(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュラーボーリングシステムのシャンク側になる末端側に配置される工具シャンク側部材と、
モジュラーボーリングシステムのヘッド側になる先端側に配置されて前記工具シャンク側部材の先端接続部に着脱可能に接続されるヘッド側部材と、
前記先端接続部に配置され、前記工具シャンク側部材の内部に形成されるシャンク側通路と、前記ヘッド側部材の内部に形成されるヘッド側通路を、隙間なく接続する通路接続部材と、
前記先端接続部に形成される雌ネジ孔に螺合するサイドロックボルトとを備え、
前記サイドロックボルトがねじ込まれて前記ヘッド側部材に形成される窪みに進入して、前記先端接続部に前記ヘッド側部材が接続され、
前記窪みは前記ヘッド側通路と接続し、
前記通路接続部材は、パイプ状であり、前記窪みよりも末端側で前記シャンク側通路に差し込まれ、前記窪みよりも先端側まで前記ヘッド側通路に差し込まれる、モジュラーボーリングシステム。
【請求項２】
前記通路接続部材は、前記シャンク側通路と前記通路接続部材の隙間を封止する末端側シール材、および／または、前記ヘッド側通路と前記通路接続部材の隙間を封止する先端側シール材を有する、請求項１に記載のモジュラーボーリングシステム。
【請求項３】
前記ヘッド側部材は、前記工具シャンク側部材の前記先端接続部に着脱可能に接続され
る中継アダプタと、前記中継アダプタの先端に着脱可能に接続されるヘッド部材とを含み
、
前記ヘッド側通路は、前記中継アダプタを貫通して延びる中継通路を含み、
前記通路接続部材は、前記中継通路を貫通し、末端部で前記シャンク側通路と接続し、
先端部で前記ヘッド部材の内部に形成される前記ヘッド側通路と接続する、請求項１または２に記載のモジュラーボーリングシステム。
【請求項４】
前記シャンク側通路および前記ヘッド側通路の断面積のうち最大断面積および最小断面
積を対比して、前記最大断面積が前記最小断面積の１倍以上９倍以内の範囲に含まれる、請求項１〜３のいずれかに記載のモジュラーボーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸先端に装着され、ワークを穿孔する切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーリングバーやボーリングヘッドを工具シャンクに継ぎ足して全長を長くすることができる深穴加工用切削工具として、特開２００４−１６０６２５号公報（特許文献１）に記載の技術が知られている。特許文献１の切削工具は、ガンドリルシステムに適用される切削工具であって、末端領域に配置される工具シャンクと、先端側の切削ヘッドがねじ嵌合するとともに、工具シャンクに設けられるクーラント供給通路と切削ヘッドに設けられるクーラント供給通路が連通するというものである。工具シャンクの先端に切削ヘッドを接続することで、深穴加工用切削工具は長くなり、ワークに深穴を切削形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６０６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年、切削効率の向上を目的として、クーラント供給通路を流れるクーラントの高圧化が進んでいる。具体的にはクーラント圧力は、従来２ＭＰａが主流であったが、近年７ＭＰａの高圧クーラントを深穴加工用切削工具に供給可能な主軸がある。
【０００５】
高圧クーラントを供給する新式の主軸に、従来の深穴加工用切削工具を装着して、主軸から深穴加工用切削工具に高圧クーラントを供給する場合にあっては、工具シャンクと切削ヘッドの接続箇所からクーラントが漏出してしまうという問題が生じる。そうすると充分な流量のクーラントを切削ヘッドから噴出できず、加工精度が悪くなる。
【０００６】
