KR20170035044A - 전자식 캘리퍼 브레이크 - Google Patents

전자식 캘리퍼 브레이크 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전자식 캘리퍼 브레이크가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 패드 플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어와, 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 내부가 컵 형상으로 파인 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징을 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크에 있어서, 상기 실린더의 후방부를 관통하여 설치되고 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 스핀들 부재 및 상기 스핀들 부재와 나사결합되어 상기 피스톤 내에 배치되고 상기 스핀들 부재의 회전에 따라 진퇴 이동하며 상기 피스톤을 가압 및 가압 해제하는 너트 부재를 구비하는 동력변환유닛; 및 상기 피스톤 내에 회전이 제한된 상태로 마련되며 상기 너트 부재와 결합되는 필링 부재;를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.

Description

전자식 캘리퍼 브레이크{Electric caliper brake}
본 발명은 전자식 캘리퍼 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제동시 브레이크 소요액량을 줄임으로써 페달감을 향상시킬 수 있는 전자식 캘리퍼 브레이크 관한 것이다.
일반적으로, 전자식 캘리퍼 브레이크는 통상적인 유압식 디스크 브레이크에 추가적으로 전기에 의해 동작되는 액추에이터를 채용한 것이다.
대한민국 등록특허 제10-1220294호에는 이러한 전자식 디스크 브레이크 시스템(이하, '전자식 캘리퍼 브레이크'라 함)의 예가 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크와, 디스크를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트가 진퇴가능하게 설치된 캐리어와, 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징과, 피스톤을 가압하는 스핀들 유닛 및 상기 스핀들 유닛에 회전력을 전달하는 모터와 감속기를 구비하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 개시된다.
이러한 전자식 캘리퍼 브레이크는 제동유압에 따른 피스톤의 가압으로 제동작용을 하거나 모터의 회전력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환하는 스핀들 유닛에 의해 피스톤을 가압함으로써 주차 기능을 수행하는 구조를 갖는다.
상기와 같이 구성된 전자식 캘리퍼 브레이크는 제동 작용 시 실린더 내로 전달되는 브레이크 오일의 소요액량의 많고 적음에 따라 브레이크 페달의 스트로크(페달 이동거리)가 변화된다. 즉, 제동 시 제동감을 향상시키기 위해서는 소요액량을 저감시켜야 한다.
그러나, 제동유압을 제공받는 실린더의 내부 즉, 피스톤 내부에 공간이 형성됨에 따라 브레이크 오일의 소요액량이 증가하여 제동감이 저하되는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1220294호 (주식회사 만도) 2013. 01. 03.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크는 피스톤의 내부를 채워주는 필링 부재를 마련함으로써 브레이크 오일의 소요액량을 줄여 제동감을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 패드 플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어와, 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 내부가 컵 형상으로 파인 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징을 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크에 있어서, 상기 실린더의 후방부를 관통하여 설치되고 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 스핀들 부재 및 상기 스핀들 부재와 나사결합되어 상기 피스톤 내에 배치되고 상기 스핀들 부재의 회전에 따라 진퇴 이동하며 상기 피스톤을 가압 및 가압 해제하는 너트 부재를 구비하는 동력변환유닛; 및 상기 피스톤 내에 회전이 제한된 상태로 마련되며 상기 너트 부재와 결합되는 필링 부재;를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 필링 부재는 중심이 중공된 중공부를 갖추어 상기 피스톤 내에 압입 결합될 수 있다.
또한, 상기 중공부는 다각형상을 갖도록 이루어지며, 상기 너트 부재는 상기 중공부와 대응되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 필링 부재는 외주면에 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면이 마련되고, 상기 피스톤의 내주면에는 상기 필링 부재의 외주면에 형성된 회전방지면과 대응되는 평면을 갖는 적어도 하나의 회전방지턱이 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 필링 부재는 상기 너트 부재에 압입 결합되어 상기 피스톤 내에 배치될 수 있다.
또한, 상기 너트 부재는 피스톤과 접촉되는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 연장되어 스핀들 부재와 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성된 로드를 구비하고, 상기 필링 부재는 중심이 중공된 중공부를 갖추어 상기 로드가 상기 중공부에 압입 결합될 수 있다.
또한, 상기 헤드부 및 필링 부재에는 서로 대응되는 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면이 마련되고, 상기 피스톤의 내주면에는 상기 헤드부와 필링 부재에 형성된 회전방지면과 대응되는 평면을 갖는 적어도 하나의 회전방지턱이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크는 피스톤의 내부를 채워주는 필링 부재를 마련함으로써 브레이크 오일의 소요액량을 줄여 페달 답력 증대를 통한 제동감을 향상시키는 효과가 있다.
