DE19946891A1 - Axle assembly, in particular for a steerable axle of a motor vehicle - Google Patents
Axle assembly, in particular for a steerable axle of a motor vehicleInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrteilige Achsbaugruppe insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges mit einem Achsschenkel (1), der Anlenkstellen (9) zur Befestigung von Radaufhängungs-, Lenkungs- oder sonstigen Achselementen aufweist sowie einem ein Radlagergehäuse (7) und eine Bremsabstützung (11) umfassenden Integralträger (2), der die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte aufnimmt. Dabei sind Achsschenkel (1) und Integralträger (2) über je eine Anlagefläche (14, 15) lösbar miteinander verbunden. Zur verbesserten Übertragung der Bremsumfangskräfte ist vorgesehen, daß im montierten Zustand der Achsbaugruppe an den Anlageflächen (14, 15) eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Dadurch können insbesondere die sich durch die mehrteilige Bauweise der Achsbaugruppe bietenden Gewichts- und Kostenvorteile voll ausgeschöpft werden.The invention relates to a multi-part axle assembly, in particular for a steerable axle of a motor vehicle, with a steering knuckle (1) which has articulation points (9) for fastening wheel suspension, steering or other axle elements, as well as a wheel bearing housing (7) and a brake support (11 ) comprehensive integral support (2), which absorbs the circumferential forces that occur during braking. The steering knuckle (1) and the integral support (2) are detachably connected to each other via a contact surface (14, 15). To improve the transmission of the circumferential braking forces, it is provided that a positive connection is formed on the contact surfaces (14, 15) in the assembled state of the axle assembly. In particular, the weight and cost advantages offered by the multi-part construction of the axle assembly can be fully exploited.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrteilige Achs baugruppe, insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a multi-part axle assembly, in particular for a steerable axle Motor vehicle according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Achsbaugruppe ist aus der DE 195 38 212 A1 bekannt. Die dort beschriebene Achsbaugruppe hat einen Achsschenkel aus einem ersten Material, der Anlenkstellen zur Befestigung von Radaufhängungs- oder Lenkungselementen aufweist sowie ein Kombinationsbauteil, das aus einem zwei ten, von dem ersten Material verschiedenen Material besteht und das ein Radlagergehäuse und eine Bremsabstützung um faßt. Das Kombinationsbauteil und der Achsschenkel haben je eine ebene, senkrecht zu einer Radachse angeordnete Stirn fläche, wobei die Stirnflächen einander zugewandt sind und das Kombinationsteil und der Achsschenkel über die Stirn flächen aneinander befestigt sind. Da die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte vom Kombinationsbauteil aufge nommen werden, ist eine sehr stabile und haltbare Verbin dung von Achsschenkel und Kombinationsbauteil notwendig. Dies erfordert bei ebener Gestaltung der Stirnflächen eine massive Ausführung der Verbindungselemente, vorzugsweise der Verbindungsschrauben, bzw. des Achsschenkels sowie des Kombinationsbauteiles, um die auftretenden Bremskräfte bzw. -momente insbesondere im Reversierbetrieb sicher übertragen zu können. Daraus resultiert für die gesamte Achsbaugruppe wiederum eine unerwünschte Kosten- und Gewichtszunahme.Such an axle assembly is from DE 195 38 212 A1 known. The axle assembly described there has one Knuckle made of a first material, the articulation points for fastening wheel suspension or steering elements has as well as a combination component consisting of a two material that is different from the first material and that around a wheel bearing housing and a brake support sums up. The combination component and the steering knuckle have each a flat forehead arranged perpendicular to a wheel axis surface, the end faces facing each other and the combination part and the steering knuckle over the forehead surfaces are attached to each other. Because the braking occurring circumferential forces from the combination component is a very stable and durable connection Stub axle and combination component required. This requires a with a flat design of the end faces massive execution of the connecting elements, preferably the connecting screws, or the steering knuckle and the Combination component to the braking forces or -Transfer torques safely, especially in reverse operation to be able to. This results for the entire axle assembly again an undesirable increase in cost and weight.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrteilige Achsbaugruppe bereitzustellen, die bei ko stengünstiger Herstellung möglichst leicht ist und dennoch eine ausreichende Stabilität aufweist, insbesondere hin sichtlich der Übertragung von Bremsumfangskräften.Proceeding from this, the object of the invention is to provide a multi-part axle assembly, which at ko cost-effective production is as light as possible and yet has sufficient stability, especially towards visibly the transmission of peripheral braking forces.