ES2293449T3 - Freno integral para una motocicleta. - Google Patents

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ES2293449T3 ES05017935T ES05017935T ES2293449T3 ES 2293449 T3 ES2293449 T3 ES 2293449T3 ES 05017935 T ES05017935 T ES 05017935T ES 05017935 T ES05017935 T ES 05017935T ES 2293449 T3 ES2293449 T3 ES 2293449T3
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    • B62LBRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L3/00Brake-actuating mechanisms; Arrangements thereof
    • B62L3/08Mechanisms specially adapted for braking more than one wheel

Abstract

Freno integral para motocicleta, que consta de una palanca del freno de pie (2), un cilindro del freno de pie (13) accionable con la palanca del freno de pie, un primer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda trasera, un primer conducto (14) que une el cilindro del freno de pie (13) con el primer dispositivo hidráulico de frenado, un segundo dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, un segundo conducto (24) que une el cilindro del freno de pie (13) con el segundo dispositivo hidráulico de frenado, un primer sensor de presión (16) que mide la presión de accionamiento del primer dispositivo hidráulico de frenado, un segundo sensor de presión (15) que mide la presión generada por el cilindro del freno de pie (13), una palanca del freno de mano (1), un cilindro del freno de mano (4) accionable con la palanca del freno de mano, un tercer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, un tercer conducto (5) que une elcilindro del freno de mano (4) con el tercer dispositivo hidráulico de frenado, un modulador de presión (17, 18, 19, 20) asignado al primer conducto (14), un modulador de presión (26, 27, 28, 20) asignado al segundo conducto (24), y una unidad de mando electrónica en la que se almacena una distribución óptima de las fuerzas de frenado que actúan sobre las ruedas delantera y trasera, caracterizado por el hecho de que se proporciona un tercer sensor de presión (6) que mide la presión de accionamiento del tercer dispositivo hidráulico de frenado; se proporciona un cuarto sensor de presión (25) que mide la presión de accionamiento del segundo dispositivo hidráulico de frenado, y en la unidad de mando electrónica se almacenan los valores de desaceleración teóricos correspondientes a las presiones generadas con el cilindro del freno de mano (4) o el cilindro del freno de pie (13) y la distribución óptima de las fuerzas de frenado que actúan sobre las ruedas delantera y trasera necesaria para conseguir estos valores de desaceleración teóricos y las presiones de frenado necesarias para ello, controlando la unidad de mando electrónica ambos moduladores de presión de acuerdo con las señales suministradas por los cuatro sensores de presión (6, 15, 16, 25), para, al accionar la palanca del freno de mano (1) o la palanca del freno de pie (2) o al accionar al mismo tiempo ambas palancas (1 y 2), llevar las presiones de accionamiento del primer y segundo dispositivo hidráulico de frenado hasta los valores programados.

Description

Freno integral para una motocicleta.
El invento hace referencia a un freno integral para motocicleta, que consta de una palanca del freno de pie, un cilindro del freno de pie accionable con la palanca del freno de pie, un primer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda trasera, un primer conducto que une el cilindro del freno de pie con el primer dispositivo hidráulico de frenado, un segundo dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, un segundo conducto que une el cilindro del freno de pie con el segundo dispositivo hidráulico de frenado, un primer sensor de presión que mide la presión de accionamiento del primer dispositivo hidráulico de frenado, un segundo sensor de presión que mide la presión generada por el cilindro del freno de pie, una palanca del freno de mano, un cilindro del freno de mano accionable con la palanca del freno de mano, un tercer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, un tercer conducto que une el cilindro del freno de mano con el tercer dispositivo hidráulico de frenado, un modulador de presión asignado al primer conducto, un modulador de presión asignado al segundo conducto, y una unidad de mando electrónica en la que se almacena una distribución óptima de las fuerzas de frenado que actúan sobre las ruedas delantera y trasera.
