EP1929166A1 - Dispositif de couplage par double cone de friction pour boite de vitesses - Google Patents

Dispositif de couplage par double cone de friction pour boite de vitesses

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Publication number
EP1929166A1
EP1929166A1 EP06808240A EP06808240A EP1929166A1 EP 1929166 A1 EP1929166 A1 EP 1929166A1 EP 06808240 A EP06808240 A EP 06808240A EP 06808240 A EP06808240 A EP 06808240A EP 1929166 A1 EP1929166 A1 EP 1929166A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hub
coupling device
pinion
ring
rings
Prior art date
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Ceased
Application number
EP06808240A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Raoul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP1929166A1 publication Critical patent/EP1929166A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025—Synchro rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch

Definitions

  • the present invention relates to synchronizers for mechanical or robotic gearbox.
  • a coupling device between a gearbox shaft and an idler gear carried by it having a hub fixed on the shaft, and coupling means adapted to equalize by f rottement the speeds of the gearbox. the shaft and the pinion and to transform the rotational movement received from the hub in axial thrust on the pinion, so as to transmit themselves by fiction the torque between the hub and the pinion.
  • Publication FR 2821652 discloses a particular type of synchronizer, said to have "self-assisted" friction cones, where the player does not have jaw teeth, but coupling rings transform the rotational movement received from the clutch. hub, in axial thrust against a pinion, so as to transmit themselves the engine torque between the hub and the pinion, exerting on it a constant pressure. All the same, this concept with three cone cones has both torque and dissipation capabilities, which are superabundant in certain applications. In addition, the stacking of the cones and the attachment of the lower ring on the hub, have a large radial size which requires to provide a major gap between the primary and secondary shafts.
  • the invention proposes that the coupling means comprise only three rings, including an upper ring secured to the hub, a single intermediate ring secured to the pinion, and a lower ring secured to the hub. It allows to to achieve a casting device by double cone of fiction for gearbox.
  • the coupling means also comprises resting means comprising a spring which acts on the upper ring, pushes the latter towards the hub, and away from the other rings.
  • the upper ring is provided in its inner peripheral portion of teeth with assistance ramps cooperating with notches inclined sides of the hub to transform the hub torque in axial thrust on the other rings.
  • FIG. 1 is a partial view of a gearbox equipped with the proposed device in the rest position
  • FIGS. 2A and 2B are a view and a section of the upper ring
  • FIG. 3 is a hacked view of a crazy gear assembled on the flange.
  • FIG 1 there is shown in a casing 1 of the gearbox, closed by a lid 2, the primary shaft 3 and secondary 4 of the box.
  • the primary shaft 3 carries two idle gears 7, and the secondary shaft 4 carries a stationary pinion 5.
  • a coupling device 6 between the primary shaft 3 and the two idle gears 7, makes it possible to secure one or the other other of these gables with their tree.
  • This device consisting of two symmetrical conical couplers, is shown in the rest position.
  • I l comprises a hub 8, fixed on the shaft 3, and coupling means between the hub 8 and the pinions 7.
  • these means comprise only an upper ring 9 integral with the hub, a single ring intermediate 11 secured to the pinion 7, and a lower ring 12 secured to of the hub 8.
  • the intermediate ring 11 is integral with a flange 13 connected to the pinion 7.
  • the coupling means also comprise a return spring 14 in the rest position, such as a corrugated washer disposed between two flat washers 16 retained by a circlip 17.
  • a return spring 14 in the rest position, such as a corrugated washer disposed between two flat washers 16 retained by a circlip 17.
  • the coupling means are adapted to smoothly equalize the speeds of the shaft 3, and of a pinion 7, and to transfer the rotational movement received from the hub 8 in axial thrust on a pinion 7, so as to transmit the torque themselves by fiction.
  • the upper ring 9 has teeth 9a (not visible in FIG. 1), which are provided with assistance ramps 9r, cooperating with notched slots of the hub, thanks to which it is capable of transforming the torque of the hub in axial thrust on the other rings.
  • This ring also has tabs 9b visible in Figure 1, which are axially offset from other teeth to the cone, and serve as a support plane of the device at rest.
  • the diagram also describes the lubrication system of the coupling device, from the central bore of the shaft 3.
  • the shaft 3 includes a lubricating cannula, or oil distribution pipe 18, pierced with feed holes 19, which coincide with radial ducts 21 of the shaft.
