CN111678422B - 磨损传感器、磨损传感器装置、轴承及轴承的设置方法 - Google Patents
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Abstract
一种磨损传感器、磨损传感器装置、轴承及轴承的设置方法,磨损传感器具备:布线组(12),其包括在从绝缘基板(11)的侧面(11b)朝向侧面(11c)的(X)方向上隔开间隔地配置的导通检查用布线(21~25)及接地用布线(26);以及磨损检测用布线(13),其形成于绝缘基板(11)的布线形成面(11d),将位于绝缘基板(11)的前端面(11a)侧的导通检查用布线(21~25)的前端(21A~25A)以及接地用布线(26)的前端(26A)连结,前端(21A~26A)以随着从侧面(11b)朝向侧面(11c)而从前端面(11a)向绝缘基板(11)的后端侧逐渐后退的方式配置。
Description
技术领域
本发明涉及磨损传感器、磨损传感器装置、轴承及轴承的设置方法。
背景技术
作为对工业机械的磨损面的磨损进行检测的传感器,使用有磨损传感器(参照专利文献1、2)。
在专利文献1中,公开了在呈阶梯形状的块上形成有作为磨损检测用布线的导电膜的磨损传感器。
在专利文献2中,公开了通过在多个基板的一面分别形成磨损检测用布线、并使形成有磨损检测用布线的多个基板层叠而构成的磨损传感器。
专利文献1:日本特许第4072914号公报
专利文献2:日本特许第6083960号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在专利文献1所公开的磨损传感器的情况下,磨损测量的分辨率取决于块的加工精度,因此难以使磨损测量的分辨率提高。
另外,在专利文献2所公开的磨损传感器的情况下,产生使多个基板层叠时的层叠误差,因此难以使磨损测量的分辨率提高。
于是,本发明的目的在于提供一种能够使磨损测量的分辨率提高的磨损传感器、磨损传感器装置、轴承及轴承的设置方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明的一方式的磨损传感器具备:绝缘基板,其具有以磨损进行方向为长度方向且配置于发生磨损一侧的前端面、沿与所述长度方向正交的宽度方向配置且与所述前端面连接的一对侧面、以及由所述前端面和所述一对侧面围起且沿所述长度方向延伸的布线形成面;布线组,其包括以沿所述磨损进行方向延伸的方式形成于所述布线形成面、且在从一方的所述侧面朝向另一方的所述侧面的方向上隔开间隔地配置的多个导通检查用布线及至少一个接地用布线;以及磨损检测用布线,其形成于所述布线形成面,将所述多个导通检查用布线的位于所述前端面侧的前端以及所述接地用布线的位于所述前端面侧的前端连结,所述多个导通检查用布线的前端以及所述接地用布线的前端以随着从一方的所述侧面朝向另一方的所述侧面而从所述前端面向所述绝缘基板的后端侧逐渐后退的方式配置,所述磨损检测用布线具有与所述多个导通检查用布线以及所述接地用布线中的、彼此相邻的两个布线的前端电连接的多个检测布线部。
根据本发明,磨损传感器具备:布线组,其包括在从绝缘基板的一方的侧面朝向另一方的侧面的方向上隔开间隔地配置的多个导通检查用布线及至少一个接地用布线;以及磨损检测用布线,其形成于绝缘基板的布线形成面,并将位于绝缘基板的前端面侧的多个导通检查用布线的前端及接地用布线的前端连结,并且多个导通检查用布线的前端以及接地用布线的前端以随着从一方的侧面朝向另一方的侧面而多个导通检查用布线的前端以及接地用布线的前端从前端面向绝缘基板的后端侧逐渐后退的方式配置,磨损检测用布线具有与多个导通检查用布线以及接地用布线中的、彼此相邻的两个布线的前端电连接的多个检测布线部,由此在磨损进行方向上无需形成用于将检测布线部彼此电绝缘的间隙。
由此,能够使从一个检测布线部由于磨损而被除去的位置到下一个检测布线部被除去的位置的绝缘基板的长度方向的距离减小,因此能够使磨损测量的分辨率提高。
另外,能够在摩擦进行方向上使彼此相邻的检测布线部的一部分重叠地配置,因此能够使磨损测量的分辨率比检测布线部的宽度小。
另外,也可以是,在上述本发明的一方式的磨损传感器中,所述多个检测布线部分别沿与所述磨损进行方向正交的方向延伸,所述磨损检测用布线的形状是阶梯形状。
这样,通过分别沿与磨损进行方向正交的方向延伸的多个检测布线部,并通过使磨损检测用布线的形状成为阶梯形状,从而能够在沿磨损进行方向不形成间隙的情况下错开由于磨损而各检测布线部被完全除去的时机。
另外,也可以是,在上述本发明的一方式的磨损传感器中,所述多个检测布线部配置为相对于所述前端面倾斜。
这样,通过使多个检测布线部配置为相对于前端面倾斜,从而能够在沿磨损进行方向不形成间隙的情况下错开由于磨损而各检测布线部被完全除去的时机。
另外,也可以是,在上述本发明的一方式的磨损传感器中,所述多个检测布线部相对于所述前端面以恒定的角度倾斜。
这样,通过使多个检测布线部相对于前端面以恒定的角度倾斜,能够使摩擦进行方向上的磨损分辨率恒定。
另外,也可以是,在上述本发明的一方式的磨损传感器中,所述检测布线部与在所述宽度方向上配置于彼此相邻的位置的两个所述导通检查用布线中的、配置于另一方的所述侧面侧的所述导通检查用布线的前端的角点接触。
这样,通过与配置于在宽度方向上彼此相邻的位置的两个导通检查用布线中的、配置于另一方的侧面侧的导通检查用布线的前端的角点接触,从而能够在点进行配置于彼此相邻的位置的两个导通检查用布线的断线,因此能够使磨损的测量精度提高。
另外,随着朝向配置于另一方的侧面侧的导通检查用布线的前端的角,导通检查用布线的布线宽度减少的区域变小,因此能够在断线时产生急剧的电阻值变化。由此,S/N比提高,因此能够使磨损的测量精度提高。
