JP2003535742A - 2つのローリング操向車輪たる前輪と少なくとも1つの駆動輪たる後輪とを有する車両の改良 - Google Patents

2つのローリング操向車輪たる前輪と少なくとも1つの駆動輪たる後輪とを有する車両の改良

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コッコ,ガエタノ
ラッファエッリ,アンドレア
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Abstract

(57)【要約】 少なくとも1つの駆動輪たる後輪と、少なくとも1対のショックアブソーバー・ストラット(60A,60B;60C,60D)とそれに関連付けられたロッキングレバー(61A,61B;61C,61D)とを有するサスペンション装置(19)を備えたリンケージ機構(15;15の2)によって相互に接続された2つのローリング操向車輪たる前輪とを備える自動車。車両の正中面(PM)に沿って配された連結用格子状部材(14)は、ロッキングレバー(61A,61B;61C,61D)のピン(50,51;57,58)の軸(A)を支持している。従って、前記格子状部材(14)は、前記正中面上に位置するとともに、リンケージ機構(15)のクロスバー(20,21,22,23)の支点ピン(52,53,54)の軸(X,Y)に対して平行である。前輪のローリング速度は変動自在である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、内燃及び/又は電動機関により駆動される車両であって、2つのロ
ーリング操向車輪たる前輪と少なくとも1つの駆動輪たる後輪とを有する車両に
関する。
【0002】 本発明に最も近いと考えられる技術水準は、国際公開第WO99/41136
号である。この出願に開示された三輪車において、前輪を互いに連結させるため
に使用されているリンケージ機構は、スピンドルを支持している固定部に加えて
、関節をなした中心支点を備えた上下二対のクロスアームによって形成された2
つの変形自在な台形状部材とから構成されている。
【0003】 一方の前輪が他方の前輪に対して上昇する際に作動する横方向ショックアブソ
ーバー・ストラットの両端部が、上記二対のクロスアームの一方に取り付けられ
ており、従って、車両のシャシには連結されていない。
【0004】 見方を変えれば、例えばカーブを走行する場合のように、運転手が(二輪車の
ように)身体を移動させて2つの前輪を傾ける場合、ショックアブソーバー・ス
トラットは圧縮も解放もされない。2つの中心支点は、車両の長手方向の正中面
に対して事実上移動するが、各台形状部材において、変形自在な台形状部材のア
ームはその相対角度を変化させず(逆に、前記アームは相互に平行を維持してい
る)、また、車両の重心は、二輪車の場合も生ずることであるが、ローリング角
に応じて低くなる。操舵軸が、スピンドルをステアリング組立部材に接続してい
るフック継手を介して、前輪の回転軸に対して常に直角を維持するため、車両は
横方向の安定性が確保される。
【0005】 リンケージ機構を形成する部材のクロスアームの中心支軸に関する慣性が相当
大きいだけでなく、ショックアブソーバー・ストラットとシャシとが接続されて
いないため、かかる先行技術の車両は、運転手からの指示に対する反応が遅れる
傾向があり、事実上運転するのが難しい。その結果、デザインエンジニアは、前
輪がローリングする際の車両状態を予想するのが困難になり、保護カバー又はロ
ールバーを車両に装着するのに、選択的にこれらを装着する場合はなおさら支障
が生ずる。さらに、前輪の赤道面とその各操舵軸との間にロワアームが不可避的
に存在するため、ステアリング組立部材のリンクロッドが強く圧迫されるので、
急ブレーキの際に不利な結果を生じさせるおそれがある。
【0006】 従って、本発明の主たる目的は、従来の二輪車よりも更に快適であるとともに
、上記のような欠点がなく、従って、選択的であっても様々なタイプの保護カバ
ー又はロールバーを装備可能である、2つのローリング操向車輪たる前輪を有す
る車両を提供することである。本発明の更なる目的は、一定の範囲内であるが、
従来の二輪車と比較して単純かつ低価格な車両の構造を提供することである。
【0007】 本発明によると、上記及び更なる目的は、シャシが2つのローリング操向車輪
