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基于UG NX软件的CADCAM-典型零件的造型与数控模拟加工1【说明书+CAD+UG】

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苏州市职业大学毕 业 设 计 说 明 书毕业设计题目 基于UG NX软件的CAD/CAM 典型零件的造型与数控模拟加工系 机电工程系 专业班级 数控 姓 名 学 号 指导教师 2012 年 12 月 5 日摘 要摘要:21世纪科学技术突飞猛进,自中国加入世界贸易组织后,制造业是我国为数不多而又有竞争优势的行业之一。当前世界上正在进行着新一轮的产业调整,一些产品的制造正在向发展中国家转移,中国已经成为许多跨国公司的首选之地,中国正在成为世界制造大国,这已经成为不争的事实。随着数控技术的发展,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本文主要通过铣削加工数控工艺分析与加工,综合所学的专业基础知识,全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工中的因素,设计其加工工艺和编辑程序,完成要求。关键词:铣削、钻削、绞削、CAD/CAM、UG目 录摘 要II目 录III第1章 绪论11.1 数控机床的发展过程11.2 本论文的研究内容21.3选题意义2第2章 零件的三维造型32.1 UG软件介绍32.2 结构形状分析与造型思路32.2.1零件结构形状分析32.2.2 造型思路52.3 三维造型设计5第3章 数控模拟加工准备工艺编制113.1 CAM编程的一般步骤113.2工艺方案分析113.3 工艺文件编制123.3.1 工序卡片123.3.2 刀具卡片12第4章 零件的UG数控加工编程134.1 初始参数设定134.2 创建刀具134.3 创建粗加工操作144.4 创建半精加工操作174.5 钻孔加工19结论29参考文献30致 谢31第1章 绪论1.1 数控机床的发展过程 20世纪中期,随着电子技术的发展,自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现,给自动化技术带来了新的概念,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制,推动了机床自动化的发展。 采用数字技术进行机械加工,最早是在40年代初,由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时,利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理,并考虑到刀具直径对加工路线的影响,使得加工精度达到0.0381mm(0.0015in),达到了当时的最高水平。 1952年,麻省理工学院在一台立式铣床上,装上了一套试验性的数控系统,成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。这台机床是一台试验性机床,到了1954年11月,在派尔逊斯专利的基础上,第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司正式生产出来。 在此以后,从1960年开始,其他一些工业国家,如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床,因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。然而,由于当时的数控系统采用的是电子管,体积庞大,功耗高,因此除了在军事部门使用外,在其他行业没有得到推广使用。 到了1960年以后,点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此,数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展,据统计资料表明,到1966年实际使用的约6000台数控机床中,85%是点位控制的机床。 数控机床的发展中,值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床,它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月,由美国卡耐;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具,根据穿孔带的指令自动选择刀具,并通过机械手将刀具装在主轴上,对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种,不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心,还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。 1967年,英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统,这就是所谓的柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystemFMS)之后,美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974年以后,随着微电子技术的迅速发展,微处理器直接用于数控机床,使数控的软件功能加强,发展成计算机数字控制机床(简称为CNC机床),进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。