JPH01155063A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
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- JPH01155063A JPH01155063A JP62312109A JP31210987A JPH01155063A JP H01155063 A JPH01155063 A JP H01155063A JP 62312109 A JP62312109 A JP 62312109A JP 31210987 A JP31210987 A JP 31210987A JP H01155063 A JPH01155063 A JP H01155063A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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- F16J1/10—Connection to driving members
- F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、内燃機関用ピストンに関する。
（従来の技術）
第９図〜第１１図は従来の内燃機関用ピストンを示す断
面図である。
面図である。
第９図に示すように、ピストン１のピストンボス部２に
、図示しないピストンビンを介してコンロッド３が取り
イｌ（プられる。このとき、第９図におけるコンロッド
３の小端部４は、ピストンボス部端而５に直接接触して
、位置規制がなされる。
、図示しないピストンビンを介してコンロッド３が取り
イｌ（プられる。このとき、第９図におけるコンロッド
３の小端部４は、ピストンボス部端而５に直接接触して
、位置規制がなされる。
また、第１０図に示すピストン６では、コンロッド７の
小端部８とピストンボス部９のピストンボス部端面１０
との間にワッシャ１１やスリーブが介装されて、コンロ
ッド７の小端部８の位置が間接的に規制される。
小端部８とピストンボス部９のピストンボス部端面１０
との間にワッシャ１１やスリーブが介装されて、コンロ
ッド７の小端部８の位置が間接的に規制される。
ところが、このようなピストン１，６では、ビス１ヘン
の往復運動中に、コンロッド３，７が首振り現象を生ず
るので、ピストンボス部２，９はコンロッド３．７から
直接またはワッシャ１１等を介して間接的に摺動と叩き
による両摩擦力を受（ｊる。
の往復運動中に、コンロッド３，７が首振り現象を生ず
るので、ピストンボス部２，９はコンロッド３．７から
直接またはワッシャ１１等を介して間接的に摺動と叩き
による両摩擦力を受（ｊる。
このため、受Ｉプ面であるピストンボス部所而５．１０
に摺動摩耗と叩かれ摩耗とが同時に発生し、エンジン破
損に至る稈の損耗が発生ずるおそれがある。
に摺動摩耗と叩かれ摩耗とが同時に発生し、エンジン破
損に至る稈の損耗が発生ずるおそれがある。
そこで、第１１図に示すようなピストン１２では、ピス
トンボス部１３のピストンポス部端而１４に、クロムメ
ツキ等の高硬度の皮膜１５を付着させて、ピストンボス
部端面１４の損耗を防止している。
トンボス部１３のピストンポス部端而１４に、クロムメ
ツキ等の高硬度の皮膜１５を付着させて、ピストンボス
部端面１４の損耗を防止している。
（発明が解決しようどＪる問題点）
しかし、第１１図に示すピストン１２にお（プるピスト
ンボス部断面１４の皮膜１５は、摺動摩耗や叩かれ摩耗
に対しては好適であるものの、ピストンボス部端面１４
に皮膜１５をイ」着した後に仕上げ研削や研摩を行なう
必要があり、恒産性に欠けるという問題点がある。
ンボス部断面１４の皮膜１５は、摺動摩耗や叩かれ摩耗
に対しては好適であるものの、ピストンボス部端面１４
に皮膜１５をイ」着した後に仕上げ研削や研摩を行なう
必要があり、恒産性に欠けるという問題点がある。
この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
ピストンボス部端而の損耗を防止して耐久性を向上でき
ると共に、量産性にも優れた内燃機関用ピストンを提供
することを目的とする。
ピストンボス部端而の損耗を防止して耐久性を向上でき
ると共に、量産性にも優れた内燃機関用ピストンを提供
することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、ピストンボス部にピストンピンが嵌入され
、このピストンピンを介してコンロッドが連結された内
燃機関用ビス１−ンにおいて、上記コンロッドの小端部
が摺接するピストンボス部端面に高硬度な溶射皮膜が形
成されたものである。
、このピストンピンを介してコンロッドが連結された内
燃機関用ビス１−ンにおいて、上記コンロッドの小端部
が摺接するピストンボス部端面に高硬度な溶射皮膜が形
成されたものである。
（作用）
したがって、この発明に係る内燃機関用ビス１−ンによ
れば、ピストンボス部端而がコンロッドの小端部から摺
動による摩擦力を受Ｃブでも、また」ンロツドの首振り
現象等により叩きによる摩擦力を受けても、溶射皮膜層
によってピストンボス部端面が強化されているので、こ
のピストンボス部端面の損１・［を防止できる。さらに
、ピストンボス部端面の皮膜は溶射により形成された溶
射皮膜であるため、皮膜付着後に研摩や研削を必要とせ
ず、量産性を向上させることができる。
れば、ピストンボス部端而がコンロッドの小端部から摺
動による摩擦力を受Ｃブでも、また」ンロツドの首振り
現象等により叩きによる摩擦力を受けても、溶射皮膜層
によってピストンボス部端面が強化されているので、こ
のピストンボス部端面の損１・［を防止できる。さらに
、ピストンボス部端面の皮膜は溶射により形成された溶
射皮膜であるため、皮膜付着後に研摩や研削を必要とせ
ず、量産性を向上させることができる。
（実施例）
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明に係る内燃機関用ピストンの一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
ピストン２０のピストンヘッド部分２１にはリング溝２
２が刻設され、またピストン２０のヌカ−１〜部２３に
はピストンボス部２４Ａ、２４Ｂおよび切欠部２５Ａ、
２５Ｂが形成される。ピストンボス部２４Ａ、Ｂは、互
いに対向して形成される。また、メカ−１一部２５Ａ、
Ｂは、ピストンボス部２４Δ、Ｂと同方向に互いに対向
して形成される。
２が刻設され、またピストン２０のヌカ−１〜部２３に
はピストンボス部２４Ａ、２４Ｂおよび切欠部２５Ａ、
２５Ｂが形成される。ピストンボス部２４Ａ、Ｂは、互
いに対向して形成される。また、メカ−１一部２５Ａ、
Ｂは、ピストンボス部２４Δ、Ｂと同方向に互いに対向
して形成される。
ビス（〜ンボス部２４Ａ、Ｂのビスｌ−ンボス部端面２
６Ａ、２６Ｂ間に、図示しないコンロッドの小端部が配
設され、ピストンボス部２４．Ａ、Ｂに図示しないビス
１ヘンピンを嵌入して、上記コンロッドがピストン２０
に摺動可能に取り付【プられる。
６Ａ、２６Ｂ間に、図示しないコンロッドの小端部が配
設され、ピストンボス部２４．Ａ、Ｂに図示しないビス
１ヘンピンを嵌入して、上記コンロッドがピストン２０
に摺動可能に取り付【プられる。
なお、コンロッドの小端部とピストンボス部端面２６Ａ
、Ｂ間にワッシャ等が介装されることもある。
、Ｂ間にワッシャ等が介装されることもある。
さて、両ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂには溶射皮膜２
７が形成される。この溶射皮膜２７は高硬度で自己潤滑
性を備えた皮膜である。例えば、モリブデン、グラフア
イ１〜、ボロンナイ１〜ライトまたはこれらを含む金属
皮膜である。
７が形成される。この溶射皮膜２７は高硬度で自己潤滑
性を備えた皮膜である。例えば、モリブデン、グラフア
イ１〜、ボロンナイ１〜ライトまたはこれらを含む金属
皮膜である。
次に、溶射皮ｊ！２７が好適に形成されるための条件を
述べる。
述べる。
一般に、溶射皮膜２７を形成するには、第５図に示すよ
うに、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂに対し溶射ノズル
２８を角度γに設定して溶射する。
うに、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂに対し溶射ノズル
２８を角度γに設定して溶射する。
上記角度γを溶射角度とすると、溶射皮膜の膜厚は、第
６図に示すように、γ−４５°前後を境にし、これを超
えると急激に増加し溶射効率が上界する。なお、この第
６図では、溶射角度γ−９０゜のとぎの溶射皮膜２７の
