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文檔簡介
1、15. 5. 脹形脹形 彎曲彎曲 翻邊翻邊 校形校形 25.1 5.1 脹脹 形形 5.1.1 5.1.1 脹形的特點(diǎn)脹形的特點(diǎn) 脹形脹形主要用于平板毛坯的局部脹形(如壓制主要用于平板毛坯的局部脹形(如壓制突起、凹坑、加強(qiáng)筋、花紋圖案及標(biāo)記等)、圓突起、凹坑、加強(qiáng)筋、花紋圖案及標(biāo)記等)、圓柱形空心毛坯的脹形、管類毛坯的脹形(如波紋柱形空心毛坯的脹形、管類毛坯的脹形(如波紋管等)、平板毛坯的拉形等。曲面形狀零件拉深管等)、平板毛坯的拉形等。曲面形狀零件拉深時(shí),在毛坯的中間部分也產(chǎn)生脹形變形。因此,時(shí),在毛坯的中間部分也產(chǎn)生脹形變形。因此,脹形是沖壓變形的一種基本形式,也常和其他變脹形是沖壓變形的
2、一種基本形式,也常和其他變形方式結(jié)合出現(xiàn)于復(fù)雜形狀零件的沖壓過程。形方式結(jié)合出現(xiàn)于復(fù)雜形狀零件的沖壓過程。3455.1 5.1 脹脹 形形 5.1.1 5.1.1 脹形的特點(diǎn)脹形的特點(diǎn) 脹形時(shí)毛坯的塑性變形局限于一個(gè)固定的變形脹形時(shí)毛坯的塑性變形局限于一個(gè)固定的變形區(qū)范圍之內(nèi),板料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移,也不從外部區(qū)范圍之內(nèi),板料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移,也不從外部進(jìn)入變形區(qū)內(nèi)。進(jìn)入變形區(qū)內(nèi)。 脹形變形區(qū)脹形變形區(qū)內(nèi)金屬處于兩向受拉的應(yīng)力狀態(tài),內(nèi)金屬處于兩向受拉的應(yīng)力狀態(tài),變形區(qū)內(nèi)板料形狀的變化主要是由其表面積的局部變形區(qū)內(nèi)板料形狀的變化主要是由其表面積的局部增大實(shí)現(xiàn)的,所以脹形時(shí)毛坯厚度的變薄是不可避增大
3、實(shí)現(xiàn)的,所以脹形時(shí)毛坯厚度的變薄是不可避免的。免的。 脹形有剛模脹形和借助液體、氣體或橡膠壓力脹形有剛模脹形和借助液體、氣體或橡膠壓力成形的軟模脹形。成形的軟模脹形。 65.1 5.1 脹脹 形形 75.1 5.1 脹脹 形形 低碳鋼的兩向拉應(yīng)力作用下的成形極限低碳鋼的兩向拉應(yīng)力作用下的成形極限 85.1 5.1 脹脹 形形 在研究脹形變形時(shí),采用網(wǎng)目法來研究脹形變形區(qū)內(nèi)變在研究脹形變形時(shí),采用網(wǎng)目法來研究脹形變形區(qū)內(nèi)變形的分布和確定危險(xiǎn)部位上變形的大小,并進(jìn)一步用它和脹形的分布和確定危險(xiǎn)部位上變形的大小,并進(jìn)一步用它和脹形成形的變形極限相比較得出的結(jié)果,作為工藝和模具設(shè)計(jì)形成形的變形極限相比
4、較得出的結(jié)果,作為工藝和模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 0lnRRxx0lnRRyy95.1 5.1 脹脹 形形 5.1.2 5.1.2 平板毛坯的局部脹形平板毛坯的局部脹形 在平板毛坯上進(jìn)行的局部脹形深度受到材料塑性的限制,在平板毛坯上進(jìn)行的局部脹形深度受到材料塑性的限制,其數(shù)值不能過大。其數(shù)值不能過大。 深度決定于板料的塑性、沖頭的幾何形狀和潤滑等因素。深度決定于板料的塑性、沖頭的幾何形狀和潤滑等因素。105.1 5.1 脹脹 形形 5.1.3 5.1.3 圓柱形空心毛坯的脹形圓柱形空心毛坯的脹形 剛模脹形剛模脹形 115.1 5.1 脹脹 形形 5.1.3 5.1.3 圓柱形空心毛坯的脹形圓柱
5、形空心毛坯的脹形 8 . 000rrrK極限變形程度可以近似極限變形程度可以近似地用脹形系數(shù)地用脹形系數(shù)衡量衡量 軟模脹形軟模脹形 125.1 5.1 脹脹 形形 軟模脹形所需的單位壓力,可由變形區(qū)內(nèi)單元微體的平軟模脹形所需的單位壓力,可由變形區(qū)內(nèi)單元微體的平衡條件求出。衡條件求出。 當(dāng)脹形毛坯兩端固定,當(dāng)脹形毛坯兩端固定,而且不產(chǎn)生軸向收縮時(shí):而且不產(chǎn)生軸向收縮時(shí):sRtrtp 當(dāng)脹形毛坯兩端不固定,當(dāng)脹形毛坯兩端不固定,允許軸向自由收縮時(shí),可近似允許軸向自由收縮時(shí),可近似地取為:地取為: srtp135.1 5.1 脹脹 形形 拉形工藝?yán)喂に?145.2.1 5.2.1 彎曲時(shí)的應(yīng)力分析
