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01八月2023任務(wù)二液壓動(dòng)力元件液壓泵液壓油箱控制閥液壓缸液壓馬達(dá)蓄能器冷卻器濾清器液壓油管壓力表輔助元件動(dòng)力元件控制元件執(zhí)行元件液壓元件31七月2023任務(wù)二液壓動(dòng)力元件液壓泵液壓油箱控01八月2023
動(dòng)力元件是指液壓泵。是靠發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),從液壓油箱中吸入油液,形成壓力油排出,送到執(zhí)行元件的一種元件。
容積式非容積式齒輪泵葉片泵柱塞泵按工作原理按結(jié)構(gòu)單向式雙向式變量式定量式按流量變化按液流方向按壓力低壓泵中壓泵高壓泵分類(lèi)31七月2023動(dòng)力元件是指液壓泵。是靠發(fā)01八月20232.1液壓泵的工作原理
由于這種泵是依靠泵的密封工作腔的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的,因而稱(chēng)為容積式泵。容積式泵的流量大小取決于密封工作腔容積變化的大小和次數(shù)。若不計(jì)泄漏,流量與壓力無(wú)關(guān)。即泵的輸油能力,由密封工作腔的數(shù)目、容積變化的大小及容積變化的快慢決定的。一般齒輪泵和葉片泵多用于中、低壓系統(tǒng),柱塞泵多用于高壓系統(tǒng)。
31七月20232.1液壓泵的工作原理01八月20232.1.1液壓泵正常工作的三個(gè)必備條件必須具有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所構(gòu)成的密閉容積;密閉容積的大小隨運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)作周期性的變化,容積由小變大——吸油,由大變小——壓油;密閉容積增大到極限時(shí),先要與吸油腔隔開(kāi),然后才轉(zhuǎn)為排油;密閉容積減小到極限時(shí),先要與排油腔隔開(kāi),然后才轉(zhuǎn)為吸油。2.1液壓泵的工作原理
31七月20232.1.1液壓泵正常工作的三個(gè)必2.1.2液壓泵的主要性能和參數(shù)
01八月20231、壓力1)工作壓力:液壓泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力稱(chēng)為工作壓力。工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失,而與液壓泵的流量無(wú)關(guān)。2)額定壓力:液壓泵在正常工作條件下,按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱(chēng)為液壓泵的額定壓力。3)最高允許壓力:在超過(guò)額定壓力的條件下,根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值,稱(chēng)為液壓泵的最高允許壓力,超過(guò)此壓力過(guò)載,泵的泄漏會(huì)迅速增加,工作效率就下降,壽命降低。。2.1.2液壓泵的主要性能和參數(shù)31七月20231、壓2、排量01八月20232.1.2液壓泵的主要性能和參數(shù)
排量是在不考慮泄漏的情況下,泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值,如泵排量固定,則為定量泵;排量可變則為變量泵。一般定量泵因密封性較好,泄漏小,在高壓時(shí)效率較高。
排量與轉(zhuǎn)速、壓力無(wú)關(guān),只取決于密封工作腔的幾何尺寸。2、排量31七月20232.1.2液壓泵的主要性能和參數(shù)3、流量01八月20232.1.2液壓泵的主要性能和參數(shù)
為泵單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積(L/min),有理論流量Q
、實(shí)際流量Qa和額定流量種。
(3-1)式中:q—
泵的排量(L/r)
n—
泵的轉(zhuǎn)速(r/min)
(3-2)?Q—
泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),油會(huì)從高壓區(qū)泄漏到低壓區(qū),是泵的泄漏損失。
液壓泵的額定流量是指在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下,液壓泵輸出(入)的流量。其值為額定條件下的實(shí)際流量。
3、流量31七月20232.1.2液壓泵的主要性能和參數(shù)01八月20234、功率
液壓泵輸入是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,輸出是流量和壓力,若忽略能量轉(zhuǎn)換中的能量損失,輸入、輸出功率相等。功率損失:容積損失和機(jī)械損失①容積損失=理論和實(shí)際流量的差值=泵的泄漏量泵的泄漏量隨壓力的增加而增加,而實(shí)際流量卻減少。容積效率=泵的實(shí)際流量/理論流量這說(shuō)明泵的輸出壓力越高、泄漏系數(shù)越大、粘度越低、排量越小、轉(zhuǎn)速越低,則泵的容積效率越低。②機(jī)械損失=理論和實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩的差值機(jī)械效率=泵的理論轉(zhuǎn)矩/實(shí)際轉(zhuǎn)矩泵的功率:
