JPH09195572A - Vibration isolation device - Google Patents

Vibration isolation device

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JPH09195572A
JPH09195572A JP775796A JP775796A JPH09195572A JP H09195572 A JPH09195572 A JP H09195572A JP 775796 A JP775796 A JP 775796A JP 775796 A JP775796 A JP 775796A JP H09195572 A JPH09195572 A JP H09195572A
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JP
Japan
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cylinder
piston
electrorheological fluid
voltage
fluid
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JP775796A
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Japanese (ja)
Inventor
興治 ▲崎▼山
Koji Sakiyama
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device which can accurately attenuate the whole directional vibrations including not only the horizontal direction but also vertical direction in a relatively simple structure. SOLUTION: The whole directional vibrations of a building 10 at an earthquake or the like are converted into the vertical motion of a piston 2 through the axis 1 of an attenuation device 11. And it is further converted from the vertical motion of the piston 2 into the fluid energy of an electrical viscous fluid 4 in the cylinder 3 to support the vibration with a buffer action. Electric voltage is applied to the electroviscous fluid 4 through a voltage regulator 7 to vary the viscosity of the fluid and accurately attenuate the vibration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物などの固体
物に対する地震などによる振動の影響を抑制するととも
に固体物の振動を吸収減衰させる免震装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seismic isolation device that suppresses the influence of vibration on a solid object such as a building due to an earthquake and absorbs and damps the vibration of the solid object.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の従来の免震装置は、建造物を弾
性的に支持するように建造物と基礎部との間に設けられ
た積層ゴムと、建造物の振動エネルギを吸収する減衰装
置とを有している。そして、このような減衰装置とし
て、電圧を印加することにより粘性が変化する電気粘性
流体を使用するものが、例えば特開平5−332047
号公報、特開平6−158911号公報、特開平6−1
93308号公報、特開平6−200657号公報に開
示されている。
2. Description of the Related Art A conventional seismic isolation device of this type includes a laminated rubber provided between a building and a foundation so as to elastically support the building, and a damping member for absorbing vibration energy of the building. And a device. An example of such an attenuator that uses an electrorheological fluid whose viscosity changes by applying a voltage is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-332047.
JP-A-6-158911, JP-A6-1-1
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 93308 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-200657.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、電気
粘性流体を使用した従来の免震装置は、主に水平方向の
振動は吸収するが、縦方向の振動は原理的に吸収しなか
ったり、または電気粘性流体に電圧を印加した場合、水
平方向と縦方向のせん断応力の違いから縦方向に関して
は減衰力が弱いなどという問題がある。
As described above, the conventional seismic isolation device using the electrorheological fluid mainly absorbs horizontal vibrations, but in principle does not absorb vertical vibrations. Alternatively, when a voltage is applied to the electrorheological fluid, there is a problem that the damping force is weak in the vertical direction due to the difference in shear stress between the horizontal direction and the vertical direction.

【0004】また、水平方向の振動に対しては振動の大
きさにより電圧印加用の実質的な電極面積が変化して、
減衰制御が困難になるという問題もある。
With respect to horizontal vibration, the substantial electrode area for voltage application changes depending on the magnitude of vibration,
There is also a problem that damping control becomes difficult.

【0005】更に、水平方向の全振動を吸収するため
に、同一の減衰装置を2つ以上設置する必要があり、非
経済的であるという問題がある。
Further, in order to absorb all horizontal vibrations, it is necessary to install two or more same damping devices, which is uneconomical.

【0006】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、比較的簡単な構造により水平
方向のみならず縦方向を含む全方向の振動を適確に減衰
し得る免震装置を提供することにある。
[0006] The present invention has been made in view of the above,
It is an object of the present invention to provide a seismic isolation device capable of appropriately damping vibrations in all directions including the vertical direction as well as the horizontal direction with a relatively simple structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の本発明は、建造物を含む固体物を弾
性的に支持すべく基礎部と固体物との間に設けられた積
層ゴムと、基礎部に固定されたシリンダ、該シリンダ内
を上下方向に移動し得るように該シリンダ内に嵌合する
ピストン、一端が前記ピストンに回動自在に取り付けら
れるとともに他端が固体物に回動自在に取り付けられ、
固体物の全方向の振動を前記ピストンの上下運動に変換
する軸、および前記シリンダ内において前記ピストンを
緩衝的に支持し、前記軸を介して変換されてピストンに
伝達される上下運動を減衰すべくシリンダ内に設けら
れ、電圧を印加することにより粘性が変化する電気粘性
流体を有する減衰手段と、前記電気粘性流体の粘性を可
変制御して前記固体物の全方向の振動を減衰させるよう
に該電気粘性流体に電圧を印加する電圧印加手段とを有
することを要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is provided between a foundation and a solid object to elastically support a solid object including a building. Laminated rubber, a cylinder fixed to the foundation, a piston fitted in the cylinder so as to be able to move vertically in the cylinder, one end rotatably attached to the piston and the other end solid. Rotatably attached to
A shaft that converts vibrations of a solid object in all directions into vertical movement of the piston, and a buffer that supports the piston in the cylinder and damps the vertical movement that is converted through the shaft and transmitted to the piston. In order to dampen the omnidirectional vibration of the solid material by variably controlling the viscosity of the electrorheological fluid, a damping means having an electrorheological fluid whose viscosity is changed by applying a voltage is provided in the cylinder. The gist is to have a voltage applying means for applying a voltage to the electrorheological fluid.