  • the latter communicate with radial bores 22 of the pinion 7, which open through grooves 23, cut in the material of the pinion 7 under the mask 13.
  • the grooves 23 are partly covered by notches 24 of the strip 13, so that the oil from the shaft 3 can lubricate all the synchronizing rings 9, 11, 12.
  • the coupling device is put into service by the axial displacement of the rings 9, 11, 12, and by bringing the conical surfaces facing each other into contact with a ball bearing type sliding device 26. , whose axial displacement is obtained by the axial movement of a fork 26aqui encircles the bearing 26.
  • the upper ring 9, detailed in Figures 2A and 2B, is secured to the hub 8, via the teeth 9a to f lancs inclined 9r in form dihedron.
  • the f lancs or assistance ramps 9r which cooperate with inclined notches of the hub to transform the torque transmitted between the hub 8 and the upper ring 9, in axial thrust on the latter.
  • the upper ring, 9 preferably made from a metal sheet, has a constant thickness.
  • the teeth 9a, made by stamping, are distributed in the inner periphery.
  • FIGS. 2A and 2B there are also the tabs 9b of the upper ring, already visible in FIG. 1.
  • tabs are at least three in number, or grouped into three groups of
  • the ring 9 may for example have three identical sectors of teeth 9a, and three equidistant sectors each comprising at least one tab 9b, or a group of tabs.
  • the tabs 9b are offset axially towards the outside of the device relative to the plane of the ring, and are always bearing against the spring 14. They define a bearing face, which constantly receives the thrust of the spring, even in the rest position of the device.
  • the tabs 9b initially push the spring 14 towards the outside, before the ramps 9r interrupt the transformation of the received torque.
  • the hub in axial thrust on the other rings. Thanks to the presence of the tabs 9b, the assistance ramps 9r do not have to push themselves the spring 16, so that they can be made by simply stamping in the plate of the ring.
  • the conical inner cone surface of the ring 9 is susceptible to a fictitious coating.
  • the second ring 11, said intermediate has an outer conical surface which cooperates with the conical inner cone surface of the upper ring 9, and an inner conical ace surface which cooperates with the outer conical surface cone of the lower ring 12
  • the intermediate ring 11 is secured to the cone 13 support foil 13, by a series of lateral teeth 11a parallel to its axis of symmetry, which are engaged in the notches 13a of the laser.
  • the ring 11 is also made from a constant thickness sheet metal and one or both of the conical surfaces are capable of receiving a friction coating.
  • the third ring 12 is integral with the hub 8. It can also be made from a fo r sheet of constant thickness and its outer conical surface can also receive a coating of fiction.
  • the lower ring 12 also has a friction surface on the flange 13, provided with a friction coating 12a, preferably of the same kind as that which is deposited on the conical surfaces.
  • the wire 13 connecting the pinion is composed of a f lanc flat perpendicular to its axis of rotation. In its outer periphery, notches 13a are cut in equidistant manner, receiving the lateral teeth 11a of the intermediate gear. Its cylindrical central portion 13b allows the disc to be assembled on the outside of the pinion shaft 7b.
  • the link with the pinion is produced by folded areas 13c cooperating with notches 7a t ai Born in the fft 7b of the pinion 7.
  • connection between the lamp 13 and the pinion 7 may be by welding zones, but this mode of attachment is not imperative, and other types of connection between the laser and the pinion may be envisaged, such as than a spline connection.
  • the conical contacts between the different rings are independent and can be different.
  • the contact cone angle of the upper ring and the intermediate ring is chosen so as to optimize the transformation of the transmitted torque into axial thrust.
  • the rings and the flange may be composed of sheets of sheet of constant thickness cut and stamped.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Dispositif de couplage entre un arbre (3) de boîte de vitesses et un pignon fou (7) porté par celui-ci comportant un moyeu (8) fixé sur l'arbre (3), des moyens de couplage propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre et du pignon et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de 10 manière à transmettre eux-mêmes par friction le couple entre le moyeu et le pignon , caractérisé en ce que ces moyens comprennent seulement trois anneaux, dont un anneau supérieur (9) solidaire du moyeu (8), un seul anneau intermédiaire (11) solidaire du pignon (7), et un anneau inférieur (12) solidaire du moyeu (8).

