WO2007013316A1 - 針状ころ軸受および軸受構造 - Google Patents

針状ころ軸受および軸受構造 Download PDF

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needle roller
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roller bearing
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Akihiko Katayama
Shinji Oishi
Yugo Yoshimura
Noriaki Fujii
Tomoya Fujimoto
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Ntn Corporation
Honda Motor Co., Ltd.
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    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50—Positive connections

Definitions

  • the present invention relates to a needle roller bearing and a bearing structure for supporting a crankshaft for an automobile engine, a camshaft, a balance shaft, a rocker shaft and the like.
  • a split type slide bearing is generally used as a bearing for supporting a crankshaft 1 or the like of an automobile as shown in FIG. 6, a split type slide bearing is generally used. Since sliding bearings have high load capacity, they are suitable as bearings used in high load environments.
  • Needle roller bearings have a low load capacity compared to plain bearings, but have a low frictional resistance during rotation, which makes it possible to reduce the amount of oil supplied to the support.
  • the needle roller bearing for supporting the crank pin 2 of the crankshaft 1 can not be assembled by being pressed in the axial direction. Therefore, needle roller bearings used in such places
  • a needle roller bearing comprising an outer ring, a plurality of needle rollers rollably disposed on a raceway surface of the outer ring, and a cage for holding the needle rollers.
  • the outer ring is an outer ring member divided by a dividing line extending in the axial direction of the bearing as shown in FIG.
  • crankpin 2 By using 4a and 4b, it becomes possible to incorporate it into the crankpin 2. This is also true for the holder.
  • the needle roller bearing as described above and the housing for receiving the outer ring of the needle roller bearing are usually manufactured separately. As a result, errors may occur in the radius of curvature of the outer ring and the radius of curvature of the inner diameter of the housing.
  • the radius of curvature of the outer ring is small compared to the radius of curvature of the inner diameter of the housing! In the case, a gap is generated between the outer ring and the housing.
  • the radius of curvature of the outer ring is If it is too large by comparison, if it is installed forcibly, the raceway surface of the outer ring may be corrugated or broken.
  • the needle roller bearing according to the present invention comprises an outer ring having a plurality of outer ring members divided by a dividing line extending in the axial direction of the bearing, and a plurality of rolling elements disposed on the raceway surface of the outer ring. And a cage for holding a plurality of needle rollers.
  • the radius of curvature r of the outer ring member and the radius of curvature r of the outer diameter of the cage have a relationship of l ⁇ r / ⁇ ⁇ 1.30.
  • the outer ring member is elastically deformed to have an appropriate shape along the inner diameter surface of the housing. As a result, a needle roller bearing capable of maintaining smooth rotation of the needle roller can be obtained.
  • the outer ring member has a positioning engagement portion for engaging and positioning with the housing at a position where the circumferential central force is also deviated.
  • a retainer for holding a plurality of needle rollers is provided, and the outer ring member projects at a widthwise end thereof inward in the radial direction to restrict engagement of the retainer in the axial direction.
  • the engagement claws are provided at the widthwise end of the outer ring member as in the above configuration, it is possible to restrict the axial movement of the cage without processing the peripheral structure such as the shaft.
  • an outer ring having a plurality of outer ring members divided by a dividing line extending in the axial direction of the bearing, and a plurality of needle rollers rollably disposed on the raceway surface of the outer ring.
  • a needle roller bearing comprising a cage for holding a plurality of needle rollers;
  • a housing for receiving the outer ring of the bearing.
  • the radius of curvature of the outer ring member and the radius of curvature r of the inner diameter of the housing have a relationship of l ⁇ r / ⁇ ⁇ 1.30.
  • the outer ring member is elastically deformed to have an appropriate shape along the inner diameter surface of the housing. This makes it possible to obtain a bearing structure capable of maintaining the smooth rotation of the needle rollers.