6、與彎矩的計(jì)算彎曲時(shí)的應(yīng)力分析與彎矩的計(jì)算 為了便于計(jì)算引入以下幾個(gè)假設(shè):為了便于計(jì)算引入以下幾個(gè)假設(shè): a a彎曲過程中毛坯變形區(qū)內(nèi)任意位置上的橫截面始終保持彎曲過程中毛坯變形區(qū)內(nèi)任意位置上的橫截面始終保持為平面;為平面; b b彎曲過程中毛坯變形區(qū)內(nèi)的橫斷面形狀和尺寸不發(fā)生變彎曲過程中毛坯變形區(qū)內(nèi)的橫斷面形狀和尺寸不發(fā)生變化;化; c c變形區(qū)內(nèi)受拉部分和受壓部分金屬的硬化規(guī)律相同,即變形區(qū)內(nèi)受拉部分和受壓部分金屬的硬化規(guī)律相同,即應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系相同。應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系相同。 5.2 5.2 彎彎 曲曲 155.2 5.2 彎彎 曲曲 (1 1)線性彈一塑性彎曲)線性彈一塑性彎曲 20020
7、0tr彎曲毛坯變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)變在厚度方向上的分布彎曲毛坯變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)變在厚度方向上的分布 /y 在彎曲過程中的任意一個(gè)時(shí)刻,可以認(rèn)為中性層的在彎曲過程中的任意一個(gè)時(shí)刻,可以認(rèn)為中性層的曲率半徑曲率半徑 是一個(gè)常量。變形區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的切向應(yīng)變和該是一個(gè)常量。變形區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的切向應(yīng)變和該點(diǎn)到中性層的距離成正比例。點(diǎn)到中性層的距離成正比例。 結(jié)論:結(jié)論:彎曲毛坯變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)力在厚度方向上的彎曲毛坯變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)力在厚度方向上的分布規(guī)律和硬化曲線完全相同,分布規(guī)律和硬化曲線完全相同, 165.2 5.2 彎彎 曲曲 分別考慮彈性變形和塑性變形范圍內(nèi)的切向應(yīng)力,它分別考慮彈性變形和塑性變形范圍內(nèi)的切向應(yīng)力
8、,它們形成的力矩應(yīng)為們形成的力矩應(yīng)為 sssdFddEbMss022)(22222323)(FFEbMss硬化現(xiàn)象使塑性變形部分彎矩增大的數(shù)值硬化現(xiàn)象使塑性變形部分彎矩增大的數(shù)值彈性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩彈性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩不計(jì)硬化時(shí)塑性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩不計(jì)硬化時(shí)塑性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩175.2 5.2 彎彎 曲曲 (2 2)線性純塑性彎曲)線性純塑性彎曲tr 200200 彈性變形部分切向應(yīng)力形成的力矩在全部彎矩中所占彈性變形部分切向應(yīng)力形成的力矩在全部彎矩中所占的比例已經(jīng)很小,以致可以忽略不計(jì),并把毛坯的斷面都的比例已經(jīng)很小,以致可以忽略不計(jì),并把毛坯的斷面
9、都看作已經(jīng)進(jìn)入塑性狀態(tài)。這種彎曲過程叫作純塑性彎曲??醋饕呀?jīng)進(jìn)入塑性狀態(tài)。這種彎曲過程叫作純塑性彎曲。 由于這種情況下毛坯的變形程度較大,材料硬化引起由于這種情況下毛坯的變形程度較大,材料硬化引起的彎矩增大值在全部彎矩中所占的比例也相應(yīng)地增大。的彎矩增大值在全部彎矩中所占的比例也相應(yīng)地增大。185.2 5.2 彎彎 曲曲 硬化現(xiàn)象使塑性變形部分彎矩增大的數(shù)值硬化現(xiàn)象使塑性變形部分彎矩增大的數(shù)值彈性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩彈性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩不計(jì)硬化時(shí)塑性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩不計(jì)硬化時(shí)塑性變形部分切向應(yīng)力形成的彎矩sssssmWWtFWSFbtbtdFbMs2124)(2320
