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1、會(huì)計(jì)學(xué)1扭矩知識(shí)基礎(chǔ)扭矩知識(shí)基礎(chǔ)目 錄第1頁(yè)/共70頁(yè)3第2頁(yè)/共70頁(yè)2022年7月1日6/11擰緊原理擰緊原理預(yù)緊力螺栓拉伸 螺栓插入被連接件,利用螺母或內(nèi)螺紋擰緊使螺栓拉伸變形,這種彈性變形產(chǎn)生了軸向的拉力,將被夾零件擠壓在了一起,稱為預(yù)緊力。 理論上,只要產(chǎn)生了足夠的夾緊力,完全可以保證被夾零件在震動(dòng)、高低溫等惡劣環(huán)境下安全工作,而不必使用涂膠等輔助方法。扭矩?cái)Q緊原理第一章第一章 擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理第3頁(yè)/共70頁(yè)張力張力夾緊力剪切力剪切力抗張力抗張力第一章第一章 擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理第4頁(yè)/共70頁(yè)152008-07-16The 50-40-10 規(guī)

2、則規(guī)則扭矩扭矩100%夾緊力夾緊力10%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%90% 的扭矩用于克服摩擦力施加的扭矩并不象夾緊力那么簡(jiǎn)單 90% 的扭矩被摩擦力消耗的扭矩被摩擦力消耗 只有只有10%的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力扭矩(M) = 力 (F)*力臂 (L) 第一章第一章 擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理第5頁(yè)/共70頁(yè)10%螺栓頭下摩擦力45%5%162008-07-16夾緊力與摩擦力的關(guān)系與影響螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%夾緊力15%在螺栓頭下加潤(rùn)滑油螺紋副中有雜質(zhì)螺紋副中摩擦力45%摩擦力潤(rùn)滑后的螺栓壞的螺紋普通緊

3、固軸力通常的情況第一章第一章 擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理第6頁(yè)/共70頁(yè)第7頁(yè)/共70頁(yè)192008-07-16螺栓標(biāo)識(shí)系統(tǒng)1)8.8 第一個(gè)數(shù):表示公稱抗拉強(qiáng)度的 1/100 (即最大抗張應(yīng)力 N/mm2) 1008 = 800 N/mm2 第二個(gè)數(shù):表示公稱屈服強(qiáng)度與公稱抗拉 強(qiáng)度比值的關(guān)系(即屈強(qiáng)比) 0.8 = 80% 兩數(shù)相乘得出其屈服強(qiáng)度 : 800* 0.8 = 640 N/mm2 2)BUFO:表示生產(chǎn)商3)M:表示公制螺紋第一章第一章 擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理第8頁(yè)/共70頁(yè)10扭矩角度貼合點(diǎn)扭矩角度貼合點(diǎn)硬連接 720 度 720 度第二章 螺栓連接的

4、方式第9頁(yè)/共70頁(yè)彈性松弛會(huì)影響夾緊力彈性松弛會(huì)影響夾緊力材料彈性松弛會(huì)使夾緊力衰減材料彈性松弛會(huì)使夾緊力衰減!Time第二章 螺栓連接的方式第10頁(yè)/共70頁(yè)222008-07-16牛米牛米扭矩衰減工具斷開衰減時(shí)間扭矩衰減:擰緊工作完畢后發(fā)生在緊固件上的扭矩降低現(xiàn)象即為扭矩衰減,衰減后的扭矩低于目標(biāo)值但較為穩(wěn)定,一般在擰緊操作完成后的30ms內(nèi)會(huì)完成60%以上的扭矩衰減。對(duì)于任何連接,隨著時(shí)間的推移,都會(huì)有一定程度的扭矩衰減,一般發(fā)生在以下兩種情況中:1、粗糙的表面配合時(shí)造成的衰減;2、軟連接中的扭矩衰減。第二章 螺栓連接的方式第11頁(yè)/共70頁(yè)裝配手測(cè)(動(dòng)態(tài))(靜態(tài)) 102.6 112

5、 102.6 110 101.4 111 101.2 110 102.4 113 100.9 109 102.1 110 102.4 111 101.0 113 101.8 112 101.84 111.1 0.67 1.4 2.01 4.1 均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 (Sigma) 3 Sigma硬連接硬連接數(shù)據(jù)分析靜態(tài)扭矩高于動(dòng)態(tài)扭矩第12頁(yè)/共70頁(yè)均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 (Sigma) 3 Sigma裝配手測(cè)(動(dòng)態(tài))(靜態(tài)) 100.2 88 100.5 84 100.7 92 100.3 86 100.4 90 100.8 88 100.5 86 100.2 85 100.2 84 100.4 84

