JP2010090654A - アクチュエータおよびそれを用いたスライドドアユニット - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、かつ省スペースで組み立て容易なアクチュエータおよびそれを用いたスライドドアユニットを提供する。
【解決手段】モータの出力軸２ａに固定された太陽ギヤ３と、太陽ギヤと噛合う大径ギヤおよびそれと一体に回転する小径ギヤを備えた中間ギヤ４と、前記モータに配置され、中間ギヤ４を枢支する支持軸が突設されているベースブラケット５と、小径ギヤの外側に配置され内周面でそれと噛合うリングギヤ６ａが形成されたインナーケーブルを巻き取るドラム６と、そのドラムを収納しドラムを上下に挟持するハウジング７とからなり、前記ドラムの天面に中間ギヤの支持軸の軸端が摺接してドラムの軸方向の移動を制限するアクチュエータ１。
【選択図】図１

Description

本発明はアクチュエータおよびそれを用いたスライドドアユニットに関する。さらに詳しくは、簡易な構造のアクチュエータおよびそれを用いたスライドドアユニットに関する。

特開２００６−１９４０２３号公報 米国特許出願公開第２００７／０１６３１７９号公報

図１０に特許文献１の車両用ドアの駆動装置を示す。その車両用ドアの駆動装置１００は底面を上方に向けた有底筒状のハウジング１０１を備えている。そのハウジングの底部からは軸１０２がハウジング内に延びている。前記ハウジング１０１内には、その底面側で、かつ前記軸１０２の周囲に電磁ブレーキ１０３が配置されている。その電磁ブレーキ１０３のコイルを収納している部分からは、軸１０２の周囲に配置されるように円筒軸部１０３ａが連続している。その円筒軸部１０３ａにはサンギヤ１０４、リングギヤ１０５およびプラネタリキャリア１０６が同心状に枢支されている。そのプラネタリキャリア１０６には、サンギヤ１０４とリングギヤ１０５とに噛合する複数のプラネタリギヤ１０７が枢支されている。前記プラネタリキャリア１０６は回転ドラム１０９に接続されている。また、前記リングギヤ１０５の外側にはウォームホイールの外歯が形成されており、モータ１０８のウォーム１０８ａが噛合している。なお、前記電磁ブレーキ１０３はサンギヤ１０４の回転に制動力を付与している。また、特許文献２にも同様な駆動装置が開示されている。

特許文献１では、リングギヤ１０５、サンギヤ１０４およびプラネタリキャリア１０６を枢支させるのに電磁ブレーキ１０３から円筒軸部１０３ａを延ばしている。さらに、各部品は全て円筒軸部１０３ａによりラジアル荷重が支持されているが、その円筒軸部１０３ａは片側しか固定されておらず、剛性が高くない。さらに、各部材のスラスト荷重は部材の重なり合いにより受け止められている。そのため、構造が複雑で組み立て作業も煩雑である。

そこで、本発明は各部材のラジアルおよびスラスト荷重を受け止めつつ、それでいて部品点数が少なく、かつ省スペースで組み立て容易なアクチュエータおよびそれを用いたスライドドアユニットを提供することを課題としている。

本発明のアクチュエータは、インナーケーブルを巻き取り、送り出すアクチュエータであって、平坦面を有し、かつその平坦面から出力軸を突出しているモータと、そのモータの出力軸に固定された太陽ギヤと、その太陽ギヤの周囲に配置され、それぞれ太陽ギヤと噛合う大径ギヤおよびその大径ギヤと一体に回転する小径ギヤを備えた３つ以上の中間ギヤと、前記モータの平坦面の上に配置される平板を有し、その平板から前記モータの出力軸を貫通させると共に、その出力軸の周りに前記中間ギヤを枢支する支持軸が突設されているベースブラケットと、前記中間ギヤの小径ギヤの外側に配置される筒状部およびその上方を閉じる天板を有しており、前記筒状部の内周面に前記小径ギヤと噛合うリングギヤが形成され、筒状部の外周面にインナーケーブルを巻き取る溝が形成されたドラムと、そのドラムの外側に配置される壁部、前記壁部の上方を閉じる天板およびベースブラケットとの固定部を有し、前記ドラムを収納し、ベースブラケットに固定され、ベースブラケットとの間にドラムを挟持するハウジングとからなり、そのハウジングの天板の下面から下方に円筒部が突出しており、その円筒部の内側で前記太陽ギヤの回転軸の上端が枢支され、円筒部の外側でドラムが枢支されていることを特徴としている。

