KR100630384B1 - 차동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 차동장치 내의 피니언 기어와 사이드 기어의 백래쉬를 차동장치 외부에서 최적으로 조정할 수 있도록 함과 아울러 초기차동제한 토오크도 부여할 수 있는 차동장치를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 변속기의 출력축의 동력을 전달받아 회전되는 차동 케이스와, 상기 차동 케이스의 양내측에 배치되어 좌우측 드라이브 샤프트에 결합되는 한쌍의 사이드 기어와, 상기 양 사이드 기어의 외측면과 상기 차동 케이스의 내측면 사이에 개재되어 상기 차동 케이스와 함께 회전함과 아울러 상기 차동 케이스에 대해 좌우로 이동 가능하도록 설치된 한쌍의 백래쉬 조정판과, 상기 차동 케이스의 상하 내측에 배치되어 상기 사이드 기어와 직교 형상으로 치합되는 한쌍의 피니언 기어와, 상기 차동 케이스에 수직 방향으로 상기 피니언 기어가 회전 가능하게 설치됨과 아울러 양단이 상기 차동 케이스에 삽입 고정되는 피니언 샤프트로 이루어진 차동장치에 있어서, 상기 차동 케이스의 외부에서 삽입 설치되어 상기 한쌍의 백래쉬 조정판 각각의 외측면을 탄성적으로 가압 지지하는 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단이 설치된 것을 특징으로 한다.

차동, 차동제한, 백래쉬

Description

차동장치{A differential equipment}

도 1은 종래 기술에 따른 차동장치의 내부 구성을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 차동장치의 내부 구성을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 차동장치에 나사공의 위치를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명의 차동 케이스와 백래쉬 조정판간의 결합 상태를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 차동장치의 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단의 조립전과 조립후의 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단의 다른 실시예를 조립전의 상태로 도시한 단면도.

도 7은 본 발명에 의한 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단의 또 다른 실시예를 조립전의 상태로 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

6 : 차동 케이스

8 : 피니언 기어

14 : 사이드 기어

18 : 피니언 샤프트

20 : 백래쉬 초기차동제한 토오크 조정수단

본 발명은 차동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백래쉬를 최적화하여 피니언 기어와 사이드 기어간의 동력 전달을 원활하게 하며, 아울러 이 백래쉬 조정을 작업자가 차동장치의 외부에서 아주 용이하게 실시할 수 있고, 차동 제한 기능도 겸하여 수행할 수 있으며, 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단을 차동장치의 외부에서 설치하여 차동장치 내부의 부품들 교체 없이 신속하게 백래쉬 조정을 실시할 수 있도록 한 차동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 커브길을 주행할 때 차륜이 미끄럼을 일으키지 않고 원활하게 회전하기 위해서 바깥쪽 차륜이 안쪽 차륜보다 빠르게 회전하여야 하기 때문에 안쪽 차륜과 바깥쪽 차륜과의 회전 차이를 보정해주는 차동장치가 필요하다.

즉, 차량 선회 시 안쪽 및 바깥쪽 차륜의 차이를 보정하기 위해서 모든 차량에 필수장치로써 상기 차동장치를 사용하고 있다.

이러한 차동장치의 종래 기술을 도 1을 참조하여 설명하면, 변속기(미도시)의 출력축에 기어 물림되어 같이 회전되는 링기어(2)와, 상기 링기어(2)가 외주에 체결부재(4)로 조립되고 상기 링기어(2)와 일체로 회전되는 차동 케이스(6)와, 상기 차동 케이스(6)의 내측에 회전 가능토록 수직 방향으로 설치된 피니언 기어(8) 와, 상기 피니언 기어(8)를 상기 차동 케이스(6)에 고정하는 피니언 샤프트(10)와, 상기 피니언 기어(10)와 직교 형상으로 치합되고 좌우측 드라이브 샤프트(12)에 각각 설치된 사이드 기어(14)를 포함하여 구성된다.

상기 차동 케이스(6)는 외주 둘레를 따라 플랜지부(16)가 돌출 형성되고, 상기 차동 케이스(6) 외주에는 변속기의 출력축과 기어 물림되기 위한 링기어(6)가 구비되며, 상기 플랜지부(16) 및 링기어(2)에는 복수개의 체결공이 각각 대응되게 형성되어 복수개의 체결부재(4)에 의해 체결 고정된다.

