JP2000272535A - 車両のサブフレーム構造 - Google Patents

車両のサブフレーム構造

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    • B60G2206/60Subframe construction
    • B60G2206/604Subframe construction with two parallel beams connected by cross members

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ばね受け部を上端側に形成した傾斜部の変形
を抑えて、車輪の整列状態を適正に保持し、操縦安定性
を確保し、耐久性低下を防止する車両のサブフレーム構
造を提供する。 【解決手段】 車両の前後方向Xに延設された左右のサ
イドメンバ4に接合固定され、後輪Wからの路面反力F
をコイルスプリング31を介して受ける左右のばね受け
部101と、両ばね受け部101より車体中央側下方に
向けて延出した左右の傾斜部102と、両傾斜部102
の下端に形成され、ロアアーム11が連結される左右の
屈曲部103と、同両屈曲部から車体中央側に延設した
直状中央部104とを有した車幅方向延出部材1Aと、
同部材1Aの両傾斜部102及び直状中央部104に端
縁が接合固定され、ディファレンシャル装置の後端が取
り付けられる縦板部801を有する補強板材8とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車両のサブフレーム
構造に関し、特に、車体の下壁構成部材に接合固定さ
れ、サスペンション装置や駆動力伝達系の一部を支持し
た車両のサブフレーム構造に関する。
【0002】
【従来の技術】車両、例えば、自動車はその車体の前後
左右の各側部にサスペンション装置を介し車輪をそれぞ
れ取付け、これら各車輪には車体下部に配置される駆動
力伝達系を介し回転力を伝達している。このように、車
体の下方にはサスペンション装置、駆動力伝達系等が配
備されており、これらは車体の下壁構成部材であるフロ
ア材、同フロア材に溶着され車体の前後方向に延設され
た左右一対のサイドメンバ、同各サイドメンバを互いに
結合すると共にフロア部材に溶着された直状クロスメン
バ等に各種のブラケットやサブフレームを介して結合さ
れている。このため、車体の下壁構成部材はサスペンシ
ョン装置、駆動力伝達系及び車輪等を耐久性良く、精度
良く支持する上で、十分な強度を保持する必要がある。
【0003】ところで、車体下部に設けられる左右一対
のサイドメンバに左右端を結合するサブフレームであっ
て、特に、これら左右端結合部間が左右の傾斜部及びこ
れら左右傾斜部の下端間を結ぶ直状中央部とで下向き凸
状に連続形成されたものが知られている。このサブフレ
ーム構造は、その左右端結合部と左右傾斜部の下端の屈
曲部との間が上下に所定量だけオフセットされ、しか
も、各屈曲部に左右のサスペンションアームであるロア
アームの基端をゴムブッシュを介してピン結合してい
る。ここで、ばね受け部とロアアームの中央部との間に
はコイルスプリングが装着される。この場合、左右のロ
アアームの各揺動端はナックルを介し車輪を枢支してお
り、車輪からの路面反力はロアアーム、コイルスプリン
グを介し左右の各ばね受け部に入力され、これらばね受
け部より左右のサイドメンバ側に分散して支持されてい
る。
【0004】このような、サブフレーム構造の一例が特
開平7−315245号公報に開示される。ここでは、
左右一対のサイドメンバに左右端を溶接する前後一対の
クロスメンバの内、前のクロスメンバを上向き凸状に、
後のクロスメンバを下向き凸状にそれぞれ形成し、左右
一対のサイドメンバが共に車体中央側へ弾性変形して
も、その時、前後の各クロスメンバの変位量が互いに等
しくなるようにして車輪のトー角のずれが生じないよう
にしている。ここで用いる後クロスメンバはその中央上
方に確保した領域に縦ブラケットを突設し、同縦ブラケ
