JP5579790B2 - 連続的に調整可能な半能動弁を有する衝撃緩衝器 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば自動車に使用される懸架システムのような、懸架システムにおける使用に供される液圧式減衰器又は衝撃緩衝器に関する。より詳細には、本発明は、外付け電磁制御弁を有する液圧式減衰器又は衝撃緩衝器に関し、前記電磁制御弁は、電磁制御弁に与えられた電流の関数としての異なる圧力流量特性を発生させる。
この項での記載は、単に本発明に関する背景情報を提供するに過ぎず、従来技術を構成しなくても良い。
従来の液圧式減衰器又は衝撃緩衝器は、車両のバネ上質量部又はバネ下質量部に連結するための、一端において適合されるシリンダーを備える。ピストンは、ピストンを有するシリンダー内部に、シリンダー内部を2つの液室に分割する状態で摺動可能に配置される。ピストンロッドはピストンに連結されると共に、シリンダーの一端から外方に延在し、車両のバネ上質量部又はバネ下質量部の他方に連結するように適合される。第一の弁システムは、シリンダーに対する衝撃緩衝器のピストンの伸び行程の間に作用する安全液圧逃し弁としてピストン内部に選択的に組み込まれ、第二の弁システムは、シリンダーに対する衝撃緩衝器のピストンの縮み行程の間にピストン上で流体補充を可能にするためにピストン内部に組み込まれている。
様々な種の調整機構が開発されてきており、これらはバネ上質量部又はバネ下質量部の変位速度及び/又は変位量に対して減衰力を発生させる。多くの場合、減衰特性は外付けされた制御弁によって制御される。外付け制御弁は、修理又は交換のために容易に取り外すことができる点で有利である。
本発明による衝撃緩衝器は、作業室を形成する圧力管を含む。ピストンは、作業室内の圧力管上に摺動可能に配置され、作業室を上側作業室と下側作業室とに分割する。予備管は、貯蔵室を形成するために圧力管を取り囲む。中間管は、中間室を形成する為に、予備管と圧力管との間に配置される。外側の制御弁は、予備管及び中間管に固定される。制御弁への注入口は中間室と連通しており、制御弁の排出口は貯蔵室と連通する。制御弁は、減衰器又は衝撃緩衝器のために異なる圧力流量特性を発生させ、これらの特性が、減衰器又は衝撃緩衝器のための減衰特性を制御する。異なる圧力流量特性は、制御弁に与えられた電流の関数である。
さらなる適用範囲は、ここに記載された説明から明白になる。その記載及び特定の例示は、説明する目的のみを意図されており、本発明の範囲を限定することを意図されていない。
ここに記載された図面は、説明目的だけのものであり、いずれにしても本発明の範囲を限定することを意図されていない。
本発明に係る衝撃緩衝器を組み込む自動車の図である。 図1に示された衝撃緩衝器の一つの側断面図である。 図2に示された外付け制御弁の、拡大側断面図である。 本発明の別の実施形態に係る外付け制御弁の、拡大側断面図である。 図4に示された下部弁座の、平面図である。
下記の説明は、本来単に代表的なものに過ぎず、本発明、用途、又は使用を限定することを意図するものではない。ここで図面を参照すると、同じ参照番号はそれぞれの図面を通して同じ部品を示しており、図1には、本発明に係る衝撃緩衝器を有する懸架システムを組み込んだ車両が示されており、該車両は参照番号10で示されている。
車両10は、後部懸架装置12、前部懸架装置14、及び車体16を含む。後部懸架装置12は、一対の後輪18を動作可能に支持するように設けられた、横断して延在する後部車軸組立品(図示せず)を有している。後部車軸は、一対の衝撃緩衝器20及び一対のバネ22によって車体16に取り付けられる。同様に前部懸架装置14は、横断して延在する前部車軸組立品(図示せず)を有しており、一対の前輪24を動作可能に支持する。前部車軸組立品は、一対の衝撃緩衝器26及び一対のバネ28によって車体16に取り付けられる。衝撃緩衝器20、26は、車両10のバネ上部(すなわち車体16)に対する、バネ下部(すなわち前部及び後部懸架装置12、14)の相対的な動きを減衰させる働きをする。車両10は前部及び後部車軸組立品を有する乗用車としてとして示されているが、衝撃緩衝器20及び26は、他種車両に使用されても良く、又は他種用途に使用されても良く、それらは、非独立型前部及び/又は後部懸架装置を組み込んでいる車両、独立型前部及び/又は後部懸架装置を組み込んでいる車両、又は従来技術で既知とされる、その他の懸架システムを含むがこれらに限定されるわけではない。さらに、ここで使用される”衝撃緩衝器”という用語は一般に減衰器を意味しており、従って、従来技術で既知であるマクファーソンストラット及びその他の減衰器構造を含む。
