JP2008144885A - 捩り振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間部材の共振を抑制して振動と異音の発生を防ぐ
【解決手段】エンジンからの入力により回転する一対のサイドプレート９，１０と該一対のサイドプレートの間に相対回転可能に収容されたセンタープレート１１と、一対のサイドプレート９，１０の夫々に形成された一対の端部ばね受部９ｂ，１０ｂ間であってかつセンタープレート１１に形成された一対の端部ばね受部１１ｂ間に円周方向に沿って直列配置された一対のばね１２と、一対のサイドプレート９，１０の間に配置された環状部１４ａと該環状部１４ａから半径方向へ突出して一対のばね１２の間に介在させる中間ばね受部１４ｂとを有するフローティングイコライザ１４とを有する捩り振動低減装置において、フローティングイコライザ１４と、これと相対回転するサイドプレート１０とを摺動接触させてヒステリシスを発生させるウェーブワッシャ１５を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、捩り振動低減装置に関し、入力側回転部材と出力側回転部材とを一対のばねを介して円周方向に連結するとともに一対のばねの間に中間部材の中間ばね受部を介在させたものにおいて、浮遊状態にある前記中間部材の共振を減衰させることにより、共振を原因とする振動と異音の発生を防止したものである。

車両に搭載したエンジンのクランク軸とトランスミッションの入力軸との間には、流体伝達により動力を伝達するトルクコンバータが設けられており、該トルクコンバータには捩り振動低減装置が設けられている。該捩り振動低減装置は、エンジンのクランク軸に連結される入力側回転部材と、トランスミッションの入力軸に連結される出力側回転部材と、円周方向に沿って配置され前記入力側回転部材と前記出力側回転部材とを円周方向に弾性的に連結するばねとにより構成されている。そして、円周方向に沿って配置されたばねが圧縮されて捩りを生じる際の捩り角度を大きくするため、一対のばねを直列に繋いでばねの部分を長くしたロングトラベルダンパ（ＬＴＤダンパ）が設けられる。ＬＴＤダンパの一対のばねを円弧に近い状態で配置するには、連結する一対のばねの中心線どうしを屈曲させる必要があり、そうすると屈曲させたために付き合わせた一対のばねの端部の外側には略三角形の隙間が生じる。この隙間を埋めるため、略三角形の中間ばね受部を設け、該中間ばね受部をリング状の環状部により連結させた中間部材が設けられる。中間部材を設けたＬＴＤダンパとしては、自動車用手動式変速機のデュアルマスフライホィールや、クラッチ，自動変速機のトルクコンバータ内に配設される捩りダンパがある。

中間部材を設けた従来の捩り振動低減装置として特許文献１に記載のものが知られている。この捩り振動低減装置は、ドライブプレート２，３と該ドライブプレート２，３の間に配置されたハブ６とを設け、ドライブプレート２，３の窓４，５の内部であってハブ６のハブアーム７どうしの間に圧縮ばね１０，１１を介在させている。そして、ドライブプレート２，３とハブ６とに対して相対回転自在な円環状の釣合装置（中間部材）８に半径方向内側へ突出するアーム９を設け、該アーム９を圧縮ばね１０，１１の間に介在させている。円環状の釣合装置８は圧縮ばね１０，１１により並列ばねとして支持されていることから、釣合装置８はフリーで浮遊する振動体として振動系を構成しており、しかもヒステリシスを生じさせない。

近年は、エンジンの大容量化，高出力化に伴ってエンジントルクを増大させることに対応し、捩り振動低減装置の強度を大きくすることが行われ、捩り振動低減装置の各構成部材の高強度が必要になると中間部材も高強度が必要になることから、中間部材の重量が増大し、重量増大に伴いに中間部材のイナーシャ（慣性力）が増大する。
特開平１０−２１３２０４号公報

ところが、中間部材のイナーシャが増大すると、浮遊した状態にある中間部材の固有振動数が低下する。このため、従来はエンジンの振動数の実用域外である周波数の高いところに共振点があったため問題になっていなかったが、中間部材の固有振動数の低下により共振点がエンジンの振動数の実用域である周波数の低いところに位置するようになり、エンジンの捩り振動を原因とする中間部材の共振が生じ、振動と異音が発生する。