ットにディファレンシャルハウジングを取付けている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にばね受け部と屈曲部とが上下にオフセットされたサブ
フレーム構造では、左右一対の傾斜部上端のばね受け部
が大きな入力荷重を受けると、同傾斜部上端のばね受け
部が各サイドメンバと共に各屈曲部側を支点として車体
中央側に変形し、車輪の整列状態にずれを生じさせた
り、クロスメンバ自体の耐久性を低下させるという問題
がある。特に、オフロード車両では車輪の上下ストロー
クが大きく設定されることよりコイルスプリングが長
く、ばね受け部と屈曲部との上下方向のオフセット量が
増大し、傾斜部側が各屈曲部側を支点として車体中央側
に変形する傾向が大きく、車輪の整列状態に大きなずれ
を生じさせ、問題と成っている。
【0006】なお、特開平7−315245号公報に開
示される車両のサブフレーム構造では、前後クロスメン
バの変位を許容しており、このようなクロスメンバの前
後一方のみを使用した場合、クロスメンバ及びサイドメ
ンバが共に車体中央側へ弾性変形し易く、車輪の整列状
態にずれを生じさせ易い。なお、ここではディファレン
シャルハウジングを取付けた縦ブラケットの下縁をクロ
スメンバの中央部に溶接しているが、ここでのクロスメ
ンバにばね受け部を形成したとすると、この場合、同ば
ね受け部に路面反力を加えた場合、クロスメンバがその
縦ブラケットの接合端部を支点として車体中央側に変形
し易く、車輪の整列状態にずれを生じさせたり、耐久性
低下を招くという弊害がある。本発明の目的は、ばね受
け部を上端側に形成した傾斜部の車体中央側への変形を
抑えて、車輪の整列状態を適正に保持し、操縦安定性を
確保し、耐久性低下を防止できる車両のサブフレーム構
造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、車幅方向延出部材を備え、
同車幅方向延出部材は、車両の前後方向に延設された左
右一対のサイドメンバに接合固定され、車輪からの路面
反力をコイルスプリングを介して受ける皿状の左右一対
のばね受け部と、同両ばね受け部より車体中央側下方に
向けて延出した左右一対の傾斜部と、同両傾斜部の下端
に形成され、サスペンションアームが連結される左右一
対の屈曲部と、同両屈曲部から車体中央側に延設した直
状中央部とを有し、上記車幅方向延出部材の上記両傾斜
部及び上記直状中央部に端縁がそれぞれ接合固定された
補強板材を備え、同補強板材は車両のディファレンシャ
ル装置の後端が取り付けられる縦板部を有している。
【0008】ここでは、ばね受け部を上端側に形成した
両傾斜部及び直状中央部に補強板材の端縁を接合固定す
るので、ばね受け部を上端側に形成した両傾斜部が各屈
曲部側を支点として車体中央側に変形しようとしても、
ここでの補強板材が突っ張り部材として機能し、ばね受
け部を上端側に形成した両傾斜部が互いに接近する変位
を確実に阻止できる。このため、ばね受け部を上端側に
形成した両傾斜部の車体中央側への変形を抑えて、車輪
の整列状態を適正に保持し、操縦安定性を確保し、耐久
性低下を防止でき、しかも、補強板材が車両のディファ
レンシャル装置を確実に支持することができ部品の共用
化を図れる。更に、クロスメンバの剛性が補強板材によ
って強化されるので、クロスメンバの共振によるロード
ノイズの発生を低減できる。
【0009】好ましくは、左右一対のサイドメンバに左
右一対のばね受け部が締付結合されても良い。この場
合、クロスメンバにサスペンション装置や、動力伝達機
構の一部を仮組みしてサブアッセンブリ化でき、そのサ
ブアッセンブリ化されたクロスメンバアッセンブリを車
体に装着でき、艤装時の作業性を向上できる。
【0010】請求項2の発明では、請求項1記載の車両
のサブフレーム構造において、上記左右一対のばね受け
部が左右一対のサイドメンバに締付結合され、各ばね受
け部より車体中央側に一端を接合固定し他端を各サイド
メンバあるいは同各サイドメンバを互いに結合するクロ
スメンバに締付結合した左右一対の前後方向延出部材を
有し、上記補強板材の左右側縁を前後方向延出部材の一
