JPS60172721A - フオイルスラスト軸受 - Google Patents
フオイルスラスト軸受Info
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- JPS60172721A JPS60172721A JP2699384A JP2699384A JPS60172721A JP S60172721 A JPS60172721 A JP S60172721A JP 2699384 A JP2699384 A JP 2699384A JP 2699384 A JP2699384 A JP 2699384A JP S60172721 A JPS60172721 A JP S60172721A
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- Japan
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- foil
- bearing
- elastic
- foils
- mounting
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-
- 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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/042—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. axial foil bearings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
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】
［発明の技術分野］
この発明は、弾性フォイルを積層したフォイルスラスト
軸受に係り、特に弾性フォイルの支持構造を改良したフ
ォイルスラスト軸受に関する。
軸受に係り、特に弾性フォイルの支持構造を改良したフ
ォイルスラスト軸受に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
流体軸受は、回転軸と軸受面との間に高圧の流体膜を形
成してその膜圧により回転軸を支承する方式なので摩擦
損失が少なく、ターボ圧縮機、ターボ膨張機、ターボデ
１１−ジャ、ターボ冷凍機等の高速回転軸に極めて適し
ている。 −流体軸受としては軸受部材が剛体的な剛体
軸受と弾性変形し得るフォイル軸受とが知られている。
成してその膜圧により回転軸を支承する方式なので摩擦
損失が少なく、ターボ圧縮機、ターボ膨張機、ターボデ
１１−ジャ、ターボ冷凍機等の高速回転軸に極めて適し
ている。 −流体軸受としては軸受部材が剛体的な剛体
軸受と弾性変形し得るフォイル軸受とが知られている。
しかし、剛体軸受では軸変形などに起因して流体膜が破
断しゃずい左いう欠点がある。このため、現在、フォイ
ル軸受の研究開発が行なわれているが、フォイル軸受で
は高速安定性に欠けるという問題があった。
断しゃずい左いう欠点がある。このため、現在、フォイ
ル軸受の研究開発が行なわれているが、フォイル軸受で
は高速安定性に欠けるという問題があった。
そこで、本発明者は、優れた高速安定性を有する新規な
フォイル軸受（特願昭５８−２４２０８２号）を提案し
た。この軸受は、１１図に示す順で弾性フォイルａ、ｂ
、ｃ、ｄ、ｅを頃ねて積層したものであり、弾性フォイ
ルａ〜ｅはそれら外周部に設けられた取付孔ｆを合せて
ボルト等を用いて支承面上に固定して組み付けられる。
フォイル軸受（特願昭５８−２４２０８２号）を提案し
た。この軸受は、１１図に示す順で弾性フォイルａ、ｂ
、ｃ、ｄ、ｅを頃ねて積層したものであり、弾性フォイ
ルａ〜ｅはそれら外周部に設けられた取付孔ｆを合せて
ボルト等を用いて支承面上に固定して組み付けられる。
しかしながら、このフォイル軸受ではその支持構造上、
弾性フォイルａ〜ｅの熱変形、特にフＡイルの径方向の
熱伸縮に対して問題がある。即ち、弾性フォイルａ−ｅ
が熱膨張（または熱収縮）した場合、取付孔ｆは固定点
とみなヒるから、取付孔１部に過大な応力が発生し、ま
た軸受面たる弾性フォイルにシワが生じ軸受性能の低下
を招くことになる。
弾性フォイルａ〜ｅの熱変形、特にフＡイルの径方向の
熱伸縮に対して問題がある。即ち、弾性フォイルａ−ｅ
が熱膨張（または熱収縮）した場合、取付孔ｆは固定点
とみなヒるから、取付孔１部に過大な応力が発生し、ま
た軸受面たる弾性フォイルにシワが生じ軸受性能の低下
を招くことになる。
［発明の目的］
この発明は以上の従来の問題点を有効に解決すべく創案
されたものであり、その目的とするところは弾性フォイ
ルの熱変形を吸収し、そのシワの発生を防止して軸受性
能を安定に保持し得ると共に、弾性フォイルの耐久性を
向上し得るフォイルスラスト軸受を提供づることにある
。
