KR100345819B1 - 차동 속도 제어 전달 커플링 - Google Patents

차동 속도 제어 전달 커플링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마찰 판(16, 17)이 회전 가능하게 고정된 방식으로 서로에 대해 회전 가능한 부품(14, 15)들 중 하나 또는 다른 하나에 각각 연결되는 마찰 커플링(12)과, 높은 점성의 유체로 채워지고 회전 가능한 부품들 중 하나(14) 내에 형성된 하우징에 의해 그리고 상기 하우징에 대해 밀봉된 이동 가능한 피스톤(21)에 의해 형성된 압력 챔버(30)와, 회전 가능한 부품들 중 다른 하나(15)에 연결된 이송 부재(23)가 내부에서 회전하는 펌프 유닛을 포함하고, 높은 점성의 유체를 위한 저장실(29)이 하우징 내에 제공되며 펌프 유닛에 연결되고 압력 챔버는 펌프 유닛에 의해 공급되고 피스톤(21)은 마찰 커플링(12)에 부하를 가하는, 서로에 대해 회전 가능한 두 개의 부품(14, 15)들 사이에서 토크를 전달하기 위한 커플링(11)에 있어서, 펌프 유닛은 내부 치형 로터 펌프의 형상으로 제공되고 이송 부재는 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 다른 하나(15)에 동심으로 연결된 외부 치형 로터(23)를 형성하고, 로터(23)가 중공 기어(24)와 함께 회전 펌프 챔버(27)를 형성하면서, 내부 치형 중공 기어(24)는, 편심되어 지지되며 외부 치형 로터(23)에 의해 구동되는 러너를 구성하는 것을 특징으로 하는 커플링에 관한 것이다.

Description

차동 속도 제어 전달 커플링 {DIFFERENTIAL-SPEED-CONTROLLED TRANSMITTING COUPLING}
본 발명은 마찰 판이 회전 가능하게 고정된 방식으로 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 하나 또는 다른 하나에 각각 연결되는 마찰 커플링을 포함하고, 마찰 커플링은 높은 점성의 유체로 채워지고 회전 가능한 부품들 중 하나 내에 형성된 하우징에 의해 그리고 상기 하우징에 대해 밀봉된 이동 가능한 피스톤에 의해 형성된 압력 챔버와 회전 가능한 부품들 중 다른 하나에 연결된 이송 부재가 내부에서 회전하는 펌프 유닛을 갖고, 높은 점성의 유체를 위한 저장실이 하우징 내에 제공되며 펌프 유닛에 연결되고 압력 챔버는 펌프 유닛에 의해 공급되고 피스톤은 마찰 커플링에 부하를 가하는, 서로에 대해 회전 가능한 두 개의 부품들 사이에서 토크를 전달하기 위한 커플링에 관한 것이다.
상기 유형의 커플링은 차축 차동 장치 또는 중심 차동 장치 내의 잠금 장치로서 이용될 수 있고, 본원에서 차축 차동 장치는 차동 장치가 프로펠러 샤프트에 의해 구동되는 구동 차량 차축의 휠들 사이의 종래의 차동 장치를 의미하고, 중심 차동 장치는 차동 장치가 중간 구동 샤프트에 의해 구동되는 자동차의 두 개의 구동 차축들 사이의 차동 장치를 의미한다. 또한, 상기 유형의 커플링은 필요하다면 부가적으로 구동되고 영구 구동 차축에 대한 속도차가 있는 경우에만 토크가 부하되는 구동 샤프트를 위한 프로펠러 샤프트 내에 직접 이용될 수 있다. 상기 유형의 커플링은 특히 본 출원인에 의해 제시된 작동 요소로서 비스코록(Visco-Lok) 유형의 유체 전단 펌프를 갖는 것으로 알려져 있다. 상기 커플링에 이용된 유체 전단 펌프는 설계 원리의 측면에서 누출이 없더라도 압력을 증가시키면서 0으로 감소되는 제한된 체적 유동만을 발생시킨다. 