JP6788124B2 - 横置型車両用駆動アセンブリ - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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Description

本発明は、車両のフロントアクスル又はリアアクスルに連結され、車両を駆動するための横置型車両用駆動アセンブリに関する。
現在の純粋な電気自動車又はハイブリッドの新エネルギー自動車は、その用いられた電動モータの動力特性と車両全体の要求とに差があるので、変速比及びモーメントの要求を満たすことができない。新エネルギー自動車がますます複雑になる運転状況や道路状況に対応する必要があるので、新エネルギー自動車の快適さ及び航続距離に対するユーザの要求がますます高くなり、単純な電動モータ直接駆動モード、電動モータに減速機を接続したモード、又は、燃料−電気ハイブリッドモードの新エネルギー自動車は、新エネルギー自動車産業の発展要求を満たすことができなくなる。
現在の車両の動力アセンブリにおいて、第一の動力源、クラッチ、ギアボックス又は減速機、及び駆動軸は、通常縦方向に配置され、長さが比較的に大きく、車両における占有空間も大きく、コンパクトな構造を必要とするコンパクト車両には適していない。
なお、現在、純粋な電気自動車又はハイブリッドの新エネルギー自動車の減速機は、電動モータのロータ軸と変速機の第一の入力軸とが一体化ではなく、それぞれ独立した２本の軸であることから、電動モータのロータ軸への衝撃が大きいため、従来の摩擦クラッチを使用することができなくなり、それに用いられたクラッチがハード接続という方式しか採用できず、緩衝機能を有しないので、新エネルギー自動車の要求を満たすことができない。
従来の電動モータ直接駆動モードの自動車において、動力系にはクラッチ機能がないので、従来の慣性摩擦シンクロナイザを使用することができず、変速機がシフトできず、単一の変速比しか使用できず、車両全体の発進及び停止が電動モータの駆動、停止にしか依存できず、電動モータの性能の発揮に影響を与えてしまう。
先行技術における上記問題について、本発明は、従来の動力アセンブリが単一の変速比で伝動し、複雑な道路状況や運転状況に適応できないという問題を解決するための横置型車両用駆動アセンブリを提供する。それと同時に、従来の動力アセンブリの縦寸法及び横寸法が大きくてコンパクト車に使用できないこと、及び、変速機のギア数が多くて伝動構造が複雑であるという問題が解決される。
上記目的に達するように、本発明の技術案は、以下のように実現される。
本発明は、アクスルハーフシャフトに連結される横置型車両用駆動アセンブリを提供しており、前記横置型車両用駆動アセンブリは、第一の動力源と自動変速機とを含み、前記自動変速機に第一の入力軸が設けられ、前記第一の動力源が前記第一の入力軸に連結され、前記自動変速機と前記アクスルハーフシャフトとの連結箇所に差動装置が設けられており、前記自動変速機において、第一の中間軸が前記第一の入力軸と平行に設けられ、第二の中間軸が前記第一の入力軸と同軸心方向に設けられ、第三の中間軸が前記第一の中間軸と同軸心方向に設けられ、前記第一の中間軸と前記第三の中間軸との間に第一のクラッチが設けられ、前記第一の入力軸と前記第二の中間軸との間に第二のクラッチが設けられており、前記第一の入力軸に第一のギアが設けられ、前記第一の中間軸に第二のギアが設けられ、前記第一のギアが前記第二のギアと噛合伝動し、前記第二の中間軸に第三のギアが設けられ、前記第三の中間軸に第四のギアが設けられ、前記第三のギアが前記第四のギアと噛合伝動し、前記差動装置に第五のギアが設けられ、前記第四のギアが同時に前記第五のギアと噛合伝動する。
また、前記第一のクラッチが噛み合っている場合、前記第一の動力源が、前記第一の入力軸、第一のギア、第二のギア、第一の中間軸、第一のクラッチ、第三の中間軸、第四のギア、第五のギア及び差動装置を順次に介して、動力を前記アクスルハーフシャフトに伝達してもよい。
また、前記第一のギアと前記第二のギアとの噛合伝動比をｉ１とし、第四のギアと第五のギアとの噛合伝動比をｉ２とすると、前記第一のクラッチが噛み合っている場合、前記自動変速機における噛合伝動比がｉ１×ｉ２となるようにしてもよい。
また、前記第二のクラッチが噛み合っている場合、前記第一の動力源が、前記第一の入力軸、第二のクラッチ、第二の中間軸、第三のギア、第四のギア、第五のギア及び差動装置を順次に介して、動力を前記アクスルハーフシャフトに伝達してもよい。
