DE4334534A1 - Radial bearing - Google Patents

Radial bearing

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DE4334534A1 DE19934334534 DE4334534A DE4334534A1 DE 4334534 A1 DE4334534 A1 DE 4334534A1 DE 19934334534 DE19934334534 DE 19934334534 DE 4334534 A DE4334534 A DE 4334534A DE 4334534 A1 DE4334534 A1 DE 4334534A1
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Gerald Dipl Ing Buer
Leo Muentnich
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Muentnich Leo 91086 Aurachtal De Buer Gerald
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Abstract

The invention relates to a radial bearing comprising an outer ring (1), an inner ring (4), between which rolling elements (2) roll on associated tracks, the rolling elements (2) and the bearing ring (1, 4) being in positive or frictional engagement with one another, thus avoiding slip between the rolling elements (2) and the bearing rings (1, 4). The bearing is distinguished by the fact that the outer ring (1) of the bearing has at least one groove (5), in which an elastic clamping element (8) which acts in the direction of the centre of the bearing, surrounds the rolling elements (2) at their running surface, revolves with them and presses them in the direction of the track of the inner ring (4). This ensures that the rolling elements (2) in the unloaded zone are driven with the aid of the clamping element (8) by means of the rolling elements (2) in the load zone. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Radiallager, bestehend aus einem Außenring, einem Innenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei Wälzkörper und Lagerring form- oder reibschlüssig miteinander im Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen den Wälz­ körpern und Lagerringen vermieden wird.The invention relates to a radial bearing consisting of an outer ring, an inner ring, between which rolling elements on associated raceways unroll, rolling element and bearing ring being positive or frictional are in engagement with each other, so that a slip between the rolling bodies and bearing rings is avoided.

Es ist ein altbekanntes Problem in der Wälzlagertechnik, daß in der entlasteten Zone der Reibungsschluß zwischen Innenring, Wälzkörpern und Außenring verloren geht. In dieser Zone vermindern die Wälzkörper ihre Drehzahl. Bei Eintritt in die belastete Zone müssen sie dann schlagartig wieder beschleunigt werden, damit der normale Abwälzvor­ gang ablaufen kann. Dadurch bedingt kommt es insbesondere bei einem bestimmten Last- und Drehzahlverhältnis zu einem Verschleiß der Wälz­ körper in der Last- bzw. Beschleunigungszone.It is a well known problem in rolling bearing technology that in the Relieved zone of frictional engagement between the inner ring and rolling elements and the outer ring is lost. The rolling elements decrease in this zone their speed. They then have to enter the contaminated zone suddenly be accelerated again so that the normal can run out. Because of this, it occurs especially in one certain load and speed ratio to wear of the rolling body in the load or acceleration zone.

Diesen Schlupf zwischen Wälzkörpern und Lagerringen versucht man nach der DE-OS 19 47 726 dadurch zu verhindern, daß am Lagerinnenring eines Zylinderrollenlagers ein oder mehrere Ringe kraft- oder formschlüssig angeordnet sind, die im Vergleich zum eigentlichen Lagerinnenring einen größeren Außendurchmesser aufweisen. Dabei liegt der zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring abrollende und von einem Käfig achsparallel gehaltene Wälzkörper mit seiner Wälzfläche in der Nähe der Stirnflächen auf den Ringen in der Weise auf, daß er radial ver­ spannt und im Bereich des Lagers infolge dauernder Berührung dieser Abrollflächen der Antrieb des Wälzkörpers gewährleistet ist. Auf diese Weise wird eine künstliche Lastzone geschaffen, die den dauernden Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den zugehörigen Abrollflächen sicherstellt.You try this slip between rolling elements and bearing rings the DE-OS 19 47 726 to prevent that on the bearing inner ring Cylindrical roller bearing one or more rings non-positively or positively are arranged in comparison to the actual bearing inner ring have a larger outer diameter. The is between Bearing inner ring and outer bearing ring rolling and from a cage Rolling elements held axially parallel with its rolling surface nearby of the end faces on the rings in such a way that it ver ver tense and in the area of the camp due to continuous contact with it Rolling surfaces of the drive of the rolling element is guaranteed. To this In this way, an artificial load zone is created that the permanent Contact between the rolling elements and the associated rolling surfaces ensures.

Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß auf diese Weise das insbesondere bei hochbeanspruchten Lagern erforderliche Radialspiel eingeschränkt wird. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die mit dem Lagerinnenring verbundenen Ringe durch das ständige Über­ rollen durch die Wälzkörper verschleißen und in relativ kurzer Zeit ermüden.The disadvantage of this technical solution is that Way that is necessary especially in high-stress bearings  Radial play is restricted. Another disadvantage is that the rings connected to the bearing inner ring by the constant over roll through the rolling elements and wear out in a relatively short time fatigue.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Schlupf zwischen Wälzkörpern und Lagerringen ohne eine künstliche Lastzone zu vermeiden.It is therefore an object of the invention to prevent the slip between rolling elements and bearing rings without avoiding an artificial load zone.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Lageraußen­ ring zumindest eine Nut aufweist, in der ein elastisches, in Richtung Lagermittelpunkt wirkendes Spannelement angeordnet ist, das die Wälz­ körper über ihre Lauffläche umfaßt, mit diesen umläuft und in Richtung Laufbahn des Innenringes preßt.According to the invention the object is achieved in that the bearing outer Ring has at least one groove in which an elastic, in the direction Bearing center acting clamping element is arranged, the rolling body covered over their tread, rotates with them and towards The raceway of the inner ring presses.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die in der unbelasteten Zone be­ findlichen Wälzkörper mit Hilfe des Spannelementes über die in der Lastzone befindlichen Wälzkörper angetrieben werden, auch wenn bei höheren Drehzahlen Fliehkräfte auf die Wälzkörper wirken. Der Antrieb der Wälzkörper in der unbelasteten Zone erfolgt dabei einerseits durch Druckkräfte, da mit Hilfe des Spannelementes die Wälzkörper in radia­ ler Richtung vorgespannt werden und andererseits durch die Zugkräfte des Spannelementes in Umfangsrichtung.In this way it is achieved that be in the unloaded zone sensitive rolling elements with the help of the clamping element in the Rolling elements located in the load zone are driven, even if at higher speeds centrifugal forces act on the rolling elements. The drive the rolling elements in the unloaded zone are carried out on the one hand Compressive forces, because with the help of the clamping element the rolling elements in radia biased in the direction and on the other hand by the tensile forces of the clamping element in the circumferential direction.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß unabhängig von den geome­ trischen Verhältnissen der Lagerringe lediglich der innere Hüllkreis­ durchmesser der Wälzkörper in elastischer Form eingeschränkt bzw. eingeengt wird. Das Radialspiel, das insbesondere bei schnellaufenden Lagern ein unbedingtes Erfordernis ist, bleibt unverändert erhalten.The advantage of this solution is that regardless of the geome only the inner envelope circle Restricted diameter of the rolling elements or is concentrated. The radial game, especially with fast-moving Storage is an imperative, remains unchanged.

Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß der Käfig auch bei einem käfiggeführten Lager in der lastfreien Zone keine Transportfunktion für die Wälzkörper, sondern nur noch deren Führungsfunktion übernimmt. Die Erfindung zeichnet sich weiter durch konstruktive Einfachheit und keinen erhöhten Platzbedarf aus, da das mit den Wälzkörpern umlaufende Spannelement innerhalb des Außenringes untergebracht ist. Weiterhin wird in Folge des schlupffreien Betriebes bei hohen Drehzahlen ein Verschleiß der Abrollflächen der beteiligten Lagerelemente auf ein Minimum beschränkt, so daß mit einer höheren Lebensdauer gerechnet werden kann.Another advantage is that the cage even with one cage-guided bearings in the load-free zone no transport function for the rolling elements, but only takes on their management function. The invention is further characterized by structural simplicity and no increased space requirement, since the rotating with the rolling elements Clamping element is housed within the outer ring. Farther is due to the slip-free operation at high speeds Wear of the rolling surfaces of the bearing elements involved on  Minimum is limited, so that a longer service life is expected can be.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, daß das Spannelement ein elastischer Ring aus einem gummiartigen Werkstoff, ein federnder Stahlring oder ein Textilriemen ist.In a development of the invention according to claim 2 it is provided that the Clamping element an elastic ring made of a rubber-like material, is a resilient steel ring or a textile belt.

Nach dem unabhängigen Anspruch 3 ist es auch möglich, die Wälzkörper auf ihrer Umfangsfläche zumindest eine Nut aufweisen, in die ein geschlossener, über die Wälzkörper laufender und mit diesen umlaufen­ der Riemen eingreift.According to independent claim 3, it is also possible to use the rolling elements have at least one groove on its peripheral surface into which a closed, running over the rolling elements and rotating with them the strap engages.

Auch bei dieser Variante werden die in der unbelasteten Zone befindli­ chen Wälzkörper mit Hilfe des Riemens über die in der Lastzone befind­ lichen Wälzkörper angetrieben. Der Riemen übt in Richtung Lagermittel­ punkt gleichfalls einen Druck aus, so daß die Wälzkörper in radialer Richtung vorgespannt werden. Darüber hinaus werden ebenfalls in Um­ fangsrichtung Kräfte auf die Wälzkörper durch den Riemen ausgeübt.In this variant, too, those are located in the unloaded zone Chen rolling elements with the help of the belt located in the load zone Liche rolling elements driven. The belt moves towards the bearing means point also a pressure, so that the rolling elements in radial Direction are biased. In addition, also in Um direction of force exerted on the rolling elements by the belt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 4 soll der die Wälzkörper umfassende Riemen ein Zahnriemen oder ein Keilriemen sein. Beide Varianten stehen gleichberechtigt nebeneinander und übertragen die Kräfte durch Formschluß bzw. Reibungsschluß. Der Keilriemen bietet den Vorteil, daß der Nutgrund keine zahnradartige Kontur aufweisen muß und somit mechanisch einfacher hergestellt werden kann.According to a further feature of the invention according to claim 4, the Belts comprising rolling elements can be a toothed belt or a V-belt. Both variants stand side by side and transfer equally the forces by positive locking or friction locking. The V-belt offers the advantage that the groove base does not have to have a gear-like contour and can thus be manufactured mechanically easier.

Auch ist es nach dem weiteren unabhängigen Anspruch 5 möglich, daß der Lagerinnenring zumindest eine Nut aufweist, in der ein radial nach außen wirkendes elastisches Spannelement angeordnet ist, das mit den Wälzkörpern umläuft und diese in Richtung Laufbahn des Außenringes preßt.It is also possible according to the further independent claim 5 that the Bearing inner ring has at least one groove in which a radially after externally acting elastic clamping element is arranged with the Rolling bodies rotates and this in the direction of the raceway of the outer ring presses.

Die Wirkungsweise ist die gleiche wie unter Anspruch 1 beschrieben, jedoch wirkt die Kraft des Spannelementes in entgegengesetzter Rich­ tung, d. h. radial nach außen.The mode of operation is the same as described under claim 1, however, the force of the tensioning element acts in the opposite direction tung, d. H. radially outwards.

Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist es ohne Bedeu­ tung, ob das Radiallager mit einem Innenring ausgestattet ist oder ob die Wälzkörper direkt auf der Umfangsfläche einer Welle abrollen. Im letzteren Fall ist dann nicht der Innenring, sondern die Welle mit einer Nut versehen. Auch ist es von untergeordneter Bedeutung, ob das Lager vollrollig, von einem Käfig oder anderen Elementen geführt ist.It is of no consequence for the mode of operation of the solution according to the invention  whether the radial bearing is equipped with an inner ring or whether Roll the rolling elements directly on the circumferential surface of a shaft. in the the latter case is not the inner ring, but the shaft a groove. It is also of secondary importance whether that Bearing full complement, guided by a cage or other elements.

Die Erfindung wird an nachstehenden drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated in the following three exemplary embodiments explained. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit Antrieb der Wälzkörper durch einen Zahnriemen, Fig. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical roller bearing with drive of the rolling elements by a toothed belt,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Zylinderrollenlager ent­ sprechend Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section through a cylindrical roller bearing accordingly Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Wälzkörper mit Keilrie­ menantrieb Fig. 3 shows a longitudinal section through a roller body with Keilrie menantrieb

Fig. 4 und 5 einen Längsschnitt durch ein Wälzlager mit einem Spannelement im Außenring und FIGS. 4 and 5 a longitudinal section through a roller bearing with a tensioning element in the outer ring and

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein vollrolliges Wälzlager mit einem auf eine Welle angeordneten Spannelement. Fig. 6 shows a longitudinal section through a full complement roller bearing with a clamping element arranged on a shaft.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Zylinderrollenlager bekannter Bauart nach dem unabhängigen Anspruch 3 abgebildet, das aus einem Außenring 1, den zylindrischen Wälzkörpern 2, einem Käfig 3 und einem Innenring 4 besteht. Die Wälzkörper 2 werden durch den Käfig 3 achsparallel geführt und weisen in der Mitte ihrer Umfangsfläche eine kreisringför­ mige Nut 5 auf. Der Nutgrund der Wälzkörper 2 ist mit sich einander abwechselnden Erhöhungen und Vertiefungen in Form eines Zahnradprofi­ les versehen, in die ein Zahnriemen 6 eingreift.In Figs. 1 and 2, a cylindrical roller bearing of known design according to independent claim 3 is shown, which consists of an outer ring 1, the cylindrical rollers 2, a cage 3 and an inner ring 4. The rolling elements 2 are guided axially parallel through the cage 3 and have a circular ring-shaped groove 5 in the middle of their peripheral surface. The groove base of the rolling elements 2 is provided with alternating elevations and depressions in the form of a Zahnradprofi les, in which a toothed belt 6 engages.

Wird eine im Innenring 4 gelagerte Welle 7 bei angenommener unterer Lastzone in Rotation versetzt, so werden die im Käfig 3 geführten Wälzkörper 2 durch den Zahnriemen 6 in radialer Richtung zur Lager­ mitte vorgespannt. Darüber hinaus werden die Wälzkörper 2 in Umfangs­ richtung zusätzlich durch den Zahnriemen 6 angetrieben.If a shaft 7 mounted in the inner ring 4 is set into rotation when the lower load zone is assumed, the rolling elements 2 guided in the cage 3 are preloaded in the radial direction towards the bearing by the toothed belt 6 . In addition, the rolling elements 2 are additionally driven in the circumferential direction by the toothed belt 6 .

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Nut 5 eine derartige räumliche Ausdehnung aufweist, daß der sich mit dem Lager mitdrehende Zahnriemen 6 vollständig in ihr Platz findet, das heißt im Gegensatz zu dem bisherigen Stand der Technik nicht zwischen die Wälzflächen des Außen­ ringes 1 und der Wälzkörper 2 gelangt und somit einem geringen Ver­ schleiß unterworfen ist.From Fig. 2 it can be seen that the groove 5 has such a spatial extent that the toothed belt 6 rotating with the bearing finds its place completely, that is, in contrast to the prior art, not between the rolling surfaces of the outer ring 1st and the rolling element 2 arrives and is therefore subject to low wear and tear.