されたものであり、その目的とするところは弾性フォイ
ルの熱変形を吸収し、そのシワの発生を防止して軸受性
能を安定に保持し得ると共に、弾性フォイルの耐久性を
向上し得るフォイルスラスト軸受を提供づることにある
。
［発明のＲ蟹］
上記目的は、本発明によれば次の構成により達成される
。
。
即ち、回転軸を囲繞しつつ支承面上に積層形成される弾
性フォイルを薄板状の連結部材を介して支持プレートに
連結して、弾性フォイルの熱変形を連結部材の変形によ
り吸収するようになしたものである。
性フォイルを薄板状の連結部材を介して支持プレートに
連結して、弾性フォイルの熱変形を連結部材の変形によ
り吸収するようになしたものである。
［発明の実施例］
以下に、本発明の一実施例を添付図面に従って詳述する
。
。
第２図ないしその周方向断面図である第３図において、
１２はターボ圧縮機等の回転軸であり、また１は回転軸
のスラストカラである。スラストカラ１のスラスト荷重
Ｗをガス、油、水、蒸気等の高圧の流体膜を形成して支
承するためにスラストカラ１に対向させて軸受ケース２
が設けられている。軸受ケース２のスラストカラ１に臨
む支承部２ａには、スラストカラ１側から軸受ケース２
側に向かって弾性フォイルたるベアリングフォイル３、
ダンプフォイル４、（し形フォイル５、スプリングフォ
イル６、くし形フォイル７が順次重ね合わせて積層され
る。これら）Ａイル３゛、４゜５．６．７は第４図に示
す如（、いずれも回転軸を囲繞すべく環状をなしている
。
１２はターボ圧縮機等の回転軸であり、また１は回転軸
のスラストカラである。スラストカラ１のスラスト荷重
Ｗをガス、油、水、蒸気等の高圧の流体膜を形成して支
承するためにスラストカラ１に対向させて軸受ケース２
が設けられている。軸受ケース２のスラストカラ１に臨
む支承部２ａには、スラストカラ１側から軸受ケース２
側に向かって弾性フォイルたるベアリングフォイル３、
ダンプフォイル４、（し形フォイル５、スプリングフォ
イル６、くし形フォイル７が順次重ね合わせて積層され
る。これら）Ａイル３゛、４゜５．６．７は第４図に示
す如（、いずれも回転軸を囲繞すべく環状をなしている
。
ベアリングフォイル３は、そのスラストカラ１側の表面
が軸受面３ａとなり、軸受面３ａには高い流体膜圧力を
発生させるための機構として、スパイラル状の溝、即ち
スパイラルグループ３ｂが形成されている。スパイラル
グループ３ｂ部の板厚はてれらの周囲のベアリングフォ
イル３の板厚の約半分となっている。スパイラルクルー
プ３ｂの先端部にはベアリングフォイルａをｎ通させて
小孔８が形成されている。小孔８は過剰な流体膜圧力を
ダンプフォイル４側に逃してフォイル系をスクイズダン
パとして機能させるものである。これにより高速回転時
の自励振動を抑制でき軸受の高速安定性を向上できる。
が軸受面３ａとなり、軸受面３ａには高い流体膜圧力を
発生させるための機構として、スパイラル状の溝、即ち
スパイラルグループ３ｂが形成されている。スパイラル
グループ３ｂ部の板厚はてれらの周囲のベアリングフォ
イル３の板厚の約半分となっている。スパイラルクルー
プ３ｂの先端部にはベアリングフォイルａをｎ通させて
小孔８が形成されている。小孔８は過剰な流体膜圧力を
ダンプフォイル４側に逃してフォイル系をスクイズダン
パとして機能させるものである。これにより高速回転時
の自励振動を抑制でき軸受の高速安定性を向上できる。
また、ベアリングフォイル３の外周側には支持プレート
たる取付フォイルリング９が設けられており、ベアリン
グフォイル３と取付）Ａイルリング９とは連結部材とし
ての薄板状のリブ１０により連結されている。ベアリン
グフォイル３とリブ１０と取付フォイルリング９とは一
体に製作される。取付フォイルリング９には等間隔に取
付孔１１が形成されている（図示例では３箇所）。また
、同様の構成にて、ダンプフォイル４、くし形フォイル
５、スプリングフォイル６、くし形フォイル７にもリブ
１０を介して取付フェイルリング９がそれぞれ連結され
ている。各フォイルの取付フォイルリング９の取付孔１
１は同一円周上に同一間隔で設［）られている。フォイ
ル３〜７を第２図の順で重ね各フォイルの取付孔１１を
合わせて、取付ボルト１３４によりその重ね合わさせに
フォイル３〜７を支承部２ａ上に取り付（プる。
たる取付フォイルリング９が設けられており、ベアリン
グフォイル３と取付）Ａイルリング９とは連結部材とし
ての薄板状のリブ１０により連結されている。ベアリン
グフォイル３とリブ１０と取付フォイルリング９とは一
体に製作される。取付フォイルリング９には等間隔に取
付孔１１が形成されている（図示例では３箇所）。また
、同様の構成にて、ダンプフォイル４、くし形フォイル
５、スプリングフォイル６、くし形フォイル７にもリブ
１０を介して取付フェイルリング９がそれぞれ連結され
ている。各フォイルの取付フォイルリング９の取付孔１
１は同一円周上に同一間隔で設［）られている。フォイ
ル３〜７を第２図の順で重ね各フォイルの取付孔１１を