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmals kombination des Patentanspruches 1. Danach umfaßt die mehr teilige Achsbaugruppe, insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges, einen Achsschenkel, der Anlenkstel len zur Befestigung von Radaufhängungs-, Lenkungs- oder sonstigen Achselementen aufweist, sowie einen Integralträ ger, in den ein Radlagergehäuse und eine Bremsabstützung integriert sind und der die bei Bremsungen auftretenden Um fangskräfte aufnimmt. Der Achsschenkel und der Integralträ ger haben je eine im wesentlichen senkrecht zur Radachse angeordnete Anlagefläche, die einander zugewandt sind und über die der Achsschenkel mit dem Integralträger drehfest miteinander lösbar verbunden sind. Zur sicheren Übertragung der bei Bremsungen auftretenden Bremsumfangskräfte und -momente ist im montierten Zustand der mehrteiligen Achsbau gruppe an den Anlageflächen von Achsschenkel und Integral träger eine formschlüssige Verbindung ausgebildet. Dadurch wird eine in Umfangsrichtung drehfeste Verbindung von Achs schenkel und Integralträger erreicht die keine zusätzlichen Maßnahmen an den Verbindungselementen, insbesondere den Verbindungsschrauben erfordert und sich somit günstig auf das Gesamtgewicht der Achsbaugruppe auswirkt. Eine derarti ge, formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Ausbildung eines axialen Vorsprunges an der einen Anlage flächen sowie Ausbildung einer komplementären Ausnehmung an der zugehörigen anderen Anlagefläche realisiert werden. Analog dazu kann auch eine Stiftverbindung Anwendung fin den, wobei zumindest ein Stift oder Bolzen senkrecht zu den Anlageflächen angeordnet ist und sich sowohl in den Achs schenkel als auch in den Integralträger erstreckt.According to the invention, the object is achieved by the features combination of claim 1. Thereafter, the more Part axle assembly, especially for a steerable axle a motor vehicle, a steering knuckle, the articulation len for attaching suspension, steering or has other axis elements, and an integral tra ger, in which a wheel bearing housing and a brake support are integrated and the Um occurring during braking captures captive forces. The steering knuckle and the integral tract ger each have a substantially perpendicular to the wheel axis arranged contact surface, which face each other and via which the steering knuckle with the integral carrier is rotationally fixed are releasably connected to each other. For secure transmission the circumferential braking forces occurring during braking and -moments is in the assembled state of the multi-part axle construction group on the contact surfaces of the steering knuckle and integral Carrier formed a positive connection. Thereby becomes a non-rotatable connection of the axis in the circumferential direction thighs and integral supports reach no additional Measures on the connecting elements, especially the Connection screws required and thus cheap affects the total weight of the axle assembly. Such a ge, positive connection can for example by Formation of an axial projection on one system surfaces and formation of a complementary recess the associated other contact surface can be realized. Similarly, a pin connection application fin the, with at least one pin or bolt perpendicular to the Contact surfaces are arranged and both in the axis extends as well as in the integral support.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zwischen den beiden Anlageflächen ein "microaxialer Form schluß" ausgebildet, indem an zumindest einer Anlageflächen durch Oberflächenaufrauhung, durch geeignete Zwischenlagen, durch Einbringen zusätzlicher Stoffe in Pulverform bzw. sonstige Behandlung der Oberflächenfeingestalt der Reibwert gezielt erhöht wird. Dies geschieht vorzugsweise durch Be handlung zumindest einer Anlagefläche mittels eines Strahl mediums bzw. Strahlverfahrens (z. B. Sandstrahlen, Kugel strahlen etc.). Analog dazu ist es möglich, auf zumindest einer der Anlageflächen eine gezielt ausgelegte Kerbverzah nung, eine radiale Rillenanordnung (z. B. Rändelung) oder vergleichbare Maßnahmen zur Änderung der Oberflächenfeinge stalt vorzusehen. Insgesamt wird durch die genannten Ober flächenbearbeitungsverfahren zwischen den beiden Anlageflä chen eine formschlüssige Verbindung in der Art einer "Kleinstverzahnung" erzeugt, die den Integralträger in Um fangsrichtung drehfest an den Achsschenkel koppelt. According to an advantageous development of the invention a "microaxial form between the two contact surfaces conclusion "formed by at least one contact surfaces through surface roughening, through suitable intermediate layers, by introducing additional substances in powder form or other treatment of the surface fineness of the coefficient of friction is specifically increased. This is preferably done by Be act at least one contact surface by means of a beam mediums or blasting processes (e.g. sandblasting, ball radiate etc.). Similarly, it is possible to at least one of the contact surfaces has a specifically designed serration radial groove arrangement (e.g. knurling) or comparable measures to change the surface fineness stalt to provide. Overall, through the aforementioned waiters surface treatment method between the two contact surfaces Chen a positive connection in the manner of a "Smallest gearing" generates the integral carrier in Um direction of rotation coupled to the steering knuckle.