유체 전단 펌프의 체적 유동은 더 넓고 더 깊은 전단 채널에 의해 증가될 수 있다. 그러나, 공간 제한의 측면에서, 이러한 증가는 한계를 갖는다. 상기 비스코록 커플링은 예를 들어 화물 차량 및 오프로드(offraod) 차량에 이용될 때 결합 충격 및 토크 급변화를 방지하는데 유익하고 차량의 제동 안정성에 유익한 유연 결합 특성을 제공한다. 반응 속도와 관련된 높은 요구 조건을 포함하는 장치에서, 비스코록 커플링의 유체 전단 펌프에 의해 발생된 체적 유동이 항상 충분한 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 목적은 비스코록 커플링의 장점을 포함하고 반응 속도와 관련해서 아무런 제한을 나타내지 않는 상기 유형의 커플링을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 펌프 유닛이 내부 치형 로터 펌프의 형상으로 제공되고 이송 부재가 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 다른 하나에 동심으로 연결되는 외부 치형 로터를 형성한다는 점에서, 로터(23)가 중공 기어(24)와 함께 회전 펌프 챔버(27)를 형성하면서 내부 치형 중공 기어(24)는 편심되어 지지되며 외부 치형로터(23)에 의해 구동되는 러너를 구성한다는 점에서, 로터 펌프의 펌프 챔버가 역전 및 안내 요소의 단부면에 의해 그리고 밀봉 디스크의 단부면에 의해 각각 측방향으로 한정된다는 점에서, 역전 및 안내 요소가 유체 마찰력에 의해 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 하나에 대해 두 개의 단부 위치들 사이의 제한된 범위까지 회전 가능하다는 점에서, 그리고 압력 채널이 펌프 챔버를 압력 챔버에 연결시키고 회수 라인이 압력 챔버를 저장실에 연결시킨다는 점에서 달성된다.
비스코록 커플링, 즉 높은 점성의 유체로 채워진 밀봉 시스템의 특성에 대응하는 주요 특성을 이용할 때, 신규한 유형의 펌프는 상기 목적을 만족시키는 내부 치형 펌프이다. 온도에 대해 무시할 수 있는 영향을 갖는 비스코록 커플링의 장점이 유지되고, 또한 밀봉되며 유지보수가 필요없고 자율적으로 기능하는 시스템의 장점도 유지된다. 이러한 경우에 있어서도, 역전 요소를 이용함으로써, 펌프 유닛은 서로에 대해 회전 가능한 두 개의 부품들 사이의 상대 회전의 방향에 무관하게 압력을 축적하고, 높은 점성의 유체는 피스톤을 이동시키는 목적으로 압력 챔버 내로 직접 안내된다.
양호한 실시예에 따르면, 하우징 내에 또는 역전 및 안내 요소 내에, 한편으로는 흡입 채널로서 작용하고 다른 한편으로는 로터 펌프의 압력 채널로서 작용하는 두 개의 C형 채널이 제공되는 것과, 저장실과 채널들 사이의 하우징 내의 연결 보어와 채널들과 압력 챔버 사이의 하우징 내의 압력 채널이 제공되며 역전 및 안내 요소의 각각의 두 개의 단부 위치 내에서 교대로 채널들 중 하나가 연결 보어에 연결되고 채널들 중 다른 하나가 압력 채널에 연결되는 것이 제안된다.
공지된 방법으로, C형 채널은 러너 베어링의 편심에 대해 대칭으로 설계되고 펌프 챔버에 개방 연결된다. 두 개의 C형 채널은 양호하게 연결 보어 및 압력 채널에 직접 연결되는 역전 및 안내 요소 내의 관통 구멍 또는 슬롯의 형상으로 제공된다.
두 개의 C형 채널은 또한 연결 보어와 연결된, 하우징 내의 표면 홈의 형상으로 제공되고 압력 채널은 대체로 역전 및 안내 요소 내의 대응하는 채널에 의해 제공된다.
압력 채널은 양호하게 압력 챔버의 단부면 내의 홈에 의해 제공된다.
