JP2007528965A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は自動車用のクラッチ装置に関する。このクラッチ装置は、周囲にクーラントが流れる摩擦要素（５、６）を備え、この摩擦要素（５、６）はトルクを伝達するためにピストン（３）によって相互に押圧される。このピストンの第１面（４）には切替圧力が加えられ、ピストンの第２面（１６）にはクーラント圧力が加えられる。前記クラッチ装置は、又、切替圧力を調整する弁（９）と、さらに、クーラント圧力が切替圧力と相互作用することを可能にする機器とを備える。本発明によれば、クラッチ装置は、この機器を縦続する流体抵抗（２１）として具現化し、かつこの縦続流体抵抗（２１）を摩擦要素（５、６）のクーラント流入ライン及びクーラント戻りライン（３６、３７）間に接続されるように提供されている。縦続流体抵抗（２１）の中央部から分岐する戻り圧力ライン（２６）が弁（９）に接続される。本発明は、又、自動車特に乗用車におけるこのクラッチ装置の使用にも関する。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載のクラッチ装置に関する。

摩擦要素を含む摩擦クラッチを備えたコンバータを有するクラッチ装置は特許文献１から知られる。ピストンの第１の面に切替圧力を加圧することができ、それによって摩擦要素が押圧されてトルクの伝達が生じる。さらに冷却オイルが摩擦要素を通過して流れる。冷却オイルは、供給ライン及び戻りラインを経由して摩擦クラッチに供給される。制御圧力が規定されると対応する切替圧力を送り出す弁が、摩擦クラッチ作動用として装備される。冷却オイル流れの圧力は、切替圧力に抗してピストンの第２の面に作用する。ピストンの第２の面における圧力変動の切替圧力に対する反作用を補正するために、クラッチの外側に存在する圧力が、クーラント戻りラインの終端において弁に加えられる。このため、切替圧力は、クーラント戻りラインにおける圧力変動に対して修正される。

独国特許発明第１９８ ３８ ４４３ Ｃ１号明細書

一方、本発明の目的は、切替圧力の修正がより正確に行われるクラッチ装置、すなわち、ピストンの第２の面に存在する圧力に応じて切替圧力の修正が行われるようなクラッチ装置を提供することにある。

この目的は請求項１の特徴を備えたクラッチ装置によって達成される。

本発明によるクラッチ装置は縦続される流体抵抗として設計される機器を備えていることを特徴とする。この機器は、クラッチの摩擦要素のクーラント供給ラインとクーラント戻りラインとの間に接続され、その縦続流体抵抗の中央部において分岐される戻り圧力ラインが弁に接続される。縦続流体抵抗は２つの抵抗を備えており、クーラント供給ラインからクーラント戻りラインへのオイルのバイパス流れがこの２つの抵抗を通って流れる。流体抵抗の間に中間圧力が生じる。流体抵抗を変えることによって、この中間圧力とピストンに作用するクーラント圧力とが等しくなるように中間圧力を調整することができる。流体抵抗の間において取り出した圧力を弁に印加している点が有利なところである。これによって、摩擦要素を、ピストンにおけるクーラント圧力から反作用を受けることなく、制御圧力によって作動させることができる。流体抵抗は、例えば、絞り、チョーク、断面狭窄、及び／又は適当な長さ及び直径の流体配管として構成することができる。所要の圧力低下は、例えば、断面狭窄の寸法及び／又は戻り圧力ラインの取り出し点前後におけるバイパスライン部分の長さ及び直径によって設定することができる。絞りによって設定されるバイパスラインの全流体抵抗が、バイパスラインにおける作動液の容積流量の程度あるいは摩擦要素を流れる容積流量を決定する。

本発明の１つの発展形態においては、弁が３／３方向弁である。この弁は、クラッチと、作動圧力ラインと、トランスミッションのオイル溜めに連通するゼロ排出ラインとに接続される。この場合、弁は３つの操作位置を取ることができる。第１の操作位置においては、作動圧力がクラッチに接続され、第２の操作位置においては、作動圧力がクラッチから切り離され、第３の操作位置においては、クラッチがゼロ排出ラインに接続される。一方では制御圧力を印加し、他方では戻り切替圧力を印加することによって、クラッチに存在する切替圧力、従って摩擦要素が伝達するトルクをこの弁によって調節することができる。

