JP2008025599A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】脚軸のジャーナル面だけで針状ころの軸方向位置規制を行えるトリポード型等速自在継手を提供する。
【解決手段】トリポード型等速自在継手において、脚軸１の外周面に針状ころ６を収容可能であって針状ころ６の転動面となる溝部２を周方向に形成する。この溝部２内に針状ころ６をちょう度が０、１、２号の半固体潤滑剤または固体潤滑剤によって保定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トリポード型等速自在継手に関するものである。

一般に、等速自在継手（トリポード型等速自在継手）は、図１１Ａと図１１Ｂに示すように、外側継手部材５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている（特許文献１参照）。

外側継手部材５１は一体に形成されたマウス部５４とステム部５５とからなる。マウス部５４は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝５６が形成してある。マウス部５４は、横断面（図１１Ｂ）で見ると、大径部５４ａと小径部５４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部５４は、大径部５４ａと小径部５４ｂとを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝５６が形成される。各トラック溝５６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面５７、５７が形成される。

トリポード部材５２はボス５８と脚軸５９とを備える。ボス５８にはシャフト６０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９はローラ５３を回転可能に支持している。なお、ローラ５３は内側ローラと外側ローラとを有するダブルローラタイプと、１個のみのシングルローラタイプがある（ダブルローラタイプは特許文献２参照）。

脚軸５９とローラ５３との間には、図１１Ｃのように、複数の針状ころ６２が総ころ状態で配設されている。これら針状ころ６２は、脚軸５９の根元方向ではトリポード部材５２のボス部と脚軸５９根元部との境目に形成される段部６３で位置規制される。脚軸５９の先端方向では、脚軸５９先端側に設けられたリテーナ６４によって位置規制（抜止め）される。脚軸５９の先端側外周面には周方向溝６５が形成され、この周方向溝６５に止め輪６６が装着される。止め輪６６の内側（脚軸根元側）の脚軸５９外周面に前記リテーナ６４が嵌合される（特許文献３参照）。
実開昭５３−６２５５５号公報 特公平８−１２１９号公報 実開平２−９４９２８号公報

従来のトリポード型等速自在継手は、前述のように脚軸の先端に取り付けたリテーナと止め輪によって針状ころの飛び出しを防止する。継手が作動角を取った状態では継手の回転に伴いローラに対して脚軸が相対的に上下動するため、針状ころの軸方向の位置規制が必要である。

しかし、リテーナと止め輪による位置規制ではこれら部品コストの他に止め輪用の溝を脚軸に形成する加工コストがかかるためコストが嵩む。

そこで本発明は、前記課題に鑑みて、リテーナと止め輪を使用することなく、脚軸のジャーナル面だけで針状ころの軸方向位置規制を行えるトリポード型等速自在継手を提供する。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、先端が前記トラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたローラと、前記脚軸とローラとの間に配設された複数の針状ころとを備えたトリポード型等速自在継手において、前記脚軸外周面に前記針状ころを収容して針状ころの転動面となる溝部を周方向に形成すると共に、この溝部内に前記針状ころを半固体潤滑剤または固体潤滑剤によって保定したことを特徴とする。

このように、脚軸外周面の溝部に針状ころを収容するため、溝部の両側壁ないし肩部が針状ころの位置規制部となり、継手が作動角を取った状態で脚軸がローラに対して相対的に上下動しても針状ころの飛び出しを防止できる。また、本発明は前記針状ころを半固体潤滑剤または固体潤滑剤によって溝部内に保定する。これにより継手の分解点検時などでローラを脚軸から引き抜く際に針状ころが脚軸から脱落するのを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記半固体潤滑剤または固体潤滑剤のちょう度を、０、１、２号のいずれかとしたことを特徴とする。ちょう度は潤滑剤の固さをあらわすもので、「０００」から「６」まである（ＪＩＳ Ｋ ２２２０．５．３に規定）。数字と外観の関係は、「０００」：半流動体、「００」：半流動体、「０」：軟質、「１」：軟質、「２」：やや軟質、「３」：普通、「４」：やや硬質、「５」：硬質、「６」：固体、以上の通りである。ちょう度を０、１、２号のいずれかとすることにより、針状ころを脚軸の溝部内に安定的に保定することが可能となる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記半固体潤滑剤または固体潤滑剤を、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースのいずれかとしたことを特徴とする。これら潤滑剤は、針状ころを脚軸溝部内に保定する十分な保定力を有する。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記脚軸の溝部の幅方向中心位置を、前記ローラ案内面の幅方向中心位置に対して、脚軸の先端側にオフセットしたことを特徴とする。

