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1、塑料模具拋光方法(實(shí)用)隨著塑料制品日溢廣泛的應(yīng)用,如日化用品和飲料包裝容器等,外觀的需要往往要求塑料模具型腔的表面達(dá)到鏡面拋光的程度。而生產(chǎn)光學(xué)鏡片、鐳射唱片等模具對(duì)表面粗糙度要求極高,因而對(duì)拋光性的要求也極高。拋光不僅增加工件的美觀,而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性,還可以使模具擁有其它優(yōu)點(diǎn),如使塑料制品易于脫模,減少生產(chǎn)注塑周期等。因而拋光在塑料模具制作過(guò)程中是很重要的一道工序。1拋光方法目前常用的拋光方法有以下幾種:1.1 機(jī)械拋光機(jī)械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法,一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等,以手工操作為主,特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面,可使

2、用轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助工具,表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具,在含有磨料的研拋液中,緊壓在工件被加工表面上,作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用該技術(shù)可以達(dá)到Ra0.008科m的表面粗糙度,是各種拋光方法中最高的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。1.2 化學(xué)拋光化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中表面微觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解,從而得到平滑面。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不需復(fù)雜設(shè)備,可以拋光形狀復(fù)雜的工件,可以同時(shí)拋光很多工件,效率高?;瘜W(xué)拋光的核心問(wèn)題是拋光液的配制。化學(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為數(shù)10dmi1.3 電解拋光電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同,即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分,使表面光

3、滑。與化學(xué)拋光相比,可以消除陰極反應(yīng)的影響,效果較好。電化學(xué)拋光過(guò)程分為兩步:(1)宏觀整平溶解產(chǎn)物向電解液中擴(kuò)散,材料表面幾何粗糙下降,Ra>1dmi(2)微光平整陽(yáng)極極化,表面光亮度提高,Rav1dmi1.4超聲波拋光將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場(chǎng)中,依靠超聲波的振蕩作用,使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀力小,不會(huì)引起工件變形,但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學(xué)或電化學(xué)方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎(chǔ)上,再施加超聲波振動(dòng)攪拌溶液,使工件表面溶解產(chǎn)物脫離,表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻;超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過(guò)程,利于表面光亮化。流體拋光是依靠高

4、速流動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達(dá)到拋光的目的。常用方法有:磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動(dòng)力研磨等。流體動(dòng)力研磨是由液壓驅(qū)動(dòng),使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復(fù)流過(guò)工件表面。介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過(guò)性好的特殊化合物(聚合物狀物質(zhì))并摻上磨料制成,磨料可采用碳化硅粉末。1.6磁研磨拋光磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場(chǎng)作用下形成磨料刷,對(duì)工件磨削加工。這種方法加工效率高,質(zhì)量好,加工條件容易控制,工作條件好。采用合適的磨料,表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.1mi2機(jī)械拋光基本方法在塑料模具加工中所說(shuō)的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),模具的拋光應(yīng)該稱(chēng)為鏡面加工。它不僅對(duì)拋光本

5、身有很高的要求并且對(duì)表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標(biāo)準(zhǔn)。表面拋光一般只要求獲得光亮的表面即可。鏡面加工的標(biāo)準(zhǔn)分為四級(jí):AO=Ra0.008科mA1=Ra0.016科m,A3=Ra0.032科mA4=Ra0.063科m,由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度,而化學(xué)拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質(zhì)量又達(dá)不到要求,所以精密模具的鏡面加工還是以機(jī)械拋光為主。機(jī)械拋光基本程序要想獲得高質(zhì)量的拋光效果,最重要的是要具備有高質(zhì)量的油石、砂紙和鉆石研磨膏等拋光工具和輔助品。而拋光程序的選擇取決于前期加工后的表面狀況,如機(jī)械加工、電火花加工,磨加工等等。機(jī)械拋光的一般過(guò)

6、程如下:(1)粗拋經(jīng)銃、電火花、磨等工藝后的表面可以選擇轉(zhuǎn)速在35000-40000rpm的旋轉(zhuǎn)表面拋光機(jī)或超聲波研磨機(jī)進(jìn)行拋光。常用的方法有利用直徑3mmWA#400的輪子去除白色電火花層。然后是手工油石研磨,條狀油石加煤油作為潤(rùn)滑劑或冷卻劑。一般的使用順O許多模具制造商為了節(jié)約時(shí)間序?yàn)?180#240#320#400#600#800#1000而選擇從#400開(kāi)始。(2)半精拋半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號(hào)數(shù)依次為:#400#600#800#1000#1200#1500。實(shí)際上#1500砂紙只用適于淬硬的模具鋼(52HRCA上),而不適用于預(yù)硬鋼,因?yàn)檫@樣可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)硬鋼件表面燒傷。(3

