JP4843754B2 - 調整可能なエアギャップを有する永久磁石カプラ - Google Patents
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Description
〔技術分野〕
本発明は、永久磁石ロータと、この永久磁石とエアギャップだけ分離した導体ロータとを有する磁気カプラに関する。
【0002】
〔発明の背景〕
米国特許第 5,477,094号に開示されている一般的な型式の永久磁石カプラは、入力シャフトと出力シャフトとの間で動力を伝達するように相互作用する磁石ロータと導体ロータとを有している。磁石ロータは、円周方向に間隔を隔てた複数の永久磁石を有し、これらの永久磁石は、磁石ロータの軸線方向両側にある導体ロータが有する導電即ち導体エレメントからエアギャップだけ分離した正反対の磁極を有している。始動時の「ソフトスタート」を獲得したり変化させたりするために、多くの適用例について、カプラの取付け後、エアギャップが容易に調整可能であることが好ましい。、用語「ソフトスタート」は、始動中、出力シャフトが速度0から最大速度まで増速するときに、最初、磁石ロータと導体ロータとの間の顕著な回転スリップがあり、その回転スリップが徐々に減少して、数秒のうちに最小になることを意味する。カプラが所定負荷に釣り合っているならば、所定負荷を駆動させるのにより小さい始動トルクしか要求されず、その結果、始動中、ソフトスタートが経験される。また、ソフトスタートが行われるとき、動力伝達系に対する衝撃がより少ない。
【0003】
エアギャップの調整を準備しておくことより、与えられた磁気カプラが種々の負荷適用例において最大性能を発揮し得るようにすることを、磁石ロータの磁石の数を変える必要なしに可能にする。組み付け時の負荷が変化しても、そのような調整を準備しておくことにより、カプラの組み付け後にカプラのソフトスタートを現場で調整することを、カプラを取外すことなしに可能にする。
【0004】
〔発明の概要〕
本発明は、カップリングの組み付け後に現場で利用するのが簡単なエアギャップ調整装置を提供することを目的としている。本発明によれば、磁石ロータが第1のシャフトに取付けられ、磁石ロータを包囲するケージが、第1のシャフトと同心の第2のシャフトに取付けられる。好ましい実施形態では、磁石ロータの両端からエアギャップだけ間隔を隔てた一対の導電ユニットが、エアギャップを変化させるために、ケージに摺動自在に取付けられる。調整ボルト又はその他の調整装置が、そのの回転に応じてエアギャップを軸線方向に変化させるようにケージと導電ユニットとの間を軸線方向に延び、それにより、導電ユニットをケージに対して軸線方向に移動させる。
【0005】
〔発明の詳細な説明〕
図面を参照すれば、ケージ10がハブ14によって入力シャフト16に取付けられ、磁石ロータ12が入力シャフト16と同心の出力シャフト18にハブ15によって取付けられている。ケージ10は、ボルト19によってハブ14に固着された取付けディスク18と、周方向に間隔を隔てた一組のスペーサボルト22によって取付けディスク18と平行に且つそれと間隔を隔てた関係に保持されている環状取付けプレート20とを有している。スペーサボルトの各々は、中央シャンク22aと、この中央シャンク22aと環状ショルダー22dのところで連結した終端ねじ部分22b、22cとを有している。環状ショルダー22dは、取付け部材18、20の外周に隣接しているねじ孔24と丸い端ぐり孔25との接続部にある環状座23に係合している。ナット26が、スペーサボルト22と取付け部材18、20とを剛性ユニットとして互いに保持するように、スペーサボルト22の端ねじ部分22b、22cにねじ込まれている。
【0006】
一組の段付きブッシング27a、27bの各々が、一対の導体ユニット28、29用の摺動体として機能するようにスペーサボルトのシャンク22aを受入れ、一対の導体ユニット28、29は、好ましくは銅の一対の導電リング30a、30bと、好ましくは軟鋼の一対の磁気バッキングリング31a、31bとを有している。導電リングは、ねじ32によってバッキングリングに固着されており、ねじ32は、バッキング部材31a、31bにねじ込まれているシャンクと、磁石ロータ12に隣接したリング面と面一でリング30a、30bに着座しているベベルヘッドとを有している。リング30aとリング31a及びリング30bとリング31bの相補的なボア33a及び34aは、ブッシング27a、27bを収容している。