다른 확실한 설계 특성은 중공 기어를 지지하기 위한 수단이 하우징에 대해 동심으로 지지되는 역전 및 안내 요소 내에 동심인 내측 원통면의 형상으로 제공된다는 점에 있다. 이송량은 종래 기술의 비스코록 펌프 내에서 이송량의 수배에 해당하고, 따라서 상기 반응 속도는 증가될 수 있다. 펌프 특성은 저장실로 이어지는 회수 보어의 치수를 결정함으로써 용이하게 설정될 수 있다. 온도의 영향을 보상하는 회수 보어 내의 요소를 제공하는 것이 가능하다. 다른 양호한 실시예가 종속 청구항에서 기술된다.
본 발명의 양호한 실시예는 도면을 참조해서 이하에서 설명된다.
도1은 신규한 커플링 조립체의 제1 실시예의 종단면도.
도2는 도1에 따른 펌프 조립체의 단면을 도시하는 도면.
도3은 신규한 커플링 조립체의 제2 실시예의 종단면도.
도4는 도3에 따른 펌프 조립체의 단면을 도시하는 도면.
도5는 세부적으로 확대된 변경된 실시예의 형상으로, 이전 도면들에 따른 펌프 조립체의 회수 보어를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 커플링
12 : 마찰 커플링
14 : 하우징
15 : 허브
20 : 펌프 하우징
21 : 피스톤
23 : 로터
24 : 러너
25 : 역전 및 안내 요소
27 : 펌프 챔버
30 : 압력 챔버
35 : 리세스
도1은 다중-판 커플링(12)과 작동 장치(13)를 구비한 커플링 조립체(11)를 도시한다. 커플링 조립체(11)는 서로에 대해 회전 가능한 부품들을 구성하는 하우징(14) 및 허브(15)를 포함한다. 마찰 커플링(12)의 외측 판(16)은 회전 가능하게고정된 방식으로 하우징(14) 내에 유지된다. 마찰 커플링(12)의 내측 판(17)은 회전 가능하게 고정된 방식으로 허브(15) 내에 유지된다. 압력판(18)은 판 다발을 하우징(14) 내의 멈춤면(19)에 대해 가압할 수 있다 (커플링의 폐쇄). 작동 장치(13)는 하우징(14)에 확실하게 연결된 펌프 하우징(20)과, 펌프 하우징(20)에 대해 축방향으로 이동 가능하며 압력판(18)에 부하를 가할 수 있는 피스톤(21)을 포함한다. 피스톤(21)은 하우징(14) 상에 지지된 판스프링(22)에 의해 복귀될 수 있다. 하우징(20) 및 피스톤(21)에 의해 형성된 압력 챔버(30) 내에, 회전 가능하게 고정된 방식으로 허브(15)에 연결되고 편심되어 안내된 내부 치형 러너(24)를 결합하는 외부 치형 로터(23)가 제공된다. 내부 치형 러너는 그의 원통형 외측면에 의해, 제한된 각도의 양만큼 회전 가능하도록 펌프 하우징(20)의 중심 설정 단(26) 상에 유지되는 역전 및 안내 요소(25)의 편심된 내측 리세스 내에서 안내된다. 도시된 유형의 기어 펌프에서 보편적인 것과 같이, 러너(24)의 내측 치형부는 로터(23)의 외측 치형부보다 치를 하나 더 가지고 있다. 러너와 로터의 사이에 형성된 펌프 챔버(27)는 한편으로는 역전 및 안내 요소(25)에 의해, 다른 한편으로는 양호하게 로터(23)와 함께 회전하는 밀봉 디스크(28)에 의해 폐쇄된다. 펌프 챔버(27)는 한편으로는 펌프 하우징(20) 내의 저장실(29)에 다른 한편으로는 펌프 하우징(20)과 피스톤(21) 사이의 압력 챔버(30)에 연결되고, 이러한 연결 방법은 아직 상세하게 설명되지 않았다. 저장실(29)은 펌프 하우징(20)에 의해 그리고 펌프 하우징(20)에 대해 이동 가능하며 판스프링(32) 및 고정 디스크(33)에 의해 하우징(14) 상에 지지되는 환형 피스톤(31)에 의해 형성된다. 펌프 챔버(27)를 한편으로는 저장실(29)에 다른 한편으로는 압력 챔버(30)에 연결시키기 위해 펌프 하우징(20)과 역전 및 안내 요소(25) 내에 다음과 같은 채널들이 제공된다. 펌프 하우징(20) 내의 축방향 보어의 형상인 흡입 채널(38)과, 펌프 하우징(20) 내의 표면 홈의 형상인 압력 채널(40)과, 부가적으로 역전 및 안내 요소(25) 내의 C형 관통 구멍의 형상인 두 개의 흡입 및 압력 채널(36, 37)이다.
