KR100919896B1

KR100919896B1 - 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트

Info

Publication number: KR100919896B1
Application number: KR1020030039828A
Authority: KR
Inventors: 토마스 슈미트; 프랑크 구엔터; 로버트 바이스
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2009-09-30
Also published as: US20040060795A1; EP1382872A1; JP4346986B2; KR20040007253A; JP2004053020A; US6883656B2; EP1382872B1

Abstract

본 발명은 도그 플레이트(14)와 클러치 바스켓(17)으로 구성되어 있으며, 이때 도그 플레이트(14)에는 외기어(15)가 마련되어 있으며, 클러치 바스켓(17)의 하우징에는 도그 플레이트(14)의 외기어(15)에 대해 적어도 구간별로 형태와 기능을 보완하는 내기어(18)가 마련되어 있으며, 도그 플레이트(14)를 클러치 바스켓(17)에 삽입할 수 있으며, 삽입된 상태에서 내기어(18)와 외기어(15)는 적어도 구간별로 상기 내기어의 원심방향으로의 이동을 저지하도록 서로 맞물려서 결합하는 것을 특징으로 하는 도그 유니트(1)에 관한 것으로, 특히 플레이트 클러치 시스템에 사용하기 위한 도그 유니트(1)에 관한 것이다.

Description

플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트{CENTRIFUGAL FORCE SUPPORTED INPUT DISC}

본 발명은 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트에 관한 것으로, 특히, 도그 플레이트와 클러치 바스켓을 포함하며, 도그 플레이트에는 외기어가 마련되어 있으며, 클러치 바스켓의 하우징에는 도그 플레이트의 외기어에 대해 적어도 구간별로 형태와 기능을 보완하는 내기어가 마련되어 있으며, 도그 플레이트를 클러치 바스켓에 삽입할 수 있는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트에 관한 것이다.

일반적으로, 도그 유니트는 이중 클러치에서 플레이트 클러치의 구동연결을 위해 쓰인다.

공지기술의 도그 유니트는 기본적으로 도그 플레이트와 클러치 바스켓으로 구성된다. 이때, 도그 플레이트는 원주방향으로 형성된 외기어를 갖는다. 클러치 바스켓에는 도그 플레이트의 외기어를 적어도 구간별로 형태와 기능면에서 보완하는 내기어가 마련되어 있다. 도그 유니트를 조립하기 위해서는, 외기어를 갖춘 도그 플레이트를 프레스 피팅(press fitting)으로 클러치 바스켓의 내기어에 삽입시킨다.

삽입된 상태에서 도그 플레이트와 클러치 바스켓은 공동의 회전축을 갖는다. 특히 도그 유니트가 고속으로 회전할때, 도그 플레이트와 관련하여 클러치 바스켓이 기본적으로 방사상으로 확대된다. 즉, 회전속도가 높으면 클러치 바스켓의 내기어와 도그 플레이트의 외기어 사이의 백래시(backlash)가 커진다. 이로인해, 특히 토크가 진동이 심한 상태에 있을때는 덜거덕거리는 소음이 발생한다.

공지기술을 기초로 하고 있는 본 발명의 과제는 상기의 소음을 현저히 감소시키도록 도그 유니트를 제공하는 데에 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은,

도그 플레이트와 클러치 바스켓을 포함하며,상기 도그 플레이트에는 외기어가 마련되어 있으며, 상기 클러치 바스켓의 하우징에는 상기 도그 플레이트(3,14)의 외기어에 대해 적어도 구간별로 형태와 기능을 보완하는 내기어가 마련되어 있으며, 상기 도그 플레이트를 상기 클러치 바스켓에 삽입할 수 있는, 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트에 있어서, 삽입된 상태에서 상기 내기어와 상기 외기어는 적어도 구간별로 상기 내기어의 원심방향으로의 이동을 저지하도록 서로 맞물려서 결합하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트를 제공한다.

공지기술의 도그 유니트를 기초로 하고 있는 본 발명의 주된 목적은, 클러치 바스켓과 도그 플레이트의 상이한 원심방향의 확대를 원심력의 영향 하에서 외기어와 내기어가 적어도 구간별로 맞물리도록 이용하는 데에 있다. 원심방향으로 그리고/또는 접선에 따라(tangential) 작용하는 맞물림으로 인해, 원심력의 영향 하에서 적어도 내기어의 부위(area)들은 외기어의 유효하게 맞물린 상태에 있는 해당 부위들 쪽으로 프레스된다. 이로써, 외기어와 내기어 사이에 백래시가 없는 프레스 피팅이 생긴다. 따라서, 공지기술에서 알려진 외기어와 내기어 사이의 백래시의 확대는 본 발명에 따라 원심력의 영향 하에서 없어진다.

