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samedi 10 mai 2008

Conversion CNC (CAM) d'une micro fraiseuse Proxxon MF-70

Introduction

Ça fait déjà pas mal de temps que je lorgnais sur le web, sur les différentes fraiseuses modifiables en fraiseuse à commande numérique ou les tables de fraisage de conception totalement artisanales. Mais, plutôt que de me lancer bille en tête dans la fabrication d'une fraiseuse à partir de rien, ce qui nécessite soit de faire sous traiter la fabrication de pièces usinées, soit de passer par du bois, du système D et souvent pour un résultat approximatif, j'ai préféré m'orienter sur l'achat d'une micro fraiseuse toute faite, puis de la convertir en CNC.

Choix du produit

Comme mes besoins dans un premier temps étaient plus de faire de la fabrication de petite pièces en métaux non ferreux ou en matière plastique (plexiglas, PVC, etc), de graver des circuits imprimés en gravure anglaise ou faire de la gravure d'objets, il m'a semblé qu'il était raisonnable de ne pas faire l'acquisition d'un produit trop grand, et de privilégier un excellent rapport qualité prix.

J'ai donc commencé à me documenter sur les forums dédiés à la CNC (voir en bas de ce post les références des sites) sur les modèles propices à ce type d'activité et surtout compatibles avec mon budget. Je vous passe les hésitations sur les BF16, BF20, KT150, Sieg X1, X2, X3, je je vous laisse vous documenter sur le net. J'ai finalement opté pour une Proxxon MF70, qui est assez précise mais très petite (beaucoup diront trop petite...). Ce type de produit est achetable en Allemagne à moins de 200€ sur un célèbre site d'enchère en ligne, contre 300 / 350 € dans les boutiques françaises d'électronique. Il est toutefois conseillé d'ajouter un pack de 3 fraises Proxxon et un étau, qui peut être pratique pour les petits usinages.

Caractéristiques techniques

  • Taille de la table : 200 X 70 mm
  • Zone d'usinage 134 X 46 mm.
  • Course verticale : 83 mm.
  • Vitesse moteur contrôlable par potentiomètre de 5 000 à 20 000 tours / minute
  • Puissance du moteur : 100 watts
  • Vis mères au pas de 1 millimètre
  • Un tour de manivelle = 1 millimètre sur les 3 axes
  • Livrée avec un jeu de 6 pinces (Ø 1,0; 1,5; 2,0, 2,4; 3,0 et 3,2 mm)
  • Livrée avec des brides pour attacher une pièce sur la table.

Les défauts des la MF 70 (et les solutions...)

Taille de la surface d'usinage

La surface d'usinage réduite (134 X 46 mm), est en grande partie liée à la conception de la table. En effet, sur l'axe Y, 2 pièces limitent la translation du chariot . Une transformation française (1), et une transformation commerciale allemande par Usovo (10) font sauter cet inconvénient soit en repoussant les pièces d'origine à l'aide de colonnettes (USOVO), soit en supprimant purement et simplement les pièces d'origine lors de la mise en place de la motorisation. L'inconvénient de ces deux transformations est qu'il n'est plus possible de faire travailler convenablement ou dans certains cas même de garder la pièce plastique coulissante (en jaune-beige sur la première photo ci dessous) qui protège la vis mère des éventuels copeaux. Accessoirement, il doit falloir y aller cool lorsque l'on dépasse de trop des 46mm, car la table de guidage travaille beaucoup plus en porte à faux.

La Proxxon MF70 d'origine. Notez les caches coulissants jaune-beige, protégeant la vis mère. Proxxon MF70

MF70 modifiée par http://www.usovo.de (crédit image USOVO.de). Les pièces d'origine qui limitent la course Y (en noir) ont étés déportées à l'aide de colonnettes. Par contre, le cache jaune-beige de protection a été supprimé. MF70 Usovo

MF70 modifiée par Arnaud2 (crédit image Arnaud2 et usinages.com). Ici les pièces d'origine qui limitent la course ont étés purement et simplement supprimées. Le déport de la motorisation est effectué par du tube de laiton. MF70 modifiée par Arnaud

