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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 前言 . 错误 !未定义书签。 1设计的意义和目的 . 错误 !未定义书签。 2果袋机国内外发展概况 . 错误 !未定义书签。 1. 总体方案的确定 . 2 计的要求及参数 . 2 袋机切割部分的设计方案 . 错误 !未定义书签。 体内容分析 . 14 计前的简单计算 . 10 2. 齿轮传动的 设计 . 13 计概论 . 115 动机的选择 . 115 率的计算 . 115 有齿轮的转速的计算: . 116 齿轮 1、 2的设计校核 . 117 轮的选择 . 117 按齿面接触强度设计 . 117 按齿根弯曲强度校核 . 11 几何尺寸的计算 . 21 、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10的设计校核 . 22 计概要 . 22 计中需要注意的问题 . 23 齿轮 1. 23 齿轮 11、 12、 13、 14的设计校核 . 24 设计内容 . 24 按齿根弯曲强度校核 . 24 轮 11. 25 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 齿轮 15、 16的设计校核 . 25 已知条件 . 25 按齿根弯曲强度校核 . 28 几何尺寸的计算 . 30 齿轮 17、 18的设计校核 . 31 设计概要 . 31 按齿根弯曲强度校核 . 31 齿轮 15、 16、 17、 18的参数列表: . 31 齿轮 19、 20的设计校核 . 32 设计概要 . 32 按齿根弯曲强度校核 . 32 3. 轴的设计校核 . 31 小横刀底辊轴的设计校核 . 31 作用力 . 32 轴的结构设计 . . 33 轴上载荷 . 34 按弯扭合成应力校核轴的强度 . 35 精确校核轴的疲劳强度 . 37 4. 键的设计校核 . 39 择键连接的类型和尺寸 . 39 核键联接的强度 . 39 5. 轴承的选择与校核 . 40 选择深沟球轴承 . 40 求比值 . 40 初步计算当 量动载荷 . 40 求轴承应有的基本额定动载荷值 . 40 轴承的选择与校核 . 40 结 论 . 41 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 参考文献 . 42 致 谢 . 43 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 摘 要 从二十世纪九十年代开始,水果套袋技术在我国逐渐普及,实践证明水果套袋技术能有效提高水果生产质量。随着越来越多的地区应用水果套袋技术,套袋劳动量和劳动强度也随之大幅上升,套袋机械已成为果园机械研究的热点和重点之一。我国水果套袋机械的研究虽然还处于新兴起步阶段,但机械化套袋作业逐步取代现在的手工作业方式是发展的必然。论文所开展的水果套袋机械关键技术的研究,将有助于研制出新型水果套袋机械, 论文在水果套袋机械功能要求分析的基础上,应用图形拓扑理论,对套袋机械核心工作模块 封口机构进行了构型设计和结构设计;建立了封口机构的四项优化指标及其优化函数;用 写了封口机构的运动学仿 真和优化软件;对封口机构进行了虚拟样机建模和仿真;并结合物理样机的实验,验证了封口机构设计的正确性。 关键词: 零件;设计计算;校核;性能 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 990s, to of is up to of S As of of a a of of is in up it is 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 to a of of of of as as S in a of to is is a on of On of VB as 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 前言 水果生产是我国种植业中位列粮食、蔬菜之后的第三大产业,是我国农村经济发展的支柱产业之,也是农民就业、增收的重要途径之一,在很多地区已成为农村经济的 支柱产业。