为了解决上述课题,本发明的一方式的磨损传感器装置具备:上述磨损传感器;以及磨损量取得装置,其具有在所述多个导通检查用布线与所述接地用布线之间施加电压以检测导通状态的导通检测部、保存有与所述磨损传感器的对应于所述导通状态的磨损量有关的数据的存储部、以及基于所述导通检测部所检测到的所述导通状态和所述数据而取得所述磨损传感器的磨损量的磨损量取得部。
根据本发明,通过具备具有上述结构的磨损传感器以及磨损量取得装置,从而能够基于磨损传感器的磨损量而取得磨损对象物的磨损量。
为了上述课题解决,本发明的一方式的轴承具备:上述磨损传感器装置;以及轴承主体,其具有被旋转体磨损的磨损面、以及收容所述磨损传感器的收容部,所述磨损量取得部基于所述磨损传感器的磨损量而取得所述轴承主体的磨损量。
根据本发明,通过具备具有上述结构的磨损传感器装置以及轴承主体,从而能够取得轴承主体的磨损量。
为了解决上述课题,本发明的一方式的轴承的设置方法包括:传感器配置工序,在该传感器配置工序中,以所述磨损传感器的前端的一部分从所述轴承主体的磨损面突出的方式使所述磨损传感器配置于所述轴承主体的收容部;加工工序,在该加工工序中,通过对所述磨损传感器的前端侧以及所述轴承主体的所述磨损面侧进行削除,从而使所述磨损传感器的前端面与所述磨损面共面;以及所述加工工序之后的导通检查工序,在该导通检查工序中,利用所述磨损量取得装置来进行导通检查,由此来确定所述多个检测布线部中的被除去了的所述检测布线部,在所述传感器配置工序中,使所述多个检测布线部中的一部分配置于所述收容部内,并且使剩余部分配置于所述收容部的外侧。
根据本发明,通过具备上述传感器配置工序、加工工序、以及导通检查工序,从而能够消除无法检测磨损量的区域(从绝缘基板的前端面到最接近绝缘基板的前端面的检测布线部的区域),并且能够确定通过削除除去的检测布线部。
由此,即使在轴承主体的磨损面的磨损量少的情况下也能够取得该磨损量。
为了解决上述课题,本发明的一方式的轴承具备:轴承主体,其呈筒状,以将旋转体支承为能够旋转的内周面为磨损面,且形成有沿从所述磨损面向径向外侧凹陷的方向切除而成的第一切口部;层叠体,其形成于所述第一切口部内,由绝缘层与布线图案交替地层叠而成;导通检查用焊盘,其与所述布线图案连接;以及接地用焊盘,其在导通检查时使用,所述布线图案经由所述绝缘层而引出到所述轴承主体中的所述磨损面以外的区域,所述导通检查用焊盘在所述区域与所述布线图案连接,所述接地用焊盘以与所述导通检查用焊盘分离的状态配置于所述区域。
根据本发明,通过在形成于轴承主体的第一切口部设有使绝缘层、与导通检查用焊盘连接的布线图案交替地层叠而成的层叠体,并且使层叠体的外表面与轴承主体的磨损面共面,并通过例如使用光刻技术、溅射法、CVD法、蒸镀法、干蚀刻法等半导体器件制造技术来加工绝缘层以及布线图案,从而能够使轴承主体的径向的绝缘层的厚度以及布线图案的厚度较薄。
由此,能够使从位于磨损面侧的一个布线图案由于磨损而被破坏的位置到下一个布线图案被破坏的位置的深度(距离)即磨损分辨率变短,因此能够使磨损测量的分辨率提高。
另外,经由绝缘层将布线图案引出到轴承主体中的磨损面以外的区域,并且在磨损面以外的区域将导通检查用焊盘与布线图案连接,使接地用焊盘以与导通检查用焊盘分离的状态配置于磨损面以外的区域,由此能够容易地使在导通检查时使用的布线与导通检查用焊盘以及接地用焊盘连接。由此,能够容易地进行导通检查。
为了解决上述课题,本发明的一方式的轴承具备:轴承主体,其具有呈筒状的瓦背部、以及呈筒状、配置于所述瓦背部的内周面且以将旋转体支承为能够旋转的内周面为磨损面的轴瓦部;层叠体,其形成于所述瓦背部的内周面,由绝缘层与布线图案交替地层叠而成;导通检查用焊盘,其与所述布线图案连接;以及接地用焊盘,其在导通检查时使用,所述轴瓦部由将所述层叠体覆盖的金属膜构成,所述内周面成为没有高度差的平滑的曲面,所述布线图案经由所述绝缘层而引出到所述轴承主体中的所述磨损面以外的区域,所述导通检查用焊盘在所述区域与所述布线图案连接,所述接地用焊盘以与所述导通检查用焊盘分离的状态配置于所述区域。
根据本发明,通过在瓦背部的内周面设有使绝缘层、与导通检查用焊盘连接的布线图案交替地层叠而成的层叠体,并且使层叠体的外表面与轴承主体的磨损面共面,并通过例如使用光刻技术、溅射法、CVD法、蒸镀法、干蚀刻法等半导体器件制造技术来加工绝缘层以及布线图案,从而能够使轴承主体的径向的绝缘层的厚度以及布线图案的厚度较薄。
由此,能够使从位于磨损面侧的一个布线图案由于磨损而被破坏的位置到下一个布线图案被破坏的位置的深度(距离)即磨损分辨率变短,因此能够使磨损测量的分辨率提高。
另外,经由绝缘层将布线图案引出到轴承主体中的磨损面以外的区域,并且在磨损面以外的区域将导通检查用焊盘与布线图案连接,使接地用焊盘以与导通检查用焊盘分离的状态配置于磨损面以外的区域,由此能够容易地使在导通检查时使用的布线与导通检查用焊盘以及接地用焊盘连接。由此,能够容易地进行导通检查。
并且,通过在瓦背部的内周面形成层叠体,之后,形成由金属膜构成的轴瓦部,能够省去在轴瓦部形成收容层叠体的凹部、切口部的工序。
另外,也可以是,在上述本发明的一方式的轴承中,所述区域是所述轴承主体的端面。
这样,通过在轴承主体的端面配置导通检查用焊盘以及接地用焊盘,能够容易地使在导通检查时使用的布线与导通检查用焊盘以及接地用焊盘连接。
另外,也可以是,在上述本发明的一方式的轴承中,所述区域是在所述轴承主体的长度方向上形成于所述第一切口部的外侧、且以所述磨损面为基准时的深度比所述第一切口部深的第二切口部。
这样,通过使导通检查用焊盘以及接地用焊盘配置于以磨损面为基准时的深度比第一切口部的深度深的第二切口部,能够容易地使在导通检查时使用的布线与导通检查用焊盘以及接地用焊盘连接。
发明效果
根据本发明,能够使磨损测量的分辨率提高。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的轴承的主要部分的图。
图2是示意性地示出由于图1所示的轴承主体的磨损面发生磨损而除去了磨损传感器的一个检测布线部的状态的图。
