JP2016516160A - Transmission drive unit and drive device for comfort comprising transmission drive unit - Google Patents
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Abstract
本発明は、伝動装置駆動ユニット(10;10a)であって、歯列(19;19a)を有する軸部分(18;18a)を備えており、該軸部分(18;18a)は、駆動モータ(11)と作用結合した状態で配置されており、前記軸部分(18;18a)は、その歯列(19;19a)の両側が、それぞれ軸受装置(24;24a,25;25a)内に配置されており、変位されるべき部材を少なくとも間接的に駆動する伝動装置ホイール(20)が設けられており、該伝動装置ホイール(20)は、前記軸部分(18;18a)の歯列(19;19a)に噛み合う対応歯列(21)を有しているものに関する。The present invention is a transmission drive unit (10; 10a) comprising a shaft portion (18; 18a) having a dentition (19; 19a), the shaft portion (18; 18a) being a drive motor. (11) is arranged in an action-coupled state, and the shaft portion (18; 18a) has both sides of the tooth row (19; 19a) in the bearing device (24; 24a, 25; 25a), respectively. A transmission wheel (20) is provided, which is arranged and drives at least indirectly the member to be displaced, the transmission wheel (20) being connected to the teeth of the shaft part (18; 18a) ( 19; 19a) having a corresponding tooth row (21) meshing with it.
Description
背景技術
本発明は、出願人の独国特許出願公開第102005012938号明細書から公知であるような、請求項1の上位概念に記載の伝動装置駆動ユニットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a transmission drive unit according to the superordinate concept of claim 1 as known from the Applicant's DE 102005012938.
このような伝動装置駆動ユニットは、自動車の要素、例えばウインドウ又はスライディングルーフを変位させるために用いられ、且つ歯列を有する電機子軸を備えた駆動モータを有しており、前記歯列は、円筒歯車若しくは伝動装置ホイールに設けられた対応歯列に噛み合っており、これにより、電動モータの駆動回転数が、電動モータのトルクの増大と同時に低下するようになっている。このような伝動装置駆動ユニットは、その主要機能、例えばウインドウの開閉の他に、追加的な二次機能を満たす必要がある。特に、伝動装置駆動ユニットの非作動状態では、即ち、伝動装置駆動ユニットの駆動モータ(電動モータ)が無通電状態にある場合には、例えばウインドウをその位置に保持若しくは固定せねばならない。パワーウインドウ駆動装置の場合、このことは典型的には電機子軸と伝動装置ホイールとの間の歯列領域における特別な設計に基づき実現され、伝動装置駆動ユニットが変位されるべき部材(ウインドウ)により荷重をかけられている被駆動状態において、伝動装置段はセルフロックするように働く。これに対して作動状態、即ち伝動装置駆動ユニットが変位されるべき部材(ウインドウ)を運動させるべき場合には、最小限のセルフロック作用が望ましく、これにより伝動装置駆動ユニットの効率が最大になる、若しくは駆動モータにおける所要電力消費量が最小になる。被駆動状態における最大のセルフロック作用と、駆動状態における最大の効率という2つの設計目標は、互いに競合するものである。2つの機能は、歯列の両側で電機子軸を受容する軸受装置の摩擦特性、並びに歯列の特性によって決定されている。これらのパラメータは、例えば温度、劣化、製造誤差による極めて大きな変動幅の影響を受ける。 Such a transmission drive unit has a drive motor with an armature shaft which is used for displacing elements of a motor vehicle, for example a window or a sliding roof, and which has a tooth row, It meshes with a corresponding tooth row provided on the cylindrical gear or the transmission wheel, so that the drive rotational speed of the electric motor decreases simultaneously with the increase of the torque of the electric motor. Such a transmission drive unit needs to fulfill additional secondary functions in addition to its main functions, for example opening and closing of windows. In particular, in a non-operating state of the transmission drive unit, that is, when the drive motor (electric motor) of the transmission drive unit is in a non-energized state, for example, the window must be held or fixed at that position. In the case of a power window drive, this is typically realized on the basis of a special design in the dentition area between the armature shaft and the transmission wheel, the member (window) to which the transmission drive unit is to be displaced. In the driven state being loaded by, the transmission stage acts to self-lock. On the other hand, in the operating state, i.e. when the gear drive unit is to be moved, the minimum self-locking action is desirable, which maximizes the efficiency of the gear drive unit. Or, the required power consumption in the drive motor is minimized. The two design goals of maximum self-locking in the driven state and maximum efficiency in the driven state are competing with each other. The two functions are determined by the friction characteristics of the bearing device that receives the armature shaft on both sides of the dentition, and the characteristics of the dentition. These parameters are affected by a very large fluctuation range due to, for example, temperature, deterioration, and manufacturing error.