を互いに連結しているクロスバーリンケージ機構を支持する組立部材において、
一対のショックアブソーバー・ストラットとそれに関連付けられたロッカー・ア
ーム構造部材とを利用する特許請求の範囲に記載したような特徴を有する車両に
よって達成される。
【0008】 この点、本願出願人は、国際公開第WO97/27071号、第WO98/43872号のほか、米
国特許第4,003,443号、第4,887,829号、第5,611,555号などの先行文献が本願に
関連する文献であるとは考えていない。これらの文献は、単一の操向車輪たる前
輪を有する車両において、ローリング車輪であるが操向車輪でない2つの後輪を
支持しているほぼ水平な分岐部に連結されたショックアブソーバー・ストラット
に特徴を有するからである。
【0009】 いずれにせよ、本発明の特徴と利点は、添付図面を参照しつつ、制限的でない
実施例による以下の記述から容易に理解することができる。ここでは、単純化の
ため、本発明に直接的に関わる車両の構成部材ないし、当該部材の実際の作動方
法を説明するために有用である構成部材について言及するにとどめる。その他の
構成部材であって、従来のタイプのものであっても構わない部材(例えば、駆動
機関、タンク、ラジエタ、電気部品、ステアリング組立部材など)については言
及しない。
【0010】 車両の固定シャシの構成部材は、第一の縦管1と第二の縦管2である。第二の
縦管2は、第一の縦管1より長く、しかも、高位置に配されている。上側の縦管
2は、第一ブラケット3を介して、後部で互いに接続されている。さらに、上側
の縦管2は、一対のショックアブソーバー・ストラット5の懸架地点付近で下側
の縦管1の後端部に溶接されている。ショックアブソーバー・ストラット5は、
下側の縦管1に蝶着されたC字状の分岐部6とともに、駆動輪たる後輪4のサス
ペンション装置の一部材を形成している。逆U字状の横管7は、上側管2を互い
に接続している第二のブラケット8のほぼ真下に配され、二組のシャシ管を互い
に接続するもう1つの接続手段を形成している。
【0011】 シャシの中心下降管9は、その下端部たる底部で、下側の縦管1同士をその前
端部付近で接続する横材10と溶接されるとともに、頂上部で、ステアリングギ
アの頭部11と溶接されている。それにより、ステアリングギアの軸Tは垂直方
向に対して約25度傾いており、一対のブラケット12は同数のブシュ13を支持
している(図1参照)。
【0012】 車両は、ブレーキシュー16を有する前輪を2つ備えるが、図面の簡略化のた
め、図1及び図2では右側の前輪17のみを示した。前輪は、垂直方向に対して
約15度傾いている各操舵軸Z1,Z2を軸とし、さらに、前輪を相互に連結し
ているリンケージ機構15の作用によりローリングする。
【0013】 図3乃至図6に示すように、リンケージ機構15は、以下の構成を有する。
・上下2段に配置されるとともに、車両の正中面PM上に位置し、しかも互いに
平行な軸X及びYに沿った中心支点を備えた二対の固定アーム20,21及び2
2,23。上から見た場合、前記アームは二股状であり、垂直方向の圧力に耐え
るとともに、例えば、前輪の一方のみにブレーキがかけられ又は正面から衝撃を
受けた場合に生ずるような、車両の長手方向の衝撃や圧力に耐え得る剛性を得る
ことができるようにされている。また、アッパーアーム20,21は、後述する
サスペンション装置19の一部分を構成する。
【0014】 ・(適当な接触ベアリングを介して)2つの車輪のスピンドル26,27を支持
する固定部24,25。
【0015】 ・アーム20,21,22及び23と固定部24,25との連結地点に設けられ
た二対の球窩関節30,31及び32,33(リンケージ機構15の形成部材を
加工ないし製造する際に見込まれ又は導入された公差を補償することが可能とい
う利点を有する)。本発明によると、前記球窩関節の中心は操舵軸Z1及びZ2
上に配され、また、ローリング軸J,K及びL,Mは、車両の正中面PMに対し
て平行な車輪赤道面上に配されている。2つの前輪は、このように、車両に周知
の安定効果をもたらす前方ストローク(forward stroke)を有している。前方スト
ロークは、ステアリングの舵角の大きさとともに増加する引込みないしバイアス
力(a pull-in or biasing force)を生じさせるからである。