式中:p—泵輸出的工作壓力(MPa)
Qa—泵的實(shí)際輸出流量(L/min),1L=103cm3。31七月20234、功率液壓泵輸入是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,輸01八月20235、容積效率和機(jī)械效率泵的容積效率:泵的機(jī)械效率:
Tt-泵的理論輸入扭矩
Ta-泵的實(shí)際輸入扭矩31七月20235、容積效率和機(jī)械效率泵的容積效率:01八月20236、泵的總效率
泵的總效率:
Pa—
泵實(shí)際輸出功率
PM—
電動(dòng)機(jī)輸出功率
31七月20236、泵的總效率泵的總效率:例:某液壓系統(tǒng),泵的排量q=10mL/r,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1200rpm,泵的輸出壓力p=5Mpa泵容積效率ηv=0.92,總效率η=0.84,求:
1)泵的理論流量;2)泵的實(shí)際流量;
3)泵的輸出功率;4)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。例:某液壓系統(tǒng),泵的排量q=10mL/r,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=12例:某液壓系統(tǒng),泵的排量q=10mL/r,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1200rpm,泵的輸出壓力p=5Mpa泵容積效率ηv=0.92,總效率η=0.84,求:
1)泵的理論流量;2)泵的實(shí)際流量;
3)泵的輸出功率;4)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。解:1)泵的理論流量
Qt=q.n.10-3=10×1200×10-3=12L/min
2)泵的實(shí)際流量
Qa=Qt.ηv=12×0.92=11.04L/min
3)泵的輸出功率
4)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率例:某液壓系統(tǒng),泵的排量q=10mL/r,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=121201八月2023泵性能指標(biāo)公式記憶理論轉(zhuǎn)矩記住它,等于排量乘壓差.理論流量記得住,等于排量乘轉(zhuǎn)速.功率等于p乘q,也等轉(zhuǎn)矩乘轉(zhuǎn)速.能流方向分得清,乘除效率不含糊.計(jì)算單位要統(tǒng)一,角度一律用弧度.31七月2023泵性能指標(biāo)公式記憶2.2液壓泵01八月20231、齒輪泵:液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種,且價(jià)格便宜,故在一般機(jī)械上被廣泛使用;齒輪泵是定量泵,可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。1)外嚙合齒輪泵:其的構(gòu)造和動(dòng)作原理如圖所示。
齒輪泵由裝在殼體內(nèi)的一對(duì)齒輪所組成,齒輪兩側(cè)有端蓋罩住,殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了許多密封工作腔。2.2液壓泵31七月20231、齒輪泵:液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)2.2液壓泵01八月20232.2液壓泵31七月20231501八月2023
齒輪泵的泄漏較大,外嚙合齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏途徑有三:一為齒輪頂隙,其次為側(cè)隙,第三為嚙合間隙(端面?zhèn)认缎孤┹^大占總泄漏量的80%—85%),當(dāng)壓力增加時(shí),前者不會(huì)改變,但后者撓度大增,此為外嚙合齒輪泵泄漏最主要的原因,容積效率較低,故不適合用作高壓泵。解決方法:端面間隙補(bǔ)償采用靜壓平衡措施:在齒輪和蓋板之間增加一個(gè)補(bǔ)償零件,如浮動(dòng)軸套、浮動(dòng)側(cè)板。
泄漏問(wèn)題31七月2023齒輪泵的泄漏較大,外嚙合01八月2023困油現(xiàn)象
液壓油在漸開(kāi)線齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,因齒輪相交處的封閉體積隨時(shí)間改變,常有一部分的液壓油被封閉在齒間,如圖所示,稱(chēng)為困油現(xiàn)象,因液壓油不可壓縮將使外接齒輪泵產(chǎn)生極大的震動(dòng)和噪音,故必須在側(cè)板上開(kāi)設(shè)卸荷槽,以防止其發(fā)生。31七月2023困油現(xiàn)象液壓油在漸開(kāi)線齒01八月2023
