JP2012533039A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

本発明によるクラッチ装置（１）は、第１アイドルホイール及び第２アイドルホイール（４，５）と、第１クラッチ及び第２クラッチ（６，７）と、被動軸（２）とを備える。第１及び第２のアイドルホイール（４，５）は被動軸（２）周りに回転可能に配置し、また各クラッチ（６，７）は、圧力媒体で作動するピストン・シリンダユニット（２０）により操作可能にし、アイドルホイール（４，５）のそれぞれを選択的に前記被動軸（２）に対して相対回転不能に連結する、又はアイドルホイール（４，５）のいずれもが動力を伝達できないようにすることができる。また、本発明によるピストン・シリンダユニット（２０）におけるピストン（２１）は段階的ピストンとして構成する。さらに、本発明は、上述のクラッチ装置を設けた湿し装置用の伝動装置を備える印刷機を提供する。
【選択図】図２

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。

例えば印刷機の作動において、異なる作動及び準備段階で特定のローラ、例えば印刷機における湿し装置のローラを異なる周速度で駆動させることが有利である。これに関連し、本出願人による印刷機が知られており、これら印刷機における湿し装置のローラは、駆動伝達系を介して２個のプリセットしたギアのうち一方を選択して駆動させる。

このような駆動伝達系は、一般的に少なくとも１個のスパーギア（平歯車）段を有する。所望のギアは、例えばクラッチ装置により選択することができ、この場合、被動軸周りに回転する２個のアイドルギアのうち一方を被動軸に相対回転不能に結合する。２個のアイドルギア双方は駆動側で常時、駆動伝達系を介して駆動モータに駆動連結する。従来技術におけるクラッチ装置は空気圧で作動し、クラッチ装置の無加圧状態においては、第１クラッチ及び第１アイドルギアを通して第１ギアによりローラを駆動し、またクラッチ装置の加圧状態においては、第２クラッチ及び第２アイドルギアを通して第２ギアによりローラを駆動する。異なるギア比を実現するため、２個のアイドルギアは異なる直径を有する。各アイドルギアはこれらが割り付けられたクラッチの外側ディスクに相対回転不能に結合させるとともに、各クラッチにおける内側ディスクは被動軸に相対回転不能に結合させる。このようなクラッチ装置によれば、２つの切り替え位置が選択可能であり、各切り替え位置で駆動モータとローラとの間でトルク伝達結合を生ずることができる。

本発明の課題は、上述したクラッチ装置を改良し、既存の切り替え位置に加えてさらなる切り替え位置を選択できるようにすることにある。その際、できるだけ製造コストを抑え、かつ必要なスペースの節約を図ることが望ましい。さらに本発明では、このようなクラッチ装置を備える印刷機を得ることを課題とする。

上述の課題は、請求項１記載のクラッチ装置、及び請求項１０記載の印刷機により解決することができる。従属請求項には、本発明における有利な実施形態を記載する。

本発明によるクラッチ装置は、被動軸周りに回転可能に配置する第１アイドルホイール及び第２アイドルホイールを備え、選択的にこれらアイドルホイールの一方を第１クラッチ又は第２クラッチを使用して被動軸に相対回転不能に結合させることができ、またこれら両クラッチは、圧力媒体で作動するピストン・シリンダユニットにより操作することができる。このピストン・シリンダユニットに用いるピストンは、本発明によれば段階的ピストンとして構成する。段階的ピストンとは複数個の部分で構成し、圧力負荷に応じてプリセット可能な異なる作動ストローク移動を行うことのできるピストンのことである。個々の作動ストロークにおける方向及び変位量は、異なるものとすることができる。

