具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置及其实现

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 105835343 A(43)申请公布日 2016.08.10

(21)申请号 201610341356.0(22)申请日 2016.05.20

(71)申请人 南华大学

地址 421001 湖南省衡阳市常胜西路28号(72)发明人 肖成龙　

(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有

限公司 44245

代理人 付茵茵(51)Int.Cl.

B29C 49/56(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图4页

CN 105835343 A(54)发明名称

具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置及其实现的开合模方法(57)摘要

涉及具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，包括型腔半模和型芯半模安装板、调模组件、连杆机构、导向元件、合模机架、移模机架和开合模电驱动单元；型腔半模和型芯半模安装板正对地安装在固定于合模机架顶端的导向元件上；型腔半模和型芯半模安装板的背部均设置调模组件；开合模电驱动单元安装在合模机架的下端；连杆机构通过销轴分别与调模组件、合模机架和开合模电驱动单元铰接；型腔半模和型芯半模安装板、调模组件、连杆机构、导向元件、合模机架和开合模电驱动单元整体安装在移模机架上。还涉及吹塑机械电动开合模方法。本发明结构紧凑、可快速调节开合模行程，便于工业应用，属于高分子材料吹塑成型机械技术领域。

CN 105835343 A

权　利　要　求　书

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1.具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：包括型腔半模安装板、型芯半模安装板、两组调模组件、两组连杆机构、导向元件、合模机架、移模机架和开合模电驱动单元；所述导向元件安装在合模机架的顶端；所述型腔半模安装板和型芯半模安装板正对地安装在导向元件上，且均可沿导向元件往复移动；所述型腔半模安装板和型芯半模安装板的背部均设置有可快速调节模具开合行程的调模组件；所述开合模电驱动单元安装在合模机架的下端；所述连杆机构通过销轴分别与调模组件、合模机架和开合模电驱动单元铰接，在同一开合模电驱动单元的作用下，两组连杆机构均以对应的合模机架的铰接点为支点转动，带动型腔半模安装板和型芯半模安装板沿导向元件的轴向做同步相向远离或靠近运动从而实现开合模动作；所述型腔半模安装板、型芯半模安装板、调模组件、连杆机构、导向元件、合模机架和开合模电驱动单元整体安装在移模机架上。

2.根据权利要求1所述的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：所述调模组件包括调模电机、安装板、主动齿轮、从动齿轮、套筒和顶杆；所述主动齿轮通过键与调模电机的输出轴连接；所述从动齿轮的凸缘部分以间隙配合的方式安装在型腔半模安装板/型芯半模安装板背部的安装孔中；所述主动齿轮和从动齿轮为一对啮合齿轮；所述调模电机通过螺钉固定在安装板上；所述安装板通过套筒和螺钉固定在型腔半模安装板/型芯半模安装板的背部；所述顶杆包括铰接段和螺纹段，铰接段通过销轴与连杆机构相连，螺纹段与从动齿轮的螺纹孔连接，在调模电机正反转作用下，从动齿轮通过螺旋传动带动型腔半模安装板/型芯半模安装板沿顶杆的轴向往复移动，调节模具开合行程。

3.根据权利要求2所述的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：所述连杆机构由上连杆、中间连杆和下连杆通过销轴经串联铰接组成；上连杆的另一铰接端与顶杆的铰接段通过销轴连接；下连杆的另一铰接端与开合模电驱动单元通过销轴连接；中间连杆中部的铰接端与合模机架的铰接端通过销轴连接。

4.根据权利要求1所述的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：所述开合模电驱动单元包括驱动模具开合的伺服电机、电机安装板、两端带部分螺纹段的导杆、滚珠丝杠、丝杠螺母和滑动块；所述导杆的上端通过螺母固定在合模机架上；所述电机安装板通过螺母固定在导杆的下端；所述伺服电机固定在电机安装板的下方，伺服电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠的一端连接；所述滚珠丝杠的另一端以间隙配合的方式安装在开设于合模机架底端的安装孔中；滑动块套设在导杆上并通过螺钉与丝杠螺母连接，在丝杠螺母的作用下沿导杆上下滑动，滑动块的两铰接端分别与两组连杆机构铰接。

5.根据权利要求1所述的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：所述导向元件为导柱或直线导轨副。

6.根据权利要求1所述的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：所述合模机架安装在移模机架上；模具包括型腔半模和型芯半模，型腔半模固定在型腔半模安装板上，型芯半模固定在型芯半模安装板上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置实现的吹塑机械电动开合模方法，其特征在于：包括下述步骤：(1)安装模具，启动调模电机调节模具的开合行程；(2)启动伺服电机，伺服电机的输出轴正向旋转驱动连杆机