【0007】
バッキングリング31a、31bは、ケージ10の取付け部材18、20を貫通するねじ孔37と整列するように構成されたベベル孔36を有している。ベベルヘッド38を有する調整ボルト38がねじ孔37にねじ込まれており、ベベルヘッド38は、ボルトの外端への工具の適用による回転に応答して、バッキングリング31a、31bのベベル孔36の中で自由に回転する。工具を受入れるために、調整ボルト38の端部は溝付きであっても良いし、凹部があっても良いし、外部が平面形状であっても良い。調整ボルト38は、ロックナット39対を有している。
【0008】
調整ボルト38のヘッドは、その上に位置する導電リング30a、30bによってベベル孔36の中に保持されているので、調整ボルト38の回転により、導体ユニット28、29の軸線方向移動が生じ、それにより、導電リング30a、30bと磁石ロータ12の一組の永久磁石42との間のエアギャップ40、41の幅を調整することがわかる。これらの永久磁石は、非磁気材料の磁石ロータディスク44を貫ぬいて延びる一組の合わせ孔43内に取付けられており、これらの孔43は、円形パターンに配置されている。磁石ロータディスク44は、ボルト46によってハブ15に取付けられている。
【0009】
上述したカプラのハブ14、15はそれぞれ、ねじ46aによって適所に締め付けられる圧縮式カップリング46、46’等によって入力シャフト16及び出力シャフト17に固定される。カプラを入力シャフト16-出力シャフト17に組付ける前、ブッシング27aを導電リング30a及びバッキングリング31aに挿入し、ブッシング27bを導電リング30b及びバッキングリング31、31bに挿入し、次いで、導電リング30aをバッキングリング31aの上に、導電リング30bをバッキングリング31bの上にねじ32によって取付けて、サブアセンブリを形成した後、バッキングリング31、31bをそれぞれ、調整ボルト38によって取付けディスク18及び取付けリング20に垂直に取付ける。次に、ハブ14と、取付けディスク18及び導体ユニット28からなるサブアセンブリとを入力シャフト16に付け、リング20及び導体ユニット29からなるもう1つのサブアセンブリを、出力シャフト17を緩く包囲するように出力シャフト17の開放端の上に挿入する。次の段階で、磁石ロータユニット12と、出力シャフト17に取付けられているハブ15とを組み付ける。次いで、スペーサボルト22を、取付け部材18、20及びブッシング27a、27bを貫ぬくように端の方向に挿入し、ナット26を付けて、ケージ10と、このケージによって支持され且つ磁石42からエアギャップ40、41だけ間隔を隔てた導体ユニット28、29とを組立てる。
【0010】
入力シャフト16を原動機によって駆動させると、磁石から発し且つ鉄のバッキング部材31a、31bの近傍に構成された磁束によって、導電部材30a、30b内に渦電流が生ずる。導電部材30a、30b内に生じた磁気効果により、磁石ロータ12からの導体ユニット28、29の反発を引き起こし、その結果、導体ユニット28、29を回転させ、それにより、入力シャフト16の回転に応答して、出力シャフト17を駆動させるけれども、比較的遅い回転速度のとき、出力シャフト17は、スリップする。始動時のスリップ及び始動後の最終スリップは、エアギャップ40、41の幅によって決定される。カプラが設置され且つユーザの現場で経験される特定の負荷条件の下で作動された後、調整ねじ38によりエアギャップを調整することを可能にする。経験される作動条件について最も有利になるようにソフトスタートと動作中スリップとを微調整するために、エアギャップは、試行錯誤によって調整される。
【0011】
ねじ38の均等な調整を得るのを補助するために、ねじの長手方向インジケータ溝と整列するインデックスマークを、ボア37の口の周囲から四方に延びるように支持部材18、20の上に記しておくのが良い。また、ゲージストリップをエアギャップ内に挿入し、同様の圧力がゲージストリップに感知されるまでボルト38を締め付けても良い。エアギャップ40、41が同じ幅を有しているのが、通常、好ましいけれども、このことは、カプラの効果的な動作に本質的なものではない。