また、前記第三のギア、第四のギア及び第五のギアの噛合伝動比をｉ３とすると、前記第二のクラッチが噛み合っている場合、前記自動変速機における噛合伝動比がｉ３となるようにしてもよい。
また、前記横置型車両用駆動アセンブリが第二の動力源を更に含み、前記自動変速機において、更に第二の入力軸が前記第二の中間軸と平行に設けられ、前記第二の動力源が前記第二の入力軸に連結され、前記第二の入力軸に第六のギアが設けられ、前記第六のギアが前記第二の中間軸における第三のギアと噛み合い、前記第二の動力源が電動モータであり、前記第二の動力源が、前記第二の入力軸、第六のギア、第三のギア、第四のギア、第五のギア、差動装置を順次に介して、動力を前記アクスルハーフシャフトに伝達し、前記第六のギア、第三のギア、第四のギア及び第五のギアの噛合伝動比をｉ４とすると、前記第一のクラッチ及び前記第二のクラッチが共に切断されている場合、前記自動変速機における噛合伝動比がｉ４となるようにしてもよい。
また、前記第一の動力源が、電動モータであり、又は、エンジンとＩＳＧモータとの組み合せであってもよい。
また、前記第一の動力源がエンジンとＩＳＧモータとの組み合せであり、前記エンジンと前記ＩＳＧモータとの間にねじり振動ダンパーが設けられていてもよい。
また、前記アクスルハーフシャフトがフロントアクスルハーフシャフト又はリアアクスルハーフシャフトであってもよい。
また、前記第一のクラッチ及び前記第二のクラッチが端面歯クラッチであり、前記端面歯クラッチの駆動方式が、電磁駆動式、流体駆動式、空圧駆動式、又は電気駆動式であってもよい。
上記構造を用いて配置された本発明の利点は、以下の通りになる。
本発明による横置型車両用駆動アセンブリは、車両のリアアクスルハーフシャフト又はフロントアクスルハーフシャフトに連結され、第一の動力源と自動変速機とを含み、２つの変速比での伝動を実現することができ、伝動形式が柔軟であり、様々な道路状況での車両全体の運転ニーズが満たされ、車両が重い負荷で坂を登っている場合、車両全体の駆動力を向上させ、車両全体の駆動力不足という欠陥を補うためには、大きい変速比での伝動を選択することができ、車両全体が巡航している場合、車両全体の高速運転要求を満たし、エネルギーを節約し、車両の航続距離を向上させるためには、小さい変速比での伝動を選択することができる。同時に、２つの変速比は主減速比によって制限されず、設計上においてより柔軟である。
ねじり振動ダンパーと端面歯クラッチとを組み合せる設計モードでは、運動エネルギー損失を最小にすることが可能であり、従来の摩擦クラッチが電動モータのパワーショックに耐えることができないため、寿命が短すぎるという欠陥を埋めた。
なお、本発明では、第二の動力源が増設されており、このとき、３つの変速比での伝動を実現することができ、車両が重い負荷で坂を登っている場合、車両全体の駆動力を向上させ、車両全体の駆動力不足という欠陥を補うためには、デュアル動力入力を選択することができる。
本発明による横置型車両用駆動アセンブリは、該横置型車両用駆動アセンブリの縦寸法及び横寸法を短くして、コンパクト車に適している一方で、使用されるギアの数が少ないため、伝動構造を簡素化した。
本発明の実施例１による横置型車両用駆動アセンブリの構造を示す模式図である。 本発明の実施例３による横置型車両用駆動アセンブリの構造を示す模式図である。 本発明の実施例４による横置型車両用駆動アセンブリの構造を示す模式図である。
本発明の目的、技術案及び利点が更に明白になるように、以下、図面を参照して、本発明の実施形態について更に詳しく説明する。
［実施例１］
図１に示すように、本発明の実施例１において、アクスルハーフシャフトに連結される横置型車両用駆動アセンブリが提供され、該横置型車両用駆動アセンブリは、第一の動力源と自動変速機１０とを含み、自動変速機１０に第一の入力軸２１が設けられ、第一の動力源が第一の入力軸２１に連結され、自動変速機１０とアクスルハーフシャフトとの連結箇所に差動装置５０が設けられている。
本発明の実施例１において、第一の動力源が電動モータ７０であり、電動モータ７０のロータ軸と第一の入力軸２１とが一体になっているため、電動モータのロータ軸と変速機の第一の入力軸とが２本の軸である場合による衝撃が大きいという問題が回避される。
自動変速機１０において、第一の中間軸３１が第一の入力軸２１と平行に設けられ、第二の中間軸３２が第一の入力軸２１と同軸心方向に設けられ、第三の中間軸３３が第一の中間軸３１と同軸心方向に設けられ、第一の中間軸３１と第三の中間軸３３との間に第一のクラッチ４１が設けられ、第一の入力軸２１と第二の中間軸３２との間に第二のクラッチ４２が設けられている。