【0008】請求項1記載の本発明にあっては、固体物
の振動は減衰手段の軸を介してピストンの上下運動に変
換され、更にピストンの上下運動からシリンダ内の電気
粘性流体の流動に変換されて緩衝的に支持されるととも
に、該電気粘性流体に電圧を印加して電気粘性流体の粘
性を可変することにより適確に減衰するように抑制する
ことができる。
According to the first aspect of the present invention, the vibration of the solid matter is converted into the vertical movement of the piston through the shaft of the damping means, and the vertical movement of the piston is converted into the flow of the electrorheological fluid in the cylinder. The electro-viscous fluid is converted and supported in a buffer manner, and a voltage is applied to the electro-viscous fluid to change the viscosity of the electro-viscous fluid, so that the electro-viscous fluid can be suppressed to be appropriately damped.

【0009】また、請求項2記載の本発明は、請求項1
記載の発明において、前記電圧印加手段が、前記シリン
ダから離隔し連通して設けられるとともに、前記電気粘
性流体に電圧を印加するための、面積が常に一定の電極
を有することを要旨とする。
Further, the present invention according to claim 2 is based on claim 1.
In the invention described above, the gist is that the voltage applying means is provided so as to be separated from the cylinder and communicate with each other, and has an electrode having a constant area for applying a voltage to the electrorheological fluid.

【0010】請求項2記載の本発明にあっては、電圧印
加手段はシリンダから離隔して設けられ、電極の面積が
常に一定であるため、せん断応力の方向が一定であると
ともに、電極のメンテナンスが容易である。
According to the second aspect of the present invention, since the voltage applying means is provided apart from the cylinder and the area of the electrode is always constant, the direction of shear stress is constant and the electrode maintenance is performed. Is easy.

【0011】更に、請求項3記載の本発明は、請求項1
または2記載の発明において、前記シリンダから離隔し
連通して設けられるとともに、電気粘性流体を貯蔵し、
該電気粘性流体を前記シリンダ内に供給する流体貯蔵手
段を有することを要旨とする。
Further, the present invention according to claim 3 provides the invention according to claim 1.
Alternatively, in the invention described in 2 above, the electrorheological fluid is stored while being separated from the cylinder and in communication with each other,
The gist of the present invention is to have fluid storage means for supplying the electrorheological fluid into the cylinder.

【0012】請求項3記載の本発明にあっては、シリン
ダに連通して設けられた流体貯蔵手段から電気粘性流体
をシリンダ内に供給することにより流体の交換を容易に
行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the fluid can be easily exchanged by supplying the electrorheological fluid into the cylinder from the fluid storage means provided in communication with the cylinder.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1(a),(b)は、それぞれ本発明の
一実施形態に係る免震装置の構成を示す平面図および側
面図である。同図に示す免震装置は、建造物10を4つ
の隅部において弾性的に支持すべく基礎部9と建造物1
0との間に設けられた4個の積層ゴム8と、建造物10
のほぼ中央を緩衝的に支持すべく基礎部9と建造物10
の中央部との間に設けられた減衰装置11とを有する。
1 (a) and 1 (b) are a plan view and a side view, respectively, showing the structure of a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention. The seismic isolation device shown in the same figure has a foundation 9 and a building 1 to elastically support the building 10 at four corners.
4 laminated rubber 8 provided between 0 and the building 10
Foundation 9 and building 10 for buffering the center of the building
And a damping device 11 provided between the central part and the central part.