そこで本発明は、浮遊した状態にある中間部材の共振を抑制し、振動と異音の発生を防止した捩り振動低減装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、板状材どうしを結合して構成された一対のサイドプレートと該一対のサイドプレートの間に相対回転可能に収容されたセンタープレートとのいずれか一方により構成され駆動源からの入力により回転する入力側回転部材と、他方により構成された出力側回転部材と、前記一対のサイドプレートの夫々に形成された一対の端部ばね受部間であってかつ前記センタープレートに形成された一対の端部ばね受部間に円周方向に沿って直列配置された一対の弾性部材と、前記一対のサイドプレートの間に配置された環状部と該環状部から半径方向へ向かって突出して前記一対の弾性部材の間に介在させる中間ばね受部とを有する中間部材とを備えた捩り振動低減装置において、前記中間部材と前記中間部材に対して相対回転する部材とを摺動接触させてヒステリシスを発生させるヒステリシス発生手段を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、ヒステリシス発生手段により、中間部材と該中間部材に対して相対回転する入力側回転部材または出力側回転部材とが摺動接触し、中間部材の共振が減衰される。このため、中間部材のイナーシャが小さいときは、一対のばねを並列配置して保持された状態の中間部材の振動系は周波数の高いところに共振点を持つため、共振点はエンジンの回転により生じる振動の周波数の実用域から外れており、中間部材の重量が大きくなって中間部材のイナーシャが大きくなると中間部材の共振点は周波数の低いところへ移動してエンジンの回転により生じる周波数の実用域に入ってくるが、ヒステリシス発生手段により中間部材の共振が減衰され、振動と異音の発生が防止される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の捩り振動低減装置において、前記ヒステリシス発生手段は、前記一対のサイドプレートと、前記中間部材の前記環状部と、前記環状部を前記一対のサイドプレートのいずれか一方へ向かって付勢する軸方向付勢手段とにより構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、ヒステリシス発生手段は、環状部をいずれか一方のサイドプレートへ向かって付勢する軸方向付勢手段を設けるだけでよいので、ヒステリシス発生手段の構成が簡単である。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の捩り振動低減装置において、前記軸方向付勢手段は、前記環状部と前記一対のサイドプレートの他方との間に配置された軸方向付勢部材により構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、軸方向付勢手段は、環状部と一対のサイドプレートの他方との間に軸方向付勢部材を収容するだけでよいので、軸方向付勢手段の構成が簡単である。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の捩り振動低減装置において、前記軸方向付勢部材は、前記軸方向付勢部材の外周部が前記一対のサイドプレートのいずれかの筒部に規制されてセンタリングされていることを特徴とする。

この発明によれば、軸方向付勢部材は、一対のサイドプレートのいずれかの筒部に規制されてセンタリングされているので、センタリングのための機構を新たに設ける必要がない。

請求項１に係る捩り振動低減装置によれば、ヒステリシス発生手段により、中間部材と該中間部材に対して相対回転する入力側回転部材または出力側回転部材とが摺動接触し、中間部材の共振が減衰される。このため、中間部材の重量が大きくなってイナーシャが大きくなると、中間部材の共振点はエンジンの回転により生じる周波数の低いところへ移動して実用域に入ってくるが、ヒステリシス発生手段により中間部材の共振が減衰されるので、振動と異音の発生が防止される。

請求項２に係る捩り振動低減装置によれば、ヒステリシス発生手段は、環状部といずれか一方のサイドプレートとの間に軸方向付勢手段を配置するだけでよいので、ヒステリシス発生手段の構成が簡単である。

請求項３に係る捩り振動低減装置によれば、軸方向付勢手段は、軸方向付勢部材により構成されているので、軸方向付勢手段の構成が簡単である。

請求項４に係る捩り振動低減装置によれば、軸方向付勢部材は、一対のサイドプレートのいずれかの筒部に規制されてセンタリングされているので、センタリングのための機構を新たに設ける必要がない。