卸荷措施:在前后蓋板或浮動(dòng)軸套上開(kāi)卸荷槽開(kāi)設(shè)卸荷槽的原則:兩槽間距a為最小閉死容積,而使閉死容積由大變小時(shí)與壓油腔相通,閉死容積由小變大時(shí)與吸油腔相通。困油現(xiàn)象31七月2023困油現(xiàn)象01八月2023徑向受力平衡
左側(cè)是壓油腔,右側(cè)是吸油腔,兩腔的壓力是不平衡的;另外壓油腔因齒頂泄,其壓力為遞減。兩不平衡壓力作用于齒輪和軸一徑向不平衡力,油壓越高,該力越大,加速軸承磨損,降低軸承壽命,使軸彎曲,加大齒頂與軸孔磨損。
防止措施:采用壓力平衡槽或縮小壓油腔。31七月2023徑向受力平衡左側(cè)是01八月20232)內(nèi)嚙合齒輪泵
圖a為有隔板的內(nèi)嚙合齒輪泵,圖b為擺動(dòng)式內(nèi)嚙合齒輪泵,它們共同的特點(diǎn)是由于內(nèi)外齒輪轉(zhuǎn)向相同,齒面間相對(duì)速度小,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音??;又因齒數(shù)相異,絕對(duì)不會(huì)發(fā)生困油現(xiàn)象,但因外齒輪的齒端必須始終與內(nèi)齒輪的齒面緊貼,以防內(nèi)漏,故不適用于較高的壓力,泵的額定壓力可達(dá)成30MPa
。31七月20232)內(nèi)嚙合齒輪泵圖a為有01八月20233)齒輪泵的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、重量輕、工藝性好、價(jià)格便宜、自吸力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感、轉(zhuǎn)速范圍大、能耐沖擊性負(fù)載,維護(hù)方便、工作可靠。缺點(diǎn):徑向力不平衡、流動(dòng)脈動(dòng)大、噪音大、效率低,零件的互換性差,磨損后不易修復(fù),不能做變量泵用。應(yīng)用:
用于環(huán)境差、精度要求不高的場(chǎng)合,通常p<10MPa,低壓齒輪泵廣泛用于低壓系統(tǒng),如補(bǔ)油、潤(rùn)滑、冷卻裝置。中壓齒輪泵主要用于機(jī)床、軋鋼設(shè)備等。中高壓齒輪泵主要用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶機(jī)械、航空技術(shù)。31七月20233)齒輪泵的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):01八月20232、葉片泵
其優(yōu)點(diǎn)是:運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壓力脈動(dòng)小,噪音??;結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、流量大;其缺點(diǎn)是:對(duì)油液要求高,如油液中有雜質(zhì),則葉片容易卡死;與齒輪泵相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。它廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造中的專(zhuān)用機(jī)床、自動(dòng)線等中、低壓液壓系統(tǒng)中。該泵有兩種結(jié)構(gòu)形式:一種是單作用葉片泵,另一種是雙作用式葉片泵。31七月20232、葉片泵其優(yōu)點(diǎn)是:運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)01八月20231)單作用葉片泵
單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面,定子和轉(zhuǎn)子的間有偏心距e,葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中,并可在槽內(nèi)滑動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí),由于離心力的作用,使葉片緊靠在定子內(nèi)壁。2、葉片泵31七月20231)單作用葉片泵單作用葉片泵由轉(zhuǎn)01八月2023
葉片泵葉片槽根部全部通壓力油會(huì)帶來(lái)以下副作用:定子的吸油腔部被葉片刮研,造成磨損;減少了泵的理論排量;可能引起瞬時(shí)理論流量脈動(dòng)。1)單作用葉片泵31七月20231)單作用葉片泵01八月2023
改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心量,即可改變泵的流量,偏心越大,流量越大,如調(diào)成幾乎是同心,則流量接近于零。因此單作用葉片泵大多為變量泵。另外還有一種限壓式變量泵,當(dāng)負(fù)荷小時(shí),泵輸出流量大,負(fù)載可快速移動(dòng),當(dāng)負(fù)荷增加時(shí),泵輸出流量變少,輸出壓力增加,負(fù)載速度降低,如此可減少能量消耗,避免油溫上升。1)單作用葉片泵31七月2023改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心量,01八月2023限壓式變量泵
