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子程序在數(shù)控車編程的應(yīng)用
子程序在數(shù)控車編程的應(yīng)用【1】
【摘 要】 子程序常用于加工幾何形狀完全相同或相似的加工軌跡,是數(shù)控車床手工編程的常用方法之一。
正確使用子程序,可以有效簡(jiǎn)化手工編程工作量,減少程序所占內(nèi)存,提高加工效率。
本文主要對(duì)子程序進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,并以具體實(shí)例加以說明。
【關(guān)鍵詞】 數(shù)控車子程序 編程 應(yīng)用
1 引言
在數(shù)控加工中,有時(shí)在一個(gè)零件上,有兩處或兩處以上形狀和大小都相同的加工部位,為簡(jiǎn)化程序的編制,可以用子程序來(lái)加工,或調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)循環(huán)加工,以減少編制程序時(shí)需要計(jì)算的基點(diǎn)的個(gè)數(shù),簡(jiǎn)化編程。
2 子程序介紹
(1)子程序的定義。
某些被加工的零件中,常常會(huì)出現(xiàn)幾何形狀完全相同的加工軌跡,在編制加工程序時(shí),有一些固定順序和重復(fù)模式的程序段,通常在幾個(gè)程序中都會(huì)使用它。
這個(gè)典型的加工程序段可以做成固定程序,并單獨(dú)加以命名,這組程序段就稱為子程序。
(2)子程序的作用。
使用子程序可以減少不必要的重復(fù)編程,從而達(dá)到簡(jiǎn)化編程的目的。
主程序可以調(diào)用子程序,一個(gè)子程序也可以調(diào)用下一級(jí)子程序。
子程序必須在主程序結(jié)束指令后建立,其作用相當(dāng)于一個(gè)固定循環(huán)。
(3)子程序的格式。
子程序的格式與主程序相同,在子程序的開頭編制子程序號(hào),在子程序的結(jié)尾用M99指令結(jié)束子程序并返回主程序。
O××××
…
M99
(4)子程序的調(diào)用。
在主程序中,調(diào)用子程序的指令是一個(gè)程序段。
指令:M98
格式:M98 P×××× ×××× (前四位為調(diào)用次數(shù),后四位為子程序號(hào))
或M98 P×××× L××××(P后面為子程序號(hào),L為調(diào)用次數(shù))
說明:省略循環(huán)次數(shù)時(shí),默認(rèn)循環(huán)次數(shù)為一次。
(5)子程序的嵌套。
子程序調(diào)用另一個(gè)子程序,稱為子程序的嵌套。
主程序調(diào)用同一子程序執(zhí)行加工,最多可執(zhí)行9999次,但是子程序的嵌套不是無(wú)限次的,在編程中使用較多的是二重嵌套(不同的系統(tǒng)其執(zhí)行的次數(shù)及層次不同),其程序執(zhí)行情況如圖1所示。
3 應(yīng)用子程序編程實(shí)例
(1)等距槽可以利用循環(huán)或子程序進(jìn)行編程,但加工不等距槽時(shí),就體現(xiàn)出了利用子程序進(jìn)行編程的優(yōu)勢(shì)。
例如:圖2所示為車削不等距槽,已知02號(hào)刀為切槽刀,刀刃寬度為4mm,左刀尖對(duì)刀, 35mm外圓已加工好,試通過調(diào)用子程序的形式編寫其加工程序。
1)主程序。
O0001
N10 G50 X100.0 Z100.0;設(shè)定工件坐標(biāo)系。
N20 M03 S900;主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速900r/min。
N30 T0202;換02號(hào)切槽刀。
N40 G00 X38.0;快速定位到38mm處。
N50 Z-20.0 M08;快速定位,準(zhǔn)備切槽,開冷卻液。
N60 M98 P31000;調(diào)用O1000的子程序3次。
N70 G00 X50.0 Z-138.0;快速定位。
N80 G01 X0 F30;切斷。
N90 M30;程序結(jié)束。
2)子程序。
O1000
N10 G00 W-4.0;Z軸負(fù)向移動(dòng)4mm至第一槽處。
N20 G01 U-13.0F30;切第一槽至指定尺寸。
N30 G04 X1.0;槽底停留1S。
