CN1867790A - 压带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于无级变速器的压带(3)，其中所述压带(3)部分夹在变速器的带轮(1、2)的轮盘(4、5)之间，所述压带包括连续的拉伸器件(31)，以及多个板状横向元件(33)，它们设置在所述拉伸器件(31)上，主要沿所述拉伸器件(31)的横向定向，并且可沿其纵向运动；所述元件(33)分别包括锁合装置(39，40；50，51)，其用于限制两个相邻元件(33)之间沿横向或沿轴向的相对运动，也就是轴向间隙D_X，其几乎等于所述元件沿纵向的尺寸即元件厚度Tact的平方除以所述元件沿轴向的尺寸即元件宽度Wact。

Description

压带

技术领域

本发明涉及无级变速器的压带(push belt)，更具体地讲，涉及如权利要求1前序部分中所限定的、用于汽车的压带。

背景技术

这种带在本领域中是众所周知的，更具体地讲，可从本申请人的荷兰专利申请NL-1022022中以及本申请人的欧洲专利申请EP-A-0329206和EP-A-0626526中得知，其中荷兰专利申请NL-1022022结合在此引作参考，并且其在本申请的申请日之前并未公开。所述荷兰专利申请公开了希望实现这样一种带设计，其可以避免采用传统技术中提供的凸块和缺口(孔)。

例如，通过欧洲专利申请EP-A-0329206可知这种通常提供的、相互匹配的凸块和缺口，在所述文献中，凸块被成形为圆锥形。然而，在大多数情况下，使用圆柱形的凸块。凸块和缺口因而被设计成仅仅允许相邻元件之间沿相对于带的纵向而横向定向的任何方向的间隙的受限制的量。凸块和缺口用于防止元件在进入带轮时彼此相互偏置，在此称为元件纵倾，由此，元件绕轴向转动并且因而主要沿径向相互滑动。在传统的元件设计中，这种相邻元件之间的相互滑动通过这样的方式来限制，即前位元件的缺口限定后位元件的凸块。

由于在生产这些横向元件时所产生的复杂性，所以期望至少省略一部分如文献NL-1022022中所说明的凸块。然而，在完全去除所述凸块和缺口之后，应该设置替代装置以限制上述沿径向的相互滑动。在根据现有技术的文献的带中，建议设计一种带有臂部分的元件的上侧部分，其中臂部分延伸直至与带轮的轮盘接触的想象平面，其中带倾向于在所述轮盘上运行。实际上，然而，尽管同时出现了顺利解决元件纵倾(俯仰)的问题，但是这种带的操作并非理想的，这是因为在特定情况中，不期望地出现了带相对于带轮的滑动。

随后的分析表明，这种类型的带的元件有时由带轮沿斜向拉紧，也就是绕径向转动，由此各元件已经主要沿轴向相互滑动，这种运动在此定义为元件偏转(横摆)。因而，在观察到带轮的轮盘之间的带的轨迹线部分是沿所述带的纵向弯曲时，各元件然后定向成相对于带轮所限定的轴向成一角度。明显的是，在这种偏斜定向中，由带轮轮盘施加在位于所述弯曲轨迹线中的元件的每侧上的夹紧力部分被消耗，并且由此，借助于摩擦力在变速器的带轮之间可传递的转矩比期望的而言显著减小。

发明内容

在现有技术中，公知多种措施来使得元件正确进入带轮，例如通过防止相互纵倾，限制相互转动或者通过改进进入之前元件的轴向预定位，现在，本发明的一个目的是提供并量化在进入带轮时改进轴向定向的措施，并且在所述带轮的轮盘之间保持这种定向，由此最大程度地防止所述元件偏转，并且可高效在各带轮之间传递转矩，并且尽可能，同时提供更少复杂和容易地生产元件结构。

根据本发明，这些目的可通过应用权利要求1的特征而实现。利用这种特征，进入带轮的带元件不仅仅通过以下方式而防止了纵倾，即通过用于接触带轮的上侧元件部分即所述臂部分的存在，或通过沿径向接合前位元件的缺口的凸块的存在；也防止了偏转，至少可达到满足高效的转矩传递的程度。

