JP2018035844A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封装置に関し、特に、自動二輪車用のフロントフォーク等の油圧緩衝器に用いられる密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device used for a hydraulic shock absorber such as a front fork for a motorcycle.
従来、自動二輪車用のフロントフォーク等の油圧緩衝器においては、アウターチューブ内にインナーチューブが出没自在に挿通され、そのアウターチューブの開口端の内周側には密封装置(オイルシール)が装着されている。この密封装置により、アウターチューブ内の作動油の洩れを防止している(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a hydraulic shock absorber such as a front fork for a motorcycle, an inner tube is inserted into an outer tube so that the inner tube can freely enter and exit, and a sealing device (oil seal) is attached to the inner peripheral side of the opening end of the outer tube. ing. This sealing device prevents leakage of hydraulic oil in the outer tube (see, for example, Patent Document 1).
図5に示すように、密封装置100は、フロントフォークのインナーチューブ110とアウターチューブ120との間であって、当該アウターチューブ120の開口端に装着されている。
As shown in FIG. 5, the
密封装置100は、金属製の補強環10とゴム材からなる弾性体部220とを備えている。補強環10は、断面L字形状を有しており、中空円盤状の円盤部11および当該円盤部11の大気側(矢印a方向)の先端から外周側(矢印c方向)へ向かって延びる円筒状のフランジ部12を備えている。密封装置100は、補強環10のフランジ部12が弾性体部220を介してアウターチューブ120の大気側(矢印a方向)の端面120aに位置決めされた状態で嵌着される。
The
弾性体部220は、補強環10を全体的に覆うように一体形成され、大気側(矢印a方向)に設けられた第1ダストリップ25と、当該第1ダストリップ25よりも機体側(矢印b方向)に設けられた第2ダストリップ29とを内周側(矢印d方向)に備えている。第1ダストリップ25は、弾性体部220のリップ本体21から大気側(矢印a方向)に向かって断面視腕状に延びた環状のリップ支持部24の先端に形成された部分である。
The
第1ダストリップ25の内周側(矢印d方向)の端面には、軸線xに沿う断面における形状が内周側(矢印d方向)に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部25sが形成されている。また、第1ダストリップ25の外周側(矢印c方向)の端面には、凹部が形成されており、その凹部にリップ先端部25sをインナーチューブ110の外周面に押し付ける付勢力を付与するためのガータスプリング26が嵌着されている。
On the end surface on the inner peripheral side (arrow d direction) of the
第2ダストリップ29の内周側(矢印d方向)の先端には、軸線xに沿う断面における形状が内周側(矢印d方向)に向かって凸の環状のリップ先端部29sが形成されている。
An annular
第1ダストリップ25のリップ先端部25sおよび第2ダストリップ29のリップ先端部29sは、アウターチューブ120に対してインナーチューブ110が出没する際、当該インナーチューブ110の外周面に摺接し、大気側(矢印a方向)から機体側(矢印b方向)への異物(ダスト)の侵入を2重に抑制している。
The
このような上述した構成の密封装置100においては、過酷な使用環境を想定していることから、第1ダストリップ25および第2ダストリップ29による耐ダスト性の更なる向上が求められている。
Since the
そのため、第1ダストリップ25によるインナーチューブ110の外周面に対する接触圧力(緊迫力)が強く設定されている。第1ダストリップ25の接触圧力は、弾性体部20のリップ本体21とリップ先端部25とを繋ぐリップ支持部24の水平方向(矢印cd方向)の厚さや、当該リップ支持部24のインナーチューブ110の外周面に対する傾斜角度、および、ガータスプリング26による付勢力等により設定されている。
Therefore, the contact pressure (stressing force) with respect to the outer peripheral surface of the
図6に示すように、密封装置100がインナーチューブ110とアウターチューブ120との間に装着された状態において、第1ダストリップ25のリップ先端部25sは、アウターチューブ120の内部の作動油が外部に漏れることを防止するため、インナーチューブ110の外周面に強く押し付けられる。
As shown in FIG. 6, in the state where the
特に、リップ支持部24は、リップ本体21において当該リップ支持部24の屈曲点CP1を中心として折れ曲がることがない程度の剛性を持つように形成されているため、当該リップ支持部24が折れ曲がってインナーチューブ110の外周面から離れる外周側(矢印c方向)へ大きく弾性変形することはない。
In particular, since the
