JP2008032165A - リニアガイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスコストや製造コストの低減化を図りながらフレッチングを抑制することができるリニアガイド装置を提供する。
【解決手段】転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８が、多数の転動体３が循環する無限循環路とされている。そして、スライダが案内レール１に沿って移動する際に、多数の転動体３が無限循環路を循環する。この際、転動体転動路１４の端部に達した転動体３は、前記端部に連続する方向転換路１６，１８の一方に形成したタング部２０，２２の一方にすくい上げられて転動体戻し路１３に案内される。一方のタング部２０は、転動体３に接触する面が曲面形状に形成されている。また、他方のタング部２２は、転動体３に接触する面が平面形状に形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、本発明は、直線運動する物体を案内する機械部品として、工作機械や射出成形機、半導体製造機械、運搬機械、産業用ロボットなど各種機械に用いられ、複数の転動体が転走する無限循環路を有するリニアガイド装置に関する。

この種のリニアガイド装置として、例えば特許文献１に記載した装置が知られている。このリニアガイド装置は、軸方向に沿う側面にレール側転動体転動溝を設けた案内レールと、案内レール上に移動可能に跨架されたスライダとで構成されている。スライダは、スライダ本体と、このスライダ本体の軸方向の両端部に取り付けた一対のエンドキャップとを備えており、スライダ本体は、前記レール側転動体転動溝に対向するスライダ側転動体転動溝を形成して転動体転動路を設けているとともに、転動体転動路と略平行となるように転動体戻し路を形成している。

また、一対のエンドキャップは、スライダ本体に形成した転動体転動路及び転動体戻し路の両端部を連通する湾曲状の方向転換路を形成しており、方向転換路の端部には、転動体転動路から循環してきた転動体を、すくい上げて転動体戻し路に案内するタング部が形成されている。
そして、転動体転動路、転動体戻し路及び方向転換路が、多数の転動体が循環する無限循環路として構成され、スライダが転動体転動路内の転動体の転動を介して案内レールに沿って移動する際に、多数の転動体が無限循環路を循環するようになっている。

ところで、特許文献１のリニアガイド装置は、一対のエンドキャップの方向転換路の端部に設けたタング部の転動体に接触する面の形状が、一方のエンドキャップ及び他方のエンドキャップとも同一形状である。これにより、タング部上で転動する転動体の公転滑り量は、一方のエンドキャップ及び他方のエンドキャップで変わらない。
このように、一対のエンドキャップのそれぞれのタング部上を転動する転動体の公転滑りが変わらないと、スライダが案内レール上を軸方向の一方に移動して元の位置に戻る動作を繰り返すと、無限循環路内を転動体が等速度で転動するので、転動体及び無限循環路の同じ部分が何度も接触してフレッチングが発生するおそれがある。

ここで、フレッチングを防止する方法として、転動体及び無限循環路の接触部に耐フレッチング用のグリースを供給する方法（例えば、特許文献２）や、転動体及び無限循環路の接触面に、表面硬さが増大する表面処理を施す方法（例えば、特許文献３）が知られている。
特開２０００-３０４０４５号公報 特開２００４-１５６７６１号公報 特開２００３-１２０６９３号公報