상기 피니언 샤프트(10)는 차동 케이스(6)의 상부와 하부에 형성된 관통홀(18)에 양단부가 관통되게 배치되고, 상기 양단부 사이에는 한쌍의 피니언 기어(8)가 상측과 하측으로 나뉘어 상호 대향되게 설치된다.

그리고 상기 차동 케이스(6)의 일측에는 상기 관통홀(18)과 연통되게 제1 핀홀(22)이 형성되고, 상기 피니언 샤프트(10)에는 상기 제1 핀홀(22)과 대응되게 제2 핀홀(24)이 형성되며, 상기 제1,2 핀홀(22,24)에는 고정핀(26)이 압입되어 상기 피니언 샤프트(10)를 상기 차동 케이스(6)에 고정시키게 된다.

상기와 같이 구성된 종래 차동장치는 좌우측 바퀴에 동일한 부하가 작용되면, 상기 피니언 기어(8)가 차동 케이스(6)와 함께 공전되나, 부하가 다르게 작용되면 상기 피니언 기어(8)는 동시에 공전과 자전을 수행하게 된다.

따라서 상기 피니언 기어(8)의 공전 및 자전에 의해 상기 사이드 기어(14)의 회전 속도가 변화되고, 상기 사이드 기어(14)가 각각 연결된 좌우측 드라이브 샤프트(12)가 다른 속도로 회전됨으로 좌우 바퀴의 회전 속도를 서로 같거나 또는 서로 다르게 회전된다.

상기와 같이 구성된 종래 차동장치는 기어의 원활한 회전을 위하여 사이드 기어(14)와 피니언 기어(8)의 조립시 사이드 기어 배면에 개재하는 백래쉬 조정판(미도시)의 두께를 적절히 선택하여 조립상태에서 적절한 백래쉬가 주어질 수 있도록 한다.

그러나 상기에 기술한 종래 기술은 백래쉬를 조립된 차동장치 외부에서 조절할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않기 때문에 분해하여 내부 부품들을 재선정 재조립 하여야 했다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 최근에는 백래쉬 조정수단이 조립된 차동장치 외부에 구비된 차동장치가 많이 개발되고 있는데, 이 백래쉬 조정수단을 차동 케이스(6)와 사이드 기어(14) 사이에 설치하고 있다.

그러나 최근에 개발된 대부분의 차동장치는 백래쉬 조정수단을 차동 케이스(6)와 사이드 기어(14) 사이에 설치하고 있기 때문에, 차량 주행중 백래쉬 조정수단의 성능이 저하되어 적절한 백래쉬를 유지할 수 없을 때, 이를 해결하기 위한 방안으로 백래쉬의 조절을 위해서는 반드시 백래쉬 수단을 구성하는 부품 중 일부를 새로운 것으로 교체를 해주어야 하는 불편한 점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 백래쉬를 최적화하여 피니언 기어와 사이드 기어간의 동력 전달을 원활하게 하며, 아울러 이 백래쉬 조정을 작업자가 차동장치의 외부에서 아주 용이하게 실시할 수 있고, 차동 제한 기능도 겸하여 수행할 수 있으며, 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단을 차동장치의 외부에서 설치하여 차동장치 내부의 부품들 교체 없이 아주 신속하게 실시할 수 있도록 한 차동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 변속기의 출력축의 동력을 전달받아 회전되는 차동 케이스와, 상기 차동 케이스의 양 내측에 배치되어 좌우측 드라이브 샤프트에 결합되는 한쌍의 사이드 기어와, 상기 양 사이드 기어의 배면과 상기 차동 케이스의 내측면 사이에 개재되어 상기 차동 케이스와 함께 회전함과 아울러 상기 차동 케이스에 대해 좌우로 이동 가능하도록 설치된 한쌍의 백래쉬 조정판과, 상기 차동 케이스의 상하 내측에 배치되어 상기 사이드 기어와 직교 형상으로 치합되는 한쌍의 피니언 기어와, 상기 차동 케이스에 수직 방향으로 상기 피니언 기어가 회전 가능하게 설치됨과 아울러 양단이 상기 차동 케이스에 삽입 고정되는 피니언 샤프트로 이루어진 차동장치에 있어서, 상기 차동 케이스의 외부에서 삽입 설치되어 상기 한쌍의 백래쉬 조정판 각각의 외측면을 탄성적으로 가압 지지하는 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단이 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 차동장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 설명의 편의상 종래 기술과 중복되는 본 발명의 구성부재는 종래 기술의 구성부재번호와 동일하게 설명하며, 종래 기술과 중복되는 설명에 대해서는 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 차동장치의 내부 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 차동장치에 나사공의 위치를 나타낸 정면도이며, 도 4는 본 발명의 차동 케이스와 백래쉬 조정판간의 결합 상태를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 차동장치의 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단의 조립전과 조립후의 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단의 다른 실시예를 조립전의 상태로 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명에 의한 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단의 또 다른 실시예를 조립전의 상태로 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 변속기(미도시)의 출력축(미도시)의 동력을 전달받아 회전되는 차동 케이스(6)와, 상기 차동 케이스(6)의 양내측에 배치되어 좌우측 드라이브 샤프트(12)에 결합되는 한쌍의 사이드 기어(14)와, 상기 양 사이드 기어(14)의 배면과 상기 차동 케이스(6)의 내측면 사이에 개재되어 상기 차동 케이스(6)와 함께 회전함과 아울러 상기 차동 케이스(6)에 대해 좌우로 이동 가능하도록 설치된 한쌍의 백래쉬 조정판(30)과, 상기 차동 케이스(6)의 상하 내측에 배치되어 상기 사이드 기어(14)와 직교 형상으로 치합되는 한쌍의 피니언 기어(8)와, 상기 차동 케이스(6)에 수직 방향으로 상기 피니언 기어(8)가 회전 가능하게 설치됨과 아울러 양단이 상기 차동 케이스(6)에 삽입 고정되는 피니언 샤프트(18)로 이루어진 차동장치에 있어서 백래쉬 및 초기차동제한 토오크를 조정할 수 있는 수단을 구비한 것이다.