根据本发明，相邻元件(的凸块和缺口)之间的轴向间隙的量应该根据相对于带轮轮盘结合在带中的元件的(轴向)宽度和(纵向)厚度而限定。因此，轴向间隙通过两个相邻元件中的一个元件仅仅至另一个侧的直线轴向位移的最大可能量而被限定，也就是，从对中安放在对应的缺口中的对应的凸块开始，朝向一侧(即，左侧或右侧)横向运动所述凸块直至其接合所述缺口的壁。对于对称设计的凸块和缺口，根据本发明的设定的轴向间隙等于在相邻元件之间的可能的横向运动的总量一半。

采用根据本发明的措施，所述元件偏转受到限制，从而防止元件经受不利的偏斜定向，也就是，所述措施使得在任何情况下，夹紧力在所述元件上施加抵消元件偏转的力矩，优选强制所述元件回到主要沿轴向(宽度方向)对正的定向。

理论上，所设置的轴向间隙的量要尽可能地大，理想地等于权利要求1中所限定的上界，然而，根据本发明的第一改型例而言，应该注意的是，在实际中优选提供位于理论最大容许轴向间隙与实际应用的轴向间隙之间的安全裕度。根据本发明，90至95％之间的因子可在该方面提供适合的裕度。

还应该注意的是，元件不仅根据凸块与缺口之间的径向间隙的量经受所述元件纵倾，并且还稍微绕所述带的纵向转动。每次这种元件的运动可导致元件相对于带轮轮盘的更差的对正。通过根据元件的偏转运动而确定变速器操作期间可能出现的元件的最差情况的定向，从而解决这个现象。然而，根据本发明，根据元件的宽度和厚度而确定的向最大容许轴向间隙应用80％或更小的因子还可提供这方面适合的结果。

根据本发明，在两个相邻元件之间的轴向间隙还应该满足一个最小值，从而允许在它们之间自由定位的最小量，并且为带沿轴向提供一些挠曲度。该最小值应该至少允许带轨迹横贯在带轮之间的一部分被定向成相对于径向成一小角度，从而补偿非最佳的带轮对正，变速器的这方面在欧洲专利申请EP-A-0976949中进行了说明。通常，0.01mm的轴向间隙的最小值是必须的，或者大约为元件厚度的0.005倍。

尽管，如前和以下所述，根据本发明的措施涉及到事实上所有公知类型的带元件，但该措施可尤其有利地应用于包含带有用于接触带轮轮盘的臂部分的上侧元件部分的上述结构中。优选地，凸块和缺口然后安放在元件的摆动边缘上或其附近，其中所述摆动边缘形成了从上侧元件部分至缩窄的下侧元件部分的过渡部。因为在该元件结构中，凸块和缺口仅仅需要沿轴向接合—通过提供臂部分而防止了元件纵倾—并因此可有利形成长方形，同时可延伸经过元件的全部径向(高度)。

附图说明

现在，根据附图，通过示例方式进一步阐述本发明，其中：

图1是大体包括了根据本发明的带的无级变速器的示意图；

图2示意性示出了本发明所提出的特征，其中带的横向元件沿斜向安放在带轮的轮盘之间(“元件偏转”)；

图3示出了根据本发明所设计的横向元件的侧视图和前视图；

图4示出了同样根据本发明的横向元件的可选实施例。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记与相同或至少可比的技术特征对应。

图1示出了公知的无级变速器的中心部件，其中所述无级变速器通常应用于家用汽车的传动系上，位于发动机与驱动轮之间。变速器包括两个带轮1、2，它们分别设有两个带轮轮盘(pulleysheave)4、5，在它们之间设置金属压带3，用于从一个带轮1将转动运动和伴生的转矩传递至另一个带轮2。带轮轮盘4、5大体被成形为圆锥形，并且至少一个带轮轮盘4以沿承载的对应带轮轴6、7可轴向移动的方式容纳在变速器中。变速器通常还包括致动装置，其在所述至少一个轮盘4上施加一个轴向定向的夹紧力Fax，其指向对应的另一个带轮轮盘5，从而带3被夹紧在它们之间。