10、22202tkktFWSms反映彎曲毛坯斷面形狀特點(diǎn)的系數(shù)反映彎曲毛坯斷面形狀特點(diǎn)的系數(shù) 反映彎曲毛坯材料性能特點(diǎn)的系數(shù)反映彎曲毛坯材料性能特點(diǎn)的系數(shù) 相對彎矩相對彎矩 0 195.2 5.2 彎彎 曲曲 (2 2)無硬化線性純塑性彎曲)無硬化線性純塑性彎曲 無硬化線性純塑性彎曲相當(dāng)于相對彎曲半徑較小時(shí)無硬化線性純塑性彎曲相當(dāng)于相對彎曲半徑較小時(shí)的熱彎曲。這時(shí)沒有硬化現(xiàn)象,所以毛坯斷面內(nèi)切向應(yīng)的熱彎曲。這時(shí)沒有硬化現(xiàn)象,所以毛坯斷面內(nèi)切向應(yīng)力是個(gè)不變的定值。力是個(gè)不變的定值。sssbtM42205.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.2 5.2.2 彎曲時(shí)的彈復(fù)彎曲時(shí)的彈復(fù) 在加載過程中彎曲變形區(qū)
11、的內(nèi)層在加載過程中彎曲變形區(qū)的內(nèi)層和外層的應(yīng)力與應(yīng)變的性質(zhì)相反,卸和外層的應(yīng)力與應(yīng)變的性質(zhì)相反,卸載時(shí)這兩部分彈復(fù)變形的方向也是相載時(shí)這兩部分彈復(fù)變形的方向也是相反的,所以它們引起彎曲件的形狀和反的,所以它們引起彎曲件的形狀和尺寸的變化十分顯著,使彎曲件的幾尺寸的變化十分顯著,使彎曲件的幾何精度受到損害,時(shí)常成為彎曲件生何精度受到損害,時(shí)常成為彎曲件生產(chǎn)中不易解決的一個(gè)特殊性的問題。產(chǎn)中不易解決的一個(gè)特殊性的問題。 彎曲后卸載過程中的彈復(fù)現(xiàn)象彎曲后卸載過程中的彈復(fù)現(xiàn)象,表現(xiàn)為彎曲件的曲率及角度的變化。表現(xiàn)為彎曲件的曲率及角度的變化。 215.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.2 5.2.2 彎曲
12、時(shí)的彈復(fù)彎曲時(shí)的彈復(fù)- -曲率彈復(fù)曲率彈復(fù)rebesp2tbeEIMtsp22treEIM11MEIEIMEIEI225.2 5.2 彎彎 曲曲 曲率彈復(fù)曲率彈復(fù) 123btI 62btWMspsp2tr 2tr )2(2)(22trEttEtrrspspsp)2(2)(22trEttErtrspspsprEtEtrrsp2rEtrEtrsp2235.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.2 5.2.2 彎曲時(shí)的彈復(fù)彎曲時(shí)的彈復(fù)- -角度彈復(fù)角度彈復(fù)表示卸載過程中毛坯兩直邊之間夾角的變化,即彈復(fù)角表示卸載過程中毛坯兩直邊之間夾角的變化,即彈復(fù)角) 12() 12(trEtrEspsp) 12() 1
13、2(EFtrEEFtrEss245.2 5.2 彎彎 曲曲 影響彈復(fù)的因素影響彈復(fù)的因素 ()材料的機(jī)械性能()材料的機(jī)械性能 材料的屈服極限越高,彈性模數(shù)材料的屈服極限越高,彈性模數(shù)越小,加工硬化越激烈(越小,加工硬化越激烈(值和值和n n值大),彎曲變形的彈復(fù)也越值大),彎曲變形的彈復(fù)也越大。大。 ()相對彎曲半徑()相對彎曲半徑r/tr/t 當(dāng)相對彎曲半徑減小時(shí),彎曲毛當(dāng)相對彎曲半徑減小時(shí),彎曲毛坯外表面上的總切向變形程度增大,其中塑性變形和彈性變形坯外表面上的總切向變形程度增大,其中塑性變形和彈性變形成分也都同時(shí)增大,但在總變形中彈性變形所占的比例則相應(yīng)成分也都同時(shí)增大,但在總變形中彈
14、性變形所占的比例則相應(yīng)地減小。地減小。 255.2 5.2 彎彎 曲曲 影響彈復(fù)的因素影響彈復(fù)的因素()彎曲角()彎曲角 彎曲角彎曲角越大,表示變形區(qū)的長度越越大,表示變形區(qū)的長度越大,彈復(fù)角也越大。但對曲大,彈復(fù)角也越大。但對曲率半徑的彈復(fù)沒有影響。率半徑的彈復(fù)沒有影響。 ()毛坯非變形區(qū)的變形()毛坯非變形區(qū)的變形與彈復(fù)與彈復(fù) 對非變形區(qū)的變形和彈對非變形區(qū)的變形和彈復(fù)起主要影響的是彎曲方式復(fù)起主要影響的是彎曲方式和模具的結(jié)構(gòu)尺寸。和模具的結(jié)構(gòu)尺寸。 彎曲力與非變形區(qū)的影響彎曲力與非變形區(qū)的影響 265.2 5.2 彎彎 曲曲 減小彈復(fù)的措施減小彈復(fù)的措施(1 1)改進(jìn)彎曲件局部結(jié)構(gòu))改進(jìn)
