一种快速循环水冷两用等离子割炬[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 205834463 U(45)授权公告日 2016.12.28

(21)申请号 201620726297.4(22)申请日 2016.07.11

(73)专利权人 周国清

地址 213100 江苏省常州市武进区遥观镇

郑村村委谈家圩村22号(72)发明人 周国清　

(74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207

代理人 高桂珍(51)Int.Cl.

B23K 10/00(2006.01)B23K 37/00(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图3页

()实用新型名称

一种快速循环水冷两用等离子割炬(57)摘要

本实用新型公开了一种快速循环水冷两用等离子割炬，属于等离子切割技术领域。本实用新型的等离子割炬，其喷嘴固定座上设有连接水气接入管的水气通道，该水气通道通过设于喷嘴固定座上的水气孔连通至喷嘴的外周，在喷嘴的外周形成水雾或保护气；电极导电座与电极连接后形成连接进水管的电极内腔，喷嘴固定座上设有一循环水腔，该循环水腔通过水孔连通设于割炬体头部的一圈环形水腔，循环水腔通过一循环水管连接电极内腔。本实用新型的等离子割炬，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，提高了割炬的使用寿命；同时，可以根据需要进行水雾切割和干式切割。

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1.一种快速循环水冷两用等离子割炬，包括割炬体(1)、电极导电座(2)、内绝缘套(4)、喷嘴固定座(5)、电极(7)和喷嘴(8)，所述的电极导电座(2)和喷嘴固定座(5)安装于割炬体(1)内，且电极导电座(2)通过内绝缘套(4)套设于喷嘴固定座(5)内，所述的电极(7)安装于电极导电座(2)上，所述的喷嘴(8)安装于喷嘴固定座(5)上，所述的电极(7)和喷嘴(8)之间形成放电腔，其特征在于：

所述的喷嘴固定座(5)上设有连接进气管(16)的气流通道(5-2)，该气流通道(5-2)连通至放电腔；

所述的喷嘴固定座(5)上还设有连接水气接入管(18)的水气通道(5-3)，该水气通道(5-3)通过设于喷嘴固定座(5)上的第一水气孔(5-4)连通至喷嘴(8)的外周，在喷嘴(8)的外周形成水雾或保护气；

所述的电极导电座(2)与电极(7)连接后形成连接进水管(13)的密封电极内腔，所述的喷嘴固定座(5)上设有一循环水腔(5-1)，该循环水腔(5-1)通过水孔(6-1)连通设于割炬体(1)头部的一圈环形水腔(6-2)，所述的循环水腔(5-1)的一侧通过一绝缘的循环水管(14)连接上述的电极内腔，循环水腔(5-1)的另一侧连接一回水管(15)。

2.根据权利要求1所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的循环水腔(5-1)延伸到喷嘴固定座(5)与喷嘴(8)的连接部分，使喷嘴(8)直接接触循环水腔(5-1)内的冷却水。

3.根据权利要求2所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的水孔(6-1)设于安装在喷嘴固定座(5)外侧的外绝缘套(6)上，所述的外绝缘套(6)的外侧设有内压帽(10)，所述的环形水腔(6-2)位于外绝缘套(6)与内压帽(10)之间。

4.根据权利要求3所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的电极导电座(2)与电极(7)之间形成的电极内腔内设有一中心水管(3)，该中心水管(3)的一端伸入电极内腔的底部，另一端与进水管(13)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的外绝缘套(6)上设有连通第一水气孔(5-4)的水气均布腔(6-3)，所述的外绝缘套(6)上还设有连通上述水气均布腔(6-3)的第二水气孔(6-4)，用于将水气接入管(18)输入的喷雾冷却水或保护气输送到喷嘴(8)的外周。

6.根据权利要求5所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的内压帽(10)的外侧还设有外压帽(11)，所述的内压帽(10)与外压帽(11)之间设有位于喷嘴(8)外侧的屏蔽帽(12)，在作为喷雾割炬使用时，屏蔽帽(12)与喷嘴(8)之间还设有喷雾环(12-1)，在作为干式割炬使用时，屏蔽帽(12)上至少设有一圈出气孔。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的电极(7)的侧壁上还设有涡流环(9)。

8.根据权利要求7所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的涡流环(9)上设有连通气流通道(5-2)的进气孔(9-1)，所述的涡流环(9)内侧还设有一连通进气孔(9-1)的气体均布腔(9-2)和连通气体均布腔(9-2)的螺旋气流通道(9-3)，该螺旋气流通道(9-3)连通至电极(7)和喷嘴(8)之间的放电腔。

