JP6816605B2 - 円錐ころ軸受用保持器 - Google Patents

Description

本発明は、円錐ころを収容する複数のポケット孔が周方向に等間隔に形成された円錐ころ軸受用保持器に関する。

ラジアル荷重及びスラスト荷重を支持可能な軸受として、各種産業機械の駆動装置、歯車減速装置及び動力伝達装置等の回転支持部に円錐ころ軸受が広く使用されている。
このような円錐ころ軸受は、内輪の円錐外面状軌道面の軸方向両側部に大径側の大鍔及び小径側の小鍔を設け、内輪の円錐外面状軌道面及び外輪の円錐内面状軌道面間に複数の円錐ころを配置するとともに、これらの円錐ころを周方向等間隔に保持するための円錐ころ軸受用保持器を備える。
円錐ころ軸受用保持器として、冷間圧延鋼板又は熱間圧延鋼板等の鋼板製のプレス保持器が一般的に用いられる。

円錐ころ及び保持器を内輪に組み込む際には、内輪の小径側の小鍔と円錐ころとの干渉を避ける必要がある。そのため、保持器を、プレス加工により正規の形状・寸法に一旦成形した後、保持器の柱部の小径リング部側部分を押し拡げる底拡げ工程（底押し工程）を行い、この状態の保持器と円錐ころを内輪に組み付けた後に、保持器を加締めて正規形状に復元する加締め工程を行う必要がある（例えば、特許文献１の段落［０００４］参照）。

円筒ころ軸受用保持器として、円筒ころ（１３）のピッチ円直径より大径の中央環状部（１ａ，１４ａ）を含む柱部の両側に内径側に向けて円筒ころ（１３）のピッチ円直径と概ね同径の側方環状部（１ｂ，１４ｂ）を折曲成形してなる内輪案内方式の保持器がある（例えば、特許文献２参照）。
この内輪案内方式の保持器では、中央環状部（１ａ，１４ａ）に突設したころ抜け止め（２，２、及び１５，１５）により、円筒ころ（１３）の抜け止めを行っている。

特開２０００−２６６０６３号公報 実公平３−２７３３号公報

特許文献１のような円錐ころ軸受用保持器では、円錐ころ及び保持器を円錐ころ軸受の内輪に組み込むために、保持器を所定の寸法に成形した後に、保持器の柱部を底拡げ及び加締めにより、２回にわたって塑性変形させる必要がある。
よって、調整に工数が掛かる上に保持器の精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
特に大型の円錐ころ軸受においては、底拡げや加締め加工の金型が大型化するとともに、加工に必要なプレス機械も大型のものが必要となるので、製造コストが増大する。

特許文献２のような内輪案内方式の保持器を円錐ころ軸受に応用して円錐ころ軸受用保持器とする場合、円錐ころを保持器と内輪で案内することになる。したがって、円錐ころ軸受用保持器におけるポケット孔の形成を打抜き加工により行おうとした場合、パンチ及びダイを用いてポケット孔を打ち抜く方向がカップ状の保持器の側面に対して直交しない。
よって、円錐ころ軸受用保持器のポケット孔を打抜き加工により形成するのは困難であるので、製造コストが増大する。

その上、円錐ころ軸受用保持器の柱部がピッチ円直径より大径の中央環状部を含むことから、柱部が円錐ころのピッチ円直径を跨ぐことになる。
よって、円錐ころ軸受用保持器の柱部が細くなるので、強度面から問題になるおそれや成形不能となるおそれがある。
その上さらに、柱部の中央環状部に突設したころ抜け止めにより、円錐ころの抜け止めを行う場合、段押し加工や打抜き加工時の変形によって、ころ抜け止め間の寸法がばらつき易く、特に大型の円錐ころ軸受においては、ポケット孔の径方向外方からの円錐ころの挿入が困難になるおそれがある。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ポケット孔の径方向外方からの円錐ころの挿入が容易であり、それにより調整に工数が掛かるとともに保持器の精度に悪影響を及ぼすおそれがある底拡げや加締め加工を不要にでき、製造コストを低減できるとともに、柱部が細くなって強度面等の問題が生じることがない円錐ころ軸受用保持器を提供する点にある。