中国水果资源丰富,其中苹果产量居世界第一,橙子,梨,和桃子等果品的产量也居世界前列。 虽然我国水果种植面积、产量和消费量较过去已有大幅提高,但仍距离我国水果市场所具有的发展潜力还有很远的距离。我国居民的鲜果和果汁消费均大幅低于世界平均水平,从“数量”上来说,我图的水果市场还有很大的发展潜力和发展空。从“质量”上来说,随着我国人们的生活水平的提高及健康意识的增强,追求质优、保健、无公害的果品已逐渐成为当今的时代潮流。 无论国际市场还是国内市场,消费者对鲜果质量要求越来越高【 7, 8l。不仅要求果实内 在质量好、外观好看,而且要求果实无污染。这种渐趋高端的消费需求,使得优质高档水果不仅价格高、销路好、经济效益高,且国际竞争力也强。目我国的优质果率不到总产量的 10,达到出口标准的高档果仅不足 5。当前,积极开展水果市场“质量”攻势,是解决我国水果产业发展瓶颈和应对市场挑战的最佳方法之,也是提高果农收益的最佳途径之一。 针对我国水果生产质量不高,而消费者对鲜果质量要求越来越高的情况,业界普遍认同实施水果套袋栽培能有效地解决这个矛盾。 水果套袋技术最先于二十世纪七十年代初在日本、韩 国、美国等国家开始逐步应用于果园,产当中,至今世界各国人们还在实践中不断探索和研究这项技术。在我国,现代水果套袋技术从试验到真正投入生产的时间也不过二十年的时间,但在果农的不断尝试下,在果园科技工作者的不断大胆改进和创新下,套袋技术在发展中有了长足的进步。 现在生产中常用的果袋,依据材质分为塑膜袋和纸袋两种。根据所用果袋的不同,套袋技术也分为塑膜套袋技术和纸袋套袋技术两种。 在困内,二十世纪九十年代以来水果的产销量呈不断增加之势。为了提高水 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 果的品质,增加收益,许多地方开始采用水果套袋技术。其中,广大果农和 果园科技工作者在苹果塑膜套袋技术的研究探索和推广方面作出了非常大的贡献,苹果成为塑膜套袋技术最先应用的领域。 芭县的果农较早对金帅苹果进行套塑膜袋试验,目的是防治果锈。那时用的是市场上卖的一般塑膜袋,经历过套袋后,果锈、煤污病反倒更严重了,并随着产生了袋内积水、果面粗糙、裂纹、塑膜袋老化破碎等许多新问题。后来,有些果农对红星、红富士苹果进行套塑料微膜袋试验时,有的剪去袋底的两角,有的在袋上打透气孔,逐渐摸索出了塑膜套袋的技术要领。他们用塑膜袋保护着果实,成功避过了仁 8月份病虫为害的高峰期,使得果面光洁,上色 好,从而引起越来越多人的注意,随后有了荣瑞信等人的立题试验 . 我国部分果农最初是采用旧报纸进行套袋栽培,以保护水果免遭虫害。后来,有些水果产区为了防止果锈的发生,开始大规模采用纸袋套果栽培,并且取得不错效果。进入二十世纪九十年代以后,果品市场竞争同趋激烈,消费者对果品质量的要求更加苛刻,市场也需要外观美丽且无污染的果品,于是水果套袋技术就此在全国兴起。发展到现在,水果套袋技术已经成为一项果园生产的必备技术,并成为了果园科技研究的热点之一。 随着越来越多的地区应用水果套袋技术,套袋劳动量和劳动强度也随着大幅上 升,劳动力不足的问题开始越来越明显,成为制约水果套袋技术实施的重要原因之一。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 第一章 总体方案的确定 本设计的水果套袋机分为三个部分: 装备功能单,技术水平含量低,农业机械化程度低,这是我国农机行业的现状。与工业机械相比,农业机械由于受到经济、技术以及工作环境等因素的影响,因而发展速度较慢。水果套袋机械也属于农业机械,从总体上来看,其有以下几个特点: 1)由于大部分时候套袋机械经常在户外工作,受自然环境影响较为 严重,如天气、光线、湿度、地面状况等,所以必须充分考虑各种因素,使其工作更加可靠、使用更耐久。 2)由于广大农村劳动力中人员成分复杂,学习能力高低不一,科技指导也不方便,设计者在设计的过程中,需要尽量考虑到使用者的实际情况,使机器结构灵巧,操作简单方便,不需要复杂的技术培训就能上手使用。 