带3包括连续(无端)拉伸器件31以及多个板状横向(transverse element)元件33，它们设置在所述拉伸器件31上，主要沿所述拉伸器件31的横向定向，并且可沿其纵向运动。各元件33承受夹紧力Fax，从而在主动带轮1转动时，轮盘4、5与带3之间的摩擦力使得元件33从主动带轮1推拉至从动带轮2，绕过所述从动带轮2并返回至主动带轮1，因而被所述拉伸器件31引导和支承。因而，通过驱动带轮1处的带3的接触部有效半径R1与从动带轮2处的带3的接触部有效半径R2之比来确定和限定变速器的传动比。这种传动比可在一传动比范围中连续变化，这个范围大体在大约2.3的最大值与大约0.45的最小值之间，其中所述最大值通常表示低速传动状态，而所述最小值通常表示超速传动状态。

图2示出了带轮1、2的轮盘4、5之间的带3的轨迹部分的横截面的示意俯视图，其中所述轨迹部分沿径向向内看过去沿纵向弯曲。为了展示在属于本发明的替代性横向元件结构的研制期间所获得的发明创造，该图示出了两个元件33，它们绕径向轴线斜置，从而它们被定向成与垂直于带轮轮盘4和5的、所述元件的理论最佳轴向对正位置成一偏转角度α。连续拉伸器件31已经从该图中省去。带3的各元件33分别设有凸出部分或凸块39，其接合对应相邻元件33的凹入部分或缺口40。

实际中已经观察到各元件33的偏斜定向，可选地称为术语元件偏转，其有可能是被初始造成的，这是因为在操作期间，带横贯各带轮之间的轨迹部分可相对于径向指向一微小的角度。然而，还有其他因素，例如元件33与对应的轮盘4、5之间的摩擦力的差别，可造成或者是这种元件偏转的主要原因。如图2所示，为了采取偏斜定向，相邻元件33必须主要沿轴向相互滑动经过距离D，所述距离D可由下式近似：

               D＝Tact·tan(α)               (1)

其中，Tact表示元件33的实际厚度，也就是，在横向元件33轴向对正时所测得的、沿带3的纵向的所述元件33的标称(名义)尺寸。

因为对应的凸块39和缺口40相互运动经过相同的距离D，即凸块39与缺口40之间的轴向间隙(游隙)D_X，所以相邻元件33决定绕径向转动的一个方向的偏转角度α_MAX的最大值。因而

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{MAX}}=\arctan \left(\frac{D_X}{\mathrm{Tact}}\right)---\left(2\right)$

因为元件33本质上可从相互轴向对正的位置处开始顺时针和逆时针转动，所以在各元件33之间的横向间隙(游隙)的总量达到两倍所述轴向间隙D_X。

同样，由带轮轮盘施加在带3上的夹紧力Fax示于图2中。该力Fax分布在元件33之上，其中所述元件33位于带轮轮盘4、5之间的带3的弯曲轨迹部分中，并且所述力Fax导致了所述元件33的每个带轮接触面35上的力分量Fn。从图中清楚的是，取决于偏转角度α，作用在元件33的每侧上的力分量Fn可在所述元件33上产生力矩。

现在，根据本发明的理解，所述元件偏转受到限制，从而防止元件33造成不利的偏斜定向。根据本发明，这种将避免的、不利的定向对应于这样的位置，在该位置处，作用在对应的元件33的横向侧面35上的力Fn_L和Fn_R产生有助于元件偏转的力矩。参看图2，其中元件33被示出处于沿顺时针转动的偏斜定向，在偏转角度α超过临界角度α_CRIT时将出现这种情况，由此，施加于元件33的左侧带轮接触面35上的力分量Fn_L在施加于元件33的右侧带轮接触面35上的力分量Fn_R之前作用，并且顺时针指向的力矩将作用在元件33上。实际上，根据本发明，偏转角度α因而应该被设置成，在带3操作期间的任何时候，对应的力分量Fn_L、Fn_R的所述力矩强迫回到主要沿轴向(宽度方向)对正定向，在该示例中，这将对应于由所述力在所述元件33上所施加的逆时针力矩。正如以上所说明的，所述轴向间隙D_X可被用来限制偏转角度α，从而根据本发明可得到以下公式：

               D_x≤Tact·tan(α_CRIT)              (3)

在对应的力分量Fn_L、Fn_R推压元件33回到主要沿轴向(宽度方向)对正定向时，出现偏转角度的临界值α_CRIT，这对于具有主矩形横截面的横向元件33而言，可通过下式来确定：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{CRIT}}=\arctan \left(\frac{\mathrm{Teff}}{\mathrm{Wact}}\right)---\left(4\right)$