ここで、図6中の仮想線G1は、リップ支持部24がリップ本体21の屈曲点CP1を中心として折れ曲がることのない当該リップ支持部24の撓み難さ(剛性)をイメージさせる線である。すなわち、第1ダストリップ25のリップ先端部25sがインナーチューブ110の外周面に押し付けられる際であっても、当該リップ支持部24は折れ曲がることはなく、僅かに弾性変形する程度である。
Here, the imaginary line G1 in FIG. 6 is a line that gives an image of the difficulty of bending (rigidity) of the
このように、リップ支持部24が折れ曲がることのない強い剛性を持ち、第1ダストリップ25のリップ先端部25sのインナーチューブ110の外周面に対する接触圧力が強く設定されている場合、当該リップ先端部25sがインナーチューブ110の摺動抵抗(高フリクション)となる。
In this way, when the
このため、密封装置100においては、第1ダストリップ25による耐ダスト性が向上されるものの、機体側の動き、即ち、アウターチューブ120に対するインナーチューブ110の出没動作がリップ先端部25sにより妨げられてしまう。したがって、密封装置100としては、耐ダスト性を向上しながらも、機体側の動きを妨げることのない低フリクション性を向上することについても要求されていた。
For this reason, in the
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、耐ダスト性および低フリクション性を同時に向上し得る密封装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a sealing device that can simultaneously improve dust resistance and low friction.
上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、インナーチューブを軸線に沿って出没自在に挿通させるアウターチューブの開口端に装着される密封装置であって、前記軸線を中心とする環状の補強環と、前記補強環と一体に形成された弾性体からなる前記軸線を中心とする環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、前記アウターチューブの開口端に装着されるリップ本体と、前記インナーチューブの外周面と接触するように形成された凸の環状のリップ先端部を有するダストリップと、前記ダストリップを支持するように前記リップ本体から延びて形成された腕状のリップ支持部と、前記リップ先端部を前記外周面に接触させた状態のまま、前記リップ先端部の前記外周面に対する接触角度を変更するように前記リップ支持部の所定箇所に形成された凹部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a sealing device according to the present invention is a sealing device attached to an opening end of an outer tube that allows an inner tube to be inserted and retracted along an axis, and has an annular shape centered on the axis. And an annular elastic body portion centering on the axis formed of an elastic body formed integrally with the reinforcing ring, and the elastic body portion is a lip attached to the opening end of the outer tube. A main body, a dust lip having a convex annular lip tip formed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the inner tube, and an arm-like shape formed extending from the lip main body so as to support the dust lip. The position of the lip support portion is changed so that the contact angle of the lip tip portion with the outer peripheral surface is changed while the lip support portion and the lip tip portion are in contact with the outer peripheral surface. And having a recess formed in places.
本発明の一態様に係る密封装置において、前記凹部は、前記インナーチューブの外周面と対向する前記リップ支持部の内周側に形成されている。 In the sealing device according to an aspect of the present invention, the concave portion is formed on the inner peripheral side of the lip support portion facing the outer peripheral surface of the inner tube.
本発明の一態様に係る密封装置において、前記凹部は、R形状に面取りされている。 In the sealing device according to one aspect of the present invention, the concave portion is chamfered in an R shape.