80年代,国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体,再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(FlexibleManufacturingCellFMC)。这种单元投资少,见效快,既可单独长时间少人看管运行,也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。 在20余年间,我国数控机床的设计和制造技术有较大提高,主要表现在三大方面:培训一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床,使设计、制造、使用水平大大提高,缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套,开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床,供应国内市场的需求,但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑,不能独立发展,基本上处于从仿制走向自行开发阶段,与日本数控机床的水平差距很大。1.2 本论文的研究内容数控机床的编程方法分为手工编程和自动编程。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主要由人工完成的编程过程称为手工编程。自动编程也称为计算机辅助编程,即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。自动编程工具分为语词式自动编程工具和图形交互式自动编程工具,当今主流的自动编程工具为图形交互式自动编程工具。目前,数控铣削加工中普遍采用UG或Mastercam自动编程,而数控铣削加工中主要采用手工编程的方法,而手工编程效率低,准确性差,本文讨论了基于UG自动编程的数控铣削加工方法,1.3选题意义在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后,为了将所学的知识应用于实际中,加深对知识的掌握程度,提升自身的实际工作能力,故选取基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工的课题,综合所学知识,解决出现的问题,完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工,包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等,通过一系列的作业操作,完成对零件的加工任务。通过此次课题,可以学习到很多加工和工艺方面的知识,为以后工作打下基础。31第2章 零件的三维造型2.1 UG软件介绍NX是UGS PLM新一代数字化产品开发系统,它可以通过过程变更来驱动产品革新。NX独特之处是其知识管理基础,它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。NX可以管理生产和系统性能知识,根据已知准则来确认每一设计决策。NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上,这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率,削减成本,并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新,NX的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得NX通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具,把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。工业设计和风格造型NX为那些培养创造性的产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用NX建模,工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状,并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。产品设计NX包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX具有高性能的机械设计和制图功能,为制造设计提供了高性能和灵活性,以满足客户设计任XX复杂产品的需要。NX优于通用的设计工具,具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。仿真、确认和优化NX允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能,制造商可以改善产品质量,同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建,以及对变更周期的依赖。开发环境NX产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具,可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。