(57)【要約】【課題】パネル状のワークの周囲に設けられた空間が小さくても用いることができるピンクランプ装置を提供する。【解決手段】パネル状のワーク２０９は、これに形成された位置決め孔２１１に位置決めピン２１０が挿入されて、着座面２０８に着座する。クランプアーム２０６の爪部２０７は、着座面２０８から突出する。ロッド２０３は、クランプアーム２０６の軸部２１３に対し略平行に延びる。連結部２０５は、ロッド２０３とクランプアーム２０６とを連結する。回転軸２０４は、着座面２０８に対し固定的に設けられ、軸部２１３とロッド２０３とがなす仮想平面ＡＳに直交し、連結部２０５を仮想平面ＡＳ内で回転自在に支持する。駆動部２０２の駆動により、ロッド２０３はその軸心方向に変位する。【選択図】図１
2011200942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状のワークが着座する着座面と、
前記着座面から突出し、前記ワークに形成された位置決め孔に挿入される位置決めピンと、
前記位置決めピンの内部に揺動自在に配設され前記位置決めピンが挿入された状態の前記ワークを前記着座面との間でクランプする爪部と、前記爪部から前記着座面に対し前記位置決めピンとは反対側まで延びる軸部と、を形成するクランプアームと、
前記軸部と略平行に延びるロッドと、
前記軸部と前記ロッドとを連結する連結部と、
前記着座面に対し固定的に設けられ、前記軸部と前記ロッドとがなす仮想平面に直交し、前記連結部を前記仮想平面内で回転自在に支持する回転軸と、
前記ロッドをその軸心方向に変位させる駆動部と、
を備えるピンクランプ装置。
【請求項２】
前記着座面を形成し、前記回転軸が設けられ、前記軸部の少なくとも一部と前記連結部と前記ロッドとを収納するクランク型のケースを更に備える、
請求項１記載のピンクランプ装置。
【請求項３】
クッション性を有し前記回転軸と前記連結部との間に配設される緩衝材を更に備える、
請求項１又は２記載のピンクランプ装置。
【請求項４】
前記回転軸は、円柱形状をなし、
前記緩衝材は、前記回転軸の外周に装着される円筒部材である、
請求項１ないし３のいずれか一に記載のピンクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル状のワークに形成された位置決め孔に位置決めピンを挿入して着座面に着座させ、この位置決めピンに揺動自在に配設されたクランプアームを動かして着座面との間でワークをクランプするピンクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピンクランプ装置は、自動車の車体組立工程に導入され、パネル状のワークを固定するのに用いられる。ピンクランプ装置は、位置決めピンと、着座面と、クランプアームと、を備える。クランプアームは、位置決めピンの内部に揺動自在に配設され、先端に爪部を有する。そして、パネル状のワークに形成された位置決め孔に位置決めピンが挿入され、クランプアームが動いて着座面に着座したワークを爪部と着座面とでクランプすることで、ワークは固定される。
【０００３】
ピンクランプ装置の一例は、特許文献１に記載の電動アクチュエータである。この電動アクチュエータでは、ロッド８２とジョイント部材１０６とクランプアーム２０とが、この順に下方から上方に向けて並ぶ。ロッド８２の下方部分には、ラック部１２２が形成される。ラック部１２２は、ロッド８２の軸線方向に平面状に延び、ピニオンギア６０と噛み合う。ロッド８２の上方部分は、ジョイント部材１０６を介して、長尺のクランプアーム２０の下方部分に回動自在に連結する。クランプアーム２０の中腹には、上下方向に延びる「く」字型のリンク溝１４６が設けられる。クランプアーム２０の上端からは、幅狭のアーム部１５２が上方に延出する。アーム部１５２は、その周回りをカバー部材１１０で覆われる。アーム部１５２は、このカバー部材１１０の上端から突出していて、その先端に爪部１５４を形成する。爪部１５４の上方には、先端部１６０（位置決めピン）が、カバー部材１１０に対し固定されて位置する。先端部１６０の内部には、爪部１５４が配設される。