CN1399710A - 具有管形的纺织帘布上层的动力传送带 - Google Patents

Abstract

公开一种动力传送带(11)，它的帘布上层(28)的外表面通常为平面形状，以及支承外无缝的管形的编织纺织材料(15)，它与相邻的橡胶层材料(17)粘接，而橡胶层材料(17)插入在外带背表面和抗应变拉伸层(20)之间。带用于顶住背面惰轮或张紧器运动，只产生极小的噪声。公开的简化的过程包括使用在铺设鼓上延伸和放置的管形编织物，从而取消了习惯的碾压和标志工序。

Description

具有管形的编织帘布上层的动力传送带

本申请要求美国临时申请Nos.60/165,381，申请日为1999年11月12日以及Nos.60/206,102，申请日为2000年5月20日的有关权益。

                       本发明的背景

本发明涉及橡胶型动力传送带，特别涉及一种带，其背表面适合于接触惰轮、张紧器或在器件和带的界面上倾向于产生噪声的其它器件。

汽车用的现代的前端辅助驱动系统使用蛇形的多V型肋带，以连接发动机曲轴和各种辅助的从动滑轮。传送带的背面典型地碰撞顶住背面的惰轮和/或张紧器件。类似地，汽车用途的凸轮带驱动系统使用同步的动力传送带，它的背面也围绕惰轮和/或张紧器运动，此外，在许多工业带驱动用途中，驱动器具有惰轮或其它器件，它们被多V型肋带、同步带、平面带、V型带或类似带的背面顶住接合，在所有以往的汽车和工业用途中，啁啾声或“撞击”噪声可能出现在带背表面和驱动器件的界面上。这种噪声水平经常是制造商或用户不能接受的。

例如，多V型肋带的帘布上层典型地使用横向帘布或斜置的纤维织物，其经纱和纬纱相对于带的纵向运动方向交叉取向，纱之间的夹角约90-120°。这些纺织的帘布上层增强件提供了横向稳定性，有助于在制造过程中由心轴取下带片，以及修整带背面上的摩擦系数。典型地这些带的帘布上层纺织材料为使用天然橡胶碾压入织物的间隙(以及表面上)以及随后有摩擦的纤维织物/天然橡胶组件切割和拼接(使用Bannertable-trademark)以提供正确的纤维帘布取向。纤维帘布的取向保证了最大的或最佳的横向强度，而又允许在带的纵向上高的柔性。

为了在带的帘布上层有效地使用这些类型的纺织的复合材料，大多数制造过程要求制造搭接的拼片，以便在“Bannering”(标志)之后，以及在带的铺设过程中重新连接材料。这些搭接的拼片接头产生加倍的厚度区，业已发现它们可在汽车的蛇形驱动器内引起噪声和振动。当带围绕驱动器转动时，这些拼片接触背面的惰轮、张紧器和类似器件，它能引起带发出啁啾声以及带和驱动元件振动。

对于同步带产品，普通的实践是使用纺织包套，它是由延伸型纤维织物制成，经处理用于粘接，切割成与特殊带的长度匹配的长度，以及背靠背缝合或超声焊合，以形成圆管或包套，用于带的齿，作为面层或用于帘布上层内。最终的接缝可能成为噪声源以及全过程是耗时间和昂贵的。

上述类型的带典型地在其外带背表面带有标签用以识别带。典型的印制标签过程是放置聚酯薄膜，例如Mylar(Du Pont trademark)聚酯，或其它基体转移标签，在硫化时顶住带套筒。Mylar标签被压入带的外橡胶表面，随后Mylar底层在硫化结束后由套筒剥离，留下负印痕，即在带的背表面上的凸棱或台阶，它们成为附加的噪声源位置。

帘布上层纤维织物的使用公开于美国专利No.3,981,206(Miranti等人)。然而，在Miranti等人的专利的带结构中，带是在圆鼓上铺设的，在其上缠绕各种材料层，包括外(非管形的)编织纤维织物，这种缠绕过程产生接缝或搭接接头，它们成为背面惰轮和张紧器驱动器件的噪声源。

无缝的编织管纤维织物也使用于液体铸造型(聚氨基甲酸酯)动力传送带的帘布上层。待审的日本专利申请书No.7-243483(Bridgestone)，published September 19，1995公开一种多V型肋带，其帘布上层中的管形编织物在液体铸造之前直接定位顶住拉伸帘布。拉伸帘布和管形编织物直接地接触最终制造的液体铸造带。

