Wie Sie mit dem FDM 3D -Druck beginnen

Sind Sie bereit, das unglaubliche Potenzial von Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-DruckStellen Sie sich vor, Sie könnten Ihre digitalen Designs direkt in greifbare Objekte verwandeln. Die FDM-Technologie hat die Welt des 3D-Drucks revolutioniert und ihn zugänglicher und benutzerfreundlicher gemacht als je zuvor. Ob Sie ein neugieriger Bastler, ein angehender Unternehmer oder einfach jemand sind, der gerne kreativ ist – der Einstieg in den FDM-3D-Druck eröffnet Ihnen eine Welt voller Möglichkeiten.

FDM-3D-Drucker: Schlüsselkomponenten und ihre Funktionen

Der Rahmen: Das Skelett Ihres Druckers

Das Herzstück jedes FDM-Druckers ist sein Rahmen – ein robustes Skelett, das alle anderen Komponenten trägt. Der Rahmen besteht typischerweise aus Metall oder hochwertigem Kunststoff und sorgt für Stabilität und Präzision beim Drucken. Er beherbergt das Bewegungssystem mit Schrittmotoren, Riemen und Schienen, die die Bewegung des Druckkopfs entlang der X-, Y- und Z-Achse steuern.

Ein gut konstruierter Rahmen minimiert Vibrationen und gewährleistet die Genauigkeit, die für hochwertige Drucke entscheidend ist. Einige fortschrittliche Modelle, wie QIDIs 3D-Drucker, verfügen über geschlossene Rahmen, die dabei helfen, eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten und Drucke vor äußeren Störungen zu schützen.

Das Druckbett: Wo Ihre Kreationen Gestalt annehmen

Das Druckbett dient als Grundlage für Ihre 3D-Kreationen. Diese flache Oberfläche, oft beheiztHier wird die erste Schicht geschmolzenen Filaments aufgetragen. Temperatur und Material des Betts spielen eine entscheidende Rolle für die Haftung und die Vermeidung von Verformungen.

Moderne Druckbetten sind in verschiedenen Materialien erhältlich, jedes mit einzigartigen Eigenschaften. Glasbetten bieten eine perfekt ebene Oberfläche und ermöglichen nach dem Abkühlen eine einfache Entnahme der Drucke. PEI-Platten bieten eine hervorragende Haftung für viele Filamenttypen. Flexible Stahlplatten mit Spezialbeschichtungen ermöglichen eine einfache Entnahme der Drucke durch Biegen.

Einige Drucker verfügen über automatische Nivellierungssysteme, die leichte Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Betts ausgleichen und so eine gleichmäßige Haftung der ersten Schicht über den gesamten Druckbereich gewährleisten.

Der Extruder: Das Zeichenwerkzeug Ihres Druckers

Die Extrudereinheit ist das künstlerische Werkzeug des Druckers und für das Schmelzen und präzise Ablegen des Filaments zuständig. Sie besteht aus zwei Hauptteilen:

• Heißes Ende: Hier geschieht die Magie. Das Hotend schmilzt das Filament und extrudiert es durch eine winzige Düse. Es hält eine konstante Temperatur aufrecht, die für einen gleichmäßigen Filamentfluss und eine gute Schichthaftung entscheidend ist.
• Kaltes Ende: Das kalte Ende dient als Filamentführung und führt Material in das heiße Ende. Es enthält einen Schrittmotor und Zahnräder, die die Filamentflussrate mit höchster Präzision steuern.

Bewegungssystem: Choreografie des Drucks

Das Bewegungssystem orchestriert den komplexen 3D-Druck. Schrittmotoren, gekoppelt mit Riemen oder Leitspindeln, steuern die Bewegung des Extruders entlang der X-, Y- und Z-Achse. Diese präzise Koordination ermöglicht es dem Drucker, digitale Anweisungen mit bemerkenswerter Genauigkeit in physische Objekte umzusetzen.

Das Filamentsystem: Die „Tinte“ liefern

Das Filamentzufuhrsystem sorgt für eine gleichmäßige Materialzufuhr zum Extruder. Es besteht typischerweise aus einem Spulenhalter und einem Zuführmechanismus. Einige Drucker verwenden Direktantriebssysteme, bei denen der Extrudermotor direkt über dem Hotend montiert ist. Andere verwenden Bowdenzüge, bei denen ein Rohr verwendet wird, um das Filament von einem entfernt angeordneten Motor zum heißen Ende zu leiten.