特に、工具シャンクの先端に中継アダプタを接続し、中継アダプタの先端に切削ヘッドをさらに接続して、深穴加工用切削工具を一層長くする場合、接続箇所が増えるので、高圧クーラントの漏出という問題が顕著になる。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑み、高圧クーラントが切削工具内部のクーラント通路を流れても、クーラントが切削工具の接続箇所から漏れない改良技術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】
【０００８】
この目的のため本発明によるモジュラーボーリングシステムは、モジュラーボーリングシステムのシャンク側になる末端側に配置される工具シャンク側部材と、モジュラーボーリングシステムのヘッド側になる先端側に配置されて工具シャンク側部材の先端接続部に着脱可能に接続されるヘッド側部材と、先端接続部に配置される部材であって工具シャンク側部材の内部に形成されるシャンク側通路と隙間なく接続するとともにヘッド側部材の内部に形成されるヘッド側通路と隙間なく接続する通路接続部材と、先端接続部に形成される雌ネジ孔に螺合するサイドロックボルトとを備える。サイドロックボルトがねじ込まれてヘッド側部材に形成される窪みに進入して、先端接続部にヘッド側部材が接続される。窪みはヘッド側通路と接続する。通路接続部材は、パイプ状であり、窪みよりも末端側でシャンク側通路に差し込まれ、窪みよりも先端側までヘッド側通路に差し込まれる。
【０００９】
かかる本発明によれば、末端側のシャンク側通路と先端側のヘッド側通路が通路接続部材によって液密に接続される。したがって高圧のクーラントを工具シャンク側部材からヘッド側部材に流しても、工具シャンク側部材とヘッド側部材の接続箇所でクーラントが漏出しない。シャンク側通路とヘッド側通路を隙間なく接続するため、通路接続部材は、シャンク側通路およびヘッド側通路の少なくとも一方と密着する１または複数のシール部材を有するとよい。なお工具シャンク側部材は、工具シャンクまたは中継アダプタを含む。またヘッド側部材は、ボーリングヘッドまたは中継アダプタを含む。本発明は、工具シャンクの先端接続部にボーリングヘッドを接続する形態に適用可能である他、工具シャンクの先端接続部に中継アダプタを接続する形態に適用可能であり、中継アダプタの先端接続部にボーリングヘッドを接続する形態に適用可能である。
【００１０】
本発明の一局面として通路接続部材は、シャンク側通路と通路接続部材の隙間を封止する末端側シール材、および／または、ヘッド側通路と通路接続部材の隙間を封止する先端側シール材を有する。これらシール材の数は１または複数である。好ましくは末端側シール材が１以上、かつ、先端側シール材が１以上である。末端側シール材および先端側シール材は例えば弾性体からなるシール材である。
【００１１】
工具シャンク側部材は工具シャンク単体でもよいし、あるいは工具シャンクの先端接続部に１または複数の中継アダプタを接続した複数体であってもよい。ヘッド側部材は、ボーリングヘッド単体でもよいし、あるいはボーリングヘッドの末端接続部に１または複数の中継アダプタを接続した複数体であってもよい。本発明の一局面としてヘッド側部材は、工具シャンク側部材の先端接続部に着脱可能に接続される中継アダプタと、前記中継アダプタの先端に着脱可能に接続されるヘッド部材とを含み、ヘッド側部材のヘッド側通路は中継アダプタを貫通して延びる中継通路を含み、通路接続部材は、中継通路を貫通し末端部でシャンク側通路と接続し先端部でヘッド部材の内部に形成されるヘッド側通路と接続する。かかる局面によれば、工具シャンク側部材と中継アダプタの接続箇所からクーラントが漏出することを防止できるだけでなく、中継アダプタとヘッド部材の接続箇所からクーラントが漏出することを防止できる。また通路接続部材は、１または複数の中継アダプタを貫通する。ヘッド部材は、ボーリングヘッド単体でもよいし、あるいはボーリングヘッドの末端接続部に１または複数の中継アダプタを接続した複数体であってもよい。
【００１２】
