自動調心ころ軸受
【課題】差動滑りによる二山摩耗の発生を抑制することができる自動調心ころ軸受を提供する。
【解決手段】自動調心ころ軸受１は、内周に凹曲面からなる外軌道面２１を有している外輪２と、内周面３１の軸心Ｘ１回りに回転可能であり且つ外周に凹曲面からなる第１及び第２の内軌道面３２，３３を二列有している内輪３とを備えている。外軌道面２１と第１及び第２の内軌道面３２，３３との間には、複数の凸面ころ４が転動自在に二列配置されている。前記第１及び第２の内軌道面３２，３３のそれぞれが、内輪内周面３１の軸心Ｘ１に対してそれぞれ傾斜した軸心Ｘ２，Ｘ３回りに形成されており、前記軸心Ｘ２及び軸心Ｘ３は、内輪３の軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に配置されている。
【解決手段】自動調心ころ軸受１は、内周に凹曲面からなる外軌道面２１を有している外輪２と、内周面３１の軸心Ｘ１回りに回転可能であり且つ外周に凹曲面からなる第１及び第２の内軌道面３２，３３を二列有している内輪３とを備えている。外軌道面２１と第１及び第２の内軌道面３２，３３との間には、複数の凸面ころ４が転動自在に二列配置されている。前記第１及び第２の内軌道面３２，３３のそれぞれが、内輪内周面３１の軸心Ｘ１に対してそれぞれ傾斜した軸心Ｘ２，Ｘ３回りに形成されており、前記軸心Ｘ２及び軸心Ｘ３は、内輪３の軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動調心ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動調心ころ軸受として知られているものに、内周に凹曲面からなる外軌道面を有する外輪と、外周に凹曲面からなる内軌道面を二列有する内輪と、外軌道面と２列の内軌道面との間に設けられた二列の凸面ころとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような自動調心ころ軸受には、図３に示すように、外輪１０２及び内輪１０３と凸面ころ１０４との間で発生するエッジロードを低減するために、外軌道面１０２ａの曲率半径及び内軌道面１０３ａの曲率半径を凸面ころ１０４の曲率半径よりも大きく形成したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−１３４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記自動調心ころ軸受は、外軌道面１０２ａ及び内軌道面１０３ａの曲率半径と凸面ころ１０４の曲率半径とが異なるため、凸面ころ１０４と各軌道面１０２ａ，１０３ａとの周速差によって差動滑りが発生する。この差動滑りは、各軌道面１０２ａ，１０３ａに十分な潤滑油膜が形成されていれば大きな問題が生じることはない。しかし、例えば連続鋳造機において高荷重かつ超低速回転で使用される自動調心ころ軸受の場合には、各軌道面１０２ａ，１０３ａに十分な潤滑油膜が形成されにくいため、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）に示すように、固定側となる外軌道面１０２ａにおいて差動滑りによる二山摩耗が生じやすくなる。
【０００５】
前記二山摩耗は、外軌道面１０２ａにおける差動滑り領域において、摩耗しやすい滑り領域と、摩耗しにくい転がり領域とが発生し、この両領域の摩耗差によって、外軌道面１０２ａに２つの山部分１０２ｂが形成されるものである。このように二山摩耗が生じた場合、外軌道面１０２ａの山部分に応力が集中することによって、図４（ｃ）に示すように、当該山部分で剥離等が発生し、軸受の耐久性が低下するという問題がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、差動滑りによる二山摩耗の発生を抑制することができる自動調心ころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の自動調心ころ軸受は、内周に凹曲面からなる外軌道面を有している外輪と、外周に凹曲面からなる二列の内軌道面を有し、内周面の軸心回りに回転可能な内輪と、前記外軌道面と前記二列の内軌道面との間に転動自在に二列配置され、且つ各列毎に周方向に複数設けられた凸面ころと、を備え、前記二列の内軌道面のそれぞれが、前記内輪内周面の軸心に対して傾斜した軸心回りに形成され、一方の前記内軌道面の軸心と、他方の前記内軌道面の軸心とが、前記内輪の軸方向の中心線を挟んで線対称に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、各内軌道面が内輪内周面の軸心に対して傾斜した軸心回りに形成されているので、内輪が内輪内周面の軸線回りに１回転する間に、内軌道面が凸面ころとの接触点を中心として振れる角振れが発生する。この角振れにより、外軌道面に対する凸面ころの接触角が変動するため、外軌道面における差動滑り領域が軸方向にずれる。これにより、差動すべり領域において摩耗差が異なる滑り領域及び転がり領域を、軸方向に分散させることができるため、外軌道面において差動滑りによる二山摩耗が発生するのを効果的に抑制することができる。その結果、外軌道面に剥離等が発生するのを抑えることができるため、軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる。