3)水果套袋机械不像工业机械作业地点固定不变,需要边行走边作业,或者需要时走时停地作业,因此其结构必须紧凑,重量要轻,移动性要好。 4)价格问题也是一个重要影响因素。购买工业机械所需的大量资金一般由工厂或者企业集团负担,购 买力强。而水果套袋机械的购买以个体为主,主要的对象是中小果农,就我国现今的实际情况来看,如果价格不合理,将很难得以推广应用。 5)水果套袋机械的作业对象是柔弱的幼果,其在作业过程中容易受到损害,且幼果一旦受到损害,将会影响其后续的生长,进而影响生产质量和产量,所以对于套袋机械执行末端的材质、作业能力、作业精度和灵活性都有严格的要求。 6)水果套袋机械只有在水果的特定生长时期才会用的到,其套袋作业期短,时间上使用率不高,也在一定程度上制约了套袋机械的大量推广。由于农业装备开发难度大,农业装备制造行业利润低,且 目前的大部分农业装备制造 企业是中小型企业,研发能力较差,规模小、技术设备落后,行业管理水平也有待于提高。国内农机行业存在的这种种问题,更体现了加大对农业机械的基础理论及相关农机科技研究的必要性和重要性。水果套袋机械具有农业机械的 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 般特点,又由于其工作的特殊性,使其又具有以上的不同之处,对后续套袋机械的设计提出了方向和要求。 图 图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 开装置 图 果袋的撑开是将输送到撑袋机构工作区域内的果袋从封口处撑开一定的空间 ,以便水果的装入 ,然后等待封口机构动作 ,将水果装到果袋之内。水果袋的撑开是套袋作业中的重要一环 ,对水果的影响非常巨大。因此 ,设计好果袋的撑开质量和可靠性就显得十分重要。根据撑袋机构的功能描述 ,其需要实现将工作区域内的果袋撑开 ,并使其水果袋内腔空间尽可能的大 (至少大于所套水果的直径 )撑袋机构的动作步骤要求较少 ,但动作的准确度和精度要求相当高。 我们可以利用利用负压真空吸力撑 开水果纸袋,如图 们可以利用真空吸附力来撑开纸袋 ,可采用几个吸盘分别吸住果袋的两侧 ,通过气缸回缩或者其他机械运动带动吸住果袋两侧的两真空吸盘反向运动 ,以达到将果袋撑开的目的 采用该类方案的撑开装置需配备一套真空发生系统 ,装置配件较多 ,但装置性能可靠 ,若采用双吸盘对拉撑开果袋 ,其撑开成功率和质量可达到更佳。 果袋机封口以及切割部分的设计方案 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 果袋封口装置是水果套袋机的最主要的组成部分,果袋封口装置的设计是本设计的主要内容,根据设计要求,果袋封口部分的装配图如 图 过预处理的水果果袋打开,且装好了水果的果袋进入到装置中的 13 前端牵引滚,慢慢进入果袋封口装置,然后通过到达装置 18和 19中间,通过 18封口刀滚和 19封口刀底刀之间的相互契合来实现对水果袋的封口。然后有从 34和 35铁丝牵引滚处牵引过来的铁丝或者是绳索对封号的纸袋口子进行包扎,然后到达 31 铁丝切断滚后,可以把铁丝切断;最后套好的水果可以从装置上掉下来。完成对水果的自动化套袋。 根据以上的运动分析,初步拟定的传动方案有: 方案一: 通过皮带传动将电动机和主轴相连接,采用齿轮传动和链传动的方式来传递运动 和动力。 方案二:电动机的动力通过带轮传到封口装置,封口装置上只采用大而少的齿轮传动。 方案比较: 方案一,采用链轮传递动力和运动,可以减少齿轮的尺寸,齿轮传递中运用 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1、齿轮 18 2、齿轮 17 3、齿轮 10 4、齿轮 9 5、齿轮 8 6、齿轮 7 和齿轮 1 7、链轮 a 8、齿轮 2 9、齿轮 3 10、齿轮 4 11、齿轮 5 12、齿轮 6 13、前端牵引滚 14、大连轮 15、齿轮 20 16、齿轮 19 17、前端牵引底滚 18、封口刀滚 19、封口刀底刀 20、小链轮 21、齿轮 14 22、齿轮 13 23、中间牵引滚 24、齿轮 12 和齿轮 11 25、链轮 c 26、链轮 b 27、中间牵引底滚 28、小横刀底滚 29、小横刀滚 30、小链轮 31、齿轮 15 和齿轮 16 32、铁丝切断刀底滚 33、铁丝切断刀滚 34、 35 前后端铁丝牵引滚 36、传送带 图 封口装置总图 较小的换向轮,可以合理的布置轴和齿轮的位置。 