JP2015175375A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクロータの異物を除去する除去性能と、ディスクロータに対するダメージの低減とを両立することができるディスクブレーキ装置を提供する。【解決手段】ディスクロータ３と、ブレーキパッド２とを備え、ブレーキパッドは、ディスクロータの摩擦面３１と摩擦接触する際に摩擦面を研削する摩擦部材２１と、摩擦部材よりも摩擦面を研削する研削性が高い研削部材２２，２３と、温度変化に伴い形状が変化する熱変形部材２４と、を有し、温度の上昇に伴う熱変形部材の変形により、研削部材がディスクロータと接触可能な状態からディスクロータと接触不能な状態に移行する。【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置に関する。

従来、ディスクロータとブレーキパッドとを有するディスクブレーキ装置がある。例えば、特許文献１には、ディスクロータへ押圧されるパッドを有するディスクブレーキであって、前記パッドとは別に、前記ディスクロータへ押圧されて前記ディスクロータを削る矯正部材を有し、前記矯正部材は、前記パッドが摺接する前記ディスクロータの環帯状の環帯状領域を削ることで、前記環帯状領域を円滑状にするディスクブレーキの技術が開示されている。

特開２００４−２６３７５３号公報

ここで、ディスクロータを削る研削部材を設ける場合に、研削部材が常時ディスクロータに接触していると、ディスクロータが削られすぎてしまう可能性がある。例えば、ブレーキパッドの摩擦部材は、低温時に研削性が低く、高温時に研削性が高くなる。低温時には、研削部材によってディスクロータに付着した異物を除去する性能を高めることができる。一方、摩擦部材の研削性が高い高温時においても研削部材がディスクロータに接したままであることは、ディスクロータに対するダメージが大きくなるため好ましくない。

本発明の目的は、ディスクロータの異物を除去する除去性能と、ディスクロータに対するダメージの低減とを両立することができるディスクブレーキ装置を提供することである。

本発明のディスクブレーキ装置は、ディスクロータと、ブレーキパッドとを備え、前記ブレーキパッドは、前記ディスクロータの摩擦面と摩擦接触する際に前記摩擦面を研削する摩擦部材と、前記摩擦部材よりも前記摩擦面を研削する研削性が高い研削部材と、温度変化に伴い形状が変化する熱変形部材と、を有し、温度の上昇に伴う前記熱変形部材の変形により、前記研削部材が前記ディスクロータと接触可能な状態から前記ディスクロータと接触不能な状態に移行することを特徴とする。

本発明に係るディスクブレーキ装置は、ディスクロータと、ブレーキパッドとを備え、ブレーキパッドは、ディスクロータの摩擦面と摩擦接触する際に摩擦面を研削する摩擦部材と、摩擦部材よりも摩擦面を研削する研削性が高い研削部材と、温度変化に伴い形状が変化する熱変形部材と、を有し、温度の上昇に伴う熱変形部材の変形により、研削部材がディスクロータと接触可能な状態からディスクロータと接触不能な状態に移行する。本発明に係るディスクブレーキ装置によれば、ディスクロータの異物を除去する除去性能と、ディスクロータに対するダメージの低減とを両立することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係るディスクブレーキ装置の要部を示す側面図である。 図２は、第１実施形態に係るブレーキパッドの平面図である。 図３は、低温時のブレーキパッドを示す側面図である。 図４は、高温時のブレーキパッドを示す側面図である。 図５は、実施形態に係るブレーキパッドの研削性を説明する図である。 図６は、第１実施形態の第１変形例に係るブレーキパッドを示す平面図である。 図７は、第１実施形態の第２変形例に係るブレーキパッドを示す平面図である。 図８は、第２実施形態に係るディスクブレーキ装置の要部を示す側面図である。 図９は、第２実施形態に係るブレーキパッドの高温時の状態を示す側面図である。 図１０は、第３実施形態に係るディスクブレーキ装置の要部を示す側面図である。 図１１は、第３実施形態に係るブレーキパッドの高温時の状態を示す側面図である。