7、)精拋精拋主要使用鉆石研磨膏。若用拋光布輪混合鉆石研磨粉或研磨膏進(jìn)行研磨的話,則通常的研磨順序是9dm(#1800)6(#3000)3dm(#8000)。9dm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來(lái)去除#1200和#1500號(hào)砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進(jìn)行拋光,順序?yàn)?dm(#14000)1/2m(#60000)1/4m(#100000)。精度要求在1m以上(包括1m)的拋光工藝在模具加工車(chē)間中一個(gè)清潔的拋光室內(nèi)即可進(jìn)行。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需一個(gè)絕對(duì)潔凈的空間?;覊m、煙霧,頭皮屑和口水沫都有可能報(bào)廢數(shù)個(gè)小時(shí)工作后得到的高精密拋光表面。機(jī)械拋光中要注意的問(wèn)題用砂紙拋光應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

8、(1)用砂紙拋光需要利用軟的木棒或竹棒。在拋光圓面或球面時(shí),使用軟木棒可更好的配合圓面和球面的弧度。而較硬的木條像櫻桃木,則更適用于平整表面的拋光。修整木條的末端使其能與鋼件表面形狀保持吻合,這樣可以避免木條(或竹條)的銳角接觸鋼件表面而造成較深的劃痕。(2)當(dāng)換用不同型號(hào)的砂紙時(shí),拋光方向應(yīng)變換4590,這樣前一種型號(hào)砂紙拋光后留下的條紋陰影即可分辨出來(lái)。在換不同型號(hào)砂紙之前,必須用100%純棉花沾取酒精之類(lèi)的清潔液對(duì)拋光表面進(jìn)行仔細(xì)的擦拭,因?yàn)橐活w很小的沙礫留在表面都會(huì)毀壞接下去的整個(gè)拋光工作。從砂紙拋光換成鉆石研磨膏拋光時(shí),這個(gè)清潔過(guò)程同樣重要。在拋光繼續(xù)進(jìn)行之前,所有顆粒和煤油都必須被

9、完全清潔干凈。(3)為了避免擦傷和燒傷工件表面,在用#1200和#1500砂紙進(jìn)行拋光時(shí)必須特別小心。因而有必要加載一個(gè)輕載荷以及采用兩步拋光法對(duì)表面進(jìn)行拋光。用每一種型號(hào)的砂紙進(jìn)行拋光時(shí)都應(yīng)沿兩個(gè)不同方向進(jìn)行兩次拋光,兩個(gè)方向之間每次轉(zhuǎn)動(dòng)45°90°。鉆石研磨拋光應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)這種拋光必須盡量在較輕的壓力下進(jìn)行特別是拋光預(yù)硬鋼件和用細(xì)研磨膏拋光時(shí)。在用#8000研磨膏拋光時(shí),常用載荷為100200g/cm2,但要保持此載荷的精準(zhǔn)度很難做到。為了更容易做到這一點(diǎn),可以在木條上做一個(gè)薄且窄的手柄,比如加一銅片;或者在竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光

10、壓力,以確保模具表面壓力不會(huì)過(guò)高。(2)當(dāng)使用鉆石研磨拋光時(shí),不僅是工作表面要求潔凈,工作者的雙手也必須仔細(xì)清潔。(3)每次拋光時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng),時(shí)間越短,效果越好。如果拋光過(guò)程進(jìn)行得過(guò)長(zhǎng)將會(huì)造成“橘皮”和“點(diǎn)蝕”。(4)為獲得高質(zhì)量的拋光效果,容易發(fā)熱的拋光方法和工具都應(yīng)避免。比如:拋光輪拋光,拋光輪產(chǎn)生的熱量會(huì)很容易造成“橘皮”。(5)當(dāng)拋光過(guò)程停止時(shí),保證工件表面潔凈和仔細(xì)去除所有研磨劑和潤(rùn)滑劑非常重要,隨后應(yīng)在表面噴淋一層模具防銹涂層。3影響模具拋光質(zhì)量的因素由于機(jī)械拋光主要還是靠人工完成,所以拋光技術(shù)目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。除此之外,還與模具材料、拋光前的表面狀況、熱處理工藝等有