Réglage du jeu axial difficile et amenant du frottement

Les 3 axes sont montés sans roulement, et seulement avec des rondelles en nylon à chaque extrémité et un écrou Nylstop (écrou avec une bague en nylon pour empêcher son desserrage intempestif) pour régler le frottement. Il n'est pas rare que l'on soit déçu lors du déballage du carton, car les écrous sont serrés trop forts et l'action sur les manivelles est dure. Un simple desserrage d'écrou (et réglage du jeu!!!) permet de corriger le tir, mais la meilleure solution reste la mise en place d'un roulement radial coté écrou. Il est possible de le fixer sans transformation, en remplacement de la rondelle nylon, et en remontant l'écrou Nylstop à l'envers afin que le nylon puisse accrocher sur la vis et que l'écrou ne se desserre pas. Le roulement doit avoir un diamètre intérieur de 6mm, et un diamètre extérieur de 14 millimètres. On en trouve par exemple sur un célèbre site d'enchères par exemple chez Markus Mechatronics pour 2.85€ la pièce. Un roulement suffit pour changer radicalement le comportement de l'axe... Et cette transformation ne coute presque rien! Une documentation PDF des roulements est disponible ICI et on peut aussi la trouver au format html ICI.

Les roulements radiaux (crédit image emc2cnc.altervista.org). Il y a 3 pièces, 2 portées et la baque de roulement : Roulement radiaux

Les roulements radiaux montés sur l'axe X. Noter l'écrou Nylstop monté à l'envers (on ne voit plus la bague nylon, qui est contre le roulement). Crédit photo Graham Stabler. Roulements radiaux montés sur l'axe X

Les roulements radiaux montés sur l'axe Y. C'est assez serré, mais ca passe. Crédit photo Graham Stabler. Roulements radiaux montés sur l'axe Y

Problématiques de la CNC

Modifier une machine pour la CNC pose pas mal de problématiques :

  • Le choix du type des moteurs (Nema17 / Nema 23)
  • Le choix de la puissance des moteurs
  • Le choix du couplage moteur (Oldham, élastiques, fixes, à membrane, etc..)
  • Le choix du contrôleur pas à pas
  • Le choix de l'alimentation
  • Le choix du logiciel de commande
Choix du type de moteurs

Il existe de nombreux types de moteurs pas à pas. La plupart des conversions CNC utilisent des moteurs de taille Nema 17 (42 mm)ou Nema 23 (57mm). Bien qu'il reste toujours possible de les récupérer dans des dispositifs industriels ou dans des imprimantes laser, il reste préférable d'en acheter de caractéristiques connues, car ceux récupérés sont souvent des fabrications spéciales et les documentations ne sont pas disponibles.

Il existe bon nombre d'informations sur le net concernant les moteurs pas à pas. Un excellent dossier est disponible sur le site Etronics. On y apprend notamment les différentes configurations de moteurs.

Moteur Nema23, avec cotes mécaniques. NEMA23

Moteur Nema17. NEMA17

Moteur Nema23. NEMA17

Choix de la puissance des moteurs :

Sur la plupart des machines CNC, des moteurs 3 ou 5 volts sont utilisés, avec un courant >= à 1A par phase. Ce sont des moteurs 200 pas par tour (les plus courants) avec un pas de 1.8 degrés. Il est très facile de s'en procurer sur des sites d'enchères en ligne. On en trouve également bien moins chers que sur les sites de pièces électroniques sur le site de Technimaniacs de Sylvain Mathon (. Le pack de 3 moteurs Nema23 1A / 4.1V est à 26 euros hors port + 9 euros de port... Imbattable. Et en plus il est super sympa.

J'ai pour ma part choisi des moteurs d'occasion à 6 fils de marque Shinano Kenshi Corporation, 5.1 volts 1.4 Ampères par phase en boitier Nema23. Le couple de 7.3 Kg/cm est largement suffisant pour motoriser la MF70...