【0016】 本発明に直接的な関連性を有しない車両の一部分を構成するステアリング組立
部材のうち、タイ・ロッド91,92が図2のみに示されている。タイ・ロッド
91,92は、スピンドル26,27を支持している固定部24,25を、機械
式伝動装置(図示せず)を介してステアリング装置の頭部11によって作動する
ブレース93に接続している。
【0017】 本発明のもう1つの特徴によると、格子状構造部材14は、ステアリング組立
部材のタイ・ロッド91と92の接続手段として用いられるブレース93のピン
を支持するとともに、シャシとリンケージ機構15とを連結している。
【0018】 図3から明らかなように、格子状構造部材14は、車両の正中面PM上に配さ
れ、実質的に前部上昇管41と後部上昇管42とからなる。上昇管41,42に
は第一及び第二の縦ビーム43及び44が上下二段に突合せ溶接されている。ま
た、後部上昇管42には後方突出ブラケット45が溶接されている。
【0019】 後部上昇管42の頂上部には、シャシの下降管9に一体的に設けられたブシュ
13と軸H1に沿って接続可能とするために設けられた第一ピン46が取り付け
られている。ブラケット45の自由端部には、シャシの下側縦管1の先端部に設
けられた一対のブシュ(左側のブシュのみを図1に18で示した)と軸H2に沿
って接続可能とするために設けられた第二ピン47が取り付けられている。従っ
て、ピン46,47の軸H1,H2は、車両の正中面PMと2つの前輪の赤道面
に対して直角である。
【0020】 図3に示されるように、格子状構造部材14の上昇管41,42は、以下の部
材を支持する。 ・ロワビーム44の下に、リンケージ機構15のアッパーアーム20,21の中
心支点ピン52,53(軸Xに沿って設けられている)。 ・その下端部に、リンケージ機構15のロワアーム22,23の中心支点ピン5
4(軸Yに沿って配されている)。
【0021】 前述のように、2つの前輪を連結するためのリンケージ機構15がサスペンシ
ョン装置19に設けられており、サスペンション装置19は、一対のショックア
ブソーバー・ストラット60A,60Bと、アッパービーム43の下に取り付け
られたピン50,51を介して中心支点上で格子状構造部材14に蝶着された2
つのロッキングレバー61A,61Bとを備えている(図3参照)。ピン50,
51は、軸X,Yに平行であるとともに車両の正中面PM上に配されている傾斜
軸Aに沿って設けられている。このように、図3にCで示される軸AとXとの距
離は一定である。
【0022】 ショックアブソーバー・ストラット60A,60Bは、頂上部では、それぞれ
第一ガジョンピン62Aと62Bを介して、ロッキングレバー61A,61Bの
端部に吊り下げられているとともに、(図4ないし図6に示されるように)第一
の実施形態においては、底部で、第二ガジョンピン63Aと63Bを介して、リ
ンケージ機構15のアッパーアーム20及び21に接続されている。従って、ガ
ジョンピンの軸RA,RB及びSA,SBは互いに平行であり、軸A,X,Yに
対しても同様に平行である。
【0023】 上述した仕組みにより、本発明に係る車両について、保護カバーが装着された
場合、ツーリングないし通常の旅行よりスポーツ的に、すなわち、レースのよう
に車両を運転可能となることから、デザインエンジニアは、車輪のローリング速
度を制限するのではなく、むしろこれに前向きになるであろう。これを行うため
に、リンケージ機構15又は格子状構造部材14のいずれかに変更を加える必要
性は事実上ない。その結果、車両のとりうる様々な状態において動作を制御でき
るように、多少長めのショックアブソーバー・ストラットをサスペンション装置
19に採用するだけで事実上足りる。上述のように、格子状構造部材14を用い
ることにより、サスペンション装置19のロッキングレバーの支軸Aとリンケー
ジ機構15のアッパーアーム20及び21の軸Xとの距離Cは、軸Xとリンケー
ジ機構15のロワアーム22,23の平行かつ同一平面上の支軸Yとの距離と同
様に、強固に固定されている。
【0024】 上記装置の動作を分かりやすく図示するため、図面の単純化から、車両の3つ
の主要な状態について、サスペンション装置19と、前輪を連結しているリンケ
ージ機構15のみを添付図面に表した。
【0025】 デザインエンジニアは、少なくとも主としてレーシング又はそれと同等の目的