ここで図2を参照すると、衝撃緩衝器20がより詳細に示される。図2は衝撃緩衝器20のみを図示するが、衝撃緩衝器26も又、衝撃緩衝器20用の以下に記載される弁構造を含む。衝撃緩衝器26は、車両10のバネ上質量部及びバネ下質量部に連結されるように適合されている点でのみ、衝撃緩衝器20と異なる。衝撃緩衝器20は、圧力管30、ピストン組立品32、ピストンロッド34、予備管36、ベースバルブ組立品38、中間管40、及び外付け制御弁42を備える。
圧力管30は、作業室44を形成する。ピストン組立品32は、圧力管30内に摺動可能に配置され、作業室44を上側作業室46と下側作業室48とに分割する。密閉部材(seal)がピストン組立品32と圧力管30との間に配置され、これは、過度な摩擦力を発生させないと共に、下側作業室48から上側作業室46を密閉することなく、圧力管30に対するピストン組立品32の摺動を可能にする。ピストンロッド34は、ピストン組立品32に取り付けられると共に、上側作業室46及び圧力管30の上端部を閉じる上側ロッドガイド組立品50を通って延在する。密閉システムは、上側ロッドガイド組立品50とピストンロッド34との間の接合面、及び予備管36とピストンロッド34との間の接合面を密閉する。ピストン組立品32と反対の位置にあるピストンロッド34の端部は、車両10のバネ上質量部に固定されるように適合される。ピストンロッド34が上側作業室46のみを通って延在し、下側作業室48を通っていないので、圧力管30に対するピストン組立品32の伸び側及び縮み側の動作によって、上側作業室46に移動した流体の量と、下側作業室48に移動した流体の量とに違いが生じる。移動した流体の量における違いは”ロッド体積”として既知とされ、伸び側動作の間、流体はベースバルブ組立品38を通って流れる。圧力管30に対するピストン組立品の縮み動作の間、ピストン組立品32内の弁作動によって、下側作業室48から上側作業室46への流体の流れが可能になり、流体流れの”ロッド体積”流体は以下に記載されるように、制御弁42を通って流れる。
予備管36は圧力管30を取り囲み、管30及び36の間に配置される流体貯蔵室52を形成する。予備管36の基部端部は基部杯状体54によって閉ざされ、この基部杯状体は車両10のバネ下質量部に連結されるように適合される。予備管36の上端部は、上側ロッドガイド組立品に取り付けられる。ベースバルブ組立品38は流体下側作業室48と貯蔵室52との間に配置され、貯蔵室52から下側作業室48への流体の流れを制御する。衝撃緩衝器20が長手に伸びるとき、”ロッド体積”概念によって、追加的な流体の体積が下側作業室46に必要とされる。従って流体は、貯蔵室52から下側作業室48へ、以下に説明されるようなベースバルブ組立品38を通って流れる。衝撃緩衝器20が長手に縮むとき、”ロッド体積”概念によって、過剰な流体が下側作業室48から除かれなければならない。従って流体は、下側作業室48から貯蔵室52に、以下に説明されるような制御弁42を通って流れる。
ピストン組立品32は、ピストン本体60、縮み弁組立品62、及び伸び弁組立品64を備える。ナット66は、縮み弁組立品62と、ピストン本体60と、伸び弁組立品64とを、ピストンロッド34に固定するようにピストンロッド34に取り付けられる。ピストン本体60は、複数の縮み経路68及び複数の伸び経路70を形成する。
縮み行程の間、下側作業室48内の流体は加圧されて液圧を生じ、縮み弁組立品62に対して作用する。縮み弁組立品62は、下側作業室48と上側作業室46との間の逆止弁として作動する。縮み行程の間の衝撃緩衝器20の為の減衰特性は、制御弁42によって制御される。制御弁42は、以下に記載される縮み行程の間の”ロッド体積”概念によって、下側作業室48から貯蔵室52への流体の流れを制御流体“する。伸び行程の間、縮み経路68は縮み弁組立品62によって閉ざされている。
