JP5774233B2 - 自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法であって、該枠体がフラップを備えて構成されていて、射出成形法によって金型内において製造される、枠体を製造する方法に関する。
エンジン冷却ブロワが、走行風によって開放し、車両停止時には重力によって閉鎖することができるフラップ、特にラムエアフラップを備えていることは、公知である。従来は、このようなラムエアフラップを手によってエンジン冷却ブロワの枠体に取り付けることが普通である。例えば、ラムエアフラップは枠体の軸受ピンにクリップ結合することができる。択一的に、エラストマ製のラムエアフラップを、一種のスナップ結合部もしくは差し嵌めレールを介して枠体に取り付けることも可能である。しかしながらこれらすべての構造構想は、枠体への組付け時に複雑な運動案内を必要とする。そして今なお、低コストの自動化には成功していない。通常、ラムエアフラップの組付けは、枠体射出成形プロセスのサイクル時間内において作業員によって行われ、作業員はまた、枠体を目視で検査するため及び枠体を包装するためにも必要である。従って複数のラムエアフラップを組み付けることが必要な場合には、多くの人が組付けのために必要になる。技術の発展によって、枠体射出成形プロセス時におけるサイクル時間を減じることに成功している。しかしながら減じられたサイクル時間の結果、一人の人間によって僅かな数のラムエアフラップでも射出成形プロセス内に組み付けることは、もはや不可能である。さらなる人が必要であり、射出サイクル時間減少によるコスト低減の可能性を、完全には利用することができない。
発明の開示
公知の方法とは異なり、請求項1、4もしくは9の特徴部に記載された、自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する本発明による方法には、ラムエアフラップの自動化された組付けが、アセンブリ射出成形法を用いて可能になる、という利点がある。枠体のための射出サイクル内において、すべての又はある程度の数のラムエアフラップを、自動化して取り付けることができる。これによって枠体の射出成形時における将来のサイクル時間短縮に基づく、コスト低減の可能性を、将来完全に利用することができる。別の大きな利点としては、自動化された組付けもしくは組立てによって、手による組立て時には不適切な作業に基づいて発生するおそれのある故障原因を減じることができる、ということが挙げられる。
本発明のその他の利点及び好適な構成は、従属請求項及び明細書の説明に記載されている。
フラップの各側面に、円錐形に形成された中空室を設けると、枠体へのフラップの取付けを良好に行うことができる。
特に射出成形時における材料収縮によるひっかかりを回避できるようにするために、本発明の好適な態様では、フラップを、波形に形成された端面を備えて形成し、これらの端面は金型内における位置決め過程時に平らに引っ張られることができる。
確実かつ簡単な方法が得られる別の態様では、フラップを、完全に1つの可撓性の領域から構成するか、又は、少なくとも2つの領域、つまり可撓性に形成された領域と剛性に形成された領域とから構成するようにした。この場合、可撓性の領域を、特に熱可塑性エラストマ、シリコーン又は織布又は織布ベルトから製造することが好ましい。さらに、剛性の領域を、ガラス繊維及び/又は鉱物によって補強されたプラスチックから製造することが好適である。
フラップと枠体との間における結合を改善するために、別の好適な態様では、可撓性の領域を、固定エレメントを備えて形成するようにした。
簡単な製造のために好適な態様では、フラップのベースエレメントだけを可撓性に形成し、該ベースエレメントを取り囲むように、プラスチックを射出成形し、この場合ベースエレメントは、T字形をしていて、長手方向エレメントと横方向エレメントとから成っている。
フラップの可撓性のベースエレメントを、特に熱可塑性エラストマ、シリコーン又は織布又は織布ベルトから製造すると、確実かつ簡単な方法が得られる。
枠体を製造するため及びフラップのために、射出成形工程時に溶着を阻止する互いに異なったプラスチックを選択すると、確実かつ簡単な方法が得られる。
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