6、100.42 86.7 0.21 2.8 0.63 8.3 軟連接軟連接靜態(tài)扭矩低于動(dòng)態(tài)扭矩第13頁(yè)/共70頁(yè)第二章 螺栓連接的方式第14頁(yè)/共70頁(yè)16擰緊角度值擰緊角度值 (o)扭矩扭矩 (Nm)預(yù)擰緊預(yù)擰緊開始夾緊開始夾緊夾緊形成夾緊形成最終擰緊最終擰緊最終扭矩和角度最終扭矩和角度值必須落在這一值必須落在這一區(qū)域區(qū)域擰緊過(guò)程的可接受范圍擰緊過(guò)程的可接受范圍第15頁(yè)/共70頁(yè)第16頁(yè)/共70頁(yè)第17頁(yè)/共70頁(yè)19 根據(jù)拉伸-屈服極限的關(guān)系圖,常用的扭矩控制方法有五種 (1)扭矩控制法(T) (2)扭矩-轉(zhuǎn)角控制法(TA) (3)屈服點(diǎn)控制法(TG) (4)質(zhì)量保證法(QA) (5)扭矩斜

7、率法第18頁(yè)/共70頁(yè)4.1 扭矩控制法第19頁(yè)/共70頁(yè)在采用扭矩控制的同時(shí),用緊固轉(zhuǎn)角作為指標(biāo)對(duì)預(yù)緊力進(jìn)行監(jiān)控的控制方法。 .20% N扭矩(舉例)設(shè)定轉(zhuǎn)角控制的起始點(diǎn) .從起始點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)角,同時(shí)記錄扭矩扭矩角度扭矩 = OK角度 :監(jiān)控TmaxTmin20%minmax設(shè)定角度4.2 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法第20頁(yè)/共70頁(yè)4.2 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法第21頁(yè)/共70頁(yè)4.2 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法第22頁(yè)/共70頁(yè)第23頁(yè)/共70頁(yè)第24頁(yè)/共70頁(yè)第25頁(yè)/共70頁(yè)27第26頁(yè)/共70頁(yè)28第五章 扭矩檢查方法 第27頁(yè)/共70頁(yè)29第五章 扭矩檢查方法第28頁(yè)/共70頁(yè)第五章 扭矩檢查方法第29頁(yè)/

8、共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第30頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第31頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第32頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第33頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第34頁(yè)/共70頁(yè)間為起點(diǎn),綜合考慮項(xiàng)目進(jìn)度,倒排工具選型工作的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。第六章 擰緊工具選配第35頁(yè)/共70頁(yè)補(bǔ)清單提出第一輪工具增補(bǔ)/采購(gòu)清單第六章 擰緊工具選配第36頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第37頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第38頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第39頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第40頁(yè)/共70頁(yè)第41頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第42頁(yè)/共70頁(yè)轉(zhuǎn)角齒輪齒輪離合器氣動(dòng)馬達(dá)斷

9、氣閥消聲器壓桿第六章 擰緊工具選配第43頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第44頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第45頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第46頁(yè)/共70頁(yè) 集成電路板集成電路板 控制開關(guān)控制開關(guān) 刀頭鎖緊機(jī)構(gòu)刀頭鎖緊機(jī)構(gòu) 正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制開關(guān) 離合器離合器 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 行星齒輪行星齒輪第六章 擰緊工具選配第47頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第48頁(yè)/共70頁(yè)第49頁(yè)/共70頁(yè)l結(jié)構(gòu)和使用簡(jiǎn)單,價(jià)格較便宜;l無(wú)需外部能源供給,無(wú)能耗;l存儲(chǔ)攜帶方便精度控制較差;存在過(guò)力現(xiàn)象,受人為因素影響;需要進(jìn)行零位標(biāo)定小規(guī)模低節(jié)拍應(yīng)用產(chǎn)品型號(hào)變化較少l操作效率較高;l無(wú)需特定控制系統(tǒng)

