CN101541599A - 用于控制锁定元件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置(10)，该装置(10)用于控制重要功能构件(30)的锁定元件(11)，特别是机动车辆的转向柱(30)或变速杆的锁定元件(11)，所述装置具有传动装置(20)，该传动装置具有驱动轮(21)并与所述锁定元件(11)机械地作用连接，所述驱动轮(21)具有位置固定的第一旋转轴线(22)，从而，在所述驱动轮(21)旋转时，能够使得所述锁定元件(11)进入第一位置以及进入第二位置，并且，所述传动装置(20)在所述驱动轮(21)旋转过程中具有空行程和工作行程，其中，在所述空行程时所述锁定元件(11)的位置保持不变，而在所述工作行程时所述锁定元件(11)线性移动。

Description

用于控制锁定元件的装置

技术领域

本发明涉及一种装置，该装置用于控制重要功能构件的锁定元件，特别是机动车辆的转向柱和变速杆的锁定元件，所述装置具有传动装置，该传动装置具有驱动轮并与所述锁定元件机械地作用连接，所述驱动轮具有位置固定的第一旋转轴线，从而，在所述驱动轮旋转时能够使得所述锁定元件进入第一位置以及进入第二位置，其中，所述传动装置在所述驱动轮旋转过程中具有空行程和工作行程，其中在所述空行程时所述锁定元件的位置保持不变，而在所述工作行程时所述锁定元件线性移动。其中所述第一位置是锁定位置，所述第二位置是解锁位置，或者相反。

背景技术

对于本领域技术人员而言，所述的特别是用于机动车辆的转向锁定元件的装置是公知的，其中，通过马达和连接在中间的传动装置能够在解锁位置和锁定位置之间往返地操作锁定元件。DE 19621326C1记载了一种该类型的用于对机动车辆的转向柱进行锁定和解锁的装置。这里，固定在驱动轴上的两个锁定元件通过相应的驱动马达而摆动进入固定在转向柱上的闭锁环的槽内，或者在解锁的情况下从所述槽中摆动出来。在这种装置中不利的是，因为行程的不同，马达必须具有不同的旋转方向，并因此需要单独的马达切换装置。

此外，就上述类型的公知装置而言，在这些装置中还采用了特别的措施，以便确保所述锁定元件始终只移动到进入锁定位置或进入解锁位置，而不会进一步运行，只要锁定元件到达锁定位置或解锁位置，即使传动装置没有立刻停止，所述锁定元件也不会继续运行。在DE10030688C1中说明了这样一种用于锁定机动车辆的转向柱的锁定装置，该锁定装置具有锁定元件，该锁定元件能够在锁定位置和解锁位置之间往复移动。锁定元件的移动通过传动装置进行，该传动装置使控制元件往复旋转，由此，使得锁定元件进行轴线移动。此时，传动装置具有空行程和工作行程。控制元件在工作行程之后仍可沿一个方向继续旋转，而不会导致锁定元件的任何运动。当锁止元件到达解锁位置或锁定位置时，驱动传动装置的马达不必立即停止。相反，马达可以略微继续运行并且控制元件可以继续旋转一定的角度，而不会使锁定元件移动并因此使锁定元件离开解锁位置或锁定位置。

这里尤为不利的是，所述传动装置由多个单独部件构成，这在制造和安装时要求付出相应的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制锁定元件的装置，在该装置中，可以避免上述缺点，特别是提供这样一种装置，该装置设计得简单紧凑，并具有可靠的工作方式。

为了实现所述目的而提出了一种具有权利要求1的特征的装置。在各从属权利要求中说明了优选的改进方案。

为此，根据本发明的设想，所述驱动轮具有控制挡块/控制凸缘(Steuernocken)，所述控制挡块与设置在锁定元件上的引导轮廓共同作用并能够沿所述引导轮廓移动，并且驱动轮上的固定元件和引导轮廓上的对应固定元件相互之间布置成能够在空行程期间防止锁定元件运动。