Au passage, les couples des moteurs sont donnés dans différentes unités, ce qui n'en facilite pas la lecture. On lit parfois des Kg/cm, des N/cm (Newton par centimètre) des mN / m (millinewtons par mètres). Comme le poids en Kg est égal à la masse en Newton multipliée par 9.806 (Kg = 9.806 x N), ceci nous donne les équivalences suivantes :

7.3Kg / cm = 7300 g / cm = 0.073 Kg / m = 0.715838 N/m = 715.83 mN / m = 7.1583 mN / cm.

Pour les fainéants, un convertisseur en flash.

Le couplage moteurs

Accoupler un moteur avec un axe nécessite un alignement parfait, sinon dans le meilleur des cas, une partie de la puissance du moteur est consommée dans l'accouplement, voir ça ne marche pas du tout. Pour pallier à cet inconvénient, il existe des dispositifs de couplage, qui tolèrent des erreurs d'accouplement (pas des mètres, mais des dixièmes de millimètre, hein ;). Ces dispositifs se nomment 'accouplements élastiques'. Ils sont constitués soient de 2 pièces métalliques avec une pièce caoutchouc au milieu (accouplements Oldham), soit d'une pièce métallique usinée avec de nombreuses rainures afin de permettre la déformation mécanique.

Ce type d'accouplement est généralement cher, et bien que l'on trouve sur Radiospares des accouplements tout plastique à 24 euros , on est plus souvent de l'ordre de 45 euros pour 3 accouplements tout métal...

Un accouplement métal, de haute qualité (Crédit photo Graham Stabler) Accouplement

Différents coupleurs Oldham. Coupleurs Oldham

Heureusement, le système D est toujours là, et j'ai noté une astuce fort intéressante sur différents sites de modélisme. Il s'agit d'utiliser de la durite de voiture. En effet, le diamètre interne de 6mm est parfait pour mettre nos axes de 6.35 mm, et en l'enfichant sur un centimètre, il n'y a pas de glissement de la durite sur l'axe.

Accouplement avec durite voiture (Crédit photo Tim Goldstein) Accouplement souple

Le choix du contrôleur pas à pas

A compléter

Le choix de l'alimentation

A compléter

Le choix du logiciel de commande

A compléter

Les différentes transformations possibles

Modifications supplémentaires

Ici, on est pas dans la correction de problème, mais plus dans l'amélioration. Du 'tuning' pour fraiseuse CNC en quelque sorte...

Eclairage du point d'usinage

Je sais, c'est du point de détail, mais on ne vois pas très bien ce qui se passe lors d'un usinage. USOVO (encore eux!) proposent dans leur rubrique tuning une solution, en intégrant dans la tête une LED haute luminosité et un interrupteur.

J'ai une autre solution, qui consiste à intégrer un flexible d'éclairage d'ordinateur portable avec une LED haute luminosité. C'est pas cher (il en existe au moins 3 modèles chez PEARL.fr à moins de 8 euros). Je n'ai pas encore fait la transformation, mais il existe au moins 2 solutions de fixation. La solution la plus simple consiste à intégrer une prise USB avec une alimentation 5V régulée dans la tête ou le bâti. Il est ainsi aisé de remplacer le flexible pour un plus puissant ou en cas de casse... L'autre solution est de modifier le flexible pour supprimer la prise USB et faire une pénétration directe dans la fraiseuse.

Commande de vitesse par le PC

ideegeniali.altervista.org propose un PDF permettant de transformer une fraiseuse MF70 commandée par une carte CNC611 et Mach3. Cette modification ajoute une commande de vitesse par le PC (en PWM s'il vous plait) et même une mesure de vitesse.

On peut trouver aussi sur http://hans-w.com/cnc.htm un système de mesure de vitesse basé sur un PIC 16C66/73/76 qui l'affiche sur des 7 segments. Ce n'est pas spécifiquement prévu pour MF70, mais devrait fonctionner.

Modification de la broche

La broche ne permet que de monter des petits diamètres de fraise , et surtout ne permet pas de monter des fraises standard de 6 mm, très communes et économiques. Usovo (10) commercialise une broche pro, permettant de monter des diamètres de fraise jusqu'à 7 mm. Par contre, c'est assez cher ... 99€.