また、ピンクランプ装置では、リンクピン１４４が、カバー部材１１０に対し水平に固定され、リンク溝１４６に入り込む。この電動アクチュエータでは、駆動部１２が駆動してピニオンギア６０が回転し、ロッド８２が上下に変位する。これに伴い、アーム部１５２は、リンクピン１４４及びリンク溝１４６によって動きを規制されて上下方向に直交する方向に揺動しつつ上下に変位し、爪部１５４をカバー部材１１０の上端面（着座面）に当接させたり離反させたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４７７００号公報（図３、図５、図７、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電動アクチュエータでは、クランプアーム２０に駆動部１２の動力を伝達するために、ラック部１２２とピニオンギア６０とで構成されるラックアンドピニオン構造を採用している。そして、ラック部１２２を形成するロッド８２がクランプアーム２０の下方でその軸心に沿って延びている。このため、電動アクチュエータの高さは、クランプアーム２０とロッド８２とを直列に繋いだ長さ以上になる。したがって、ワークの下方に大きく空間を設けないと、この電動アクチュエータでワークを保持することができない。
【０００６】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、パネル状のワークの周囲に設けられた空間が小さくても用いることができるピンクランプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のピンクランプ装置は、（ｉ）パネル状のワークが着座する着座面と、（ｉｉ）前記着座面から突出し、前記ワークに形成された位置決め孔に挿入される位置決めピンと、（ｉｉｉ）前記位置決めピンの内部に揺動自在に配設され前記位置決めピンが挿入された状態の前記ワークを前記着座面との間でクランプする爪部と、前記爪部から前記着座面に対し前記位置決めピンとは反対側まで延びる軸部と、を形成するクランプアームと、（ｉｖ）前記軸部と略平行に延びるロッドと、（ｖ）前記軸部と前記ロッドとを連結する連結部と、（ｖｉ）前記着座面に対し固定的に設けられ、前記軸部と前記ロッドとがなす仮想平面に直交し、前記連結部を前記仮想平面内で回転自在に支持する回転軸と、（ｖｉｉ）前記ロッドをその軸心方向に変位させる駆動部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ピンクランプ装置において位置決めピンから延びる部分の長さが短くなり、ワークの周囲にこの軸部の長さ程度の空間を確保できれば、ピンクランプ装置によりパネル状のワークをクランプすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ピンクランプ装置の正面断面図である。
【図２】ピンクランプ装置の右断面図である。
【図３】ピンクランプ装置の平面図である。
【図４】シーソー部材の平面断面図である。
【図５】シーソー部材の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の一形態を、図１ないし図５に基づいて説明する。図１は、ピンクランプ装置２０１の正面断面図である。図２は、ピンクランプ装置２０１の右断面図である。図３は、ピンクランプ装置２０１の平面図である。
【００１１】
まず、ピンクランプ装置２０１の概要について説明する。ピンクランプ装置２０１は、ワーク２０９をクランプする装置である。このピンクランプ装置２０１では、駆動部２０２の駆動力を受けてロッド２０３が上下方向に変位し、回転軸２０４を中心に回転自在の連結部２０５がこのロッド２０３の上下方向の変位をクランプアーム２０６に伝え、クランプアーム２０６の上端部分に形成された爪部２０７と着座面２０８とでパネル状のワーク２０９（図１参照）をクランプする。爪部２０７は、位置決めピン２１０の内部に揺動自在に配設される。そして、ワーク２０９に形成された位置決め孔２１１に位置決めピン２１０が挿入され、このワーク２０９を着座面２０８に着座させた状態で駆動部２０２の駆動がなされてクランプアーム２０６が動き、爪部２０７と着座面２０８とでワーク２０９がクランプされる。
