CN106837398B - 综掘气动临时支护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综掘气动临时支护装置，包括支护平台、悬臂和用于吊挂在轨道上的底架；所述悬臂的一端铰接在所述底架上，所述悬臂的另一端连接支护平台；第一支撑气缸连接在支护平台下部，第一支撑气缸的推杆向下伸出可支撑地面；第二支撑气缸的缸筒一端铰接在底架上，第二支撑气缸的推杆铰接在悬臂下部。该支护装置能够吊挂在轨道上运动到指定的支护作业位置执行支护作业，且不受巷道地形的影响。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护设备，特别是一种综掘气动临时支护装置。
背景技术
目前，煤矿井下巷道普遍采用综合机械化掘进方式。在综掘过程中，支护装置通常安装在掘进机上。例如中国专利CN104500086A公开的一种巷道无人掘锚一体机，其支护***就是由掘进机的履带带动，在巷道的地面上移动。这种在地面行走的支护***容易受到巷道地面地形的影响，支护***工作时平衡性较差。此外，在地面移动的过程中，占用了较大的巷道空间，如果巷道空间内还设置其他设备或存在其他工作人员，则妨碍了支护***的运输。此外这类支护***通常由液压驱动，在煤矿巷道内，如果液压中的油发生泄漏容易引发安全隐患。
发明人还曾发明过一种巷道支护运输一体装置，并申请了发明专利，公开号为CN104863621A。该专利是在巷道顶部设置有轨道，轨道上设置气动牵引装置，气动牵引装置连接支护装置。这种装置虽然在运输时不占用地面空间，但是在支护装置工作时，需要将支护装置从气动牵引装置上卸下，放置于地面，最终逐层展开成支护伞，完成支护动作，另外在收起后也要重新安装在牵引装置上，增加了支护作业的工序，且实际上并不能达到真正的运输支护一体化。并且其支护装置包括多节连杆构成的连杆机构，这些连杆机构包括多个铰接点，在支护的展开过程中，一些连杆旋转过程中转动的角度都比较大，增加了连杆和铰接轴之间的磨损，降低了支护装置的使用稳定性。此外，由于连杆机构过多，在设计时需要考虑到旋转自由度等因素，所以支护装置的尺寸和各部件的比例都会受到较多的限制，导致适用性不好。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种综掘气动临时支护装置，能够吊挂在轨道上运动到指定的支护作业位置执行支护作业，不用脱离轨道，且不受巷道地形的影响。
为了实现上述目的，本发明提供的一种综掘气动临时支护装置，包括支护平台、悬臂和用于吊挂在轨道上的底架；
所述悬臂的一端铰接在所述底架上，所述悬臂的另一端连接支护平台；
第一支撑气缸连接在支护平台下部，第一支撑气缸的推杆向下伸出可支撑地面；
第二支撑气缸的缸筒一端铰接在底架上，第二支撑气缸的推杆铰接在悬臂下部。
可选地或优选地，在支护平台的下方设置有第一支撑气缸座，第一支撑气缸的缸筒顶端枢转连接在第一支撑气缸座上；第一支撑气缸向上转动收起后通过吊挂机构与所述悬臂连接。
可选地或优选地，所述第一支撑气缸的缸筒顶端通过棘轮与第一支撑气缸座枢转连接，棘轮上设置有与棘轮轮齿匹配的棘爪，该棘爪可限制棘轮的转动；第一支撑气缸座上设有棘爪安装部，棘爪通过扭簧与棘爪安装部连接；在棘爪上还连接有一个拉拽装置，在拉动拉拽装置后所述棘爪可以脱离所述棘轮。
可选地或优选地，还包括用于调节支护平台平衡性的平衡调节机构，所述平衡调节机构包括：
沿着悬臂设置的多个第一定滑轮；
设置在第二支撑气缸上的滑套，所述滑套下方设置有齿条，滑套可以在齿条上滑动；在滑套的上方设有第二定滑轮；
牵引绳，所述牵引绳的一端连接所述支护平台，另一端沿着所述悬臂依次卷绕过各个第一定滑轮，直至末端卷绕在第二定滑轮上；以及