以下、本発明による捩り振動低減装置の実施の形態を説明する。

車両用のトルクコンバータの構成を図３に示す。このトルクコンバータは、エンジンのクランク軸とトランスミッションの入力軸との間に設けられている。図３に示すトルクコンバータ１の左方には図示しないエンジンのクランクシャフトが設けられており、該クランクシャフトにはトルクコンバータ１の左側のフロントカバー２が結合されている。該フロントカバー２に対してインペラシェル３ａが同軸配置され、フロントカバー２とインペラシェル３ａとの外周部どうしを溶接結合することにより、流体室を有するコンバータハウジング４が構成されている。前記インペラシェル３ａとコア３ｂと複数のブレード３ｃとによりポンプインペラ３が構成されている。前記コンバータハウジング４の内部にはタービンランナ６が同軸配置され、該タービンランナ６と前記ポンプインペラ３とが対向する部分の外周部に流体伝達によるトルク伝達部８が構成されている。タービンランナ６はタービンシェル６ａとコア６ｂと複数のブレード６ｃとにより構成されている。

ポンプインペラ３とタービンランナ６との間にはトルク増幅機能を有するステータ１７が設けられている。フロントカバー１の内側には、フロントカバー１からの動力の接続・切離を行う多板式のロックアップクラッチ５が設けられている。そして、該ロックアップクラッチ５と前記タービンランナ６との間には、ロックアップクラッチ５またはトルク伝達部８からの回転を図示しないトランスミッションの入力軸に出力する際に、捩り振動を低減するための捩り振動低減装置７が設けられている。

前記ステータ１７は一方向へのみ回転自在に設定されている。即ち、ステータ１７の内側にアウタレース１８が圧入嵌合され、該アウタレース１８の内側にワンウエイクラッチ１９を介してインナレース２０が設けられ、該インナレース２０は図示しないトランスミッションケースに固定されて回転が拘束された図示しない中空のステータシャフトにスプライン結合されている。ステータ１７の左側には蓋体２７が嵌合され、該蓋体２７と後述するタービンハブ１６との間およびステータ１７とスリーブ３１との間に、軸方向へのスラスト力を受けるスラスト軸受２８，２３が夫々設けられている。

前記ロックアップクラッチ５は、クラッチ入力側部材５ａと、クラッチ出力側部材５ｂと、これらのクラッチ入力側部材５ａ，クラッチ出力側部材５ｂとスプライン嵌合する複数のクラッチ板５ｃと、フロントカバー２の軸心位置に固定されたピストンガイド２４に対して軸方向へ摺動自在に設けられ、外周部がクラッチ板５ｃを軸方向右側へ押圧あるいは開放してロックアップクラッチ５を接続あるいは切り離しするロックアップピストン５ｄとによって構成されている。

前記捩り振動低減装置７について説明する。駆動源からの入力により回転する入力側回転部材として、円板形に成形した板状材の外周部どうしをリベット２１を介して結合することにより構成された一対のサイドプレート９，１０が設けられている。サイドプレート９は前記クラッチ出力側部材５ｂにリベット３０を介して連結されており、外周部には短い筒部としての円筒部９ｃが形成されている。一方、サイドプレート１０は略平板状に形成されており、中心側が前記タービンシェル６ａにリベット２２を介して連結されている。一対のサイドプレート９，１０の間には相対回転可能にセンタープレート１１が収容され、出力側回転部材を構成している。センタープレート１１には円弧状の規制枠１１ｃが形成され、該規制枠１１ｃには、サイドプレート９から軸方向へ突出する突出部９ｄが遊嵌され、サイドプレート９とセンタープレート１１との相対的な回動角度を規制している。

一対のサイドプレート９，１０とセンタープレート１１との間には、弾性部材としてのばね１２が円周方向に沿って配置されている。ばね１２を収容する部分の構成について説明する。図４に示すように、一対のサイドプレート９，１０には、円周方向に沿って略等間隔であって円周方向および半径方向の同じ位置に、６つの窓９ａ，１０ａが形成され、窓９ａ，１０ａと対応するセンタープレート１１の同じ位置には外周部に凹部１１ａが形成されている。これにより、窓９ａ，１０ａの両端には一対の端部ばね受部９ｂ，１０ｂが形成され、凹部１１ａの両端には半径方向外側へ突出する端部ばね受部１１ｂが形成されている。そして、窓９ａ，１０ａと凹部１１ａとにわたって、一対のばね１２が収容され、一対のサイドプレート９，１０とセンタープレート１１との相対回転により、一対の端部ばね受部９ｂ，１０ｂと一対の端部ばね受部１１ｂとが円周方向へ相対的に移動して一対のばね１２が圧縮される。一対のばね１２の夫々は本実施の形態では、半径寸法の大きなばねの内部に小さなばねを収容した親子ばねが用いられている。