轉(zhuǎn)子中心固定,可變的定子中心與前者有一偏心距e,螺釘1可調(diào)限最大e(最大流量),配油盤(pán)的進(jìn)、排油窗口不對(duì)稱(chēng),排油腔作用于定子壓力p的水平分力px和彈簧力平衡,來(lái)根據(jù)工作壓力調(diào)節(jié)e,改變流量(當(dāng)工作壓力達(dá)到調(diào)整值時(shí)流量減小)。調(diào)整彈簧5的預(yù)緊力,可以改變最大流量時(shí)的最大壓力pmax31七月2023限壓式變量泵轉(zhuǎn)子中心固定,可變的定01八月2023
改變偏心距e,就可以改變流量,這就是單作用葉片泵可做變量泵的理論依據(jù)。改變偏心距e方向,就可以使進(jìn)油腔和壓油腔互換,這就是單向葉片泵的理論依據(jù)。31七月2023改變偏心距e,就可以改變流量,01八月20232)雙作用葉片泵
雙作用式葉片泵的定子內(nèi)表面近似橢圓,轉(zhuǎn)子和定子同心安裝,有兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)對(duì)稱(chēng)布置。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,完成兩次吸油和壓油。雙作用葉片泵大多是定量泵。
31七月20232)雙作用葉片泵雙作用式葉片泵的01八月20233)葉片泵的應(yīng)用1.用于中低壓、要求較高的系統(tǒng)中。2.油液粘度要合適,轉(zhuǎn)速不能太低,500~1500rpm。3.要注意油液的清潔,油不清潔容易使葉片卡死。4.通常只能單方向旋轉(zhuǎn),如果旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤,會(huì)造成葉片折斷。31七月20233)葉片泵的應(yīng)用1.用于中低壓、要求較01八月20233、柱塞泵
工作原理是柱塞在液壓缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。與齒輪泵和葉片泵相比,該泵能以最小的尺寸和最小的重量供給最大的動(dòng)力,為一種高效率的泵,但制造成本相對(duì)較高,該泵用于高壓、大流量、大功率的場(chǎng)合。為了連續(xù)吸油和壓油,柱塞數(shù)必須大于等于3。31七月20233、柱塞泵工作原理是柱塞在01八月20231)分類(lèi)徑向式固定液壓缸軸向式斜軸式回轉(zhuǎn)液壓缸按柱塞布置分類(lèi)直軸式31七月20231)分類(lèi)徑向式固定液壓缸軸向式斜軸式回轉(zhuǎn)01八月20232)軸向柱塞泵
軸向柱塞泵可分為直軸式(圖a)和斜軸式(圖b)兩種,該兩種泵都是變量泵,改變斜盤(pán)的斜角γ,可以改變柱塞的有效行程,從而改變排量和流量31七月20232)軸向柱塞泵軸向柱塞泵可01八月2023工程機(jī)械研究所手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)
手動(dòng)變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)后蓋上有刻度盤(pán),每一格表示流量變動(dòng)10%,共10格。31七月2023工程機(jī)械研究所手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)手動(dòng)變量01八月2023伺服變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
油泵出口壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入變量活塞的下腔e,產(chǎn)生向上的推力,并進(jìn)入通道d。①拉桿不動(dòng)時(shí),通道d和上腔a封閉,變量活塞不動(dòng),流量不變。②拉桿下移時(shí),推動(dòng)伺服閥下移,通道d打開(kāi),壓力油進(jìn)入上腔a,作用于變量活塞上端,產(chǎn)生向下的推力,大于下腔e的上推力(面積不等),變量活塞下移,帶動(dòng)銷(xiāo)軸改變斜盤(pán)角度,增加出油量,直至伺服閥堵住通道d為止。變量活塞的移動(dòng)量等于拉桿的移動(dòng)量。③拉桿上移時(shí),拉動(dòng)伺服閥上移,卸油道b打開(kāi),上腔a的壓力油通油箱卸油,變量活塞靠下腔的上推力上移,帶動(dòng)銷(xiāo)軸改變斜盤(pán)角度,減少出油流量,直至伺服閥堵住卸油道b為止。31七月2023伺服變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)油泵出口壓力油經(jīng)單01八月2023工程機(jī)械研究所3)徑向柱塞泵(柱塞運(yùn)動(dòng)方向與液壓缸體的中心線垂直),又可分為固定液壓缸式和回轉(zhuǎn)液壓缸式兩種。
觀看F2.1-9徑向柱塞泵
觀看F2.1-10配流軸式徑向柱塞泵31七月2023工程機(jī)械研究所3)徑向柱塞泵(柱塞運(yùn)動(dòng)方01八月20234)柱塞泵特點(diǎn)1)工作壓力高,容積效率高,
p=20~40MPa,Pmax可到100MPa;