被動軸はローラ、例えば印刷機における湿し装置のローラに直接かつ堅固に配置することができ、又はローラをさらなる駆動力伝達段により駆動することもできる。

本発明によるクラッチ装置によれば、ピストン・シリンダユニットがその２つの端部位置にある時、駆動伝達系を介して駆動モータに作動的に連結した２個のアイドルホイール（ギア）により、２個の異なるホイール、及び周速度でローラを駆動させることが可能になる。さらに、段階的ピストンの使用により、中間の切り替え位置が選択可能になり、この切り替え位置では両クラッチが解放されるため、駆動軸と被動軸（すなわちローラ）との間におけるトルク伝達連結が解除される。このように段階的ピストンを使用するため、予めばねによりピストンを一方向に押圧変位させた場合、片側にのみ圧力媒体を印加可能なピストンであっても３つの切り替え位置を選択することができる。このような構造のピストン・シリンダユニットは、両側に圧力を印加可能なピストン・シリンダユニットに比べ、構造及び制御が簡単である。このため、片側にのみ圧力媒体を印加可能なピストン・シリンダユニットでは、例えば、気密化しなくてはならない圧力空間を単に１つだけ設ければよく、さらに回転軸に連結し、かつ圧力空間に圧縮空気を送給する圧縮空気チャネルも１つだけで十分である。

好適には、段階的ピストンは軸線方向において被動軸に堅固に連結した固定ピストン、及び軸線方向に変位可能な牽引ピストンで構成し、またピストン・シリンダユニットにおけるシリンダは、好適には被動軸に対して軸線方向に変位可能に配置する。各クラッチはシリンダに作動的に結合することができ、この結合により、軸線方向に変位可能なシリンダが２つの端部位置においてクラッチの一方が繋がる。これにより、繋がった各クラッチ、及びこれらクラッチに割り付けたアイドルホイールを介して駆動トルクが被動軸に伝達され、さらにローラに伝達される。

シリンダを第１端部位置に位置させるには、ピストン・シリンダユニットに圧力による負荷を加えず、またシリンダをばね、例えば１個又は複数個の圧縮ばねにより、第１端部位置に押圧する必要がある。好適には、ばねは軸線方向に固定した固定ピストンに当接支持させることができる。第１端部位置では第１クラッチが繋がるため、駆動側で発生させるトルクが第１アイドルホイールを介して被動軸に伝達される。第２クラッチは第１端部位置で解放されているため、トルクを伝達することができない。

ピストン・シリンダユニットに高圧力を負荷させると、シリンダユニットを第１端部位置とは反対側の第２端部位置に位置させることができる。この第２端部位置では第２クラッチが繋がるため、駆動側で発生させた第２トルクが被動軸に伝達され、また第１クラッチは解放されているため、トルクを伝達することができない。

クラッチ装置がトルクを伝達しない第３切り替え位置にシリンダを位置させるには、ピストン・シリンダユニットに低圧力の負荷を加える必要がある。この低圧力値は、少なくとも上述したばねにおけるばね圧を超過する必要があり、ばね圧を超過すると、シリンダはばね圧に抗して牽引ピストンに当接するまで第１端部位置から変位する。この当接状態では、シリンダをさらに変位させることなく、圧力を一定の割合で増大させることができる。ただし、シリンダに負荷を加える低圧力値は、シリンダが牽引ピストンと共に第２端部位置に変位する圧力値を超えてはならない。

好適には、ピストン・シリンダユニットは環状に構成し、かつ被動軸に対して同軸状に配置する。これにより、ピストン・シリンダユニットを有利に両アイドルホイール間で被動軸に配置することができ、スペースを最適に利用することが可能になる。

好適には、固定ピストン及び牽引ピストンはそれぞれ環状ピストンとして構成し、この場合、固定ピストンは牽引ピストンの内側領域に、また牽引ピストンは固定ピストンの外側領域に配置する。これにより、牽引ピストンは固定ピストンに対してだけでなく、シリンダに対しても軸線方向に変位可能に配置される。

別の好適な一実施形態によれば、固定ピストンは環状ピストンとして構成し、牽引ピストンは固定ピストンの周方向に分布させた複数個の個別のピストンで構成する。これら個別のピストンは、固定ピストンに対して軸線方向に変位可能に配置される。

本発明によるさらに別の好適な一実施形態では、ピストン・シリンダユニットに負荷を加える圧力媒体は、少なくとも被動軸に設けた孔を通して送給する。これにより、さらに省スペース化を図ることができ、また圧力媒体を送給するための付加的な導管や接続素子を設ける必要がなくなる。