拉簧，所述拉簧的一端连接所述支护平台，另一端连接所述悬臂。
可选地或优选地，所述平衡调节机构还包括设置在悬臂上的涨紧轮，所述牵引绳在经过涨紧轮时和涨紧轮传动配合。
可选地或优选地，所述悬臂依次包括水平段、下弯段和抬升段，水平段的首端与所述底架铰接，抬升段的末端连接所述支护平台；所述第二支撑气缸的推杆与水平段底部铰接。
可选地或优选地，所述底架包括伸缩装置，所述伸缩装置的末端设有悬臂连接部和第二支撑气缸连接部，所述悬臂铰接在所述悬臂连接部上，所述第二支撑气缸的缸筒铰接在悬第二支撑气缸连接部上。
可选地或优选地，所述伸缩装置包括气动马达，气动马达的输出端连接减速器，减速器的输出端连接丝杠副，丝杠副的丝杠螺母上连接伸缩臂，在气动马达转动时，驱动伸缩臂做直线往复运动；伸缩臂的末端设有所述悬臂连接部和所述第二支撑气缸连接部。
可选地或优选地，所述底架的底部构造有空腔，所述伸缩装置置入所述空腔内，所述伸缩臂的外侧通过滚轮与所述空腔的内壁配合；所述丝杠副的丝杆穿置在所述伸缩臂内部，且丝杆通过轴承与伸缩臂内侧配合。
可选地或优选地，所述悬臂、第一支撑气缸和第二支撑气缸的数量均为两组；两组悬臂之间、两组第一支撑气缸之间以及两组第二支撑气缸之间均呈间隔平行地排列，使得两组悬臂、第一支撑气缸和第二支撑气缸在支护平台的两侧形成支撑。
本发明提供的一种综掘气动临时支护装置，包括支护平台、悬臂和用于吊挂在轨道上的底架，整个支护装置可以在巷道上方的轨道上运输，不占用过多的地面空间，且运输时可以悬空，不受巷道地形的影响。通过第一支撑气缸将悬臂和支护平台抬起，并通过第二支撑气缸实现支护平台与地面之间的支撑，稳定地完成了支护动作。由于采用的部件均为气动部件，不用担心液体泄漏的问题，避免了安全隐患。此外，整个支护装置在运输和执行支护动作的过程中都是在轨道上完成的，无需和轨道分离，节约了支护作业工序。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的综掘气动临时支护装置的主视结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的综掘气动临时支护装置在不同工作状态下的结构示意图；
图3为图1的侧视结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的综掘气动临时支护装置的的立体结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的综掘气动临时支护装置中底架的结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的综掘气动临时支护装置中悬臂的立体结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的综掘气动临时支护装置中支护平台的俯视结构示意图；
图8为图7的侧视结构示意图；
图9为棘轮部分的局部放大结构示意图；
图10为本发明实施例所提供的气动单轨式运输、综掘临时支护一体机的结构示意图；
图中：
1-底架；101-悬臂支座；102-第二支撑气缸座；103-底座；104-牵引座；1041-吊挂滚轮；105-伸缩臂；106-丝杠；107-丝杠螺母；108-气动马达；109-减速器；110-空腔；111-滚轮；112-轴承；2-悬臂；201-水平段；202-下弯段；203-抬升段；204-气缸推杆支座；205-平台支撑座；3-支护平台；301-护网挂钩；302-螺钉；303-磁铁；4-第一支撑气缸；5-第二支撑气缸；6-第一支撑气缸座；601-棘爪安装部；7-吊挂机构；701-挂钩；702-吊挂钢丝绳；703-第一定滑轮；8-棘轮；801-齿面；9-棘爪；901-凸起；10-拉拽钢丝绳；11-钢管；12-滑轮组；1201-第二定滑轮；1202-第三定滑轮；13-牵引绳；14-拉簧；15-滑套；16-齿条；17-涨紧轮；18-滑车；19-气动拖车；20-除尘风机；21-风管；22-扭簧；23-第一位置；24-第二位置；25-第三位置；26-第四位置；27-轨道。