So funktioniert FDM-3D-Druck

Der FDM-3D-Druck beginnt mit dem Aufheizen des Druckers. Das Hotend erwärmt sich auf die passende Temperatur für das Filament, typischerweise 200-230°C für Materialien wie PLA oder ABS.Gleichzeitig erwärmt sich das Druckbett, um eine gute Haftung der ersten Schicht zu gewährleisten.

Sobald der Drucker erhitzt ist, beginnt er, geschmolzenes Filament auf das Druckbett zu extrudieren und legt so sorgfältig die entscheidende erste Schicht ab. Diese Grundlage ist entscheidend für den Erfolg des gesamten Drucks. Während diese erste Schicht abkühlt und fest wird, senkt sich das Druckbett leicht ab, in der Regel um 0,1–0,3 mm.

Der Drucker baut das Objekt dann Schicht für Schicht weiter auf. Der Druckkopf bewegt sich präzise in X- und Y-Richtung und folgt dabei einem durch G-Code-Anweisungen definierten Pfad. Er trägt dünne Linien geschmolzenen Filaments auf, die sich beim Abkühlen mit der darunterliegenden Schicht verbinden. Dieser Prozess aus koordinierter Bewegung und kontrollierter Extrusion erzeugt die Form des Objekts.

Für überhängende Teile des Objekts erstellt der Drucker gleichzeitig abnehmbare Stützstrukturen. Diese temporären Stützen verhindern, dass das Objekt während des Druckvorgangs zusammenfällt. Der Drucker erzeugt keine vollständig massiven Objekte, sondern füllt das Innere mit einem Muster, der sogenannten Füllung, die für Stabilität bei geringerem Materialverbrauch sorgt.

Dieser Prozess des Schichtens, Stützens und Füllens wird fortgesetzt, bis das gesamte Objekt aufgebaut ist. Die Dauer variiert je nach Größe und Komplexität des Objekts. Sobald die letzte Schicht fertig ist, kühlt der Drucker ab, sodass der Kunststoff vollständig aushärten kann und das fertige 3D-gedruckte Objekt entsteht.

Was können Sie mit FDM-3D-Druck erstellen?

Der FDM-3D-Druck eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Herstellung einer Vielzahl von Objekten. Hier sind einige gängige Anwendungen:

• Prototypen und Modelle: Erwecken Sie Produktdesigns schnell zum Testen und Visualisieren. Von Architekturmodellen bis hin zu Produktprototypen beschleunigt 3D-Druck den Designprozess.
• Haushaltsgegenstände: Erstellen Sie individuelle Organizer, Dekorationsobjekte, Ersatzteile für Geräte oder einzigartige Gadgets zur Lösung alltäglicher Probleme.
• Lehrmittel: Drucken Sie 3D-Modelle komplexer Konzepte aus den Naturwissenschaften, der Mathematik oder dem Ingenieurwesen, um das Lernerlebnis zu verbessern.
• Spielzeug und Spiele: Entwerfen und drucken Sie individuelle Figuren, Brettspielsteine ​​oder ganz neue Spiele.
• Cosplay und Requisitenherstellung: Fertigen Sie komplizierte Kostümteile, Requisiten oder Nachbildungen für Cosplay oder Filmproduktionen.
• Funktionsteile: Produzieren Sie kleine Maschinenteile, Halterungen, Gehäuse für Elektronikprojekte oder kundenspezifische Werkzeuge.
• Kunst und Skulptur: Entdecken Sie neue Formen des künstlerischen Ausdrucks, indem Sie Skulpturen oder Installationen schaffen, die bisher nur schwer herzustellen waren.
• Medizinische Modelle: Drucken Sie im Gesundheitswesen anatomische Modelle zur Operationsplanung oder zu Ausbildungszwecken.

Obwohl der FDM-3D-Druck vielseitig ist, muss man seine Grenzen beachten. Er eignet sich möglicherweise nicht ohne besondere Vorkehrungen für die Herstellung lebensmittelechter Produkte und wird typischerweise nicht für hochbelastete mechanische Teile verwendet. Die Oberflächenbeschaffenheit von FDM-Drucken kann zudem eine Nachbearbeitung erfordern, um ein glatteres Erscheinungsbild zu erzielen.

