DE102011012323A1 - Method for joining two components - Google Patents

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DE102011012323A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier Bauteile (12, 22), insbesondere eines Bremsscheibentopfes (12) und eines Reibrings (22) für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe (10), welche kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere durch Pressen, verbunden werden, wobei zumindest eine Abmessung des ersten Bauteils (12) bestimmt und zumindest eine Abmessung des zweiten Bauteils (22) in einem vorgegebenen Toleranzbereich um die Abmessung des ersten Bauteils (12) eingestellt wird.The invention relates to a method for joining two components (12, 22), in particular a brake disc chamber (12) and a friction ring (22) for a two-part joined brake disc (10), which are connected in a force-fitting and / or form-fitting manner, in particular by pressing wherein at least one dimension of the first component (12) is determined and at least one dimension of the second component (22) is set in a predetermined tolerance range around the dimension of the first component (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier Bauteile, insbesondere eines Bremsscheibentopfes und eines Reibrings für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for joining two components, in particular a brake disk cup and a friction ring for a two-piece joined brake disk, according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Verbundbremsscheiben sind beispielsweise aus der DE 10 039 272 B4 bekannt. Der Verbund zwischen Bremsscheibentopf und Reibring wird dabei durch einen Press- oder Schrumpfsitz gesichert. Zusätzlich zu einer derartigen Pressverbindung werden üblicherweise noch Formschlusselemente, wie beispielsweise eine Verzahnung, vorgesehen.Such composite brake discs are for example from the DE 10 039 272 B4 known. The bond between brake disc pot and friction ring is secured by a press or shrink fit. In addition to such a press connection, interlocking elements, such as a toothing, are usually also provided.

Um eine derartige Bremsscheibe zuverlässig fügen zu können, müssen Bremsscheibentopf und Reibring vor dem Einpressen des Bremsscheibentopfes in den Reibring eine in einem vorgegebenen Bereich liegende Maßüberdeckung aufweisen. Auf Grund der Fertigungstoleranzen beim Umformen des meist aus Blech gefertigten Bremsscheibentopfes kann diese Maßüberdeckung jedoch nicht immer zuverlässig sichergestellt werden. Üblicherweise werden daher die Bremsscheibentöpfe nach dem Umformen vermessen und in mehrere Maßklassen eingeteilt. Für jede Maßklasse werden zugeordnete Reibringe in den richtigen Dimensionen gefertigt und mit den entsprechenden, passenden Bremsscheibentöpfen gefügt. Das Maß der Reibringe wird dabei in der Regel bei der spanenden Bearbeitung der Verzahnung eingestellt.In order to be able to add such a brake disk reliably, brake disk pot and friction ring must have a dimensional overlap lying in a predetermined region before the brake disk cup is pressed into the friction ring. Due to the manufacturing tolerances during the forming of the brake disk pot, which is usually made of sheet metal, however, this dimensional overlap can not always be reliably ensured. Usually, therefore, the brake disk pots are measured after forming and divided into several classes. For each dimension class, associated friction rings are manufactured in the correct dimensions and joined with the appropriate, matching brake disc pots. The measure of the friction rings is usually set during the machining of the teeth.