前記一対のサイドプレート９，１０の間であってセンタープレート１１の半径方向外側には、中間部材としてのフローティングイコライザ１４が収容されている。フローティングイコライザ１４は、図５に示すように環状部１４ａと該環状部１４ａから半径方向内側へ向かって突出する３つの略三角形状の中間ばね受部１４ｂとにより構成されている。そして、中間ばね受部１４ｂの部分が、前記一対のばね１２の間に介在し、夫々のばね１２の端部を受けている。

このように構成されたフローティングイコライザ１４と、フローティングイコライザ１４に対して相対回転する部材としてのサイドプレート１０とを摺動接触させてヒステリシスを発生させるヒステリシス発生手段が設けられている。ヒステリシス発生手段は、一対のサイドプレート９，１０と、該一対のサイドプレート９，１０の間に配置されたフローティングイコライザ１４の環状部１４ａと、該環状部１４ａをサイドプレート１０へ向かって付勢する軸方向付勢手段とにより構成されている。該軸方向付勢手段は、環状部１４ａとサイドプレート９との間に配置された軸方向付勢部材としてのウェーブワッシャ１５により構成されている。図６に示すように、ウェーブワッシャ１５は、帯状のばね鋼を加工することによりスリット１５ａを有するリング状に形成し、かつ円周方向に沿って波板状に形成したものである。ウェーブワッシャ１５は帯状の材料から形成するので、材料の歩留まりがよい。該ウェーブワッシャ１５は、該ウェーブワッシャ１５の外周部が、サイドプレート９の前記円筒部９ｃにより半径方向に規制されてセンタリングされている。

前記センタープレート１１を図示しないトランスミッションの入力軸に連結するため、筒部とフランジ部とからなる出力ハブ１３が設けられている。センタープレート１１の内周部はリベット２５を介して出力ハブ１３のフランジ部に連結されている。出力ハブ１３の筒部には内歯１３ａが形成され、該内歯１３ａが図示しないトランスミッションの入力軸の外周面に形成された外歯と係合している。出力ハブ１３と前記ピストンガイド２４との間にはスラスト軸受２９が設けられている。出力ハブ１３の筒部にはタービンハブ１６の内周部が相対回転自在にセンタリングされ、リング２６によって抜け止めされている。即ち、出力ハブ１３の筒部の外周面に対してタービンハブ１６の内周面が摺動自在になっている。このように回転自在に支持されたタービンハブ１６の外周部近傍にはサイドプレート１０およびタービンシェル６ａの内周部をセンタリングするセンタリング用凹部１６ａが形成され、該センタリング用凹部１６ａにタービン側入力部材１０およびタービンシェル６ａを挿通させた状態で、タービン側入力部材１０およびタービンシェル６ａの内周部がタービンハブ１６にリベット２２を介して結合されている。

次に、捩り振動低減装置の作用を説明する。

ばね１２は、サイドプレート９の一対の端部ばね受部９ｂ間およびサイドプレート１０の一対の端部ばね受部１０ｂ間に跨るように配置され、更にセンタープレート１１の一対の端部ばね受部１１ｂ間に挟持された状態となっている。エンジンの回転力がクランク軸からロックアップクラッチ５を介してサイドプレート９に入力され、あるいはトルク伝達部８を介してサイドプレート１０に入力されると、ばね１２はサイドプレート９，１０とセンタープレート１１との相対回転により圧縮されて撓み、サイドプレート９，１０とセンタープレート１１との間に相対的な回転角度が生じ、センタープレート１１から出力ハブ１３を介して図示しないトランスミッションの入力軸へ出力される。このとき、一対のばね１２が直列に配置されているため、長いばねを用いたのと同等になり、サイドプレート９，１０とセンタープレート１１との間の捩り角度が大きくなる。