特别有利的是，在根据本发明的装置中实现了一种紧凑的结构，其中可同时实现锁定元件的大的往复/升降运动。另一个优点是，根据本发明的装置只是由较少的几个单独部件组成并因此能够以较小的成本实现制造和安装。所述驱动轮有利地通过马达，例如电动机驱动。由锁定元件的第一位置，例如锁定位置出发，驱动轮绕旋转轴线旋转，其中相对于旋转轴线偏心设置的控制挡块适宜地被同时带动。所述控制挡块沿引导轮廓移动，其中在控制挡块移动期间，可发生与引导轮廓的轻微接触。在驱动轮的确定的旋转角度范围内，传动装置具有空行程和工作行程。在空行程期间，驱动轮连同控制挡块始终处于运动中，同时引导轮廓不变地保持在其位置。从驱动轮的确定的旋转角度位置起，在引导轮廓上施加一定的力，从而所述引导轮廓通过驱动轮的运动而线性地运动，由此，将锁定元件从其第一位置引导到其第二位置中。借助于引导轮廓，可以实现对锁定元件的强制引导，这种强制引导可以在没有任何辅助装置例如弹簧元件的情况下实现。如果达到锁定元件的第二位置，传动装置可以具有另一个空行程，在该空行程中，驱动轮仍可以继续运动，但控制挡块不在引导轮廓上施加力。为了使锁定元件从第二位置返回运动到第一位置中，有利地使马达反转，从而马达使驱动轮沿相反的方向运动。根据本发明的装置有利地设计成使得传动装置具有两个空行程，例如惯性运行阶段(Nachlauf)和起动运行阶段(Anlauf)。在锁定元件从其第一位置向第二位置中运动期间，空行程可以通过第一空行程和第二空行程形成，其中第一空行程在锁定元件的第一位置中实现，而第二空行程在锁定元件的第二位置中实现。当然，可选地，所述传动装置也可以只具有唯一一个空行程。

为了在空行程期间不会使锁定元件不理想离开其位置，在传动装置的内部集成有附加的固定装置，在这种固定装置中，驱动装置的固定元件有利地至少在驱动轮的确定的角度范围内直接贴靠在引导轮廓的对应固定元件上。这里，所述固定元件对于对应固定元件起到一种阻碍物的作用，所述对应固定元件在其当前位置中保持在固定元件上。尽管驱动轮及固定元件在空行程期间绕旋转轴线运动，但所述对应固定元件仍贴靠在固定元件上，由此，将锁定元件的引导轮廓不可移动地保持在其位置上。即使当锁定元件位于第一位置或第二位置中并且所述驱动轮静止，所述固定装置在驱动轮的确定的旋转角度范围内也能确保引导轮廓不会不理想地线性移动。

在本发明的优选的实施方式中，固定元件设计成弧形的，它绕旋转轴线间隔地设置。这里，固定元件可以设计成半圆形的。所述驱动轮有利地由圆形的基本元件形成，所述基本元件承载所述固定元件。在基本元件的中央可以设置自由面，所述自由面至少部分地由弧形的固定元件限定。优选在固定元件上设置所述控制挡块。这意味着，从所述固定元件出发，控制挡块朝引导轮廓的方向延伸凸出。当锁定元件处于第一位置中时，对应固定元件朝着基本元件的自由面的方向延伸。由于对应固定元件贴靠在固定元件上，锁定元件不会随着引导轮廓从第一位置中不理想地移动到第二位置中。

所述引导轮廓优选通过多个凹口形成，控制挡块可以移动到所述凹口中。这里，引导轮廓可以具有第一凹口，在工作行程期间控制挡块位于该第一凹口中。此外，引导轮廓可以具有与第一凹口隔开设置的第二凹口，在空行程期间控制挡块位于该第二凹口中。除了较小的结构空间以外，还可以通过根据本发明的传动装置在锁定元件上实现较大的拉力。所述传动装置有利设计成使得在锁定元件从第一位置向第二位置运动期间，固定元件在引导轮廓的引导下运动。