11、關(guān)。優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件,如果鋼材表面硬度不均或特性上有差異,往往會(huì)產(chǎn)生拋光困難。鋼材中的各種夾雜物和氣孔都不利于拋光。不同硬度對(duì)拋光工藝的影響硬度增高使研磨的困難增大,但拋光后的粗糙度減小。由于硬度的增高,要達(dá)到較低的粗糙度所需的拋光時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)。同時(shí)硬度增高,拋光過(guò)度的可能性相應(yīng)減少。工件表面狀況對(duì)拋光工藝的影響鋼材在切削機(jī)械加工的破碎過(guò)程中,表層會(huì)因熱量、內(nèi)應(yīng)力或其他因素而損壞,切削參數(shù)不當(dāng)會(huì)影響拋光效果。電火花加工后的表面比普通機(jī)械加工或熱處理后的表面更難研磨,因此電火花加工結(jié)束前應(yīng)采用精規(guī)準(zhǔn)電火花修整,否則表面會(huì)形成硬化薄層。如果電火花精修規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng),熱影響層的深

12、度最大可達(dá)0.4ms硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。因此最好增加一道粗磨加工,徹底清除損壞表面層,構(gòu)成一片平均粗糙的金屬面,為拋光加工提供一個(gè)良好基礎(chǔ).模具表面為什么要力求光潔隨著塑膠制品日益廣泛的應(yīng)用,對(duì)塑膠模具的表面質(zhì)量往往要求達(dá)到鏡面拋光度。生產(chǎn)光學(xué)鏡片的模具對(duì)表面光潔度要求極高,因而對(duì)拋光性的要求也極高。提高表面光潔度還可以使用模具擁有其它優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)包括:九使塑料制品易于脫模減少局部腐蝕的危險(xiǎn)九減少由于驟然高溫或疲勞而產(chǎn)生斷裂和開(kāi)裂的危險(xiǎn)本文總結(jié)了影響模具拋光性的各種因素,針對(duì)常使用的鋼材如何以較經(jīng)濟(jì)的方式獲得所需的光潔度及提出了加工方面的建議。在采納這些建議以求達(dá)到所需光潔

13、度時(shí),拋光操作者的技巧、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)起著很重要的作用。如何判斷模具的表面質(zhì)量判斷模具表面質(zhì)量時(shí)要注意兩點(diǎn):道德模具表面必須具有準(zhǔn)確的幾何形狀,并沒(méi)有起伏不平的長(zhǎng)形波浪紋。這種現(xiàn)象是由于早前用吵輪或油石研磨時(shí)留下的缺陷。其次,經(jīng)鏡面處理的模具表面必須沒(méi)有刮痕、小孔、橙皮紋(橘皮)及微坑(針孔)等缺陷。能常采用肉眼來(lái)判斷模具的表面質(zhì)量,但有時(shí)會(huì)有些困難,因?yàn)橛萌庋叟袛鄷?huì)產(chǎn)生偏差,看上去很光潔的平面在幾何學(xué)上并非完全的平坦。在較復(fù)雜的情況下,模具的表面質(zhì)量需要用儀器來(lái)檢測(cè),如采用光學(xué)干涉技術(shù)。影響表面拋光性的因素采用研磨的方法可使模具表面光潔,光潔的程度與下列因素有關(guān):引用報(bào)告回復(fù)TOP工具鋼的品質(zhì)熱

14、處理工藝九九拋光技術(shù)通常認(rèn)為拋光技術(shù)是最重要的影響因素。恰當(dāng)?shù)膾伖饧夹g(shù)配合品質(zhì)優(yōu)良的工具鋼材及正確的熱處理工藝才能得到滿意的光潔度。反之,拋光技術(shù)不當(dāng),即使采用最優(yōu)質(zhì)的鋼材也不會(huì)達(dá)到高度鏡面的效果。工具鋼的質(zhì)量鋼材表面硬度不均勻或特性上有差異往往會(huì)產(chǎn)生拋光困難。鋼材中的各種夾雜物和氣孔都不利于拋光。為了提高拋光性能,ASSAB在其模具鋼材生產(chǎn)中采用了真空除氣和電渣重熔精煉(ESR)技術(shù)。采用真空除氣技術(shù)可減少形成大量夾雜物和出現(xiàn)氫脆性的危險(xiǎn),同時(shí)亦獲得組織均勻的鋼材。采用電渣重熔精煉(ESR)技術(shù)可顯著地提高拋光性能,比采用真空除氣技術(shù)效果更佳。采用電渣重熔精煉法(ESR)可減少雜質(zhì)含量,合不