9.根据权利要求8所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的电极(7)与电极导电座(2)之间采用螺纹连接，所述的喷嘴(8)与喷嘴固定座(5)之间采用螺纹连

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接。

10.根据权利要求6所述的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其特征在于：所述的外绝缘套(6)与喷嘴固定座(5)之间采用螺纹连接，所述的内压帽(10)与外绝缘套(6)之间采用螺纹连接，所述的外压帽(11)与内压帽(10)之间采用螺纹连接。

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一种快速循环水冷两用等离子割炬

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技术领域

[0001]本实用新型涉及一种等离子割炬，更具体地说，涉及一种快速循环水冷两用等离子割炬。

背景技术

[0002]等离子切割具有加工效率高、质量好、成本低等优点，在热切割中应用越来越广泛，其主要依靠高温高速的等离子弧及其焰流，将被切割工件熔化及蒸发，并吹离基体。等离子割炬是等离子切割系统中的关键部件，其主要由割炬体、绝缘套、电极和喷嘴等关键部件组成，电极与喷嘴通过绝缘套绝缘，在电极与喷嘴内腔间形成放电腔，当电极端部的铪丝通电后，使气体在放电腔内电离产生高温等离子体，高温等离子体从喷嘴的喷口喷出对金属材料进行切割。

[0003]电极与喷嘴是等离子割炬的易损件，因此需要对电极和喷嘴进行有效的冷却，以保证电极和喷嘴具有较长的使用寿命。目前大电流的等离子割炬采用气体散热已经难以满足冷却要求，一般需要采用冷却水进行冷却；而且，为了改善等离子切割的工作环境，也有喷雾切割的等离子割炬出现，如中国专利申请号201410351511.8，申请公布日为2014年10月8日，发明创造名称为：等离子水雾切割，该申请案涉及一种等离子水雾切割，它包括切割体，切割体具有外壳以及均安装在外壳内的绝缘筒、导电体、电极、分配器和喷嘴，分配器与电极之间的空隙区域为气流分配道，喷嘴安装在分配器的底端，导电体内设置有进气道，喷嘴与电极的底端外围形成为出气道，喷嘴的底端设置有等离子火苗喷射孔，进气道、气流分配道、出气道和等离子火苗喷射孔依次相连通形成气流通道，外壳的底端在与等离子火苗喷射孔相对的部位上设置有水雾喷出孔，切割体内设置有水雾产生通道，水雾喷出孔与水雾产生通道相连通。该申请案不仅能够实现对被切割件的等离子切割，而且能够同时对被切割件水冷冷却和避免切割过程中产生烟尘、强光和有害气体的现象，提高了其切割过程的环保性。但是，该申请案中的冷却循环水通道需要由喷嘴和保护帽密封围成的循环水腔组成，造成割炬喷嘴处结构复杂，且在工作时产生的高温容易使密封件损坏，而且也增加了喷嘴的结构复杂程度，增加了加工难度和加工成本，而像喷嘴这样的易损件的更换频率较高，因此也提高了割炬的切割成本；另外，由于其冷却水无法冷却到割炬的外侧，容易导致割炬本体发。发明内容

[0004]1.实用新型要解决的技术问题

[0005]本实用新型的目的在于克服现有等离子割炬存在的上述不足，提供一种快速循环水冷两用等离子割炬，采用本实用新型的技术方案，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命；同时，在喷嘴与屏蔽帽之间形成可供冷却水或气体通过的水气通道，可以根据需要进行水雾切割和干式切割，水雾切割无烟尘和氧

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化层，更加环保，且散热效果好，干式切割速度快、效率高。[0006]2.技术方案

[0007]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：[0008]本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，包括割炬体、电极导电座、内绝缘套、喷嘴固定座、电极和喷嘴，所述的电极导电座和喷嘴固定座安装于割炬体内，且电极导电座通过内绝缘套套设于喷嘴固定座内，所述的电极安装于电极导电座上，所述的喷嘴安装于喷嘴固定座上，所述的电极和喷嘴之间形成放电腔，其中：[0009]所述的喷嘴固定座上设有连接进气管的气流通道，该气流通道连通至放电腔；[0010]所述的喷嘴固定座上还设有连接水气接入管的水气通道，该水气通道通过设于喷嘴固定座上的第一水气孔连通至喷嘴的外周，在喷嘴的外周形成水雾或保护气；[0011]所述的电极导电座与电极连接后形成连接进水管的密封电极内腔，所述的喷嘴固定座上设有一循环水腔，该循环水腔通过水孔连通设于割炬体头部的一圈环形水腔，所述的循环水腔的一侧通过一绝缘的循环水管连接上述的电极内腔，循环水腔的另一侧连接一回水管。