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1-10所示，综掘气动临时支护装置，包括底架1、悬臂2和支护平台3。悬臂2一端连接底架1，另一端连接支护平台3。工作时，该底架1装配接在一位于巷道上部的轨道27上，由行走装置带动综掘气动临时支护装置移动。综掘气动临时支护装置还包括第一支撑气缸4，第一支撑气缸4连接在支护平台3下端，作为支护平台3与地面之间的支撑。在底架1和悬臂2之间还安装有第二支撑气缸5，以实现对悬臂2的支撑。悬臂2的一端与底架1枢转连接，第二支撑气缸5的缸筒一端与底架1铰接，推杆一端铰接在悬臂2下方的气缸座上。当第二支撑气缸5的推杆工作时，可以将悬臂2以及安装在悬臂2上的支护平台3抬起。
需要说明的是，悬臂2、第一支撑气缸4和第二支撑气缸5的数量可以根据具体工作环境中支护平台3的大小、所要支撑的巷道顶面的承重要求等因素灵活调整。例如在本实施例中，悬臂2、第一支撑气缸4和第二支撑气缸5均为两组，每组中的各部件均呈间隔平行排列。即如果以支护平台3的左右两侧进行位置的划分，其中一组悬臂2位于支护平台的左侧，另一组悬臂2位于支护平台的右侧。左侧的悬臂2底部由一组第二支撑气缸5支撑，在支护平台3左侧下方设置其中一组第一支撑气缸4。右侧的悬臂2底部由另一组第二支撑气缸5支撑，在右侧的支护平台3下方设置另一组第一支撑气缸4。
支护平台3是直接与巷道顶部接触的部件。在一个实施例中，支护平台3是由多个方形钢管拼接成的网状框架结构。网状框架具有较大的支撑范围，并且重量较轻，降低了对支撑气缸支撑力的要求。该框架结构的左右两部分在同一水平面上，中间部分下凹。在框架结构的底部间隔设置有两组第一支撑气缸座6，用来连接第一支撑气缸4。在框架结构的边缘设置有护网挂钩301，方便安装护网(图中未示出)。在框架结构的表面还通过螺钉302固定安装有磁铁303，以吸附护网，防止护网脱落。悬臂2的末端还设有平台支撑座205，用于和支护平台3连接。
如前所述，本实施例中第一支撑气缸4的数量为两组，分别连接在支护平台3下部的第一支撑气缸座6上。在工作状态下，第一支撑气缸4是垂直设置的，第一支撑气缸4的推杆伸出后与巷道的地面接触，实现对支护平台的支撑。在非工作状态下，如整个支护机构在轨道上运动时，如果第一支撑气缸4仍然保持竖直状态，则容易受到巷道内两侧位置的障碍物的影响。为解决这一技术问题，在一些实施例中，第一支撑气缸4的缸筒上端与第一支撑气缸座6枢转连接，第一支撑气缸4下部可向上转动收起，并通过吊挂机构7连接在悬臂2上，这样第一支撑气缸4就可以在运输过程中尽可能远离地面，且更小地占用地面空间，更好避免巷道空间内障碍物的影响。吊挂机构7的选择可以有多种，在本实施例中采用的吊挂机构7包括设置在第一支撑气缸4缸筒下部的挂钩701，其上连接有一条吊挂钢丝绳702，吊挂钢丝绳702的另一端从悬臂上的一个第一定滑轮703绕过向下延伸，系在挂钩701或缸筒的其他位置上。(吊挂机构7在图1中为简化视图未示出，在图2中标注)在其他一些实施例中，挂钩701也可以由吊环等其他具有吊挂连接功能的部件代替，吊挂钢丝绳702还可以由链条等具有收放功能的部件代替。