  • FIG. 1A is a front view showing a needle roller bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line ⁇ - ⁇ in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing an outer ring member of a needle roller bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a view of the outer ring member of FIG. 2A as viewed in the direction of arrow B.
  • FIG. 2C is a view of the outer ring member of FIG. 2A as viewed in the direction of arrow C.
  • FIG. 3A is a front view showing a cage of a needle roller bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line D-D 'of FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a view showing the relationship between the radius of curvature of the outer ring member and the housing before the needle roller bearing is assembled.
  • FIG. 5 is a view showing a state after needle roller bearings are incorporated into a housing.
  • FIG. 6 is a view showing a crankshaft of a car.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an outer ring that is used for needle roller bearings and that can be divided radially.
  • a needle roller bearing 11 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3B.
  • Needle roller bearing 11 has, as shown in FIGS. 1A and 1B, an outer ring 13 having two outer ring members 12 divided by a dividing line extending in the axial direction of the bearing, and an outer ring 13 on the raceway surface. And a cage 15 for holding the needle rollers 14.
  • the dividing line of the outer ring 13 is strictly identical to the axial direction as long as the outer ring 13 can be divided in the radial direction.
  • the radius of curvature r of the outer ring member 12 and the radius of curvature r of the outer diameter of the cage 15 are l ⁇ r /
  • ⁇ is a value shown in Table 1 by the thickness t of the outer ring member 12 and
  • the radius of curvature of the outer ring member 12 is smaller than the radius of curvature of the outer diameter of the cage 15 ::
  • the radius of curvature r of the outer ring member 12 is larger than the radius of curvature r of the outer diameter of the cage 15
  • the raceway surface of the outer ring member 12 may be corrugated or broken. Therefore, the value of ⁇ satisfying r Zr ⁇ ⁇ is as shown in Table 1 according to the plate thickness t of the outer ring member 12
  • the needle roller bearing 11 capable of maintaining the smooth rotation of the needle roller 14 can be obtained.
  • the projection 12a as a positioning engagement portion for engaging with the housing and positioning at a position where the central force in the circumferential direction of the outer ring member 12 is deviated, An engagement that projects radially inward from the widthwise end and restricts the axial movement of the cage 15 And a double claw 12b.
  • one end of the outer ring member 12 in the circumferential direction has a convex shape and the other end has a concave shape.
  • the cylindrical outer ring 13 is formed.
  • the needle roller bearing 11 Since the outer race 13 and a part of the cage 15 are cut off, the needle roller bearing 11 having the above configuration is press-fitted in the axial direction of the crankshaft, camshaft, balance shaft, rocker shaft, etc. of the automobile. It can be used as a bearing to support the places where it can not be done.
  • the cage 15 is formed of a resin material and, as shown in FIG. 3A, has pockets for accommodating the needle rollers 14 at a plurality of places on the circumference. Further, as shown in FIG. 3B, at the butt portion where the cut surfaces cut in the axial direction at one place on the circumference are abutted, there is provided a fitting portion consisting of a convex portion 15a and a concave portion 15b. Then, after the cage 15 is elastically deformed and incorporated into the shaft, the convex portion 15a and the concave portion 15b of the cut portion are fitted to prevent the shift of the butting portion in the axial direction.
  • the fitting portion formed of the convex portion 15a and the concave portion 15b can prevent one of the cut surfaces from being displaced in the axial direction.
  • fitting portion including one convex portion 15a and one concave portion 15b is shown, but a fitting portion combining a plurality of convex portions and concave portions without being limited thereto is shown As a little bit.
  • the force shown in the example in which the protrusions 12a and the engagement claws 12b are arranged one by one on each outer ring member 12 is not limited to this. However, it may be arranged at multiple locations on each outer ring member 12.
  • the engagement claws 12 b are provided on a part of the axial end of the outer ring member 12 .
  • the engagement is performed over the entire axial end of the outer ring member 12. It is good to provide a nail 12b.