어떤 방식으로 외기어와 내기어 사이의 맞물림이 실행되는 지는 본 발명의 원칙에서 중요하지 않다. 예를 들면, 내기어의 적어도 하나의 기어 이가 외기어의 적어도 하나의 기어 이나 기어 이 틈새를 맞물 수 있다. 또한, 외기어의 적어도 하나의 기어 이가 내기어의 적어도 하나의 기어 이나 기어 이 틈새를 맞물 수도 있다.

바람직한 실시예에 따라, 클러치 바스켓 하우징의 외측면은 적어도 구간별로 도그 플레이트의 외기어의 부위들에 의해 맞물려진다. 이것의 특별한 장점은, 원심력의 영향 하에서 외기어와 내기어 사이에 백래시가 없는 연결이 생길 뿐만 아니라 모든 클러치 바스켓의 확대와 변형이 현저히 감소된다는 데에 있다. 왜냐하면 클러치 바스켓이 외측면에서 외기어의 맞물림으로 도그 플레이트에 의해 적어도 구간별로 지지되기 때문이다.

본 발명에 따른 클러치 바스켓에서의 원심응력의 감소를 통해, 클러치 바스켓을 기술적으로 간단히(따라서 저렴하게) 제작하는 것이 가능하다. 예를 들면 디프 드로잉 가공이나 변형 가공으로 제작할 수 있다. 따라서, 클러치 바스켓의 하우징은 적어도 내기어의 부위에서 박판금 변형부품으로 형성된다.

본 발명의 바람직한 형성에 따라, 클러치 바스켓에는 적어도 하나의 첫 번째 방식의 슬릿(slit)식으로 들어간 곳(recess) 그리고/또는 적어도 하나의 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳이 마련된다. 첫 번째 그리고/또는 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳은 기어 이 부위나 기어 이 틈새 부위에 마련될 수 있다. 본 발명에 따라 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳은 기본적으로, 적어도 도그 플레이트의 외기어의 부위에 의해 맞물린다. 내기어의 적어도 하나의 기어 이에, 도그 플레이트의 적어도 하나의 기어 이에 의해 맞물리는 슬릿식으로 들어간 곳이 마련될 수 있다. 또는, 클러치 바스켓의 내기어의 적어도 하나의 기어 이 틈새에, 도그 플레이트의 외기어의 적어도 하나의 기어 이가 맞물수 있는 들어간 곳이 마련될 수 있다. 두번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳에 의해 클러치 바스켓을 스프링처럼 탄성있게 변형시킬 수 있다.

특히 바람직한 실시예에 따라, 상기의 적어도 하나의 첫 번째 또는 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳은 클러치 바스켓의 축 끝까지 연장한다. 이 것의 장점은 도그 플레이트와 클러치 바스켓을 보다 간단히 조립할 수 있다는 것과 클러치 바스켓이 높은 탄성을 갖는다는 것에 있다.

또 다른 실시예에 따라, 외기어가 내기어와 관련하여(또는 내기어가 외기어와 관련하여) 원주방향으로 적어도 부위별로 오버 사이즈(oversize)를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이로써, 예를 들면 오버 사이즈로 조립된 도그 플레이트의 외기어는, 적어도 하나의 두 번째 방식(예를 들면, 클러치 바스켓의 축 끝까지 연장하는)의 슬릿식으로 들어간 곳과 함께, 도그 플레이트에서 원심방향 그리고/또는 원주방향으로 작용하는 클러치 바스켓의 초기응력을 야기시킨다. 이것은 특히, 낮은 회전속도에서(원심력의 영향이 적어 효력이 없을 때) 덜거덕 거리는 소음이나 붕소리를 내는 소음을 감소시켜야 할때 바람직하다.

또 다른 특히 바람직한 실시예에 따라, 외기어의 적어도 하나의 플랭크(flank)는 형태와 기능을 보완하는 내기어의 플랭크와 함께, 도그 플레이트와 클러치 바스켓의 원심방향과 관련하여 적어도 구간별로 비스듬한 활주면을 만든다. 비스듬한 플랭크에 의해, 도그 플레이트의 회전속도가 높을때나 낮을때나 외기어와 내기어 사이에 기본적으로 백래시가 없는 피팅(fitting)이 생긴다. 특별한 형성에 따라, 외기어나 내기어의 적어도 하나의 기어 이의 양 플랭크는 적어도 구간별로 원심방향으로 원추형으로 연장한다.