【0012】
図2及び3は、特定の調整機構を変化させた本発明の第2の実施形態を示す。第1の実施形態と同じその他の部品には、第1の実施形態と同じ参照番号を付している。第2の実施形態では、一組の調整ボルト組立体50が、スペーサボルト22間に配置され且つそれらと平行関係をなして延びている。各調整ボルト組立体50は、スリーブカプラ53によって接合されたボルト構成要素51-52を有している。ボルト構成要素51は、円筒形ヘッド部分51aと、中間ねじ部分51bと、シャンク部分51cとを有し、このシャンク部分51cは、図3に示すように、例えば正方形断面が構成されるような1又は2以上の平らな側面を有するのが好ましい。同様に、ボルト構成要素52は、円筒形ヘッド部分52aと、中間ねじ部分52bと、シャンク部分52cとを有し、このシャンク部分52cは、シャンク部分51cと相補的な1又は2以上の平らな側面を有するのが好ましい。ねじ部分51b−52bのねじ山は、同じピッチで反対方向のものである。スリーブカプラ53は、シャンク部分51c、52cを受入れ且つそれらと互いに嵌合するように形状決めされた長手方向に貫通するボア53aを有しており、その結果、ボルト構成要素51−52をスリーブカプラ53によって互いに連結させると、ボルト構成要素51−52は一斉に回る。スリーブがボルトユニット50の端の方向に移動しないように保持するために、シャンク部分51c、52cの平らな側面に係合する固定ねじ54、54’がスリーブ53の両端に隣接した半径方向孔にねじ込まれている。ボルト構成要素のヘッド部分51a、52aには、C字型クリップ56を受入れる周方向溝が形成され、ヘッド部分51a、52aの外端は、溝付きであるか、そうでなければ、ねじ回し又は調整ボルト組立体50を選択的に回すためのその他の工具を受入れるようになっている。
【0013】
調整ボルト構成要素51−52を受入れるために、取付けディスク18、導体ユニット28−29及び取付けプレート20は、整列している孔の組を有している。導体ユニット28−29を貫通する孔はそれぞれ、調整ボルト構成要素のねじ部分51b、52bに噛み合うように反対方向にねじ山が構成され、好ましくは、取付け部材18、20を貫通する孔はそれぞれ、ボルト構成要素51−52を摺動自在に受入れるように寸法決めされる。
【0014】
調整ボルト組立体50が作動位置にあるとき、調整ボルト組立体50は、導体ユニット28、29にねじ込まれて貫通し、ケージ10の取付け構成要素18、20を貫いて外方に延びており、ケージに対して端の方向に移動しないようにC字型クリップ56によって保持されている。調整ボルトユニット50を回すと、調整ボルト組立体の選択された回転方向に応じて、導体ユニット28、29が磁石ロータに向って或いは磁石ロータから遠ざかるようにスペーサ22に沿う軸線方向移動をすることが明らかである。従って、エアギャップ40、41の均等な調整が、ボルト組立体50を徐々に回転させることのみによって達成される。
【0015】
第2の実施形態の組立体は、調整ボルト38を取付ける段階がなくなり、スペーサボルト22の取付けによるケージの組立体の完成後に、最終段階として、調整ボルトユニット50を好ましくは適所にC字型クリップ56で組み付けること以外、第1の実施形態と同様に組立てられる。ボルトユニット50の組み付けは、ボルト構成要素51を導体ユニット28をねじ込んで貫き、導体ユニット28をそれが取付けディスク18に当接する最大ギャップ位置に配置することによって行うのが良く、カップリングスリーブ53をシャンク51cの上に完全に摺動させた後、同様に、導体ユニット29をそれが取付けプレート202に当接する最大ギャップ位置にして、他方のボルト構成要素52を他方の導体ユニット29にねじ込んで貫く。ボルト構成要素51、52の上述の組み付け中、ボルト構成要素51、52を、C字型クリップ56が取付けディスク18及び取付けプレート20の外面に僅かに係合するまで導体ユニット28、29にねじ込む。次に、スリーブ53を隣接したシャンク52cの上に途中まで端の方向に移動させ、固定ねじ54、54’をシャンク51c、52cに締め付ける。上述の構成によれば、スリーブ53は、ボルト構成要素51、52を一斉に回転させ、固定ねじ54、54’は、ボルト構成要素51、52が分離するのを防止し、C字型クリップ56は、組立て済み調整ボルトユニット50がケージ10に対して端の方向に移動するのを防止する。この実施形態では、環状ショルダーが、C字型クリップ56の箇所のボルト構成要素51、52の上に設けられるのが良いことが明らかである。