【００１２】
ピンクランプ装置２０１は、クランク型のケース２１２を有する。このケース２１２は、第１ケース２２６、第２ケース２３３、第３ケース２３５及びカバー部材２３５ａ（いずれも後述）が連結して構成され、その全体がクランク形状をなしている。ケース２１２の上端には、着座面２０８が形成される。また、クランプアーム２０６は、前述した爪部２０７と、この爪部２０７から着座面２０８よりも下方に延びる軸部２１３と、を形成する。ケース２１２は、軸部２１３の少なくとも一部と連結部２０５とロッド２０３とを収納する。換言すれば、軸部２１３は、ケース２１２の上端から上方に突出する。
【００１３】
駆動部２０２について説明する。駆動部２０２は、モータ２１５を有する。モータ２１５には、正逆両方に駆動するステッピングモータが採用される。モータ２１５の下面からは、駆動軸２１６が下方に突出する。モータ２１５に通電がなされると、駆動軸２１６はその軸回り方向に回転する。また、モータ２１５の上部にはその回転駆動を規制する電磁ブレーキ部２１７を備える。電磁ブレーキ部２１７は、駆動軸２１６の回転をロックする。モータ２１５も電磁ブレーキ部２１７も、外部制御装置（図示せず）に電気的に接続している。外部制御装置は、モータ２１５や電磁ブレーキ部２１７に対して制御信号を送り、これらを駆動させたり停止させたりする。
【００１４】
駆動軸２１６の軸回りには、駆動ギアケース２１８に収納された駆動ギア（図示せず）が装着される。この駆動ギアの回転は、伝達ギアケース２１９に収納されたタイミングベルト及びタイミングプーリ（いずれも図示せず）に伝わる。
【００１５】
モータ２１５と電磁ブレーキ部２１７とは、上下方向に長い第１ハウジング２２２に収納される。また、駆動ギアケース２１８と伝達ギアケース２１９とは、水平方向に長い第２ハウジング２２３に収納される。第２ハウジング２２３は、第１ハウジング２２２の下面に接続し、図１における紙面の奥側（図２における右側）に延出する。
【００１６】
次に、ロッド２０３について説明する。ロッド２０３は、上下に延びる断面略円形状の長尺の部材である。ロッド２０３は、その周回りを第３ハウジング２２４に覆われる。この第３ハウジング２２４は、上下方向に長い断面略矩形の筒状をなし、第１ハウジング２２２と横並びして第２ハウジング２２３の上面から延出する。第３ハウジング２２４の上端部分は、径小部２２５となっている。この径小部２２５の内周面には、ロッド２０３の外周が摺動自在に接触する。また、ロッド２０３の上端部分は、径小部２２５から上方に突出する。そして、第３ハウジング２２４の上方には、この径小部２２５を内側に位置付け、さらにロッド２０３の上端部分を取り囲む断面略矩形の筒状の第１ケース２２６が取り付けられる。第１ケース２２６における図１の右側の側面には、平面状の取付部材２２６ａが取り付けられる。取付部材２２６ａは、駆動部２０２よりも下方に延び、台車装置（図示せず）や工場の壁面、工場の床面、治具上等に取り付けられる。また、第１ケース２２６の側面には、オートスイッチ２２６ｂが配置されている。オートスイッチ２２６ｂは、ロッド２０３の変位に応じた電気信号を、前述の外部制御装置に制御指示を出す工程制御盤（図示せず）に出力する。
【００１７】
ロッド２０３の下端部には、第３ハウジング２２４に収納される動力変換機構２２７ａを介してプーリ軸２２７が取り付けられる。プーリ軸２２７は、ロッド２０３の軸線方向に延び、第３ハウジング２２４から下方に延出して第２ハウジング２２３に入り込み、伝達ギアケース２１９の内部に挿入される。このプーリ軸２２７の外周には、前述したタイミングプーリが取り付けられている。また、第２ハウジング２２３の上面には軸受リング２２８が嵌め込まれる。軸受リング２２８の内周面には、プーリ軸２２７がその周回り方向に摺動自在に嵌合する。そして、タイミングベルト等により伝達されるモータ２１５の駆動力を受けてプーリ軸２２７はその軸回り方向に回転し、動力変換機構２２７ａがこの回転力を変換してロッド２０３に伝えて、これによってロッド２０３は、その軸心方向に変位する。
