DE2919537A1

DE2919537A1 - Reibkoerper fuer eine scheibenbremse

Info

Publication number: DE2919537A1
Application number: DE19792919537
Authority: DE
Inventors: Anthony C Evans; Kurt H Rinker
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1979-05-15
Publication date: 1980-02-21
Also published as: GB2031534A; MX149777A; JPS6246736B2; JPS5544179A; BR7904535A; GB2031534B; US4220223A; DE2919537C2; FR2432652B1; IT7930751V0; CA1098844A; IT1207222B; IT7924798A0; FR2432652A1

Description

KA-1o63 A

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Die Erfindung betrifft Reibkörper bzw. Bremsschuhe für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse/ bei der der Sattel an Bolzen geführt ist und die auf die Bremsschuhe einwirkenden Bremskräfte unmittelbar auf den Bremsträger übertragen werden.

Bei derartigen Scheibenbremsen tritt häufig eine ungleichmäßige Abnutzung an dem Bremsbelag des unmittelbar vom Betätigungskolben beaufschlagten Bremsschuhes auf. Dieser ungleichmäßige Verschleiß hat im wesentlichen zwei HauptUrsachen, nämlich Ungleichmäßigkeiten bzw. Inhomogenitäten des Reibbelages und die auf einer verhältnismäßig· kleinen Fläche erfolgende Druckeinwirkung zwischen dem Kolben und dem Bremsschuh im Vergleich zur Gesamtgröße des Reibbelages.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, den Reibkörper so auszubilden, daß ein gleichmäßiger Verschleiß erhalten wird, bzw. bei einem ungleichmäßig auftretenden Verschleiß die Kraftverteilung so zu ändern, daß eine Vergleichmäßigung eintritt.

Dabei wird von einem Reibkörper ausgegangen, der aus einer Bremsbelagträgerplatte und einem Bremsbelag besteht. Die Bremsbelagträgerplatte ist in axialer Richtung verschiebbar angeordnet und überträgt das Bremsmoment unmittelbar auf den Bremsträger. Außerdem ist der Reibbelag an seiner führenden'und nacheilenden Kante mit einer doppelten Abschrägung versehen, welche die relative Lage des Kolbenmittelpunktes und des Mittelbereichs der Reibbelagfläche

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beeinflußt. Wandert der Reibeingriffsmittelpunkt des Reibbelags aus dem Druckmittelpunkt des Kolbens aus, so stellt sich selbsttätig eine derartige Lastverteilung auf dem Reibbelag ein, daß die ungleichmäßige Reibbelagabnutzung korrigiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig· 1 eine perspektivische Ansicht einer Teilbe

lagscheibenbremse ;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1

dargestellten Bremse von der Innenseite;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Innenseite;

Fig. 4 ■ eine Seitenansicht der Außenseite;

Fig. 5 eine Draufsicht;

Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der hauptsächli

chen Bremsteile?

Fig. 7 einen Achsenschnitt längs der Linie 7-7 in

Fig- 1ϊ

Fig. 7A eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 7

gekennzeichneten Kolbendichtung;

Fig. 7B eine Darstellung der Abhängigkeit zwischen

der Kolbenrückstellkraft und dem Kolbenrückhub;

Fig. 8 ein Querschnitt durch die Lagerung des

Bremssatteis in vergrößertem Maßstab längs der Linie 8-8 in Fig. 5;

Fig. 9 eine Explosionsansicht der Lagerung;

Fig. to die Ansicht einer geräuschdämpfenden Federklam

mer in einem Schnitt längs der Linie Ig-Io der Fig. 5?

Fig. 11 die Federklammer in einem Schnitt längs der

Linie 11-11 der Fig, 5?

Fig. 12 eine Seitenansicht der Federklammerj·

Fig» 13 eine Stirnansicht der Federklammer;

-A-

Fig» 14 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch

die Kolbendichtungsmanschette?

Fig= 15 einen Schnitt längs der Linie 15-15 in Fig.