Description

Dl SPOSI Tl F DE COUPLAGE PAR DOUBLE CONE DE FRI CTI ON POUR BOI TE
DE VITESSES
La présente invention se rapporte aux synchroniseurs pour boîte de vitesses mécanique ou robotisée.
Plus précisément, elle concerne un dispositif de couplage entre un arbre de boîte de vitesses et un pignon fou porté par celui-ci comportant un moyeu f ixé sur l'arbre, et des moyens de couplage propres à égaliser par f rottement les vitesses de l'arbre et du pignon et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de manière à transmettre eux-mêmes par f riction le couple entre le moyeu et le pignon.
Par la publication FR 2821652, on connaît un synchroniseur de type particulier, dit à cônes de f rottement « auto-assistés », où le baladeur ne présente pas de dents de crabotage, mais où des anneaux de couplage transforment le mouvement de rotation reçu du moyeu, en poussée axiale contre un pignon, de façon à transmettre eux-mêmes le couple moteur entre le moyeu et le pignon, en exerçant sur celui-ci une pression constante. Tout ef ois, ce concept à tri pie cône a des capacités en couple et en dissipation, surabondantes dans certaines applications. De plus, l'empilage des cônes et l'accrochage de l'anneau inférieur sur le moyeu, ont un encombrement radial important qui oblige à prévoir un entre- axe important entre les arbres primaire et secondaire. Pour palier cet inconvénient, l'invention propose que les moyens de couplage comprennent seulement trois anneaux, dont un anneau supérieur solidaire du moyeu, un seul anneau intermédiaire solidaire du pignon, et un anneau inférieur solidaire du moyeu. Elle permet ainsi de réaliser un dispositif de coulage par double cône de f riction pour boîte de vitesses.
Le moyen de couplage comporte également des moyens de mise au repos comprenant un ressort qui agit sur l'anneau supérieur, re- pousse ce dernier vers le moyeu, et l'éloigné des autres anneaux.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'anneau supérieur est pourvu dans sa partie périphérique intérieure de dents avec des rampes d'assistance coopérant avec des encoches à flancs inclinés du moyeu pour transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaît ront à la lect ure de la description suivant e, de modes de réali- sation non limitatifs de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle d'une boîte de vitesses équipée du dispo- sitif proposé en position de repos,
- les figures 2 A et 2 B sont une vue et une coupe de l'anneau supérieur, et
- la figure 3 est une vue décote d'un pignon fou assemblé sur le flasque. Sur la figure 1, on a représenté dans un carter 1 de boîte de vitesses, fermé par un couvercle 2, les arbres primaire 3 et secondaire 4 de la boîte. L'arbre primaire 3 porte deux pignons fous 7, et l'arbre secondaire 4 porte un pignon fixe 5. Un dispositif de couplage 6 entre l'arbre primaire 3 et les deux pignons fous 7, permet de solidariser l'un ou l'autre de ces pignons avec leur arbre. Ce dispositif , composé de deux coupleurs coniques symétriques, est montré en position de repos. I l comporte un moyeu 8, f ixé sur l'arbre 3, et des moyens de couplage entre le moyeu 8 et les pignons 7. Conformément à l'invention, ces moyens comprennent seulement un anneau supérieur 9 solidaire du moyeu, un seul anneau intermédiaire 11 solidaire du pignon 7, et un anneau inférieur 12 solidaire du moyeu 8. L'anneau intermédiaire 11 est solidaire d'un flasque 13 lié au pignon 7.
Les moyens de couplage comprennent également un ressort 14 de rappel en position de repos, tel qu'une rondelle ondulée disposée entre deux rondelles planes 16 retenues par un circlips 17. Le ressort
14 agit sur l'anneau supérieur 9, en repoussant ce dernier vers le moyeu 8 à l'écart des autres anneaux, 11, et 12.
Conformément à la publication FR 2821652, les moyens de couplage sont propres à égaliser par f rottement les vitesses de l'arbre 3, et d'un pignon 7, et à transf ormer le mouvement de rotation reçu du moyeu 8 en poussée axiale sur un pignon 7, de manière à transmettre eux- mêmes le couple par f riction.