[0012]更进一步地，所述的循环水腔延伸到喷嘴固定座与喷嘴的连接部分，使喷嘴直接接触循环水腔内的冷却水。[0013]更进一步地，所述的水孔设于安装在喷嘴固定座外侧的外绝缘套上，所述的外绝缘套的外侧设有内压帽，所述的环形水腔位于外绝缘套与内压帽之间。[0014]更进一步地，所述的电极导电座与电极之间形成的电极内腔内设有一中心水管，该中心水管的一端伸入电极内腔的底部，另一端与进水管相连通。[0015]更进一步地，所述的外绝缘套上设有连通第一水气孔的水气均布腔，所述的外绝缘套上还设有连通上述水气均布腔的第二水气孔，用于将水气接入管输入的喷雾冷却水或保护气输送到喷嘴的外周。[0016]更进一步地，所述的内压帽的外侧还设有外压帽，所述的内压帽与外压帽之间设有位于喷嘴外侧的屏蔽帽，在作为喷雾割炬使用时，屏蔽帽与喷嘴之间还设有喷雾环，在作为干式割炬使用时，屏蔽帽上至少设有一圈出气孔。[0017]更进一步地，所述的电极的侧壁上还设有涡流环。[0018]更进一步地，所述的涡流环上设有连通气流通道的进气孔，所述的涡流环内侧还设有一连通进气孔的气体均布腔和连通气体均布腔的螺旋气流通道，该螺旋气流通道连通至电极和喷嘴之间的放电腔。[0019]更进一步地，所述的电极与电极导电座之间采用螺纹连接，所述的喷嘴与喷嘴固定座之间采用螺纹连接。[0020]更进一步地，所述的外绝缘套与喷嘴固定座之间采用螺纹连接，所述的内压帽与外绝缘套之间采用螺纹连接，所述的外压帽与内压帽之间采用螺纹连接。[0021]3.有益效果

[0022]采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：[0023](1)本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其在电极导电座与电极连接后形成连接进水管的密封电极内腔，喷嘴固定座上设有一循环水腔，该循环水腔通过水孔连通设于割炬体头部的一圈环形水腔，循环水腔的一侧通过一绝缘的循环水管连接上述

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的电极内腔，循环水腔的另一侧连接一回水管，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命；同时，在喷嘴与屏蔽帽之间形成可供冷却水或气体通过的水气通道，可以根据需要进行水雾切割和干式切割，水雾切割无烟尘和氧化层，更加环保，且散热效果好，干式切割速度快、效率高；

[0024](2)本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其循环水腔延伸到喷嘴固定座与喷嘴的连接部分，使喷嘴直接接触循环水腔内的冷却水，通过冷却水直接为喷嘴进行冷却，冷却效果更好；

[0025](3)本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其水孔设于安装在喷嘴固定座外侧的外绝缘套上，外绝缘套的外侧设有内压帽，环形水腔位于外绝缘套与内压帽之间，利用靠近割炬体外侧的环形水腔实现了割炬体的冷却，达到了割炬体不发烫的目的，尤其可以满足大电流割炬的冷却要求；

[0026](4)本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其电极导电座与电极之间形成的电极内腔内设有一中心水管，采用中心水管的设计，延长了冷却水在电极中的流动距离，使电极与冷却水可以得到充分地接触换热，进一步提高冷却效果；[0027](5)本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其外绝缘套上设有连通第一水气孔的水气均布腔，外绝缘套上还设有连通上述水气均布腔的第二水气孔，用于将水气接入管输入的喷雾冷却水或保护气输送到喷嘴的外周，结构设计巧妙，加工制作方便，实现了喷雾冷却水或保护气在喷嘴外周均匀分布；

[0028](6)本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，其电极的侧壁上还设有涡流环，该涡流环的内部设有螺旋气流通道，通过涡流环形成旋转气流，使气流加压加速形成高速集中的等离子弧，提高了切割质量；同时，螺旋气流通道增加了气体与电极的接触面积，使电极散热更加快速。附图说明