しかし、特許文献２は、高価な耐フレッチング用グリースを定期的に補給しなければならないので、メンテナンスコストが増大するおそれがある。また、フレッチングの性能を高くするためグリースの粘土を低くすることが考えられるが、そのようにすると、逆にグリース膜が形成しにくくなってリニアガイド装置の耐久性が低下するおそれがある。
また、転動体及び無限循環路の接触面に表面処理を施す方法は、表面処理設備が必要となるので、製造コストが増大するおそれがある。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、グリースの供給や表面処理を行なわず、メンテナンスコスト、製造コストの低減化を図りながらフレッチングを抑制することができるリニアガイド装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る請求項１記載のリニアガイド装置は、軸方向に延びるレール側転動体転動溝を有する案内レールと、軸方向に沿って移動可能となるように前記案内レールに支持されたスライダとで構成され、前記スライダは、前記レール側転動体転動溝に対向するスライダ側転動体転動溝を形成して転動体転動路を設けたスライダ本体と、前記転動体転動路と略平行となるように前記スライダ本体内に設けた転動体戻し路と、前記転動体転動路及び前記転動体戻し路を連通する湾曲形状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の両端部に取付けられた一対のエンドキャップと、これら一対のエンドキャップの前記方向転換路の端部にそれぞれ突出して形成され、前記転動体転動路の終点に位置する前記転動体をすくい上げて前記方向転換路に案内する一対のタング部と、前記転動体転動路、前記転動体戻し路及び前記方向転換路により形成された無限循環路内に転動自在に装入した多数の転動体とを備えたリニアガイド装置において、前記一対のタング部の前記転動体が転動する面を、それぞれ異なる形状とした。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニアガイド装置において、前記一対のタング部のうち一方のタング部の前記転動体が転動とする面を曲面形状とし、他方のタング部の前記転動体が転動する面を平面形状とした。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のリニアガイド装置において、前記一対のタング部の前記転動体が転動する面をそれぞれ平面形状とするとともに、一方のタング部の前記方向転換路に至るまでの前記面の傾斜角度と、他方のタングの前記方向転換路に至るまでの前記面の傾斜角度とが異なっている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のリニアガイド装置において、前記一対のタング部の前記転動体が転動する面を、それぞれ同一の傾斜角度で平面形状に形成するとともに、一方のタング部の前記面と他方のタング部の前記面とは、前記方向転換路に至るまでの長さが異なっている。
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載のリニアガイド装置において、前記一対のタング部の前記転動体が転動する面をそれぞれ曲面形状とするとともに、一方の前記タング部の前記面の曲率半径と、他方のタング部の前記面の曲率半径とが異なっている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のリニアガイド装置において、前記無限循環路内で隣り合う前記転動体同士の間に介装された複数のスペーサと、それらスペーサを相互に連結する可撓性を有する連結ベルトとを有している。

本発明のリニアガイド装置によると、一対のタング部の前記転動体が転動する面を、それぞれ異なる形状としたことから、案内レール上でスライダが軸方向の一方に移動する際に、転動体転動路、転動体戻し路及び方向転換路で構成された無限循環路内で転動する多数の転動体の転動速度と、スライダが軸方向の他方に移動して元の位置まで戻る際に、無限循環路内で転動する多数の転動体の転動速度が異なる。このため、スライダが軸方向の一方に移動してから元に戻る動作を繰り返しても、転動体は無限循環路の元の位置に戻ることがなく、前記動作を繰り返すと転動体の位置がずれていく。したがって、転動体が無限循環路の同じ部分に接触しないので、フレッチングの発生を抑制することができる。

また、従来装置のようにフレッチング用グリースを定期的に補給する必要がないので、メンテナンスコストの低減化を図ることができる。
さらに、従来装置のように転動体や無限循環路の表面処理を施す必要がなく、一対のエンドキャップの方向転換路の端部に突出しているタング部の形状を変化させるだけで、フレッチングの発生を抑制することができるので、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明に係るリニアガイド装置について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、リニアガイド装置の１実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の横断面である。図３は、図２のＸ−Ｘ線矢視図である。図４及び図５は、リニアガイド装置を構成する一対のエンドキャップの方向転換路の端部に突出して形成したタング部を示す図である。

図１に示すように、本実施形態のリニアガイド装置は、案内レール１と、この案内レール１上に跨設されているスライダ２とを備えている。
案内レール１は、その上面と側面１ａとが交差する稜線部に、軸方向に延びる略１／４円弧形状の凹溝からなるレール側転動体転動溝１０が形成されている。また、案内レール１の両側面１ａの中間位置にも、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなるレール側転動体転動溝１０が形成されている。

スライダ２は、門型形状とされて案内レール１上に軸方向に移動自在に組み付けられており、ベアリングブロック２Ａと、ベアリングブロック２の両端部に着脱可能に取り付けられた一対のエンドキャップ２Ｂ，２Ｃとで構成されている。また、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口をシールするサイドシール５がそれぞれ装着されている。

図２に示すように、ベアリングブロック２Ａの両袖部６の内側面の角部には、案内レール１のレール側転動体転動溝１０に対向する断面ほぼ半円形のスライダ側転動体転動溝１１が形成され、両袖部６の内側面の中央部にも、案内レール１のレール側転動体転動溝１０に対向する断面ほぼ半円形のスライダ側転動体転動溝１１が形成されている。
そして、案内レール１のレール側転動体転動溝１０とベアリングブロック２Ａの両袖部６のスライダ側転動体転動溝１１とで４箇所の転動体転動路１４が形成されており、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。また、スライダ２には、ベアリングブロック２Ａの袖部６の肉厚部分の上部及び下部に、前述した転動体転動路１４と平行に軸方向に貫通した円形の貫通孔からなる４箇所の転動体戻し路１３を備えている。