本発明のスライドドアユニットは、前述のアクチュエータと、そのアクチュエータにより巻き取りあるいは送り出されるインナーケーブルと、そのインナーケーブルを摺動自在に案内するアウターケーシングと、前記インナーケーブルにより左右に移動自在なスライドドアとからなることを特徴とする。

（１）本発明のアクチュエータは、ハウジングの天板の下面から下方に円筒部が突出しており、その円筒部の内側で前記太陽ギヤの回転軸の上端が枢支され、円筒部の外側でドラムが枢支されているので、１つの円筒部の内と外とを同時に利用することによって、その分だけ部品点数を少なくすことができ、省スペースである。また、ブラケットの平坦面の上に各部品を配置し、それら部品をハウジングにより上方から挟持するように構成されているので、軸方向の支持を確実であり、かつ組み立ても容易である。さらに、太陽ギヤの回転軸を両持ちにすることができるので、大きなトルクが発生しても回転を安定させることができる。

（２）このようなアクチュエータが、前記円筒部の内部に仕切り板が設けられ、その仕切り板と円筒部の下方の周壁とで形成される空所に、太陽ギヤの回転軸との摩擦を低減する第１軸受け部材が配置され、前記円筒部の外周にドラムとの摩擦を低減する第２軸受け部材が設けられている場合は、回転の抵抗を低くすることができる。

（３）また、前記第１軸受け部材および第２軸受け部材がボールベアリングである場合は、さらに回転の抵抗を低くすることができる。

（４）本発明のスライドドアユニットは、全体を１つの部品として扱うことができるので、在庫管理や搬送の効率を高くすることができる。

つぎに図面を参照しながら本発明のアクチュエータおよびスライドドアユニットの実施の形態を説明する。
図１は本発明のアクチュエータの実施形態を示す分解斜視図、
図２は本発明のスライドドアユニットの実施形態を示す概略平面図、
図３は図２のスライドユニットが車体に用いられる様子を示す斜視図、
図４は図１のアクチュエータの一部断面側面図、
図５ａは太陽ギアを示す平面図、図５ｂは図５ａのＩ−Ｉ線断面図、
図６ａは中間ギヤを示す平面図、図６ｂは図６ａのＩＩ−ＩＩ線断面図、
図７ａはベースブラケットを示す平面図、図７ｂは図７ａのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、
図８ａはドラムを示す平面図、図８ｂは図８ａの下面図、図８ｃは図８ｂのＩＶ−ＩＶ線断面図、
図９ａはハウジングを示す平面図、図９ｂは図９ａのＶ−Ｖ線断面図である。

まず、図２を用いて本発明のスライドドアユニットの実施形態を説明する。図２に示すスライドドアユニット１０は、アクチュエータ１と、そのアクチュエータにより巻き取りあるいは送り出されるインナーケーブル１１と、そのインナーケーブルを方向転換するケーブルガイド１２と、そのケーブルガイド１２とアクチュエータ１との間でインナーケーブルを摺動自在に案内するアウターケーシング１３とからなる。

図３に示すように前記スライドドアユニット１０は、例えばワンボックスタイプの車体などに用いられる。その車体２０の側面にはスライドドア２１が設けられている。そのスライドドア２１は、車体２０の中央と上下端に設けられたレール（中央のレール２０ａ、上下のレール２０ｂ、２０ｂ）に沿ってスライドする。そして、車内などに配置された操作ボタンなどの操作部材（図示してない）を操作することにより車体の左右（あるいは片側）の開口を塞ぐスライドドア２１を操作するものである。例えば、操作ボタンを押すと、アクチュエータ１が作動し、インナーケーブル１１が巻き取られ／送り出され、それによりスライドドア２１がレールに沿ってスライドし、車体２０の開口を開閉する。なお、前記操作ボタンは電線や通信ケーブルにより制御手段（図示していない）を介してアクチュエータ１に連結されている。