15、彎曲件局部結(jié)構(gòu) 壓制加強(qiáng)筋等壓制加強(qiáng)筋等(2 2)選用合適的材料)選用合適的材料 彈性模數(shù)大、屈服強(qiáng)度彈性模數(shù)大、屈服強(qiáng)度 較低的材料較低的材料(3 3)工藝措施)工藝措施 校正彎曲,退火校正彎曲,退火(4 4)采用補(bǔ)償法)采用補(bǔ)償法 修正模具工作部分的結(jié)構(gòu)和修正模具工作部分的結(jié)構(gòu)和 形狀形狀(5 5)改變變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài))改變變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài) 集中作用力集中作用力(6 6)軟模彎曲)軟模彎曲 橡膠或聚合物代替鋼凹模橡膠或聚合物代替鋼凹模(7 7)拉彎法)拉彎法275.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.3 5.2.3 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 彎曲時(shí)毛坯變形區(qū)外表面的金屬在切向拉應(yīng)力的作用下,彎
16、曲時(shí)毛坯變形區(qū)外表面的金屬在切向拉應(yīng)力的作用下,產(chǎn)生的切向伸長變形產(chǎn)生的切向伸長變形 1212trt()()材料的機(jī)械性能材料的機(jī)械性能 ( 2 2 )板材的方向性板材的方向性 ()()彎曲件的寬度彎曲件的寬度 ()()板材的表面質(zhì)量和剪切斷面質(zhì)量板材的表面質(zhì)量和剪切斷面質(zhì)量 ()()彎曲角彎曲角 ()()板材的厚度板材的厚度 285.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.3 5.2.3 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 ()()材料的機(jī)械性能材料的機(jī)械性能 最小彎曲半徑和彎曲毛坯變形區(qū)外表面的伸長最小彎曲半徑和彎曲毛坯變形區(qū)外表面的伸長變形有近似的反比關(guān)系,所以材料的塑性越好,塑變形有近似的反比關(guān)系,所以
17、材料的塑性越好,塑性變形的穩(wěn)定性越強(qiáng)(即均勻延伸率越大),可以性變形的穩(wěn)定性越強(qiáng)(即均勻延伸率越大),可以采用的最小彎曲半徑越小。在沖壓生產(chǎn)中,當(dāng)因零采用的最小彎曲半徑越小。在沖壓生產(chǎn)中,當(dāng)因零件的結(jié)構(gòu)需要彎曲成很小的圓角,因而可能引起毛件的結(jié)構(gòu)需要彎曲成很小的圓角,因而可能引起毛坯的破壞時(shí),常采用熱處理的方法以恢復(fù)冷變形硬坯的破壞時(shí),常采用熱處理的方法以恢復(fù)冷變形硬化材料的塑性或采用加熱彎曲方法以提高低塑性材化材料的塑性或采用加熱彎曲方法以提高低塑性材料(如鎂合金等)的塑性變形能力。料(如鎂合金等)的塑性變形能力。295.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.3 5.2.3 最小彎曲半徑最小彎曲半
18、徑 ( 2 2 )板材的方向性板材的方向性 冷沖壓所用的板材,多為冷軋板材。由于經(jīng)冷沖壓所用的板材,多為冷軋板材。由于經(jīng)過多次軋制,因而在板材平面內(nèi)不同方向上的機(jī)過多次軋制,因而在板材平面內(nèi)不同方向上的機(jī)械性能有較大的差別。械性能有較大的差別。 各向異性。注意彎曲的各向異性。注意彎曲的方向性。方向性。305.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.3 5.2.3 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 ()()彎曲件的寬度彎曲件的寬度 ()()板材的表面質(zhì)板材的表面質(zhì)量和剪切斷面質(zhì)量量和剪切斷面質(zhì)量 坯料側(cè)面質(zhì)量和相對寬度對最小彎曲半徑的影響坯料側(cè)面質(zhì)量和相對寬度對最小彎曲半徑的影響 315.2 5.2 彎彎 曲曲
19、 5.2.3 5.2.3 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 ()()彎曲角彎曲角 彎曲角對切向變形分布的影響彎曲角對切向變形分布的影響 325.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.3 5.2.3 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 ()()彎曲角彎曲角 ()()板材的厚度板材的厚度 彎曲角影響彎曲角影響 材料厚度的影響材料厚度的影響335.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.4 5.2.4 彎曲毛坯長度的確定彎曲毛坯長度的確定 可以根據(jù)應(yīng)變中性層在彎曲前后長度不變的特點(diǎn),確定毛坯的長度??梢愿鶕?jù)應(yīng)變中性層在彎曲前后長度不變的特點(diǎn),確定毛坯的長度。 中性層的曲率半徑和彎曲變形程度有關(guān)。當(dāng)變形程度較小中性層的曲率半徑和彎曲
