KR101204698B1 - 부트 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 조인트에 배치되는 제1 부착 구역(12), 샤프트에 배치되는 제2 부착 구역(14)을 가지고 있고, 복수의 주름(16, 32)을 가지고 있으며, 제2 부착 구역(14)의 방향으로 직경(d)이 감소하는 적어도 두개의 주름(16) 및 두개의 주름(16) 사이의 환형상 주름 루트부(22)에 배열되는 적어도 하나의 분리 요소(28)를 구비한 제1 주름 구역(18)을 갖고 있는 부트(10)를 제공하는 것이다.
Description
본 발명은 부트 장치에 관한 것이며, 특히 등속 슬라이딩 또는 등속 유니버설 조인트용 부트 장치에 관한 것이며 구체적으로는 서로에 대하여 접선방향으로 굽혀질 수 있고 서로에 대하여 축선방향으로 변위될 수 있으며 회전방향으로 고정되는 방식으로 서로 연결되는 두개의 부분 사이의 환형상 갭을 밀봉하기 위한 부트 장치에 관한 것이다.
상술한 타입의 부트는 종래 기술에 다양한 형태로 알려져 있다. 부트는 종래에 사용된 가요성 재료와 비교하여 향상된 기계적 및 화학적 저항성을 갖는 경질 폴리머 재료로 점차적으로 제조되고 있다. 부트는 제1 구성 요소 특히 외부 조인트 부재에 부착하기 위한 제1 부착 구역, 그리고 제2 구성요소 특히 샤프트에 부착하기 위한 더욱 작은 제2 부착 구역, 제1 부착 구역과 제2 부착 구역 사이에 뻗어 있고 복수의 환형상 주름 또는 컨볼루트를 가지고 있는 주름 구역을 가지고 있다. 이러한 환형상 주름은 각각 두개의 환형상 측벽 부분을 가지고 있고, 환형상 주름 피크부를 통하여 연결되며 두개의 환형상 주름 루트부 사이에 배열되는 외부 주름으로 구현된다.
폴리머 재료가 사용될 때 등속 슬라이딩 또는 등속 유니버설 조인트를 위한 부트의 사용과 관련한 문제는 작동하는 동안 발생하는 피로 현상이다. 이러한 피로 현상은 허용가능한 온도 의존 변형 진폭이 초과되는 것에 의해서 야기된다. 상기 조인트에서, 굽혀지는 부트의 회전 동안에 주름 루트부의 주름 개폐로 인한 반복적인 굽힘의 결과로서 반복적인 인장/압축 변형이 일어난다.
따라서, 본 발명의 목적은 피로 거동과 관련한 우수한 특성을 갖는 부트를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따라 조인트에 배치되는 제1 부착 구역, 샤프트에 배치되는 제2 부착 구역을 가지고 있고, 복수의 환형상 주름을 가지고 있으며, 제2 부착 구역의 방향으로 직경(d)이 감소하는 적어도 두개의 주름 및 두개의 주름 사이의 환형상 주름 루트부에 배열되는 적어도 하나의 분리 요소를 구비한 제1 주름 구역을 갖고 있는 부트에 의해서 달성된다. 상이한 직경을 갖는 주름을 구비한 제1 주름 구역에 분리 요소를 제공하는 것은 주름 구역에서 반복적인 인장/압축 변형이 절반이 될 수 있도록 하는데, 왜냐하면 굽혀진 부트가 회전할 때 반복되는 굽힘 중에 유발되는 개구의 각도가 분리 요소가 제공됨에 따라 각각의 주름 루트부의 두개의 굽힘 요소 사이에서 나누어지기 때문이다.
