JP6793188B2 - トランスミッションの設置方法およびこの方法によって取り付けられるシャフトシール - Google Patents

トランスミッションの設置方法およびこの方法によって取り付けられるシャフトシール Download PDF

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Description

本発明は、トランスミッション(変速機)を設置する方法に関する。
本発明は、特に、駆動シャフト付きの駆動装置、例えば燃焼エンジンまたはその類似物と被動シャフト付きの負荷、例えば圧縮機要素との間に位置するトランスミッションに関する。
かかるトランスミッションは、「変速機箱」とも呼ばれており、このトランスミッションは、上述の駆動シャフト被動シャフトとの間のカップリングとなる歯車またはその類似物を備え、その結果、圧縮機は、燃焼エンジンによって駆動され、適当な変速比が駆動シャフトの速度を被動シャフトの異なる速度に変換するよう実現される。
トランスミッションの良好な作動を得るためには、歯車またはその類似物を油または別の潤滑剤で潤滑する必要がある。圧縮機の駆動装置の例では、これは、圧縮機要素の潤滑または冷却に必要な油と同一の油で実施されるのが良い。
潤滑剤が燃焼エンジンに漏れる恐れがないようにするため、シャフトシールがトランスミッション内の駆動シャフトの周りに設けられる。
このシールは、例えば「リップシール」型のものであるが、回転シャフトを封止するのに通常用いられるシャフトシールの任意の形式であっても良い。
公知の構成では、リップシールは、この目的のために設けられた空所または空間、例えばトランスミッションのハウジング内にトランスミッションそれ自体内にあらかじめ設けられ、それにより、リップシールは、この空所内で半径方向に圧締めされる。
次に、トランスミッションが駆動装置に取り付けられ、それによりリップシールが駆動装置の駆動シャフトに嵌まるようにする。
欠点としては、駆動装置の構成およびトランスミッションの組み立ての際の許容誤差の累積によりリップシールが駆動シャフトに対して正しく位置合わせされないようになるということが挙げられる。
その結果、リップシールは、比較的大きな偏心度で駆動シャフト周りに保持されることになる。
これは、疲労がリップシールに生じる場合があるとともに/あるいはリップシールの一方の側が迅速に摩耗し、その結果シールがもはや最適ではなく漏れさえ起こす場合があるという有害な結果をもたらす。
その結果、リップシールを迅速に交換しなければならずまたは良好な品質のリップシールおよびかくして高価なリップシールを使用しなければならない。
本発明の目的は、上述した欠点および他の欠点のうちの少なくとも1つに対する解決策を提供することにある。
本発明の目的は、駆動シャフト付きの駆動装置と被動シャフト付きの負荷との間にトランスミッションを設置する方法であって、トランスミッションがハウジングと、少なくとも1つの駆動歯車と、被動歯車とを有する、方法において、最初にトランスミッションを駆動シャフトに嵌めてトランスミッションのハウジングを駆動装置のハウジングに締結するステップと、次にシャフトシールを駆動シャフトに嵌めるステップとを含むことを特徴とする方法を提供することによって達成される。
シャフトシールは、例えばリップシール型のシールであるのが良いが、これは、本発明にとって必ずしも必要であるというわけではない。
利点としては、駆動シャフト周りのリップシールの圧締め力に起因して、リップシールは、駆動シャフトの周りに同心状に落ち着くことにある。
その結果、リップシールの不均一な摩耗を阻止することができる。この結果、リップシールは、それほど迅速交換する必要はなく、しかも安価な品質のリップシールを選択することができる。
さらに、駆動装置の構成の際およびトランスミッションの組み立ての際の許容誤差の蓄積は、駆動シャフトに対するリップシールの位置合わせまたは位置決めに悪影響を及ぼすことはない。
トランスミッションのハウジング内には、リップシールが駆動シャフトに嵌められたときにリップシールが到達する空間または空所が設けられている。この空間または空所は、リップシールの実際の寸法よりも大きく作られており、その結果、駆動シャフトの構成の際およびトランスミッションの組み立ての際の許容誤差を許容することができる半径方向隙間が残るようになっている。