Vue éclatée de la broche USOVO (crédit image USOVO.de): Broche MF70 éclatée par USOVO

La broche USOVO montée (crédit image USOVO.de): Broche MF70 montée par USOVO

Les pinces pour la fixation des outils (crédit image USOVO.de): Pinces de la broche MF70 par USOVO

Quelques conversions réussies

Conversions Artisanales
Conversions Commerciales
  • (10) USOVO : http://www.usovo.de/usovoneu/include.php?path=cnc-fraesen.php. Probablement la plus aboutie en terme d'industrialisation, car elle permet de conserver les manivelles d'origine, les moteurs étant montés à l'autre extrémité. Un boitier, à l'arrière de la fraiseuse embarque toute l'électronique. Les câbles sont cachés dans le bâti. Les courses X et Y sont allongées en déplaçant les pièces d'origine qui la limite (axe Y, course = 85mm!!!) ou en ajoutant une pièce supplémentaire (axe X) voire en remplaçant la table pour allonger la course (sur certains modèles). Par contre, cette transformation est lourde de modifications sur la MF70 puisque de nombreux usinages sont à faire sur le bâti de la fraiseuse elle même. Il est pratiquement impossible de le faire soi même sans outillage lourd, et il faut envoyer sa fraiseuse en Allemagne pour modification. On eut aussi voir des photos plus précises de cette conversion ICI.
  • (11) KNDTOOL : http://www.kdntool.com/_sgg/m1m4_1.htm commercialise des US une conversion CNC qui peut être équipée par l'utilisateur. Elle est commercialisée soit avec uniquement les moteurs et la mécanique, soit en kit complet.
  • (12) Micompan : http://www.micompan.de/. La société commercialise une conversion ou toute l'électronique est logée dans un socle additionnel. Ce dernier permet également l'ajout d'un bouton marche/arrêt et d'un arrêt d'urgence. Comme sur la solution Usovo, les moteurs sont montés de l'autre coté des manivelles, ce qui permet de continuer à travailler en manuel si on ne souhaite pas brancher la CNC. Par contre, la course est celle d'origine. Le prix n'est pas indiqué sur le site web. Au jour de la rédaction de cet article, on trouve les plans de cette conversion sur un grand site d'enchère en ligne pour 2€. Je ne sais pas par contre si il s'agit de la conversion officielle, ou d'un pirate du plan.
  • (13) Kitconversion : http://kitconversion.it. Cette conversion est très intéressante techniquement car elle peut être montée pratiquement sans aucun démontage sur la machine. Il existe de nombreuses vidéos montrant la simplicité du montage. Le Kit est simple: Par axe il est livré une pièce d'adaptation pour la fixation du moteur (fraisée), 2 colonnettes et ses vis et une pièce tournée qui vient coiffer les molettes de déplacement après démontage du levier. De fait elle est totalement démontable pour remettre la MF70 en état d'origine (pour la revendre sans le kit CNC par exemple, ou pour conserver la garantie constructeur). Sa commercialisation par contre est assez asthmatique, puisqu'on la trouve parfois sur le même site d'enchères en ligne, mais le vendeur n'accepte pas de livrer en France.

Logiciels

Logiciels de pilotage avec ou sans conversion Gcode

  • Turbo CNC (DOS, Windows 3.1 ou 98, commercial, 60$)
  • KCam (Windows XP, PAS VISTA!)
  • Mach3 (Windows XP, 2000, Vista, mais sous la torture alors évitez...)
  • EMC2 Linux
  • CNC3axes

Logiciels de conversion DXF -> Gcode

Références

En français :

En anglais : a compléter...

vendredi 28 décembre 2007

Arduino / boarduino : Plateforme open source de développement électronique à base de microcontrolleur ARM Atmega8 / AtMega168

Développer sur de l'embarqué n'a jamais été aussi facile. Muni d'une carte électronique à base de microcontrolleur AVR ATMEGA168 à 17.5$, d'un environnement de développement intégré (IDE) open source permettant de développer en Wiring (pratiquement du C) et d'envoyer son programme sur la cible, vous allez pouvoir envisager de développer simplement de petites applications tenant dans 16K de mémoire flash, et controllant de multiples périphériques....