도2는 외부 치형의 동심으로 배열된 로터(23)와, 로터에 의해 구동되는 내부 치형 러너(24)와, 러너의 외측 원통면을 위한 편심된 내측 안내 통로를 형성하는 역전 및 안내 요소(25)의 단면을 도시한다. 또한, 캠(34)이 고정되어 있는 펌프 하우징(20)을 로터 단부로부터 볼 수 있다. 캠(34)은 역전 및 안내 요소(25) 내의 리세스(35)를 결합하고, 리세스(35)는 역전 및 안내 요소가 두 개의 멈춤 위치들 사이에서 펌프 하우징(20)에 대해 소정의 각도(α)만큼 회전하기에 충분하게 넓다. 또한, 역전 및 안내 요소(25) 내의 주연 슬롯의 형상으로 제공되며 상기 요소를 각도(α)만큼 회전시킴으로써 그들의 기능을 교환할 수 있는, 두 개의 동일한 대략 반원형인 흡입 및 압력 채널(36, 37)이 제공된다. 압력을 공급하고 방출하기 위해, 저장실까지 연장되는 펌프 하우징(20) 내의 평행-축 보어의 형상인 흡입 채널(38)과, 상기 평행-축 보어에 반경방향으로 대향하여 위치되고 펌프 하우징(20) 내의 반경방향 표면 홈의 형상을 가지며 압력 챔버까지 연장되는 압력 채널(40)이 제공된다. 상기 흡입 및 압력 채널(36, 37) 중 하나는 흡입 채널(38)에 연결되고, 다른 하나는 압력 채널(40)에 연결된다. 압력 채널(40)을 저장실(29)에 연결시키는 회수 보어(41)를 또한 볼 수 있다.
도3은 다중-판 커플링(12)과 작동 장치(13)를 구비한 커플링 조립체(11)를 도시한다. 커플링 조립체(11)는 서로에 대해 회전 가능한 부품들을 구성하는 하우징(14) 및 허브(15)를 포함한다. 마찰 커플링(12)의 외측 판(16)은 회전 가능하게 고정된 방식으로 하우징(14) 내에 유지된다. 마찰 커플링(12)의 내측 판(17)은 회전 가능하게 고정된 방식으로 허브(15) 내에 유지된다. 압력판(18)은 판 다발을 하우징(14) 내의 멈춤면(19)에 대해 가압할 수 있다 (커플링의 폐쇄). 작동 장치(13)는 하우징(14)에 확실하게 연결된 펌프 하우징(20)과, 펌프 하우징(20)에 대해 축방향으로 이동 가능하며 압력판(18)에 부하를 가할 수 있는 피스톤(21)을 포함한다. 피스톤(21)은 하우징(14) 상에 지지된 판스프링(22)에 의해 복귀될 수 있다. 하우징(20) 및 피스톤(21)에 의해 형성된 압력 챔버(30) 내에, 회전 가능하게 고정된 방식으로 허브(15)에 연결되고 편심되어 안내된 내부 치형 러너(24)를 결합하는 외부 치형 로터(23)가 제공된다. 내부 치형 러너는 그의 원통형 외측면에 의해, 제한된 각도의 양만큼 회전 가능하도록 펌프 하우징(20)의 중심 설정 단(26) 상에 유지되는 역전 및 안내 요소(25)의 편심된 내측 리세스 내에서 안내된다. 도시된 유형의 기어 펌프에서 보편적인 것과 같이, 러너(24)의 내측 치형부는 로터(23)의 외측 치형부보다 치를 하나 더 가지고 있다. 러너와 로터의 사이에 형성된 펌프 챔버(27)는 한편으로는 역전 및 안내 요소(25)에 의해, 다른 한편으로는 양호하게 로터(23)와 함께 회전하는 밀봉 디스크(28)에 의해 폐쇄된다. 