【0016】
図4及び5は、ギャップ調整機構が、導体ユニット間及びスペーサボルト間に延びるターンバックルからなる第3の実施形態を示す。各ターンバックル70は、2つの非回転ボルトシャンク71−72を有しており、2つの非回転ボルトシャンク71−72には、中央カップリングスリーブ73にねじ込まれた対向する端ねじ部分71a−72aが形成されている。端ねじ部分71a−72aのねじ山は、反対方向で、スリーブ73のボアのねじ山と相補的になっており、その結果、スリーブを回すと、スリーブを回す回転方向に応じて、シャンク71−72は、互いに向って或いは反対方向に一斉に移動する。ターンバックルのシャンク71−72を任意適当な仕方で導体ロータ28、29と固定係合に維持するのが良い。例えば、U字型クリップ74がシャンク71−72と互いに嵌合し且つ導体ロータのリムの上に固定されるのが良い。そのような場合、U字型クリップ74は、シャンク71−72の溝と互いに嵌合する二又レッグ74a、74bを有するのが良い。シャンクの溝付き部分は、図5に示すように、クリップレッグ74a及び74bの二又部の平らな内縁74cが係合する平面を構成する正方形断面を有するのが良い。ねじ76が、U字型クリップの中央ウエブ74dを貫いて延び、U字型クリップ74とターンバックル70とを適所に固定するように導体ロータのリムにねじ込まれている。スリーブ73は、ターンバックルの伸縮を調整してエアギャップ40−41を広げたり狭めたりするために、外面形状が調整用レンチを受入れるための六角形であったり、スリーブを回すための工具を受入れる半径方向孔を備えているのが好ましい。
【0017】
2つの導体エレメント30a−30b間に配置された磁石ロータを有するのが好ましいけれども、ケージ10が導体エレメントの代わりに2つの磁石ロータを有しても良いし、磁石ロータ12の代わりに単一の導体ロータが設けられていても良い。この場合、単一の導体ロータは、ボルト46によってハブ15に固着された鉄製ディスクの両側に取付けられた2つの導体リングを有するのが好ましい。
【0018】
上述のとおり、本発明の特定の実施形態を例示の目的で説明したけれども、種々の変更例を、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに構成できることは明らかである。従って、本発明は、特許請求の範囲以外によって限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態を具体化するカプラの回転軸線における断面図である。
【図2】 図1と同様の第2の実施形態の断面図である。
【図3】 図2の線3−3における詳細断面図である。
【図4】 本発明の第3の実施形態を示すカプラの断面図である。
【図5】 図4の線5−5における詳細横断面図である。
Claims (25)
- 同一方向の回転軸線を有する互いに別個の第1の回転シャフト及び第2の回転シャフトと、
前記第1の回転シャフトに取付けられ且つ前記回転軸線を包囲するケージと、
前記第2の回転シャフトに取付けられ、前記ケージの内部を前記第2のシャフトから半径方向に延び、永久磁石を収容している磁石ロータと、
前記ケージによって移動可能に支持され、前記磁石ロータの両端において前記永久磁石からエアギャップだけ間隔を隔てた2つの導体ユニットと、
前記エアギャップを選択的に変えるために、前記ケージ及び前記磁石ロータに対する前記導体ユニットの軸線方向配置を軸線方向に制御するためのギャップ調整手段と、を有し、