N40 G01 U13.0;X方向退出。
N50 G00 W-14.0;快速定位第二槽處。
N60 G01 U-13.0;切第二槽至指定尺寸。
N70 G04 X1.0;槽底停留1S。
N80 G01 U13.0;X方向退出。
N90 G00 W-20.0;Z軸負(fù)向移動(dòng)20mm。
N100 M99;子程序結(jié)束,并返回主程序。
(2)如果加工等距槽,但是形狀較復(fù)雜時(shí),循環(huán)指令就失效了,這時(shí)應(yīng)用子程序就可以大大提高編程的效率。
例如:圖3所示為車削等距復(fù)雜型槽,已知02號(hào)刀為切槽刀,刀刃寬度為3mm,左刀尖對(duì)刀,28mm外圓已加工好,試通過調(diào)用子程序的形式編寫其加工程序。
1)主程序。
O0002
N10 G50 X100.0 Z100.0; 設(shè)定工件坐標(biāo)系。
N20 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速600r/min。
N30 T0101; 選擇1號(hào)外圓刀。
N40 G00 X30.0 Z2.0;定位至30mm,距端面正向2mm。
N50 G71 U1.0 R0.5; 采用復(fù)合循環(huán)粗加工半圓球、外圓、外圓錐面等,
N60 G71 P70 Q130 U0.5 W0 F100; X正方向留精加工余量0.5mm。
N70 G42 G01 X0 F50;
N80 Z0;
N90 G03 X20.0 W-10.0 R10.0;
N100 G01 Z-42.0;
N110 X25.0 Z-50.0;
N120 Z-55.0;
N130 G40 X30.0;
N140 M00 M05;主軸停,程序加工暫停,檢測(cè)工件。
N150 M03 S1200;主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速 1200r/min。
N160 G70 P70 Q130;精加工半圓球、外圓、外圓錐面等。
N170 G00 X100.0 Z100.0;返回?fù)Q刀點(diǎn),主軸停。
N180 M03 S800;主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速 800r/min。
N190 T0202; 換02號(hào)切槽刀。
N200 G00 X22.0 Z-10.7M08;快速定位,準(zhǔn)備切槽,開冷卻液。
N210 M98 P32000;調(diào)用O2000的子程序3次,加工3處等距外溝槽。
N220 G00 X100.0 Z100.0; 返回?fù)Q刀點(diǎn)。
N230 M30; 程序結(jié)束。
2)子程序。
O2000
N10 G00 W-8.6;刀具沿Z軸負(fù)方向平移8.6mm。
N20 G01 U-10.0 F20;沿徑向切槽至槽底。
N30 G04 X1.0;槽底停留1S。
N40 G00 U10.0 F500;快速退至22mm處。
N50 W1.3;沿Z軸正方向平移1.3mm。
N60 G01 U-2.0;沿徑向移動(dòng)至20mm處。
N70 U-8.0 W-1.3;刀具切溝槽右側(cè)面至槽底。
N80 G00 U10.0;快速退至22mm處。
N90 W-1.3; 沿Z軸正方向平移1.3mm。
N100 G01 U-2.0;沿徑向移動(dòng)至20mm處。
N110 U-8.0 W1.3;刀具切溝槽左側(cè)面至槽底。
N120 G00 U10.0;快速退至22mm處。
N130 M99;子程序結(jié)束,并返回主程序。
4 結(jié)語(yǔ)
編寫子程序時(shí)注意應(yīng)用增量坐標(biāo)寫出加工路線,讓程序沿X向(或Z向)循環(huán)進(jìn)刀,設(shè)置好背吃刀量,計(jì)算出加工次數(shù),在主程序中進(jìn)行調(diào)用。
這種方法可減少基點(diǎn)的計(jì)算個(gè)數(shù),適用于各種形狀復(fù)雜的零件,使這類零件在數(shù)控機(jī)床上的編程變得簡(jiǎn)便。
靈活的應(yīng)用子程序,在很大程度上提高了零件的加工效率,并且在實(shí)際生產(chǎn)中收到了良好的效果。
參考文獻(xiàn):
[1]謝曉紅.數(shù)控車削編程與加工技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2008.7.
