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哈爾濱理工大學(xué)
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
設(shè)計(jì)題目:軸承杠桿設(shè)計(jì)及加工M8螺紋孔夾具設(shè)計(jì)夾具
設(shè) 計(jì) 者:
指導(dǎo)教師:
.
目 錄
機(jī)械自造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)………………..3
序 言 ………………………………………………4
零件的分析……………………………………………..4
零件的作用……………………………………....4
零件的工藝分析…………………………………..4
工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………..5
確定毛坯的制造形式…………………………….5
基準(zhǔn)面的選擇…………………………………..5
制定工藝路線…………………………………..5
機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…..6
確定切削用量及基本工時(shí)……………………..7
夾具設(shè)計(jì)……………………………………………..12
問(wèn)題提出……………………………………… 12
夾具設(shè)計(jì)……………………………………….12
參考文獻(xiàn)……………………………………………...23
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機(jī)械自造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目:軸承杠桿設(shè)計(jì)加工M8螺紋孔夾具
設(shè)計(jì)要求:中批量生產(chǎn) 手動(dòng)夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計(jì)時(shí)間:
設(shè)計(jì)內(nèi)容:1、熟悉零件圖;
2、繪制零件圖(一張);
3、編寫(xiě)工藝過(guò)程卡片和工序卡片(各一張);
4、繪制夾具總裝圖;
5、繪制夾具體圖;
6、說(shuō)明書(shū)
班 級(jí):
設(shè) 計(jì) 者:
指導(dǎo)教師:
系 主 任:
序 言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課,專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此,他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言,我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練,希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、查資料的能力 ,為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限,設(shè)計(jì)尚有很多不足之處,希望各位老師給予指導(dǎo)。
一零件的分析
(一) 零件的作用:
題目所給的零件是軸承杠桿。它位于廂體內(nèi)部:主要作用是傳遞紐距,幫助改變機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。零件在主視方向支撐,上平面分別有M8的螺紋孔.,所有技術(shù)要求都是為了機(jī)床總體裝配.。
(二)零件的工藝分析:
本零件可從零件圖中可知,它有三組加工面,而有位置要求,還有兩組孔,也有位置和精度要求。
1、零件左端面,它是毛坯鑄造出來(lái)之后等待加工的第一個(gè)面,此面將作為初基準(zhǔn),表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式,即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。
2、零件頂面,它是以底面為粗基準(zhǔn)而加工的,它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的孔加工,為達(dá)到題目要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式,表面粗糙度為3.2。.最終達(dá)到要求。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式。
由零件要求可知,零件的材料為HT200,考慮到本零件在具體工作的受力情況,我們選擇砂型鑄造,足以滿足要求,又因?yàn)榱慵侵信可a(chǎn),所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
(二) 基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過(guò)程之一?;娴倪x擇正確與否,可以是加工質(zhì)量的到保證,生產(chǎn)效率提高,否則,不但加工工藝過(guò)程漏洞百出,更有甚者,零件的大批量的報(bào)廢,使用無(wú)法進(jìn)行,難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于本撥叉來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的,對(duì)于一般零件而言,應(yīng)以出加工的表面為粗基準(zhǔn),本零件正好符合要求,對(duì)于精基準(zhǔn)而言,主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題,當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算,
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),是應(yīng)該使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到妥善保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定成批生產(chǎn)的情況下,我們盡量集中工序,除此之外我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益,工藝簡(jiǎn)單工序集中,盡量降低成本。
(三) 公藝路線制定
銑?35孔兩端面
鉆,擴(kuò),粗鉸,精鉸?35孔
銑尺寸為35的一端面
銑尺寸為35的另一端面
鉆,擴(kuò),鉸 12的孔
粗銑,精銑槽13
鉆孔,擴(kuò)孔 ?12
鉆孔,攻螺紋孔M8
(四) 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“杠桿”零件的材料為HT200,,生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn),采用砂型鑄造,13級(jí)精度以下。(批量生產(chǎn))
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別對(duì)個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下:
?35孔兩端面
由《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-92及公式(6-16)計(jì)算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值;
——鑄件的最大尺寸;
A ——加工表面最大尺寸;
C ——系數(shù)
e=2mm
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-93的要求。
2. 頂面.35面:
因?yàn)楸砻娲植诙纫蟾?,根?jù)零件圖中可以看出加工余量為 e=3mm
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-93的要求。
3、中間35孔
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,孔精度為IT7—IT8之間,根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》確定尺寸和余量。
4.銑13mm槽
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》查知e=18mm
5、M8螺紋孔
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》查知M4底孔為3.2為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M8底孔φ6.8;
攻絲M8; e= 0.8mm
(五) 確定切削用量及基本工時(shí)
1、工序I 銑?35孔兩端面
a/加工條件:機(jī)床:X62W臥式銑床
刀具:高速鋼圓柱銑刀 GB1106-85
其中d=35mm, L=82mm , l=22mm
b/計(jì)算切削用量:=2.5mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15.53可知:
f=
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知:
vt =0.34m/s nt=1.35r/s vft=1.70m/s
各休整系數(shù)為Kmv=Kmn=Kmf=0.69
Ksv=Ksn=Ksf=0.8
所以有 V==0.19m/s
V==0.75r/s
V==0.94mm/s
由X62W機(jī)床取 nt=0.792r/s=47.5r/min vfc=1.0mm/s
所以實(shí)際切削速度 v==0.20m/s=12m/min
afc.=.
