DE69721523T2 - Getriebemotor, insbesondere zum antrieb von zubehörteilen in kraftfahrzeugen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Getriebemotor, insbesondere zum Antrieb von Zubehörteilen in Kraftfahrzeugen, enthaltend einen mit einer Ankerwelle versehenen Rotor, ein Getriebegehäuse, welches eine Schnecke im Eingriff mit einem Zahnrad beinhaltet, sowie Dichtungsmittel für das Gehäuse und ein drehbar angetriebenes Abtriebsglied, wobei die Dichtungsmittel eine ringförmige Wandung des Zahnrades und eine Dichtung zwischen dieser Wandung und der Gehäusewand umfassen, wobei diese Dichtung entweder mit dem Gehäuse fest verbunden und auf der ringförmigen Wandung gleitend angeordnet ist oder fest mit der ringförmigen Wandung verbunden und gleitend auf dem Gehäuse angeordnet ist, und wobei die Dichtigkeit zwischen mindestens einer Dichtungslippe der Dichtung und jeweils der ringförmigen Wandung oder der Gehäusewand realisiert wird.
- Die Getriebegehäuse der zum Stand der Technik gehörenden Getriebemotoren umfassen die folgenden Teile: Zahnrad, Nabe, Lippendichtung, Deckel und Trommel aus Kunststoff zur Aufwicklung eines Seils beispielsweise für einen Fensterheber oder ein Ritzel aus Sintereisen mit einer aufgespritzten Nabe aus Kunststoff.
- Dieser Aufbau enthält eine relativ hohe Anzahl von Einzelteilen, was relativ bedeutende Fertigungskosten ausmacht.
- Außerdem gibt es ein Axialspiel im Verlauf der in den Getriebemotor eingebauten Wellenachse. Dieses Spiel ergibt sich durch die Aufsummierung der Streuungen der Abmessungen der verschiedenen Bauteile bei der Montage (Welle, Anschlagstücke, Gehäuse, Verschluss, etc.). Die aneinander liegenden eingebauten verschiedenen Bauteile sind kürzer als der für sie vorgesehene Einbauort.
- Bis heute wird das Axialspiel von Hand mittels einer Schraube ausgeglichen, welche sich in einem Endbereich des Gehäuses gegenüber der Durchgangsbohrung der Ankerwelle befindet, und welche mittels eines Sicherungsklebstoffes festgesetzt wird, wobei der Klebstoff gleichzeitig eine Abdichtung gewährleistet. Dieses Einstellverfahren ist langwierig, folglich kostspielig und steigert die Herstellkosten des Getriebemotors.
- Die Patentschrift US-A-3 455 174 beschreibt einen Getriebemotor der Art, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definiert ist, aber dessen Zahnrad weist keinen Dämpfer zum Antrieb des Abtriebsgliedes auf.
- Die Patentschrift US-A-S 095 766 beschreibt einen Getriebemotor, in welchem das Zahnrad einen Dämpfer enthält, durch dessen Zwischenschaltung das Abtriebsglied angetrieben wird.
- Die Patentschrift US-A-5,169 245 beschreibt einen Getriebemotor, in welchem das Axialspiel durch eine Schraubenfeder ausgeglichen wird, welche auf das Wellenende der Ankerwelle einen Druck über ein dazwischen angeordnetes Teil ausübt, wobei dieses gegen einen Absatz des Gehäuses stößt, wenn die Feder durch eine bestimmte Kraft zusammengedrückt wird. In einer solchen Anordnung wird die Feder durch die Einwirkung der Axialkraft zusammengedrückt, und wenn die Drehrichtung des Getriebemotors wechselt, wird die in der Feder gespeicherte Energie plötzlich frei. Dadurch schlägt das gegenüberliegende Wellenende der Ankerwelle heftig gegen den Boden des Stators, wodurch ein sehr unangenehmes Geräusch entsteht.