図３に示すように、ベアリングブロック２Ａの両端部に取り付けた一対のエンドキャップ２Ｂ，２Ｃには、転動体転動路１４及び転動体戻し路１３の両端部を連通させる湾曲形状の方向転換路１６，１８がそれぞれ形成されている。なお、これらエンドキャップ２Ｂ，２Ｃには
方向転換路１６，１８の内周面を形成するリターン部材１９が取り付けられている。また、部品構成によっては、リターン部材１９はスライダ本体２Ａの端面に取り付けられる場合もある。

ここで、転動体転動路１４の両端部に連続する方向転換路１６，１８の端部には、転動体転動路１４に向けて突出するタング部２０，２２がそれぞれ形成されている。これらタング部２０，２２のうち一方のタング部２０は、図４に示すように、転動体３に接触する面が所定の曲率半径Ｒ１の曲面形状に形成されている。また、他方のタング部２２は、図５に示すように、転動体３に接触する面が平面形状に形成されている。

そして、転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８が、多数の転動体３が循環する無限循環路として構成されており、スライダ２が案内レール１に沿って移動する際に、多数の転動体３が無限循環路を循環する。この際、転動体転動路１４の端部に達した転動体３は、前記端部に連続する方向転換路１６，１８の一方に形成したタング部２０，２２の一方にすくい上げられて転動体戻し路１３に案内される。

ここで、図３に示すように、無限循環路の隣接する転動体３同士の間に、転動体３と接触する面を球状凹面としたセパレータ２４が配置されているとともに、各々の転動体３を転動自在とした状態で隣接するセパレータ２４を連結する連結ベルト２６が配置されている。セパレータ２４は合成樹脂で形成されており、球状凹面の曲率半径が転動体３の半径より大きく設定されている。また、連結ベルト２６は、可撓性樹脂で形成されており、無限循環路（転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８）に形成した無端状の係合案内溝２９に係合している。

上記構成のリニアガイド装置によると、無限循環路内の隣接する転動体３の間にセパレータ２４が配置され、隣接するセパレータ２４同士が連結ベルト２４で連結されているので、無段変速機循環路内の多数の転動体３は、転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８のどの位置で転動速度が同一になる。
そして、エンドキャップ２Ｂに設けられている一方のタング部２０は、転動体３に接触する面が曲面形状に形成されており、エンドキャップ２Ｃに設けられている他方のタング部２２は、転動体３に接触する面が平面形状に形成されているので、これらタング部２０，２２の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化する。

このように、セパレータ２４及び連結ベルト２４を配置したことで無限循環路内の多数の転動体３の転動速度を同一とするとともに、タング部２０，２２の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化するようにしたことから、一方のタング部２０上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度と、他方のタング部２２上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度は異なる。

このことから、案内レール１上でスライダ２が軸方向の一方に移動する際の無限循環路内で転動する多数の転動体３の転動速度と、スライダ２が軸方向の他方に移動して元の位置まで戻る際の無限循環路内で転動する多数の転動体３の転動速度は異なる。このため、スライダ２が軸方向の一方に移動してから元に戻る動作を繰り返しても、転動体３は無限循環路の元の位置に戻ることがなく、前記動作を繰り返すと転動体３の位置がずれていく。

したがって、案内レール１上でスライダ２が軸方向の一方に移動してから戻る動作を繰り返しても、転動体３が無限循環路の同じ部分に接触しないので、フレッチングの発生を抑制することができる。
また、本実施形態は、従来装置のようにフレッチング用グリースを定期的に補給する必要がないので、メンテナンスコストの低減化を図ることができる。

また、従来装置のように転動体や無限循環路の表面処理を施す必要がなく、一対のエンドキャップ２Ｂ，２Ｃの方向転換路１６，１８の端部に突出しているタング部２０，２２の形状を変化するだけで、フレッチングの発生を抑制することができるので、製造コストの低減化を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、図６及び図７は、本発明に係る第２実施形態を示すものである、なお、図１から図３で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明する。
図６は、エンドキャップ２Ｂの方向転換路１６の端部に形成したタング部２８を示す図である。また、図７は、エンドキャップ２Ｃの方向転換路１８の端部に形成したタング部３０を示す図である。
図６の一方のタング部２８の転動体３に接触する面は平面形状に形成されており、図７の他方のタング部３０の転動体３に接触する面も平面形状に形成されている。