トランスミッションが先ず最初に駆動シャフト周りに設けられるので、リップシールは、半径方向に圧締めされた状態でトランスミッション内にあらかじめ設けられることはなく、しかも上述の半径方向隙間の存在に起因して、駆動シャフトの構成の際およびトランスミッションの組み立ての際の許容誤差は、リップシールの位置決めに悪影響を及ぼすことはない。
好ましくは、シャフトシールを駆動シャフトに嵌めた後、本方法は、シャフトシールを軸方向に圧締めするステップを更に含む。
本発明はまた、本質的にリング状ハウジングから成るシャフトシールに関する。
好ましくは、シャフトシールは、リップシール型のものであり、リング状ハウジングは、リング形状の中心の方へ差し向けられたリング状ハウジングの側部に設けられかつリング状ハウジングの周囲上に延びる1つまたは2つ以上のリップを備える。
リング状ハウジングは、半径方向またはほぼ半径方向に延びる2つの側部を更に有する。圧締め力が本発明の方法において及ぼされる場所は、これらの側部である。
半径方向またはほぼ半径方向に延びるリング状ハウジングの側部は、これら側部がリングの形状の中心の方へ差し向けられた側部に垂直にまたはほぼ垂直に延びることを意味している。
本発明のシャフトシールのリング状ハウジングは、封止リングを有し、封止リングは、半径方向またはほぼ半径方向に延びかつリング状ハウジングの側部に設けられた溝内に配置される。
この封止リングは、Oリング型のものであるのが良いが、これは、必ずしもそうである必要はない。Oリングが以下において言及される場合、これは、封止リングの任意適当な形式であることを意味している。
かかるシャフトシールは、本発明の方法に用いるのに特に適している。
本発明の方法の場合のように、シャフトシールは、半径方向にはもはや圧締めされず、というのは、シャフトシールが取り付けられるトランスミッションのハウジング内の空間または空所には半径方向隙間が設けられ、油の漏れ経路は、トランスミッションからこの隙間を経て駆動装置までシャフトシールに沿って起こるからである。
これらの漏れ経路を遮断するため、上述のOリングは、シャフトシールが軸方向に圧締めされたときにシールの実現を保証し、その結果、溝内に配置されているOリングは、シャフトシールとトランスミッションのハウジングとの間で圧締めされるようになる。
本発明の特徴を良好に示す意図で、添付の図面を参照して、本発明の方法およびそれにより適用されるリップシールの2、3の好ましい幾つかの変形例について例として本発明を限定することなく説明する。
本発明のリップシール付きのトランスミッションを備えた駆動装置を有する圧縮機要素を概略的に示す図である。 図1のF2で示された断面の拡大図である。 公知の技術の現状に従って図2の変形例を示す図である。 Oリングがトランスミッションのハウジング内に設けられた図2の変形例を示す図である。 2つのOリングが圧締め板内に配置された図2の変形例を示す図である。
図1に概略的に示された圧縮機要素1は、本質的に、2つの噛み合ったロータ3、この場合、スクリューロータを収納したハウジング2を有する。
圧縮機要素1は、トランスミッション4に結合され、このトランスミッションは、駆動装置5、この場合エンジンに結合されている。
本発明は、圧縮機要素1またはエンジンに限定されることがないことは明らかであるが、トランスミッション4を用いた駆動装置5によって駆動する必要のある任意形式の機械は、本発明の範囲に含まれる。
上述のロータ3は、シャフト6を備え、これらシャフト6は、ハウジング2内で軸受7に取り付けられている。
これらシャフト6のうちの1本は、一端8に沿ってハウジング2を通ってトランスミッション4内に延びている。
トランスミッション4は、この1本のシャフト6の上述の端部8が収納されたハウジング9を有し、このシャフトは、被動シャフト10として作用する。
駆動装置5は、駆動シャフト11を更に備えている。この駆動シャフト11は、上記駆動装置5から上記目的のためにハウジング9に設けられたボアホール12を経てトランスミッション4のハウジング9内に延びている。
駆動シャフト11は、被動シャフト10に設けられた被動歯車13と噛み合うことができる駆動歯車14を備えている。
上述のボアホール12が十分に閉じられるようにするために、リップシール15がボアホール12の配設場所のところで駆動シャフト11周りにトランスミッション4内に配置されている。
本発明によれば、リップシール15に代えて、任意形式のシャフトシールを用いることは、排除されない。以下のあらゆるものが原理的に、リップシール15とは異なる形式のシャフトシールに利用できる。
この目的のため、本発明のトランスミッションを設置する方法が利用され、この方法について図1および図1の細部を示す図2に基づいて以下において説明する。