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lundi 23 juillet 2007

Monter un disque multimedia sur Linux Redhat Enterprise 4 / CENTOS 4 - "FAT: invalid first entry of FAT"

L'implémentation du système de fichier FAT sur certains disques multimedia est parfoi fantaisiste, au point qu'il en devient parfois difficile de monter certains périphériques ésotériques sur Linux pour cause de nom compatibilité FAT... On se retrouve alors avec des erreurs noyau de type : FAT: invalid first entry of FAT (0xffffff8 != 0xf00f800) - VFS: Can't find a valid FAT filesystem on dev sda4.

Mais les derniers noyaux 2.6 donnent la solution. Voyons comment la mettre en oeuvre sur des versions antérieures...

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mercredi 6 juin 2007

Installation d'une CentOS 5 sur un portable sans lecteur CD ou DVD à l'aide de PXE

Il est parfois dans la vie des moments ou rien ne va. Ainsi, lors d'une tentative d'installation d'une centos5 sur un ordinateur portable, j'ai pu constater que son lecteur CD était défectueux. Qu'à cela ne tienne, la carte réseau du portable supportant le boot PXE? nous allons l'installer en réseau... Au fait, la machine est un Acer 292WLMI, mais est en fait un barebone Compal CL51. J'ai également testé la me manip surun Xbook (Compal CL50) avec succès.

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mardi 1 mai 2007

Installation de Freeplayer sur Redhat Enterprise 4 & CentOS 4 ou comment vous passer d'un disque multimedia avec une freebox

Mon bon vieux lecteur multimedia Kiss DP 500 ayant rendu l'âme, et celui-ci diffusant tous les contenus audio et video de la maison, je me suis attelé à trouver une solution alternative. J'ai trouvé de très chouettes produits sous la forme de disques du multimedia, qui pour moins de 350 euros, permettent de stocker et lire de fichiers audio et vidéo et sont même équipés d'une prise réseau.

Mais au moment de payer, je me suis rappelé que la freefox HD était capable de lire des films stockés sur une autre machine par une fonctionnalité nommé ''FreePlayer"... Ceci réglait donc mon problème.

Si l'installation de freeplayer est une partie de plaisir sous Windows, l'installation sur linux reste parfois complexe. C'est en partie lié au fait que Free n'ait livré que les sources et pour une autre partie au fait que vlc - sur lequel repose free player - est complexe à compiler.

Fort heureusement, un portage de freeplayer existe pour Mandriva, et DAG nous fournit tout le reste.

Voyons voir comment installer le tout sur une Redhat Enterprise 4, ou la Centos 4, qui sont équivalentes...

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mercredi 18 avril 2007

Configuration des softphones IP pour Free : SJphone, X-Lite et Kapanga

Il n'est pas toujours très simple de configurer les logiciels de téléphonie IP (softphones). Etant en déplacement sur un réseau particulièrement étanche aux 'configs par défaut', j'ai du chercher le paramétrage permettant de passer la translation d'adresses de certains routeurs. La solution s'appelle STUN (ou Simple Traversal of UDP (User Datagram Protocol) through NATs (Network Address Translators)) et est rarement documentée lorsque l'on parle de la configuration des softphones pour une utilisation derrière un accès Internet Free car n'est pas nécessaire dans ce cas de figure.

J'ai donc configuré 3 logiciels de téléphonie IP et les ai testés avec succès derrière deux routeurs faisant chacun du NAT ( cable modem +routeur infrastructure) et fait marcher le tout en République Dominicaine... Et bien évidemment, à mon retour, ca marche aussi en France. je ne garantis pas que cela fonctionnera pour vous sur tout types de réseaux, mais en tout cas, that 'works for me (tm)' ;-).

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jeudi 5 avril 2007

Scattitude : Jazz & Funk en quintet

Comment mélanger des intérets pour le Jazz, le chant, la funk, la Fusion?

