圆盘式刀库工作原理【详解】
圆盘式刀库工作原理【详解】
圆盘式刀库工作原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。
操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。
圆盘式刀库制造成本低。
主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。
装配调整比较方便，维护简单。
一般机床制造厂家都能自制。
它的刀号的计数原理。
一般在换刀位安装一个无触点开关，1号刀位上安装挡板。
每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。
并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。
只要机床不关机，当前刀号就被记忆。
刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。
如要换10号刀，刀库是顺时针转。
机床关机后刀具记忆清零。
固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。
但是圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。
机械手刀库机械手刀库换刀是随机地址换刀。
每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。
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圆盘凸轮式刀库的原理及应用
圆盘凸轮式刀库的原理及应用圆盘凸轮式刀库的原理及应用一,前言在现代工业加工过程中,随着劳动力密集型向技术密集型加工方式转变,普通铣床正逐渐被加工中心所替代.由于加工工件的形状,工序复杂,换刀的效率问题越来越多地被关注,而使用刀库成了解决此问题的最佳途径.在小型加工中心由于成本控制及安装位置等原因不可能使用链式刀库或大型换刀机构的背景下,斗笠式与圆盘凸轮式刀库就登上了舞台,本文将对圆盘凸轮式刀库的原理和应用作详细介绍.=,圆盘凸轮式刀库的工作原理从原理上讲,圆盘凸轮式刀库(以下简称圆盘刀库)效率有很大提高.首先,在机床处于切削工作状态下,可以正常寻找下个工序需要使用的刀具,在找到下个工序所需刀具后,刀库将等待程序命令更换刀具,而不是在得到更换命令后进行找刀动作,实现了加工找刀同时进行.其次,换刀过程中,换刀机构由安装在同一旋转体上的两端且方向相反安装的刀爪并由内置凸轮传动副完成换刀任务.由于简化了更换装置,只要换刀电机旋转一周就能完成从取新刀到放回旧刀的所有动作,刀具更换速度上有很好的提高.再次,刀具更换过程中,主轴只需一次旋转定位与上下定位,简化了进给轴运动,这也是提高效率的有效手段.以下就换刀原理作详细解释.换刀控制的概念,总体包括上位机控制,主轴定位和电气,机械传动三大部分.它主要关注系统的实时控制特性,文/薛松上海开通数控有限公司(200233)薛松(798o~)男2003年毕业于上海大学a动亿系200 至今I作于上海开通数控有限公司具体包括同步传动,准确定位,高速准确换刀笃性.根据不同的系统,评价的着眼点不同,但词任何一个系统特性时都要关注系统的最终特性,能简单地用某一部分的特性代表系统特性.上制器和驱动器电机之问的通讯速率,驱动器的能力,数学模型的准确性,传感器的精度和反傍度,机械系统的惯量等都会影响到系统性能.简单地说,换刀控制就是对机械运动部件置,速度等进行实时的控制管理,使其按照预运动轨迹和规定的运动参数进行运动.换刀动作都由PLC完成,本文所涉及的是三CNC上自带的Q4A型PLC的命令及用法.1.PLC换刀控制的基本原理ATC和ROT控制概述用以下两种方法可以控制ATC(自动换刀)(1)机械随机控制根据来自机床刀库的位置信息和T命令,按给发出的命令,控制系统决定刀库的旋转方向,53lNo.12CN…;求的步数等.每个刀具和刀套有一—一对应的关系.通常在主轴和刀库之问,以"中问刀套"提供换刀.不用ATC命令,而用ROT命令也可以进行次控制.