CN210191574U - 吸能式转向管柱和汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车领域，具体提供一种吸能式转向管柱和汽车。本实用新型旨在解决现有的转向柱在汽车发生碰撞时溃缩所产生的阻尼力不稳定的问题。为此，本实用新型的转向管柱包括第一转轴、第二转轴、柱管、与柱管滑动连接的安装支架、与安装支架相连接的阻尼装置和卡置在阻尼装置上的条形构件。其中，条形构件的一端与柱管固定连接，以便通过条形构件和阻尼装置将柱管和安装支架固定连接到一起。阻尼装置设置成当第一转轴和柱管一起向第二转轴移动时使条形构件弯曲变形并因此产生阻尼，阻碍第一转轴和柱管移动。本实用新型具有上述结构的转向管柱能够在汽车发生碰撞时产生比较稳定的阻尼力。

Description

吸能式转向管柱和汽车

技术领域

本实用新型属于汽车领域，具体提供一种吸能式转向管柱和汽车。

背景技术

可溃缩式转向柱是指在车辆发生正面碰撞时，转向柱便会自动收缩进去，或者瞬间“折断”，从而拉开方向盘与驾驶员之间的距离，以增加驾驶员的生存空间。

通常转向柱可按预先设计而溃缩变形，在汽车发生剧烈撞击时，驾驶员往往会因为巨大的惯性而向前倾，胸部会和方向盘发生碰撞。为了减小方向盘对驾驶员胸部的冲击力，有些汽车把转向柱设计成在撞击时受外力挤压而发生二到三段的溃缩折叠吸能，从而减缓方向盘传递到人体的冲击力。

但是，现有的转向柱在溃缩时，因溃缩吸能而产生的阻尼力通常不稳定，时大时小，同样会对驾驶员造成一定的伤害，尤其是对于溃缩之初阻尼力较大的情况。

相应地，本领域需要一种新的吸能式转向管柱和汽车来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的转向柱在汽车发生碰撞时溃缩所产生的阻尼力不稳定的问题，本实用新型提供了一种吸能式转向管柱，所述转向管柱包括同轴设置的第一转轴、第二转轴和柱管，所述第一转轴和所述第二转轴以沿周向固定、沿轴向可滑动的方式连接到一起，所述柱管套设在所述第一转轴和所述第二转轴的外侧，并且所述柱管与所述第一转轴以沿周向可转动、沿轴向固定的方式连接到一起；所述转向管柱还包括安装支架、阻尼装置和条形构件，所述柱管沿轴向可滑动地与所述安装支架连接到一起，所述阻尼装置与所述安装支架相连接，所述条形构件卡置在所述阻尼装置上，并且所述条形构件的第一端与所述柱管固定连接，所述阻尼装置设置成，当所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动时使所述条形构件弯曲变形并因此产生阻尼，阻碍所述第一转轴和所述柱管移动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述阻尼装置包括用于卡置所述条形构件的折弯组件，在所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动时，所述条形构件穿过所述折弯组件并因此产生形变。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述折弯组件包括压块和成对设置的导向轮，所述压块设置成将所述条形构件压向成对的所述导向轮，使所述条形构件产生折弯。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述转向管柱包括两根所述条形构件；所述阻尼装置包括两对所述导向轮，所述压块长度方向上的两端分别将一根所述条形构件压向一对所述导向轮。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述条形构件还以一对所述导向轮中的一个作为支点被折弯成U形结构，使得所述条形构件的两端都位于所述折弯组件的一侧。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，两根所述条形构件固定连接到一起或一体制成，两根所述条形构件衔接的位置为两根所述条形构件各自的第一端，两根所述条形构件通过所述第一端与设置在所述柱管上的拖钩勾接到一起。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述转向管柱还包括与所述安装支架固定连接的电机、与所述电机驱动连接的丝杠和与所述丝杠螺纹连接的螺母；所述阻尼装置还包括滑动板，所述折弯组件设置在所述滑动板上；所述螺母与所述滑动板固定连接，以使所述电机通过所述丝杠和所述螺母驱动所述滑动板、所述折弯组件、所述条形构件、所述柱管和所述第一转轴一起移动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述柱管上设置有沿其轴向布置的滑轨，所述滑动板与所述滑轨可滑动地连接到一起。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述转向管柱还包括固定销，所述固定销穿过设置在所述滑动板上的通孔与设置在所述滑轨上的固定孔插接到一起，将所述滑动板和所述滑轨固定到一起；所述固定销还设置成在受到预设剪切力时被切断，从而允许所述滑动板在所述滑轨上滑动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述固定销采用塑料材料制成。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述安装支架包括固定连接或一体制成的固定板和壳体，所述安装支架通过所述壳体与所述柱管滑动连接并与所述条形构件的所述第一端固定连接。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述条形构件是金属丝。