確定主軸轉(zhuǎn)速:l1+l2=17mm l=75mm
n==7r/s=420r/min
切削工時(shí):
2、工序II鉆,擴(kuò)φ35孔
(1) 鉆φ20孔
a/加工條件:機(jī)床:Z525立時(shí)鉆床..
刀具:麻花鉆 其中d=18mm,
.b/計(jì)算切削用量:=18mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53,表15-37可知:
.f=0.36mm/r v=0.35m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速: n==.334r/min
. 按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選取: v=
切入 切出 l=80mm
切削工時(shí): .
(2)擴(kuò)φ34.8孔
a/加工條件:機(jī)床:Z525立時(shí)鉆床..
刀具:擴(kuò)孔鉆 其中d=19.8mm,
.b/計(jì)算切削用量:=1.8mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53,表15-37可知:
.f=0..81mm/r v=0.14m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速: n==.121.5r/min
. 按機(jī)床選取:
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí): .
(3)鉸φ35
4、兩邊分別倒角1X45 t=0.4min
5粗銑 ?12凸端面,凹端面 t=0.5min
6鉆孔,攻螺紋M8深10
(1) 鉆φ6.8孔
a/加工條件:機(jī)床:Z525立時(shí)鉆床..
刀具:麻花鉆 其中d=9mm,
.b/計(jì)算切削用量:=9mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53,表15-37可知:
.f=0.36mm/r v=0.35m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速: n==.334r/min
. 實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切入 切出 l=80mm
切削工時(shí): .
(2)攻絲φ10 2z=1mm
8. 精銑 ?12孔凸端面
1.加工條件:
工件材料:HT200,=200MPa、鑄造
加工要求:粗銑底面
刀具:端面銑刀
機(jī)床:X5032A立式銑床
2. 計(jì)算切削用量及加工工時(shí)
由參考文獻(xiàn)[1]表15-53
f=0.2-0.4mm/z 取f=0.3 mm/z
由參考文獻(xiàn)[1]表15-55
v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/s
n===1.19r/s=71.7r/min
按機(jī)床參數(shù)和文獻(xiàn)[3]表2-12選取n=71 r/min=1.18r/s
實(shí)際切削速度v===0.297m/s
切削深度a=2.5mm(按加工余量分配)
切削工時(shí):
L=120mm L為加工長(zhǎng)度
l1=80mm(刀具直徑)
由文獻(xiàn)[2]表20取銑削入切量和超切量y+△=18mm
t===77s=1.1min
9. 鉆, ?8H7的孔
(1)鉆?7的孔 2z=1.5 tm=0.5min
(2)攻螺紋孔?8的螺紋 tm=0.4min
10. 銑13mm槽
a/加工條件:機(jī)床:x62w臥式銑.床..
刀具:直齒三面刃銑刀 其中d=80mm, z=18
b/計(jì)算切削用量:=8mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53,表15-55可知:
.af=0..20mm/z v=0.3m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速: n==71.6r/min
. 按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選取: v=
.
11.粗銑,精銑?20端面
12鉆孔,擴(kuò)孔 ?8H8
(1) 鉆M8孔φ6.7孔.
a/加工條件:機(jī)床:Z525立時(shí)鉆床..
刀具:麻花鉆 其中d=6.7mm,
.b/計(jì)算切削用量:=6.7mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53,表15-37可知:
.f=0.13mm/r v=0.35m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速: n==.998r/min
. 按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切入,切出 l1.+l2=4mm l=11mm
切削工時(shí): .