여기서, 상기 백래쉬 조정판(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 외주면에 돌출된 결합부(31)가 형성되어 있는데 전달력에 따라 2곳 이상도 가능하다. 상기 결합 부(31)는 차동 케이스(6)의 내측면에 요입 형성된 고정/안내홈(61)내에 고정되어 차동 케이스(6)와 함께 회전한다.

그리고, 상기 백래쉬 조정판(30)의 결합부(31)는 상기 고정/안내홈(61)내에서 차동 케이스(6)의 좌우 방향으로 이동 가능하도록 결합되어 상기 사이드 기어(14)의 배면과 마찰되도록 접촉된다.

본 발명은 상기 차동 케이스(6)의 외부에서 삽입 설치되어 상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30) 각각의 외측면을 탄성적으로 가압 지지하는 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20)을 설치한 것이다.

상기 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20)은, 백래쉬 조정부재(21)와, 탄성부재(22)를 포함하여 이루어진다.

상기 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(21)은 상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30) 각각의 외측면에 대응되는 상기 차동 케이스(6)에 좌우로 적어도 2개 이상의 나사공(14a)을 관통 형성하여 이 나사공(14a)에 외주면이 나사 결합되고, 단부가 개방된 소정 깊이의 수납홈(21a)이 형성된다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 나사공(14a)의 개수를 백래쉬 조정판(30)의 외측면을 3점 지지할 수 있도록 배치하여 백래쉬 조정판(30)를 가압, 백래쉬를 조정할 수 있다.

상기 탄성부재(22)는 상기 수납홈(21a)내에 삽입되어 일단은 수납홈(21a)의 바닥면에 탄성 지지되고, 타단은 상기 백래쉬 조정판(30)의 외측면에 탄성 지지되는 것으로, 본 발명에서는 일례로 압축 스프링을 사용하였다.

한편, 본 발명은 상기 탄성부재(22)의 타단을 백래쉬 조정판(30)의 외측면에 탄성 지지되도록 구성할 수도 있으나, 상기 탄성부재(22)의 양단중 상기 백래쉬 조정판(30)에 대응되는 단부에는 상기 백래쉬 조정판(30)과 접촉되는 접촉부재(23)를 더 구비할 수 도 있다.

상기 접촉부재(23)의 역할은 탄성부재(22)가 직접 백래쉬 조정판(30)에 접촉되지 않도록 함으로써 탄성부재(22)의 파손등 손상을 미연이 방지하기 위함이다.