好適には、上述した各クラッチは、これらクラッチに割り付けたアイドルホイールに相対回転不能に結合した少なくとも１個の外側ディスク、及び少なくとも１個の内側ディスクを装着し、かつ相対回転不能に被動軸に連結したディスク装着リングを有する構成とする。シリンダの両端部位置では、シリンダが各クラッチの一方に作用することにより、外側ディスクが隣接する内側ディスクにトルク伝達結合する。好適には、各クラッチは、複数個の外側及び内側ディスクを有する多板式摩擦クラッチとして構成し、これら外側及び内側ディスクは、両端部位置でシリンダにより押圧される。

最後に、本発明は、上述したクラッチ装置を設けた湿し装置用のギア装置を備える印刷機にも関する。

以下、本発明を添付図面に示す好適な実施形態につき詳述する。

２つの切り替え位置を有する従来技術におけるクラッチ装置を示す説明図である。 牽引ピストンとして構成した環状ピストンを設けた、本発明による第１実施形態を示す説明図である。 複数個の個別の牽引ピストンを設けた、本発明による第２実施形態を示す説明図である。

図１に示す従来技術のクラッチ装置では、本発明によるクラッチ装置同様、主な構成部分は被動軸２に固定配置するか、又は被動軸２における中心軸線３周りに回転可能に配置する。

クラッチ装置１は、第１アイドルホイール４及び第２アイドルホイール５を備え、これらアイドルホイール４，５は、それぞれ隣接配置した第１クラッチ６、又は第２クラッチ７に割り付ける。各アイドルホイール４，５は、玉軸受１６，１７により被動軸２に回転可能に支持し、またアイドルホイール４，５は図示の実施形態においてギア（歯車）として構成する。軸線方向に見て、クラッチ６，７間にピストン・シリンダユニット２０を配置し、この場合、ピストン２１を被動軸２に堅固に配置し、またシリンダ２２は被動軸に対して軸線方向に変位可能に配置する。

各クラッチ６，７は外側ディスク８，９、及び内側ディスクを装着するディスク装着リング１０，１１で構成する。図示の実施形態では、各クラッチ６，７は多板式摩擦クラッチとして構成するため、外側ディスク８，９、及びディスクリング１０，１１における内側ディスクは、軸線方向に交互に対面するよう配置する。第１及び第２のクラッチ６，７におけるそれぞれの外側ディスク８，９は、それぞれ１個のディスク連行素子１２，１３により、各クラッチ６，７に付属するアイドルホイール４又は５に相対回転不能に連結し、かつ軸線方向に変位可能に配置する。

ディスク装着リング１０，１１における内側ディスクは相対回転不能に被動軸２に連結し、やはり軸線方向に変位可能に配置する。さらに、各ディスク装着リング１０，１１は１個の押圧プレート１４，１５を有し、これら押圧プレート１４，１５はピストン・シリンダユニット２０に隣接するディスクユニットのアイドルホイール４，５側に配置し、被動軸２に堅固に連結する。シリンダとクラッチ６，７を係合させ、ピストン・シリンダユニットにより各ディスクを互いに押し付け合わせるとき、軸線方向に変位可能なクラッチ６，７における外側及び内側ディスクが押圧プレート１４，１５に当接する。

ピストン・シリンダユニット２０は、被動軸２の軸線方向に変位可能な環状シリンダ２２を有し、この環状シリンダ２２はシリンダ外殻２３、及びシリンダ外殻２３に堅固に結合したシリンダキャップ２４，２５で構成する。環状シリンダ２２内に環状ピストン２１として構成したピストンを配置し、この環状ピストン２１はブッシュ１８により被動軸２に堅固に連結する。これにより、環状シリンダ２２を環状ピストン２１、及び被動軸２に対して軸線方向に変位可能に配置することができる。上述した相対回転不能連結を確実にするため、被動軸２にキー１９を嵌め込み、このキー１９をブッシュ１８及びディスク装着リング１０，１１のキー溝に係合させる。

