CN1891562A - 用于自行车变速器的控制装置 - Google Patents
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Abstract
用于驱动变速器的控制索(20)及自行车制动索(16)的集成控制装置(1),它包括支撑主体(4),可与把手(2)连接,且可被骑车人的手握住;卷索套筒(19),其上可缠绕/展开变速器的控制索(20);及第一杆(9),可绕第一轴线(X1)与支撑主体(4)作相对转动,以便致动制动索(16),并可绕第二轴线(X2)旋转,以便驱动卷索套筒(19),使其沿第一转向(R2)转动。与第一杆(9)连接的分度机构(12)与卷索套筒(19)配合,因此可限定其预定角度位置。支撑主体(4)包括凹槽(25),可使变速器的控制索(20)通过。
Description
发明领域
本发明涉及用于传动自行车变速器控制索的控制装置。
背景技术
以下参照有弯曲把手的自行车(典型的赛车)对其控制装置作说明。
自行车通常有二个变速器,前部的一个与大齿盘结合,后部的一个与链轮组件结合。在二种情况中,变速器促使传动链移到有不同直径和不同齿数的齿轮上,以便获得不同的传动比。不管是前变速器还是后变速器,由通常有外套的不可伸长的钢索(常称为波顿拉索(Bowden cable))施以牵引力使其沿一个方向运动,并靠变速器本身具有的弹簧的回弹作用沿反方向运动。通常,复位弹簧完成的移动方向是链条从大直径齿轮向小直径齿轮运动的方向。即所谓向下调档的方向;反之亦然,控制索沿所谓向上调档方向牵引,这时链条从小直径齿轮运动到大直径齿轮。要注意的是,在前变速器中,向下调档相当于通向较低传动比,而在后变速器中,相当于通向较高传动比。
通过控制装置,变速器的控制索可沿两个个方向运动,这种控制装置一般叫做集成控制装置,为了安装后便于骑车人操纵,例如其一般安装在把手上的靠近其手柄处,而该处还有用于控制前轮或后轮制动索的运动的制动杆。通常,在靠近左手柄处有前变速器的控制装置和前轮的制动杆,反之亦然,在右手柄附近有后变速器的控制装置和后轮的制动杆。
在控制装置中,控制索通过在转动元件上卷紧或展开而被牵引或释放,该转动元件通常叫做卷索套筒,由骑车人用适当的控制杆来控制其转动。
第一种集成控制装置见美国专利5,400,675,其中的两个分开的棘轮杆控制套筒沿两个方向转动,且其中的两个控制杆之一还控制制动器控制索。
这样的控制装置具有支撑主体,该支撑主体从把手伸向自行车前面,其上装有第一杆,它与制动杆重叠,刹车时由骑车人作用把手,使其绕第一轴线转动。同一制动杆还可绕与第一轴线垂直的第二轴线转动,它控制卷索套筒按照第一转向绕其轴线旋转,以便实施向上调档。这一旋转基本上遵照骑车人手的运动进行,手推动控制杆向里,“向里”是指向着自行车主轴的方向。
控制装置还具有第二杆,可绕平行于第二轴线的第三轴线转动,也是向里作用,即通过变速器的弹簧的作用使卷索套筒沿与第一方向相反的松开方向转动,以便实现向下调档。
卷索套筒有一与其相关的分度机构,适于调档时使卷索套筒沿要求的方向转动,并在两杆不对它作用时使卷索套筒保持固定的角度。分度机构和卷索套筒都安装在第一杆上且被封闭结构包围。
卷索套筒的旋转轴线,不管在正常驾驶状态还是刹车时都处于包括自行车前进方向的大致的竖直平面内。绕卷索套筒卷紧/展开的变速器的控制索,沿大致垂直于所述竖直平面的方向,穿过形成在封闭结构本身形成的适配开口从封闭结构向里伸(图16)。然后,控制索沿车架通过适当的途径到达变速器,在车架中的一个或几个固定点将控制索固定。但是,所述方法确实有某些缺点。
第一个缺点是安装在第一杆上的卷索套筒与把手有一定距离,为此,从封闭结构中伸出的变速器的控制索,当骑车人与行车道上邻近骑车人有意外接触时会引起危险,因为这时伸出的钢索会缠住跌倒的其它自行车的把手。
另一缺点是封闭结构不密闭,因为它有控制索通道经过的孔,因此,灰尘或水可通过此孔进入,这样会损坏控制装置内部机构并降低其性能。
还有一缺点是由于伸出的钢索使自行车外观不美并降低空气渗透率。
本发明的目的是要克服上述缺点。
发明内容
本发明的第一目的是发明一种控制装置,它比已知的控制装置更能改善骑车人的安全状况。