En la patente EP 1 277 635 A se describe un freno integral de este tipo, en el que accionando alternativamente la palanca del freno de mano o del freno de pie se accionan tanto uno de los dos dispositivos hidráulicos de frenado que actúan sobre la rueda delantera como el dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda trasera. En este freno integral conocido, cuando después de iniciar un proceso de frenado con la palanca del freno de mano además se acciona la palanca del freno de pie o viceversa, se genera una fuerza de frenado adicional en uno de los dos dispositivos hidráulicos de frenado que actúan sobre la rueda delantera. Sin embargo, esta fuerza de frenado adicional no se tiene en cuenta en la unidad de mando electrónica, de tal modo que no se consigue una distribución óptima de la fuerza de frenado.
El invento tiene como objetivo mejorar este freno integral conocido de tal forma que incluso al accionar simultáneamente las palancas del freno de mano y del freno de pie se garantice la distribución óptima de las fuerzas de frenado en las ruedas delantera y trasera.
Este objetivo se lleva a cabo tal y como se indica en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
De las reivindicaciones subordinadas se desprenden variantes útiles del invento.
En los dibujos se representan de forma esquemática dos ejemplos de realización del invento, que se explican con más detalle a continuación.
La figura 1 muestra una representación esquemática de una primera forma de realización de un freno integral para motocicleta;
La figura 2 muestra un diagrama que ilustra la relación entre la presión hidráulica generada con la palanca del freno de mano y el factor de desaceleración obtenido de ese modo;
La figura 3 muestra un diagrama que ilustra la relación entre la presión hidráulica generada con la palanca del freno de pie y el factor de desaceleración obtenido de ese modo;
La figura 4 muestra un diagrama que ilustra la distribución de la fuerza de frenado en la rueda delantera y/o trasera, y
La figura 5 muestra un segundo ejemplo de realización de un freno integral para motocicleta.
El freno integral para motocicleta representado de forma esquemática en la figura 1 consta de una palanca del freno de mano 1 para accionar un primer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, una palanca del freno de pie 2 para accionar un segundo dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda trasera, y un tercer dispositivo de frenado que actúa sobre la rueda delantera. Mientras que en la rueda trasera de la motocicleta tan sólo hay fijado un disco de freno 3, en la rueda delantera hay fijados dos discos de freno 3. Cada uno de estos discos de freno 3 tiene asignada una pinza de freno, en la que se forman una o varias cámaras de presión. La palanca del freno de mano 1 actúa sobre un cilindro del freno de mano 4, que está unido a ambas pinzas de freno asignadas a la rueda delantera por medio de un conducto 5. Por motivos de simetría, en ambas pinzas de freno delanteras se forman tres cámaras de presión respectivamente, y el conducto 5 está unido a las dos cámaras de presión externas. En el conducto 5 hay dispuestos un sensor de presión 30 que mide la presión generada con el cilindro del freno de mano 4 y un sensor de presión 6 que mide la presión de accionamiento del dispositivo hidráulico de frenado delantero. Un sensor del número de revoluciones 12 mide el número de revoluciones de la rueda delantera. En el conducto 5 hay integrado un modulador de presión, que reduce la presión dominante en el conducto 5 en cuanto la rueda delantera se bloquea. Este modulador de presión consta de una válvula de admisión 7 dispuesta en el conducto 5 y un conducto 8 que circunvala y pone en derivación la válvula de admisión 7, estando dispuestas en el conducto de derivación 8 una válvula de escape 9 y una bomba 10. La bomba 10 es impulsada por un motor eléctrico 11.