端に接合固定している。ここでは、両ばね受け部に前後
方向延出部材の一端を接合固定し、その前後方向延出部
材の一端に補強板材の一端を接合固定することにより、
補強板材が突っ張り部材として両ばね受け部及び傾斜部
が互いに接近する変位を阻止でき、このため、車輪の整
列状態を適正に保持し、操縦安定性を確保し、耐久性低
下を防止でき、特に、前後方向延出部材がサブフレーム
全体の剛性を強化でき、この点でも車輪の整列状態にず
れを生じさせることを確実に防止できる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1及び図2には本発明の適用さ
れた車両のサブフレーム構造を含む自動車の下部車体構
造を示した。この下部車体構造は、後述の下壁構成部材
に取付部J1、J2を形成し、同取付部にサブフレーム
としてのシャシメンバMsを締付固定してなり、同下部
車体構造は、シャシメンバMs及びその他の下壁構成部
材に対し後輪Wを適正整列状態で取り付けるリアサスペ
ンション装置Sや後輪Wに駆動力を伝える駆動力伝達系
PTの一部を装着している。
【0012】下壁構成部材は、図2に示すように、上面
を車室CRと対向するフロア材3と同フロア材3の下面
に接合し、図1に示すように、車体の前後方向Xに長い
左右一対のサイドメンバ4とこれら両サイドメンバ間を
一体結合すると共にフロア材3に溶着されたクロスメン
バ5とから成る。クロスメンバ5は左右一対のサイドメ
ンバ4の比較的前側(図1で上側)に溶接され、クロス
メンバ5の左右端より所定量車体中央側に前部左右の前
取付部J1が形成される。しかも、左右一対のサイドメ
ンバ4の比較的後側(図1で下側)には後部左右の後取
付部J2がそれぞれ形成される。各取付部J1、J2は
共に図示しない締付ボルトを上下方向に挿通させる図示
しないボルト穴を備え、そのボルト穴に挿通されたボル
トにより、各取付部J1、J2の下面に当接されるシャ
シメンバMs側の各対向部を締付結合する。
【0013】本発明の適用された車両のサブフレーム構
造の要部を成すシャシメンバMsは、図3に示すよう
に、車幅方向Yに延設される屈曲クロスメンバ1と同屈
曲クロスメンバ1に後端を溶接した前後方向Xに延設さ
れる左右一対の前後方向延出部材7とから成る。屈曲ク
ロスメンバ1は、図2に示すように、車幅方向延出部材
1Aと同車幅方向延出部材に端縁がそれぞれ接合固定さ
れる補強板材8とを備える。ここで、車幅方向延出部材
1Aは両サイドメンバ4に接合固定される皿状の左右一
対のばね受け部101と、各ばね受け部101より車体
中央側下方に向けてそれぞれ延出した左右一対の傾斜部
102と、両傾斜部の下端に形成された左右一対の屈曲
部103と、両屈曲部103から車体中央側に延設した
直状中央部104とを備え、その上に補強板材8を溶接
している。
【0014】図4(a)に示すように、車幅方向延出部
材1Aはハット形断面の上板材1a及び平板状の下板材
1bとを互いに重ね合わせて周縁部を溶接し、閉断面形
状を成すように形成されている。なお、車幅方向延出部
材1Aのばね受け部101はその上板材1aと下板材1
bの両端を皿状端部に成形され、これらを上下に重ね皿
状のばね受け部101を形成している。このばね受け部
101の中央部がボルト穴hを形成され、同部が左右の
サイドメンバ4の各後取付部J2に重ね合わされ、図示
しない締付ボルトで締付固定される。左右一対の屈曲部
103は上板材1aと下板材1bが形成する兵団面部の
下側に図示しない下向き凹部を形成され、同凹部にサス
ペンションアームとしての後述のロアアーム11の基端
を嵌合し同基端を連結している。
【0015】補強板材8は車幅方向Yに延びる板金製部
材であり、縦板部801とその上縁より前方に屈曲して
延びる前延出部802とで形成される。縦板部801の
左右側縁は前後方向延出部材7の後端に溶接され、下縁
は左右一対の傾斜部102と屈曲部103と直状中央部
104とに亘り連続して溶接される。なお、前延出部8
02の左右側縁は前後方向延出部材7の後端近傍の車体
中央側壁に溶接され、これにより、補強板材8自体の剛
性を強化している。なお、前後方向延出部材7の後端は