  • the cage 15 may be formed not only by resin but also by pressing a metal material, and the cage 15 is not required, even if it is a full-roller bearing. Yo!
  • the radius of curvature r of the outer ring member 12 and the radius of curvature r of the inner diameter of the housing 20 are as follows: l ⁇ r Zr ⁇
  • ⁇ is a value shown in Table 2 by the plate thickness t of the outer ring member 12 [0038] [Table 2]
  • the radius of curvature r of the outer ring member 12 is smaller than the radius of curvature r of the inner diameter of the housing 20.
  • the radius of curvature r of the outer ring member 12 is compared with the radius of curvature r of the inner diameter of the housing 20.
  • the raceway surface of the outer ring member 12 may be corrugated or broken. Therefore, the value of j8 satisfying r Zr ⁇ is determined by the thickness t of the outer ring member 12 as shown in Table 2
  • the outer ring member 12 is elastically deformed to have a shape along the housing 20.
  • a bearing structure capable of maintaining the smooth rotation of the needle roller 14 can be obtained.
  • the present invention relates to a crankshaft, a camshaft, a balance shaft, and a rocker of an automobile. It is advantageously used for a needle roller bearing that supports one shaft or the like.

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Abstract

針状ころ軸受１１は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された２つの外輪部材１２を有する外輪１３と、外輪１３の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ１４と、針状ころ１４を保持する保持器１５とを備える。そして、外輪部材１２の曲率半径ｒ１と、保持器１５の外径の曲率半径ｒ２とは、１＜ｒ１／ｒ２＜１．３の関係を満たす。

Description

明 細 書
針状ころ軸受および軸受構造
技術分野
[0001] この発明は、自動車エンジン用クランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、お よびロッカーシャフト等を支持する針状ころ軸受および軸受構造に関するものである 背景技術
[0002] 従来、図 6に示すような自動車のクランクシャフト 1等を支持する軸受としては、一般 的に分割型の滑り軸受が使用されている。滑り軸受は負荷容量が高いので、高負荷 環境下で使用される軸受として好適である。
[0003] しかし、近年では、環境への配慮力 省燃費の自動車が求められるようになつたこと に伴い、滑り軸受に代えて針状ころ軸受が用いられることがある。針状ころ軸受は、 滑り軸受と比較すると負荷容量は低 、が、回転時の摩擦抵抗が小さ 、ので支持部分 の給油量を減らすことが可能となる。
[0004] ただし、クランクシャフト 1のクランクピン 2を支持する針状ころ軸受は、軸方向に圧 入して組み込むことができない。そこで、このような場所に使用される針状ころ軸受が
、例えば、米国特許第 1921488号公報に記載されている。