C'est ce que nous avons tenté de faire en montant Scattitude...

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samedi 31 mars 2007

Serveur NAS Linksys Nslu2 : un serveur linux complet qui consomme 5 watts..

Avec un processeur Intel IPX 420 tournant à 266 Mhz (underclocké à 133 Mhz sur les anciens modèles), un peu de ram, un peu de flash, 2 ports USB pour brancher des clés ou disques durs USB et à moins de 80 euros, le NSLU2 représente un très bon investissement pour faire un petit système de stockage. D'autant que fidèle à ses habitudes, Linksys a publié les sources et que de nombreux utilisateurs se sont mis à customiser l'appareil pour en faire beaucoup plus qu'un nas: un serveur fonctionnant sous Linux... Découvrons ici les possibilités de l'appareil.

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samedi 17 mars 2007

Téléphone VOIP Wifi 'white' (blanc) de Free: linux, telnet, navigateur & serveur web dans 50 grammes de technologie...

Pour 60 euros t'as plus rien??? Si, tu as un téléphone Wifi, connectable au réseau Wifi de free (freephonie) mais aussi à d'autres réseaux sans fil, et qui avec quelques manipulations et tweaks peut se transformer en un adorable gadget pour Geeks sous linux avec noyau 2.6, avec serveur telnet, ssh, web, et navigateur web graphique. Le must de la VOIP... Communément appelé 'white' ou 'blanc' par opposition au 'black' (noir) qui fait aussi GSM, ce téléphone ne fait que du Wifi. Et pour ceux qui veulent, il est toujours possible de développer des applications embarquées.... Voyons comment customiser ce produit...

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dimanche 31 décembre 2006

Carte FOX : extension multi-fonctions

Une petite extension pour carte FOX permettant d'ajouter de nombreuses ressources...

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mercredi 13 décembre 2006

Après Novell, c'est Zend (php) qui signe des accords avec Microsoft

Microsoft a changé de stragégie.

Comprenant que diaboliser l'Open Source, l'assimiler au Communisme (Bill Gates, 2005) n'avancait à rien, ils ont décidé de faire bien plus fin... Des exemples? Voir la suite...

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dimanche 29 octobre 2006

Firmwares personnalisés et linux embarqué: la déferlante

Certains constructeurs de matériel n'hésitent pas à utiliser linux pour motoriser leurs "appliance". Ainsi, entre les lecteurs DVD, les routeurs, les serveurs NAS, il existe de nombreux produits qui fonctionnent avec Linux. Même si certains ne se plient pas tout à fait aux règles de publication du code source, qui vont généralement avec l'intégration de linux, les bidouilleurs de tout poils font leurs choux gras de ces matériels personnalisables à souhait...

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samedi 9 septembre 2006

Un master sur les logiciels libres forme des chefs de projets et des architectes des LL

L'Université du Littoral de la côte d'Opale à Calais innove avec la création d'un Master I2L (Ingénierie du Logiciel Libre).

En partant de l'idée que le libre est désormais une réalité incontournable pour les organisations d'aujourd'hui, la formation propose en 2 ans, de former des informaticiens de haut niveau capables de mener à bien la mise en place de solutions informatiques basées sur l’intégration de produits et technologies issus du monde du logiciel libre et d’accompagner les organisations dans des processus de migration vers les logiciels libres ou d’intégration de ces logiciels.

Une initiative à saluer, car va permettre de disposer de cadres formés aux nouvelles exigences du libre pour l'industrie et les collectivités locales et territoriales.

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mardi 16 mai 2006

Google Picasa, Google Trends, Google Sketchup et Google Notebook

Je suis toujours étonné de voir la créativité des chercheurs de Google pour trouver de nouveaux produits et services à proposer aux Internautes. Avec l'utilisation massive d'Ajax dans leurs interfaces, et la simplicité qui les caractérise, leurs outils sont déjà incontournables... Dressons en la liste ensemble, et notamment des nouveautés.

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lundi 13 mars 2006

Suite aux démos

Des nouvelles de Jonathan Masterton... et de Rémi Gazel

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