【0015】減衰装置11は、図1(b)およびその斜
視図を示している図2からよくわかるように、基礎部9
上に固定されたシリンダ3と、該シリンダ3内を上下方
向に移動し得るようにシリンダ3内に嵌合されたピスト
ン2と、基礎部9に一端が万能継手構造1aにより回動
自在に取り付けられるとともに他端がピストン2に万能
継手構造1bにより回動自在に取り付けられ、建造物1
0の全方向の振動をピストン2の上下運動に変換する軸
1と、シリンダ3内においてピストン2を緩衝的に支持
し、前記軸1を介して変換されてピストン2に伝達され
る上下運動を減衰すべくシリンダ3内に設けられ、電圧
を印加することにより粘性が変化する電気粘性流体4と
から構成されている。
The damping device 11 is a base 9 as best seen in FIG. 1b and FIG. 2 showing its perspective view.
A cylinder 3 fixed on the upper side, a piston 2 fitted in the cylinder 3 so as to be able to move in the vertical direction in the cylinder 3, and one end is rotatably attached to a base portion 9 by a universal joint structure 1a. And the other end is rotatably attached to the piston 2 by the universal joint structure 1b.
The shaft 1 for converting the vibration in all directions of 0 into the vertical motion of the piston 2 and the vertical motion for supporting the piston 2 in the cylinder 3 in a buffer manner and converting the vertical motion transmitted through the shaft 1 to the piston 2 It is provided in the cylinder 3 for damping, and is composed of an electrorheological fluid 4 whose viscosity changes when a voltage is applied.

【0016】更に、シリンダ3には減衰制御手段5が連
通し、更に該減衰制御手段5には図3に示すように貯蔵
タンク6が連通し、これにより貯蔵タンク6内に貯蔵さ
れた電気粘性流体4が減衰制御手段5を通ってシリンダ
3内に流れ込み、これによりシリンダ3とピストン2と
の間を電気粘性流体4により充填するようになってい
る。
Further, the damping control means 5 communicates with the cylinder 3, and the storage tank 6 communicates with the damping control means 5 as shown in FIG. The fluid 4 flows into the cylinder 3 through the damping control means 5, so that the space between the cylinder 3 and the piston 2 is filled with the electrorheological fluid 4.

【0017】また、減衰制御手段5および貯蔵タンク6
は、図3に拡大して断面を示すように構成され、減衰制
御手段5の内部には電気粘性流体4に電圧を印加するた
めの正電極5aが設けられている。なお、該正電極5a
に対する負電極5bは減衰制御手段5の外枠で構成され
ている。そして、この正電極5aと減衰制御手段5の外
枠からなる負電極5bとの間に電圧制御手段7が接続さ
れ、該電圧制御手段7から正電極5a、負電極5bを介
して電気粘性流体4に電圧を印加することにより、電気
粘性流体4の粘性を可変するようになっている。
Further, the damping control means 5 and the storage tank 6
Is configured to have an enlarged cross section in FIG. 3, and a positive electrode 5 a for applying a voltage to the electrorheological fluid 4 is provided inside the damping control means 5. The positive electrode 5a
The negative electrode 5b corresponding to is constituted by the outer frame of the attenuation control means 5. A voltage control means 7 is connected between the positive electrode 5a and a negative electrode 5b which is an outer frame of the damping control means 5, and the electrorheological fluid is connected from the voltage control means 7 via the positive electrode 5a and the negative electrode 5b. By applying a voltage to 4, the viscosity of the electrorheological fluid 4 can be varied.

【0018】このように電圧制御手段7によって電気粘
性流体4の粘性を可変制御することにより、シリンダ3
内において電気粘性流体4を介して嵌合されたピストン
2が緩衝的に支持され、これにより軸1を介して伝達さ
れるピストン2の上下運動を減衰するように構成されて
いる。
By variably controlling the viscosity of the electrorheological fluid 4 by the voltage control means 7 in this way, the cylinder 3
The piston 2 fitted therein via the electrorheological fluid 4 is buffer-supported, and is configured to dampen the vertical movement of the piston 2 transmitted through the shaft 1.

【0019】次に、以上のように構成される免震装置の
作用を更に詳しく説明する。4個の積層ゴム8によって
弾性的に支持された建造物10が例えば地震などにより
振動すると、該建造物10の全方向の振動は軸1の一端
に伝達される。軸1は、その一端が万能継手構造1aを
介して建造物10に回動自在に取り付けられるとともに
他端が万能継手構造1bを介してピストン2に回動自在
に取り付けられて、可動的に取り付けられているもので
あるため、軸1の一端に伝達される建造物10の全方向
の振動はピストン2に上下運動として伝達される。
Next, the operation of the seismic isolation device constructed as above will be described in more detail. When the building 10 elastically supported by the four laminated rubbers 8 vibrates due to, for example, an earthquake, vibrations of the building 10 in all directions are transmitted to one end of the shaft 1. The shaft 1 has one end rotatably attached to the building 10 through the universal joint structure 1a and the other end rotatably attached to the piston 2 through the universal joint structure 1b, and is movably attached. Therefore, the vibration of the building 10 in all directions transmitted to one end of the shaft 1 is transmitted to the piston 2 as a vertical movement.