3?

Fig. 16 eine Seitenansicht des innenseitigen Brems

schuhes ;

Fig* 17 eine Unteransicht des in Fig. 16 dargestell

ten Bremsschuhes;

Fig. 18 eine Stirnansicht des in Fig. 16 dargestell

ten Bremsschuhes;

Fig„ 19 einen Schnitt längs der Linie 19-19 in Fig.

16;

Fig. 2o eine Seitenansicht des außenseitigen Brems

schuhes ;

Fig. 21 eine ünteransicht des in Fig. 2o dargestell

ten Bremsschuhes;

Fig. 22 einen Schnitt längs der Linie 22-22 von

Fig. 2o„

Die in dem Fig= 1-7 dargestellte Teilbelagscheibenbremse besteht ..us eines ü-försjigen Bremssattel· lo, der auf Bolzen 15 verschiebbar gelagert ist, die an der Breinstragerplatte 11 befestigt sind, die ihrerseits sit festen Fahrzeugteilen verbunden Ist, Der Bremssattel 1o hat einer* außenseitigen Scher.:-:^! 13 ma einen innenseitigen Schenkel 12, cLLz. l,_»^r den Sceg 14 iaiteArir^sr 'verbunden sind. Der innen-"eitlere ---'--■■■. .- *, 1'"" ■.-?«- ·~ -·1 .- ; ;■■·■ " -■■_'<_ ·;τ· c-h^

BAD ORIGINAL

mit einem in einem Zylinder 17 verschiebbaren Kolben 16 und einen Bremsbelagträger 18 mit einem innenseitigen Bremsbelag 2o auf. Der außenseitige Bremsbelagträger 22 mit seinem Bremsbelag 21 stützt sich dagegen an dem außenseitigen Schenkel 13 ab. Wird der Betätigungseinrichtung über den Einlaß 23 Druckmittel zugeführt, so gelangt der Bremsbelag 2o in Reibeingriff mit der Innenseite der Bremsscheibe 24, worauf der Bremssattel 1o auf den Bolzen 15L und 15R verschoben wird und damit den Bremsbelag 21 über den Bremsbelagträger 22 in Reibeingriff mit der Außenseite der Bremsscheibe 24 bringt.

Der Bremsträger 11 weist zwei sich axial und auswärts erstreckende Arme 26L,26R auf, welche den Umfang der Bremsscheibe übergreifen und die sowohl den innenseitigen Bremsbelagträger 18 als auch den außenseitigen Bremsbelagträger 22 an Vorsprüngen 3oL,3oR abstützen, welche in Nuten 32L,32R des innenseitigen Bremsbelagträgers und die Nuten 33L,33R des außenseitigen Bremsbelagträgers greifen. Somit werden alle Bremskräfte unmittelbar vom Bremsträger 11 aufgenommen, während der Bremssattel 1o in erster Linie zum Obertragen der- Bremsbetätigungskräfte dienjfc, ohne daß auf ihn ein Bremsmoment einwirkt.

Der Bremssattel 16 ist auf den Bolzen 15L,15R verschiebbar gelagert, die vorzugsweise mit dem Bremsträger 11 verschraubt sind. Die Bolzen T5I/, 15R sind jeweils in einer in Fig. 9 dargestellten Buchse aufgenommen, die sich durch entsprechende Bohrungen des innenseitigen Schenkels T2 im Bremssattel erstrecken.

