TWI637117B - Harmonic generator and harmonic gear device - Google Patents

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TWI637117B
TWI637117B TW103130390A TW103130390A TWI637117B TW I637117 B TWI637117 B TW I637117B TW 103130390 A TW103130390 A TW 103130390A TW 103130390 A TW103130390 A TW 103130390A TW I637117 B TWI637117 B TW I637117B
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黒木潤一
清澤芳秀
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和諧驅動系統股份有限公司
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Abstract

一種諧波齒輪裝置(1)的諧波產生器(5)係具有：插塞(20)；安裝在插塞(20)之外周面(20a)的諧波產生器軸承(30)；從插塞(20)的中心部，朝向沿著中心軸線之第1側突出的輸入軸(6)；以及軸承配置部(7A)，該軸承配置部(7A)係配置有支撐輸入軸(6)的支撐軸承(7)。相對於面向諧波產生器軸承(30)之第1側的外輪端面，面向同一方向之插塞端面的中心側插塞端面部分，係位在朝向與第1側相反之方向後退的位置。軸承配置部(7A)係設在包圍輸入軸(6)的外輪端面與中心側插塞端面部分之間。因為可將輸入軸(6)收納在諧波產生器(5)的寬度尺寸內，所以可實現一種軸長較短的諧波齒輪裝置。

Description

諧波產生器及諧波齒輪裝置
本發明係關於一種諧波產生器及諧波齒輪裝置，該諧波產生器是具有：支撐輸入軸之支撐軸承的配置部。
諧波齒輪裝置係由：剛性的內齒齒輪、可撓性的外齒齒輪、以及諧波產生器這三個構件所構成。在專利文獻1中係記載一種：在外齒齒輪連接有輸出凸緣的單元型諧波齒輪裝置。在專利文獻2中則記載一種扁平型諧波齒輪裝置，其係做為組裝至電動馬達之馬逹軸的減速機構來使用。馬達軸係連結在扁平型諧波齒輪裝置的諧波產生器，馬達軸係藉由支撐軸承，被支撐成可自由旋轉的狀態。
於專利文獻1、2所揭示之諧波齒輪裝置的組裝，一般而言是由使用者側來進行。裝設在馬達軸的諧波產生器，是被組入到組裝於內齒齒輪之內側的外齒齒輪的內側。必須對被組入之諧波產生器的軸線方向進行定位等作業。
在專利文獻3中係提案一種：事先將三構件一體化的單元型諧波齒輪裝置。在此，諧波產生器的輸入軸係透過支撐軸承，被內齒齒輪所支撐。內齒齒輪與外齒齒輪藉由連結構件，以可相對自由旋轉的方式，相互連結成使其不會朝向中心軸線方向偏移。在單元型諧波齒輪裝置中，諧波產生器之中心軸線方向的位置係由支撐軸承所決定，所以在將諧波產生器裝設在馬達軸的作業中，就不須要對諧波產生器的軸方向加以定位。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2002-339990號公報
〔專利文獻2〕日本特開2008-240874號公報
〔專利文獻3〕日本特開平11-72147號公報