トリポード型等速自在継手は、作動角を取った状態では、脚軸がローラに対して相対的に上下動する。このため、針状ころはローラの内径面に沿って軸方向に上下移動を繰り返す。このときの脚軸の上下シフト量は、外側継手部材の半径方向外方へのシフト量より、半径方向内方へのシフト量の方が大きい。常用作動角１０°では内方へのシフト量の方が三倍程度大きい。したがって、針状ころはローラの内径面のうち、継手軸心から遠い部分よりも、継手軸心に近い部分との接触頻度が高いことになる。そこで、偏摩耗等を防止するため前述したように脚軸の溝部の幅方向中心位置を脚軸の先端側にややオフセットする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記オフセット量を、継手の常用作動角において、前記ローラ案内面を基準として前記脚軸が前記外側継手部材の半径方向外方へシフトする量と半径方向内方へシフトする量の差分の半量としたことを特徴とする。

このようにオフセット量を設定することで、ローラの内径幅方向全域で針状ころが均等に接触することになる。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記脚軸の溝部の幅を、針状ころを溝部に収容した状態で針状ころの両端と溝部両側壁との間に存在する軸方向隙間の合計が、継手の常用作動角において前記脚軸が外側継手部材の半径方向にシフトする際の最大シフト量よりも大きくなるように設定したことを特徴とする。

脚軸は半径方向外方よりも内方にシフトする量が大きい。この内方にシフト移動する時に針状ころが溝部の側壁に接触しないようにすることで、針状ころの端面摩擦を回避し発熱、発塵、異音、ころスキュー等を防止する。

請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記トリポード部材を、前記脚軸の溝部を除いて鍛造肌としたことを特徴とする。これにより低コスト化を図ることができる。

請求項８の発明は、請求項１の発明において、前記トリポード部材の脚軸を、その溝部を含めて焼入鋼切削加工または総形研削加工したことを特徴とする。これにより低コスト化を図ることができる。

請求項９の発明は、前記脚軸の溝の両側壁をテーパ状に広げたことを特徴とする。

これにより、針状ころの端面当たりによる発熱、発塵、異音、ころスキュー等を防止する。

請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記脚軸の溝部底面及び／又は前記ローラの内径面に、断面凸円弧状のクラウニングを形成したことを特徴とする。

これにより、脚軸に対するローラの傾斜を積極的に誘起して低作動角側ＮＶＨ特性を向上させる。すなわち、継手の作動角が低作動角側の場合は脚軸がトラック溝に対して傾斜してもその分をローラの傾斜で吸収することによって、ローラとトラック溝との傾斜を防止して低作動角側ＮＶＨ特性を向上させる。

請求項１１の発明は、請求項１の発明において、前記脚軸の先端面に、前記ローラの内径より大径の傘部材を取り付けたことを特徴とする。

この傘部材はローラの抜止め用であって、その材質は鋼製または樹脂製などでよい。傘部材の固定構造としては、たとえば、傘部材の下面中心に短軸を突設し、この短軸を脚軸の先端面に形成した嵌合穴に嵌入する固定構造を採用可能である。

請求項１２の発明は、請求項１の発明において、前記外側継手部材の開口端側トラック溝の底壁面に、トラック溝内に突出して前記脚軸の先端部と干渉する突起部を形成したことを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１の発明において、前記脚軸の溝部底面に、断面凹円弧状のクラウニングを形成したことを特徴とする。

脚軸の溝部底面に断面凹円弧状のクラウニングを形成することによって、継手低作動角側において針状ころのスキューを積極的に誘起して脚軸外周面との線接触を実現し面圧低減と寿命増大を図る。