상기 접촉부재(23)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 탄성부재(22)의 단부가 삽입되는 캡형상을 갖는 캡부재로 이루어지거나, 도 7에 도시된 바와 같이, 금속재질의 구체 형상으로 할 수 있는 등 상기 접촉부재(23)를 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 백래쉬 조정부재(21)의 양단부 수납홈(21a) 반대편 단부에는 공구와 결합되어 상기 백래쉬 조정부재(21)를 나사공(14a)에 대해 회전되도록 하여 전진 및 후진을 할 수 있도록 한 공구결합수단이 구비된다.

상기 공구결합수단은, 상기 백래쉬 조정부재(21)의 단부에 요입 형성된 각형홈부(21b)로 형성되며, 3각,4각,5각,6각형등 다양하게 형성할 수 있으며, 상기 각형 홈부(21b)에 맞는 공구로는 통상적으로 사용되는 정밀토르크 렌찌를 사용할 수 있다.

상기 정밀 토르크 렌찌를 사용하게 되면, 탄성부재(22)가 백래쉬 조정판(30)에 가해지는 토르크를 정밀하게 측정하여, 설정할 수 있기 때문이다.

그리고, 본 발명은 정밀 토르크 렌찌를 사용하여 백래쉬 조정부재(21)를 조 정하여 코일 스프링인 탄성부재(22)의 백래쉬 조정판에 대한 가압력을 조정할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

여기서, 본 발명의 작용 설명중 사이드 기어(14)와 피니언 기어(8)의 작동은 종래 기술에 언급되어 있기 때문에 그 설명은 생략하기로 하고, 본 발명의 요지인 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20) 도 3에 도시된 바와 같이, 차동 케이스(6)에 정삼각형으로 3점 배치함으로서 백래쉬 조정부재(21)의 수납홈(21a)에 수납된 탄성부재(22)인 압축 스프링의 끝단부가 백래쉬 조정판(30)의 외측면을 항상 3점 탄성 지지하게 된다.

따라서, 상기 탄성부재(22)인 압축 스프링은 소정치 압축된 상태이기 때문에 원상태로 복원되려 하며, 이로 인해 압축 스프링의 타단은 백래쉬 조정판(30)의 외측면을 항상 3점 가압하는 상태가 된다.

상기와 같이 압축 스프링의 가압력을 전달받은 백래쉬 조정판(30)는 이 백래쉬 조정판(30)의 결합부(31)가 차동 케이스(6)의 내측에 형성된 고정/안내홈(61)에서 이동하여 사이드 기어(14)를 가압하게 된다.

이로 인해, 사이드 기어(14)와 피니언 기어(8)간의 기어 치합을 최적화 시키게 된다.

즉, 피니언 기어(8)의 양측에서 한쌍의 사이드 기어(14)가 압축 스프링에 의해 서로 밀기 때문에 피니언 기어(8)와 사이드 기어(14)간의 기어 물림이 완전하게 되어 치합을 최적화 시키게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 특히 차량 출발시 또는 차동현상 발생시사이드 기어(14)와 피니언 기어(8)간의 치합 백래쉬의 최적화를 통해 기어 물림이 원활하게 될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 본 발명은 차량 사용중 차동장치의 내부 피니언 기어들과 사이드 기어들의 치합에 이상 발생 또는 차동제한 성능이 저하되었을 때 차동장치 케이스에 관통하여 설치된 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20)을 조정함으로써 아주 용이하게 수정할 수 있다.

그 이유는 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20)이 차동 케이스(6)의 외측에서 삽입 설치되어 상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30) 각각의 외측면을 탄성적으로 가압 지지하도록 설치되어 있기 때문에 종래와 같이 차동장치의 내부 구성 부품을 분해하여 교체하는 번거로운 불편한 점을 해소할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 정밀 토르크 렌찌를 사용하여 백래쉬 조정부재(21)의 각형홈부(21b)에 끼운 후, 정밀 토르크 렌찌를 돌리게 되면, 백래쉬 조정부재(21)가 나사공(14a)에 대해 회전하면서 이동되기 때문에 탄성부재(22)인 압축 스프링이 사이드 기어(6)에 가하는 가압력을 조정할 수 있는 등 종래 백래쉬조정을 가변시킬 수 없는 폐단을 해소하면서 백래쉬 및 초기차동제한 토오크의 조정을 보다 간편하게 실시할 수 있다.

