JP2004345439A - 車輪支持用ハブユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の車輪支持用ハブユニットであって、車輪に作用するコーナリングモーメントにより発生するモーメント荷重に対抗する対モーメント剛性を向上させると共に耐久性を向上させた。
【解決手段】ハブ1の外周面に軸方向に間隔をあけて形成した、内方側および外方側内輪軌道7,8と、外輪20の内周面に、前記内輪軌道7,8に対向して形成した外輪軌道17,18と、それらの内輪軌道7,8と外輪軌道17、18間にそれぞれ設けられる、2列の転動体27,28とを備えた、車輪支持用ハブユニットにおいて、軸方向外方側の内輪軌道8の軌道接触直径D8を、軸方向内方側の内輪軌道7の軌道接触直径D7よりも大きくした。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を、その懸架装置に支持させるための車輪支持用ハブユニット、特に、車輪を支持すると共に車輪に作用するモーメント荷重に対抗する対モーメント剛性を高め、かつ耐久性を向上させた、車輪支持用ハブユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の車輪は、車輪支持用ハブユニットを介して懸架装置に支持されるが、従来の車輪支持用ハブユニットは、車輪に固定されるハブと、懸架装置に支持される外輪と、前記ハブの外面と前記外輪の内面との間に、それらの軸方向に間隔をあけて転動自在に介在される、複数列の転動体とを備えており、車輪を保持して回転させる機能を有している(たとえば、特許文献1、2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−205532号公報
【特許文献2】
特開平9−164803号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図7に示すように、車体に懸架される懸架装置のナックルにハブユニットを介して車輪(図7では、駆動輪用)が支持されている場合において、車両を旋回走行させたときに、タイヤにかかる横力によって発生するコーナングモーメントに起因するモーメント荷重に対抗するハブユニットの対モーメント剛性を高めること〔コーナリングモーメントに対するハブユニットの車輪取付部(フランジ部)の傾き度合を小さくすること〕が、車両の操縦安定性を向上させる上で有効な技術手段であることが知られている。
【0005】
そこで、ハブユニットの前記対モーメント剛性を高めるための技術的手段として、
▲1▼転動体の軌道直径〔P.C.D(pitchi・circle・diameter) =内輪軌道接触直径+外輪軌道接触直径/2〕を大きくすること、
▲2▼複数列の転動体の列間を広くとること、
▲3▼ハブユニットのフランジ部の剛性を高めるべく、その付根部分の肉厚を大きくすること、
などが考えられるが、それらのいずれの場合も、ハブユニットのスペース増、重量増を招き、その取付スペースや重量の面で制約を受けて実用に供することができないとという問題があり、さらにハブユニット自体のコスト増を招くという問題もある。
【0006】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、ハブユニットのスペース増、重量増を最小限にとどめながら大幅な対モーメント剛性を向上させ、その上ハブユニットの耐久性をも向上させることができるようにした、新規な車輪支持用ハブユニットを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、外周面の軸方向外方に車輪を支持するためのフランジ部を形成した内輪軸部と、前記フランジ部より軸方向内方の内輪軸部外周面に、軸方向内方側から軸方向外方側へ向けて順に形成した複数列の内輪軌道を備えたハブと、外周面に懸架装置への支持部を有し、内周面に前記複数列の内輪軌道に各対向する複数列の外輪軌道を形成した外輪と、各対向する内輪軌道と外輪軌道との間に各複数個ずつ設けた転動体と、を備えた車輪支持用ハブユニットにおいて、前記軸方向最外方側の内輪軌道の軌道接触直径を、他の内輪軌道の軌道接触直径よりも大きくしたことをを特徴としている。