图3是示出本发明的第一实施方式的变形例的磨损传感器的图。
图4是用于说明本发明的第二实施方式的轴承的设置方法的图(之一),且是用于说明传感器配置工序的图。
图5是用于说明本发明的第二实施方式的轴承的设置方法的图(之二),且是用于说明加工工序以及导通检查工序的图。
图6是本发明的第三实施方式的轴承的侧视图。
图7是K视观察图6所示的轴承的一侧端面的图。
图8是图7所示的轴承的N1-N2线方向的剖视图。
图9是图7所示的轴承的N3-N4线方向的剖视图。
图10是图7所示的轴承的N5-N6线方向的剖视图。
图11是图7所示的轴承的N7-N8线方向的剖视图。
图12是从轴承主体的内周面侧观察图8~图10所示的多个布线图案的图,且是各布线图案的示意图。
图13是本发明的第四实施方式的轴承的剖视图(之一)。
图14是本发明的第四实施方式的轴承的剖视图(之二)。
图15是从轴承主体的径向内侧观察图13以及图14所示的多个布线图案、多个导通检查用焊盘、以及接地用焊盘的示意图。
图16是本发明的第五实施方式的轴承的主要部分的剖视图。
附图标记说明:
4…旋转体;
4a、87b…外周面;
5、80、105、115…轴承;
6、76、116…轴承主体;
6a、76a、116a…磨损面;
6A…收容部;
7…磨损传感器装置;
8、55…磨损传感器;
9…磨损量取得装置;
11…绝缘基板;
11a…前端面;
11b、11c…侧面;
11d…布线形成面;
12、56…布线组;
13、59…磨损检测用布线;
21~25、61~65…导通检查用布线;
26、66…接地用布线;
21A~26A、61A~66A…前端;
31~35、71~75…检测布线部;
31A~35A、31B~35B、71A~75A、71B~75B…端部;
41~46…布线;
48…磨损量取得装置主体;
48A…存储部;
48B…导通检测部;
48C…磨损量取得部;
76b、87c、88a…端面;
76A…第二切口部;
78…层叠体;
81~83…导通检查用焊盘;
84…接地用焊盘;
87、117…轴瓦部;
87a、117a…内周面;
87A…中空部;
87B…第一切口部;
88…瓦背部;
91、93、95、97…绝缘层;
92、94、96…布线图案;
92A、94A、96A…一端;
92B、94B、96B…另一端;
A…磨损进行方向;
B…第一磨损量;
C…第二磨损量;
D…分辨率;
DE1、DE2…深度;
J…区域;
O…轴线。
具体实施方式
以下,参照附图对应用了本发明的实施方式进行详细说明。
(第一实施方式)
参照图1以及图2,对第一实施方式的轴承5进行说明。在图1中,为了便于说明,将不作为轴承5的构成要素的旋转体4进行图示,并且仅将轴承主体6通过剖面来图示。
在图1中,B表示多个检测布线部31~35中的配置于在Y方向上最接近前端面11a的位置的检测布线部31整体被除去时的第一磨损量(以下,称为“第一磨损量B”),C表示从检测布线部32~35中的一个检测布线部整体被除去起到下一个检测布线部整体被除去的磨损量(以下,称为“第二磨损量C”),D表示形成有磨损检测用布线13的部分的磨损传感器8的分辨率(以下,称为“分辨率D”)。分辨率D等于第二磨损量C。
另外,在图1以及图2中,A表示由于与旋转体4的外周面4a接触而引起的轴承主体6以及磨损传感器8的磨损所进行的方向(以下,称为“磨损进行方向A”),X方向表示绝缘基板11的宽度方向,Y方向表示与X方向正交的绝缘基板11的长度方向(包括磨损进行方向A和磨损进行方向A的相反方向在内的方向)。
在图1以及图2中示出了纸面的上侧为绝缘基板11的前端侧,且纸面的下侧为绝缘基板11的后端侧。在图1以及图2中,作为一例,图示了使布线41的另一端与导通检查用布线21连接,使布线46的另一端与接地用布线26连接的状态。
需要说明的是,在第一实施方式中,作为一例,举出以绝缘基板11的前端面11a与轴承主体6的磨损面6a共面的方式、将磨损传感器8设置于轴承主体6的情况为例,来进行以下的说明。
轴承5具有轴承主体6和磨损传感器装置7。
轴承主体6设于呈圆柱形状的旋转体4的外周面4a的外侧。轴承主体6呈将旋转体4的外周面4a围起的筒形状。
轴承主体6具有将旋转体4支承为能够旋转的磨损面6a(内周面)。磨损面6a是与旋转体4的外周面4a接触的面。
磨损传感器装置7具有磨损传感器8和磨损量取得装置9。
磨损传感器8具有绝缘基板11、布线组12、以及磨损检测用布线13。绝缘基板11是呈矩形的板状基板。绝缘基板11具有前端面11a、后端面(未图示)、一对侧面11b、11c、以及布线形成面11d。
前端面11a是与Y方向正交、且与旋转体4的外周面4a对置的面。即,前端面11a是形成于发生磨损一侧的面,并从轴承主体6露出。
在刚将磨损传感器8安装于轴承主体6之后,前端面11a与轴承主体6的磨损面6a共面。
前端面11a由于与旋转体4的外周面4a接触而与磨损面6a一起磨损。前端面11a由于磨损而与磨损面6a一起从磨损之前的位置向轴承主体6的径向外侧后退。
后端面(未图示)形成于在Y方向上与前端面11a相反的一侧。
侧面11b是形成于X方向一侧的侧面(一方的侧面)。侧面11c是形成于X方向另一侧的侧面(另一方的侧面)。侧面11b、11c是配置于X方向的面,并与前端面11a连接。
布线形成面11d是由前端面11a、后端面(未图示)、以及一对侧面11b、11c围起的两个面中的一方的面。布线形成面11d是与X方向以及Y方向平行的面。布线形成面11d以Y方向为长度方向,并沿Y方向延伸。
布线组12包括导通检查用布线21~25(多个导通检查用布线)和一个接地用布线26。
导通检查用布线21~25及接地用布线26是沿Y方向延伸的布线,并形成于布线形成面11d。
导通检查用布线21~25及接地用布线26以在从侧面11b朝向侧面11c的方向上隔开间隔的状态、按照导通检查用布线21、导通检查用布线22、导通检查用布线23、导通检查用布线24、导通检查用布线25、接地用布线26的顺序配置。