[2]黃康美.數(shù)控加工編程.上海交通大學(xué)出版社,2004.8.
[3]宋放之.數(shù)控工藝培訓(xùn)教程.清華大學(xué)出版社,2003.8.
主程序調(diào)用子程序的編程方案在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用【2】
一、手工編程在教學(xué)和生產(chǎn)中的概況及意義
在制造業(yè)非常發(fā)達(dá)的華南(以珠三角地區(qū)為代表)和(以江浙地區(qū)為代表),各類CAD\CAM軟件的應(yīng)用由來(lái)已久,而且非常廣泛和成熟,即使在那些只有1~2部數(shù)控銑床或加工中心的“路邊加工店”里,也隨處可見Mastercam、 UG、 PRO\E、Cimatron、Powermill、Surfcam等世界知名CAD\CAM軟件的身影。
到目前為止,各類CAD\CAM軟件應(yīng)用日趨普及,特別是數(shù)控三維曲面加工,使手工編程幾乎已沒有用武之地。
但是必須強(qiáng)調(diào)的是,手工編程是根本,是基礎(chǔ),各種疑難雜癥的解決往往還要利用手工編程;再者,學(xué)習(xí)手工編程有利于進(jìn)一步完善數(shù)控程序,所以在學(xué)校中教學(xué)手工編程有著極其重要的意義,特別是“模塊式”課程教學(xué)手工程序。
另外,當(dāng)一些中小型認(rèn)為使用正版CAD\CAM軟件成本過高時(shí),手工編程(更高層次的變量編程,即宏程序的運(yùn)用)就會(huì)顯示其使用價(jià)值。
因此手工編程在教學(xué)和生產(chǎn)中仍具有極其重要的地位。
筆者根據(jù)多年的數(shù)控生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐,提出采用主程序調(diào)用子程序的編程方案,編寫結(jié)構(gòu)化數(shù)控程序,有效地改善數(shù)控程序的可讀性與安全性,給教學(xué)和生產(chǎn)帶來(lái)了安全與便利。
二、用主程序調(diào)用子程序編程方案的優(yōu)點(diǎn)
GSL990M銑床數(shù)控系統(tǒng)中,在主程序中用M98指令調(diào)用子程序,而在子程序中用M99指令返回主程序。
采用主程序調(diào)用子程序進(jìn)行編程有兩大用途,一是把需要重復(fù)使用的邊界程序段編寫成子程序,避免了程序編寫重復(fù),使程序簡(jiǎn)潔;二是把需要重復(fù)實(shí)現(xiàn)的功能用子程序來(lái)完成,使程序清晰易讀。
陣列孔加工程序采用子程序結(jié)構(gòu),充分說明了以上第一用途;多工序加工中,系列輔助功能(如換刀、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)?采用子程序結(jié)構(gòu),說明了以上第二個(gè)用途。
三、兩個(gè)重要子程序
多工序加工中無(wú)原則經(jīng)常換刀,換刀后在刀具接近工件的過程中,又需建立刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償。
如果將這兩項(xiàng)功能編寫成兩個(gè)子程序,將使主程序結(jié)構(gòu)清晰、易變,而且不容易出錯(cuò)。
下面介紹兩個(gè)子程序。
1.換刀子程序
O5555;
N0001 G80G40M09;撤消固定循環(huán)、撤消半徑補(bǔ)償、
關(guān)冷卻液
N0002 G91G28Z0M05;通過當(dāng)前點(diǎn)返回參考點(diǎn)、主軸
停轉(zhuǎn)
N0003 G49;刀具長(zhǎng)度偏移注銷
N0004 M06;換刀準(zhǔn)備,具體調(diào)用的刀具號(hào)由主程序
指定
N0005 M99;返回主程序
由此可見,換刀子程序除實(shí)現(xiàn)換刀功能外,還撤銷了固定循環(huán)、刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)關(guān)冷卻液、停止主軸旋轉(zhuǎn)功能,使系統(tǒng)基本復(fù)原到初始狀態(tài),起到防止誤操作的作用,提高了程序的安全性。