【0020】例えば、基礎部9の縦揺れによって建造物
10が縦方向に振動する場合、図4に示すようにその振
動はそのままピストン2の上下運動となり、また基礎部
9の横揺れによって建造物10が横方向に振動する場合
も、その振動は図5に示すように軸1と、万能継手1
a,1bを介すことによってピストン2の上下運動に変
換される。
For example, when the building 10 vibrates in the vertical direction due to the vertical vibration of the foundation portion 9, the vibration directly causes the vertical movement of the piston 2 as shown in FIG. Even when 10 vibrates in the lateral direction, the vibration is caused by the shaft 1 and the universal joint 1 as shown in FIG.
The vertical movement of the piston 2 is converted by passing through a and 1b.

【0021】そして、このピストン2の上下運動はピス
トン2を収容しているシリンダ3内の電気粘性流体4の
流動に変換される。この電気粘性流体4の流動は、電圧
制御手段7によって正電極5aおよび負電極5b間に印
加される電圧によって電気粘性流体4の粘性を可変制御
することにより減衰するように抑制することができ、こ
れにより建造物10の全方向の振動を適確に減衰させる
ことができる。
The vertical movement of the piston 2 is converted into a flow of the electrorheological fluid 4 in the cylinder 3 which houses the piston 2. The flow of the electrorheological fluid 4 can be suppressed to be attenuated by variably controlling the viscosity of the electrorheological fluid 4 by the voltage applied between the positive electrode 5a and the negative electrode 5b by the voltage control means 7. Thereby, the vibration of the building 10 in all directions can be appropriately damped.

【0022】なお、この場合に、電圧制御手段7によっ
て電圧を供給される正電極5aおよび負電極5bは、減
衰制御手段5内に設けられているものであるため、正電
極5a、負電極5bの電極面積は常に一定であり、かつ
せん断応力の方向も一定であるため、電圧制御手段7に
よる電圧制御が容易であり、建造物10の全方向の振動
を迅速かつ適確に減衰させることができる。
In this case, since the positive electrode 5a and the negative electrode 5b supplied with the voltage by the voltage control means 7 are provided in the attenuation control means 5, the positive electrode 5a and the negative electrode 5b are provided. Since the electrode area of is always constant and the direction of shear stress is also constant, voltage control by the voltage control means 7 is easy, and vibration in all directions of the building 10 can be damped quickly and accurately. it can.

【0023】上述した本実施形態では、電気粘性流体4
を貯蔵する貯蔵タンク6が別途設けられ、該貯蔵タンク
6が減衰制御手段5内に連通するとともに、また減衰制
御手段5を介してシリンダ3内に連通しているため、電
気粘性流体4の劣化検知が容易であるとともに、電気粘
性流体4の交換も容易に行うことができる。
In the above-described embodiment, the electrorheological fluid 4
A storage tank 6 for storing is stored separately, and the storage tank 6 communicates with the damping control means 5 and also communicates with the cylinder 3 via the damping control means 5, so that the electrorheological fluid 4 deteriorates. The detection is easy, and the electrorheological fluid 4 can be easily replaced.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の本
発明によれば、例えば地震等による建造物などの固体物
の全方向の振動は減衰手段の軸を介してピストンの上下
運動に変換され、更にピストンの上下運動からシリンダ
内の電気粘性流体の流動に変換されて緩衝的に支持され
るとともに、該電気粘性流体に電圧を印加して電気粘性
流体の粘性を可変することにより比較的簡単な構造の単
一の装置により経済的、適確、かつ迅速に減衰するよう
に抑制することができる。
As described above, according to the present invention as set forth in claim 1, the omnidirectional vibration of a solid object such as a building due to an earthquake or the like causes vertical movement of the piston through the shaft of the damping means. Compared by changing the viscosity of the electro-rheological fluid by applying a voltage to the electro-rheological fluid by converting the vertical movement of the piston to the flow of the electro-rheological fluid in the cylinder to support the buffer. Economically, accurately, and quickly dampening can be controlled by a single device with a simple structure.