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ORIGINAL INSPECTED

Dies ist im einzelnen in den Fig. 8,9 dargestellt. Die Buchse -Joist aus einem elastomeren Werkstoff wie Gummi hergestellt und umfaßt zwei Bereiche. Der in Fig. 8 dargestellte Bereich A zwischen dem außenseitigen Flansch 45 und dem innenseitigen Flansch 46 durchgreift die Bohrung 34 im Schenkel 12. Die Flansche 45,46 halten die Buchse 4o in der Bohrung 34 fest und verhindern so eine axiale Verschiebung der Buchse= Innerhalb des Bereiches A der Buchse 4o liegt eine Hülse 5o, die aus einem reibungsarmen Werkstoff (Teflon) oder einem anderen entsprechenden Kunststoff hergestellt ist. Die Hülse 5o dient als reibungsarmes Lager innerhalb der Buchse 4o und ist axial zwischen dem sich radial erstrekkenden Abschnitt 49 des Flansches 45 und einer ringförmigen Ausnehmung 43 gehalten= Die innere zylindrische Fläche des Bereiches A der Buchse 4o kann mit ringförmigen Ausnehmungen 42 versehen sein, um ein radiales Verdrängen von Werkstoff beim Einsetzen des Bolzens 5o in die Hülse 5o zu gestatten. Die Hülse 5o ist vorzugsweise mit einem Längsschlitz 51 versehen, um das Einsetzen in die Buchse 4o zu erleichtern. Der Bereich B der Buchse 4o, der sich innenseitig vom Schenkel 12 erstreckt, ist mit mehreren, vorzugsweise drei ringförmigen Rippen 41 versehen> die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen=

Für den Zusammenbau der Bremse wird der Bolzen 15 in die Buchse 4o von der Innenseite her eingesteckt, also zuerst durch den Bereich Β* dann durch die Hülse 5o, und wird mit der Bremsträgerplatte 11 verschraubt oder in anderer Weise befestigt. Die ringförmige Ausnehmung 43 läßt dabei ein radiales Ausweichen der Hülse 5o in

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die Ausnehmung 43 zu und gestattet somit den Durchgang der Bolzen vor der Kante durch die Hülse 5o ohne daß die Hülse von dem Bolzen in der Buchse weggeschoben wird und damit ihren. Sitz innerhalb des Bereichs A verläßt. Nach dem Einstecken des Bolzens 5o in die Buchse 4o gelangen die Rippen 41 im Bereich B in Gleitberührung mit dem Bolzen 15 und werden wie in Fig» 8 gezeigt leicht Komprimiert und deformiert«

Nach dem Zusammenbau kann nun der Bremssattel bei einer Bremsbetätigung axial auf den Bolzen 15 gleiten. Die Lippe 44 des Flansches 45 dient als Dichtung und verhindert den Eintritt von Schmutz oder anderen Verunreinigungen in die Buchse. Die ringförmigen Rippen 48, die an dem Bolzen 15 dichtungsartig anliegen, bilden ringförmige Schmutzkammern 47,48, und vermeiden den Eintritt von Schmutz und Verunreinigungen von der Innenseite in die Buchse. Somit wird der Bereich zwischen dem Bolzen 15 und der,Hülse 5o im wesentlichen schmutzfrei gehalten.

Der von den Bolzen 15L,15R .auf der Innenseite der Trägerplatte 11 getragene Bremssattel 1o besitzt keine andere hauptsächliche Abstützung mehr. Der äußere Schenkel 13 erstreckt sich zwischen den Abstützkanten.3oL,3oR und ist an diesen mittels der senkrechten Anschläge 35,36 abgestützt. Der Bremssattel 1o ist durch das Zusammenwirken der Anschläge 35,36 mit den Abstützkanten 3oL,3oR der Trägerplatte hauptsächlich an einer Bewegung in Umfangsrichtung gehindert, die möglicherweise von Bremsschuhreibkräften herrührt, die auf den Bremssattel 1o einwirken. An einer möglichen radialen

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oder vertikalen Bewegung ist der Bremssattel durch das Zusammenwirken der waagrechten Anschlagflache 37 und dem Vorsprung 3oR der Trägerplatte gehindert»

Auf diese Weise ist der Bremssattel 1o abgestützt und kann sich axial frei auf den Bolzen 15L,15R bewegen, die sich durch den innenseitigen Schenkel 12 erstrecken. Durch die an dem außenseitigen Schenkel angeordneten Abstützflächen ist dagegen eine Bewegung vertikal und in ümfangsrichtung vermieden. Alle bei einer Bremsbetätigung auf den Bremssattel 1o einwirkenden Kräfte sind unmittelbar an der Trägerplatte 11 abgestützt und werden nicht über die Bolzen 15L_?15R abgeleitet.