(2)记忆模式随机控制根据来自机床刀库的旋转或位置的信息,控制系统指出储存在自动模式中的刀具号.刀库的寻址,刀库旋转的方向和步数由给出的T命令和储存在自动模式中的刀具号确定.2.术语(1)指针它指出了刀库旋转的位置.当使用以前已记录的刀具号的刀盘时,刀具不随着刀库一起旋转,而该指针作为控制刀库位置的环行计数器使用. (2)固定指针这是带有标了号的刀套的一类指针,而且如果刀库旋转,刀套和刀具号之间的关系是固定的. 当刀盘旋转时,固定指针与"浮动指针"没有功能上的差异.(3)浮动指针这是刀库上带有编了号的固定位置的一类指5,41装备机械针,而且当刀库旋转时,刀库号和刀具之间的关系发生改变.在刀具登记屏上选择浮动指针系统或刀盘旋转系统时,每次刀盘旋转,刀库和刀具之间的相应显示发生改变;而选择固定指针系统时,则不发生改变.3.ATC和ROT命令的使用在T命令或刀具改变命令期Ih]ATCfHROT命令的使用顺序如下所示:i相同数据的编号——_J△!2—}址——旋转方向一一翟曩!环形计数器删]L.步骤号等—一一旋转]._一利-————L———+指针的向前旋转,一I反向旋转1ATCK5,K61L一刀台的向前旋转,——反向旋转厂7l[互在使用刀台旋转系统或浮动指针系统事,刀具号搜索命令和旋转体转位命令之问的关系如下所示:JJ靠旋转系统浮功指针系统"i,4.ATC专用命令的基本格式(霎嚣鲁;器r龠霉蓝罱寸不同'有】l关详情请参阅甜夸说明.l 帅:::.:3R(1)命令列表●令羞辣S.盯CK1R且P,mMn刀具号搜索S.^TcIRutP-,.mMn刀^号逻辑舅I积搜囊S.^rlcK3RnR.mM_且换刀S.小IR■Rm№奠机位置抉刀S.^TCK5RnRmMn指针向村旋转SRnRmM描付反向麓转S.^:rcl(7R.nRmMn刀台向前旋转S.^Tc鬈窖ltn|m&'4刀台反翔麓糟S.^TCl【9R.aR血M刀具数据读数S./kl"CX10I【丑Rm№刀^敦括写^S.A TcKl1R.nR.mMn自动刀具数据写入文件寄存器(R寄存器)分配(赋值)ATC控制用文件寄存器和ATC一起使用的文件寄存器如下表所示:由以上介绍可以了解,在系统建立之初,就必须建立一个刀具数据库,包括刀具名,初始刀具位置等信息都必须写入,才能保证刀库正常工作. 在介绍完PLC换刀原理后,我们来系统的介绍一下换刀流程及在三菱数控系统上的应用.(2)找换刀流程①数控系统告知下次使用的刀具名称②可编程逻辑控制器CPU根据所给刀具名称寻刀此刀具所在的位置③刀盘旋转将此刀具旋转到换刀位置并等待系统命令,此时找刀已完成④数控系统将主轴进给到换刀位置发出换刀命令⑤PLC将主轴旋转到换刀位置⑥PLC命令倒刀气缸动作,把已等待在换刀位置上的刀具连刀套旋转到垂直换刀位置⑦PLC命令换刀臂从初始位置旋转到抓刀位置,抓住新旧两把刀具⑧PLC命令打刀气缸松开主轴上的刀具⑨PLC命令换刀臂下拉并旋转l80.,等待打刀气缸驱动主轴抓住新刀具后完成更换(刀套有自卡装置,只要刀具插入就可锁住)PLC将更换记录写入刀具数据库PLC命令刀臂旋转到初始位置PLC命令倒刀气缸动作,把插有换回刀具的刀套旋转回到水平位置⑩换刀完成(3)在三菱数控系统上的应用以三菱FCUA一64SM系统为例,首先要在三菱数控系统上建立一个关于刀库的数据库,数据库内容包括:刀具号及其对应的开始刀位号,刀库的旋转体数是由PLC中的特定R寄存器确定.在有些比较系统的运用中还将包括刀具寿命管理.l榴庶囊捧∞纛存■I刀枣l罨∞霉l粤期肆3号力瘁鲁洼l1"4经册使嚣媾位{位2"4.位殂k位弘贽2.1-位(曩鼍炎蔓) AI"C控制参数R2O50刀牟梅卷警珥R29鳓R29'IR挣能=递稍糖针标惑R2O6SR2O66l咀O67二遵制主齄刀冀R297oR29为IR2螂lc29lOlI∞蠢297lR2舛I(=一卜避锄各flll刀具RT.971R2972R2981R2982BCDR2973R2983备用2乃其R29慰9置29l2IL298●IeDIc2,75KZ90备用3刀具R29l眨97bR2983R2986BCDR2977lt2987鲁用4力其曩29简疑姗R2|.