以下に、本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図５を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、ディスクブレーキ装置に関する。図１は、本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキ装置の要部を示す側面図、図２は、第１実施形態に係るブレーキパッドの平面図、図３は、低温時のブレーキパッドを示す側面図、図４は、高温時のブレーキパッドを示す側面図、図５は、実施形態に係るブレーキパッドの研削性を説明する図である。

図１に示すように、第１実施形態に係るディスクブレーキ装置１は、ディスクロータ３と、ブレーキパッド２とを含んで構成されている。本実施形態では、ディスクブレーキ装置１が車両に搭載されたブレーキ装置である場合を例に説明する。

ブレーキパッド２は、ディスクロータ３に対して押圧されて、ディスクロータ３の回転を規制する。ブレーキパッド２は、ディスクロータ３を挟んで軸方向の一方側と他方側にそれぞれ配置されている。なお、本明細書では、特に記載しない場合、「軸方向」はディスクロータ３の軸方向を示し、「径方向」はディスクロータ３の半径方向を示し、「周方向」はディスクロータ３の周方向を示すものとする。

ディスクブレーキ装置１は、油圧等を駆動源とするキャリパーによって、一対のブレーキパッド２をディスクロータ３に対して押圧する。ディスクロータ３に対して押圧された一対のブレーキパッド２は、ディスクロータ３を挟み込み、ディスクロータ３と摩擦接触する。これにより、ディスクロータ３の回転が規制され、ディスクロータ３と連結された車輪に制動力が発生する。ブレーキパッド２は、マウンティング等の支持部材によって支持されており、周方向や径方向の移動が規制されている。

ここで、ディスクブレーキ装置１における制動に係るドライバビリティの変化を抑制できることが望まれている。例えば、異物がディスクロータ３とブレーキパッド２との間に混入した状態で、低温で摺り合わせが行われると、ディスクロータ３の摩擦面が滑らかになるなどして、摩擦係数μが変動してしまうことがある。これにより、ブレーキ操作力と発生する制動力との関係が変動し、ドライバビリティの変化を招く可能性がある。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１のブレーキパッド２は、摩擦部材２１と、研削部材２２，２３と、熱膨張材２４と、裏板２５とを含んで構成されている。熱膨張材２４は、温度変化に伴い形状が変化する熱変形部材の一例である。本実施形態のブレーキパッド２では、温度の上昇に伴う熱膨張材２４の変形により、研削部材２２，２３がディスクロータ３と接触可能な状態（図３に示す状態）からディスクロータ３と接触不能な状態（図４に示す状態）に移行する。よって、本実施形態に係るディスクブレーキ装置１によれば、ディスクロータ３に付着した異物を除去する除去性能と、ディスクロータ３に対するダメージの低減とを両立することが可能となる。

図１に戻り、摩擦部材２１は、ディスクロータ３の摩擦面３１と摩擦接触してディスクロータ３の回転を規制する。摩擦部材２１は、摩擦面３１と摩擦接触する際に摩擦面３１を研削する。摩擦部材２１は、板状の部材である。本実施形態の摩擦部材２１は、所謂硬質材であり、アルミナ等の高い硬度を有する材質を含んで構成されている。なお、摩擦部材２１は、研削材を含んで構成されていてもよい。摩擦部材２１の研削性は、基材の硬度、研削材の硬度や粒径、含有量等に応じて決まる。

摩擦部材２１は、熱膨張材２４を介して裏板２５に接続されている。裏板２５は、金属等で形成された板状の部材である。裏板２５は、マウンティングブラケット等によって支持されている。ディスクブレーキ装置１は、油圧等によって駆動されるキャリパーによって、裏板２５をディスクロータ３に向けて押圧する。熱膨張材２４は、裏板２５におけるディスクロータ３側の面に取り付けられている。熱膨張材２４は、板状の部材であり、軸方向視した場合の形状（図２に示す平面視の形状）は、摩擦部材２１の形状と同一である。熱膨張材２４は、温度が高くなるに従い膨張する。熱膨張材２４の線膨張係数の値は、少なくとも研削部材２２，２３の線膨張係数の値よりも大きい。熱膨張材２４は、例えば、フッ素樹脂を封入した弾性部材である。