[0005] 同公報によると、外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ と、針状ころを保持する保持器とを備える針状ころ軸受が記載されている。なお、外 輪は、図 7に示すように軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割した外輪部材
4a, 4bとすることにより、クランクピン 2に組み込むことが可能となる。なお、これは保 持器にっ ヽても同様である。
[0006] 上記のような針状ころ軸受と、針状ころ軸受の外輪を受け入れるハウジングとは、通 常、別々に製造される。その結果、外輪の曲率半径とハウジング内径の曲率半径に 誤差が生じる可能性がある。
[0007] 外輪の曲率半径がハウジング内径の曲率半径と比較して小さ!/、場合、外輪とハウ ジングの間に隙間を生じる。一方、外輪の曲率半径がハウジング内径の曲率半径と 比較して大きすぎる場合、無理に組み込むと、外輪の軌道面が波打ったり破損する 恐れがある。
[0008] 上記のいずれの場合も、針状ころの円滑な回転を妨げるので、軸受回転時の振動 や異音が発生する原因となる。また、外輪部材の突合部で剥離が発生する恐れがあ る。
発明の開示
[0009] そこで、この発明の目的は、ハウジングに組込むと、ハウジングの内径面に沿った 適正な形状となる外輪部材を備える針状ころ軸受を提供することである。また、そのよ うな針状ころ軸受を備える軸受構造を提供することを目的とする。
[0010] この発明に係る針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割さ れた複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複 数の針状ころと、複数の針状ころを保持する保持器とを備える。そして、外輪部材の 曲率半径 rと、保持器外径の曲率半径 rとは、 l <r /τ < 1. 30の関係を有する。
1 2 1 2
[0011] 上記構成の針状ころ軸受をハウジングに組込むと、外輪部材が弾性変形してハウ ジングの内径面に沿った適正な形状となる。これにより、針状ころの円滑な回転を維 持可能な針状ころ軸受を得ることができる。
[0012] 好ましくは、外輪部材は、その円周方向中央力もずれた位置に、ハウジングと係合 して位置決めを行うための位置決め係合部を有する。上記構成のように、位置決め 係合部を外輪部材に設けることによって、外輪の円周方向への回転を防止すること ができる。これにより、外輪部材の境界が負荷領域に移動することが無くなるので、針 状ころの回転不良や外輪部材の破損等のトラブルを回避することができる。
[0013] 好ましくは、複数の針状ころを保持する保持器を備え、外輪部材は、その幅方向端 部に径方向内側に突出して保持器の軸方向への移動を規制する係合爪を有する。 上記構成のように、外輪部材の幅方向端部に係合爪を設けることにより、軸等の周辺 構造に加工を施すことなく保持器の軸方向の移動を規制することが可能となる。
[0014] この発明に係る軸受構造は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された 複数の外輪部材を有する外輪、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針 状ころ、および複数の針状ころを保持する保持器を備える針状ころ軸受と、針状ころ 軸受の外輪を受け入れるハウジングとを備える。そして、外輪部材の曲率半径 ^と、 ハウジング内径の曲率半径 rとは、 l <r /τ < 1. 30の関係を有する。
3 1 3
[0015] 上記構成の針状ころ軸受をハウジングに組込むと、外輪部材が弾性変形してハウ ジングの内径面に沿った適正な形状となる。これにより、針状ころの円滑な回転を維 持可能な軸受構造を得ることができる。
[0016] ハウジングの内径面に沿った適正な形状に弾性変形する外輪部材とすることにより
、針状ころの円滑な回転を維持可能な針状ころ軸受、および軸受構造を得ることがで きる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1A]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受を示す正面図である。
[図 1B]図 1Aの線 Α— ΑΊこ沿って見た断面図である。
[図 2A]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の外輪部材を示す縦断面図であ る。
[図 2B]図 2Aの外輪部材を矢印 B方向から見た図である。
[図 2C]図 2Aの外輪部材を矢印 C方向から見た図である。
[図 3A]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の保持器を示す正面図である。
[図 3B]図 3Aの線 D— D'に沿って見た断面図である。
