牛頭刨床課程設(shè)計報告_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  題目要求</b></p><p>  如下圖所示牛頭刨床的功能簡圖。刨刀水平作往復(fù)直線運(yùn)動,切削安裝在工作臺上的工件。刨刀每切削一次,工作臺沿著刨刀運(yùn)動的水平垂直方向進(jìn)給0.3,0.4,0.5mm/次,分3檔</p><p><b>  題目解答</b></p><p><b>  

2、工藝動作分析</b></p><p>  由設(shè)計題中牛頭刨床的功能可得,牛頭刨床加工平面(槽)時由兩個工藝動作協(xié)調(diào)完成。即刨刀每刨削一次,工作臺沿著刨刀運(yùn)動水平垂直方向(上下垂直方向)進(jìn)給一定的距離,為了避免兩個動作發(fā)生干涉,工作臺沿著刨刀運(yùn)動的水平垂直方向(上下垂直方向)移動,必須在刨刀切削運(yùn)動完成后在退刀運(yùn)動時進(jìn)行;為了避免工作臺的進(jìn)給與退刀時刀具產(chǎn)生干涉,刀具裝有自動彈起裝置。據(jù)此,可以畫出牛頭

3、刨床的運(yùn)動循環(huán)圖。</p><p>  運(yùn)動功能分析及運(yùn)動功能系統(tǒng)圖</p><p>  動機(jī)及其運(yùn)動形式分析</p><p>  一般情況下,牛頭刨床是在工廠車間使用。在工廠車間里的設(shè)備大多是電動機(jī),具有連續(xù)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動特點(diǎn)。由題知電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1420r/min,因此牛頭刨床原動機(jī)的運(yùn)動功能單元符號表達(dá)如圖。</p><p>  機(jī)械傳動部

4、分及其運(yùn)動形式分析</p><p>  根據(jù)牛頭刨床使用功能描述,牛頭刨床每分鐘切削102,126,158次,一般原動機(jī)轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)大于這個值。因此需要減速,即傳動比i>1,也就是說,機(jī)械傳動部分應(yīng)具有傳動縮小功能,把一個轉(zhuǎn)速較大的輸入傳動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速較小的輸出運(yùn)動,其運(yùn)動功能單元符號如圖。</p><p><b>  過載保護(hù)及其分析</b></p>

5、<p>  金屬加工機(jī)床的原動機(jī)與傳動部分之間通常會加載一個過載保護(hù)單元,以便在過載時保護(hù)機(jī)床免于損壞。多數(shù)情況下,這一過載保護(hù)單元同時還有減速功能,表達(dá)符號如圖。</p><p>  滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)及其分析</p><p>  在過載保護(hù)與機(jī)械傳動輸出之間 ,要實(shí)現(xiàn)牛頭刨床每分鐘切削102,126,158次,要采用有級變速。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速為1420r/min。為了輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到要

6、求的值則傳動比為:</p><p>  過載保護(hù)系統(tǒng)的傳動比為3.21,讓傳動比為,經(jīng)過過載保護(hù)后,,機(jī)械傳動部分采用兩個變速齒輪使其轉(zhuǎn)速降至102r/min。得:</p><p>  綜上,1420r/min的轉(zhuǎn)速經(jīng)過帶傳動和和機(jī)械傳動部分降至102r/min,而之前采用齒輪變速的傳動比為:</p><p>  于是,傳動的有級變速如圖所示:</p>

7、<p>  刨刀的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動形式分析</p><p>  牛頭刨床刨刀的運(yùn)動形式為連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動,而刨刀運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動件運(yùn)動應(yīng)該是前面機(jī)械傳動部分的輸出轉(zhuǎn)動,因此刨刀運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該是具有將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成往復(fù)連續(xù)直線運(yùn)動的功能,其功能圖如圖:</p><p>  為了得到滑枕的運(yùn)動,可采用如上圖的運(yùn)動功能單元,其實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動功能系統(tǒng)圖如圖</p><

8、;p><b>  運(yùn)動分支及其分析</b></p><p>  原動機(jī)只為牛頭刨床提供了一個驅(qū)動運(yùn)動,而牛頭刨床有刨刀和工作臺兩執(zhí)行運(yùn)動需要驅(qū)動,在機(jī)械傳動功能單元之后加一個分支功能單元,把一個輸入運(yùn)動分成三個輸出運(yùn)動,其運(yùn)動功能符號如圖所示:</p><p>  這里三個運(yùn)動,有兩個運(yùn)動時同方向的,另一個是垂直方向的。將滑枕與水平垂直方向移動定位同方向,上下移