で使用される車両をデザインしなければならないのが前提である。この場合、静
止状態の車両(すなわち、無負荷状態で地上に静止している車両。図4参照)に
おいて、軸AとXの固定距離Cに等しい長さのショックアブソーバー・ストラッ
ト60A,60Bが選択される。すなわち、ガジョンピン62A,63Aの軸R
A,SAとガジョンピン62B,63Bの軸RB,SBとの距離をそれぞれA0
、B0とした場合、A0=B0=Cの関係が成立する。
【0026】 前記静止状態の車両において、ショックアブソーバー・ストラット60A,6
0Bは無負荷である。従って、 ・車両の正中面PMは、当該正中面に対して平行な前輪赤道面と同様に、垂直で
ある。 ・上述のように、操舵軸Z1,Z2は垂直方向に対して傾いているので、車輪自
体は前方ストローク(forward stroke)を備えている。 ・スピンドル26,27の軸(従って、車輪の回転軸)は水平である。
【0027】 図5は、第一の動的状態の車両、すなわち、直線コースを走行中の車両を表し
ている。前輪にかかる静的・動的負荷のため、ショックアブソーバー・ストラッ
ト60Aと60Bは軸AとXの固定距離Cに対してΔ1だけ収縮される、すなわ
ち、Δ1だけ短くなるものの、垂直状態を保っている。換言すれば、ガジョンピ
ン62Aの軸RAと63Aの軸SAの距離A1と、ガジョンピン62Bの軸RB
と63Bの軸SBの距離B1のそれぞれについて、A1=(A0−Δ1)=B1
=(B0−Δ1)<Cの関係が成立する。その結果、 ・前輪の赤道面は、車両の正中面PMに対して平行を保っている。一方、赤道面
上の操舵軸Z1,Z2の垂直方向に対する傾斜は、(前輪のサスペンション装置
19と後輪4のサスペンション装置の低下範囲が異なるために)前方ストローク
(forward stroke)のわずかな変形に対応して、積極的又は消極的にわずかな変形
を生ずる。その結果、側面から見た場合、図4に表された静止状態に対して、車
両はわずかに前傾又は後傾する。 ・リンケージ機構15のアーム20,21,22,23は、そのジオメトリ軸線
(それぞれ軸JとX、KとY、LとX、MとYにより特定される4つの面が図4
ないし図6の平面と交差することよって形成された直線)の性質から明らかなよ
うに、水平方向に対して所定角αだけ上向きに傾く。 ・車両の正中面PMは垂直を維持し、前輪の回転軸は水平を保っている。 ・ロッキングレバー61A,61Bは水平を維持している。
【0028】 図6は、第二の動的状態の車両、すなわち、車両がカーブを走行しており、従
って、ローリング現象が生じている場合の典型的なスポーツタイプの運転状態を
表している。ローリング現象とは、実質的に、軸A,X及びYを含む正中面PM
の垂直方向Vに対する角変位φを指す。要求される車両の安全性を確保するため
には、カーブ外側を移動しスピンドル26に取り付けられた車輪と、カーブ内側
を移動しスピンドル27に取り付けられた車輪とが、ともに路面と接触している
必要性がある。この場合、ショックアブソーバー・ストラット60Aと60Bは
距離C(図3参照)よりも短くなるため、左側の車輪を支持している四辺形と右
側の車輪を支持している四辺形は別個に変形する。 ロッキングレバー61A,61Bが軸Aを中心にカーブ内側へ所定角γだけ回
転するため、ガジョンピン62A,63Aの軸RA,SAとガジョンピン62B
,63Bの軸RB,SBとの距離は、値A2=(A0−Δ2)=B2=(B0−
Δ2)<Cに変化する。 従って、リンケージ機構15のバー30,31,32,33の上向きへの傾斜
は、値β=φ+γ*τと仮定すれば、ローリング角φより大きい。ここで、τは
、車輪にかかる垂直荷重の腕と、ショックアブソーバー・ストラットに作用して
いる実際上の力の腕とを関連付ける幾何学的比率である。
【0029】 上述した先行技術に係る車両とは異なり、本発明に係るサスペンション装置の
ショックアブソーバー・ストラット60A,60Bは、リンケージ機構15を正
中面PMとは異なるように、すなわち、カーブ内側(図6の右側に対応する)と
外側(図6の左側に対応する)の間を移動させることによって機能する。ローリ
ング軸J,K,X,Yと図6の平面との交点をその頂点とする平行四辺形は、軸
X,Y,L,Mと上記平面との交点をその頂点とする平行四辺形よりも狭められ
る(close in)。このように、車両をデザインするエンジニアは、前輪のローリン