本発明の別の発展形態においては、弁が、ハウジングの長手方向の穿孔内部に軸方向に変位可能に配置されるスライド体を有している。３／３方向弁は、トランスミッションにおいて、スライド体によって高いコスト効果で実現することができる。

本発明のさらに別の発展形態においては、スライド体が、一方の端部領域にスライド用穿孔を備えており、その穿孔の中にピストンが配置され、その穿孔はスライド体の周囲の溝と連通している。切替圧力は、その周囲の溝に存在しており、通路を経由してスライド用穿孔の中にも存在している。従って、切替圧力は、ピストン領域のサイズに対応するスライド体の領域に戻される。ピストン面積を変えることによって、所要の増幅率、すなわち切替圧力に対する制御圧力の比を設定することができる。

本発明のさらに別の発展形態においては、スライド体が環状面を有しており、戻り圧力ラインからの圧力をその環状面に加圧することができる。この戻り圧力は、スライド体への力となり、この力が、クラッチのピストンに作用するクーラント圧力に応じて、切替圧力を確実に修正する点が有利である。

本発明のさらに別の発展形態においては、クーラント供給ライン及び／又はクーラント戻りラインにおける圧力を最大値に制限することができる弁が、クーラント供給ライン及び／又はクーラント戻りラインに配置される。すなわち、この弁はいわゆる圧力制御弁の機能を有する。この弁は、クーラント供給ライン及びクーラント戻りラインにおける圧力が過大になって、クラッチ装置に損傷を与える可能性を効果的に防止する。この危険性は、特に、低温においてクラッチを急速作動させる場合に生じる。

本発明のさらに別の発展形態においては、クーラント供給ラインにおける圧力を潤滑圧力レベルに減圧すると共に最大値に制限する弁がクーラント供給ラインに配置される。従って、この弁は、いわゆる減圧弁の機能と圧力制御弁の機能とを結合した弁である。このため、規定された潤滑圧力の設定と、潤滑装置における過大な圧力の防止とを１つの弁で十分行うことができる。

本発明のさらに別の発展形態においては、摩擦要素のクーラント戻りラインと縦続流体抵抗とが接続点において合体し、この接続点は又トランスミッションの潤滑装置の供給口と連通しており、そのトランスミッションの潤滑装置の供給口の前方に冷却器が繋ぎ込まれる。この構成においては、クーラントの全流量が有利に冷却器を通過して流れるので、摩擦要素及びクーラントの最大冷却能力が確保される。摩擦要素を通過するクーラントの流量は縦続流体抵抗によって設定することができる。

本発明のさらに別の発展形態においては、トランスミッションの潤滑装置の供給口に接続される冷却器へのラインが、摩擦要素のクーラント供給ラインから、縦続流体抵抗の分岐点の前で分岐している。このため、クーラントの流れの一部は摩擦要素を通過してトランスミッションのオイル溜めに流入し、残りの部分は冷却器を経由してトランスミッションの潤滑装置に流入する。この配置は、クラッチにおいて粒子で汚染されたクーラントがトランスミッションの潤滑装置に流入することが全くないという利点を有する。

本発明のさらに別の発展形態においては、冷却器が、摩擦要素のクーラント供給ラインに縦続流体抵抗の分岐点の前で繋ぎ込まれ、かつ、トランスミッションの潤滑装置の供給口に接続される分岐ラインが設けられる。クーラントの全流量が冷却器に流入し、続いてクーラント流量の一部は摩擦要素を通過してトランスミッションのオイル溜めに流入し、残りの部分はトランスミッションの潤滑装置に流入する。この配置は、クーラントの全流量が冷却器を通過して流れ、しかもクラッチにおいて粒子で汚染されたクーラントがトランスミッションの潤滑装置に流入することは全くない、という利点を有する。

本発明のさらに別の発展形態においては、摩擦要素が湿式発進クラッチの構成部品である。本発明による装置は、運転者の快適さを高く維持したまま、クラッチの係合、離脱、及び定常的滑り運転を行うことができるような湿式発進クラッチの自動化を可能にする。

