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《上海交通大学》 1998年
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数控机床误差综合补偿技术及应用

杨建国  
【摘要】:本文在充分了解和深入分析国内外数控机床误差补偿技术研究、应用现状的基础上,通过有关理论和技术的分析、研究,用新的方法将机床误差补偿技术从实验室发展到工厂的实际生产使用中,并在多台同类(多于100台)数控机床的应用中获得圆满成功。本文分为八章。 第一章综合论述数控机床误差补偿在工业生产应用中的重要意义;国内外数控机床误差补偿技术研究、应用的历史和现状;介绍了本论文的主要内容。 第二章使用标准齐次坐标变换方法结合刀具与工件之间联结链的封闭特性给出了多轴加工中心几何和热误差的综合数学模型建立的一般方法并分别建立了一台车削中心和一台数控双主轴车床的误差运动综合数学模型。在数学模型中,不但包含了机床的几何误差元素,而且包含机床的热误差元素。 第三章研究且创立了两种适合于多台同类机床热误差补偿的热误差鲁棒建模新理论及新方法:综合最小二乘建模法和正交试验设计法。现有建模方法由于完全依赖建模数据,故获得的热误差数学模型不能长期正确有效地估计机床热误差,且随着季节的变换会使补偿效果越来越差;另一方面,现有建模方法在类型相同的各机床上获得的热误差模型差异很大,不能互用。创立的两种新方法将统计理论结合工程判断,从而使建立的热误差数学模型不但鲁棒性强(能长期有效地使用),而且通用性强(一个数学模型可在许多台类型相同的机床上有效地使用)。另外,这两种新方法还具有辨识时间短等特点。 第四章研究温度传感器在机床上的优化布置理论。对于主轴一维的温度传感器优化布点。通过热动态过程的理论分析、研究及仿真运算得出:(1)仅用一个温度传感器的读数值就可表达主轴热伸长量;(2)在主轴上至少有一处温度读数值与主轴热伸长具有线性关系;(3)当温度传感器安装在距主轴端部热源约x=L/3时,可以用此传感器读数值的线性函数预报出主轴的热伸长量。对于机床上多维的温度传感器优化布置,提出了六个布置策略。 第五章介绍了所研制的且为实际生产应用的热误差实时补偿的方法、步骤及系统,它用于车削中心上。首先以一台为研究对象,进行了热源和热模态分析,以了解影响机床加工精度的主要热源及获得机床上的关键温度点;然后,进行热误差辨识和建模,给出热误差补偿系统。这台车削中心在实际生产使用中获得了很好的补偿结果后,又对多台同类车削中心的热误差实时补偿进行了研究。基于第三章研究的适合于多台同类机床热误差补偿的两种鲁棒建模新方法的补偿系统首创用于生产厂100多台同类型并规格基本相同的车削中心,全部仅用两个热误差数学模型,获得了成功。从而取得了很好的经济效益和社会效益。 第六章介绍了另一台在生产实际中应用的数控双主轴车床几何、热误差综合实时补偿技术。它的难点是不但要补偿机床热误差而且还要补偿机床几何误差。另外,由于该机床有两根主轴而且互相影响加工精度、使得误差元素的辨识、建模和补偿既复杂又困难。在获得了误差运动综合数学模型后,通过适当选取测量坐标、变换原点,简化了综合数学模型。根据几何误差的位置特性和热误差的温度或时间特性,在误差的混合信号中,分离了几何误差和热误差。在不同误差元素的建模中,根据不同性质和特点的误差元素(与位置有关;与温度有关;与位置和温度都有关)采用不同的建模方法。最终通过补偿表明,机床精度大大提高。 第七章概括本研究工作和所得主要结论并对今后数控机床误差补偿工作作了展望。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1998
【分类号】:TG659

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡章坤;秦江;杨树文;吕荣华;;自动切割机桥形工作台的误差分析[J];电子工业专用设备;2010年10期
2 王智明;彭安华;王其兵;;多项式回归理论在机床热误差建模中的应用[J];兰州理工大学学报;2007年06期
3 林伟青;傅建中;许亚洲;陈子辰;;基于LS-SVM与遗传算法的数控机床热误差辨识温度传感器优化策略[J];光学精密工程;2008年09期
4 何春燕;李为民;张建军;黄田;;三轴立式加工中心几何误差补偿方法的研究[J];兵工学报;2012年12期
5 雷春丽;芮执元;赵伟平;;高速电主轴单元温度测点优化新方法[J];兰州理工大学学报;2013年03期
6 石敏;高诚;毛显军;;主轴伸长量补偿在高速数控机床上的应用[J];航空制造技术;2010年22期
7 杨建国;;数控机床误差补偿技术现状与展望[J];航空制造技术;2012年05期
8 沈金华;杨建国;;基于对角线测量的机床空间定位误差热变化分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年10期
9 李迪;万加富;叶峰;赖乙宗;;软数控实时任务的时间特性对加工精度的影响[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年02期
10 凡志磊;杨建国;李中华;;一种数控机床几何误差多项式模型的阶数选择方法[J];机床与液压;2009年10期