펌프 챔버(27)는 한편으로는 펌프 하우징(20) 내의 저장실(29)에 다른 한편으로는 펌프 하우징(20)과 피스톤(21) 사이의 압력 챔버(30)에 연결되고, 이러한 연결 방법은아직 상세하게 설명되지 않았다. 저장실(29)은 펌프 하우징(20)에 의해 그리고 펌프 하우징(20)에 대해 이동 가능하며 판스프링(32) 및 고정 디스크(33)에 의해 하우징(14) 상에 지지되는 환형 피스톤(31)에 의해 형성된다. 펌프 챔버(27)를 한편으로는 저장실(29)에 다른 한편으로는 압력 챔버(30)에 연결시키기 위해 펌프 하우징(20)과 역전 및 안내 요소(25) 내에 다음과 같은 채널들이 제공된다. 펌프 하우징(20) 내의 축방향 보어의 형상인 두 개의 흡입 채널(38, 39)과, 펌프 하우징 내의 표면 홈의 형상인 압력 채널(40)과, 부가적으로 펌프 하우징(20) 내의 C형 표면 홈의 형상인 두 개의 흡입 및 압력 채널(36, 37)과, 흡입 및 압력 채널(36, 37)에 대체로 대응하도록 단부에서 보어를 향해 구부러진 두 개의 흡입 및 압력 채널(44, 45)이다. 흡입 및 압력 채널(44, 45)은 역전 및 안내 요소(25) 내에 관통 구멍의 형상으로 제공된다.
도4는 외부 치형의 동심으로 배열된 로터(23)와, 로터에 의해 구동되는 내부 치형 러너(24)와, 러너의 외측 원통면을 위한 편심된 내측 안내 통로를 형성하는 역전 및 안내 요소(25)의 단면을 도시한다. 또한, 캠(34)이 고정되어 있는 펌프 하우징(20)을 로터 단부로부터 볼 수 있다. 캠(34)은 역전 및 안내 요소(25) 내의 리세스(35)를 결합하고, 리세스(35)는 역전 및 안내 요소가 두 개의 멈춤 위치들 사이에서 펌프 하우징(20)에 대해 소정의 각도(α)만큼 회전하기에 충분하게 넓다. 또한, 두 개의 동일한 대략 반원형의 흡입 및 압력 채널(36, 37)과, 단부에서 내측으로 구부러지고 역전 및 안내 요소(25) 내의 주연 슬롯의 형상으로 제공되며 상기 요소를 각도(α)만큼 회전시킴으로써 그들의 기능을 교환할 수 있는 두 개의 동일한 대략 반원형인 흡입 및 압력 채널(44, 45)이 제공된다. 압력을 공급하고 방출하기 위해, 저장실까지 연장되는 펌프 하우징(20) 내의 반경 방향 보어의 형상인 두 개의 흡입 채널(38, 39)과, 펌프 하우징(20) 내의 반경방향 표면 홈(40)에 의해 형성되고 압력 챔버까지 연장되는 압력 채널(40)이 제공된다. 흡입 및 압력 채널(36, 37, 44, 45)들 중 한 쌍은 흡입 채널(38, 39)들 중 하나에 연결되고, 다른 한 쌍은 압력 채널(40)에 연결된다. 압력 채널(40)을 저장실(29)에 연결시키는 회수 보어(41)를 또한 볼 수 있다.
확대된 형태의 도5는 체적이 변화 가능하며 회수 보어(41) 내에 배열된 온도에 따라 팽창하는 부재(42)를 도시한다. 매체의 온도가 증가되면, 회수 보어의 자유 관통 유동 단면은 팽창 부재(42)의 증가된 체적의 결과로서 감소된다.