연결에 관한 또 다른 실시형태에 따라, 외기어나 내기어의 적어도 하나의 플랭크에는 노치(notch) 그리고/또는 돌출 부분이 마련된다. 상기 노치와 내기어나 외기어의 어덴덤(addendum) 또는 디덴덤(deddendum)이 적어도 부위별로 맞물릴 수 있다. 이로써, 예를 들면 회전속도가 낮을 때나 회전속도가 빠를 때에, 도그 플레이트와 클러치 바스켓을 백래시 없이 연결하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들면 회전속도가 낮을 때는 원추형의 플랭크로 인해 돌출부분에 의해 백래시가 없어지는 것이 가능하다. 또한, 회전속도가 높을 때는 노치(또는 돌출부분)와 어덴뎀(또는 디덴덤)의 부위에서 외기어와 내기어의 구간별 맞물림으로 인해 백래시가 없어지는 것이 가능하다.

본 발명은 도면과 여러 실시예에 의해 상세히 설명된다.

도 1은 플레이트 클러치 시스템에 사용하기 위한 본 발명의 도그 유니트(1)를 나타내고 있다. 도그 유니트(1)는 클러치 바스켓(2)과 도그 플레이트(3)로 구성되어 있다. 기본적으로 회전 대칭적인 도그 플레이트(3)는 본 실시예에서 박판금(sheet metal) 변형부품으로 형성되어 있다. 기본적으로 회전 대칭적인 클러치 바스켓(2)도 박판금 변형가공(예를 들면, 디프 드로잉)으로 제작된다. 클러치 바스켓(2)의 하우징에서 원주방향으로 마련된 내기어(4)는, 기본적으로 서로 같은 간격에 있는 기어 이들(5)로 형성되어 있다. 기어 이들(5)의 간격은 기어 이 틈새(6)에 의해 정해진다.

도그 플레이트(3)는 기어 이들(7)을 갖는다. 기어 이들(7)은 기본적으로 서로 같은 간격으로 원주방향으로 배치되어 있다. 기어 이들(7)은 도그 플레이트(3)의 외기어(8)를 이룬다. 도그 플레이트(3)의 외기어(8)와 클러치 바스켓(2)의 내기어(4)는 각 기어 이들(5,7)의 부위에서 서로 형태와 기능이 보완적으로 형성되어있다. 도그 유니트(1)가 조립된 상태에서는 외기어(8)와 내기어(4)가 서로 맞물린다. 조립된 상태에서 클러치 바스켓(2)과 도그 플레이트(3)는 공동의 회전축을 갖는다.

본 발명에 따라 클러치 바스켓(2)의 내기어(4)는 적어도 구간별로 도그 플레이트(3)의 외기어(8)에 의해 맞물린다. 본 실시예에서, 클러치 바스켓(2)은 각 기어 이(5)의 부위에서 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10)을 갖는다. 이때, 각 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10)은, 적어도 구간별로 외기어(8)와 내기어(4)의 맞물림이 생기게끔 도그 플레이트(3)의 외기어(8)의 각 기어 이(7)에 의해 맞물린다. 이때, 도그 플레이트(3)의 외기어(8)의 각 기어 이(7)는 서로 원추형으로 형성된 두 개의 플랭크(11)를 갖는다. 이때, 각 기어 이(7)는 회전중심(9) 방향으로 가늘어진다. 또한, 각 플랭크(11)는 노치(12)를 나타낸다. 노치(12)는 클러치 바스켓(2)의 내기어(4)의 어덴덤 세그먼트(28)에 의해 맞물린다. 본 실시예에서, 어덴덤 세그먼트(28)는 기본적으로 클러치 바스켓(2)의 내기어(4)의 슬릿식으로 들어간 곳(10)의 주변 부위에 의해 형성된다.