在根据本发明的装置中，传动装置可以设计成在第一空行程期间，使驱动轮绕轴线旋转角度α，该角度在0°≤α≤270°的区间内。此外，在工作行程期间，驱动轮可以绕轴线旋转角度β，该角度在0°≤β≤270°的区间内。此外，驱动轮可以在第二空行程期间绕轴线旋转角度γ，该角度在0°≤γ≤270°的区间内。由此根据本发明的装置可以实现大的空行程，而只需要较小的结构空间。在本发明的优选的实施方式中，上面所述的角度α、β、γ分别约为180°，从而驱动轮从第一空行程开始时到第二空行程结束时旋转3×180°＝540°的角度。但原则上也可以想到其它角度的组合。

从经济地制造的角度上，驱动轮和/或带有引导轮廓的锁定元件以压铸方法制造。这里这样来确定其材料厚度，即基本上可以避免断裂，特别是剪切断裂。锁定元件的自由端有利地设计成倒圆角的，由此使得锁定元件易于卡入重要功能构件的槽中。所述锁定元件和引导轮廓可以设计成材料相同并且是整体的一个构件。驱动轮连同固定元件和控制挡块优选地构成传动装置的一个构件。

根据本发明的装置可以用作机动车辆的电动转向锁定装置，此外，该装置还可以毫无问题地与所谓的“无钥匙进入(Keyless-Entry)”系统组合。根据本发明的装置可以从外部，例如通过无线电信号或在进行数据交换之后起动。当然，这里本发明还可以设计为进行这样的反馈，即，所述装置是否可靠地将重要功能构件，特别是机动车辆的转向柱或变速杆锁住。例如可以通过视觉或声音的报告装置来显示。

所述用于控制锁定元件的装置有利地通过电子控制装置监控。出于安全技术上的原因，有利的是，除了测量驱动轮的旋转路径之外，还检测锁定元件以及引导轮廓的确定的位置。这可以通过例如传感器，特别是磁场传感器来实现，所述磁场传感器检测安装在驱动轮或锁定元件上的永磁体的磁场。由此电子控制装置可以监控驱动轮和锁定元件之间的机械连接的功能状态，并对操作进行识别。

为了在将锁定元件从解锁位置引导到锁定位置的锁定过程中不会出现对锁定元件或重要功能构件的可能的损坏，锁定元件设计成弹簧加载式的。这里锁定元件的自由端可以受弹簧作用，由此在锁定过程中，锁定元件不会在其运动中冲击式地停止在重要功能构件中。在锁定元件上可以设置附加元件，该附加元件通过弹簧元件与锁定元件作用连接。如果在锁定过程中锁定元件由于重要功能构件可能的错误位置不能以其自由端接合到所述重要功能构件的槽中，则通过位于锁定元件和附加元件之间的所述弹簧元件可以防止根据本发明的装置出现可能的功能故障。所述重要功能构件的只需较小的运动就可通过所述弹簧元件将锁定元件压入槽中，并由此使其卡入所述重要功能构件中并保持锁定位置。此外，还可以设想采用弹簧蓄能器作为蓄能器，所述弹簧蓄能器设置在锁定装置上，由此通过弹簧蓄能器将所述锁定元件从其锁定位置中拉出。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节将由下面的说明中得出，其中参考附图详细说明了本发明的多个实施例。这里，在权利要求和说明书中提及的特征可以单独存在或以任意方式组合，这对本发明都是重要的。其中：