本発明に係る円錐ころ軸受用保持器は、前記課題解決のために、円錐外面状軌道面を有し、大径側端部に大鍔を有するとともに小径側端部に小鍔を有する内輪と、円錐内面状軌道面を有する外輪と、前記円錐外面状軌道面及び前記円錐内面状軌道面間を転動する転動体である複数の円錐ころとを備えた円錐ころ軸受に用いる、前記円錐ころを収容する複数のポケット孔が周方向に等間隔に形成された円錐ころ軸受用保持器であって、
軸方向に離間した一対の大径リング部及び小径リング部を複数の柱部により繋いだ形状を成し、
隣り合う前記ポケット孔の間に位置する前記柱部が、
前記柱部の軸方向中央に位置し、前記円錐ころを案内する中央案内部、
並びに、
前記中央案内部に繋がり、前記中央案内部よりも外径側で前記大径リング部に繋がる大径側端部、及び前記中央案内部よりも外径側で前記小径リング部に繋がる小径側端部からなり、
前記柱部を構成する、前記中央案内部、並びに前記大径側端部及び前記小径側端部が、前記円錐ころのピッチ円直径よりも外径側に位置し、
前記ポケット孔の径方向外方から前記円錐ころを挿入して前記内輪に組み付けることができるとともに、前記内輪に前記円錐ころを組み付けた状態で前記円錐ころを抜け止めする抜止め突部を前記柱部の前記大径側端部及び前記小径側端部に設けてなることを特徴とする（請求項１）。

このような構成によれば、ポケット孔の径方向外方から円錐ころを挿入して内輪に組み付けることができるので、底拡げや加締め加工をする必要がない。
よって、底拡げ工程及び加締め工程が不要であるとともに調整に工数が掛からないので、製造コストを低減でき、保持器の精度を高くすることが容易であるとともに精度のばらつきを小さくできる。
その上、特に大型の円錐ころ軸受用の大型の保持器である場合に、底拡げや加締め加工用の大型の金型やプレス加工機械が不要になるので、製造コストをより一層低減できる。
その上さらに、底拡げによる窓長さの変化が無いので、軸方向隙間を詰めて適正な隙間にすることができる。
その上、柱部を構成する、中央案内部、並びに大径側端部及び小径側端部が、円錐ころのピッチ円直径よりも外径側に位置することから、柱部が細くならないので、強度面から問題になるおそれや成形不能となるおそれがない。

その上さらに、内輪に円錐ころを組み付けた状態で円錐ころを抜け止めする抜止め突部を柱部の大径側端部及び小径側端部に設けていることから、抜止め突部が柱部の根元付近にあるので、抜止め突部間の寸法管理が容易になる。
よって、ポケット孔の径方向外方からの円錐ころの挿入が困難になるおそれがない。
その上、柱部が、中央案内部、並びに中央案内部よりもさらに外径側の大径側端部及び小径側端部からなることから、このような柱部の段付き形状により、通常形状の保持器と比較して円錐ころとの接触面積が小さくなる。
よって、潤滑油が通りやすく潤滑性がアップするので、低トルク化を図ることができる。
その上さらに、円錐ころの着脱が可能であるので、円錐ころ軸受の分解及びメンテナンスが容易になる。

ここで、隣り合う前記柱部の前記中央案内部の間隔を前記円錐ころの対応する直径よりも大きく設定してなるのが好ましい実施態様である（請求項２）。
このような構成によれば、隣り合う柱部の中央案内部の間隔が円錐ころの対応する直径よりも大きいことから、ポケット孔の径方向外方から円錐ころを挿入する際に中央案内部により挿入抵抗が増大することがない。
よって、特に大型の円錐ころ軸受用の大型の保持器である場合であっても、ポケット孔の径方向外方から円錐ころを容易に挿入できる。

また、前記柱部の前記中央案内部に、
前記ポケット孔を打抜き加工したときに発生するせん断面である、前記円錐ころの側面に接触する接触面、又は
前記せん断面を押圧加工してなる、前記円錐ころの側面に接触する接触面
を形成してなるのが一層好ましい実施態様である（請求項３）。
このような構成によれば、円錐ころの側面に接触する、柱部の中央案内部の接触面が、平滑な面であるせん断面、又はせん断面のエッジ部で接触しないように押圧加工した押圧加工面であるので、円錐ころの安定性を向上できる。