さらなる特徴及び特徴の組合せが、以下の説明及び図面から明らかになるであろう。本発明の具体的な実施形態を、以下の説明でより詳細に説明し、簡素化された形で図面に示している。

図１〜４においては、以下、同じ構成要素には同一の参照番号を付している。

図１に、トランスミッションの油圧作動クラッチ装置が概略的に示されている。このクラッチ装置は、流体式コンバータにおける直結クラッチ又は湿式発進クラッチとして用いることができる。

図１に示すクラッチは入力軸１を出力軸２に連結する。この連結を実現するため、ピストン３が設けられ、その第１ピストン面４に切替圧力を加圧することができる。この結果、ピストン３は、外側ディスク及び内側ディスクとして構成される摩擦要素５、６に押し当てられる。外側ディスクは、外側ディスク支持体７によって入力軸１に繋がっており、内側ディスク６は、内側ディスク支持体８によって出力軸２に連結されている。第１ピストン面４に圧力が作用すると、内側ディスク及び外側ディスクの摩擦面が互いに押し当てられて、トルクを入力軸１から出力軸２に伝達することができる。

切替圧力の制御は、３／３方向弁９によって行われる。ライン２８に存在する切替圧力はライン１０に存在する作動圧力から導かれる。この場合、この作動圧力は全システムに生起する最高圧力であり、２２ｂａｒまでの値である。３／３方向弁は３つの操作位置を有する。第１の操作位置においては、作動圧力が直接クラッチに送られ、第２の操作位置においては、接続ライン１０からクラッチへの接続が切り離され、第３の操作位置においては、切替圧力ライン２８がゼロ排出ライン１１に接続される。これらの操作位置は、例えば図２に見られるような、穿孔内を軸方向に動くスライド体によって具現化することができる。切替圧力は、接続ライン１２に存在する制御圧力によって設定することができる。スライド体１３にはスライド用穿孔３１が設けられ、内部にピストン３３が配置される。ピストン３３は、その一方の面がハウジングの壁面に支持され、もう一方の面はバネ３４を介してスライド体１３に当てがわれる。スライド用穿孔３１は、流路３５を介して円周溝３２に接続されるので、スライド用穿孔３１内には切替圧力が存在する。スライド体１３には、バネの力に加えて、流路３５から導かれて面積Ａ２に作用する切替圧力による力が作用するが、この力は、面積Ａ３に作用する制御圧力による力に対抗して作用する。制御圧力を規定することによって、接続ライン１０に存在する作動圧力から導かれる所要の切替圧力を設定することができる。制御圧力のレベルは、制御装置によって操作されるソレノイド弁（図示されていない）を用いて定めることができ、６．５ｂａｒまでの値である。

バネ３４は、スライド体１３及びピストン３３を規定位置に保持する機能を有する。原理的には、弁９の機能は、このバネがなくても確保される。

図１に示すように、ディスククラッチには、ライン１４を経由してクーラントが供給される。クーラントは、クーラントとしての機能に加えて、摩耗低減用の潤滑剤としても使用し得るオイルである。減圧弁１５が、圧力を作動圧力レベルから約５ｂａｒの潤滑圧力レベルに減圧する。冷却オイルは、供給ライン３６を通って出力軸２に入り、外側及び内側のディスク５、６を含むディスクセットに流れる。冷却オイルの流れは、大きな熱的負荷を受ける外側及び内側のディスク５、６の過熱を防止する。冷却オイルは同時に一定の摩擦係数を確保する。冷却オイルは、ディスクを通過して流れた後、ピストン３の第２の面１６によって一方が区画される領域１７に集まる。冷却オイルは、続いて、例えば、戻り用穿孔１８を経由して、あるいはクーラント戻りライン３７及び中間冷却器１９を経由して、歯車又は軸受けなどのトランスミッションの機械部品に供給される。過大な圧力による部品への損傷を避けるために圧力制御弁２０が装備され、圧力が約３．５ｂａｒの最大値に制限される。

縦続する絞りとして構成される縦続流体抵抗２１が、クーラント供給ライン３６と戻りライン３７との間にバイパスラインとして挿入される。縦続絞り２１は、相前後して連結される第１及び第２の絞り２２、２３を有する。