膜厚を１００としたときの各溶射角度と溶射皮膜膜厚と
の関係を示している。一方、溶射粒子は、第７図に示す
ように溶射ノズル２８の軸線２９を境にしてθ／２の幅
（θ〈５°）をもって溶射される。
６図に示すように、γ−４５°前後を境にし、これを超
えると急激に増加し溶射効率が上界する。なお、この第
６図では、溶射角度γ−９０゜のとぎの溶射皮膜２７の
膜厚を１００としたときの各溶射角度と溶射皮膜膜厚と
の関係を示している。一方、溶射粒子は、第７図に示す
ように溶射ノズル２８の軸線２９を境にしてθ／２の幅
（θ〈５°）をもって溶射される。
これらを前提とすると、第２図に示すように、ピストン
ボス部端面２６Δの最奥端３０およびピストンボス部端
面２６Ｂの最前端３１を結ぶ直線３２とピストンボス部
端面２６Ａとのなす角α、あるいはピストンボス端面２
６Ａの最奥端３０および切欠部２５Ｂの内周端３３を結
ぶ直線３４とピストンボス部端面２６△とのなづ角βの
うち、角度の小さなαが約４０’以上となるように設け
られる（約４０°≦α≦β）。これが、ピストンボス部
端面２６Ａ、ＢにＪ３いてピストン２０の軸方向に好適
な溶射を行なうための条件である。
ボス部端面２６Δの最奥端３０およびピストンボス部端
面２６Ｂの最前端３１を結ぶ直線３２とピストンボス部
端面２６Ａとのなす角α、あるいはピストンボス端面２
６Ａの最奥端３０および切欠部２５Ｂの内周端３３を結
ぶ直線３４とピストンボス部端面２６△とのなづ角βの
うち、角度の小さなαが約４０’以上となるように設け
られる（約４０°≦α≦β）。これが、ピストンボス部
端面２６Ａ、ＢにＪ３いてピストン２０の軸方向に好適
な溶射を行なうための条件である。
また、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂにおいてビス１−
ン２０の直径方向に好適な溶射を行なうためには、第３
図に示すように、メカ−１〜部２３の両切大部２５Ａ、
Ｂの開口幅ｐ１が、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂの外
径１ 以上（ｐ１≧１２）となるよう設【プられる必要
がある。
ン２０の直径方向に好適な溶射を行なうためには、第３
図に示すように、メカ−１〜部２３の両切大部２５Ａ、
Ｂの開口幅ｐ１が、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂの外
径１ 以上（ｐ１≧１２）となるよう設【プられる必要
がある。
以上のようなピストン２０の軸方向および直径方向の両
条件を満せば、溶射ノズル２８から噴射される溶射粒子
がスカート部２３の切欠部２５Ｂ。
条件を満せば、溶射ノズル２８から噴射される溶射粒子
がスカート部２３の切欠部２５Ｂ。
Ａを通って、これら切欠部２５Ｂ、Ａの豆いに対向した
位置にあるピストンボス部端面２６Ａ、Ｂに溶射皮膜２
７を形成することができる。なお、前述の溶射効率の観
点から、溶射角度γが４５゜以上となるにうに溶射ノズ
ル２８が位置決めされる。
位置にあるピストンボス部端面２６Ａ、Ｂに溶射皮膜２
７を形成することができる。なお、前述の溶射効率の観
点から、溶射角度γが４５゜以上となるにうに溶射ノズ
ル２８が位置決めされる。
したがって、上記実施例によれば、ピストンボス部端面
２６Ａ、Ｂに溶射皮膜２７が形成されて両端面２６Ａ、
Ｂが強化されたことから、これらのピストンボス部端而
２６Ａ、Ｂが］ンロツド小端部から摺動による摩擦力を
受けても、またコンロッドの首振り運動等により叩きに
よる摩擦力を受（）ても、これらピストンボス部端面２
６△、Ｂの損耗を防止でき、ピストン２０の耐久性を向
上させることができる。
２６Ａ、Ｂに溶射皮膜２７が形成されて両端面２６Ａ、
Ｂが強化されたことから、これらのピストンボス部端而
２６Ａ、Ｂが］ンロツド小端部から摺動による摩擦力を
受けても、またコンロッドの首振り運動等により叩きに
よる摩擦力を受（）ても、これらピストンボス部端面２
６△、Ｂの損耗を防止でき、ピストン２０の耐久性を向
上させることができる。
また、溶射皮膜２７が溶射により形成された皮膜である
ため、溶射後に溶射層を研削したり研摩する必要がなく
、量産性を向上させることもできる。
ため、溶射後に溶射層を研削したり研摩する必要がなく
、量産性を向上させることもできる。
さらに、溶射皮膜２７が溶射により形成された皮膜であ