Der in Fig. 3 dargestellte Wälzkörper 2 weist eine trapezförmige Nut 5 auf, in die ein Keilriemen 6 eingreift.The rolling element 2 shown in FIG. 3 has a trapezoidal groove 5 , in which a V-belt 6 engages.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Ausführungsvorschlag der Erfindung nach Anspruch 1. FIGS. 4 and 5 show an embodiment proposed by the invention of claim 1.

Die in Fig. 4 in einem Käfig 3 geführten Zylinderrollen 2 wälzen direkt auf der Umfangsfläche der Welle 7 ab. Die kreisringförmige Nut 5 ist in der Mitte des äußeren Lagerringes 1 angebracht und wird durch das Spannelement 8 ausgefüllt. Die Nut 5 ist wiederum so ausgelegt, daß sich das mit dem Lager mitdrehende Spannelement 8 frei in dieser bewegen kann. Wie bereits ausgeführt, werden auch in diesem Fall die Wälzkörper in der unbelasteten Zone durch die Wälzkörper in der bela­ steten Zone über das Spannelement angetrieben.The cylindrical rollers 2 guided in a cage 3 in FIG. 4 roll directly on the circumferential surface of the shaft 7 . The annular groove 5 is made in the middle of the outer bearing ring 1 and is filled in by the clamping element 8 . The groove 5 is in turn designed so that the clamping element 8 rotating with the bearing can move freely therein. As already stated, the rolling elements in the unloaded zone are also driven in this case by the rolling elements in the loaded zone via the tensioning element.

Gegenüber Fig. 4 weist die Lageranordnung nach Fig. 5 in den beiden Außenzonen des Lageraußenringes 1 je eine Aussparung 10 auf, in denen zwei Spannelemente 8 angeordnet sind. Um ein axiales Abgleiten der Spannelemente 8 von den Wälzkörpern 2 zu verhindern, ist in den Aus­ sparungen 10 je ein Winkelring 9 eingepreßt.Compared to FIG. 4, the bearing arrangement according to FIG. 5 has a recess 10 in each of the two outer zones of the outer bearing ring 1 , in which two clamping elements 8 are arranged. In order to prevent axial sliding of the clamping elements 8 from the rolling elements 2 , an angular ring 9 is pressed into the savings 10 each.

Das in Fig. 6 dargestellte vollrollige Wälzlager zeichnet sich nach dem unabhängigen Anspruch 5 dadurch aus, daß die Nut 5 auf der Um­ fangsfläche der Welle 7 angeordnet ist. Die Größenverhältnisse von Nut 5 und Spannelement 8 sind dabei wiederum so abgestimmt, daß das Spann­ element 8 in dieser frei drehbar ist und die Wälzkörper an ihrer inneren Umfangsfläche in radialer Richtung nach außen gegen die Lauf­ bahn des äußeren Laufringes 1 preßt.The full complement roller bearing shown in Fig. 6 is characterized according to the independent claim 5, characterized in that the groove 5 is arranged on the circumferential surface of the shaft 7 . The size ratios of groove 5 and the tensioning element 8 are in turn adjusted so that the clamping element 8 is free to rotate in this, and the rolling elements on its inner peripheral surface in the radial direction outwards against the raceway of the outer race ring 1 presses.

BezugszeichenlisteReference list

1 äußerer Lagerring
2 Wälzkörper
3 Käfig
4 innerer Lagerring
5 Nut
6 Riemen
7 Welle
8 Spannelement
9 Winkelring
10 Aussparung 1 outer bearing ring
2 rolling elements
3 cage
4 inner bearing ring
5 groove
6 straps
7 wave
8 clamping element
9 angle ring
10 recess

Claims (5)