その車体中央側壁を補強板材8に、左右車外側壁を左右
のばね受け部101の車体中央側側壁に溶接され、結果
的に左右のばね受け部101は前後方向延出部材7を介
し縦板部801の左右側縁に接合固定された状態にあ
る。
【0016】縦板部801はその中央部に車幅方向Yに
所定間隔を介し左右一対のディファレンシャル取付穴1
2(図3参照)を形成される。図4(a)に示すよう
に、ディファレンシャル取付穴12は外筒13を圧入に
より支持しており、この外筒13は内筒14を支持する
ゴムブッシュ15を加硫接合している。内筒14の前方
には駆動力伝達系PTのディファレンシャルハウジング
16が対設される。同ディファレンシャルハウジング1
6の後壁にはボス部161が突設され、そこに形成され
たネジ穴に内筒14を挿通したボルト17が螺着される
ことにより、ディファレンシャルハウジング16の後端
が縦板部801に取付られている。
【0017】前後方向Xに延設され互いに並設される左
右一対の前後方向延出部材7は各後端を車幅方向延出部
材1Aのばね受け101の車体中央側の側壁に溶接さ
れ、前端をクロスメンバ5上の左右一対の前取付部J1
に締付固定される。ここで、両前後方向延出部材7は各
中間部がパイプ部材18で互いに接合されるので、左右
一対の前後方向延出部材7自体の剛性はもとよりシャシ
メンバMs全体の剛性が十分強化されている。パイプ部
材18の左右端近傍には下向きに延びる左右各一対の挾
持ブラケット19がそれぞれ溶接される。図1に示すよ
うに、左右各一対の挾持ブラケット19はパイプ部材1
8の下方に並設される中空バー部材20の左右ボス部2
01を図示しないゴムブッシュを介しピン結合する。パ
イプ部材18及び中空バー部材20の中央部の下方には
ディファレンシャルハウジング16の前端が配設され、
その前端上部に左右一対の連結ボス162(図4(b)
に一方のみ示した)を突き出し形成している。連結ボス
162はその上面を中空バー部材20の下面に重ね合わ
され、両者には縦向きにボルト22が貫通され、そのボ
ルトとナットにより互いに締付結合されている。
【0018】リアサスペンション装置Sは、非操舵輪で
ある後輪Wを適正整列状態に保持しつつ上下動を許容し
て車体下部に連結するもので、リンク機構s1と衝撃吸
収機構s2を備える。リンク機構s1は、後輪Wを枢支
するナックル25を備え、このナックル23側を前後左
右方向のズレを規制し上下動可能に4つのサスペンショ
ンアームを用いて車体側に連結する。即ち、ロアアーム
11はナックル25と車幅方向延出部材1Aの屈曲部1
03とにそれぞれ図示しないゴムブッシュを介して回動
可能にピン結合され、アッパアーム26は揺動端がナッ
クル25と図示しないボールジョイントを介し結合さ
れ、基端が前後方向延出部材7の前後アームブラケット
23,24とそれぞれ図示しないゴムブッシュを介して
回動可能にピン結合され、トーコントロールアーム27
はナックル25と前後方向延出部材7側の下向きブラケ
ット28とにそれぞれ図示しないゴムブッシュを介して
回動可能にピン結合され、トレーリングアーム29はナ
ックル25の前側端とサイドメンバ4のトレーリングア
ームブラケット30とにそれぞれ図示しないゴムブッシ
ュを介して回動可能にピン結合される。
【0019】衝撃吸収機構s2は後輪Wより入力した路
面eからの反力変動成分を吸収低減するもので、コイル
スプリング31及びショックアブソーバ32で構成され
る。左右のコイルスプリング13は屈曲クロスメンバ1
に形成されるばね受け部101とロアアーム11の下ば
ね受け部111との間に圧縮付勢された状態で装着され
る。左右一対のショックアブソーバ32は、ロアアーム
11内に設けた下端取付部112に下端がピン結合さ
れ、車体側の側方縦壁板33に設けた上端取付部34に
上端が緩衝部材を介しピン結合される。
【0020】上述のような屈曲クロスメンバ1を含むシ
ャシメンバMsを装備した車体の生産時には、シャシメ
ンバMsにリンク機構s1、衝撃吸収機構s2及び駆動
力伝達系PTの一部のディファレンシャルハウジング1