导通检查用布线21~25的前端21A~25A以及接地用布线26的前端26A配置于前端面11a侧。前端21A~26A呈与前端面11a平行的形状。即,前端21A~26A与X方向平行,并且与Y方向正交。
前端21A~前端26A以从前端面11a到前端21A~26A的距离随着从侧面11b朝向侧面11c而变大的方式配置为从前端面11a向后端侧逐渐后退。
磨损检测用布线13以将导通检查用布线21~25的前端21A~25A以及接地用布线26的前端26A连结的方式形成于布线形成面11d。
磨损检测用布线13配置于比导通检查用布线21~25及接地用布线26的形成位置靠前端面11a侧的位置。
磨损检测用布线13具有多个检测布线部31~35。
检测布线部31沿与磨损进行方向A正交的X方向延伸。检测布线部31具有配置于侧面11b侧的端部31A和配置于侧面11c侧的端部31B。端部31A与导通检查用布线21的前端21A连接。
检测布线部32沿与磨损进行方向A正交的X方向延伸,并与导通检查用布线22的前端22A连接。检测布线部32具有配置于侧面11b侧的端部32A和配置于侧面11c侧的端部32B。
端部32A具有Y方向的宽度比端部32B窄的部分。端部32A与检测布线部31的端部31B连接。由此,检测布线部31经由端部32A与导通检查用布线22电连接。
检测布线部32配置于在Y方向上比检测布线部31的形成位置更从前端面11a向后端侧远离的位置。
检测布线部33沿与磨损进行方向A正交的X方向延伸,并与导通检查用布线23的前端23A连接。检测布线部33具有配置于侧面11b侧的端部33A和配置于侧面11c侧的端部33B。
端部33A具有Y方向的宽度比端部33B窄的部分。端部33A与检测布线部32的端部32B连接。由此,检测布线部32经由端部33A与导通检查用布线23电连接。
检测布线部33配置于在Y方向上比检测布线部32的形成位置更从前端面11a向后端侧远离的位置。
检测布线部34沿与磨损进行方向A正交的X方向延伸,并与导通检查用布线24的前端24A连接。检测布线部34具有配置于侧面11b侧的端部34A和配置于侧面11c侧的端部34B。
端部34A具有Y方向的宽度比端部34B窄的部分。端部34A与检测布线部33的端部33B连接。由此,检测布线部33经由端部34A与导通检查用布线24电连接。
检测布线部34配置于在Y方向上比检测布线部33的形成位置更从前端面11a向后端侧远离的位置。
检测布线部35沿与磨损进行方向A正交的X方向延伸,并与导通检查用布线25的前端25A连接。检测布线部35具有配置于侧面11b侧的端部35A和配置于侧面11c侧的端部35B。
端部35A具有Y方向的宽度比端部35B窄的部分。端部35A与检测布线部34的端部34B连接。由此,检测布线部34经由端部35A与导通检查用布线25电连接。端部35B与接地用布线26的前端26A连接。
检测布线部35配置于在Y方向上比检测布线部34的形成位置更从前端面11a向后端侧远离的位置。
磨损量取得装置9具有布线41~46和磨损量取得装置主体48。
布线41的一端与磨损量取得装置主体48电连接。布线41的另一端在确认导通检查用布线21与接地用布线26之间是否导通时与导通检查用布线21连接(图1以及图2所示的状态)。
在导通检查用布线21与接地用布线26之间导通的情况下,判断残留有检测布线部31。另一方面,在导通检查用布线21与接地用布线26之间未导通的情况下,判断检测布线部31由于磨损而整体被削掉。
布线42的一端与磨损量取得装置主体48电连接。布线42的另一端在确认导通检查用布线22与接地用布线26之间是否导通时与导通检查用布线22连接。
布线43的一端与磨损量取得装置主体48电连接。布线43的另一端在确认导通检查用布线23与接地用布线26之间是否导通时与导通检查用布线23连接。
布线44的一端与磨损量取得装置主体48电连接。布线44的另一端在确认导通检查用布线24与接地用布线26之间是否导通时与导通检查用布线24连接。
布线45的一端与磨损量取得装置主体48电连接。布线45的另一端在确认导通检查用布线25与接地用布线26之间是否导通时与导通检查用布线25连接。
布线46的一端与磨损量取得装置主体48电连接。布线46的另一端在确认导通检查用布线21~25与接地用布线26之间是否导通时与导通检查用布线21~25中的任一个布线连接。
磨损量取得装置主体48具有存储部48A、导通检测部48B、以及磨损量取得部48C。
在存储部48A保存有与第一磨损量及第二磨损量B、C相关的信息。第一磨损量及第二磨损量B、C是与对应于布线组12的导通状态的磨损传感器8的磨损量相关的数据。
导通检测部48B在各导通检查用布线21~25与接地用布线26之间施加电压以检测导通状态,将与导通状态相关的信息向磨损量取得部48C发送。
磨损量取得部48C基于导通检测部48B所检测到的与导通状态相关的信息以及第一磨损量及第二磨损量B、C,取得磨损传感器8的磨损量(以下,称为“磨损量X”)。
例如,在导通检查用布线21与接地用布线26之间未导通、且导通检查用布线22与接地用布线26之间导通的情况(图2所示的状态)下,如下述(1)式所示,取得将第一磨损量B与第二磨损量C相加的结果作为磨损量E。
E=B+C···(1)
另外,在导通检查用布线21、22与接地用布线26之间未导通、且导通检查用布线23与接地用布线26之间导通的情况下,如下述(2)式所示,取得将第一磨损量B与第二磨损量C的2倍值相加的结果作为磨损量E。
E=B+2×C···(2)
另外,在导通检查用布线21~23与接地用布线26之间未导通、且导通检查用布线24与接地用布线26之间导通的情况下,如下述(3)式所示,取得将第一磨损量B与第二磨损量C的3倍值相加的结果作为磨损量F。
E=B+3×C···(3)
这样,磨损量取得部48C取得从初始状态(绝缘基板11的前端面11a未被旋转体4磨损的状态)起的磨损传感器8的磨损量E。