黛l9j瞎l∞R2979R2哪AtⅨ(辅助)数据R.29911二进捌(9)刀摩囊蘑GI1t$090R3O∞R,2柏麓,24OI8OR3,1~BeD刀再数据矗釉o|意轮Il瀑3l.ll3∞l藏∞o2R32Il鼬2'2K14glR3抛BcD姗,纛,24}蠢辱l,柏}a6t撇l',ooI翼巍l毒4●R,鹩2IU4114曩e拳襄,∞S.IU245巍3,I,85lG柏毫3O,曩lll|l5●冀3耋l●It|3N囊,55|贴636B血鼬157R,3卵蠹3'37捌-a∞蔓王O阳II$11R33l9最土39IR,5s擘寰3'3暑BcD R3l5lR,3鲫l113639将宏程序输入数控系统,将PLC写入数控系统,并且规定数控系统内呼叫这个宏程序的入口地址,一般规定为"M06".请注意,这里的M06并不是类似M03主轴正转M04主轴反转M08冷却开M09冷却关这类辅助功能代码,而是宏程序的入口地址,所以用以上方法建立的换刀程序无法进行手动方式调用.以下是宏程序的主干.M05;主轴停M09;冷却液停G30.1;Z轴回到换刀点M19;主轴定位M16;主轴换刀M03或M04;根据主轴停之前的主轴旋转方向来确定换刀完成后的主55fNo.120(39NTP轴旋转方向.M08;打开冷却液在实际应用程序中使用机床上已装有一个24把刀的刀库,并且我们要换的是名为0101的刀具%fPROGRAMNAME—A11)rDA TE=DD—MM—YY一29—11—05TIME=HH: MM一19:15,N100G21N102G0Gl7G40G49G80G90rTO0L—lDIA.OFF..1LEN.一1DIA.一12.1N106G0G90G54X37.289y-l9.325A0.S1500M3N110Z5.Nl12G1Z一.775F600.N114Y_l5.325F2000.柏明矗刀库景卫葺性越苑主五日麓丝★瞅卫旦量发雠'Il力】~-eTBrim伯m幸|芷Ⅱ【如n衄m卫且宦∞_3∞m卫且把许置量e日'巨觉订:熏【凸妯?2'pc0?2岫c硎施州:卫翟可眶011mLflln矗玎角爱旺.T口',1s.65',,铀'卫且规格■嘣皿D棚帅Ⅱ∞Ht56I装备机械Nl16G3X33.289y-l1.325R4.Nll8G1X一33.287N120G2X一39.224y-7.I33R6.3N122X一40.452Y0.R21.321NI23T0101<一…确定要换的刀具N124X一39.224Y7.133R21_321N126X一33.287Yl1.325R6.3Nl28G1X33.289N130G2X39.226Y7.132R6-3N132X40.454y-0.R21.324'N133M06<一一进入换刀宏程序综上所述,圆盘凸轮式刀库以其维修结构简单,性价比高的特点,占踞了在经济型刀库系列中的领先位置.现在国内以台湾省品牌为主,正被各个数控制造商使用在各个规格的加工中心上. ,z冉自癣It蓝炜,I叼'叩:2擤)转强豫:十y鼬,鞋觇}城.{键:1缸聍转诅:搬瓠l1#{'1舟l0l=】3辅竹。
加工中心自动换刀系统设计(盘式)—刀库设计
加工中心自动换刀系统设计（盘式）—刀库设计刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对加工中心的设计有很大影响。
16刀刀库是在小型加工中心应用最为广泛，根据使用的场合和实际运用的要求，设计了相应的16刀的圆盘式刀库，并且对它的控制进行了一定的研究。
论文首先对16刀刀库总体设计方案进行阐述，阐述其各部件的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行计算与设计。
刀库的结构设计是本文研究的重点，传动部分为蜗杆蜗轮的一种减速装置，对于该装置中的蜗杆、蜗轮以及相关的轴都进行了详细的计算;控制部分为刀库送刀部分，由液压控制和PLC控制完成。
绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。
1引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
1.1加工中心简介1.1.1加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。
链刀、盘式。斗笠式刀库
链式、盘式、斗笠刀库刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。
藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。
一、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。
操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。
1. 制造成本低。
主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。
装配调整比较方便，维护简单。
一般机床制造厂家都能自制。
2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。
并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。
只要机床不关机，当前刀号就被记忆。
刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。
如要换10号刀，刀库是顺时针转。
机床关机后刀具记忆清零。
3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。
4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。
)圆盘刀库。
如图7.1(b)-(g)所示，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。
图7.1(b)所示刀库，刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。
图7.1(c)所示刀库，刀具轴向布置，常置于主轴侧面，刀库轴心线可垂直放置，也可以水平放置，较多使用。
图7.1(d)所示刀库，刀具为伞状布置，多斜放于立柱上端。
圆盘机械手刀库工作原理及自动控制研究
刀库
• 斗笠刀库的优缺点 • 1、“斗笠式刀库”一般在主轴头附近,换刀时需要主轴 方向的上下动作,占用工作时间,降低了工作效率.也影 响主轴方向的工作行程范围。 • 2、机构比较复杂。 • 3、不适合多刀的情况下。
Thank You !
27 English email workshop
加工中心刀库--气动与电动
2012/09/01
1 English email workshop
内容大纲 一、刀库的基本工作原理 二、圆盘刀库的控制
三、斗笠式刀库的控制
四、刀库的换刀过程 五、不同类型刀库的优缺点
2 English email workshop
一、刀库的基本工作原理
• 数控机床尤其是加工中心的PLC控制程序设计是比较复杂的。 因为加工中心自动换刀的控制程序是一个比较复杂的控制过程。 按自动换刀方式通常可以分为 随机换刀和固定换刀两种方式。 如图1，圆盘式刀库是ATC随机换刀典型的形式之一。其换刀机构 （ATC）通过凸轮机构来完成整个换刀过程。换刀的动作过程 准 确可靠，是一种被经常采用的刀库。 • 图二，斗笠式刀库，加工中心斗笠式刀库由刀库横移装置、刀 库分度选刀装置以及主轴上的刀具自动装卸机构组成。横移装置 使刀库以直线运动的方式,从起始位置运动到换刀点进行换刀。 在运动过程中速度表现为正弦曲线的运动规律,减小了刀库的运 动冲击,保证刀库准确定位,满足换刀的技术指标要求。刀库分度 装置采用电机驱动,定位法兰每回转一圈,分度盘反向转过一个刀 位,从而使刀库轮毂得到周期性间歇运动,起到刀库的转位分度作 用。其分度槽槽数(容刀量)越多,刀库转位越平稳,另一方面,槽 数的增加会导致刀库尺寸的增加。因此,正确合理地选择刀库容 量就显得尤为重要。
圆盘刀库的气动控制
圆盘式刀库控制逻辑分析
圆盘式刀库控制逻辑分析
广州数控信息科 技有限公 司 （ 东 ５ ６ ３ 卢 勇 陈岸雨 广 １ ６） ０
伴随着加工中心在制造业中的大量 出现 ，作为
加 工 中心 的 关键 部 件 ，圆盘式 刀库得 到 了越 来 越 多
方 向与 刀盘 计数 的关 系 。在 刀盘选 刀过 程 中 ，可 以
８
１ １
ｉ ｏ
手 回原 位 ，顾 名 思 义 就是 机 械 手 回到 原 来 的位 置 ，当机 械 手
９
ｉ ｏ
１ １ １ ２
９
８ ７