枠体のアセンブリ射出成形前における、本発明の第1実施形態によるラムエアフラップを示す図である。 アセンブリ射出成形後に枠体のカバーに取り付けられた、図1に示したラムエアフラップを示す図である。 挿入されたラムエアフラップと斜線で示した接触面とを備えた金型を示す図である。 ストッパを備えて形成されたラムエアフラップを示す図である。 ストッパを備えて形成された補助開口を示す図である。 ずれをもって形成されたラムエアフラップと該ラムエアフラップに対応する金型とを示す図である。 リブ及びドームを備えたラムエアフラップを示す図である。 枠体のアセンブリ射出成形前における、本発明の第2実施形態によるラムエアフラップを示す図である。 アセンブリ射出成形後に枠体のカバーに取り付けられた、図8に示したラムエアフラップを示す図である。 枠体のアセンブリ射出成形前における、図8に示した本発明の第2実施形態によるラムエアフラップの変化形を示す図である。 アセンブリ射出成形後に枠体のカバーに取り付けられた、図10に示したラムエアフラップを示す図である。 左側の図でラムエアフラップのための、単独で示された可撓性のベースエレメントを示し、かつ右側の図で枠体に射出成形された後のラムエアフラップを示す図である。 左側の図で図12に示したラムエアフラップを製造する金型を示し、かつ右側の図で対応する可撓性のベースエレメントを示す図である。 枠体開口もしくは補助開口における完成したラムエアフラップを示す図である。
発明の実施の形態
自動車のエンジンの冷却器に装着されていて、運転時にエンジンの十分な冷却を保証するために、冷却ブロワが設けられている。冷却ブロワもしくは冷却空気ブロワは、通常、冷却器の空気流入面を覆っていて、図2に部分的に示した枠体1を有し、この枠体1は、図示されていない固定エレメントを備えており、これによって枠体1ひいては冷却ブロワを、冷却器もしくは自動車のボディに固定することができる。枠体1は、通常カバー2を有しているので、空気は、カバー2に設けられた丸いブロワ開口(図示せず)を通ってしか、冷却ブロワのファン羽根に流れることができない。枠体1のカバー2には、単数又は複数のラムエアフラップ5が設けられていてよい。このラムエアフラップ5は、可動であり、走行風によって開放され、車両停止時には重力によって再び閉鎖される。これによって、エンジンの冷却を最適化すること及びエンジンの熱管理を実施することができる。ラムエアフラップ5は、枠体1のカバー2における補助開口6を、例えば自動車の高い走行速度時に開放し、このような走行速度時には、走行風が冷却のために働き、冷却ブロワは遮断されているので、枠体1のカバー2によって覆われた冷却器の領域をも走行風によって、冷却することができる。走行速度が低くかつエンジン出力が高い場合には、冷却器の最適な通気を、接続された冷却ブロワを用いて保証するために、カバー2における補助開口6の遮断もしくは程度の差こそあれある程度の閉鎖位置が、好適である。
しかしながらラムエアフラップ5の組付けは面倒であるので、本発明によれば、ラムエアフラップ5が枠体射出成形工程時に枠体1もしくはカバー2に自動化されて取り付けられる、アセンブリ射出成形法(Montagespritzgussverfahren)が提案される。枠体1及びカバー2並びにラムエアフラップ5は、プラスチックから成っていて、1つの射出成形法において成形される。
第1の実施形態によれば、ラムエアフラップ5は、図1に示すように、特殊な幾何学形状の構成を有する。ラムエアフラップ5は方形の形状を有し、この場合各側面、例えば短い側面7には、円錐形の凹部10がラムエアフラップ5に設けられており、この場合円錐の先端は、内側において、ラムエアフラップ5の上側の端面8もしくは上側面に対して平行な1つの共通のライン上に位置している。このラインは、凹部10が射出成形された後で、ラムエアフラップ5のための後の回転軸線15もしくは旋回軸線である。ラムエアフラップ5が挿入された金型16を示す図3に詳しく示すように、ラムエアフラップ5は、側面7の側部及び上側の端面8並びに下側の端面9もしくは下側面において、金型16における特殊な接触面(Touchierflaeche)もしくはシール面12によって縁取りされている(図3の斜線参照)。金型16は、2つの型半部から成っていて、そのキャビティがプラスチックによって満たされる、公知構造の射出成形用金型である。この金型16における接触面もしくはシール面は、ラムエアフラップ5の側部、上側及び下側における必要な間隙寸法を、後続の射出工程及び後の固化工程において保証する。