한편, 필링 부재를 피스톤 또는 너트 부재에 압입 결합시킴으로써 용이한 조립성을 확보할 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크에 구비된 피스톤, 필링 부재 및 동력변환유닛의 결합 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 피스톤에 필링 부재가 압입된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크에 구비된 피스톤, 동력변환유닛 및 필링 부재의 결합 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 너트 부재에 필링 부재가 압입된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 상기 전자식 캘리퍼 브레이크에 구비된 피스톤, 필링 부재 및 동력변환유닛의 결합 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크(100)는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)와, 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(111, 112)가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어(120)와, 캐리어(120)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤(140)이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(131)가 마련된 캘리퍼 하우징(130)과, 피스톤(140)을 가압하는 동력변환유닛(150)과, 상기 동력변환유닛(150)에 회전력을 전달하는 액추에이터(160) 및 상기 피스톤(140) 내에 회전이 제한된 상태로 마련되는 필링 부재(170)를 구비한다.
한 쌍의 패드플레이트(111, 112)는 피스톤(140)과 접하도록 배치된 내측 패드플레이트(111)와 후술할 캘리퍼 하우징(130)의 핑거부(132)와 접하도록 배치된 외측 패드플레이트(112)로 구별된다. 이러한 한 쌍의 패드플레이트(111, 112)는 디스크(D)의 양쪽 측면을 향하여 진퇴할 수 있도록 차체에 고정된 캐리어(120)에 설치된다. 또한 디스크(D)와 마주하는 각 패드플레이트(111, 112)의 일면에는 마찰패드(113)가 부착된다.
캘리퍼 하우징(130)은 상기 캐리어(120)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼 하우징(130)은 그 후방부에 동력변환유닛(150)이 설치되며 피스톤(140)이 진퇴 가능하도록 내장되는 실린더(131)와, 전방부에 외측 패드플레이트(112)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(132)를 구비한다. 이때, 핑거부(132)와 실린더(131)는 일체로 형성된다.
피스톤(140)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더 (131)내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된다. 이때, 피스톤(40)의 내주면에는 적어도 하나의 회전방지턱(145)이 형성된다. 상기 회전방지턱(145)에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다. 이러한 피스톤(140)은 액추에이터(160)의 회전력을 전달받은 동력변환유닛(150)의 축력에 의해 내측 패드플레이트(111)를 디스크(D) 측으로 가압하게 된다. 이에, 실린더(131) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 때는 피스톤(140)이 내측 패드플레이트(111) 측으로 전진하여 내측 패드플레이트(111)를 가압하고, 반력에 의해 캘리퍼 하우징(130)이 피스톤(140)과 반대방향으로 동작하여 핑거부(132)가 외측 패드플레이트(112)를 디스크(D) 측으로 가압함으로써 제동을 수행할 수 있다.
한편, 캘리퍼 하우징(130)에는 실린더(131) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 수 있도록 브레이크 오일이 유입되는 오일포트(139)가 형성되고, 피스톤(140) 외면과 실린더(131) 내면 사이에는 오일의 누유방지를 위한 실링부재(134)가 마련된다. 이 실링부재(134)는 실린더(131)로 유입되는 브레이크 오일의 누유방지와 함께 제동작용 해제시 피스톤(140)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 수행한다.
동력변환유닛(150)은 모터(164)와 감속기(162)로 구성된 액추에이터(160)로부터 회전력을 전달받아 피스톤(140)을 내측 패드플레이트(111) 측으로 가압하는 역할을 한다. 이때, 감속기(162)는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 설명을 생략하기로 한다. 이러한 동력변환유닛(150)은 피스톤(140) 내에 배치되도록 설치되어 피스톤(140)과 접촉되는 너트 부재(154)와, 너트 부재(154)와 나사결합되는 스핀들 부재(152)를 구비한다.
스핀들 부재(152)는 그 일측이 캘리퍼 하우징(130) 즉, 실린더(131)를 관통하여 회전가능하게 설치되고, 그 타측이 피스톤(140) 내에 배치된다. 이때, 실린더(131)를 관통한 스핀들 부재(152)의 일측은 감속기(162)와 연결되어 모터(164)의 회전력을 전달받으며, 타측의 외주면에는 수나사산이 형성된다. 이러한 스핀들 부재(152)의 지지를 위해 실린더(131) 내에는 상호 이격된 위치에 제1 베어링(135)과 제2 베어링(136)이 설치된다. 여기서, 제2 베어링(136)은 트러스트 베어링(thrust bearing)으로써, 제동 동작시에 너트 부재(154)의 진퇴에 따라 스핀들 부재(152)를 통해 전달되는 반력을 받아낸다.
