JP4435247B2 - ヘッドスタックアッセンブリおよびこれを備えたディスク駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、ディスク状の記録媒体を備えたディスク駆動装置に用いるヘッドスタックアッセンブリ、およびこれを備えたディスク駆動装置に関する。

近年、コンピュータの外部記録装置や画像記録装置として磁気ディスク装置、光ディスク装置などのディスク駆動装置が広く用いられている。
一般に、磁気ディスク装置、例えば、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）は、磁気ディスク、磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータ、磁気ディスクに対してデータのリード／ライトを行う磁気ヘッド、磁気ヘッドを支持したヘッドスタックアッセンブリ、ヘッドスタックアッセンブリを駆動するボイスコイルモータ、基板ユニット等を備え、これらはほぼ密閉構造の筐体に収容されている。

ヘッドスタックアッセンブリは、軸受ユニットおよび、この軸受ユニットに積層された複数のヘッドジンバルアッセンブリ（以下、ＨＧＡと称する）、コイルアッセンブリ、スペーサ、ワッシャ、ナットを備えている。各ＨＧＡは、軸受ユニットから延出したアーム、アームから延出したサスペンション、およびジンバル部を介してサスペンションに取付けられたヘッドを有している。複数のアームは、スペーサを間に挟んで軸受ユニットに積層状態で固定されている。コイルアッセンブリは、軸受ユニットからＨＧＡと反対方向に延出しているとともにボイスコイルモータのコイルを支持した支持フレームを備えている（例えば、特許文献１）。

１枚の磁気ディスクに対して、ＨＧＡはディスク表面用および裏面用の２つが設けられている。例えば、２枚の磁気ディスクを用いたディスク駆動装置においては、ヘッドスタックアッセンブリは、軸受ユニットにそれぞれスペーサを挟んで積層された４つのＨＧＡを備えて構成されている。

ボイスコイルモータを駆動することにより、ヘッドスタックアッセンルブが軸受ユニットを中心として回動し、磁気ヘッドは磁気ディスクの所望トラックに移動され、位置決めされる。
特開平５−１５１７２４号公報

上記のように構成されたヘッドスタックアッセンブリにおいて、各部品は軸受ユニットを軸中心としてスタックされ、それぞれの部品は直接、金属同士が接触している。そのため、例えば軸受ユニットが軸方向に振動した場合、この振動は、軸受ユニットからアーム、スペーサ、サスペンションに順次伝達される。あるいは、軸受ユニットの振動は、ナット、ワッシャ、アーム、コイルアッセンブリ、サスペンションに順に伝達される。すなわち、ヘッドスタックアッセンブリを構成する個々の部品の振動が互いに伝達しあうため、ヘッドスタックアッセンブリ全体の振動となる。そして、サスペンションに振動が伝わると、磁気ヘッドの位置決め精度が低下し、リード/ライトパフォーマンスの低下やライトエラーの発生といった問題が生じる。

また、筐体を通して軸受ユニットに大きな衝撃が作用した場合、この衝撃がサスペンション、磁気ヘッドに伝わり、ヘッドスタックアッセンブリ、磁気ディスクの損傷を生じる虞がある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、振動および衝撃を減衰し、ヘッドの位置決め精度向上および信頼性の向上を図ることが可能なヘッドスタックアッセンブリ、およびこれを備えたディスク駆動装置を提供することにある。

上記課題を達成するため、この発明の態様に係るヘッドスタックアッセンブリは、軸受に積層される複数のスタック要素と、前記複数のスタック要素の少なくとも１つに支持されるサスペンションおよびヘッドと、前記複数のスタック要素間に設けられ、前記スタック要素間を伝達する振動を減衰する弾性部材と、を備えることを特徴とする。