ここから図２も用いて説明する。前記中央のレール２０ａの前端近辺２２は車内側に向かって湾曲しており、後端近辺２３はまっすぐ延びている。その中央のレール２０ａの前後端の間では、スライドドア２１を取り付けるためのアーム２１ａがスライド自在に配置されている。そのアーム２１ａには、中央のレール２０ａ内を転動するローラ２１ｂなどが回転自在に取り付けられている。アーム２１ａには、スライドドア２１を閉方向に操作する閉操作用インナーケーブル１１ａの端部と、開方向に操作する開操作用インナーケーブル１１ｂの端部が係止されている。それらのインナーケーブル１１ａ、１１ｂは車体２０の外部では中央のレール２０ａに沿って延びている。

また、中央のレール２０ａの前端近辺２２には、閉操作用インナーケーブル１１ａの方向転換のための前方ケーブルガイド１２ａが取り付けられている。その前方ケーブルガイド１２ａにはプーリ１４ａが車体の左右方向に回転の軸心が向くように枢支されている。そして、閉操作用インナーケーブル１１ａはプーリ１４ａによって方向転換された後、閉操作側アウターケーシング１３ａによってアクチュエータ１まで案内されている。他方、後端近辺２３には後方ケーブルガイド１２ｂが取り付けられている。その後方ケーブルガイド１２ｂにはプーリ１４ｂが車体の左右方向に対し、垂直に回転の軸心が向くように配置され、枢支されている。そして、開操作用インナーケーブル１１ｂはプーリ１４ｂによって方向転換された後、開操作側アウターケーシング１３ｂによってアクチュエータ１まで案内されている。

図１に示すように前記アクチュエータ１は、モータ２を備えている。そのモータ２の出力軸２ａには太陽ギヤ３が固定されている。その太陽ギヤ３の周囲には太陽ギヤ３と噛合する大径ギヤ４ａおよびその大径ギヤと一体に回転する小径ギヤ４ｂをそれぞれ備えた３つの中間ギヤ４が配置されている。また、モータ２には板状のベースブラケット５が前記出力軸２ａを貫通させて固定されている。そのベースブラケット５には３本の支持軸５ａが突設されており、前記中間ギヤ４が枢支される。前記小径ギヤ４ｂの周囲には筒状のドラム６が配置されており、その内周面に形成されたリングギヤ６ａ（図５参照）が小径ギヤ４ｂと噛合している。そして、前記ドラム６はベースブラケット５との間に挟持されるようにハウジング７により収納され、ベースブラケット５はボルトＢなどの締結具により一体に固定されている。

このようなアクチュエータ１は、自動車等に用いられ、スライドドアの他にバックドアやサンルーフあるいはウインドレギュレータに用いることができる。

前記モータ２は、平坦面２ｂを有しており、その平坦面２ｂの中央付近から前記出力軸２ａが突出している。そして、その出力軸２ａを中心として環状の凸部２ｃが出力軸２ａと同じ方向に突設されている。また、前記平坦面２ｂの四隅には４つの孔２ｄが形成されている。これらの孔２ｄはモータ２、ベースブラケット５、ハウジング７を一体に固定するためのものである。そして、これら孔２ｄは３つ以上形成されるのが、確実な固定を実現させるために好ましい。なお、その孔２ｄはメネジにしてもよい。また、出力軸２ａの先端部には、根元側の外周に比べて細くされた軸端部２ｅが形成されている。その軸端部２ｅの断面形状は小判型である。なお、軸端部２ｅの断面形状は半円、角形あるいは左右が非対称の形状にすることもできる。

前記モータ２としては、ブラシレスモータなどの薄型モータを用いるとモータの厚みを薄くできるので好ましい。そして、出力軸２ａをその厚み方向に突出させ、ドラム６の回転軸と同軸に配置すると、太陽ギヤ３、中間ギヤ４およびリングギヤ６ａからなる減速機構を平歯車で構成することができ、ウォームギヤやかさ歯車を必要とせず、装置の小型化、軽量化そしてコストダウンを行うことができる。さらに、この減速機構はウォームギヤ減速機のような自己拘束性がないので、モータと連結した状態でドアを手で開けることができる。そのため、電磁クラッチを必要としない。また、ブラシレスモータを用いる場合はブラシレスモータ内に流されるパルス信号をモータ回転数を決定する制御用の信号として共用することができる。なお、扁平であればブラシレスモータのほか、ＤＣモータなど他のモータを使用することもできる。