先行する射出成形工程において製造されたラムエアフラップ5は、枠体1のための金型16に挿入され、ラムエアフラップ5の空所つまり側部における2つの凹部10には、枠内1の射出成形によりプラスチックが進入し、その結果、後で可動のヒンジが生ぜしめられる。材料に関して言えば、ラムエアフラップ5と枠体1とのために適した材料組合せを使用することができ、この材料組合せは、例えばPP(ポリプロピレン)コンパウンドとPA(ポリアミド)コンパウンドとの組合せのような、互いに溶着することができない組合せである。枠体1のための1つの共通の製造ステップにおいて、枠体1へのラムエアフラップ5の枢着的な取付けが行われ、この場合ラムエアフラップ5は、枠体1を製造するための金型16内において最初に予め位置決めもしくは挿入され、次いで、枠体1の製造時に、ラムエアフラップ5の側部両側に設けられた中空室10が一緒に満たされる。プラスチックの固化及び金型16からの離型後に、枠体1におけるラムエアフラップ5のための相応な軸受箇所11が得られ、これらの軸受箇所11は、円筒形部分25と、ラムエアフラップ5における円錐形部分26とから成っている。円筒形部分25は、枠体1もしくは枠体内縁部3もしくは補助開口6の内縁部から延びていて、円錐形部分26で終わっている。この軸受箇所11を用いて、枠体1とラムエアフラップ5との間における可動のヒンジ結合部が形成される。
例えば一緒に射出成形した場合における材料収縮による、ラムエアフラップ5の引っ掛かりを回避するために、ラムエアフラップ5の少なくとも一方の端面8;9又は両方の端面8,9は波形に形成され、つまり図1に示すように、凹部22もしくは隆起部23を備えて形成されている。波形に形成されたラムエアフラップ5が金型16内に挿入され、金型16が閉鎖されると、ラムエアフラップ5は「平らに」押圧されて、長く延ばされ、その結果、波形は消滅して、端面8,9は再び平らになる。金型閉鎖時に生じる伸長は、弾性的である。長く延ばされた位置決め状態でラムエアフラップ5を取り囲むように射出成形が実施された後で、金型16は再び開放される。この際にラムエアフラップ5は部分的に再び弾性的に収縮し、ある程度の間隙寸法Sが、円錐形で部分的に円筒形の軸受箇所11を用いた支承部内に、枠体1を起点として残る。このことすべてが、射出成形工程後におけるラムエアフラップ5の僅かな力での変位可能性を保証する。
回転軸線15もしくは旋回軸線を中心にしたラムエアフラップ5の回転を制限できるようにするために、ラムエアフラップ5又は枠体1もしくは補助開口6には、ストッパ30;31が設けられていてよい。これらのストッパ30;31は、射出成形工程時に一緒に射出成形することができる。ラムエアフラップ5が金型16内において変位されたポジションにおいて射出成形を行い、ラムエアフラップ5が金型16からの離型後に初めて閉鎖できるようにすると、好適である。さらにストッパ30;31は、ラムエアフラップ5における漏れ流を減じることができる。図4に示すように、ラムエアフラップ5の下端面9は、例えば方形に形成されたストッパ30を、該下端面9の真ん中に有することができ、このストッパ30は、枠体1の内縁部3を越えて延びているので、ラムエアフラップ5の閉鎖位置においてストッパ30は、枠体1に接触する。しかしながらまた図5に示すように、内縁部3自体に、例えば方形のストッパ31を形成することも可能であり、この構成では内縁部3に対して、段付けされた形状が与えられている。この場合ラムエアフラップ5は、ストッパのない下端面9の領域において、枠体1のストッパ31に当接することができる。また、このようなストッパ30;31を後で、ラムエアフラップ5にもしくは枠体1の補助開口6の内縁部3に、別体の部材として取り付けることも可能である。
アセンブリ射出成形時には、別個に射出成形された個別部材が、溶着又は他の接合方法によってまとめられるのではなく、同じベース材料で、ただ1つの射出成形工程において形状結合式(formschluessig)にかつ解離不能に互いに結合される。図示の実施形態では、予め製造されたラムエアフラップ5が、枠体1の射出成形工程時に解離不能に、しかしながら回転可能に、枠体1にもしくは枠体1の一部であるカバー2に結合される。図6には、そのために最適に製造されたラムエアフラップ5が示されており、このラムエアフラップ5は、射出成形時に金型スライダ(Werkzeugschieber)を必要としない。このことは、安価な製造形式を可能にし、図6におけるラムエアフラップ5の上側の図が示すように、平面からの突出(Ebenensprung)によって達成することができる。両軸受箇所11は、ずらされて方向付けられて形成されており、その結果、ラムエアフラップ5の前面17もしくは背面18の波形形状が、ある程度のずれをもって与えられている。このことは、図6の下の図が示すように、互いに切り離された2つの金型40,41を用いて行うことができ、両金型40,41は、金型分割面42,43において互いに突き合わせられ、個別部品であるラムエアフラップ5の製造時における金型分離の原理を示す。