图1示出根据本发明的用于控制锁定元件的装置，该装置具有驱动轮和引导轮廓，其中所述锁定元件处于第一位置；

图2示出根据图1的装置，其中，所述驱动轮处于与图1不同的另一个旋转位置；

图3示出根据图1的装置，其中，所述锁定元件处于第二位置；

图4示出根据图3的装置，其中，所述驱动轮处于另一个旋转位置；

图5示出根据图1的本发明的装置，其中，未显示具有所述引导轮廓的所述锁定元件；

图6示出根据本发明的装置的另一个实施方式；

图7示出在所述驱动轮旋转另一个90°之后图6中的装置的剖视图；

图8示出沿图6中的剖切线VIII-VIII的剖视图；

图9示出所述驱动轮的第一空行程、第二空行程以及工作行程的旋转角度的示意图；以及

图10示出所述驱动轮的第一空行程、第二空行程以及工作行程的旋转角度的另一个视图。

附图标记列表：

10装置                11锁定元件

12引导轮廓            13a引导轮廓的第一凹口

13b引导轮廓的第二凹口 14对应固定元件

15槽                  16中间壁部

20传动装置            21驱动轮

21a驱动轮的基本元件   21b驱动轮的自由面

22旋转轴线            23控制挡块

24固定元件            30重要功能构件、转向柱

31槽                  40壳体

41开口                42引导结构

43销                  44分支

具体实施方式

尽管下面根据附图以机动车辆中的方向盘锁定装置来说明根据本发明的装置10，但本发明的使用不只限于这种应用。相反，这种装置10可以广泛地应用于对可旋转的轴线或轴进行可开关地锁定的场合，例如用于控制可旋转的机电式开关机构。

根据图1所示出的用于控制机动车辆的转向柱30的锁定元件11的装置10的简化视图，该装置10具有传动装置20，该传动装置20具有驱动轮21，该驱动轮21具有位置固定的第一旋转轴线22。这里，该驱动轮21与锁定元件11机械作用地连接。所述传动装置20设置在壳体40的内部，所述壳体40具有与驱动轮21相匹配的开口41，驱动轮21能够绕轴线22可旋转地支承在该开口中。此外，壳体40还具有引导结构42，如图8所示，锁定元件11可以线性移动地支承在该引导结构中。引导结构42具有两个分支44，在所述分支内部锁定元件11被线性地引导。如图5所示，驱动轮21由圆形的基本元件21a形成，该基本元件21a承载有固定元件24。所述固定元件24在下面的实施例中设计成半圆形的。在该固定元件的一个端部上设置有控制挡块23，该控制挡块从固定元件24突起地延伸。在基本元件21a的中央设置有自由面21b，该自由面21b至少部分地由固定元件24限定。

控制挡块23与设置在锁定元件11上的引导轮廓12相作用，所述引导轮廓12由多个凹口13a，13b形成。这里，引导轮廓12具有第一凹口13a，在图2和图3中控制挡块23位于该第一凹口内，对此下面还要详细说明。此外，引导轮廓12还形成有第二凹口13b，该第二凹口13b与第一凹口13a相邻地设置。在图4中控制挡块23位于第二凹口13b内。在第一凹口13a和第二凹口13b之间设有中间壁部16。

在图1中，锁定元件11处于第一位置，具体为锁定位置，在该位置，锁定元件的自由端延伸到转向柱30的槽31中。此时为了将锁定元件11从第一位置移动到第二位置，即解锁位置，驱动轮21通过马达(此处未示出)逆时针方向运动，这在图1中用箭头示出，在所述解锁位置锁定元件11与转向柱30脱离接合，由此释放转向柱30的运动。在驱动轮21绕轴线22旋转期间，控制挡块23绕引导轮廓12的右侧区域，特别是绕对应固定元件14移动，直至控制挡块23根据图2进入第一凹口13a。在驱动轮21移动进入根据图2的位置期间，引导轮廓12静止并且锁定元件11保持在第一位置。在驱动轮21逆时针旋转约220°之后，控制挡块23在引导轮廓12上施加一个力，而驱动轮21继续逆时针旋转(见图2)。这里，控制挡块23将引导轮廓12沿着壳体40的引导结构42线性地向右推压，由此锁定元件11从第一位置移动进入根据图3的第二位置。此外，锁定元件11还设计有槽15，销43在该槽中可被引导而线性移动，所述销与壳体40固定连接。在锁定元件11从第一位置移动进入第二位置以及相反地移动期间，槽15沿销43移动。槽15以及销43在该实施例中用作附加的止挡装置。当然，在另一个没有示出的可选方案中，可以将销43设置在锁定元件11上，而将槽15设置在壳体40上。