20、變形程度有關(guān)。當(dāng)變形程度較?。╮ r/ /t t較大)時(shí),應(yīng)變中性層與彎曲毛坯斷面中心的軌跡相重合,較大)時(shí),應(yīng)變中性層與彎曲毛坯斷面中心的軌跡相重合, 2/ tr 變形程度比較大(變形程度比較大(r/tr/t較?。r(shí),變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力較?。r(shí),變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力- -應(yīng)變狀態(tài)應(yīng)變狀態(tài)變?yōu)榱Ⅲw的。這時(shí)應(yīng)變中性層不通過毛坯斷面的中心,并向內(nèi)變?yōu)榱Ⅲw的。這時(shí)應(yīng)變中性層不通過毛坯斷面的中心,并向內(nèi)側(cè)移動(dòng)。側(cè)移動(dòng)。 345.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.4 5.2.4 彎曲毛坯長度的確定彎曲毛坯長度的確定 彎曲前變形區(qū)的體積是:彎曲前變形區(qū)的體積是: btLbtV0彎曲后變形區(qū)的體積是:彎曲后變形區(qū)的體積是:
21、brRV2)(22ttr)2(Ktr 經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 355.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模365.2 5.2 彎彎 曲曲 375.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模385.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模395.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模405.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模415.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模 彎曲模工作部分彎曲模工作部分 425.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模43
22、5.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模 定位定位445.2 5.2 彎彎 曲曲 5.2.6 5.2.6 彎曲模彎曲模 定位定位錯(cuò)誤錯(cuò)誤防止錯(cuò)動(dòng)防止錯(cuò)動(dòng)455.3 5.3 翻翻 邊邊 翻邊工序翻邊工序.mpg.mpg是在成形毛坯的平面部分或曲是在成形毛坯的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲線翻成豎立邊緣的沖面部分上使板料沿一定的曲線翻成豎立邊緣的沖壓方法。用翻邊方法可能加工形狀較為復(fù)雜,而壓方法。用翻邊方法可能加工形狀較為復(fù)雜,而且具有良好剛度和合理空間形狀的立體零件,所且具有良好剛度和合理空間形狀的立體零件,所以在沖壓生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用較廣,尤其在汽車、拖拉以在沖壓生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用較廣,尤其在汽車、拖拉機(jī)、車輛、電子等工業(yè)部門的應(yīng)用更為普遍。機(jī)、車輛、電子等工業(yè)部門的應(yīng)用更為普遍。46475.3 5.3 翻翻 邊邊 按變形的性質(zhì),翻邊可以分為伸長類翻邊和壓縮按變形的性質(zhì),翻邊可以分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊。伸長類翻邊時(shí),由模具的直接作用而引起類翻邊。伸長類翻邊時(shí),由模具的直接作用而引起的變形是切向的伸長變形;而壓縮類翻邊時(shí),由模的變形是切向的伸長變形;而壓縮類翻邊時(shí),由模具的直接作用引起的變形是切向的壓縮變形。具的直接作用引起的變形是切向的壓縮變形。 當(dāng)翻邊是在平面毛坯上或毛坯的平面部分上進(jìn)當(dāng)翻邊是在平面毛坯上或毛
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