第一の入力軸２１に第一のギア１１が設けられ、第一の中間軸３１に第二のギア１２が設けられ、第一のギア１１が第二のギア１２と噛合伝動し、第二の中間軸３２に第三のギア１３が設けられ、第三の中間軸３３に第四のギア１４が設けられ、第三のギア１３が第四のギア１４と噛合伝動し、差動装置５０に第五のギア１５が設けられ、第四のギア１４が同時に第五のギア１５と噛合伝動する。
上記から分かるように、本発明の実施例１による横置型車両用駆動アセンブリの変速機は、従来の変速機の第一の入力軸、中間軸及び出力軸のレイアウト方式とは異なり、該横置型車両用駆動アセンブリの縦寸法及び横寸法を短くして、コンパクト車に適している一方で、使用されるギアの数が少ないため、伝動過程が簡素化される。
上記横置型車両用駆動アセンブリの動力伝動方式は、次の通りである。
第一のクラッチ４１が噛み合っている場合、第一の動力源が、第一の入力軸２１、第一のギア１１、第二のギア１２、第一の中間軸３１、第一のクラッチ４１、第三の中間軸３３、第四のギア１４、第五のギア１５及び差動装置５０を順次に介して、アクスルハーフシャフトに動力を伝達する。第一のギア１１と第二のギア１２との噛合伝動比をｉ１とし、第四のギア１４と第五のギア１５との噛合伝動比をｉ２とすると、第一のクラッチ４１が噛み合っている場合、自動変速機１０における噛合伝動比がｉ１×ｉ２となり、これが運転状況一である。
第二のクラッチ４２が噛み合っている場合、第一の動力源が、第一の入力軸２１、第二のクラッチ４２、第二の中間軸３２、第三のギア１３、第四のギア１４、第五のギア１５、差動装置５０を順次に介して、アクスルハーフシャフトに動力を伝達する。第三のギア１３、第四のギア１４及び第五のギア１５の噛合伝動比をｉ３とすると、第二のクラッチ４２が噛み合っている場合、自動変速機１０における噛合伝動比がｉ３となり、これが運転状況二である。
第一のクラッチ４１及び第二のクラッチ４２が共に切断されている場合、ニュートラルが実現される。
そのうち、伝動比ｉ１、ｉ２、ｉ３の大きさが、ギアの寸法や歯数を変えることで変更することができ、これにより、自動変速機１０の伝動比が変更される。
上記から分かるように、横置型車両用駆動アセンブリは、２つの変速比での伝動を実現することができ、自動変速機は、制御ストラテジプログラムに従って、２つの変速段の電子制御オートシフトを実現することができ、伝動形式が柔軟であり、様々な道路状況での車両全体の運転ニーズが満たされる。車両が重い負荷で坂を登っている場合、車両全体の駆動力を向上させ、車両全体の駆動力不足という欠陥を補うためには、大きい変速比での伝動を選択することができ、車両全体が巡航している場合、車両全体の高速運転要求を満たし、エネルギーを節約し、車両の航続距離を改善するために、小さい速度比で伝動するのを選択することができる。
好ましくは、第一のクラッチ４１及び第二のクラッチ４２が端面歯クラッチとして設けられ、噛合伝動する可動ギアプレートと固定ギアプレートとを含み、可動ギアプレートに端面伝動歯又は端面歯溝が設けられ、それに応じて、固定ギアプレートに端面歯溝又は端面伝動歯が設けられている。端面歯クラッチは、摩擦クラッチと比較して、運動エネルギー損失を最大限に低減することが可能であり、従来の摩擦クラッチが電動モータのパワーショックに耐えることができないため、寿命が短すぎるという欠陥を埋めた。
端面歯クラッチの駆動方式は、電磁駆動式（電磁吸引による駆動）、流体駆動式（液圧機構による駆動）、空圧駆動式（空圧機構による駆動）、電気駆動式（電動モータによる駆動）のいずれであってもよく、可動ギアプレートが軸方向に移動して固定ギアプレートと噛み合うように駆動される。
第一のクラッチ４１及び第二のクラッチ４２が電磁ドグクラッチである場合、横置型車両用駆動アセンブリが動力入力状態にあるとき、電磁ドグクラッチによって、動力が随時に車両全体と瞬時に解除されたり結合されたりすることができ、動力の円滑な切換えが達成され、車両の走行安定性が向上する。
本発明の実施例１において、アクスルハーフシャフトは、フロントアクスルハーフシャフト又はリアアクスルハーフシャフトであり、横置型車両用駆動アセンブリがフロントアクスルハーフシャフトに連結された場合、車両が前輪駆動モードとなり、横置型車両用駆動アセンブリがリアアクスルハーフシャフトに連結された場合、車両が後輪駆動モードとなる。
［実施例２］