本发明的一个目的是克服现有技术的缺点，提供使用纺织增强的帘布上层的橡胶动力传送带，它使传送带具有横向稳定性，而在沿传送带运动的方向上具有高的柔性，以及其特征是使用一种没有接头，搭接拼片或接缝的帘布上层，而这些接头，搭接拼片或接缝在使用背面惰轮，张紧器或类似器件的带驱动器中会产生噪声。

本发明的另一目的是为达到上述要求而不需要使用Banner(标志器)，碾压机或者为带的帘布上层准备外包套，从而减少过程步骤和价格。

                       本发明的概要

为了满足本发明的各种目的，提供一种动力传送带，它具有橡胶带身，埋置在带身内的抗应变拉伸元件，终接在通常是平面的外带背表面内的帘布上层，以及帘布下层，在其中无缝的管形的可径向延伸的纺织材料，最好是无缝的管形编织纺织材料，它定位在带的外背表面上，以及橡胶层粘接在管形编织纺织材料的下表面，并插入管形编织纺织材料和抗应变元件之间。

在另一方面，本发明的动力传送带的制造方法包括下列步骤：围绕带的铺设鼓的外表面放置无缝的管形的可径向延伸的、最好是编织、纺织材料，在无缝的管形纺织材料上缠绕橡胶层作为粘接的天然橡胶层，围绕橡胶层螺旋缠绕抗应变拉伸帘布元件，在螺旋缠绕的拉伸帘布的外表面放置另一橡胶层，这时的带套筒具有管形的纺织材料，第一橡胶层，螺旋缠绕在第一橡胶层上的抗应变纺织帘布以及第二橡胶层，将此带套筒经受加热和加压以硫化带套筒，它可作为单独的带使用。

                      附图的简要说明

本发明的最佳实施例将结合附图予以说明，在附图中类似的图号表示几个附图中类似的零件，以及其中：

图1是简化的发动机辅助驱动系统；

图2是图1的辅助驱动系统中使用的多V型肋带的横剖面图，沿直线2-2切取的；

图3是本发明的带的帘布上层中使用的有肋编织纤维织物的局部的顶视图；

图4是本发明的带中使用的jersey编织结构的技术面的顶视图；

图5是汽车用同步的(定时的)带驱动系统的前视示意图，它具有张紧器和背面惰轮，压入顶住本发明的带；

图6是图5的带驱动系统中使用的同步带的放大的侧视图；

图7是带铺设鼓(心轴)的局部剖切图，示出不同的分层元件在鼓上的装配，以形成按照本发明的带套筒；

图8是本发明的无缝管形编织纺织材料处于停止位置和局部扩展位置(虚线所示)；

图9是本发明的带在图6的9-9处的帘布上层的局部剖面图；

图10是多V型肋带的局部剖面图和透视图，在带的外背面放置标签；以及

图11与图10类似，示出现有技术的带，在其外背表面放置标签。

                    最佳实施例的说明

参见图1和2，图中所示发动机辅助驱动系统10通常由发动机曲轴轮14和从动轮12用4肋的蛇形带11以驱动方式连接组成。带11的顶面或外背表面13与惰轮16接触。图1的驱动系统可以用作简单的汽车辅助驱动系统，工业驱动器，或者试验装置，用于通过传感器/换能器18测量带11和背面惰轮16之间界面上产生的噪声(测量dB值和噪声特性)，驱动系统的特殊用途和型号根据所选带形状的种类而定。通常，本发明的原理可以适用于V型带、平面带、多V型肋带、以及同步带。一种可使用本发明带的普通的汽车前端辅助驱动系统在美国专利No.4,5551,120中说明和公开，它具有主驱动轮，工作连接至空调电机轮，交流电机轮，发动机空气泵轮，以及水泵轮，多V型肋带围绕这些轮运动，通过具有接合带背表面的张紧器保持适当的拉伸。