発明の開示
前記背景技術を起点として、本発明の根底を成す課題は、請求項1の上位概念に記載の伝動装置駆動ユニットを改良して、伝動装置駆動ユニットを言及された各運転状態に関して、即ち、変位されるべき部材の駆動と、被駆動状態における最大限のセルフロック作用の獲得とに関して、最適化させようとするものである。つまり伝動装置駆動ユニットは、一方の状態では最大限のセルフロック作用を有することが望ましく、且つ他方の状態(駆動状態)では摩擦損失を最小に抑えて、最大限の効率を有することが望ましい。
DISCLOSURE OF THE INVENTION With the background art as the starting point, the problem underlying the present invention is to improve the transmission drive unit according to the superordinate concept of claim 1 and relate to each operation state in which the transmission drive unit is referred to That is, an attempt is made to optimize the driving of the member to be displaced and the acquisition of the maximum self-locking action in the driven state. In other words, the transmission drive unit desirably has the maximum self-locking action in one state, and desirably has the maximum efficiency while minimizing the friction loss in the other state (drive state).
この課題は本発明に基づき、請求項1記載の特徴を有する伝動装置駆動ユニットにおいて、歯列を有する軸部分が、両軸受装置内に、前記軸部分の長手方向に移動可能に配置されており、前記軸部分から前記伝動装置ホイールにトルクを導入する場合には、前記軸部分は第1の軸方向位置を占めており、該第1の軸方向位置において、前記歯列と前記対応歯列との間の摩擦、並びに前記軸部分と前記軸受装置との間の摩擦の和は、前記伝動装置ホイールから前記軸部分にトルクが導入されるときに前記軸部分が占める第2の軸方向位置におけるよりも小さくなっていることにより解決される。つまり本発明は、運転状態に応じて異なる摩擦面を設け、これにより伝動装置駆動ユニットの動力伝達系統において、駆動状態では最小限の摩擦が生じ、且つ(無通電の)ロック状態では最大限の摩擦が生じるようにする、という思想に基づいている。このような基本思想は以下で説明するように、種々様々な具体的な構造上の手段により実現され得る。 This object is based on the present invention, in the transmission drive unit having the characteristics of claim 1, the shaft portion having the tooth row is arranged in both bearing devices so as to be movable in the longitudinal direction of the shaft portion. When torque is introduced from the shaft portion to the transmission wheel, the shaft portion occupies a first axial position, and the tooth row and the corresponding tooth row are at the first axial position. And the sum of the friction between the shaft portion and the bearing device is a second axial position occupied by the shaft portion when torque is introduced from the transmission wheel to the shaft portion. It is solved by being smaller than in. In other words, the present invention provides different friction surfaces according to the operating state, whereby in the power transmission system of the transmission drive unit, the minimum friction occurs in the driving state and the maximum in the non-energized locked state. This is based on the idea of generating friction. Such basic ideas can be realized by a variety of specific structural means, as will be described below.
本発明による伝動装置駆動ユニットの有利な改良は、従属請求項に記載されている。 Advantageous refinements of the transmission drive unit according to the invention are described in the dependent claims.
第1の構造上の構成において提案されるのは、軸部分が第2の位置において、一方の摩擦要素の摩擦面に当接している点である。このような摩擦要素は、従来の伝動装置駆動ユニットでは用いられない別個の追加的な要素であってよいが、特に、従来の伝動装置駆動ユニットにおいて既存の、場合によっては適宜に変更される要素であってもよい。別個の摩擦要素の場合には、摩擦要素がその機能に関して最適化され得るという利点が得られるのに対し、摩擦要素が伝動装置駆動ユニットの既存の部品の構成部材であり、変更されるだけの場合には、コストが比較的低く、且つ一般に追加的な所要スペースは一切必要とされない、という利点が得られる。 What is proposed in the first structural configuration is that the shaft portion is in contact with the friction surface of one friction element in the second position. Such a friction element may be a separate additional element that is not used in a conventional transmission drive unit, but in particular, an existing, possibly modified element in the conventional transmission drive unit. It may be. In the case of a separate friction element, the advantage is obtained that the friction element can be optimized with respect to its function, whereas the friction element is a component of an existing part of the transmission drive unit and can only be changed. In some cases, the advantages are relatively low and generally no additional space is required.