第一支撑气缸4与第一支撑气缸座6的枢转连接方式有多种，在本实施例中，为了实现第一支撑气缸4位置的准确定位，保证第一支撑气缸4执行支撑动作时的平稳性和收起动作时的可靠性，如图9所示，将第一支撑气缸4的缸筒通过棘轮8安装在第一支撑气缸座6上。在棘轮8上安扎装一个与其匹配的棘爪9，棘爪9的一端具有一个凸起901，该凸起901与棘轮8的齿面801配合，并保证在凸起901嵌入棘轮的齿面801的状态下，棘轮8不会发生转动。棘爪9还通过扭簧22安装在第一支撑气缸座6上，具体可以是在第一支撑气缸座6上延伸形成一个棘爪安装部601。在棘爪9的另一端设置有诸如钢丝绳等用于施加拉力的部件，本实施例中采用的即为拉拽钢丝绳10。拽动该钢丝绳后，棘爪9离开棘轮8，第一支撑气缸4可以实现绕第一支撑气缸座6的灵活转动。当棘轮8处于转动状态下，可以将第一支撑气缸4向上转动收起，如收起到第一位置23，并用上述吊挂机构7固定。达到指定位置后，控制棘爪9的凸起901锁定棘轮8，就可以完成第一支撑气缸4在非工作状态下的收起定位。当需要下放第一支撑气缸4时，只要执行反向的动作即可，即再次拉动拉拽钢丝绳10，解除吊挂机构7中各部件的连接，将第一支撑气缸4逐渐放下，当第一支撑气缸4转动到合适的支撑位置后，再次锁定棘轮8，则完成在第一支撑气缸4在工作状态下的展开定位。在图2中，第一支撑气缸4下放工作时，呈垂直状态，位于第二位置24，其推杆端部位于第三位置25，当推杆伸出与地面接触后，位于第四位置26(上述四个位置在图2和图10中均有示出)。
由于悬臂2本身通常较长，且悬臂2的末端连接有支护平台3、第一支撑气缸4等多个具有一定重量的部件。为了维持了悬臂2和支护平台3的整体平衡。在悬臂2的下方用第二支撑气缸5来实现支撑和平衡的调节。在一个实施例中，悬臂2包括两条，分别连接支护平台3的两侧部分。每条悬臂2在整体上大致分为三段，从底架至支护平台的方向依次为水平段201、下弯段202和抬升段203。在被支撑起来的状态下，水平段201的高度略高于底架1的底面平台部分。在底面平台上设有悬臂支座101，水平段201的一端通过轴套、螺栓、弹簧垫圈和螺母与悬臂支座101枢接。用于安装第二支撑气缸5的第二气缸支座102位于底架1尾端的底部，即位于悬臂支座101的下方。第二支撑气缸5的缸筒端连接在该第二气缸座102上，第二支撑气缸的推杆一端铰接在悬臂2下方的气缸推杆支座204上。下弯段202从水平段201向下延伸，再向上延伸形成抬升段203，抬升段203的末端支护平台3。下弯段202和抬升段203的存在，使得在受到支撑时，悬臂2相对于水平面产生一个倾斜角，这样悬臂2更容易受到来自第二支撑气缸5的斜向支撑力来调节支护平台3的平衡。此外，还可以在悬臂2上横向安装一条钢管11，钢管11从悬臂2的两侧伸出相同长度的距离，起到提高平衡性的作用。
支护平台3为了能够对巷道顶部形成稳固的支撑，通常比较宽大，对平衡性有一定影响。为了解决这一问题，在一些优选的实施例中，支护装置还配置一套调整支护平台平衡性的机构。该机构具体包括滑轮组12、牵引绳13和拉簧14三部分。在本实施例中，由于悬臂2包括平行设置的两段平行间隔排列的悬臂，因此滑轮组12、牵引绳13和拉簧14均设置两组，分别和两侧的悬臂2配合。每个滑轮组12均包括沿着悬臂2侧面分布的多个第二定滑轮1201以及安装在第二支撑气缸5上的第三定滑轮1202。牵引绳13的一端连接在支护平台3下方，另一端同样沿着悬臂2延伸，牵引绳13每经过一个第二定滑轮1201，在其上进行卷绕，最终延伸至第二支撑气缸5上的第三定滑轮1202后，卷绕固定在上面。(第三定滑轮1202在图1中为简化视图未示出，在图2里标记)在第二支撑气缸5上安装滑套15和齿条16，滑套15的底部与齿条16配合，第三定滑轮1202固定在滑套上。当第二支撑气缸5的推杆伸出时，滑套15沿着齿条16运动，从而使得牵引绳13在各个定滑轮之间收放。为了调整平衡，用拉簧14将支护平台3与悬臂2连接，牵引绳13在收放过程中，拉簧14也随着改变长度，使得支护平台3整体上保持平衡。