本発明に係る密封装置によれば、耐ダスト性および低フリクション性を同時に向上し得る密封装置を実現することができる。 With the sealing device according to the present invention, it is possible to realize a sealing device that can simultaneously improve dust resistance and low friction.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示す図である。図1(A)は、密封装置の軸線に沿った断面における断面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す密封装置の部分拡大断面図である。図2は、本発明の実施の形態に係る密封装置の使用状態を示す図である。図2(A)はリップ先端部がインナーチューブの外周面に押し付けられている状態を示す部分断面図であり、図2(B)はリップ先端部とインナーチューブの外周面との接触角度の説明に供する部分拡大断面図である。図3は、本発明の実施の形態に係る第1のダストリップのリップ先端部とインナーチューブの外周面との接触角度が変化した後の状態を示す部分拡大断面図である。図4は、本発明の密封装置および従来の密封装置の接触距離および接触圧力の変化を示す図表である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a sealing device according to an embodiment of the present invention. 1A is a cross-sectional view in a cross section along the axis of the sealing device, and FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view of the sealing device shown in FIG. 1A. FIG. 2 is a diagram illustrating a usage state of the sealing device according to the embodiment of the present invention. FIG. 2A is a partial cross-sectional view showing a state where the lip tip is pressed against the outer peripheral surface of the inner tube, and FIG. 2B is an explanation of the contact angle between the lip tip and the outer peripheral surface of the inner tube. It is a partial expanded sectional view used for. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state after the contact angle between the lip tip portion of the first dust lip and the outer peripheral surface of the inner tube according to the embodiment of the present invention is changed. FIG. 4 is a chart showing changes in contact distance and contact pressure of the sealing device of the present invention and the conventional sealing device.
以下、説明の便宜上、図1および図2において、軸線xに沿った矢印ab方向(以下、これを「出没方向」ともいう。)において、大気側とは、軸線x方向に沿った矢印a方向とし、機内側とは、軸線x方向に沿った矢印b方向とする。つまり、大気側とは、アウターチューブ120の外側であって大気に面する方向である。機内側とは、アウターチューブ120の内側であって作動油(フォークオイル)と面する方向である。また、軸線xと直交する矢印cd方向(以下、これを「径方向」ともいう。)において、軸線xから離れる方向(矢印c方向)を外周側とし、軸線xに近づく方向(矢印d方向)を内周側とする。
Hereinafter, for convenience of explanation, in FIG. 1 and FIG. 2, in the arrow ab direction along the axis x (hereinafter, also referred to as “protrusion direction”), the atmosphere side means the direction of the arrow a along the axis x direction. The inside of the machine is the direction of the arrow b along the direction of the axis x. That is, the atmosphere side is the direction outside the
<密封装置の構成>
本発明の実施の形態に係る密封装置1は、自動二輪車のフロントフォークのインナーチューブ110(図2(A)参照。)とアウターチューブ120との間であって、当該アウターチューブ120の開口端に装着され、アウターチューブ120内の作動油の洩れを防止するものである。