Allgemein ist bei der Oberflächenbearbeitung zur gezielten Reibwerterhöhung zu beachten, daß sie an der Anlagefläche des Bauteiles, d. h. Achsschenkel oder Integralträger, mit höherer Werkstoffhärte vorgenommen wird. Im montierten Zu stand der Achsbaugruppe kann sich dann die Oberflächen struktur der Anlagefläche mit höherer Werkstoffhärte in die Anlagefläche mit geringerer Werkstoffhärte "eindrücken". Vorzugsweise wird dabei der Integralträger aus einem Mate rial hoher Werkstoffhärte (z. B. Sphäroguß, Kugelgraphit guß) gefertigt, da er aufgrund der Aufnahme der Bremsum fangskräfte sowie Radlagerkräfte ohnehin einer großen Bela stung ausgesetzt ist und somit eines hochwertigen Werkstof fes bedarf. Ferner sollte das Oberflächenbearbeitungsver fahren derart ausgewählt werden, daß für die montierte Achsbaugruppe kein nachteiliges "Setzen" in axialer Rich tung auftritt.General is targeted at surface finishing Note that the coefficient of friction increases on the contact surface of the component, d. H. Knuckle or integral support, with higher material hardness is made. In the assembled Zu then the surfaces of the axis assembly structure of the contact surface with higher material hardness in the "Press in" the contact surface with a lower material hardness. The integral carrier is preferably made from a mate rial high material hardness (e.g. nodular cast iron, nodular graphite cast) manufactured because it due to the inclusion of the Bremsum tractive forces as well as wheel bearing forces anyway a large Bela is exposed to high quality materials fes needs. Furthermore, the surface processing ver drive can be selected so that for the assembled Axis assembly no disadvantageous "setting" in the axial direction tung occurs.
Weitere erfindungsgemäße Gestaltungsmerkmale werden an ei nem Auführungsbeispiel in der Figur dargestellt und im fol genden näher erläutert.Further design features according to the invention are on ei NEM performance example shown in the figure and in fol explained in more detail.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine räumliche Explosionsdarstellung einer mehr teiligen Achsbaugruppe. Fig. 1 is a spatial exploded view of a multi-part axle assembly.