前記ギャップ調整手段は、前記ケージと連結され、前記ギャップ調整手段は、その回転に応じて、前記導体ユニットを前記永久磁石に対して選択的に移動させるように調整可能である、調整可能な磁気カプラ。 - 前記ケージは、前記軸線と平行に延びる細長い部材を含み、前記導体ユニットは、前記細長い部材に摺動自在に取付けられる、請求項1に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ調整手段は、前記ケージと前記導体ユニットとの間に延びる調整ボルトを含み、この調整ボルトを回転させて前記導体ユニットを前記細長い部材に沿って位置決めすることによって、エアギャップを変化させるようになっている、請求項2に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ調整手段は、前記導体ユニット間に延びると共にエアギャップを変化させるために前記導体ユニットを前記磁石ロータに近づけたりそれから遠ざけたりするように一斉に反対方向に選択的に移動させるターンバックルを含む、請求項1に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ調整手段は、反対方向のねじ山を有するねじ部分を備えた調整ボルトユニットを含み、前記ねじ部分は、前記調整ボルトユニットの回転に応答して前記導体ユニットを一斉に反対方向に移動させるように前記導体ユニットと相互に作用する、請求項2に記載の磁気カプラ。
- 前記ケージは、前記第1の回転シャフトに取付けられた取付けディスクと、この取付けディスクから軸線方向に間隔を隔てた取付けリングと、前記磁石ロータの半径方向外方で前記取付けディスクと前記取付けリングとの間に延びるスペーサ部材と、を有し、前記導体ユニットは、前記スペーサ部材に摺動自在に取付けられている、請求項1に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ調整手段は、前記取付けディスクと前記導体ユニットの一方との間に延びるギャップ調整ボルトの第1の組と、前記取付けリングと前記導体ユニットの他方との間に延びるギャップ調整ボルトの第2の組と、を有する、請求項6に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ調整ボルトの第1の組は、前記取付けディスクとねじ係合する係合部を有し、前記ギャップ調整ボルトの第2の組は、前記取付けリングとねじ係合する係合部を有する、請求項7に記載の磁気カプラ。
- 1つの回転軸線を有する互いに別個の第1の回転シャフト及び第2の回転シャフトと、
前記第1の回転シャフトに取付けられ且つ前記回転軸線を包囲する取付けユニットと、
前記第2の回転シャフトに取付けられ、永久磁石を収容している磁石ロータと、
前記取付けユニットによって摺動自在に支持され、前記磁石ロータの両端において前記永久磁石からエアギャップだけ間隔を隔てた導体ユニットと、
前記取付けユニットに結合された調整ボルトユニットと、を有し、前記調整ボルトユニットは、前記導体ユニットを前記取付けユニット及び前記磁石ロータに対して軸線方向に選択的に移動させ、それにより、前記エアギャップの幅を制御するように前記導体ユニットに係合する、調整可能な磁気カプラ。 - 前記調整ボルトユニットは各々、前記導体ユニットと回転式に相互に嵌合するヘッドと、前記取付けユニットとねじ式に相互に嵌合する嵌合部を有するシャンクと、を有し、前記調整ボルトを回転させることにより、前記導体ユニットの軸線方向移動を生じさせる、請求項9に記載の磁気カプラ。
- 前記調整ボルトユニットは各々、それぞれの前記導体ユニットとねじ式に相互に嵌合する、間隔を隔て且つ反対方向の2つのねじ部分を有し、前記2つのねじ部分は、互いに反対方向のねじであり、それにより、前記調整ボルトユニットの回転により、前記導体ユニットを一斉に反対方向に移動させる、請求項9に記載の磁気カプラ。
- 1つの回転軸線を有する同心の且つ互いに別個の第1の回転シャフト及び第2の回転シャフトと、
前記第1の回転シャフトに取付けられ且つ前記回転軸線を包囲するケージと、
前記第2のシャフトに取付けられ、前記ケージの内部を半径方向に延び、前記回転軸線と平行関係をなして反対方向に向いた2組の極を構成する複数の永久磁石を有する磁石ロータと、
軸線方向移動のために前記ケージに摺動自在に取付けられ、前記2組の極のそれぞれからエアギャップだけ間隔を隔てた導電エレメントを前記ケージ内に有する第1の導体ユニット及び第2の導体ユニットと、
前記ケージと結合された回転式ギャップ制御装置と、を有し、