図５に示すように前記太陽ギヤ３には、出力軸２ａ（図１参照）の軸端部２ｅと、出力軸２ａの根元側の外周面とを嵌合する嵌合孔３ａが形成されている。その嵌合孔３ａは出力軸２ａとの接触面積が大きいのでトルク伝達の効率が高い。なお、太陽ギヤ３は金属製であり、亜鉛合金、銅合金あるいは焼結合金などが用いられる。また、合性樹脂で形成することもできる。

図１に戻って、前記中間ギヤ４は、太陽ギヤ３の周囲に等間隔で３つ以上配置される。等間隔で３あるいは４つ配置されるとドラムのリングギヤ６ａとバランス良く噛合することができる。その中間ギヤ４の小径ギヤ４ｂの上面には、そのギヤとほぼ同径の環状の突起４ｃ（図６参照）が突設されている。その突起４ｃとドラム６の天板６ｃとの間には隙間が設けられている。しかし、中間ギヤ４が支持軸５ａ上をドラム６の天板６ｃ側へ移動したときには、その突起４ｃの上端面がドラムの天面と摺接する。そのため、突起４ｃがない場合に比べ、ドラムの軸方向の移動を規制することができ、かつ摺動抵抗を低くしている。なお、中間ギヤ４はポリアミド（ＰＡ）あるいはポリアセタール（ＰＯＭ）などの合成樹脂で成形するとよい。

前記ベースブラケット５は、図７に示すように、前記モータの平坦面２ｂ（図１参照）の上方に配置される平板５ｂと、その平板５ｂの一方の側縁から下方に延びる２本の脚部５ｃと、他方の側縁から平板５ｂを延長した延長部５ｄとを備えている。また、前記平板５ｂの左右には向い合うように曲げ起こし片５ｅが出力軸２ａ（図１参照）と同じ方向に屈曲されている。その曲げ起こし片５ｅの先端には端縁から内向きの切り欠き溝５ｆが形成されている。その切り欠き溝５ｆにはアウターケーシング１３の端部が固定される。また、前記平板５ｂの中心付近にはモータの出力軸２ａを貫通させる貫通孔５ｇが形成されており、前記モータの凸部２ｃ（図１参照）が嵌合する。そのため、モータ２とベースブラケット５の位置（心）合わせが容易である。その貫通孔５ｇの周囲には等間隔で支持軸５ａが３本延びている。その平板５ｂの四隅にはモータの孔２ｄ（図１参照）と対応する箇所に孔５ｈが形成されている。それらはモータ２、ハウジング７との連結に用いられる。このベースブラケット５では、アウターケーシング１３をハウジング７側ではなく、ベースブラケット５側で固定しているので、ハウジング７の組み立てが容易になる。

図８に示すように、前記ドラム６は筒状部６ｂとその筒状部６ｂの開口を塞ぐ天板６ｃとからなる。その筒状部６ｂの内周面には前記リングギヤ６ａが形成されており、中間ギヤの小径ギヤ４ｂと噛合している（図４参照）。また、筒状部６ｂの外周には溝６ｄが形成されており、前記インナーケーブル１１ａ、１１ｂを巻き取ることができる（図２参照）。さらに、前記ドラムの天板６ｃの上面には環状突起６ｅが突設されている。本実施の形態では、その環状突起６ｅをハウジング７の天面と摺動させるので、環状突起６ｅがない場合に比べて摺動摩擦を小さくしている。また、前記天板６ｃの中央は開口しており、天板６ｃから連続して内向きに延びる筒部が形成されている。その筒部はドラムを枢支するためのハブ６ｆであり、その先端部には鍔部６ｇが内方に延びている。さらに、前記筒状部６ｂには２個の空洞部６ｈが形成されており、インナーケーブル１１ａ、１１ｂのケーブルエンド（図示していない）が係止される。また、前記天板６ｃの下面には環状突起６ｉが突設されており、前記ベースブラケットの支持軸５ａの先端部と摺接して摺動抵抗を低くしている。前記ドラムの天板６ｃの上面の環状突起６ｅと、下面の環状突起６ｉとを同径位置に設けているため、ドラム６が安定して支持される。なお、ドラム６は亜鉛合金などの金属で成形してもよいし、ポリアミド（ＰＡ）あるいはポリアセタール（ＰＯＭ）などの合成樹脂で成形することもできる。