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构带动型腔半模安装板和型芯半模安装板做同步相向靠近运动，使型腔半模和型芯半模相互贴合压紧，待连杆机构的上连杆和下连杆均处于水平位置时，停止伺服电机工作，完成合模及锁模动作；(3)再次启动伺服电机，伺服电机输出轴反向旋转驱动连杆机构带动型腔半模安装板和型芯半模安装板做同步相向远离运动，使模具打开，待型腔半模和型芯半模分别处于开模行程的左右极限位置时，停止伺服电机工作，完成开模动作；步骤(1)至(3)构成模具开合行程调节及开合动作的一个完整周期，并可按步骤(2)和(3)进入下一个开合模循环。

8.根据权利要求7所述的吹塑机械电动开合模方法，其特征在于：步骤(1)为：将模具的型腔半模和型芯半模分别安装在型腔半模安装板和型芯半模安装板上，然后启动调模电机，调模电机的输出轴带动主动齿轮和从动齿轮旋转，从动齿轮通过螺旋传动带动型腔半模安装板和型芯半模安装板沿导向元件的轴向移动，以调节模具的开合行程，调节完成后停止调模电机工作。

9.根据权利要求7所述的吹塑机械电动开合模方法，其特征在于：步骤(2)为：启动伺服电机，伺服电机的输出轴带动滚珠丝杠正向旋转，在丝杠螺母的拉动下，滑动块沿导杆向下滑动，从而使型腔半模安装板和型芯半模安装板在两组连杆机构的带动下沿导向元件轴向做同步做相向靠近运动，使型腔半模和型芯半模相互贴合压紧，待连杆机构的上连杆和下连杆均处于水平位置时，停止伺服电机工作，模具在连杆机构的自锁功能下维持锁模。

10.根据权利要求7所述的吹塑机械电动开合模方法，其特征在于：步骤(3)为：启动伺服电机，伺服电机的输出轴带动滚珠丝杠反向旋转，在丝杠螺母的推动下，滑动块沿导杆向上滑动，从而使型腔半模安装板和型芯半模安装板在两组连杆机构的带动下沿导向元件轴向做相向远离运动，使模具打开，待型腔半模和型芯半模分别处于开模行程的左右极限位置时，停止伺服电机工作，完成开模动作。

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具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置

及其实现的开合模方法

技术领域

[0001]本发明涉及高分子材料吹塑成型机械开合模技术，特别涉及一种具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置及其实现的开合模方法。

背景技术

[0002]塑料吹塑是仅次于挤出成型和注射成型的第三大塑料成型方法，所成型的制品广泛应用于汽车、包装、建筑等工业领域。一般地，塑料吹塑机械主要由挤出机、型坯机头、开合模装置、控制系统、机架等几部分组成。其中，开合模装置是塑料吹塑机械的重要组成部分，直接关系到制品性能、生产效率和整机的制造成本。[0003]长期以来，吹塑机械的开合模装置以液压驱动方式为主，存在能耗高、噪音大和因液压油易泄漏而导致环境不友好等缺点；此外，采用液压驱动需配备液压站(包括油箱、液压泵等)，不可避免地增加了吹塑机械的占地面积。[0004]为解决上述问题，近年来学术界和工业界纷纷致力于电动式开合模装置的研发(即采用电驱动代替传统的液压驱动)。与液压驱动方式相比，电动式开合模装置具有能耗低、噪音小、精度高等突出优点。[0005]然而，现有的电动式吹塑开合模装置至少仍存在如下一方面或两方面的不足：(1)绝大多数为带拉杆的三板式结构(即设置有前模板、中间模板和后模板，前模板和后模板固定在拉杆的两端，中间模板设置在前、后模板之间并可沿拉杆往复移动，在开合模驱动单元的作用下，通过三块模板的协调运动实现模具的开合动作)，使结构庞大和复杂，增加制造成本；此外，拉杆的存在给模具安装带来不便并使模具的安装空间受到较大限制；(2)不能或难以实现模具开合行程的快速调节，使得模具初始安装时的调试工作变得极其耗时与困难。

发明内容

[0006]本发明在于克服现有电动式吹塑开合模装置存在结构庞大、复杂的不足，提供一种结构简单、体积小巧的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置。[0007]本发明的另一目的在于提供一种具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置实现的吹塑机械电动开合模方法。[0008]为了达到上述目的，本发明采用如下所述的技术方案。