L'anneau supérieur 9 présente des dents 9a (non visibles sur la f igure 1), qui sont pourvues de rampes d'assistance 9r, coopérant avec des encoches à f lancs inclinés du moyeu, grâce auxquelles il est capable de transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. Cet anneau comporte aussi des pattes 9b visibles sur la figure 1, qui sont décalées axialement des autres dents vers le cône, et servent de plan d'appui du dispositif au repos. Le schéma décrit aussi le syst ème de lubrif icat ion du disposit if de couplage, à partir de l'alésage central de l'arbre 3. L'arbre 3 renf erme une canule de graissage, ou tubulure de distribution d'huile 18, percée de trous d'alimentation 19, qui coïncident avec des conduits radiaux 21 de l'arbre. Ces derniers communiquent avec des perçages radiaux 22 du pignon 7, qui débouchent par des gorges 23, découpées dans la matière du pignon 7 sous le f lasque 13. Les gorges 23 s'ét endent en partie sous des encoches 24 du f lasque 13, de sorte que l'huile provenant de l'arbre 3 peut lubrifier l'ensemble des anneaux de synchronisation 9, 11, 12. La mise en service du dispositif de couplage est assurée par le déplacement axial des anneaux 9, 11, 12, et par la mise en contact des surfaces coniques en vis à vis, à l'aide d'un baladeur 26 de type roulement à billes, dont le déplacement axial est obtenu par le mouvement axial d'une fourchette 26aqui encercle le roulement 26.
Comme indiqué plus haut, l'anneau supérieur 9, détaillé sur les figures 2A et 2B, est solidaire du moyeu 8, par l'intermédiaire des dents 9a à f lancs inclinés 9r, en f orme de dièdre. Les f lancs ou rampes d'assistance 9r qui coopèrent avec des encoches inclinées du moyeu pour transformer le couple transmis entre le moyeu 8 et l'anneau supérieur 9, en poussée axiale sur ce dernier. Conformément à l'invention, l'anneau supérieur, 9 réalisé de préférence à partir d'un f lanc de tôle, a une épaisseur constante. Les dents 9a, réalisées par emboutissage, sont réparties dans la périphérie intérieure. Sur les f igures 2A et 2B, on retrouve aussi les pattes 9b de l'anneau supérieur, déjà visibles sur la f igure 1. Ces pattes, obtenues aussi par déformation, sont au moins au nombre de trois, ou regroupées en trois groupes de pattes, réparties angulairement de manière équidistante sur l'anneau 9. L'anneau 9 peut par exemple présenter trois secteurs identiques de dents 9a, et trois sec- teurs équidistants comportant au moins chacun une patte 9b, ou un groupe de pattes.
Les pattes 9b sont décalées axialement vers l'extérieur du dispositif par rapport au plan de l'anneau, et sont toujours en appui contre le ressort 14. Elles déf inissent une face d'appui, qui reçoit en permanence la poussée du ressort, même dans la position de repos du disposit if .
Lors de la mise en service du dispositif de couplage, les pattes 9b repoussent dans un premier temps le ressort 14 vers l'extérieur, avant que les rampes 9r n'entament la transformation du couple reçu du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. Grâce à la présence des pattes 9b, les rampes d'assistance 9r n'ont pas à repousser elles-mêmes le ressort 16, de sorte qu'elles peuvent être réalisées par simple emboutissage dans la tôle de l'anneau. Enf in, la surf ace conique intérieure de l'anneau 9, est susceptible de recevoir un revêtement de f rict ion.
Le second anneau 11, dit intermédiaire, présente une surf ace conique extérieure qui coopère avec la surf ace conique intérieure de l'anneau supérieur 9, et une surf ace conique intérieure qui coopère avec la surf ace conique extérieure de l'anneau inf érieur 12. L'anneau intermédiaire 11 est solidaire du f lasque 13 de support du cône 13, par une série de dents latérales 11a à f lancs parallèles à son axe de symé- trie, qui sont engagées dans les encoches 13a du f lasque. De préf érence, l'anneau 11 est aussi réalisé à partir d'un f lanc de tôle à épais- seur constante et l'une ou les deux surf aces coniques sont susceptibles de recevoir un revêtement de f riction.
Le troisième anneau 12, dit inf érieur, est solidaire du moyeu 8. I I peut aussi être réalisé à partir d'un f lanc de tôle à épaisseur constante et sa surf ace conique extérieure peut aussi recevoir un revêt e- ment de f riction. L'anneau inférieur 12, présente en outre une surf ace de frottement sur le flasque 13, pourvue d'un revêtement de friction 12a, de préf érence de même nature que celle qui est déposée sur les surf aces coniques.