하나의 바람직한 실시예에서, 분리 요소는 환형상 주름 루트부를 바람직하게는 두개의 동일한 절반 루트부로 분할한다. 분리 요소의 높이(h1)는 절반 루트부의 내부 폭(b)의 대략 1.35 내지 대략 1.65배, 더욱 바람직하게는 대략 1.4 내지 대략 1.55배에 해당한다. 만약 분리 요소의 높이(h1)가 상술한 범위의 밖으로 현저하게 벗어나서 상술한 범위에 미치지 못하면, 각각의 주름 루트부가 전체적으로 불안정하게 되고 따라서 높은 변형 진폭을 받게 된다. 반대로, 분리 요소의 높이(h1)에 대한 상술한 한계를 현저하게 초과하여 벗어나면, 본 발명에 따른 부트의 제조시에 문제를 유발하게 되고 특정 상황에서 또한 비틀림 강도 및 전단 강도값에 부정적인 영향을 미친다.
본 발명에 따른 부트의 더욱 바람직한 실시예에서, 절반 루트부의 내부 높이(h2)는 절반 루트부의 내부 폭(b)의 대략 두배에 해당한다. 바람직하게 만약 절반 루트부의 내부 폭(b)이 대략 부트의 평균 재료 두께에 상응하면, 절반 루트부의 내부 폭(b)의 본질적으로 두배에 상응하게 제공되는 내부 높이(h2)는 궁극적으로 굽힘 능력과 비틀림 강도 및 전단 강도값 간의 절충을 이루게 되는 환형상 주름 루트부에서의 절반 루트부의 벽 두께가 된다. 내부 높이(h2)의 대략 ± 10% 편차 까지는 허용가능하다. 즉, 내부 높이(h2)에 대한 범위는 대략 1.8*b 내지 2.2*b 이다.
더욱 바람직하게, 절반 루트부의 내부 폭이 b일 때 절반 루트부 사이의 거리는 대략 1.3*b에서 1.7*b까지의 범위, 더욱 바람직하게는 1.4*b에서 1.6*b까지의 범위이며, 그리고 더욱 바람직하게는 대략 1.5*b 이다. 만약 환형상 주름 루트부에서 두개의 절반 루트부 사이의 거리가 상술한 범위값 보다 작으면, 두개의 절반 루트부는 서로 독립적으로 작동하지 않을 수 된다. 만약 거리가 상술한 범위값 보다 크면, 본 발명에 따른 부트의 전체 크기가 불필요하게 증가되며 제조 관련 비용이 증가하게 된다.
분리 요소의 높이(h1)는 절반 루트부의 베이스를 기점으로 해서 분리 요소의 환형상 피크부까지 측정되고, 절반 루트부의 내부 폭(b)은 한편으로는 분리 요소의 에지에 의해서 형성되는 절반 루트부의 환형상 측벽 부분과 다른 한편으로는 본 발명에 따른 부트의 주름 구역의 주름의 에지 벽에 의해서 결정되는데, 절반 루트부의 각각의 에지는 서로 본질적으로 대략 평행하게 놓여 있다. 절반 루트부의 높이(h2)는 절반 루트부의 베이스를 기점으로 해서 주름의 인접한 에지의 전환점까지 측정되는데, 각각의 주름을 형성하기 위하여 전환점에서 에지는 분리 요소의 에지에 대해 초기에 본질적으로 평행하게 된 이후에 굽혀진다. 분리 요소 자체의 폭은 굽혀지지 않은 부트에서 서로 본질적으로 평행하게 되는 두개의 측면 에지 사이에서 최종적으로 측정된다.