[0029]图1为本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬的剖视结构示意图一；[0030]图2为本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬的剖视结构示意图二；[0031]图3为本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬的剖视结构示意图三。[0032]示意图中的标号说明：[0033]1、割炬体；1-1、外壳；1-2、绝缘填充物；2、电极导电座；2-1、水路通道；3、中心水管；4、内绝缘套；5、喷嘴固定座；5-1、循环水腔；5-2、气流通道；5-3、水气通道；5-4、第一水气孔；6、外绝缘套；6-1、水孔；6-2、环形水腔；6-3、水气均布腔；6-4、第二水气孔；7、电极；8、喷嘴；9、涡流环；9-1、进气孔；9-2、气体均布腔；9-3、螺旋气流通道；10、内压帽；11、外压帽；12、屏蔽帽；12-1、喷雾环；13、进水管；14、循环水管；15、回水管；16、进气管；17、引弧线；18、水气接入管。

具体实施方式

[0034]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。[0035]实施例

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结合图1、图2和图3所示，本实施例的一种快速循环水冷两用等离子割炬，包括割

炬体1、电极导电座2、内绝缘套4、喷嘴固定座5、电极7和喷嘴8，割炬体1包括不锈钢材质的外壳1-1和填充在外壳1-1内的绝缘填充物1-2，电极导电座2和喷嘴固定座5安装于割炬体1内，且电极导电座2通过内绝缘套4套设于喷嘴固定座5内，内绝缘套4的材质为陶瓷，电极导电座2和喷嘴固定座5之间要求具有较高的同心度，以保证电极7和喷嘴8的同心度，电极7安装于电极导电座2上，喷嘴8安装于喷嘴固定座5上，电极7和喷嘴8之间形成连接离子气的放电腔，为了方便电极7与喷嘴8的更换，优选地，电极7与电极导电座2之间采用螺纹连接，喷嘴8与喷嘴固定座5之间采用螺纹连接，拆装方便快捷。[0037]如图2所示，在本实施例中，喷嘴固定座5上设有连接进气管16的气流通道5-2，该气流通道5-2连通至电极7和喷嘴8之间形成的放电腔；具体地，电极7的侧壁上设有涡流环9，该涡流环9上设有连通气流通道5-2的进气孔9-1，涡流环9内侧还设有一连通进气孔9-1的气体均布腔9-2和连通气体均布腔9-2的螺旋气流通道9-3，该螺旋气流通道9-3连通至电极7和喷嘴8之间的放电腔，通过涡流环9形成旋转气流，使气流加压加速形成高速集中的等 离子弧，提高了切割质量；同时，螺旋气流通道9-3增加了气体与电极7的接触面积，使电极7散热更加快速。

[0038]如图3所示，本实施例中的喷嘴固定座5上还设有连接水气接入管18的水气通道5-3，该水气通道5-3通过设于喷嘴固定座5上的第一水气孔5-4连通至喷嘴8的外周，在喷嘴8的外周形成水雾或保护气；当水气接入管18接喷雾进水时可进行水雾切割，消除切割烟尘和氧化层，改善了加工环境，尤其适用于不锈钢等材料的切割；水气接入管18接气体时可进行干式切割，通过接入的保护气使等离子弧及其焰流更加集中，提高切割质量。具体在本实施例中，喷嘴固定座5的外侧设有外绝缘套6，该外绝缘套6上设有连通第一水气孔5-4的水气均布腔6-3，外绝缘套6上还设有连通上述水气均布腔6-3的第二水气孔6-4，用于将水气接入管18输入的喷雾冷却水或保护气输送到喷嘴8的外周，采用上述结构，结构设计巧妙，加工制作方便，实现了喷雾冷却水或保护气在喷嘴外周均匀分布，不仅可形成保护气流或水雾对工件进行冷却，而且可使割炬散热更加均匀全面，有效降低了割炬本体的温度。在外绝缘套6的外侧还设有内压帽10，内压帽10的外侧还设有外压帽11，内压帽10与外压帽11之间设有位于喷嘴8外侧的屏蔽帽12，在作为喷雾割炬使用时，屏蔽帽12与喷嘴8之间还设有喷雾环12-1，喷雾冷却水经过喷雾环12-1上的小孔形成水雾从屏蔽帽12的喷口中呈帘状喷出；在作为干式割炬使用时，屏蔽帽12上至少设有一圈出气孔，形成切割保护气，并达到聚集等离子弧及其焰流的作用。优选地，外绝缘套6与喷嘴固定座5之间采用螺纹连接，内压帽10与外绝缘套6之间采用螺纹连接，外压帽11与内压帽10之间采用螺纹连接，便于拆装。[0039]如图1所示，本实施例中的电极导电座2与电极7连接后形成连接进水管13的密封电极内腔，喷嘴固定座5上设有一循环水腔5-1，该循环水腔5-1通过水孔6-1连通设于割炬体1头部的一圈环形水腔6-2，循环水腔5-1的一侧通过一绝缘的循环水管14连接上述的电极内腔，循环水腔5-1的另一侧连接一回水管15，循环水管14与上述的电极内腔具体可通过设于电极导电座2上的水路通道2-1相连通。通过上述绝缘的循环水管14连接上述电极内腔与循环水腔5-1，实现了一根进水管13和一根回水管15即可为电极7和喷嘴8进行快速冷却，不仅减少了管道使用数量，而且电极内腔和循环水腔5-1与冷却水的接触面积大，电极7和喷嘴8的冷却效果好。具体在本实施例中，循环水腔5-1延伸到喷嘴固定座5与喷嘴8的连接