Der Querschnitt nach Fig. 15 längs der Linie 15-15 in Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Rückseite des hydraulischen Zylinders im innenseitigen Schenkel 12. Die Zylinderrückwand 52 ist am Druckmitteleinlaß 2 3 mit einem Vorsprung versehen, so daß eine Ausnehmung 53 auf der Zylinderrückwand 17 untergebracht werden kann. Der Einlaß 54 kann unmittelbar in die Ausnehmung 53 führen, ohne daß die. Zylinderrückwand 52 auf der Innenseite bearbeitet werden muß.

Die Fig. 16-19 zeigen die vorzugsweise Ausführung des inneren Bremsschuhes 19. Der Bremsbelag 2o ist mittels bekannter Befestigungstechniken mit der Bremsbelagträgerplatte 18 verbunden oder auf dieser einstückig aufgeformt. Die Bremsbelagträgerplatte 18 besitzt mehrere Ausnehmungen bzw. öffnungen, wie die mit einem

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doppelten Absatz versehene Bohrung 27 in Fig. 19» Beim Anformen des Bremsbelages 2o auf die Bremsbelagträgerplatte 18 wird Belagwerkstoff in und durch die öffnungen gedrückt und dient nach dem Aushärten zum Aufnehmen von Scherkräften zwischen dem Bremsbelag 2o und der Trägerplatte 18 bei der Bremsbetätigung.

Der Bremsbelag 2o ist mit einer·doppelten vorderen und hinteren Abschrägung 28,29 versehen. Solange der Bremsbelag neu ist bzw, sich gleichmäßig abnützt, fällt sein Mittelpunkt mit dem von der Geometrie des Kolbens bestimmten Druckpunkt P zusammen« Dadurch wird die Bremsscheibe durch den Bremsbelag 2o gleichmäßig belastet. Nützt sich jedoch der vordere Abschnitt des Bremsbelags 2o ungleichmäßig oder schneller ab als der in Drehrichtung hinten liegende Abschnitt, so vergrößert sich infolge der Abschrägung 2ο die Reibfläche und wird so der Symmetrie-mittelpunkt der Reibfläche abhängig vom Verschleißmuster nach C oder C" verschoben» Der Druckmittelpunkt P, der durch die axiale Verlängerung des Kolbenmittelpunktes festgelegt ist, bleibt erhalten, wodurch sich am vorderen Abschnitt des Bremsbelags ein vergrößerter Flächendruck und am hinteren Abschnitt des Bremsbelages 2o eine Verringerung der Flächenbelastung einstellt. Auf diese Weise korrigiert der Bremsbelag das Verschleißmuster und rückt den Symmetriepunkt zurück in den Druckmittelpunkt P, so daß sich die Belagabnutzung und Belastung vergleichmäßigen.Da die Abschrägung doppelt ist, wird die ungleichmäßige Abnutzung des Bremsbelages 2o sowohl in ümfangsrichtung als auch in radialer Richtung korrigiert.

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In den Figo 2o-22 ist die vorzugsweise Ausführung des außenseitigen Bremsschuhes 25 dargestellt» Ähnlich wie beim innenseitigen Bremsschuh 19 wird der Reibbelag 21 auf der Bremsbelagträgerplatte 22 aufgegossen und fließt wieder in Bohrungen mit Absätzen, um Scherkräfte zwischen dem Belag 21 und der Trägerplatte 22 aufzunehmen. Obwohl der Reibbelag 21 ebenfalls mit zweifach abgeschrägten vorderen und hinteren Kanten - in Drehrichtung der Bremsscheibe gesehen - versehen sein kann, wird dies an sich für nicht erforderlich gehalten, weil die Belagträgerplatte 22 durch den außenseitigen Schenkel 13 gleichmäßig beaufschlagt wird.