シャンク側通路およびヘッド側通路は、一連のクーラント通路を構成する。クーラント通路の断面積は長手方向一箇所と他の箇所で異なるものであってもよいが本発明の好ましい局面として、シャンク側通路およびヘッド側通路の断面積のうち最大断面積および最小断面積を対比して、最大断面積が最小断面積の１倍以上９倍以内の範囲に含まれる。これによりクーラント通路の断面積の差をなるべく小さくして、高圧のクーラントをヘッド側通路の先端に到達させることができる。なお最大断面積が最小断面積の１倍とは、シャンク側通路およびヘッド側通路が均一な断面積を有することをいう。これにより、クーラントの液圧損失を少なくすることができる。最大断面積が最小断面積の９倍とは、丸孔の通路において半径比３倍のことをいう。より好ましくは、通路接続部材の断面積をシャンク側通路および／またはヘッド側通路の断面積に近づけるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、高圧クーラントがモジュラーボーリングシステムの接続箇所から漏出せず、充分な流量のクーラントを切削箇所に噴射供給させて、加工精度が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体図である。
【図２】工具シャンクとボーリングヘッドとの接続箇所を取り出して示す拡大縦断面図である。
【図３】図２の接続箇所に関連して、工具シャンクとボーリングヘッドを分離した状態を示す分解図である。
【図４】同実施形態に使用される通路接続部材を取り出して示す側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になるモジュラーボーリングシステムを示す全体図であって、紙面上半分が縦断面を、紙面下半分が側面をそれぞれ表す。モジュラーボーリングシステム１０は、工具シャンク１１と、ボーリングヘッド２１と、通路接続部材３１とを備え、軸線Ｏに沿って延びる。以下の説明において、軸線Ｏ方向一方を末端といい、軸線Ｏ方向他方を先端という。
【００１６】
工具シャンク１１は、工具シャンク１１末端に形成されるシャンク部１２と、工具シャンク１１先端に形成される先端接続部１３を有する。シャンク部１２は、所定規格の寸法および形状であり、図示しない工作機械の主軸に着脱可能に装着される。先端接続部１３は、平坦な環状平坦面１４と、環状平坦面１４の中心に形成される凹部１５とを有し、ボーリングヘッド２１の末端接続部２３が着脱可能に装着される。凹部１５を区画する円筒部１６の周方向所定箇所には、円筒部１６の半径方向に延びて円筒部１６を貫通する雌ねじ孔１７が形成される。雌ねじ孔１７にはサイドロックボルト１８が螺合する。
【００１７】
工具シャンク１１の中央領域は長尺にされる。これによりモジュラーボーリングシステム１０は長くなり、ワーク（図略）に深穴を穿孔することができる。工具シャンク１１の内部には、末端のシャンク部１２から先端の先端接続部１３まで延びるシャンク側通路１９が設けられる。
【００１８】
シャンク側通路１９の末端は、シャンク部１２に形成される大径の末端中心孔１２ｈの底面と接続する。シャンク側通路１９の先端は、先端接続部１３の凹部１５の底面と接続する。シャンク側通路１９の内径は末端から先端まで均一（つまり断面積均一）にされる。
【００１９】
ボーリングヘッド２１は、ヘッド本体２２と、カートリッジ本体２６と、調整機構２７と、切刃チップ２９を有する。ヘッド本体２２の末端には、末端接続部２３が設けられる。ヘッド本体２２の先端部にはカートリッジ本体２６および調整機構２７が設けられる。
【００２０】
カートリッジ本体２６は、軸線Ｏと交差する姿勢で変位可能に保持される。調整機構２７はカートリッジ本体２６の一方の端部に設けられ、カートリッジ本体２６を軸線Ｏ直角方向に変位させる。調整機構２７の調整ダイヤル２８を任意のダイヤル目盛だけ回動させることにより、カートリッジ本体２６は、ダイヤル目盛に対応する変位量で進退動する。カートリッジ本体２６の他方の端部には切刃チップ２９が取り付けられる。切刃チップ２９はヘッド本体２２よりも外径側に突出する。軸線Ｏを中心としてモジュラーボーリングシステム１０が回転することによって、切刃チップ２９はワーク（図略）を切削して穿孔する。調整ダイヤル２８を一方へ回転させると、切刃チップ２９が外径側へ変位し、深穴の穴径を大きくすることができる。反対に調整ダイヤル２８を他方へ回転させると、切刃チップ２９が内径側へ変位し、深穴の穴径を小さくすることができる。