Auf Grund der Einteilung der Bremsscheibentöpfe in Maßklassen, die je nach Fertigungscharge unterschiedlich stark besetzt sein können, müssen entsprechend hohe Bestände an Reibringen vorgehalten werden. Dies bedingt einen hohen Aufwand für Flächenbedarf, Logistik, Prozesssteuerung und Personaleinsatz.Due to the classification of the brake disk pots in Maßklassen, which can be occupied differently strong depending on the production batch, correspondingly high inventories of friction rings must be maintained. This requires a lot of effort for space requirements, logistics, process control and personnel deployment.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welches ein prozesstechnisch besonderes einfaches und maßgenaues Fügen von Bremsscheibentöpfen und Reibringen für zweiteilig gefügte Bremsscheiben ermöglicht.The present invention is therefore based on the object to provide a method according to the preamble of claim 1, which allows a process engineering special simple and accurate joining of brake disk pots and friction rings for two-piece brake discs.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Bei einem derartigen Verfahren zum Fügen zweier Bauteile, insbesondere eines Bremsscheibentopfes und eines Reibrings für eine zweitteilige gefügte Bremsscheibe, werden Bauteile kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere durch Pressen, verbunden. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zumindest eine erste Abmessung des ersten Bauteils bestimmt und zumindest eine Abmessung des zweiten Bauteils in einem vorgegebenen Toleranzbereich um die Abmessung des ersten Bauteils eingestellt wird. Im Gegensatz zur üblichen Einteilung der Bremsscheibentöpfe in Maßklassen wird also hier für jedes erste Bauteil – beispielsweise für einen Bremsscheibentopf – ein maßgenaues zweites Bauteil – hier also ein Reibring – gefertigt. Daher müssen keine großen Lose an jeweilige Maßklassen zugeordneten zweiten Bauteilen vorgehalten wenden. Gerade für die kraft und formschlüssige Pressverbindung von Bremsscheibentopf und Bremsscheibe über eine Keilwellenwellen oder auch eine Evolventenverzahnung ist eine sehr hohe Maßgenauigkeit beider Bauteile erforderlich. Damit sinkt der logistische Bedarf, der Flächenbedarf sowie der Personalaufwand bei der Herstellung derartiger Bauteilverbünde. Insgesamt ist somit eine besonders kostengünstige und schnelle Produktion möglich.In such a method for joining two components, in particular a brake disk hub and a friction ring for a two-piece joined brake disk, components non-positively and / or positively, in particular by pressing, connected. According to the invention, it is provided that at least one first dimension of the first component is determined and at least one dimension of the second component is set in a predetermined tolerance range around the dimension of the first component. In contrast to the usual division of the brake disk pots in Maßklassen so here for each first component - for example, a brake disk pot - a dimensionally accurate second component - in this case a friction ring - made. Therefore, no large lots have to be provided to respective second class associated second components. Especially for the positive and positive press connection of the brake disk hub and brake disk via a splined shaft or an involute a very high dimensional accuracy of both components is required. This reduces the logistical demand, the space required and the personnel expenses in the production of such component assemblies. Overall, a particularly cost-effective and fast production is possible.

Vorzugsweise ist die Abmessung des ersten Bauteils ein Durchmesser einer Verzahnung des Bremsscheibentopfes und die Abmessung des zweiten Bauteils ein Durchmesser einer Verzahnung des Reibrings. Durch die Einstellung der Abmessung des Reibring-Verzahnungsdurchmessers kann eine vorgegebene Flankenüberdeckung zwischen den beiden Verzahnungen sichergestellt werden, so dass beim nachfolgenden Einpressen des Bremsscheibentopfes in den Reibring die notwendig axial wirkende Haltekraft erzeugt wird. Damit kann auf einfach Weise sichergestellt werden, dass derart gefertigte Bremsscheiben dem in Betrieb auftretenden Anforderungen, insbesondere bzgl. der zu übertragenden Momente beim Bremsvorgang, gerecht werden.Preferably, the dimension of the first component is a diameter of a toothing of the brake disk hub and the dimension of the second component is a diameter of a toothing of the friction ring. By adjusting the dimension of the friction ring toothing diameter, a predetermined edge overlap between the two toothings can be ensured, so that during the subsequent pressing of the brake disk hub into the friction ring, the necessary axially acting holding force is generated. This can be ensured in a simple manner that brake discs manufactured in this way meet the requirements occurring in operation, in particular with respect to the moments to be transmitted during the braking process.

Vorzugsweise wird die Abmessung des zweiten Bauteils durch spanendes Abtragen eingestellt. Hiermit können die Bremsscheibentöpfe auf bekannte Weise durch Gießen, insbesondere aus Grauguss, gefertigt wenden. Eine Modifikation des Gussprozesses oder die Verwendung unterschiedlicher Gussformen zur Erzielung des gewünschten Maßes ist nicht notwendig, die Maßgenauigkeit wird vielmehr erst bei der Nachbehandlung der Verzahnung des Reibrings eingestellt. Dies ist prozesstechnisch besonders einfach und kostengünstig.Preferably, the dimension of the second component is adjusted by cutting removal. Hereby, the brake disk pots can be made in a known manner by casting, in particular gray cast iron. A modification of the casting process or the use of different molds to achieve the desired level is not necessary, the dimensional accuracy is rather adjusted only during the aftertreatment of the teeth of the friction ring. This is technically particularly simple and inexpensive.

Der vorgegebene Toleranzbereich beträgt im Beispiel einer zweiteiligen gefügten Bremsscheibe vorzugsweise 28–53 μm, um so die notwendige Flankenüberdeckung und damit Momentenübertragungsfähigkeit der Bremsscheibe zu realisieren.The predetermined tolerance range is in the example of a two-piece bonded brake disc preferably 28-53 microns, so as to realize the necessary edge coverage and thus torque transmission capability of the brake disc.

Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1a einen Bremsscheibentopf für eine zweiteilig gefügte Bremsscheibe; 1a a brake disk pot for a two-piece brake disk;

1b einen Reibring für eine zweiteilige gefügte Bremsschreibe; 1b a friction ring for a two-piece attached brake disc;

1c eine zweiteilige Bremsscheibe im gefügten Zustand; 1c a two-piece brake disc in the joined state;

2 eine Detailansicht der Passung zwischen den Verzahnungen von Bremsschreibentopf und Reibring bei einer Bremsschreibe gemäß 1c; 2 a detailed view of the fit between the teeth of the brake disc cartridge and friction ring in a brake disc according to 1c ;

3 eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe nach dem Stand der Technik; und 3 a schematic representation of a manufacturing method for a two-piece bonded brake disc according to the prior art; and

4 eine schematische Darstellung des Prozessablaufes bei einem Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a schematic representation of the process flow in an embodiment of a method according to the invention.

Zum Herstellen einer im Ganzen mit 10 bezeichneten zweiteiligen gefügten Bremsscheibe wird zunächst ein Bremsscheibentopf 12 bereitgestellt. Der Bremsscheibentopf 12 wird durch Umformen aus einem Blech gefertigt und weist einen Nabenbereich 14 mit Durchgangsöffnungen 16 zum Verschrauben des Bremsscheibentopfes 12 mit einer Radnabe auf. Eine äußere Mantelwandung 18 des Bremsscheibentopfes 12 besitzt eine Verzahnung 20, die zum Formschluss mit dem Reibring 22 dient. Dieser weist eine komplementäre Verzahnung 24 an einer inneren Mantelfläche 26 auf.To create a whole with 10 designated two-piece bonded brake disc is first a brake disc hub 12 provided. The brake disk pot 12 is made by forming from a sheet and has a hub area 14 with passage openings 16 for screwing the brake disc pot 12 with a wheel hub. An outer jacket wall 18 of the brake disk pot 12 has a tooth system 20 , to the positive connection with the friction ring 22 serves. This has a complementary toothing 24 on an inner lateral surface 26 on.

Der in 1b dargestellte Reibring 22 ist zweiteilig und umfasst zwei Reibringhälften 28, 30, welche über Stege 32 verbunden sind. Zwischen den Stegen 32, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnet sind, bilden sich Belüftungskanäle 34 aus, die im Betrieb der Bremsscheibe 10 von Fahrtwind durchströmt werden können. Über Durchtrittsöffnungen 36 kann die Luft aus den Belüftungskanälen 34 auf die Reibringhälften 28, 30 ausströmen, so dass die Bremsscheibe 10 besonders effizient gekühlt wird.The in 1b shown friction ring 22 is in two parts and includes two friction ring halves 28 . 30 which over bridges 32 are connected. Between the bridges 32 , which for the sake of clarity are not all designated, form ventilation channels 34 out in the operation of the brake disc 10 can be flowed through by wind. About passages 36 can the air from the ventilation channels 34 on the friction ring halves 28 . 30 emanate, leaving the brake disc 10 is cooled particularly efficiently.

Zum Fügen der Bremsscheibe 10 wird der Bremsscheibentopf 12 in den Reibring 22 eingepresst. Der Bremsscheibentopf 12 muss dazu ein gewisses Übermaß besitzen, so dass neben der Verzahnung, welche eine tangentiale Kraftübertragung ermöglicht, auch ein Presssitz zustande kommt, der Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22 gegenüber axialen Verschiebungen absichert. Von besonderer Bedeutung für den korrekten Sitz von Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22 ist dabei die Flankenüberdeckung der Verzahnungen 20, 24 von Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22. Die Wechselwirkung dieser Verzahnungen 20, 24 ist in 2 nochmals dargestellt. Idealerweise soll eine Flankenüberdeckung von 28–53 μm in einem Toleranzfeld von 25 μm erzielt werden. Hieraus ergibt sich ein Kugelmaßtoleranzfeld, in der Summe von Topf und Scheibe 125 μm.For joining the brake disc 10 becomes the brake disk pot 12 in the friction ring 22 pressed. The brake disk pot 12 must to have a certain excess, so that in addition to the teeth, which allows a tangential power transmission, also a press fit comes about, the brake disk hub 12 and friction ring 22 protects against axial displacements. Of particular importance for the correct fit of brake disk pot 12 and friction ring 22 is the flank coverage of the gears 20 . 24 from brake disk pot 12 and friction ring 22 , The interaction of these gears 20 . 24 is in 2 shown again. Ideally, a flank coverage of 28-53 μm should be achieved within a tolerance range of 25 μm. This results in a Kugelmaßtoleranzfeld, in the sum of pot and disk 125 microns.

