KR102321040B1 - 사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 정지 자전거 - Google Patents

사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 정지 자전거 Download PDF

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Abstract

본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거는 사용자의 상체 및 하체로 구동되며, 상기 정지 자전거는: 핸들 바와, 상기 핸들 바와 결합되는 회전축을 포함하며, 상기 사용자가 상체로 상기 핸들 바를 상기 회전축을 중심으로 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부를 포함하는 상체 구동부와, 상기 상체 구동부가 제공한 구동력을 전달하는 구동력 전달부와, 상기 사용자의 하체로 제공하는 구동력과 상기 상체 구동부가 전달한 구동력을 상기 정지 자전거의 부하에 제공하는 하체 구동부를 포함한다.

Description

사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 정지 자전거{FULL BODY EXERCISE STATIONARY BICYCLE DRIVEN BY THE USER'S UPPER AND LOWER BODY}
본 기술은 사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 정지 자전거에 관한 것이다.
자전거는 다양한 형태와 구동 방식이 있으나 가장 일반적인 것은 두 개의 바퀴가 앞뒤에 달려있고 발로 돌리는 페달과 뒷바퀴가 체인으로 연결된 형태이다. 일반적으로 자전거라 하면 이 이륜 페달차를 의미한다.
자전거는 기본적으로 걷거나 달리는 속도에 비해 월등히 빠르고 실제로 도심에선 차보다 빠른 경우도 많다. 비교적 힘이 덜 들기 때문에, 단거리 교통 수단으로 매우 유용하게 이용되고 있다.
자전거로 도로를 주행하는 것에 부담이 있는 등의 사정이 있을 때, 실내에서 자전거의 운동 효과를 얻을 수 있는 정지 자전거가 널리 보급되어 있다. 종래의 정지 자전거는 사용자의 하체로 구동된다. 운동 효과의 측면에서 하체는 유난히 발달하는 반면, 상체는 고정 경직이 심하고 피로도가 크며 발달이 낮다.
따라서, 몸 전체 체중과 힘을 사용하여 주행하는 자전거는 상체와 하체를 고르게 발달시키는 운동효과를 내는 자전거의 필요성이 대두된다.
본 기술로 해결하고자 하는 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것이다. 즉, 본 기술은 사용자의 하체뿐만 아니라 상체로도 자전거의 구동력을 제공하여 상체로 자전거를 구동하는 과정에서 상체 운동 효과를 발생시키고, 상체를 하체와 같이 발달시킬 수 있는 자전거를 제공하는 것이 본 기술로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거는 사용자의 상체 및 하체로 구동되며, 상기 정지 자전거는: 핸들 바와, 상기 핸들 바와 결합되는 회전축을 포함하며, 상기 사용자가 상체로 상기 핸들 바를 상기 회전축을 중심으로 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부를 포함하는 상체 구동부와, 상기 상체 구동부가 제공한 구동력을 전달하는 구동력 전달부와, 상기 사용자의 하체로 제공하는 구동력과 상기 상체 구동부가 전달한 구동력을 상기 정지 자전거의 부하에 제공하는 하체 구동부를 포함한다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 회전 변환부는, 상기 회전축과 연결되어 구동력이 전달되는 회전 변환부 구동 베벨 기어와, 상기 회전 변환부 구동 베벨 기어로부터 구동력을 전달받는 제1 베벨 기어 및 제2 베벨 기어를 포함하며, 상기 제1 베벨 기어 및 상기 제2 베벨 기어는 동일한 구동축에 결합되어 회전하며, 상기 제1 베벨 기어 및 상기 제2 베벨 기어 중 어느 하나가 회전하여 구동력을 전달하면 다른 하나는 헛돈다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 회전 변환부는 하우징에 수납된다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 구동력 전달부는, 상기 구동축에 연결된 풀리와, 상기 하체 구동부의 크랭크 축에 연결된 하체 구동부 제1 풀리 및 상기 구동축에 연결된 풀리와, 상기 하체 구동부 제1 풀리를 연결하는 벨트를 포함한다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 구동력 전달부는, 상기 구동축에 연결된 스프로켓과, 상기 하체 구동부의 크랭크 축에 연결된 하체 구동부 제1 스프로켓 및 상기 구동축에 연결된 스프로켓와, 상기 하체 구동부 제1 스프로켓을 연결하는 체인을 포함한다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 하체 구동부는, 크랭크 축과, 상기 크랭크 축의 일측에 연결된 크랭크 및 상기 크랭크와 결합되고 상기 구동력 전달부로부터 구동력을 전달받아 상기 크랭크 축을 회전시키는 프리휠을 포함한다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 하체 구동부는, 상기 크랭크의 타측에 연결된 제2 크랭크와, 상기 크랭크 축과 연결되어 상기 부하에 구동력을 전달하는 하체 구동부 제2 스프로켓 및 상기 부하와 상기 하체 구동부 제2 스프로켓을 연결하는 체인을 포함한다.