此外，本实用新型还提供了一种汽车，其特征在于，所述汽车包括上述优选技术方案中任一项所述的吸能式转向管柱。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，通过在转向管柱上设置阻尼装置和条形构件，有效地保证了转向管柱在溃缩时阻尼力的稳定性。具体地，使阻尼装置与安装支架相连接，使条形构件卡置在阻尼装置上，并使条形构件的第一端与柱管固定连接，以及将所述阻尼装置设置成当第一转轴和柱管一起向第二转轴移动时使条形构件弯曲变形并因此产生阻尼，阻碍第一转轴和柱管移动。本领域技术人员能够理解的是，阻尼装置使条形构件弯曲变形而产生的阻尼恒定不变，或者变化范围很小，有效地保证了转向管柱在溃缩时阻尼力的稳定性。

优选地，阻尼装置包括与安装支架相连接的滑动板、安装到滑动板上的压块和成对的导向轮。条形构件卡置在压块与导向轮之间，并且压块将条形构件压向成对的导向轮，使条形构件产生折弯。当汽车发生碰撞，第一转轴和柱管一起向第二转轴移动时，条形构件穿过所述压块和成对的导向轮，进而产生形变。由于条形构件产生发生同一形变时所产生的形变力相同，所以因此产生的阻尼力也不变，保证了转向管柱在溃缩时阻尼力的稳定性。

进一步优选地，安装支架与滑动板通过依次连接的电机、丝杠和螺母连接到一起，以便滑动板、所述条形构件、所述柱管和所述第一转轴能够被所述电机驱动，相对于第二转轴做伸缩运动，自动调节转向管柱的长度，进而自动调节方向盘的高低。具体地，电机与安装支架固定连接，丝杠与电机驱动连接，螺母与丝杠螺纹连接，滑动板与螺母固定连接。

方案1、一种吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱包括同轴设置的第一转轴、第二转轴和柱管，

所述第一转轴和所述第二转轴以沿周向固定、沿轴向可滑动的方式连接到一起，

所述柱管套设在所述第一转轴和所述第二转轴的外侧，并且所述柱管与所述第一转轴以沿周向可转动、沿轴向固定的方式连接到一起；

所述转向管柱还包括安装支架、阻尼装置和条形构件，

所述柱管沿轴向可滑动地与所述安装支架连接到一起，

所述阻尼装置与所述安装支架相连接，

所述条形构件卡置在所述阻尼装置上，并且所述条形构件的第一端与所述柱管固定连接，

所述阻尼装置设置成，当所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动时使所述条形构件弯曲变形并因此产生阻尼，阻碍所述第一转轴和所述柱管移动。

方案2、根据方案1所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述阻尼装置包括用于卡置所述条形构件的折弯组件，

在所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动时，所述条形构件穿过所述折弯组件并因此产生形变。

方案3、根据方案2所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述折弯组件包括压块和成对设置的导向轮，所述压块设置成将所述条形构件压向成对的所述导向轮，使所述条形构件产生折弯。

方案4、根据方案3所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱包括两根所述条形构件；

所述阻尼装置包括两对所述导向轮，所述压块长度方向上的两端分别将一根所述条形构件压向一对所述导向轮。

方案5、根据方案4所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述条形构件还以一对所述导向轮中的一个作为支点被折弯成U形结构，使得所述条形构件的两端都位于所述折弯组件的一侧。

方案6、根据方案4所述的吸能式转向管柱，其特征在于，两根所述条形构件固定连接到一起或一体制成，两根所述条形构件衔接的位置为两根所述条形构件各自的第一端，

两根所述条形构件通过所述第一端与设置在所述柱管上的拖钩勾接到一起。

方案7、根据方案2至6中任一项所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱还包括与所述安装支架固定连接的电机、与所述电机驱动连接的丝杠和与所述丝杠螺纹连接的螺母；