本发明另一目的是制造的控制装置比已知控制装置有更好的封闭性。
这些目的通过用于驱动变速器的控制索并驱动自行车车闸的制动索的集成控制装置来实现,该控制装置包括:
支撑主体,其一侧连接把手且从该侧面伸出能被骑车人的手握住的部件;
卷索套筒,变速器的控制索可在该套筒上卷绕/展开;
第一杆,可绕第一轴线与支撑主体作相对转动,以致动所述制动索,并可绕第二轴线转动,以驱动所述卷索套筒,使其沿第一转向转动;
其特征在于,支撑主体包括一凹槽,可使变速器的所述控制索通过。
优选的,该凹槽靠近与把手连接的支撑主体的侧面,并可延伸到支撑主体本身的伸出部件的至少一部分内。
或者,该凹槽可向外部开放。
优选的,卷索套筒可安装在支撑主体上。
而且,该集成控制装置可优选地包括分度机构,该机构连接第一杆并与卷索套筒配合以确定卷索套筒的预定角度。
更优选的是,可将传动机构设置在卷索套筒与分度机构之间。
优选的,传动机构包括中间轴、第一万向节和第二方向节,其中第一万向节将中间轴和分度机构连接起来,第二万向节将中间轴和卷索套筒连接起来。
优选的,传动机构包括滑动连接机构,当刹车中制动索工作时,它因分度机构绕第一轴线转动而移动。
更优选的是,该滑动连接机构包括形在中间轴上的一对槽,它们可滑动地接纳与卷索筒的轴相结合的伸出元件。
优选的,控制装置包括第二杆,该杆可绕第三轴线与支撑主体作相对转动,以便驱动卷索套筒沿与第一转向相反的第二转向转动。
更优选的是,第二杆与第一控制杆可枢转连接,且第一和第二杆沿同方向运动,从而驱动卷索套筒沿两个方向转动,以便卷紧和展开控制索。
优选的,支撑主体有第二凹槽,可供制动索滑动且开在与把手连接的支撑主体侧面附近,制动索与控制索都能方便地从控制装置靠近把手处伸出而不从控制装置本身伸出。
附图说明
本发明的其它特点和优点可从优选实施例的说明并参照附图而描述清楚,其中:
图1示出本发明的控制装置的等角视图。
图2示出图1的控制装置在第一工作位置时沿其中间剖面的示意性剖视图;
图3示出图2中的局部仰视图;
图4示出图1的控制装置在第二工作位置时沿其中间剖面的示意性剖视图;
图5-7示出在向上调档时图1的控制装置在不同工作状态下的示意性正视图。
图8-10示出在向下调档时图1的控制装置在不同工作状态下的示意性正视图;
图11-13示出向上调档时图1的控制装置在不同工作状态的其它示意性正视图。
图14示出图1的控制装置的第一变化形式的局部剖开等角视图,
图15示出图1的控制装置的第二变化形式的等角视图。
图16示出现有技术的控制装置。
具体实施方式
在图1中示出本发明的控制装置1。该控制装置1是右控制装置,换言之,其安装在把手2的右弯曲端上用于执行后变速器的调档操作。
下面对这一右控制装置1作说明,但显然本发明也适用于安装在把手2的左弯曲端并与前变速器相关的左控制装置。
控制装置1包括支撑主体4,其一个侧面5连接把手2;以及部件7,它从侧面5伸出且能被骑车人握住。
支撑主体4例如用钢夹(未示)沿已知方向连接于把手2。
与支撑主体4相结合的是控制组件8,其包括:分度机构12;第一和第二控制杆9、10,它们与分度机构12形成机械式配合;以及支撑元件11,其以销轴14为中心绕支撑主体4枢转,该销轴14的第一旋转轴X1基本上与自行车前进方向X垂直。
第一杆9可绕第二轴线X2旋转,它与分度机构12都安装在支撑元件11上。第二杆10以第一杆9的旋转销3为中心枢转,在图2所示的工作状态下该旋转销3所绕的第三旋转轴线X3基本上与自行车前进方向X一致。如下面可更清楚看到的分度机构12具有主轴27,该主轴根据骑车人选择的后变速器的位置而具有预定的角度位置。支撑元件11包括板13,其以上述销轴14为中心绕支撑主体4枢转。该板13具有开口的圆柱形支座15,其能接纳制动索16的加宽头部16a。制动索16的外套17,其端部17a位于支撑主体4的圆柱形凹槽18内。
变速器控制索20的卷索套筒19安放在把手2的附近,这一卷索套筒19设置为使其旋转轴X4基本上与自行车前进方向X一致。
卷索套筒19包括旋转轴21和尾端(shank)22,该卷索套筒的外表面有工作导槽23,可用于卷紧/展开变速器的控制索20。在工作导槽23上具有座23a,该座可接纳变速器控制索20的加宽头部20a。控制索20的外套24,其端部24a放置在支撑主体4的圆柱形凹槽25中,该凹槽25靠近连接把手2的侧面5。
