CA6140车床后托架加工工艺与钻三孔夹具设计
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CA6140车床后托架加工工艺与钻三孔夹具设计,ca6140,车床,托架,加工,工艺,钻三孔,夹具,设计
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浙江纺织服装学院课 程 设 计题 目： CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计 院 系： 机 电 与 信 息 学 院专 业： 数 控 技 术 与 应 用班 级： 03数控（1）学 号：姓 名：指导教师：2008年5月24日目录摘 要 1 机械制造概况2机械制造工艺及夹具课程设计任务书3第1章 后托架的零件分析41.1 后托架的作用和结构41.2 后托架的工艺分析5第2章 后托架的工艺规程设计52.1 确定毛坯的制造形式52.2 基面的选择62.3 制定工艺路线62.3.1 工艺路线方案62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切2.6 削用量及基本工时7第3章 夹具设计223.1 夹具设计过程中的问题223.2 夹具设计223.2.1 定位基准的选择223.2.2 定位元件的选择233.2.3 定位误差计算233.2.4 夹紧力的计算233.2.5 夹紧元件强度校核253.3 夹具说明26结论26致谢26参考文献27 【摘 要】：当今世界，工业制造发达国家的对其加工设备（机床）工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业制造及处进国民经济的发展。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。而数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。是一种将计算机信息技术运用与机械制造加工的产品。本文一例车床主轴的程序编制与步骤，加工工艺的选择问题进行探讨。而我自己也有对现代制造的理解。在此我就对某车床主轴生产企业的访问和参观，将生产与毕业设计相结合而看到的，学习的，理解的来逐步阐述我心中所认识的现代制造。Abstract：Now the world, the industry makes the developed country (engine bed) the industry to take highly to its processing equipment, competition development integration of machinery, Gao Jing, highly effective, high automated advanced engine bed, accelerates the industry manufacture and place enters the national economy the development.After China joins WTO, participates in the world market steep competition officially, how from now on will strengthen the machine tool industry strength, the acceleration numerical control engine bed industry development, solid will be urgent and the arduous duty.But I also have to the modern manufacture understanding.In this me on visit to some lathe main axle production enterprises and the visit, will produce and the graduation project unifies saw, the study, will understand elaborated gradually in my heart knew modern manufacture.Key word: equipment engine manufacture competition officially officially production 2 . 机械制造概况 数控加工的发展是机械制造业具有划时代意义的一场深刻革命，它打破了传统手动操纵机器加工的模式。数控加工具有高柔性、高精度、高效率特点，同时可大大减轻操作者的劳动强度。发展数控加工是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。近段时间在我对车床主轴零件的数控加工编程和工艺选择上的认识结合学校里所学的相关知识的学习，理解，来逐步阐述我心中所认识的现代制造设计。 在大二我才慢慢接触现代制造，开始初步了解AutoCAD,MasterCAM等软件、机械制图、数控机床操作的感念,认识更多轴类产品的编程加工和工艺等理论方面的知识,如对零件的测绘,设计编程路线等,在操作上只是简单对刀、程序的输出等,既要完整的表现一个产品还要有对其加工路线的合理度,还必须要用电脑工具去表达。于是学会了用平面软件和三维软件去表达产品。 对着自己对数控机床的初步认识（学校机房的一些单步操作和理论的讲解），我把看懂编辑程序和单步操作放在了第一，为此我忽律了一个完整的零件编程前面还有设计编程路线的分析和实习操作时所要注意的要点以便方便工人师傅们更好的操作和理解。进了企业，进行真正的实践工作，刚进去看到工人师傅将一个零件装夹到数控车床上便开始对其对刀、试车、对基准原点等步骤。我所看到的是FANUC数控系统的车床，精确度可以达到0.0001甚至更高的精度。编辑的数控程序由专门的数控编辑员编辑的，在我课文所学到的数控编辑方法有手工编辑和自动编辑两种。而这里大多树是用前一种，从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤。机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目:制定CA6140车床后托架的加工工艺，设计钻、孔的钻床夹具设计要求: 中批量生产 动夹紧 通用工艺装备设计时间2006.9.11-2006.9.29设计内容: 1、熟零件图2、绘制零件图3、绘制毛坯图4、编写工艺过程卡片和工序卡片5、绘制夹具总装图6、说明书一份第1章 后托架的零件分析1.1 后托架的作用和结构本零件为CA6140车床后托架，用于机床和光杠，丝杠的连接。零件具体结构见附件“后托架零件图”。 图2-1 零件大体结构1.2 后托架的工艺分析零件有两个主要的加工表面，分别零件底面和一个侧面，这两个主要的加工表面之间有一定的位置要求，现分析如下：1. 零件底面：这一加工表面主要是平面的铣削，它为后来的加工定位。2. 侧面：这一加工表面主要是40mm、30.2mm、25.5mm孔的加工，主要的加工表面为40mm、30.2mm、25.5mm的孔，它为后来的加工定位。这两个加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：零件底面与40mm、30.2mm、25.5mm的孔中心线连线的平行度公差为100：0.07、距离偏差为0.07mm。