La palanca del freno de pie 2 está acoplada a un cilindro del freno de pie 13, que a su vez está unido al dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda trasera por medio de un conducto 14. Dicho de un modo más preciso, el conducto 14 está unido a la y/o las cámaras de presión que se forman en la pinza de freno asignada al disco de freno 3 trasero. En el conducto 14 hay dispuestos un sensor de presión 15 que mide la presión generada con el cilindro del freno de pie 13 y un sensor de presión 16 que mide la presión de accionamiento del dispositivo hidráulico de frenado trasero. En el conducto 14 hay integrado un modulador de presión, que en principio está configurado de un modo similar al modulador de presión integrado en el conducto 5. Este modulador de presión consta de una válvula de admisión 17 dispuesta en el conducto 14 y un conducto 18 que la pone en derivación, en el que hay dispuestas una válvula de escape 19 y una bomba 20. La bomba 20 es impulsada por el motor eléctrico 11. La bomba 20 está unida al conducto 14 por medio de un conducto de aspiración 21. En el conducto de aspiración 21 hay dispuesta una válvula de aspiración 22, y más abajo de la desembocadura del conducto de aspiración 21 hay dispuesta una válvula de desconexión 23 en el conducto 14. En la zona entre la válvula de desconexión 23 y la válvula de admisión 17 hay un conducto 24 conectado al conducto 14. El conducto 24 está unido a la cámara de presión central de cada una de las dos pinzas de freno fijadas a la rueda delantera. En el conducto 24 hay dispuesto un sensor de presión 25 que mide la presión de accionamiento del dispositivo de frenado que actúa sobre los discos de freno 3 delanteros. Además, en el conducto 24 hay integrado un modulador de presión. Este modulador de presión consta de una válvula de admisión 26 dispuesta en el conducto 24 y un conducto 27 que la pone en derivación, en el que hay dispuesta una válvula de escape 28 y que está unido al conducto de derivación 18 en el lado de admisión de la bomba 20.
De modo similar a la rueda delantera, a la rueda trasera también se le asigna un sensor del número de revoluciones 29.
Ambos sensores del número de revoluciones 12 y 29, los cuatro sensores de presión 6, 15, 16 y 25, el motor eléctrico 11, las válvulas magnéticas 7, 9, 17, 19, 26, 28 de los tres moduladores de presión y las válvulas de aspiración y desconexión 22, 23 están conectados a una unidad de mando electrónica (no mostrada).
Para lograr una desaceleración óptima del vehículo es necesaria una cierta distribución de la fuerza de frenado aplicada en la rueda delantera y/o trasera. Esta distribución ideal de la fuerza de frenado se representa en el diagrama de acuerdo con la figura 4. Con una fuerza de frenado creciente en la rueda delantera también aumenta la fuerza de frenado óptima en la rueda trasera, para volver a descender al alcanzar un máximo. Cuando la fuerza de frenado ejercida en la rueda delantera es tan grande que la rueda trasera comienza a levantarse, la fuerza de frenado ejercida en la rueda trasera cae a cero. En el diagrama de acuerdo con la figura 4 además hay marcadas varias rectas, que se corresponden a un determinado valor de desaceleración. La fuerza de frenado delantera y/o trasera óptima para la respectiva desaceleración se deduce a partir del punto de intersección de estas rectas con la curva para la distribución ideal de la fuerza de frenado.
La presión generada con la palanca del freno de mano 1 y/o con la palanca del freno de pie 2 en el cilindro del freno de mano 4 y/o en el cilindro del freno de pie 13 se corresponde a un determinado factor de desaceleración, que aumenta de forma lineal con la presión, tal y como se muestra en las figuras 2 y 3. Cuando se frena con la palanca del freno de mano o del freno de pie 1 y/o 2, gracias a la presión medida por los sensores de presión 30 y/o 15 puede determinarse el factor de desaceleración correspondiente a ésta, que se refleja en la desaceleración deseada por el conductor. A partir del diagrama de acuerdo con la figura 4 pueden determinarse las fuerzas de frenado correspondientes a este factor de desaceleración que deben aplicarse para lograr una distribución óptima en la rueda delantera y la rueda trasera de la motocicleta. Los diagramas de acuerdo con las figuras 2, 3 y 4 están almacenados en el dispositivo electrónico de mando del freno integral.
A continuación se explica el modo de funcionamiento del freno integral representado en el dibujo.