変位可能な環状シリンダ２２に常時負荷を加え、圧縮ばね２６は環状ピストン２１に支持し、また環状シリンダ２２を第１クラッチ６の方向に押し付ける。また、環状ピストン２１の第２クラッチ７に対向する側には、圧力媒体で負荷可能な圧力空間２７を設ける。この圧力空間２７に圧力媒体に基づく負荷加えることにより、環状シリンダ２２は第２クラッチ７の方向に押圧する。図示しない圧力媒体源により供給される圧力媒体を圧力媒体チャネル３１から圧力スペース２７に送給し、この圧力媒体チャネル３１は被動軸２、及びブッシュ１８を経て圧力空間２７に達する。圧力媒体の送給は制御弁（図示せず）により制御し、これら制御弁は、例えば電子的制御ユニットに対して信号伝送可能に接続する。環状の圧力空間２７はその内周をブッシュ１８で区切り、またブッシュ１８に対してシリンダキャップ２５を圧力媒体密封可能かつ軸線方向に変位可能に支持する。さらに、圧力空間２７はその外周をシリンダ外殻２３で、またその側方をシリンダキャップ２５及びピストン２１で区切る。

以下、クラッチ装置の機能について説明する。各アイドルホイール４,５は駆動伝達系（図示せず）を介して常時駆動モータに駆動連結する。圧力スペース２７内に圧縮空気で負荷を加えなければ、環状シリンダ２２は、第１クラッチ６が繋がるまで、圧縮ばね２６により第１クラッチ６の方向に押圧される。これにより環状シリンダ２２は第１端部位置にある。この場合、軸線方向に変位可能な外側ディスク８がディスク装着リング１０の内側ディスクを押圧するため、ディスク間において摩擦結合が生じ、外側ディスク８及び内側ディスクを有するディスク装着リング１０は互いに相対回転しなくなる。これにより、駆動モータからの駆動力が第１アイドルホイール４を介して被動軸２、及び被動軸２に関連するローラに伝達されるようになる。

圧力媒体チャネル３１から圧力スペース２７内に圧縮空気で負荷を加え、環状シリンダ２２に作用する圧力空間２７内の圧力が圧縮ばね２６に基づくばね圧より大きくなると、環状シリンダ２２をその第１端部位置から、第２クラッチ７を押圧する第２端部位置の方向に変位し、これにより、第２クラッチ７が繋がる。この場合、外側ディスク９がディスク装着リング１１の内側ディスクを押圧するため、ディスク間で摩擦結合が生じ、外側ディスク９がディスク装着リング１１に対して相対回転することがなくなる。これにより、駆動モータからの駆動力が第２アイドルホイール５を介して被動軸２、及び被動軸２に関連するローラに伝達される。

本明細書の冒頭に述べたとおり、従来技術におけるクラッチ装置は２つの切り替え位置しか持たない。すなわち、圧縮ばね２６が環状シリンダを保持する第１切り替え位置と、圧力媒体に基づく負荷により環状シリンダ２２を保持する第２切り替え位置とである。いずれの切り替え位置においても、駆動側における駆動伝達系からの駆動力が被動側におけるローラに伝達される。

これに対して、図２に示す本発明によるクラッチ装置は、上述した従来技術におけるクラッチ装置の構造と多くの点で共通するが、３つの切り替え位置を備える。従って、クラッチ装置には多くの同一部品が使用され、本発明によるクラッチ装置に付加的な空間は必要がない。

両クラッチ装置の構造が類似するため、本明細書に添付の図面における同一部品には同一の参照符号を付し、以下においては、上述した従来技術における実施形態とは異なる部品及び機能のみを詳述する。

図２に示す本発明によるクラッチ装置１は、そのピストンの構成により、図１に示す従来技術における装置と本質的に異なる。すなわち、本発明によるピストンは段階的ピストンとして構成し、被動軸２に堅固に連結する固定ピストン２８の他に、軸線方向に変位可能な牽引ピストン２９を有する。牽引ピストン２９は、固定ピストン２８及び被動軸２に対してだけでなく、環状シリンダ２２に対しても軸線方向に変位可能とする。牽引ピストン２９における軸線方向への行程は、環状シリンダ２２に対してはそのシリンダキャップ２４及び２５により限定し、また固定ピストン２８に対しては牽引ピストン２９に形成する機械的ストッパ３０により限定する。すなわち、段付ピストンは複数部材で構成し、例えば作動手段、及びばねによる作動圧力の大きさ、並びに複数部材の形状に基づいて複数の作動ストローク移動を行うことができ、それぞれの作動ストロークにより、クラッチ装置における特定の切り替え位置を選択することができる。