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1 黄智;叶片型面数控砂带磨削技术基础及应用研究[D];重庆大学;2010年
2 张宏韬;双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D];上海交通大学;2011年
3 张建宝;复合材料自动铺带控制及工艺关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 尹玲;机床热误差鲁棒补偿技术研究[D];华中科技大学;2011年
5 郭建烨;三杆少自由度混联机床精度分析及相关问题的研究[D];东北大学;2009年
6 李永祥;数控机床热误差建模新方法及其应用研究[D];上海交通大学;2007年
7 沈金华;数控机床误差补偿关键技术及其应用[D];上海交通大学;2008年
8 夏军勇;热弹性效应和数控机床进给系统热动态特性的研究[D];华中科技大学;2008年
9 赵昌龙;高速加工中心主轴及刀具系统热误差综合补偿技术[D];吉林大学;2010年
10 雷春丽;高速数控机床电主轴热误差机理分析与建模研究[D];兰州理工大学;2011年
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1 阳江源;数控机床热误差检测与建模研究[D];大连理工大学;2010年
2 钱文杰;基于无线传感技术的数控机床温度监测系统研究与实现[D];浙江大学;2011年
3 赵云普;数控机床全局误差补偿系统研究[D];大连海事大学;2011年
4 刘海阳;数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的测量精度分析[D];中南大学;2011年
5 李杰;高速切削时机床的热变形与补偿技术[D];郑州大学;2011年
6 郑学刚;数控机床误差补偿技术若干问题研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 凡志磊;五轴数控机床误差综合建模与测量技术[D];上海交通大学;2011年
8 李锋;大型双柱立车误差建模、测量及分析[D];上海交通大学;2011年
9 王冬燕;数控机床进给系统热特性分析及试验研究[D];河南科技大学;2011年
10 祁鹏;数控滚齿机热误差建模及补偿技术研究[D];重庆大学;2011年
【参考文献】
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1 张奕群,李书和,张国雄;机床热变形误差的动态模型[J];航空精密制造技术;1997年02期
2 李书和,张奕群,张国雄;数控机床热误差的补偿[J];航空精密制造技术;1996年04期
3 张奕群,李书和,张国雄;机床热误差建模中温度测点选择方法研究[J];航空精密制造技术;1996年06期
4 吴希让;坐标测量机的联机误差补偿[J];计量技术;1996年09期
5 宋艳霞,陆伯印;三坐标测量机误差补偿方法的研究[J];计量技术;1997年12期
6 董晨松;三坐标测量机动态误差分析的建模[J];计量技术;1998年02期
7 王一丁,张国雄,臧艳芬,楚晓华,杜君文;数控加工中心的位置误差补偿模型[J];计量学报;1995年03期
8 毕海,孔德仁,朱明武;基于沃尔什函数的最小二乘动态建模方法及应用[J];计量学报;1998年01期
9 沈德和,王介心,崔建新,刘国良;石材大平板热变形测量及数值计算[J];机械设计与研究;1994年04期
10 倪军;数控机床误差补偿研究的回顾及展望[J];中国机械工程;1997年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈月明,周自斌;关于数据采集系统中干扰指标评价方法的探讨[J];安徽教育学院学报;2003年03期
2 高旭,黄微,张丽娟;齿轮磨损故障诊断方法[J];鞍山钢铁学院学报;2000年06期
3 赵希男,秦勤;BPR的时机选择[J];鞍山科技大学学报;2003年04期
4 张树文;可实现Fuzzy矩阵的各种运算[J];鞍山钢铁学院学报;1995年01期
5 康国强;EXCEL在概率计算中的应用[J];安阳大学学报;2003年01期
6 赵文霞;基于模糊示例学习的蠓虫分类规则的设计[J];保定师范专科学校学报;2004年02期
7 熊俊良;数控系统圆弧数据采样插补算法[J];兵工自动化;2002年04期
8 熊俊良;数控铣微直线加工的算法[J];兵工自动化;2004年06期
9 刘华建;;时间分割法的渐开线插补[J];兵工自动化;2006年01期
10 王广彦;胡起伟;;装备战场损伤模拟中的统计分析模型[J];兵工自动化;2006年10期
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1 杜军;;提高机床加工精度的补偿方法解析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
2 张建国;;预测控制在数控机床伺服系统中的应用研究[A];第十九届电工理论学术年会论文集[C];2007年
3 范金梅;许黎明;赵晓明;范浩;黄凯峰;;机床热误差补偿中温度传感器布置策略的研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