本発明は、脚軸外周面の溝部に針状ころを収容するため、溝部の両側壁ないし肩部が針状ころの位置規制部となり、継手が作動角を取った状態で脚軸がローラに対して相対的に上下動しても針状ころの飛び出しを防止することができる。また、本発明は前記針状ころを半固体潤滑剤または固体潤滑剤によって溝部内に保定するから、継手の分解点検時などでローラを脚軸から引き抜く際に針状ころの脱落を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

本発明の等速自在継手の基本形態は、図１１Ａの従来のトリポード型等速自在継手と同じである。従来と異なる部分は、脚軸の周面形状と、外側継手部材の開口部の内径形状である。よって、従来と異なる部分を以下図面に基づき説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態は、脚軸１の外周面に溝部２を周方向に形成してある。図１（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。溝部２は複数の針状ころ６を収容し、溝部２の底面が針状ころ６の転動面となる。溝部２内には、図示しないが、ちょう度を０、１、２号のいずれかに調整された半固体潤滑剤または固体潤滑剤が充填され、この潤滑剤を媒介として針状ころ６が溝部２内に保定される。ちょう度を０、１、２号のいずれかとすることにより、針状ころ６を溝部２内に安定的に保定することが可能である。以上の構成は本発明の基本であって、その他の実施形態でも同様である。

半固体潤滑剤または固体潤滑剤は、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースなどである。「グリース」は潤滑油中に増ちょう剤を分散させて半固体または固体状にしたものである。「発泡樹脂」は、発泡したＰＥＴ潤滑剤などであり、例えば１重量部のＰＥＴ発泡潤滑剤を９９重量部の蒸留水と撹拌し泡立てて剛性気泡にしたものである。「プラスチックグリース」は、例えばポリエチレン１〜９５重量％、好ましくは３０重量％以上と石鹸又は非石鹸増稠の潤滑グリース９９〜５重量％との混合物を加熱して固形化したものである。

溝部２の幅方向中心位置は、外側継手部材３のローラ案内面４の幅方向中心位置に対して脚軸１の先端側にややオフセットＦしている。トリポード型等速自在継手は、作動角を取った状態では、脚軸１がローラ５に対して相対的に上下動する。このため、針状ころ６はローラ５の内径面に沿って軸方向に上下移動を繰り返す。このときの脚軸１の上下シフト量は、継手の常用作動角とされる１０度において、外側継手部材３の半径方向外方へのシフト量を「１」とした場合、外側継手部材３の半径方向内方へのシフト量は「３」である。したがって、針状ころ６はローラ５の内径面のうち、継手軸心から遠い部分よりも、継手軸心に近い部分との接触頻度が高い。そこで、前述したように脚軸１の溝部２の幅方向中心位置を脚軸１の先端側にややオフセットする。

前記オフセットＦの量は、前述の外側継手部材３の半径方向外方へのシフト量「１」と、半径方向内方へのシフト量「３」を考えた場合、その差分の半量が適正である。このように脚軸１の内外シフト量の差分の半量だけ溝部２を脚軸１先端側にオフセットすることにより、針状ころ６をローラ５の内径面の幅方向全域で万遍なく接触させることができる。この結果、針状ころ６ないしローラ５の内径面の偏摩耗を防止することができる。また、針状ころ６の面圧低減効果も得られる。