Die in Fig. 1 dargestellte mehrteilige Achsbaugruppe, für eine lenkbare Kraftfahrzeugachse umfaßt im wesentlichen ei nen Achsschenkel 1, einen Integralträger 2, ein Abdeckblech 3, ein Radlager 4, eine Bremsscheibe 5 sowie eine Radbremse 6. Diese Einzelbauteile sind üblicherweise mittels Verbin dungselementen lösbar zusammengefügt und bilden eine eigen ständig handhabbare, vormontierte Einheit, ein sogenanntes "Corner-Modul" 8. Der Aufbau des Corner-Modules 8 aus meh reren Einzelteilen gestattet die zielgerichtete Auslegung dieser Einzelteile, insbesondere auch hinsichtlich ihrer Werkstoffe. Bei funktionsgerechtem Werkstoffeinsatz für die einzelnen Komponenten des Corner-Modules 8 eröffnet sich somit ein möglicher Gewichtsvorteil. Weiterhin ergibt sich durch die Gestaltung des Corner-Modules aus Einzelkomponen ten ein Baukastenprinzip, das eine anforderungsgerechte Konstruktion der Einzelkomponenten wie auch des Gesamtmodu les zuläßt und damit Kostenvorteile bringt.The multi-part axle assembly shown in FIG. 1, for a steerable motor vehicle axle, essentially comprises a steering knuckle 1 , an integral support 2 , a cover plate 3 , a wheel bearing 4 , a brake disc 5 and a wheel brake 6 . These individual components are usually detachably joined together by connecting elements and form a self-contained, pre-assembled unit, a so-called "corner module" 8 . The construction of the corner module 8 from several individual parts allows the targeted design of these individual parts, in particular also with regard to their materials. With functional material use for the individual components of the corner module 8, this opens up a possible weight advantage. Furthermore, the design of the corner module from individual components results in a modular principle that allows the individual components and the overall module to be designed in accordance with requirements and thus brings cost advantages.
Im einzelnen besitzt der vorzugsweise aus Aluminium gefer tigte Achsschenkel 1 Anlenkstellen 9 zur Aufnahme bzw. Be festigung von Radaufhängungs- (z. B. Federbein), Lenkungs- (z. B. Kugelgelenk für die Spurstange, ggf. unteres Kugel gelenk) oder sonstigen Achs-/Corner-Komponenten. Am Achs schenkel 1 ist ein vorzugsweise aus Sphäroguß gefertigter Integralträger 2 insbesondere mittels mehrerer Verbindungs schrauben 10 lösbar befestigt. Dabei sind in den einteili gen Integralträger 2 ein Radlagergehäuse 7 sowie eine Bremsabstützung 11 integriert. Die Bremsabstützung 11 um faßt zwei die Bremsscheibe 5 axial überragende Trägerarme 12, die zur Anlage der als Schwimmsattel-Scheibenbremse 6 ausgebildeten Radbremse dienen und die bei Bremsungen auf tretenden Umfangskräfte aufnehmen sowie auf den Achsschen kel 1 übertragen. Das Radlagergehäuse 7 nimmt ein Radlager 4 auf, das andererseits ebenso wie die Bremsscheibe 5 mit der drehbaren Radachse drehfest verbunden ist. Zur Abschir mung speziell der Kugelgelenke, insbesondere gegen Wärme, Schmutz, Feuchtigkeit sowie andere Bauteile, ist noch ein Abdeckblech 3 vorgesehen, das am Integralträger 2 ver schraubt ist.Specifically, the knuckle, preferably made of aluminum, has 1 articulation points 9 for receiving or fastening wheel suspension (e.g. spring strut), steering (e.g. ball joint for the tie rod, possibly lower ball joint) or other Axis / corner components. On the axle leg 1 , a preferably made of nodular cast iron support 2, in particular by means of several connecting screws 10, is releasably attached. A wheel bearing housing 7 and a brake support 11 are integrated in the one-piece integral support 2 . The brake support 11 comprises two brake discs 5 axially projecting support arms 12 , which are used to support the wheel brake 6 designed as a floating caliper brake and absorb the circumferential forces occurring during braking and are transmitted to the axles 1 . The wheel bearing housing 7 accommodates a wheel bearing 4 , which on the other hand, like the brake disc 5, is connected to the rotatable wheel axle in a rotationally fixed manner. For shielding especially the ball joints, especially against heat, dirt, moisture and other components, a cover plate 3 is also provided, which is screwed to the integral support 2 ver.