In einer anderen Ausführungsform, bei der die Belagträgerplatten 18, 22 wieder verwendet werden sollen, können die Bohrungen 27 zum Befestigen von aufgenieteten Bremsbelägen dienen. Dann wird der Bremsbelag auf die Rückseite der Trägerplatte aufgelegt und die Bohrung 27 nimmt den Niet auf.

Der außenseitige Bremsschuh 25 ist vorzugsweise so gestaltet, daß seine unabsichtliche Anordnung auf der Innenseite der Bremsscheibe 24 verhindert ist* Deshalb ist die Breite W des Bremsbelags 21 so groß, daß der Bremsbelag 21 an den Armen 26L,26R des Bremsträgers anstößt und damit der Bremsschuh 25 nicht innenseitig eingesetzt werden kann. Als weitere Maßnahme gegen ein versehentliches Einbauen des außenseitigen Bremsschuhes auf der Innenseite der Bremsschuhe im Fall daß der Belag 21 abgenutzt ist, wird die Belagträgerplattenbreite so gewählt, daß sie an den Stegen 38L, 38R (Fig. 6) der Bremsträgerplatte anstößt, wodurch ein Ausrichten der Nuten 33L,33R auf die Abstützkanten 3oL und 3oR vermieden ist.

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In den Fig. 12 und 13 ist eine Federklammer 6o dargestellt, die ein Klappern der Bremsschuhe verhindern soll und die vorzugsweise aus Federstahldraht hergestellt ist. Die Federklammer besteht aus zwei geraden Abschnitten 61,62 (s. auch Fig. 5) zu beiden Seiten einer Öse 63. Der innenseitige Abschnitt 61 endet in anem Haken 64, der zum Anfassen beim Einsetzen oder Ausbauen der Federklammer 6o dient. Die Klammer 6o ist in den Fig. 15 und 11 so dargestellt, daß der innere Abschnitt 61 und der äußere Abschnitt 62 axial in Längsrichtung der Abstützkante 3oR und in Nuten 31,37 der innen- und außenseitigen Belagträgerplatten 18,22 liegen (Fig„ 16,2o). Der hakenförmige Vorsprung 63 greift unter die Bodenfläche des Bremssattelsteges 14 und vermittelt so eine Torsionskraft in den Abschnitten 61,62, welche die Belagträgerplatten 18,22 in Reibeingriff mit den Abstützkanten 3oL,3oR hält, wodurch ein Klappern der Belagträgerplatten an den Abstützkanten 3oL,3oR vermieden ist =

Um weitere Haltekräfte auf die Belagträgerplatten 18,22 aufzubringen, werden vorzugsweise die Federabschnitte 61 ,62 vorbelastet, wie dies in Fig. 13 gestrichelt dargestellt ist. Andererseits können die Federbeine 61,62 auch in der in Fig. 12 gestrichelt dargestellten Weise vorgespannt oder auch in beiden Richtungen vorgespannt werden. Das Vorspannen in der in Fig. 13 dargestellten Weise hat sich jedoch als ausreichend erwiesen.

In Fig. 14 ist im vergrößerten Maßstab ein Querschnitt durch die Kolbendichtungsmanschette 7o dargestellt. Die Manschette 7o ist

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einstückig aus einem elastomeren Werkstoff wie Gummi gegossen und weist eine Ringwulst 71 auf, die in einer Ringnut 38 des Kolbens 17 aufgenommen ist, sowie einen flexiblen Balgen 72 der in einem Ringflansch 73 endet«, in dem ein Stützring 74 eingegossen ist, der in einer Ringnut 75 fest aufgenommen ist,welche in den innenseitigen Schenkel 12 des Bremssattels um die Zylinderbohrung 17 eingearbeitet ist.