專利文獻3中所揭示的諧波齒輪裝置，其一體形成在諧波產生器的輸入軸，是藉由配置在中心軸線方向旁的支撐軸承，而被支撐在諧波產生器。為了確保支撐軸承的設置空間，諧波齒輪裝置的軸長就必須增加該部分的長度，故不利於諧波齒輪裝置的扁平化。
又，專利文獻1、2中所揭示的諧波齒輪裝置，其連結於諧波產生器的馬達軸等之輸入軸係被支撐軸 承所支撐。除了諧波齒輪裝置的設置空間外，還必須確保支撐軸承的設置空間，所以，組裝有諧波齒輪裝置之裝置的軸長就增加了該部分長度，故不利於裝置的扁平化。
本發明的課題為提供一種：適合於實現一種軸長較短之扁平型諧波齒輪裝置的諧波產生器。此外，本發明的另一課題為提供一種：具有該諧波產生器之扁平型諧波齒輪裝置。
為了解決上述課題，本發明之諧波齒輪裝置的諧波產生器係同軸地配置在可撓性外齒齒輪的內側，將上述外齒齒輪彎折成非圓形，且部分嚙合於剛性內齒齒輪，使上述外齒齒輪與上述內齒齒輪的嚙合位置朝向圓周方向移動，並具有：剛性的插塞；安裝在上述插塞之非圓形外周面的諧波產生器軸承；以及軸承配置部。
再者，相對於面向上述諧波產生器軸承之外輪的上述第1側的外輪端面，面向上述插塞之上述第1側的插塞端面，係位在朝向上述第1側之相反側的第2側後退的位置。包圍上述插塞端面之上述輸入軸的中心側插塞端面部分，相較於該插塞端面的其他部分，是沿著上述中心軸線，位在更加朝向上述第2側後退的位置。上述軸承配置部是在上述中心軸線的方向上，形成於包圍上述輸入軸的部分，該輸入軸是位在上述外輪端面與上述中心側插塞端面部分之間。
本發明的諧波產生器，其軸承配置部係在中心軸線的方向上，位在諧波產生器的寬度尺寸內。因此，當將具有該諧波產生器的諧波齒輪裝置連結到馬達軸等的輸入軸，並以支撐軸承來支撐輸入軸時，支撐軸承就會是在中心軸線方向之諧波產生器的寬度尺寸內。故在組裝有諧波齒輪裝置的裝置中，在中心軸線方向上，除了諧波產生器的設置空間外，就不須要再增加支撐軸承的設置空間。所以，可實現軸長較短之扁平型的裝置。
在此，本發明的諧波產生器也可能具有輸入軸，該輸入軸是從上述插塞的中心部，朝向沿著中心軸線的第1側突出。例如：插塞和輸入軸也可能是做成單一零件。
在本發明中，面向上述諧波產生器軸承之內輪的上述第1側的內輪端面，以位在相對於上述外輪端面，沿著上述中心軸線的方向，朝向上述第2側後退的位置為佳。
從諧波產生器的中心側插塞端面部分一直到內輪端面為止的部分，是變成相對於外輪端面，是朝向第2側後退的狀態。可在從中心側插塞端面部分一直到內輪端面為止的部分與外輪端面之間，在輸入軸的周圍，確保較大半徑之圓環狀的空間。因此，除了配置有支撐軸承的軸承配置部以外，還可確實確保保持支撐軸承之軸承支承體的設置空間。
在本發明中，為了在諧波產生器的寬度尺寸 內確保軸承配置部的空間，可如下述般來構成各部。亦即，上述插塞具備：圓盤狀部分；一體形成在該圓盤狀部分，且包圍該圓盤狀部分之外周的圓環狀部分，在上述圓環狀部分的外周面形成有上述非圓形外周面。上述圓盤狀部分具備：朝向與上述中心軸線正交之方向擴展的中心側圓盤部分；從該中心側圓盤部分的外周緣，朝向朝上述第1側傾斜之方向擴展的傾斜圓盤部分；以及從該傾斜圓盤部分的外周緣，朝向與上述中心軸線正交之方向擴展的外周側圓盤部分。上述圓環狀部分之上述中心軸線方向的寬度尺寸，係大於上述外周側圓盤部分的厚度尺寸，上述圓盤狀部分之內周面的上述中心軸線方向的中央部，係連接於上述外周側圓盤部分。此時，上述輸入軸是從上述中心側圓盤部分的中心部分突出，上述中心側圓盤部分之上述第1側的端面為上述中心側插塞端面部分。