また、二列の内軌道面のうち一方の内軌道面の軸心と、他方の内軌道面の軸心とが、内輪の軸方向の中心線を挟んで線対称に配置されているため、二列の内軌道面のそれぞれの軸方向への移動に伴って発生する軸方向の力が互いに打ち消すように作用することにより、軸方向に不要な負荷が作用するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動調心ころ軸受によれば、外軌道面において差動滑りによる二山摩耗が発生するのを効果的に抑制することができるため、外軌道面に剥離等が発生するのを抑えることができ、軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す断面図である。
【図２】凸面ころの接触角の変位を示す断面図である。
【図３】従来の自動調心ころ軸受を示す断面図である。
【図４】従来の自動調心ころ軸受に発生する二山摩耗を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の自動調心ころ軸受の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す断面図である。この自動調心ころ軸受１は、例えば連続鋳造機に用いられるものであり、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３と、これら外輪２と内輪３との間に二列配設された凸面ころ４とを備えている。
【００１１】
外輪２は、その軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に形成されており、その内周には、単一の外軌道面２１が形成されている。この外軌道面２１は、凹曲面からなり、外輪２の軸方向の中心点から所定の曲率半径を有する球面（球面の一部）に沿った形状である。外軌道面２１の曲率半径は、凸面ころ４の外周面４１の曲率半径よりも大きく形成されている。
【００１２】
内輪３は、その軸方向の中心線Ｙに対して線対称に形成されており、その内周面３１の軸心Ｘ１回りに回転可能に配置されている。内輪３の外周には凹曲面からなる第１の内軌道面３２及び第２の内軌道面３３が二列形成されている。この第１及び第２の内軌道面３２，３３の詳細構造については後述する。また、内輪３の外周には、第１及び第２の内軌道面３２，３３の間に前記軸心Ｘ１に平行な円筒面３４が形成されている。
【００１３】
凸面ころ４は、樽形であり、凸面からなる外周面４１を有しており、外輪２の外軌道面２１と内輪３の第１及び第２の内軌道面３２，３３との間に転動自在に配設されている。凸面ころ４は、外軌道面２１と第１及び第２の内軌道面３２，３３との間に二列で配置されており、各列毎で周方向に複数設けられている。各列の凸面ころ４は、環状の保持器５によって、それぞれ周方向に沿って所定間隔で保持されている。
【００１４】
保持器５は、軸方向に離間して配置された第１の円環部５１及び第２の円環部５２と、この両円環部５１，５２の周方向に沿って等間隔おきに配置されて両円環部５１，５２を連結する複数の柱部５３とを備えている。両円環部５１，５２と隣接する柱部５３との間に形成された空間に各凸面ころ４を配置し、凸面ころ４を円周方向に沿って所定間隔に保持している。
【００１５】
内輪３の第１及び第２の内軌道面３２，３３の曲率半径は、外輪２の外軌道面２１の曲率半径とそれぞれ同一に形成されており、凸面ころ４の外周面４１の曲率半径よりも大きく形成されている。第１及び第２の内軌道面３２，３３は、それぞれ内輪３の内周面３１の軸心Ｘ１に対して傾斜した軸心回りに形成されている。
【００１６】
より具体的には、第１の内軌道面３２は、内輪３の内周面３１の軸心Ｘ１に対して傾斜した軸心Ｘ２回りに形成されている。前記軸心Ｘ１に対する前記軸心Ｘ２の傾斜角度θ１は、例えば１〜５度の範囲内で設定されている。
【００１７】
第２の内軌道面３３は、内輪３の内周面３１の軸心Ｘ１に対して、前記軸心Ｘ２と反対方向に傾斜した軸心Ｘ３回りに形成されている。前記軸心Ｘ１に対する前記軸心Ｘ３の傾斜角度θ２は、前記傾斜角度θ１と同一角度に設定されている。また、第１の内軌道面３２の軸心Ｘ２と、第２の内軌道面３３の軸心Ｘ３とは、内輪３の軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に配置されている。すなわち、第１の内軌道面３２及び第２の内軌道面３３は、前記中心線Ｙを挟んで線対称に形成されている。