9、動定為垂直方向。</p><p>  工作臺及其運(yùn)動形式分析</p><p>  由牛頭刨床使用功能描述可知,牛頭刨床工作臺運(yùn)動形式為間歇單向直線運(yùn)動。下面,由于牛頭刨床有工作臺水平垂直方向和上下垂直方向進(jìn)給,為避免重復(fù),以水平垂直運(yùn)動為例。</p><p>  首先得運(yùn)動分支輸出的一個轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為擺動,其功能單元符號如圖所示</p><p>

10、  然后將該功能單元輸出的擺動轉(zhuǎn)換為間歇運(yùn)動,其功能單元如圖:</p><p>  一般情況下,間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)所輸出運(yùn)動每次轉(zhuǎn)動的角度較小,為了得到較大的間歇運(yùn)動角,可通過放大功能單元放大間歇運(yùn)動轉(zhuǎn)角,其運(yùn)動功能單元符號如圖。</p><p>  最后,工作臺要實(shí)現(xiàn)單向移動,需要把輸出轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為單向運(yùn)動,其運(yùn)動功能單元符號如圖。</p><p>  牛頭刨床實(shí)際功能系

11、統(tǒng)圖:</p><p><b>  系統(tǒng)運(yùn)動方案擬定</b></p><p>  圖表 1 電機(jī)替代運(yùn)動功能單元1</p><p>  能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能單元的載體有:三相交流電動機(jī),步進(jìn)電機(jī),交流伺服電機(jī)液壓馬達(dá)等,一般情況下,工廠采用的普通機(jī)床都用三相交流電動機(jī)。因此,牛頭刨床也用三相交流電動機(jī)為原動機(jī),額定轉(zhuǎn)速為1420r/min。<

12、/p><p>  圖表 2 帶傳動替代運(yùn)動功能單元2</p><p>  能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的運(yùn)動單元有:帶傳動,摩擦輪傳動,安全聯(lián)軸節(jié)。帶傳動具有傳動可靠,結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,成本低等優(yōu)點(diǎn),但也有尺寸大,精度低等缺點(diǎn),但對于要求不嚴(yán)格,精度不高的牛頭刨床中,可以用帶傳動滿足過載保護(hù)的功能。</p><p>  圖表 3 滑移齒輪變速代替運(yùn)動單元3</p>&

13、lt;p>  圖表 4 第二級齒輪傳動代替運(yùn)動單元4</p><p>  滿足該傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元有:齒輪傳動,帶傳動,行星傳動機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu)等。但由于圓柱齒輪傳動具有傳動可靠,結(jié)構(gòu)簡單,強(qiáng)度高,尺寸小等優(yōu)點(diǎn),因此選用齒輪傳動機(jī)構(gòu)用于滿足變速降低轉(zhuǎn)速的的功能。</p><p>  圖表 5 六連桿滑塊機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動單元5</p><p>  能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)

14、有:曲柄滑塊機(jī)構(gòu),六連桿滑塊機(jī)構(gòu),移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)等。由于該結(jié)構(gòu)用于牛頭刨床的切削,刨削金屬時,其切削力較大,因此采用低副機(jī)構(gòu),由于運(yùn)動有急回特性,故采用六連桿滑塊機(jī)構(gòu)。</p><p>  圖表 6鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)與擺動從動件替代運(yùn)動單元6</p><p>  能滿足該結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)有:平面曲柄搖桿結(jié)構(gòu),擺動從動件盤型凸輪結(jié)構(gòu),擺動導(dǎo)桿結(jié)構(gòu),曲柄六連桿機(jī)構(gòu)等??梢詮闹羞x出擺動從動件盤型凸輪結(jié)構(gòu)

15、和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組合在一起的結(jié)構(gòu)以滿足該功能。</p><p>  圖表 7 棘輪機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動單元7</p><p>  能滿足該功能的結(jié)構(gòu)有:棘輪機(jī)構(gòu),組合機(jī)構(gòu)等??梢詮闹羞x出棘輪機(jī)構(gòu)滿足該功能。</p><p>  圖表 8 齒輪傳動機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動單元8</p><p>  能實(shí)現(xiàn)該功能的結(jié)構(gòu)有:齒輪傳動機(jī)構(gòu),帶傳動機(jī)構(gòu),鏈傳動機(jī)構(gòu),行星傳動