この発明の態様によれば、弾性部材により振動および衝撃を減衰し、ヘッドの位置決め精度向上および信頼性の向上を図ることが可能なヘッドスタックアッセンブリ、およびこれを備えたディスク駆動装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態に係るＨＤＤについて詳細に説明する。図１は、トップカバーを外してＨＤＤの内部構造を示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備えている。筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１２と、複数のねじ１１によりベースにねじ止めされてベースの上端開口を閉塞したトップカバー１４と、を有している。ベース１２は、矩形状の底壁１２ａと、底壁の周縁に沿って立設された側壁１２ｂとを有している。

筐体１０内には、記録媒体としての２枚の磁気ディスク１６、および磁気ディスクを支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１８が設けられている。スピンドルモータ１８は、底壁１２ａ上に配設されている。なお、筐体１０は、複数枚、例えば、２枚の磁気ディスクを収容可能な大きさに形成され、スピンドルモータ１８は、２枚の磁気ディスクを支持および駆動可能に形成されている。

各磁気ディスク１６は、例えば、直径６５ｍｍ（２．５インチ）に形成され、上面および下面に磁気記録層を有している。磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８の図示しないハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにクランプばね２３によりクランプされ、ハブに固定されている。これにより、磁気ディスク１６は、ベース１２の底壁１２ａと平行に位置した状態に支持されている。そして、磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８により所定の速度、例えば、５４００ｒｐｍあるいは７２００ｒｐｍの速度で回転される。

筐体１０内には、磁気ディスク１６に対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド１７、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したヘッドスタックアッセンブリ（以下、ＨＳＡと称する）２２、ＨＳＡを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置に保持するランプロード機構２５、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、ＨＳＡを退避位置に保持するラッチ機構２６、およびプリアンプ等を有する基板ユニット２１が収納されている。

ベース１２の底壁１２ａ外面には、図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。プリント回路基板は、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、および磁気ヘッド１７の動作を制御する。ベース１２の側壁には、可動部の稼動によって筐体内に発生した塵埃を捕獲する循環フィルタ２３が設けられ、磁気ディスク１６の外側に位置している。また、ベース１２の側壁には、筐体１０内に流入する空気から塵埃を捕獲する呼吸フィルタ２７が設けられている。

図２はＨＳＡ２２を示す斜視図、図３はＨＳＡを分解して示す分解斜視図である。また、図４はＨＳＡを構成するスタック部材の一部を拡大および破断して示す斜視図、図５はＨＳＡの軸受ユニット部分を示す断面図である。図１ないし図５に示すように、ＨＳＡ２２は、回転自在な軸受ユニット２８と、この軸受ユニット２８に積層状態で取付けられた複数のスタック要素として、複数のスタック部材を備えている。本実施形態において、スタック部材は、４本のヘッドジンバルアッセンブリ（以下、ＨＧＡと称する）３０と、ＨＧＡ間にそれぞれ積層配置された２つのスペーサリング４４、４５と、環状のワッシャ５６と、ナット５８とを含んでいる。

軸受ユニット２８は、ベース１２の長手方向に沿って磁気ディスク１６の回転中心から離間して位置しているとともに、磁気ディスクの外周縁近傍に配置されている。軸受ユニット２８は、ベース１２の底壁１２ａに立設される枢軸３２と、枢軸に軸受３４を介して回転自在に、かつ、枢軸と同軸的に支持された円筒形状のスリーブ３６と、を有している。軸受本体として機能するスリーブ３６の上端には環状のフランジ３７が形成され、下端部外周にはねじ部３８が形成されている。

各ＨＧＡ３０は、軸受ユニット２８から延出したアーム４０、アームから延出したサスペンション４２、およびサスペンションの延出端にジンバル部を介して支持された磁気ヘッド１７を有している。

アーム４０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、ステンレスを積層して薄い平板状に形成され、その一端、つまり、基端には円形の透孔４１が形成されている。また、アーム４０は、その基端から突出した突部を有し、この突部には位置決め孔４７が形成されている。サスペンション４２は、細長い板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム４０の先端に固定され、アームから延出している。なお、サスペンション４２およびアーム４０は、同一材料で一体に形成してもよい。