[0009]具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，其特征在于：包括型腔半模安装板、型芯半模安装板、两组调模组件、两组连杆机构、导向元件、合模机架、移模机架和开合模电驱动单元；所述导向元件安装在合模机架的顶端；所述型腔半模安装板和型芯半模安装板正对地安装在导向元件上，且均可沿导向元件往复移动；所述型腔半模安装板和型芯半模安装板的背部均设置有可快速调节模具开合行程的调模组件；所述开合模电驱动单元安装在合模机架的下端；所述连杆机构通过销轴分别与调模组件、合模机架

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和开合模电驱动单元铰接，在同一开合模电驱动单元的作用下，两组连杆机构均以对应的合模机架的铰接点为支点转动，带动型腔半模安装板和型芯半模安装板沿导向元件的轴向做同步相向远离或靠近运动从而实现开合模动作；所述型腔半模安装板、型芯半模安装板、调模组件、连杆机构、导向元件、合模机架和开合模电驱动单元整体安装在移模机架上。[0010]优选地，调模组件包括调模电机、安装板、主动齿轮、从动齿轮、套筒和顶杆；所述主动齿轮通过键与调模电机的输出轴连接；所述从动齿轮的凸缘部分以间隙配合的方式安装在型腔半模安装板/型芯半模安装板背部的安装孔中；所述主动齿轮和从动齿轮为一对啮合齿轮；所述调模电机通过螺钉固定在安装板上；所述安装板通过套筒和螺钉固定在型腔半模安装板/型芯半模安装板的背部；所述顶杆包括铰接段和螺纹段，铰接段通过销轴与连杆机构相连，螺纹段与从动齿轮的螺纹孔连接，在调模电机正反转作用下，从动齿轮通过螺旋传动带动型腔半模安装板/型芯半模安装板沿顶杆的轴向往复移动，调节模具开合行程。

[0011]优选地，连杆机构由上连杆、中间连杆和下连杆通过销轴经串联铰接组成；上连杆的另一铰接端与顶杆的铰接段通过销轴连接；下连杆的另一铰接端与开合模电驱动单元通过销轴连接；中间连杆中部的铰接端与合模机架的铰接端通过销轴连接。[0012]优选地，开合模电驱动单元包括驱动模具开合的伺服电机、电机安装板、两端带部分螺纹段的导杆、滚珠丝杠、丝杠螺母和滑动块；所述导杆的上端通过螺母固定在合模机架上；所述电机安装板通过螺母固定在导杆的下端；所述伺服电机固定在电机安装板的下方，伺服电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠的一端连接；所述滚珠丝杠的另一端以间隙配合的方式安装在开设于合模机架底端的安装孔中；滑动块套设在导杆上并通过螺钉与丝杠螺母连接，在丝杠螺母的作用下沿导杆上下滑动，滑动块的两铰接端分别与两组连杆机构铰接。

[0013]优选地，所述导向元件为导柱或直线导轨副。[0014]优选地，所述合模机架安装在移模机架上；模具包括型腔半模和型芯半模，型腔半模固定在型腔半模安装板上，型芯半模固定在型芯半模安装板上。

[0015]具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置实现的吹塑机械电动开合模方法，包括下述步骤：(1)安装模具，启动调模电机调节模具的开合行程；(2)启动伺服电机，伺服电机的输出轴正向旋转驱动连杆机构带动型腔半模安装板和型芯半模安装板做同步相向靠近运动，使型腔半模和型芯半模相互贴合压紧，待连杆机构的上连杆和下连杆均处于水平位置时，停止伺服电机工作，完成合模及锁模动作；(3)再次启动伺服电机，伺服电机输出轴反向旋转驱动连杆机构带动型腔半模安装板和型芯半模安装板做同步相向远离运动，使模具打开，待型腔半模和型芯半模分别处于开模行程的左右极限位置时，停止伺服电机工作，完成开模动作；步骤(1)至(3)构成模具开合行程调节及开合动作的一个完整周期，并可按步骤(2)和(3)进入下一个开合模循环。[0016]优选地，步骤(1)为：将模具的型腔半模和型芯半模分别安装在型腔半模安装板和型芯半模安装板上，然后启动调模电机，调模电机的输出轴带动主动齿轮和从动齿轮旋转，从动齿轮通过螺旋传动带动型腔半模安装板和型芯半模安装板沿导向元件的轴向移动，以调节模具的开合行程，调节完成后停止调模电机工作。[0017]优选地，步骤(2)为：启动伺服电机，伺服电机的输出轴带动滚珠丝杠正向旋转，在