裏板２５には、入口側研削部材２２および出口側研削部材２３が接続されている。各研削部材２２，２３は、裏板２５におけるディスクロータ３側の面に取り付けられている。入口側研削部材２２は、摩擦部材２１よりもディスクロータ３の回転方向における入口側に配置されている。また、出口側研削部材２３は、摩擦部材２１よりもディスクロータ３の回転方向における出口側に配置されている。

なお、ディスクロータ３の回転方向は、特に記載しない場合、ディスクロータ３の主回転方向であるものとする。例えば、ディスクブレーキ装置１が車両に搭載される場合、ディスクロータ３の主回転方向は、前進走行時の回転方向となる。回転方向の入口側とは、ディスクロータ３の摩擦接触部が、回転方向に沿って一対のブレーキパッド２の間の空間部に進入するときの入口側である。また、回転方向の出口側とは、ディスクロータ３の摩擦接触部が、一対のブレーキパッド２の間の空間部から進出するときの出口側である。以下の説明において、特に記載しない場合、「回転方向」は車両の前進走行時におけるディスクロータ３の回転方向を示すものとする。

入口側研削部材２２および出口側研削部材２３は、それぞれ板状の部材であり、例えば、矩形の部材である。図１および図２に示すように、入口側研削部材２２は、摩擦部材２１における回転方向の入口側の面２１ｂと対向しており、摩擦部材２１の入口側の空間部を閉塞するように設けられている。出口側研削部材２３は、摩擦部材２１における回転方向の出口側の面２１ｃと対向しており、摩擦部材２１の出口側の空間部を閉塞するように設けられている。研削部材２２，２３における径方向の幅の大きさは、例えば、摩擦部材２１の径方向の幅の大きさと同じである。

入口側研削部材２２および出口側研削部材２３は、摩擦部材２１よりもディスクロータ３の摩擦面３１を研削する研削性が高い。入口側研削部材２２および出口側研削部材２３は、例えば、ロースチール材である。ロースチール材は、スチール繊維を含む部材である。スチール繊維の含有量は、例えば、１０〜３０％である。研削部材２２，２３は、摩擦部材２１よりも高い研削性を有する材質で構成されている。すなわち、同一の接触面積でディスクロータ３に接触した場合に、研削部材２２，２３の材質は、摩擦部材２１の材質よりも高い研削性を有する。

更に、本実施形態の研削部材２２，２３は、ディスクロータ３との接触面積が小さいにもかかわらず、摩擦部材２１よりも高い研削性を有している。摩擦部材２１は板状部材の平面部分である摩擦面２１ａがディスクロータ３と接触する。一方、研削部材２２，２３は、板状部材の１つの側面である先端面２２ａ，２３ａがディスクロータ３と接触する。摩擦部材２１の摩擦面２１ａの面積は、研削部材２２，２３の先端面２２ａ，２３ａの面積よりも大きい。しかしながら、研削部材２２，２３は、高い研削性を有する材質で構成されているため、ディスクロータ３との接触面積は小さいものの、摩擦部材２１よりも大きな研削性を有している。

研削部材２２，２３は、所定温度以下の温度帯では、摩擦面２１ａよりもディスクロータ３の摩擦面３１に向けて突出している。熱膨張材２４は、低温時には体積が縮小し、これに応じて摩擦部材２１は入口側研削部材２２と出口側研削部材２３との間の空間部に収容される。

従って、図３に示すように、ブレーキパッド２の温度が所定温度以下である場合、制動開始時に研削部材２２，２３がディスクロータ３の摩擦面３１に接触する。研削部材２２，２３は、ディスクロータ３の摩擦面３１に付着した異物Ｃｎを削り落とす。これにより、摩擦部材２１とディスクロータ３との間に異物が進入することが抑制される。つまり、異物が摩擦部材２１とディスクロータ３との間に挟まった場合に摩擦係数の変動が生じやすい低温時において、高い研削性を有する研削部材２２，２３によって、ディスクロータ３に付着した異物の除去を促進することができる。よって、本実施形態のディスクブレーキ装置１は、制動時のドライバビリティの変化を抑制することができる。