NX与UGS PLM的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于CAD、CAM和CAE在可控环境下的协同,产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。2.2 结构形状分析与造型思路2.2.1零件结构形状分析图2-2所示为零件图,该零件有腔体,台阶,孔,凸台。 图2-2零件的结构图2.2.2 造型思路首先创建(1)画一个长方体;(2)以长方体的面为参照草绘,形成凸台;(3)凸台的构建以长方体的面为参照草绘,形成菱形凸台(4)长方体上构建画出草图并进行拉伸(5)钻各个凸台上的孔;(6)倒圆角2.3 三维造型设计 一 以3.prt为名新建文件打开软件Unigraphics NX ,点击新建图标,在文件名空白中输入3,单位选择毫米,点击OK键即可建立以3.prt为名的新文件,如图2-1。图2-3点击图标,出现下拉菜单后点击图标,接下来就可以开始三维造型过程了1、绘制长方体 点击图标,出现下拉菜单后点击,再点击图标,按图纸要求绘制如图2-4所示。图2-42 以长方体的面为参照草绘,形成凸台绘制时需进行坐标系的移动。点击图标,出现下拉菜单后点击,再点击图标。点击出现点的构造器,修改坐标后,按图纸要求绘制。如图2-5所示。图2-54绘制草图拉伸中间凸起部分,然后进行求差切除;5、钻各个凸台上的孔;图2-8第3章 数控模拟加工准备工艺编制3.1 CAM编程的一般步骤零件模型加工模块指定加工环境分析/生成辅助几XX生成/修改“父”组程序次序 加工刀具 几XX体 加工方法生成/修改操作产生刀具路径校核后处理表3-1 CAM编程的一般步骤3.2工艺方案分析此工件从图样中可以看出零件的粗糙度值要求比较高零件的装夹采用平口钳装夹。在工件安装时,要注意工件安装,要放在钳口中间部位。安装台虎钳时要对它的固定钳口找正,工件被加工部分要高出钳口,避免刀具与钳口发生干涉。安装工件时,要注意工件上浮。3.3 工艺文件编制3.3.1 工序卡片单位产品名称或代号零件名称零件图号名称/1工序号程序编号夹具名称使用设备车间/平口虎钳KVC650加工中心/工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度背吃刀量备注mmr/minmm/minmm1粗加工T01D208002003/2半精铣T02D1015903001/3 钻孔加工T03D1022304000.1编制审核批准共1页第1页3.3.2 刀具卡片产品名称或代号/零件名称零件图号1序号刀具号刀具规格名称直径长度刀具材料加工部位备注1T01D20端面铣刀20166硬质合金/2T02D6立铣刀10150硬质合金/3T03钻头16130硬质合金/编制审核批准共1页第1页第4章 零件的UG数控加工编程4.1 初始参数设定1.准备毛坯:通过普通铣床机加工,将毛坯加工为方块。2.CNC加工:按照“粗半精精-清根加工”的一般顺序进行加工。3.进入加工模块,初始化加工环境,选择“mill_contour”进入加工环境。4.选择“加工导航器”中的“几XX视图”在左侧“操作导航器”栏选择坐标系设置“MCS_MILL”,指定坐标系原点为工件正中央,在间隙设置里指定安全平面,选择工件上表面,设定偏置为15。如图所示:4.选择“WORKPIECE”打开,指定部件为加工几XX体,指定毛坯为毛坯几XX体,指定材料为CARBON STEEL,单击显示图标。4.2 创建刀具1.在插入工具条中点创建刀具按钮,在刀具类型中选择第一个立铣刀图标,输入刀具名称“D20”,在铣刀参数中选择“5-参数”,直径设置为20mm,长度设置为166mm,刀刃长度设置为100mm,刀刃数为2,刀具号设置为1。如图所示: 同理,创建其余刀具:分别是D10、D10R0.5、D10R5。D10刀具参数:直径10mm,长度150mm,刀刃长度100mm,刀刃数3,刀具号为2D10R0.5刀具参数:直径10mm,长度125mm,刀刃长度55mm,刀刃数2,刀具号为3D10R5刀具参数:直径10mm,长度130mm,刀刃长度11mm,刀刃数2,刀具号为44.3 创建粗加工操作在加工导航器中切换到“加工方法视图”,在操作导航器中选择MILL_ROUGH,右键弹出菜单,选择插入操作,在类型中选择mill_contour,在操作子类型中选择第一个型腔铣CAVITY_MILL,程序设置PROGRAM,刀具设置D20,几XX体设置WORKPIECE,方法MILL_ROUGH,确定进入型腔铣对话框。在刀轨设置里切削模式选择“跟随周边”,步距恒定,距离为5mm,全局每刀深度3mm。如图所示: 编程基本参数表参 数参 数 值参 数参 数 值刀具材料硬质合金进给速度200刀具类型端面铣刀主轴转速800刀具刃数2公 差0.03刀具直径20切削步距5刀具半径10切削深度3圆角半径/加工余量侧壁1快进速度5000底面0打开“切削参数”按钮,在“策略”选项卡里选择“切削方向”为顺铣,“切削顺序”为深度优先,“图样方向”向内;在“余量”选项卡里设置部件侧面余量1mm,部件底部面余量0,内外公差为0.03mm;在“连接”选项卡中设置区域排序为优化,勾选区域连接;其余参数默认设置。如图所示: 打开“非切削移动”按钮,在进刀选项卡封闭区域中设置进刀类型为螺旋,直径为刀具直径的90%,倾斜角度15;在开放区域中设置进刀类型为线性,长度为50%。在传递/快速选项卡中设置安全设置为平面,指定平面为工件上表面偏置15mm传递类型为间隙。