【0008】
かかる特徴によれば、車輪にかかるモーメント荷重に対抗するハブユニットの対モーメント剛性および耐久性の向上を図ることができる。
【0009】
また、前記目的達成のため本請求項2記載の発明は、前記請求項1記載のものにおいて、軌道接触直径が異なり、互いに隣り合う2列の前記外輪軌道間に、アンチロックブーキ用回転速度検出センサを設け、該センサーが、前記外輪を支持する、懸架装置のナックルの径方向内側に配置されていることを特徴としている。
【0010】
かかる特徴によれば、前記請求項1記載の発明の効果に加えて、内方側および外方側の内輪軌道の軌道接触直径差によって得られるスペースを利用して回転速度検出センサをナックルの径方向内側に配置することが可能となり、該センサの取付およびそれに接続される配線の車体側への取り回しがきわめて容易になる。
【0011】
なお、本発明において、車両への組付状態で、ハブユニットの幅方向における車体の外寄りとなる側を「外」と言い、反対に車両への組付状態で、ハブユニットの幅方向における車体の中央寄りとなる側を「内」と言う。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0013】
まず、図1,2を参照して本発明の第1実施例について説明する。
【0014】
図は、本発明にかかるハブユニットにより駆動車輪を支持した状態を示す断面図、図2は、図1の2線矢視仮想線囲い部分のハブユニットの拡大図である。
【0015】
この第1実施例における、車輪支持用ハブユニットHUは、自動車の駆動車輪(FF車の前車輪、FR車の後車輪、4WD車の全輪)に適用され、車体に支持される懸架装置SUのナックルNに取付ボルト24により締結して使用される場合である。
【0016】
本発明にかかる駆動車輪用のハブユニットHUは、ハブ1と、内輪10と、外輪20と、2列の転動体、すなわち、内方側および外方側の転動体27,28とを備えている。
【0017】
ハブ1は、略円筒状に形成される内輪軸部2と、この内輪軸部2の外側端部から径方向外方に一体に延長されるフランジ部3とより構成されており、フランジ部3の付根部分と内輪軸部3の外側の外周面とは、円弧面により滑らかに接続されている。ハブ1の内輪軸部2の軸孔4の内周面には、その全長にわたり雌スプラインが形成されており、自動車への組み付け状態では、この雌スプラインには、ドライブシャフトDSに連なる等速ジョイントCJの軸部35の雄スプラインが挿通係合される。
【0018】
ハブ1の内輪軸部2の軸方向内方側の端部の外周面には、小径の段部2aが形成され、この小径の段部2aには、内輪10が一体に外嵌されている。内輪10の外周面には、内方側の内輪軌道7が形成されている。内輪10の内端部は径方向外側に湾曲されて、その内端面はハブ1の内輪軸部2の内端面よりも軸方向の内方に若干突出している。
【0019】
ハブ1の内輪軸部2の軸方向外方の外周面は、前記フランジ部3の付根部分に連なるべく傾斜されていて、その軸方向内方の外周面の直径より大きくなっており、その軸方向外方の外周面には、外方側の内輪軌道8が形成されている。そして、この外方側の内輪軌道8の軌道接触直径D8は、内方側の内輪軌道7の軌道接触直径D7よりも大きい。
【0020】
フランジ部3の外周部には、周方向に間隔をあけて複数の連結ボルト12が固定されており、これらの連結ボルト12により駆動車輪W1が固定される。
【0021】
一方、前記外輪20は、前記内輪軸部2の外周面を覆うように筒状に形成されており、その内周面は、その軸方向の、外方側の直径が内方側の直径よりも大きく形成されている。外輪20の内周面の内方側には、前記内方側の内輪軌道7と対向する、内方側の外輪軌道17が形成され、また、外輪20の内周面の外方(最外方)側には、前記外方側の内輪軌道8と対向する、内方側の外輪軌道18が形成されている。
【0022】
そして、内方側の内輪軌道7と外輪軌道17との間には、ボールよりなる内方側の複数個の転動体27が、また、外方側の内輪軌道8と外輪軌道18との間には、ボールよりなる外方(最外方)側の複数個の転動体28がそれぞれ転動自在に設けられている。各複数個の、内方および外方側の転動体27,28は、通常のように、リテーナにより周方向に間隔をあけて保持される。