無圧状態では、ばね２６が環状シリンダ２２をクラッチ６の方向の第１切り替え位置まで押圧し、環状シリンダ２２をこの第１切り替え位置に保持することにより第１クラッチ６が繋がり、駆動側における駆動伝達系からのトルクが第１アイドルホイール４を介して被動軸２に伝達される。環状シリンダ２２は、圧力空間２７内における圧力が所定の低閾値を超えるまで、第１切り替え位置に保持される。

シリンダが第２端部位置に静止しているとき、第２切り替え位置にある。この静止は、高閾値を超える高圧力をクラッチ装置に加えることによって生じ、これにより、圧力空間２７内で増大したこの圧力により環状シリンダ２２を完全に第２クラッチ７の方向に押圧する。その際、牽引ピストン２９は固定ピストン２８に対して軸線方向に変位する。この第２切り替え位置では第２クラッチ７が繋がり、また駆動側における駆動伝達系からのトルクが第２アイドルホイール５を介して被動軸２に伝達される。第２切り替え位置への変位及び保持は、圧力空間２７内における圧力が高閾値を超えるときに行われる。

圧力空間内の圧力が低閾値と高閾値との間にある時、ピストン・シリンダユニットは第３切り替え位置をとる。この場合の圧力は、圧縮ばね２６におけるばね圧を超過するため、環状シリンダ２２はばね圧に抗して第１切り替え位置から第２切り替え位置に向け変位し、この変位はシリンダキャップ２４が牽引ピストン２９に当接するまで生ずる。中間の第３切り替え位置では、圧力空間２７内における圧力は固定ピストン２８面に対してのみ作用する。なぜなら、牽引ピストン２９面に対する圧力作用が、圧力空間側とは反対側の側面において当接するシリンダキャップ２４によって相殺されるからである。これにより、低閾値を超える程度の圧力の場合、環状シリンダ２２は中間位置、すなわち第３切り替え位置に留まることになる。この第３切り替え位置では、両クラッチ６，７は解放され、また駆動側における駆動伝達系からのトルクは被動軸２に伝達されない。

圧力空間２７内の圧力をさらに増大させ、圧力が高閾値を超過すると、環状シリンダ２２が牽引ピストン２９と共に第２切り替え位置に向け変位する。圧力空間２７内の圧力を高閾値以上に維持し続ける限り、クラッチ装置は第２切り替え位置、すなわち環状シリンダ２２の第２端部位置に保持される。

中間位置に保持するための圧力の高閾値、及び低閾値は、主としてばね剛性、及び牽引ピストンのジオメトリ（幾何学的構成配置）により規定される。

図３は本発明における別の好適な一実施形態を示し、この実施形態は段階的ピストンの形状においてのみ図２に示す実施形態と異なる。図３によれば、段階的ピストンは固定ピストン２８、及び固定ピストン２８の周方向に分布させた複数の個別の牽引ピストン２９ａ，２９ｂで構成することができる。図２に示す実施形態における単独の圧縮ばね２６の代わりに、図３に示す実施形態では、個別の牽引ピストン２９ａ，２９ｂのそれぞれに圧縮ばね２６ａ，２６ｂを割り当てることができ、これら圧縮ばね２６ａ，２６ｂが協働することにより、図２に示す実施形態における単独の圧縮ばねと同一の作用をすることができる。図３に示す固定ピストン２８には、２個の個別の牽引ピストン２９ａ，２９ｂに加えて他の牽引ピストンも配置することができる。

図３に示す実施形態の機能は、図２に示す実施形態の機能と同一である。すなわち、圧力媒体で作動するピストン・シリンダユニット２０が無圧状態、つまり第１切り替え位置にある時に低閾値を超えて加圧すると、環状シリンダ２２が個別の圧縮ばね２６ａ，２６ｂのばね圧に抗して中間の第３切り替え位置に変位する。この第３切り替え位置では、両クラッチ６，７が解放されるためトルクが伝達されることがなく、またシリンダキャップ２４が個別の牽引ピストン２９ａ，２９ｂの一方の端部に当接する。

さらに、高閾値を超える加圧を行うと、環状シリンダ２２が個別の牽引ピストン２９ａ，２９ｂと共に第２切り替え位置に到達するまで変位を続け、圧力空間２７内の圧力が高閾値を超えて維持され続ける限り、第２切り替え位置に留まる。この第２切り替え位置では、第２クラッチ７が繋がり、駆動伝達系からのトルクが第２アイドルホイール５を介して被動軸２に伝達される。