其余设置为默认设置,如图所示: 在进给和速度选项里,设置主轴转速为800,切削为200,其余参数如图:点击生成按钮,生成刀轨,如图所示: 4.4 创建半精加工操作在加工导航器中切换到“加工方法视图”,在操作导航器中选择MILL_SEMI_FINISH,右键弹出菜单,选择插入操作,在类型中选择mill_contour,在操作子类型中选择第一个型腔铣CAVITY_MILL,程序设置PROGRAM,刀具设置D10,几XX体设置WORKPIECE,方法MILL_SEMI_FINISH,确定进入型腔铣对话框。在刀轨设置里切削模式选择“配置文件”,步距为刀具直径的50%,全局每刀深度1mm。 编程基本参数表参 数参 数 值参 数参 数 值刀具材料硬质合金进给速度300刀具类型立铣刀主轴转速1590刀具刃数2公 差0.03刀具直径10切削步距刀具直径50%刀具半径5切削深度3圆角半径/加工余量侧壁0.25快进速度5000底面0.25打开“切削参数”按钮,在“策略”选项卡里选择“切削方向”为顺铣,“切削顺序”为层优先;在“余量”选项卡里设置部件侧面余量0.25mm,部件底部面余量0.25,内外公差为0.03mm;在“连接”选项卡中设置区域排序为优化,勾选区域连接,“开放刀路”为保持切削方向;其余参数默认设置。打开“非切削移动”按钮,在进刀选项卡封闭区域中设置进刀类型为螺旋,直径为刀具直径的90%,倾斜角度15;在开放区域中设置进刀类型为线性,长度为50%。在传递/快速选项卡中设置安全设置为平面,指定平面为工件上表面偏置15mm传递类型为间隙。其余设置为默认设置在进给和速度选项里,设置主轴转速为1590,切削为300。点击生成按钮,生成刀轨,如图所示: 4.5 钻孔加工(2) 单击“WORKPIECE”点击右键点击“插入”,选择“几何体”,如图。类型选择“drill” 。几何子类型选择第三项,如图。名称改为“DRILL-GEOM2”,单击“确定”按钮。开始创建几XX体“DRILL-GEOM2”。(3) 单击“指定孔”的右边图标,如图2.5。单击“选择”,如图。选择中间所有孔,如图。点击“确定”按钮。点击“附加”按钮,如图,点击“确定”。下面操作和创建上一个几XX体一样。点击“指定部件表面”按钮。选择上表面,单击“确定”。单击“指定底面”。按鼠标中间按钮翻转工件,选定下表面,单击“确定”。几XX体“DRILL-GEOM2”创建完毕。第三步: 创建刀轨加工程序。(1) 单击“程序顺序视图”单击“PROGROM”右键选择“插入”,选择“操作”。如图,开始创建。(2) 创建“DRILL-GEOM1”的刀轨程序。类型选择“drill”,操作子类型选择点钻,如图3.0。刀具选择“SPOIDRILL-TOOL (DrillTooL)”如图,几XX体选择“DRILL-GEOM1”,“确定”,如图。弹出菜单选择“选项”选项卡里的“编辑显示”,如图。“刀具显示”选项选择“”,如图,“确定”。选项“操作”,单击第一项,如图。“确定”,完成“DRILL-GEOM1”的程序,如图。(3) 创建“DRILL-GEOM2”的刀轨程序。 单击“程序顺序视图”单击“PROGROM”右键选择“插入”,选择“操作”。类型选择“drill”,操作子类型选择标准钻,如图3.8。刀具选择“DRILLING TOOL (DrillTooL)”如图3.9,几XX体选择“DRILL-GEOM2”,“确定”,如图4.0。弹出菜单选择“选项”选项卡里的“编辑显示”,如图4.1。“刀具显示”选项选择“3D”,如图4.2,“确定”。选项“操作”,单击第一项,如图4.3。“确定”,完成“DRILL-GEOM2”的程序,第四步: 输出刀轨。单击“列出刀轨”,如图4.5。结果如图4.6。%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X.1268 Y-3.0339 S0 M03N0050 G43 Z1.1024 H00N0060 G1 Z.9843 F9.8 M08N0070 Z.3937N0080 G0 Z1.2205N0090 X.0797 Y-2.9871N0100 Z1.1024N0110 G1 Z.9843N0120 Z.3937N0130 G0 Z.4772N0140 X.0583 Y-3.0678N0150 Z1.2205N0160 X.0369 Y-2.9362N0170 Z1.1024N0180 G1 Z.9843N0190 Z.3937N0200 G0 Z.4772N0210 X.0085 Y-3.0148N0220 Z1.2205N0230 X.3293 Y-3.0339N0240 Z1.1024N0250 G1 Z.9843N0260 Z.3937N0270 G0 Z1.2205N0280 X.2339 Y-2.9702N0290 Z1.1024N0300 G1 Z.9843N0310 Z.3937N0320 G0 Z.4772N0330 X.2285 Y-3.0535N0340 Z1.2205N0350 X.1517 Y-2.8903N0360 Z1.1024N0370 G1 Z.9843N0380 Z.3937N0390 G0 Z.4772N0400 X.1312 Y-2.9712N0410 Z1.2205N0420 X.0852 Y-2.7967N0430 Z1.1024N0440 G1 Z.9843N0450 Z.3937N0460 G0 Z.4772N0470 X.0504 Y-2.8727N0480 Z1.2205(中间省略了很多行)N3080 G1 Z.9843N3090 Z.9646N3100 G0 Z1.0481N3110 X2.4831 Y-.9188N3120 Z1.2205N3130 M02%2020 Z1.1024N2030 G1 Z.9843N2040 Z.9646N2050 G0 