合わせて、取付ボルト１３４によりその重ね合わさせに
フォイル３〜７を支承部２ａ上に取り付（プる。
取付孔１１の加工位置は、リブ１０と取付フォイルリン
グ９との連結部から第４図の如く円周上、中心角ψだ【
プずらせて設けられている。また、ベアリングフォイル
３のリブ１０ばスパイラルグループ３ｂの曲線をそのま
ま延長した形状をなし、その板厚はスパイラルグループ
３ｂの板厚と等しい薄板状となっている。その他のフォ
イル４〜７のリブ１０は径方向に設【プられている。
グ９との連結部から第４図の如く円周上、中心角ψだ【
プずらせて設けられている。また、ベアリングフォイル
３のリブ１０ばスパイラルグループ３ｂの曲線をそのま
ま延長した形状をなし、その板厚はスパイラルグループ
３ｂの板厚と等しい薄板状となっている。その他のフォ
イル４〜７のリブ１０は径方向に設【プられている。
ダンプフォイル４とスプリングフォイル６とは平板状で
あ、。くし形フォイル５．７は、その外周部から径方向
内方へと延出されたくし歯５ａ。
あ、。くし形フォイル５．７は、その外周部から径方向
内方へと延出されたくし歯５ａ。
７ａを有する。くし歯５ａ、７ａは外周部５ｂ。
７ｂに沿って等ピッチにて放射状に配置されている。く
し形フォイル５の取付孔１１とくし形フォイル７の取付
孔１１の加工位置にはズレがあり、等ピッチに設けられ
たくし歯に対して互いに１／２ピツチずらせて設けられ
ている。このため第３図に承りように、くし歯５ａ、７
ａはフＡイル周方向に沿ってスプリングフォイル６の両
側に交互に１／２ピツチで配設されるようになっている
。
し形フォイル５の取付孔１１とくし形フォイル７の取付
孔１１の加工位置にはズレがあり、等ピッチに設けられ
たくし歯に対して互いに１／２ピツチずらせて設けられ
ている。このため第３図に承りように、くし歯５ａ、７
ａはフＡイル周方向に沿ってスプリングフォイル６の両
側に交互に１／２ピツチで配設されるようになっている
。
次に本実施例の作用について述べる。
回転軸のスラストカラ１が第２図乃至第３図中矢印の方
向に角速度ωで回転すると、スラストカラ１とベアリン
グフォイル３との間に流体膜が形成され、この流体膜の
圧力によりスラスト荷重Ｗは支えられる。高速回転時に
は、流体膜のせん断によるトルクが発生する。また、外
部から高圧流体を供給しない本実施例のような動圧型の
スラスト軸受では、起動時および停止時にスラストカラ
１とベアリングフォイル４とが摺接する。これらにより
フォイル３〜７にはω方向の力が作用するが、この力は
りプ１０の張力を介して取付フォイルリング９に伝達さ
れその取付孔１１部にて固定支持される。 高速回転時
における流体膜のせん断による発熱と、起動及び停止時
における摺°動発熱とによりフォイル３〜７は熱変形を
起す。この熱変形はベアリングフォイル３で最も大であ
り、またフォイルの半径方向の熱ｓｒｓを主体とする。
向に角速度ωで回転すると、スラストカラ１とベアリン
グフォイル３との間に流体膜が形成され、この流体膜の
圧力によりスラスト荷重Ｗは支えられる。高速回転時に
は、流体膜のせん断によるトルクが発生する。また、外
部から高圧流体を供給しない本実施例のような動圧型の
スラスト軸受では、起動時および停止時にスラストカラ
１とベアリングフォイル４とが摺接する。これらにより
フォイル３〜７にはω方向の力が作用するが、この力は
りプ１０の張力を介して取付フォイルリング９に伝達さ
れその取付孔１１部にて固定支持される。 高速回転時
における流体膜のせん断による発熱と、起動及び停止時
における摺°動発熱とによりフォイル３〜７は熱変形を
起す。この熱変形はベアリングフォイル３で最も大であ
り、またフォイルの半径方向の熱ｓｒｓを主体とする。
このフォイル３〜７の熱膨張を、第１図に示すようなフ
ォイル支持方式で押え付けると軸受面３ａにシワが発生
し、スラスト荷重Ｗを受ける軸受の負荷容量が低下する
と共に、スラストカラ１とベアリングフォイル３との部
分接触が起りフォイルの破損を招く。
ォイル支持方式で押え付けると軸受面３ａにシワが発生
し、スラスト荷重Ｗを受ける軸受の負荷容量が低下する
と共に、スラストカラ１とベアリングフォイル３との部
分接触が起りフォイルの破損を招く。
ところが、本発明では、フォイル３〜７の熱膨張（熱変
形）をリブ１０の変形により吸収している。特に、リブ
１０と取付フォイルリング９との連結部が取付孔１１か
ら中心角ψだけずらせであるので、固定点とみなせる取
付孔１１に対するフォイル３〜７の変形ないし変位の拘
束度が低く、フォイル３〜７の熱変形を許容する。この
ため、軸受面３ａのシワの発生を防止でき、スラス］・
カラ１の側面と軸受面３ａとの間の平行１きまを一定に
維持できる。従って高速回転域まで軸受の負荷容量を高
く保持でき高速安定性に優れている。
形）をリブ１０の変形により吸収している。特に、リブ
１０と取付フォイルリング９との連結部が取付孔１１か
ら中心角ψだけずらせであるので、固定点とみなせる取
付孔１１に対するフォイル３〜７の変形ないし変位の拘