Durch das Einsitzen des Stützringes 74 in dem elastomeren Werkstoff erhält man einen Spannsitz der Manschette in der Nut 75, wodurch sich eine besonders gute Befestigung ergibt. Ferner sind Stützring 74 und Nut 75 gegen Feuchtigkeit und Verunreinigungen abgedichtet, die Korrosion verursachen und dann die Entfernung der Manschette erschweren, worauf die Nut vor dem Wiedereinsetzen der Manschette 7o nachgearbeitet werden muß.

Die Abdichtung des Kolbens 16 im Zylinder 17 erfolgt durch eine Ringdichtung 55, die in einer Ringnut -56 in der Wandung des Zylinders 17 einsitzt, wie in Fig„ 7A dargestellt ist= Der Boden der Nut 56 besitzt einen zum Zylinder 17 axial parallel liegenden Abschnitt 57 und einen unter dem Winkel χ geneigten Abschnitt 58. Vorzugsweise iöt der Winkel χ 15° und das Verhältnis des Abschnitts 57 zum Abschnitt 58 beträgt 3:1.

Den Nutgrund um etwa 7° zu neigen ist gebräuchlich, um die Dichtung unter Druck an den Kolben anzulegen, so daß einer nach innen gerichteten Bewegung des Kolbens beim Lösen der Bremse Widerstand

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entgegengesetzt wird. Man kann jedoch feststellen, daß oft eine zu große Widerstandskraft aufgebracht wird und dann die Bremsschuhe leicht schleifen. Indem man das Verhältnis des Bodenabschnitts 57 zum Abschnitt 58 ändert, kann man unterschiedliche Kolbenwiderstandskräfte erhalten und diese an eine bestimmte Bremse anpassen, ohne daß man speziell ausgesuchte elastomere Dichtungen benötigt. Ferner kann man zusätzlich den Winkel χ ändern. Die Dichtung 55 kann entweder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen oder kann entsprechend der Gestalt des Nutgrundes geformt sein.

In Fig. 7B sind die Dichtungsdruckkräfte (senkrechter Ast) gegen den Kolbenhub (waagrechter Ast) aufgetragen» Die obere als "Standard" bezeichnete Kurve stellt die Kraftverteilung für einen Nutgrund dar, der in üblicher Weise gleichmäßig unter 7° geneigt ist. Der untere Kurvenzug zeigt dagegen die Kraftverteilung bei einem in Fig. 7A dargestellten Nutgrund mit einem Verhältnis der Abschnitte 57 -zu 58 von 3:1 und mit einem Winkel χ von 15°.

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Claims

Reibkörper für eine Scheibenbremse P atentansprüche

1.) Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Bremsbelagträgerplatte und einem auf diesen befestigten Bremsbelag, dessen Außenfläche eine in Drehrichtung der Bremsscheibe gesehene führende und nacheilende Kante aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die führende und nacheilende Kante des Bremsbelages (2o) der Bremsbelagträgerplatte (18) mindestens eines Bremsschuhes der Scheibenbremse eine Flächenkontur derart aufweist, daß dießchrägflache (28,29) gegenüber der Bremsscheibenoberflache sowohl in ümfangsrichtung als auch in radialer Richtung derart divergiert, daß mit abnehmender Stärke des Reibbelages die Reibfläche des Bremsbelages vergrößert wird.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, bei der der von .der Betätigungseinrichtung ausgeübte Druckmittelpunkt mit dem Reibmittelpunkt des Bremsbelags zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungleichmäßiger Abnutzung des Bremsbelages und asymmetrischem

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Anwachsen der Reibfläche der Reibbelagmittelpunkt in den Bereich der ungleichmäßigen Abnutzung verlagert wird und der Flächendruck im Bereich der ungleichmäßigen Abnutzung verringert wird.

3. Bremsbetätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die voreilende und nacheilende Kante des Bremsbelages in zwei Richtungen abgeschrägt ist.

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