前記変化態様の好適な改良において提案されるのは、前記摩擦面若しくは前記摩擦要素が、前記両軸受装置のうちの一方の部分である、という点である。 What is proposed in a preferred improvement of the change mode is that the friction surface or the friction element is one part of the two bearing devices.
好適な構成として提案されるのは、前記軸部分の円錐形に形成された領域に、別の摩擦面が設けられており、該別の摩擦面は、これと協働する前記軸受装置の円錐形の摩擦面と協働する。このような構成は、例えば両円錐面によって軸部分の付加的な半径方向支持が得られる、若しくは軸受装置への付加的な半径方向力の導入が得られる、という利点を有している。 As a preferred configuration, another friction surface is provided in a conically formed region of the shaft portion, and the other friction surface cooperates with the cone of the bearing device. Cooperate with shape friction surface. Such a configuration has the advantage that, for example, both conical surfaces provide an additional radial support of the shaft part or an introduction of an additional radial force into the bearing device.
ロック状態に関して、伝動装置駆動ユニットのセルフロック作用は、伝動装置ホイールを介して軸部分に導入されるトルクの方向に左右されない、ということを可能にするためには、前記軸部分の歯列の両側に、それぞれ同一に形成された軸受装置が配置されており、前記軸部分の前記第2の軸方向位置には、前記軸部分の一方又は他方の方向への移動が含まれる、ということが提案される。 In order to allow the self-locking action of the transmission drive unit with respect to the locked state to be independent of the direction of the torque introduced into the shaft part via the transmission wheel, The bearing devices formed in the same way are arranged on both sides, and the second axial position of the shaft portion includes movement in one or the other direction of the shaft portion. Proposed.
同じ大きさのロックモーメントは、例えば前記第1の軸方向位置において、前記軸部分の摩擦面が、それぞれ前記軸受装置の摩擦面から等間隔を有している場合に得られる。 The lock moment having the same magnitude can be obtained, for example, when the friction surface of the shaft portion is equally spaced from the friction surface of the bearing device at the first axial position.
セルフロック作用を生ぜしめるための構造上の択一的な構成において提案されるのは、前記軸部分は前記歯列の領域において鼓形に形成されており、且つ前記軸部分は両軸受装置の領域において円筒形に形成されている点である。このような構成では、軸部分が軸方向に移動すると、歯列と対応歯列との間で高められた半径方向力が、軸受箇所若しくは軸受装置に発生させられる。 In an alternative constructional structure for producing a self-locking action, it is proposed that the shaft part is formed in the shape of a drum in the region of the dentition, and the shaft part is a double bearing device. It is a point formed in a cylindrical shape in the region. In such a configuration, when the shaft portion moves in the axial direction, a radial force increased between the tooth row and the corresponding tooth row is generated in the bearing portion or the bearing device.
具体的な各構成とは関係無く、軸部分は一方では軸方向に移動可能に配置されており、且つ他方では駆動モータからの駆動モーメントを伝達することができる、ということが必要とされている。このことは、本発明では本発明の別の構成において、前記軸部分は、クラッチ装置を介して前記駆動モータの駆動軸に結合されており、前記クラッチ装置は、前記軸部分の軸端部と協働する幾何学形状に基づき、駆動方向にトルクが加えられた場合には、前記第1の位置に向かって前記軸端部に力を加えるようになっていることにより行われる。つまり、クラッチ装置により、駆動状態において軸部分が第1の軸方向位置に向かって能動的に移動され、これにより、摩擦が最小限に抑えられるようになっている。 Regardless of the specific configuration, the shaft portion is on the one hand arranged to be movable in the axial direction, and on the other hand, it is necessary to be able to transmit the driving moment from the driving motor. . According to the present invention, in another configuration of the present invention, the shaft portion is coupled to a drive shaft of the drive motor via a clutch device, and the clutch device is connected to a shaft end portion of the shaft portion. When a torque is applied in the driving direction based on the cooperating geometric shape, a force is applied to the shaft end portion toward the first position. In other words, the clutch device actively moves the shaft portion toward the first axial position in the driving state, thereby minimizing the friction.