2.刀具接近子程序
O5554;
N0001 G90G00X0Y0;檢驗(yàn)X、Y坐標(biāo)原點(diǎn)是否正確
N0002 M03;主軸正轉(zhuǎn),具體轉(zhuǎn)速由主程序指定
N0003 G43G00Z100;建立刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償,并移動(dòng)到
Z=100mm的位置,具體補(bǔ)償參數(shù) 由主程序指定
N0004 M07;開冷卻液
N0005 M99;返回主程序
刀具接近子程序建立了刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償,并且使刀具到坐標(biāo)點(diǎn)(0,0,100)的位置,起到了檢查工件坐標(biāo)系(WCS)原點(diǎn)是否正確的作用,提高了程序運(yùn)行的安全性。
四、數(shù)控加工中工序概念的定義
為了說明多工序加工數(shù)控編程,需對(duì)數(shù)控加工中的工序概念進(jìn)行重新定義。
傳統(tǒng)機(jī)械加工中的工序概念,以兩個(gè)方面區(qū)分工序,一是工序過程是否連續(xù)完成;二是工作場(chǎng)地是否發(fā)生變化。
顯然,這種傳統(tǒng)的工序定義在數(shù)控加工中已不適用,應(yīng)對(duì)數(shù)控加工工序提出新的定義。
數(shù)控加工以是否更換加工程序來(lái)區(qū)分工序,更符合數(shù)控加工的實(shí)際情況。
進(jìn)一步說,數(shù)控加工工序是指工件的一次安裝中,使用同一把刀具、同一工藝參數(shù)和同一數(shù)控加工程序?qū)ぜM(jìn)行加工,所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。
基于以上數(shù)控加工工序的定義,數(shù)控加工工藝過程卡包括:工序號(hào)、工序名稱(應(yīng)說明加工部位、加工性質(zhì)、加工階段)、刀具、安裝方案和有關(guān)工藝裝備、工藝參數(shù)、數(shù)控程序號(hào)、加工區(qū)域簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。
反之,數(shù)控加工工序過程卡也正好明確了數(shù)控加工工序的概念。
五、多工序加工中采用的主程序結(jié)構(gòu)
在建立數(shù)控加工工序概念的基礎(chǔ)上,通過調(diào)用兩個(gè)重要子程序,可以對(duì)多工序數(shù)控加工編寫出結(jié)構(gòu)性、可讀性好的主程序。
假如要完成兩道工序的數(shù)控加工,這兩道工序分別使用說明01#、02#刀具,長(zhǎng)度補(bǔ)償值分別存放在H01、H02內(nèi)存單元,轉(zhuǎn)速分別為1000r/min、1200r/min,加工子程序號(hào)為O1000、O2000。
以此說明主程序編寫結(jié)構(gòu)。
O0001;
N0001 G54;建立工件坐標(biāo)系
N0002 T01M98P5555;換01#刀具
N0003 S1000H01M98P5554;01#刀具定位到坐標(biāo)點(diǎn) (0,0,100)
N0004 M98P1000;調(diào)用第一道工序的加工程序;
以上程序完成第一工序的加工
N0005 T02M98P5555;
N0006 S1200H02M98P5554;
N0007 M98P2000;調(diào)用第二道工序的加工程序;
以上程序完成第二道工序的加工
N0008 T02M98P5555;
N0009 M30
可見,多道工序的數(shù)控加工程序可依次編寫。
此主程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編寫容易、程序易讀,由于在每道工序加工中不必考慮刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)慕⑴c撤消,程序運(yùn)行的安全性好,而且編程人員可以集中編寫每道工序的加工子程序。