以上のように、本発明に係る円錐ころ軸受用保持器によれば、主に以下に示すような効果を奏する。
（１）ポケット孔の径方向外方から円錐ころを挿入して内輪に組み付けることができることから、底拡げ工程及び加締め工程が不要であるとともに調整に工数が掛からないので、製造コストを低減でき、保持器の精度を高くすることが容易であるとともに精度のばらつきを小さくできる。
（２）特に大型の円錐ころ軸受用の大型の保持器である場合に、底拡げや加締め加工用の大型の金型やプレス加工機械が不要になるので、製造コストをより一層低減できる。
（３）柱部が円錐ころのピッチ円直径よりも外径側に位置することから、柱部が細くならないので、強度面から問題になるおそれや成形不能となるおそれがない。
（４）抜止め突部を柱部の大径側端部及び小径側端部に設けており、抜止め突部が柱部の根元付近にあることから抜止め突部間の寸法管理が容易になるので、ポケット孔の径方向外方からの円錐ころの挿入が困難になるおそれがない。
（５）柱部が、中央案内部並びに大径側端部及び小径側端部からなる段付き形状であることから、通常形状の保持器と比較して円錐ころとの接触面積が小さくなり、潤滑油が通りやすく潤滑性がアップするので、低トルク化を図ることができる。
（６）円錐ころの着脱が可能であるので、円錐ころ軸受の分解及びメンテナンスが容易になる。

本発明の実施の形態に係る円錐ころ軸受用保持器の斜視図である。 前記保持器により円錐ころを保持して内輪に組み付けた状態を示す斜視図である。 ３個の円錐ころを内輪に組み付けた状態を示す斜視図である。 図３の状態で内輪を省略して前記保持器及び円錐ころのみを示した斜視図である。 内輪に円錐ころを組み付ける方法を示す要部拡大部分縦断面正面図である。 図２の内輪並びに円錐ころ及び前記保持器のセットを外輪に組み付けた状態を示す要部拡大部分縦断面正面図である。 前記保持器と円錐ころの関係を示す要部拡大斜視図である。 同じく要部拡大正面図である。 同じく要部拡大部分縦断面正面図である。 （ａ）は柱部を大径側端部の抜止め突部の位置で切断した要部拡大横断面平面図、（ｂ）は柱部を中央案内部の位置で切断した要部拡大横断面平面図である。 （ａ）はポケット孔を打抜き加工したときに発生するせん断面を円錐ころの側面に接触する接触面にする場合を示す、柱部の中央案内部の要部拡大水平切断面端面図であり、（ｂ）はさらに拡大して示す拡大図である。 （ａ）はポケット孔を打抜き加工したときに発生するせん断面を押圧加工して円錐ころの側面に接触する接触面にする場合を示す、柱部の中央案内部の要部拡大水平切断面端面図であり、（ｂ）はさらに拡大して示す拡大図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
以下において、円錐ころ軸受の軸方向、径方向、及び周方向を、「軸方向」、「径方向」、及び「周方向」という。

図１の斜視図に示す本発明の実施の形態に係る円錐ころ軸受用保持器１は、図５及び図６の要部拡大部分縦断面正面図に示すように、円錐外面状軌道面１１Ａを有し、大径側端部に大鍔１３を有するとともに小径側端部に小鍔１４を有する内輪１１と、円錐内面状軌道面１２Ａを有する外輪１２と、円錐外面状軌道面１１Ａ及び円錐内面状軌道面間１２Ａを転動する転動体である複数の円錐ころ１５，１５，…とを備えた円錐ころ軸受１０に用いる。
図１及び図２の斜視図に示すように、円錐ころ軸受用保持器１は、軸方向に離間した一対の大径リング部２及び小径リング部３を複数の柱部４，４，…により繋いだ形状を成し、円錐ころ１５，１５，…を収容する複数のポケット孔Ｐ，Ｐ，…が周方向に等間隔に形成される。