Allgemein weisen der Achsschenkel 1 und der Integralträger 2 eine im wesentlichen senkrecht zur Radachse 13 angeordne te Schnittstelle auf, die durch je eine Anlagefläche 14, 15 des Achsschenkels 1 und des Integralträgers 2 gebildet wird. Über diese einander zugewandten Anlageflächen 14, 15 müssen das Bremsmoment die daraus resultierenden Bremsum fangskräfte im montierten Zustand des Corner-Modules 8 übertragen werden. Um diese Kräfte bzw. Momente übertragen zu können, sind die Anlageflächen 14, 15 formschlüssig mit einander verbunden. Dieser Formschluß wird vorzugsweise durch eine Oberflächenbearbeitung an zumindest einer der Anlageflächen 14, 15 umgesetzt. Dazu wird die Oberflächen feingestalt der Anlageflächen 14, 15 im Sinne einer Ober flächenaufrauhung zur Reibwerterhöhung verändert. Dadurch wird ein "microaxialer" Formschluß zwischen der Anlageflä che 14 des Achsschenkels 1 und der zugehörigen Anlagefläche 15 des Integralträgers 2 erzielt. Dies ermöglicht eine drehfeste Verbindung von Achsschenkel 1 und Integralträger 2 im montierten Zustand des Corner-Modules 8 bei relativ klein dimensionierter Vorspannkraft durch die Verbindungs schrauben 10. Somit können die Verbindungsschrauben 10 wie auch der Achsschenkel 1 und der Integralträger 2 hinsicht lich des Gewichtes gewünschtermaßen klein bzw. schlank aus gelegt werden. In general, the steering knuckle 1 and the integral support 2 have a substantially perpendicular to the wheel axis 13 angeordne te interface, which is formed by a contact surface 14 , 15 of the steering knuckle 1 and the integral support 2 . About these mutually facing contact surfaces 14 , 15 , the braking torque, the resulting Bremsum initial forces must be transmitted in the assembled state of the corner module 8 . In order to be able to transmit these forces or moments, the contact surfaces 14 , 15 are positively connected to one another. This positive locking is preferably implemented by surface treatment on at least one of the contact surfaces 14 , 15 . For this purpose, the surfaces of the contact surfaces 14 , 15 are changed in the sense of surface roughening to increase the coefficient of friction. As a result, a "microaxial" positive connection between the contact surface 14 of the steering knuckle 1 and the associated contact surface 15 of the integral support 2 is achieved. This enables a non-rotatable connection of the steering knuckle 1 and the integral support 2 in the assembled state of the corner module 8 with a relatively small pretensioning force by the connecting screws 10 . Thus, the connecting screws 10 as well as the steering knuckle 1 and the integral support 2 can be made small or slim with regard to the weight as desired.
Realisiert wird der microaxiale Formschluß zwischen den An lagenflächen 14, 15 beispielsweise durch Behandlung zumin dest einer der Anlageflächen 14, 15 mit einem Strahlmedium bzw. Strahlverfahren (z. B. Sandstrahlen etc.). Weiterhin kann auch eine gezielt ausgelegte Kerbverzahnung, die An ordnung von im wesentlichen radial verlaufenden Rillen (z. B. Rändelung) oder eine sonstige Änderung der Oberflächen feingestalt an wenigstens einer Anlagefläche 14, 15 zur ge wünschten Erhöhung des Reibwertes zwischen Achsschenkel 1 und Integralträger 2 führen. Analog dazu ist es denkbar, zwischen den Anlageflächen 14, 15 Zwischenlagen bzw. Zu satzstoffe in Pulverform vorzusehen, einen entsprechenden Formschluß zu erzeugen.The microaxial form fit between the contact surfaces 14 , 15 is realized, for example, by treatment of at least one of the contact surfaces 14 , 15 with a blasting medium or blasting method (e.g. sandblasting etc.). Furthermore, a specifically designed serration, the arrangement of essentially radially extending grooves (e.g. knurling) or another change in the surfaces can be finely designed on at least one contact surface 14 , 15 for the desired increase in the coefficient of friction between the knuckle 1 and the integral support 2 to lead. Analogously, it is conceivable to provide intermediate layers or to additives in powder form between the contact surfaces 14 , 15 , to produce a corresponding positive fit.