【００２１】
末端接続部２３は、工具シャンク１１の先端接続部１３に着脱可能に連結される。末端接続部２３は、環状平坦面２３ｔと、環状平坦面２３ｔの中心から突出する凸部２５を有する。凸部２５は円柱形状であり、周方向所定箇所に窪み２５ｈが形成される。凸部２５が先端接続部１３の凹部１５に差し込まれ、環状平坦面２３ｔが環状平坦面１４に面接触した状態で、窪み２５ｈは先端接続部１３の雌ねじ孔１７と連通する。雌ねじ孔１７にサイドロックボルト１８がねじ込まれると、サイドロックボルト１８の先端部が窪み２５ｈに進入する。サイドロックボルト１８の先端部はテーパ形状にされ、窪み２５ｈはテーパ穴に形成されることから、サイドロックボルト１８の先端部は窪み２５ｈのテーパ穴内径面に密嵌合し、くさびの作用で凸部２５を凹部１５内に引き込んで、環状平坦面２３ｔを環状平坦面１４に強力に押し付ける。これにより末端接続部２３は先端接続部１３に強固に接続される。
【００２２】
反対にサイドロックボルト１８が緩められると、サイドロックボルト１８の先端部が窪み２５ｈから退出し、末端接続部２３は先端接続部１３から分離される。なお本実施形態の窪み２５ｈは、凸部２５の半径方向に延び、ヘッド側通路２４と接続する。
【００２３】
ボーリングヘッド２１には、ヘッド側通路２４がさらに設けられる。ヘッド側通路２４は、軸線Ｏ方向に延びる丸孔であり、末端領域２４ｖの断面積が先端領域２４ｔの断面積よりも大きくされる。また末端領域２４ｖの断面積は、シャンク側通路１９よりも小径である。ヘッド側通路２４は先端側で先端通路２４ｓと接続する。先端通路２４ｓは、軸線Ｏ方向位置に関しカートリッジ本体２６と重なるよう設けられ、ヘッド側通路２４の先端領域よりもさらに小径（断面積小）に形成された丸孔であり、軸線Ｏに対して傾斜して延び、切刃チップ２９へ指向する。シャンク側通路１９と、ヘッド側通路２４と、先端通路２４ｓは、この順序で連続して延び、クーラント通路を構成する。図１左に矢で示すように主軸から末端中心孔１２ｈにクーラントが供給され、クーラントはこのクーラント通路を流れ、先端通路２４ｓからワークへ噴出する。
【００２４】
本実施形態のシャンク側通路１９およびヘッド側通路２４は、軸線Ｏと重なって真っ直ぐに延び、先端へ向かうほど断面積が小さくなる。断面積が小さいほど流速が速くなり、先端通路２４ｓから切削箇所へ向けてクーラントを勢いよく噴射させることができる。
【００２５】
図２は、工具シャンク１１とボーリングヘッド２１との接続箇所を取り出して示す拡大縦断面図である。図３は、接続箇所に関連して工具シャンク１１とボーリングヘッド２１を分離した状態を示す拡大図である。通路接続部材３１は、工具シャンク１１とボーリングヘッド２１の間に介在し、通路接続部材３１の末端部３２がシャンク側通路１９の先端部と接続するとともに通路接続部材３１の先端部３３がヘッド側通路２４の末端部と接続する。
【００２６】
図４は本実施形態の通路接続部材３１を取り出して示す側面図である。通路接続部材３１は円形断面のパイプであり、通路接続部材３１の末端部３２の外周には、末端側シール材３４，３４が設けられる。通路接続部材３１の先端部３３の外周には、先端側シール材３５が設けられる。通路接続部材３１は金属製あるいはプラスチック製である。シール材３４，３５は例えばゴム製のＯリングであり、通路接続部材３１の外周に形成される環状溝に嵌合する。
【００２７】
