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0 畢業(yè)設(shè)計 論文 課 題 名 稱 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺 液 壓進給系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè) 班 級 學 生 姓 名 指 導 教 師 年 月 日 I 摘 要 作為現(xiàn)代機械設(shè)備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段 液壓技術(shù)在國民經(jīng)濟各領(lǐng) 域得到了廣泛的應用 與其他傳動控制技術(shù)相比 液壓技術(shù)具有能量密度高 配置 靈活方便 調(diào)速范圍大 工作平穩(wěn)且快速性好 易于控制并過載保護 易于實現(xiàn)自 動化和機電液一體化整合 系統(tǒng)設(shè)計制造和使用維護方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢 因而使其成為現(xiàn)代機械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素 本課題研究的主要內(nèi)容是雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機器設(shè)計的一部分 它的任務是根據(jù)機器的用途 特點和要 求 利用液壓傳動的基本原理 擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖 再經(jīng)過必要的計算來確 定液壓系統(tǒng)的參數(shù) 然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 最后對液壓系統(tǒng)的主要性能進行驗算 關(guān)鍵字 滑臺液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓元件 性能 無錫太湖學院學士學位論文 II ABSTRACT As an important technical means of modern machinery and equipment to achieve transmission and control of hydraulic technology in all areas of the national economy has been widely used Compared with other transmission control technology hydraulic technology with high energy density configuration flexibility steady speed range good work and quick and easy to control and overload protection easy to automate and integrate hydraulic integrated system design and manufacturing and maintenance of a variety of significant technological advantage and convenient thus making it essential technical elements constitute the basic technology and modern control engineering modern mechanical engineering The main contents of this research is two sided hole drilled through the combination of horizontal hydraulic machine power sliding feed system design The design of the hydraulic system is part of the machine design and its mission is based on the use characteristics and requirements of the machine using the basic principles of hydraulic transmission hydraulic system to work out a reasonable figure and then after the necessary calculations to determine the parameters of the hydraulic system then follow these parameters to choose the specifications of hydraulic components and structural design of the system and finally to the main performance hydraulic system checking Keywords hydraulic components slipway hydraulic system hydraulic system performance 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 1 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 