본 발명에 따르면, 온도에 대한 영향을 무시할 수 있고, 밀봉되며 유지보수가 필요없고 자율적으로 기능하고, 증가된 반응 속도를 갖는 커플링을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 마찰 판(16, 17)이 회전 가능하게 고정된 방식으로 서로에 대해 회전 가능한 부품(14, 15)들 중 하나 또는 다른 하나에 각각 연결되는 마찰 커플링(12)과, 높은 점성의 유체로 채워지고 회전 가능한 부품들 중 하나(14) 내에 형성된 하우징에 의해 그리고 상기 하우징에 대해 밀봉된 이동 가능한 피스톤(21)에 의해 형성된 압력 챔버(30)와, 회전 가능한 부품들 중 다른 하나(15)에 연결된 이송 부재(23)가 내부에서 회전하는 펌프 유닛을 포함하고, 높은 점성의 유체를 위한 저장실(29)이 하우징 내에 제공되며 펌프 유닛에 연결되고, 압력 챔버는 펌프 유닛에 의해 공급되고, 피스톤(21)은 마찰 커플링(12)에 부하를 가하는, 서로에 대해 회전 가능한 두 개의 부품(14, 15)들 사이에서 토크를 전달하기 위한 커플링(11)에 있어서,
    펌프 유닛은 내부 치형 로터 펌프의 형상으로 제공되고 이송 부재는 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 다른 하나(15)에 동심으로 연결된 외부 치형 로터(23)를 형성하고,
    로터(23)가 중공 기어(24)와 함께 회전 펌프 챔버(27)를 형성하면서, 내부 치형 중공 기어(24)는, 편심되어 지지되며 외부 치형 로터(23)에 의해 구동되는 러너를 구성하고,
    로터 펌프의 펌프 챔버(27)는 역전 및 안내 요소(25)의 단부면에 의해 그리고 밀봉 디스크(28)의 단부면에 의해 각각 측방향으로 한정되고,
    역전 및 안내 요소(25)는 유체 마찰력에 의해 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 하나(14)에 대해 두 개의 단부 위치들 사이의 제한된 범위까지 회전 가능하고,
    압력 채널(40)은 펌프 챔버(27)를 압력 챔버(30)에 연결시키고 회수 라인(41)은 압력 챔버(30)를 저장실(29)에 연결시키는 것을 특징으로 하는 커플링.
  2. 제1항에 있어서,
    하우징 내에 또는 역전 및 안내 요소(25) 내에 두 개의 C형 채널(36, 37)이 제공되고,
    저장실(29)과 채널(36, 37)들 사이의 하우징 내에 연결 보어(38)가 제공되며 채널(36, 37)들과 압력 챔버(30) 사이의 하우징 내에 압력 채널(40)이 제공되고,
    역전 및 안내 요소(25)의 각각의 두 개의 단부 위치 내에서, 채널(36, 37)들 중 하나는 연결 보어(38)에 그리고 채널(36, 37)들 중 다른 하나는 압력 채널(40)에 교대로 연결되는 것을 특징으로 하는 커플링.
  3. 제2항에 있어서, 펌프 채널(36, 37)은 역전 및 안내 요소 내에 슬롯의 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 커플링.
  4. 제1항에 있어서,
    하우징 내에 또는 역전 및 안내 요소(25) 내에, 두 개의 C형 채널(36, 37)이 제공되고,
    두 개의 연결 보어(38, 39)가 저장실(29)과 채널(36, 37)들 사이의 하우징 내에 제공되며 압력 채널(40)이 채널(36, 37)들과 압력 챔버(30) 사이의 하우징 내에 제공되고,
    역전 및 안내 요소(25)의 각각의 두 개의 단부 위치 내에서, 채널(36, 37)들 중 하나는 연결 보어(38, 39)들 중 하나에 그리고 채널(36, 37)들 중 다른 하나는 압력 채널(40)에 교대로 연결되는 것을 특징으로 하는 커플링.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 중공 기어(24)를 지지하기 위한 수단은 하우징에 대해 동심으로 지지된 역전 및 안내 요소(25) 내의 편심된 내측 원통면에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 디스크(28)는 회전 가능하게 고정된 방식으로 로터(23)와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 커플링.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 역전 및 안내 요소(25)와 밀봉 디스크(28)는 회전 가능하게 고정된 방식으로 서로에 대해 연결된 것을 특징으로 하는 커플링.
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