前記回転式ギャップ制御装置は、その回転に応じて前記第1の導体ユニット及び前記第2の導体ユニットを前記磁石ロータ及び前記ケージに対して軸線方向に且つ反対方向に選択的に移動させるように前記第1の導体ユニット及び前記第2の導体ユニットに係合する、調整可能な磁気カプラ。 - 前記ギャップ制御装置は各々、前記ケージ及び前記導体ユニットのうちの一方に係合する、請求項12に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ制御装置は、前記第1の導体ユニットと前記第2の導体ユニットとの間を延び、各々が反対方向のねじ山を有することによって作動する、請求項12に記載の磁気カプラ。
- 前記ギャップ制御装置の各々は、ターンバックルからなる、請求項14に記載の磁気カプラ。
- 前記反対方向のねじ山は、前記第1の導体ユニット及び前記第2の導体ユニットの相補的なねじ山と互いに螺合する、請求項14に記載の磁気カプラ。
- 1つの回転軸線を有する同心の且つ互いに別個の第1の回転シャフト及び第2の回転シャフトと、
前記第1の回転シャフトに取付けられ且つ前記回転軸線を包囲するケージと、
前記第2の回転シャフトに取付けられ、前記ケージの内部を半径方向に延び、前記回転軸線と平行関係をなして反対方向に向いた2組の極を構成する複数の永久磁石を有する磁石ロータと、
軸線方向移動のために前記ケージに摺動自在に取付けられ、前記2組の極のそれぞれからエアギャップだけ間隔を隔てた導電エレメントを前記ケージ内に有する第1の導体ユニット及び第2の導体ユニットと、
前記ケージと結合され、且つ、前記回転軸線と平行に前記第1の導体ユニットと前記第2の導体ユニットとの間に延びる回転式ギャップ調整装置と、を有し、
前記ギャップ調整装置は、その回転に応答して前記第1の導体ユニット及び前記第2の導体ユニットを一斉に反対方向に移動させるように動作する、調整可能な磁気カプラ。 - 前記ギャップ調整装置は、反対方向のねじ山を有するねじ部分を備えた調整ボルトユニットを有し、前記ねじ部分は、前記調整ボルトユニットの回転に応答して、前記第1の導体ユニット及び前記第2の導体ユニットを一斉に反対方向に移動させるように作用する、請求項17に記載の磁気カプラ。
- 同軸の回転軸線を有する互いに別個の2つのシャフトと、
2組の磁極を有する第1のグループと、
前記2組の磁極のそれぞれの組から、それぞれのエアギャップだけ間隔を隔てた2つの導体エレメントを有する第2のグループと、
前記シャフトの一方に取付けられると共に、前記2つのグループの一方を支持し且つ軸線方向に間隔を隔てた2つの取付けエレメントを有するケージと、
前記シャフトの他方に取付けられ、前記2つのグループの他方を支持するロータと、
前記ケージと結合され、前記エアギャップを変化させるように前記2つのグループの一方を前記取付けエレメントに対して軸線方向に移動させるための機構と、を有し、前記機構は、その回転に応じて、前記エアギャップを調整可能である、調整可能な磁気カプラ。 - 前記第1のグループは、前記ロータを貫通する磁石によって構成され、前記第2のグループは、前記ケージに取付けられている、請求項19に記載の調整可能な磁気カプラ。
- 前記第2のグループは、前記ロータの両側に取付けられ、前記第1のグループは、軸線方向に間隔を隔てた2組の磁石によって構成され、これらの磁石は、前記機構と作動的に関連するように前記ケージによって支持されている、請求項19に記載の調整可能な磁気カプラ。
- 前記機構はねじ作動装置である、請求項19に記載の調整可能な磁気カプラ。
- ケージによって支持される方の前記グループは、ケージに取付けられ且つ前記取付けエレメント間に延びる摺動エレメントに摺動自在に取付けられ、前記機構は、前記取付けエレメントを貫通するねじ機構である、請求項19に記載の調整可能カプラ。
- 前記ねじ機構は、ターンバックル型のねじ機構である、請求項23に記載の調整可能カプラ。
- 前記ギャップ調整手段は、前記エアギャップを独立に変化させるように構成される、請求項1に記載の調整可能な磁気カプラ。
Applications Claiming Priority (3)
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US09/368,385 | 1999-08-04 | ||
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Publications (2)
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