[図 4]針状ころ軸受の組込み前における、外輪部材とハウジングとの曲率半径の関係 を示す図である。
[図 5]針状ころ軸受をハウジングに組込んだ後の状態を示す図である。
[図 6]自動車のクランクシャフトを示す図である。
[図 7]針状ころ軸受に使用する外輪であって、径方向に分割可能な外輪を示す概略 図である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 図 1A〜図 3Bを参照して、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受 11を説明す る。
[0019] 針状ころ軸受 11は、図 1Aおよび図 1Bに示すように、軸受の軸線方向に延びる分 割線によって分割された 2つの外輪部材 12を有する外輪 13と、外輪 13の軌道面上 に転動自在に配置される複数の針状ころ 14と、針状ころ 14を保持する保持器 15とを 備える。なお、外輪 13の分割線は、外輪 13を径方向に分割できればよぐ厳密に軸 方向と一致して 、なくてもょ 、ものとする。
[0020] そして、外輪部材 12の曲率半径 rと、保持器 15の外径の曲率半径 rとは、 l <r /
1 2 1 rく αの関係を満たす。そして、 αは、外輪部材 12の板厚 tによって表 1に示す値と
2
なる。この場合において、針状ころ 14の外接円と外輪部材 12の内径面とが、外輪部 材 12の左右対称軸線上で一致したとき、外輪部材 12の曲率中心 oと保持器 15の 曲率中心 oとは、互いに異なる場所に位置することとなる。
2
[0021] [表 1] 表 1 .外輪と保持器外径との曲率半径の関係
Figure imgf000006_0001
[0022] 外輪部材 12の曲率半径!：が保持器 15の外径の曲率半径!：と比較して小さい場合
1 2
、外輪 13とハウジングとの間に隙間を生じる。また、外輪部材 12が保持器 15を締め 付けることとなるので、針状ころ 14の円滑な回転を阻害する。そのため、常に、 Kr Zrを満たす必要がある。
2
[0023] 一方、外輪部材 12の曲率半径 rが保持器 15の外径の曲率半径 rと比較して大き
1 2
すぎる場合、無理に組み込むと、外輪部材 12の軌道面が波打ったり破損する恐れが ある。そこで、 r Zrく αを満たす αの値は、外輪部材 12の板厚 tによって表 1のよう
1 2
になる。ここで、板厚 tが小さい程 αの値が大きくなるのは、板厚が薄い程弾性変形 能が高くなるからである。
[0024] 上記構成とすることにより、針状ころ軸受 11をハウジングに組込んだ時、外輪部材 1
2が弾性変形してハウジングに沿う形状となるので、針状ころ 14の円滑な回転を維持 可能な針状ころ軸受 11を得ることができる。
[0025] 上記の関係は、分割外輪を有するあらゆる針状ころ軸受に適用可能である。本実 施形態では、図 2Αに示すように、外輪部材 12の円周方向中央力もずれた位置にハ ウジングと係合して位置決めを行う位置決め係合部としての突起 12aと、外輪部材 12 の幅方向端部から径方向内側に突出し、保持器 15の軸方向への移動を規制する係 合爪 12bとを有する。
[0026] また、図 2Bおよび図 2Cに示すように、外輪部材 12の円周方向の一方側端部は凸 形状で他方側端部は凹形状であり、 2つの外輪部材 12の凹凸を組み合わせることに よって、円筒状の外輪 13を形成する。
[0027] 上記構成の針状ころ軸受 11は、外輪 13および保持器 15の一部が切断されている ので、自動車のクランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、およびロッカーシャフ ト等の軸方向に圧入できない箇所を支持する軸受として使用することができる。
[0028] また、外輪部材 12に突起 12aを設けることによって、外輪 13の円周方向への回転 を防止し、かつ、係合爪 12bを設けることによって、保持器 15の軸方向への移動を規 ff¾することができる。
[0029] 保持器 15は榭脂材料で形成され、図 3Aに示すように、円周上の複数個所に針状 ころ 14を収容するポケットを有する。また、図 3Bに示すように、円周上の一箇所で軸 線方向に切断した切断面を突合させた突合部に、凸部 15aと凹部 15bとからなる嵌 合部を有する。そして、保持器 15を弾性変形させて軸へ組み込んだ後、切断部分の 凸部 15aと凹部 15bとを嵌合させて、突合部の軸方向へのずれを防止する。
[0030] 上記構成の保持器 15は、凸部 15aと凹部 15bとからなる嵌合部によって、切断面 の一方が軸方向にずれるのを抑制することができる。
[0031] 上記の実施形態において、一つの凸部 15aと一つの凹部 15bとからなる嵌合部の 例を示したが、これに限ることなぐ複数の凸部と凹部とを組み合わせた嵌合部として ちょい。