伸び行程の間、上側作業室46内の流体は加圧されて液圧を生じ、伸び弁組立品64に対して作用する。伸び弁組立品64は、安全液圧逃し弁として設計されており、上側作業室46内の液圧が既定の閾値を超える場合に開く。伸び行程の間の衝撃緩衝器20の為の減衰特性は、以下に記載される制御弁42によって制御される。制御弁42は、上側作業室46から貯蔵室52への流体の流れを制御する。伸び行程の間の下側作業室48内へ流体を戻す流れは、ベースバルブ組立品38を通って流れる。
ベースバルブ組立品38は、弁本体70及び伸び弁組立品72を備える。弁本体70は、複数の伸び経路72を形成する。伸び行程の間、下側作業室48内の流体は貯蔵室52内の液圧を生じさせる圧力を削減されて伸び弁組立品72を開け、貯蔵室52から下側作業室48への流体の流れを可能にする。伸び弁組立品72は、貯蔵室52と下側作業室48との間の逆止弁として作用する。伸び行程の間の衝撃緩衝器20の為の減衰特性は、以下に記載されるように制御弁42によって制御される。
中間管40は、上端部において上側ロッドガイド組立品50と係合すると共に、下端部上でベースバルブ組立品38と係合する。中間室80は、中間管40と圧力管30との間に形成される。経路82は、上側作業室46と中間管80とを流動的に連結する為に上端蓋50内に形成される。
反発又は伸び行程の間、縮み弁組立品62は複数の縮み経路68を閉じ、上側作業室46内の液圧が増加する。流体は経路82を通って、上側作業室46から、中間管80及び制御弁42内へ押し込まれる。伸び弁組立品64は安全弁として設計されており、上側作業室46内の液圧が既定の最大圧力を超える場合にのみ開く。ベースバルブ組立品38の伸び弁組立品72は、貯蔵室52から下側作業室48への流体流れを可能にするように開く。
縮み行程の間、縮み弁62は、下側作業室48から上側作業室46への流体流れを可能にするように開く。”ロッド体積”概念によって、上側作業室内の流体は経路82を通って、上側作業室46から中間室80及び制御弁42内へ押し出される。ベースバルブ組立品38の伸び弁組立品72は、流体流れが縮み工程の間にベースバルブ組立品38を通らないように、伸び経路74を閉じる。
図3を参照すると、制御弁42が示されている。制御弁42は、下部スタック弁座90、上部スタック支持輪92、案内弁板94、二重円盤スタック96、皿バネ98、外管100、案内バネセット102、案内バネ座(第二弁)104、弁本体106、案内押上げポンプ108、アンカー(anker)110、非磁性輪112、案内押上げポンプ軸受け114、弁上板116、アンカーハウジング(anker housing)118、及び取り付けハウジング120を備える。
制御弁42は、下部スタック弁座90内の注入口122が中間室80と連通し、下部スタック弁座90内の排出口124が貯蔵室52と連通し、弁本体106内の排出口126が貯蔵室52と連通するように、衝撃緩衝器20に取り付けられている。
二重円盤スタック96は、下部弁スタック130、上部弁スタック132、及び弁ピン134を備える。弁ピン134は、下部弁スタック130と上部弁スタック132とを組み合わせる。二重円盤スタック96は、下部弁スタック130が下部スタック弁座90上に配置される密閉領域136と係合し、上部弁スタック132が上部スタック支持輪92上に配置される密閉領域138と係合し、皿バネ98が二重円盤スタック96の動きを案内する案内弁板94と係合するように、制御弁42内に位置付けられる。外管100は、弁本体106に対して、上部スタック支持輪92及び下部スタック弁座90を位置決めし、案内弁板94は弁本体106内部に固定される。皿バネ98は、案内弁板94と二重円盤スタック96との間に配置されて、上部弁スタック132を密閉領域138と係合させ、下部弁スタック130を密閉領域136と係合させる。