クラッチ装置の具体的な構成において提案されるのは、前記幾何学形状が、前記軸端部に固定配置された連行部材を含んでおり、前記軸端部は、前記連行部材の領域においてスリーブ状のクラッチ部分により半径方向を包囲されており、該クラッチ部分には前記連行部材用の収容部が形成されており、該収容部は、前記軸部分及び前記クラッチ部分の長手方向軸線に対して傾斜して配置された接触面を有しており、前記連行部材は、前記収容部内に回転角度遊びを備えて配置されている点である。 Proposed in a specific configuration of the clutch device is that the geometric shape includes an entraining member fixedly arranged at the shaft end, the shaft end being sleeve-shaped in the region of the entraining member. The clutch portion is surrounded in the radial direction, and the accommodating portion for the entraining member is formed in the clutch portion, and the accommodating portion is inclined with respect to the longitudinal axis of the shaft portion and the clutch portion. And the entraining member is arranged with rotation angle play in the housing portion.
本発明は、自動車用の快適性のための駆動装置、特に本発明による伝動装置駆動ユニットを用いたパワーウインドウ駆動装置をも包含する。このような快適性のための駆動装置は、高効率と、ロック状態における比較的高いセルフロック作用の両方を有している、という利点を備えている。 The invention also encompasses a drive device for comfort for motor vehicles, in particular a power window drive device using a transmission drive unit according to the invention. Such a drive device for comfort has the advantage of having both high efficiency and a relatively high self-locking action in the locked state.
本発明の別の利点、特徴及び詳細は、以下の好適な実施形態の説明及び図面に記載されている。 Additional advantages, features and details of the invention are set forth in the following description of the preferred embodiments and drawings.
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。同一部材若しくは同一機能を有する部材には、図面において同一符号を付してある。 In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. The same members or members having the same function are denoted by the same reference numerals in the drawings.
図1に示した本発明による伝動装置駆動ユニット10は、自動車、特にパワーウインドウ等における快適性のための駆動装置の構成部材である。伝動装置駆動ユニット10は、電動モータとして形成された駆動モータ11(概略的にのみ図示)を有しており、駆動モータ11は、駆動軸12を両回転方向に駆動することができる。伝動装置駆動ユニット10のケーシング(図示せず)内には、変位されるべき部材、例えばウインドウを少なくとも間接的に駆動するための伝動装置ユニット15が配置されている。伝動装置ユニット15は、クラッチ装置16を介して駆動軸12に結合された軸部分18を有しており、軸部分18の外周面の1部分領域には歯列19が、特にウォーム歯列の形態で形成されている。歯列19は、円筒歯車若しくは伝動装置ホイール20の外周に形成された対応歯列21と噛み合っており、この場合、伝動装置ホイール20は軸線22において回転可能に支持されている。伝動装置ホイール20は、単段又は多段に形成された伝動装置ユニット15の構成部材である。
A
駆動軸12が、好適にはクラッチ装置16の近傍の領域において、第1の、特に玉軸受として形成された、半径方向力及び軸方向力を吸収する軸受装置23に支持されているのに対して、軸部分18は歯列19の両側を、第2の軸受装置24と第3の軸受装置25とに支持されている。この場合、両軸受装置24,25は、単純な滑り軸受として形成されている、即ち、両軸受装置24,25は、軸部分18の半径方向力だけを吸収する。環状若しくはスリーブ状に形成された各軸受装置24,25は、軸部分18を支持するために用いられ、これにより軸部分18は、その長手方向軸線26に沿って二重矢印27の方向で軸方向に移動可能に配置されている。