そして、一方のタング部２８の方向転換路１６に至るまでの平面の傾斜角度θ１は、他方のタング３０の方向転換路１８に至るまでの平面の傾斜角度θ２と異なる角度に設定されている（θ１≠θ２）。
本実施形態も、転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８が、多数の転動体３が循環する無限循環路として構成されており、スライダ２が案内レール１に沿って移動する際に、多数の転動体３が無限循環路を循環する。この際、転動体転動路１４の端部に達した転動体３は、前記端部に連続する方向転換路１６，１８の一方に形成したタング部２８，３０の一方にすくい上げられて転動体戻し路１３に案内される。

本実施形態によると、エンドキャップ２Ｂに設けられている一方のタング部２０の転動体３に接触する平面と、エンドキャップ２Ｃに設けられている他方のタング部２２の転動体３に接触する面は、互いに異なる傾斜角度で形成されているので（θ１≠θ２）、これらタング部２８，３０の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化する。
このように、セパレータ２４及び連結ベルト２４を配置したことで無限循環路内の多数の転動体３の転動速度を同一とするとともに、タング部２８，３０の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化することから、一方のタング部２８上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度と、他方のタング部３０上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度は異なる。

したがって、本実施形態も、案内レール１上でスライダ２が軸方向の一方に移動してから戻る動作を繰り返しても、転動体３が無限循環路の同じ部分に接触しないので、フレッチングの発生を抑制することができるとともに、メンテナンスコストの低減化を図ることができる。
また、一対のエンドキャップ２Ｂ，２Ｃの方向転換路１６，１８の端部に突出しているタング部２８，３０の形状を変化するだけで、フレッチングの発生を抑制することができるので、製造コストの低減化を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、図８及び図９は、本発明に係る第３実施形態を示すものである。
図８は、エンドキャップ２Ｂの方向転換路１６の端部に形成したタング部３２を示す図である。また、図９は、エンドキャップ２Ｃの方向転換路１８の端部に形成したタング部３４を示す図である。
図８の一方のタング部３２の転動体３に接触する面と、図７の他方のタング部３４の転動体３に接触する面は、共に方向転換路１６，１８に至るまでの傾斜角度θ３が同一に設定された平面である。しかし、これらタング部３２の転動体３に接触する面とタング部３４の転動体３に接触する面は、方向転換路１６，１８に至るまでの長さＬ１、Ｌ２が異なっている（Ｌ１≠Ｌ２）。

本実施形態も、転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８が、多数の転動体３が循環する無限循環路として構成されており、スライダ２が案内レール１に沿って移動する際に、多数の転動体３が無限循環路を循環する。この際、転動体転動路１４の端部に達した転動体３は、前記端部に連続する方向転換路１６，１８の一方に形成したタング部３２，３４の一方にすくい上げられて転動体戻し路１３に案内される。

本実施形態によると、エンドキャップ２Ｂに設けられている一方のタング部３２の転動体３に接触する面と、エンドキャップ２Ｃに設けられている他方のタング部３４の転動体３に接触する面は、互いに平面に形成されているとともに、方向転換路１６，１８に至るまでの長さが異なって形成されているので（Ｌ１≠Ｌ２）、これらタング部３２，３４の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化する。

このように、セパレータ２４及び連結ベルト２４を配置したことで無限循環路内の多数の転動体３の転動速度を同一とするとともに、タング部３２，３４の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化することから、一方のタング部３２上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度と、他方のタング部３４上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度は異なる。

したがって、本実施形態も、案内レール１上でスライダ２が軸方向の一方に移動してから戻る動作を繰り返しても、転動体３が無限循環路の同じ部分に接触しないので、フレッチングの発生を抑制することができるとともに、メンテナンスコストの低減化を図ることができる。
また、一対のエンドキャップ２Ｂ，２Ｃの方向転換路１６，１８の端部に突出しているタング部３２，３４の形状を変化するだけで、フレッチングの発生を抑制することができるので、製造コストの低減化を図ることができる。

（第４実施形態）
次に、図１０及び図１１は、本発明に係る第４実施形態を示すものである。
図１０は、エンドキャップ２Ｂの方向転換路１６の端部に形成したタング部３６を示す図である。また、図１１は、エンドキャップ２Ｃの方向転換路１８の端部に形成したタング部３８を示す図である。
図１０の一方のタング部３６の転動体３に接触する面は、所定の曲率半径Ｒ２の曲面形状に形成されている。また、図１１の他方のタング部３８の転動体３に接触する面は、一方のタング部３６の面と異なる所定の曲率半径Ｒ３の曲面形状に形成されている（Ｒ２≠Ｒ３）。