본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 어느 한 예에서, 상기 하체 구동부는, 상기 크랭크의 타측에 연결된 제2 크랭크와, 상기 크랭크 축과 연결되어 상기 부하에 구동력을 전달하는 하체 구동부 제2 풀리 및 상기 부하와 상기 하체 구동부 제2 풀리를 연결하는 벨트를 포함한다.
본 실시예에 의하면, 사용자의 하체 뿐만 아니라 상체를 이용하여 자전거를 구동할 수 있다. 따라서 사용자의 하체 뿐만 아니라 상체를 이용하여 자전거를 구동하므로 사용자의 하체 뿐만 아니라 상체의 운동 및 발달에 기여할 수 있다는 장점이 제공된다.
도 1은 본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거의 측면도이다.
도 2는 본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거를 위에서 바라본 상면도이다.
도 3은 회전 변환부의 개요를 도시한 개요도이다.
도 4는 제1 베벨 기어와 제2 베벨 기어의 개요를 도시한 사진이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 회전 변환부의 동작을 설명하기 위한 개요도이다.
도 6은 전신 운동 정지 자전거 일 실시예에 따른 일부 요소의 개요를 도시한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 개시의 실시예들을 설명하기 위하여 참조되는 도면은 설명의 편의 및 이해의 용이를 위하여 의도적으로 크기, 높이, 두께 등이 과장되어 표현되어 있으며, 비율에 따라 확대 또는 축소된 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 어느 구성요소는 의도적으로 축소되어 표현하고, 다른 구성요소는 의도적으로 확대되어 표현될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거(100)를 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거(100)의 측면도이고, 도 2는 본 실시예에 의한 전신 운동 정지 자전거(100)를 위에서 바라본 상면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 사용자의 상체 및 하체로 구동하는 정지 자전거로, 정지 자전거는: 핸들 바(4)와, 핸들 바(4)와 결합되는 회전축(26)을 포함하며, 사용자가 상체로 핸들 바(4)를 회전축(26)을 중심으로 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부(6)를 포함하는 상체 구동부와 상체 구동부가 제공한 구동력을 전달하는 구동력 전달부 및 사용자의 하체로 제공하는 구동력과 상체 구동부가 전달한 구동력을 정지 자전거의 부하(35)에 제공하는 하체 구동부를 포함한다.
사용자는 회전축(26)을 중심으로 핸들 바(4)를 회전시켜 구동력을 제공한다. 사용자가 회전축(26)을 중심으로 핸들 바(4)를 회전시킴에 따라 회전축(26)에 연결된 결합된 회전 변환부 구동 기어(30)도 회전축(26)을 중심으로 회전하고, 회전 변환부(6)에 구동력을 전달한다.
도 3은 회전 변환부(6)의 개요를 도시한 개요도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 회전 변환부(6)는 회전 변환부 구동 기어(30)로부터 구동력을 전달받는 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)를 포함한다. 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)는 동일한 구동축(9)에 결합되어 회전하며, 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8) 중 어느 하나가 회전하여 구동력을 전달하면 다른 하나는 헛돈다. 일 실시예로, 회전 변환부(6)는 하우징 내에 수납될 수 있다.