미국특허 제5,236,394호에는 두개의 기능적인 구역을 가지고 있는 부트가 개시되어 있는데, 제1 기능 구역은 제1 부착 구역에서 제2 부착 구역으로 직경이 감소하는 환형상 주름 또는 컨볼루트를 가지고 있고, 제2 기능 구역은 본질적으로 같은 직경을 갖는 환형상 주름을 구비하고 있다. 이들 두개의 기능 구역은 두개의 기능 구역을 연결하는 주름 루트부에 배열된 리브 요소에 의해서 분할된다. 연결 구역은 루트부의 두개의 기능 구역 사이에서 샤프트에 대하여 본질적으로 동심으로 유지되는 것을 보장하도록 의도된 것이다. 따라서 미국특허 제5,236,394호에 기재된 연결 구역의 목적은 부트의 주름 구역의 두개의 기능 구역에 대한 기능을 보장하는 것이다. 또한 미국특허 제5,236,394호에 개시된 부트는 납작한 형태이며 환형상 주름 루트부에서 절반 루트부의 내부 폭과 대략 같은 폭으로 만들어진 비드를 연결 구역에 가지고 있다. 비드가 납작한 형태이므로, 각각의 절반 루트부의 내부 폭보다 작은 높이를 갖고 있다. 미국특허 제5,236,394호에 따른 환형상 주름 루트부의 이러한 실시형태는 상이한 기능을 하는 두개의 주름 구역에 확실한 연결을 제공하기 위하여 선택되었다. 그러나, 미국특허 제5,236,394호에 개시된 부트는 제1 칼라 구역으로부터 작은 제2 칼라 구역으로 주름의 직경이 감소하는 주름 구역에 분리 요소가 배열되어 있지 않을 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 의해서 변형 진폭을 감소시킴으로써 반복적인 인장/압축 변형의 감소에 기여하지 못한다는 점에서 본 발명에 따른 부트와 공통점을 가지고 있지 않다. 본 발명에 따라 적어도 하나의 분리 요소가 변형 진폭이 최대인 주름 구역에서 부트의 환형상 주름 루트부에 배치된다.
하나의 바람직한 실시예에서, 분리 요소는 상대적으로 큰 제1 부착 구역에서 시작하여 세번째 주름 루트부에 배치된다. 더욱 바람직하게, 상대적으로 큰 제1 부착 구역에서 제2 부착 구역 방향으로 직경(d)이 감소하는 적어도 하나의 추가적인 주름, 바람직하게는 적어도 2개 이상의 주름 그리고 가장 바람직하게는 정확히 두개의 주름이 분리 요소 다음에 배열된다.
더욱 바람직한 실시예에서, 본질적으로 동일한 직경을 갖는 적어도 두개의 주름을 구비한 제2 주름 구역이 주름의 직경(d)이 감소하는 제1 주름 구역 이후에 배열된다. 여기에서 본질적으로 동일하다는 것은 제2 주름 구역에서 주름들의 직경(d)의 차이가 ± 10% 미만이라는 것을 의미하는데, 왜냐하면 결과적으로 이러한 범위에서 본 발명에 따른 부트의 기능이 부정적으로 영향을 받지 않기 때문이다. 그러나, 제2 주름 구역에서 적어도 두개의 주름은 바람직하게 동일한 직경(d)을 갖고 있다.
제1 및 제2 주름 구역의 직경(d)은 환형상 주름의 각각의 주름 끝의 내부 벽 또는 외부 벽을 기점으로 측정되는데, 본 발명에서 직경(d)의 측정은 같은 방식으로 이루어진다. 이것은 본 발명에 따른 부트의 재료 두께가 각각의 환형상 주름 피크부 근처의 환형상 주름 구역에서 본질적으로 동일하다는 사실에 의존하는데, 이 경우 제1 주름 구역보다 제2 주름 구역의 주름 피크부에서 약간 더 두꺼운 재료가 선택될 수도 있다.
분리 요소를 포함하고 있는 환형상 주름 루트부의 외부 윤곽부는 절반 루트부의 내부 윤곽부 상에 형성된다. 또한 주름 루트부의 외부 윤곽부의 반경방향의 부분적인 세그먼트는 내부 둘레에 위치하는 노치에 의해서 분할된다. 결과적으로, 두개의 절반 루트부의 구역에 두개의 굽힘 요소가 만들어지므로 반복적인 인장/압축 변형이 효과적으로 감소된다. 굽힘 기능에 부정적으로 영향을 주기 때문에 두개의 절반 루트부 사이의 외부 윤곽부의 매끄러운 연결은 회피되어야 한다. 바람직하게 대칭 형태인 두개의 절반 루트부 사이의 부트 재료내에 날카롭게 들어가도록 둘레방향의 노치가 구현되어야 한다. 주름 루트부의 외부 윤곽부의 반경방향의 부분적인 세그먼트는 서로 직접적으로 붙어 있다. 이것은 각각의 주름 루트부의 굽힘 기능에 부정적으로 영향을 줄 수 있는 연결 구역의 형성을 회피한다.