所述阻尼装置还包括滑动板，所述折弯组件设置在所述滑动板上；

所述螺母与所述滑动板固定连接，以使所述电机通过所述丝杠和所述螺母驱动所述滑动板、所述折弯组件、所述条形构件、所述柱管和所述第一转轴一起移动。

方案8、根据方案7所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述柱管上设置有沿其轴向布置的滑轨，所述滑动板与所述滑轨可滑动地连接到一起。

方案9、根据方案8所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱还包括固定销，所述固定销穿过设置在所述滑动板上的通孔与设置在所述滑轨上的固定孔插接到一起，将所述滑动板和所述滑轨固定到一起；

所述固定销还设置成在受到预设剪切力时被切断，从而允许所述滑动板在所述滑轨上滑动。

方案10、根据方案9所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述固定销采用塑料材料制成。

方案11、根据方案1至6中任一项所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述安装支架包括固定连接或一体制成的固定板和壳体，所述安装支架通过所述壳体与所述柱管滑动连接并与所述条形构件的所述第一端固定连接。

方案12、根据方案1至6中任一项所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述条形构件是金属丝。

方案13、一种汽车，其特征在于，所述汽车包括方案1至12中任一项所述的吸能式转向管柱。

附图说明

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型的吸能式转向管柱侧视图；

图2是本实用新型的吸能式转向管柱在常态下的状态示意图；

图3是本实用新型的吸能式转向管柱在汽车发生碰撞时的状态示意图；

图4是图2中吸能式转向管柱的局部示意图。

附图标记列表：

1、第一转轴；2、第二转轴；3、柱管；4、安装支架；5、阻尼装置；6、条形构件；7、电机；8、丝杠；9、螺母；10、固定销；

31、滑轨；32、拖钩；

41、固定板；42、壳体；

51、滑动板；52、折弯组件；521、压块；522、导向轮。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。例如，本实用新型的吸能式转向管柱的应用场合不仅限于汽车，其还可以被应用到任意可行的场合中，譬如观光车、游戏车、船舶等。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型的吸能式转向管柱主要包括第一转轴1、第二转轴2、柱管3、安装支架4、阻尼装置5、条形构件6、电机7、丝杠8和螺母9。

虽然图中并未明确示出，但是第一转轴1和第二转轴2以沿周向固定、沿轴向可滑动的方式连接到一起。本领域技术人员能够理解的是，第一转轴1和第二转轴2可以采用任意可行的方式实现上述连接。例如，在第一转轴1内设置内花键，在第二转轴2上设置与所述内花键相匹配的外花键，将第二转轴2插入第一转轴1中，借助匹配的花键实现上述连接。

虽然图中并未明确示出，但是柱管3套设在第一转轴1和第二转轴2的外侧，并且柱管3与第一转轴1以沿周向可转动、沿轴向固定的方式连接到一起。本领域技术人员能够理解的是，第一转轴1和柱管3可以采用任意可行的方式实现上述连接。例如，在第一转轴1与柱管3之间设置两个轴承，使第一转轴1的两端分别与一个轴承的内圈固定连接，使柱管3的两端分别与一个轴承的外圈固定连接，从而实现上述连接。

如图1所示，安装支架4与柱管3滑动连接。具体地，安装支架4包括通过销轴或螺栓固定到一起的固定板41和壳体42，或者本领域技术人员也可以根据需要，将固定板41和壳体42一体制成。其中，固定板41通过螺栓安装到汽车的车身上，壳体42沿柱管3的轴向与柱管3可滑动地连接到一起。在安装好的状态下，壳体42与柱管3之间还通过阻尼装置5、条形构件6、电机7、丝杠8和螺母9固定到一起，使安装支架4不能相对于柱管3移动，供驾驶员正常驾驶汽车。

如图2至图4所示，阻尼装置5主要包括滑动板51和设置在滑动板51上的折弯组件52。其中，折弯组件52包括固定到或成型到滑动板51上压块521和枢转地设置滑动板51上的四个导向轮522。四个导向轮522两两一对，压块521位于四个导向轮522之间，并且压块521长度方向(图2中的左右方向)上的两端分别指向一对导向轮522。其中，图2中沿上下方向排布的两个导向轮522为一对。