Z1.0481N2060 X3.53 Y-1.5476N2070 Z1.2205N2080 X3.6024 Y-1.3873N2090 Z1.1024N2100 G1 Z.9843N2110 Z.9646N2120 G0 Z1.0481N2130 X3.53 Y-1.429N2140 Z1.2205N2150 X3.6024 Y-1.2687N2160 Z1.1024N2170 G1 Z.9843N2180 Z.9646N2190 G0 Z1.0481N2200 X3.53 Y-1.3105N2210 Z1.2205N2220 X3.6024 Y-1.1502N2230 Z1.1024N2240 G1 Z.9843N2250 Z.9646N2260 G0 Z1.0481N2270 X3.53 Y-1.1919N2280 Z1.2205N2290 X3.6024 Y-1.0316N2300 Z1.1024N2310 G1 Z.9843N2320 Z.9646N2330 G0 Z1.0481N2340 X3.53 Y-1.0734N2350 Z1.2205N2360 X3.5973 Y-.9137N2370 Z1.1024N2380 G1 Z.9843N2390 Z.9646N2400 G0 Z1.0481N2410 X3.5268 Y-.9585N2420 Z1.2205N2430 X3.5082 Y-.8466N2440 Z1.1024N2450 G1 Z.9843N2460 Z.9646N2470 G0 Z1.0481N2480 X3.498 Y-.9294N2490 Z1.2205N2500 X3.3897 Y-.8465N2510 Z1.1024N2520 G1 Z.9843N2530 Z.9646N2540 G0 Z1.0481N2550 X3.4314 Y-.9188N2560 Z1.2205N2570 X3.2711 Y-.8465N2580 Z1.1024N2590 G1 Z.9843N2600 Z.9646N2610 G0 Z1.0481N2620 X3.3129 Y-.9188N2630 Z1.2205N2640 X3.1526 Y-.8465N2650 Z1.1024N2660 G1 Z.9843N2670 Z.9646N2680 G0 Z1.0481N2690 X3.1944 Y-.9188N2700 Z1.2205N2710 X3.0341 Y-.8465N2720 Z1.1024N2730 G1 Z.9843N2740 Z.9646N2750 G0 Z1.0481N2760 X3.0758 Y-.9188N2770 Z1.2205N2780 X2.9155 Y-.8465N2790 Z1.1024N2800 G1 Z.9843N2810 Z.9646N2820 G0 Z1.0481N2830 X2.9573 Y-.9188N2840 Z1.2205N2850 X2.797 Y-.8465N2860 Z1.1024N2870 G1 Z.9843N2880 Z.9646N2890 G0 Z1.0481N2900 X2.8387 Y-.9188N2910 Z1.2205N2920 X2.6785 Y-.8465N2930 Z1.1024N2940 G1 Z.9843N2950 Z.9646N2960 G0 Z1.0481N2970 X2.7202 Y-.9188N2980 Z1.2205N2990 X2.5599 Y-.8465N3000 Z1.1024N3010 G1 Z.9843N3020 Z.9646N3030 G0 Z1.0481N3040 X2.6017 Y-.9188N3050 Z1.2205N3060 X2.4414 Y-.8465N3070 Z1.1024N3080 G1 Z.9843N3090 Z.9646N3100 G0 Z1.0481N3110 X2.4831 Y-.9188N3120 Z1.2205N3130 M02结论 这次毕业设计,给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。比如,我们想加快编程程度,除了对各编程指令的熟练掌握之外,还需要你掌握零件工艺方面的知识,对于夹具的选择,切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时,我们只有练习各功能键的作用,在编程时才得心应手。因此,我总结出一个结论“理论是指导实践的基础,只有不断在实践中总结验,并对先前的理论进行消化和创新,自己的水平会很快的提高”。参考文献 1XX华妹,杜智敏,杜志伦.UG NX4中文版产品模具设计入门一点通.北京:清华大学出版社,2006.2安杰,邹煜章.UG后处理技术.北京:清华大学出版社,2003.93肖世宏,UG NX5中文版数控加工J.北京:人民邮电出版社,2008.94田伟,王建华.UGNX5.0数控加工技术指导 M.北京:电子工业出版社,2008:343 -454. 5王磊.UGNX4在光学超精车削加工中的应用 J.工具技术,2008,42(5) :42-436吴正洪.基于UGNX的数控车削编程模板的建立及实践 J.机械设计与制造,2008,(6) :143-1447郑贞平,UG NX4.0中文版数控加工典型范例
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本文标题:基于UG NX软件的CADCAM-典型零件的造型与数控模拟加工1【说明书+CAD+UG】
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