도 4는 제1 베벨 기어(7)와 제2 베벨 기어(8)의 개요를 도시한 사진이다. 도 4를 참조하면, 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)는 각각 기어 이(gear teeth)가 형성된 기어 몸체(30)와, 단방향 베어링(32, 33)이 각각 제1 베벨 기어(7)의 기어 몸체(30)와 제2 베벨 기어(8)의 기어 몸체(30)에 결합되어 형성된다. 단방향 베어링(32, 33)은 구동축(9)과 키(key)로 결합된다.
이하에서는 도 4와 같이 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)의 기어 이(gear teeth)가 상면을 향할 때, 기어가 반 시계 방향으로 회전하는 방향을 일 방향(27)이라 하고, 기어가 시계 방향으로 회전하는 방향을 타 방향(28)이라고 한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
제1 베벨 기어(7)가 일 방향(27)으로 회전할 때, 단방향 베어링(32)은 구동축(9)를 일 방향(27)으로 회전시켜 구동력을 전달한다. 그러나, 제1 베벨 기어(7)가 타 방향(28)으로 회전할 때, 단방향 베어링(32)은 구동축(9)에 대하여 헛돌아 구동력을 전달하지 않는다.
제2 베벨 기어(8)가 일 방향(27)으로 회전할 때, 단방향 베어링(33)은 구동축(9)에 대하여 헛돌아서 구동력을 전달하지 않는다. 그러나, 제2 베벨 기어(8)가 타 방향(28)으로 회전할 때, 단방향 베어링(33)은 구동축(9)을 타 방향(28)로 회전시켜 구동력을 전달한다.
회전축(26)을 중심으로 사용자가 왼쪽으로 핸들 바(4)를 회전시키는 경우와 오른쪽으로 핸들 바(4)를 회전시키는 경우에는 회전 변환부 구동 기어(30)의 회전 방향이 서로 상이하다. 회전 변환부(6)는 서로 다른 방향으로 회전하는 회전을 단일 방향으로 변환하여 구동력 전달부(11)를 통해 구동력을 부하(35)에 전달한다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 회전 변환부(6)의 동작을 설명하기 위한 개요도이다. 도 5(a)를 참조하면, 사용자가 정지 자전거(100)에 오른쪽 핸들 바(4)를 누르고 및/또는 왼쪽 핸들 바(4)를 들어올려 회전력을 제공하면 회전 변환부 구동 베벨 기어(30)는 해당 방향으로 회전하여 회전 변환부(6)에 회전력을 전달한다.
회전 변환부 구동 베벨 기어(30)는 제2 베벨 기어(8)를 일 방향(27)으로 회전시키므로 제2 베벨 기어(8)는 구동축(9)에 대하여 헛돈다. 그러나, 회전 변환 구동 베벨 기어(30)는 제1 베벨 기어(7)를 일 방향(27)으로 회전시키므로 헛돌지 않고 구동력을 전달한다.
도 5(b)를 참조하면, 사용자가 왼쪽 핸들 바(4)를 누르고 및/또는 오른쪽 핸들 바(4)를 들어 올려 회전력을 제공하면 회전 변환부 구동 베벨 기어(30)는 해당 방향으로 회전하여 회전 변환부(6)에 회전력을 전달한다.
회전 변환부 구동 베벨 기어(30)는 제1 베벨 기어(7)를 타 방향(28)으로 회전시키므로 제1 베벨 기어(7)는 구동축(9)에 대하여 헛돈다. 그러나, 회전 변환 구동 베벨 기어(30)는 제2 베벨 기어(8)을 타 방향(28)으로 회전시키므로 헛돌지 않고 구동력을 전달한다. 따라서, 회전 변환 구동 베벨 기어(30)로 전달된 구동력은 회전 변환부(6)에 의하여 단일 방향으로 변환되고 구동력 전달부를 통해 전달된다.