図7に示すように、金型16内における位置合わせを改善するために、ラムエアフラップ5は追加的に、組み込まれた位置決めドーム33及びリブ34を備えて形成されていてよい。リブ及びドームの他に、ラムエアフラップ5に複数の貫通孔が設けられていてもよく、これらの貫通孔は、ハンドリング器具を用いた受容及び金型16における位置決めを簡単に可能にする。
図8〜図11には、本発明による方法の第2実施形態が示されており、この場合、同一又は同じ機能を有する部材には、第1実施形態におけるのと同じ参照符号が使用されている。図1〜図7に示した2つの軸受箇所11の代わりに、第2実施形態では、可動のヒンジを得るために、ラムエアフラップ5の、部分的に可撓性に形成された少なくとも1つの領域が、射出成形時に部分的に取り囲まれるようになっている。例えば図8に示すように、1成分の可撓性のラムエアフラップ5を使用することができ、このラムエアフラップ5は、全体的に可撓性である。そのためには例えば、エラストマ、シリコーン又は熱可塑性エラストマTPEを使用することができる。ラムエアフラップ5は、金型内に挿入され、枠体1の射出成形時に該枠体1によって部分的に取り囲まれる。射出成形時における取り囲みは、ラムエアフラップ5の上側領域20において、例えばラムエアフラップ5の最初の1/5において行われ、すなわち上側の端面8を起点として下側の端面9に向かって、側面7の長さの約1/5において行われる。例えばスリット50を形成して残すことも可能であり、これによってラムエアフラップ5の前面17及び背面18において両側に、ラムエアフラップ5を保持するための一種のテープ51がそれぞれ設けられ、上側の端面8を解放する。ラムエアフラップ5の上側領域20には、枠体1における保持を助けるために、さらに別の例えば3つの固定エレメント53が、ラムエアフラップ5に設けられていてよい。これらの固定エレメント53は、開口として形成されていてよく、これらの開口は、枠体1のプラスチックによって満たされて、ラムエアフラップ5のための改善された結合部を形成する。また、突起状又はピン状の隆起部をラムエアフラップ5に設けることも可能であり、このような隆起部もまた、枠体1のプラスチックにおけるラムエアフラップ5の改善された結合部を形成する。
変化形としては、射出成形時に取り囲まれるラムエアフラップ5の部分領域だけを可撓性に構成することも可能である。2成分又は多成分のラムエアフラップ5が、設けられてよく、この場合ラムエアフラップ5の上側領域20は、相応に可撓性に、可撓性の成分によって形成され、ラムエアフラップ5の残りの領域21は、剛性の成分によって形成されている。可撓性の領域20は、可撓性のリップであり、エラストマ、シリコーン、熱可塑性エラストマTPEから、又は織布又は織布ベルトから成っていてよい。ラムエアフラップ5の幅の約4/5を占める剛性の領域21もしくは剛性の成分は、ガラス繊維から及び/又は鉱物によって補強されたプラスチックから成っていてよい。このように分割されたラムエアフラップ5を可撓性の領域20と剛性の領域21とから形成することは、異なった個別部材の組立てによっても、又は2成分射出成形法によっても又は、相応な射出成形法、つまり一方の材料が他方の材料を取り囲むような射出成形法(Umspritzen)又は両方の材料が互いに接合するような射出成形法(Anspritzen)によって行うことができる。図8〜図11に示した実施形態では、可撓性のエレメントもしくは可撓性の領域20が、ヒンジの機能を引き受け、これによりラムエアフラップ5を枢着的に変位させることを可能にする。