16、機(jī)構(gòu),蝸桿機(jī)構(gòu)等。可從中選出齒傳動機(jī)構(gòu)滿足該功能。</p><p>  圖表 9 螺旋機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動單元9</p><p>  能實(shí)現(xiàn)該功能的結(jié)構(gòu)有:齒輪齒條機(jī)構(gòu),螺旋機(jī)構(gòu),帶傳動機(jī)構(gòu),鏈傳動機(jī)構(gòu)等。從中選出螺旋機(jī)構(gòu)滿足該功能。</p><p>  2.4 系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計</p><p>  2.4.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(牛頭刨床刨刀運(yùn)動)尺寸的確

17、定</p><p>  由圖2-68可以看到,牛頭刨床刨刀運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是六桿機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)的清晰簡圖如圖2-69所示。根據(jù)上述牛頭刨床的已知條件,滑枕行程為</p><p>  H=500mm (2-1)</p><p>  并設(shè),連桿BC驅(qū)動滑枕的最大壓力角為</p><p>&

18、lt;b> ?。?-2)</b></p><p>  該牛頭刨床的行程速比系數(shù)為</p><p>  K=2 (2-3)</p><p>  令點(diǎn)O5到滑枕導(dǎo)路的距離為y,點(diǎn)O5到導(dǎo)桿豎直位置時點(diǎn)B的距離為y1,點(diǎn)O5到連線的距離為y2,則</p><p&g

19、t;<b>  當(dāng)</b></p><p><b> ?。?-6)</b></p><p>  時,連桿BC驅(qū)動滑枕的最大壓力角最小。</p><p><b> ?。?-7)</b></p><p>  由圖2-69可知,牛頭刨床的行程為</p><p>

20、;<b>  (2-8)</b></p><p>  圖2-69所示曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為</p><p><b> ?。?-9)</b></p><p>  根據(jù)已知行程速比系數(shù),極位夾角為</p><p><b>  (2-10)</b></p><

21、;p>  于是,導(dǎo)桿O5B的長度為</p><p><b> ?。?-11)</b></p><p><b>  連桿BC的長度為</b></p><p><b> ?。?-12)</b></p><p>  設(shè)導(dǎo)桿O5B長度與曲柄,導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動中心距離的比為</p&g

22、t;<p><b>  (2-13)</b></p><p>  則曲柄,導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動中心距離為</p><p><b>  (2-14)</b></p><p><b>  曲柄O4A的長度為</b></p><p><b>  (2-15)</b&

23、gt;</p><p>  2.4.2 牛頭刨床主傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸的確定</p><p><b>  A.帶傳動設(shè)計</b></p><p>  傳動帶類型和帶傳動形式</p><p>  按傳遞功率4kw進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)表9-1,表9-3,選擇普通V帶開口傳動。</p><p>  普通V帶傳動的

24、設(shè)計計算按表9-12的步驟進(jìn)行計算,見表2-1.</p><p>  表2-1 V帶傳動的設(shè)計計算</p><p><b>  B.齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>  (1) 牛頭刨床齒輪傳動機(jī)構(gòu)的傳動分配</p><p>  上述帶傳動設(shè)計計算中,得到帶傳動的傳動比為</p><p>&

25、lt;b>  i帶=3.21</b></p><p>  帶傳動與齒輪傳動的總傳動比為 i總=13.92, i’總2=11.27,i’’總=8.99</p><p>  設(shè)第二級傳動 =2.08</p><p>  則第一級傳動比 i56=2.08,i56’=1.68,

26、i56’’=1.35</p><p>  (2) 牛頭刨床齒輪傳動的幾何尺寸計算</p><p>  兩級齒輪傳動采用直齒圓柱齒輪,其模數(shù)均按2mm取值,其幾何尺寸按照表2-2進(jìn)行。</p><p>  表2-2 滑移齒輪變速傳動中每對齒輪幾何尺寸及重合度的計算</p><p><b>  滑移齒輪5和齒輪6</b>

27、</p><p>  滑移齒輪5’和齒輪6’</p><p><b>  滑移齒輪和齒輪</b></p><p>  圓柱齒輪7與齒輪8 </p><p><b>  圓錐齒輪32與33</b></p><p>  2.4.3牛頭刨床輔傳機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸的確定</p>

28、<p>  1 牛頭刨床輔傳機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定</p><p>  (1)凸輪運(yùn)動角的確定</p><p>  凸輪運(yùn)動角決定著工作臺語刨刀運(yùn)動協(xié)調(diào)的時序。由圖2-68看到,凸輪9與曲柄16固聯(lián)。由圖2-2牛頭刨床運(yùn)動循環(huán)圖看到,當(dāng)牛頭刨床的刨刀在運(yùn)動行程時,其工作臺靜止。當(dāng)牛頭刨床的刨刀空回到行程的一半時,其工作臺開始進(jìn)給運(yùn)動,當(dāng)刨刀空回到行程的四分之三時,其工作臺停止進(jìn)給