도 1 및 도 2로 예시된 실시예에서, 구동력 전달부는 회전 변환부(6)의 구동축(9)에 연결된 스프로켓(10)과 하체 구동부의 크랭크 축(12)에 연결된 제1 스프로켓(14) 및 이들을 연결하는 체인(11)을 포함할 수 있다. 도시되지 않은 실시예에서, 구동력 전달부는 회전 변환부(6)의 구동축(9)에 연결된 풀리와 하체 구동부의 크랭크 축(12)에 연결된 제1 풀리 및 이들을 연결하는 벨트일 수 있다.
도 6은 전신 운동 정지 자전거 일 실시예에 따른 일부 요소의 개요를 도시한 도면이다. 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 하체 구동부는 크랭크 축(12), 크랭크 축(12)과 연결된 크랭크(34) 및 크랭크(34)와 결합되어 구동력 전달부로부터 구동력을 전달받아 크랭크 축(12)을 회전시키는 프리휠(freewheel, 14)을 포함한다.
크랭크(34)에는 크랭크 축(12) 및 프리휠과 결합하는 결합부(40)가 형성된다. 도 6(a)으로 예시된 결합부(40)의 내부에는 크랭크 축(12)이 삽입되어 결합되는 홀이 형성되며, 결합부(40)의 외부에는 프리휠과 결합하는 나사가 형성될 수 있다.
도 6(b)는 제1 스프로켓과 결합한 프리휠(14)의 개요를 도시한 도면이고, 도 6(c)는 제1 스프로켓과 결합한 프리휠(14)과 크랭크(34)가 결합한 상태를 도시한 도면이다. 도 6(b), 도 6(c)로 예시된 실시예는 프리휠과 스프로켓이 결합하는 것을 예시하나, 도시되지 않은 실시예는 프리휠과 풀리(미도시)가 결합할 수 있다.
프리휠(14)은 피동축이 구동축보다 더 빨리 돌때 동력을 끊는다. 따라서, 사용자가 하체로 페달을 밟아 크랭크 축(12)을 회전시켜 구동할 때, 회전 변환부(6)가 구동력 전달부(11)를 통해 제공하는 구동력은 차단될 수 있다.
프리휠(14)이 결합된 프리휠 크랭크(13)는 크랭크 축(12)의 일 단부에 위치할 수 있으며, 크랭크 축의 타 단부에는 크랭크 축(12)의 회전력을 정지 자전거(100)의 부하(35)에 전달하는 제2 스프로켓(51)이 위치할 수 있다. 제2 스프로켓(51)은 제2 체인(52)를 통하여 정지 자전거의 부하(35)와 연결되고, 사용자가 상체 및/또는 하체로 제공한 구동력을 부하(35)에 제공할 수 있다. 도시되지 않은 다른 실시예로, 크랭크 축(12)의 타 단부에는 제2 풀리가 형성될 수 있으며, 부하(35)에 형성된 풀리와 제2 벨트를 통하여 연결되어 구동력을 전달할 수 있다.
도 1로 예시된 부하(35)는 프리휠(14) 기준으로 핸들 바(4) 방향에 배치되어 있으나, 도시되지 않은 실시예에 의하면 부하(35)는 프리휠(14)에 인접하여 동일한 하우징(미도시)내에 위치하거나, 도 2로 예시된 실시예와 같이 프리휠(14) 기준으로 핸들 바(4)의 반대 방향에 위치할 수 있다.
부하(35)는 사용자가 상체 및/또는 하체로 정지 자전거를 구동할 때 부하(load)를 제공한다. 일 예로, 부하는 중량을 가지는 금속 디스크(disk) 및 금속 디스크와 인력이 작용하는 자석(magnet)을 포함하며, 부하의 크기는 금속 디스크와 자석 사이의 거리를 조절함으로써 제어될 수 있다. 다른 예로, 부하는 디스크 및 디스크와 마찰하는 마찰 부재를 포함하며, 부하의 크기는 디스크에 대한 마찰 부재에 제공되는 압력을 조절하여 제어될 수 있다.
