JP5187877B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、軽量・コンパクトを図ると共に、剛性を高くして軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。
また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
こうした複列の転がり軸受で構成された車輪用軸受装置において、従来は左右両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸に、より大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく高剛性化を図った車輪用軸受装置として、図４に示すものが知られている。
この車輪用軸受装置５０は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂが形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５３を一体に有し、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに外嵌され、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４からなる内方部材５５と、これら両転走面間に収容された複列のボール５６、５７列と、これらのボール５６、５７を転動自在に保持する保持器５８、５９とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。
内輪５４は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５２ｃによって軸方向に固定されている。そして、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部にシール６０、６１が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
ここで、アウター側のボール５６列のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側のボール５７列のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されている。これに伴い、ハブ輪５２の内側転走面５２ａが内輪５４の内側転走面５４ａよりも拡径され、あわせて外方部材５１のアウター側の外側転走面５１ａがインナー側の外側転走面５１ｂよりも拡径されている。そして、アウター側のボール５６列のボール数がインナー側のボール５７列のボール数よりも多数収容されている。このように、各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２をＤ１＞Ｄ２に設定することにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置５０の長寿命化を図ることができる。
特開２００４−１０８４４９号公報
然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置５０において、アウター側のボール５６列のピッチ円直径Ｄ１の拡径に伴い、剛性アップのために外方部材５１のアウター側の肉厚を厚くした場合、外方部材５１の車体取付フランジ５１ｃにおける根元部６２が雌ねじ部５１ｄに干渉する恐れがある。これにより、雌ねじ部５１ｄのタップ加工が困難となり、外方部材５１の剛性アップが制約を受けるという課題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、剛性を高くして軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一端部に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記車体取付フランジが、前記外方部材の外周の複数箇所に突出して形成され、これら各車体取付フランジ間の外周に滑らかな円弧状の円周溝が形成されると共に、前記外方部材の車体取付フランジの根元部に雌ねじ部が形成され、当該車体取付フランジにおけるアウター側の根元部に前記雌ねじ部が干渉しないよう滑らかな円弧状の環状溝が所定の深さで形成されて前記円周溝と連通している。
このように、外方部材の外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有する第２乃至第４世代構造の車輪用軸受装置において、複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、車体取付フランジが、外方部材の外周の複数箇所に突出して形成され、これら各車体取付フランジ間の外周に滑らかな円弧状の円周溝が形成されると共に、外方部材の車体取付フランジの根元部に雌ねじ部が形成され、当該車体取付フランジにおけるアウター側の根元部に雌ねじ部が干渉しないよう滑らかな円弧状の環状溝が所定の深さで形成されて円周溝と連通しているので、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。また、アウター側の転動体列のピッチ円直径の拡径に伴い、外方部材のアウター側の外径が増大しても、環状溝によって根元部の隅Ｒと車体取付フランジの雌ねじ部とのが干渉するのを防止して雌ねじ部のタップ加工が可能となり、所望の肉厚を確保して外方部材の剛性を高めることができる。
また、請求項２に記載の発明のように、前記アウター側の転動体列の転動体径がインナー側の転動体列の転動体径よりも小径に設定されると共に、アウター側の転動体列の転動体数がインナー側の転動体列の転動体数よりも多く設定されていれば、外方部材のアウター側の外径寸法を抑えつつ高剛性化を図ることができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記内方部材が、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面が直接形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、アウター側の端部の肉厚が略均一に設定されたハブ輪、および前記小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなり、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締によって前記内輪が軸方向に固定されていれば、ハブ輪の剛性を確保して軽量・コンパクト化を図ることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一端部に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記車体取付フランジが、前記外方部材の外周の複数箇所に突出して形成され、これら各車体取付フランジ間の外周に滑らかな円弧状の円周溝が形成されると共に、前記外方部材の車体取付フランジの根元部に雌ねじ部が形成され、当該車体取付フランジにおけるアウター側の根元部に前記雌ねじ部が干渉しないよう滑らかな円弧状の環状溝が所定の深さで形成されて前記円周溝と連通しているので、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。また、アウター側の転動体列のピッチ円直径の拡径に伴い、外方部材のアウター側の外径が増大しても、環状溝によって根元部の隅Ｒと車体取付フランジの雌ねじ部とのが干渉するのを防止して雌ねじ部のタップ加工が可能となり、所望の肉厚を確保して外方部材の剛性を高めることができる。