继续参阅图2至图4，柱管3上还设置有滑轨31和拖钩32。本领域技术人员能够理解的是，滑轨31和拖钩32既可以一体成型在柱管3上，也可以被分别固定到柱管3上。其中，滑轨31的长度方向与柱管3的轴向平行。

如图4所示，滑动板51与滑轨31滑动连接到一起。虽然图中并未明确示出，但是滑动板51上设置有通孔，滑轨31上设置有固定孔。固定销10穿过设置在滑动板51上的通孔与设置在滑轨31上的固定孔插接到一起，将滑动板51和滑轨31固定到一起。其中，固定销10被设置成在受到预设剪切力时被切断，从而允许滑动板51在滑轨31上滑动。其中，所述预设剪切力指的是，汽车在发生碰撞时，滑动板51与滑轨31相对滑动的趋势对固定销10产生的剪切力。该预设剪切力的数值可以通过实验获得。进一步，固定销10优选地采用塑料材料制成，或者本领域技术人员也可以根据需要，采用其它任意可行的材料制成，例如陶瓷、橡胶、强度较低的金属等。

继续参阅图2至图4，条形构件6对折之后第一端与拖钩32勾接到一起，第二端穿过折弯组件52并指向第二转轴2。具体地，折弯后的条形构件6形成有两根，每一根分别绕过图2和图3中上面的导向轮522，并以该导向轮522作为支点被折弯成U形结构，以便条形构件6的第二端指向第二转轴2。进一步，每一根条形构件6还被压块521压向成对的导向轮522(左侧的两个导向轮522或右侧的两个导向轮522)，并弯曲变形。

替代性地，本领域技术人员也可以根据需要，将图2至图4中的条形构件6设置为两根，并将两根条形构件6的第一端固定连接到一起，或者分别将两根条形构件6的第一端分别勾接到拖钩32上。此外，本领域技术人员还可以根据需要，将柱管3上的拖钩32设置成其它任意能够固定条形构件6的结构，例如，螺栓、具有通孔的销、环形结构等。

替代性地，本领域技术人员也可以根据需要，仅沿图2和图3的竖直方向设置一对导向轮522。与之相应地，条形构件6可以不被折弯成两根。

替代性地，本领域技术人员也可以根据需要，将图2至图4中的导向轮522设置成具有环形凹槽的导向柱，并使条形构件6卡置在所述环形凹槽中。

本领域技术人员能够理解的是，为了使本实用新型的转向管柱具有稳定的吸能能力，条形构件6优选地是金属丝，该金属丝是具有一定强度的金属丝，以便条形构件6被折弯变形时能够产生足够的阻尼力。本领域技术人员能够理解的是，条形构件6的长度可以根据转向管柱的溃缩行程来确定，条形构件6的直径可以根据转向管柱的溃缩时所需要的阻尼力(或吸能能力)来确定。

返回去，继续参阅图1，电机7的机壳与安装支架4(具体为壳体42)固定连接，丝杠8与电机7的输出轴驱动连接，螺母9与丝杠8螺纹连接，螺母9还被固定到滑动板51上。并且，在组装好的状态下，安装支架4的壳体42能够将阻尼装置5和条形构件6进行包裹，避免了阻尼装置5和条形构件6被外界环境污染。

基于上文的描述，本领域技术人员能够理解的是，本实用新型的吸能式转向管柱不仅具有自动调节长度的功能，还具有溃缩吸能的功能。

下面结合图1来对实用新型的吸能式转向管柱的长度调整原理进行简单说明。

在此之前需要说明的是，安装支架4与汽车的车身固定连接，第二转轴2远离第一转轴1的一端与汽车的转向器驱动连接，第一转轴1远离第二转轴2的一端与汽车的方向盘固定连接。

如图1所示，当方向盘需要调节高度时，电机7根据用户的指令正转或反转，驱动丝杠8转动，在螺纹副的作用下，螺母9靠近或远离电机7。随着螺母9的移动，第一转轴1、柱管3、阻尼装置5、条形构件6和方向盘一起靠近或远离第二转轴2，从而实现方向盘的升降。

下面结合图2和图3来对实用新型的吸能式转向管柱的溃缩吸能原理进行简单说明。

在汽车发生碰撞时，固定销10先受力被切断。随后第一转轴1和柱管3开始向第二转轴2移动，滑轨31相对于滑动板51滑动。在此过程中，条形构件6的第一端在拖钩32的作用下随着柱管3一起运动，条形构件6位于滑动板51上的部分被拉扯并依次穿过折弯组件52，发生两次弯曲变形。其中，第一次弯曲变形是由压块521将条形构件6压向成对的导向轮522形成的C形变形，第二次形变是以图2和图3中上侧的导向轮522作为支点折弯形成的U形变形。

