JP2020033872A - Variable valve mechanism of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の可変動弁機構に関するものである。 The present invention relates to a variable valve mechanism for an internal combustion engine.
内燃機関の可変動弁機構においては、各構成部品の製造ばらつきから、気筒内又は気筒間でバルブリフト量又はバルブリフト作用角にばらつきが生じるため、このばらつきを調整するための調整手段が必要である。 In a variable valve operating mechanism of an internal combustion engine, a variation in the valve lift amount or a valve lift operating angle occurs in a cylinder or between cylinders due to a manufacturing variation of each component. Therefore, an adjusting means for adjusting the variation is required. is there.
例えば、特許文献1に記載された可変動弁機構は、バルブトロニックの名称(BMW社の登録商標)で知られるものであり、カムとロッカアームとの間にインターミディエイトレバーを介在させ、ステップモーターによりインターミディエイトレバーの位置を調整することにより、バルブのリフト量を連続的に変化させる仕組みである(特許文献1)。同機構における前記調整手段としては、サイズが少しずつ異なるランクを付けたインターミディエイトレバー及びロッカアームをそれぞれ用意し、調整の必要がある気筒のインターミディエイトレバー及びロッカアームを適合するランクのものに交換している。
For example, a variable valve mechanism described in
しかし、この調整手段は、調整の度に、可変動弁機構の組みばらしが必要になり、手間がかかっていた。また、ランク数に応じた数量のインターミディエイトレバー及びロッカアームをそれぞれ用意しなければならないため、コストアップになっていた。 However, this adjusting means requires assembling of the variable valve mechanism for each adjustment, which is troublesome. In addition, the number of intermediate levers and rocker arms corresponding to the number of ranks must be prepared, thereby increasing costs.
また、特許文献2に記載された可変動弁機構は、バルブマチックの名称(トヨタ自動車社の登録商標)で知られるものであり、カムに押される入力部材とバルブを押す出力部材を、それぞれスライダの入力側ヘリカルスプラインと出力側ヘリカルスプラインに噛み合わせ、コントロールシャフトの押し引きに連動してスライダをスライドさせ、この押し引き(直線運動)をヘリカルスプラインにて入力部材と出力部材の回転方向の位相差に変換することにより、バルブのリフト量を連続的に変化させる仕組みである(特許文献2)。同機構における前記調整手段としては、入力部材と出力部材との間あるいは出力部材とカムキャリアとの間にシムを介装する構造とし、厚さが少しずつ異なるランクを付けたシムを用意し、調整の必要がある気筒のシムを適合するランクのものに交換して、入力部材、出力部材及びスライダをコントロールシャフトの押し引き方向にずらしている。
The variable valve mechanism described in
しかし、この調整手段は、この仕組みの可変動弁機構にのみ採用できるものであり、他の仕組みの可変動弁機構には採用できなかった。 However, this adjusting means can be adopted only in a variable valve mechanism having this mechanism, and cannot be adopted in a variable valve mechanism having another mechanism.
そこで、本発明の目的は、可変制御用の揺動アームを含む多種の可変動弁機構において、気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを、さほど手間とコストをかけることなく調整できるようにすることにある。 In view of the above, an object of the present invention is to use a variable valve mechanism including a swing arm for variable control, which requires a great deal of time and effort to reduce the variation in the valve lift amount or valve lift operating angle within a cylinder or between cylinders. It is to be able to adjust without being adjusted.