接下來，本發明的諧波齒輪裝置，其特徵為具有：剛性的內齒齒輪；同軸地配置在上述內齒齒輪之內側，且可朝向半徑方向彎折的可撓性外齒齒輪；上記構成的上述諧波產生器；以及支撐軸承，該支撐軸承是配置在上述諧波產生器的上述軸承配置部，以可自由旋轉的狀態支撐著上述輸入軸。
在此，保持支撐軸承的軸承支承體，是可一體形成或安裝在圓盤狀之端板的內周緣部，該端板是從面向上述內齒齒輪之上述第1側的內齒端面，朝向該內齒齒輪的中心延伸。此時，上述支撐軸承是安裝在上述軸承支 承體與上述輸入軸的外周面之間。
接下來，當上述外齒齒輪為杯型、或煙囪管帽型的外齒齒輪時，上述外齒齒輪是配置成：其開口端是面向上述第1側的狀態。
此外，本發明之單元型的諧波齒輪裝置，除了上述構成外，又在輪轂具有：以同軸方式來安裝的輸出構件；以及以可相對自由旋轉的狀態，將上述外齒齒輪支撐在上述內齒齒輪的主軸承，該輪轂是形成於上述外齒齒輪之上述第2側的端部。
1‧‧‧諧波齒輪裝置
1a‧‧‧中心軸線
2‧‧‧單元外殼
2a‧‧‧圓環狀端面
2b‧‧‧圓環狀端面
3‧‧‧內齒齒輪
3a‧‧‧內齒端部
3b‧‧‧內齒
4‧‧‧外齒齒輪
4a‧‧‧開口端
4b‧‧‧外齒
4c‧‧‧輪轂
5‧‧‧諧波產生器
5a‧‧‧中心側端面部分
5b‧‧‧外周側端面部分
6‧‧‧輸入軸
6a‧‧‧使內輪停止用的階段面
7‧‧‧支撐軸承
7a‧‧‧外輪
7b‧‧‧內輪
7A‧‧‧軸承配置部
8‧‧‧輸出凸輪
9‧‧‧按壓構件
10‧‧‧連結螺栓
11‧‧‧交叉滾子軸承
11a‧‧‧外輪
11b‧‧‧內輪軌道面
12‧‧‧連結螺栓
13‧‧‧端板
13a‧‧‧圓環狀部分
13b‧‧‧內周緣部
14‧‧‧軸承支承體
14a‧‧‧圓盤狀部分
14b‧‧‧支承體本體部
14c‧‧‧使外輪停止用的階段面
15‧‧‧螺絲
16‧‧‧外輪停止部
18‧‧‧內輪停止部
20‧‧‧插塞
20a‧‧‧外周面
20b‧‧‧中心側插塞端面部分
21‧‧‧圓盤狀部分
21a‧‧‧中心側圓盤狀部分
21b‧‧‧傾斜圓盤部分
21c‧‧‧外周側圓盤部分
22‧‧‧圓環狀部分
23‧‧‧保持器按壓具
30‧‧‧諧波產生器軸承
31‧‧‧外輪
31a‧‧‧外輪端面
32‧‧‧內輪
32a‧‧‧內輪端面
33‧‧‧滾珠
34‧‧‧保持器
〔圖1〕為適用本發明之單元型諧波齒輪裝置的縱剖面圖。
〔圖2〕為圖1之諧波齒輪裝置的諧波產生器的縱剖面圖。
以下茲參照圖面來說明適用本發明之諧波齒輪裝置的實施形態。以下所述的諧波齒輪裝置是以具有輸入軸與支撐軸承的杯型諧波齒輪裝置為例。
(全體構成)
圖1為本發明之實施形態的杯型諧波齒輪裝置的縱剖 面圖，圖2為該諧波產生器的縱剖面圖。諧波齒輪裝置1係具有圓筒狀的單元外殼2。圓環狀的剛性內齒齒輪3是同軸地固定在面向輸入側的圓環狀端面2a，該輸入側是沿著單元外殼2之中心軸線1a的第1側。在內齒齒輪3的內側係同軸地配置了杯型形狀之可撓性的外齒齒輪4。外齒齒輪4的開口端4a是配置成面向輸入側的狀態。諧波產生器5是同軸地安裝在外齒齒輪4之形成有外齒4b之部分的內側。輸入軸6是從諧波產生器5的中心部朝向輸入側突出。輸入軸6透過支撐軸承7，以可自由旋轉的狀態被支撐在內齒齒輪3的那一側。
圓環狀的輪轂4c是形成在外齒齒輪4之杯型形狀的底面中央部分。輪轂4c是為厚度是大於外齒齒輪4之其他部分的較厚的剛體部分。圓盤狀的輸出凸緣8相對於輪轂4c，是同軸地配置在輸出側(與沿著中心軸線1a之第1側相反的第2側)。輪轂4c是以被夾持在輸出凸緣8、以及安裝在輪轂4c之輸入側的圓環狀按壓構件9之間的狀態，藉由複數個連結螺栓10而被固定在輸出凸緣8。