10、;l具備一定的精度控制能力;l無(wú)特定標(biāo)定要求扭矩控制精度較低;需要定期保養(yǎng);需要提供穩(wěn)定的氣源供給,能耗較高;使用噪音較高快速預(yù)緊和松開對(duì)產(chǎn)品制造質(zhì)量要求不高、無(wú)追溯要求的場(chǎng)合產(chǎn)品型號(hào)變化頻繁l扭距控制精度高,重復(fù)性好;l擰緊結(jié)果不受人為因素影響;l可編程控制,適應(yīng)不同的擰緊過(guò)程要求;l擰緊數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ),易追溯分析;l具備與外部通訊和數(shù)據(jù)傳輸能力;l工具壽命長(zhǎng),生產(chǎn)效率高,使用安靜需要定期系統(tǒng)校準(zhǔn)和標(biāo)定;需要設(shè)定特定的控制程序和有效限值;需要提供電力供給和控制網(wǎng)絡(luò);擰緊結(jié)果的分析需要專業(yè)人員;價(jià)格較昂貴大規(guī)模生產(chǎn)作業(yè)對(duì)產(chǎn)品制造質(zhì)量要求較高且需要特定控制、分析和追溯的場(chǎng)合產(chǎn)品型號(hào)變化頻繁第

11、50頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第51頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第52頁(yè)/共70頁(yè)第六章 擰緊工具選配第53頁(yè)/共70頁(yè) 第六章 擰緊工具選配第54頁(yè)/共70頁(yè)56螺紋聯(lián)接時(shí)緊固力和緊固順序相當(dāng)重要,如緊固力與緊固順序配合不當(dāng),表面看起來(lái)螺紋其實(shí)都以緊固完成,實(shí)質(zhì)上螺紋在經(jīng)過(guò)震動(dòng)、沖擊和交變運(yùn)動(dòng)后,很快就會(huì)松動(dòng)。所以在成組螺釘、螺母緊固時(shí),一定按正確的緊固順序逐次(一般兩三次)擰緊螺母。一般第一次緊固力為25%,第二次緊固力為50%,第三次緊固力為100%。下圖為各種聯(lián)接件的緊固順序:長(zhǎng)條形零件:從中間開始向兩邊緊固,防止零件變形 第七章螺紋聯(lián)接擰緊工藝順序第55頁(yè)/共70頁(yè)57(2

12、)對(duì)稱零件:從對(duì)角開始緊固,如方形、圓形件第七章螺紋聯(lián)接擰緊工藝順序第56頁(yè)/共70頁(yè)58(3)多孔零件的緊固:從中向四周對(duì)稱發(fā)散進(jìn)行 第七章螺紋聯(lián)接擰緊工藝順序第57頁(yè)/共70頁(yè)59扭矩和角度 OK扭矩角度扭矩 = OK角度 = OK第八章 擰緊工作中常見問題第58頁(yè)/共70頁(yè)60扭矩 OK, 角度過(guò)低扭矩角度扭矩 = OK角度 = 過(guò)低扭矩 = OK角度 = OK第八章 擰緊工作中常見問題扭矩合格角度過(guò)低:這種情況存在的可能性有:重復(fù)擰緊螺栓、螺紋損壞、螺紋副中有雜質(zhì)、漏裝膠墊圈或者墊片、相配合的零件材質(zhì)變硬等;第59頁(yè)/共70頁(yè)61扭矩 OK, 角度過(guò)高扭矩 = OK角度 = 過(guò)高扭矩

13、= OK角度 = 過(guò)低扭矩 = OK角度 = OK扭矩角度第八章 擰緊工作中常見問題扭矩合格角度過(guò)高:這種情況存在的可能性有:螺牙滑牙、螺栓過(guò)度潤(rùn)滑、多裝墊片、螺栓材料變化等。第60頁(yè)/共70頁(yè)第八章 擰緊工作中常見問題第61頁(yè)/共70頁(yè)第八章 擰緊工作中常見問題第62頁(yè)/共70頁(yè)第八章 擰緊工作中常見問題第63頁(yè)/共70頁(yè)65第九章電動(dòng)擰緊槍的防錯(cuò)方法1. 數(shù)量統(tǒng)計(jì)防錯(cuò)法在制造業(yè)企業(yè)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作者使用單軸電動(dòng)擰緊槍來(lái)擰緊多顆緊固件或使用多軸電動(dòng)擰緊槍來(lái)擰緊多組緊固件的情況,操作者會(huì)很容易忘記擰緊一顆(組)或多顆(組)緊固件,造成緊固件擰緊狀態(tài)不受控,甚至還會(huì)引起產(chǎn)品失效。為了預(yù)防這種情

