KR100902243B1 - 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더에 내장된 피스톤을 적정 높이로 받쳐주어 분출되는 가스 압력으로 상승되는 피스톤에 강한 압력이 가해지도록 하며, 분출된 가스가 유입되는 공간을 최대한 확보하는 것으로, 측면에서 바라볼 때 중공형의 L자 형태로 구성되어 일부분에는 가스 공급구가 형성되고, 다른 부분에는 피스톤이 왕복하는 직선의 이동 안내공이 형성된 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너로서, 최초 조립상태에서 실링부의 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장 형성된 이동 안내공, 상기 가스 공급구와 이동 안내공 사이에 형성된 회전공간에 상부로 돌출되어 상기 피스톤을 받치도록 형성된 받침돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 실린더 내에서 피스톤이 왕복하는 직선의 이동 안내공이 최초 조립상태에서의 오링 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장되어 있으므로 이동 안내공에서 피스톤 헤드의 하부 공간을 매우 넓게 유지할 수 있으며, 피스톤이 최초 조립상태를 안정적으로 유지시키는 받침돌기로 지지함으로써 피스톤을 항상 최초 조립상태로 유지시키는 유용한 효과가 있다.

리트랙터, 프리텐셔너, 받침돌기, 가스 공급구, 이동 안내공

Description

안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너{Pre-tension of Retractor}

본 발명은 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 사고 발생 시 운전자 및 탑승자를 안전하게 보호하는 안전벨트 작동 시 안전벨트를 일정 길이만큼 되감아 주는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너에 관한 것이다.

일반적으로 안전벨트 리트랙터에는 충돌 등에 의한 차량 급감속 시 웨빙을 강제적으로 토션바에 되감음으로써 웨빙이 헐거위지는 것을 방지하는 프리텐셔너를 구비하고 있다.

이에 관한 종래기술 몇 가지를 소개하면 이하와 같다.

종래기술 1

먼저, 프리텐셔너의 대표적인 구조가 일본등록특허공보 제3519302호에 개시되어 있으며, 도1a 내지 도1c를 참조하여 그 구조를 개략적으로 설명한다.

도시된 바와 같이, 종래기술1의 리트랙터(38)는 차량에 고정되어 있는 하우징(frame)(12), 상기 하우징(12)에 회전 가능하게 설치되어 있는 토션바(14)를 구 비하고 있으며, 이 토션바(14)에는 웨빙(16)이 감겨진다.

또한, 리트랙터(38)는 피스톤-기어 방식의 리트랙터용 프리텐셔너(10)를 구비하며, 상기 토션바(14) 일단에는 기어부재(18)가 연결되어 있다. 이에 따라, 기어부재(18)가 회전함으로써 토션바(14)가 회전하여 웨빙(16)을 감을 수 있게 되어 있다.

그리고 하우징(12)에는 실린더(600)가 고정되어 있다. 상기 실린더(600)는 중공 원주상(中空 圓柱狀)으로 형성되어 있으며, 그 선단(22)측은 기어부재(18) 근방으로 개구되어 있다.

한편, 실린더 바닥부(24)에는 원주상의 오목부(26)가 형성되어 있다. 이 오목부(26)의 직경은 실린더(600)의 내경(內徑) 보다 작게 되어 있어, 실린더의 바닥부(24)와 오목부(26)의 구성에 따라 오링(34)의 위치가 결정된다.

또한 오목부(26)에는 도시되지 않은 가스 공급구가 형성되어 있어 충돌 등에 의하여 차량이 긴급하게 감속할 때 이 가스 공급구로부터 실린더(600) 내에 가스가 공급된다.

또한 실린더(600) 내에는 대략 원판상의 수압판(受壓板)(28)이 설치되어 있으며, 수압판(28)은 실린더(600) 내를 이동할 수 있게 되어 있다. 이와 같이 함으로써 실린더(600) 내에 가스가 공급되면 이 가스의 압력에 의해 수압판(28)이 도 1c의 화살표 방향(C 방향)으로 이동한다.

그리고 수압판(28)의 기어부재(18) 측면에는 피스톤(30)이 일체로 형성되어 있다. 이 피스톤(30) 측면에 형성된 래크가 기어부재(18)와 대응하고 있으며, 피스 톤(30)이 수압판(28)과 함께 도3의 화살표 C방향으로 이동하면 피스톤(30)의 래크가 기어부재(18)와 맞물려 기어부재(18)가 웨빙(16)이 감기는 방향(도 3의 화살표 A방향)으로 회전한다.