通路接続部材３１の中央部外周には段差３６，３７が形成される。段差３６，３７は、先端側へ指向し、軸方向に間隔を空けて配置される。段差３６は例えば環状平坦面である。段差３７は例えばテーパ面である。これにより通路接続部材３１の末端領域３８の外径は、先端領域３９の外径よりも大きくされる。さらに図２に表される通路接続部材３１も参照して、末端領域３８の内径面３２ｎの内径も、先端領域３９の内径面３３ｎの内径よりも大きくされる。図示しない変形例として、段差３６，３７のいずれか一方のみを通路接続部材３１の中央部外周に設けてもよい。
【００２８】
ここで附言すると、図２に示すように内径面３２ｎの内径は、ヘッド側通路２４の内径よりも大きい。通路接続部材３１の肉厚は、末端領域３８と先端領域３９で異なる。具体的には、末端領域３８の肉厚が先端領域３９の肉厚よりも大きくされる。これにより、末端領域３８の内径面３２ｎの内径を先端領域３９の内径面３３ｎに近づけることができる。
【００２９】
本実施形態では、末端部３２がシャンク側通路１９に差し込まれ、各末端側シール材３４がシャンク側通路１９の内周面に全周で接触する。また先端部３３がヘッド側通路２４に差し込まれ、シール材３５がヘッド側通路２４の内周面に全周で接触する。段差３６よりも先端側かつ小径の段差３７は、ヘッド側通路２４の内径よりも大径である。このため段差３７は凸部２５の末端面２５ｔに当接し、通路接続部材３１の前進位置が規制される。
【００３０】
ところで本実施形態のモジュラーボーリングシステム１０は、末端側に配置される工具シャンク１１と、先端側に配置されて工具シャンク１１の先端接続部１３に接続されるボーリングヘッド２１と、先端接続部１３に配置されて工具シャンク１１の内部に形成されるシャンク側通路１９と隙間なく接続するとともにボーリングヘッド２１の内部に形成されるヘッド側通路２４と隙間なく接続する通路接続部材３１とを備える。通路接続部材３１により、末端側のシャンク側通路１９と先端側のヘッド側通路２４が液密に接続される。したがって高圧のクーラントを主軸から工具シャンク１１のシャンク部１２に供給する場合において、クーラントがシャンク側通路１９とヘッド側通路２４を流れても、先端接続部１３と末端接続部２３の接続箇所でクーラントが漏出しない。
【００３１】
通路接続部材３１を設けることなく先端接続部１３と末端接続部２３を接続する場合につき対比説明すると、高圧のクーラントは、雌ねじ孔１７とサイドロックボルト１８のネジ隙間と、環状平坦面１４，２３ｔ間の微小隙間から、モジュラーボーリングシステム１０の外部へ漏出する。
【００３２】
本実施形態の通路接続部材３１は、パイプ部材であり、シャンク側通路１９と通路接続部材３１の隙間を封止する末端側シール材３４と、ヘッド側通路２４と通路接続部材３１の隙間を封止する先端側シール材３５を有する。これによりシャンク側通路１９とヘッド側通路２４は隙間なく接続される。
【００３３】
本実施形態のシャンク側通路１９およびヘッド側通路２４は、長手方向一箇所と他の箇所で断面積が異なる。具体的には、シャンク側通路１９の断面が最大断面積であり、ヘッド側通路２４の先端領域２４ｔの断面が最小断面積である。シャンク側通路１９およびヘッド側通路２４の断面積のうち最大断面積および最小断面積を対比して、最大断面積が最小断面積の１倍以上９倍以内の範囲に含まれる。これによりシャンク側通路１９およびヘッド側通路２４の断面積の差をなるべく小さくして、高圧のクーラントをヘッド側通路２４の先端の先端通路２４ｓに到達させることができる。
【００３４】
本実施形態の通路接続部材３１の内径は、末端領域と先端領域で異なる。具体的には末端領域の内径面３２ｎの内径が、先端領域の内径面３３ｎの内径よりも大きくされる。図２を参照して、通路接続部材３１の末端領域の内径面３２ｎの内径は、ヘッド側通路２４の末端領域の内径よりも大きくされる。これにより通路接続部材３１を流れるクーラントの圧力損失を少なくすることができる。