【0023】
そして、内方側の、内、外輪軌道7,17および転動体27により、内方側の軸受部BIが、また、外方側の内、外輪軌道8,18および転動体28により、外方側(最外方)の軸受部BOがそれぞれ形成される。
【0024】
しかして、内方側および外方側の転動体27,28の接触角(転動体と外輪との接触点における法線が、ハブユニットの軸線に直角な平面となす角)αI,αOは、略同じ角度20°〜40°であり、また、外方側の転動体28の軌道直径は、内方側の転動体27の軌道直径よりも大きく、さらに、外方側の転動体28自体の直径は、内方側の転動体27の直径と略同じである。
【0025】
外輪20の軸方向の中間部には、ラジアル方向に延長される取付フランジ、すなわち支持部21が一体に形成され、この支持部21には、車体に支持される懸架装置SUのナックルNが複数の取付ボルト24を以て固定される。
【0026】
ハブ1のフランジ部3の内方の面と、外輪20の外端面との間には、外側シールリング30が介在され、また、ハブ1と一体の内輪10の端部外周面と、外輪20の内端部内周面との間には、内側シールリング31が介在され、前記転動体27,28の配置部分に異物が侵入したり、該配置部分に充填されたグリースが漏洩するのを防止している。
【0027】
前記ナックルNの径方向内側において、内方側の軸受部BIと、外方側の軸受部BOとの間の外輪20には、アンチロックブレーキ装置(ABS)の回転速度検出センサ(半導体磁気センサ)40が固定され、このセンサ40の感知部40aは、ハブ1と外輪20間の空隙部に臨んでいる。一方、ハブ1の内輪軸部2の外周面には、環状のスチールリング41が固定され、このスチールリング41の、前記感知部41aに対向する自由端には、多極磁石エンコーダ(円環状の磁石を多極に着磁したもの)42が接着により固定されている。そして、車輪W1の回転速度は、前記エンコーダ42とセンサ40との協働により検出される。
【0028】
なお、回転速度検出センサ40および多極磁石エンコーダ42は従来公知のものであるので、その詳細な説明を省略する。
【0029】
前記回転速度検出センサ40は、前述のように、ナックルNの径方向内側にあり、該センサ40に連なる配線43は、ナックルNの径方向内側を通って図示しない制御部に接続される。
【0030】
しかして、ハブユニットHUの内方側および外方側の軸受部BI,BO間に、回転速度検出センサ40を内蔵する場合において、内方側の内輪軌道7の軌道接触直径D7と、外方側の内輪軌道8の軌道接触直径D8との直径差によって得られるスペースを利用して回転速度検出センサ40をナックルNの径方向内側に配置することが可能となり、該センサ40の取付およびそれに接続される配線43の車体側への取り回しがきわめて容易になる。
【0031】
なお、この第1実施例では、転動体としてボールを使用しているが、そのボールに代えてコロなどの同効物を使用してもよい。
【0032】
前述したように構成される駆動車輪支持用ハブユニットHUは、その外輪20の取付フランジ21に、複数の取付ボルト24を以て懸架装置SUのナックルNを固定し、また、ハブ1のフランジ部3に複数の連結ボルト12を以て駆動車輪W1を固定し、さらに、ハブ1の軸孔4の雌スプラインに、ドライブシャフトDSに連なる等速ジョイントCJの軸部35の雄スプラインを挿通係合し、該等速ジョイントCJの段部36を、前記内輪10の端面に衝き当てると共に等速ジョイントCJの軸部35の軸端に螺締したナット37をハブ1の外端面に衝き当てることにより、内輪10に予圧をかけて等速ジョイントCJをハブ1に固定することができる。
【0033】
ところで、この第1実施例のハブユニットHUは、軸方向外方(最外方)側の内輪軌道8の軌道接触直径D8を、軸方向内方側の内輪軌道7の軌道接触直径D7よりも大きくしたことにより、車輪にかかるモーメント荷重に対抗するハブユニットHUの対モーメント剛性を向上させることができる。
【0034】
また、内方側の転動体8と、外方側の転動体8の直径を等しくした場合に、軌道直径が大きい外方側の転動体28の個数を、内方側の転動体27の個数よりも多くすることができ、このようにすれば、外方側の転動体28一個あたりに作用する荷重を低減してその変形を抑制することができ、対モーメント剛性の更なる向上を図ることができる。