Dabei ist zu beachten, daß das Oberflächenbearbeitungsver fahren zur Reibwerterhöhung vorteilhaft an der Anlagefläche 14, 15 desjenigen Bauteiles, d. h. Achsschenkel 1 oder In tegralträger 2, ausgeführt wird, das die höhere Werkstoff härte aufweist. Dadurch kann die aufgerauhte Oberflächen feingestalt ausgehend von der Anlagefläche 14, 15 des här teren Bauteiles in die Anlagefläche 15, 14 des Bauteiles mit geringerer Härte eingedrückt werden. Vorzugsweise wird der Integralträger 2 in der Praxis aus einem härteren Werk stoff (z. B. Sphäroguß, Kugelgraphitguß) gefertigt als der Achsschenkel 1 (z. B. Aluminium), da der Integralträger 2 aufgrund der hohen Belastungen durch die Brems- und Radla gerkräfte ohnehin eines hochwertigen Materials bedarf. Fer ner ist das Oberflächenbearbeitungsverfahren derart zielge richtet zu wählen, daß im montierten Zustand des Corner- Modules 8 kein axiales "Setzen" auftritt.It should be noted that the surface machining process for increasing the coefficient of friction is advantageously carried out on the contact surface 14 , 15 of that component, ie, steering knuckle 1 or integral carrier 2 , which has the higher material hardness. As a result, the roughened surfaces can be pressed in with a lower hardness, starting from the contact surface 14 , 15 of the harder component, into the contact surface 15 , 14 of the component. Preferably, the integral support 2 is made in practice from a harder material (e.g. nodular cast iron, nodular cast iron) than the steering knuckle 1 (e.g. aluminum), since the integral support 2 due to the high loads caused by the braking and wheel bearing forces needs a high quality material anyway. Fer ner is the surface processing method so targeted to choose that no axial "setting" occurs in the assembled state of the corner module 8 .
Analog zum beschriebenen "microaxialen" Formschluß läßt sich selbstverständlich auch ein nicht dargestellter, grö ßer dimensionierter Formschluß zwischen den Anlageflächen 14, 15 umsetzen. Dies kann beispielsweise durch Ausbildung zumindest eines Vorsprunges an der einen Anlagefläche 14, 15 sowie durch Ausbildung einer komplementären Ausnehmung an der den zugehörigen, anderen Anlagefläche 15, 14 er reicht werden. Als weitere Variante ist eine formschlüssige Stiftverbindung denkbar, bei der der Formschluß durch Ver wendung zumindest eines senkrecht zu beiden Anlageflächen 14, 15 angeordneten Stiftes bzw. Bolzens realisiert wird, der sich sowohl in den Achsschenkel 1 als auch in den Inte gralträger erstreckt.Analog to the described "microaxial" form fit, it is of course also possible to implement a larger form fit (not shown) between the contact surfaces 14 , 15 . This can be achieved, for example, by forming at least one projection on one contact surface 14 , 15 and by forming a complementary recess on the associated other contact surface 15 , 14 . As a further variant, a positive pin connection is conceivable, in which the positive connection is realized by using at least one pin or bolt arranged perpendicular to both contact surfaces 14 , 15 , which extends both in the steering knuckle 1 and in the integral gralträger.
Claims (6)
- - einem Achsschenkel (1), der Anlenkstellen (9) zur Be festigung von Radaufhängungs-, Lenkungs- oder sonsti gen Achselementen aufweist,
- - einem ein Radlagergehäuse (7) und eine Bremsabstüt zung (11) umfassenden Integralträger (2), der die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte aufnimmt, und
- - je einer Anlagefläche (14, 15) am Achsschenkel (1) und am Integralträger (2), die einander zugewandt sind und über die Achsschenkel (1) und Integralträger (2) lösbar miteinander verbunden sind,
- - A steering knuckle ( 1 ) which has articulation points ( 9 ) for fastening wheel suspension, steering or other axle elements,
- - A wheel bearing housing ( 7 ) and a brake support ( 11 ) comprising an integral support ( 2 ) which absorbs the circumferential forces occurring during braking, and
- one contact surface ( 14 , 15 ) on the steering knuckle ( 1 ) and on the integral support ( 2 ), which face each other and are detachably connected to one another via the steering knuckle ( 1 ) and integral support ( 2 ),
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