너트 부재(154)는 스핀들 부재(152)와 나사결합되도록 중심에 길이방향을 따라 관통된 관통공(153)이 형성되고, 상기 관통공(153)에 암나사산이 형성된다. 이에 너트 부재(154)는 스핀들 부재(152)의 회전 방향에 따라 진퇴 이동하며 피스톤(140)을 가압 및 가압 해제하는 역할을 한다. 이러한 너트 부재(154)는 스핀들 부재(152)의 회전에 따라 직선운동하기 위하여 회전이 제한된 상태로 마련되어야 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 필링 부재(170)는 피스톤(140)에 배치되어 너트 부재(154)의 회전을 제한하는 역할을 수행한다.
보다 구체적으로, 필링 부재(170)는 피스톤(140) 내에 회전이 제한된 상태로 마련되며 너트 부재(154)와 결합된다. 이러한 필링 부재(170)는 중심이 중공된 중공부(174)를 갖추고, 도 3에 도시된 바와 같이 피스톤(140) 내에 압입 결합된다. 이때, 필링 부재(170)는 회전이 제한되도록 외주면에 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면(175)이 마련된다. 즉, 회전방지면(175)은 피스톤(140) 내주면에 형성된 회전방지턱(145)에 의하여 회전이 제한된다. 이에, 피스톤(140)에 형성된 회전방지턱(145)은 필링 부재(170)의 외주면에 형성된 회전방지면(175)과 대응되는 평면을 갖도록 형성된다. 도시된 바에 따르면, 필링 부재(170)는 육각형상을 갖도록 마련되고, 피스톤(140)의 내주면에는 두 개의 회전방지턱(145)이 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 필링 부재(170)의 회전이 제한될 수 있다면 필링 부재(170)의 외주면에 형성된 회전방지면(175)의 개수 및 피스톤(140)의 회전방지턱(145)의 개수는 증감될 수 있다.
한편, 필링 부재(170)의 중심에 형성된 중공부(174)는 다각형상을 갖도록 이루어진다. 이에 너트 부재(154)는 중공부(174)와 대응되는 형상을 갖도록 형성된다. 도시된 바에 따르면, 중공부(174) 및 너트 부재(154)가 육각형상을 갖도록 마련되어 있으나, 오각형 또는 사각형이나 타원형으로 마련될 수도 있다. 이에, 너트 부재(154)는 중공부(174)에 소정의 간격을 가지며 삽입 결합되어 회전이 제한됨에 따라 스핀들 부재(152)의 회전에 따라 직선운동하게 된다.
상기와 같이 필링 부재(170)가 너트 부재(154)의 회전을 제한하며 피스톤(140) 내에 압입 결합됨에 따라 피스톤(154) 내부의 공간을 채우게 된다. 이에 따라, 오일포트(139)로부터 유입되는 브레이크 오일은 필링 부재(170) 및 피스톤(140)에 압력을 가하여 피스톤(140)을 디스크(D) 측으로 가압하게 된다. 즉, 피스톤(140) 내부가 필링 부재(170)에 의해 채워진 상태이므로 실린더(131) 내로 유입되는 브레이크 오일의 소요액량을 기존에 비해 감소시킴으로써 페달감을 향상시킬 수 있게 된다.
전술된 필링 부재(170)는 피스톤(140)에 압입 결합되어 피스톤(140)의 내부를 채우며 너트 부재(154)의 회전을 제한하는 것으로 도시하고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 필링 부재(170')가 너트 부재(154')와 압입 결합되어 피스톤(140)의 내부를 채우도록 마련될 수도 있다. 이러한 전자식 캘리퍼 브레이크(100')가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크에 구비된 피스톤, 동력변환유닛 및 필링 부재의 결합 상태를 나타내는 분해 사시도이며, 도 6은 도 5의 너트 부재에 필링 부재가 압입된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 전자식 캘리퍼 브레이크(100')는 필링 부재(170')가 너트 부재(154')와 압입 결합되어 피스톤(140) 내부에 배치되도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 동력변환유닛(150')은 실린더(131)를 관통하여 회전가능하게 설치된 스핀들 부재(152)와, 상기 스핀들 부재(152)와 나사결합되도록 관통공(153)이 형성된 너트 부재(154')를 구비한다. 이때, 너트 부재(154')는 피스톤(140)과 접촉되는 헤드부(154a') 및 헤드부(154a')로부터 연장되어 스핀들 부재(152)와 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성된 로드(154b')를 구비한다. 이 헤드부(154a')와 로드(154b')는 일체로 이루어진다.