目錄 1 1 緒論 1 1 1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1 3 本課題應達到的要求 2 2 方案討論及總體設(shè)計 3 3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算 5 3 1 液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計要求分析 5 3 2 負載分析 6 3 2 1 工作負載 6 3 2 2 摩擦負載 6 3 2 3 慣性負載 6 3 2 4 液壓缸在各階段的負載值 6 3 2 5 負載圖與速度圖的繪制 7 3 3 液壓缸主要參數(shù)的確定 7 3 4 計算和確定液壓缸的主要尺寸 8 3 5 制定液壓回路方案 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 17 3 6 計算與選擇液壓元件 19 3 6 1 液壓泵及驅(qū)動電機計算與選定 19 3 6 2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定 20 3 6 3 油管的選擇 21 3 6 4 液壓系統(tǒng)的驗算 23 3 7 設(shè)計雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)總裝配圖 26 4 結(jié)論與展望 31 4 1 結(jié)論 31 4 2 不足之處及未來展望 31 致 謝 32 參考文獻 33 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 1 1 緒論 本課題來源于生產(chǎn)實踐 液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的 壓力能 通過液體壓力能的變化來傳遞能量 經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞 借助 于液壓執(zhí)行元件 液壓缸或馬達 把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能 從而驅(qū)動工作機構(gòu) 實現(xiàn)直線往復運動和回轉(zhuǎn)運動 其中的液體稱為工作介質(zhì) 一般為礦物油 它的作 用和機械傳動中的皮帶 傳動它是以液壓油為工作介質(zhì) 通過動力元件將原動機的 機械能變?yōu)橐簤河偷膲毫︽湕l和齒輪等傳動元件相類似 液壓能 再通過控制元件 然后借助執(zhí)行元件將壓力能轉(zhuǎn)換為機械能 驅(qū)動負載實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運動 且通過 對控制元件擾動時 執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調(diào)定值 產(chǎn)生一定的誤差 液壓系統(tǒng)主要由 動力元件 油泵 執(zhí)行元件 油缸或液壓馬達 控制元件 各 種閥 輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成 在液壓傳動中 液壓油缸就是一個最簡 單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng) 分析它的工作過程 可以清楚的了解液壓傳動的 基本原理 液壓傳動有許多突出的優(yōu)點 因此它的應用非常廣泛 未來社會是一個環(huán)保的 低污染 低消耗的社會 這就要求我們在改善液壓系 統(tǒng)的技術(shù)方面下功夫 作為即將走進社會的我們更應該關(guān)注新技術(shù)的應用和開發(fā) 1 1 本課題的研究內(nèi)容和意義 本課題來源于生產(chǎn)實踐 液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的 壓力能 通過液體壓力能的變化來傳遞能量 經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞 借助 于液壓執(zhí)行元件 液壓缸或馬達 把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能 從而驅(qū)動工作機構(gòu) 實現(xiàn)直線往復運動和回轉(zhuǎn)運動 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動 是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液 體靜壓力 傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù) 是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應用的一門技術(shù) 如今 流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志 第一個使用液 壓原理的是 1795 年英國約瑟夫 布拉曼 Joseph Braman 1749 1814 在倫敦用水作 為工作介質(zhì) 以水壓機的形式將其應用 于工業(yè)上 誕生了世界上第一臺水壓機 1905 年他又將工作介質(zhì)水改為油 進一步得到改善 第一次世界大戰(zhàn) 1914 1918 后 液壓傳動廣泛應用 特別是 1920 年以后 發(fā) 展更為迅速 液壓元件大約在 19 世紀 末 20 世紀初的 20 年間 才開始進入 