案内弁板94は調整孔140を形成し、案内押上げポンプ108によって形成された針弁(第一弁)142が、その調整孔内に配置される。案内押上げポンプ108の位置、よって調整孔140に対する針弁142の位置は、コイル144及び案内バネセット102に供給される電流の量によって制御される。案内バネセット102は、機能性バネ146と安全バネ148とを備える。案内バネセット102は、案内弁板94と、案内押上げポンプ108に取り付けられる案内バネ座104との間に配置される。案内バネセット102は、案内押上げポンプ108を案内弁板94から強制的に引き離す。機能性バネ146は、コイル144によって生成された磁力が存在する標準状態で作動し、安全バネ148は、磁力が低下している間に作動して案内押上げポンプ108をその端部停止点まで完全に強制的に進める。案内押上げポンプ108がその端部停止点にある場合、排出口126に通じる、案内バネ座104と弁本体106との間に生じている制限によって、案内流れが制限される。
弁上板116は、弁本体106及び取り付けハウジング120と係合する。密閉部材150は、制御弁42の内側を密閉する。非磁性輪112は、アンカーハウジング118を弁上板116に取り付ける。アンカーハウジング118は、アンカー110を取り囲む。アンカー110は、案内押上げポンプ108の上へ圧入される。案内押上げポンプ108及びアンカー110の組立品は、案内押上げポンプ軸受け114及び案内弁板94によって案内されて、軸方向に動く。
縮み行程又は伸び行程のいずれかにおいて、流体が中間室80から注入口122に提供されると、流体は、弁ピン134、調整孔140、及び排出口126を通じる第二経路を介して貯蔵室52へ流れる。案内押上げポンプ108の針弁142は、調整孔140内部に配置され、流体流れへの抵抗として作用する。従って液圧は二重円盤スタック96上で増加し、この二重円盤スタックは、上部弁スタック132を密閉領域138と係合させるとともに、下部弁スタック130を密閉領域136と係合させている。案内押上げポンプ108が収縮されると、弱電流及び調整孔140を通る流体の大量の流れが可能となり、その結果として二重円盤スタック96上で圧力が下がる。下部弁スタック130が比較的低い圧力で密閉領域136から容易に分離し、その第一又は主要経路を通って流体流れを提供するので、二重円盤スタック96全体が上方へ持ち上がり、その結果比較的低く又は柔らかい減衰が生じる。案内押上げポンプ108が伸ばされると、強電流及び調整孔140を通る流体の少量の流れが可能となり、その結果として、二重円盤スタック96上で圧力が上がる。注入口122において高圧(吹飛ばし圧)が発生するまで、下部弁スタック130が密閉領域136上に固定されたままでいるので、比較的高く又は硬い減衰が生じる。流体流れの量は、案内押上げポンプ108をその両端部の位置の間に位置付けることによって、最大及び最少位置の間のいずれかの位置に調整することができる。
図4及び図5を参照すると、本発明の他の実施形態による制御弁242が示されている。制御弁242は、下部スタック弁座290、上部スタック支持輪292、案内板294、二重円盤スタック296、外管300、弁本体306、案内押上げポンプ308、アンカー(anker)310、非磁性輪312、一対の案内押上げポンプ軸受け314、アンカーハウジング318、及び取り付けハウジング320を備える。
制御弁242は、下部スタック弁座290内の注入口322が中間室80と連通し、外管300内の排出口324が貯蔵室52と連通し、外管300内の排出口326が貯蔵室52と連通するように、衝撃緩衝器20に取り付けられている。
二重円盤スタック296は、下部弁スタック330、上部弁スタック332、及び弁ピン334を備える。弁ピン334は、下部弁スタック330と上部弁スタック332とを組み合わせる。二重円盤スタック296は、下部弁スタック330が下部スタック弁座290上に配置される密閉領域336と係合し、上部弁スタック332が上部スタック支持輪292と係合するように、制御弁242内に配置される。外管300は、弁本体306に対して、上部スタック支持輪292及び下部スタック弁座290を位置決めする。案内板294は、上部スタック支持輪292と弁本体306との間に配置される。案内板294は、注入孔340及び1つ又はそれ以上の排出孔342を形成する。案内押上げポンプ308は、案内板294に係合して注入孔340を閉じる。案内押上げポンプ308から案内板294に掛けられる負荷は、コイル344に提供される電流の量によって決定される。