14、況的發(fā)生,我們可以采用擰緊數(shù)量統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)進(jìn)行防錯(cuò):采用該方法時(shí),在緊固件擰緊之前需要編輯好生產(chǎn)線的控制程序(PLC程序),讓電動(dòng)擰緊槍和PLC程序能夠相互通信,在控制程序中設(shè)定好要求的擰緊數(shù)量并限制對(duì)于同一件產(chǎn)品所允許得到的合格次數(shù)不能超過(guò)設(shè)定的次數(shù)。當(dāng)?shù)却龜Q緊的工件到達(dá)該工位時(shí),PLC程序就會(huì)下達(dá)允許擰緊的指令給電動(dòng)擰緊槍,這時(shí)候操作者就可以使用電動(dòng)擰緊槍來(lái)對(duì)緊固件進(jìn)行擰緊。當(dāng)操作者對(duì)緊固件進(jìn)行擰緊時(shí),擰緊力矩每合格一次(組),擰緊槍的控制盒就會(huì)發(fā)一個(gè)(組)合格信號(hào)給生產(chǎn)線的PLC程序,PLC程序在接收到合格信號(hào)后自動(dòng)在計(jì)數(shù)器上計(jì)數(shù)并可以在工位HMI上把已經(jīng)擰緊合格的緊固件數(shù)量顯示出來(lái)(見

15、圖1);而如果某一次擰緊力矩不合格時(shí),擰緊槍就不會(huì)發(fā)信號(hào)給PLC程序,計(jì)數(shù)器上的已擰緊合格緊固件數(shù)量就不會(huì)增加。在實(shí)際裝配過(guò)程中,直到PLC程序得到的合格信號(hào)數(shù)量達(dá)到原先設(shè)定的要求才會(huì)認(rèn)為該產(chǎn)品在本工位的擰緊是合格的,才能夠釋放產(chǎn)品到下一裝配工位進(jìn)行裝配,否則PLC程序會(huì)認(rèn)為該工位的緊固件沒有完成擰緊而不能讓該產(chǎn)品繼續(xù)正常裝配。在擰緊過(guò)程中,不論擰緊力矩合格與否,都會(huì)在擰緊槍控制盒上顯示出擰緊的力矩并在擰緊槍上用相應(yīng)的指示燈來(lái)顯示擰緊狀態(tài)。當(dāng)下一個(gè)產(chǎn)品到達(dá)裝配工位時(shí)計(jì)數(shù)器自動(dòng)清零,重新進(jìn)行計(jì)數(shù)第64頁(yè)/共70頁(yè)662.起動(dòng)力矩防錯(cuò)法有時(shí)候雖然我們使用了數(shù)量統(tǒng)計(jì)防錯(cuò)法來(lái)進(jìn)行防錯(cuò),但是由于緊固件的

16、數(shù)量過(guò)多,操作者在操作過(guò)程中會(huì)把某一顆或多顆緊固件重復(fù)擰緊,從而出現(xiàn)計(jì)數(shù)器上的合格次數(shù)足夠,但還是有部分緊固件沒有得到擰緊的情況。在這種情況下,我們就可以在數(shù)量統(tǒng)計(jì)防錯(cuò)法的基礎(chǔ)上增加起動(dòng)力矩監(jiān)控的方法來(lái)進(jìn)行防錯(cuò)。眾所周知,當(dāng)緊固件被擰緊后,如果重新施加外力到該緊固件上,緊固件并不是在外力施加開始時(shí)就開始轉(zhuǎn)動(dòng),而是需要等到施加的外力達(dá)到一定的程度以后才會(huì)重新開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣我們就可以在編制電動(dòng)擰緊槍的擰緊程序時(shí)預(yù)先設(shè)定一個(gè)用于監(jiān)控的起動(dòng)力矩,該起動(dòng)力矩小于把緊固件重新擰動(dòng)時(shí)的力矩。當(dāng)操作者使用電動(dòng)擰緊槍來(lái)擰緊緊固件時(shí),擰緊槍程序會(huì)自動(dòng)監(jiān)控?cái)Q緊的力矩,如果擰緊力矩已經(jīng)達(dá)到原先設(shè)定的起動(dòng)力矩而緊固件還