なお、ブレーキ液圧が小さい場合など、ブレーキパッド２に対する押圧力が小さい場合、図３に示すように摩擦部材２１がディスクロータ３から離間した状態となるが、更にブレーキパッド２に対する押圧力が大きくなると、研削部材２２，２３だけでなく、摩擦部材２１も摩擦面３１に接触する。摩擦部材２１が摩擦面３１に接触するときには、研削部材２２，２３によって既に摩擦面３１の異物Ｃｎが削り取られている。従って、制動初期から安定した制動力が得られ、ドライバビリティが向上する。

研削部材２２，２３や摩擦部材２１が摩擦面３１と摩擦接触すると、摩擦熱が発生する。研削部材２２，２３と摩擦面３１との接触により発生した摩擦熱は、図４に矢印Ｙ１で示すように、研削部材２２，２３から裏板２５を介して熱膨張材２４に伝達されて、熱膨張材２４の温度を上昇させる。また、摩擦部材２１と摩擦面３１との接触により発生した摩擦熱は、摩擦部材２１から熱膨張材２４に伝達されて、熱膨張材２４の温度を上昇させる。熱膨張材２４は、温度の上昇に伴って膨張し、摩擦部材２１を摩擦面３１に向けて移動させる。ブレーキパッド２の温度、言い換えると熱膨張材２４の温度が所定温度を超えると、図４に示すように、摩擦部材２１の摩擦面２１ａが研削部材２２，２３の先端面２２ａ，２３ａよりもディスクロータ３側に突出する。これにより、研削部材２２，２３は、ディスクロータ３と接触不能な状態になる。温度が所定温度を超えている場合の熱膨張材２４の厚さｔ１は、温度が所定温度以下である場合（図１参照）の熱膨張材２４の厚さｔ０よりも大きい。

つまり、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、温度の上昇に伴う熱膨張材２４の膨張変形により、摩擦部材２１がディスクロータ３に押し当てられる。熱膨張材２４が更に膨張変形することにより、裏板２５がディスクロータ３から離れる方向に押し出され、その結果研削部材２２，２３がディスクロータ３から離間してディスクロータ３に接触不能となる。所定温度よりも高温となった摩擦部材２１は、所定温度以下の状態よりも研削性が高く、ディスクロータ３に付着した異物Ｃｎを削り落とすことができる。従って、研削部材２２，２３がディスクロータ３に接触不能な状態であっても、摩擦係数の変動によるドライバビリティの変化は生じにくい。また、高温時には研削部材２２，２３がディスクロータ３から離間することで、ディスクロータ３の摩擦面３１を過度に研削してしまうことが抑制される。

図５には、本実施形態のディスクブレーキ装置１の研削性が示されている。図５において、横軸はブレーキパッド２の温度、縦軸はブレーキパッド２全体の研削性を示す。破線Ｌ１は、摩擦部材２１のみで研削部材２２，２３を有さない従来のブレーキパッドの研削性を示す。実線Ｌ２は、摩擦部材２１に加えて研削部材２２，２３を有する本実施形態のブレーキパッド２の研削性を示す。

低温の温度帯における摩擦部材２１の研削性は、高温の温度帯における摩擦部材２１の研削性よりも低い。これにより、従来のブレーキパッドでは、ディスクロータ３の異物Ｃｎを十分に除去することが困難であった。これに対して、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、温度が所定温度Ｔ１以下である場合、研削部材２２，２３がディスクロータ３に接触する。従って、所定温度Ｔ１以下の温度帯において、実線Ｌ２で示す本実施形態のブレーキパッド２の研削性は、破線Ｌ１で示す従来のブレーキパッドの研削性よりも高い。また、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、温度が所定温度Ｔ１を超えると、研削部材２２，２３がディスクロータ３に接触不能となる。これにより、摩擦部材２１の研削性が高くなる、所定温度Ｔ１よりも高い温度帯において、研削部材２２，２３による研削を抑制し、ディスクロータ３を保護することができる。