【００１８】
次に、連結部２０５について説明する。連結部２０５は、ジョイント部材２２９とシーソー部材２３１とを含む。ジョイント部材２２９は、シーソー部材２３１とロッド２０３とを連結する。ジョイント部材２２９の下端部は、ロッド２０３の上端部分に連結する。ここで、第１連結ピン２３０は、ジョイント部材２２９とロッド２０３とを、ロッド２０３の軸芯方向と直交する方向に貫通してこれらを互いに回動自在に連結する。また、第２連結ピン２３２は、ジョイント部材２２９とシーソー部材２３１とを、第１連結ピン２３０と平行な方向に貫通してこれらを互いに回動自在に連結する。
【００１９】
シーソー部材２３１は、ジョイント部材２２９から図１における左側（図２における紙面の奥側）に延びる長尺の部材である。シーソー部材２３１は、横長の第２ケース２３３に覆われる。この第２ケース２３３は、断面略矩形の筒状をなし、第１ケース２２６において取付部材２２６ａとは反対側の側面の上端部から上方に延びる。そして、シーソー部材２３１の一方の端部には、前述したように、ジョイント部材２２９が連結する。また、シーソー部材２３１の他方の端部には、クランプアーム２０６の軸部２１３の下端部が連結する。ここで、第３連結ピン２３４は、軸部２１３とシーソー部材２３１とを、第１連結ピン２３０と平行な方向に貫通してこれらを互いに回動自在に連結する。シーソー部材２３１の中腹には、回転軸２０４が貫通する。回転軸２０４は、第２ケース２３３の内側面に取り付けられ、図１において紙面に直交する方向（図２における左右方向）に延びる。シーソー部材２３１は、回転軸２０４に対し摺動自在に接触する。この点については、図４及び図５に基づいて後述する。
【００２０】
次に、クランプアーム２０６、位置決めピン２１０及び着座面２０８について説明する。クランプアーム２０６は、爪部２０７と、この爪部２０７から下方に延びる軸部２１３と、を形成する。軸部２１３は、ロッド２０３に対し略平行に延びる。軸部２１３の下端部には、前述したように、シーソー部材２３１が連結する。軸部２１３の外周は、第３ケース２３５に覆われる。第３ケース２３５は、円筒形状をなし、第２ケース２３３の上面から上方に延びる。第３ケース２３５の上端は、円環状をなすカバー部材２３５ａに閉じられる。カバー部材２３５ａの上面は、着座面２０８となる。カバー部材２３５ａの中央には、円形のアーム孔２３５ｂが開口する。軸部２１３は、このアーム孔２３５ｂ内を通って上方に突出し、爪部２０７をカバー部材２３５ａよりも上方に位置付ける。爪部２０７は、クランプアーム２０６の軸心方向と略直交方向に突出し、着座面２０８に平行に延びる。そして、爪部２０７は、クランプアーム２０６の動きに応じて揺動しながら上下に移動し、位置決めピン２１０に収納されたりこの位置決めピン２１０から突出したりする。
【００２１】
軸部２１３の中腹には、リンク溝２３６が設けられる。リンク溝２３６は、上下方向に「く」字型に延びる。リンク溝２３６には、リンクピン２３７が水平に貫通する。リンクピン２３７は、第３ケース２３５の内側面に固定される。
【００２２】
位置決めピン２１０は、アーム孔２３５ｂに装着され、着座面２０８よりも上方に突出する。位置決めピン２１０の上端部には、湾曲面２３８が形成される。そして、位置決めピン２１０は、ワーク２０９に形成された位置決め孔２１１に湾曲面２３８を当接させ、ワーク２０９を着座面２０８に着座させる。
【００２３】
ところで、ロッド２０３、ジョイント部材２２９、シーソー部材２３１及びクランプアーム２０６は、いずれも、これらに直交する連結ピン（第１連結ピン２３０、第２連結ピン２３２、第３連結ピン２３４）によって回転自在に連結される。このため、ロッド２０３、ジョイント部材２２９、シーソー部材２３１及びクランプアーム２０６は、これらの部材がなす仮想平面ＡＳ（図２〜図４参照）で回転自在となる。
【００２４】