1. Radiallager, bestehend aus einem Außenring (1), einem Innenring (4), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (2) abrol­ len, wobei Wälzkörper (2) und Lagerringe (1, 4) form- oder reibschlüs­ sig miteinander in Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen den Wälzkörpern (2) und den Lagerringen (1, 4) vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (1) zumindest eine Nut (5) aufweist, in der ein elastisches, in Richtung Lagermittelpunkt wirkendes Spannelement (8) angeordnet ist, das die Wälzkörper (2) über ihre Lauffläche umfaßt, mit diesen umläuft und in Richtung Lauf­ bahn des Innenringes (4) preßt.1. Radial bearing, consisting of an outer ring ( 1 ), an inner ring ( 4 ), between which rolling elements ( 2 ) roll on the associated raceways, the rolling elements ( 2 ) and bearing rings ( 1 , 4 ) having a positive or frictional engagement stand so that a slip between the rolling elements ( 2 ) and the bearing rings ( 1 , 4 ) is avoided, characterized in that the bearing outer ring ( 1 ) has at least one groove ( 5 ) in which an elastic tensioning element acting in the direction of the bearing center ( 8 ) is arranged, which includes the rolling elements ( 2 ) over their tread, rotates with them and presses in the direction of the raceway of the inner ring ( 4 ). 2. Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann­ element (8) ein elastischer Ring aus einem gummiartigen Werkstoff, ein federnder Stahlring oder ein Textilriemen ist.2. Radial bearing according to claim 1, characterized in that the clamping element ( 8 ) is an elastic ring made of a rubber-like material, a resilient steel ring or a textile belt. 3. Radiallager, bestehend aus einem Außenring (1), einem Innenring (4), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (2) abrol­ len, wobei Wälzkörper (2) und Lagerring (1, 4) form- oder reibschlüs­ sig miteinander im Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen den Wälzkörpern (2) und den Lagerringen (1, 4) vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (2) auf ihrer Umfangsfläche zu­ mindest eine Nut (5) aufweisen, in die ein geschlossener, über die Wälzkörper laufender und mit diesen umlaufender Riemen (6) eingreift.3. Radial bearing, consisting of an outer ring ( 1 ), an inner ring ( 4 ), between which rolling elements ( 2 ) roll, on which raceways ( 2 ) and bearing ring ( 1 , 4 ) form or frictionally engaged with each other stand so that a slip between the rolling elements ( 2 ) and the bearing rings ( 1 , 4 ) is avoided, characterized in that the rolling elements ( 2 ) have at least one groove ( 5 ) on their peripheral surface, into which a closed, over the rolling elements engaging and rotating with these belts ( 6 ). 4. Radiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (6) ein Zahnriemen oder ein Keilriemen ist. 4. Radial bearing according to claim 3, characterized in that the belt ( 6 ) is a toothed belt or a V-belt. 5. Radiallager, bestehend aus einem Außenring (1), einem Innenring (4), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (2) abrol­ len, wobei Wälzkörper (2) und Lagerring (1, 4) form- oder reibschlüs­ sig miteinander im Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen Wälz­ körpern und den Lagerringen (1, 4) vermieden wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerinnenring (4) zumindest eine Nut (5) aufweist, in der ein elastisches, radial nach außen wirkendes Spannelement (8) angeordnet ist, das mit den Wälzkörpern (2) umläuft und diese in Richtung Laufbahn des Außenringes (1) preßt.5. Radial bearing, consisting of an outer ring ( 1 ), an inner ring ( 4 ), between which rolling elements ( 2 ) abrol len, on which the rolling elements ( 2 ) and bearing ring ( 1 , 4 ) positively or frictionally engaged with each other stand so that slippage between rolling bodies and the bearing rings ( 1 , 4 ) is avoided, characterized in that the bearing inner ring ( 4 ) has at least one groove ( 5 ) in which an elastic, radially outwardly acting clamping element ( 8 ) is arranged, which rotates with the rolling elements ( 2 ) and presses them in the direction of the raceway of the outer ring ( 1 ).
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