このバイパスラインを通る容積流量は、絞り２２、２３の絞り効果によって小さい。すなわち、容積流量の主要部分は基本的にディスクセットの方に流れる。絞りの間には、クーラント供給ライン３６及び戻りライン３７に存在する圧力の平均値としての中間圧力が生じることになる。縦続絞り２１の接続点２４から集合領域１７までの冷却オイルの圧力低下が、集合領域１７から縦続絞り２１の接続点２５までの冷却オイルの圧力低下とほぼ同じであり、かつこの場合絞り２２、２３が同一であるとすると、両絞りの間には、有利なことに、集合領域１７の圧力と同じ圧力が存在することになる。

集合領域１７と接続点２４との間の圧力低下及び集合領域１７と接続点２５との間の圧力低下が異なる場合は、集合領域１７の圧力が両絞りの間にも生じるように、絞り２２、２３の寸法を調整することができる。

絞り２３、２４の流体抵抗を変えることによって、ディスククラッチを通過する冷却オイルの容積流量を有利に設定することができる。ディスククラッチの冷却に必要でない冷却オイルの量は、ディスククラッチを回避して冷却器１９に流入する。ディスククラッチを通過する冷却オイルの容積流量は、単一の絞り、例えば絞り２２又は２３を用いて設定することもできる。余分な冷却オイルがディスククラッチを通過して流れるのを避けることは、冷却オイル回路の圧力損失を低減することになる。

集合領域１７における圧力はピストン３の第２の面１６に直接作用する。両絞り２２、２３の間で分岐する戻り圧力ライン２６が弁９に接続される。

戻り圧力ライン２６に存在する圧力は弁９の面に作用する。その結果、この方式によって、制御圧力から生じる力の成分と同じ方向を向いた力の成分で、バネの力と切替圧力による力の成分とに対抗する力の成分が弁に作用する。図２に見られるように、戻り圧力ライン２６に存在する圧力は、スライド体１３の環状面２７に作用する。

本発明によるクラッチ装置によって、潤滑圧力の変動がディスククラッチの望ましいトルク伝達動作に好ましくない影響を及ぼすということなく、ディスククラッチを作動させることが可能になる。例えば、切替圧力は自動車の発進操作の間、徐々に上昇するので、徐々に増大するトルクをディスククラッチによって伝達することができる。クラッチの集合領域１７における冷却オイルの圧力が増大すると、ピストン３がディスクセットから押し離される状態になることがある。この場合は、ディスクの押圧力が低下し、伝達されるトルクが急減する。車両の運転者は、このような加速の変動を不快なものとして経験する。ピストン３によってディスクセットに加えられる押圧力を、冷却オイルの圧力とは無関係に独立したものにすることを確実化することが、本発明によるクラッチ装置の目的である。これを実現するため、集合領域１７における圧力が、縦続絞り２１によって有利に決定され、制御変数として弁９に供給される。例えば、集合領域１７の圧力が上昇すると、縦続絞り２１の絞り２２、２３の間の圧力も同じ程度に上昇する。この上昇は、戻り圧力ライン２６を経由して弁９もしくはスライド体１３の環状面２７に加えられ、それによってライン２８の切替圧力が上昇する。逆の場合、すなわち集合領域１７の圧力が低下すると、ライン２８の切替圧力が低下する。もし環状面２７の面積がピストン面積Ａ２と同じであれば、ライン２８における切替圧力は、ライン２６における戻り圧力が変化する程度に変化する。この構成によって、ピストン３がディスクセットに加える力を、集合空間１７の圧力変動とは無関係に、制御圧力１２によって正確に設定し得るように、システムを構成することができる。その結果、ディスククラッチによって伝達し得るトルクも正確に設定することができ、ディスククラッチの快適な開閉動作が確保される。従って、クラッチが伝達するトルクは、冷却オイルの圧力の反作用を受けることがない。同様に、ディスククラッチを、確実に設定し得る量に定常的に滑らせながら運転することもできる。定常的な滑りは、車両運転中のねじり振動を減衰させる効能を有する。