【0035】
また、外方側の転動体28と内方側の転動体27の個数を変えずに、外方側の転動体28の直径を内方側の転動体27の直径よりも大きくすれば、外方側の転動体28に作用する面圧を下げることができ、ハブユニットHUの耐久性の向上を図ることができる。
【0036】
つぎに、図3を参照して本発明の第2実施例について説明する。
【0037】
図3は、駆動車輪を支持したハブユニットの断面図であり、図中、前記第1実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【0038】
この第2実施例も駆動輪用のハブユニットであり、懸架装置へのナックルNへの固定手段が前記第1実施例と相違しているだけで、他の構成は第1実施例と同じである。
【0039】
図3において、外輪20の内輪軸部2の外周面は円筒面に形成され、この円筒部に、懸架装置のナックルN端部の軸孔Nhが圧入結合され、該ナックルNの内端縁と外輪20の外端縁間に、サークリップ50が係合される。これにより、ナックルNにハブユニットHUの外輪20が固定される。
【0040】
しかして、この第2実施例も前記第1実施例と同じ作用効果を奏する。
【0041】
つぎに、図4を参照して本発明の第3実施例について説明する。
【0042】
図4は、従動車輪を支持したハブユニットの断面図であり、図中、前記第1実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【0043】
この第3実施例は、本発明にかかる車輪支持用ハブユニットHUを、自動車の従動車輪W2(FF車の後輪、FR車の前輪)に適用した場合である。
【0044】
ハブ101が従動車輪W2用であるが、該ハブ101と、外輪20と、それら間に介在される、内方側および外方側の転動体27,28よりなる。内方側および外方側の軸受部BI,BOの構造は前記第1実施例と同じである。
【0045】
従動輪W2を固定するハブ101の内端部を直径方向外方にかしめCa広げ、これにより、このハブ101の内輪軸部102の段部102aに外嵌した内輪10を固定する。
【0046】
しかして、この第3実施例も前記第1実施例と同じ作用効果を奏する。
【0047】
つぎに、図5を参照して、本発明の第4実施例について説明する。
【0048】
図5は、本発明にかかる車輪支持用ハブユニットの断面図であり、図中、前記第1実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【0049】
この第4実施例における、車輪支持用ハブユニットHUは、自動車の駆動車輪に適用される。
【0050】
駆動車輪用のハブユニットHUは、ハブ1と、内輪10と、外輪20と、3列の転動体、すなわち、第1(中間部)、第2(内方側)および第3(外方側)の転動体26,27,28とを備えている。
【0051】
ハブ1は、略円筒状に形成される内輪軸部2と、この内輪軸部2の外側端部から径方向外方に一体に延長されるフランジ部3とを備える。
【0052】
ハブ1の内輪軸部2の軸方向中間部の外周面には、第1、すなわち中間部の内輪軌道6が形成され、また、その内輪軸部2の内端部に形成した小径の段部2aに一体に外嵌した内輪10の外周面には、第2、すなわち内方側の内輪軌道7が形成されている。また、ハブ1のフランジ部3の内方側の面には、第3、すなわち外方(最外方)側の内輪軌道8が形成されている。
【0053】
一方、前記外輪20は、円筒状に形成されており、その内周面の軸方向中間部には、前記第1(中間部)の内輪軌道6と対向する第1(中間部)の外輪軌道16が形成され、また、その軸方向内端部には、前記第2(内方側)の内輪軌道7と対向する第2(内方側)の外輪軌道17が形成され、さらに、外輪20の、第1および第2の外輪接触軌道の直径よりも径大な外端面には、前記第3(外方側)の内輪軌道8と対向する第3(内方側)の外輪軌道18が形成されている。そして、第1、第2および第3の内輪軌道6,7,8と、第1、第2および第3の外輪軌道16,17,18間に、ボールよりなる複数列の転動体、すなわち第1(中間部)、第2(内方側)および第3(外方側)の転動体26,27,28がそれぞれ複数個ずつ転動自在に介在されている。各複数個の、第1、第2および第3の転動体26,27,28は、通常のように、リテーナにより周方向の間隔をあけて保持される。