磁気ヘッド１７は、ほぼ矩形状のスライダとこのスライダに形成された記録再生用のＭＲ（磁気抵抗）ヘッドとを有し、サスペンション４２の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。また、磁気ヘッド１７は、図示しない４つの電極を有している。アーム４０およびサスペンション４２上には中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）４３が設置され、磁気ヘッド１７は、この中継ＦＰＣを介して後述するメインＦＰＣ２１ｂに電気的に接続される。

スペーサリング４４、４５は、それぞれ軸受ユニット２８のスリーブ３６を挿通可能な透孔を有し、アルミニウム等により所定の厚さおよび所定の外径に形成されている。スペーサリング４４、４５の各々は外側に突部を有し、この突部に位置決め孔３９が形成されている。一方のスペーサリング４５には、合成樹脂からなる支持フレーム４６が一体的に成形され、スペーサリング４５から外方に延出している。支持フレーム４６には、ＶＣＭ２４のボイスコイル４９が固定されている。

環状のワッシャ５６は、軸受ユニット２８のスリーブ３６を挿通可能な透孔を有し、アルミニウム等により所定の厚さおよび所定の外径に形成されている。ワッシャ５６は外側に突部を有し、この突部に位置決め孔６１が形成されている。

４本のＨＧＡ３０、２つのスペーサリング４４、４５は、アーム４０の透孔４１、スペーサリング４４、４５の透孔に軸受ユニット２８のスリーブ３６が挿通された状態でスリーブの外周に嵌合され、スリーブの軸方向に沿ってフランジ３７上に積層配置されている。スペーサリング４４は、上側の隣合う２本のアーム４０間に、また、スペーサリング４５は、下側の隣合う２本のアーム４０間に、それぞれ挟持された状態でスリーブ３６の外周に嵌合されている。更に、スリーブ３６の下端部外周には、環状のワッシャ５６が嵌合されている。

スリーブ３６の外周に嵌合された４本のアーム４０、スペーサリング４４、４５、ワッシャ５６は、スリーブ３６のねじ部３８に螺合されたナット５８とフランジ３７との間に挟持され、スリーブの外周上に固定保持されている。

４本のアーム４０に設けられた位置決め孔４７、スペーサリング４４、４５に設けられた位置決め孔３９には、上方から位置決め用のねじ６２が挿通され、ワッシャ５６の位置決め孔６１にねじ込まれている。また、４本のアーム４０およびスペーサリング４４には、位置決め用のねじ６４が挿通され、スペーサリング４５にねじ込まれている。これにより、４本のアーム４０、およびスペーサリング４４、４５は、スリーブ３６の円周方向に対して、互いに所定位置に位置決めされている。

４本のアーム４０はスリーブ３６から同一の方向へ延出し、これらのアーム４０およびサスペンション４２は、スリーブ３６と一体的に回動可能となっている。上側２本のアーム４０は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取付けられたサスペンション４２および磁気ヘッド１７は互いに向かい合って位置している。また、下側２本のアーム４０は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取付けられたサスペンション４２および磁気ヘッド１７は互いに向かい合って位置している。スペーサリング４５と一体の支持フレーム４６は、軸受ユニット２８からアーム４０と反対の方向へ延出している。

図３ないし図５に示すように、ＨＳＡ２２は、軸受ユニット２８の軸方向において、隣合うスタック部材間にそれぞれ挟持された複数の弾性部材７０を備えている。各弾性部材７０は、弾性を有し振動減衰効果を有する材料、例えば、熱変形およびアウトガスの少ない合成樹脂により形成されている。各弾性部材７０は、例えば、環状に形成されている。

これらの弾性部材７０は、それぞれスリーブ３６の外周側で、スリーブのフランジ３７と最上層のアーム４０との間、スペーサリング４４と両側のアーム４０との間、中間の２本のアーム間、スペーサリング４５と両側のアーム４０との間、最下層のアームとワッシャ５６との間、およびワッシャとナット５８との間、に設けられている。