图2的带由橡胶带身制成。“橡胶”表示可以交联的天然或合成橡胶，它可以在混炼机中处理成固体形状。这种橡胶典型地混炼为生胶或未硫化胶形式，并加入适当的添加剂、延伸剂、加速剂、填料、硫化剂、即硫和过氧化物等，混炼在Banbury混炼机或橡胶工业中著名的连续混炼机中进行。混炼的层材、条材碾压板随后准备好与纺织增强体等铺设为层状。生的增强橡胶(套筒或其它形状)在加热和加压作用下硫化或固化。如果以套筒形式固化，则可以由套筒切割单独的带。本发明使用的典型的合成橡胶包括聚氯丁烯、乙烯和丙烯共聚物，乙烯、丙烯和二稀单体的三聚合物(即EPDM)，苯乙烯丁二烯橡胶、HNBR、CSM、硅橡胶、氟弹性体、上述混炼胶和上述混炼胶与其它已知可固体处理的橡胶与适当的热塑性或热固性聚合物或“塑性体”的合金或混炼胶、聚乙烯、聚酯(Hytreltrademark)或Santoprene(Monsanto trademark)。液体的可处理弹性体材料，例如用液体铸造成形的适用于许多形式的聚氨基甲酸酯不在本发明的定义和设想范围内。

图2的带是4肋的蛇形带，它使用埋置在带的橡胶带身内的抗应变拉伸元件20，它借助螺旋缠绕定位，并结合图7关于辅设过程讨论。拉伸帘布元件可以是任何典型的抗应变帘布或元件，其制造材料为尼龙、聚酯、碳、芳纶、即Kevlar或Twaron纤维(二者均为商标)等，它们典型地由捻制纱组成。而纱通常由多根纤维组成。帘布可以用间苯二酚甲醛乳胶(RFL)定尺寸和处理以增加橡胶的粘接性。带的帘布下层或压缩层22可以由不承载橡胶条制成，然而，它典型地由适当的橡胶制成，在其中有希望的材料，例如棉花、聚酯或芳纶不连续增强纤维24的混合加载。图中所示帘布下层的多个肋23，25，27，29是借助磨掉相邻的肋之间纤维承载橡胶至峰点26制成的，或者借助模塑、快速切割或其它技术制成的。肋的形状和结构通常与轮12和14的相应形状实质上匹配，带围绕它们形成驱动关系连接。

带的帘布上层28具有通常平的外带背表面13，无缝的管形可径向延伸的、最好是编织、纺织的帘布上层材料15，它定位在外带背表面，以及插入的橡胶层，例如粘接的天然橡胶层17，它选择用于粘接管形的编织纺织材料15以及相邻的帘布20。粘接的天然橡胶层17可以用与制造帘布下层22相同或类似(相容的)橡胶材料制造，以保证复合材料带结构中正确的粘接性和整体性。

可径向延伸的、最好是编织材料15是由无缝管材组成，如图8所示的管材30，它具有停止直径D₁，它由于固有的可延伸性至500％或更大，典型地可在30分钟内扩展至增加的直径D₂，如图中虚线所示。正常的直径D₁应选择等于、或希望稍小于铺设鼓或心轴的直径，而管形编织纺织材料的停止直径D₁当放置在铺设鼓31上延伸状态时(图7所示)希望为编织管最终直径的约20％至100％，和更希望为约30至80％。通常，管形编织材料的扩展程度和间隙33，34(图3和4)的相应开口尺寸以及结构(即denier(登尼尔)，纤维类型和捻度，路线和条纹密度)可以选择以获得最终的带表面，并带有选择的摩擦系数，以便获得此用途的最佳带性能。

编织管材30(图8)制成无缝管的形式，即用圆编织过程制造特殊直径D₁的管子，它取决于编织机中使用的预选的设备部件。单独的纱由单纤维或多根纤维组成，但典型地是由捻制的短纤维束或任何适当的材料组成的，例如棉、聚酯、尼龙、芳纶、碳或它们的混合物。可代替地，纱具有单独的弹性体芯纤维，包覆短纤维或织构化的纺织套。纱也可以使用RFL或溶解在有机溶剂中相容的橡胶定尺寸和涂覆，以增进粘接。可以理解，给定直径的管材30可以使用于一种以上的带尺寸，给予编织管材自身极大的可延伸性。可以使用不同的编织图案，例如，图3所示的有肋编织结构，其中纱线39的针脚的条纹或垂直行35交替地在编织物的前面和背面穿过。这种有肋的编织物具有良好的弹性，特别在宽度方向上。图4所示jersey(新泽西州)编织物是由平针脚制成的圆编织物，是本发明使用的现在的最佳编织物。希望，图4所示的技术面朝内(对着粘接的天然橡胶层17)。与图3的有肋编织物相同，图中的条纹或行垂直延伸，与图8的管材垂直延伸相同。当使用于图2和图6的带时，这种取向引起针脚的条纹或垂直行与完成带的纵向运动方向垂直。也可以设想其它编织物或可径向延伸的结构，它们可以制成带有开口(间隙的无缝管材)的形状，允许橡胶流动通过。