図１の斜視図、及び図５の要部拡大部分縦断面正面図に示すように、隣り合うポケット孔Ｐ，Ｐの間に位置する柱部４は、柱部４の軸方向中央に位置し、円錐ころ１５を案内する中央案内部５、並びに、中央案内部５に繋がり、中央案内部５よりも外径側で大径リング部２に繋がる大径側端部６、及び中央案内部５よりも外径側で小径リング部３に繋がる小径側端部７からなる。
大径側端部６は傾斜部８により中央案内部５の上部に繋がり、小径側端部７は傾斜部９により中央案内部５の下部に繋がる。

柱部４の大径側端部６は、周方向に突出する抜止め突部６Ａ，６Ａを有し、柱部４の小径側端部７は、周方向に突出する抜止め突部７Ａ，７Ａを有する。
円錐ころ軸受用保持器１は、図５に示すように、ポケット孔Ｐの径方向外方から円錐ころ１５を挿入して内輪１１に組み付けることができる。

内輪１１に円錐ころ１５を組み付けた状態で、円錐ころ１５は、抜止め突部６Ａ，６Ａ、及び７Ａ，７Ａにより抜け止めされる。
ここで、図１及び図２に示す、一つのポケット孔Ｐを形成する隣り合う柱部４，４における、対向する抜止め突部６Ａ，６Ａの間隔、及び対向する抜止め突部７Ａ，７Ａの間隔は、円錐ころ１５の対応する直径よりも小さく、例えば前記直径よりも０．５％〜３．５％小さく設定する。
前記間隔が円錐ころ１５の対応する直径よりも０．５％未満小さい場合は、円錐ころ１５を保持する力が小さくなるので、円錐ころ１５が保持器１から抜けやすくなる。
前記間隔が円錐ころ１５の対応する直径よりも３．５％を超えて小さい場合は、円錐ころ１５を保持器１に挿入する際に円錐ころ１５に傷が付きやすくなる。
なお、一つのポケット孔Ｐを形成する隣り合う柱部４，４において、図１のように対向する抜止め突部６Ａ，６Ａ、及び７Ａ，７Ａの四つの抜け止め突部を設けるのではなく、前記柱部４，４の一方の柱部４に抜止め突部６Ａを設け、前記柱部４，４の他方の柱部４に抜止め突部７Ａを設けるようにして、二つの抜止め突部を対角に配置してもよい。

図２の斜視図に示すように内輪１１に円錐ころ１５，１５，…を組み付ける際には、図３の斜視図、及び図３において内輪１１を省略して保持器１及び円錐ころ１５，…のみを表示した図４の斜視図に示すように、周方向に離間した適宜箇所、例えば周方向等分の３箇所の円錐ころ１５，…を保持器１のポケットＰの径方向外方から挿入して内輪１１に取り付ける。それにより、保持器１の位置を内輪１１に対して定めることができる。
その状態で、図３に示す円錐ころ１５，１５の間のポケットＰ，Ｐ，…に対して円錐ころ１５，１５，…を径方向外方から挿入することにより、図２のように内輪１１に対して全ての円錐ころ１５，１５，…を組み付けることができる。

次に、円錐ころ軸受用保持器１の形状と円錐ころ１５との関係について説明する。
図５のように保持器１のポケットＰの径方向外方から円錐ころ１５を挿入して内輪１１に組み付けた状態で、内輪１１を省略したものを、図７の要部拡大斜視図、図８の要部拡大正面図、図９の要部拡大部分縦断面正面図、並びに、図１０（ａ）及び（ｂ）の要部拡大横断面平面図に示す。

図８及び図１０（ａ）に示すように、隣り合う柱部４，４の中央案内部５，５の間隔は、円錐ころ１５の周方向隙間の規定範囲内になるように設定する。具体的には、中央案内部５，５の間隔は、円錐ころ１５の対応する直径よりも０．５％〜３．５％大きく設定する。
したがって、中央案内部５，５には円錐ころ１５を抜け止めする機能は無く、中央案内部５，５の間隔により円錐ころ１５の周方向隙間を設定して円錐ころ１５を案内する。
また、隣り合う柱部４，４の中央案内部５，５の間隔が円錐ころ１５の対応する直径よりも大きいことから、ポケット孔Ｐの径方向外方から円錐ころ１５を挿入する際に中央案内部５，５により挿入抵抗が増大することがない。
よって、保持器１が、特に大型の円錐ころ軸受用である場合であっても、ポケット孔Ｐ，Ｐ，…の径方向外方から円錐ころ１５，１５，…を容易に挿入できる。