図12〜図14には、本発明による方法の第3実施形態が示されており、この場合、同一又は同じ機能を有するすべての部材には、図1〜図11に示した第1及び第2実施形態におけるのと同じ参照符号が使用されている。図8〜図11に示した第2実施形態とは異なり、第3実施形態では、少なくとも部分的に可撓性のラムエアフラップ5の構成の代わりに、可撓性のベースエレメント60が使用される。図12において左側の図に単独で示したベースエレメント60は、T字形をしていて、ラムエアフラップ5の幅を形成する長手方向エレメント61と、この長手方向エレメント61の真ん中に位置する短い横方向エレメント62とを備えている。可撓性のベースエレメント60は、エラストマ、シリコーン、熱可塑性エラストマTPE又は織布又は織布ベルトから成っていてよい。本発明によれば、最初にベースエレメント60が金型16に挿入される。次いで、枠体1及びラムエアフラップ5が、1つの共通の射出成形工程において又は枠体射出形成工程の直ぐ後に行われる射出成形工程において、ベースエレメント60に接合するようにもしくはベースエレメント60を取り囲むように射出成形される。この場合ベースエレメント60は、枠体1におけるラムエアフラップ5のヒンジを形成する。図8〜図11に示した第2実施形態におけるように、ベース体60もまた固定エレメント53を備えて形成されていてよく、例えば3つの固定エレメント53が長手方向エレメント61に設けられ、2つの固定エレメント53が横方向エレメント62に設けられている。
図12において右側の図には、射出成形が終了して枠体1と一体になったラムエアフラップ5が示されている。図13において左側の図には、図12に示したラムエアフラップ5を製造するための金型16が詳しく示されている。金型16は分割されていて、2つのノズル66を備えた高温通路65として形成されたスプルを有している。しかしながらまた、1つ又は複数の別個の射出ポイントを高温通路ノズルによって満たすことも可能である。また、溶融流を枠体1からラムエアフラップ5内にさらに導く単数又は複数の充填通路を設けることも可能である。次いで単数もしくは複数の充填通路は、破断されて取り除かれる。充填通路の領域に目標破損縁部を設けておくと、分離が容易になり好適である。分離は手動で又は自動化されて、例えば第3の可動の型プレートの、金型16におけるエジェクタによって、又はハンドリング装置によって行うことができ、これによって、例えば射出形成された部材も金型16から取り出される。
高温通路65を用いて2つのキャビティ領域70,71が、つまり枠体1用のキャビティ領域70とラムエアフラップ5用のキャビティ領域71とを、充填することができる。枠体1用のキャビティ領域70とラムエアフラップ5用のキャビティ領域71との間には、可撓性のベースエレメント60のための領域72が位置しており、この領域72は、部分的に枠体1用のキャビティ領域70とラムエアフラップ5用のキャビティ領域71内に延びている。図13から分かるように、可撓性のベースエレメント60用のキャビティ領域72は、屈曲されて形成されており、これによって図13の右側の図に示す、所属の可撓性のベースエレメント60を、金型16への挿入時に、同様に屈曲された状態において位置決めすることができる。しかしながらベースエレメント60用のキャビティ領域72は、プラスチックによって満たされるのではなく、ベースエレメント60自体によって満たされ、ゆえにベースエレメント60は射出成形時にプラスチックによって取り囲まれない。屈曲された構成によって、金型のアンダカットなしにラムエアフラップ5を射出成形することが可能になる。図13に示した金型16からの離型後の、枠体開口もしくは補助開口6内における完成したラムエアフラップ5を示す図である、図14に示すように、枠体開口もしくは補助開口6は、ラムエアフラップ5の休止ポジションにおいて、可撓性のベースエレメント60による戻しばね力と、重力とによって、可能な限り完全に覆われる。
本発明は、自動車のエンジン冷却ブロワ用のラムエアフラップ5を備えた枠体1のために提案されている。

Claims (13)

  1. 自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法であって、該枠体がフラップを備えて構成されていて、射出成形法によって金型内において製造される、枠体を製造する方法において、