한편 수압판(28)의 실린더 바닥부(24) 측면에는 원주상의 실 유지부(32)가 일체로 형성되어 있으며, 실 유지부(32) 외주에는 실 부재인 오링(34)이 결합되어 있다. 오링(34)은 탄성을 지니고 있어 수압판(28)과 실린더(600)의 내벽(36) 사이를 밀폐시킨다.

또한 수압판(28)과 실린더 바닥부(24) 사이에는 오링(34)이 개재되어 수압판(28)이 실린더 바닥부(24)에 직접 닿지 않게 된다. 이 상태에서 수압판(28)의 위치는 수압판(28) 초기위치(초기 조립위치)가 된다. 여기서 오링(34)이 실린더 바닥부(24)와 접해 있는 통상의 상태에서 실 유지부(32)는 상기 실린더 바닥부(24)의 오목부(26) 내에 위치한다.

또한 오목부(26)는 오링(34)이 탄성 변형된 상태에서 실 유지부(32)가 오목부(26)의 바닥(27)에 닿지 않는 깊이로 형성되어 있다.

한편 이와 같은 종래기술1의 피스톤-기어 방식에 의한 리트랙터용 프리텐셔너(10)가 구비된 리트랙터(38)는 포스 리미터 기구(미도시)를 구비하고 있어, 포스 리미터가 작동할 때에는 기어부재(18)가 웨빙(16)의 반권취방향으로 회전하여 웨빙(16)이 풀림으로써 탑승자에게 일정량 이상의 하중이 가해지지 않게 되어 있다.

결국 종래기술1의 프리텐셔너에 있어서 실린더 바닥부(24)에는 실린더(600)의 내경 보다 작은 직경의 오목부(26)가 형성되어 있어 실린더(600) 내벽(36)과 오 목부(26) 내벽 사이에 단턱이 형성되어 있다.

종래기술 2

한편 일본등록특허공보 제3819189호에도 프리텐셔너에 관한 구성이 개시되어 있으며, 도2에 그 구조를 나타내었다.

도2에 도시된 바와 같이, 종래기술2에 따르면 프레텐셔너는 초기 조립위치에서 피스톤(22)의 피스톤 헤드(20)가 실린더(24)의 피스톤 수용부(30)의 직선 구간이 끝나는 바닥지점까지 연장된 상태를 유지하기 때문에 방출된 가스가 충분히 압력을 가할 공간이 부족하다.

종래기술 3

한편 일본등록특허공보 제3218987호에도 리트랙터의 프리텐셔너에 관한 구성이 개시되어 있으며, 도3에 그 구조를 나타내었다.

도3에 도시된 바와 같이, 종래기술3의 프리텐셔너는 초기 조립위치에서 피스톤(25)의 피스톤 헤드(7)가 실린더(24)의 피스톤 수용부의 직선 구간이 끝나는 거의 바닥지점까지 연장된 상태를 유지하기 때문에 방출된 가스가 충분히 압력을 가할 공간이 부족하다.

종래기술 4

한편 일본공개특허공보 제1995-251710호에도 안전벨트용 프리텐셔너에 관한 구성이 개시되어 있으며, 도4에 그 구조를 나타내었다.

도4에 도시된 바와 같이, 종래기술 4에 따른 안전벨트 프리텐셔너는 신관(48)에 의해 조작되고，또한 벨트 프리텐셔너를 위한 구동 장치에 작용하는 점화식 추진 충전물(34)을 가지며，구동 장치는 피스톤-실린더 유닛의 병진 운동을 행하도록 피스톤(18)을 구비하고 있다.

종래기술 5

또한 영국특허 GB1162323호에도 안전벨트용 프리텐셔너에 관한 구성이 개시되어 있으며, 도5에 그 구조를 나타내었다.

도5에 도시된 바와 같이, 종래기술5의 안전벨트용 프리텐셔너는 초기 조립위치에서 피스톤(25)의 피스톤 헤드(26)가 실린더(24)의 피스톤 수용부의 거의 바닥까지 연장된 상태를 유지하기 때문에 방출된 가스가 충분히 압력을 가할 공간이 부족하다.

이와 같은 종래기술1에는 단턱 위에 오링(34)이 배치된다. 상기 단턱으로 인해 상기 오목부(26) 바닥과 실 유지부(32) 하단 사이는 그 공간이 매우 좁아지게 되므로 가스 공급구를 통해 나오는 가스의 압력이 수압판에 충분히 전달되지 못하는 단점이 있다.

또한, 종래기술1은 가스 공급구 근방의 강도가 약하여 가스 분출 시 파손되는 문제점이 있었다.