由以上分析可知，对这两个加工表面而言可以先粗加工零件底面，然后以次为基准加工侧面的40mm、30.2mm、25.5mm孔，在由加工完的40mm、30.2mm、25.5mm孔作为基准精加工底面并且保证它们之间的位置精度要求。在进行其他精度要求低的加工。第2章 后托架的工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，由于零件形状规范，可以直接通过砂型铸造而成。中批量生产。毛坯图见附件“后托架毛坯图”。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度醦）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度醦，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。 精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度醦和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。2.3 制定工艺路线2.3.1 工艺路线方案订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑尽量采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。初步制定工艺路线如下：工序 铸造工序 时效处理工序 粗铣底面工序 钻、扩、铰40mm、30.2mm、25.5mm孔工序 检验工序 精铣底面工序 锪平R22mm平面工序 钻20mm、13mm孔工序 钻10mm锥孔工序 钻、铰2-20mm、2-13mm孔工序 钻、铰13mm孔、2-10mm锥孔工序 钻6mm孔工序 钻M6mm底孔并倒角工序 攻螺纹M6mm工序 最终检验2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定后托架零件材料为HT200。硬度HB190210，中批量生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（下面所用计算尺寸、公式及表见参考文献“机械制造工艺设计实用手册”）1.铣底面（1）粗铣底面余量考虑粗糙度和缺陷层深度确定粗铣底面余量为2.5mm（2）精铣底面余量精铣底面余量为0.8mm 2.孔孔的余量在计算基本工时时查手册确定2.5 确定切2.6 削用量及基本工时工序 粗铣底面1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：粗铣底面刀具：端面铣刀机床：X5032A立式铣床2. 计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-53f=0.2-0.4mm/z 取f=0.3 mm/z由参考文献1表15-55v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/sn=1.19r/s=71.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=71 r/min=1.18r/s实际切削速度v=0.297m/s切削深度a=2.5mm（按加工余量分配）切削工时：L=120mm L为加工长度l1=80mm(刀具直径)由文献2表20取铣削入切量和超切量y+=18mm t=77s=1.3min工序 钻、扩、铰40mm、30.2mm、25.5mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻、扩、铰40mm、30.2mm、25.5mm孔刀具：钻头、扩孔钻、铰刀机床：Z3040X16摇臂钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻38mm由参考文献1表15-33取f=1.1 mm/rL=60mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=2.93r/s=175.8r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=180 r/min=3r/s实际切削速度v=0.358m/s切削深度a=19mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=14mm t=23s=0.37min（2）扩孔至39.75mm由参考文献1表15-41取f=1.0mm/z v=0.43m/s n=3.4 r/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=15mm t=22s=0.37min （3）铰40mm孔由参考文献2表31取f=2.5 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.29m/sn=2.31r/s=138.5r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=140 r/min=2.33r/s实际切削速度v=0.293m/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=15mm t=13s=0.22min（4）钻28mm由参考文献1表15-33取f=1.0 mm/rL=60mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=3.98r/s=238.9r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=236 r/min=3.93r/s实际切削速度v=0.346m/s切削深度a=14mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=11mm t=18s=0.3min（5）扩孔至29.9mm由参考文献1表15-41取f=0.8mm/z v=0.46m/s n=4.9 r/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=12mm t=18s=0.31min （6）铰30.2mm孔由参考文献2表31取f=2.5 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.265m/sn=2.79r/s=167.