【００３５】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図５は本発明の他の実施形態を示す分解図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態になるモジュラーボーリングシステム２０では、工具シャンク１１とボーリングヘッド２１の間に中継アダプタ４１が介在する。中継アダプタ４１は、アダプタ本体４２と、末端接続部４３と、先端接続部４４と、中継通路４５を有する。末端接続部４３は前述した末端接続部２３と同一である。先端接続部４４は前述した先端接続部１３と同一である。つまり工具シャンク１１とボーリングヘッド２１の間に、１または複数の中継アダプタ４１を着脱可能に継ぎ足すことができる。
【００３６】
中継通路４５は、末端接続部４３の凸部２５の末端面から、アダプタ本体４２の中心を真っ直ぐに延び、先端接続部４４の凹部１５の底面と接続する。
【００３７】
通路接続部材５１は、前述した通路接続部材３１（図３）よりも長い。具体的には、前述した末端領域３８と先端領域３９の間に、長尺な中央領域５２を有する。中央領域５２の長さは中継アダプタ４１の長さと対応する。中央領域５２の外径および内径は、先端領域３９の外径および内径と等しい。さらに中央領域５２は、中継通路４５内に差し込まれる。末端領域３８と先端領域３９は、中継アダプタ４１の両端から突出する。
【００３８】
図５に示す他の実施形態は、工具シャンク１１を工具シャンク側部材とし、当該工具シャンク側部材の先端接続部１３に着脱可能に接続される中継アダプタ４１と、中継アダプタ４１の先端に着脱可能に接続されるボーリングヘッド２１（ヘッド部材）とをヘッド側部材として、当該ヘッド側部材のヘッド側通路は、中継アダプタ４１を貫通して延びる中継通路４５を含み、通路接続部材５１は、中継通路４５を貫通し、末端部３２で工具シャンク側部材のシャンク側通路１９と接続し、先端部３３でヘッド部材の内部に形成されるヘッド側通路２４と接続する。
【００３９】
かかる他の実施形態によれば、クーラントが通路接続部材５１の内部を流れ、中継通路４５の内径面に接触しない。したがって、工具シャンク側部材と中継アダプタ４１の接続箇所からクーラントが漏出することを防止できるだけでなく、中継アダプタ４１とヘッド部材の接続箇所からクーラントが漏出することを防止できる。
【００４０】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は工作機械において有利に利用される。
【符号の説明】
【００４２】
１０  モジュラーボーリングシステム、
１１  工具シャンク（工具シャンク側部材）、      １２  シャンク部、
１２ｈ  末端中心孔、      １３  先端接続部、      １４，２３ｔ  環状平坦面、  
１５  凹部、      １６  円筒部、      １７  雌ねじ孔、
１８  サイドロックボルト、      １９  シャンク側通路、
２１  ボーリングヘッド（ヘッド側部材）、      ２２  ヘッド本体、
２３  末端接続部、      ２４  ヘッド側通路、      ２４ｓ  先端通路、
２５  凸部、      ２５ｔ  末端面、      ２９  切刃チップ、
３１  通路接続部材、      ３２  末端部、      ３３  先端部、
３４  末端側シール材、      ３５  先端側シール材、      Ｏ  軸線。
【要約】
【課題】高圧のクーラントがモジュラーボーリングシステム途中の接続箇所から漏れない改良技術を提供する。
【解決手段】モジュラーボーリングシステム１０は、末端側に配置される工具シャンク１１と、先端側に配置されて工具シャンク１１の先端接続部１３に着脱可能に接続されるボーリングヘッド２１と、先端接続部１３に配置される通路部材であって工具シャンク１１のシャンク側通路１９とボーリングヘッド２１のヘッド側通路２４を隙間なく接続する通路接続部材３１とを有する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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