종래기술2와 종래기술3은 강한 압력의 가스압이 작용하므로 급격히 꺾어지는 모서리부에서 실린더가 얇은 형태로 이루어져 있어 가스 분출 시 손상되는 문제점이 있었다.

한편 종래기술4의 안전벨트 프리텐셔너는 피스톤(18)의 단부가 실린더(16) 내벽의 단턱에 올려진 초기 조립상태를 유지하기 때문에 가스압이 작용하는 면적이 줄어들어 피스톤(18) 하단부에 대한 가스압의 작용효율이 떨어지게 된다.

또한 종래기술5는 초기 조립시에 피스톤의 피스톤 헤드가 실린더의 직선형 이동 가이드의 하단에 바로 위치하고 있어서 피스톤 헤드의 하부 공간이 매우 부족하거나 실린더 하단에 단턱이 형성되어 공간이 협소하므로 소정의 가스압을 충분히 부여하기 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수압판에 충분한 압력을 가하여 압상력을 높이고, 고압의 분출가스에 대한 자체 강도가 높은 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 실린더에 내장된 피스톤을 적정 높이로 받쳐주어 분출되는 가스 압력으로 상승되는 피스톤에 강한 압력이 가해지도록 하며, 분출된 가스가 유입되는 공간을 최대한 확보하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너는 측면에서 바라볼 때 중공형의 L자 형태로 구성되어 일부분에는 가스 공급구가 형성되고, 다른 부분에는 피스톤이 왕복하는 직선의 이동 안내공이 형성된 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너로서, 최초 조립상태에서 실링부의 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장 형성된 이동 안내공, 상기 가스 공급구와 이동 안내공 사이에 형성된 구형의 회전공간에 상부로 돌출되어 상기 피스톤을 받치도록 형성된 받침돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 실린더 내에서 피스톤이 왕복하는 직선의 이동 안내공이 최초 조립상태에서의 오링 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장되어 있으므로 이동 안내공에서 피스톤 헤드의 하부 공간을 매우 넓게 유지할 수 있으며, 피스톤 이 최초 조립상태를 안정적으로 유지시키는 받침돌기로 지지함으로써 피스톤을 항상 최초 조립상태로 유지시키는 유용한 효과가 있다.

또한 피스톤의 이동 안내공으로 유입되는 가스가 일시 저장되는 공간이 넓어져 압상력을 충분히 발휘할 수 있는 시간적 여유가 생기게 되고, 종래와 달리 이동 안내공에서 단턱을 없앨 수 있어 수압(受壓) 면적이 크게 넓어지므로 피스톤에 대한 충분한 압상력을 유지할 수 있다.

본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너는 중공형의 L자 형태로 일측에는 가스 공급구가 형성되고, 타측에는 피스톤이 왕복하는 직선의 이동 안내공이 형성된 실린더, 최초 조립상태에서 실링부의 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장 형성된 이동 안내공, 상기 가스 공급구와 이동 안내공 사이에 형성된 회전공간에 상부로 돌출되어 상기 피스톤을 받치도록 형성된 받침돌기로 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 차량 리트랙터용 프리텐셔너의 실린더(600)는 측면에서 바라볼 때 중공형의 L자 형태로 구성되어 있다. 즉, 대략 L자형의 파이프 형태로 구성되어 있다.

상기 L자형 실린더(600)의 한쪽 구멍은 가스 공급구(611)로서 인플레이터(690)가 연결되는 부분이고, 다른 쪽 구멍은 피스톤(630)이 왕복하는 이동 안내 공(612)이다.

본 발명에 따르면, 상기 직선의 이동 안내공(612)은 상하방향으로 연장되어 있으며, 최초 조립상태에서의 실링부(640) 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장 형성된다.

상기 최초 조립상태란 피스톤(630)이 가스압을 받아 상승하여 기어부재(550)와 적절히 맞물리도록 조립된 처음의 상태를 말한다. 이러한 초기 조립상태에서 피스톤(630)의 래크(633)가 실링 작용부재(500)에 형성된 걸림수단(510)에 걸려져 있게 된다. 이에 따라 상기 실링부(640)와 직선의 이동 안내공(612) 하단 사이에는 갭(gap, 또는 여유 공간)이 형성된다.

상기 실링부(640)는 오링이나 플라스틱 코팅부로 구성될 수 있다.

또한, 상기 피스톤(630) 길이는 총 6~8㎝에 불과하므로 직선의 이동 안내공(612)이 종래보다 더 길게 연장되기 위해서는 중공 내에서 특별한 구성이 필요하다.

예컨대 도시된 바와 같이, 상기 직선의 이동 안내공(612)은 가스 공급구(611)를 상하방향으로 부분적으로 가로질러서 형성되어 있다.