１つの変形実施形態（図示されていない）においては、接続点２４、２５間に縦続絞り２１が接続されず、接続ライン２６が接続点２４又は２５から弁９に繋がれる。この場合は、取り出される圧力は、集合空間１７から接続点２４又は２５までのライン中の圧力低下のために集合空間１７における圧力レベルより高いかあるいは低い。この圧力のずれは、バネ３４の適切な選択によって、及び／又はライン１２の制御圧力の適切な制御によって補正することができる。

図３においては、冷却オイル流れの一部を冷却器１９経由でトランスミッションの機械部品２９に供給するラインが、減圧弁１５の後ろ側において冷却オイル供給ライン３６から分岐している。冷却オイルの圧力は５ｂａｒに設定される。冷却オイル流れの残りの部分は、圧力設定値１．５〜２．５ｂａｒの別の減圧弁を経て、ディスクを冷却するためにクラッチ内に、摩擦要素５、６に流れ、一部は縦続絞り２１に流れる。冷却オイルは、摩擦要素５、６を通過して流れた後、集合空間１７、戻り用穿孔１８、冷却オイル戻りライン３７を通って流れ、縦続絞り２１からの冷却オイルと合流して、圧力制御弁２０及びゼロ排出ライン１１を経由してトランスミッションのオイル溜めに流入する。圧力制御弁２０の設定圧力値は０．８ｂａｒであり、それによって第２のピストン面に対する最低圧力が規定される。減圧弁３８及び圧力制御弁２０は、集合空間１７内の圧力を安定化すると共に圧力値の範囲を制限し、それによって、切替圧力の修正を容易にする。

縦続絞り２１は、クーラント供給ライン及び戻りライン３６、３７間に同様に配置される。この配置は、ろ過されない冷却オイル中の内側及び外側のディスクの摩耗材料がトランスミッションの機械部品２９に流入するのを効果的に防止する。すなわち、冷却オイルはトランスミッションのオイル溜めに流入する。トランスミッションのオイル溜めには、流入オイル中に含まれる不純物を分離するフィルタが配置される。

図４は、冷却器１９を、冷却オイルライン１４の減圧弁１５の後ろ側に設ける配置を示す。流れの方向において冷却器の後方で、トランスミッションの機械部品２９に冷却オイルの流れの一部を供給するラインが、供給ライン３６から分岐している。冷却オイルの流れの残りの部分は、さらに別の減圧弁３８を経由して、ディスクを冷却するために摩擦要素５、６を通過してクラッチに流入し、一部は縦続絞り２１に流れる。クラッチ及び縦続絞り２１からの冷却オイルは、接続点２５において合流し、そこから、図３に示す配置に従ってトランスミッションのオイル溜めに流入する。この配置においては、摩擦要素５、６及びトランスミッションの機械部品２９の両者に、冷却された冷却オイルが確実に供給される。

図５においては、図１と比べて、減圧弁１５の代わりに３／３方向弁３９が用いられている。この３／３方向弁３９は、まず第１に減圧弁のように機能し、減圧弁１５と同様に、圧力を作動圧力レベルから約５ｂａｒの潤滑圧力レベルまで減圧する。これを実現するため、クーラント供給ライン３６の圧力が３／３方向弁３９にフィードバックされ、バネ４０のバネ力に対抗して作用する。クーラント供給ライン３６の圧力が潤滑圧力レベル未満である限り、３／３方向弁は図示の位置にあって、クーラント供給ライン３６は作動圧力に接続されている。クーラント供給ライン３６の圧力が潤滑圧力レベルに等しくなると直ちに、３／３方向弁３９は、クーラント供給ライン３６が遮断される位置に動かされる。クーラント供給ライン３６の圧力が潤滑圧力レベルを超える場合は、３／３方向弁３９は、クーラント供給ライン３６を、トランスミッションのオイル溜めに繋がるゼロ排出ライン１１に接続する。この結果、補足的に、クーラント供給ライン３６の圧力が潤滑圧力レベルを超えて上昇する可能性が排除される。従って、クーラント戻りライン３７における過度の圧力増大も同様に防止される。このため、図５の実施形態においては、クーラント戻りライン３７にも圧力制御弁は装備されていない。