在此，Wact代表元件33的实际宽度，也就是，在横向元件33轴向对正时所测得的、沿带3的轴向的所述元件33的标称尺寸，并且Teff是元件33的带轮接触面35的有效纵向尺寸，也就是，在横向元件33轴向对正时，带轮接触面35与带轮轮盘4、5进行接触的距离。然后，这种有效厚度Teff可等于或小于元件的实际厚度Tact，后一种小于的情况可例如由于以下结果而造成，即在带轮接触面35的边缘处提供径向延伸的凹部49，从而在相邻元件33之间形成通道，以便容纳润滑液，或者由于元件的生产加工的手段即精密冲切而形成的。

通过合并公式(3)和(4)，通过以下公式可量化根据本发明的措施：

$D_X\≤\frac{\mathrm{Tact}\·\mathrm{Teff}}{\mathrm{Wact}}---\left(5\right)$

对于通常尺寸(大约1.5至2.0mm的宽度；大约24至30mm的宽度)的横向元件33而言，这因而导致大约0.11mm的轴向间隙D_X的最大量的通常值。

在实际中，经常期望的是，实际施加的轴向间隙D_X小于借助于公式(4)计算得到的其的最大值的大约80％。因此，不准确度(例如，矩形元件横截面)，近似度(例如，不可变形的元件33和轮盘4、5)以及元件运动的其他模式(例如，纵倾)有利地得到考虑。

图3示出了作用在通常应用于现有技术中的横向元件结构中的、根据本发明的措施，其中所述横向元件的结构例如在欧洲专利申请EP-A-0626526中更详细说明，所述欧洲专利申请结合在此引作参考。图3示出了沿带3的纵向所见的元件33，以及其的示意侧视图。在此示出了，拉伸器件31包括两组径向嵌套的薄金属环32，其中每组薄金属环插入元件33的主横向延伸的环接收凹部37中，并且被所述凹部37的承载表面19支承。

横向元件33设有横向侧部或带轮接触面35，它们在操作期间，分别夹在主动带轮1的和从动带轮2的轮盘4、5之间并且分别与它们摩擦接触。为了允许元件33在带3的所述弯曲轨迹部分中绕两个相邻元件33之间的大体轴向定向的接触线相互摆动，所述元件33在它们的相应的前侧主面38上设有所谓的摆动边缘42，从而在所述前侧主面38的两个区段之间限定了轴向定向的、锋利或略带圆角的边缘，而所述两个区段相互定向成一个小的概念性(notional)角度。从摆动边缘42向下，元件33缩窄，也就是，所述元件的该径向向内所安放侧部设有沿所述带3的纵向的尺寸，该尺寸小于所述元件33的、位于所述摆动边缘42之上的基本恒定的标称厚度Tact。各元件33还设有从其前侧主面38凸出的凸块39，以便与设置在元件33的后侧主面41中的、以虚线表示的缺口40相互作用，从而相互对正和/或定位两个相邻的横向元件33。附图标记“D_X”表示根据本发明所设定的元件之间的轴向间隙D_X。

由此，可以看出，公知的元件结构出于各种不同的原因设有沿径向元件间隙(游隙)D_R的设定量，这些原因包括限制上述元件33绕轴向转动，可选表示为元件纵倾。因为经常使用圆柱形凸块39和缺口40，并且通过设定的径向间隙D_R的措施，或多或少也自动地包括了相同量的轴向间隙D_X。然而，这种根据元件纵倾而设定的间隙D_R被发现是大于本发明所规定的。而且，根据多个尤其涉及相邻元件33之间的轴向间隙D_X的特征的现有技术的文献，例如欧洲专利申请EP-A-0588416和EP-A-0976949公开说明了设定的轴向间隙D_X是根本不必要的。