［第１実施形態の第１変形例］
第１実施形態の第１変形例について説明する。図６は、第１実施形態の第１変形例に係るブレーキパッドを示す平面図である。図６には、ディスクロータ３から軸方向視したブレーキパッド２の形状が示されている。第１変形例に係るブレーキパッド２において、上記第１実施形態に係るブレーキパッド２と異なる点は、摩擦部材２１が分割されており、その間に研削部材２７が挟まれている点である。摩擦部材２１は、第一摩擦部材２１Ａと第二摩擦部材２１Ｂとに分割されている。第一摩擦部材２１Ａと第二摩擦部材２１Ｂは、回転方向に置いて所定の間隔を設けて隣接して配置されている。研削部材２７は、第一摩擦部材２１Ａと第二摩擦部材２１Ｂとの間に配置されている。

［第１実施形態の第２変形例］
第１実施形態の第２変形例について説明する。図７は、第１実施形態の第２変形例に係るブレーキパッドを示す平面図である。第２変形例に係るブレーキパッド２において、上記第１実施形態のブレーキパッド２と異なる点は、摩擦部材２１の全周が研削部材２６によって囲まれている点である。研削部材２６は、摩擦部材２１に対して回転方向の入口側、出口側だけでなく、摩擦部材２１に対して径方向の両側にも隣接して配置されている。これにより、摩擦部材２１とディスクロータ３との間に異物が進入することがより確実に抑制される。

［第２実施形態］
図８および図９を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図８は、第２実施形態に係るディスクブレーキ装置の要部を示す側面図、図９は、第２実施形態に係るブレーキパッドの高温時の状態を示す側面図である。

第２実施形態のブレーキパッド４において、上記第１実施形態のブレーキパッド２と異なる点は、熱膨張材２４に代えて熱収縮材４４，４５が設けられている点である。熱収縮材４４，４５は、温度の上昇に従って収縮する特性を有する。熱収縮材４４，４５は、熱変形部材の一例である。熱収縮材４４，４５としては、例えば、ペロブスカイト材料等を用いることができる。熱収縮材４４，４５は、研削部材４２，４３と裏板２５との間に介在している。入口側研削部材４２と裏板２５との間には、第一熱収縮材４４が設けられている。出口側研削部材４３と裏板２５との間には、第二熱収縮材４５が設けられている。本実施形態のブレーキパッド４では、熱膨張材２４は設けられておらず、摩擦部材４１は直接裏板２５に接続されている。

図８には、熱収縮材４４，４５の温度が所定温度以下である場合のブレーキパッド４が示されている。熱収縮材４４，４５の温度が所定温度以下である場合、研削部材４２，４３の先端面４２ａ，４３ａは、摩擦部材４１の摩擦面４１ａよりもディスクロータ３側に突出している。従って、制動時にブレーキパッド４がディスクロータ３に向けて押圧されると、まず研削部材４２，４３がディスクロータ３の摩擦面３１に接触する。制動時に発生する摩擦熱等によって熱収縮材４４，４５の温度が上昇すると、熱収縮材４４，４５が収縮する。これにより、熱収縮材４４，４５と研削部材４２，４３を合わせた長さは、温度の上昇に応じて短くなる。

図９には、熱収縮材４４，４５の温度が所定温度を超えた状態が示されている。熱収縮材４４，４５の温度が所定温度を超えると、摩擦部材４１の摩擦面４１ａが研削部材４２，４３の先端面４２ａ，４３ａよりもディスクロータ３側に突出する。つまり、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、温度の上昇に伴う熱収縮材４４，４５の収縮変形により、研削部材４２，４３がディスクロータ３と接触可能な状態（図８）からディスクロータ３と接触不能な状態（図９）に移行する。

研削部材４２，４３がディスクロータ３と接触不能な状態となった後も、摩擦部材４１とディスクロータ３との摩擦熱が、裏板２５を介して熱収縮材４４，４５に供給される。よって、研削部材４２，４３がディスクロータ３と接触不能な状態が維持される。