ここで、円環状のフローティングイコライザ１４は一対のばね１２により並列ばねとして支持されていることから、フローティングイコライザ１４はフリーで浮遊する振動体として振動系を構成している。このフローティングイコライザ１４の共振周波数をｆ₁とすると、
ｆ₁＝（１／２π）√｛（Ｋ１＋Ｋ２）／Ｉ｝・・・（１）
となる。ここで、Ｋ１，Ｋ２はばね１２，１２のばね定数であり、ここではＫ１＝Ｋ２である。Ｉはフローティングイコライザ１４のイナーシャ（慣性力）である。

フローティングイコライザ１４は現実には回転を伴うので、回転する場合のフローティングイコライザ１４の共振周波数をｆ₂とすると、
ｆ₂＝（１／２π）√｛（Ｋ１＋Ｋ２）／（Ｉ＋Ｉｓ）｝・・・（２）
となる。ここでＩｓは、ばね１２に遠心力が加わることによる遠心力の大きさを、等価のイナーシャに換算した数値を示している。エンジンの捩り振動による振動数がこの（２）式で示す共振周波数ｆ₂に一致すると、車両の走行時にフローティングイコライザ１４が共振し、振動と異音が発生する。

図２（ａ）に示す模式図は、ＬＴＤダンパにおいて、フローティングイコライザ１４がサイドプレート９，１０とセンタープレート１１との間に一対のばね１２により並列ばねを介して支持されて振動系を構成していることを示している。図２（ｂ）にエンジン回転数に対するドライブシャフトのトルク変動の値を示すように、破線で示す一般的なダンパにはパワートレイン共振とファイナルデファレンシャル共振とが生じ、これらの共振を原因として２箇所でトルク変動が大きくなるが、実線で示すＬＴＤダンパにはこれに加えてフローティングイコライザ共振が加わり、３箇所でトルク変動が大きくなる。ここで、パワートレイン共振とは捩り振動低減装置７のフローティングイコライザ１４を除いた部分の共振であり、ファイナルデファレンシャル共振とはファイナルデファレンシャルギヤの部分の共振をいう。また、図２（ｂ）のグラフはドライブシャフトのトルク変動を示すグラフであるが、エンジン回転数に対するドライブシャフトの捩り振動による振動数も図２（ｂ）のグラフと相似のグラフとなる。

次に、図１（ａ）に示す模式図は、図２（ａ）のＬＴＤダンパに対し、ヒステリシス発生手段を設けたものを示している。この場合は、図１（ｂ）のエンジン回転数に対するドライブシャフトのトルク変動は、ヒステリシス発生手段が設けられていない実線で示すＬＴＤダンパに対し、ヒステリシス発生手段が設けられている破線で示すＬＴＤダンパでは、フローティングイコライザ共振による影響が抑制されていることがわかる。

この発明によれば、ヒステリシス発生手段により、フローティングイコライザ１４と該フローティングイコライザ１４に対して相対回転するサイドプレート９またはサイドプレート１０とが摺動接触し、フローティングイコライザ１４の共振が減衰される。即ち、フローティングイコライザ１４のイナーシャが小さいときは、一対のばね１２を並列配置して保持した状態のフローティングイコライザ１４の振動系は周波数の高いところに共振点を持つため、共振点はエンジンの回転により生じる振動の周波数の実用域から外れており、フローティングイコライザ１４の重量が大きくなってフローティングイコライザ１４のイナーシャが大きくなるとフローティングイコライザ１４の共振点は周波数の低いところへ移動してエンジンの回転により生じる周波数の実用域に入ってくるが、ヒステリシス発生手段によりフローティングイコライザ１４の共振が減衰されるので、振動と異音の発生が防止される。

この発明によれば、ヒステリシス発生手段として、環状部１４ａを一方のサイドプレート１０へ向かって付勢するウェーブワッシャ１５を設けるだけでよいので、ヒステリシス発生手段の構成が簡単である。