【００１８】
以上の構成により、内輪３が軸線Ｘ１回りに回転すると、第１及び第２の内軌道面３２，３３は、その軸線Ｘ２，Ｘ３が軸線Ｘ１に対して傾斜しているため、第１及び第２の内軌道面３２，３３が、凸面ころ４との接触点を中心として図２に示す実線と二点鎖線との間で揺動する角振れが発生する。この角振れにより、凸面ころ４の軸線Ｘ１に対する接触角αが、所定角度βの範囲内で変動するため、外軌道面２１と凸面ころ４との接触部が軸方向にずれる。したがって、内輪３が軸線Ｘ１回りに１回転する間に、外軌道面２１における凸面ころ４との接触部が軸方向にずれるようになっている。
【００１９】
これにより、差動すべり領域において摩耗差が異なる滑り領域及び転がり領域を軸方向に分散させることができるため、外軌道面２１において差動滑りによる二山摩耗の発生を効果的に抑制することができる。
しかも、第１の内軌道面３２の軸心Ｘ２と、第２の内軌道面３３の軸心Ｘ３とが、内輪３の軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に配置されているため、第１及び第２の内軌道面３２，３３のそれぞれの軸方向への移動に伴って発生する軸方向の力が互いに打ち消すように作用することにより、軸方向に不要な負荷が作用するのを抑制することができる。
【００２０】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、本発明の自動調心ころ軸受１は、連続鋳造機に用いられる場合について説明したが、高荷重かつ超低速回転下で用いられるものであれば、他の機器用の軸受として適用することもできる。
【００２１】
また、本発明の内輪３の外周の軸方向両端部には、第１及び第２の内軌道面３２，３３が延びて形成されているが、径方向外側に突出する鍔部を設け、凸面ころ４の軸方向外側への移動を規制するようにしてもよい。
さらに、内輪３の外周の円筒面３４の径方向外側には、二列の凸面ころ４の間に当該凸面ころ４の軸方向内側への移動を規制する環状の案内輪が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１：自動調心ころ軸受、２：外輪、３：内輪、４：凸面ころ、２１：外軌道面、３１：内周面、３２：第１の内軌道面、３３：第２の内軌道面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動調心ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動調心ころ軸受として知られているものに、内周に凹曲面からなる外軌道面を有する外輪と、外周に凹曲面からなる内軌道面を二列有する内輪と、外軌道面と２列の内軌道面との間に設けられた二列の凸面ころとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような自動調心ころ軸受には、図３に示すように、外輪１０２及び内輪１０３と凸面ころ１０４との間で発生するエッジロードを低減するために、外軌道面１０２ａの曲率半径及び内軌道面１０３ａの曲率半径を凸面ころ１０４の曲率半径よりも大きく形成したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−１３４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記自動調心ころ軸受は、外軌道面１０２ａ及び内軌道面１０３ａの曲率半径と凸面ころ１０４の曲率半径とが異なるため、凸面ころ１０４と各軌道面１０２ａ，１０３ａとの周速差によって差動滑りが発生する。この差動滑りは、各軌道面１０２ａ，１０３ａに十分な潤滑油膜が形成されていれば大きな問題が生じることはない。しかし、例えば連続鋳造機において高荷重かつ超低速回転で使用される自動調心ころ軸受の場合には、各軌道面１０２ａ，１０３ａに十分な潤滑油膜が形成されにくいため、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）に示すように、固定側となる外軌道面１０２ａにおいて差動滑りによる二山摩耗が生じやすくなる。
【０００５】
前記二山摩耗は、外軌道面１０２ａにおける差動滑り領域において、摩耗しやすい滑り領域と、摩耗しにくい転がり領域とが発生し、この両領域の摩耗差によって、外軌道面１０２ａに２つの山部分１０２ｂが形成されるものである。