- Schließlich ergibt sich ein weiteres Problem aus dem Einsetzen eines Rings zwischen die Welle des Getriebemotors und den Stator. Tatsächlich variiert die lichte Weite dieses Rings aufgrund von Unregelmäßigkeiten des Durchmessers seines Einbauortes am Boden des Stators: Somit weist das Radialspiel zwischen Welle und dem Ring Unregelmäßigkeiten auf, welche unangenehme Schwingungen der Welle erzeugen.
- Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Getriebemotor mit einfacherem Aufbau in Bezug auf die bekannten Getriebemotoren zu schaffen, und der folglich niedrigere Herstellkosten ermöglicht.
- Erfindungsgemäß ist der Getriebemotor dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad einen einstöckigen Dämpfer enthält, welcher an seinem Umfang mit Nuten so ausgebildet ist, dass diese einerseits radiale Nasen des Zahnrads und andererseits Antriebselemente eines Abtriebsgliedes aufnehmen.
- Gemäß einer Ausbildung der Erfindung sind die Ränder der Nuten mit Abschrägungen versehen.
- Eine Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass der Dämpfer auf wenigstens einer seiner Seiten mit Zentriermitteln versehen ist, die in einem begrenzten Hohlraum zwischen dem Rad und dem Abtriebsglied ein notwendiges Volumen für das Anschwellen des Dämpfers freihalten, wenn dieser zusammengedrückt wird.
- Die Abschrägungen des Dämpfers sind doppelt vorteilhaft: einerseits sichern sie einen Übergang bei der Verdrehung des Dämpfers in seiner Funktion als Kupplung, andererseits erleichtern sie die automatische Montage des Dämpfers auf die Nabe des Zahnrades.
- Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden im Laufe der Beschreibung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen erläutert, die mehrere Ausführungsformen beispielhaft darstellen.
-
1 ist eine Teil-Explosionsdarstellung, veranschaulicht maßstabsgerecht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebemotors und besonders die seines Getriebegehäuses. -
1A ist eine Teilschnittansicht 1A-1A gemäß der1 einer Abdichtung zwischen der Wand des Gehäuses und einem Bund des Zahnrads. -
2 ist ein Längsschnitt und Teilaufriss in vergrößertem Maßstab eines Wellenendes der Ankerwelle und der Gehäusewand, und zeigt die Mittel der erfindungsgemäßen automatischen Axialspielregelung. -
3 ist ein Längsschnitt und Teilaufriss in vergrößertem Maßstab eines Wellenendes der Ankerwelle und des Stators, und stellt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rings dar, der zwischen der Welle und dem Stator angeordnet ist. -
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ritzels, welches das Abtriebsglied des Getriebemotors bilden kann. -
5 ist eine teilgeschnittene Ansicht im Längsriss des Getriebemotors, der mit einer erfindungsgemäßen automatischen Axialspielausgleichseinrichtung in der Mittelachse der Welle ausgerüstet ist. -
6 ist in Bezug auf1 eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab einer Ausführungsform von Axialspielausgleichsmitteln zwischen dem Wellenende der Ankerwelle und der Gehäusewand, wobei die Anordnung den Ruhezustand vor einer Belastung zeigt. -
7 ist eine Querschnittansicht gemäß 7/7 der6 . -
8 ist eine Ansicht analog zu6 und zeigt die Anordnung einer automatischen Axialspielausgleichseinrichtung in ihrer Stellung ohne Belastung des Getriebemotors. -