<Configuration of sealing device>
A
図1に示すように、密封装置1は、軸線xを中心とする環状の金属製の補強環10と、軸線xを中心とする環状の弾性体からなる弾性体部20とを備えている。弾性体部20は、補強環10全体を覆うように一体に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
補強環10は、例えばプレス加工や鍛造によって断面L字形状に製造され、弾性体部20は成形型を用いて架橋(加硫)成型によって成型される。この架橋成型の際に、補強環10は成形型の中に配置されており、弾性体部20が架橋接着により補強環10に接着され、弾性体部20が補強環10と一体に成形される。
The reinforcing
なお、補強環10の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やSPCC(冷間圧延鋼)がある。弾性体部20の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H−NBR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)等の合成ゴムである。
Examples of the metal material of the reinforcing
補強環10は、円盤部11と、フランジ部12とを備えている。円盤部11は、軸線xと平行に広がる中空円盤形状の部分である。フランジ部12は、円盤部11の大気側(矢印a方向)の端部から外周側(矢印c方向)に延びる円筒形状の鍔状の部分である。
The reinforcing
弾性体部20は、リップ本体21と、リップ位置決め部22と、固定密着部23と、リップ支持部24と、第1ダストリップ25と、第2ダストリップ29とを備えている。リップ本体21は、弾性体部20のほぼ中央に位置する主な基部である。
The
リップ位置決め部22は、補強環10のフランジ部12を大気側(矢印a方向)から覆う部分であり、固定密着部23よりも外周側(矢印c方向)に突出している。このリップ位置決め部22の機内側(矢印b方向)の面(以下、これを「機内側面」ともいう。)22aがアウターチューブ120の大気側(矢印a方向)の端面120aと係止され、密封装置1がアウターチューブ120の開口端に装着される際の出没方向(矢印ab方向)の位置が決まる。
The
固定密着部23は、密封装置1がアウターチューブ120に装着される際、アウターチューブ110の内周面に密着して固定される部分である。固定密着部23の外周側(矢印c方向)の面(以下、これを「外周側面」ともいう。)23mには、当該外周側面23mから外周側(矢印c方向)へ略台形状に僅かに突出した突出部23a、23bが軸線xに沿って連設されている。
The fixed
この突出部23a、23bは、密封装置1がアウターチューブ120の内周面に嵌着される際、当該内周面に当接すると共に僅かに押し潰された状態で固定され、当該アウターチューブ120の内部の作動油が大気側(矢印a方向)へ漏れることを防止する部分として機能する。
When the
リップ支持部24は、弾性体部20のリップ本体21と第1ダストリップ25とを繋ぐ部分であり、弾性体部20のリップ本体21から大気側(矢印a方向)へ延び、かつ、内周側(矢印d方向)のインナーチューブ110の外周面に向かって僅かに傾斜した断面視腕状に延びた環状部分である。
The
また、リップ支持部24は、第1ダストリップ25のリップ先端部25sがインナーチューブ110の外周面に押し付けられる際の接触圧力をガータスプリング26と共に規定する部分でもある。この接触圧力は、リップ支持部24の径方向(矢印cd方向)における内周側の面(以下、これを「内周面」ともいう。)24aと外周側の面(以下、これを「外周面」ともいう。)24bとの間の厚さや、当該リップ支持部24のインナーチューブ110の外周面に対する傾斜角度によって設定される。
The
第1ダストリップ25は、内周側(矢印d方向)の端部に軸線xに沿う断面における形状が内周側(矢印d方向)に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部25sを有している。リップ先端部25sは、インナーチューブ110の外周面と摺動可能に密接に接触し、使用状態においてインナーチューブ110の外周面との間の密封状態を維持するように形成されている。
The
リップ先端部25s(図2(B)参照。)においては、リップ先端に向かう先端角度がα度に形成されている。リップ先端部25sのリップ先端は、大気側(矢印a方向)の面(以下、これを「大気側面」ともいう。)25aと、当該大気側面25aの反対側となる機体側(矢印b方向)の面(以下、これを「機体側面」ともいう。)25bとによって画成されている。
In the
ここで、第1ダストリップ25のリップ先端部25sがインナーチューブ110の外周面に接触する際の接触角度を、リップ先端部25sの機体側面25bと当該インナーチューブ110の外周面との間でなす角度β(以下、これを「接触角度β」ともいう。)として定義する。なお、図2(B)では、接触角度βを説明する都合上、図2(A)とは異なり、リップ先端部25sが押し潰されていない状態が表示されている。
Here, the contact angle when the
第1ダストリップ25の外周側(矢印c方向)、すなわち、リップ先端部25sに対して背向側となる面に形成された環状の凹部には、当該リップ先端部25を径方向(矢印cd方向)において内周側(矢印d方向)に付勢するガータスプリング26が嵌着されている。なお、ガータスプリング26がリップ先端部25をインナーチューブ110の外周面に押し付ける際の付勢力は一定である。
In the annular recess formed on the outer peripheral side (in the direction of the arrow c) of the