本発明は、カムと、カムからバルブまでの間に設けられたバルブリフト量又はバルブリフト作用角を可変制御するための揺動アームとを含む複数の動弁部材で構成され、揺動アームには他の動弁部材に当接するローラがローラピンにより回転可能に軸着されている内燃機関の可変動弁機構において、
気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを調整するばらつき調整装置は、
揺動アームに挿入される円柱状のピン軸部とローラに挿入される円柱状のローラ支持部とを備え、ピン軸に対してローラ支持部が偏心しているローラピンと、
ローラピンの回転方向位置を調整した状態で該ローラピンを揺動アームに回転しないように止着するローラピン止着装置とを含み構成されていることを特徴とする。
The present invention includes a plurality of valve operating members including a cam and a swing arm provided between the cam and the valve for variably controlling a valve lift amount or a valve lift operating angle. Is a variable valve mechanism of an internal combustion engine in which a roller abutting on another valve member is rotatably mounted by a roller pin,
A variation adjustment device that adjusts the variation of the valve lift amount or the valve lift operating angle within the cylinder or between the cylinders,
A roller pin having a cylindrical pin shaft portion inserted into the swing arm and a cylindrical roller support portion inserted into the roller, wherein the roller support portion is eccentric with respect to the pin shaft;
And a roller pin fastening device for fastening the roller pin to the swing arm so that the roller pin does not rotate in a state where the rotation direction position of the roller pin is adjusted.
本発明によれば、可変制御用の揺動アームを含む多種の可変動弁機構において、気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを、さほど手間とコストをかけることなく調整することができる。 According to the present invention, in various types of variable valve mechanisms including a swing arm for variable control, variations in the valve lift amount or valve lift operating angle within a cylinder or between cylinders can be reduced without much labor and cost. Can be adjusted.
揺動アームは、バルブリフト量又はバルブリフト作用角のいずれか一方を可変制御するためのものでもよいし、両方を可変制御するためのものでもよい。 The swing arm may variably control either the valve lift amount or the valve lift operating angle, or may variably control both of them.
ローラが当接する他の動弁部材としては、特に限定されないが、カムや、カムと揺動アームとの間の介在アーム等を例示できる。 The other valve operating member with which the roller is in contact is not particularly limited, and examples thereof include a cam and an intervening arm between the cam and the swing arm.
ローラピン止着装置の構造は、特に限定されないが、次の[1]又は[2]の態様を例示できる。
[1]ローラピン止着構造は、ピン軸部の雄ねじが揺動アームの雌ねじ孔に螺合し、揺動アームより外側方へ突出した該ピン軸部の雄ねじにナットが螺合し、ナットが揺動アームの外側面に締め付けられる構造である。この態様によれば、上述した背景技術と異なり、部品を交換することなく、前記ばらつきを調整することができる。
Although the structure of the roller pin fastening device is not particularly limited, the following embodiment [1] or [2] can be exemplified.
[1] In the roller pin fastening structure, the male screw of the pin shaft is screwed into the female screw hole of the swing arm, and the nut is screwed into the male screw of the pin shaft protruding outward from the swing arm. This is a structure that is fastened to the outer surface of the swing arm. According to this aspect, unlike the above-described background art, the variation can be adjusted without exchanging parts.
[2]ローラピン止着構造は、ピン軸部の雄ねじが揺動アームの雌ねじ孔に螺合し、ローラピンのピン軸部よりも大径の頭部と揺動アームの外側面との間にリング状の調整シムが介装され、頭部が調整シムを介して揺動アームの外側面に締め付けられる構造である。この態様によれば、調整シムの交換は必要になるが、ばらつきの調整作業を[1]の態様よりも簡略化できる。 [2] In the roller pin fastening structure, the male screw of the pin shaft is screwed into the female screw hole of the swing arm, and a ring is formed between the head having a larger diameter than the pin shaft of the roller pin and the outer surface of the swing arm. This is a structure in which an adjustment shim in the shape of a circle is interposed, and the head is fastened to the outer surface of the swing arm via the adjustment shim. According to this aspect, it is necessary to replace the adjustment shim, but the work of adjusting the variation can be simplified as compared with the aspect of [1].