このような３／３方向弁３９は、図３のクラッチ装置においても使用することができる。その場合は、クーラント戻りラインにおける圧力制御弁を同様に省略することができる。

図５のクラッチ装置は、さらに、３／３方向弁９の制御圧力１２を測定し得る圧力センサ４１を備えている。制御圧力１２は、３／３方向弁９によって、固定された増幅係数で増幅される。制御圧力１２に増幅係数を乗じて得られる値は、クラッチのピストン３における圧力差に対応する。この圧力差は、クラッチの伝達可能トルクの直接的な尺度である。切替圧力ライン２８における圧力は、戻りライン２６の圧力によって影響を受け、従ってピストン３における圧力差の尺度とはならないので、切替圧力ライン２８の圧力を測定しても所望の結果を得ることはないであろう。

このように配置される圧力センサは、図１、３及び４のクラッチ装置にも用いることができる。

本発明によるクラッチ装置の概略図を示す。 図１の弁の実施形態を示す。 冷却器の配置が図１に対して変更された本発明によるクラッチ装置を示す。 冷却器の配置が図１及び図３に対して変更された本発明によるクラッチ装置を示す。

Claims (12)

1. −周囲にクーラントが流れる摩擦要素（５、６）と、
   −トルクを伝達するために該摩擦要素（５、６）を相互に押圧することができるピストン（３）であって、該ピストンの第１面（４）には切替圧力が加えられ、該ピストンの第２面（１６）にはクーラント圧力が加えられるピストンと、
   −該切替圧力を設定し得る弁（９）と、
   −該切替圧力に該クーラント圧力の影響を及ぼすことを可能にする機器と、
   を備えた自動車用のクラッチ装置であって、
   該機器が縦続する流体抵抗（２１）として構成され、該摩擦要素（５、６）のクーラント供給ライン及びクーラント戻りライン（３６、３７）間に接続され、該縦続流体抵抗（２１）の中央部において分岐する戻り圧力ライン（２６）が該弁（９）に接続されることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記弁（９）が３／３方向弁であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記弁（９）が、ハウジングの長手方向の穿孔（３０）内部に軸方向に変位可能に配置されるスライド体（１３）を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクラッチ装置。
4. 前記スライド体（１３）が一方の端部領域にスライド用穿孔（３１）を有し、該穿孔（３１）の中にピストン（３３）が配置され、該穿孔（３１）は該スライド体（１３）の周囲の溝（３２）と連通していることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ装置。
5. 前記スライド体（１３）が環状面（２７）を有し、前記戻り圧力ライン（２６）からの圧力を該環状面（２７）に加圧できることを特徴とする請求項３あるいは４に記載のクラッチ装置。
6. 前記クーラント供給ライン（３６）及び／又は前記クーラント戻りライン（３７）における圧力を最大値に制限し得る弁（２０、３９）が、該クーラント供給ライン（３６）及び／又は該クーラント戻りライン（３７）に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
7. 前記クーラント供給ライン（３６）における圧力を、潤滑圧力レベルに減圧し得ると共に最大値に制限することができる弁が、該クーラント供給ライン（３６）に配置されることを特徴とする請求項６に記載のクラッチ装置。
8. 前記摩擦要素（５、６）のクーラント戻りライン（３７）と前記縦続流体抵抗（２１）とが接続点（２５）において交わり、該接続点（２５）は次いでトランスミッションの潤滑装置の供給口と連通し、該トランスミッションの潤滑装置の供給口の前方に冷却器（１９）が繋がれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
9. 前記トランスミッションの潤滑装置（２９）の供給口に接続される冷却器（１９）へのラインが、前記摩擦要素（５、６）のクーラント供給ライン（３６）から、前記縦続流体抵抗（２１）の分岐点の前で分岐していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
10. 冷却器が、前記摩擦要素（５、６）のクーラント供給ライン（３６）に、前記縦続流体抵抗（２１）の分岐点の前で繋がれ、トランスミッションの潤滑装置（２９）の供給口に接続される分岐ラインが設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
11. 前記摩擦要素（５、６）が湿式発進クラッチの構成部品であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のクラッチ装置を備えることを特徴とする自動車用のトランスミッション。

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