15、可消除而剩余的微量雜質(zhì)均勻地分段在鋼材基體中,如圖1所示。采用電渣重熔煉法(ESR)煉制的STAVAXESR和OPTIMAX不銹模具鋼特別適合制作表面光潔度要求極高的模具,如光學(xué)鏡片模具。熱處理工藝熱處理在很多方面會(huì)影響到拋光性能。表面硬化鋼材由于表面碳成份嗇,其細(xì)微組織不利于拋光。因?yàn)殇摬谋砻娴男⊙趸镱w粒曾加使拋光困難。鋼材表面的滲碳或脫碳都會(huì)使硬度發(fā)生變化,造成拋光上的困難。拋光技術(shù)不同鋼種對(duì)拋光工藝的影響一般ASSAB莫具鋼材,在使用同等硬度時(shí),采用標(biāo)準(zhǔn)的拋光工藝,所需的拋光時(shí)間基本相約。但STAVAXESR(S-136)和OPTIMA銹模具鋼材例外,由于它們的表面光潔度極高,所采用的

16、研磨工藝也略有不同:在拋光之前要盡量將表面研磨至最幼細(xì)的砂號(hào)。最重要是拋光時(shí)在消除了上一道拋光刮痕后要立即停止拋光操作。不同硬度對(duì)拋光工藝的影響硬度增高使研磨的困難增大,但拋光后的光潔度增高。由于硬度增高,要達(dá)到較高的光潔度所需的拋光時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)。同時(shí),硬度增高,拋光過(guò)度的可能性相應(yīng)減少。硬度增高與研磨性能和拋光性能之間的關(guān)系見(jiàn)圖2。模具的研磨和油石打磨實(shí)際提示模具的型腔通常是采用銃床加工、電火花加工或模壓法來(lái)加工。若要獲得非常光潔的表面,需遵循下列的加工程序:銃床加工之后:進(jìn)行粗研磨、精研磨和拋光。電火花加工之后:進(jìn)行精研磨和拋光。模壓加工之后:經(jīng)熱處理之后只需進(jìn)行一次拋光。需要強(qiáng)調(diào)的是研磨

17、結(jié)果直接影響拋光效果的好壞。機(jī)械加工留下的刮痕,經(jīng)過(guò)研磨去除后,得到形狀正確的純金屬表面。要提高警惕工作效率,確保處理質(zhì)量,機(jī)械研磨和手動(dòng)人工打磨操作必須遵循這些加工守則。研磨時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)多的熱量和使用過(guò)大的壓力,以免影響鋼材的組織和硬度。研磨時(shí)要使用大量的冷卻劑。.對(duì)于硬度較高的表面,只能采用清潔和軟的油石打磨工具。九研磨中需轉(zhuǎn)換砂號(hào)級(jí)別時(shí),工件和操作者的雙手必須清洗,避免將粗磨粒和塵埃帶到下一級(jí)較細(xì)砂號(hào)的研磨操作中。兒研磨砂粒越細(xì),每級(jí)別之間的清洗就越重要。九要進(jìn)行下一道更細(xì)一道的研磨時(shí),研磨方向應(yīng)與前一級(jí)研磨方向成45°角,直至消除前一級(jí)研磨的刮痕。前一級(jí)研磨刮痕消除后,將研磨

18、時(shí)間延長(zhǎng)25M轉(zhuǎn)換下一道更細(xì)的砂號(hào)(STAVAXES市OPTIMA瀚外)。這樣做的目的是為了去除在產(chǎn)一級(jí)研磨時(shí)由于機(jī)械應(yīng)力所引起的研磨表面的變形層。九變換研磨方向?qū)τ诒苊忾_(kāi)成缺陷和凹凸不平也十分重要。九研磨大型模具的平面時(shí),應(yīng)避免使用手動(dòng)操作的砂輪。使用油石打磨可減少形成較大的面積缺陷。模具的拋光實(shí)際提示鉆石膏是拋光操作最常用的研磨材料。采用正確的研磨膏和拋光工具可獲得極佳的拋光效果。手動(dòng)(人工)拋光常用的工具有研磨棒、研磨片和研磨塊,機(jī)械拋光常用的工具有拋光布輪,拋光刷和拋光轉(zhuǎn)盤(pán)。拋光工具的材料有著不同的硬度,從金屬材料,各種纖維(如木材,人造纖維)到軟毛。拋光工具的硬度直接影響著鉆石磨粒露