控制索20受到变速器复位弹簧(未示)的牵引力的作用,此力又作用到卷索套筒19,从而使卷索套筒19受到沿第一方向R1(图5-13中的顺时针方向)的力。
在卷索套筒19的转轴21和支撑主体4之间放置有减摩擦套筒26。卷索套筒19的转轴21和分度机构12的主轴27通过传动机构28互相连接。
如图3所示,传动机构28包括中间轴29,其在第一端30通过第一万向节32来连接主轴27的自由端31,其在第二端33通过第二万向节90来连接卷索套筒19的转轴21。
就第一万向节32而言,其以已知的方式包括一四点十字头39,该十字头39由四个连杆分别连接位于主轴27自由端31的主动叉形接头和位于中间轴29第一端30的从动叉形接头。
第二万向节以已知方式包括一四点十字头91,其通过四个连杆连接中间轴29的第二端33和卷索套筒19的转轴21的自由端。
在中间轴29和卷索套筒19的转轴21之间为滑动连接构件80。该滑动连接构件80包括两条形成在中间轴29上对着其第二端33的槽34、35,它们可滑动地接纳四点十字头91的两个伸出端36、37。
滑动连接构件80使中间轴29可相对卷索套筒19的转轴21作轴向滑动,从图2和4的两种不同工作状态可见并在下面详述。
因此,传动机构28包括双万向节和中间轴及滑动连接构件,使主轴27和卷索套筒19的转轴21之间可传递转动,这是调档时的情况;并使各轴本身能沿互相倾斜方向定位,这是制动时的情况(见图2及3)。
在其它实施例中,滑动连接构件可以不同方法构成,如在中间轴29朝向其第一端30的部分上开二条槽,使其可滑动地接纳第一万向节32的四点十字头的伸出端,或者是不使用此槽34、35,而是将主轴27、中间轴29或卷索套筒19的转轴21中的一个分成两个伸缩的半轴,它们在旋转时成一体。
参看图5-13对控制组件8作说明,如上所述,该控制组件包括第一和第二杆9、10,分度机构12和支撑元件11。分度机构12包括具有上述主轴27的分度套筒42且可绕第二旋转轴X2相对支撑元件11转动,轴线X2在图2的工作状态下与卷索套筒19的转轴21的轴线X4对齐。分度套筒42包括第一扇形齿轮43,其外圆表面有第一啮合齿44,以及与第一扇形齿轮43相邻且共轴的是第二扇形齿轮45,其外圆表面有第二啮合齿46。主轴27,第一扇形齿轮43和第二扇形齿轮45绕第二旋转轴X2转动时形成一体。
分度机构还包括第一棘轮齿轮47(图5-7),它与第一杆9相连且包括随第一杆9并通过销轴49转动的第一棘爪48和将第一棘爪48的顶端推向第一扇形齿轮43的第一齿44的第一弹簧50。与支撑元件11形成一体的邻接块51,它与第一棘爪48配合,使其在第一杆9处于未动作位置时(如图5、7、11、13所示),与第一齿44保持脱离。
分度机构12还包括第二棘轮齿52(图8-10),它与第二杆10相连,且包括第二和第三棘爪53、54,它们通过各自销轴55、56随支撑元件11转动。第二棘爪53具有干涉齿57,它与第一扇形齿轮43的第一齿44以及第二杆10的邻接区58配合。第三棘爪54具有定位齿97,其与分度套筒42的第二扇形齿轮45的第二齿46配合;具有将第三棘爪54推向第二扇形齿轮45的第二齿46的螺旋弹簧59;以及具有第二棘爪53的邻接区60。
最后,第一及第二控制杆9、10具有复位弹簧(图上未示),其能使这两个控制杆沿第一顺时针转动方向R1,被推向其未动作位置。
图11-13示出了上述的第一和第二棘轮机构47、52。
第一杆9可表现为制动杆。当骑车人将第一杆9拉向把手导致刹车时,如图4所示,板13绕销轴14转动,使两杆9、10和分度机构12一起转动并拉动制动索16的加宽头部16a从而实现刹车。
第一杆9还表现为向上调档的控制杆,相当于牵引控制索20,并使该控制索沿第二转向R2绕卷索套筒19卷紧。在未动作状态下(图5、7、8、10、11、13),第一和第二杆9、10基本上为竖直,第一棘爪48与第一扇形齿轮43的第一齿44脱离,第三棘爪54的定位齿97啮合在属于第二扇形齿轮45的第二齿46的两个齿之间的空隙中。第三棘爪54的定位齿97的啮合使分度套筒42保持在固定角度,因为它受到沿第一转向R1的牵引力,此牵引力是由变速器的复位弹簧引起并通过传动机构28由卷索套筒19传递的。