另外,磨损量取得部48C基于磨损传感器8的磨损量E而取得磨损面6a侧的轴承主体6的磨损量F。
在第一实施方式的情况下,在轴承主体6的收容部6A以轴承主体6的磨损面6a与磨损传感器8的前端面11a共面的方式设置有磨损传感器8。因此,轴承主体6的磨损量F等于磨损传感器8的磨损量E。因此,通过取得磨损传感器8的磨损量E,从而能够取得轴承主体6的磨损量F。
根据第一实施方式的磨损传感器8,其具备:布线组12,其包括在从绝缘基板11的侧面11b朝向侧面11c的X方向上隔开间隔地配置的导通检查用布线21~25及接地用布线26;以及磨损检测用布线13,其形成于绝缘基板11的布线形成面11d,且将位于绝缘基板11的前端面11a侧的导通检查用布线21~25的前端21A~25A以及接地用布线26的前端26A连结,并且,前端21A~26A以随着从侧面11b朝向侧面11c而从前端面11a向绝缘基板11的后端侧逐渐后退的方式配置,磨损检测用布线13具有与导通检查用布线21~25及接地用布线26中的、彼此相邻的两个布线的前端电连接的检测布线部31~35,由此在磨损进行方向A上,无需形成用于将检测布线部彼此电绝缘的间隙。
由此,能够减小由于磨损而从一个检测布线部被除去的位置到下一个检测布线部被除去的位置的绝缘基板11的长度方向(Y方向)的距离,因此能够使磨损测量的分辨率D提高。
另外,在摩擦进行方向A上,能够使彼此相邻的检测布线部31~35的一部分重叠地配置,因此能够使磨损测量的分辨率D比检测布线部的宽度(Y方向的宽度)小。
另外,通过使检测布线部31~35沿与磨损进行方向A正交的方向延伸而配置,并且将磨损检测用布线13的形状设为阶梯形状,从而能够在沿磨损进行方向A不形成间隙的情况下错开由于磨损而各检测布线部31~35被除去的时机。
另外,根据第一实施方式的磨损传感器装置7,其具备:上述磨损传感器8;以及磨损量取得装置9,其具有在导通检查用布线21~25与接地用布线26之间施加电压以检测导通状态的导通检测部48B、保存有与对应于导通状态的磨损传感器的第一磨损量及第二磨损量B、C相关的数据的存储部48A、以及基于导通检测部48B所检测到的导通状态和第一磨损量及第二磨损量B、C而取得磨损传感器8的磨损量E的磨损量取得部48C,由此能够基于磨损传感器8的磨损量E而取得磨损对象物的磨损量F。
并且,根据第一实施方式的轴承5,其具备上述磨损传感器装置7、被旋转体4磨损的磨损面6a、以及具有收容磨损传感器8的收容部6A的轴承主体6,由此能够取得轴承主体6的磨损量F。
需要说明的是,在第一实施方式中,作为一例,举出设有5根导通检查用布线21~25、1根接地用布线26、以及5个检测布线部31~35的情况为例进行了说明,但导通检查用布线、接地用布线26、以及检测布线部分别设有至少一个以上即可,并不局限于图1以及图2所示的数量。
接下来,参照图3对第一实施方式的变形例的磨损传感器55进行说明。在图3中,对与图1所示的结构体相同的构成部分标注相同的附图标记。
磨损传感器55具有形成于绝缘基板11的布线形成面11d的布线组56以取代第一实施方式的构成磨损传感器8的布线组12,除此之外与磨损传感器8同样地构成。
布线组56包括导通检查用布线61~65(多个导通检查用布线)和一个接地用布线66。
导通检查用布线61~65以及接地用布线66以在从侧面11b朝向侧面11c的方向上隔开间隔的状态、按照导通检查用布线61、导通检查用布线62、导通检查用布线63、导通检查用布线64、导通检查用布线65、接地用布线66的顺序配置。
导通检查用布线61~65以及接地用布线66的配置于前端面11a侧的前端61A~66A相对于前端面11a倾斜,除此之外与之前说明过的导通检查用布线21~25及接地用布线26同样地构成。
前端61A~66A向相同的方向(在图3的纸面中,为右下方)倾斜。前端61A~66A相对于前端面11a以相同的角度倾斜。
前端61A~前端66A配置为,随着从侧面11b朝向侧面11c,而以从前端面11a到前端61A~66A的距离变大的方式从前端面11a后退。
磨损检测用布线59以将导通检查用布线61~65的前端61A~65A以及接地用布线66的前端66A连结的方式形成于布线形成面11d。
磨损检测用布线59以与前端61A~65A相同的倾斜角度倾斜,并沿同一方向延伸。磨损检测用布线59配置于比导通检查用布线61~65以及接地用布线66的形成位置靠前端面11a侧的位置。
磨损检测用布线59具有检测布线部71~75(多个检测布线部)。
检测布线部71~75在磨损检测用布线59延伸的方向上呈直线状排列。检测布线部71~75在从侧面11b朝向侧面11c的方向上、按照检测布线部71、检测布线部72、检测布线部73、检测布线部74、检测布线部75的顺序排列。
这样,通过使检测布线部71~75在磨损检测用布线59延伸的方向上呈直线状配置,能够在沿磨损进行方向A不形成间隙的情况下错开由于磨损而各检测布线部71~75被完全地除去的时机。
检测布线部71~75相对于前端面11a以恒定的角度倾斜。这样,通过使多个检测布线部71~75相对于前端面11a以恒定的角度倾斜,能够使摩擦进行方向A上的磨损性能的分辨率恒定。
检测布线部71构成位于侧面11b侧的磨损检测用布线59的端部。检测布线部71具有配置于侧面11b侧的端部71A和配置于侧面11c侧的端部71B。
端部71A与导通检查用布线61的前端61A整体连接。端部71B与导通检查用布线62的前端62A中的位于侧面11b侧的角点接触。
具有上述结构的检测布线部71与导通检查用布线61、62连接。
检测布线部72具有配置于侧面11b侧的端部72A和配置于侧面11c侧的端部72B。
端部72A与检测布线部71的端部71A、以及导通检查用布线62的前端62A中的与端部71B不接触的部分连接。
端部72B与导通检查用布线63的前端63A中的位于侧面11b侧的角点接触。