9 ist eine Ansicht analog zu8 und zeigt die Anordnung in ihrer Stellung bei Betrieb des Getriebemotors. -
10 ist ein Diagramm, welches die Veränderung der Axialkraft, die durch das Getriebegehäuse auf die Wellenanordnung des Getriebemotors entsteht, als Funktion der Kompression zeigt, die auf den Dämpfer der automatischen Spielausgleichseinrichtung einwirkt. - Der in den
1 bis4 dargestellte Getriebemotor ist insbesondere zum Antrieb von Zubehörteilen in Kraftfahrzeugen vorgesehen, beispielsweise für elektrische Fensterheber. - Er umfasst einen Rotor (nicht dargestellt) mit einer Ankerwelle, von der ein Wellenende
1 in2 gezeigt ist, ein Getriebegehäuse2 , welches ein auf einer rechtwinklig zur Ankerwelle liegenden Achse4 aufgebrachtes Zahnrad3 enthält. Die Ankerwelle weist eine Schnecke (nicht dargestellt) auf, mit welcher das Zahnrad3 in Eingriff steht. Der Getriebemotor umfasst ebenfalls einen einstöckigen Dämpfer5 , der sich im Inneren des Zahnrades3 befindet, konzentrisch zu dessen Nabe6 montiert ist und mehrere radiale Nasen7 aufweist, welche in korrespondierenden radialen Nuten8 des Dämpfers5 aufgenommen sind, wobei der Dämpfer5 aus einem elastischen Material vorzugsweise einem Elastomer besteht. Die Ränder der Nuten8 sind mit Abschrägungen90 versehen. - Der Dämpfer
5 weist auf wenigstens einer seiner Seiten Zentriermittel in einem begrenzten Hohlraum zwischen dem Rad3 und dem Abtriebsglied11 auf. Diese Zentriermittel sind in dem beschriebenen Beispiel aus Warzen98 gebildet, welche von den Spritzgussresten des Dämpfers stammen und aus seinen Seiten Vorsprünge bilden. - Die Warzen
98 gewährleisten die oben genannte Zentrierung und halten ein Volumen frei, welches notwendig ist, um das Anschwellen des Dämpfers5 bei seiner Kompression zu ermöglichen. - Schließlich besitzt das Getriebegehäuse
2 eine ringförmige Abdichtung9 und eine Trommel11 , welche koaxial zum Dämpfer5 und dem Rad3 angeordnet ist. Diese Trommel ist zur Aufnahme eines Seils vorgesehen, insbesondere für einen Fensterheber in Seilausführung, und bildet das Abtriebsglied des Getriebemotors. Die Abdichtung9 wird durch ein Umspritzen beispielsweise einer metallischen Ronde40 (1A ) gebildet und unter Krafteinwirkung in das Getriebegehäuse2 eingesetzt. Die Abdichtung9 weist wenigstens eine Lippe9a zum Gleiten auf einer inneren ringförmigen Wandung12 des Zahnrads3 auf. Die ringförmige Wandung12 ist notwendig, da die Verbindung Rad3 – Nabe6 an der Außenseite diese letzten liegt und nicht zwischen die Achse4 und das Rad3 eingefügt ist. - In einer Variante kann die Abdichtung auf dem Bund befestigt sein und ihre Lippe auf der Wand des Getriebegehäuses
2 gleiten. - Die innere ringförmige Wandung
12 bildet in Längsrichtung zur Trommel11 hin einen leichten Vorsprung in Bezug auf die Verzahnung des Rads3 . Die Abdichtung9 ist zwischen der ringförmigen Wandung12 und der Wand13 des Getriebegehäuses2 angeordnet und sichert die Dichtigkeit des letzteren ohne Notwendigkeit eines Deckels. - Hierfür kann die Abdichtung
9 entweder mit der Wand13 des Getriebegehäuses2 fest verbunden sein, zum Beispiel durch elastische Anklipsmittel14 im Gehäuse, und auf der Peripherie der ringförmigen Wandung12 dichtend gleiten, oder mit der letzteren durch geeignete Mittel fest verbunden, beispielsweise eingepresst in den Raum zwischen der ringförmigen Wandung12 und der Basis des Zahnrads3 , wobei dann ein gleitendes Dichten auf der Wand13 des Gehäuses2 erfolgt. - Die Trommel