当骑车者希望作向上调档时,即沿第二转向R2(图1中的逆时针方向)绕卷索套筒19卷紧控制索20时,第一杆9沿第二转向(逆时针)R2运动(图6和12)。当这样转动时,第二杆10与安装在其上的第一杆9一起运动,而第一棘爪48与支撑块51脱离且被推入属于第一扇形齿轮43的第一齿44的二个齿之间空隙中啮合。第三棘爪54被第二扇形齿轮45的第二齿46沿径向向外推(图12),在第二扇形齿轮上随定位齿97一起沿该第二扇形齿轮的齿廓滑动。转动足够大的角度后,第三棘爪54的定位齿97啮合到属于第二齿46的两个齿之间的后续间隙中。当松脱第一杆9时,由于复位弹簧的作用,它与第二杆10回到其初始竖直位置(图7、13),而分度套筒42被第三棘爪54的定位齿97定位在新的角度上。
当骑车者希望作向下调档时,即沿第一转向R1(顺时针)从卷索套筒19上展开控制索20,则第二杆10沿第二转向R2(逆时针)(图9)运动。在这样转动时,第一杆9保持不动,而第二控制杆10推动第二棘爪53的邻接区58,第二棘爪53推动第三棘爪54的邻接区60,将其定位齿97从啮合在第二齿46的间隙中脱出。在这样情况下,由于分度套筒42受到变速器弹簧的传动力的作用,因此其沿第一转向R1(顺时针)自由转动,离开第一角度。。同时,第二棘爪53的干涉齿57与第一扇形齿轮43的第一齿44的啮合,临时档住分度套筒42。第二杆10的随后松脱(图9-10)使第三棘爪54再次被推向第二扇形齿轮45的第二齿46,在分度套筒42从第二角度脱离作进一步自由转动后,便与其定位齿97在后一间隙中啮合。同时,第二棘爪53从第一扇形齿轮43的第一齿44中与其干涉齿57脱离。当达到最终位置时(图10),第三棘爪54的定位齿97将分度套筒42保持在要求的新的固定角度上。
已经对非制动状态下使用控制装置进行向上和向下调档作了说明。
在制动状态下,随着第一和第二杆9、10被拉向把手2,可进行同样的操作(图4),这是因为传动机构28在任何情况下都可确保在向上和向下调档时分度套筒42的转动以及将转动传递给卷索套筒19。
从以上说明可见,本发明的控制装置1除了可制动和调档外,还可使制动索16、控制索20和卷索套筒19安排在支撑主体4的伸出部件7内,其位置接近支撑主体4的连接把手的侧面5。这使控制索20不会从控制装置1中伸出,因而克服已有控制装置的缺点。
上述控制装置1,特别是有关的控制组件8,是释放型的,换言之,随着卷索套筒沿第一转向R1旋转,因为该卷索套筒受到变速器弹簧牵引力的作用,因此该控制装置可通过卷索套筒的自由旋转达到向下调档。
但在其它实施例中,控制组件可以是不同的形式,如同一申请人的美国专利5、791、195所述的那种,它的向上和向下调档都是靠推动卷索套筒达到的。在这种情况下,向上和向下调档是靠控制杆通过各自棘轮齿轮沿反方向转动卷索套筒而使控制索沿卷紧和展开方向达到的。
图14示出了本发明的控制装置的第一变化形式100,它与前述实施例的不同在于接纳控制索20的第一凹槽125及相应外套25的布置方式不同。
这种方案可应用于这里所示那种控制装置,其中卷索套筒119位于支撑主体104伸出部分107内部,但不靠近支撑主体104的连接把手2的侧面105,而放在第一制杆9和第二杆10附近。
如图14的剖面中所见,第一凹槽125在支撑主体104的伸出部分107内从支撑主体104连接把手2的侧面105开始延伸到卷索套筒119的尾端122附近。支撑主体104的伸出部件107中的第一凹槽125延伸的部分在不同的实施例中可沿伸多些或少些。
图15是图14所示本发明控制装置的一个变化形式200,即其卷索套筒位于靠近第一杆9和第二杆10处。
这一方案与图14所示那种的不同之处在于,支撑主体204的伸出部件207上的第一凹槽225的延伸始于支撑主体204连接把手2的侧面205且向支撑主体204的外表面开放。
支撑主体204还可方便地罩上一层外覆盖套,在图上未示出。
应当明白,这种外覆盖套也可应用于前述各种方案中。