次に、図２（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態はトリポード部材７の脚軸１をその溝部２を除いて鍛造肌ないし冷間鍛造肌としたものである。脚軸１で寸法精度が要求されるのは溝部２であり、それ以外はそれほど高い寸法精度は要求されない。溝部２以外の脚軸１表面を鍛造肌ないし冷間鍛造肌とすることにより、トリポード型等速自在継手の製造コストを低減することができる。なお、図２（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図３（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態は脚軸１の溝部２の深さＨを、針状ころ６の直径ｄの１０％以上５０％以下としたものである。針状ころ６の直径ｄの１０％未満ではころとの当接面積が少なすぎて針状ころ６の軸線方向の位置規制として不十分である。針状ころ６の直径ｄの５０％を越えるところ端面との接触面積が大きくなりすぎて摩擦ロスや発熱が顕著になる。なお、図３（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図４（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第４実施形態を説明する。この実施形態は、トリポード部材７の脚軸１をその溝部２を含めて焼入鋼切削加工または総形研削加工したものである。この場合、針状ころ６の端面のＲ部を溝部２の肩部に当てることで針状ころ６を軸方向に位置規制する。なお、図４（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図５（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第５実施形態を説明する。この実施形態は、脚軸１の溝部２の両側壁すなわち肩部２ａ、２ｂを、テーパ状に広げたものである。肩部２ａの傾斜角θは例えば１５°にするとよい。肩部２ａ、２ｂをテーパ状に広げることによって、肩部２ａ、２ｂに対して針状ころ６の端面の中心付近が当接するのを防止することができる。これにより針状ころ６のスキューを防止し回転挙動を安定にすることができる。なお、図５（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図６（Ａ）〜（Ｄ）に基づき本発明の第６実施形態を説明する。この実施形態は、脚軸１の溝部２の底面及びローラ５の内径面に、断面凸円弧状のクラウニングＣを形成したものである。これにより、継手低作動角側においてローラ５が揺動自在であることにより低作動角側ＮＶＨ特性を向上させることができる。クラウニングＣは脚軸１の溝部２またはローラ５の内径面のいずれか一方だけに形成してもよい。なお、図６（Ａ）（Ｂ）と（Ｃ）（Ｄ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図７（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第７実施形態を説明する。この実施形態は、脚軸１の先端面に、ローラ５の抜止め用として、ローラ５の内径より大径の傘部材８を取り付けたものである。傘部材８は例えば鋼製または樹脂製とすることができる。所定の強度を有するその他の材料で構成してもよいことは勿論である。傘部材８の固定構造としては、たとえば、傘部材８の下面中心に短軸８ａを突設し、この短軸８ａを脚軸１の先端面に形成した嵌合穴９に嵌入する固定構造を採用可能である。なお、図７（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図８（Ａ）〜（Ｄ）に基づき本発明の第８実施形態を説明する。この実施形態は、脚軸１の溝部２にスリット付きワッシャ１１または１２を嵌合したものである。このワッシャ１１、１２が針状ころ６およびローラ５の抜止めとなる。ワッシャ１１、１２の形状は図８（Ａ）のようにやや大きく張り出すと共に脚軸１先端側に傾斜した形状や、図８（Ｂ）のように半径方向に短く張り出した形状など、種々の形状を採用可能である。なお、図８（Ａ）（Ｂ）と（Ｃ）（Ｄ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図９（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第９実施形態を説明する。この実施形態は、脚軸１の溝部２の底面に、断面凹円弧状のクラウニングＣを形成し、ローラ５の内径面に断面凸円弧状のクラウニングＣを形成したものである。クラウニングＣの程度（曲率半径）は、継手作動角の低作動角側において針状ころ６が脚軸１の外周面（溝部２の底面）と線接触する程度がよい。これにより、継手低作動角側において針状ころのスキューを積極的に誘起して面圧低減と寿命増大を図ることができる。クラウニングＣはローラ５の内径面に形成せず、脚軸１の溝部２の底面にだけ形成してもよい。なお、図９（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

次に、図１０（Ａ）（Ｂ）に基づき本発明の第１０実施形態を説明する。この実施形態は、脚軸の溝部２の幅、すなわち溝部２の両肩部２ａ、２ｂの間隔を、針状ころ６を溝部２に収容した状態で針状ころ６の両端と溝部２両側壁との間に存在する軸方向隙間Ａ、Ｂの合計（Ａ＋Ｂ）が、継手の常用作動角において脚軸１が外側継手部材３の半径方向にシフトする際の最大シフト量よりも広くなるように設定したものである。なお、図１０（Ａ）（Ｂ）の相違点は、脚軸１の付根側段部１０の有無である。