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丝杠螺母的拉动下，滑动块沿导杆向下滑动，从而使型腔半模安装板和型芯半模安装板在两组连杆机构的带动下沿导向元件轴向做同步做相向靠近运动，使型腔半模和型芯半模相互贴合压紧，待连杆机构的上连杆和下连杆均处于水平位置时，停止伺服电机工作，模具在连杆机构的自锁功能下维持锁模。[0018]优选地，步骤(3)为：启动伺服电机，伺服电机的输出轴带动滚珠丝杠反向旋转，在丝杠螺母的推动下，滑动块沿导杆向上滑动，从而使型腔半模安装板和型芯半模安装板在两组连杆机构的带动下沿导向元件轴向做相向远离运动，使模具打开，待型腔半模和型芯半模分别处于开模行程的左右极限位置时，停止伺服电机工作，完成开模动作。[0019]与现有技术相比，本发明具有如下优点及效果：[0020](1)本发明为两板式结构，简化了结构，降低了制造成本；此外，采用安装在合模机

从而带动型腔半架下方的开合模电驱动单元，通过滑动块的上下滑动带动连杆机构摆动，

模安装板和型芯半模安装板往复移动实现模具开合动作，因此，明显缩短了装置在开合模方向的尺寸，使结构更紧凑。

[0021](2)本发明型腔半模安装板与型芯半模安装板之间没有设置拉杆，因此对模具的安装空间不产生限制，便于模具安装与更换。

[0022](3)本发明在型腔半模安装板和型芯半模安装板的背部均设置了一组调模组件，可快速调节模具的开合行程，明显减少了模具初始安装时所需的调试时间，从而提高生产效率。

[0023](4)本发明作业流程合理，节能降耗，操作简单，工作可靠，适合在工业生产中大规模地推广应用。

附图说明

[0024]图1是具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置的结构示意图。

[0025]图2是调模组件及其安装结构示意图。[0026]图3是图2所示结构中A-A剖视图。[0027]图4是图2所示结构中B-B剖视图。

[0028]图5是具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置处于锁模状态时的示意图。

[0029]上述各图中标号说明如下：1-型腔半模安装板；2-型芯半模安装板；3-调模组件；3-1-调模电机；3-2-安装板；3-3-主动齿轮；3-4-从动齿轮；3-5-套筒；3-6-顶杆；3-7-键；3-8-螺钉；3-9-螺钉；4-连杆机构；4-1-上连杆；4-2-中间连杆；4-3-下连杆；5-导向元件；6-合模机架；7-移模机架；8-开合模电驱动单元；8-1-伺服电机；8-2-电机安装板；8-3-导杆；8-4-滚珠丝杠；8-5-丝杠螺母；8-6-滑动块；8-7-螺母；8-8-螺母；8-9-联轴器；8-10-螺钉；9-模具；9-1-型腔半模；9-2-型芯半模；10-销轴；11-销轴；12-销轴。具体实施方式

[0030]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明实施方式不限于此。

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图1示出了本发明具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置的

结构示意图。由图可见，本发明所提供的具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置，包括型腔半模安装板1、型芯半模安装板2、调模组件3、连杆机构4、导向元件5、合模机架6、移模机架7和开合模电驱动单元8。所述导向元件5安装在合模机架6的顶端；所述型腔半模安装板1和型芯半模安装板2正对地安装在导向元件5上，可沿导向元件5的轴向往复移动；所述型腔半模安装板1和型芯半模安装板2的背部分别设置有可快速调节模具9开合行程的调模组件3；所述开合模电驱动单元8安装在合模机架6的下端；所述连杆机构4通过销轴分别与调模组件3、合模机架6和开合模电驱动单元8铰接，在开合模电驱动单元8的作用下，连杆机构4可带动型腔半模安装板1和型芯半模安装板2沿导向元件5的轴向做同步相向远离或靠近运动从而完成开合模动作；所述型腔半模安装板1、型芯半模安装板2、调模组件3、连杆机构4、导向元件5、合模机架6和开合模电驱动单元8装配成一整体后安装在移模机架7上。