１ クラッチ装置
２ 被動軸
３ 中心軸線
４ 第１アイドルホイール（ギア）
５ 第２アイドルホイール（ギア）
６ 第１クラッチ
７ 第２クラッチ
８ 外側ディスク
９ 外側ディスク
１０ 内側ディスクを有するディスク装着リング
１１ 内側ディスクを有するディスク装着リング
１２ ディスク連行素子
１３ ディスク連行素子
１４ 押圧プレート
１５ 押圧プレート
１６ 玉軸受
１７ 玉軸受
１８ ブッシュ
１９ キー
２０ ピストン・シリンダユニット
２１ ピストン
２２ 環状シリンダ
２３ シリンダ外殻
２４ シリンダキャップ
２５ シリンダキャップ
２６ 圧縮ばね
２６ａ，２６ｂ 圧縮ばね
２７ 圧力空間
２８ 固定ピストン
２９ 牽引ピストン
２９ａ，２９ｂ 牽引ピストン
３０ ストッパ
３１ 圧力チャネル

Claims (10)

1. 第１アイドルホイール及び第２アイドルホイール（４，５）と、第１クラッチ及び第２クラッチ（６，７）と、被動軸（２）とを備えるクラッチ装置（１）であって、前記第１及び第２のアイドルホイール（４，５）は前記被動軸（２）周りに回転可能に配置し、また前記双方のクラッチ（６，７）は、圧力媒体で作動するピストン・シリンダユニット（２０）により操作可能にし、前記アイドルホイール（４，５）のそれぞれ一方を選択的に前記被動軸（２）に対して相対回転不能に連結できるクラッチ装置において、
   前記ピストン・シリンダユニット（２０）は段階的ピストンを有する構成としたことを特徴とするクラッチ装置。
2. 請求項１記載のクラッチ装置において、前記段階的ピストンは、前記被動軸（２）に堅固に連結した固定ピストン（２８）、及び軸線方向に変位可能な牽引ピストン（２９）で構成したことを特徴とするクラッチ装置。
3. 請求項２記載のクラッチ装置において、ピストン・シリンダユニット（２０）におけるシリンダ（２０）を、前記被動軸（２）に対して軸線方向に変位可能に配置したことを特徴とするクラッチ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載のクラッチ装置において、前記ピストン・シリンダユニット（２０）を環状に構成し、かつ前記被動軸（２）に対して同軸状に配置したことを特徴とするクラッチ装置。
5. 請求項４記載のクラッチ装置において、固定ピストン（２８）及び牽引ピストン（２９）をそれぞれ環状ピストンとして構成したことを特徴とするクラッチ装置。
6. 請求項４記載のクラッチ装置において、固定ピストン（２８）を環状ピストンとして構成し、また牽引ピストン（２９）を前記固定ピストン（２８）の周方向に分布させた複数、かつ個別の牽引ピストン（２９ａ，２９ｂ）で構成したことを特徴とするクラッチ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項記載のクラッチ装置において、前記ピストン・シリンダユニット（２０）に負荷を加えるための前記圧力媒体を、前記被動軸（２）に設ける少なくとも１個の圧力媒体チャネル（３１）を通して送給する構成としたことを特徴とするクラッチ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項記載のクラッチ装置において、前記クラッチ（６，７）は、それぞれに割り付けた前記アイドルホイール（４，５）に相対回転不能に結合した少なくとも１個の外側ディスク（８，９）と、少なくとも１個の内側ディスクを装着し、かつ前記被動軸（２）に相対回転不能に連結した少なくとも１個のディスク装着リング（１０，１１）とを有し、前記外側ディスク（８，９）のそれぞれを前記内側ディスクに対してトルク伝達するよう結合可能にしたことを特徴とするクラッチ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項記載のクラッチ装置において、前記クラッチ（６，７）の両方を多板式摩擦クラッチとして構成したことを特徴とするクラッチ装置。
10. 湿し装置用の伝動装置を備える印刷機であって、請求項１〜９のいずれか一項記載のクラッチ装置（１）を有する構成としたことを特徴とする印刷機。

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