本発明の実施例1について図1〜図4を参照して説明する。なお、各実施例の各部の構造及び形状は例示であり、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。 First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The structure and shape of each part in each embodiment are mere examples, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
本実施例の内燃機関の可変動弁機構は、カム1と、吸気用又は排気用のバルブ40を押圧するロッカアーム3と、カム1からバルブ40までの間(本例ではカム1とロッカアーム3との間)に設けられたバルブリフト量又はバルブリフト作用角を可変制御するための揺動アーム10とを含む複数の動弁部材で構成され、揺動アーム10には他の動弁部材(本例ではカム1)に当接するローラ18がローラピン20により回転可能に軸着されている。また、揺動アーム10の揺動中心を変位させることにより、バルブリフト量又はバルブリフト作用角を連続的に可変制御する揺動アーム制御装置を備えている。
The variable valve mechanism of the internal combustion engine according to the present embodiment includes a
さらに、気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを調整するばらつき調整装置として、揺動アーム10に挿入される円柱状のピン軸部21,22とローラ18に挿入される円柱状のローラ支持部23とを備え、ピン軸21,22に対してローラ支持部23が偏心している前記ローラピン20と、ローラピン20の回転方向位置を調整した状態で該ローラピン20を揺動アーム10に回転しないように止着するローラピン止着構造とを含み構成されたばらつき調整装置を備えている。
Further, as a variation adjusting device for adjusting the variation of the valve lift amount or the valve lift operating angle within the cylinder or between the cylinders, the cylindrical
これら各部の詳細を以下説明する。なお、ロッカアーム3の先後方向と平行な方向を単に先後方向といい、ロッカアーム3の幅方向と平行な方向を単に幅方向という。
The details of these components will be described below. Note that a direction parallel to the front and rear direction of the
[カム1]
カム1は、側面視で円形のベース円と、ベース円から突出したノーズとを含み、ノーズがバルブリフトの起因となるものである。カム1はベース円に直交するカムシャフト2に形成され、カムシャフト2は幅方向に延び、シリンダヘッドのジャーナル(図示略)に回転可能に支持されている。
[Cam 1]
The
[ロッカアーム3]
ロッカアーム3は、カムシャフト2よりも下方において先後方向に延びており、後部の下面に形成された半球状凹部4がラッシュアジャスタ5の半球状凸部に載置されることにより、揺動可能に支持されている。ロッカアーム3の先部の下面は、バルブ40の上端を押圧する押圧部6となっている。ロッカアーム3の先後方向中間部には、ロッカローラ7がローラ軸8により回転可能に軸着されている。ロッカアーム3は、ロッカローラ7に駆動力が伝えられると揺動してバルブ40を駆動する。
[Rocker arm 3]
The
[揺動アーム10]
揺動アーム10は、支持シャフト11に揺動可能に軸着されている。支持シャフト11は、カムシャフト2よりも後方かつ上方において幅方向に延び、シリンダヘッドのジャーナル(図示略)に対して、シャフト径方向である先後方向に移動可能に取り付けられている。
[Swinging arm 10]
The
揺動アーム10は、上下方向に延びるアーム縦部12と、アーム縦部12の下部から先方へ延びるアーム横部13とからなる、側面視略L字状の中間アームである。アーム縦部12は幅方向に離間した第1側壁14及び第2側壁15からなり、アーム横部13はアーム縦部12から連続する第1側壁14及び第2側壁15と該両側壁14,15の下部間を連結する底壁16とからなる。
The
アーム縦部12の第1側壁14及び第2側壁15の上部に形成された支持孔17に支持シャフト11が挿通されることにより、揺動アーム10は支持シャフト11を中心に先後方向に揺動可能となっている。アーム縦部12の上下方向中間部には、カム1に当接するローラ18がローラピン20により回転可能に軸着されている。
When the