継手が作動角を取った状態では、継手の回転に伴って脚軸１が外側継手部材の半径方向の内方と外方に繰り返しシフト移動する。この際、脚軸１の溝部２に収容された針状ころ６は、脚軸１のシフト移動と共に移動する。針状ころ６の両端と溝部２の両側壁（両肩部）との間に存在する軸方向隙間の合計（Ａ＋Ｂ）が、脚軸１の最大シフト量よりも小さいと、脚軸１がシフト移動する度に針状ころ６の端部が必ず溝部２の側壁に当接する。脚軸１の内外いずれかへのシフト移動の終了時期は針状ころ６の反転時期とも一致するから、針状ころ６はその端部を溝部２側壁に当接させた状態で反転することになる。このため、針状ころ６の回転挙動が不安定になりＮＶＨ特性を阻害する。そこで、前述のように針状ころ６の両端と溝部２の両側壁（両肩部）との間に存在する軸方向隙間の合計（Ａ＋Ｂ）を、脚軸１の最大シフト量よりも大きく設定した。これにより、脚軸１のシフト移動に伴って針状ころ６の端部が溝部２の側壁と当接する回数を大幅削減することができ、針状ころ６の回転挙動を安定させてＮＶＨ特性を向上させることができる。

次に、本発明の第１１実施形態を説明する。この実施形態は、従来のトリポード型等速自在継手を示す図１１Ａを援用して説明すると、図１１Ａの円内の拡大断面図に示すように、外側継手部材５１の開口端側トラック溝５６の底壁面に、トラック溝５６内に突出して脚軸５９の先端部と干渉する突起部１３を形成したものである。突起部１３の形状は図示例に限定されないことは勿論である。突起部１３によって脚軸５９ないしトリポード部材５２が外側継手部材５１から外れるのを防止する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に基づく技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第２実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第３実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第４実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第５実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第５実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第６実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第７実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第８実施形態を示す脚軸回りの断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第９実施形態を示す脚軸回りの断面図。 従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図。 従来のトリポード型等速自在継手の横断面図。 従来のトリポード型等速自在継手の脚軸回りの断面図。

符号の説明

１ 脚軸
２ 溝部
３ 外側継手部材
４ ローラ案内溝
５ ローラ
６ 針状ころ
７ トリポード部材
８ 傘部材
９ 嵌合穴
１０ 段部
１１、１２ スリット付きワッシャ
１３ 突起部

Claims (13)

1. 内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、先端が前記トラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたローラと、前記脚軸とローラとの間に配設された複数の針状ころとを備えたトリポード型等速自在継手において、前記脚軸外周面に前記針状ころを収容して針状ころの転動面となる溝部を周方向に形成すると共に、この溝部内に前記針状ころを半固体潤滑剤または固体潤滑剤によって保定したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記半固体潤滑剤または固体潤滑剤のちょう度を、０、１、２号のいずれかとしたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
3. 前記半固体潤滑剤または固体潤滑剤は、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記脚軸の溝部の幅方向中心位置を、前記ローラ案内面の幅方向中心位置に対して、脚軸の先端側にオフセットしたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 前記オフセット量を、継手の常用作動角において、前記ローラ案内面を基準として前記脚軸が前記外側継手部材の半径方向外方へシフトする量と半径方向内方へシフトする量の差分の半量としたことを特徴とする請求項４に記載のトリポード型等速自在継手。
6. 前記脚軸の溝部の幅を、針状ころを溝部に収容した状態で針状ころの両端と溝部両側壁との間に存在する軸方向隙間の合計が、継手の常用作動角において前記脚軸が外側継手部材の半径方向にシフトする際の最大シフト量よりも大きくなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
7. 前記トリポード部材を、前記脚軸の溝部を除いて鍛造肌としたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
8. 前記トリポード部材の脚軸を、その溝部を含めて焼入鋼切削加工または総形研削加工したことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
9. 前記脚軸の溝部の両側壁をテーパ状に広げたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
10. 前記脚軸の溝部底面及び／又は前記ローラの内径面に、断面凸円弧状のクラウニングを形成したことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
11. 前記脚軸の先端面に、前記ローラの内径より大径の傘部材を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
12. 前記外側継手部材の開口端側トラック溝の底壁面に、トラック溝内に突出して前記脚軸の先端部と干渉する突起部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
13. 前記脚軸の溝部底面に、断面凹円弧状のクラウニングを形成したことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。

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