束度が低く、フォイル３〜７の熱変形を許容する。この
ため、軸受面３ａのシワの発生を防止でき、スラス］・
カラ１の側面と軸受面３ａとの間の平行１きまを一定に
維持できる。従って高速回転域まで軸受の負荷容量を高
く保持でき高速安定性に優れている。
更に、フォイル３〜７の応力集中を回避でき、また軸受
面３ａのシワによる部分接触を防止できるので弾性フォ
イルの耐久性、信頼性を向上し得る。
面３ａのシワによる部分接触を防止できるので弾性フォ
イルの耐久性、信頼性を向上し得る。
特にベアリングフォイル３は最も熱的負荷および機械的
負荷を受けるが、第４図に示すように、リブ１０がスパ
イラルグループ３ｂの曲線をそのまま延長した形状どな
っているので、上記負荷を効果的に軽減できる。またフ
ォイル３〜７の熱変形が生じにくいので、高温から低湿
に至るまで使用可能であり、軸受の適用温度範囲を拡張
することができる。更に、フォイル３〜７は、フォトエ
ツチング等により１工程で加工できるので、安価に提供
できる。
負荷を受けるが、第４図に示すように、リブ１０がスパ
イラルグループ３ｂの曲線をそのまま延長した形状どな
っているので、上記負荷を効果的に軽減できる。またフ
ォイル３〜７の熱変形が生じにくいので、高温から低湿
に至るまで使用可能であり、軸受の適用温度範囲を拡張
することができる。更に、フォイル３〜７は、フォトエ
ツチング等により１工程で加工できるので、安価に提供
できる。
なお、上記実施例においては、ベアリングフォイル３の
軸受面３ａに動圧発生ｍ構としてスパイラルグループ３
ｂを施したスパイラルグループ型であるが、他の形式の
もの、例えば、ステップ型、テイルティングパッド型、
テーバランド型、ヘリング１く−ン型等にも適用でさ、
同様の効果を奏する。
軸受面３ａに動圧発生ｍ構としてスパイラルグループ３
ｂを施したスパイラルグループ型であるが、他の形式の
もの、例えば、ステップ型、テイルティングパッド型、
テーバランド型、ヘリング１く−ン型等にも適用でさ、
同様の効果を奏する。
［発明の効果］
以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮することができる。
揮することができる。
（１） 弾性フォイルの熱変形を連結部材の変形により
吸収するようにしたので、弾性フォイルのシワの発生を
防止できる。したがって、回転軸と弾性フォイルの軸受
面との間の平行すきまを維持でき、高速域まで軸受の負
荷容量及び安定性を高く保持することができる。
吸収するようにしたので、弾性フォイルのシワの発生を
防止できる。したがって、回転軸と弾性フォイルの軸受
面との間の平行すきまを維持でき、高速域まで軸受の負
荷容量及び安定性を高く保持することができる。
（２） 弾性フォイルの熱変形が生じにくい構造のため
、軸受の使用温度範囲を高温から低温に至把まで、広く
拡張づ゛ることができる。
、軸受の使用温度範囲を高温から低温に至把まで、広く
拡張づ゛ることができる。
（３１弾性フォイルの熱的、機械的負荷を低減でき、軸
受の耐久性、信頼性を向上することができる。
受の耐久性、信頼性を向上することができる。
（４） 容易に製造し得、安価に提供できる。
第１図は従来の弾性ツメイルを積層したフォイルスラス
ト軸受の分解正面図、第２図は本発明に係るフォイルス
ラスト軸受の組立断面図、第３図は同周方向断面図、第
４図は同軸受の分解正面図である。 図中、１は回転軸のスラストカラ、２は軸受ケース、２
ａは支承面、３はベアリングフォイル、３ａは軸受面、
４はダンプフォイル、５はくし形フォイル、６はスプリ
ングフォイル、７はくし形フォイル、９は取付フＡイル
リング（支持プレート）、１０Ｇよりブく連結部材）、
１１は取付孔、１２は回転軸、１３は取（＝Ｉボルトで
ある。 特Ｗ［出願人 石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄 第２図
ト軸受の分解正面図、第２図は本発明に係るフォイルス
ラスト軸受の組立断面図、第３図は同周方向断面図、第
４図は同軸受の分解正面図である。 図中、１は回転軸のスラストカラ、２は軸受ケース、２
ａは支承面、３はベアリングフォイル、３ａは軸受面、
４はダンプフォイル、５はくし形フォイル、６はスプリ
ングフォイル、７はくし形フォイル、９は取付フＡイル
リング（支持プレート）、１０Ｇよりブく連結部材）、
１１は取付孔、１２は回転軸、１３は取（＝Ｉボルトで
ある。 特Ｗ［出願人 石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄 第２図
Claims (1)
- 回転軸を囲繞しつつ支承面に弾性フォイルを積層して、
回転軸との間に形成される流体膜圧力喀により回転軸の
スラスト荷重を支承するようになしたフォイルスラスト
軸受において、上記弾性フォイルとその外側の支持プレ
ートとの間を薄板状の連結部材で連結して、上記弾性フ
ォイルの熱変形を連結部材の変形により吸収するように