對(duì)于每道工序的加工子程序,編寫人員只要從坐標(biāo)點(diǎn)(0,0,100)開始編寫,不必考慮刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償以及開關(guān)指令(換刀、主軸啟動(dòng)/停止、冷卻液開/關(guān))等,只要考慮快速移動(dòng)(G00)、切削加工(G01、G02)、指定進(jìn)給速度(F指令)、刀具半徑補(bǔ)償(G41、G42、G40)和固定循環(huán)等指令。
綜上所述,通過多年一線生產(chǎn)實(shí)踐和教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),在多工序數(shù)控加工編程中,采用主程序調(diào)用子程序的編程方案,充分改善了程序的結(jié)構(gòu)性、可讀性,并且大大提高了編程效率。
子程序在數(shù)控實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用【3】
在數(shù)控實(shí)訓(xùn)中,程序的長(zhǎng)度會(huì)隨著工件的復(fù)雜程度、所使用刀具的數(shù)量、編程方法和其他因素的變化而不同。
一般來(lái)說,程序越短,編程的時(shí)間就會(huì)越短,在系統(tǒng)中占用的空間也會(huì)越小,而且短程序容易檢查、修改和優(yōu)化,所以也能減小發(fā)生人為錯(cuò)誤的可能性。
在很多數(shù)控系統(tǒng)中都會(huì)有一些縮短程序長(zhǎng)度的功能應(yīng)用。
如:FANUC系統(tǒng)中的固定循環(huán)、復(fù)合循環(huán)、宏程序等都是具有縮短程序長(zhǎng)度的功能應(yīng)用。
筆者介紹一種有效的縮短編程長(zhǎng)度的應(yīng)用——子程序。
一、子程序的概念
數(shù)控程序都是由一系列不同的輔助功能(M、S、T、F)、準(zhǔn)備功能(G代碼)和地址字(X_Y_Z_A_B_C_)組成,如果程序中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上重復(fù)的程序段,就可以將程序結(jié)構(gòu)從單一的長(zhǎng)程序拆分為兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的程序,每個(gè)重復(fù)程序段只編寫一次,在需要的時(shí)候進(jìn)行調(diào)用。
這種拆分后縮短的獨(dú)立程序就稱為子程序。
數(shù)控系統(tǒng)中有專門的M代碼在一個(gè)程序中調(diào)用另一個(gè)程序,調(diào)用其他程序的第一個(gè)程序就稱為主程序,所有其他被調(diào)用的程序稱為子程序。
主程序不能被子程序調(diào)用,它位于所有程序的最頂層。
子程序之間可以相互調(diào)用,直到達(dá)到一定的嵌套數(shù)目(一般為四層)。
特別需要指出的是,在使用子程序進(jìn)行簡(jiǎn)化編程加工零件時(shí),選擇的加工程序一定是主程序,子程序不會(huì)被直接用于加工,它只能通過主程序的調(diào)用才能實(shí)現(xiàn)加工的目的。
二、子程序的優(yōu)點(diǎn)
1.可反復(fù)使用
零件圖上有兩處或兩處以上相同的輪廓軌跡。
在這種情況下只要編寫一個(gè)子程序,然后用主程序調(diào)用該子程序就可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化編程的加工。
2.分層或分行加工
加工中反復(fù)出現(xiàn)相同軌跡的走刀路線。
如果被加工的零件需要刀具在某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行反復(fù)的分層或分行走刀,走刀軌跡總是沿著某一特定的形狀垂直或水平走刀,在這種情況下采用子程序就比較方便。
需要注意的是,在利用調(diào)用子程序進(jìn)行分行或分層加工時(shí)一般多采用相對(duì)值編程的方式。
3.程序內(nèi)容具有獨(dú)立性