尽管如此，本发明尤其涉及到如图4所示的新颖的横向元件结构，该结构在荷兰专利申请NL-1022022中更详细地进行了说明。横向元件如沿带3的纵向以及沿带3的示意侧向所见被示出。在该结构中，环接收凹部37的上侧边界16形成了元件33的上侧部分46的径向向内朝向的表面，并且与传统的元件结构相比，所述环接收凹部37的上侧边界16沿轴向延伸以形成臂部分47，它们被设计成并倾向于除了从环接收凹部37径向向内定位的所述带轮接触表面35之外，通过所述臂部分47的对应的主要沿轴向定向的端部面48接触带轮的轮盘4、5。通过提供这些臂部分47，元件纵倾如所期望有利地被防止，然而，在实际中发现，出现很大程度的元件偏转。

因此，目前认为有利的是提供锁合装置50、51，以便限制相邻元件33之间的相对轴向运动，同样这也结合在该新颖的元件结构中。然而，对于这种专用的元件结构而言，这些装置50、51不必限制各元件33之间的相对径向运动，从而所述这些装置50、51可被成形为不同于传统的凸块39和缺口40，更具体地讲，所述这些装置50、51可以非常简单的方式设置在元件33的相应的主面38、41上。

在如图4所示的元件的实施例中，锁合装置50、51有利地设有凸出部分50，其具有主要为直的边缘，并且对中安放在所述元件的前侧主面38上，并位于与所述摆动元件42对应的径向高度上，同时沿径向向外(向上)延伸以超过用于支承拉伸器件31的承载表面19的径向高度。在后侧主面上设有对应形状的凹入部分51，然而这种设置使得，至少沿两个横向方向，也就是从中央位置至左侧并且至右侧，设定的轴向间隙D_X分别出现在这种凸出部分50的和凹入部分51的侧向平面52、53之间。这些侧向平面52、53空间地大致沿径向和纵向定向，而轴向间隙D_X沿横向限定在它们之间。在这种方式中，相邻元件33之间的相互运动仅仅沿轴向受到限制。已经发现，这种具有直的边缘的锁合装置50、51可以相对容易地生产，尤其是在从板材冲切元件33时。

由于锁合装置50、51仅仅需要限制相对的轴向运动，所以它们可沿元件33的可选由高度表示的整个尺寸的径向延伸，从而形成对中位于主面38、41上的脊部和凹槽。然而，在所示的实施例中，凸出部分50设有向后斜面的前侧表面部分55，其优选大致从承载表面19的径向高度处开始并且径向向外延伸，从而凸出部分50沿径向向外逐渐减少凸出，并且最终优选大致在所述环接收凹部37的上侧边界16的径向高度处与所述元件33的前侧主面38结合。沿径向向内的方向，凸出部分50端接于元件33的台阶44，其中所述台阶44实质上是公知的，并且其沿轴向延伸经过整个元件宽度，因而限定了元件厚度的过渡。

因为锁合装置50、51由此这样至少部分地设置在摆动边缘42的径向高度处，所以凸出部分50的凸出量可保持成最小，这种特征结合生产横向元件33的优选冲切处理是非常有利的。一般而言，与上述的主圆柱形凸块39和缺口40相比，根据本发明的锁合装置50、51允许有利更加容易地完成元件的生产过程。

Claims (10)

1.一种压带(3)，其尤其应用于无级变速器中，所述带(3)部分地夹在所述变速器的带轮(1、2)的轮盘(4、5)之间，所述压带包括连续的拉伸器件(31)，以及多个板状横向元件(33)，它们设置在所述拉伸器件(31)上，主要沿所述拉伸器件(31)的横向定向，并且可沿其纵向运动；所述元件(33)分别包括至少一个用于容纳连续拉伸器件(31)的凹部(37)，设于所述元件(33)的每个横向侧上并且位于所述凹部(37)径向内侧的带轮接触面(35)，以及锁合装置(39，40；50，51)，其用于限制两个相邻元件(33)之间沿横向或沿轴向的相对运动，也就是轴向间隙D_X，因而至少在所述元件(33)被夹在带轮(1、2)的轮盘(4、5)之间时，限制所述元件(33)绕所述带(3)的径向的转动；其特征在于，所述元件(33)的所述转动被以下述方式限制，即在所述变速器中的带(3)的操作期间，由分别作用在所述元件(33)的对应的带轮接触面(35)上的两个轴向定向的力分量(Fn_R，Fn_L)在所述元件(33)上产生的力矩不支持所述转动，并且优选通过推压所述元件向相反方向转动而抵消这种转动。