19、出的程度,從而影響金屬的去除速率,如下圖所示。拋光操作是一項(xiàng)耗費(fèi)時(shí)間和費(fèi)用昂貴的工序,遵循一定的守則可以降低拋光操作的成本。拋光的每一個(gè)步驟必須保持清潔,這上點(diǎn)最重要。兒拋光必須在清潔無(wú)塵的室內(nèi)進(jìn)行。硬塵粒會(huì)污染研磨材料,損害已接近完成的模具表面。九每個(gè)拋光工具只使用一個(gè)級(jí)別的拋光鉆石膏,并存放在防塵或密封的容器內(nèi)。兒由于另了鉆石膏,拋光工具會(huì)顯得飽和,隨著不斷使用情況會(huì)有所改善。九當(dāng)要轉(zhuǎn)換更細(xì)一級(jí)的砂號(hào)時(shí),必須清潔雙手和工件。用肥皂清洗雙手,用除脂溶劑清洗工件。手動(dòng)(人工)拋光時(shí),鉆石膏要涂在拋光工具上,機(jī)械拋光時(shí)研磨膏要涂在工件上。九拋光時(shí)所使用的壓力與拋光工具的硬度和研磨膏的等級(jí)應(yīng)互相高

20、速和適應(yīng)。進(jìn)行最細(xì)一級(jí)的拋光時(shí),壓力要高速到與拋光工具的重量相約。X要獲得較大的鋼材除去率,必須使用較硬的拋光工具和較粗砂粒的鉆石膏。塑膠模具的最終拋光應(yīng)沿著工件脫模的方向進(jìn)行。九處理尖角及邊角應(yīng)特別小心,注意不要形成圓角或圓邊,應(yīng)盡量采用較硬的拋光工具。拋光操作的程序如休選擇研麻和拋光的操作次序,完全取決于拋光操作者的經(jīng)驗(yàn)和其使用的工具與設(shè)備。材料的特性對(duì)操作程序也有影響。在拋光過(guò)程中通常采用兩種方法,第一種方法是確定合適砂號(hào)的鉆石膏,先使用較硬的拋光工具,然后使用較軟和更軟的拋光工具第一種方法是選定中等硬定的拋光工具先使用粗砂號(hào)的鉆石膏,然后改用越來(lái)越細(xì)砂號(hào)的鉆石膏。將以上兩種方法結(jié)合使用

21、效果更佳,以下舉例說(shuō)明:首先使用較硬的拋光工具和粗砂號(hào)鉆石膏。使用相同砂號(hào)的鉆石膏,但改用較軟的拋光工具。改用中等硬度的拋光工具和中等砂號(hào)的鉆石膏。改用較軟的拋光工具,但選用相同砂號(hào)的鉆石膏。最后使用較軟的拋光工具和細(xì)砂號(hào)的鉆石膏。拋光工具配合砂粒粒度的例子:拋光前的各種表面狀態(tài)電火花加工后的表面比普通機(jī)械加工或執(zhí)處理后的表面更難研磨完成電火花加工前應(yīng)采用細(xì)(幼)電火花程序操作正確,不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。否則,表面會(huì)形成再硬化薄層。再硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。已氮化或表面硬化的鋼材表面比其基體材料更難研磨但拋光后的光潔度更高。表面上的細(xì)微加工缺陷使其難以達(dá)到很好的拋光效果。經(jīng)火焰硬化或補(bǔ)焊

22、的模具,經(jīng)處理部位和鋼材基體層之間存在一個(gè)較軟的區(qū)域,為了避免研磨時(shí)產(chǎn)生溝槽,應(yīng)使用接觸面積較寬的油石條。不同熱處理后的表面粗度許多模具制造商提出同樣的問(wèn)題:“模具在熱處理前應(yīng)研磨到什么程度?”模具在熱處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生尺寸變化,需要進(jìn)行最后的修正程序。而且,模具表面的光潔度會(huì)受熱處理介質(zhì)影響。由于熱處理過(guò)程中會(huì)發(fā)生尺寸/形狀變化和/或表面變形,模具需要進(jìn)行精磨所以在熱處理前沒(méi)有必要把模具表面研磨得非常光潔。如何解決拋光中出現(xiàn)的問(wèn)題拋光中遇到的最大問(wèn)題就是“拋光過(guò)度”,拋光過(guò)度是指拋光時(shí)間越長(zhǎng),模具表面質(zhì)量越差。發(fā)生拋光過(guò)度時(shí)有兩種現(xiàn)象,即“橘皮”(橙皮)和“微坑”(針孔)。拋光過(guò)度多發(fā)生于機(jī)械拋光?!伴倨ぁ保ǔ绕ぃ┎灰?guī)則、粗糙的表面被稱(chēng)為“橘皮”(橙皮),產(chǎn)生“橘皮”(橙皮)有許多不同的原因,最常風(fēng)的原因

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