마지막으로 본 발명은 등속 조인트, 바람직하게는 등속 슬라이딩 또는 등속 유니버설 조인트의 환형상 갭을 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 부트의 사용에 관한 것이다.
이하에서는 본 발명의 설명한 장점 및 다른 장점들이 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 의하면 반복적인 인장/압축 변형을 효과적으로 감소시키고 피로 현상을 개선한 부트 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 부트의 사시도;
도 2 는 도 1의 본 발명에 따른 부트의 길이방향의 부분적인 단면도;
도 3 은 분리 요소를 구비한 환형상 주름 루트부의 구조에 대한 도 2의 상세도;
도 4 는 분리 요소를 갖고 있지 않은 주름 루트부에서 개구의 각도를 도시한 개략도; 및
도 5 는 본 발명의 독창적인 부트에 따라 분리 요소를 구비하고 있는 주름 루트부에서 개구의 각도를 도시한 개략도.
도 2 는 도 1의 본 발명에 따른 부트의 길이방향의 부분적인 단면도;
도 3 은 분리 요소를 구비한 환형상 주름 루트부의 구조에 대한 도 2의 상세도;
도 4 는 분리 요소를 갖고 있지 않은 주름 루트부에서 개구의 각도를 도시한 개략도; 및
도 5 는 본 발명의 독창적인 부트에 따라 분리 요소를 구비하고 있는 주름 루트부에서 개구의 각도를 도시한 개략도.
우선, 본 발명은 도면에 도시된 바와 같은 실시예의 특징적인 조합으로 제한되는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 도면의 설명을 포함한 상세한 설명 부분에서 각각 설명되는 특징들이 도면에 명시된 특징들과 조합될 수 있다. 특히, 특허청구범위에 함께 병기한 도면 부호들은 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 의도한 것이 아니며 도면에 도시된 예시적인 실시예에 대한 설명을 위한 것이다. 게다가, 도 1 내지 3에 따른 본 발명의 부트(10)의 실시예는 특히 부트에 구비된 다수의 환형상 주름과 관련한 하나의 예시적인 실시예를 구성하는 것이다. 도시된 것보다 더욱 많거나 또는 더욱 적은 수의 주름이 제1 주름 구역(18) 및 제2 주름 구역(20)에 배열될 수 있다.
도 1은 상대적으로 큰 제1 부착 구역(12) 및 샤프트에 배치될 수 있는 상대적으로 작은 제2 부착 구역(14)을 구비한 부트(10)의 사시도이다. 복수의 환형상 주름을 구비한 제1 주름 구역은 제2 부착 구역(14) 방향으로 직경이 감소하며, 본질적으로 동일한 직경을 갖는 복수의 주름을 구비한 제2 주름 구역이 제1 부착 구역(12)과 제2 부착 구역(14) 사이에 배열되어 있다.
도 2는 부분적인 길이방향 단면도에서, 제1 부착 구역(12)으로부터 제2 부착 구역(14)의 방향으로 각각의 환형상 주름 피크부(peak)를 기점으로 해서 각각의 주름(16.1 내지 16.4)의 내부 벽에서 측정된 직경(d1, d2, d3, d4)이 감소하는 제1 주름 구역(18)의 환형상 주름(16.1 내지 16.4)을 구비한 부트(10)를 도시하고 있다. 여기에서, 순서대로 직경(d1)은 직경(d2) 보다 크고, 직경(d2)는 직경(d3) 보다 크고, 직경(d3)은 직경(d4) 보다 크다. 제2 주름 구역은 본질적으로 동일한 직경(d5, d6, d7)을 가진 주름(32.1, 32.2, 32.3)을 가지고 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 분리 요소(28)를 갖고 있는 환형상 주름 루트부(root)(22)는 제1 주름 구역(12)의 제2 주름(16.2)과 제3 주름(16.3) 사이에 배열되어 있다. 주름(16.1)은 환형상 주름 루트부(24.1)와 환형상 주름 루트부(24.2) 사이에 위치하고, 주름(16.2)은 주름 루트부(24.2)와 주름 루트부(22) 사이에 위치하고, 주름(16.3)은 주름 루트부(22)와 주름 루트부(24.3) 사이에 위치하며, 주름(16.4)은 주름 루트부(24.3)와 주름 루트부(24.4) 사이에 위치한다. 제2 주름 구역(20)의 주름(32.1 내지 32.3)은 환형상 주름 루트부(24.4)와 주름 루트부(24.5), 주름 루트부(24.5)와 주름 루트부(24.6), 주름 루트부(24.6)와 제2 부착 구역(14) 사이에 배열된다. 부트(10)는 도 2에 중앙 축선(42)에 맞춰서 도시되어 있다.