図４は、シーソー部材２３１の平面断面図である。図５は、シーソー部材２３１の分解斜視図である。シーソー部材２３１は、連結部２０５の一部である。シーソー部材２３１は、側面視で横長の菱形状に見える板状の長尺部材である。ジョイント部材２２９に連結するシーソー部材２３１の第１端部２３１ａは先細りしている。また、ジョイント部材２２９の上端部分には、上方に開く凹字溝が形成され、ここにシーソー部材２３１の第１端部２３１ａが入り込む。また、クランプアーム２０６に連結する第２端部２３１ｂには、その端部側に開く凹字溝が形成される。また、クランプアーム２０６の下端部分は先細りしていて、これがシーソー部材２３１の第２端部２３１ｂの凹字溝に入り込む。
【００２５】
シーソー部材２３１には、第２連結ピン２３２や第３連結ピン２３４と平行に挿通孔２３９が開口する。この挿通孔２３９は、シーソー部材２３１の長さ方向の中央で第１端部２３１ａ側と第２端部２３１ｂ側との重量バランスを等しくする場合を含め、第３連結ピン２３４から第２連結ピン２３２までの距離を１：Ｎ（但、Ｎ≧１）に内分する箇所に設けられる。これにより、爪部２０７によるワーク２０９のクランプ力を弱めることなく、シーソー部材２３１でのモーメント比に対応させて駆動部２０２の駆動力を低減させることができる。なお、図１ないし図５では、上記のＮの値を１として、第３連結ピン２３４から第２連結ピン２３２までの距離を１：１に内分する箇所に挿通孔２３９を設けた場合を示している。
【００２６】
回転軸２０４は、金属素材で形成された断面真円形状のシャフトである。回転軸２０４の外周には、円筒状の軸受リング２４０が装着される。軸受リング２４０は、回転軸２０４に対して摺動自在となっている。軸受リング２２８の一例は、無給油ブッシュである。そして、軸受リング２２８の外周には、クッション性を有する円筒状の緩衝材２４１が装着される。緩衝材２４１は、例えば、ウレタン素材、より好ましくは、ブルコラン（登録商標）によって形成される。緩衝材２４１の外径は、挿通孔２３９に一致する。そして、挿通孔２３９には、緩衝材２４１及び軸受リング２４０が装着された回転軸２０４が、図４に示すように嵌合する。このようにして、緩衝材２４１は、回転軸２０４と連結部２０５のシーソー部材２３１との間に配設される。
【００２７】
図１を参照する。上記のように構成されるピンクランプ装置２０１を用いてパネル状のワーク２０９をクランプする場合、まず、位置決めピン２１０が、ワーク２０９に形成された位置決め孔２１１に挿入される。このとき、位置決めピン２１０に形成された湾曲面２３８はワーク２０９に接触し、位置決めピン２１０はスムーズに位置決め孔２１１に入り込み、ワーク２０９が着座面２０８に着座する。
【００２８】
続いて、モータ２１５は、外部制御装置からの制御信号を受けて駆動し、駆動軸２１６を回転させる。駆動軸２１６の回転力は、伝達ギアケース２１９内のタイミングベルトやタイミングプーリ（図示せず）、プーリ軸２２７、動力変換機構２２７ａを介してロッド２０３に伝わる。これにより、ロッド２０３が上方にスライド移動し、ジョイント部材２２９も上方に移動する。シーソー部材２３１の第１端部２３１ａはジョイント部材２２９に連結していて、このために、シーソー部材２３１は、回転軸２０４を中心に矢印Ｒ１の向きに回転する。そして、シーソー部材２３１の第２端部２３１ｂはクランプアーム２０６の軸部２１３に連結していて、このために、クランプアーム２０６は下方に移動する。このとき、リンク溝２３６及びリンクピン２３７は、クランプアーム２０６の水平方向の動きを規制する。このため、爪部２０７は、水平方向に揺動しながら下方に移動して位置決めピン２１０から水平方向に突出し、着座面２０８とともにワーク２０９を挟み込む。図１には、ワーク２０９が、爪部２０７と着座面２０８とによってクランプされる様子が示されている。
【００２９】
モータ２１５は、外部制御装置からの制御信号を受けて駆動し、駆動軸２１６をクランプ時とは逆の方向に回転させる。これにより、ロッド２０３が下方にスライド移動し、シーソー部材２３１は矢印Ｒ１とは逆の方向に回転し、爪部２０７がワーク２０９から離反して位置決めピン２１０内に移動する。
【００３０】