コイル344は弁本体306内部に配置され、非磁性輪312はアンカーハウジング318を弁本体306に取り付ける。取り付けハウジング320は、制御弁242を衝撃緩衝器20に取り付ける。案内押上げポンプ308は、アンカーハウジング318内において軸方向に移動し、この軸方向の動きは案内押上げポンプ軸受け314によって案内され、案内押上げポンプ軸受け314はアンカーハウジング318及び弁本体306に取り付けられている。
縮み行程又は伸び行程のどちらかにおいて、流体が中間室80から注入口322に提供されると、流体は、弁ピン334を通じ、上部スタック支持輪292に形成された開口352を通って、案内板294の注入口340と連通する空洞354内に流れる。円盤356は、注入口322と開口352との間で流体流れの方向を変え、乱流を得るとともに、流れ方向の制限が層流オイル噴流による直接的な流れの力を制限する。
図4及び図5に示されるように、密閉領域336は平坦ではなく、規定された漏洩流路が作り出されるように曲線形状である。漏洩流路は、ゼロ圧から累積された圧力まで存在する。さらに、密閉領域336は円形ではなく、下部弁スタック332の為の噴出領域が非対称であって、下部弁スタック332用のより滑らかな開口部を提供するような形状を有している。
空洞354内において液圧が増加するにつれて、最終的に案内押上げポンプ308が案内板294から押し離され、これによって流体は、注入孔340、排出孔342、及び排出口326を通り、貯蔵室52内に流れることが可能になる。コイル344に弱電流が流れると、案内押上げポンプ308は案内板294に軽負荷を与え、結果として案内押上げポンプ308は、比較的低い圧力で案内板294から分離される。これが、二重円盤スタック296上に低圧力を生み出す。このことは、下部弁スタック330が比較的低い圧力で密閉領域336から分離するので、比較的低く、又は柔らかい減衰を与える。コイル344に強電流が流れると、案内押上げポンプ308は案内板294に高負荷を与え、結果として案内押上げポンプ308は、比較的高い圧力で案内板294から分離される。これが、二重円盤スタック296上に高圧力を生み出す。このことは、下部弁スタック330が比較的高い圧力で密閉領域336から分離するので、比較的高く、又は硬い減衰を与える。流体流れの量は、案内押上げポンプ308をその両端部間の位置に位置付けることによる最大及び最少の間の任意の位置で調整することができる。
10 車両、100,300 外管、102 案内バネセット、104 案内バネ座(第二弁)、106,306 弁本体、108,308 案内押上げポンプ、110,310 アンカー(anker)、112,312 非磁性輪、114,314 案内押上げポンプ軸受け、116 弁上板、118,318 アンカーハウジング(anker housing)、12 後部懸架装置、120,320 及び取り付けハウジング、122,322 注入口、124,126,324,326 排出口、130,330 下部弁スタック、132,332 上部弁スタック、134,334 弁ピン、136,138,336 密閉領域、14 前部懸架装置、140 調整孔、142 針弁(第一弁)、144 コイル、146 機能性バネ、148 安全バネ、150 密閉部材、16 車体、18 後輪、20,28 衝撃緩衝器、22,28 バネ、24 前輪、242 制御弁、290,90 下部スタック弁座、292,92 上部スタック支持輪、294 案内板、296,96 二重円盤スタック、30 圧力管、32 ピストン組立品、34 ピストンロッド、340 注入孔、342 排出孔、344 コイル、352 開口、354 空洞、356 円盤、36 予備管、38 ベースバルブ組立品、40 中間管、42 外付け制御弁、44 作業室、46 上側作業室、48 下側作業室、50 上側ロッドガイド組立品、52 貯蔵室、54 基部杯状体、60 ピストン本体、62 縮み弁組立品、64 伸び弁組立品、66 ナット、68 縮み経路、70,74 伸び経路、72 伸び弁組立品、80 中間室、82 経路、94 案内弁板、98 皿バ

Claims (21)

  1. 作業室を形成する圧力管と、
    前記圧力管内に摺動可能に配置されたピストン組立品であって、前記作業室を上側作業室及び下側作業室に分割する、前記ピストン組立品と、