도 3은 분리 요소(28)를 명확하게 나타내기 위하여, 도 2에 표시된 E 부분을 상세하게 도시하고 있다. 분리 요소(28)는 제1 부착 구역(12)에서 제2 부착 구역(14) 방향으로 직경이 감소하는 주름(16.2)과 주름(16.3) 사이의 환형상 주름 루트부(22)에 배치되어 있다. 환형상 리브의 방식으로 구현되고 부트(10)의 원주면 전체에 연속적으로 위치하도록 구현되는 분리 요소(28)의 배열은 두개의 동일한 절반 루트부(half-root)(30.1, 30.2)를 형성한다. 절반 루트부(30.1, 30.2)는 반경방향의 부분적인 세그먼트(38.1, 38.2)를 구비하고 있는 내부 윤곽부(36.1, 36.2) 및 외부 윤곽부(34)를 가지고 있다. 반경방향의 부분적인 세그먼트(38.1, 38.2)가 서로 직접적으로 인접하여 배치됨으로써, 부트의 재료 내에 날카로운 형태로 뻗어 있는 노치(40)가 반경방향의 부분적인 세그먼트(38.1, 38.2) 사이에 배열되어 있다.
각각의 절반 루트부(30.1, 30.2)는 분리 요소(28)의 측벽 부분 또는 에지와 대향하여 배열되는 각각의 주름(16.2 또는 16.3) 사이에서 측정되는 내부 폭(b)을 갖고 있다. 분리 요소(28) 자체는 절반 루트부(30.1 또는 30, 2)의 내부 폭(b)의 1.5배에 해당하는 폭을 가지고 있다. 분리 요소(28)의 폭은 도 3에 따라 평행하게 위치하는 분리 요소의 두개의 측면 에지 또는 측벽 부분 사이에서 측정된다. 또한, 분리 요소(28)는 절반 루트부(30.1, 30.2)의 내부 폭(b)의 1.5배에 해당하는 높이를 가지고 있다. 이 실시예에서 분리 요소(28)의 높이(h1)는 환형상 리브의 형태로 구현되는 분리 요소(28)의 전환점 및 두개의 절반 루트부(30.1, 30.2) 중의 하나의 베이스에서 시작되는 분리 요소(28)의 상부측에 상응한다. 마지막으로, 절반 루트부(30.1, 30.2)는 내부 폭(b)의 대략 2배에 해당하는 높이(h2)를 가지고 있다. 높이(h2)는 각각의 절반 루트부(30.1, 30.2)의 베이스를 기점으로 각각의 주름(16.2, 16.3)의 에지의 전환점까지 측정된다. 주름 루트부(22)의 구역에서 주름(16.2, 16.3)의 각각의 에지는 우선 서로 본질적으로 대략 평행하게 뻗고, 그 다음에 반대 방향으로 굽혀지도록 실시된다.
종래 기술에 따른 부트의 환형상 주름 루트부일 수도 있지만, 도 4는 본 발명에 따른 부트(10)에 존재하는 것과 같은 주름 루트부인 환형상 주름 루트부(24)의 특징 및 개구의 각도(θ)를 예시적인 방식으로 도시하고 있는데, 첫번째의 경우에 인접한 주름의 에지는 부트가 압축시에 굽혀질 때 윤곽선으로 표시되는 적어도 부분적인 구역에서 서로 접촉하고, 두번째의 경우에 인장시의 상태가 음영 표시된 각각의 에지로 나타내고 있다. 압축시에 윤곽선으로 표시되는 상태에서, 좌측 주름(44) 및 우측 주름(45)의 외부 측벽(45, 47)은 적어도 부분적인 구역에서 서로 접촉한다.