本领域技术人员能够理解的是，由于条形构件6发生同一形变时所产生的形变力相同，所以转向管柱通过条形构件6形变而产生的阻尼力和吸能能力不变，使得本实用新型的吸能式转向管柱在汽车发生碰撞时能够提供持续稳定的吸能，保证了驾驶员的安全。进一步，本实用新型的阻尼装置5和条形构件6还被安装支架4的壳体42所包裹，避免了阻尼装置5和条形构件6被外界环境污染，溃缩吸能功能更加安全可靠。

本领域技术人员能够理解的是，在阻尼装置5与柱管3之间能够通过条形构件6固定到一起并支撑本实用新型的吸能式转向管柱正常使用的情况下，固定销10可以被省去。

此外，虽然图中并未示出，但是本实用新型还提供了一种汽车，该汽车包括上文所述的吸能式转向管柱的所有或部分技术特征。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱包括同轴设置的第一转轴、第二转轴和柱管，

所述第一转轴和所述第二转轴以沿周向固定、沿轴向可滑动的方式连接到一起，

所述柱管套设在所述第一转轴和所述第二转轴的外侧，并且所述柱管与所述第一转轴以沿周向可转动、沿轴向固定的方式连接到一起；

所述转向管柱还包括安装支架、阻尼装置和条形构件，

所述柱管沿轴向可滑动地与所述安装支架连接到一起，

所述阻尼装置与所述安装支架相连接，

所述条形构件卡置在所述阻尼装置上，并且所述条形构件的第一端与所述柱管固定连接，

所述阻尼装置设置成，当所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动时使所述条形构件弯曲变形并因此产生阻尼，阻碍所述第一转轴和所述柱管移动。

2.根据权利要求1所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述阻尼装置包括用于卡置所述条形构件的折弯组件，

在所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动时，所述条形构件穿过所述折弯组件并因此产生形变。

3.根据权利要求2所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述折弯组件包括压块和成对设置的导向轮，所述压块设置成将所述条形构件压向成对的所述导向轮，使所述条形构件产生折弯。

4.根据权利要求3所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱包括两根所述条形构件；

所述阻尼装置包括两对所述导向轮，所述压块长度方向上的两端分别将一根所述条形构件压向一对所述导向轮。

5.根据权利要求4所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述条形构件还以一对所述导向轮中的一个作为支点被折弯成U形结构，使得所述条形构件的两端都位于所述折弯组件的一侧。

6.根据权利要求4所述的吸能式转向管柱，其特征在于，两根所述条形构件固定连接到一起或一体制成，两根所述条形构件衔接的位置为两根所述条形构件各自的第一端，

两根所述条形构件通过所述第一端与设置在所述柱管上的拖钩勾接到一起。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱还包括与所述安装支架固定连接的电机、与所述电机驱动连接的丝杠和与所述丝杠螺纹连接的螺母；

所述阻尼装置还包括滑动板，所述折弯组件设置在所述滑动板上；

所述螺母与所述滑动板固定连接，以使所述电机通过所述丝杠和所述螺母驱动所述滑动板、所述折弯组件、所述条形构件、所述柱管和所述第一转轴一起移动。

8.根据权利要求7所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述柱管上设置有沿其轴向布置的滑轨，所述滑动板与所述滑轨可滑动地连接到一起。

9.根据权利要求8所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述转向管柱还包括固定销，所述固定销穿过设置在所述滑动板上的通孔与设置在所述滑轨上的固定孔插接到一起，将所述滑动板和所述滑轨固定到一起；

所述固定销还设置成在受到预设剪切力时被切断，从而允许所述滑动板在所述滑轨上滑动。

10.根据权利要求9所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述固定销采用塑料材料制成。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述安装支架包括固定连接或一体制成的固定板和壳体，所述安装支架通过所述壳体与所述柱管滑动连接并与所述条形构件的所述第一端固定连接。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的吸能式转向管柱，其特征在于，所述条形构件是金属丝。

13.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1至12中任一项所述的吸能式转向管柱。

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