拉簧14与牵引绳13的尾端分别连接在支护平台3的后部和前部，使得拉簧14和牵引绳13呈一定角度。为了保证强度，牵引绳13可以选用钢丝绳等具有一定弹性的高强度材质绳体。本实施例中，每组第二定滑轮1201包括4个，沿着悬臂2呈间隔大体上呈均匀分布。此外，发明人发现，由于牵引绳13长期工作可能会因疲劳损失一部分弹性，导致牵引绳13和第二定滑轮1202之间的结合变得松弛，为解决这一问题，在悬臂2上还设置有涨紧轮17，牵引绳13与该涨紧轮17传动配合。当牵引绳13张力下降时，涨紧轮17可以自动调节张紧度，保证牵引绳13的正常工作。
底架1是支护装置的基础部分，一方面用于安装悬臂2、各支撑气缸和支护平台3等机构，另一方面用于和滑轨配合，以在气动设备(如气动马达驱动的拖车)的驱动下带动整个装置沿着滑轨在轨道运动。底架1包括底座103和设置在底座103上的牵引座104，牵引座104上安装有前后两组吊挂滚轮1041，每组吊挂滚轮1041由相向设置的两个滚轮组成，用于吊挂在工字形轨道的两侧。底座1具有伸缩臂105，伸缩臂105的一端上安装有悬臂支座101，伸缩臂105的内部设有丝杠106，丝杠106与伸缩臂105通过丝杠螺母107螺纹配合，丝杠106远离悬臂支座101的一端连接气动马达108和减速器109，在气动马达108启动后，可以带动伸缩臂105做伸缩运动，进而控制悬臂2的伸出距离。在支护平台3工作时，如果需要调整支护平台3的前后位置，不必整体移动整个支护装置，只需要控制伸缩臂105就能调整。考虑到巷道内部环境复杂，容易产生碎石和煤灰，而本发明实施例提供的支护装置又是吊挂在巷道上部运输的，如果伸缩装置的执行机构长期暴露在外面，更容易受到上方碎石和煤灰的影响，导致执行机构发生磨损和损坏。为此，在底座103的左右两侧构造空腔110，将伸缩臂105置入到该空腔110内，伸缩臂105的外侧通过滚轮111和空腔110的内壁配合，滚轮111既可以对伸缩臂105起到支撑作用，同时滚轮111和伸缩臂105的滚动摩擦力较小，减小了伸缩臂105往复运动的阻力，伸缩工作的执行更加顺畅。此外，作为另一方面的改进，在丝杠106上安装有轴承112，例如深沟球轴承，通过轴承112与伸缩臂105的内侧配合，这样当为了尽可能延长伸缩臂105的伸缩距离而加长丝杠106时，丝杠106仍能保持较为平稳的转动，而不会发生径向的偏移，保证了伸缩臂105长距离往复运动的稳定性。
本实施例的综掘气动临时支护装置在使用时，安装在巷道上方的轨道上，与其他部件构成综掘气动临时支护装置的掘进巷道移动式前探支护辅助运输一体机。在本实施例中，该一体机如图10所示，支护装置的底架1通过多节滑车18连接气动拖车19或其他现有的能够用于气动牵引的装置，气动拖车19带动整个支护装置在轨道27上运动，以达到指定的支护工作位置。此外，在滑车18下方还吊挂有除尘风机20和风管21。风管21一直延伸到底架1上方，用于吸收巷道内的粉尘，使得支护装置工作环境的洁净。
以上对本发明所提供的综掘气动临时支护装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.综掘气动临时支护装置，其特征在于，包括支护平台(3)、悬臂(2)和用于吊挂在轨道上的底架(1)；
所述悬臂(2)的一端铰接在所述底架(1)上，所述悬臂(2)的另一端连接支护平台(3)；
第一支撑气缸(4)连接在支护平台(3)下部，第一支撑气缸(4)的推杆向下伸出可支撑地面；
第二支撑气缸(5)的缸筒一端铰接在底架(1)上，第二支撑气缸(5)的推杆铰接在悬臂(2)下部；
还包括用于调节支护平台平衡性的平衡调节机构，所述平衡调节机构包括：
沿着悬臂(2)设置的多个第二定滑轮(1201)；