本実施形態も、転動体転動路１４、転動体戻し路１３及び方向転換路１６，１８が、多数の転動体３が循環する無限循環路として構成されており、スライダ２が案内レール１に沿って移動する際に、多数の転動体３が無限循環路を循環する。この際、転動体転動路１４の端部に達した転動体３は、前記端部に連続する方向転換路１６，１８の一方に形成したタング部３６，３８の一方にすくい上げられて転動体戻し路１３に案内される。

本実施形態によると、エンドキャップ２Ｂに設けられている一方のタング部３６の転動体３に接触する面と、エンドキャップ２Ｃに設けられている他方のタング部３８の転動体３に接触する面は、互いに曲率半径が異なる曲面形状に形成されているので（Ｒ２≠Ｒ３）、これらタング部３６，３８の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化する。
このように、セパレータ２４及び連結ベルト２４を配置したことで無限循環路内の多数の転動体３の転動速度を同一とするとともに、タング部３６，３８の面で転動する転動体３の公転滑り量が変化することから、一方のタング部３６上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度と、他方のタング部３８上を転動体３が転動したときの無限循環路内を転動する多数の転動体３の転動速度は異なる。

したがって、本実施形態も、案内レール１上でスライダ２が軸方向の一方に移動してから戻る動作を繰り返しても、転動体３が無限循環路の同じ部分に接触しないので、フレッチングの発生を抑制することができるとともに、メンテナンスコストの低減化を図ることができる。
また、一対のエンドキャップ２Ｂ，２Ｃの方向転換路１６，１８の端部に突出しているタング部３６，３８の形状を変化するだけで、フレッチングの発生を抑制することができるので、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明に係るリニアガイド装置を示す斜視図である。 リニアガイド装置のスライダの内部構造を示す図である。 図２のIII−III矢視図である。 本発明に係る第１実施形態の一方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第１実施形態の他方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の一方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の他方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の一方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の他方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第４実施形態の一方のタング部の形状を示す図である。 本発明に係る第４実施形態の他方のタング部の形状を示す図である。

符号の説明

１…案内レール、２…スライダ２、１ａ…側面、２Ａ…ベアリングブロック、２Ｂ，２Ｃ，エンドキャップ、３…転動体、５…サイドシール、１０…レール側転動体転動溝、１１…スライダ側転動体転動溝、１３…転動体戻し路、１４…転動体転動路、１６，１８…方向転換路、１９…リターン部材、２０，２２、２８，３０，３２，３４，３６，３８…タング部、２４…セパレータ、２６…連結ベルト、２９…係合案内溝

Claims (6)

1. 軸方向に延びるレール側転動体転動溝を有する案内レールと、軸方向に沿って移動可能となるように前記案内レールに支持されたスライダとで構成され、前記スライダは、前記レール側転動体転動溝に対向するスライダ側転動体転動溝を形成して転動体転動路を設けたスライダ本体と、前記転動体転動路と略平行となるように前記スライダ本体内に設けた転動体戻し路と、前記転動体転動路及び前記転動体戻し路を連通する湾曲形状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の両端部に取付けられた一対のエンドキャップと、これら一対のエンドキャップの前記方向転換路の端部にそれぞれ突出して形成され、前記転動体転動路の終点に位置する前記転動体をすくい上げて前記方向転換路に案内する一対のタング部と、前記転動体転動路、前記転動体戻し路及び前記方向転換路により形成された無限循環路内に転動自在に装入した多数の転動体とを備えたリニアガイド装置において、
   前記一対のタング部の前記転動体が転動する面を、それぞれ異なる形状としたことを特徴とするリニアガイド装置。
2. 前記一対のタング部のうち一方のタング部の前記転動体が転動とする面を曲面形状とし、他方のタング部の前記転動体が転動する面を平面形状としたことを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置。
3. 前記一対のタング部の前記転動体が転動する面をそれぞれ平面形状とするとともに、一方のタング部の前記方向転換路に至るまでの前記面の傾斜角度と、他方のタングの前記方向転換路に至るまでの前記面の傾斜角度とが異なっていることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置。
4. 前記一対のタング部の前記転動体が転動する面を、それぞれ同一の傾斜角度で平面形状に形成するとともに、一方のタング部の前記面と他方のタング部の前記面とは、前記方向転換路に至るまでの長さが異なっていることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置。
5. 前記一対のタング部の前記転動体が転動する面をそれぞれ曲面形状とするとともに、一方の前記タング部の前記面の曲率半径と、他方のタング部の前記面の曲率半径とが異なっていることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置。
6. 前記無限循環路内で隣り合う前記転動体同士の間に介装された複数のスペーサと、それらスペーサを相互に連結する可撓性を有する連結ベルトとを有していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のリニアガイド装置。

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