还应明白,各实施例的内部控制机构,即可使分度机构作传动和转动以便在刹车时也能调档的机构,可用新方法加以采用,而与根据本发明所述的凹槽结构无关。
Claims (28)
1、一种用于驱动变速器的控制索(20)以及用于驱动自行车制动器的制动索(16)的集成控制装置(1、100、200),其包括:
支撑主体(4、104、204),其一侧面(5、105、205)可连接于把手(2)且该支撑主体具有从所述侧面(5、105、205)伸出的部件(7、107、207),该部件(7、107、207)可被骑车人的手握住;
卷索套筒(19、119),变速器的所述控制索(20)可绕该卷索套筒卷绕/展开;及
第一杆(9),其可绕第一轴线(X1)相对于所述支撑主体(4、104、204)转动,从而致动所述制动索(16);且可绕第二轴线(X2)转动,从而驱动所述卷索套筒(19、119)沿第一转向(R2)转动,
其特征在于,所述支撑主体(4、104、204)包括凹槽(25、125、225),以便变速器的所述控制索(20)通过。
2、根据权利要求1所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述凹槽(25、125、225)形成在所述支撑主体(4、104、204)的、可与把手(2)相连接的所述侧面(5、105、205)附近。
3、根据权利要求2所述的控制装置(100),其特征在于,所述凹槽(125)在所述支撑主体(104)的所述伸出部件(107)的至少一部分中延伸。
4、根据权利要求2或3所述的控制装置(200),其特征在于,所述凹槽(225)向外部开放。
5、根据权利要求2所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述凹槽(25、125、225)适于接纳所述控制索(20)的外套(24)。
6、根据权利要求1所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述卷索套筒(19、119)安装在所述支撑主体(4、104、204)上。
7、根据上述任一权利要求所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,其包括分度机构(12),该分度机构与第一杆(9)连接且与所述卷索套筒(19、119)配合,从而限定所述卷索套筒(19、119)的若干预定角度位置。
8、根据权利要求7所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,其包括传动机构,该传动机构布置在所述分度机构(12)和所述卷索套筒(19、119)之间。
9、根据权利要求8所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述传动机构(28)包括滑动连接构件(80),该滑动连接构件允许所述分度机构(12)相对于所述卷索套筒(19、119)移动。
10、根据权利要求9所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述传动机构(28)允许所述分度机构(12)绕所述第一轴线(X1)转动。
11、根据权利要求9所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述滑动连接构件(80)包括至少一个槽(34、35),该至少一个槽(34、35)可滑动地接纳与所述卷索套筒(19、119)或所述分度机构(12)相配合的伸出元件(36、37)。
12、根据权利要求9所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述滑动连接构件包括至少两个伸缩轴。
13、根据权利要求8所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述传动机构(28)包括中间轴(29)、第一万向节(32)以及第二万向节(90),所述第一万向节(32)使所述中间轴(29)与所述分度机构(12)连接,所述第二万向节(90)使所述中间轴(29)与所述卷索套筒(19、119)连接。