具有上述结构的检测布线部72与导通检查用布线62、63连接。
检测布线部73具有配置于侧面11b侧的端部73A和配置于侧面11c侧的端部73B。
端部73A与检测布线部72的端部72A、以及导通检查用布线63的前端63A中的与端部72B不接触的部分连接。
端部73B与导通检查用布线64的前端64A中的位于侧面11b侧的角点接触。
具有上述结构的检测布线部73与导通检查用布线63、64连接。
检测布线部74具有配置于侧面11b侧的端部74A和配置于侧面11c侧的端部74B。
端部74A与检测布线部73的端部73A、以及导通检查用布线64的前端64A中的与端部73B不接触的部分连接。
端部74B与导通检查用布线65的前端65A中的位于侧面11b侧的角点接触。
具有上述结构的检测布线部74与导通检查用布线64、65连接。
检测布线部75具有配置于侧面11b侧的端部75A和配置于侧面11c侧的端部75B。
端部75A与检测布线部74的端部74A、以及导通检查用布线65的前端65A中的与端部74B不接触的部分连接。端部74B与接地用布线66的前端66A整体接触。
具有上述结构的检测布线部75与导通检查用布线65以及接地用布线66连接。
检测布线部71~75向与前端61A~66A相同的方向以与前端61A~66A相同的角度倾斜。
根据第一实施方式的变形例的磨损传感器55,其具备包括相对于前端面11a向同一方向倾斜的多个检测布线部71~75在内的磨损检测用布线59,并且使在X方向上配置于彼此相邻的位置的两个导通检查用布线61~65中的、导通检查用布线62~65的前端62A~65A的配置于侧面11c侧的角与检测布线部71~74点接触,由此能够在点进行配置于彼此相邻的位置的两个导通检查用布线61~65的断线,因此能够使磨损的测量精度提高。
另外,随着朝向导通检查用布线61~65的前端61A~65A的配置于侧面11c侧的角,导通检查用布线61~65的布线宽度减少的区域变小,因此能够在断线时产生急剧的电阻值变化。由此,S/N比提高,因此能够使磨损的测量精度提高。
(第二实施方式)
参照图4以及图5对第二实施方式的轴承5的设置方法进行说明。在第二实施方式中,作为一例,举出在轴承主体6设置第一实施方式的磨损传感器8的情况为例。
图4所示的J表示不能检测磨损量的区域(以下,称为“区域J”)。在图4以及图5中,对与图1以及图2所示的结构体相同的构成部分标注相同的附图标记。
首先,在图4所示的工序中,以磨损传感器8的前端的一部分从轴承主体6的磨损面6a突出的方式使磨损传感器8配置于轴承主体6的收容部6A(传感器配置工序)。
在传感器配置工序中,使检测布线部31~35中的一部分(在图4的情况下,作为一例,为检测布线部32~35)配置于收容部6A内,并且使剩余部分(在图4的情况下,作为一例,为检测布线部31)配置于收容部6A的外侧。
接着,在图5所示的工序中,将从磨损面6a突出的磨损传感器8的前端侧以及轴承主体6的磨损面6a侧削除,使磨损传感器8的前端面11a与磨损面6a共面(加工工序)。在加工工序中,不仅绝缘基板11,布线组12的一部分也被削除。
作为将磨损传感器8以及轴承主体6的一部分削除的方法,例如,能够使用切削法、磨削法等方法。
接着,使用磨损量取得装置9对导通检查用布线与接地用布线之间的导通状态进行检查,由此确定被除去了的检测布线部(在图5的情况下,为检测布线部31)(导通检查工序)。
在导通检查工序中,在导通检查用布线21~25与接地用布线26之间依次施加电压来进行电流是否流通的检查,由此确定被除去了的检测布线部。
在图5的情况下,导通检查用布线21与由残留的磨损检测用布线13以及导通检查用布线22~25构成的结构体分离,因此在导通检查用布线21与接地用布线26之间电流不流通。因而,在该情况下,判断检测布线部31已被除去。
另一方面,在图5的情况下,由残留的磨损检测用布线13以及导通检查用布线22~25构成的结构体呈一体,因此导通检查用布线22与接地用布线26之间电流流通。因而,在该情况下,判断为检测布线部32以能够将导通检查用布线22与导通检查用布线23连接的状态而残留。
因此,在对轴承主体6设置磨损传感器8的设置结束的时间点,能够检测磨损面6a的磨损量的检测布线部成为除去了检测布线部31的检测布线部32~35。并且,图5所示的磨损面6a是检测由旋转体引起的磨损时的基准面。
根据第二实施方式的轴承5的设置方法,其包括上述的传感器配置工序、加工工序、以及导通检查工序,由此能够消除无法检测磨损量的区域J(从绝缘基板11的前端面11a到最接近前端面11a的检测布线部31的区域),并且能够确定通过削除而除去的检测布线部31。
由此,即使在轴承主体6的磨损面6a的磨损量少的情况下也能够取得该磨损量。
需要说明的是,在第二实施方式中,作为一例,举出将第一实施方式的磨损传感器8设置于轴承主体6的情况为例进行了说明,但在取代磨损传感器8而将第一实施方式的变形例的磨损传感器55设置于轴承主体6的情况下,也能够得到与第二实施方式相同的效果。
(第三实施方式)
参照图6~图12对第三实施方式的轴承80进行说明。在图6以及图7中,O表示轴承80的轴线(以下,称为“轴线O”)。在图6~图12中,对相同的构成部分标注相同的附图标记。
第三实施方式的轴承80具有轴承主体76、层叠体78、导通检查用焊盘81~83、以及接地用焊盘84。
轴承主体76具有轴瓦部87和瓦背部88。轴瓦部87呈筒状。轴瓦部87具有供旋转体插入的中空部87A、划分出中空部87A的内周面87a、外周面87b、端面87c、以及第一切口部87B。
内周面87a构成了轴承主体76的磨损面76a。磨损面76a是由于与旋转体(未图示)接触而磨损的面。
端面87c配置于轴线O方向一侧。端面87c构成了在轴线O方向一侧配置的轴承主体76的端面76b的一部分。
第一切口部87B通过沿从磨损面76a向径向外侧凹陷的方向将轴瓦部87切除而形成。