4 孙志安;;基于实测应力的综合环境试验剖面构造技术研究[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年
5 章合滛;薛建彬;方灿娟;赵剑;吕菊明;;无缝钢管漏磁无损检测自动化系统研究与开发[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年
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1 沈洪垚;自适应NURBS曲线插补关键技术及实现研究[D];浙江大学;2010年
2 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
3 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
4 王保民;电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究[D];兰州理工大学;2009年
5 黄智;叶片型面数控砂带磨削技术基础及应用研究[D];重庆大学;2010年
6 刘英;机器人辅助血管吻合手术的质量评价与优化设计[D];天津大学;2010年
7 张宏韬;双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D];上海交通大学;2011年
8 陈诚;θFXZ型坐标测量机结构分析与驱动系统热误差模型的研究[D];天津大学;2010年
9 周大帅;高速电主轴综合性能测试及若干关键技术研究[D];北京工业大学;2011年
10 郝永江;复杂参数曲线曲面加工控制与状态监测技术研究[D];天津大学;2011年
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1 卢艳峰;数控机床滑枕悬伸变形误差补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 阳江源;数控机床热误差检测与建模研究[D];大连理工大学;2010年
3 赵二鑫;车削中心静动热特性分析及床鞍结构优化设计[D];大连理工大学;2010年
4 周源;精密加工中心热误差检测及补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年
5 窦伟;三自由度并联机器人控制系统[D];天津理工大学;2010年
6 李丽文;医院财务风险研究[D];五邑大学;2010年
7 钱文杰;基于无线传感技术的数控机床温度监测系统研究与实现[D];浙江大学;2011年
8 钟鑫;试验设计方法在微电子涂胶和刻蚀工艺优化中的应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 周帅;PDP电极通断检测系统工件自动校正方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 金建荣;滚珠丝杠在线动态测量及误差补偿技术研究[D];江南大学;2011年
【同被引文献】
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1 吴福民;独立型PLC应用于数控机床的教学探讨[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2003年06期
2 辜志刚,谌永祥;三坐标数控机床误差补偿技术[J];兵工自动化;2004年02期
3 薛明德,丁宏伟,王利华;柴油机活塞的温度场、热变形与应力三维有限元分析[J];兵工学报;2001年01期
4 杨静;王维俊;涂亚庆;左永刚;;基于ANSYS的军用移动电源空载电压仿真研究[J];兵工学报;2009年07期
5 杨家华;机床主轴部件有限元计算若干问题的研究[J];北京工业大学学报;1990年02期
6 范晋伟;运用多体系统运动学理论建立数控机床空间误差模型[J];北京工业大学学报;1999年02期
7 范晋伟,田越,宋国荣,黄旭东,康存锋;基于14条位移线测量法的数控机床误差参数辨识技术[J];北京工业大学学报;2000年02期
8 范晋伟;关佳亮;王文超;周顺生;董广谱;岳中军;曹美宁;;SMART-CNC超精密数控曲面磨床综合误差补偿技术[J];北京工业大学学报;2006年04期
9 宋现春;姜洪奎;许向荣;张佐营;;高速滚珠丝杠副弹性变形的有限元分析[J];北京工业大学学报;2009年05期
10 徐小力,殷健;旋转机械趋势预测方法的研究[J];北京机械工业学院学报;1999年01期
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1 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
2 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
3 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
4 郑惠江;在机检测中曲面拓扑特征重建和检测点分布关键技术研究[D];天津大学;2010年
5 朱嘉;基于视觉与触觉集成传感的多坐标组合测量系统的研究[D];天津大学;2010年