第2のダストリップ29は、第1ダストリップ25よりも機体側(矢印b方向)に設けられた部分である。第2のダストリップ29は、内周側(矢印d方向)の先端に、軸線xに沿う断面における形状が内周側(矢印d方向)に向かって凸の環状のリップ先端部29sを備えている。
The
かかる構成に加えて弾性体部20は、リップ支持部24の内周面24aにおける大気側(矢印a方向)の端部であって、第1ダストリップ25よりも機内側(矢印b方向)の所定位置に凹形状の窪みからなる凹部27が形成されている。この凹部27は、R面状に形成されている。
In addition to this configuration, the
凹部27は、密封装置1のリップ支持部24の内周面24aであって、第1ダストリップ25よりも機内側(矢印b方向)の所定位置(部分)が僅かに削られたように形成されている。すなわち、リップ支持部24は、リップ本体21から第1ダストリップ25に向かって延びる際に、次第に薄く(細く)なるように形成されており、凹部27が第1ダストリップ25の首部として機能するように形成されている。
The
この場合、図3に示すように、弾性体部20のリップ支持部24は、リップ本体21の屈曲点CP1を中心として折れ曲がることのない程度の剛性を持つが、リップ支持部24に形成された凹部27の存在により、弾性体部20としては当該凹部27の近傍に第1ダストシール部25だけを撓ませる新たな屈曲点CP2が生じている。
In this case, as shown in FIG. 3, the
ここで、図3中の仮想線G2は、リップ支持部24がリップ本体21の屈曲点CP1を中心として折れ曲がることのない剛性を持っていることをイメージさせる線である。一方、仮想線G3は、第1ダストリップ25が屈曲点CP2よりも大気側(矢印a方向)の何れかの箇所で折れ曲がることのない剛性を持っていることをイメージさせる線である。
Here, the imaginary line G2 in FIG. 3 is a line that makes it imagine that the
<密封装置の密封動作>
このような構成の密封装置1は、図3に示すように、アウターチューブ120の開口端に装着されると、第1ダストリップ25のリップ先端部25sがインナーチューブ110の外周面に押し付けられるが、このときリップ支持部24は殆ど弾性変形しない。
<Sealing operation of the sealing device>
As shown in FIG. 3, when the
しかしながら、リップ支持部24と第1ダストリップ25との間に凹部27が形成されているため、当該第1ダストリップ25が屈曲点CP2を介して全体的に外周側(矢印c方向)に反るように僅かに折れ曲がる。ただし、第1ダストリップ25は、リップ先端部25sに対してガータスプリング26の付勢力が付与されているため、当該リップ先端部25sがインナーチューブ110の外周面から離間することはなく、面接触状態が維持されている。
However, since the
第1ダストリップ25が屈曲点CP2を介して全体的に外周側(矢印c方向)に反るように折れ曲がることにより、リップ先端部25sの内周面25b(図2(B)参照。)がインナーチューブ110の外周面に近づき、リップ先端部25sの内周面25bとインナーチューブ110の外周面との接触角度β(図2(B)参照。)が小さくなる。
The
つまり、図6に示したように、従来の密封装置100の第1ダストリップ25は折れ曲がることがないので、リップ先端部25sとインナーチューブ110の外周面とが接触している長さ(以下、これを「接触長さ」ともいう。)はW1で規定される。ここで、接触長さW1は、リップ先端部25sがインナーチューブ110の外周面に接触している機内側(矢印b方向)の位置から大気側(矢印a方向)の位置までの距離のことをいう。
That is, as shown in FIG. 6, the
これに対して、密封装置1の第1ダストリップ25は屈曲点CP2を介して外周側(矢印c方向)に反るように折れ曲がるので、リップ先端部25sの内周面25bとインナーチューブ110の外周面との接触角度βが小さくなる。したがって、リップ先端部25sとインナーチューブ110の外周面とが接触している接触長さW2は、従来の密封装置100の接触長さW1よりも長くなる。これによって、リップ先端部25sとインナーチューブ110の外周面との接触面積が従来よりも大きくなる。
On the other hand, the
かくして、図4に示すように、密封装置1の第1ダストリップ25は、屈曲点CP2を介して外周側(矢印c方向)に反るように折れ曲がるので、リップ先端部25sのインナーチューブ110の外周面に対する接触圧力が僅かに低減する。しかしながら、密封装置1の第1ダストリップ25は、従来の密封装置100よりも長い接触長さW2を有し、接触面積についても大きくなるので、大気側(矢印a方向)からの耐ダスト性を更に向上させることができる。
Thus, as shown in FIG. 4, the
これにより、リップ先端部25sの接触圧力の低減によりインナーチューブ110の動きを妨げることのない低フリクション性を向上させながら、リップ先端部25sの接触面積の増大により耐ダスト性を向上させることができるので、互いにトレードオフの関係にある低フリクション性および耐ダスト性を同時に向上し得る密封装置1を実現することができる。
Thereby, the dust resistance can be improved by increasing the contact area of the
<他の実施の形態>