正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段 1925 年維克斯 F Vikers 發(fā)明了壓力平衡式葉片泵 為 近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠 定了基礎(chǔ) 20 世紀初康斯坦 丁 尼斯克 G Constantimsco 對能量波動傳遞所進行 的理論及實際研究 1910 年對液力傳動 液力聯(lián)軸節(jié) 液力變矩器等 方面的貢獻 使 這兩方面領(lǐng)域 得到了發(fā)展 我國的液壓工業(yè)開始于 20 世紀 50 年代 液壓元 件最初應用于機床和 鍛壓設(shè)備 60 年代獲得較大發(fā)展 已滲透到各個工業(yè)部門 在機床 工程 機械 冶金 農(nóng)業(yè)機械 汽車 船舶 航空 石油以及軍工等工業(yè)中 無錫太湖學院學士學位論文 2 都得到了普遍的應用 當前液壓技術(shù)正向高壓 高速 大功率 高效率 低噪聲 低能耗 長壽命 高度集成化等方向發(fā)展 同時 新元件的應用 系統(tǒng)計算機輔助 設(shè)計 計算機仿真和優(yōu)化 微機控制等工作 也取得了顯著成果 目前 我國的 液壓件已從低壓到高壓形成系列 并生產(chǎn)出許多新型元 件 如插裝式錐閥 電液比 例閥 電液伺服閥 電業(yè)數(shù)字控制閥等 我國機械工業(yè)在認真消化 推廣國外引進 的先進液壓技術(shù)的同時 大力研制 開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品 加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性 和新技術(shù)應用的研究 積極采用國際標準 合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 對一些性能差而且 不符合國家標準的液壓件產(chǎn)品 采用逐步淘汰的措施 由此可見 隨著科學技術(shù)的 迅速發(fā)展 液壓技術(shù)將獲得進一步發(fā)展 在各種機械設(shè)備上的應用將更加廣泛 1 3 本課題應達到的要求 1 設(shè)計技術(shù)要求 分析被加工零件的形不狀和主要輪廓尺寸以及本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié) 構(gòu)形狀和尺寸 本工序所選的定位基準 壓緊部位及加緊方向 本工序加工表面的 尺寸 精度 表面粗糙度 形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求并擬定 機械加工工藝路線 進行工藝規(guī)程設(shè)計 設(shè)計一套適用該變速箱加工的雙面鉆通孔 臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng) 2 設(shè)計工作量要求 設(shè)計技術(shù)圖樣不少于折合A0三張 設(shè)計說明書一份 不少于10000字 英文翻譯資料 英文8000字符 相當中文4000字 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 3 2 方案討論及總體設(shè)計 組合機床是由大量的通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件組成的一種高效專用 機床 它能對一種或幾種零件進行多刀 多軸 多面 多工位加工 在組合機床上 可以完成鉆孔 擴孔 鉸孔 鏜孔 攻絲 車削 銑削 磨削及滾壓等工序 生產(chǎn) 效力高 加工質(zhì)量穩(wěn)定 其組成是 床身 側(cè)底座 底座 中間底座 立柱底座 動力滑臺 夾具 動力箱 多軸箱 立拄 墊鐵 液壓裝置 電器控制設(shè)備 刀具 等 總體方案設(shè)計主要包括制定工藝方案 確定零件在組合機床完成的工藝內(nèi)容及 加工方法 選擇定位基準和夾緊部位 決定工步和刀具結(jié)構(gòu)形式 種類及切削用量 等 確定機床裝配形式 制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)題目要求 該組合機床采用液壓滑臺驅(qū)動 實現(xiàn)進給運動 本設(shè)計為鉆雙 面孔 分析可知 其加工為單工位的平面加工 且其加工的精度要求不是不高 生 產(chǎn)需要為大批大量生產(chǎn) 故該組合機床的通用部件使用大型部件 1 由工序集中的原則 考慮該工件加工孔間相對位置有嚴格的精度要求 所以應該在一次工序中集中 加工 以免 2 次安裝產(chǎn)生的誤差影響和便于機床精度調(diào)整與找正 切削用量的確定 切削用量選擇是否合理 對組合機床的加工精度 生產(chǎn)率 刀具耐用度 機床 的結(jié)構(gòu)型式及工作可靠性均有較大影響 由于鉆孔要求較高的切削速度和較小的進 給量 查表 7 19 高速鋼鉆頭切削用量 有刀具切削速度為 v 10 18 m min 進給量為 f 0 1 0 18 mm r 現(xiàn)取 v 18m min f 0 15mm r 確定切削力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率 根據(jù)選定的切削用量 主要指切削速度 v 及進給量 f 確定進給力作為選用動 力滑臺及設(shè)計夾具的依據(jù) 確定切削轉(zhuǎn)矩用以確定主軸及其他傳動件的尺寸 確定 切削功率用作選擇主傳動電機功率 根據(jù)表 7 24 組合機床設(shè)計中推薦的切削力 扭矩及功率計算公式有 按照孔的直徑為 7 孔來計算 注意 以下各計算公式均為一個孔加工的數(shù)據(jù) 切削力 