[0032] 上記の実施形態において、外輪 13は、径方向に二分割された外輪部材 12で構成 される例を示したが、これに限ることなぐ任意の数〖こ分割することとしてもよい。
[0033] 上記の実施形態においては、各外輪部材 12に一箇所ずつ突起 12aおよび係合爪 12bを配置する例を示した力 これに限ることなぐ外輪 13の全周で一箇所にのみ配 置してもょ 、し、各外輪部材 12の複数個所に配置することとしてもょ 、。
[0034] また、上記の実施形態においては、外輪部材 12の軸方向端部の一部に係合爪 12 bを設けた例を示したが、外輪部材 12の軸方向端部全域に係合爪 12bを設けること としてちよい。 [0035] さら〖こは、保持器 15は、榭脂に限らず金属材料をプレス加工等によって形成するこ ととしてもよ 、し、保持器 15を必要としな 、総ころ軸受であってもよ!/、。
[0036] 次に、図 4および図 5を参照して、図 1 Aに示した針状ころ軸受 11と針状ころ軸受 1 1を受け入れるハウジング 20との関係を説明する。
[0037] 外輪部材 12の曲率半径 rと、ハウジング 20の内径の曲率半径 rとは、 l <r Zr <
1 3 1 3 βの関係を満たす。そして、 βは、外輪部材 12の板厚 tによって表 2に示す値となる [0038] [表 2]
表 2.外輪とハウジング内径との曲率半径の関係
Figure imgf000008_0001
[0039] 外輪部材 12の曲率半径 rがハウジング 20の内径の曲率半径 rと比較して小さい
1 3
場合、外輪 13とハウジング 20との間に隙間を生じる。その結果、針状ころ 14の円滑 な回転を阻害する。そのため、常に、 1く r Zrを満たす必要がある。
1 3
[0040] 一方、外輪部材 12の曲率半径 rがハウジング 20の内径の曲率半径 rと比較して
1 3
大きすぎる場合、無理に組み込むと、外輪部材 12の軌道面が波打ったり破損する恐 れがある。そこで、 r Zr < βを満たす j8の値は、外輪部材 12の板厚 tによって表 2
1 3
のようになる。ここで、板厚 tが小さい程 |8の値が大きくなるのは、板厚が薄い程弾性 変形能が高くなるからである。
[0041] そして、回転軸 21を支持する針状ころ軸受 11をノ、ウジング 20に組込むと、図 5に 示すように、外輪部材 12が弾性変形してハウジング 20に沿った形状となるので、針 状ころ 14の円滑な回転を維持可能な軸受構造を得ることができる。
[0042] 以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明した力 この発明は、図示した実 施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲 内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形をカ卩えることが可 能である。
産業上の利用可能性
[0043] この発明は、自動車のクランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、およびロッカ 一シャフト等を支持する針状ころ軸受に有利に利用される。

Claims

請求の範囲
[1] 軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外 輪と、
前記外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、
前記複数の針状ころを保持する保持器とを備え、
前記外輪部材の曲率半径 rと、前記保持器外径の曲率半径 rとは、
1 2
1く r /τく 1. 30
1 2
の関係を有する、針状ころ軸受。
[2] 前記外輪部材は、その円周方向中央力もずれた位置に、ハウジングと係合して位 置決めを行うための位置決め係合部を有する、請求項 1に記載の針状ころ軸受。
[3] 前記複数の針状ころの間隔を保持する保持器を備え、
前記外輪部材は、その幅方向端部に径方向内側に突出して前記保持器の軸方向 への移動を規制する係合爪を有する、請求項 1に記載の針状ころ軸受。
[4] 軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外 輪、
前記外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ、
および、前記複数の針状ころを保持する保持器を備える針状ころ軸受と、 前記針状ころ軸受の前記外輪を受け入れるハウジングとを備える軸受構造であつ て、
前記外輪部材の曲率半径 rと、前記ハウジング内径の曲率半径 rとは、
1 3
1く r /τく 1. 30
1 3
の関係を有する、軸受構造。
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