    前記圧力管の周りに配置された予備管と、
    前記圧力管及び前記予備管の間に配置された中間管であって、中間室が前記中間管と前記圧力管との間に形成され、貯蔵室が前記中間管と前記予備管との間に形成される、前記中間管と、
    前記予備管に取り付けられる弁組立品であって、前記中間室と連通する注入口、並びに前記貯蔵室と連通する第一及び第二排出口を有し、前記第二排出口が前記第一排出口とは異なる、前記弁組立品と、
    を備える衝撃緩衝器において、
    前記弁組立品が、
    前記注入口及び前記第一排出口の間に延在する第一経路を閉じる下部円盤と、
    前記注入口及び前記第二排出口の間に延在する第二経路であって、前記下部円盤を通って、前記下部円盤の上に形成される空洞に延在する前記第二経路と、
    前記空洞と前記前記第二排出口との間で前記第二経路内に配置された第一弁と、
    前記第一弁と前記第二排出口との間で前記第二経路内に配置された第二弁と、
    を備えることを特徴とする衝撃緩衝器。
  2. 前記下部円盤を閉鎖位置に動かす、負荷可変手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の衝撃緩衝器。
  3. 前記可変手段が、押上げポンプを有するコイルを備えることを特徴とする、請求項2に記載の衝撃緩衝器。
  4. 前記第一弁の開口度の可変手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の衝撃緩衝器。
  5. 前記可変手段が、調整孔及び針弁を備えることを特徴とする、請求項4に記載の衝撃緩衝器。
  6. 前記可変手段がコイル及び押上げポンプをさらに備え、前記針弁が前記押上げポンプに取り付けられていることを特徴とする、請求項5に記載の衝撃緩衝器。
  7. 前記可変手段が押上げポンプを有するコイルを備え、前記押上げポンプが前記第二経路の一部を形成する孔を規定することを特徴とする、請求項4に記載の衝撃緩衝器。
  8. 前記空洞を形成する上部円盤をさらに備え、前記上部円盤が前記下部円盤に取り付けられていることを特徴とする、請求項1に記載の衝撃緩衝器。
  9. 前記下部円盤を閉鎖位置に動かす、負荷可変手段をさらに備えることを特徴とする、請求項8に記載の衝撃緩衝器。
  10. 前記可変手段が、押上げポンプを有するコイルを備えることを特徴とする、請求項9に記載の衝撃緩衝器。
  11. 前記第一弁の開口度の可変手段をさらに備えることを特徴とする、請求項8に記載の衝撃緩衝器。
  12. 前記可変手段が、調整孔及び針弁を備えることを特徴とする、請求項11に記載の衝撃緩衝器。
  13. 前記可変手段がコイル及び押上げポンプをさらに備え、前記針弁が前記押上げポンプに取り付けられていることを特徴とする、請求項12に記載の衝撃緩衝器。
  14. 前記可変手段が押上げポンプを有するコイルを備え、前記押上げポンプが前記第二経路の一部を形成する孔を規定することを特徴とする、請求項11に記載の衝撃緩衝器。
  15. 前記上部円盤を前記下部円盤に固定する弁ピンをさらに備え、前記弁ピンが、前記注入口と前記空洞との間で前記上部及び下部円盤を通って延在する孔を形成することを特徴とする請求項8に記載の衝撃緩衝器。
  16. 前記下部円盤を閉鎖位置に動かす、負荷可変手段をさらに備えることを特徴とする、請求項15に記載の衝撃緩衝器。
  17. 前記可変手段が、押上げポンプを有するコイルを備えることを特徴とする、請求項16に記載の衝撃緩衝器。
  18. 前記第一弁の開口度の可変手段をさらに備えることを特徴とする、請求項15に記載の衝撃緩衝器。
  19. 前記可変手段が、調整孔及び針弁を備えることを特徴とする、請求項18に記載の衝撃緩衝器。
  20. 前記可変手段がコイル及び押上げポンプをさらに備え、前記針弁が前記押上げポンプに取り付けられることを特徴とする、請求項19に記載の衝撃緩衝器。
  21. 前記可変手段が押上げポンプを有するコイルを備え、前記押上げポンプが前記第二経路の一部を形成する孔を規定することを特徴とする、請求項15に記載の衝撃緩衝器。
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