[0032]如图2至4所示，调模组件包括调模电机3-1、安装板3-2、主动齿轮3-3、从动齿轮3-4、套筒3-5和顶杆3-6。所述主动齿轮3-3通过键3-7与调模电机3-1的输出轴连接；所述从动齿轮3-4的凸缘部分以间隙配合的方式安装在型腔半模安装板1/型芯半模安装2板背部的安装孔中；所述主动齿轮3-3和从动齿轮3-4为一对啮合齿轮；所述调模电机3-1通过螺钉3-9固定在安装板3-2上；所述安装板3-2通过套筒3-5和螺钉3-8固定在型腔半模安装板1/型芯半模安装板2背部，以限制主动齿轮3-3和从动齿轮3-4在旋转过程中相对型腔半模安装板1/型芯半模安装板2发生轴向移动；所述顶杆3-6包括铰接段和螺纹段，铰接段通过销轴11与连杆机构4相连(如图1所示)，螺纹段与从动齿轮3-4的螺纹孔连接，在调模电机3-1正反转作用下，主动齿轮3-3带动从动齿轮3-4转动，从动齿轮3-4通过螺旋传动带动型腔半模安装板1/型芯半模安装板2沿顶杆3-6的轴向发生往复移动，从而实现模具9开合行程的快速调节。

[0033]连杆机构4有两组，左右对称设置，一组与安装在型腔半模安装板1背部的调模组件3连接，一组与安装在型芯半模安装板2背部的调模组件3连接。连杆机构4包括：上连杆4-1、中间连杆4-2、下连杆4-3；上连杆4-1在两端各有一个铰接点，下连杆4-3在两端各有一个铰接点，中间连杆4-2在两端和中部各有一个铰接点。顶杆3-6、上连杆4-1、中间连杆4-2、下连杆4-3和滑动块8-6依次串联铰接，中间连杆4-2的中部的铰接点与合模机架6铰接。[0034]如图1所示，开合模电驱动单元8包括驱动模具9开合的伺服电机8-1、电机安装板8-2、两端带部分螺纹段的导杆8-3、滚珠丝杠8-4、丝杠螺母8-5和滑动块8-6。所述导杆8-3的上端通过螺母8-7固定在合模机架6上；所述电机安装板8-2通过螺母8-8固定在导杆8-3的下端；所述伺服电机8-1固定在电机安装板8-2的下端，伺服电机8-1的输出轴向上穿过电机安装板8-2，该输出轴通过联轴器8-9与滚珠丝杠8-4的下端连接；所述滚珠丝杠8-4的上端以间隙配合的方式安装在开设于合模机架6底端的安装孔中；滑动块8-6套设在导杆8-3上并通过螺钉8-10与丝杠螺母8-5连接，在丝杠螺母8-5的作用下可沿导杆8-3上下滑动，滑动块8-6的左右两铰接端分别与两组连杆机构4中的下连杆4-3通过销轴12铰接。滚珠丝杠8-4和丝杠螺母8-5配合。

[0035]下面说明本发明具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置的工作过程。

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具有快速调模功能的无拉杆两板式吹塑机械电动开合模装置实现的吹塑机械电

动开合模方法，包括下述步骤：(1)将模具9的型腔半模9-1和型芯半模9-2分别安装在型腔半模安装板1和型芯半模安装板2上，然后启动调模电机3-1，调模电机3-1的输出轴带动主动齿轮3-3和从动齿轮3-4旋转，从动齿轮3-4通过螺旋传动发生沿顶杆3-6轴向的移动，从而带动型腔半模安装板1/型芯半模安装板2沿导向元件5的轴向移动，以调节模具9的开合行程，直至达到预定值(例如，在本实施例中，以模具9在维持锁模状态时能持续稳定地产生吹塑成型所需大小的合模力作为参考)之后停止调模电机3-1工作。(2)启动伺服电机8-1，伺服电机8-1的输出轴带动滚珠丝杠8-4正向旋转，在丝杠螺母8-5的拉动下，滑动块8-6沿导杆8-3向下滑动，从而使型腔半模安装板1和型芯半模安装板2在连杆机构4的带动下沿导向元件5轴向做同步做相向靠近运动，使型腔半模9-1和型芯半模9-2相互贴合并压紧，待连

此时模具9在杆机构4的上连杆4-1和下连杆4-2均处于水平位置时，停止伺服电机8-1工作，

连杆机构4的自锁功能下维持锁模(如图5所示)。(3)再次启动伺服电机8-1，伺服电机8-1的输出轴带动滚珠丝杠8-4反向旋转，在丝杠螺母8-5的推动下，滑动块8-6沿导杆8-3向上滑动，从而使型腔半模安装板1和型芯半模安装板2在连杆机构4的带动下沿导向元件5轴向做相向远离运动，使模具9打开，待型腔半模9-1和型芯半模9-2分别处于开模行程的左右极限位置时，停止伺服电机8-1工作，完成开模动作。至此，完成一个模具开合行程调节及开合动作的周期，并可按步骤(2)和(3)进入下一个开合模循环。[0037]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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图2

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