14、根据权利要求1所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第二轴线(X2)大致垂直于所述第一轴线(X1)。
15、根据权利要求1所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,其包括第二杆(10),该第二杆可绕第三轴线(X3)相对于所述支撑主体(4、104、204)转动,从而驱动所述卷索套筒(19、119),使其沿与第一转向相反的第二转向(R1)转动。
16、根据权利要求15所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第二杆(10)枢转连接于所述第一杆(9)。
17、根据权利要求15所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第一杆(9)及所述第二杆(10)以相同方向(R2)运动,从而驱动所述卷索套筒(19、119)旋转。
18、根据权利要求15所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第一杆(9)和所述第二杆(10)以相反方向运动,从而驱动所述卷索套筒(19、119)转动。
19、根据权利要求1所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述支撑主体(4、104、204)包括第二凹槽(18),其适于滑动地接纳所述制动索(16)。
20、根据权利要求19所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第二凹槽(18)形成在所述支撑主体(4、104、204)的所述侧面(5、105、205)附近。
21、根据权利要求19所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第二凹槽(18)适于接纳所述制动索(16)的外套(16a)。
22、根据权利要求15所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述分度机构(12)包括:
分度套筒(42);
第一棘轮齿轮(47),其与第一杆(9)配合,用于使所述分度套筒(42)沿所述第一转向(R2)转动;
第二棘轮齿轮(52),其与第二杆(10)配合,用于使所述分度套筒(42)沿与所述第一转向相反的第二转向(R1)转动。
23、根据权利要求22所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述分度套筒(42)包括:绕所述第二轴线(X2)转动的主轴(27),第一扇形齿轮(43)及第二扇形齿轮(45),这两个扇形齿轮靠近所述主轴(27)且沿所述第二轴线(X2)与所述主轴(27)共轴。
24、根据权利要求22所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第一棘轮齿轮(47)包括第一棘瓜(48),其上具有适合与所述分度套筒(42)啮合的干涉齿。
25、根据权利要求22所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第二棘轮齿轮(52)包括第二棘爪(53),其上具有适合与所述分度套筒(42)啮合的干涉齿(57)。
26、根据权利要求22所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第二棘轮齿轮(52)包括第三棘爪(54),其上具有适合与所述分度套筒(42)啮合的定位齿(97)。
27、根据权利要求22所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第一及第二棘轮齿轮(47、52)允许所述分度套筒(42)沿所述第二转向(R1)自由旋转。
28、根据权利要求22所述的控制装置(1、100、200),其特征在于,所述第一和第二棘轮齿轮通过沿所述第二转向(R1)推动所述分度套筒来实现所述旋转。
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