The
軸部分18は、両側の円錐形に形成された領域31に、それぞれ歯列19に対して等間隔の第1の摩擦面28,29を有している。更に、両軸受装置24,25は、対向して位置する両端面に、それぞれ第2の摩擦面32,33を、例えば円錐形の孔34の形態で有しており、孔34は、軸部分18の軸方向位置に応じて、第1の摩擦面28,29と協働する。第1の摩擦面28,29並びに第2の摩擦面32,33の角度は、それぞれ軸部分18の長手方向軸線26に対して傾斜した角度で延びており、好適にはそれぞれ同じ大きさに形成されているので、摩擦面28,32若しくは摩擦面29,33が協働した場合、これらの摩擦面28,32若しくは29,33はそれぞれ互いに全面当接して、最大限の摩擦を生ぜしめるようになっている。
The
駆動軸12とクラッチ装置16とを介して軸部分18に(駆動軸12の回転方向とは関係無く)トルクが導入される駆動状態において、軸部分18は、協働する各摩擦面28,32並びに29,33がそれぞれ等しい相互間隔をあけられて、互いに作用結合しないように配置された、第1の軸方向位置を占めている。軸部分18の第1の軸方向位置は、以下で説明する、クラッチ装置16に特別に形成された幾何学形状に基づき可能になる。即ち:図2及び図3に基づき、軸部分18の、クラッチ装置16に面した軸端部35が円筒形に形成されており、例えば駆動軸12の止まり穴内で、或いは駆動軸12が中空軸として形成されていることから、半径方向をガイドされ且つ軸方向に移動可能に配置されていることが分かる。軸端部35には、モーメント伝達に用いられる、連行部材として働くピン37が貫通しており、ピン37は、駆動軸12の収容部38内に、回転角度遊びを備えて配置されている。収容部38は、例えば止まり穴36の周壁に設けられた開口として、例えば90°〜180°の回転角度範囲にわたって形成されている。収容部38は、駆動軸12の長手方向軸線41に対して平行に延びる対称軸線39を有している。収容部38は、対称軸線39の領域に、駆動軸12の長手方向に見てその最大延在長さを有している。対称軸線39の両側にはそれぞれ、例えば約60°の傾斜角αで延びる2つの縁部42,43が配置されており、これらの縁部42,43はそれぞれ、対称軸線39に対して平行に延びる縁部44を介して接続されている。縁部44は、駆動軸12の長手方向に見て、ピン37の直径よりもやや小さな延在長さを有しているので、ピン37は、図3から分かるように、このピン37の外周面が縁部44に当接する位置において、同時に縁部42,43の領域に接触しており、これによりピン37は、収容部38内のこの位置では、駆動軸12の長手方向に見て遊び無く支持されることになる。
In a drive state in which torque is introduced into the shaft portion 18 (regardless of the direction of rotation of the drive shaft 12) via the
駆動軸12からクラッチ装置16を介してピン37にトルクを導入する際には、軸部分18がピン37を介して、収容部38内でピン37が図3に相応して縁部44の領域に当接するように回動する。この位置において軸部分18の両摩擦面28,29は、軸受装置24,25の摩擦面32,33と、作用結合していない。これにより、軸受装置24,25の領域において、摩擦が最小限に抑えられている。同時に、歯列19と対応歯列21との間の摩擦力も、軸部分18のこの(第1の)軸方向位置では、やはり最小値を有するように、歯列19並びに対応歯列21の幾何学形状が形成されている。
When the torque is introduced from the
これに対し、(駆動モータ11の非作動状態で)トルクが伝動装置ユニット15を介して駆動軸12の方向に導入される場合には、軸部分18が、導入されるトルクの回転方向に応じて左側又は右側に、その時々の軸受装置24,25に向かって第2の軸方向位置へ移動させられ、これにより、対応する摩擦面28,32若しくは29,33が作用結合状態となり、延いてはセルフロック作用の意味で、動力伝達系統の摩擦が高められることになる。同時に、歯列19と対応歯列21との間の摩擦も増大する。それというのも、歯列19と対応歯列21との間の接触点が、最早その設定点にはないからである。この位置(図2)においてピン37は、ほぼ対称軸線39の領域に位置している。
On the other hand, when torque is introduced in the direction of the
図4及び図5には、図1〜図3に対して変更された伝動装置駆動ユニット10aが示されている。この伝動装置駆動ユニット10aもやはり、トルクを軸部分18aに伝達するための前記クラッチ装置16(簡略化のため図4及び図5には図示せず)を有している。重要なのは、図示の実施形態において軸受装置24a,25aは、軸受装置24,25のような摩擦面を一切有しておらず、軸部分18aも、摩擦面は全く有していない、という点である。伝動装置ユニット15を介してトルクを導入する場合、軸部分18aの高められた摩擦若しくはセルフロック作用は、軸部分18aの特別な形状に基づき得られ、この特別な形状では、軸部分18aの包絡線45が、少なくとも歯列19aの領域において鼓形46に形成されている。鼓形46の外側では、軸部分18aは少なくとも軸受装置24a,25aの領域において円筒形に形成されている。