第1のオプションとしてのステップでは、ブッシュ16をエンジンの駆動シャフトに嵌める。
ブッシュ16は、この場合、駆動シャフト11の自由端部17に嵌められるスリーブ状の内張り意味している。
このブッシュ16は、リップシール15が以下に説明するように本発明の方法の以下ステップのうちの1つの際に至る場所に取り付けられる。
次に、必要ならば、駆動シャフト11を周知のように駆動装置5または駆動装置5のフライホイールに結合するようにする。
しかしながら、これが上述のブッシュ16の取り付け前に行われることが排除されるわけではない。
次のステップでは、本発明によれば、トランスミッション4を駆動シャフト11に嵌め、トランスミッション4のハウジング9を駆動装置5のハウジングに締結する。
次に、本発明によれば、リップシール15を駆動シャフト11に嵌める。
図で理解できるように、この目的のため、ボアホール18がトランスミッション4のハウジング9に設けられており、このボアホールは、リップシール15を取り付けることができるようにするための空間または空所を作り、このボアホール18は、半径方向X‐X′に見て、リップシール15の寸法よりも大きい。この結果、半径方向隙間19がリップシール15の周りに生じる。
さらに、図面で理解できるように、リップシール15は、ブッシュ16に嵌められ、本発明のリップシール15は、このブッシュ16周りにおよびかくして駆動シャフト11周りにそれ自体心出しまたは自動調心する。
次に、リップシール15を締結するのが良い。好ましくは、リップシール15を軸方向に圧締めし、すなわち、圧締め力が軸方向Y‐Y′に差し向けられる。
これを実現することができるようにするため、ボアホール18の軸方向寸法、すなわち軸方向Y‐Y′に見たボアホール18の深さは、リップシール15の軸方向寸法、すなわち軸方向Y‐Y′に見たリップシール15の厚さよりも幾分小さく設定される
かくして、リップシール15は、トランスミッション4のハウジング9から軸方向Y‐Y′に幾分突き出る。これにより、圧締め力がトランスミッション4のハウジング9にではなくリップシール15に及ぼされるようになる。
図示の実施例では、リップシール15のこの軸方向圧締めは、軸方向Y‐Y′に見てリップシール15およびトランスミッション4、特に図2に示されているようにトランスミッション4のハウジング9に締結される圧締め板20を利用することによって実現される。
この場合、圧締め板20は、圧締めリングの周囲に沿ってぐるりと分布して設けられた多数のねじ21で締結される圧締めリングとして構成される。
この圧締め板20がリングである必要はなく、例えば、ある特定の場所でトランスミッション4に締結されてリップシール15をこれらの場所で圧締めする1枚または2枚以上の圧締め板20を更に有しても良いことは明らかである。
軸方向圧締めは、半径方向圧締めとは対照的に、容易に実現でき、この半径方向圧締めは、本発明の方法では、利用するのが困難でありまたはそれどころか利用できない。
任意他の圧締め機構体を本発明の範囲から逸脱することなくシャフトシール15の軸方向圧締めのために使用できることが明らかである。
リップシール15を取り付けた後、好ましくは、駆動歯車14を駆動シャフト11に取り付ける。
図3は、公知の方法に従って取り付けられたリップシール15を示している。
公知の方法では、リップシール15をトランスミッション4内、特にトランスミッション4のハウジング9内において、この目的のために設けられたボアホール18内で半径方向に圧締めし、このボアホール18は、リップシール15の寸法よりも幾分小さく、その結果、半径方向圧締め力が実現され、すなわち、圧締め力が半径方向X‐X′に差し向けられるようになる。
本発明の方法を利用しても、トランスミッション4を既に駆動シャフト11に嵌めた後においては、リップシール15をボアホール18内に半径方向に適正に圧締めすることができるようにすることは、不可能ではないとしても極めて困難である。リップシール15がたとえボアホール18内で圧締めされた場合であっても、リップシール15は、確かに、トランスミッションのハウジング9のボアホール18内では心が合っているが、駆動シャフト11に関しては偏心しており、これは、意図するところではない。
上述したように、半径方向隙間19がリップシール15周りに生じ、というのは、リップシール15が半径方向に圧締めされていないからである。
その結果、2つの漏れ経路が作られ、油は、これら2つの漏れ経路に沿ってトランスミッション4から駆動装置5に漏れる場合がある。これら漏れ経路を遮断してこれを阻止することが重要である。