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部分，使喷嘴8直接接触循环水腔5-1内的冷却水，即循环水腔5-1由喷嘴固定座5与喷嘴8连接组成，通过冷却水直接为喷嘴8进行冷却，冷却效果更好。上述的水孔6-1设于安装在喷嘴固定座5外侧的外绝缘套6上，外绝缘套6的外侧设有内压帽10，环形水腔6-2位于外绝缘套6与内压帽10之间，环形水腔6-2结构简单，实施方便，使割炬本体得到充分散热， 尤其可以满足大电流割炬的冷却要求。另外，为了进一步提高割炬的冷却效果，在电极导电座2与电极7之间形成的电极内腔内设有一中心水管3，该中心水管3的一端伸入电极内腔的底部，另一端与进水管13相连通，采用中心水管3的设计，延长了冷却水在电极7中的流动距离，使电极7与冷却水可以得到充分地接触换热，进一步提高冷却效果。[0040]本实施例的一种快速循环水冷两用等离子割炬，当该等离子割炬为喷雾割炬时，屏蔽帽12与喷嘴8之间设有一带孔的喷雾环12-1，通过喷雾环12-1的作用形成水雾；当该等

屏蔽帽12的侧壁上还设有若干出气孔(图中未示出)，利用出气孔离子割炬为干式割炬时，

使等离子弧及其焰流更加集中。具体使用时，电极7接电源负极，喷嘴8通过连接在喷嘴固定座5上的引弧线17接电源正极，工作气体从进气管16输入割炬内(如图2所示)，然后依次经过气流通道5-2、涡流环9的进气孔9-1、气体均布腔9-2和螺旋气流通道9-3进入电极7与喷嘴8间的放电腔中，电离形成等离子弧并由喷嘴8的喷口喷出。如图1所示，冷却水从进水管13进入割炬内，在割炬内经过中心水管3到达电极7内腔底部后折返到电极导电座2内腔中，并依次经过水路通道2-1、循环水管14、循环水腔5-1以及经水孔6-1流入环形水腔6-2中，最后由回水管15排出，将电极7、喷嘴8和割炬本体的热量迅速带走。如图3所示，喷雾冷却水由水气接入管18进入割炬内，并依次经过水气通道5-3、第一水气孔5-4、水气均布腔6-3和第二水气孔6-4进入喷嘴8外周，并经过屏蔽帽12与喷嘴8之间设置的喷雾环12-1后呈雾状喷出，对喷嘴8、屏蔽帽12及被切割工件进行冷却，消除切割烟尘等，更加环保；干式切割过程与上述过程类似，如图3所示，保护气由水气接入管18进入割炬内，并依次经过水气通道5-3、第一水气孔5-4、水气均布腔6-3和第二水气孔6-4进入喷嘴8外周，并由屏蔽帽12的出气孔吹出，形成保护气。

[0041]本实用新型的一种快速循环水冷两用等离子割炬，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命；同时，在喷嘴与屏蔽帽之间形成可供冷却水或气体通过的水气通道，可以根据需要进行水雾切割和干式切割，水雾切割无烟尘和氧化层，更加环保，且散热效果好，干式切割速度快、效率高。[0042]以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

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图2

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