한편, 본 발명은 차량 정지시에 탄성부재(22)인 코일 스프링이 백래쉬 조정판(30)를 항상 사이드 기어(14)측으로 탄성적으로 밀어주도록 가압하고 있는 상태 이기 때문에 사이드 기어(14)와 피니언 기어(8)는 항상 백래쉬가 최적인 상태로 최적의 기어 물림 상태가 되며, 도 6에 도시된 바와 같이 백래쉬 조정판과 차동 케이스 내측면 사이에는 틈새(t)가 발생한다. 이 틈새 A는 사이드 기어의 축방향 추력에 따라 변하게 되며, 차동현상 발생시 피니언 기어의 자전에 의해 사이드 기어에 축방향 추력이 작용하면 사이드 기어와 백래쉬 조정판은 서로 회전수의 차이가 발생하여 서로 마찰하면서 일체로 밀려 틈새(t)를 줄이며, 틈새(t)가 줄어드는 만큼 탄성 부재인 압축스프링은 압축되어 탄성에너지로 축적되고 백래쉬 조정판을 더욱 더 가압함으로서 사이드 기어와 백래쉬 조정판간의 마찰력을 증대시켜 회전수 차이를 억제하여 차동을 제한함과 동시에 사이드 기어에 작용하는 축방향 추력과 힘의 평형을 이룬다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 차동장치에 따르면, 차동장치 케이스에 설치된 백래쉬 및 초기차동제한 토르크 조절장치를 이용 아주 용이하게 피니언 기어와 사이드 기어 사이의 치합 백래쉬를 최적화하여 피니언 기어와 사이드 기어의 치합을 원활하게 할 수 있으며, 아울러 차동제한 기능도 겸할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 변속기의 출력축의 동력을 전달받아 회전되는 차동 케이스(6)와, 상기 차동 케이스(6)의 양내측에 배치되어 좌우측 드라이브 샤프트(12)에 결합되는 한쌍의 사이드 기어(14)와, 상기 양 사이드 기어(14)의 외측면과 상기 차동 케이스(6)의 내측면 사이에 개재되어 상기 차동 케이스(6)와 함께 회전함과 아울러 상기 차동 케이스(6)에 대해 좌우로 이동 가능하도록 설치된 한쌍의 백래쉬 조정판(30)과, 상기 차동 케이스(6)의 상하 내측에 배치되어 상기 사이드 기어(14)와 직교 형상으로 치합되는 한쌍의 피니언 기어(8)와, 상기 차동 케이스(6)에 수직 방향으로 상기 피니언 기어(8)가 회전 가능하게 설치됨과 아울러 양단이 상기 차동 케이스(6)에 삽입 고정되는 피니언 샤프트(18)로 이루어진 차동장치에 있어서,

   상기 차동 케이스(6)의 외부에서 삽입 설치되어 상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30) 각각의 외측면을 탄성적으로 가압 지지하는 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20)이 설치된 것을 특징으로 하는 차동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 백래쉬 및 초기차동제한 토오크 조정수단(20)은,

   상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30) 각각의 외측면에 대응되는 상기 차동 케이스(6)에 좌우로 적어도 2개 이상의 나사공(14a)을 관통 형성하여 이 나사공(14a)에 외주면이 나사 결합되고, 단부가 개방된 소정 깊이의 수납홈(21a)이 형성된 백래쉬 조정부재(21)와;

   상기 수납홈(21a)내에 삽입되어 일단은 수납홈(21a)의 바닥면에 탄성 지지되고, 타단은 상기 백래쉬 조정판(30)의 외측면에 탄성 지지되는 탄성부재(22)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차동장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 탄성부재(22)는 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 차동장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 탄성부재(22)의 양단중 상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30)에 대응되는 단부에는 상기 한쌍의 백래쉬 조정판(30)와 접촉되는 접촉부재(23)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 차동장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 접촉부재(23)는 상기 탄성부재(22)의 단부가 삽입되는 캡형상을 갖는 캡부재인 것을 특징으로 하는 차동장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 접촉부재(23)는 구체인 것을 특징으로 하는 차동장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 백래쉬 조정부재(21)의 양단부 수납홈(21a) 반대편 단부에는 공구와 결합되어 상기 백래쉬 조정부재(21)를 나사공(14a)에 대해 회전되도록 하여 전진 및 후진을 할 수 있도록 한 공구결합수단이 구비된 것을 특징으로 하는 차동장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 공구결합수단은,

   상기 백래쉬 조정부재(21)의 단부에 요입 형성된 각형홈부(21b)인 것을 특징으로 하는 차동장치.

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