6 张宏韬;双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D];上海交通大学;2011年
7 吴翔;面向再制造的机器人三维视觉检测系统研究[D];大连海事大学;2011年
8 李鹏;基于STEP-NC的开放式智能数控系统架构及其关键技术研究[D];山东大学;2011年
9 李文龙;大型齿轮在机测量原理及技术的研究[D];大连理工大学;2000年
10 胡鹏浩;非均匀温度场中机械零部件热变形的理论及应用研究[D];合肥工业大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周源;精密加工中心热误差检测及补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 马超;机床结构设计方法研究及在立柱设计中的应用[D];大连理工大学;2010年
3 王定祥;数控加工CCD检测关键技术的研究[D];兰州理工大学;2011年
4 张庚申;面向数控车床的在线检测系统研究与开发[D];广东工业大学;2011年
5 罗文;数控机床热误差检测与补偿技术[D];南京航空航天大学;2010年
6 赵新杰;FP 4TC型加工中心数控系统开发[D];天津大学;2010年
7 白永超;大型结构件运输夹具误差建模与分析[D];天津大学;2010年
8 凡志磊;五轴数控机床误差综合建模与测量技术[D];上海交通大学;2011年
9 赵子雷;数控系统三维刀具补偿功能的系统程序开发[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 张琨;CK6430数控车床几何与热误差实时补偿研究[D];上海交通大学;2012年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张国政;杨海卉;;笛卡尔坐标系在数控机床中的应用[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2012年01期
2 林伟青;傅建中;;数控机床热误差建模中的温度传感器优化研究[J];成组技术与生产现代化;2007年03期
3 迟忠德;;滚珠丝杠螺纹旋风硬铣削工艺的改进研究[J];成组技术与生产现代化;2010年04期
4 刘浩梁;陆佳政;周力行;张红先;;微气象条件下架空地线的覆冰增长[J];电力建设;2010年04期
5 阎长罡;年立胜;郭毅;;渐开线滚刀滚齿加工齿轮齿面的数值计算方法[J];大连交通大学学报;2011年02期
6 王福元;徐家文;赵建社;;整体叶盘电解扫掠成形精度分析及误差补偿[J];东南大学学报(自然科学版);2010年05期
7 郑学刚;赵宇;吴洪涛;;机床热误差建模及检测系统模块设计[J];电子测量与仪器学报;2009年09期
8 张根保;曾海峰;王国强;张家为;;复杂机电产品质量特性解耦模型[J];重庆大学学报;2010年05期
9 王时龙;祁鹏;周杰;杨勇;李川;康玲;;数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法[J];重庆大学学报;2011年03期
10 贺甲;田学光;张德龙;田兴志;;基于休斯敦方法的机械手误差建模与分析[J];工程设计学报;2010年06期
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1 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
2 宗成强;道路运输超限货物在途安全评估方法研究[D];武汉理工大学;2011年
3 张宏韬;双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D];上海交通大学;2011年
4 谭文斌;伺服系统摩擦与温度变化干扰的建模及补偿研究[D];天津大学;2012年
5 尹玲;机床热误差鲁棒补偿技术研究[D];华中科技大学;2011年
6 马建伟;精密电液伺服阀几何因素与性能指标映射关系研究[D];大连理工大学;2011年
7 郭建烨;三杆少自由度混联机床精度分析及相关问题的研究[D];东北大学;2009年
8 牟鲁西;复杂曲面零件在机测量关键技术研究与应用[D];华中科技大学;2012年
9 王立成;复杂曲面原位检测方法与实验研究[D];华中科技大学;2012年
10 姜彬;高速面铣刀切削稳定性及其结构化设计方法研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
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1 朱向东;高速机床伺服进给系统定位精度的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 阳江源;数控机床热误差检测与建模研究[D];大连理工大学;2010年
3 赵二鑫;车削中心静动热特性分析及床鞍结构优化设计[D];大连理工大学;2010年
4 周源;精密加工中心热误差检测及补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年