【0054】
そして、第1の内、外輪軌道6、16および第1の転動体26により第1( 中間部)の軸受部BNが、また、第2の内、外輪軌道7,17および第2の転動体27により第2(内方側)の軸受部BIが、さらに第3の内、外輪軌道8,18および第3の転動体28により第3(外方側)の軸受部BOがそれぞれ形成される。
【0055】
しかして、第1(中間部)および第2(内方側)の転動体26,27の接触角αN、αIは、20°〜40°であるのに対し、第3(外方側)の転動体28の同接触角αOは、前記接触角αN、αIより大きく(〜90°)してあり、これにより、第3の転動体28のアキシアル荷重負荷能力を、第1、第2の転動体26,27のそれよりも高くしてある。また、前記第1、第2の転動体26,27の軌道直径は略同じであるのに対し第3の転動体28の軌道直径はそれらよりも大きく、さらに、第3の転動体28自体の直径は、第1、第2の転動体26,27の直径よりも小さくしてある。
【0056】
ところで、この第4実施例のハブユニットHUは、第3(最外方側)の軸受部BOが、第1、第2の軸受部BN,BIに加えて駆動車輪W1にかかるモーメント荷重を分担することができ、転動体1個当りにかかるモーメント荷重を低減することができて、各転動体の変形を抑制することができ、特に、軸方向外方側の内輪軌道8の軌道接触直径D8を、軸方向中間部の内輪軌道6および内方側の内輪軌道7の軌道接触直径D6,D7よりも大きくしたことにより、駆動車輪W1にかかるモーメント荷重に対抗するハブユニットHUの対モーメント剛性を向上させることができる。
【0057】
また、軌道直径が大きく、かつ直径の小さい、外方側の転動体28の個数を、中間部および内方側の転動体26,27の個数よりもを多くすることができ、このようにすれば、外方側の転動体28一個あたりに作用する荷重を低減してその変形を抑制することができ、対モーメント剛性の更なる向上を図ることができる。
【0058】
さらに、第3(最外方側)の軸受部BOを設けたことによるハブユニットHUの軸方向および径方向のスペース増およびその重量増を最小限にとどめることができる。
【0059】
つぎに、図6を参照して本発明の第5実施例について説明する。
【0060】
図6は、駆動車輪を支持したハブユニットの断面図であり、図中、前記第4実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【0061】
この第5実施例も前記第4実施例と同じく、本発明にかかる車輪支持用ハブユニットHUを、自動車の駆動車輪に適用した場合である。
【0062】
ハブユニットHUの内方側の軸受部BIの複数の転動体27の直径は、ハブユニットHUの中間部および外方側の軸受部BN,BOの転動体26,28の直径よりも大きく形成され、また、転動体26,28は略同径に形成され、それらの転動体26,27を受けるハブ1の中間部および内方側の内輪軌道6,7の内輪軌道接触直径は、略同径であるのに対し、外輪20の内方側の外輪軌道17の軌道接触直径は、中間部の外輪軌道16のそれよりも大径に形成される。また、外方側の転動体28を受ける外方側の内輪軌道8は、外方に向かって上り勾配の傾斜面に形成され、また同転動体28を受ける外輪軌道18も外方に向かって上り勾配に傾斜面に形成されている。そして、この第5実施例では、中間部の軸受部BNの転動体26の軌道直径は、内方側の軸受部BIの転動体27の軌道直径よりも小径であり、また、外方側の軸受部BOの転動体28の軌道直径は、中間部および内方側の転動体26,27の軌道直径よりも大きい。
【0063】
しかして、この第5実施例のものも前記第4実施例のものと同じ作用効果を奏する。
【0064】
なお、前記第1〜5実施例において、ハブ1;101の内輪軸部2の内端部の段部2aに、内輪10を外嵌して、該内輪10の外周面に内方側の外輪軌道17を形成しているが、その理由は内方側の転動体27の、内、外輪軌道7,17に対する接触角を大きく確保しつつ、該転動体27の組み付けを可能としたものであり、通常は、ハブ1;101に内輪10を設けて、その内輪10に内方側の内輪軌道7を形成することになるが、ハブ1;101の内輪軸部2に直接内方側の内輪軌道7を形成してもよい。