なお、上述した実施の形態においては、リップ支持部24の内周面24aに凹部27を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第1ダストリップ25のリップ先端部25sのインナーチューブ110の外周面に対する接触角度を変更することができれば、リップ支持部24の外周面24bの凹部を形成するようにしてもよい。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the case where the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置1に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the
本願発明の密封装置は、自動二輪車のフロントフォークに適用するようにした場合について述べた。しかしながら、本願発明の密封装置が利用されるものは、自動二輪車のフロントフォークに限らず、自転車のフロントフォーク等、同様の形態を備えた他の機器のフロントフォークに利用することが可能である。 The case where the sealing device of the present invention is applied to a front fork of a motorcycle has been described. However, what is used for the sealing device of the present invention is not limited to a front fork of a motorcycle, but can be used for a front fork of other equipment having a similar configuration such as a front fork of a bicycle.
1、100 密封装置
10 補強環
11 円盤部
12 円筒部
20、220 弾性体部
21 リップ本体
22 リップ位置決め部
23 固定密着部
24 リップ支持部
24a 内周面
24b 外周面
25 第1ダストリップ
25s リップ先端部
26 ガータスプリング
27 凹部
29 第2ダストリップ
110 インナーチューブ
120 アウターチューブ
x 軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100
Claims (3)
前記軸線を中心とする環状の補強環と、前記補強環と一体に形成された弾性体からなる前記軸線を中心とする環状の弾性体部とを備え、
前記弾性体部は、
前記アウターチューブの開口端に装着されるリップ本体と、
前記インナーチューブの外周面と接触するように形成された凸の環状のリップ先端部を有するダストリップと、
前記ダストリップを支持するように前記リップ本体から延びて形成された腕状のリップ支持部と、
前記リップ先端部を前記外周面に接触させた状態のまま、前記リップ先端部の前記外周面に対する接触角度を変更するように前記リップ支持部の所定箇所に形成された凹部と
を有することを特徴とする密封装置。 A sealing device attached to an open end of an outer tube that allows an inner tube to be inserted and retracted along an axis,
An annular reinforcing ring centered on the axis, and an annular elastic body portion centered on the axis composed of an elastic body formed integrally with the reinforcing ring;
The elastic body part is
A lip body attached to the open end of the outer tube;
A duster strip having a convex annular lip tip formed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the inner tube;
An arm-shaped lip support formed to extend from the lip body to support the dust lip,
A concave portion formed at a predetermined position of the lip support portion so as to change a contact angle of the lip tip portion with the outer peripheral surface while the lip tip portion is in contact with the outer peripheral surface. Sealing device.
ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 The sealing device according to claim 1, wherein the concave portion is formed on an inner peripheral side of the lip support portion facing an outer peripheral surface of the inner tube.
ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 The sealing device according to claim 1, wherein the recess is chamfered in an R shape.
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