方案二,只采用齿轮传递不能合理的布置,而且齿轮大而少。 因此,采用方案一较合 理。 整体部件速度和转速分析 (1)在已知设计要求的前提下,中间牵引辊与前端牵引辊的线速度相同,只需要保证 000 . 3v ,即 ; (2) 所 有 的 镶 有 刀 具 辊 子 的 转 速 相 同 , 即 n=200r 则m i 0 。 (3)因为纸与底辊相接触,所以 。 设计前后端铁丝牵引滚子轴的简单计算 (1)在已知设计要求的前提下, 设计辊子的转速: m ; 角速度sr a ; 半径 5 4 m a 取 d=96 (2) 设 计 中 间 牵 引 辊 ( 橡 胶 辊 ) 的 直 径 d=120则 它 的 角 速 度 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 sr a ,线速度m 9 . 2 730 ; (3)铁丝的线速度 00080v ,设计铁丝牵引辊牵引铁丝部分两辊的直径 d=50辊子的角速度sr a a 320- ,辊子的转速m (说明:两牵引辊的角速度和线 速度都相同 ); (4)前端铁丝牵引底辊: mi ,因为 19 ,所以 m , 则角速度sr a a 4308323K ; (5)传动比的初步确定: 50i 2,1 ; 2 ; 50i 8,1 ; 502 ; 1 ; 1 ; 2 ; 23 ; 1 ; 1i 7,1 ; 10 ; 2 5 611 5 9 . 2 72 0 0i 13 ,14 ; 10 ; 18 ; 2 200i 15 ,16 ; 2. 齿轮传动的设计 设计概论 动机的选择 据总机功率,由机械设计课程设计第三版,电机的选择,选择 步转速 6极,额定功率 载转速 5 。 率的计算 ( 1)选择带的传动效率 950 6 ; 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 齿轮的传动效率 970 ; 链的传动效率 920 ; 轴承的传动效率 980 ; ( 2)计算各轴的功率(设计时所用功率)及转矩: 功率: 转矩: 044259550T 1. 425 5F . 7 0 1 . 3 5 5 k 9 89701 . 4 2 5 k E 3 1 4 k 4 2 5 k 2D . 6 4 1 . 2 4 9 k 9 89701 . 3 1 4 k C . 5 5 1 . 2 8 9 k 4 2 5 k 22G . 3 9 1 . 2 2 4 k 9 89701 . 2 8 9 k H . 8 1 1 . 1 0 6 k 4 2 5 k 55J 4 . 2 7 1 . 2 2 1 k 9 89709201 . 4 2 5 k 2B 8 . 6 6 1 . 1 6 1 k 2 2 1 k A . 9 8 1 . 2 8 5 k 9 89201 . 4 2 5 k K . 1 2 1 . 2 2 2 k 9 89701 . 2 8 5 k L 有齿轮的转速( 的计算: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 ; m ; ; m ; m ; m ; m 3; m ; 齿轮 1、 2 的设计校核 7 轮的选择 选用直齿圆柱齿轮传动,精度为 7级; 齿轮 1(大齿轮)选用材料为 45钢(调制),硬度为 240轮 2(小齿轮)选用材料为 40制),硬度为 280这材料硬度差为 40 选择齿轮 1的齿数 54 ,因为 50 ,所以 27 ; 20 。 按齿面接触强度设计 设计公式 32确定公式内各计算数值: ( 1)齿轮 1所在轴的转矩 ( 2)由机械设计(第七版) 选载荷系数 31( 3)机械设计(第七版)图 10区域系数 52 ( 4)传动比已知 50 ( 5)选定齿宽系数 50d ( 6)求许用接触应力 SK 选取疲劳强度安全系数 1 选取寿命系数 902 . 