グ速度を上げることができるので、カーブを走行する際によりよい位置取りがで
きる(レース等において車両を運転する場合に有利なことは明らかである)とと
もに、安全性を向上させることもできる。
【0030】 逆に、保護カバーを備えた車両(底部ローリング軸に対して慣性を増大させる
効果がある)の場合、デザインエンジニアは、静止状態の車両においてA0=B
0>Cの関係が成立し、さらに、図6に示される動的状態の車両でさえ、ショッ
クアブソーバー・ストラット60A,60Bが短くなるにもかかわらず、ガジョ
ンピン軸同士の距離が、軸AとXの距離Cよりも大きいか、少なくとも同じにな
るように、サスペンション装置19のショックアブソーバー・ストラット60A
,60Bを選択すればよい。この場合、ローリング軸J,K,X,Yと図6の平
面との交点をその頂点とする平行四辺形(すなわち、カーブの内側に対応する)
は、軸X,Y.L,Mと上記平面との交点をその頂点とする平行四辺形(すなわ
ち、カーブの外側に対応する)よりも狭められないので(close in)、ローリング
速度が落ちる。従って、今度は、自然と重心が低下していることに効果的に対抗
できるとともに、上述の慣性の増大に関するリスクが解消される。
【0031】 このような理由で、本発明に係る車両は、レースか通常走行かという運転方法
に関わらず、道路の走行中は常に、また、時折であるが保護カバー又はロールバ
ーが装備されている場合にも、容易かつ安全に運転可能である。
【0032】 単純化のため、本発明の第二の実施形態(図7を参照のこと。図5と同様の状
態の車両を表している)については、上述の第一の実施形態との相違点のみを説
明する。概念的に変更のない部材については、上述と同様の参照番号を使用する
【0033】 リンケージ機構15の2は、接触ベアリングを使用しなくてもよいように、2
つのローリング操向車輪たる前輪のそれぞれについて、スピンドル支持部材とス
ピンドルとが一体的に作製され、それぞれ28,29で表される単一部材を形成
している点で、上述のリンケージ機構と異なる。
【0034】 リンケージ機構15の2のサスペンション装置19の2において、ショックア
ブソーバー・ストラット60C,60Dを支持しているロッキングレバー61C
,61Dは、逆U字状であり、アッパーアーム20,21の中心支点57,58
を利用している。従って、軸Aは軸Xと一致し、構成上、格子状構造部材14を
簡略化することができる。ショックアブソーバー・ストラット60C,60Dの
第一(上部)ガジョンピン62Cと62Dは、レバー61C,61Dの自由端部
に設けられ、一方、第二(下部)ガジョンピン63Cと63Dはロワアーム22
と23に取り付けられるため、その中心支軸は軸Yを維持する。
【0035】 この実施形態の実施方法は、第一の実施形態の実施方法と同様である。すなわ
ち、様々な状態の車両において、中心支軸X(又はA)とYの距離Cは強固に固
定されているのに対し、ショックアブソーバー・ストラットの長さ、すなわち、
ガジョンピン62Cと63Cの軸RC,SCとガジョンピン62Dと63Dの軸
RD,SDとの距離は、デザインエンジニアの選択に応じて変化することになる
【0036】 この点について考慮された先行技術に対する本車両の機能上の利点は、更なる
構成の簡略化とともに、上述の説明から明らかである。
【0037】 更に、本発明については、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から
逸脱することなく、多くの変形ないし実施形態を実施することができる。例えば
、ローリング車輪でも操向車輪でもない2つの後部駆動輪を有する車両や、操向
車輪ではなくローリング車輪である後輪を備える4輪自動車などである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 2つのローリング操向車輪たる前輪を有する車両の第一の実施形態の全体図で
ある。
【図2】 図1に示される車両の部分拡大斜視図である。2つの前輪を相互に連結させる
リンケージ機構の細部を明らかにしている。
【図3】 シャシと図1又は図2に示されたリンケージ機構とを連結するために使用され
ている構造部材の側面図である。
【図4】 無負荷状態、すなわち、静止状態(静的状態)の車両のリンケージ機構の正面図
である。
【図5】 第一の動的状態の車両(すなわち、直線道路を負荷状態で走行している車両)