このように二山摩耗が生じた場合、外軌道面１０２ａの山部分に応力が集中することによって、図４（ｃ）に示すように、当該山部分で剥離等が発生し、軸受の耐久性が低下するという問題がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、差動滑りによる二山摩耗の発生を抑制することができる自動調心ころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の自動調心ころ軸受は、内周に凹曲面からなる外軌道面を有している外輪と、外周に凹曲面からなる二列の内軌道面を有し、内周面の軸心回りに回転可能な内輪と、前記外軌道面と前記二列の内軌道面との間に転動自在に二列配置され、且つ各列毎に周方向に複数設けられた凸面ころと、を備え、前記二列の内軌道面のそれぞれが、前記内輪内周面の軸心に対して傾斜した軸心回りに形成され、一方の前記内軌道面の軸心と、他方の前記内軌道面の軸心とが、前記内輪の軸方向の中心線を挟んで線対称に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、各内軌道面が内輪内周面の軸心に対して傾斜した軸心回りに形成されているので、内輪が内輪内周面の軸線回りに１回転する間に、内軌道面が凸面ころとの接触点を中心として振れる角振れが発生する。この角振れにより、外軌道面に対する凸面ころの接触角が変動するため、外軌道面における差動滑り領域が軸方向にずれる。これにより、差動すべり領域において摩耗差が異なる滑り領域及び転がり領域を、軸方向に分散させることができるため、外軌道面において差動滑りによる二山摩耗が発生するのを効果的に抑制することができる。その結果、外軌道面に剥離等が発生するのを抑えることができるため、軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる。
また、二列の内軌道面のうち一方の内軌道面の軸心と、他方の内軌道面の軸心とが、内輪の軸方向の中心線を挟んで線対称に配置されているため、二列の内軌道面のそれぞれの軸方向への移動に伴って発生する軸方向の力が互いに打ち消すように作用することにより、軸方向に不要な負荷が作用するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動調心ころ軸受によれば、外軌道面において差動滑りによる二山摩耗が発生するのを効果的に抑制することができるため、外軌道面に剥離等が発生するのを抑えることができ、軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す断面図である。
【図２】凸面ころの接触角の変位を示す断面図である。
【図３】従来の自動調心ころ軸受を示す断面図である。
【図４】従来の自動調心ころ軸受に発生する二山摩耗を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の自動調心ころ軸受の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す断面図である。この自動調心ころ軸受１は、例えば連続鋳造機に用いられるものであり、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３と、これら外輪２と内輪３との間に二列配設された凸面ころ４とを備えている。
【００１１】
外輪２は、その軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に形成されており、その内周には、単一の外軌道面２１が形成されている。この外軌道面２１は、凹曲面からなり、外輪２の軸方向の中心点から所定の曲率半径を有する球面（球面の一部）に沿った形状である。外軌道面２１の曲率半径は、凸面ころ４の外周面４１の曲率半径よりも大きく形成されている。
【００１２】
内輪３は、その軸方向の中心線Ｙに対して線対称に形成されており、その内周面３１の軸心Ｘ１回りに回転可能に配置されている。内輪３の外周には凹曲面からなる第１の内軌道面３２及び第２の内軌道面３３が二列形成されている。この第１及び第２の内軌道面３２，３３の詳細構造については後述する。また、内輪３の外周には、第１及び第２の内軌道面３２，３３の間に前記軸心Ｘ１に平行な円筒面３４が形成されている。
【００１３】
凸面ころ４は、樽形であり、凸面からなる外周面４１を有しており、外輪２の外軌道面２１と内輪３の第１及び第２の内軌道面３２，３３との間に転動自在に配設されている。凸面ころ４は、外軌道面２１と第１及び第２の内軌道面３２，３３との間に二列で配置されており、各列毎で周方向に複数設けられている。各列の凸面ころ４は、環状の保持器５によって、それぞれ周方向に沿って所定間隔で保持されている。
【００１４】
保持器５は、軸方向に離間して配置された第１の円環部５１及び第２の円環部５２と、この両円環部５１，５２の周方向に沿って等間隔おきに配置されて両円環部５１，５２を連結する複数の柱部５３とを備えている。両円環部５１，５２と隣接する柱部５３との間に形成された空間に各凸面ころ４を配置し、凸面ころ４を円周方向に沿って所定間隔に保持している。
【００１５】
内輪３の第１及び第２の内軌道面３２，３３の曲率半径は、外輪２の外軌道面２１の曲率半径とそれぞれ同一に形成されており、凸面ころ４の外周面４１の曲率半径よりも大きく形成されている。第１及び第２の内軌道面３２，３３は、それぞれ内輪３の内周面３１の軸心Ｘ１に対して傾斜した軸心回りに形成されている。