Erste Schritte mit dem FDM-3D-Druck

1. Wählen Sie die beste 3D-Modellierungssoftware für Anfänger

Für Neueinsteiger in die 3D-Modellierung gibt es benutzerfreundliche Optionen wie TinkerCAD, ein einfaches browserbasiertes Tool, das sich ideal zum Erlernen der Grundlagen eignet, und Fusion 360, das ein ausgewogenes Verhältnis von Funktionen und Benutzerfreundlichkeit bietet. Blender ist eine vielseitige Open-Source-Option, die sowohl für Anfänger als auch für Experten geeignet ist, während SolidWorks eignet sich hervorragend für präzise, ​​technische Designs.

2.Funktionen der 3D-Modellierungssoftware bewerten

Achten Sie bei der Auswahl einer 3D-Modellierungssoftware auf eine intuitive Benutzeroberfläche, eine umfassende Bibliothek mit Grundformen sowie Werkzeuge zum Kombinieren und Ändern von Formen. Achten Sie auf präzise Mess- und Skalierungsoptionen, die Möglichkeit, Designs in 3D-druckfreundliche Formate zu exportieren, und Funktionen zum Importieren und Ändern vorhandener Modelle.

3. Finden Sie 3D-Modelle zum Drucken

Beliebte Repositorien für 3D-Modelle sind Thingiverse, das eine große Sammlung kostenloser, von der Community erstellter Designs bietet; MeineMiniFactory, bekannt für hochwertige Modelle; und Kulte3D, das sowohl kostenlose als auch kostenpflichtige Modelle mit einzigartigen Designs bietet.

4. Bewerten Sie die Druckbarkeit des Modells für FDM

Nicht alle 3D-Modelle lassen sich auf FDM-Druckern gut drucken. Beachten Sie bei der Modellauswahl folgende Tipps:

• Überhänge: FDM-Drucker funktionieren am besten mit leichten Überhängen, idealerweise weniger als 45 Grad von der Vertikalen. Steilere Überhänge erfordern möglicherweise Stützstrukturen, was die Druckqualität beeinträchtigen kann.
• Merkmalsgröße: Aufgrund der begrenzten Düsengröße und Schichthöhe haben FDM-Drucker Schwierigkeiten, sehr feine Details zu drucken. Wählen Sie Designs mit größeren Details für bessere Ergebnisse. Details, die kleiner als 0,8 mm sind, lassen sich mit einer Standarddüse von 0,4 mm möglicherweise nicht zuverlässig drucken.
• Orientierung: Modelle mit flacher Unterseite lassen sich einfacher drucken und haften besser auf dem Druckbett. Überlegen Sie, wie Sie ein Modell für eine optimale Druckausrichtung drehen können.
• Größe: Stellen Sie sicher, dass das Modell in das Bauvolumen Ihres Druckers passt. Eine Skalierung ist zwar möglich, kann aber die Druckbarkeit feiner Strukturen oder dünner Wände beeinträchtigen.

Wenn Sie mit vorgefertigten Modellen beginnen, können Sie besser verstehen, was einen guten 3D-Druck ausmacht. Mit zunehmender Erfahrung entwickeln Sie die Fähigkeit, eigene Designs zu erstellen oder zu modifizieren, um bessere Druckergebnisse zu erzielen.

Vorwärtskommen: Schritte zum erfolgreichen FDM-3D-Druck

1. Aufteilen Ihres 3D-Modells für den Druck

Slicing-Software wandelt Ihr 3D-Modell in Druckeranweisungen um. Beliebte Programme wie Cura und PrusaSlicer Ermöglicht die Anpassung wichtiger Einstellungen wie Schichthöhe, Druckgeschwindigkeit und Temperatur. Dünnere Schichten sorgen für gleichmäßigere Drucke, dauern aber länger, während höhere Geschwindigkeiten die Qualität beeinträchtigen können. Unterschiedliche Materialien erfordern unterschiedliche Temperaturen.