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=170 r/min=2.83r/s实际切削速度v=0.269m/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=12mm t=10s=0.17min（7）钻23mm由参考文献1表15-33取f=0.75 mm/rL=60mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=4.85r/s=290.8r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=300 r/min=5r/s实际切削速度v=0.359m/s切削深度a=11.5mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=9mm t=18.4s=0.31min（8）扩孔至25.2mm由参考文献1表15-41取f=0.8mm/z v=0.44m/s n=5.6 r/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=10mm t=16s=0.26min （9）铰25.5mm孔由参考文献2表31取f=2.0 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=1.124r/s=67.4r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=67 r/min=1.12r/s实际切削速度v=0.09m/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=10mm t=31.25s=0.52min工序 检验工序 精铣底面1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：精铣底面刀具：端面铣刀量具：卡板机床：X5032A立式铣床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-54f=0.23-0.5 mm/r取f=0.5 mm/r由参考文献1表15-55v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/sn=1.19r/s=71.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=71 r/min=1.18r/s实际切削速度v=0.297m/s切削深度a=0.8mm（按加工余量分配）切削工时：L=120mm L为加工长度l1=80mm(刀具直径)由文献2表20取铣削入切量和超切量y+=18mm t=370s=6.16min工序 锪平R22mm平面工序 钻20mm、13mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻20mm、13mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻孔20mm由参考文献1表15-33取f=0.72 mm/rL=13mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=5.57r/s=334.4r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=335r/min=5.58r/s实际切削速度v=0.35m/s切削深度a=10mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=5s=0.08min（2）钻13mm孔由参考文献1表15-33取f=0.6 mm/rL=5mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=8.57r/s=514.5r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=500r/min=8.3r/s实际切削速度v=0.34m/s切削深度a=6.5mm切削工时：L=5mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=2.2s=0.04min工序 钻10mm锥孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻10mm锥孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-33取f=0.5 mm/rL=18mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=11.12r/s=668.8r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=670r/min=11.17r/s实际切削速度v=0.35m/s切削深度a=5mm切削工时：L=18mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=5mm t=4s=0.07min工序 钻、铰2-20mm、2-13mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻、铰2-20mm、2-13mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻19mm孔由参考文献1表15-33取f=0.72 mm/rL=12mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=5.87r/s=352r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=355r/min=5.92r/s实际切削速度v=0.353m/s切削深度a=9.5mm切削工时：L=12mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=8mm t=5s=0.08min（2）钻12mm孔由参考文献1表15-33取f=0.6 mm/rL=65-12=53mm5dw取K=0.9则f=0.60.9=0.54 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=9.3r/s=557.3r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=560r/min=9.33r/s实际切削速度v=0.352m/s切削深度a=6mm切削工时：L=53mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=12s=0.2min（3）铰孔至20mm由参考文献2表31f=1.0-2.0 mm/r取f=1.5 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=1.4r/s=86r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=85 r/min=1.42r/s实际切削速度v=0.089m/s切削工时：L=12mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=8mm t=10s=0.17min（4）铰孔至13mm由参考文献2表31f=1.0-2.0 mm/r取f=1.2 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=2.2r/s=132r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=132 r/min=2.2r/s实际切削速度v=0.09m/s切削工时：L=53mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=22s=0.37min工序 