5 9153 0 08232 0 0606 0 n j 904 5 08224 0 0606 0 n j 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 所以查表得: 910890 按齿面硬度查得接触疲劳强度极限 570M 630M 取失效率为 1 7 M P 0M P 56 0. 7M P M P 选取较小的数值作为 7M (7)材料的弹性影响系数 21E 8M P Z 计算 试算齿轮 1 得分度圆直径1 . 1 3 m 1895250 15050 68040312d 321t 计算圆周速度 009 6 . 1 1t 计算齿宽 b 06 由0 3 m 5 m 计算齿宽与齿高之比 模数 1 . 7 8 . 1 3齿高 4 .0 m 7 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 计算载荷系数 根据 , 7级精度,查得动载荷系数 ; 使用系数 ; 直齿轮,假设 ,查得 ; 7级精度,齿轮相对于齿轮悬臂布置,所以, 2 2 4 . 0 1( 1 2 322 由 查得 ; 所以载荷系数 按实际的载荷系数校正所算分度圆直径 1 0 2 . 3 7 m . 1 33 计算模数 1 . 8 9 6541 0 2 . 3 7,取标准模数 按齿根弯曲强度校核(按实际功率) 1)校核齿轮 1 54 20 ( 1)校核公式213d 确定公式内各计算数值 由实际功率 所以 11t ; 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 计算, 时,当 时,所以当 Z=54时,有差值法得 7 1 0 ; 实际转矩 ,齿宽系数 ,模数 ,齿数 54 ; 动载荷系数 5 3 M P 3F ( 2) SK 由图查得弯曲疲劳强度极限 480 , 500 ; 由寿命查得寿命系数 820, 8150; 弯曲疲劳强度系数 S= 所以 77 M P 348 0M P 31 3. 46 M P 350 0M P ;所以 ,满足使用要求。 2)校核齿轮 2 ( 1)校核公式223d 确定公式内各计算数值 ; 齿宽系数 ; Z=27查表可得 ; 载荷系数 K 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1 8 5 m 2,112122,1 005 1 . 1 8 2 , 7级精度则 , 使用系数 ,直齿轮,查 得 ; 7级精度,齿轮相对于齿轮悬臂布置,所以 2 =以由 查得 5 6 2 8 2 M P 3 ,所以 2 ,满足使用要求。 几何尺寸的计算 1) 计算分度圆直径 1 0 8 .0 m 1 , 5 4 .0 m 2 2) 计算中心矩 0 m 821 3)计算齿轮宽度 0 m .0 m d ;取 0 4)验算 3 81 9 1 0 02K ,合适。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 根据计算出来的数据得到齿轮 1和齿轮 2的工程图如图 和齿轮 2的工程图 齿轮 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10 的设计校核 计概要 因为齿轮 2、 3 齿轮 3、 4的传动比都是 1,而该机器的受力较小,无冲击, 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 所以可以选择 2、 3、 4齿轮为相同的齿轮;因为齿轮 4、 5的传动比是 2,齿轮 5、6的传动比是 1,可以选择齿轮 5、 6与齿轮 1是相 同的齿轮。同理:齿轮 7、 9、10是与齿轮 1相同的齿轮,齿轮 8是与齿轮 2相同的齿轮。 因为齿轮 1、 2 的设计满足要求,所以与他俩分别相同的齿轮也满足使用要求。 计中需要注意的问题 1、齿轮 1、 7 的中心矩 , 若 9 6 m 则,所以小横刀刀尖所走过的圆的直径120 。 