17、是沒有開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則程序會(huì)認(rèn)為該緊固件已經(jīng)擰緊過(guò),電動(dòng)擰緊槍停止轉(zhuǎn)動(dòng),計(jì)數(shù)器不進(jìn)行計(jì)數(shù);否則就可以按照正常操作進(jìn)行擰緊和計(jì)數(shù)。但是該方法不適用于附帶有比較厚的軟墊片的緊固件,因?yàn)檫@種緊固方式的起動(dòng)力矩比較小,很容易出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤的情況第九章電動(dòng)擰緊槍的防錯(cuò)方法第65頁(yè)/共70頁(yè)67(1)扭矩控制-角度監(jiān)控法扭矩控制-轉(zhuǎn)角監(jiān)控法就是在將螺栓擰緊到目標(biāo)扭矩停止的過(guò)程中監(jiān)控從一定扭矩開始到目標(biāo)扭矩所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。在擰緊的過(guò)程中,扭矩和角度必須同時(shí)落在所設(shè)定的范圍中擰緊結(jié)果才算合格。這種控制方法存在兩種不合格報(bào)警情況:1)扭矩合格角度過(guò)低,這種情況存在的可能性有:重復(fù)擰緊螺栓、螺紋損壞、螺紋副中有雜質(zhì)、漏

18、裝膠墊圈或者墊片、相配合的零件材質(zhì)變硬等;2)扭矩合格角度過(guò)高,這種情況存在的可能性有:螺牙滑牙、螺栓過(guò)度潤(rùn)滑、多裝墊片、螺栓材料變化等。在具體的生產(chǎn)中,需要經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置合理的角度監(jiān)控范圍,避免造成不必要的返修但又可以在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并報(bào)警。(2)預(yù)擰緊階段角度控制-扭矩監(jiān)控法角度控制-扭矩監(jiān)控法就是將螺栓控制轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度,在這個(gè)角度窗口內(nèi)監(jiān)控扭矩的變化范圍。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,大多數(shù)擰緊滑牙的情況在螺栓擰緊還未到達(dá)貼合面時(shí)已經(jīng)有異常,滑牙的擰緊曲線在還未達(dá)到貼合面的擰緊階段扭矩跳動(dòng)較大,最大值達(dá)到10Nm,而合格的擰緊曲線很平穩(wěn),總是在0Nm上下波動(dòng)。由以上經(jīng)驗(yàn)總結(jié),對(duì)于

19、比較長(zhǎng)的螺栓,在預(yù)擰緊階段可以通過(guò)角度控制-扭矩監(jiān)控的防錯(cuò)方法,系統(tǒng)控制在設(shè)定的角度窗口內(nèi),一旦扭矩超出上限值設(shè)備立即停止,這樣可以防止螺栓滑牙后繼續(xù)擰緊,由此造成螺紋孔損壞返修工作復(fù)雜。需要強(qiáng)調(diào)的是這種辦法只能用于自動(dòng)擰緊工位,因?yàn)轭A(yù)擰緊階段轉(zhuǎn)過(guò)的角度與操作工扣動(dòng)扳機(jī)后將套筒放入螺栓的時(shí)間關(guān)系很大,人為原因不利于進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置3.扭矩控制-角度監(jiān)控法第九章電動(dòng)擰緊槍的防錯(cuò)方法第66頁(yè)/共70頁(yè)684.擰緊曲線防錯(cuò)法對(duì)于帶有密封圈或軟墊片的緊固件,我們可以使用擰緊曲線防錯(cuò)法來(lái)防止操作者忘記安裝這些密封件。該方法利用緊固件的擰緊曲線來(lái)判別是否忘記安裝密封件。在緊固件的整個(gè)擰緊過(guò)程中,擰緊力矩從零

20、到目標(biāo)力矩的過(guò)程中,緊固件的力矩是逐漸增大的,通過(guò)擰緊程序?qū)φ麄€(gè)過(guò)程的監(jiān)控和記錄,可以收集到擰緊過(guò)程的力矩變化曲線(即擰緊曲線)。如果安裝有密封圈或軟墊片,擰緊力矩上升會(huì)比較緩慢,需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到目標(biāo)力矩;而如果沒有安裝有密封圈或軟墊片,則擰緊曲線會(huì)比較陡,擰緊力矩很快就會(huì)達(dá)到目標(biāo)力矩。我們可以在電動(dòng)擰緊槍的擰緊程序中預(yù)先設(shè)定好擰緊曲線的合格范圍。當(dāng)操作者使用電動(dòng)擰緊槍來(lái)擰緊緊固件時(shí),電動(dòng)擰緊槍收集并記錄擰緊曲線,并和原先設(shè)定好的擰緊曲線進(jìn)行對(duì)比,用來(lái)判斷是否安裝有密封件。5傳感器防錯(cuò)法a.對(duì)于附帶有比較厚的硬墊片的緊固件,我們可以使用對(duì)射式光柵傳感器(包括發(fā)送器及接受器)來(lái)防止操作者忘記安裝墊片。傳感器防錯(cuò)法是通過(guò)檢查緊固件擰緊后的高度來(lái)確認(rèn)墊片是否存在,

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