外周の複数箇所に突出した車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール列とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のうちアウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記アウター側のボール列のボール径がインナー側のボール列のボール径よりも小径に設定され、かつアウター側のボール列のボール数がインナー側のボール列のボール数よりも多く設定されると共に、前記車体取付フランジ間の外周に円周溝と、この円周溝に連通し、車体取付フランジの根元部に雌ねじ部が形成され、当該車体取付フランジにおけるアウター側の根元部に前記雌ねじ部が干渉しないよう滑らかな円弧状の環状溝が所定の深さで形成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の側面図、図３は、図１の要部拡大図である。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の側面図、図３は、図１の要部拡大図である。
この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と呼称され、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）３ａ、３ｂ列とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５とからなる。
ハブ輪４は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる軸状部４ｄを介して小径段部４ｂが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト６ａ間には、後述する円孔６ｂが形成されている。この円孔６ｂは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔６ｂから挿入することができ作業を簡便化することができる。
また、ハブ輪４のアウター側端部には軸方向に延びるすり鉢状の凹所１１が形成されている。この凹所１１は鍛造加工によってアウター側の内側転走面４ａの溝底を越えて軸状部４ｄまで形成され、ハブ輪４のアウター側の肉厚が略均一に設定されている。
内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに圧入されて背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成すると共に、小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｃによって内輪５が軸方向に固定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ることができる。なお、内輪５および転動体３ａ、３ｂはＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｃから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部４ｃは鍛造加工後の表面硬さの生のままとされている。これにより、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪５の嵌合部となる小径段部４ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、微小なクラック等の発生がなく加締部４ｃの塑性加工をスムーズに行うことができる。
外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｃを一体に有し、内周にハブ輪４の内側転走面４ａに対向するアウター側の外側転走面２ａと、内輪５の内側転走面５ａに対向するインナー側の外側転走面２ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列の転動体３ａ、３ｂ列が収容され、保持器７、８によって転動自在に保持されている。そして、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール９、１０が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、ここでは、転動体３ａ、３ｂにボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。また、従動輪側の第３世代構造に限らず、第２世代、あるいは第４世代構造であっても良い。
本実施形態では、アウター側の転動体３ａ列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体３ｂ列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されると共に、アウター側の転動体３ａ列の転動体径ｄｏがインナー側の転動体３ｂ列の転動体径ｄｉよりも小径（ｄｏ＜ｄｉ）に設定されている。このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉと転動体径ｄｏ、ｄｉの違いにより、アウター側の転動体３ａ列の転動体数Ｚｏがインナー側の転動体３ｂ列の転動体数Ｚｉよりも多く設定されている（Ｚｏ＞Ｚｉ）。これにより、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。なお、ここでは、アウター側の転動体３ａとインナー側の転動体３ｂがサイズの異なるものを例示したが、これに限らず、両列同じサイズであっても良い。
ここで、本実施形態では、車体取付フランジ２ｃが外方部材２の外周の複数箇所に突出して形成され、これらの各車体取付フランジ２ｃ間の外周に円周溝１２が形成されると共に、車体取付フランジ２ｃのアウター側の根元部１３に環状溝１４が形成されている。なお、これらの円周溝１２と環状溝１４は連通して形成され、外方部材２の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。
環状溝１４は、図３に拡大して示すように、車体取付フランジ２ｃの根元部１３に所定の深さで滑らかな円弧状に形成され、根元部１３の隅Ｒと、車体取付フランジ２ｃの雌ねじ部２ｄとが干渉するのを防止している。すなわち、アウター側の転動体３ａ列のピッチ円直径ＰＣＤｏの拡径に伴い、外方部材２のアウター側の外径が増大しても、環状溝１４によって車体取付フランジ２ｃの雌ねじ部２ｄのタップ加工が可能となり、所望の肉厚を確保して外方部材２の剛性を高めることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第２乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