(2) 擴(kuò)M8
a/加工條件:機(jī)床:Z525立時(shí)鉆床..
.b/計(jì)算切削用量:=1.3mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53,表15-37可知:
.f=1mm/r v=0.12m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速: n==286r/min
. 按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切入,切出 l1.+l2=4mm l=11mm
切削工時(shí): ...
3 鉆M8孔夾具設(shè)計(jì)
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)加工鉆M8孔,加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外,還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求,最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí),應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知:在對(duì)孔進(jìn)行加工前,底平面進(jìn)行了粗進(jìn)行了加工,兩側(cè)面等為粗定位基準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)夾具,從而保證其尺寸公差要求。
3.3切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆該孔時(shí)選用:鉆床Z3040,刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得:
切削力公式:
式中D=3MM
查表得:
其中:
即:
實(shí)際所需夾緊力:由參考文獻(xiàn)[5]表得:
有:
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有:
式中:為各種因素的安全系數(shù),見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5]表 可得:
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大,為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取,,
查參考文獻(xiàn)[5]1~2~26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算:
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得:
其中:
螺旋夾緊力:
由上述計(jì)算易得:
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有:
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得:
其中:
螺旋夾緊力:
由表得:原動(dòng)力計(jì)算公式
即:
由上述計(jì)算易得:
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大,為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一個(gè)平面和和2個(gè)定位銷定位,要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得:
1 定位誤差:
當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時(shí)
當(dāng)短圓柱銷以固定邊接觸時(shí)
式中為定位孔與定位銷間的最小間隙
通過(guò)分析可得:
因此:當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時(shí)
2 夾緊誤差 :
其中接觸變形位移值:
⑶ 磨損造成的加工誤差:通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差:取
誤差總和:
從以上的分析可見(jiàn),所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套(其結(jié)構(gòu)如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
尺寸表
鉆模板選用固定式鉆模板,用4個(gè)沉頭螺釘和2個(gè)錐銷定位于夾具體上。
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接,而且在零件的加工過(guò)程中,夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng),因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落在夾具體上,切屑積聚過(guò)多將影響工件的可靠的定位和夾緊,因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外,夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等,在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
(1)應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面,如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面,應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?,它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定,鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理,焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
(2)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng),夾具體應(yīng)有足夠的壁厚,剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
(3)應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,而且各表面間的相互位置精度要求高,因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性,應(yīng)做到裝卸工件方便,夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下,應(yīng)盡量能減輕重量,縮小體積,力求簡(jiǎn)單。
(4)應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過(guò)程中,切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?,如不及時(shí)排除,切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度,切屑的拋甩可能纏繞定位元件,也會(huì)破壞定位精度,甚至發(fā)生安全事故。因此,對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況,可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間:對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況,一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
(5)在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí),夾具的重心應(yīng)盡量低,支承面積應(yīng)足夠大,安裝基面應(yīng)有較高的配合精度,保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空,大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸,然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。
3.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述,經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較,選用了手動(dòng)夾緊方式(螺旋夾緊機(jī)構(gòu))。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大,在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外,當(dāng)夾具有制造誤差,工作過(guò)程出現(xiàn)磨損,以及零件尺寸變化時(shí),影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象,選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
本次設(shè)計(jì)從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品,中間經(jīng)過(guò)了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因?yàn)槭谴笈可a(chǎn),工序就分得很散,中間就可省去換刀具和調(diào)試的時(shí)間。在每道工序中都有計(jì)算切削用量和工時(shí)。
在本次設(shè)計(jì)中已無(wú)大的問(wèn)題,基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計(jì)中沒(méi)有能提出多中方案進(jìn)行分析比較,有所不足。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 李 洪.機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M] .北京出版社,2006.1.
[2] 陳宏鈞.實(shí)用金屬切削手冊(cè)[M] .機(jī)械工業(yè)出版社,2005.1.
[3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊(cè)[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社,2002.
[4] 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2000.
[5] 徐鴻本.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] .遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2003.10.
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致謝
在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際我向所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)說(shuō)一聲,謝謝!我想沒(méi)有他們的幫助,畢業(yè)設(shè)計(jì)就會(huì)做得很困難。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。XX老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中也遇到了不少的問(wèn)題,XX老師給了我許多關(guān)懷和幫助,并且隨時(shí)詢問(wèn)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們,也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過(guò)來(lái)指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。
在論文工作中,得到了機(jī)電學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持,在此表示衷心的感謝。
最后,在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之時(shí),我再次感謝對(duì)我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過(guò)老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了!
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