도 4의 상태와 대조적으로, 도 5는 본 발명의 부트(10)에 분리 요소(28)를 구비하고 있는 환형상 주름 루트부(22)에서의 상황을 도시하고 있다. 분리 요소(28)가 구비된다는 것은 실제로 두개의 굽힘 요소가 제공된다는 것을 의미하며, 결과적으로 개구의 각도(θ)는 절반이 된다. 마주하여 놓여 있는 주름 에지(44, 46)의 외부 측벽(45, 47)은 상대적으로 더욱 작은 부분적인 구역에서만 직접적으로 서로 접촉하며, 환형상 주름 루트부의 구역에서는 서로 이격되어 있다. 따라서 변형 진폭은 감소되며, 반복적인 인장/압축 변형(strain)이 감소된다.
그러므로, 본 발명에 따른 부트는 반복적인 인장/압축 변형의 감소를 효과적으로 달성하므로써 종래 기술의 부트에 비하여 피로 현상을 감소시킨다. 분리 요소(28)를 구비한 환형상 주름 루트부(22) 그리고 이 구역에서 달성되는 부트의 평균 재료 두께로 지칭되는 대략적으로 동일한 벽 두께를 통하여, 비틀림 변형 및 전단 변형에 대한 저항력은 종래 기술에 따른 부트에서 알려져 있는 범위 내에서 유지된다.
Claims (11)
- 부트 장치(10)에 있어서, 조인트에 배치되는 제1 부착 구역과 샤프트에 배치되는 제2 부착 구역(14)을 가지고 있고, 복수의 주름(16, 32)을 가지고 있으며, 제2 부착 구역(14)의 방향으로 직경(d)이 감소하는 적어도 두개의 주름(16) 및 두개의 주름(16) 사이의 환형상 주름 루트부(22)에 배열되는 적어도 하나의 분리 요소(28)를 구비한 제1 주름 구역(18)을 갖고,
분리 요소(28)는 환형상 주름 루트부(22)를 두개의 환형상 절반 루트부(30.1, 30.2)로 분할하며,
분리 요소(28)의 높이(h1)는 절반 루트부(30.1, 30.2)의 내부 폭(b)의 1.35배 내지 1.65배에 해당하는 것을 특징으로 하는 부트 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 절반 루트부(30.1, 30.2)의 내부 높이(h2)는 절반 루트부(30.1, 30.2)의 내부 폭(b)의 2배에 해당하는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 제 1 항에 있어서, 분리 요소(28)는 제1 부착 구역(12)으로부터 출발하여 세번째의 환형상 주름 루트부에 배열되는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 제 1 항에 있어서, 제2 부착 구역(14) 방향으로 직경(d)이 감소하는 적어도 하나의 추가적인 주름(16.3, 16.4)이 분리 요소(28) 다음에 배열되는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 제 1 항에 있어서, 동일한 직경(d)을 갖는 적어도 두개의 주름(32)을 구비한 제2 주름 구역(20)이 제1 주름 구역(18) 이후에 배열되는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 제 1 항에 있어서, 분리 요소(28)를 포함하고 있는 주름 루트부(22)의 외부 윤곽부(34)는 절반 루트부(30.1, 30.2)의 내부 윤곽부(36)의 반대측에 만곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 제 8 항에 있어서, 주름 루트부(22)의 외부 윤곽부(34)의 반경방향의 부분적인 세그먼트(38.1, 38.2)는 내부 둘레에 위치하는 노치(40)에 의해서 분할되는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 제 9 항에 있어서, 반경방향의 부분적인 세그먼트(38.1, 38.2)는 서로 직접적으로 붙어 있는 것을 특징으로 하는 부트 장치.
- 등속 조인트의 환형상 갭을 밀봉하기 위하여 제 1 항에 따른 부트 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 부트 장치의 이용 방법.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2007/010858 WO2009074168A1 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Boot |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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