    前記枠体(1)のための1つの共通の製造ステップにおいて、該枠体(1)への前記フラップ(5)の枢着的な取付けを行い、この場合最初に前記フラップ(5)を、前記枠体(1)を製造するための金型(16)内において予め位置決めし、次いで前記枠体(1)の製造時に、前記フラップ(5)に設けられた中空室(10)を一緒に充填し、該中空室(10)は、プラスチックの固化後に、前記枠体(1)における前記フラップ(5)のための相応な軸受箇所(11)を形成し、これにより前記枠体(1)における前記フラップ(5)の結合部を可動にすることを特徴とする、自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法。
  2. 前記フラップ(5)の各側面(7)に、円錐形に形成された中空室(10)を設ける、請求項1記載の方法。
  3. 前記フラップ(5)は、波形に形成された端面(8,9)を有し、該端面(8,9)を、前記金型(16)における位置決め工程時に平らに引っ張る、請求項1又は2記載の方法。
  4. 自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法であって、該枠体がフラップを備えて構成されていて、射出成形法によって金型内において製造される、枠体を製造する方法において、
    前記枠体(1)のための1つの共通の製造ステップにおいて、該枠体(1)への前記フラップ(5)の枢着的な取付けを行い、この場合最初に前記フラップ(5)を、前記枠体(1)を製造するための金型(16)内において予め位置決めし、次いで前記枠体(1)の製造時に、前記フラップ(5)の、可撓性に形成された少なくとも1つの領域(20)を部分的に取り囲むように、プラスチックを射出成形し、該領域(20)は、プラスチックの固化後に、前記枠体(1)と前記フラップ(5)との間における可動のヒンジ結合部を形成することを特徴とする、自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法。
  5. 前記フラップ(5)を、少なくとも、可撓性に形成された領域(20)と剛性に形成された領域(21)の2つの領域から構成する、請求項4記載の方法。
  6. 可撓性に形成された前記領域(20)を、熱可塑性エラストマ、エラストマ、シリコーン又は織布又は織布ベルトから製造する、請求項5記載の方法。
  7. 剛性に形成された前記領域(21)を、ガラス繊維及び/又は鉱物によって補強されたプラスチックから製造する、請求項5記載の方法。
  8. 可撓性に形成された前記領域(20)を、固定エレメント(53)を備えて形成する、請求項4記載の方法。
  9. 自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法であって、該枠体がフラップを備えて構成されていて、射出成形法によって金型内において製造される、枠体を製造する方法において、
    前記枠体(1)のための1つの共通の製造ステップにおいて、該枠体(1)への前記フラップ(5)の枢着的な取付けを行い、この場合最初に、前記フラップ(5)のための可撓性のベースエレメント(60)だけを、前記枠体(1)を製造するための金型(16)内において予め位置決めし、次いで前記枠体(1)の製造時に、前記可撓性のベースエレメント(60)を部分的に取り囲むように、プラスチックを射出成形し、この際に前記枠体(1)のための射出成形工程と同時に又は別の製造ステップにおいて、残りのフラップ(5)を、前記可撓性のベースエレメント(60)に接合するように射出成形し、該ベースエレメント(60)は、プラスチックの固化後に、前記枠体(1)と前記フラップ(5)との可動のヒンジ結合部を可能にすることを特徴とする、自動車のエンジン冷却ブロワ用の枠体を製造する方法。
  10. 前記ベースエレメント(60)は、T字形をしていて、長手方向エレメント(61)と横方向エレメント(62)とから成っている、請求項9記載の方法。
  11. 前記可撓性のベースエレメント(60)を、熱可塑性エラストマ、エラストマ、シリコーン又は織布又は織布ベルトから製造する、請求項9又は10記載の方法。
  12. 前記枠体(1)を製造するため及び前記フラップ(5)のために、射出成形工程時に溶着を阻止する互いに異なったプラスチックを選択する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 前記フラップがラムエアフラップである、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
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