本発明の実施例２において、図２に示すように、第一の動力源は、エンジン６０とＩＳＧモータ６１との組み合せであり、エンジン６０のアイドル損失及び汚染を低減することができる一方で、ＩＳＧモータ６１が発電機及び起動機として機能し、電力を回生して、エネルギーを回収し、省エネルギー効果を実現することができる。
本発明の実施例２の他の内容は、実施例１と同じであり、ここで繰り返して説明しない。
［実施例３］
本発明の実施例３において、図２に示すように、エンジン６０とＩＳＧモータ６１との間にねじり振動ダンパー６２が設けられており、ねじり振動ダンパー６２が緩衝機能を有し、エンジン６０とＩＳＧモータ６１との接合部のねじり剛性を低減することで、ねじり振動の固有振動数を低減し、ねじり振動を解消することができる。
本発明の実施例３の他の内容は、実施例１と同じであり、ここで繰り返して説明しない。
［実施例４］
本発明の実施例４は、実施例３に基づいて改良されたものである。実施例３に記載の内容も実施例４の保護範囲に収まっている。
本発明の実施例４において、図３に示すように、横置型車両用駆動アセンブリは、実施例３に基づいて第二の動力源が増設されており、第二の動力源が電動モータ７０であり、自動変速機１０において、更に第二の入力軸２２が第二の中間軸３２平行に設けられ、第二の動力源が第二の入力軸２２に連結され、第二の入力軸２２に第六のギア１６が設けられ、第六のギア１６が第二の中間軸３２における第三のギア１３と噛み合い、第二の動力源が、第二の入力軸２２、第六のギア１６、第三のギア１３、第四のギア１４、第五のギア１５、差動装置５０を順次に介して、アクスルハーフシャフトに動力を伝達する。
第六のギア１６、第三のギア１３、第四のギア１４及び第五のギア１５の噛合伝動比をｉ４とすると、第一のクラッチ４１及び第二のクラッチ４２が共に切断されている場合、自動変速機１０における噛合伝動比がｉ４となる。このとき、第三のギア１３、第四のギア１４がいずれもアイドルギアになる。
説明すべきは、第二の動力源が補助動力源であり、電動モータの速度が任意に調整可能であるので、第一の動力源がオンされ、第一のクラッチ４１が噛み合い、自動変速機１０における噛合伝動比がｉ１×ｉ２となる運転状況一において、第二の動力源もオンされれば、自動変速機１０において、噛合伝動比が上述した結果のままであり、即ちｉ１×ｉ２である。同様に、第一の動力源がオンされ、第二のクラッチ４２が噛み合い、自動変速機１０における噛合伝動比がｉ３となる第二の運転状況において、第二の動力源もオンされれば、自動変速機１０において、噛合伝動比が上述した結果のままであり、即ちｉ３である。
上記から分かるように、実施例４の横置型車両用駆動アセンブリは、デュアル動力源による入力、及び、実施例３に記載された２つの伝動比を含めたｉ１×ｉ２、ｉ３、ｉ４といった３つの変速比での伝動を実現することができ、伝動形式が柔軟であり、様々な道路状況での車両全体の運転ニーズが満たされ、車両が重い負荷で坂を登っている場合、車両全体の駆動力を向上させ、車両全体の駆動力不足という欠陥を補うためには、デュアル動力入力、大きい変速比での伝動を選択することができ、車両全体が巡航している場合、車両全体の高速運転要求を満たし、エネルギーを節約し、車両の航続距離を向上させるためには、単一動力入力、小さい変速比での伝動を選択することができる。
本発明の実施例４における第一の動力源がエンジン６０とＩＳＧモータ６１との組み合せであるが、勿論、電動モータとして設けられてもよい。
上記したのは、あくまでも本発明の具体的な実施形態であり、本発明の上記開示の下で、当業者は、上記実施例に基づいて他の改良又は変形を行うことができる。当業者であれば、上記の詳しい記載は本発明の目的をより良く解釈するためのものであり、本発明の保護範囲が特許請求の範囲の保護範囲に基づくものであることが理解される。
１０…自動変速機、１１…第一のギア、１２…第二のギア、１３…第三のギア、１４…第四のギア、１５…第五のギア、１６…第六のギア、２１…第一の入力軸、２２…第二の入力軸、３１…第一の中間軸、３２…第二の中間軸、３３…第三の中間軸、４１…第一のクラッチ、４２…第二のクラッチ、５０…差動装置、６０…エンジン、６１…ＩＳＧモータ、６２…ねじり振動ダンパー、７０…電動モータ、８０…アクスル。

Claims (10)

  1. アクスルハーフシャフトに連結される横置型車両用駆動アセンブリであって、
    第一の動力源と自動変速機とを含み、前記自動変速機に第一の入力軸が設けられ、前記第一の動力源が前記第一の入力軸に連結され、前記自動変速機と前記アクスルハーフシャフトとの連結箇所に差動装置が設けられており、