［第３実施形態］
図１０および図１１を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記第１実施形態および第２実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１０は、第３実施形態に係るディスクブレーキ装置の要部を示す側面図、図１１は、第３実施形態に係るブレーキパッドの高温時の状態を示す側面図である。

第３実施形態のブレーキパッド５において、上記第２実施形態のブレーキパッド４と異なる点は、熱収縮材４４，４５に代えてバイメタル５４，５５が設けられている点である。バイメタル５４，５５は、線膨張係数が異なる２つの金属材料が並列的に配置されている。バイメタル５４，５５は、熱変形部材の一例である。第一バイメタル５４は、入口側研削部材５２と裏板２５との間に設けられている。第二バイメタル５５は、出口側研削部材５３と裏板２５との間に設けられている。第一バイメタル５４は、内側板部５４ａと外側板部５４ｂとを貼り合わせて構成されている。内側板部５４ａの線膨張係数の値は、外側板部５４ｂの線膨張係数の値よりも大きい。第二バイメタル５５は、内側板部５５ａと外側板部５５ｂとを貼り合わせて構成されている。内側板部５５ａの線膨張係数の値は、外側板部５５ｂの線膨張係数の値よりも大きい。

図１０には、バイメタル５４，５５の温度が所定温度以下である場合の状態の一例が示されている。所定温度以下のバイメタル５４，５５の形状は、側面視において直線状である。バイメタル５４，５５の温度が所定温度以下である場合、研削部材５２，５３の先端面５２ａ，５３ａは、それぞれ摩擦部材５１の摩擦面５１ａよりもディスクロータ３側に突出している。

温度が上昇するに従って、バイメタル５４，５５の内側板部５４ａ，５５ａおよび外側板部５４ｂ，５５ｂはそれぞれ膨張する。ここで、第一バイメタル５４は、温度が上昇するに従って、入口側研削部材５２の先端面５２ａを入口側へ移動させるように湾曲する。また、第二バイメタル５５は、温度が上昇するに従って、出口側研削部材５３の先端面５３ａを出口側へ移動させるように湾曲する。つまり、バイメタル５４，５５は、それぞれ温度の上昇に従って入口側研削部材５２および出口側研削部材５３を摩擦部材５１から離間させる方向に湾曲する。

図１１には、バイメタル５４，５５の温度が所定温度を超えた状態が示されている。温度が所定温度を超えると、摩擦部材５１の摩擦面５１ａは、研削部材５２，５３の先端面５２ａ，５３ａよりもディスクロータ３側へ突出する。つまり、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、温度の上昇に伴うバイメタル５４，５５の湾曲変形により、研削部材５２，５３がディスクロータ３と接触可能な状態（図１０）からディスクロータ３と接触不能な状態（図１１）に移行する。

研削部材５２，５３がディスクロータ３と接触不能な状態となった後も、摩擦部材５１とディスクロータ３の摩擦熱が、裏板２５を介してバイメタル５４，５５に供給される。よって、研削部材５２，５３がディスクロータ３と接触不能な状態が維持される。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ ディスクブレーキ装置
２，４，５ ブレーキパッド
３ ディスクロータ
２１，４１，５１ 摩擦部材
２２，４２，５２ 入口側研削部材
２３，４３，５３ 出口側研削部材
２４ 熱膨張材（熱変形部材）
２５ 裏板
２６，２７ 研削部材
４４ 第一熱収縮材（熱変形部材）
４５ 第二熱収縮材（熱変形部材）
５４ 第一バイメタル（熱変形部材）
５５ 第二バイメタル（熱変形部材）

Claims (1)

1. ディスクロータと、ブレーキパッドとを備え、
   前記ブレーキパッドは、
   前記ディスクロータの摩擦面と摩擦接触する際に前記摩擦面を研削する摩擦部材と、
   前記摩擦部材よりも前記摩擦面を研削する研削性が高い研削部材と、
   温度変化に伴い形状が変化する熱変形部材と、
   を有し、
   温度の上昇に伴う前記熱変形部材の変形により、前記研削部材が前記ディスクロータと接触可能な状態から前記ディスクロータと接触不能な状態に移行する
   ことを特徴とするディスクブレーキ装置。

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