また、軸受ユニット２８の軸方向において、スタック部材は、隣合う他のスタック部材に対して、金属面同士が接触した状態で積層されている。そして、本実施形態において、各スタック部材の接触面には、軸受ユニット２８を中心とするほぼ環状の収容溝７４が形成され、各弾性部材７０はこの収容溝７４に収容された状態で、スタック部材間に配置されている。

図４および図５に示すように、例えば、ワッシャ５６の両面には、それぞれ環状の収容溝７４が形成され、透孔の周囲に位置している。また、アーム４０の基端部両面には、それぞれ環状の収容溝７４が形成され、透孔４１の周囲に位置している。積層状態において、ワッシャ５６の上面とアーム４０の下面とは面接触し、ワッシャ５６の収容溝７４およびアーム４０の収容溝７４は互いに対向し、互いに連通した環状の収容空間を形成している。そして、弾性部材７０は、ワッシャ５６の収容溝７４およびアーム４０の収容溝７４に収納され、ワッシャ５６およびアーム４０に接触している。このように、収容溝７４を備えたスタック部材間に弾性部材７０を挟む構成とすることにより、スタック部材の金属表面接触面にてスタックの高さ精度を維持しながら、弾性部材７０によりＨＳＡ２２の振動減衰効果を得ることができる。

図１からよくわかるように、上記のように構成されたＨＳＡ２２をベース１２に組み込んだ状態において、軸受ユニット２８は、枢軸３２の下端部がベース１２に固定され、スピンドルモータ１８のスピンドルとほぼ平行に立設されている。各磁気ディスク１６は２本のＨＧＡ３０間に位置している。ＨＤＤの動作時、アーム４０に取付けられた磁気ヘッド１７は、磁気ディスク１６の上面および下面にそれぞれ対向し、磁気ディスクを両面側から挟持する。支持フレーム４６に固定されたボイスコイル４９は、ベース１２上に固定された一対のヨーク６２間に位置し、これらのヨークおよび一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。

図１に示すように、基板ユニット２１は、フレキシブルプリント回路基板により形成された本体２１ａを有し、この本体２１ａはベース１２の底壁１２ａに固定されている。本体２１ａ上にはヘッドアンプ等の電子部品が実装されている。基板ユニット２１は本体２１ａから延出したメインフレキシブルプリント回路基板（以下、メインＦＰＣと称する）２１ｂを有している。メインＦＰＣ２１ｂの延出端は、ＨＳＡ２２の軸受ユニット２８近傍に接続され、更に、アーム４０およびサスペンション４２上に設けられた中継ＦＰＣ４３を介して磁気ヘッド１７に電気的に接続されている。基板ユニット２１の本体底面にはプリント回路基板と接続するための図示しないコネクタが実装されている。

ランプロード機構２５は、ベース１２の底壁１２ａに設けられているとともに磁気ディスク１６の外側に配置されたランプ６６と、各サスペンション４２の先端から延出したタブ６７と、を備えている。ＨＳＡ２２が軸受ユニット２８の周りで回動し、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６の外側の退避位置まで移動する際、各タブ６７は、ランプ６６に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられる。これにより、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６からアンロードされ、退避位置に保持される。

上記のように構成されたＨＤＤによれば、動作時、磁気ディスク１６が高速回転されるとともに、ボイスコイル４９に通電することにより、ＨＳＡ２２が軸受ユニット２８を中心として回動し、磁気ヘッド１７は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動および位置決めされる。磁気ヘッド１７により、磁気ディスク１６に対して情報処理、すなわち、情報の書き込み、読み出しが行われる。