これら2つの漏れ経路は、図2に矢印Aで示されている。これら漏れ経路は、圧締め板20を経て延びている。
図2で理解できるように、これら漏れ経路は、半径方向隙間19内で合体し、次に引き続き一緒になってリップシール15の背部22、すなわち、半径方向またはほぼ半径方向に延びかつトランスミッション4またはトランスミッション4のハウジング9に取り付けられたリップシール15の側部22まで延びる。
換言すると、単一の封止リング23、例えばOリング23(必ずしもこれである必要はない)をリップシール15の上述の背部22に設けて両方の漏れ経路を閉鎖することが可能である。
油漏れ経路を封止しまたは遮断するかかるOリング23の形態をしたシールを提供すれば十分であり、このOリング23は、半径方向またはほぼ半径方向に延びるリップシール15の側部22に設けられた溝24内に配置され、この側部22は、リップシール15の取り付けの際、トランスミッション4またはこのトランスミッションのハウジング9に当てて取り付けられるようになっている。
上記目的のため、本発明のシャフトシール15が図2に示されているように用いられることが好ましい。シャフトシール15は、リング状ハウジング25から成る。上述したように、この場合、シャフトシール15は、リップシール15形式のものであるが、必ずしもそうである必要はなく、リング状ハウジング25は、リングの形の中心の方へ差し向けられたリング状ハウジング25の側部27に設けられるとともにリング状ハウジング25の周囲上に延びる3つのリップ26を備え、リップシールは、Oリング23を備え、Oリング23は、上記目的のために半径方向またはほぼ半径方向に延びるリング状ハウジング25の側部22に設けられた溝24内に配置される。
圧締め板20の助けによる軸方向圧締めに起因して、Oリング23は、トランスミッション4とリップシール15との間で加圧され、その結果、もはやそれ以上油が漏れることがあり得ないようにするシールが実現される。
図2の解決策の変形例として、半径方向X‐X′またはほぼ半径方向X‐X′に延びるシャフトシール15の側部22が至る場所のところでトランスミッション4のハウジング9に設けられた溝24に単一のOリング23を提供することによって、漏れ経路を閉鎖することもまた可能である。これは、図4に示されている。この解決策を標準型リップシール15に利用することができる。しかしながら、欠点としては、溝24をハウジング9に設けることは、技術的により困難である。この場所でこの溝24内にOリング23を嵌め込むことはまた、スペースが限定されていることにより実施するのが困難でもあろう。
別の変形例は、各々が図5に示されているように圧締め板内に設けられたOリング23を備えた2本の溝24を設けることによって漏れ経路が合体する前に漏れ経路を閉鎖することである。それにより、Oリング23を備えた1本の溝24は、リップシール15の配設場所のところに設けられ、Oリング23を備えた1本の溝24がトランスミッション4のハウジング9の配設場所のところに設けられることになる。図5の解決策は、実施するのが比較的容易であり、それにより標準型リップシール15を用いることができるが、2つのOリング23を設けなければならないことは確かである。
注目されるように、原理的には、漏れ経路半径方向隙間19内で封止することもまた可能である。しかしながら、Oリング23をここに設けることは、良好な解決策ではなく、というのは、リップシールは、トランスミッション4のハウジング9内においてボアホール18に対して偏心しているからである。この偏心性の結果として、Oリング内で適正に圧締めを行って良好なシールを得ることは困難であろう。
本発明は、一例として説明するとともに図面に示された実施形態に何ら限定されず、かかる方法およびリップシールは、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の形態に従って実現できる。

Claims (20)

  1. トランスミッション(4)を駆動シャフト(11)付きの駆動装置(5)と被動シャフト(10)付きの負荷との間に設置する方法であって、前記トランスミッション(4)が、駆動シャフト(11)のためのボアホール(12)、および前記トランスミッション(4)から前記駆動装置(5)への油の漏れを阻止するよう前記駆動シャフト(11)をシールするためにシャフトシール(15)を前記駆動シャフトの周りに固定するためハウジング(9)内の前記ボアホール(12)によって形成された空所、を備えたハウジング(9)ならびに少なくとも、前記駆動シャフト(11)に取り付けられるべき駆動歯車(14)および前記被動シャフト(10)に取り付けられた被動歯車(13)を有する、方法において、前記方法は、