【００１６】
より具体的には、第１の内軌道面３２は、内輪３の内周面３１の軸心Ｘ１に対して傾斜した軸心Ｘ２回りに形成されている。前記軸心Ｘ１に対する前記軸心Ｘ２の傾斜角度θ１は、例えば１〜５度の範囲内で設定されている。
【００１７】
第２の内軌道面３３は、内輪３の内周面３１の軸心Ｘ１に対して、前記軸心Ｘ２と反対方向に傾斜した軸心Ｘ３回りに形成されている。前記軸心Ｘ１に対する前記軸心Ｘ３の傾斜角度θ２は、前記傾斜角度θ１と同一角度に設定されている。また、第１の内軌道面３２の軸心Ｘ２と、第２の内軌道面３３の軸心Ｘ３とは、内輪３の軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に配置されている。すなわち、第１の内軌道面３２及び第２の内軌道面３３は、前記中心線Ｙを挟んで線対称に形成されている。
【００１８】
以上の構成により、内輪３が軸線Ｘ１回りに回転すると、第１及び第２の内軌道面３２，３３は、その軸線Ｘ２，Ｘ３が軸線Ｘ１に対して傾斜しているため、第１及び第２の内軌道面３２，３３が、凸面ころ４との接触点を中心として図２に示す実線と二点鎖線との間で揺動する角振れが発生する。この角振れにより、凸面ころ４の軸線Ｘ１に対する接触角αが、所定角度βの範囲内で変動するため、外軌道面２１と凸面ころ４との接触部が軸方向にずれる。したがって、内輪３が軸線Ｘ１回りに１回転する間に、外軌道面２１における凸面ころ４との接触部が軸方向にずれるようになっている。
【００１９】
これにより、差動すべり領域において摩耗差が異なる滑り領域及び転がり領域を軸方向に分散させることができるため、外軌道面２１において差動滑りによる二山摩耗の発生を効果的に抑制することができる。
しかも、第１の内軌道面３２の軸心Ｘ２と、第２の内軌道面３３の軸心Ｘ３とが、内輪３の軸方向の中心線Ｙを挟んで線対称に配置されているため、第１及び第２の内軌道面３２，３３のそれぞれの軸方向への移動に伴って発生する軸方向の力が互いに打ち消すように作用することにより、軸方向に不要な負荷が作用するのを抑制することができる。
【００２０】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、本発明の自動調心ころ軸受１は、連続鋳造機に用いられる場合について説明したが、高荷重かつ超低速回転下で用いられるものであれば、他の機器用の軸受として適用することもできる。
【００２１】
また、本発明の内輪３の外周の軸方向両端部には、第１及び第２の内軌道面３２，３３が延びて形成されているが、径方向外側に突出する鍔部を設け、凸面ころ４の軸方向外側への移動を規制するようにしてもよい。
さらに、内輪３の外周の円筒面３４の径方向外側には、二列の凸面ころ４の間に当該凸面ころ４の軸方向内側への移動を規制する環状の案内輪が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１：自動調心ころ軸受、２：外輪、３：内輪、４：凸面ころ、２１：外軌道面、３１：内周面、３２：第１の内軌道面、３３：第２の内軌道面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に凹曲面からなる外軌道面を有している外輪と、
外周に凹曲面からなる二列の内軌道面を有し、内周面の軸心回りに回転可能な内輪と、
前記外軌道面と前記二列の内軌道面との間に転動自在に二列配置され、且つ各列毎に周方向に複数設けられた凸面ころと、を備え、
前記二列の内軌道面のそれぞれが、前記内輪内周面の軸心に対して傾斜した軸心回りに形成され、
一方の前記内軌道面の軸心と、他方の前記内軌道面の軸心とが、前記内輪の軸方向の中心線を挟んで線対称に配置されていることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項１】
内周に凹曲面からなる外軌道面を有している外輪と、
外周に凹曲面からなる二列の内軌道面を有し、内周面の軸心回りに回転可能な内輪と、
前記外軌道面と前記二列の内軌道面との間に転動自在に二列配置され、且つ各列毎に周方向に複数設けられた凸面ころと、を備え、
前記二列の内軌道面のそれぞれが、前記内輪内周面の軸心に対して傾斜した軸心回りに形成され、
一方の前記内軌道面の軸心と、他方の前記内軌道面の軸心とが、前記内輪の軸方向の中心線を挟んで線対称に配置されていることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２０２４５３（Ｐ２０１２−２０２４５３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６００９（Ｐ２０１１−６６００９）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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