또한 상기 L자의 안쪽 코너에는 직선의 이동 안내공(612)을 형성하기 위한 제1후육부(613)가 형성되며, 상기 제1후육부(613)와 가스 공급구(611) 사이에는 중간 통로(614)가 형성되어 있다.

상기 중간 통로(614)를 통과한 가스는 피스톤(630) 하단에 형성된 피스톤 헤드(631)의 하단을 가압한다.

결국 상기 제1후육부(613)에 의해 직선의 이동 안내공(612)이 더 깊게 형성되기 때문에 피스톤 헤드(631)의 하단과 실린더(600)의 중간 내벽 사이의 공간이 넓어지게 된다.

더욱이 상기 이동 안내공(612)의 하단과 가스 공급구(611) 사이에는 부분 구형의 회전공간(615)이 연결되어 있다. 이에 따라 가스 공급구(611)와 중간 통로(614)를 통과한 가스가 이동 안내공(612)으로 원활하게 유입하도록 하는 것이 좋다.

또한 회전공간(615)에는 상부로 돌출된 받침돌기(620)가 형성된다. 이 받침돌기(620)는 상기 피스톤 헤드(631)의 중앙으로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 형성된다. 즉, 피스톤 헤드(631)에는 도시되지 않았으나 구멍이 형성되어 있으므로 구멍을 막지 않도록 구멍의 바깥쪽에 위치된다.

아울러 받침돌기(620)는 금속 재질로 된 피스톤(630)을 저면에서 받쳐 주므로 피스톤(630)이 고정되는 위치를 보다 안정적으로 받쳐주게 됨은 물론 실링부(640)의 위치를 보다 정확한 위치에 고정시킬 수 있게 된다.

이러한 받침돌기(620)는 회전공간(615) 내에 하나로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 2~3개 등 다수개로 형성될 수 있다.

또 받침돌기(620)는 가스공급구(611)로부터 유입되는 가스 흐름에 방해가 되지 않도록 가스공급구(611)에서 보았을 때 좌우 양측에 형성될 수 있다.

상기 부분 구형의 회전공간(615) 주위에는 제2후육부(厚肉部)(616)가 형성되어 있는 것이 좋다. 이에 따라, 고압의 가스에 의해 바깥 모서리 쪽의 실린 더(600) 벽이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제2후육부(616)는 구형의 회전공간(615) 주위로부터 실린더(600)의 양단을 향해 점차 얇아지도록 하는 것이 좋다. 이에 따라 실린더(600)는 고압으로 분출되는 가스 압력에 견디는 강도를 유지하면서도 부피를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 실린더(600)가 포함된 프리텐셔너의 일부 구조가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리텐셔너는 웨빙이 감기는 토션바(250), 상기 토션바(250)에 연결된 기어부재(550), 실린더(600), 상기 실린더(600)의 한 부분에 형성된 이동 안내공(612), 길이방향을 따라 측면에 래크(633)가 형성된 피스톤(630), 상기 피스톤(630)의 바닥에 일체로 형성되어 돌출되는 원주상의 실링 작용부(632), 상기 실링 작용부(632)의 외주와 결합하여 상기 피스톤(630)과 상기 실린더(600) 내벽 사이를 밀폐시키는 실링부(640) 및 상기 피스톤(630)을 초기 걸림 위치에 있도록 걸리게 하는 걸림수단(510)을 포함한다. 도면에서, 구성부호 690은 실린더(600)의 가스 공급구(611)에 설치되는 인플레이터(690)이다.

도면에서, 상기 실링부(640)는 오링으로 구성되어 있으나, 플라스틱 코팅부로 구성될 수도 있다.

상기 걸림수단(510)은 기어부재(550)와 연결되고, 상기 토션바(250)가 관통하는 베이스 부재(500)에 형성되며, 상기 피스톤(630)의 래크(633)와 맞물리는 형상의 위치 고정편(511)으로 되어 있다.

즉, 상기 위치 고정편(511)은 래크(633) 형상으로 절곡된 판으로 되어 있으며, 상기 절곡된 판의 상하단에는 각각 상하방향으로 연장된 보강판(511a)이 형성되어 있다.

한편 상기 베이스 부재(500)에는 상기 피스톤(630)을 사이에 두고 상기 위치 고정편(511)에 대향하는 위치에 가이드편(520)이 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 가이드편(520)의 피스톤(630)과 대향하는 면은 피스톤(630)과 평행하게 형성되어 있다.

더욱이 상기 실린더(600)에는 상기 피스톤(630)을 안내하는 가이드 커버(670)가 고정 설치되어 있다. 상기 가이드 커버(670) 안쪽에는 상기 피스톤(630)과 평행한 가이드면이 형성되어 있다.