본 발명의 전신 운동 정지 자전거(100)는 사용자의 상체와 사용자의 하체로 정지 자전거 크랭크 축(12)을 회전구동 하게하여 정지 자전거에 구동력을 제공하므로 사용자의 상체와 하체를 고르게 발달시키는 운동효과를 제공한다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 전신 운동 자전거 4: 핸들 바
6: 회전 변환부 7: 제1 베벨 기어
8: 제2 베벨 기어 9: 구동축
10: 스프로켓 11: 체인
12: 크랭크 축 13: 크랭크
14: 프리휠과 결합된 스프로켓 26: 회전축
27: 일 방향 28: 타 방향
30: 기어 몸체 32, 33:단방향 베어링
35: 부하 51: 제2 스프로켓
52: 제2 체인

Claims (8)

  1. 사용자의 상체 및 하체로 구동하는 정지 자전거로, 상기 정지 자전거는:
    핸들 바와, 상기 핸들 바와 결합되는 회전축을 포함하며, 상기 사용자가 상체로 상기 핸들 바를 상기 회전축을 중심으로 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부를 포함하는 상체 구동부;
    상기 상체 구동부가 제공한 구동력을 전달하는 구동력 전달부;
    상기 사용자의 하체로 제공하는 구동력과 상기 상체 구동부가 전달한 구동력을 상기 정지 자전거의 부하에 제공하는 하체 구동부를 포함하며,
    상기 회전 변환부는,
    상기 회전축과 연결되어 구동력이 전달되는 회전 변환부 구동 베벨 기어와,
    상기 회전 변환부 구동 베벨 기어로부터 구동력을 전달받아 단방향 회전으로 변환하여 구동축에 제공하는 제1 베벨 기어 및 제2 베벨 기어를 포함하며,
    상기 제1 베벨 기어 및 제2 베벨 기어는 각각 제1 단방향 베어링과 제2 단방향 베어링을 통해 상기 구동축에 연결되고,
    상기 제1 단방향 베어링은 상기 회전 변환부 구동 베벨 기어가 일 방향으로 회전할 때 상기 구동축을 통해 회전력을 전달하나, 제2 단방향 베어링은 상기 구동축에 대하여 헛돌고,
    상기 제1 단방향 베어링은 상기 회전 변환부 구동 베벨 기어가 타 방향으로 회전할 때 상기 구동축을 통해 헛도나, 제2 단방향 베어링은 상기 구동축을 통하여 회전력을 전달하는 전신 운동 정지 자전거.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 변환부는 하우징에 수납되는 전신 운동 정지 자전거.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 구동축에 연결된 풀리와,
    상기 하체 구동부의 크랭크 축에 연결된 하체 구동부 제1 풀리 및
    상기 구동축에 연결된 풀리와, 상기 하체 구동부 제1 풀리를 연결하는 벨트를 포함하는 전신 운동 정지 자전거.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 구동축에 연결된 스프로켓과,
    상기 하체 구동부의 크랭크 축에 연결된 하체 구동부 제1 스프로켓 및
    상기 구동축에 연결된 스프로켓와, 상기 하체 구동부 제1 스프로켓을 연결하는 체인을 포함하는 전신 운동 정지 자전거.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하체 구동부는,
    크랭크 축과,
    상기 크랭크 축의 일측에 연결된 크랭크 및
    상기 크랭크와 결합되고 상기 구동력 전달부로부터 구동력을 전달받아 상기 크랭크 축을 회전시키는 프리휠을 포함하는 전신 운동 정지 자전거.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하체 구동부는,
    상기 크랭크의 타측에 연결된 제2 크랭크와,
    상기 크랭크 축과 연결되어 상기 부하에 구동력을 전달하는 하체 구동부 제2 스프로켓 및
    상기 부하와 상기 하체 구동부 제2 스프로켓을 연결하는 체인을 포함하는 전신 운동 정지 자전거.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하체 구동부는,
    상기 크랭크의 타측에 연결된 제2 크랭크와,
    상기 크랭크 축과 연결되어 상기 부하에 구동력을 전달하는 하체 구동부 제2 풀리 및
    상기 부하와 상기 하체 구동부 제2 풀리를 연결하는 벨트를 포함하는 전신 운동 정지 자전거.
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