在完成的带内，编织纤维织物的间隙33，34被粘接的天然橡胶层17供给的橡胶材料大部分充填。在图9所示的最佳形状中，来自天然橡胶层17的橡胶充填无缝的管形编织纺织材料的间隙34的大部分，但纱的末端36，38，40形成带的最外的背表面13，以及位于此带背表面上的纱纤维没有被橡胶带身的橡胶完全包容。这就是说，纱末端36，38，40以及相关的纤维没有被包容以及存在于基本上平的外带背表面纤维织物上，用于与编织物的间隙内暴露的橡胶层和张紧器、背面惰轮等一起接合。在这里需要增加的带背面的摩擦系数，以防止与相关的从动轮或类似器件的滑动。希望增大间隙开口34(即借助增大D₂∶D₁的比率)。

代替的方案是虽然不是很希望，只要管形的编织纺织材料是无缝的圆形的，以及在拉伸帘布20和带的背表面之间插入粘接的天然橡胶层17，最外的橡胶层(图中未示出)可以完全包容编织纤维织物以及将它们埋置在橡胶内，这样更有利于降低噪声源和本发明的其它优点。在本实施例中，附加的橡胶层可以插入在铺设鼓31和编织管材30之间，最好是对接拼接的，以避免搭接拼片。

在图5和6内示出同步的或“定时的”带驱动系统42，它具有同步带43，它围绕曲轴轮44，惰轮16和水泵轮46，凸轴轮45，47以及张紧器或张紧轮48运动和张紧。张紧器可以是各种类型的，包括扭转弹簧臂型的，它公开于美国专利5,938,552(Serkh)。

参见图6，带43是由橡胶带身49组成，在其中埋置抗应变拉伸帘布20。在带的下面设置一组齿50，用于与凸轮轴链轮45，47，曲轴44和水泵轮46的链轮的齿以类似于齿轮的方式啮合，以同步地传送动力。带43与图2讨论的多V型肋带11类似，在带的外背表面13上使用无缝的管形编织纺织材料15。天然橡胶层17插入在帘布20和带的外背表面13之间，以及在处理时，部分橡胶挤压通过无缝的管形的编织纺织材料15的间隙33，34，但希望不要完全包容全部编织材料，在外表面留下凸出的纱层36，38，40，如图9所示。代替的方案是虽然不很希望，编织物的外表面可以承载一层，希望是薄层，例如，0.002inch(0.051mm)至0.020inch(0.508mm)，更希望，0.03inch(0.76mm)至0.007inch(0.178mm)厚，并且其外端在带的外表面13上用橡胶或其它适当的摩擦工程材料对接拼接到一起。

带齿50按照惯例可以携带外耐磨的有齿纤维层51，粘接在齿的橡胶上。典型的适宜材料包括延伸尼龙方编纤维材料或编织材料。齿50还可以具有横向增强元件或其它增强件，图中未示出。

图2的带的制造方法结合图7的设备予以讨论。在铺设鼓31上首先任选地放置长条的转移标签51，在其上印刷任何希望的标记，例如产品号，商品牌号，生产国家，它们准备转印到带的背表面13上。这种转移标签典型地是含有热敏或压敏油墨的Mylar或其它塑料薄膜，在硫化时它们由Mylar背层转移到带的外表面13上。如果带按反转法铺设，在鼓上放置的下一层是图8的编织纺织材料15的无缝管材30，它在心轴31上扩展和象袜子一样弹性延伸和套紧，无皱折地顶住鼓31的外表面，并带有插入的转移标签51。在这种方式中，条纹35沿鼓的纵向前进，即平行于其轴线。虽然业已发现可满意地使用单个的管形编织层30，它显著地取决于用途，两层或多层可以有利地使用，并根据用途限定，使用任何交错的橡胶层。