的前一动作，机械手抓刀动作即为机械手从原位旋 转９ 。 ，机械手两端 分别抓紧 当前倒 下刀套的 刀 ０ 具和主轴上的刀具 ，以便于机械手进行刀具交换 。
整体控制ห้องสมุดไป่ตู้辑图
构 和 功 能分 析 ，可 以确 定 刀套 分 为两 种 状 态 ：刀套 倒下 和 刀 套抬 起 。在 换 刀的过 程 中 ，需 要 对 当前 的 刀套 状 态进 行 判 断 ，否 则整 个 换 刀过 程 就 不可 能 实
现。
从以上整体控制逻辑可以看出 ，整个控制流程
可 以分 为四个 阶 段 ：刀套 控制 、机械 手 抓 刀 、机 械
（ ）刀 盘 选 刀 在 进 行 整 个 换 刀控 制 逻辑 处 １ 理 中 ，首 先需 要 完 成 的就 是 刀盘 选 刀动 作 。刀盘 选
刀可以通过手动或者 自动完成。手动选 刀和 自动选
刀的控 制 逻辑 一 样 ，区别 就是 刀盘 选 刀的 起 动信 号 不 同。 当 刀盘起 动 信号 提 供 给 刀盘旋 转 电动机 后 ，
在 刀盘选刀过程中 ，需要重点考虑刀盘 的旋转
218m加工中心系统刀库维修案例
广州数控系统218M加工中心刀库维修218M加工中心，刀库不能正常换刀。
刀库圆盘式。
到现场看了下刀库的情况，刀库的刀位号已经错乱，以防撞刀，把主轴上面的刀拿下来试验下换刀的情况。
检查刀库得先了解刀库的工作原理。
普通圆盘式刀库的工作原理如下主轴定位→定位信号完成→Z轴回零第一参考点→Z轴到第2参考点→刀库前进→刀库前进到位信号完成→主轴松刀→主轴松刀信号到位→Z轴回第1参考点→刀库退回→退回到位信号完成→刀盘转到指定刀位号→刀库前进→刀库前进到位信号完成→Z轴回第2参考点→主轴抓刀→主轴抓刀到位信号完成→刀库退回→刀库退回到位信号完成→换刀结束。
自己试验换刀，刀库前进后就报警，系统报警号为刀库前进到位信号未检测到，根据原理，就可以找下刀库前进到位信号开关的问题，开关给一些铁丝的干预下接触不良，清理后再次换刀，就正常，而有时候还是刀库前进到位信号检测不到。
根据检查，发现刀库前进不是完全到尽头，用外力顶一下才可以到位，刀库到位信号才能正常。
这样的情况可能是机械卡着，可能是气压不足。
检查机床的气压表，发现气压值有3公斤，根据机床出厂要求需要达到6公斤，把气压调整后换刀正常。
刀库的刀号错，理应刀库回零机械零点就可以解决问题。
可惜刀库回零开关已经拆了。
那就需要进入系统的程控，K10号参数，把K10.6改为1。
然后手动方式把刀库转到1号刀，然后换到机械回零方式，按下刀库回零。
到K10.6参数改为零，就可以换刀。
刀位号已经调整完成。
但是一换刀，刀位号又乱了。
这时你得检查刀库刀盘的正反转是否反了。
正反转反了就把刀库电机380V三相线调换两相。
调换后在调整一次刀位号。
刀库就运行正常。
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圆盘式刀库工作原理
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一般在换刀位安装一个无触点开关，1号刀位上安装挡板。
每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。
并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。
只要机床不关机，当前刀号就被记忆。
刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。
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机床关机后刀具记忆清零。
固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。
但是圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。
机械手
刀库机械手刀库换刀是随机地址换刀。
每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。
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