オートスイッチ２２６ｂは、ロッド２０３の位置をセンシングして、この位置に応じた電気信号を工程制御盤に出力する。工程制御盤は、この電気信号と、この工程制御盤よりも上位の制御システム（図示せず）からの生産指示とに基づいて、外部制御装置を制御する。
【００３１】
このように、本実施の形態のピンクランプ装置２０１は、位置決めピン２１０を駆動するための駆動源（モータ２１５）及び駆動機構（ピニオンギア２２１、ラック部２２７を形成するロッド２０３等）をクランプアーム２０６の下方に備えていなくても、パネル状のワーク２０９をクランプする。このため、ピンクランプ装置２０１において位置決めピン２１０から延びる部分の長さが短くなり、ワーク２０９の周囲にクランプアーム２０６の軸部２１３の長さ程度の空間を確保できれば、このピンクランプ装置２０１によってパネル状のワーク２０９をクランプすることができる。これにより、例えば、ワーク２０９に対するスポット溶接の打点箇所を増やすことができる。
【００３２】
そして、連結部２０５（挿通孔２３９）を、第３連結ピン２３４から第２連結ピン２３２までの距離を１：Ｎ（但、Ｎ≧１）に内分する箇所に設けた場合、このモーメント比に対応させて駆動部２０２の駆動力を低減させても、爪部２０７は十分な力をもってワーク２０９をクランプする。従って、駆動部２０２での使用電力が低減し、二酸化炭素の排出量は削減され、環境問題に対する貢献がなされる。
【００３３】
ところで、ピンクランプ装置では、爪部が、ワークをクランプする際に破損したり、亀裂が入ったりすることが知られている。この要因の一つとして、ワークをクランプする際に爪部に加わる力が大きいことが考えられる。本実施の形態のピンクランプ装置２０１でも、ワーク２０９をクランプする際、駆動部２０２の駆動によって爪部２０７が動き、爪部２０７がワーク２０９を着座面２０８に押し付ける。この点、本実施の形態のピンクランプ装置２０１では、制御回路が、爪部２０７がワーク２０９を押し付けることによるモータ２１５での過負荷を検知すると、電磁ブレーキ部２１７を制御してモータ２１５に対する給電を抑える。これにより、爪部２０７に加わる力が抑えられ、爪部２０７の破損の頻度が低減する。
【００３４】
さらに、本実施の形態のピンクランプ装置２０１では、クランプアーム２０６とロッド２０３とは、連結部２０５（ジョイント部材２２９、シーソー部材２３１）を介して連結され、その全体が概ねクランク形状をなしている。そして、ピンクランプ装置２０１では、ロッド２０３のスライド運動のみならず、ロッド２０３とシーソー部材２３１とに動きを規制されたジョイント部材２２９の仮想平面ＡＳ内での運動、シーソー部材２３１の仮想平面ＡＳ内での回転運動など、複数の部品の多様で複雑な動きが一斉に生じる。このため、爪部２０７の動きも複雑になり、爪部２０７がワーク２０９を着座面２０８に押し付ける際に爪部２０７に加わる力も複雑になる。この点、本実施の形態のピンクランプ装置２０１では、回転軸２０４がケース２１２（第２ケース２３３）に固定され、この回転軸２０４とシーソー部材２３１との間に、クッション性を有する緩衝材２４１が配設される。これにより、シーソー部材２３１に加わる力のうちシーソー部材２３１を回転軸２０４の軸回り方向に回転させる回転力以外の力の少なくとも一部は、緩衝材２４１に吸収される。その結果、爪部２０７にはワーク２０９をクランプするのに十分な力が作用し、それ以外の力が低減され、爪部２０７の破損の頻度が低減する。
【符号の説明】
【００３５】
２０１  ピンクランプ装置
２０２  駆動部
２０３  ロッド
２０４  回転軸
２０５  連結部
２０６  クランプアーム
２０７  爪部
２０８  着座面
２０９  ワーク
２１０  位置決めピン
２１１  位置決め孔
２１２  ケース
２１３  軸部
２４１  緩衝材
ＡＳ  仮想平面
【図１】
2011200942.tif 000003
【図２】
2011200942.tif 000004
【図３】
2011200942.tif 000005
【図４】
2011200942.tif 000006
【図５】
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