè)特殊鉆套的例子。a加長鉆套,b斜面鉆套,c小孔距

18、鉆套,d可定位、夾緊鉆套設(shè)計(jì)鉆套時(shí)還要注意下面兩個(gè)問題: 鉆套的導(dǎo)向高度H越大,則導(dǎo)向性能越好,但鉆套與刀具的磨損加劇。因此一般按經(jīng)驗(yàn)公式H(13)d(d為被加工孔的孔徑)選取。對于加工孔的位置精度要求較高、被加工孔徑較小或在斜面、弧面上鉆孔時(shí),鉆套的導(dǎo)向高度應(yīng)取較大值,反之取較小值。 為了及時(shí)排除切屑,防止切屑積聚過多將鉆套頂出、劃傷工件甚至折斷鉆頭,應(yīng)恰當(dāng)留出排屑空間h,但h過大又會使刀具的引偏量增大。一般按經(jīng)驗(yàn)公式選取:h(01.5)d,系數(shù)選取原則是:崩碎切屑選小,帶狀切屑選大; 加工深孔可讓切屑從鉆頭螺旋槽排出,系數(shù)越小越好; 弧面、斜面鉆孔,系數(shù)越小越好, 最好為零。2、鉆套的尺寸

19、、公差及材料(參考教材)(二)鉆模板鉆套工作時(shí)必須安裝在鉆模板上,而鉆模板又與夾具體之間有各種連接方式,有固定式的(如圖4-43所示)、可拆卸式的(如圖(a)所示)、鉸鏈?zhǔn)降?如圖(b)所示)、蓋板式的(如圖(c)所示)等。1-鉆模板;2-鉆套;3-心軸; 4-分度盤; 5-定位銷; 6-夾具體; 7-鎖緊螺母二、分度式鉆模(回轉(zhuǎn)式鉆模)在機(jī)械加工中,往往會遇到一些工件要求在夾具的一次安裝中加工一組表面(孔系、槽系或多面體等),而此組表面是按一定角度或一定距離分布的,這樣便要求該夾具在工件加工過程中能進(jìn)行分度,也就是說,夾具中應(yīng)有相應(yīng)的分度裝置。分度式鉆模主要用來加工圍繞一定的回轉(zhuǎn)軸線分布的軸

20、向或徑向孔系,或分布在工件幾個(gè)不同表面上的孔。工件在一次裝夾中,靠鉆?;剞D(zhuǎn)依次加工各孔。這類鉆模必須有分度裝置。例如圖所示的鉆床夾具就是用分度裝置來鉆一組徑向等分孔的鉆床夾具。在分度盤8的圓周上分布著與被鉆孔數(shù)相同的分度錐孔,鉆孔前,定位銷1在彈簧力的作用下插入分度孔中,通過鎖緊螺母4使分度盤鎖緊在夾具體上; 鉆孔后,反向轉(zhuǎn)動(dòng)螺母4使分度盤松開,這時(shí)可以拔出定位銷1并轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤使之分度,直至對定銷插入第二個(gè)錐孔,然后鎖緊分度盤進(jìn)行第二個(gè)孔的加工。分度裝置主要分為兩類:直線分度裝置和回轉(zhuǎn)分度裝置,其中回轉(zhuǎn)分度裝置又可分為立式分度、臥式分度和斜式分度三種。對于直線分度裝置和回轉(zhuǎn)分度裝置這兩類分度裝

21、置的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)中要考慮的問題基本相同,在生產(chǎn)中以回轉(zhuǎn)分度裝置應(yīng)用較多。1、分度裝置的組成分度裝置由固定部分、轉(zhuǎn)動(dòng)部分、分度對定機(jī)構(gòu)、抬起與鎖緊機(jī)構(gòu)以及潤滑部分等組成(1) 固定部分:它是分度裝置的基體,其他各部分都裝在這個(gè)基體上。在專用夾具中往往就利用夾具體作為分度機(jī)構(gòu)的固定部分,如上圖中的件12。(2) 轉(zhuǎn)動(dòng)部分:它是回轉(zhuǎn)分度裝置的運(yùn)動(dòng)件,包括回轉(zhuǎn)盤、襯套和轉(zhuǎn)軸等,通過它們達(dá)到轉(zhuǎn)位的目的,如上圖中的件5。(3) 分度對定機(jī)構(gòu):它的作用是轉(zhuǎn)位分度后,確保其轉(zhuǎn)動(dòng)部分相對于固定部分的位置,得到正確的定位。這一部分是分度裝置的關(guān)鍵部分,主要由分度盤和定位銷組成,如上圖中的件1、8。多數(shù)情況下,分度盤與分度裝置中的轉(zhuǎn)動(dòng)部分相連接(圖中件5、8就是這樣),或直接利用轉(zhuǎn)盤作分度盤,而定位銷則與固定部分相連。分度對定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式較多,它們各有不同的特點(diǎn),且適合不同的場合,常用的有下面幾種:(1) 鋼球?qū)Χ?。如圖4-58(a)所示,它是依靠彈簧的彈力將鋼球壓入分度盤錐坑中實(shí)現(xiàn)分度對定的。鋼球?qū)ΧńY(jié)構(gòu)簡單,在徑向、軸向分度中均有應(yīng)用,常用于切削負(fù)荷小且分度精度較低的場合。(2) 圓柱銷對定。如圖 4-58(b)所示,分度盤軸向孔座與圓柱銷可采用H7/g6間隙配合。這種形式結(jié)構(gòu)簡單、制造方便,使

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