在无缝的管形编织物15的上面缠绕一层或多层弹性体，例如粘接的天然橡胶层17。希望各层的末端为对接拼接，以避免搭接，否则它会在带的外表面13上成为凸台或隆起。此天然橡胶层17可以用任何适当的增强纤维可代替地纤维承载，例如棉，聚酯或芳纶，或者它自身具有一层或层埋置的纺织增强层。在天然橡胶层17的上面借助螺旋缠绕以典型的方式放置抗应变拉伸帘布20。拉伸帘布可以根据需要以狭间距或宽间距放置，以及使用正确数量的缠绕拉伸，其末端20a如图所示固定。最后，作为带的帘布下层的层24缠绕在螺旋缠绕的帘布20的上面。这层材料可以是天然橡胶条或者具有不连续纤维的承载件29，以增加肋23，25，27，29的模量。

一旦套筒在鼓31上铺设完成，组件可以放入硫化袋内，引入蒸汽压力以径向地向内压缩硫化袋顶住套筒的外表面(顶住层24)，以习惯的方式压实和硫化套筒。模具随后分解和取出套筒。套筒可以随后放置到磨床上，以及用相应形状的磨削轮或快速切割刀剁成肋23，25，27，29的型面，这时清除各肋之间的帘布下层材料至峰点26。代替的方案是，有肋型面可以使用基体空气袋在鼓31上硫化时制成，在这里空气袋的形状压入帘布上层24。代替的方案是，空气袋可以放置在心轴31上，以及在硫化时套筒向外压缩，顶住刚性的外壳元件，外壳元件内具有肋23，25，27，29的共轭形状。对于技术熟练人员，各种制造方法是可以理解的。

虽然以上过程是针对多V型肋带进行说明，技术熟练人员可以理解，图6的同步带也可以用与图7类似的适当的设备制造，例如，为了制造图6的带，心轴或鼓31典型地具有在其表面上纵向延伸的齿，它用于形成带齿50。用这种方式时，带是直立铺设的，而不是反转铺设的。放置的径向最外层是管材30形状的无缝的管形编织纺织材料15，它已经径向延伸或扩展，如图8的虚线所示，用于放置在部分成形的带套筒上。在这种情况下外空气袋用于压缩橡胶/复合材料径向地向内顶住有齿的模具心轴31。

图2的带具有类似的改进，它也是直立地铺设的，而不是反转铺设的。在这种情况下，最外层希望是无缝的编织管材，较少地希望在其上带有另一外天然橡胶层是对接拼接的，以避免搭接。

无论是使用按照本发明的外无缝的管形编织材料15制造图2或图6的带，可以使用标准的转移标签51，而不会在带的外表面13上产生任何的或任何显著的不连续性，否则当碰撞背面惰轮或张紧器或其它器件时，它成为噪声源。这就是说，当管形的编织材料位于带的外表面13上如图9所示，其最外的纱纤维36，38，40没有被橡胶基体全部包容，当在硫化时转移标签51被压紧顶住外表面13，如图10所示，印刷材料转移至带的背面，不会实质上影响其平坦的外表面。这种情况也是意料之外的发现，甚至在除去Mylar印刷带后也是如此。因此，这里没有凸棱或不连续性或台阶被压入外表面13。这是与图11所示现有技术的带的对比，后者使用碾压的(有摩擦的)Banner处理的纤维织物53，在带的外表面13’上具有外薄橡胶层55。在现有技术带的情况下，当Mylar转移标签51经硫化进入带的外表面时，它顶住橡胶层55，由于加热和压力橡胶变软时，它导致橡胶压缩和流出边缘。当由成品带清除Mylar条带时，在带的外表面13’留下凸棱或凹坑57。这些凸棱比带的凹陷的印刷部分典型地至少高出约0.0015inch(0.004mm)，当碰撞顶住惰轮和张紧器轮时产生噪声。与其相比，按照本发明在清除Mylar转移薄膜后形成的台阶的高度很小(典型地约0.0008inch(0.02mm))，就噪声源而论也很小。