アーム横部13はカム1とロッカローラ7との間に入り込むように先方へ延びており、底壁16の下面にロッカローラ7を押圧する押圧面19が形成されている。押圧面19は、支持シャフト11を中心とした円周方向に延びる円弧部19aと、円弧部19aの先から連続して先側ほど支持シャフト11から離間する方向の突出量を増していく突出部19bとからなる。円弧部19aがロッカローラ7にかかっているうちは、ロッカアーム3は揺動せず、バルブ40はリフトしない。そして、突出部19bがロッカローラ7にかかると、ロッカアーム3は揺動し、バルブ40はリフトする。
The
揺動アーム10のアーム縦部12の後側には、該アーム縦部12をカム1側へ付勢するスプリング28の一端が当接し、ローラ18をカム1に常時接触させている。
One end of a
[ばらつき調整装置]
ローラピン20は、図2等に示すように、第1側壁14の第1孔14aに挿入される円柱状の第1ピン軸部21と、第2側壁15の第2孔15aに挿入される円柱状の第2ピン軸部22と、該両側壁14,15の間でローラ18のローラ孔に挿入される円柱状のローラ支持部23とからなり、これらは一体形成されている。第1ピン軸部21の中心軸線と第2ピン軸部22の中心軸線とは共通のピン軸線Pであり、該ピン軸線Pに対してローラ支持部23の中心軸線であるローラ軸線Qが所定の偏心量だけずれており、すなわちピン軸21,22に対してローラ支持部23(ひいてはローラ18)が偏心している。
[Variation adjustment device]
As shown in FIG. 2 and the like, the
第1孔14aの内面と第1ピン軸部21の外面は滑面である。第1ピン軸部21の端面には六角レンチ(図示略)を嵌入できる六角凹部24が形成されている。
第2孔15aの内面には雌ねじ25が形成され、第2ピン軸部22の外面には雄ねじ26が形成され、雌ねじ25に雄ねじ26が螺合する。また、第2ピン軸部22は、第2側壁15の外方へナット27長分以上突出する長さに形成されており、その突出した部分の雄ねじ26にナット27が螺合する。
ローラ18のローラ孔とローラ支持部23との間は軸受の構造になっており、軸受の種類は特に限定されず、図示した滑り軸受、図示しない転がり軸受(ころ軸受、ボール軸受等)等を例示できる。但し、摩擦の少ない転がり軸受が好ましい。
The inner surface of the
A
The structure between the roller hole of the
ローラピン止着構造は、第2ピン軸部22の雄ねじ26が第2孔15aの雌ねじ25に螺合し、第2側壁15より外側方へ突出した雄ねじ26にナット27が螺合し、該ナット27が第2側壁15の外側面に締め付けられる構造である。
In the roller pin fastening structure, the
ローラピン20を揺動アーム10に止着するには、まずナット27を第2側壁15から弛めておき、六角レンチ(図示略)を六角凹部24に嵌入してローラピン20を回転させる。例えば、図2の相対的に雄ねじ26の締め込み量が少ない(a)から相対的に雄ねじ26の締め込み量が多い(b)への変化で示すように、雄ねじ26の締め込み量に応じてローラピン20の回転方向位置が変化するので、該回転方向位置を容易に調整することができる。調整したローラピン20の回転方向位置を保持しながら、ナット27を第2側壁15に締め付ければ、ローラピン20を揺動アーム10に回転しないように止着することができる。
To fix the
[揺動アーム制御装置]
揺動アーム制御装置は、支持シャフト11のすぐ後方において幅方向に延びる制御シャフト31と、制御シャフト31に設けられて支持シャフト11に当接し、制御シャフト31からの突出量が回動方向で連続的に増加するプロフィールを有する制御カム32と、制御シャフト31を1回転以内で回動制御して支持シャフト11に当接する制御カム32の当接部位を変化させる回動装置(図示略)とを含み構成されている。この変化した当接部位での制御カム32の突出量により支持シャフト11を押動し、揺動アーム10の揺動中心を先後方向に変位させることにより、後述するようにバルブリフト量又はバルブリフト作用角を連続的に可変制御することができる。
[Swing arm control device]
The swing arm control device includes a
以上のように構成された実施例1の可変動弁機構は、次のようにバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを調整して、動弁作動する。 The variable valve mechanism according to the first embodiment configured as described above operates the valve operating by adjusting the variation of the valve lift amount or the valve lift operating angle as follows.