るため、ピストンの運転状況に応じて、ピストンボス部
端面２６Ａ、Ｂとコンロッドもしくはワッシャ等とのク
リアランスが自動調整できる。つまり、第４図に示すよ
うに、溶射皮膜２７の断面形状は凹凸が激しいので、運
転初期の段階では第４図の高さａからｂの部分がコンロ
ッドやワッシャ等によって削られ易く、運転状況に応じ
て高さｂからＣまでの部分が、さらに高さＣからｄまで
の部分が削られてコンロッド等との接触面が段階的に増
加する。このように、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂと
コンロッド等とのクリアランスをこのコンロッド等によ
って適当な厚みになるまで自動的に調整できるのである
。
るため、ピストンの運転状況に応じて、ピストンボス部
端面２６Ａ、Ｂとコンロッドもしくはワッシャ等とのク
リアランスが自動調整できる。つまり、第４図に示すよ
うに、溶射皮膜２７の断面形状は凹凸が激しいので、運
転初期の段階では第４図の高さａからｂの部分がコンロ
ッドやワッシャ等によって削られ易く、運転状況に応じ
て高さｂからＣまでの部分が、さらに高さＣからｄまで
の部分が削られてコンロッド等との接触面が段階的に増
加する。このように、ピストンボス部端面２６Ａ、Ｂと
コンロッド等とのクリアランスをこのコンロッド等によ
って適当な厚みになるまで自動的に調整できるのである
。
また、溶射皮膜２７が自己潤滑性を備えた皮膜であるの
で、この被膜２７によってコンロッドやワッシャ等を傷
（ｄけることがない。と同時に、この溶射皮膜２７が摩
滅粒子となって脱落しても、他の部分に悪影響を及ぼす
こともない。
で、この被膜２７によってコンロッドやワッシャ等を傷
（ｄけることがない。と同時に、この溶射皮膜２７が摩
滅粒子となって脱落しても、他の部分に悪影響を及ぼす
こともない。
また、機械加工後あるいはノックピン打込み後のピスト
ン２０に溶射を施して溶射皮膜２７を形成できるので、
従来のピストン加工工程の後に溶射工程を追加するだり
でよく、製造コストの上昇を来たさない。
ン２０に溶射を施して溶射皮膜２７を形成できるので、
従来のピストン加工工程の後に溶射工程を追加するだり
でよく、製造コストの上昇を来たさない。
第８図はこの発明に係る内燃機関用ピストンの他の実施
例を示す断面図である。前記実施例のピストン２０では
、直線３２とピストンボス部端面２６Ａとのなす角αが
、直線３４とピストンボス部端面２６Δとのなす角βよ
り小さな場合であったが、この他の実施例にお（プるピ
ストン４０では、直線３２とピストンボス部端面２６Ａ
とのなＪ角αが、直線３４とピストンボス部端面２６Ａ
とのなす角βより大きな場合であり、このときにはβが
約４０’以上に設定される（約４０’≦β≦α）。
例を示す断面図である。前記実施例のピストン２０では
、直線３２とピストンボス部端面２６Ａとのなす角αが
、直線３４とピストンボス部端面２６Δとのなす角βよ
り小さな場合であったが、この他の実施例にお（プるピ
ストン４０では、直線３２とピストンボス部端面２６Ａ
とのなＪ角αが、直線３４とピストンボス部端面２６Ａ
とのなす角βより大きな場合であり、このときにはβが
約４０’以上に設定される（約４０’≦β≦α）。
上記再実施例ではピストンボス部端面２６Ａ。
Ｂの両面に溶射皮膜２７が形成される場合につぎ述べた
が、ピストンボス部端面２６．Ｂのいずれか一方にのみ
溶射皮膜２７を形成づるものであってもよい。また、ピ
ストン２０．４０は自動二輪車や自動車におけるピスト
ンに限らず、船外機やコンブレッザ等コンロッドと結合
する全てのピストンについて適用できる。
が、ピストンボス部端面２６．Ｂのいずれか一方にのみ
溶射皮膜２７を形成づるものであってもよい。また、ピ
ストン２０．４０は自動二輪車や自動車におけるピスト
ンに限らず、船外機やコンブレッザ等コンロッドと結合
する全てのピストンについて適用できる。
以上のように、この発明に係る内燃機関用ピストンによ
れば、コンロッドの小端部が摺動するビス）〜シボ２部
端面に高硬度な溶射皮膜が形成されたことから、コンロ
ッドから摺動による摩擦力あるいは叩きによる摩擦力を
受りても、ピストンボス部端面の損耗を防止できビス１
−ンの耐久性を向上さゼることかできると共に、溶射皮
膜形成後この皮膜を研削あるいは研摩する必要がないの
で、量産性も向上させることができるという効果を奏す
る。
れば、コンロッドの小端部が摺動するビス）〜シボ２部