F 6 08 2HBDf 7 2415 N 4 切削轉(zhuǎn)矩 T 6 08 9f 6 0 1 N mm 32 切削功率 P Tv 9740 D 無錫太湖學院學士學位論文 4 714 390 83 21 0 2KW 根據(jù)上述計算 結(jié)合該工件上的各個孔眾多 所以可以假設(shè) 軸向切削力 12000N 工作臺重量 12000N 工件和夾具的重量為 1500N 快進行 程為 300 mm 工進行程為 100 mm 快進 快退速度 4m min 工進速度 20 1000mm min 往 復運動加 減速時間 0 5s 工作臺采用平導軌 本題目為新課題 培養(yǎng)學生綜合應用所學知識 結(jié)合實踐知識 初步具有設(shè)計 一個中等復雜液壓系統(tǒng)的能力 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 5 3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算 液壓系統(tǒng)設(shè)計是指組成一個新的能量傳遞系統(tǒng) 以完成一項專門的任務 系統(tǒng)功能原理設(shè)計是根據(jù)主機的工藝目的或用途 工作循環(huán) 負載條件和主要 技術(shù)要求 通過配置執(zhí)行元件 負載分析 運動分析及編制執(zhí)行元件的工況圖 對同類主機及其傳動系統(tǒng)的分析比較 選擇設(shè)計參數(shù) 確定液壓系統(tǒng)的工作壓 力 流量和執(zhí)行元件主要幾何參數(shù)等 擬定液壓系統(tǒng)方案和傳動系統(tǒng)原理圖 并對組成系統(tǒng)的各標準液壓元件輔件進行選型 最后對液壓系統(tǒng)的主要性能 壓力損失 發(fā)熱溫升等 進行驗算 3 1 液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計要求分析 設(shè)計題目 設(shè)計工作循環(huán)為 快進 工進 快退 停止 1 已知參數(shù) 設(shè)計一滑臺的液壓系統(tǒng) 實現(xiàn)的工作循環(huán)是 快進 工進 快退 停止 根據(jù)前述說明 假設(shè)主要性能參數(shù)與性能要求如下 軸向切削力 12000N 工作 臺重量 12000N 工件和夾具的重量為 1500N 快進行程為 300 mm 工進行程為 100 mm 快進 快退速度 4m min 工進速度 20 1000mm min 往復運動加 減速時 間 0 5s 工作臺采用平導軌 2 明確設(shè)計要求 該液壓系統(tǒng)的功率較大 空行程和加壓行程速度差異較大 因此要求功率利用合理 且該系統(tǒng)的壓制力較大 因此對于工作的平穩(wěn)性 安全性要求較大 3 設(shè)計方案 根據(jù)已知參數(shù)和表 2 1 所示液壓系統(tǒng)工作臺的執(zhí)行元件為單桿活塞缸 活塞桿 無錫太湖學院學士學位論文 6 3 2 負載分析 3 2 1 工作負載 工作負載 Fe 液壓缸的常見工作負載有重力 切削力 擠壓力等 阻力 負載為正 超越負載為負 工作臺重量 12000N 工件和夾具的重量為 1500N 軸向切削力力 F FL 12000N 3 2 2 摩擦負載 假設(shè)靜摩擦系數(shù) fs 0 2 動摩擦系數(shù) fd 0 10 21 5027fjjGN 13fdF 3 2 3 慣性負載 慣性負載 Fi 慣性負載時運動部件在啟動和制動過程中的慣性力 其平均 值可按下式計算 Fi G g v t N 式中 g 重力加速度 m s2 g 9 8m s 2 v 速度變化量 m s2 t 啟動或制動時間 s 一般機械 t 0 1 0 5s 3 2 4 液壓缸在各階段的負載值 1 查液壓缸的機械效率 可計算出液壓缸在各工作階段的負載0 9cm 情況 如下表表 1 所示 表 1 液壓缸各階段的負載情況 工 況 負載計算公式 液壓缸負載 FN液壓缸推力 N 啟 動 fjF 2700 3000 加 速 fdg 2038 78 2265 31 快 進 fdF 1350 1500 120 5 1 68 79 82gGvFNt 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 7 工 進 fdLF 12130 13477 78 快 退 fd 1350 1500 3 2 5 負載圖與速度圖的繪制 根據(jù)工況負載和以知速度 和 及行程 S 可繪制負載圖和速度圖 如下圖 圖1v2 1 圖 2 所示 圖 1 負載圖 圖 2 速度圖 3 3 液壓缸主要參數(shù)的確定 1 液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑 表 3 1 按負載選擇工作壓力 1 負載 KN 50 工作壓力 MPa 70 100mm 取 b1 100mm 多軸箱最底主軸高度 h1 必須考慮與工件最低孔位置 h2 機床裝料高度 H 滑臺總 高 h3 側(cè)底座高度 h4 等尺寸之間的關(guān)系而確定 推薦 h1 85 140mm 取 h1 108mm H B 的計算如下 B b 2b1 197 5 2 100 397 5mm H h h1 b1 192 108 100 400mm 查表 5 40 1TD25 1TD80 動力箱與多軸箱 滑臺的聯(lián)系尺寸 及表 7 3 多軸箱體 規(guī)格尺寸及動力箱法蘭尺寸 考慮到兩者間的安裝連接 應該選用 B H 630mm 500mm 的多軸箱 3 機床生產(chǎn)率計算卡 圖 號 毛坯種類 灰鑄鐵 名 稱 毛坯重量 38Kg 加 工 零 件 材 料 HT200 硬度 HB242 工序名稱 鉆孔 工序號 序 號 工 步 零 件 加工 直徑 加 工 