由图3出发，驱动轮21进一步沿逆时针方向旋转只会导致控制挡块23移动进入引导轮12的第二凹口13b，此时，引导轮廓12并不沿引导结构42移动。

因此，传动装置20在该实施例中执行两个空行程，在所述空行程中，锁定元件11在驱动轮21旋转期间保持其位置不变，这同样在图9中示出。在驱动轮21旋转期间第一空行程从图1出发执行到图2。这里，驱动轮21摆动约为α＝220°的角度α以进入引导轮廓12的第一凹口13a。接着进行工作行程，在该工作行程中，在驱动轮21旋转期间，锁定元件11线性向右移动。由图2出发开始所述工作行程，直至驱动轮21绕轴线22继续旋转约为β＝180°的角度β并到达图3中的位置。控制挡块23仍然还位于引导轮廓12的第一凹口13a中，其中引导轮廓12已经与锁定元件11一起从第一位置移动进入第二位置。接着，进行第二空行程，在第二空行程中，控制挡块23从第一凹口13a逆时针到达根据图4的第二凹口13b中。在第二空行程期间，驱动轮21旋转约为γ＝220°的角度γ。

为了使锁定元件11从第二位置返回第一位置，驱动轮21沿相反的方向，即顺时针旋转，其中控制挡块23首先移动返回第一凹口13a中。为了到达该位置，传动装置20再次执行空行程。接着进行工作行程，在工作行程中，控制挡块23在引导轮廓12的第一凹口13a的内部线性向左返回移动，由此使锁定元件11从其第二位置进入第一位置。此后进行另一个空行程，直至驱动轮21到达其根据图1的初始位置。

驱动轮21的固定元件24以及引导轮廓12的对应固定元件14这样相互设置，即在传动装置20的空行程期间，防止锁定元件11移动。驱动轮21从根据图1的位置起逆时针绕轴线22旋转并到达图2中的位置的空行程，引导轮廓12的对应固定元件14直接贴靠在固定元件24上，由此防止锁定元件11从其锁定位置不理想地移动进入解锁位置。图7清楚地示出，固定元件24是如何作为对应固定元件14的阻碍物的。在驱动轮的静止位置也通过固定元件24而在驱动轮21的确定的旋转角度范围内确保锁定元件11的锁定位置，在该范围上，对应固定元件14贴靠在固定元件24上。在驱动轮21从图3中的位置出发移动进入其根据图4的位置的第二空行程期间，固定元件24直接贴靠在对应固定元件14上，由此，防止引导轮廓12以及锁定元件11发生进入其第一位置的不理想的运动。

图6以及图10示出了引导轮廓12的另一种可选方案。通过引导轮廓12以及凹口13a、13b的这种几何形状上的变化，第一空行程、第二空行程以及工作行程的长度发生变化。这里，传动装置20具有第一空行程和第二空行程，在各个所述空行程中，驱动轮21分别旋转角度α和角度γ，所述角度α，γ约为α＝180°和γ＝180°。在工作行程期间，驱动轮21旋转角度β，该角度同样约为β＝180°。因此，驱动轮21从第一空行程出发直至第二空行程结束旋转约540°。

根据本发明的传动装置20根据所示的实施例设计成使得在锁定元件11从其第一位置移动进入其第二位置期间以及在相反移动期间，固定元件24基本上在引导轮廓12的引导下运动

这在图7中可以清楚地看到。在图7中，控制挡块23位于引导轮廓12的第一凹口13a内。对应固定元件14定位在控制挡块23和固定元件24之间，其中对应固定元件14一直延伸到驱动轮21的自由面21b并直接贴靠在固定元件24上。通过引导轮廓12的中间壁部16，第一凹口13a与第二凹口13b相分离。根据图6，对应固定元件14同样构成第一凹口和固定元件24之间的中间壁部。在锁定元件11从其第一位置移动进入其第二位置期间以及在相反地移动期间，固定元件24在引导轮廓12的引导下运动，其中，控制凸块23同时在驱动轮21的确定的角度范围内绕中间壁部16以及沿对应固定元件14移动，并从其根据图1的初始位置移动进入第一凹口13a以及进入第二凹口13b。尽管图7与图6相关联，但其所描述的运动学原理可以直接转用到根据图1的实施例上。