【0065】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
【0066】
たとえば、前記実施例では、本発明車輪支持用ハブユニットHUを自動車用に実施した場合を説明したが、これを他の車両用にも実施できることは勿論である。
【0067】
【発明の効果】
以上のように、本請求項1記載の発明によれば、車輪支持用ハブユニットにおいて、軸方向最外方の内輪軌道の軌道接触直径を、他の内輪軌道の軌道接触直径よりも大きくしたので、車輪にかかるモーメント荷重に対抗するハブユニットの対モーメント剛性および耐久性の向上を図ることができる。
【0068】
また、本請求項2記載の発明によれば、前記請求項1記載の発明の効果を奏する上に、内方側および外方側の内輪軌道の軌道接触直径差によって得られるスペースを利用して回転速度検出センサをナックルの径方向内側に配置することが可能となり、該センサの取付およびそれに接続される配線の車体側への取り回しがきわめて容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハブユニットにより駆動車輪を支持した状態を示す断面図(第1実施例)
【図2】図1の2矢視仮想線囲い部分で示すハブユニットの拡大断面図(第1実施例)
【図3】ハブユニットの断面図(第2実施例)
【図4】ハブユニットの断面図(第3実施例)
【図5】ハブユニットの断面図(第4実施例)
【図6】ハブユニットの断面図(第5実施例)
【図7】自動車の旋回走行時に、駆動車輪に横力およびコーナリングモーメントの作用する状態を示す図
【符号の説明】
1;101・・・・・・ハブ
2・・・・・・・・・・内輪軸部
3・・・・・・・・・・フランジ部
6・・・・・・・・・・内輪軌道(中間部)
7・・・・・・・・・・内輪軌道(内方側)
8・・・・・・・・・・内輪軌道(外方側)
16・・・・・・・・・外輪軌道(中間部)
17・・・・・・・・・外輪軌道(内方側)
18・・・・・・・・・外輪軌道(外方側)
20・・・・・・・・・外輪
26・・・・・・・・・転動体(中間部)
27・・・・・・・・・転動体(内方側)
28・・・・・・・・・転動体(外方側)
D6・・・・・・・・・軌道接触直径(中間部内輪軌道)
D7・・・・・・・・・軌道接触直径(内方側内輪軌道)
D8・・・・・・・・・軌道接触直径(外方側内輪軌道)
20・・・・・・・・・外輪
40・・・・・・・・・回転速度検出センサ(アンチロックブレーキ用)
SU・・・・・・・・・懸架装置
W1・・・・・・・・・車輪(駆動車輪)
W2・・・・・・・・・車輪(従動車輪)

Claims (2)

  1. 外周面の軸方向外方に車輪(W1;W2)を支持するためのフランジ部(3)を形成した内輪軸部(2)と、前記フランジ部(3)より軸方向内方の内輪軸部(2)外周面に、軸方向内方側から軸方向外方側へ向けて順に形成した複数列の内輪軌道(7,8;6,7,8)を備えたハブ(1;101)と、
    外周面に懸架装置(SU)への支持部(21)を有し、内周面に前記複数列の内輪軌道(7,8;6,7,8)に各対向する複数列の外輪軌道(17,18;16,17,18)を形成した外輪(20)と、
    各対向する内輪軌道(7,8;6,7,8)と外輪軌道(17,18;16,17,18)との間に各複数個ずつ設けた転動体(27,28;26,27,28)と、を備えた車輪支持用ハブユニットにおいて、
    前記軸方向最外方側の内輪軌道(8)の軌道接触直径(D8)を、他の内輪軌道(7;6,7)の軌道接触直径(D7;D6,D7)よりも大きくしたことをを特徴とする、車輪支持用ハブユニット。
  2. 軌道接触直径が異なり、互いに隣り合う2列の前記外輪軌道間(17,18)に、アンチロックブーキ用回転速度検出センサ(40)を設け、該センサー(40)が、前記外輪(20)を支持する、懸架装置(SU)のナックル(N)の径方向内側に配置されていることを特徴とする、前記請求項1記載の車輪支持用ハブユニット。
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