工作 行程 切 削 每分 鐘轉(zhuǎn) 每轉(zhuǎn) 進給 每分 鐘進 工時 min 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 29 名 稱 個 數(shù) mm 長 度 mm 速 度 速 量 給量 機動 時間 輔助 時間 共計 1 裝 入 工 件 1 0 75 2 定 位 夾 緊 46 0 025 3 快 進 264 8000 0 033 4 工 進 7 20 36 18 468 0 15 70 2 0 51 5 停 留 0 033 6 快 退 300 8000 0 038 7 松 開 工 件 46 0 025 8 卸 下 工 件 0 75 單件總工時 0 51 1 654 2 164 實際生產(chǎn)率 27 7 件 h 要求生產(chǎn)率 15 30 件 h 備 注 本機床裝卸工件時間取為 1 5min 無錫太湖學院學士學位論文 30 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 31 4 結(jié)論與展望 4 1 結(jié)論 隨著大學四年生活的即將結(jié)束 我們業(yè)即將踏上建設(shè)祖國的征途 大學四年生 活的點點滴滴都斗匯聚到這幾個月 經(jīng)過幾個月的苦戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于要完成了 在以前我們也做過設(shè)計 所以也就認為畢業(yè)設(shè)計沒有什么難的 只是對以前所學的 知識的檢驗 但是真正做過了這次畢業(yè)設(shè)計以后我才發(fā)現(xiàn)原來我們以前做的并不能 叫做設(shè)計 至少不那么規(guī)范 而對于即將作為社會的主人的我們這一點是必須的 以前老是覺得自己什么東西都會 什么東西都懂 有點眼高手低 通過這次畢業(yè)設(shè) 計 我才明白原來學習是一個長期積累的過程 在以后的工作 生活中都應該不斷 的學習 努力提高自己知識和綜合素質(zhì) 畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的訓練 是我們邁向社會 從事職業(yè)工 作前一個必不少的過程 千里之行 始于足下 通過這次畢業(yè)設(shè)計 我深深體會到 這句千古名言的真正含義 我今天認真的進行畢業(yè)設(shè)計 學會腳踏實地的邁開這一 步 就是為明天能夠穩(wěn)健的在社會大潮奔跑打下堅實的基礎(chǔ) 4 2 不足之處及未來展望 在這次設(shè)計過程中 體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計的能力以及綜合運用知識的能力 體 會了學以致用 突出自己勞動成果的喜悅心情 從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄 弱環(huán)節(jié) 從而加以彌補 經(jīng)過了這么多的過程一個合格的設(shè)計過程才能交完成 通過這次設(shè)計我學到了 很多東西 這不僅僅是知識層面上的 我們在做人上也要一步一個腳印 踏踏實實 的 最后預祝我們在將來的人生中做一個合格的人 無錫太湖學院學士學位論文 32 致 謝 首先 我要感謝學校這 3 年來的培養(yǎng) 讓我有機會在更深的層次上進行學習 同時我要感謝 3 年來各位老師朋友對我的關(guān)心指導 在此我要特別感謝老師在畢業(yè) 設(shè)計中對我的悉心指導 在論文研究和撰寫過程中 本人得到了指導教師老師的悉心指導 在課題研究 過程中 老師淵博的學識 踏實嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以及精益求精的工作作風使我獲益 匪淺 在生活中 老師認真負責的良師風范使我懂得了很多為人的道理 在此 謹 向老師表示最衷心的感謝 感謝和我同組的各位同學 我們一起探討問題 一起解決問題 在整個設(shè)計過 程中 他們給了我很大的鼓勵和支持 感謝我的室友們 我們來自四面八方 是你們的友情支撐我走過了這漫長的四 年 四年了 仿佛就在昨天 只是 只是我們以后也許在難相見了 沒關(guān)系 預祝 大家前程似錦 珍重 我會記住我們在一起的美好時光 在論文即將完成之際 我的心情無法平靜 從開始進入課題到論文的順利完成 得到了很多多位同學們的支持與幫助 在此一并表示感謝 我們永遠是朋友 今生 勿忘 雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計 33 參考文獻 1 張利平 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計及使用 化學工業(yè)出版社 2004 2 楊培元 液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2008 3 機械設(shè)計手冊編委會 機械設(shè)計手冊第四卷 北京 機械工業(yè)出版社 2007 4 王積偉 液壓與氣壓傳動 北京 北京出版社 2005 5 張利平 液壓與氣壓技術(shù)速查手冊 北京 化學工業(yè)出版社 2006 6 張利平 現(xiàn)代液壓技術(shù)應用220例 北京 化學工業(yè)出版社 2007 7 王守成 液壓元件及選用 北京 化學工業(yè)出版社 2007 8 鄧樂 液壓傳動 北京 北京郵電大學出版社 2010 9 劉延俊 液壓元件使用指南 北京 化學工業(yè)出版社 2007 10 陳波 張行舫 一種新型雙向液動增壓器的機械換向裝置 P 中國專利 97236341 6 1998 08 26 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