3 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes übliches Verfahren zum Herstellen einer derartigen Bremsscheibe 10. In einer ersten Arbeitsstation 38 wird hierbei der Bremsscheibentopf 12 durch Umformen bereitgestellt und anschließend in einer weiteren Station 40 durch einen Messautomaten vermessen. Anschließend erfolgt eine Einteilung in Maßklassen 42, 44, 46, 48. Diese werden in Losen von Bremsscheibentöpfen 12 jeweils identischer Maßklasse einer Bearbeitungsstation 50 zugeführt. Abhängig von den jeweils zugeführten Losen wird in einer weiteren Arbeitsstation 52 die Verzahnung 24 des Reibrings 22 durch spanende Bearbeitung hergestellt. Hierbei erfolgt eine Anpassung der Verzahnung 24 an die jeweils der Arbeitsstation 50 zugeführte Maßklasse. Insgesamt werden somit ebenfalls Maßklassen 54, 56, 58, 60 von Reibringen bereitgestellt, die dann in der Arbeitsstation 50 pressend mit den jeweils komplementären Bremsscheibentöpfen gefügt werden. 3 shows a known from the prior art conventional method for producing such a brake disc 10 , In a first workstation 38 this is the brake disk pot 12 provided by forming and then in another station 40 measured by a measuring machine. This is followed by a classification into measurement classes 42 . 44 . 46 . 48 , These are in lots of brake disc pots 12 each identical dimension class of a processing station 50 fed. Depending on the respectively supplied lots will be in another workstation 52 the gearing 24 the friction ring 22 made by machining. Here, an adjustment of the teeth occurs 24 to each of the workstation 50 supplied standard class. Overall, therefore, are also Maßklassen 54 . 56 . 58 . 60 provided by friction rings, which are then in the workstation 50 Pressing be joined with the respective complementary brake disc pots.

Auf Grund der Verarbeitung der Bremsscheibentöpfe 12 bzw. Reibringe 22 in Losen muss an der Arbeitsstation 50 jeweils eine große Anzahl der jeweiligen Bauteile bereitgehalten werden. Dies bedingt einen beträchtlichen logistischen Aufwand und hohen Flächenbedarf für die Arbeitsstation 50.Due to the processing of the brake disc pots 12 or friction rings 22 in lots must be at the workstation 50 each a large number of the respective components are kept. This requires a considerable logistical effort and high space requirement for the workstation 50 ,

4 zeigt ein Ablaufschema für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem dieses Problem umgangen wird. Auch hier werden in der Arbeitsstation 38 die Bremsscheibentöpfe 12 durch Umformen bereitgestellt und auf Materialträger 62 verladen. Mittels eines Roboters 64 werden von einer Gussstation zugeführte Reibringe 22, die ebenfalls auf Materialträgern 66 angeliefert werden zusammen mit jeweils einem Bremsscheibentopf 12 auf einen gemeinsamen Träger 68 positioniert. Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22 werden über eine Fördereinrichtung 70 zunächst gemeinsam einer Vermessungsstation 72 zugeführt, in welcher der Bremsscheibentopf 12 vermessen wird. 4 shows a flowchart for an embodiment of a method according to the invention, in which this problem is avoided. Again, be in the workstation 38 the brake disc pots 12 provided by forming and on material carrier 62 loaded. By means of a robot 64 be friction rings supplied by a casting station 22 who are also on material carriers 66 be delivered together with a brake disc pot 12 on a common carrier 68 positioned. brake disc pot 12 and friction ring 22 be through a conveyor 70 initially together a surveying station 72 supplied, in which the brake disk pot 12 is measured.

In einer Bearbeitungsstation 74 wird anschließend der Reibring 22 vom Materialträger 68 entnommen und die Verzahnung 24 des Reibrings 22 spanend nachbearbeitet. Hierbei wird ein Maß der Verzahnung 24 eingestellt, welches genau die gewünschte Flankenüberdeckung mit der in der Station 72 vermessenen Verzahnung 20 des Bremsscheibentopfes 12 sicherstellt. Nach Bearbeitung des Reibringes 22 in der Station 74 besitzen also die auf dem Ladungsträger 62 aufgenommenen Komponenten 12, 22 genau die gewünschten Maße und können in der Folge in der Arbeitsstation 75 gefügt werden. Hierbei wird der Bremsscheibentopf 12 in den Reibring 22 eingepresst. Die fertige Bremsscheibe 10 kann nun von dem Ladungsträger 68 entnommen werden, der durch die Fördereinrichtung 70 weiter transportiert wird und anschließend neu beladen werden kann.In a workstation 74 then the friction ring 22 from the material carrier 68 taken and the teeth 24 the friction ring 22 reworked by machining. This is a measure of the gearing 24 set exactly what the desired flank coverage with the in the station 72 measured gearing 20 of the brake disk pot 12 ensures. After processing the friction ring 22 In the station 74 So they have on the carrier 62 recorded components 12 . 22 exactly the desired dimensions and can be used in the sequence in the workstation 75 together become. This is the brake disc hub 12 in the friction ring 22 pressed. The finished brake disc 10 can now from the charge carrier 68 be removed by the conveyor 70 is transported further and can then be reloaded.