29、運(yùn)動。設(shè)牛頭刨床主運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的曲柄順時針轉(zhuǎn)動,如圖2-69所示,曲柄23由位置O4A轉(zhuǎn)到O4A’時,工作臺靜止,這意味著驅(qū)動工作臺運(yùn)動的凸輪機(jī)構(gòu)處于休止?fàn)顟B(tài),當(dāng)曲柄16由位置O4A順時針轉(zhuǎn)到豎直位置(與O4O5重合)時,刨刀空回到行程的一半,工作臺仍然靜止。此后,工作臺才開始進(jìn)給運(yùn)動。也就是說,凸輪的升程和回程都在刨刀空回行程的最后二分之一完成。綜上所述,凸輪的各個運(yùn)動角見表2-3.</p><p>  表2-

30、3 凸輪運(yùn)動角</p><p>  (2)凸輪,棘輪,絲杠,齒輪基本參數(shù)的確定</p><p><b>  A、水平進(jìn)給方向</b></p><p>  工作臺驅(qū)動絲杠的參數(shù)</p><p>  根據(jù)牛頭刨床的功能描述,其工作臺每次進(jìn)給量為</p><p>  s1=0.30、0.40、0.50m

31、m (2-21)</p><p>  選取梯形螺紋絲杠,其公稱直徑為 d1=32mm (2-22)</p><p>  其螺距為 p1=6mm (2-23) </p>

32、<p>  其標(biāo)記記為Tr32×6。 </p><p>  為了使工作臺(螺母)22(見圖2-68)每次進(jìn)給為s,即 </p><p><b>  (2-24) </b></p><p>  由此得絲杠每次所需轉(zhuǎn)角為</p><p>

33、  18°、24°、30° (2-25)</p><p> ?、诠ぷ髋_驅(qū)動絲杠前端齒輪與棘輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)</p><p>  工作臺驅(qū)動絲杠前段傳動齒輪為齒輪14,齒輪15(見圖2-68),齒輪14與棘輪13固聯(lián)齒輪15與絲杠21固聯(lián)。齒輪15的轉(zhuǎn)角 18°、24°、30° (2-26)&

34、lt;/p><p>  齒輪14的轉(zhuǎn)角為 (2-27)</p><p>  棘輪每次轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角為 (2-28)</p><p>  式中,------棘輪每次轉(zhuǎn)過的齒數(shù)</p><p>  

35、由式(2-27)和式(2-28)得 (2-29)</p><p>  設(shè)棘輪每次轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為 (2-30)</p><p>  并式(2-26),(2-30)代入(2-29)整理得</p><p><b>

36、; ?。?-31)</b></p><p>  因?yàn)榧嗱?qū)動擺桿12的擺角為</p><p><b> ?。?-32)</b></p><p>  根據(jù)式(2-31)和(2-32)得表2-4 </p><p>  表2-4 齒輪,棘輪齒數(shù)關(guān)系</p><p>  由表2-4看看到齒輪1

37、4的齒數(shù)Z14越大棘輪13的齒數(shù)Z13越小,棘輪驅(qū)動擺桿12的擺角則越大。為了使擺角小一點(diǎn),齒輪14的齒數(shù)選取較小的值??紤]到齒輪14和齒輪15嚙合時的性能更好一點(diǎn),兩者的齒數(shù)互為質(zhì)數(shù),取</p><p>  z13=z13’=z13’’=54</p><p>  考慮到凸輪的升程不易過大,應(yīng)使齒輪15的齒數(shù)小于齒輪14的 齒數(shù)。還考慮到絲杠的直徑(齒輪15與絲杠21的軸頸裝配),齒輪15

38、的 齒數(shù)不易過小,取z15>25,根據(jù)式(2-31),(2-24),(2-32)進(jìn)一步選定并計算水平進(jìn)給運(yùn)動變速機(jī)構(gòu)棘輪與各傳動齒輪參數(shù)如下:</p><p>  把上表數(shù)據(jù)代入式(2-34)得棘輪驅(qū)動擺桿12的擺角為 </p><p><b>  (2-40)</b></p><p><b>  垂直進(jìn)給方向</b>