实例

带按照图2的本发明和图7*所述的方法制造，当用传感器18测量时，它在图1的试验驱动器上的运动通常比图11的现有技术带安静。现有技术的带显示出显著的碰撞噪声；而本发明的带没有。本发明的带通常还比图11的带经受的重量损失小，图11的带使用碾压的“Flex weave”纤维织物(120°夹角，斜置Bannered fabric-registered trademark)或轮胎帘布作为帘布上层增强件53。

还对本发明图2的带进行了比较，一个带使用0.012inch(0.305mm)厚的粘接的天然橡胶层17，而另一个带没有粘接的天然橡胶层17。带有天然橡胶层17的带具有测量的纤维与橡胶条的粘接强度为2.8N/mm，而对比的无天然橡胶层的带为0.9N/mm。

本发明的带和方法提供一系列优点。这就是完全消除了帘布上层纤维织物的拼接，从而提供了最健全的制造过程，可以保证消除全部搭接或拼接引起的噪声。本发明的编织管材提供100％和更大的延伸能力用于铺设过程，限制了要求包覆涉及的产品长度范围的编织管材的尺寸数量，从而限制了所需不同管材尺寸的数量。帘布上层上的纺织表面提供了一____________________________*带使用反转法铺设，使用Nordel 1145 EPDM作为橡胶带身，按照美国专利No 5,610,217，一个铺层为0.018inch(0.457mm)jersey棉管，延伸至管的停止直径的约150％，具有最外的纤维未被橡胶包容，一个铺层为0.012inch(0.305mm)粘性的天然橡胶，0.037inch(0.940mm)RFL处理的S和Z捻制聚酯帘布拉伸元件，以及5层各为0.028inch(0.711mm)厚纤维承载条(25份棉+芳纶纤维/100份Nordel 1145EPDM)套筒的总固化厚度为约0.192inch(4.88mm)以及带长度为约48inc(122cm)。定的摩擦系数，在工程可能性上它是借助控制渗透通过的天然橡胶的数量实现的。此外，Bannering(标志)碾压和包套准备被取消。

虽然本发明为了说明目的进行了详细的解释，应该理解，这些细节仅为此目的，对于技术熟练人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以做出改进，除非受到权利要求的限制。在缺乏这里没有特殊公开的任何元件的情况下，这里公开说明的本发明可以用适当的方式实现。

Claims (10)

1.一种动力传送带，它具有橡胶带身，埋置在带身内的抗应变拉伸元件，终接在通常是平面的外带背表面内的帘布上层，以及帘布下层，其改进包括无缝的管形的可径向延伸的纺织材料，位于外带背表面上，以及橡胶层粘接在管形纺织材料的下表面，并插入管形纺织材料和抗应变拉伸元件之间。

2.根据权利要求1的动力传送带，其特征在于，管形的纺织材料是无缝的管形的编织材料，由纱或纱纤维织物组成，位于外带背表面上，没有完全包容在橡胶带身内。

3.根据权利要求1的动力传送带，其特征在于，管形的纺织材料是圆的jersey编织物。

4.根据权利要求1的动力传送带，其特征在于，它在外带背表面上具有印刷的转移标签，而在此表面上没有显著的噪声产生台阶。

5.根据权利要求1的动力传送带，其特征在于，无缝的管形的可径向延伸纺织材料被橡胶材料完全包容。

6.根据权利要求1的动力传送带制造成多V型肋带的形状，其特征在于，位于帘布下层的肋是用不连续增强纤维织物承载的。

7.根据权利要求1的动力传送带制造成同步带的形状，其特征在于，它具有设置在带身的帘布下层的一组齿，用于与链轮的齿啮合。

8.一种制造动力传送带的方法，包括下列步骤：

(a)成形可硫化带套筒：

围绕铺设鼓的带的外表面，放置无缝的管形可径向延伸的纺织材料；

在无缝的管形纺织材料的上面缠绕橡胶层作为粘接的天然橡胶层；

围绕橡胶层螺旋缠绕抗应变拉伸帘布元件；

在螺旋缠绕的拉伸帘布的外面放置另一橡胶层；以及

(b)使带套筒经受加热和加压，以硫化套筒。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，它包括在铺设鼓和无缝的管形的可径向延伸的纺织材料之间放置带有标记的薄膜转移标签。

10.根据权利要求8的方法，其特征在于，可径向延伸的纺织材料是无缝的编织管材。

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