【0025】また、請求項2記載の本発明によれば、電
圧印加手段はシリンダから離隔して設けられ、電極の面
積が常に一定であるため、せん断応力の方向が一定であ
り、電圧制御が容易であるとともに、電極のメンテナン
スが容易である。
According to the second aspect of the present invention, since the voltage applying means is provided apart from the cylinder and the area of the electrode is always constant, the direction of shear stress is constant and the voltage control is performed. It is easy and the electrode maintenance is easy.

【0026】更に、請求項3記載の本発明によれば、シ
リンダに連通して設けられた流体貯蔵手段から電気粘性
流体をシリンダ内に供給することにより流体の交換を容
易に行うことができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, the fluid can be easily exchanged by supplying the electrorheological fluid into the cylinder from the fluid storage means provided in communication with the cylinder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る免震装置の構成を示
す平面図および側面図である。
FIG. 1 is a plan view and a side view showing a configuration of a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す免震装置に使用されている減衰装置
の構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a damping device used in the seismic isolation device shown in FIG.

【図3】図1に示す免震装置に使用されている減衰制御
手段および貯蔵タンクの構成を示す拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the configurations of a damping control means and a storage tank used in the seismic isolation system shown in FIG.

【図4】図1に示す免震装置の縦揺れのときの作用を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the action of the seismic isolation device shown in FIG. 1 during vertical vibration.

【図5】図1に示す免震装置の横揺れのときの作用を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the action of the seismic isolation device shown in FIG. 1 when rolling.

【符号の説明】 1 軸 1a,1b 万能継手構造 2 ピストン 3 シリンダ 4 電気粘性流体 5 減衰制御手段 5a 正電極 5b 負電極 6 貯蔵タンク 7 電圧制御手段 8 積層ゴム 9 基礎部 10 建造物 11 減衰装置[Explanation of Codes] 1 shaft 1a, 1b Universal joint structure 2 Piston 3 Cylinder 4 Electrorheological fluid 5 Damping control means 5a Positive electrode 5b Negative electrode 6 Storage tank 7 Voltage control means 8 Laminated rubber 9 Foundation 10 Building 11 Damping device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 建造物を含む固体物を弾性的に支持すべ
く基礎部と固体物との間に設けられた積層ゴムと、 基礎部に固定されたシリンダ、該シリンダ内を上下方向
に移動し得るように該シリンダ内に嵌合するピストン、
一端が前記ピストンに回動自在に取り付けられるととも
に他端が固体物に回動自在に取り付けられ、固体物の全
方向の振動を前記ピストンの上下運動に変換する軸、お
よび前記シリンダ内において前記ピストンを緩衝的に支
持し、前記軸を介して変換されてピストンに伝達される
上下運動を減衰すべくシリンダ内に設けられ、電圧を印
加することにより粘性が変化する電気粘性流体を有する
減衰手段と、 前記電気粘性流体の粘性を可変制御して前記固体物の全
方向の振動を減衰させるように該電気粘性流体に電圧を
印加する電圧印加手段とを有することを特徴とする免震
装置。
1. A laminated rubber provided between a solid body and a foundation to elastically support a solid body including a structure, a cylinder fixed to the foundation, and vertically movable in the cylinder. A piston that fits within the cylinder so that
A shaft, one end of which is rotatably attached to the piston and the other end of which is rotatably attached to a solid object, which converts vibration in all directions of the solid object into vertical movement of the piston, and the piston in the cylinder. And a damping means having an electrorheological fluid that is provided inside the cylinder to dampen the vertical movement that is converted through the shaft and transmitted to the piston, and that has a viscosity that changes by applying a voltage. A seismic isolation device comprising: a voltage applying unit that variably controls the viscosity of the electrorheological fluid to apply a voltage to the electrorheological fluid so as to damp vibrations of the solid object in all directions.
【請求項2】 前記電圧印加手段は、前記シリンダから
離隔し連通して設けられるとともに、前記電気粘性流体
に電圧を印加するための、面積が常に一定の電極を有す
ることを特徴とする請求項1記載の免震装置。
2. The voltage applying means is provided so as to be separated from the cylinder and communicate with each other, and has an electrode having a constant area for applying a voltage to the electrorheological fluid. The seismic isolation device described in 1.
【請求項3】 前記シリンダから離隔し連通して設けら
れるとともに、電気粘性流体を貯蔵し、該電気粘性流体
を前記シリンダ内に供給する流体貯蔵手段を有すること
を特徴とする請求項1または2記載の免震装置。
3. The fluid storage means, which is provided so as to be separated from the cylinder and communicates with the cylinder, stores the electrorheological fluid and supplies the electrorheological fluid into the cylinder. The seismic isolation device described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112431316A (en) * 2020-11-19 2021-03-02 东莞理工学院 Universal anti-pulling laminated rubber support

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