회전중심(9)을 돌면서 고속으로 회전운동이 있을 때, 공지기술에 따른 도그 유니트(1)에서는 도그 플레이트(3)와 관련하여 클러치 바스켓(2)의 확대가 발생한다. 본 발명에 따라, 어덴덤 세그먼트(28)가 외기어(8)의 기어 이(7)의 플랭크(11)에 마련된 노치(12)를 맞문다. 또한 본 발명에 따라, 각 기어 이(7)의 양 플랭크들(11)의 원추형과 내기어(4)의 플랭크들(13)의 원추형으로 인해, 기본적으로 바깥으로 향한 내기어(4)의 플랭크(13)의 원심방향으로의 이동이 현저히 저지된다. 이로써 상기에 언급한 확대가 저지된다. 따라서, 공지기술에서 알려진 클러치 바스켓(2)의 원심방향의 확대가 더 이상 생기지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 또 다른 도그 플레이트(14)를 나타낸다. 도그 플레이트(14)는 외기어(15)를 갖는다. 외기어(15)는 서로 같은 간격에 있는 기어 이들(16)로 형성된다. 인접해 있는 두 기어 이들(16)의 간격은 기어 이 틈새(27)에 의해 정해진다. 클러치 바스켓(17)은 원주방향으로 연장하는 내기어(18)를 갖는다. 내기어(18)는 기본적으로 서로 같은 간격에 있는 기어 이들(19)로 형성된다. 인접해 있는 두 기어 이들(19)의 간격은 기어 이 틈새(20)에 의해 정해진다. 본 실시예에서, 각 기어 이(19)의 부위 뿐만 아니라 각 기어 이 틈새(20)의 부위에 각각 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(21)과 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(22)이 마련되어 있다. 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(22)은 각각 도그 플레이트(14)의 기어 이(16)에 의해 맞물린다.

본 실시예에서, 도그 플레이트(14)의 기어 이들(16)은 클러치 바스켓(17)의 내기어(1)와 관련하여 원주방향으로 오버 사이즈로 제작된다. 클러치 바스켓(17)의 기어 이들(19)의 부위에 있는 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(21)에 의해, 클러치 바스켓(17) 자체는 도그 플레이트(14)와 관련하여 탄성있게 초기응력을 갖는다. 도그 플레이트(14)의 각 기어 이(16)의 양 플랭크(23)는 원심방향에서 보았을때 기본적으로 원추형으로 연장한다. 도그 플레이트(14)의 각 기어 이(16)의 각 플랭크(23)의 부위에 노치(25)가 형성되어 있다. 상기 노치는 각각 디덴덤 세그먼트(29)에 의해 맞물린다. 디덴덤 세그먼트(29)는 기어 이 틈새(20)의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(22)의 주변 부위에 의해 형성된다.

회전속도가 낮을 때는, 도그 플레이트(14)의 기어 이들(16)의 플랭크들(23)이 원심방향으로 바깥쪽으로 가늘어 지며 원추형으로 형성되기 때문에, 또한 내기어(18)에 대하여 외기어(15)가 원주방향으로 오버사이즈로 제작되기 때문에 클러치 바스켓(17)은 기본적으로 백래시가 없으며 도그 플레이트(14)에 대해 상대적으로 탄성있게 초기응력을 갖는다. 회전중심(26)을 돌면서 회전속도가 높을 때는, 클러치 바스켓(17)의 내기어(18)는 원심력 작용의 결과로 디덴덤 세그먼트(29)와 함께 외기어(15)의 기어 이들(16)의 노치(25)로 프레스 된다. 도그 플레이트(14)의 외기어(15)와 클러치 바스켓(17)의 내기어(18) 사이에 기본적으로 백래시가 없는 프레스 피팅이 생긴다.

도 3은 도 2에 따른 실시형태의 투시도로 조립되지 않은 상태를 나타내고 있다. 외기어(15)를 갖춘 도그 플레이트(14)와 내기어(18)를 갖춘 클러치 바스켓(17)을 알아 볼 수 있다. 또한, 내기어 부위에 있는 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(22)이 도시되어 있다. 상기의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(22)은 클러치 바스켓의 축 끝까지 뻗어있다. 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(21)은 도시되어 있지 않다.