11 weist Mittel auf, um die Drehbewegung des Dämpfers5 zu übernehmen. In der dargestellten Ausführungsform bestehen diese Mittel aus Fingern10 der Trommel11 , welche in den korrespondierenden radialen Nuten8 zum Eingriff kommen. Die Anzahl der Nuten8 kann zum Beispiel sechs betragen, wobei drei von ihnen die Finger10 und drei die Nasen7 aufnehmen. Aufgrund dieser Anordnung kann das zwischengeschaltete Übertragungsmittel aus Kunststoff der bisherigen Getriebemotoren eingespart werden, der Dämpfer5 treibt die Trommel11 direkt an. - In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Getriebemotor ein Abtriebsglied
15 auf, welches aus einem einstöckig mit einer Nabe17 (4 ) ausgebildeten Ritzel16 besteht und sich innerhalb der ringförmigen Wandung12 des Zahnrads3 befindet. Das Abtriebsglied15 ist vorzugsweise aus einem Sintereisenmaterial hergestellt. Die Nabe17 ist mit Fingern30 versehen, welche in den korrespondierenden Nuten8 zum Eingriff kommen und die Übertragung der Drehbewegung des Dämpfers5 auf das Abtriebsglied15 ermöglichen. - Der Getriebemotor ist auch mit Mitteln einer automatischen Axialspielregelung. zwischen dem Wellenende
1 der Ankerwelle und der Wand18 des Gehäuses2 (2 ) versehen. Im Ausführungsbeispiel umfassen die Regelungsmittel einen Anschlagdämpfer19 aus einem elastischen Werkstoff wie Kautschuk, der das an dieser Stelle durch die Wand18 gebildete Volumen ausfüllt, und aus einer im Anschlagdämpfer19 versenkten metallischen Scheibe21 . - Genauer gesagt ist die Scheibe
21 auf der der Welle1 zugewandten Seite des Anschlagdämpfers19 angeordnet, derart, dass die Oberfläche der Scheibe21 mit der Querseite des Anschlagdämpfers19 fluchtet. - Das Wellenende der Welle
1 ist mit einer Kapsel22 aus Kunststoff versehen und gegen die Scheibe21 gelagert. Die Anordnung besteht aus der Ankerwelle1 , ihrer Abschlusskapsel22 , der Scheibe21 und dem Anschlagdämpfer19 und ist mit einer leichten Vorspannung in die Wand18 eingebaut, um das Axialspiel der Welle1 automatisch zu kompensieren. - Gemäß einer ergänzenden Besonderheit des Getriebemotors ist das dem Anschlagdämpfer
19 gegenüberliegende Wellenende23 der Ankerwelle mit einem Lagerring24 versehen, welcher zwei radial abgestufte Teilbereiche25 ,26 besitzt. - Der erste Teilbereich
25 hat einen Außendurchmesser, der dem der inneren Wand des Stators20 entspricht, auf welcher der Teilbereich sich abstützt, während sein Innendurchmesser d1 größer ist als der Durchmesser d der Welle23 . Der zweite Teilbereich26 besitzt einen Innendurchmesser, der dem Durchmesser d der Welle23 entspricht und auf dem der Teilbereich aufliegt, und einen Außendurchmesser d2, der kleiner ist als der der inneren Wand des Stators20 . - Auf diese Weise ist ein ringförmiger Zwischenraum
27 zwischen dem Wellenende23 der Ankerwelle und dem Teilbereich25 und ein weiterer ringförmiger Zwischenraum28 zwischen dem Teilbereich26 und dem Stator20 fest eingegrenzt. - Dieser Lagerring