5 马超;机床结构设计方法研究及在立柱设计中的应用[D];大连理工大学;2010年
6 钱文杰;基于无线传感技术的数控机床温度监测系统研究与实现[D];浙江大学;2011年
7 汪琛琛;基于扫频激光干涉的数控机床几何误差测量系统[D];浙江大学;2011年
8 刁常堃;基于旋量的SCARA工业机器人精度研究[D];浙江大学;2011年
9 张晓星;基于结合面的数控机床静动热态特性研究[D];吉林大学;2011年
10 屈科科;基于Minitab的产品质量功能展开设计方法研究[D];西华大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 徐科军,张颖,张崇巍;基于沃尔什函数的传感器动态建模方法[J];电子测量与仪器学报;1996年02期
2 彭东明;;三坐标测量机系统误差软件补偿方法的研究[J];航空精密制造技术;1993年06期
3 张奕群,李书和,张国雄;机床热误差建模中温度测点选择方法研究[J];航空精密制造技术;1996年06期
4 袁洪祥,李均,张峰,潘培元;超精密加工中圆度的在线测量与补偿技术[J];航空学报;1988年04期
5 张德贤,刘筱连,师汉民,陈日曜;基于神经网络机床热补偿温度监控位置确定[J];华中理工大学学报;1995年07期
6 张伯霖,宋文佛,庄有土,李亮斌;用环形热管减少机床的热变形[J];机械工程学报;1995年03期
7 李行善,张仁强;一种建立传感器动态数学模型的新方法及其软件实现[J];仪器仪表学报;1995年03期
8 张国雄;误差修正──提高坐标测量机精度的重要方向[J];机床;1986年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛冰云;;主轴热误差的数值建模分析[J];机械;2009年01期
2 陈松;王永青;;数控机床热误差实时补偿研究[J];机械设计与制造;2013年09期
3 卢晓红;贾振元;张智聪;于小艳;;基于灰关联分析的热误差测点优化[J];组合机床与自动化加工技术;2011年02期
4 吴汉夫;;基于电流与速度参数的加工中心热误差预测方法[J];制造技术与机床;2008年06期
5 陈松;王永青;;数控机床热误差测点优化模型预测与实时补偿的研究[J];组合机床与自动化加工技术;2013年06期
6 杨建国,薛秉源;数控机床热误差鲁棒建模新方法及实时补偿[J];制造技术与机床;1998年06期
7 杜正春,杨建国,关贺,窦小龙;制造机床热误差研究现状与思考[J];制造业自动化;2002年10期
8 商鹏;阮宏慧;张大卫;;基于球杆仪的三轴数控机床热误差检测方法[J];天津大学学报;2006年11期
9 吴汉夫;;三轴加工中心热误差推定的建模方法[J];广西工学院学报;2006年04期
10 罗文;梁睿君;叶文华;;精密加工中心热误差检测与温度测点优化[J];制造技术与机床;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张燕;符新;;加工中心主轴热误差的建模分析与研究[A];2007海南机械科技论坛论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 吴卯臣;车削加工热误差产生及补偿方法[N];大众科技报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 赵海涛;数控机床热误差模态分析、测点布置及建模研究[D];上海交通大学;2006年
2 尹玲;机床热误差鲁棒补偿技术研究[D];华中科技大学;2011年
3 赵昌龙;高速加工中心主轴及刀具系统热误差综合补偿技术[D];吉林大学;2010年
4 雷春丽;高速数控机床电主轴热误差机理分析与建模研究[D];兰州理工大学;2011年
5 杨建国;数控机床误差综合补偿技术及应用[D];上海交通大学;1998年
6 金超;基于工况的数控加工热误差与切削振动预测方法研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周源;精密加工中心热误差检测及补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 罗文;数控机床热误差检测与补偿技术[D];南京航空航天大学;2010年
3 徐金忠;数控机床热误差检测及建模技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 阳江源;数控机床热误差检测与建模研究[D];大连理工大学;2010年
5 计昌柱;数控机床热误差补偿系统研究[D];合肥工业大学;2014年
6 赵瑞月;大型龙门数控机床温度测点优化与热误差建模技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 雷琪;贝叶斯网络在机床热误差动态补偿建模中的应用[D];华中科技大学;2012年
8 崔良玉;高速电主轴热误差测试与建模方法[D];天津大学;2010年
9 曲淑娜;加工中心主轴热误差检测与补偿建模研究[D];大连理工大学;2012年
10 张伟;基于灰色系统理论的数控机床热误差建模技术研究[D];南京航空航天大学;2013年
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