図3は、ピン軸線Pに対してローラ軸線Qがカム1とは反対側に位置するようにローラピン20の回転方向位置を調整した状態で、該ローラピン20をローラピン止着構造により揺動アーム10に回転しないように止着したときの状態を示している。このとき、次の図4のときと比べて相対的に、アーム縦部12がカム1に接近し、ロッカローラ7に接触する押圧面19の位相が後方へシフトする。
FIG. 3 shows a state in which the rotation direction of the
図4は、ピン軸線Pに対してローラ軸線Qがカム1側に位置するようにローラピン20の回転方向位置を調整した状態で、該ローラピン20をローラピン止着構造で揺動アーム10に回転しないように止着したときの状態を示している。このとき、上の図3のときと比べて相対的に、アーム縦部12がカム1から離れ、ロッカローラ7に接触する押圧面19の位相が先方へシフトする。図4(a)(b)には、図3(a)(b)のときのアーム横部13を2点鎖線で併記している。
FIG. 4 shows a state in which the rotation direction of the
図3の状態と図4の状態との間で、上記ローラピン20の回転方向位置の調整は任意に行うことができ、押圧面19の位相のシフトを任意に変えることができる。
Between the state shown in FIG. 3 and the state shown in FIG. 4, the rotational position of the
図3及び図4の各(a)及び各(b)は、制御シャフト31が少し回動して、制御カム32の突出量の小さい部位が支持シャフト11を押動して、支持シャフト11の揺動中心を先方へ小さく変位させたときを示している。
各(a)のように、カム1のペース円がローラ18に当接するときは、前記のとおり図3と図4とで押圧面19の位相に差異があっても、押圧面19の円弧部19aがロッカローラ7にかかるため、ロッカアーム3は揺動せず、バルブはリフトしない。
各(b)のように、カム1のノーズがローラ18を押圧したときは、揺動アーム10が揺動し、押圧面19の突出部19bがロッカローラ7にかかるため、ロッカアーム3は小さく揺動し、バルブは低リフトする。このとき、前記のとおり図3と図4とで押圧面19の位相に差異があることにより、図3(b)よりも図4(b)の方が、バルブリフト量及びバルブリフト作用角が大きい(大きく調整されたことになる)。
3 (a) and 4 (b) show that the
As shown in (a), when the pace circle of the
As shown in (b), when the nose of the
次に、図3及び図4の各(c)は、制御シャフト31がさらに回動して、制御カム32の突出量の最大部位が支持シャフト11を押動して、支持シャフト11の揺動中心を先方へ最も大きく変位させたときを示している。このとき、カム1のノーズがローラ18を押圧すると、図3及び図4の各(b)よりも(2点鎖線で併記した)、押圧面19の突出部19bのより先側がロッカローラ7にかかるため、ロッカアーム3は大きく揺動し、バルブは最大リフトする。このときも、前記のとおり図3と図4とで位相に差異があることにより、図3(c)よりも図4(c)の方が、バルブリフト量及びバルブリフト作用角が大きい(大きく調整されたことになる)。
Next, in (c) of FIGS. 3 and 4, the
以上のように、ローラピン20の回転方向位置を調整した状態で、ローラピン20をローラピン止着構造により揺動アーム10に回転しないように止着することにより、バルブリフト量及びバルブリフト作用角を調整することができるので、この調整を気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきの調整に用いることができる。
As described above, in a state where the rotational direction position of the
また、上記各(a)及び各(b)の時点と各(c)の時点は、連続可変における2つの時点を例示的に取り上げたものであり、上記制御カム32の回動により、支持シャフト11の揺動中心を連続的に変位させて、バルブリフト量及びバルブリフト作用角を連続的に変化させることができる。
The time points (a) and (b) and the time point (c) exemplify two points in a continuously variable manner. The rotation of the
実施例1によれば、可変制御用の揺動アーム10を含む多種の可変動弁機構において、気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを、さほど手間とコストをかけることなく調整することができる。また、上述した背景技術と異なり、部品を交換することなく、前記ばらつきを調整することができる。
According to the first embodiment, in various types of variable valve mechanisms including the
本発明の実施例2は、図5に示すように、ローラピン20とローラピン止着構造においてのみ実施例1と相違し、その他は実施例1と共通するものである。
As shown in FIG. 5, the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment only in the
ローラピン20は、実施例1と同じく第1ピン軸部21と第2ピン軸部22とローラ支持部23とを含むほか、さらに第1ピン軸部21の端部に第1ピン軸部21よりも大径の頭部29を含み、これらは一体形成されている。頭部29に六角凹部24が形成されている。第2ピン軸部22は、ナット27を螺合しない分、実施例1の第2ピン軸部22よりも短い。ローラピン20のその他は、実施例1のローラピン20と同様である。
The