のリンケージ機構の正面図である。
【図6】 第二の動的状態の車両(すなわち、負荷状態であるとともに、カーブを走行中
の車両)の図である。
【図7】 本発明の第二の実施形態を示す図であり、図5に対応する車両状態の図である
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコマッゾン,レアンドロ イタリア・ミラ イ−30034・ヴィア バ スティエッテ 27/シー Fターム(参考) 3D001 AA03 AA12 AA18 BA32 CA08 DA04 DA05 DA08 DA09 3D011 AA02 AD01 AD03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定シャシ(1,2)と、少なくとも1つの駆動輪たる後輪
    (4)と、互いに平行な軸(X,Y)を有するとともに正中面(PM)上に配さ
    れたピン(52,53,54)上に中心的な支点を有する上下2対の第1固定ク
    ロスバー(20,21)及び第2固定クロスバー(22,23)を備え、正中面
    (PM)に対して平行な軸(J,K,L,M)を有する球窩関節部材(30,3
    1,32,33)を介して固定車輪支持手段(24,25;28,29)に接続
    されているリンケージ機構(15;15の2)によって相互に接続された2つの
    操向車輪たる前輪とを有する車両であって、 前記リンケージ機構には、該リンケージ機構とシャシとの連結構造部材(14
    )上に支点を有するロッキングレバー(61A,61B;61C,61D)の両
    端部にその上端部(62A,62B;62C,62D)が配されるとともに、前
    記クロスバーのいずれか1対に下端部(63A,63B;63C,63D)が接
    続されている少なくとも一対のショックアブソーバー・ストラット(60A,6
    0B;60C,60D)を備えているサスペンション装置(19;19の2)が
    更に設けられている車両において、 前記連結構造部材が、正中面(PM)上に配されている格子状部材(14)で
    あり、従って、ロッキングレバー(61A,61B;61C,61D)のピン(
    50,51;57,58)の軸(A)が前記正中面上に配置されるとともに、リ
    ンケージ機構(15;15の2)のクロスバー(20,21,22,23)の支
    点ピン(52,53,54)の軸(X,Y)に対して平行であり、それによって
    、クロスバー(20,21,22,23)の支点ピン(52,53,54)の軸
    (X,Y)間の距離(C)が固定されているにもかかわらず、様々な車両状態で
    あっても、ショックアブソーバー・ストラット(60A,60B;60C,60
    D)の両端部の軸(RA,SA,RB,SB;RC,SC,RD,SD)間の距
    離が変動可能であることを特徴とする車両。
  2. 【請求項2】 ロッキングレバー(61A,61B;61C,61D)がそ
    れらの支点軸(A)を軸に回転するようにされており、従って、前輪の所定ロー
    リング角(φ)に対して、リンケージ機構(15;15の2)のクロスバー(2
    0,21,22,23)が、前記ローリング角よりも大であるとともにロッキン
    グレバー(61A,61B;61C,61D)の回転角(γ)と関連付けられた
    傾き(β)だけ傾いていることを特徴とする請求項1に記載の車両。
  3. 【請求項3】 リンケージ機構(15)の一部分である球窩関節部材(30
    ,31,32,33)の中心が前輪の操舵軸(Z1,Z2)に沿って配されると
    ともに、前記球窩関節部材(30,31,32,33)の軸(J,K,L,M)
    が、前記正中面(PM)に対して平行な車輪赤道面上に配されていることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の車両。
  4. 【請求項4】 前輪に前方ストローク(forward stroke)を与えることができ
    るように、前記操舵軸(Z1,Z2)が垂直に対して傾斜していることを特徴と
    する請求項3に記載の車両。
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