在加工比較復(fù)雜的零件時(shí),往往包含很多獨(dú)立的工序,有時(shí)候工序之間的先后順序會(huì)根據(jù)加工環(huán)境的不同而有所調(diào)整,把所有工序編成一段長(zhǎng)程序,修改工序位置的時(shí)候就會(huì)很復(fù)雜,出錯(cuò)率也會(huì)提高。
但如果把每一個(gè)工序都編成一個(gè)獨(dú)立的子程序,讓程序自然分成若干個(gè)短程序,在需要的時(shí)候用主程序調(diào)用,修改的時(shí)候也只需要修改某一個(gè)子程序,這樣程序就會(huì)變得很簡(jiǎn)單,出錯(cuò)率也會(huì)大大降低。
4.設(shè)備檢測(cè)及預(yù)熱
在新設(shè)備的調(diào)試階段,總有為了檢測(cè)某一部件某一重復(fù)運(yùn)動(dòng)的可靠率而進(jìn)行的子程序編程,比如檢測(cè)加工中心的刀庫(kù)換刀功能是否正常。
在這種情況下,技術(shù)人員總是會(huì)讓刀庫(kù)不停地?fù)Q刀幾小時(shí)甚至幾十小時(shí),以驗(yàn)證刀庫(kù)的可靠性。
另一種情況是操作人員在使用設(shè)備的時(shí)候,每次開機(jī)總會(huì)有一個(gè)預(yù)熱的過程(一般是回參考點(diǎn))。
這個(gè)預(yù)熱過程,每次開機(jī)都是重復(fù)的,所以可以通過子程序編寫?yīng)毩⒌某绦颍诿看伍_機(jī)時(shí)通過主程序調(diào)用執(zhí)行。
三、子程序在數(shù)控實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用實(shí)例
1.數(shù)控車床程序重復(fù)性開頭的應(yīng)用
在數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)中,輔助功能是很重要的程序,它主要包括主軸旋轉(zhuǎn)方式、轉(zhuǎn)速、刀具、進(jìn)給方式及各種參數(shù)的定義。
這些功能在很多零件加工中是重復(fù)性的,很有可能在一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)課程里,不同的輔助功能搭配就只有2~3種方式,而編寫的程序一般都會(huì)有幾十條以上。
例1:如以下4個(gè)程序段“M03 S1000 G99 T101;G00 X30 Z2;G71 U2 R1;G71 P1 Q2 U1 F0.3”。
表示普通數(shù)控車床在加工直徑為30mm的圓棒料,具有單調(diào)性外輪廓的循環(huán)開頭。
像這種程序開頭,在很多程序中都是一樣的,我們可以通過單獨(dú)把這4段建立一個(gè)子程序,然后通過主程序調(diào)用,達(dá)到減少編程工作量的目的。
2.在螺紋加工中的應(yīng)用
在數(shù)控實(shí)訓(xùn)中加工常規(guī)螺紋一般可以通過G76復(fù)合循環(huán)或者G92固定循環(huán)達(dá)到簡(jiǎn)化編程、提高工作效率、減少出錯(cuò)的目的。
但是有些非標(biāo)或異形的螺紋,它所運(yùn)行的軌跡在模塊化的循環(huán)功能指令范圍之外。
比如在圓上加工一段花瓣形螺紋,或者在光軸上加工變螺距螺紋。
在這些軌跡上就必須使用最基本的螺紋G代碼G32/G33/G34。
由于基本螺紋G代碼只能實(shí)現(xiàn)單段螺紋車削,每切削一刀螺紋都必須編寫多條程序段,而且每一次切削都是分層且具有重復(fù)性的,所以為了提高工作效率,只能采用調(diào)用子程序功能。
3.加工中心回零點(diǎn)的應(yīng)用
在銑床及加工中心實(shí)訓(xùn)中,回零操作是很重要的一個(gè)步驟。
每次開機(jī)都必須重復(fù)一次回零操作。
例2:如以下6個(gè)程序段“G20;G17 G40 G80;G91 G28 Z0 ;G28 X0 Y0;G28 B0;G90”。
表示臥式加工中心的回零操作。
像這種程序段在機(jī)床中的每個(gè)新程序中都必須重復(fù)編寫,而且每次都要重復(fù)相同的指令序列。
為了消除出錯(cuò)的可能性,可以將這段程序單獨(dú)編為子程序,在運(yùn)行程序時(shí)通過主程序調(diào)用。
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