设置在第二支撑气缸(5)上的滑套(15)，所述滑套(15)下方设置有齿条(16)，滑套(15)可以在齿条(16)上滑动；在滑套(15)的上方设有第三定滑轮(1202)；
牵引绳(13)，所述牵引绳(13)的一端连接所述支护平台(3)，另一端沿着所述悬臂(2)依次卷绕过各个第二定滑轮(1201)，直至末端卷绕在第三定滑轮(1202)上；以及
拉簧(14)，所述拉簧(14)的一端连接所述支护平台(3)，另一端连接所述悬臂(2)；
所述平衡调节机构还包括设置在悬臂(2)上的涨紧轮(17)，所述牵引绳(13)在经过涨紧轮(17)时和涨紧轮(17)传动配合。
2.根据权利要求1所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，在支护平台的下方设置有第一支撑气缸座(6)，第一支撑气缸(4)的缸筒顶端枢转连接在第一支撑气缸座(6)上；第一支撑气缸(4)向上转动收起后通过吊挂机构(7)与所述悬臂(2)连接。
3.根据权利要求2所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，所述第一支撑气缸(4)的缸筒顶端通过棘轮(8)与第一支撑气缸座(6)枢转连接，棘轮(8)上设置有与棘轮轮齿匹配的棘爪(9)，该棘爪(9)可限制棘轮(8)的转动；第一支撑气缸座(6)上设有棘爪安装部(601)，棘爪(9)通过扭簧(22)与棘爪安装部(601)连接；在棘爪(9)上还连接有一个拉拽装置，在拉动拉拽装置后所述棘爪(9)可以脱离所述棘轮(8)。
4.根据权利要求1所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，所述悬臂(2)依次包括水平段(201)、下弯段(202)和抬升段(203)，水平段(201)的首端与所述底架(1)铰接，抬升段(203)的末端连接所述支护平台(3)；所述第二支撑气缸(5)的推杆与水平段(201)底部铰接。
5.根据权利要求1所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，所述底架(1)包括伸缩装置，所述伸缩装置的末端设有悬臂连接部和第二支撑气缸连接部，所述悬臂(2)铰接在所述悬臂连接部上，所述第二支撑气缸(5)的缸筒铰接在悬第二支撑气缸连接部上。
6.根据权利要求5所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，所述伸缩装置包括气动马达，气动马达的输出端连接减速器，减速器的输出端连接丝杠副，丝杠副的丝杠螺母(107)上连接伸缩臂(105)，在气动马达转动时，驱动伸缩臂(105)做直线往复运动；伸缩臂(105)的末端设有所述悬臂连接部和所述第二支撑气缸连接部。
7.根据权利要求6所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，所述底架(1)的底部构造有空腔(110)，所述伸缩装置置入所述空腔(110)内，所述伸缩臂(105)的外侧通过滚轮(111)与所述空腔(110)的内壁配合；所述丝杠副的丝杆穿置在所述伸缩臂(105)内部，且丝杆通过轴承(112)与伸缩臂(105)内侧配合。
8.根据权利要求1-7任一所述的综掘气动临时支护装置，其特征在于，所述悬臂(2)、第一支撑气缸(4)和第二支撑气缸(5)的数量均为两组；两组悬臂(2)之间、两组第一支撑气缸(4)之间以及两组第二支撑气缸(5)之间均呈间隔平行地排列，使得两组悬臂(2)、第一支撑气缸(4)和第二支撑气缸(5)在支护平台(3)的两侧形成支撑。
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