设刀伸出辊子的长度 6 ,则圆辊的直径 114 ,所以该轴的角速度sr a ,线速度 。 2、齿轮 9、 10 的中心矩 , 若 9 6 m 则,线速度 ,所以铁丝切断刀与小横刀的设计类似。 齿轮 1表 轮 1数 齿数 直径 (模数 转速 齿宽 (1 54 108 2 200 27 2 27 54 2 400 32 3 27 54 2 400 32 4 27 54 2 400 32 5 54 108 2 200 27 6 54 108 2 200 27 7 54 108 2 200 27 8 27 54 2 400 32 9 54 108 2 200 27 参 数 名 称 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 10 54 108 2 200 27 齿轮 11、 12、 13、 14 的设计校核 设计内容 已知: m , 1 2 0 m 6 m ; 设计时必须满足1413HG ; 所以可以设计齿轮 13的分度圆直径 96, 设计齿轮 14的分度圆直径 12014 ; 4,13 ; 9631111131213111212,1311,12; 若令 1 ,则 22 48 ; 设定该 轮系的模数 ,则 60Z,24Z,48; 齿宽系数 , 0 m .0 m , 19b,30b,244121311 。 按齿根弯曲强度校核(按实际功率) 1) 校核齿轮 11 48 20 ; 选用直齿圆柱齿轮传动,精度为 7级; 齿轮 11(大齿轮)选用材料为 45钢(调制),硬度为 240轮 12(小齿轮)选用材料为 40制),硬度为 280这材料硬度差为 40 校核公式223d 经校核 11 ,满足使用要求。 2) 校核齿轮 12 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 24 20 ; 校核公式223d 经校核 12 ,满足使用要求。 3)齿轮 13是与齿轮 11相同的齿轮,因此,齿轮 13也满足使用要求。 4)校核齿轮 14 60 20 齿轮 14(大齿轮)选用材料为 45 钢(调制),硬度为 220齿轮 13材料硬度差为 20核公式223d 经校核 14 ,满足使用要求。 齿轮 11参数列表 根据以上的计算和校核的最后结果,得出了各个齿 轮的参数如表 轮 11齿数 直径 (模数 转速 齿宽 (11 48 96 2 200 24 12 24 48 2 400 30 13 48 96 2 200 24 14 60 120 2 9 齿轮 15、 16 的设计校核 已知条件 6 , 5 , m 6 , m 。 设计内容 1、选用直齿圆柱齿轮传动,精度为 7 级; 齿轮 15(小齿轮)选用材料为 40制),硬度为 280轮 16(大齿轮)选用材料为 45 钢(调制),硬度为 240这材料硬参 数 名 称 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 度差为 40 选择小齿轮 15 的齿数 30,因为 ,所以 49(取整数);20 。 2、按齿面接触强度设计 设计公式 32确定公式内各计算数值: ( 1)齿轮 15的转矩 6 8 9 216 8 . 0 4 , 1 5 ( 2)试选载荷系数 31( 3)选区域系数 52 ( 4)传动比已知 6 ( 5)选定齿宽系数 50d ( 6)求许用接触应力 选取疲劳强度安全系数 1 选取寿命系数 808 . 6 4153 0 08212 0 0606 0 n j 8 2606 0 n j 所以查表得: 930960按齿面硬度查得接触疲劳强度极限 630M 5 570M 6 取失效率为 1 9M P M P 5 4 7. 2 M P 0M P 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 选取较小的数值作为 ( 7)材料的弹性影响系数 21E 8M P Z 计算 ( 8)试算齿轮 15得分度圆直径1 . 3 4 m 7 . 2 1 . 6 3 55
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