Le f lasque 13 de liaison avec le pignon, illustré par la f igure 3, est composé d'un f lanc plat perpendiculaire à son axe de rotation. Dans sa périphérie extérieure, sont découpées, de manière équidis- tante des encoches 13a, recevant les dents latérales 11a du pignon intermédiaire. Sa partie centrale cylindrique 13b permet l'assemblage du disque sur la partie extérieure du f ût de pignon 7b. La liaison avec le pignon est réalisée par des zones rabattues 13c coopérant avec des encoches 7a t ai Nées dans le f ut 7b du pignon 7.
La liaison entre le f lasque 13 et le pignon 7, peut être par des zones de soudure mais ce mode de f ixation n'est pas impératif , et on peut envisager d'autres types de liaison entre le f lasque et le pignon, tels qu'une liaison par cannelures.
En conclusion, il faut souligner que les contacts coniques entre les différents anneaux sont indépendants et peuvent être différents. L'angle de cône de contact de l'anneau supérieur et l'anneau intermé- diaire est choisi de manière à optimiser la transformation du couple transmis en poussée axiale. Enf in, les anneaux et le flasque peuvent être composés de f lancs de tôle d'épaisseur constante découpés et emboutis.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de couplage entre un arbre (3) de boîte de vitesses et un pignon fou (7) porté par celui-ci comportant un moyeu (8) fixé sur l'arbre (3), des moyens de couplage propres à égaliser par f rottement les vitesses de l'arbre et du pignon et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de manière à transmettre eux-mêmes par f riction le couple entre le moyeu et le pignon , caractérisé en ce que ces moyens comprennent seulement trois anneaux, dont un anneau supérieur (9) solidaire du moyeu (8), un seul anneau intermédiaire (11) solidaire du pignon (7), et un anneau inférieur (12) solidaire du moyeu (8).
2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comprennent un ressort de mise au repos (14) qui agit sur l'anneau supérieur (9) en repoussant ce dernier vers le moyeu (8) à l'écart des autres anneaux (11, 12).
3. Dispositif de couplage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau supérieur (9) est pourvu dans sa partie périphérique intérieure de dents (9a) avec des rampes d'assistance (9r) coopérant avec des en- coches à flancs inclinés du moyeu pour transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux.
4. Dispositif de couplage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau supérieur comporte des pattes (9b) décalées axialement vers l'extérieur par rapport aux dents (9a) de manière à définir une position d'appui des moyens de couplage contre le moyeu au repos.
5. Dispositif couplage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'anneau supérieur (9) présente trois secteurs identiques de dents (9a) et trois secteurs équidistants comportant chacun au moins une patte (9b).
6 Dispositif de couplage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'anneau supérieur (9) comporte trois groupes de pattes (9b).
7. Dispositif de couplage selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les pattes (9b) sont en appui contre le ressort (14).
8. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé l'anneau intermédiaire (11) est solidaire d'un flasque (13) engagé dans des encoches (7a) du pignon (7).
9. Dispositif de couplage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le f lasque (13) présente des pattes d'entraînement (13c), engagées dans des encoches (7a) taillées dans le fût (7b) du pignon fou (7).
10. Dispositif de couplage selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le flasque (13) présente des encoches (13a) recevant des dents latérales (11a) de l'anneau intermédiaire (11).
11. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, ca- ractéri se en ce que l'anneau inférieur (12) présente une surf ace de frottement sur le flasque (13), pourvue d'un revêtement de friction (12a).
12. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les anneaux (9, 11, 12), et le flasque (13) sont composés de f lancs de t ôle d'épaisseur const ant e découpés et embout is.
13. Dispositif de couplage selon l'un des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (3) et le pignon (7) présentent des perçages radiaux (21, 22) débouchant par une gorge (23) découpée dans la matière du pignon (7) sous des encoches (24) du flasque (13), de manière à lubrifier l'ensemble des anneaux de synchronisation (9, 11, 12).
EP06808240A 2005-09-29 2006-07-27 Dispositif de couplage par double cone de friction pour boite de vitesses Ceased EP1929166A1 (fr)

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CN (1) CN101278138B (fr)
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