    ‐最初に、前記駆動シャフトが前記ハウジング(9)の前記ボアホール(12)を貫通した状態で前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)を前記駆動シャフト(11)に嵌めるステップと、
    ‐前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)を前記駆動装置(5)のハウジングに締結するステップと、
    ‐次に、前記シャフトシール(15)を前記駆動シャフト(11)に嵌めるステップであって、前記シャフトシール(15)は、前記ハウジング(12)に設けられた空所よりも小さな寸法を有し、その結果、前記駆動シャフト(11)周りでの前記シャフトシール(15)の自動調心が前記シャフトシールを前記空所内に取り付けるとき、前記駆動装置(5)の構成の際および前記トランスミッション(4)の組立体の際の許容誤差に対応することができる半径方向隙間(19)が残るようにする、前記嵌めるステップと、
    ‐前記シャフトシール(15)を前記駆動シャフト(11)に嵌めた後、前記シャフトシール(15)を前記ハウジングに軸方向に圧締めするステップと、
    ‐次に、前記駆動歯車(14)を前記駆動シャフト(11)に嵌めるステップとを含む、方法。
  2. 前記シャフトシール(15)の前記軸方向圧締めのため、前記シャフトシール(15)および前記トランスミッション(4)又は前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に軸方向(Y‐Y′)に締結された少なくとも1枚の圧締め板(20)が用いられる、請求項1記載の方法。
  3. 前記シャフトシール(15)を前記駆動シャフト(11)に取り付ける前に、ブッシュ(16)を前記シャフトシール(15)が至った場所のところで前記駆動シャフト(11)に嵌める、請求項1又は2記載の方法。
  4. 少なくとも1つの余分のシールが前記隙間(19)を通る油漏れ経路(A)を封止又は遮断する封止リング(23)の形態で設けられている、請求項1〜3のうち何れか1項に記載の方法。
  5. 前記少なくとも1つの封止リング(23)は、半径方向(X‐X′)又はほぼ半径方向(X‐X′)に延びる前記シャフトシール(15)の側部(22)に設けられた溝(24)内に配置され、前記側部(22)は、前記シャフトシール(15)が取り付けられると、前記トランスミッション(4)又は前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に当てて取り付けられるようになっている、請求項4記載の方法。
  6. 前記少なくとも1つの余分の封止リング(23)は、半径方向(X‐X′)又はほぼ半径方向(X‐X′)に延びる前記シャフトシール(15)の側部(22)が至る場所のところで前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に設けられた溝(24)内に配置されている、請求項4又は5記載の方法。
  7. 前記余分のシールは、少なくとも2つの封止リング(23)の形態で設けられ、Oリング(23)が前記圧締め板(20)に設けられた溝(24)内に配置されている、請求項4〜6のうち何れか1項に記載の方法。
  8. 前記少なくとも1つ又は2つ以上の封止リング(23)は、Oリング(23)型のものである、請求項4〜7のうち何れか1項に記載の方法。
  9. 前記シャフトシール(15)は、リップシール型のものである、請求項1〜8のうち何れか1項に記載の方法。
  10. 前記駆動装置(5)は、燃焼エンジンであり、前記被動シャフト(10)は、圧縮機要素(1)又はその類似物のロータ(3)のシャフト(6)である、請求項1〜9のうち何れか1項に記載の方法。
  11. トランスミッション(4)の一部として回転するシャフトをシールするシャフトシールにおいて、前記シャフトシールは、前記トランスミッション(4)又は前記トランスミッション(4)のハウジング(9)に軸方向に圧締めされ、前記シャフトシール(15)は、本質的にリング状ハウジング(25)から成ると共に、封止リング(23)を備え、前記封止リング(23)は、半径方向(X‐X′)又はほぼ半径方向(X‐X′)に延びる前記リング状ハウジング(25)の側部(22)に設けられた溝(24)内に配置されている、シャフトシール。