钻、铰13mm孔、2-10mm锥孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻、铰13mm孔、2-10mm锥孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻12mm孔由参考文献1表15-33取f=0.6 mm/rL=65-20=45mm5dw取K=0.9则f=0.60.9=0.54 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=9.3r/s=557.3r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=560r/min=9.33r/s实际切削速度v=0.352m/s切削深度a=6mm切削工时：L=45mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=10s=0.17min（2）钻9mm孔由参考文献1表15-33取f=0.5mm/rL=20mm3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=12.4r/s=743r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=750r/min=12.5r/s实际切削速度v=0.353m/s切削深度a=4.5mm切削工时：L=20mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=5mm t=4s=0.07min（3）铰孔至13mm由参考文献2表31f=1.0-2.3 mm/r取f=1.2 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=2.2r/s=132r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=132 r/min=2.2r/s实际切削速度v=0.09m/s切削工时：L=45mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=19s=0.32min（4）铰孔至10mm由参考文献2表31f=0.65-1.3 mm/r取f=1.0 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.1m/sn=3.18r/s=191r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=190 r/min=3.17r/s实际切削速度v=0.1m/s切削工时：L=20mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=5mm t=8s=0.13min工序 钻6mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻6mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-33取f=0.35 mm/rL=79mm10dw取K=0.7则f=0.350.7=0.25 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=18.6r/s=1114.6r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=1120r/min=18.7r/s实际切削速度v=0.352m/s切削深度a=3mm切削工时：L=79mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=3mm t=18s=0.29min工序 钻M6mm底孔并倒角1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻4.9mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-33取f=0.2 mm/rL=20mm5dw取K=0.9则f=0.20.9=0.18 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=22.7r/s=1365r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=1400r/min=23.3r/s实际切削速度v=0.36m/s切削深度a=2.45mm切削工时：L=20mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=2.5mm t=5s=0.09min工序 攻螺纹M6mm工序 最终检验第3章 夹具设计3.1 夹具设计过程中的问题为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。夹具用于Z3040X16摇臂钻床，刀具为直柄麻花钻头、扩孔钻、铰刀，加工侧面的3个孔。加工时需要保证它们的位置精度。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择此时，可以用粗铣过的底面定位，这样就可以保证它们之间的位置精度。3.2.2 定位元件的选择本夹具定位方案为工件以底面及两侧面分别靠在夹具支架的定位平面和定位销及底面的3个固定钻套定位，用螺钉及压板将工件夹紧。3.2.3 定位误差计算确定基准定位误差由参考文献7表1-1-12圆柱销直径D=12mm由参考文献7圆柱销直径偏差D=mm=0.032-0.020=0.012 mm=0.02 mmmm定位误差：为定位销与工件间最小间隙 =0.014mm定位误差=0.024+0.014=0.038mm3.2.4 夹紧力的计算零件加工过程中所受的夹紧力较大，根据零件的形状，以及夹紧机构在夹具中安装，可确定夹紧力的位置。为了节约辅助时间，减轻工人的劳动强度，便于制造和安装，本夹具采用宽头压板，用螺母、螺杆、弹簧相互配合夹紧零件。夹紧力的计算:1最大切削力：加工40mm孔时轴向力最大由参考文献2表23F= 其中： 取决于工件材料和切削条件的系数=42.7 =1 =0.8 当实际的加工条件与求得的经验公式的实验条件不相符时，各种因素对轴向力的修正系数由参考文献2表22-1其中：HB=200 nF =0.75=1.04所以：F=2最大转矩：加工40mm孔时转矩最大由参考文献2表23M= 其中： 取决于工件材料和切削条件的系数=0.021 =2 =0.8 当实际的加工条件与求得的经验公式的实验条件不相符时，各种因素对转矩的修正系数由参考文献2表22-1其中：HB=200 nF =0.75=1.04所以：F=3切削功率由参考文献2表23切削功率：4夹紧力计算本夹具采用的是压板夹紧，对夹具夹紧力影响最大的是钻25.5mm孔是的转矩： 由参考文献2表23M= 其中： 取决于工件材料和切削条件的系数=0.021 =2 =0.8 当实际的加工条件与求得的经验公式的实验条件不相符时，各种因素对转矩的修正系数由参考文献2表22-1其中：HB=200 nF =0.75=1.04所以：F=夹紧力Q其中：M为对夹具夹紧力影响最大的
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