上記ＨＤＤによれば、ＨＳＡ２２は、隣合うスタック部材間に挟まれた弾性部材７０を備えている。そのため、ベース１２あるいは軸受ユニット２８に振動が生じた場合でも、スタック部材間に配設された弾性部材７０により、スタック部材間を伝達する振動を減衰することができる。本実施形態によれば、スリーブのフランジ３７と最上層のアーム４０との間、スペーサリング４４と両側のアーム４０との間、中間の２本のアーム間、スペーサリング４５と両側のアーム４０との間、最下層のアームとワッシャ５６との間、およびワッシャとナット５８との間、にそれぞれ弾性部材７０が設けられている。従って、振動伝達の過程ごとに弾性部材７０のダンピング効果が働き振動が減衰していく。これにより、サスペンション４２および磁気ヘッド１７に伝達する振動が小さくなる。その結果、ヘッド位置決め精度を向上させることができ、振動印加時のリード/ライトパフォーマンス向上、ライトエラー発生率の低減が見込まれる。また、磁気ヘッドの位置決め精度が上がることにより、磁気ディスクの記録容量の増大を図ることが可能となる。

ベース１２、軸受ユニット２８に振動ではなく衝撃が印加された場合も、上記と同様に、弾性部材７０により衝撃値ピークを低減することができ、その結果、各部材の損傷を防止することができる。

また、スタック部材の金属面同士が接触した状態で、スタック部材を積層するとともに、スタック部材に形成された収容溝内に弾性部材を設けることにより、ＨＳＡ２２のスタック高さを高い精度で維持しながら、振動減衰効果を得ることができる。

以上のことから、振動および衝撃を減衰し、ヘッドの位置決め精度向上および信頼性の向上を図ることが可能なヘッドスタックアッセンブリ、およびこれを備えたディスク駆動装置が得られる。

次に、この発明の第２の実施形態に係るＨＤＤのＨＳＡ２２について説明する。図６は、ＨＳＡの軸受ユニット部分の断面図、図７は、ＨＳＡの一部を拡大して示す断面図である。図６に示すように、第２の実施形態によれば、弾性部材７０は、ＨＳＡを構成する各スタック部材と軸受ユニットとの間に設けられ、軸受ユニットから半径方向に伝わる振動を減衰する。

より詳細には、軸受ユニット２８のスリーブ３６の外周には、４本のアーム４０、スペーサリング４４、４５、ワッシャ５６およびナット５８を含む複数のスタック部材が積層された状態で嵌合されている。図６および図７に示すように、各アーム４０の透孔４１の内周面、スペーサリング４４、４５の内孔の内周面、およびワッシャ５６の透孔の内周面には、それぞれ環状の収容溝７４が形成されている。そして、環状の弾性部材７０は、各収容溝７４に収容された状態で、各スタック部材とスリーブ３６との間に挟まれている。

ＨＳＡ２２の他の構成、およびＨＤＤの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、その詳細な説明は省略する。
上記のように構成された第２の実施形態によれば、各スタック部材と軸受ユニット２８との間に弾性部材を設けることにより、軸受ユニットから径方向に沿って各スタック部材に伝達される振動を減衰することができる。これにより、サスペンション４２および磁気ヘッド１７に伝達する振動が小さくなる。その結果、ヘッド位置決め精度を向上させることができ、振動印加時のリード/ライトパフォーマンス向上、ライトエラー発生率の低減が見込まれる。また、磁気ヘッドの位置決め精度が上がることにより、磁気ディスクの記録容量の増大を図ることが可能となる。その他、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述した第１の実施形態において、ＨＳＡは、隣合う全てのスタック部材間に弾性部材を設ける構成としたが、少なくとも１組の隣合うスタック部材間に弾性部材が挟まれていれば振動の減衰効果を得ることができる。また、弾性部材は、隣合うスタック部材間に１つに限らず、複数設けてもよい。第２の実施形態において、ＨＳＡは、ナットを除く全てのスタック部材と軸受ユニットとの間に弾性部材を設ける構成としたが、少なくとも１つのスタック部材と軸受ユニットとの間に弾性部材が挟まれていれば振動の減衰効果を得ることができる。各弾性部材は、環状に限らず、例えば、複数に分割された形状としてもよい。