Stützen und Füllungen sind wichtig. Stützen helfen beim Drucken überhängender Teile, und Füllungen bestimmen die innere Struktur. Nach der Einrichtung erstellt die Software eine Datei (G-Code) mit detaillierten Anweisungen für Ihren Drucker.

2. Vorbereitung Ihres 3D-Druckers

Filament richtig laden ist entscheidend. Erhitzen Sie die Düse, schneiden Sie das Filamentende schräg ab und schieben Sie es vorsichtig in den Extruder. Führen Sie das Filament mithilfe der Druckersteuerung durch, bis es aus der Düse austritt.

Die richtige erste Schicht ist der Schlüssel zu einem guten Druck. Nivellieren Sie das Druckbett, entweder manuell oder mithilfe automatischer Systeme. Passen Sie beim manuellen Nivellieren die Betthöhe an mehreren Stellen an, bis der Abstand zwischen Düse und Bett rundum gleichmäßig ist. Testen Sie den Druckvorgang, indem Sie eine große, einschichtige Form drucken, und nehmen Sie bei Bedarf Anpassungen vor.

3. Auswahl des richtigen Filaments

FDM-Drucker verwenden Kunststofffilamente, die auf Spulen geliefert werden. PLA eignet sich hervorragend für Anfänger und lässt sich bei niedrigeren Temperaturen drucken. ABS ist stabiler, aber schwieriger zu drucken. PETG bietet einen guten Eigenschaftsmix. TPU ist flexibel und Nylon ist robust, kann aber schwierig zu drucken sein.

Denken Sie bei der Auswahl eines Filaments daran, was Ihr Drucker verarbeiten kann und was Sie herstellen.Überprüfen Sie immer die empfohlenen Einstellungen des Herstellers. Durch Ausprobieren verschiedener Filamente finden Sie heraus, was für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist.

Verfeinern Ihrer 3D-Drucke: Nachbearbeitungstechniken

Entfernen der Stützstrukturen und anfängliche Reinigung

Sobald Ihr FDM-Druck abgeschlossen ist, müssen zunächst alle Stützstrukturen entfernt werden. Gehen Sie dabei vorsichtig vor, um Schäden am Druck zu vermeiden. Für PLA-Stützen eignen sich Spitzzangen oder Seitenschneider gut. Drehen Sie die Stützen vorsichtig und ziehen Sie sie vom Modell ab. Bei wasserlöslichen Stützen legen Sie den Druck in warmes Wasser, bis sich die Stützen auflösen.

Überprüfen Sie Ihren Druck nach dem Entfernen der Stützstruktur auf verbleibende Fasern oder Unvollkommenheiten. Entfernen Sie mit einer feinen Pinzette kleine Plastikreste und schneiden Sie überschüssiges Material vorsichtig mit einem Bastelmesser ab.

Oberflächenveredelung: Schleifen und Glätten

Schleifen ist eine gängige Methode, um Schichtlinien zu glätten und die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Beginnen Sie mit grobkörnigem Schleifpapier (ca. 100er-Körnung) und wechseln Sie schrittweise zu feineren Körnungen (bis zu 2000er-Körnung für ein sehr glattes Finish). Schleifen Sie in kreisenden Bewegungen und achten Sie darauf, nicht zu viel Druck auszuüben.

Für ABS-DruckeDurch Glätten mit Acetondampf lässt sich eine glänzende, glatte Oberfläche erzeugen. Platzieren Sie Ihren Druck an einem gut belüfteten Ort und setzen Sie ihn kurz dem Acetondampf aus. Seien Sie vorsichtig, da bei zu langer Einwirkung feine Details schmelzen können.

Farbe hinzufügen: Malen Sie Ihre Drucke

Tragen Sie vor dem Lackieren eine Grundierung auf, damit die Farbe besser haftet. Wählen Sie eine für Kunststoff geeignete Grundierung und tragen Sie dünne, gleichmäßige Schichten auf. Sobald die Grundierung getrocknet ist, können Sie Ihr Modell mit Acrylfarben oder Sprühfarben für Kunststoff lackieren. Mehrere dünne Schichten erzielen in der Regel bessere Ergebnisse als eine dicke Schicht.