瓦背部88由金属材料构成。瓦背部88呈筒状。瓦背部88以将轴瓦部87的外周面87b覆盖的方式设于轴瓦部87的外侧。
瓦背部88具有配置于轴线O方向一侧的端面88a。端面88a以与端面87c共面的方式配置。端面88a构成了端面76b的剩余部分。即,端面76b由端面87c以及端面88a构成。
层叠体78设于第一切口部87B。层叠体78具有绝缘层91、93、95、97和布线图案92、94、96。
绝缘层91、93、95、97以及布线图案92、94、96在第一切口部87B的底面87Ba按照绝缘层91、布线图案92、绝缘层93、布线图案94、绝缘层95、布线图案96、绝缘层97的顺序层叠。即,层叠体78通过将绝缘层91、93、95、97与布线图案92、94、96交替地层叠而构成。
绝缘层91构成了层叠体78的最下层。绝缘层97构成了层叠体78的最上层。绝缘层97的外表面97a以与磨损面76a共面的方式构成。
作为绝缘层91、93、95、97,例如,能够使用通过半导体器件制造技术之一的CVD(Chemical Vapor Deposition)法等方法而形成的SiO2层、SiN层等。
布线图案92、94、96是导通检查用布线,呈弯曲的形状。这样,通过将布线图案92、94、96的形状设为弯曲的形状,能够使第一切口部87B中的各布线图案92、94、96的面积增加。由此,在磨损面76a发生了磨损时,能够使各布线图案92、94、96磨损的区域增加,因此能够提高磨损面76a的磨损量的精度。
布线图案92具有被绝缘层91、93覆盖的部分和从绝缘层93露出的一端92A及另一端92B。一端92A及另一端92B配置于轴承主体76的端面76b侧。
布线图案94具有被绝缘层93、95覆盖的部分和从绝缘层95露出的一端94A及另一端94B。一端94A及另一端94B配置于轴承主体76的端面76b侧。
布线图案96具有被绝缘层95、97覆盖的部分和从绝缘层97露出的一端96A及另一端96B。一端96A及另一端96B配置于轴承主体76的端面76b侧。
作为布线图案92、94、96,例如,能够使用光刻技术、溅射法、蒸镀法、干蚀刻法等半导体器件制造技术(精细加工技术)来形成。
导通检查用焊盘81经由绝缘层91而设于轴承主体76的端面76b。导通检查用焊盘81与布线图案92的一端92A连接。导通检查用焊盘81是在进行布线图案92的导通检查时与接地用焊盘84一起使用的焊盘。
导通检查用焊盘82经由绝缘层93而设于轴承主体76的端面76b。导通检查用焊盘82与布线图案94的一端94A连接。导通检查用焊盘82是在进行布线图案94的导通检查时与接地用焊盘84一起使用的焊盘。
导通检查用焊盘83经由绝缘层95而设于轴承主体76的端面76b。导通检查用焊盘83与布线图案96的一端96A连接。导通检查用焊盘83是在进行布线图案96的导通检查时与接地用焊盘84一起使用的焊盘。
接地用焊盘84经由绝缘层91而设于轴承主体76的端面76b。接地用焊盘84与布线图案92、94、96的另一端92B、94B、96B连接。
导通检查用焊盘81~83以及接地用焊盘84以各焊盘不重叠的方式沿轴承主体76的周向配置。
根据第三实施方式的轴承80,通过使用上述的半导体器件制造技术而形成绝缘层91、93、95、97以及布线图案92、94、96,从而能够使轴承主体76的径向的绝缘层91、93、95、97的厚度以及布线图案92、94、96的厚度变得较薄。
由此,能够使从位于磨损面76a侧的一个布线图案94、96被破坏的位置到下一个布线图案92、94被破坏的位置的深度(距离)即磨损分辨率变短,因此能够使磨损测量的分辨率提高。
另外,在磨损面76a以外的区域即端面76b,使导通检查用焊盘81~83与布线图案92、94、96的一端92A、94A、96A连接,并且使接地用焊盘84与布线图案92、94、96的另一端92B、94B、96B连接,由此能够容易地将在导通检查时使用的布线与导通检查用焊盘81~83以及接地用焊盘84连接。由此,能够容易地进行导通检查。
(第四实施方式)
参照图13~图15对第四实施方式的轴承105进行说明。在图13中,DE1表示以磨损面76a为基准时的第一切口部87B的深度(以下,称为“深度DE1”),DE2表示以磨损面76a为基准时的第二切口部76A的深度(以下,称为“深度DE2”)。图13是与图15所示的P1-P2线的剖面对应的图。图14是与图15所示的Q1-Q2线的剖面对应的图。
在图13~图15中,对与图7~图12所示的结构体相同的构成部分标注相同的附图标记。
轴承105在构成第三实施方式的轴承80的轴承主体76形成第二切口部76A,并且将布线图案92、94、96引出到第二切口部76A,使导通检查用焊盘81~83以及接地用焊盘84配置在第二切口部76A内,除此以外与轴承80同样地构成。
第二切口部76A形成于在轴承主体6的长度方向上位于第一切口部87B的外侧的轴瓦部87以及瓦背部88。第二切口部76A延伸到瓦背部88的端面88a而形成。第一以及第二切口部87B、76A是连续的切口部。
第二切口部76A的深度DE2比第一切口部87B的深度DE1深。
布线图案92、94的另一端92B、94B在第一切口部87B与第二切口部76A的边界部分与布线图案96连接。
根据第四实施方式的轴承105,通过使导通检查用焊盘81~83以及接地用焊盘84配置于以磨损面76a为基准时的深度DE2比第一切口部的深度DE1深的第二切口部76A,从而能够容易地将在导通检查时使用的布线与导通检查用焊盘81~83以及接地用焊盘84连接。即,能够得到与第三实施方式的轴承80相同的效果。
(第五实施方式)
参照图16对第五实施方式的轴承115进行说明。在图16中,省略构成轴承115的导通检查用焊盘81~83以及接地用焊盘84的图示。
轴承115具有轴承主体116以取代构成第三实施方式的轴承80的轴承主体76,并且在构成轴承主体116的瓦背部88的内周面88b形成有层叠体78,除此以外与轴承80同样地构成。