１・・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・外方部材
２ａ、２ｂ・・・・・・・外側転走面
２ｃ・・・・・・・・・・車体取付フランジ
２ｄ・・・・・・・・・・雌ねじ部
３・・・・・・・・・・・転動体
４・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ・・・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・小径段部
４ｃ・・・・・・・・・・加締部
４ｄ・・・・・・・・・・軸状部
５・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・円孔
６ｃ・・・・・・・・・・基部
７、８・・・・・・・・・保持器
９、１０・・・・・・・・シール
１１・・・・・・・・・・凹所
１２・・・・・・・・・・円周溝
１３・・・・・・・・・・根元部
１４・・・・・・・・・・環状溝
５０・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・アウター側の外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・インナー側の外側転走面
５１ｃ・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５４ａ・・・・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・・・・加締部
５３・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・内方部材
５６、５７・・・・・・・ボール
５８、５９・・・・・・・保持器
６０、６１・・・・・・・シール
６２・・・・・・・・・・根元部
ｄｉ・・・・・・・・・・インナー側の転動体列の転動体径
ｄｏ・・・・・・・・・・アウター側の転動体列の転動体径
Ｄ１・・・・・・・・・・アウター側のボール列のピッチ円直径
Ｄ２・・・・・・・・・・インナー側のボール列のピッチ円直径
ＰＣＤｉ・・・・・・・・インナー側の転動体列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・アウター側の転動体列のピッチ円直径
Ｚｉ・・・・・・・・・・インナー側の転動体列の転動体数
Ｚｏ・・・・・・・・・・アウター側の転動体列の転動体数
２・・・・・・・・・・・外方部材
２ａ、２ｂ・・・・・・・外側転走面
２ｃ・・・・・・・・・・車体取付フランジ
２ｄ・・・・・・・・・・雌ねじ部
３・・・・・・・・・・・転動体
４・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ・・・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・小径段部
４ｃ・・・・・・・・・・加締部
４ｄ・・・・・・・・・・軸状部
５・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・円孔
６ｃ・・・・・・・・・・基部
７、８・・・・・・・・・保持器
９、１０・・・・・・・・シール
１１・・・・・・・・・・凹所
１２・・・・・・・・・・円周溝
１３・・・・・・・・・・根元部
１４・・・・・・・・・・環状溝
５０・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・アウター側の外側転走面
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５２・・・・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５４ａ・・・・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・・・・加締部
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５４・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・内方部材
５６、５７・・・・・・・ボール
５８、５９・・・・・・・保持器
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ｄｉ・・・・・・・・・・インナー側の転動体列の転動体径
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Ｄ１・・・・・・・・・・アウター側のボール列のピッチ円直径
Ｄ２・・・・・・・・・・インナー側のボール列のピッチ円直径
ＰＣＤｉ・・・・・・・・インナー側の転動体列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・アウター側の転動体列のピッチ円直径
Ｚｉ・・・・・・・・・・インナー側の転動体列の転動体数
Ｚｏ・・・・・・・・・・アウター側の転動体列の転動体数
Claims (3)
- 外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一端部に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、
前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記車体取付フランジが、前記外方部材の外周の複数箇所に突出して形成され、これら各車体取付フランジ間の外周に滑らかな円弧状の円周溝が形成されると共に、前記外方部材の車体取付フランジの根元部に雌ねじ部が形成され、当該車体取付フランジにおけるアウター側の根元部に前記雌ねじ部が干渉しないよう滑らかな円弧状の環状溝が所定の深さで形成されて前記円周溝と連通していることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記アウター側の転動体列の転動体径がインナー側の転動体列の転動体径よりも小径に設定されると共に、アウター側の転動体列の転動体数がインナー側の転動体列の転動体数よりも多く設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内方部材が、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面が直接形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、アウター側の端部の肉厚が略均一に設定されたハブ輪、および前記小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなり、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締によって前記内輪が軸方向に固定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
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