図９に示すように、前記ハウジング７はドラム６を収納する収納部７ａと、その収納部７ａの周側から外向きに四方に延びる取付部７ｂ（図１参照）とからなる。前記収納部７ａは筒状の側周壁とその側周壁の上方の開口を閉じる天板７ｃとから形成されている。その天板７ｃの内面からは円筒部７ｄが内向き（図中の下方）に延びている。また、前記取付部７ｂはモータの孔２ｄ、ベースブラケットの孔５ｈ（図１参照）と対応しておりボルトＢ、ネジなどの締結具により一体に固定される。なお、ハウジング７はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）あるいはポリアセタール（ＰＯＭ）などの合成樹脂で成形するとよい。

図４に戻って、前記ハウジングの円筒部７ｄの外周には大径ベアリング８が嵌合し、その外周には前記ドラムのハブ６ｆが嵌合する。そして、大径ベアリング８（第２軸受け部材）は、上面からハウジングの天板７ｃと、下面からドラムの鍔部６ｇとにより挟持される。さらに、その円筒部７ｄ内には仕切り板７ｅ（図９参照）が設けられている。そして、その仕切り板７ｅとで形成される空間に小径ベアリング９（第１軸受け部材）が嵌合される。その小径ベアリング９の上面は仕切り板７ｅと接し、下面は前記太陽ギヤ３の上面と接している。また、モータの出力軸２ａは太陽ギヤ３を貫通し、上方に延びており、前記小径ベアリング９の内周に嵌合されている。なお、前記ベアリング８、９としてはボールベアリングが用いられるが、その他に摺動性の良いポリオキシメチレン（ＰＯＭ）などの合成樹脂で枢支したり、その他の軸受け部材を用いることもできる。

図２に示すように、モータの出力軸２ａがスライドドア２１を開ける方向に回転すると、それに固定されている太陽ギヤ３が回転する。モータの出力軸２ａは下端はモータ２に、上端は小径ベアリング９を介してハウジング７により支持されているので、太陽ギヤ３の回転が安定する。その太陽ギヤ３が回転すると、それと噛合している３つの中間ギヤの大径ギヤ４ａが回転し、大径ギヤ４ａと一体である小径ギヤ４ｂがドラムのリングギヤ６ａを回転させる。そして、それにより開操作用インナーケーブル１１ｂ（図３参照）が巻き取られ、閉操作用インナーケーブル１１ａ送り出され、スライドドアのアーム２１ａが後方に移動し、スライドドアを開ける。一方、スライドドア２１（図２参照）を閉じる際には、前記モータの出力軸２ａを前記とは逆に回転させる。そうして、閉操作用インナーケーブル１１ａがドラム６に巻き取られ、開操作用インナーケーブル１１ｂが送り出される。

図４に示すように、本発明のアクチュエータ１はモータ２の平坦面２ｂの上に各部品を乗せ、最後にハウジング７とモータ２とで内部の部品を挟持して固定するので組み立てが容易である。さらに、部品点数が少ないので、その分だけ軽量で厚みも薄くすることができる。

本発明によれば、ボールベアリング８、９がドラム６および太陽ギヤ３に加えられるラジアル荷重を受け止めている。一方、ベースブラケットの支持軸５ａの先端とドラムの天板６ｃの下面とは摺接しているので、スラスト荷重を受けることができる。そのため、ドラム６が傾いたりすることがなく、回転が安定する。