ローラピン止着構造は、第2ピン軸部22の雄ねじ26が第2側壁15の第2孔15aの雌ねじ25に螺合し、頭部29と第1側壁14との間にリング状の調整シム30が介装され、頭部29が調整シム30を介して第1側壁14の外側面に締め付けられる構造である。厚さが少しずつ異なるランクを付けた調整シム30が用意され、適合するランクの調整シム30が選ばれて介装される。
In the roller pin fastening structure, the
ローラピン20を揺動アーム10に止着するには、六角レンチを六角凹部24に嵌入してローラピン20を回転させる。例えば、図5の相対的に厚い調整シム30を介装した(a)から相対的に薄い調整シム30を介装した(b)への変化で示すように、調整シム30の厚さに応じて、頭部29が締め付けられたときの雄ねじ26の締め込み量が変化し、ローラピン20の回転方向位置が変化するので該回転方向位置を容易に調整することができる。また、頭部29が締め付けられたときに、ローラピン20を揺動アーム10に回転しないように止着することができるので、実施例1のようなナット27は不要である。
To fix the
以上のように、ローラピン20の回転方向位置を調整した状態で、ローラピン20をローラピン止着構造により揺動アーム10に回転しないように止着することにより、実施例1と同様に、バルブリフト量及びバルブリフト作用角を調整することができるので、この変化を気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきの調整に用いることができる。
As described above, the
実施例2によっても、可変制御用の揺動アーム10を含む多種の可変動弁機構において、気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを、さほど手間とコストをかけることなく調整することができる。また、調整シム30の交換は必要になるが、ばらつきの調整作業を実施例1よりも簡略化できる。
According to the second embodiment as well, in various types of variable valve mechanisms including the
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied with appropriate modifications without departing from the spirit of the invention.
1 カム
3 ロッカアーム
10 揺動アーム
11 支持シャフト
12 アーム縦部
13 アーム横部
14 第1側壁
14a 第1孔
15 第2側壁
15a 第2孔
16 底壁
17 支持孔
18 ローラ
19 押圧面
19a 円弧部
19b 突出部
20 ローラピン
21 第1ピン軸部
22 第2ピン軸部
23 ローラ支持部
27 ナット
29 頭部
30 調整シム
31 制御シャフト
32 制御カム
40 バルブ
P ピン軸線
Q ローラ軸線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
気筒内又は気筒間でのバルブリフト量又はバルブリフト作用角のばらつきを調整するばらつき調整装置は、
揺動アーム(10)に挿入される円柱状のピン軸部(21,22)とローラ(18)に挿入される円柱状のローラ支持部(23)とを備え、ピン軸(21,22)に対してローラ支持部(23)が偏心しているローラピン(20)と、
ローラピン(20)の回転方向位置を調整した状態で該ローラピン(20)を揺動アーム(10)に回転しないように止着するローラピン止着装置とを含み構成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 A plurality of valve operating members including a cam (1) and a swing arm (10) provided between the cam (1) and the valve (40) for variably controlling a valve lift amount or a valve lift operating angle. And a roller (18) abutting against another valve operating member (1) is rotatably mounted on the swing arm (10) by a roller pin (20).
A variation adjustment device that adjusts the variation of the valve lift amount or the valve lift operating angle within the cylinder or between the cylinders,
A pin shaft (21, 22) including a cylindrical pin shaft portion (21, 22) inserted into the swing arm (10) and a cylindrical roller support portion (23) inserted into the roller (18). A roller pin (20) whose roller support (23) is eccentric with respect to
A roller pin fastening device for fastening the roller pin (20) to the swing arm (10) so as to prevent the roller pin (20) from rotating in a state in which the rotation direction position of the roller pin (20) is adjusted; Variable valve mechanism of the engine.
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