図１０（ｂ）の要部拡大横断面平面図、並びに図１１（ａ）の要部拡大水平切断面端面図、及び図１１（ｂ）の拡大図に示すように、ポケット孔を保持器内径側から打抜き加工した場合、破断面Ａ，Ａと、平滑な面であるせん断面Ｂ，Ｂが発生し、このせん断面Ｂ，Ｂを接触面５Ａ，５Ａとしている。この場合、同一ポケット内の対向する接触面５Ａ，５Ａは平行であり、接触面５Ａ，５Ａは円錐ころ１５の中心を通る径方向Ｒとも平行である。

図１２（ａ）の要部拡大水平切断面端面図、及び図１２（ｂ）の拡大図に示すように、中央案内部５，５，…をさらに外径側に形成する場合には、図１１（ｂ）のようなせん断面Ｂ，Ｂだけでは、柱部４，４，…のエッジ部が円錐ころ１５の側面と接触して前記側面に傷が付いてしまう。そこで、図１２（ｂ）に示すように、ポケット孔を打抜き加工した後に柱部４，４の中央案内部５，５にプレス加工で押圧加工を施して押圧加工面Ｃ，Ｃを形成し、この押圧加工面Ｃ，Ｃを接触面５Ａ，５Ａとする。この場合、同一ポケット内の対向する接触面５Ａ，５Ａは、外径側に行くにしたがって円錐ころ１５の中心を通る径方向Ｒに近づく方向に傾斜する。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）、並びに図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のような接触面５Ａ，５Ａ，…により、円錐ころ１５の側面に接触する、隣り合う柱部４，４の中央案内部５，５の接触面５Ａ，５Ａが、平滑な面であるせん断面Ｂ，Ｂ、又はせん断面Ｂ，Ｂのエッジ部で接触しないように押圧加工した押圧加工面Ｃ，Ｃであるので、円錐ころ１５の安定性を向上できる。

図９に示すように、大径リング部２の下面及び小径リング部３の上面は、円錐ころ１５の端面と平行である。
また、図６及び図１０（ｂ）に示すように、柱部４の中央案内部５は、円錐ころ１５のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置する。
よって、図７に示すように、柱部４の大径側端部６及び小径側端部７は、前記位置の中央案内部５よりもさらに外径側に位置する。

ここで、円錐ころ軸受用保持器１における、円錐ころ１５，１５，…のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側で柱部４の軸方向中央に位置して円錐ころ１５を案内する中央案内部５、並びに、中央案内部５よりもさらに外径側の大径側端部６及び小径側端部７からなる、柱部４の形状及び位置から、カップ状の保持器１の側面に対してパンチ及びダイを用いてポケット孔Ｐを打ち抜く方向を直交させるように保持器１の形状を設定することが容易である。その結果、大径リング部２の下面及び小径リング部３の上面は、図９のように円錐ころ１５の端面と平行になる。
よって、前記のように保持器１の形状を設定することにより、ポケット孔Ｐの形成を打抜き加工により容易に行うことができるので、製造コストを低減できる。

以上のような円錐ころ軸受用保持器１の構成によれば、ポケット孔Ｐ，Ｐ，…の径方向外方から円錐ころ１５，１５，…を挿入して内輪１１に組み付けることができるので、底拡げや加締め加工をする必要がない。
よって、底拡げ工程及び加締め工程が不要であるとともに調整に工数が掛からないので、製造コストを低減でき、保持器１の精度を高くすることが容易であるとともに精度のばらつきを小さくできる。
また、保持器１が、特に大型の円錐ころ軸受用で大型である場合に、底拡げや加締め加工用の大型の金型やプレス加工機械が不要になるので、製造コストをより一層低減できる。
さらに、底拡げによる窓長さの変化が無いので、軸方向隙間を詰めて適正な隙間にすることができる。
さらにまた、柱部４を構成する、中央案内部５、並びに大径側端部６及び小径側端部７が、円錐ころ１５，１５，…のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置する（前記ピッチ円直径ＰＣＤを跨がない）。特に中央案内部５，５，…が円錐ころ１５，１５，…のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置しているので、円錐ころ１５，１５間の隙間がピッチ円直径ＰＣＤ上よりも広くなる。
よって、柱部４の幅（周方向長さ）を比較的大きく確保できることから、柱部４が細くならないので、強度面から問題になるおそれや成形不能となるおそれがない。