24 verbessert deutlich die Beherrschung des Spiels der Welle23 , denn da sein Durchmesser des Teilbereichs26 auf der Welle23 liegt, kann dieser variieren, weil dieser Teilbereich26 durch den Zwischenraum28 von der inneren Wand des Stator20 getrennt ist. Die Unregelmäßigkeiten dieser letzteren übertragen sich somit allein auf den Teilbereich25 , auf welchen die aufgenommenen Spannungen durch den Teilbereich26 übertragen werden. Somit werden die Schwingungen der Welle23 bedeutend reduziert. - Der in
5 dargestellte Getriebemotor100 ist besonders zum Antrieb von Zubehörteilen wie elektrische Fensterheber in Kraftfahrzeugen vorgesehen. - Er umfasst eingebaut im Inneren eines Gehäuses
200 einen Stator300 und wird auf bekannte Weise über elektrische Anschlüsse400 versorgt. Weiterhin umfasst er einen Rotor500 auf einer Ankerwelle600 , deren Wellenenden in Lagern700 ,800 aufgenommen sind. Diese Ankerwelle besitzt eine Schnecke900 im Eingriff mit einem Zahnrad110 und kann ein Abtriebsglied120 antreiben, welches selbst das zugehörige Zubehörteil des Getriebemotors antreibt, zum Beispiel ein Fensterheber oder ein Schiebedach. - Das Wellenende
600a der Ankerwelle600 durchdringt das Lager700 , welches nahe an der Schnecke900 liegt, und wirkt mit einer Anordnung120 zum automatischen Axialspielausgleich zwischen dem Wellenende600a und der Wand130 des Getriebegehäuses140 zusammen, um die Axialkräfte F auszugleichen, die durch die Ankerwelle600 während des Betriebes des Getriebemotors entstehen. - In der dargestellten Ausführungsform beinhalten diese Regelmittel einen Dämpfer
150 aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise ein Elastomer, eingebaut mit einem Radialspiel (6 ) in ein Endstück170 am äußeren Ende der Wand130 des Gehäuses140 , und eine stane Anlaufplatte180 , die sich zwischen dem Wellenende600a der Welle600 und dem Dämpfer150 befindet. Die Anlaufplatte180 ist vorzugsweise aus Metall und tablettenförmig, zum Beispiel zylindrisch; und stützt sich gegen die Endseite des Dämpfers150 ab, welcher beispielsweise aus einem zylinderförmingen elastischen Werkstoff besteht. Die Anlaufplatte180 liegt mit ihrer anderen Seite an einer Abschlusskapsel190 an, welche auf dem Wellenende600a der Ankerwelle600 aufgebracht ist. Die starre Anlaufplatte180 ist im Gehäuse140 axial verschiebbar innerhalb einer festgelegten Strecke d angeordnet, welche dem Axialspiel der Wellenanordnung zwischen der Ruheposition ohne Belastung (6 ) und der Position unter Belastung bei Betrieb des Getriebemotors (9 ) entspricht. Die Strecke d ist durch ein Anschlagmittel begrenzt, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine umlaufende Schulter210 gegenüber dem Dämpfer150 in der inneren Wand des Gehäuses140 gebildet wird. - Die starre Anlaufplatte
180 ist mit Mitteln versehen, die eine Drehung derselben um die Achse der Ankerwelle600 verhindern. In der in7 dargestellten Ausführungsform sind diese Mittel durch zwei Nasen220 ausgebildet, die radial vom Rand der Anlaufplatte180 hervorstehen und diametral gegenüberliegen, und die in korrespondierende Ausnehmungen230 eingreifen, welche in der inneren Wand130 des Gehäuses140 eingebracht sind. Diese Ausnehmungen bestehen aus Nuten230 , die sich in Längsrichtung bis zur Querfläche der umlaufenden Schulter210 erstrecken, um eine Kulissenführung der Nasen220 in den Nuten230 zu ermöglichen, wenn die Anlaufplatte180 die Strecke d durchläuft. - Die Funktion der oben beschriebenen Anordnung zum automatischen Ausgleich des Axialspiels wird im folgenden erläutert.