6等が仮組みされ、シャシメンバアッセンブリとされた
上で生産ラインに供給される。次いで、各取付部J1、
J2が形成されている下壁構成部材にシャシメンバMs
の4つの締付箇所が対設され、これら各対向部が図示し
ない締付ボルトで順次締付結合される。この場合、サブ
アッセンブリ化されたシャシメンバMsを生産ライン上
で組み付ける作業は極めて簡素化され、ここでの組み付
け作業を容易に行うことができ、作業性の向上を図れ
る。しかも、シャシメンバアッセンブリ側の各部品がシ
ャシメンバMsに対して、予め精度良く組み付けられる
ことより、艤装後の組み付け精度を容易に確保すること
ができる。
【0021】更に、上述のシャシメンバMsを含む車体
構造では、図1、図5に示すように、ばね受け部101
と屈曲部103とが距離Lだけ上下にオフセットされて
いる。このような車体構造を有した自動車の走行時にお
いて、左右のばね受け部101が大きな路面反力である
入力荷重Fを受けると、そのばね受け部101を上端側
に形成した傾斜部102が左右のサイドメンバ4と共に
各屈曲部103側を支点として車体中央側に変位付勢さ
れる。しかし、ここでは、ばね受け部101を上端側に
形成した両傾斜部102に補強板材8の左右側縁を接合
固定し、直状中央部104に下縁を接合固定するので、
左右の傾斜部102側が車体中央側へ変形作動Mしよう
としても、補強板材8が突っ張り部材として反力Rをば
ね受け部101を上端側に形成した両傾斜部102側に
加えるという機能を発揮でき、両ばね受け部101が互
いに接近する車体中央側への変形作動Mを確実に防止で
きる。
【0022】特に、図1のシャシメンバMsを含む車体
構造はオフロード車に適すべく、コイルスプリング31
が長く、後輪Wの上下変位ストロークを比較的大きく設
定し、ばね受け部101と屈曲部103との上下方向の
オフセット量Lは比較的大きく設定されているが、ここ
での補強板材8が突っ張り部材としてばね受け部101
を上端側に形成した両傾斜部102の変形作動Mを確実
に阻止できる。このため、ばね受け部101を上端側に
形成した左右の両傾斜部102の車体中央側への変形を
抑えて、後輪Wの整列状態を適正に保持し、操縦安定性
を確保し、耐久性低下を防止できる。更に、補強板材8
がディファレンシャルハウジング16を確実に支持する
ことができ、ディファレンシャルハウジング16のブラ
ケットとしての機能も保持でき、部品の共用化を図れ
る。更に、屈曲クロスメンバ1の剛性が補強板材8を溶
接して一体化されたことによって強化されるので、シャ
シメンバMsの共鳴が生じる可能性のある場合には、そ
の共振周波数を低周波数側に調整することが容易であ
り、共鳴によるロードノイズの発生を低減できる。
【0023】更に、図2、図5に示すシャシメンバMs
は、両ばね受け部101に前後方向延出部材7の後端を
接合固定し、その部位に補強板材8の左右側縁を接合固
定し、これにより、前後方向延出部材7の後端を介して
間接的に両ばね受け部101に補強板材8の左右端が反
力Rを加え、両ばね受け部101が互いに接近する変形
作動Mを阻止していた。これに対し、前後方向延出部材
7を排除し、直接、両ばね受け部101の車体中央側側
壁に補強板材8の左右端が反力Rを直接加えるように構
成しても良く、この場合も、図1のシャシメンバMsと
ほぼ同様の作用効果を得られる。更に、前後方向延出部
材7を排除し、屈曲クロスメンバ単体から成るシャシメ
ンバ(図示せず)に、リアサスペンション装置Sの要部
やディファレンシャルハウジング16を取付支持させる
ように構成しても良く、この場合、図1のシャシメンバ
Msとほぼ同様の作用効果を得られ、装置の簡素化を図
れる。
【0024】上述の処においてシャシメンバMsを含む
下部車体構造ではリアサスペンション装置Sを支持する
ものとして説明したが、これに代えてフロントサスペン
ション装置と、フロントディファレンシャルハウジング
を支持する下部車体構造に本発明を適用でき、それらの
場合も、図1の車両のサブフレーム構造とほぼ同様の作
用効果を得られる。上述のサブフレーム構造はサイドメ
ンバ側の取付部J1,J2に締付固定されていたが、図