    前記自動変速機において、第一の中間軸が前記第一の入力軸と平行に設けられ、第二の中間軸が前記第一の入力軸と同軸心方向に設けられ、第三の中間軸が前記第一の中間軸と同軸心方向に設けられ、前記第一の中間軸と前記第三の中間軸との間に第一のクラッチが設けられ、前記第一の入力軸と前記第二の中間軸との間に第二のクラッチが設けられており、
    前記第一の入力軸に第一のギアが設けられ、前記第一の中間軸に第二のギアが設けられ、前記第一のギアが前記第二のギアと噛合伝動し、前記第二の中間軸に第三のギアが設けられ、前記第三の中間軸に第四のギアが設けられ、前記第三のギアが前記第四のギアと噛合伝動し、前記差動装置に第五のギアが設けられ、前記第四のギアが同時に前記第五のギアと噛合伝動する、
    ことを特徴とする横置型車両用駆動アセンブリ。
  2. 前記第一のクラッチが噛み合っている場合、前記第一の動力源が、前記第一の入力軸、第一のギア、第二のギア、第一の中間軸、第一のクラッチ、第三の中間軸、第四のギア、第五のギア及び差動装置を順次に介して、動力を前記アクスルハーフシャフトに伝達する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  3. 前記第一のギアと前記第二のギアとの噛合伝動比をｉ１とし、第四のギアと第五のギアとの噛合伝動比をｉ２とすると、前記第一のクラッチが噛み合っている場合、前記自動変速機における噛合伝動比がｉ１×ｉ２となる、
    ことを特徴とする請求項２に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  4. 前記第二のクラッチが噛み合っている場合、前記第一の動力源が、前記第一の入力軸、第二のクラッチ、第二の中間軸、第三のギア、第四のギア、第五のギア及び差動装置を順次に介して、動力を前記アクスルハーフシャフトに伝達する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  5. 前記第三のギア、第四のギア及び第五のギアの噛合伝動比をｉ３とすると、前記第二のクラッチが噛み合っている場合、前記自動変速機における噛合伝動比がｉ３となる、
    ことを特徴とする請求項４に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  6. 前記車両用駆動アセンブリが第二の動力源を更に含み、
    前記自動変速機において、更に第二の入力軸が前記第二の中間軸と平行に設けられ、前記第二の動力源が前記第二の入力軸に連結され、
    前記第二の入力軸に第六のギアが設けられ、前記第六のギアが前記第二の中間軸における第三のギアと噛み合い、
    前記第二の動力源が電動モータであり、前記第二の動力源が、前記第二の入力軸、第六のギア、第三のギア、第四のギア、第五のギア、差動装置を順次に介して、動力を前記アクスルハーフシャフトに伝達し、
    前記第六のギア、第三のギア、第四のギア及び第五のギアの噛合伝動比をｉ４とすると、前記第一のクラッチ及び前記第二のクラッチが共に切断されている場合、前記自動変速機における噛合伝動比がｉ４となる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  7. 前記第一の動力源が、電動モータであり、又は、エンジンとＩＳＧモータとの組み合せである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  8. 前記第一の動力源がエンジンとＩＳＧモータとの組み合せであり、前記エンジンと前記ＩＳＧモータとの間にねじり振動ダンパーが設けられている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  9. 前記アクスルハーフシャフトがフロントアクスルハーフシャフト又はリアアクスルハーフシャフトである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
  10. 前記第一のクラッチ及び前記第二のクラッチが端面歯クラッチであり、前記端面歯クラッチの駆動方式が、電磁駆動式、流体駆動式、空圧駆動式、又は電気駆動式である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の横置型車両用駆動アセンブリ。
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