輸出凸緣8是透過主軸承的交叉滾子軸承11，以可自由旋轉的狀態被單元外殼2所支撐。交叉滾子軸承11之圓環狀的外輪11a，是同軸地固定在單元外殼2之輸出側的圓環狀端面2b。在本實施例中，外輪11a、單元外殼2、以及內齒齒輪3，是藉由複數個連結螺栓12而被連結固定。交叉滾子軸承11的內輪是一體形成在輸出 凸緣8的外周部分，在輸出凸緣8的圓形外周面又形成有V型剖面的內輪軌道面11b。
在此構成的諧波齒輪裝置1中，外齒齒輪4之外齒4b的形成部分係被諧波產生器5彎折成非圓形，例如為橢圓形，外齒4b在橢圓形之長軸方向的2個位置嚙合於內齒齒輪3的內齒3b。馬達軸等的旋轉軸是連結於輸入軸6，被輸入為高速旋轉。一旦諧波產生器5藉由透過輸入軸6所輸入的高速旋轉而旋轉時，兩齒輪3、4的嚙合位置就會朝向周方向移動。一旦諧波產生器5旋轉一圈，兩齒輪3、4就只會相對旋轉其齒數差的部分。通常，內齒齒輪3被固定成不旋轉，而外齒齒輪4相對於諧波產生器5的旋轉，則以大幅減速的旋轉數來旋轉。外齒齒輪4的減速旋轉是從輸出凸緣8讀取，傳達到無圖示之被驅動側的構件。
(各部的構成)
面向諧波產生器5之輸入側的端面部分係具備：包圍輸入軸6的中心側端面部分5a、以及外周側端面部分5b。中心側端面部分5a是位在：相對於外周側端面部分5b，是沿著中心軸線1a，朝向輸出側僅後退預定距離的位置。支撐輸入軸6的支撐軸承7是在中心軸線1a的方向上，配置在形成於中心側端面部分5a與外周側端面部分5b之間的軸承配置部7A(參照圖2)。換言之，支撐軸承7沒有從諧波產生器5朝向輸入側突出，而是在諧波 產生器5之中心軸線1a方向的最大寬度尺寸內。
圓盤狀的端板13係一體形成在內齒齒輪3之輸入側的圓環狀內齒端部3a。在端板13的外周緣部分形成有：沿著中心軸線1a，僅朝向輸出側稍微突出的圓環狀部分13a，圓環狀部分13a是連接於內齒端部3a。軸承支承體14係藉由複數個螺絲15，同軸地被固定在端板13之圓形內周緣部13b的輸出側。軸承支承體14也可以是一體形成在端板13。軸承支承體14具備：固定在端板13之內周緣部13b的圓盤狀部分14a、以及圓環狀的支承體本體部14b，該支承體本體部14b是從該圓盤狀部分14a的內周緣朝向輸出側，且朝向沿著中心軸線1a方向延伸。支撐軸承7是安裝在支承體本體部14b、以及與其對向的輸入軸6的外周面部分之間。
支撐軸承7的外輪7a是安裝在支承體本體部14b的內周面。外輪7a藉由：使外輪停止用的階段面14c、以及外輪停止部16，而被定位在中心軸線1a的方向上，該使外輪停止用階段面14c是形成在支承體本體部14b之輸出側的前端緣，該外輪停止部16是安裝在支承體本體部14b之輸入側的端部內周面。支撐軸承7的內輪7b是安裝在輸入軸6的外周面。內輪7b係藉由：形成在輸入軸6之外周面的使內輪停止用的階段面6a、以及安裝在該外周面的內輪停止部18，而被定位在中心軸線1a的方向上。
諧波產生器5係具備：圓盤狀之剛性的插塞 20、以及諧波產生器軸承30。插塞20的外周面20a為非圓形外周面，例如為橢圓形外周面，在該橢圓形外周面20a係裝設有諧波產生器軸承30。諧波產生器5的中心側端面部分5a為面向插塞20之輸出側的插塞端面的中心側插塞端面部分20b。外周側端面部分5b為面向諧波產生器軸承30之外輪31之輸出側的圓環狀外輪端面31a。
插塞20係具備：圓盤狀部分21、以及包圍該圓盤狀部分21之外周緣而一體形成的圓環狀部分22。圓環狀部分22的外周面成為插塞20的外周面20a。圓盤狀部分21係具備：朝向與中心軸線1a正交之方向擴展的中心側圓盤部分21a、從該中心側圓盤部分21a的外周緣，朝向朝輸入側傾斜之方向擴展的傾斜圓盤部分21b、以及從該傾斜圓盤部分21b的外周緣，朝向與中心軸線1a正交之方向擴展的外周側圓盤部分21c。