2.一种压带，其尤其应用于汽车的无级变速器中，更具体地讲，一种根据权利要求1的压带；所述压带包括连续的拉伸器件(31)，以及多个板状横向元件(33)，它们设置在所述拉伸器件(31)上，主要沿所述拉伸器件(31)的横向定向，并且可沿其纵向运动；所述元件(33)分别包括至少一个用于容纳连续拉伸器件(31)的凹部(37)，设于所述元件(33)的每个横向侧上并且位于所述凹部(37)径向内侧的带轮接触面(35)，从所述元件(33)的前侧主面(38)凸出的凸块，以及设置在所述元件(33)的后侧主面(41)中的缺口(40)；由此，一个元件(33)的凸块(39)接合相邻元件(33)的缺口(40)，从而所述一个元件(33)相对于所述相邻元件(33)的沿横向或沿轴向的运动限制在一设定的距离，也就是轴向间隙D_X；其特征在于，所述轴向间隙D_X等于或者小于所述元件沿纵向的尺寸即元件厚度Tact的平方除以所述元件沿轴向的尺寸即元件宽度Wact。

3.根据权利要求2所述的压带(3)，其特征在于，所述轴向间隙D_X大于0.005倍的所述元件厚度Tact。

4.根据权利要求2或3所述的压带(3)，其特征在于，在所述横向元件(33)被轴向对正时，它们的带轮接触面(35)可在沿纵向的一段距离上与所述变速器的带轮(1、2)的轮盘(4、5)进行接触，所述这段距离即为有效的元件厚度Teff，由此所述轴向间隙D_X小于：

$\frac{\mathrm{Tact}\·\mathrm{Teff}}{\mathrm{Wact}}$

5.一种压带(3)，其尤其应用于汽车的无级变速器中，更具体地讲，一种根据权利要求1的压带；所述压带包括连续拉伸器件(31)，以及多个板状横向元件(33)，它们设置在所述拉伸器件(31)上，主要沿所述拉伸器件(31)的横向定向，并且可沿其纵向运动；所述元件(33)分别包括至少一个用于容纳连续拉伸器件(31)的凹部(37)，设于所述元件(33)的每个横向侧上并且位于所述凹部(37)径向内侧的带轮接触面(35)，设于所述元件(33)的每个横向侧上并且位于所述凹部(37)径向外侧的臂部分(47)，其包含主要沿轴向定向的端面(48)，其中所述端面(48)定向成大致与对应的带轮接触面(35)共面；其特征在于，所述元件设有锁合装置(50、51)，其包含从所述元件(33)的前侧主面(38)凸出的凸出部分(50)，以及设置在所述元件(33)的后侧主面(41)中的凹入部分(51)；由此，一个元件(33)的凸出部分(50)接合相邻元件(33)的凹入部分(51)，由此通过它们之间的相互作用，所述一个元件(33)相对于所述相邻元件(33)的沿横向或沿轴向的运动被限制在一设定的距离，也就是轴向间隙D_X。

6.根据权利要求5所述的压带(3)，其特征在于，所述凸出部分(50)和所述凹入部分(51)分别设有侧向平面(52、53)，它们大致沿所述带(3)的径向和纵向定向。

7.根据权利要求5或6所述的压带(3)，其特征在于，所述凸出部分(50)主要被成形为矩形，并且对中安放在所述元件(33)的前侧主面(38)上。

8.根据权利要求5、6或7所述的压带(3)，其特征在于，所述凸出部分(50)至少延伸至与所述元件(33)的摆动边缘(42)的径向高度对应的径向高度，同时在所述前侧主面(38)的两个区段之间限定了一个轴向定向的、锋利或略带圆角的边缘，而所述两个区段相互定向成一个小的概念性角度，相邻元件(33)可沿该边缘(42)相互倾斜。

9.根据权利要求5至8任一所述的压带(3)，其特征在于，所述凸出部分(50)包括向后斜面的前侧表面部分(55)，其径向向外延伸，从而凸出部分(50)沿径向向外方向逐渐减少凸出，并且最终与所述元件(33)的前侧主面(38)结合。

10.根据权利要求5至9任一所述的压带(3)，其特征在于，所述轴向间隙D_X小于所述元件沿纵向的尺寸即元件厚度Tact的平方除以所述元件沿轴向的尺寸即元件宽度Wact。

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