この発明によれば、軸方向付勢手段として、環状部１４ａとサイドプレート９との間にウェーブワッシャ１５を収容するだけでよいので、軸方向付勢手段の構成が簡単である。

この発明によれば、ウェーブワッシャ１５は、サイドプレート９の筒部９ｃに規制されてセンタリングされているので、センタリングのための機構を新たに設ける必要がない。

なお、本実施の形態では弾性部材を３対設けたが、少なくとも１対あればよい。また、ヒステリシス発生手段としては、フローティングイコライザ１４の環状部１４ａをサイドプレート１０へ向かって付勢する構成のものを設けたが、環状部１４ａをサイドプレート９へ向かって付勢する構成にしてもよい。更に、サイドプレート９，１０を入力側回転部材とし、サイドプレート１０へ向かって環状部１４ａを付勢する構成のものを設けたが、サイドプレート９，１０を出力側回転部材とし該サイドプレート９またはサイドプレート１０へ向かって環状部１４ａを付勢する構成にしてもよい。また更に、フローティングイコライザ１４としては、略三角形状の中間ばね受部１４ｂの外側に環状部１４ａを有するものを設けたが、環状部１４ａを内側に設けることもできる。また更に、軸方向付勢手段としてウェーブワッシャを設けたが、皿ばねであってもよい。また更に、ウェーブワッシャを設けることなくフローティングイコライザ自体を波型に形成して軸方向付勢手段を兼用させてもよい。また更に、サイドプレートを円周方向に沿って間欠的に切り欠くことにより、サイドプレートに間欠的に凸部を形成するようにしてもよい。

ヒステリシス発生手段を有する捩り振動低減装置に係り、（ａ）はフローティングイコライザが振動体となって振動系を構成することを示す模式図、（ｂ）はエンジン回転数とドライブシャフトのトルク変動との関係を示すグラフ（実施の形態）。 ヒステリシス発生手段を有しない捩り振動低減装置に係り、（ａ）はフローティングイコライザが振動体となって振動系を構成することを示す模式図、（ｂ）はエンジン回転数とドライブシャフトのトルク変動との関係を示すグラフ（従来）。 トルクコンバータの側面断面図（実施の形態）。 トルクコンバータを部品の一部を取り外して示す正面図（実施の形態）。 フローティングイコライザの正面図（実施の形態）。 ウェーブワッシャに係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図（実施の形態）。

符号の説明

９，１０…サイドプレート（入力側回転部材，相対回転する部材）
９ｂ，１０ｂ，１１ｂ…端部ばね受け部
９ｃ…円筒部（筒部）
１１…センタープレート（出力側回転部材）
１２…ばね（弾性部材）
１４…フローティングイコライザ（中間部材）
１４ａ…環状部
１４ｂ…中間ばね受け部
１５…ウェーブワッシャ（軸方向付勢部材，軸方向付勢手段，ヒステリシス発生手段）

Claims (4)

1. 板状材どうしを結合して構成された一対のサイドプレートと該一対のサイドプレートの間に相対回転可能に収容されたセンタープレートとのいずれか一方により構成され駆動源からの入力により回転する入力側回転部材と、他方により構成された出力側回転部材と、前記一対のサイドプレートの夫々に形成された一対の端部ばね受部間であってかつ前記センタープレートに形成された一対の端部ばね受部間に円周方向に沿って直列配置された一対の弾性部材と、前記一対のサイドプレートの間に配置された環状部と該環状部から半径方向へ向かって突出して前記一対の弾性部材の間に介在させる中間ばね受部とを有する中間部材とを備えた捩り振動低減装置において、
   前記中間部材と前記中間部材に対して相対回転する部材とを摺動接触させてヒステリシスを発生させるヒステリシス発生手段を設けたことを特徴とする捩り振動低減装置。
2. 請求項１に記載の捩り振動低減装置において、
   前記ヒステリシス発生手段は、前記一対のサイドプレートと、前記中間部材の前記環状部と、前記環状部を前記一対のサイドプレートのいずれか一方へ向かって付勢する軸方向付勢手段とにより構成されていることを特徴とする捩り振動低減装置。
3. 請求項２に記載の捩り振動低減装置において、
   前記軸方向付勢手段は、前記環状部と前記一対のサイドプレートの他方との間に配置された軸方向付勢部材により構成されていることを特徴とする捩り振動低減装置。
4. 請求項３に記載の捩り振動低減装置において、
   前記軸方向付勢部材は、前記軸方向付勢部材の外周部が前記一対のサイドプレートのいずれかの筒部に規制されてセンタリングされていることを特徴とする捩り振動低減装置。

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