Fortgeschrittene Veredelungstechniken

Für ein professionelles Finish sollten Sie diese fortgeschrittenen Techniken in Betracht ziehen:

• Mit Füllgrundierungen lassen sich Schichtlinien verbergen. Tragen Sie den Füller auf, schleifen Sie ihn glatt und wiederholen Sie den Vorgang bei Bedarf.
• Epoxidbeschichtungen erzeugen ein glänzendes, langlebiges Finish. Sie eignen sich besonders für Funktionsteile, die zusätzliche Festigkeit benötigen.
• Durch die Verwendung von Poliermitteln mit einem rotierenden Werkzeug kann bei einigen Materialien ein Hochglanzfinish erzielt werden.

Schützen Sie Ihren fertigen Druck

Um die Haltbarkeit Ihres Drucks zu gewährleisten, sollten Sie eine klare Schutzschicht auftragen. Dies ist besonders wichtig für lackierte oder häufig benutzte Modelle. UV-beständige Klarlacke verhindern das Verblassen der Farben bei Drucken, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

Berücksichtigen Sie bei Funktionsteilen die Umgebung, in der sie verwendet werden. Hitzebeständige Beschichtungen können Drucke schützen, die in der Nähe von Wärmequellen verwendet werden, während wasserdichte Versiegelungen ideal für den Einsatz im Freien sind.

Fehlerbehebung bei häufigen Problemen beim FDM-3D-Druck

Als Anfänger können Sie auf einige Herausforderungen stoßen. Hier sind Lösungen für häufige Probleme:

1. Schlechte Betthaftung

Stellen Sie sicher, dass Ihr Bett eben und sauber ist. Passen Sie die Düsenhöhe so an, dass die erste Schicht leicht gequetscht wird. Bei hartnäckigen Drucken verwenden Sie für eine bessere Haftung einen Rand oder ein Floß. Sie können auch Tragen Sie eine dünne Schicht Klebestift oder Haarspray auf das Bett auf, um die Klebrigkeit zu verbessern.

2. Fädenziehen oder Nässen

Um Stringing zu reduzieren, versuchen Sie, die Drucktemperatur zu senken und die Rückzugseinstellungen zu erhöhen. Auch die Anpassung der Druckgeschwindigkeit kann dazu beitragen, das Auslaufen zwischen verschiedenen Teilen Ihres Drucks zu minimieren.

3. Verziehen

Verwenden Sie ein beheiztes Bett und sorgen Sie für die richtige Betttemperatur, um Verziehen verhindern.Durch das Anbringen eines Rands an Ihrem Druck kann der Oberflächenkontakt mit dem Druckbett erhöht werden. Verbessern Sie die Kühlung mit Lüftern. Bei Materialien wie ABS empfiehlt sich die Verwendung eines Gehäuses, um eine konstante Temperatur zu gewährleisten.

4. Schichtverschiebung

Überprüfen und spannen Sie die Riemen Ihres Druckers, um ein Verschieben der Schichten zu verhindern. Stellen Sie sicher, dass sich der Druckkopf reibungslos entlang aller Achsen bewegt. Sollte das Problem weiterhin bestehen, reduzieren Sie die Druckgeschwindigkeit, um Vibrationen zu minimieren.

5. Verstopfte Düse

Führen Sie einen „Cold Pull“ durch mit Nylonfilament um kleinere Verstopfungen zu beseitigen. Bei hartnäckigeren Verstopfungen reinigen Sie die Düse mit einer Nadel oder erwägen Sie einen Austausch, wenn das Problem weiterhin besteht.

6. Unterextrusion

Überprüfen Sie die Qualität und den Durchmesser Ihres Filaments, um eine gleichmäßige Extrusion zu gewährleisten. Erhöhen Sie die Düsentemperatur oder passen Sie die Durchflussrate an. Wenn das Problem weiterhin besteht, reinigen oder ersetzen Sie die Düse.

Führen Sie ein Protokoll Ihrer Einstellungen und Änderungen, um herauszufinden, was für Ihren Drucker und Ihre Filamente am besten funktioniert.