FIGS. 4 and 5 show a
図4(駆動状態)において、軸部分18aは第1の中心軸方向位置を有しており、この第1の中心軸方向位置において、軸部分18aの歯列19aと対応歯列21との間の接触点はその設定点を占めていて、摩擦損失は最小限に抑えられている。これに対し、図5の矢印47に相応して、トルクが伝動装置ユニット15を介して駆動軸12の方向に導入されると、軸部分18aは第1の軸方向位置から、例えば右側に向かって第2の軸方向位置に移動させられ、このとき対応歯列21と歯列19aとの間の転動が、軸部分18aの比較的大きな直径の領域において行われる。これにより、軸受装置24a,25aにおいて高められた軸受荷重若しくは軸受摩擦となって現れ、延いてはセルフロック作用の意味で作用する変位力Fが、軸部分18aに対して生ぜしめられる。
In FIG. 4 (driving state), the
前記伝動装置駆動ユニット10,10aは、本発明の思想から外れることなく、多様な形式で変化若しくは変更され得る。例えば、特に本発明の第3の実施形態(図示せず)において、両駆動ユニット10,10aの組合せを形成することが考えられ、これにより、軸部分18aは伝動装置駆動ユニット10aに相応して鼓形46に形成されており、且つ付加的に、伝動装置駆動ユニット10に相応する摩擦面28,29を有しており、これらの摩擦面28,29は、(やはり伝動装置駆動ユニット10に相応する)対応して形成された軸受装置24,25の第2の摩擦面32,33と協働する。摩擦面が、軸受装置24,24a,25,25aとは別個の構成部材に形成されている実施形態も考えられる。
The
Claims (10)
前記軸部分(18;18a)が、双方の前記軸受装置(24;24a,25;25a)内に、前記軸部分(18;18a)の長手方向に移動可能に配置されており、前記軸部分(18;18a)から前記伝動装置ホイール(20)にトルクを導入する場合には、前記軸部分(18;18a)は第1の軸方向位置にあり、該第1の軸方向位置において、前記歯列(19;19a)と前記対応歯列(21)との間の摩擦、並びに前記軸部分(18;18a)と前記軸受装置(24;24a,25;25a)との間の摩擦の和は、前記伝動装置ホイール(20)から前記軸部分(18;18a)にトルクが導入されるときに前記軸部分(18;18a)がある第2の軸方向位置におけるよりも小さくなっていることを特徴とする、伝動装置駆動ユニット。 A transmission drive unit (10; 10a) comprising a shaft portion (18; 18a) having a dentition (19; 19a), the shaft portion (18; 18a) being connected to a drive motor (11) The shaft portion (18; 18a) is arranged in a operatively coupled state, and both sides of its dentition (19; 19a) are arranged in bearing devices (24; 24a, 25; 25a), respectively. A transmission wheel (20) is provided, which drives the member to be displaced at least indirectly, the transmission wheel (20) being arranged in the dentition (19; 19a) of the shaft part (18; 18a). Having a corresponding tooth row (21) meshing with
The shaft portion (18; 18a) is arranged in both the bearing devices (24; 24a, 25; 25a) so as to be movable in the longitudinal direction of the shaft portion (18; 18a). When torque is introduced from (18; 18a) to the transmission wheel (20), the shaft portion (18; 18a) is in a first axial position, and at the first axial position, Sum of friction between tooth row (19; 19a) and corresponding tooth row (21) and friction between shaft portion (18; 18a) and bearing device (24; 24a, 25; 25a) Is smaller than at the second axial position where the shaft portion (18; 18a) is when torque is introduced from the transmission wheel (20) to the shaft portion (18; 18a). The transmission drive unit Door.
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