Claims (18)

1.一种装置(10)，该装置(10)用于控制重要功能构件(30)的锁定元件(11)，特别是机动车辆的转向柱(30)或变速杆的锁定元件(11)，所述装置(10)具有传动装置(20)，该传动装置具有驱动轮(21)并与所述锁定元件(11)机械地作用连接，所述驱动轮(21)具有位置固定的第一旋转轴线(22)，由此在所述驱动轮(21)旋转时能够使所述锁定元件(11)进入第一位置以及进入第二位置，并且所述传动装置(20)在所述驱动轮(21)旋转期间具有空行程和工作行程，其中在所述空行程时所述锁定元件(11)的位置保持不变，而在所述工作行程时所述锁定元件(11)线性移动，其特征在于，

所述驱动轮(21)具有控制挡块(23)，所述控制挡块与设置在所述锁定元件(11)上的引导轮廓(12)共同作用并能够沿所述引导轮廓(12)移动，并且所述驱动轮(21)上的固定元件(24)和所述引导轮廓(12)上的对应固定元件(14)相互之间布置成能够在所述空行程期间防止所述锁定元件(11)运动。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，

所述固定元件(24)设计成弧形的，该固定元件绕所述旋转轴线(22)间隔地设置。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，

所述固定元件(24)设计成半圆形的。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述引导轮廓(12)通过多个凹口(13a、13b)形成，所述控制挡块(23)能够移动到所述凹口中。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述控制挡块(23)从所述固定元件(24)出发朝着所述引导轮廓(12)延伸凸出。

6.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述驱动轮(21)由圆形的基本元件(21a)形成，所述基本元件承载有所述固定元件(24)，其中在所述基本元件(21a)的中央设置有自由面(21b)，该自由面至少部分地通过所述固定元件(24)限定。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

在所述锁定元件(11)位于所述第一位置期间，所述对应固定元件(14)朝着所述自由面(21b)的方向延伸凸出。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述传动装置(20)设置在壳体(40)的内部，所述壳体具有与所述驱动轮(21)相匹配的开口(41)，所述驱动轮(21)能够绕所述旋转轴线(22)可旋转地支承在该开口(41)中。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于，

所述壳体(40)具有引导结构(42)，具有所述引导轮廓(12)的所述锁定元件(11)能够在该引导结构中被引导运动。

10.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

在所述锁定元件(11)从所述第一位置移动到所述第二位置期间，所述空行程由第一空行程和第二空行程形成，其中所述第一空行程在所述锁定元件(11)的第一位置进行，而所述第二空行程在所述锁定元件(11)的第二位置进行。

11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于，

在所述第一空行程期间，所述驱动轮(21)绕所述旋转轴线(22)旋转角度α，该角度α在0°≤α≤270°的范围内。

12.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

在所述工作行程期间，所述驱动轮(21)绕所述旋转轴线(22)旋转角度β，该角度β在0°≤β≤270°的范围内。

13.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

在所述第二空行程期间，所述驱动轮(21)绕所述旋转轴线(22)旋转角度γ，该角度γ在0°≤γ≤270°的范围内。

14.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述引导轮廓(12)具有第一凹口(13a)，在所述工作行程期间所述控制挡块(23)位于该第一凹口中。

15.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述引导轮廓(12)具有第二凹口(13b)，在所述空行程期间所述控制挡块(23)位于该第二凹口中。

16.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述传动装置(20)设计成使得在所述锁定元件(11)从所述第一位置向所述第二位置运动期间，所述固定元件(24)在所述引导轮廓(12)的引导下运动。

17.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

所述驱动轮(21)与马达相连，在所述锁定元件(11)从所述第一位置移动到所述第二位置期间，所述马达沿第一旋转方向旋转，在所述锁定元件(11)从所述第二位置移动到所述第一位置期间，所述马达沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。

18.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，

在所述第一位置，所述锁定元件(11)位于锁定位置并与所述重要功能构件(30)相接合，在所述第二位置，所述锁定元件(11)处于解锁位置并与所述重要功能构件(30)脱离接合。

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