Beginnen Sie noch heute mit dem 3D-Druck

Sie verfügen nun über eine solide Grundlage für Ihr FDM-3D-Druck-Abenteuer. Vom Verständnis der Grundlagen der Funktionsweise von 3D-Druckern über die Auswahl des richtigen Filaments bis hin zur Perfektionierung Ihrer Drucke verfügen Sie über das nötige Wissen, um beeindruckende Objekte zu erstellen. Denken Sie daran: 3D-Druck ist eine Fähigkeit, die sich mit Übung verbessert. Lassen Sie sich nicht von anfänglichen Rückschlägen entmutigen – sie gehören zum Lernprozess dazu. Indem Sie mit verschiedenen Designs, Materialien und Techniken experimentieren, entwickeln Sie Ihren eigenen Stil und Ihre Expertise. Die Welt des 3D-Drucks entwickelt sich ständig weiter, also lernen und erforschen Sie weiter. Mit Geduld und Kreativität werden Sie Ihre Ideen bald auf eine Weise zum Leben erwecken, die Sie nie für möglich gehalten hätten.

FAQs

1. Was brauchen Sie für den Einstieg in den 3D-Druck für Anfänger?

Um mit dem 3D-Druck zu beginnen, benötigen Anfänger einige wichtige Dinge. Zunächst benötigen Sie einen 3D-Drucker. FDM-Drucker eignen sich hervorragend für Einsteiger. Außerdem benötigen Sie Filament, wobei PLA eine gute Wahl für Anfänger ist. 3D-Modellierungssoftware wie TinkerCAD oder Fusion 360 ist für die Erstellung von Designs unerlässlich, während Slicing-Software wie Cura oder PrusaSlicer die Modelle für den Druck vorbereitet. Einige grundlegende Werkzeuge für die Nachbearbeitung, wie Zangen und Schleifpapier, sind ebenfalls nützlich. Schließlich benötigen Sie einen Computer, um Modelle zu entwerfen und den Drucker zu steuern.

2. Was sollte ich als Erstes in 3D drucken?

Für Ihren ersten Druck beginnen Sie am besten mit einfachen Dingen. Ein Kalibrierungswürfel eignet sich hervorragend, um die Genauigkeit Ihres Druckers zu testen. Alternativ können Sie mit einer einfachen Figur oder einem Spielzeug den Umgang mit Stützen und Füllungen üben. Ein kleines, funktionales Objekt wie ein Handyständer oder ein Schlüsselanhänger kann befriedigend und praktisch sein. Viele Anfänger beginnen auch mit einer 3D-Drucker-Testdatei, die verschiedene Aspekte der Druckqualität prüft. Wenn Sie mit einfacheren Modellen beginnen, lernen Sie die Fähigkeiten und Einstellungen Ihres Druckers kennen, bevor Sie komplexere Projekte in Angriff nehmen.

3. Ist 3D-Druck anfängerfreundlich?

Ja, 3D-Druck ist in den letzten Jahren zunehmend anfängerfreundlicher geworden. Viele Drucker werden mittlerweile vormontiert und mit benutzerfreundlichen Oberflächen geliefert, was die Einrichtung und Bedienung deutlich vereinfacht. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Online-Ressourcen, Tutorials und Communities, die Neulingen bei der Fehlerbehebung und beim Erlernen neuer Techniken helfen. Der Schlüssel liegt darin, mit einfachen Designs zu beginnen und die Komplexität schrittweise zu steigern, damit Anfänger in ihrem eigenen Tempo lernen und dabei Selbstvertrauen gewinnen können.

4. Was darf man nicht im 3D-Druckverfahren drucken?

Obwohl der 3D-Druck viele Möglichkeiten bietet, gibt es auch einige Einschränkungen, die Sie beachten sollten. Das Drucken von Schusswaffen oder Waffen ist oft illegal, wobei die Gesetze je nach Standort variieren. Es ist auch nicht gestattet, urheberrechtlich geschützte oder markenrechtlich geschützte Objekte ohne Genehmigung zu drucken oder gefälschte Gegenstände oder Währungen herzustellen. Bestimmte medizinische Geräte erfordern vor dem Drucken eine entsprechende Zertifizierung. Darüber hinaus sollten Objekte, die Patente verletzen, nicht gedruckt werden. Es ist wichtig, stets die lokalen Gesetze zu prüfen und Vorschriften zum 3D-Druck, und berücksichtigen Sie die Sicherheits- und ethischen Auswirkungen Ihrer Druckprojekte.

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