필링 부재(170')는 중심이 중공된 중공부(174')를 갖추어 너트 부재(154')의 로드(154b')와 압입 결합된다. 이때, 필링 부재(170')는 회전이 제한되도록 외주면에 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면(175')이 마련된다. 즉, 회전방지면(175')은 피스톤(140) 내주면에 형성된 회전방지턱(145)에 의하여 회전이 제한된다. 이에, 피스톤(140)에 형성된 회전방지턱(145)은 필링 부재(170')의 외주면에 형성된 회전방지면(175')과 대응되는 평면을 갖도록 형성된다. 도시된 바에 따르면, 필링 부재(170')는 육각형상을 갖도록 마련되고, 피스톤(140)의 내주면에는 두 개의 회전방지턱(145)이 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 필링 부재(170')의 회전이 제한될 수 있다면 필링 부재(170')의 외주면에 형성된 회전방지면(175')의 개수 및 피스톤(140)의 회전방지턱(145)의 개수는 증감될 수 있다. 또한, 너트 부재(154')의 헤드부(154a')에는 필링 부재(170')의 회전방지면(175')와 대응되는 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면이 형성된다. 따라서, 너트 부재(154')는 필링 부재(170')와 압입 결합되어 함께 피스톤(140)에 결합시 피스톤(140)의 내주면과 소정의 간격을 가지며 삽입되어 회전이 제한됨에 따라 스핀들 부재(152)의 회전에 따라 직선운동하게 된다.
상기와 같이 필링 부재(170')가 너트 부재(154')와 압입 결합되어 회전이 제한된 상태로 피스톤(140)에 삽입됨에 따라 피스톤(140) 내부의 공간을 채우게 된다. 이에, 오일포트(139)로부터 유입되는 브레이크 오일은 내부가 채워진 피스톤(140)에 압력을 가하여 피스톤(140)을 디스크(D) 측으로 가압하게 된다. 즉, 피스톤(140) 내부가 필링 부재(170')에 의해 채워진 상태이므로 실린더(131) 내로 유입되는 브레이크 오일의 소요액량을 기존에 비해 감소시킴으로써 페달감을 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100, 100' : 전자식 캘리퍼 브레이크
120 : 캐리어 130 : 캘리퍼 하우징
140 : 피스톤 145 : 회전방지턱
150 : 동력변환유닛 152 : 스핀들 부재
154, 154' : 너트 부재 160 : 액추에이터
170, 170' : 필링 부재 175, 175' : 회전방지면

Claims (7)

  1. 한 쌍의 패드 플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어와, 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 내부가 컵 형상으로 파인 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징을 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크에 있어서,
    상기 실린더의 후방부를 관통하여 설치되고 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 스핀들 부재 및 상기 스핀들 부재와 나사결합되어 상기 피스톤 내에 배치되고 상기 스핀들 부재의 회전에 따라 진퇴 이동하며 상기 피스톤을 가압 및 가압 해제하는 너트 부재를 구비하는 동력변환유닛; 및
    상기 피스톤 내에 회전이 제한된 상태로 마련되며 상기 너트 부재와 결합되는 필링 부재;를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필링 부재는 중심이 중공된 중공부를 갖추어 상기 피스톤 내에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중공부는 다각형상을 갖도록 이루어지며,
    상기 너트 부재는 상기 중공부와 대응되는 형상을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필링 부재는 외주면에 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면이 마련되고,
    상기 피스톤의 내주면에는 상기 필링 부재의 외주면에 형성된 회전방지면과 대응되는 평면을 갖는 적어도 하나의 회전방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필링 부재는 상기 너트 부재에 압입 결합되어 상기 피스톤 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 너트 부재는 피스톤과 접촉되는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 연장되어 스핀들 부재와 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성된 로드를 구비하고,
    상기 필링 부재는 중심이 중공된 중공부를 갖추어 상기 로드가 상기 중공부에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 헤드부 및 필링 부재에는 서로 대응되는 적어도 하나의 평면을 갖는 회전방지면이 마련되고,
    상기 피스톤의 내주면에는 상기 헤드부와 필링 부재에 형성된 회전방지면과 대응되는 평면을 갖는 적어도 하나의 회전방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
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