도그 유니트가 고속으로 회전할때, 도그 플레이트와 관련하여 클러치 바스켓이 기본적으로 원심방향으로 확대되므로, 즉, 회전속도가 높으면 클러치 바스켓의 내기어와 도그 플레이트의 외기어 사이의 백래시(backlash)가 커지고, 이로인해, 특히 토크가 진동이 심한 상태에 있을때는 덜거덕거리는 소음이 발생하는 것을 본 발명은 현저하게 감소시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 도그 유니트의 첫 번째 실시예의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 단면도,

도 3은 도 2에 따른 실시예의 투시도(도그 플레이트와 클러치 바스켓이 조립되지 않은 상태임)이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 도그 유니트 2, 17 클러치 바스켓

3, 14 도그 플레이트 4 내기어

5, 19 클러치 바스켓의 기어 이

6, 20 클러치 바스켓의 기어 이 틈새

7, 16 도그 플레이트의 기어 이 8, 15 외기어

9, 26 회전중심

10, 22 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳

11, 23 도그 플레이트의 기어 이의 플랭크

12, 25 노치/돌출 부분

13 클러치 바스켓의 기어 이의 플랭크

18 클러치 바스켓의 내기어

21 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳

24 클러치 바스켓의 플랭크

27 도그 플레이트의 기어 이 틈새

28 어덴덤 세그먼트 29 디덴덤 세그먼트

Claims

도그 플레이트(3,14)와, 클러치 바스켓(2,17)을 포함하며,

상기 도그 플레이트(3,14)에는 외기어(8,15)가 마련되어 있으며,

상기 클러치 바스켓(2,17)의 하우징에는 상기 도그 플레이트(3,14)의 외기어(8,15)에 대해 적어도 구간별로 형태와 기능을 보완하는 내기어(4,18)가 마련되어 있으며,

상기 도그 플레이트(3,14)를 상기 클러치 바스켓(2,17)에 삽입할 수 있는, 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트에 있어서,

상기 도그 플레이트가 상기 클러치 바스켓에 삽입된 상태에서 상기 내기어(4,18)와 상기 외기어(8,15)는 적어도 구간별로 상기 내기어의 원심방향으로의 이동을 저지하도록 서로 맞물려서 결합하고, 상기 외기어(8,15) / 내기어(4,18)가 내기어(4,18) / 외기어(8,15)와 관련하여 원주방향으로 적어도 부위별로 오버 사이즈를 가지고, 상기 외기어(8,15)가 초기응력 하에서 스프링 처럼 탄성있게 상기의 내기어(4,18)로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항에 있어서,

상기 맞물림이 원심방향 또는 접선방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항에 있어서,

상기 클러치 바스켓(2,17)의 하우징의 외측면이 적어도 구간별로 상기 도그 플레이트(3,14)의 외기어(8,15)의 부위와 결합하여 맞물리는 것을 특징으로 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항에 있어서,

상기 클러치 바스켓(2,17)의 하우징은 적어도 내기어(4,18)의 부위에서 박판금변형부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 클러치 바스켓(2,17)의 하우징에, 적어도 하나의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10,22)이 기어 이(5,19)의 부위나 기어 이 틈새(6,20)의 부위에 그리고/또는 적어도 하나의 두번 째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(21)이 기어 이(5,19)의 부위나 기어 이 틈새(6,20)의 부위에 마련되는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 5 항에 있어서,

상기의 적어도 하나의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10,22) 또는 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(21)이 상기 클러치 바스켓(2,17)의 축 끝까지 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 5 항에 있어서,

상기의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10,22)이 도그 플레이트(3,14)의 외기어(8,15)의 적어도 한 부위에 의해 맞물리는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 5 항에 있어서,

상기의 적어도 하나의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10,22)이 외기어(8,15)의 적어도 하나의 기어 이(7,16)에 의해 맞물리는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 5 항에 있어서,

상기의 적어도 하나의 첫 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(10,22) 또는 두 번째 방식의 슬릿식으로 들어간 곳(21)이 기본적으로 클러치 바스켓(2,17)의 축 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외기어(8,15)의 적어도 하나의 플랭크(11,23)가 내기어(4,18)의 형태와 기능을 보완하는 플랭크(13,24)와 함께, 적어도 구간별로 원심방향과 관련하여 비스듬한 활주면을 형성하는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외기어(8,15) 또는 내기어(4,18)의 적어도 하나의 기어 이(7,16,5,19)의 양 플랭크(11,23,13,24)가 적어도 구간별로 원심방향으로 원추형으로 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외기어(8,15) / 내기어(4,18)의 적어도 하나의 플랭크(11,23,13,24)에 노치(12,25) 그리고/또는 돌출부분(12,25)이 마련되며, 상기 노치 그리고/또는 돌출부분과 내기어(4,18) / 외기어(8,15)의 어덴덤 세그먼트(28) 그리고/또는 디덴덤 세그먼트(29)가 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 플레이트 클러치 시스템용 도그 유니트.
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