2)流量大,易于實(shí)現(xiàn)變量;
3)主要零件均受壓,使材料的強(qiáng)度得以充分利用,壽命長(zhǎng),單位功率重量小。31七月20234)柱塞泵特點(diǎn)1)工作壓力01八月20235)液壓泵的圖形符號(hào)31七月20235)液壓泵的圖形符號(hào)4、液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用
1)液壓泵的選擇原則01八月20231、選擇液壓泵的原則是否要求變量:徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力:柱塞泵壓力31.5MPa;葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可達(dá)16MPa;齒輪泵壓力2.5MPa,高壓化以后可達(dá)21MPa。工作環(huán)境:齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標(biāo):低噪聲泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵,雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時(shí)流量均勻。效率:軸向柱塞泵的總效率最高;同一結(jié)構(gòu)的泵,排量大的泵總效率高;同一排量的泵在額定工況下總效率最高。4、液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用1)液壓泵的選擇原則31七月01八月2023液壓泵的選擇,通常是先根據(jù)對(duì)液壓泵的性能要求來(lái)選定液壓泵的型式,再根據(jù)液壓泵所應(yīng)保證的壓力和流量來(lái)確定它的具體規(guī)格。液壓泵的的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的最大工作壓力來(lái)決定的,考慮到各種壓力損失,泵的最大工作壓力P泵可按下式確定:
P泵≥k壓×P缸式中:P泵——
液壓泵所需要提供的壓力,Pa,k壓——
系統(tǒng)中壓力損失系數(shù),取1.3~1.5P缸——
液壓缸中所需的最大工作壓力,Pa2)液壓泵大小的選用31七月2023液壓泵的選擇,通常是先根據(jù)對(duì)液壓泵01八月2023液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量,即Q泵≥K流×Q缸式中:
Q泵——
液壓泵所需輸出的流量,m3/min。
K流——
系統(tǒng)的泄漏系數(shù),取1.1~1.3Q缸——
液壓缸所需提供的最大流量,m3/min。若為多液壓缸同時(shí)動(dòng)作,Q缸應(yīng)為同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸所需的最大流量之和。
在P泵、Q泵求出以后,就可具體選擇液壓泵的規(guī)格,
選擇時(shí)應(yīng)使實(shí)際選用泵的額定壓力大于所求出的P泵值,通常可放大25%。泵的額定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。2)液壓泵大小的選用31七月2023液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及01八月20233)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)機(jī)功率可按下式確定:
(KW)式中:PM-電動(dòng)機(jī)所需的功率,kwp泵-泵所需的最大工作壓力,Pa,Q泵-泵所需輸出的最大流量,m3/min
η-
泵的總效率。各種泵的總效率大致為:齒輪泵0.6~0.7,葉片泵0.6~0.75;柱塞泵0.8~0.85。31七月20233)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)泵的額定流量為100L/min,額定壓力為2.5MPa,當(dāng)轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí),機(jī)械效率為ηm=0.9。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得,當(dāng)泵出口壓力為零時(shí),流量為106L/min,壓力為2.5MPa時(shí),流量為100.7L/min,求:1、泵的容積效率;2、如泵的轉(zhuǎn)速下降到500r/min,在額定壓力下工作時(shí),估算泵的流量為多少?3、上述兩種轉(zhuǎn)速下泵的驅(qū)動(dòng)力功率。泵的額定流量為100L/min,額定壓力為2.5MPa,當(dāng)解:1、出口壓力為零時(shí)的流量為理論流量,即106L/min,所以泵的容積效率ηv=100.7/106=0.95。2、轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí),泵的理論流量為
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