  12. 前記封止リング(23)は、Oリング(23)型のものである、請求項11記載のシャフトシール。
  13. 前記シャフトシール(15)は、リップシール(15)型のものであり、前記リング状ハウジング(25)は、リング形状の中心の方へ差し向けられた前記リング状ハウジング(25)の前記側部(27)に設けられかつ前記リング状ハウジング(25)の周囲上に延びる1つ又は2つ以上のリップ(26)を備えている、請求項11又は12記載のシャフトシール。
  14. 前記シャフトシール(15)は、請求項1〜10のうち何れか1項に記載の方法で用いられる、請求項11〜13のうち何れか1項に記載のシャフトシール。
  15. 駆動シャフト(11)付きの駆動装置(5)と被動シャフト(10)付きの負荷との間に設けられたトランスミッションであって、前記トランスミッション(4)は、前記駆動装置に締結されたハウジング(9)を有し、前記ハウジング(9)は、前記駆動シャフト(11)を挿通させるボアホール(12)を有し、前記トランスミッション(4)は、前記トランスミッション(4)から前記駆動装置(5)への油の漏れを阻止するよう前記駆動シャフト(11)をシールするために前記駆動シャフト(11)周りに設けられたシャフトシール(15)を有し、前記シャフトシール(15)は、前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)内のボアホール(18)によって形成された前記ハウジング(9)の空所内に設けられ、前記トランスミッション(4)は、前記駆動シャフト(11)に設けられた駆動歯車(14)および前記被動シャフト(10)に設けられた被動歯車(13)を有する、トランスミッションにおいて、前記シャフトシール(15)の寸法は、半径方向隙間(19)が前記シャフトシール(15)周りに残るよう前記ハウジング(12)に設けられた空所よりも小さく、前記シャフトシール(15)は、前記駆動装置(5)の構成の際および前記トランスミッション(4)の組立体の際の許容誤差に対応する自動調心型シャフトシール(15)であり、前記シャフトシールは、前記トランスミッション(4)又は前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に軸方向に圧締めされ
    前記シャフトシール(15)は、軸方向(Y‐Y′)に前記シャフトシール(15)および前記トランスミッション(4)又は前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に締結される少なくとも1枚の圧締め板(20)によって軸方向に圧締めされ
    少なくとも1つの余分のシールが前記隙間(19)を通る油漏れ経路(A)を封止又は遮断する封止リング(23)の形態で設けられている、
    ことを特徴とするトランスミッション。
  16. 前記少なくとも1つの封止リング(23)は、半径方向(X‐X′)又はほぼ半径方向(X‐X′)に延びる前記シャフトシール(15)の側部(22)に設けられた溝(24)内に配置され、前記側部(22)は、前記シャフトシール(15)が取り付けられると、前記トランスミッション(4)又は前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に当てて取り付けられるようになっている、請求項1記載のトランスミッション。
  17. 前記少なくとも1つの余分の封止リング(23)は、半径方向(X‐X′)又はほぼ半径方向(X‐X′)に延びる前記シャフトシール(15)の側部(22)が至る場所のところで前記トランスミッション(4)の前記ハウジング(9)に設けられた溝(24)内に配置されている、請求項15又は16記載のトランスミッション。
  18. 前記余分のシールは、少なくとも2つの封止リング(23)の形態で設けられ、Oリング(23)が前記圧締め板(20)に設けられた溝(24)内に配置されている、請求項15〜17のうち何れか1項に記載のトランスミッション。
  19. 前記シャフトシール(15)は、リップシール型のものである、請求項15〜18のうち何れか1項にトランスミッション。
  20. 前記駆動装置(5)は、燃焼エンジンであり、前記被動シャフト(10)は、圧縮機要素(1)又はその類似物のロータ(3)のシャフト(6)である、請求項15〜19のうち何れか1項に記載のトランスミッション。
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