En primer lugar, consideremos que la motocicleta únicamente se frena al accionar la palanca del freno de mano. Al accionar la palanca del freno de mano 1 se crea una presión en el conducto 5. Gracias a esta presión p_{v1} determinada por el sensor de presión 30 a partir del diagrama de acuerdo con la figura 2 puede determinarse el correspondiente factor de desaceleración a_{v1}. A continuación, gracias a este factor de desaceleración a_{v1} puede determinarse, a partir del diagrama de acuerdo con la figura 4, la fuerza de frenado óptima a ejercer sobre la rueda trasera para conseguir dicha desaceleración y de este modo la correspondiente presión de frenado. Como ya se ha mencionado, la presión de accionamiento necesaria para lograr una distribución óptima de la fuerza de frenado del dispositivo de frenado asignado a la rueda trasera es determinada por la unidad de mando electrónica. A continuación, el motor eléctrico 11 se pone en marcha para impulsar la bomba 20. En este sentido, la válvula de aspiración 22 y la válvula de admisión 17 están abiertas, mientras que la válvula de desconexión 23 y la válvula de escape 19 están cerradas. Por lo tanto, en el conducto 14 se crea una presión. Cuando la presión medida por el sensor de presión 16 dispuesto en este conducto se corresponde a la presión determinada por la unidad de mando electrónica, la bomba 20 se desconecta. Por consiguiente, las pinzas de freno asignadas a ambos discos de freno 3 delanteros y al disco de freno 3 trasero son solicitadas con una fuerza que se corresponde a una distribución óptima de la fuerza de frenado ejercida en las ruedas delantera y trasera. En caso de que la rueda delantera o trasera se bloquee, la presión de accionamiento dominante en el conducto 5 y/o 14 se reduce de un modo conocido por medio de la bomba 10 y/o 20.
En el proceso de frenado descrito anteriormente, la válvula de admisión y la válvula de escape 26 y 28 están cerradas. Sin embargo, para reducir la fuerza a ejercer sobre la palanca del freno de mano 1 también puede activarse el correspondiente modulador de presión, es decir, la válvula de admisión 26 se abre para ayudar a las pinzas de freno asignadas a los discos de freno delanteros por medio del conducto 24. En este caso, deben sumarse las presiones medidas por los sensores de presión 6 y 25, y en base al respectivo valor de la suma debe determinarse el correspondiente factor de desaceleración a partir del diagrama de acuerdo con la figura 2. A continuación, a partir del diagrama de acuerdo con la figura 4 puede determinarse la presión de accionamiento necesaria para una distribución óptima de la fuerza de frenado en el conducto 14 para el dispositivo de frenado asignado a la rueda trasera.
Cuando únicamente se acciona la palanca del freno de pie 2, en los conductos 14 y 24 se crea una presión p_{h1}. De forma análoga, gracias a la presión determinada por el sensor de presión 15 mediante el diagrama de acuerdo con la figura 3 se determina el respectivo factor de desaceleración a_{h1}, y gracias a este factor de desaceleración, mediante la figura 4, puede determinarse la correspondiente fuerza de frenado óptima a ejercer sobre la rueda delantera. En caso de que esta presión sea superior a la presión generada por el conductor, en el conducto 24 se crea la presión adicional necesaria. Con este propósito, la bomba 20 es propulsada con el motor eléctrico 11, la válvula de aspiración 22 se abre y la válvula de desconexión 23 se cierra. Cuando la presión medida por el sensor de presión 25 en el conducto 24 alcanza el valor predeterminado, la válvula de admisión 26 puede cerrarse y la bomba 20 se desconecta. En caso de que la presión de accionamiento dominante en el conducto 14 sea superior a la presión de accionamiento dominante en el conducto 24, debe reducirse la presión correspondiente con la bomba 20 cerrando la válvula de admisión 17 y abriendo la válvula de escape 19. De un modo análogo, la presión en los conductos 14 y 24 puede reducirse cuando la rueda delantera y/o trasera se bloquea.