また、内輪１１に円錐ころ１５，１５，…を組み付けた状態で円錐ころ１５，１５，…を抜け止めする抜止め突部６Ａ，７Ａを柱部４の大径側端部６及び小径側端部７に設けていることから、抜止め突部６Ａ，７Ａが柱部４の根元付近にあるので、抜止め突部間の寸法管理が容易になる。
よって、ポケット孔Ｐの径方向外方からの円錐ころ１５の挿入が困難になるおそれがない。
さらに、柱部４が、中央案内部５、並びに中央案内部５よりもさらに外径側の大径側端部６及び小径側端部７からなることから、このような柱部４の段付き形状により、通常形状の保持器と比較して円錐ころ１５との接触面積が小さくなる。
よって、潤滑油が通りやすく潤滑性がアップするので、低トルク化を図ることができる。
さらにまた、円錐ころ１５，１５，…の着脱が可能であるので、円錐ころ軸受１０の分解及びメンテナンスが容易になる。

１ 円錐ころ軸受用保持器
２ 大径リング部
３ 小径リング部
４ 柱部
５ 中央案内部
５Ａ 接触面
６ 大径側端部
６Ａ 抜止め突部
７ 小径側端部
７Ａ 抜止め突部
８，９ 傾斜部
１０ 円錐ころ軸受
１１ 内輪
１１Ａ 円錐外面状軌道面
１２ 外輪
１２Ａ 円錐内面状軌道面
１３ 大鍔
１４ 小鍔
１５ 円錐ころ
Ａ 破断面
Ｂ せん断面
Ｃ 押圧加工面
Ｐ ポケット孔
ＰＣＤ ピッチ円直径
Ｒ 円錐ころの中心を通る径方向

Claims (3)

1. 円錐外面状軌道面を有し、大径側端部に大鍔を有するとともに小径側端部に小鍔を有する内輪と、円錐内面状軌道面を有する外輪と、前記円錐外面状軌道面及び前記円錐内面状軌道面間を転動する転動体である複数の円錐ころとを備えた円錐ころ軸受に用いる、前記円錐ころを収容する複数のポケット孔が周方向に等間隔に形成された円錐ころ軸受用保持器であって、
   軸方向に離間した一対の大径リング部及び小径リング部を複数の柱部により繋いだ形状を成し、
   隣り合う前記ポケット孔の間に位置する前記柱部が、
   前記柱部の軸方向中央に位置し、前記円錐ころを案内する中央案内部、
   並びに、
   前記中央案内部に繋がり、前記中央案内部よりも外径側で前記大径リング部に繋がる大径側端部、及び前記中央案内部よりも外径側で前記小径リング部に繋がる小径側端部からなり、
   前記柱部を構成する、前記中央案内部、並びに前記大径側端部及び前記小径側端部が、前記円錐ころのピッチ円直径よりも外径側に位置し、
   前記ポケット孔の径方向外方から前記円錐ころを挿入して前記内輪に組み付けることができるとともに、前記内輪に前記円錐ころを組み付けた状態で前記円錐ころを抜け止めする抜止め突部を前記柱部の前記大径側端部及び前記小径側端部に設けてなることを特徴とする、
   円錐ころ軸受用保持器。
   
2. 隣り合う前記柱部の前記中央案内部の間隔を前記円錐ころの対応する直径よりも大きく設定してなる、
   請求項１記載の円錐ころ軸受用保持器。
3. 前記柱部の前記中央案内部に、
   前記ポケット孔を打抜き加工したときに発生するせん断面である、前記円錐ころの側面に接触する接触面、又は
   前記せん断面を押圧加工してなる、前記円錐ころの側面に接触する接触面
   を形成してなる、
   請求項１又は２記載の円錐ころ軸受用保持器。
   

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