插塞20的圓環狀部分22，其中心軸線1a方向的寬度尺寸係大於外周側圓盤部分21c的厚度尺寸。外周側圓盤部分21c係連接於該圓環狀部分22之內周面的中心軸線1a方向的中央部。圓環狀的保持器按壓具23係一體形成在圓環狀部分22之輸出側的端部，該保持器按壓具23是在朝向輸入側呈圓環狀突出後，又朝向與中心軸線1a正交的外側延伸。
諧波產生器軸承30係具備：可朝向半徑方向彎折的外輪31與內輪32、安裝在外輪31與內輪32之間的複數個滾珠33、以及保持器34，該保持器34是在圓周 方向上，將滾珠33保持著一定的間隔。外輪31、內輪32是配置成：其中心軸線1a之方向的中心(寬度方向的中心)與滾珠33的中心為一致的狀態。又，外輪31的寬度是大於內輪32的寬度。因此，面向內輪32之輸入側的內輪端面32a，相對於外輪端面31a，是位在沿著中心軸線1a的方向，僅朝向輸出側後退預定距離的後退位置。插塞20之圓環狀部分22的寬度大致和內輪32相同。面向輸入側的外輪端面31a在諧波產生器5中，是朝向輸入側最為突出的端面。
如此一來，諧波產生器5的插塞20之中心側的部分，相對於外周側的部分，是呈朝向輸出側後退的剖面形狀。因此，在該外周側端面部分5b(31a)、以及最朝向輸出側後退的中心側端面部分5a(20b)之間，就會形成可安裝支撐軸承7的軸承配置部7A。因為支撐軸承7是配置在該軸承配置部7A，所以和支撐軸承7是配置在從諧波產生器5之輸入側的端面(外周側端面部分5b)朝向輸入側突出的位置相較，可縮短諧波齒輪裝置1的軸長。
此外，在本實施例中，諧波產生器軸承30的內輪端面32a與插塞20之輸入側的插塞端面，相對於外輪端面31a，是朝向輸出側後退。插塞端面的中心側端面部分5a是更加朝向輸出側後退。因此，保持支撐軸承7的軸承支承體14也不會影響到內輪32、插塞20，而可配置在支撐軸承7之外周側的部位。
(其他實施形態)
本發明同樣可適用於：如專利文獻3之圖3所示的煙囪管帽型的諧波齒輪裝置、或專利文獻2所示的扁平型諧波齒輪裝置。
再者，本發明亦可適用於：由內齒齒輪、外齒齒輪、以及具有輸入軸之諧波產生器等三構件所構成的諧波齒輪裝置。亦即，也可以適用於附加有支撐軸承的諧波齒輪裝置。此時，在將支撐軸承組裝至馬達軸等之輸入軸時，支撐軸承是配置在設於諧波產生器的軸承配置部，是在諧波產生器的寬度尺寸內。因此，可抑制組入有諧波齒輪裝置之裝置的軸長増加，有利於裝置的扁平化。
更進一步，本發明同樣也可也適用於附加有馬達軸等輸入軸、以及支撐軸承的諧波齒輪裝置。此時，在諧波產生器的插塞係設有軸孔等的軸連結部，該軸連結部是用來連結馬達軸等的輸入軸(參照專利文獻1的圖1、圖3等)，在包圍軸孔等軸連結部的外周係設有軸承配置部。此時，在組裝有諧波齒輪裝置的馬達等裝置中，同樣不須要支撐軸承的設置空間，所以可抑制裝置的軸長增加。

Claims (7)