図１は本発明のアクチュエータの実施形態を示す分解斜視図である。 図２は本発明のスライドドアユニットの実施形態の概略平面図である。 図３は図２のスライドユニットが車体に用いられる様子を示す斜視図である。 図４は図１のアクチュエータの一部断面側面図である。 図５ａは太陽ギアを示す平面図、図５ｂは図５ａのＩ−Ｉ線断面図である。 図６ａは中間ギヤを示す平面図、図６ｂは図６ａのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図７ａはベースブラケットを示す平面図、図７ｂは図７ａのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図８ａはドラムを示す平面図、図８ｂは図８ａの下面図、図８ｃは図８ｂのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図９ａはハウジングを示す平面図、図９ｂは図９ａのＶ−Ｖ線断面図である。 図１０は従来の技術を示す断面図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ モータ
２ａ 出力軸
２ｂ 平坦面
２ｃ 凸部
２ｄ 孔
２ｅ 軸端部
３ 太陽ギヤ
３ａ 嵌合孔
４ 中間ギヤ
４ａ 大径ギヤ
４ｂ 小径ギヤ
４ｃ 突起
５ ベースブラケット
５ａ 支持軸
５ｂ 平板
５ｃ 脚部
５ｄ 延長部
５ｅ 曲げ起こし片
５ｆ 切り欠き溝
５ｇ 貫通孔
５ｈ 孔
６ ドラム
６ａ リングギヤ
６ｂ 筒状部
６ｃ 天板
６ｄ 溝
６ｅ 環状突起
６ｆ 枢支部（ハブ）
６ｇ 鍔部
６ｈ 空洞部
６ｉ 環状突起
７ ハウジング
７ａ 収納部
７ｂ 取付部
７ｃ 天板
７ｄ 円筒部
７ｅ 仕切り板
８ 大径ベアリング
９ 小径ベアリング
１０ スライドドアユニット
１１ インナーケーブル
１１ａ 閉操作用インナーケーブル
１１ｂ 開操作用インナーケーブル
１２ ケーブルガイド
１２ａ 前方ケーブルガイド
１２ｂ 後方ケーブルガイド
１３ アウターケーシング
１３ａ 閉操作側アウターケーシング
１３ｂ 開操作側アウターケーシング
１４ａ プーリ
１４ｂ プーリ
２０ 車体２０
２０ａ 中央レール２０ａ
２０ｂ レール２０ｂ
２１ スライドドア２１
２１ａ アーム２１ａ
２１ｂ ローラ２１ｂ
２２ 前端近辺２２
２３ 後端近辺２３
Ｂ 締結具

Claims (4)

1. インナーケーブルを巻き取り、送り出すアクチュエータであって、
   平坦面を有し、かつその平坦面から出力軸を突出しているモータと、
   そのモータの出力軸に固定された太陽ギヤと、
   その太陽ギヤの周囲に配置され、それぞれ太陽ギヤと噛合う大径ギヤおよびその大径ギヤと一体に回転する小径ギヤを備えた３つ以上の中間ギヤと、
   前記モータの平坦面の上に配置される平板を有し、その平板から前記モータの出力軸を貫通させると共に、その出力軸の周りに前記中間ギヤを枢支する支持軸が突設されているベースブラケットと、
   前記中間ギヤの小径ギヤの外側に配置される筒状部およびその上方を閉じる天板を有しており、前記筒状部の内周面に前記小径ギヤと噛合うリングギヤが形成され、筒状部の外周面にインナーケーブルを巻き取る溝が形成されたドラムと、
   そのドラムの外側に配置される壁部、前記壁部の上方を閉じる天板およびベースブラケットとの固定部を有し、前記ドラムを収納し、ベースブラケットに固定され、ベースブラケットとの間にドラムを挟持するハウジングとからなり、
   そのハウジングの天板の下面から下方に円筒部が突出しており、その円筒部の内側で前記太陽ギヤの回転軸の上端が枢支され、円筒部の外側でドラムが枢支されているアクチュエータ。
2. 前記円筒部の内部に仕切り板が設けられ、その仕切り板と円筒部の下方の周壁とで形成される空所に、太陽ギヤの回転軸との摩擦を低減する第１軸受け部材が配置され、
   前記円筒部の外周にドラムとの摩擦を低減する第２軸受け部材が設けられている請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記第１軸受け部材および第２軸受け部材がボールベアリングである請求項２記載のアクチュエータ。
4. 請求項１〜３いずれかに記載のアクチュエータと、
   そのアクチュエータにより巻き取られ／送り出されるインナーケーブルと、
   そのインナーケーブルを方向転換するプーリと、
   そのプーリとアクチュエータとの間でインナーケーブルを摺動自在に案内するアウターケーシングとからなるスライドドアユニット。

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