轴承主体116具有:呈筒状的瓦背部88;以及呈筒状的轴瓦部117,其配置于瓦背部88的内周面88b,且将旋转体支承为能够旋转的内周面117a是磨损面116a。
轴瓦部117如下那样形成:在瓦背部88的内周面88b形成层叠体78后,以覆盖层叠体78的方式在内周面88b使金属膜成膜,之后,对金属膜的表面进行研磨加工。
内周面是117a,成为无高度差的平滑的曲面。
需要说明的是,虽未图示,但布线图案92、94、96经由绝缘层91、93、95而被引出到轴承主体116中的磨损面116a以外的区域,各导通检查用焊盘在上述区域与布线图案92、94、96中的一个连接,接地用焊盘以与导通检查用焊盘分离的状态配置于上述区域。
根据第五实施方式的轴承115,能够得到与先前说明的第三实施方式的轴承80相同的效果。
另外,通过在瓦背部88的内周面88b形成层叠体78,之后形成由金属膜构成的轴瓦部117,从而能够省去在轴瓦部117形成收容层叠体78的凹部、切口部的工序。
以上,对本发明的优选的实施方式进行了详述,但本发明并不限定于所涉及的特定的实施方式,能够在专利技术方案内所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。
需要说明的是,在第三实施方式中,作为磨损面76a以外的区域的一例,举出轴承主体76的端面76b为例,在第四实施方式中,作为磨损面76a以外的区域的一例,举出第二切口部76A为例进行了说明,但磨损面76a以外的区域并不限定于这些。
Claims (8)
1.一种磨损传感器,其中,
所述磨损传感器具备:
绝缘基板,其具有以磨损进行方向为长度方向且配置于发生磨损一侧的前端面、沿与所述长度方向正交的宽度方向配置且与所述前端面连接的一对侧面、以及由所述前端面和所述一对侧面围起且沿所述长度方向延伸的布线形成面;
布线组,其包括以沿所述磨损进行方向延伸的方式形成于所述布线形成面、且在从一方的所述侧面朝向另一方的所述侧面的方向上隔开间隔地配置的多个导通检查用布线及至少一个接地用布线;以及
磨损检测用布线,其形成于所述布线形成面,将所述多个导通检查用布线的位于所述前端面侧的前端以及所述接地用布线的位于所述前端面侧的前端连结,
所述多个导通检查用布线的前端以及所述接地用布线的前端以随着从一方的所述侧面朝向另一方的所述侧面而从所述前端面向所述绝缘基板的后端侧逐渐后退的方式配置,
所述磨损检测用布线具有与所述多个导通检查用布线以及所述接地用布线中的、彼此相邻的两个布线的前端电连接的多个检测布线部,
所述多个检测布线部分别沿与所述磨损进行方向正交的方向延伸,
所述磨损检测用布线的形状是阶梯形状,
彼此相邻的所述检测布线部在所述磨损进行方向上一部分重叠地配置。
2.一种磨损传感器装置,其中,
所述磨损传感器装置具备:
权利要求1所述的磨损传感器;以及
磨损量取得装置,其具有在所述多个导通检查用布线与所述接地用布线之间施加电压以检测导通状态的导通检测部、保存有与所述磨损传感器的对应于所述导通状态的磨损量有关的数据的存储部、以及基于所述导通检测部所检测到的所述导通状态和所述数据而取得所述磨损传感器的磨损量的磨损量取得部。
3.一种轴承,其中,
所述轴承具备:
权利要求2所述的磨损传感器装置;以及
轴承主体,其具有被旋转体磨损的磨损面、以及收容所述磨损传感器的收容部,
所述磨损量取得部基于所述磨损传感器的磨损量而取得所述轴承主体的磨损量。
4.一种轴承的设置方法,其是权利要求3所述的轴承的设置方法,其中,
所述轴承的设置方法包括:
传感器配置工序,在该传感器配置工序中,以所述磨损传感器的前端的一部分从所述轴承主体的磨损面突出的方式使所述磨损传感器配置于所述轴承主体的收容部;
加工工序,在该加工工序中,通过对所述磨损传感器的前端侧以及所述轴承主体的所述磨损面侧进行削除,从而使所述磨损传感器的前端面与所述磨损面共面;以及
所述加工工序之后的导通检查工序,在该导通检查工序中,利用所述磨损量取得装置来进行导通检查,由此来确定所述多个检测布线部中的被除去了的所述检测布线部,
在所述传感器配置工序中,使所述多个检测布线部中的一部分配置于所述收容部内,并且使剩余部分配置于所述收容部的外侧。
5.一种轴承,其中,
所述轴承具备:
轴承主体,其呈筒状,以将旋转体支承为能够旋转的内周面为磨损面,且形成有沿从所述磨损面向径向外侧凹陷的方向切除而成的第一切口部;
层叠体,其形成于所述第一切口部内,由绝缘层与布线图案沿与所述磨损面正交的径向交替地层叠而成;
导通检查用焊盘,其与所述布线图案连接;以及
接地用焊盘,其在导通检查时使用,
所述布线图案经由所述绝缘层而引出到所述轴承主体中的所述磨损面以外的区域,
所述导通检查用焊盘在所述区域与所述布线图案连接,所述接地用焊盘以与所述导通检查用焊盘分离的状态配置于所述区域。
6.根据权利要求5所述的轴承,其中,
所述区域是在所述轴承主体的长度方向上形成于所述第一切口部的外侧、且以所述磨损面为基准时的深度比所述第一切口部深的第二切口部。
7.一种轴承,其中,
所述轴承具备:
轴承主体,其具有呈筒状的瓦背部、以及呈筒状、配置于所述瓦背部的内周面且以将旋转体支承为能够旋转的内周面为磨损面的轴瓦部;
层叠体,其形成于所述瓦背部的内周面,由绝缘层与布线图案沿与所述磨损面正交的径向交替地层叠而成;
导通检查用焊盘,其与所述布线图案连接;以及
接地用焊盘,其在导通检查时使用,
所述轴瓦部由将所述层叠体覆盖的金属膜构成,
所述内周面成为没有高度差的平滑的曲面,
所述布线图案经由所述绝缘层而引出到所述轴承主体中的所述磨损面以外的区域,
所述导通检查用焊盘在所述区域与所述布线图案连接,所述接地用焊盘以与所述导通检查用焊盘分离的状态配置于所述区域。
8.根据权利要求5或7所述的轴承,其中,
所述区域是所述轴承主体的端面。
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