Durch die maßgenaue Bearbeitung der Reibringe 22 für die jeweils mit ihnen zu fügenden Bremsscheibentöpfe 12 kann auf die losweise Verarbeitung verzichtet werden, so dass keine großen Menge von Bremsscheibentöpfen 12 bzw. Reibringen 22 mehr vorgehalten werden müssen. Das Verfahren stellt somit eine prozesssichere Herstellung von zweitteilig gefügten Bremsscheiben 10 mit geringem logistischem Aufwand, Flächen- und Mittelbedarf sowie mit besonders einfacher Prozesssteuerung sicher.Due to the dimensionally accurate machining of the friction rings 22 for each brake disc pots to be fitted with them 12 can be dispensed with the batchwise processing, so no large amount of brake disc pots 12 or friction rings 22 more must be kept. The method thus provides a process-reliable production of two-piece brake discs 10 with low logistic effort, area and medium requirement as well as with particularly simple process control safe.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Bremsscheibebrake disc
1212
Bremsscheibentopfbrake disc pot
1414
NebenbereichIn addition to area
1616
DurchgangsöffnungenThrough openings
1818
Mantelwandungouter wall
2020
Verzahnunggearing
2222
Reibringfriction ring
2424
Verzahnunggearing
2626
Mantelflächelateral surface
2828
ReibringhälfteReibringhälfte
3030
ReibringhälfteReibringhälfte
3232
StegeStege
3434
Belüftungskanäleventilation ducts
3636
DurchtrittsöffnungenThrough openings
3838
Arbeitsstationworkstation
4040
Stationstation
4242
MaßklassenMaßklassen
4444
MaßklassenMaßklassen
4646
MaßklassenMaßklassen
4848
MaßklassenMaßklassen
5050
Bearbeitungsstationprocessing station
5252
Arbeitsstationworkstation
5454
MaßklassenMaßklassen
5656
MaßklassenMaßklassen
5858
MaßklassenMaßklassen
6060
MaßklassenMaßklassen
6262
Materialträgermaterial support
6464
Robotersrobot
6666
Materialträgermaterial support
6868
Materialträgermaterial support
7070
FördereinrichtungConveyor
7272
VermessungsstationData collection device
7474
Bearbeitungsstationprocessing station
7575
Arbeitsstationworkstation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10039272 B4 [0002] DE 10039272 B4 [0002]

Claims (5)

Verfahren zum Fügen zweier Bauteile (12, 22), insbesondere eines Bremsscheibentopfes (12) und eines Reibrings (22) für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe (10), welche kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere durch Pressen als Pressverbund, verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Abmessung des ersten Bauteils (12) bestimmt und zumindest eine Abmessung des zweiten Bauteils (22) in einem vorgegebenen Toleranzbereich um die Abmessung des ersten Bauteils (12) eingestellt wird.Method for joining two components ( 12 . 22 ), in particular a brake disk pot ( 12 ) and a friction ring ( 22 ) for a two-piece joined brake disk ( 10 ), which are non-positively and / or positively, in particular by pressing as pressing composite, connected, characterized in that at least one dimension of the first component ( 12 ) and at least one dimension of the second component ( 22 ) in a predetermined tolerance range around the dimension of the first component ( 12 ) is set. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des ersten Bauteils (12) ein Durchmesser einer Verzahnung (20) des Bremsscheibentopfes ist.Method according to claim 1, characterized in that the dimension of the first component ( 12 ) a diameter of a toothing ( 20 ) of the brake disk pot is. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des zweiten Bauteils (22) ein Durchmesser einer Verzahnung (24) des Reibrings ist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the dimension of the second component ( 22 ) a diameter of a toothing ( 24 ) of the friction ring. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des zweiten Bauteils (22) durch spanendes Abtragen eingestellt wird.Method according to claim 3, characterized in that the dimension of the second component ( 22 ) is adjusted by machining. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Toleranzbereich 28–53 μm beträgt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the predetermined tolerance range is 28-53 microns.
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