  1. 一種諧波齒輪裝置的諧波產生器，係其同軸地配置在可撓性外齒齒輪的內側，將上述外齒齒輪彎折成非圓形，且部分嚙合於剛性的內齒齒輪，使上述外齒齒輪與上述內齒齒輪的嚙合位置朝向圓周方向移動，其特徵為：具有：剛性的插塞；安裝在上述插塞之非圓形外周面的諧波產生器軸承；以及軸承配置部，前述軸承配置部是配置有用來支撐輸入軸的支撐軸承之部位，前述輸入軸為從對前述插塞沿著中心軸線之第1側連結於該插塞之軸，相對於面向上述諧波產生器軸承之外輪的上述第1側的外輪端面，面向上述插塞之上述第1側的插塞端面，係位在：朝向與上述第1側相反之第2側後退的位置，包圍上述插塞端面之上述輸入軸的中心側插塞端面部分，和該插塞端面的其他部分相較，是位在：沿著上述中心軸線，更加朝向上述第2側後退的位置，上述軸承配置部是形成在：上述中心軸線的方向上，包圍著上述輸入軸的部分，該輸入軸是位在上述外輪端面與上述中心側插塞端面部分之間，上述插塞係具備：圓盤狀部分、以及圓環狀部分，該圓環狀部分是一體形成在該圓盤狀部分，且包圍該圓盤狀 部分的外周，上述非圓形外周面是形成在上述圓環狀部分的外周面，上述圓盤狀部分係具備：朝向與上述中心軸線正交之方向擴展的中心側圓盤部分；從該中心側圓盤部分的外周緣，朝向朝上述第1側傾斜之方向擴展的傾斜圓盤部分；以及從該傾斜圓盤部分的外周緣，朝向與上述中心軸線正交之方向擴展的外周側圓盤部分，上述圓環狀部分之上述中心軸線方向的寬度尺寸，係大於上述外周側圓盤部分的厚度尺寸，上述圓盤狀部分之內周面的上述中心軸線方向的中央部連接於上述外周側圓盤部分，面向上述中心側圓盤部分之上述第1側的端面為上述中心側插塞端面部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之諧波齒輪裝置的諧波產生器，其中，面向上述諧波產生器軸承之內輪的上述第1側的內輪端面，相對於上述外輪端面，係位在沿著上述中心軸線方向，朝向上述第2側後退的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之諧波齒輪裝置的諧波產生器，其中，係具有：從上述插塞的中心部朝向上述第1側突出的輸入軸。
  4. 一種諧波齒輪裝置，其特徵為：具有：剛性的內齒齒輪；同軸地配置在上述內齒齒輪的內側，可朝向半徑方向彎折的可撓性外齒齒輪；以及 如請求項1~3項中之任一項所記載的上述諧波產生器。
  5. 一種諧波齒輪裝置，其特徵為：具有：剛性的內齒齒輪；同軸地配置在上述內齒齒輪的內側，可朝向半徑方向彎折的可撓性外齒齒輪；如請求項3所記載的上述諧波產生器；支撐軸承，該支撐軸承是配置在上述諧波產生器的上述軸承配置部，以可自由旋轉的狀態支撐著上述輸入軸；圓盤狀的端板，該端板是從面向上述內齒齒輪之上述第1側的內齒端面，朝向該內齒齒輪的中心延伸；以及一體形成或安裝在上述端板之內周緣部的軸承支承體，上述支撐軸承是安裝在上述軸承支承體與上述輸入軸的外周面之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的諧波齒輪裝置，其中，上述外齒齒輪是為杯型、或禮帽型的外齒齒輪，上述外齒齒輪是配置成：其開口端是面向上述第1側的狀態。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的諧波齒輪裝置，其中，係具有：形成在上述外齒齒輪之上述第2側之端部的輪轂；同軸地裝設在上述輪轂的輸出構件；以及以對上述內齒齒輪可相對自由旋轉的狀態，支撐上述 外齒齒輪的主軸承。
TW103130390A 2013-09-11 2014-09-03 Harmonic generator and harmonic gear device TWI637117B (zh)

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??PCT/JP2013/074577 2013-09-11

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