上述した実施形態において、隣接する２つのスタック部材の接触面にそれぞれ収容溝を設けたが、少なくとも一方の接触面に収容溝を形成し、この収容溝内に弾性部材を収容する構成としてもよい。また、収容溝を省略し、直接、スタック部材の接触面間に弾性部材を配置することも可能である。

上述した実施の形態においては、２枚の磁気ディスクを装着可能なディスク装置について説明したが、本発明は、１枚あるいは３枚以上の磁気ディスクを備えたディスク装置およびヘッドスタックアッセンブリにも適用することが可能である。ＨＳＡを構成する部品の形成材料を、上述した実施形態に限定されることなく、種々選択可能である。

図１は、この発明の第１の実施形態に係るＨＤＤを、そのトップカバーを取外して示す分解斜視図。 図２は、前記ＨＤＤにおけるヘッドスタックアッセンブリを示す斜視図。 図３は、前記ヘッドスタックアッセンブリの分解斜視図。 図４は、前記ヘッドスタックアッセンブリの一部を拡大および破断して示す分解斜視図。 図５は、前記ヘッドスタックアッセンブリの軸受ユニット部分を示す断面図。 図６は、この発明の第２の実施形態に係るＨＤＤにおけるスタックアッセンブリの軸受ユニット部分を示す断面図。 図７は、前記第２の実施形態に係るスタックアッセンブリの一部を拡大して示す断面図。

符号の説明

１０…ケース、１２…ベース、１２ａ…底壁、１２ｂ…側壁、１６…磁気ディスク、
１７…磁気ヘッド、１８…スピンドルモータ、２２…ヘッドスタックアッセンブリ、
２４…ＶＣＭ、２８…軸受ユニット、３０…ＨＧＡ、３６…スリーブ、４０…アーム、
４１…透孔、４２…サスペンション、４４、４５…スペーサリング、５６…ワッシャ、
７０…弾性部材、７４…収容溝

Claims (9)

1. 軸受に積層される複数のスタック要素と、
   前記複数のスタック要素の少なくとも１つに支持されるサスペンションおよびヘッドと、
   前記複数のスタック要素間に設けられ、前記スタック要素間を伝達する振動を減衰する弾性部材と、
   を備えることを特徴とするヘッドスタックアッセンブリ。
2. 前記複数のスタック要素は、アーム、スペーサ、ワッシャを備えることを特徴とする請求項１に記載のヘッドスタックアッセンブリ。
3. 前記サスペンションおよび前記ヘッドは、前記アームに支持されることを特徴とする請求項２に記載のヘッドスタックアッセンブリ。
4. 前記軸受は、筒状の軸受本体を有し、前記複数のスタック要素は、前記軸受本体の外側に取付けられることを特徴とする請求項１に記載のヘッドスタックアセンブリ。
5. 前記複数のスタック要素は、それぞれ前記軸受本体が挿通される透孔を有することを特徴とする請求項４に記載のヘッドスタックアセンブリ。
6. 前記弾性部材は環状に形成され、前記軸受本体の外側で、前記スタック要素間に設けられることを特徴とする請求項４に記載のヘッドスタックアセンブリ。
7. 前記スタック要素は、前記軸受本体の外側に位置する溝を有することを特徴とする請求項４に記載のヘッドスタックアッセンブリ。
8. 前記弾性部材は、前記スタック要素間で前記溝内にあることを特徴とする請求項７に記載のヘッドスタックアッセンブリ。
9. ディスク状の記録媒体と、
   軸受に積層される複数のスタック要素と、前記複数のスタック要素の少なくとも１つに設けられるサスペンションおよびヘッドと、前記複数のスタック要素間に設けられ、前記スタック要素間を伝達する振動を減衰する弾性部材と、を備えるヘッドスタックアッセンブリと、
   を具備するディスク駆動装置。

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