이러한 구성에 따라 실제 차량이 충돌하여 급감속할 때에는 실린더(600)에 가스가 공급되고, 그 압력에 의하여 피스톤(630)이 상향 이동한다. 이에 따라 피스톤(630)의 측면에 형성된 래크(633)가 이동하면 래크(633)와 결합된 기어부재(550)가 웨빙의 권취방향으로 회전한다.

기어부재(550)가 웨빙의 권취방향으로 회전하면 토션바(250)에 웨빙이 되감겨져 탑승자를 좌석에 밀착시키게 된다.

여기서 피스톤(630)이 가스 압력에 의해 이동할 때에는 오링(640)에 가스 압력이 작용하므로 오링(640)이 피스톤(630)에 눌려 실링 작용부(632)로부터 벗어나는 경우가 없다.

이로 인해 상기 오링(640)이 피스톤(630)과 실린더(600)의 내벽 사이를 밀폐 하여 피스톤(630)과 실린더(600) 사이의 기밀성을 향상시킬 수 있다.

더욱이 상기 실링 작용부(632)의 둘레를 따라 오링(640)이 설치되는 끼움홈(미도시)이 형성되면 상기 오링(640)을 보다 확실하게 설치할 수 있다.

또한 최초 조립상태에서 상기 직선의 이동 안내공(612)이 오링(640)의 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장 형성되어 있기 때문에 피스톤의 이동 안내공으로 유입되는 가스가 일시 저장되는 공간이 넓어져 압상력을 충분히 발휘할 수 있는 시간적 여유가 생기게 된다.

또 받침돌기(620)는 회전공간(615)으로부터 상부로 돌출되어 그 상단에 피스톤(630)이 안정되게 받쳐주고, 피스톤(630)에 형성되어 있는 구멍을 막지 않고서 그 주변에 형성되어 있어 가스 공급구(611)로부터 유입된 가스 압력으로 피스톤(630)이 상승된다.

이에 따라, 가스 공급구(611)로부터 나온 가스가 피스톤 헤드(631)에 가하는 압력에 의한 압상력이 한층 커지게 된다.

도1a 내지 도1c는 종래기술1에 의한 리트랙터용 프리텐셔너를 도시한 도면.

도2는 종래기술2에 의한 리트랙터용 프리텐셔너를 도시한 도면.

도3은 종래기술3에 의한 리트랙터용 프리텐셔너를 도시한 도면.

도4는 종래기술4에 의한 리트랙터용 프리텐셔너를 도시한 도면.

도5는 종래기술5에 의한 리트랙터용 프리텐셔너를 도시한 도면.

도6a는 본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너를 도시한 사시도.

도6b는 본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너를 도시한 종단면도.

도7a는 본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너에 실린더가 장착된 사시도.

도7b는 본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 측면도.

도8은 도7의 분해 사시도.

도9는 본 발명에 의한 안전벨트 리트랙터의 조립 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

600: 실린더 611: 가스 공급구

612: 이동 안내공

613: 제1후육부 614: 중간 통로

615: 회전공간 620: 받침돌기

630: 피스톤 631: 피스톤 헤드

632: 실링 작용부 690: 인플레이터

Claims (6)

1. 측면에서 바라볼 때 중공형의 L자 형태로 구성되어 일부분에는 가스 공급구가 형성되고, 다른 부분에는 피스톤이 왕복하는 직선의 이동 안내공이 형성된 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너로서,

   최초 조립상태에서 실링부의 위치를 지나 더 길게 아래쪽으로 연장 형성된 이동 안내공,

   상기 가스 공급구와 이동 안내공 사이에 형성된 구형의 회전공간에 상부로 돌출되어 상기 피스톤을 받치도록 형성된 받침돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 받침돌기는 상기 가스 공급구 쪽에서 좌우에 형성되는 것을 특징으로 하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너.
3. 제2항에 있어서,

   상기 받침돌기는 하부쪽 보다 상부쪽이 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너.
4. 제2항에 있어서,

   상기 직선의 이동 안내공을 형성하기 위한 제1후육부가 실린더 내부에 형성되고, 상기 제1후육부와 가스 공급구 사이에는 중간 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너.
5. 제4항에 있어서,

   상기 구형의 회전공간 주위에는 제2후육부가 형성된 것을 특징으로 하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제2후육부는 상기 구형의 회전공간 주위로부터 양단으로 점차 얇아지게 형성된 것을 특징으로 하는 안전벨트 리트랙터의 프리텐셔너.

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