Cuando después de iniciar un proceso de frenado con la palanca del freno de mano 1 además se acciona la palanca del freno de pie 2, el cilindro del freno de pie 13 genera una presión adicional p_{h2}, que se mide con el sensor de presión 15. Por medio de la figura 3 se determina el factor de desaceleración a_{h2} correspondiente a la presión p_{h2} medida y se suma al factor de desaceleración a_{v1}, definido por la presión de accionamiento p_{v1} dominante en el conducto 5. Con el nuevo factor de desaceleración formado por la suma de los factores de desaceleración a_{v1} y a_{h2}, por medio del diagrama de acuerdo con la figura 4, se determinan las fuerzas de frenado correspondientes a este factor de desaceleración modificado que deben aplicarse sobre la rueda delantera y/o trasera. Para obtener estas fuerzas de frenado, deben incrementarse debidamente las presiones de accionamiento dominantes en los conductos 14 y 24. También puede ocurrir que la presión dominante en el conducto 14 tenga que reducirse, lo que dependerá de si ésta se encuentra a la izquierda o a la derecha del máximo que se deduce de la figura 4. Puesto que la presión de accionamiento dominante en el conducto 5 se mantiene constante, la palanca del freno de mano 1 no se ve afectada por el accionamiento adicional de la palanca del freno de pie 2. Por lo tanto, en la palanca del freno de mano 1 no se produce ningún tipo de efecto de retroacoplamiento.
Cuando en primer lugar se acciona el freno de pie y a continuación el freno de mano, el cilindro del freno de mano 4 crea una presión p_{v2} en el conducto 5, se ejerce una fuerza de frenado adicional sobre la rueda delantera y la desaceleración del vehículo aumenta debidamente. La presión de accionamiento dominante en el conducto 5 es medida por el sensor de presión 6, y por medio de la figura 2 se determina el factor de desaceleración a_{v2} correspondiente a esta presión p_{v2}. Este valor de desaceleración a_{v2} se suma al factor de desaceleración a_{h1} definido al accionar el freno de pie y, gracias al nuevo factor de desaceleración formado de este modo, por medio de la figura 4 se determinan los valores correspondientes para las fuerzas de frenado a ejercer sobre la rueda delantera y/o trasera. Puesto que la presión dominante en el conducto 5 es predefinida por el conductor, el aumento necesario de la fuerza de frenado que actúa sobre la rueda delantera debe conseguirse por medio de un respectivo incremento de la presión de funcionamiento dominante en el conducto 24. Los respectivos moduladores de presión son controlados por la unidad de mando electrónica para llevar las presiones de funcionamiento dominantes en los conductos 24 y 14 hasta los valores necesarios para la distribución óptima de la fuerza de frenado. Puesto que la presión dominante en el conducto 5 no se ve afectada por estos procesos de regulación, la palanca del freno de mano 1 tampoco se ve afectada, de tal modo que el conductor tiene una sensación de frenado normal.
En lugar de la forma de realización representada en la figura 1, en la que las pinzas de freno delantero poseen tres cámaras de presión, también pueden utilizarse pinzas de freno convencionales con sólo una cámara de presión. Como se representa en la figura 5, una de las dos pinzas de freno delanteras está unida al conducto 5, mientras que la otra pinza de freno delantera está unida al conducto 24. Por lo demás, la estructura y el modo de acción del freno integral mostrado en la figura 5 son idénticos a la forma de realización de acuerdo con la figura 1.
De forma alternativa, en lugar de la distribución de la fuerza de frenado ideal (óptima) entre las ruedas delantera y trasera también puede llevarse a cabo cualquier otra distribución.
En el caso ideal, el freno integral, tal como se representa y se describe, funciona con cinco sensores de presión. No obstante, en principio también es posible contar con cuatro sensores de presión 6, 15, 16 y 25 y calcular la quinta presión que falta en el sistema por medio de un modelo de presión.
Lista de números de referencia:
1.
Palanca del freno de mano
2.
Palanca del freno de pie
3.
Disco de freno
4.
Cilindro del freno de mano
5.
Conducto
6.
Sensor de presión
7.
Válvula de admisión
8.
Conducto de derivación
9.
Válvula de escape
10.
Bomba
11.
Motor eléctrico
12.
Sensor del número de revoluciones
13.
Cilindro del freno de pie
14.
Conducto
15.
Sensor de presión
16.
Sensor de presión
17.
Válvula de admisión
18.
Conducto de derivación
19.
Válvula de escape
20.
Bomba
21.
Conducto de aspiración
22.
Válvula de aspiración
23.
Válvula de desconexión
24.