示しないサブフレーム構造をサイドメンバ側に溶接等に
より接合固定するように構成しても良く、この場合も図
1の車両のサブフレーム構造とほぼ同様の作用効果を得
られる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明では、ばね受け部を上端
側に形成した傾斜部に補強板材の端縁を接合固定したの
でこの補強板材が突っ張り部材としてばね受け部を上端
側に形成した両傾斜部が互いに接近する変位を確実に阻
止でき、このため、左右のばね受け部を上端側に形成し
た傾斜部の車体中央側への変形を抑えて、車輪の整列状
態を適正に保持し、操縦安定性を確保し、耐久性低下を
防止でき、しかも、補強板材が車両のディファレンシャ
ル装置を確実に支持することができ部品の共用化を図れ
る。更に、クロスメンバの剛性が補強板材によって強化
されるので、クロスメンバの共鳴振動によるロードノイ
ズの発生を低減できる請求項2の発明では、両ばね受け
部に前後方向延出部材の一端を接合固定し、その前後方
向延出部材の一端に補強板材の一端を接合固定すること
により、補強板材が突っ張り部材として両ばね受け部及
び傾斜部が互いに接近する変位を阻止でき、このため、
車輪の整列状態を適正に保持し、操縦安定性を確保し、
耐久性低下を防止でき、特に、前後方向延出部材がサブ
フレーム全体の剛性を強化でき、この点でも車輪の整列
状態にずれを生じさせることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例としての車両のサブフレ
ーム構造を有する下部車体の要部切欠平面図である。
【図2】図1の車両のサブフレーム構造を有する下部車
体の要部切欠後面図である。
【図3】図1の車両のサブフレーム構造を有する下部車
体で用いるシャシメンバの斜視図である。
【図4】図1の車両のサブフレーム構造を有する下部車
体の要部を示し、(a)は図1のA−A線拡大断面図、
(b)は図1のB−B線拡大断面図である。
【図5】図1の車両のサブフレーム構造を有する下部車
体の入力荷重による変形説明図である。
【符号の説明】
1 屈曲クロスメンバ 1A 車幅方向延出部材 101 ばね受け部 102 傾斜部 103 屈曲部 104 直状中央部 4 サイドメンバ 7 前後方向延出部材 8 補強板材 11 ロアアーム 16 ディファレンシャルハウジング 31 コイルスプリング F 入力荷重(路面反力) Ms シャシメンバ(サブフレーム) S リアサスペンション装置 X 前後方向 Y 車幅方向 W 後輪

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の前後方向に延設された左右一対のサ
    イドメンバに接合固定され、車輪からの路面反力をコイ
    ルスプリングを介して受ける皿状の左右一対のばね受け
    部と、同両ばね受け部より車体中央側下方に向けて延出
    した左右一対の傾斜部と、同両傾斜部の下端に形成さ
    れ、サスペンションアームが連結される左右一対の屈曲
    部と、同両屈曲部から車体中央側に延設した直状中央部
    とを有した車幅方向延出部材と、同車幅方向延出部材の
    上記両傾斜部及び上記直状中央部に端縁がそれぞれ接合
    固定され、上記車両のディファレンシャル装置の後端が
    取り付けられる縦板部を有する補強板材とを具備したこ
    とを特徴とする車両のサブフレーム構造。
  2. 【請求項2】請求項1記載の車両のサブフレーム構造に
    おいて、 上記左右一対のばね受け部が左右一対のサイドメンバに
    締付結合され、各ばね受け部より車体中央側に一端を接
    合固定し他端を各サイドメンバあるいは同各サイドメン
    バを互いに結合するクロスメンバに締付結合した左右一
    対の前後方向延出部材を有し、上記補強板材の左右側縁
    を上記前後方向延出部材の一端に接合固定したことを特
    徴とする車両のサブフレーム構造。
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