端面に高硬度な溶射皮膜が形成されたことから、コンロ
ッドから摺動による摩擦力あるいは叩きによる摩擦力を
受りても、ピストンボス部端面の損耗を防止できビス１
−ンの耐久性を向上さゼることかできると共に、溶射皮
膜形成後この皮膜を研削あるいは研摩する必要がないの
で、量産性も向上させることができるという効果を奏す
る。
第１図は′この発明に係る内燃機関用ピストンの一実施
例を示す断面図、第２図は第１図にお【プるピストンの
溶射皮膜形成前の断面図、第３図は同じく溶射皮膜形成
前のピストンを示す正面図、第４図は溶射皮膜を拡大し
て示す断面図、第５図は第２図および第３図のビス１−
ンに溶射皮膜を形成する状態を示した図、第６図は溶射
角度と溶射皮膜膜厚との関係を示すグラフ、第７図は溶
射ノズルから溶射粒子が噴射される状態を示す図、第８
図はこの発明に係る内燃機関用ピストンの他の実施例を
示す断面図、第９図〜第１１図は従来の内燃機関用ピス
トンをそれぞれ示す断面図である。 ２０・・・ピストン、２１・・・ピストンヘッド部分、
２４、Ａ、Ｂ・・・ビスｊ〜ンボス部、２６Ａ、Ｂ・・
・ピストンボス部端面、２７・・・溶射皮膜。 出願人代理人 波 多 野 久（２ζン ６し
′酊 Ｗｌｌｌ炉が 第／θ図
例を示す断面図、第２図は第１図にお【プるピストンの
溶射皮膜形成前の断面図、第３図は同じく溶射皮膜形成
前のピストンを示す正面図、第４図は溶射皮膜を拡大し
て示す断面図、第５図は第２図および第３図のビス１−
ンに溶射皮膜を形成する状態を示した図、第６図は溶射
角度と溶射皮膜膜厚との関係を示すグラフ、第７図は溶
射ノズルから溶射粒子が噴射される状態を示す図、第８
図はこの発明に係る内燃機関用ピストンの他の実施例を
示す断面図、第９図〜第１１図は従来の内燃機関用ピス
トンをそれぞれ示す断面図である。 ２０・・・ピストン、２１・・・ピストンヘッド部分、
２４、Ａ、Ｂ・・・ビスｊ〜ンボス部、２６Ａ、Ｂ・・
・ピストンボス部端面、２７・・・溶射皮膜。 出願人代理人 波 多 野 久（２ζン ６し
′酊 Ｗｌｌｌ炉が 第／θ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ピストンボス部にピストンピンが嵌入され、このピ
ストンピンを介してコンロッドが連結された内燃機関用
ピストンにおいて、上記コンロッドの小端部が摺接する
ピストンボス部端面に高硬度な溶射皮膜が形成されたこ
とを特徴とする内燃機関用ピストン。 ２、溶射皮膜は、高硬度で自己潤滑性を備えた皮膜であ
る特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用ピストン。 ３、ピストンスカート部の切欠開口幅はピストンボス部
の外径より大きく形成され、さらにピストンボス部端面
最奥端および他のピストンボス部端面最前端を結ぶ線と
ピストンボス部端面との角度、あるいは上記ピストンボ
ス部端面最奥端およびこのピストンボス部端面に対向す
るピストンスカート切欠部内周端を結ぶ線と上記ピスト
ンボス部端面との角度のうち、いずれか小さい方の角度
が約４０゜以上となるよう構成された特許請求の範囲第
１項記載の内燃機関用ピストン。
Priority Applications (4)
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| JP62312109A JP2590501B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 内燃機関用ピストン |
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| JP62312109A JP2590501B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 内燃機関用ピストン |
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| JP2590501B2 JP2590501B2 (ja) | 1997-03-12 |
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Family Applications (1)
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