Conducto
25.
Sensor de presión
26.
Válvula de admisión
27.
Conducto de derivación
28.
Válvula de escape
29.
Sensor del número de revoluciones
30.
Sensor de presión.

Claims (5)

1. Freno integral para motocicleta, que consta de una palanca del freno de pie (2), un cilindro del freno de pie (13) accionable con la palanca del freno de pie, un primer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda trasera, un primer conducto (14) que une el cilindro del freno de pie (13) con el primer dispositivo hidráulico de frenado, un segundo dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, un segundo conducto (24) que une el cilindro del freno de pie (13) con el segundo dispositivo hidráulico de frenado, un primer sensor de presión (16) que mide la presión de accionamiento del primer dispositivo hidráulico de frenado, un segundo sensor de presión (15) que mide la presión generada por el cilindro del freno de pie (13), una palanca del freno de mano (1), un cilindro del freno de mano (4) accionable con la palanca del freno de mano, un tercer dispositivo hidráulico de frenado que actúa sobre la rueda delantera, un tercer conducto (5) que une el cilindro del freno de mano (4) con el tercer dispositivo hidráulico de frenado, un modulador de presión (17, 18, 19, 20) asignado al primer conducto (14), un modulador de presión (26, 27, 28, 20) asignado al segundo conducto (24), y una unidad de mando electrónica en la que se almacena una distribución óptima de las fuerzas de frenado que actúan sobre las ruedas delantera y trasera, caracterizado por el hecho de que se proporciona un tercer sensor de presión (6) que mide la presión de accionamiento del tercer dispositivo hidráulico de frenado; se proporciona un cuarto sensor de presión (25) que mide la presión de accionamiento del segundo dispositivo hidráulico de frenado, y en la unidad de mando electrónica se almacenan los valores de desaceleración teóricos correspondientes a las presiones generadas con el cilindro del freno de mano (4) o el cilindro del freno de pie (13) y la distribución óptima de las fuerzas de frenado que actúan sobre las ruedas delantera y trasera necesaria para conseguir estos valores de desaceleración teóricos y las presiones de frenado necesarias para ello, controlando la unidad de mando electrónica ambos moduladores de presión de acuerdo con las señales suministradas por los cuatro sensores de presión (6, 15, 16, 25), para, al accionar la palanca del freno de mano (1) o la palanca del freno de pie (2) o al accionar al mismo tiempo ambas palancas (1 y 2), llevar las presiones de accionamiento del primer y segundo dispositivo hidráulico de frenado hasta los valores programados.
2. Freno integral de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tercer conducto (5) también tiene asignado un modulador de presión (7, 8, 9, 10), por el hecho de que las ruedas delantera y trasera tienen asignadas un sensor del número de revoluciones (12, 29) respectivamente y por el hecho de que la unidad de mando electrónica controla los tres moduladores de presión de acuerdo con las señales suministradas por ambos sensores del número de revoluciones para evitar un bloqueo de la rueda delantera o trasera.
3. Freno integral de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los tres moduladores de presión constan de una válvula de admisión (17, 26, 7) dispuesta en el primer, segundo y tercer conducto (14, 24, 5), un conducto (18, 27, 8) que pone en derivación cada válvula de admisión, una válvula de escape (19, 28, 9) dispuesta en el conducto de derivación y una bomba (20, 10) dispuesta en el conducto de derivación entre la válvula de escape y el primer, segundo o tercer conducto.
4. Freno integral de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por el hecho de que en la rueda delantera hay fijados dos discos de freno, a los que se asigna respectivamente una pinza de freno, que presenta tres cámaras de presión, de las cuales las dos exteriores están unidas al tercer conducto (5) y la interior está unida al segundo conducto (24).
5. Freno integral de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por el hecho de que en la rueda delantera hay fijados dos discos de freno, a los que se asigna respectivamente una pinza de freno, que presenta por lo menos una cámara de presión, estando unida/s la/s cámara/s de presión de una de las pinzas de freno al tercer conducto (5) y la/s cámara/s de presión de la otra pinza de freno al segundo conducto (24).
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