- Vor dem Zusammenbau der Wellenanordnung befindet sich die Anlaufplatte
180 im Spielabstand d von der Schulter210 entfernt (6 ). Nach dem Zusammenbau des Getriebemotors und ohne Belastung in der Ruheposition liegt die Wellenanordnung600 unter einer Vorspannung mit einer Kraft F1 als Funktion des Maßes d1 (8 ), wobei d1 kleiner als d ist. In dieser Stellung erfährt der Dämpfer150 eine Vorspannungskraft, die zum Beispiel zwischen 0 und 100 N liegt. Hierbei ist das restliche Spiel oder Maß d1 das Ergebnis der Aneinanderreihung der axialen Abmessungen der wesentlichen Teile des Getriebemotors (Welle600 , Anschläge, Gehäuse140 , Verschluss, usw.). - Das Maß oder Spiel d1 sowie das Spiel d sind im Schaubild der
10 aufgezeigt, welche zeigt, dass die Axialkraft F, die durch die Ankerwelle600 auf die Anlaufplatte180 und auf den Dämpfer150 einwirkt, linear von F1 nach F2 verläuft, das heißt, bis dass die Anlaufplatte an der Schulter210 anschlägt. Die in diesem Augenblick vom Dämpfer aufgenommene Maximalkraft F2 beträgt zum Beispiel 100 N. - Wenn im Betriebszustand des Getriebemotors die Axialkraft F in der Wellenanordnung den vorbestimmten Wert F2 übersteigt, kommt die Anlaufplatte
180 somit an der Schulter210 zum Anschlag und begrenzt die Kompressionskraft auf den Dämpfer150 auf den vorgenannten Wert. - Diese Begrenzung verhindert ein Kriechen des elastischen Werkstoffs des Dämpfers
150 , und folglich seine Beschädigung durch höhere Axialkräfte, die den Wert von F2 übersteigen, der erreicht ist, wenn die Anlaufplatte180 an der Schulter210 anschlägt. Die durch die Welle600 erzeugten Axialkräfte erhöhen sich gewaltig (Schaubild der10 ) und werden dann direkt in die Schulter210 und somit in die Wand130 des Gehäuses140 abgeleitet. - Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt und kann mehrere Varianten umfassen. So kann zum Beispiel jedes Mittel verwendet werden, welches die Verdrehung der starren Anlaufplatte
180 verhindert, eine einzelne Nase oder Anschlag220 können gegebenenfalls zur Anwendung kommen. - Die erfindungsgemäße Anordnung zum automatischen Ausgleich des Axialspiels der Wellenanordnung ist eine einfache Ausführung und folglich wenig kostspielig, weist gleichzeitig eine große Lebensdauer auf, da die einwirkenden Kompressionskräfte auf den Dämpfer
150 begrenzt werden und somit Beschädigung wie oben dargestellt verhindert wird. - In einer Variante kann die Abdichtung
9 mehr als eine Lippe aufweisen, beispielsweise zwei.
Claims (4)
- Getriebemotor, insbesondere zum Antrieb von Zubehörteilen in Kraftfahrzeugen, enthaltend einen mit einer Ankerwelle (
1 ;23 ) versehenen Rotor, ein Getriebegehäuse (2 ), welches eine Schnecke im Eingriff mit einem Zahnrad (3 ) beinhaltet, sowie Dichtungsmittel für das Gehäuse und ein drehbar angetriebenes Abtriebsglied (11 ;15 ), wobei die Dichtungsmittel eine ringförmige Wandung (12 ) des Zahnrades (3 ) und eine Dichtung (9 ) zwischen dieser Wandung (12 ) und der Gehäusewand (13 ) umfassen, wobei diese Dichtung entweder mit dem Gehäuse fest verbunden und auf der ringförmigen Wandung gleitend angeordnet ist oder fest mit der ringförmigen Wandung verbunden und gleitend auf dem Gehäuse angeordnet ist, und wobei die Dichtigkeit zwischen mindestens einer Dichtungslippe (9a ) der Dichtung (9 ) und jeweils der ringförmigen Wandung oder der Gehäusewand realisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (3 ) einen einstöckigen Dämpfer (5 ) enthält, welcher an seinem Umfang mit Nuten (8 ) so ausgebildet ist, dass diese einerseits radiale Nasen (7 ) des Zahnrads (3 ) und andererseits Antriebselemente (10 ;30 ) des Abtriebsgliedes (11 ;15 ) aufnehmen. - Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Nuten mit Abschrägungen (
90 ) versehen sind. - Getriebemotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (
5 ) auf wenigstens einer seiner Seiten mit Zentriermitteln versehen ist, die in einem begrenzten Hohlraum zwischen dem Rad (3 ) und dem Abtriebsglied (11 ;15 ) ein notwendiges Volumen für das Anschwellen des Dämpfers freihalten, wenn dieser zusammengedrückt wird. - Getriebemotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zentriermittel aus Warzen (
98 ) gebildet sind, welche von den Spritzgussresten des Dämpfers (5 ) stammen und wenigstens auf einer der Seitenflächen des Dämpfers Vorsprünge bilden.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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