構成したことを特徴とするフォイルスラスト軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2699384A JPS60172721A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | フオイルスラスト軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2699384A JPS60172721A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | フオイルスラスト軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60172721A true JPS60172721A (ja) | 1985-09-06 |
| JPH0520606B2 JPH0520606B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=12208682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2699384A Granted JPS60172721A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | フオイルスラスト軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60172721A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0799388A1 (en) * | 1994-12-23 | 1997-10-08 | BOSLEY, Robert, W. | Compliant foil hydrodynamic fluid film thrust bearing |
| CN103388622A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-11-13 | 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 | 轴向气体动压轴承 |
| WO2021001016A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-07 | Bladon Jets Holdings Limited | Compliant foil thrust bearing |
| US11519457B2 (en) * | 2020-09-14 | 2022-12-06 | Hyundai Motor Company | Air foil bearing and compressor including the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0551105U (ja) * | 1991-12-18 | 1993-07-09 | 晃嗣 山田 | 靴 |
| JP2013068285A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Ihi Corp | 回転軸支持構造 |
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-
1984
- 1984-02-17 JP JP2699384A patent/JPS60172721A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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| CN114502850A (zh) * | 2019-07-01 | 2022-05-13 | 布雷顿喷气控股有限公司 | 弹性箔片推力轴承 |
| JP2022549054A (ja) * | 2019-07-01 | 2022-11-24 | ブレイドン ジェッツ ホールディングス リミテッド | コンプライアントフォイルスラストベアリング |
| US11859659B2 (en) | 2019-07-01 | 2024-01-02 | Bladon Jets Holdings Limited | Compliant foil thrust bearing |
| US11519457B2 (en) * | 2020-09-14 | 2022-12-06 | Hyundai Motor Company | Air foil bearing and compressor including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0520606B2 (ja) | 1993-03-22 |
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