39、;</p><p>  工作臺驅(qū)動絲杠的參數(shù)</p><p>  根據(jù)牛頭刨床的功能描述,其工作臺每次進(jìn)給量為</p><p>  s2=0.20、0.30、0.40mm (2-41)</p><p>  選取梯形螺紋絲杠,其公稱直徑為 d2=32mm

40、 (2-42)</p><p>  其螺距為 p2=6mm (2-43) </p><p>  其標(biāo)記記為Tr32×6。 </p><p>  為了使工作臺(螺母)22(見

41、圖2-68)每次進(jìn)給為s2,即 </p><p><b>  (2-44) </b></p><p>  由此得絲杠每次所需轉(zhuǎn)角為</p><p>  12°、18°、24° (2-45)</p><p>  作臺驅(qū)動絲杠前端齒輪與棘輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)</p>

42、<p>  工作臺驅(qū)動絲杠前段傳動齒輪為齒輪29,齒輪30(見圖2-68),齒輪29與棘輪28固聯(lián)齒輪30與絲杠31固聯(lián)。齒輪29的轉(zhuǎn)角 12°、18°、24° (2-46)</p><p>  齒輪29的轉(zhuǎn)角為 (2-47)</p><p&

43、gt;  棘輪每次轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角為 (2-48)</p><p>  式中,------棘輪每次轉(zhuǎn)過的齒數(shù)</p><p>  由式(2-47)和式(2-48)得 (2-49)</p><p>  設(shè)棘輪每次轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為

44、 (2-50)</p><p>  并式(2-46),(2-50)代入(2-49)整理得</p><p><b> ?。?-51)</b></p><p>  因?yàn)榧嗱?qū)動擺桿27的擺角為</p><p><b>  (2-52)</b

45、></p><p><b>  根據(jù)表2-4 取</b></p><p>  z28=z28’=z28’’=54</p><p>  考慮到凸輪的升程不易過大,應(yīng)使齒輪30的齒數(shù)小于齒輪29的 齒數(shù)。還考慮到絲杠的直徑(齒輪30與絲杠31的軸頸裝配),齒輪30的 齒數(shù)不易過小,取z30>25,根據(jù)式(2-51),(2-44),(2-

46、52)進(jìn)一步選定并計算垂直進(jìn)給運(yùn)動變速機(jī)構(gòu)棘輪與各傳動齒輪參數(shù)如下:</p><p>  把上表數(shù)據(jù)代入式(2-52)得棘輪驅(qū)動擺桿12的擺角為 </p><p><b>  (2-53)</b></p><p>  (3)凸輪機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)</p><p>  由圖2-68可以看到凸輪機(jī)構(gòu)的推桿10是雙搖桿機(jī)構(gòu)

47、的主動件棘輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動擺桿12是雙搖桿機(jī)構(gòu)的從動件。凸輪9的升程就是推桿10的最大擺角,即 </p><p><b>  (2-54)</b></p><p>  雙搖桿機(jī)構(gòu)主動件(推桿10)和從動件(擺桿12)之間的擺角關(guān)系為</p><p><b>  (2-55)</b></p><p>

48、;  式中k--------雙搖桿機(jī)構(gòu)的擺角變換系數(shù)。</p><p>  根據(jù)式2-53棘輪驅(qū)動擺桿12的擺角可取為 (2-56)</p><p>  雙搖桿機(jī)構(gòu)一般具有擺角的放大和縮小功能??梢岳秒p搖桿機(jī)構(gòu)的擺角放大功能,使得凸輪機(jī)構(gòu)的升程不至于過大,可取凸輪的升程為</p><p>  2.6 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)真實(shí)

49、運(yùn)動循環(huán)圖的分析</p><p>  機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的擬定是在工藝方法分析結(jié)果——機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動循環(huán)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。該機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的真實(shí)運(yùn)動循環(huán)圖與工藝方法分析結(jié)果是否完全相符,是否能滿足工藝動作的要求,需要通過對真實(shí)的運(yùn)動循環(huán)圖的分析來確定。</p><p>  由圖2-69看到,當(dāng)曲柄16處于O4A時,滑枕20處于左端極限位置,設(shè)此時曲柄16的轉(zhuǎn)角為0°。曲柄由此位置開

50、始順時針轉(zhuǎn)動,根據(jù)圖2-68和圖2-69繪制牛頭刨床運(yùn)動方案的真實(shí)機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖,如圖2-70所示。比較圖2-70和圖2-2可以看到,牛頭刨床運(yùn)動方案的真實(shí)機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖可以滿足牛頭刨床工藝動作的要求。</p><p>  0° 90° 180° 180°+θ 270° 270°+θ/2 325°+θ/4 360&#

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