(57)【要約】【課題】安価かつ小型にして高分解能の回転検出装置を提供する。【解決手段】第１コードホイール３の支持部である円筒形のガイド部２３の周方向に３個の弾性部材保持部２５，２６，２７を設け、これらの各弾性部材保持部２５，２６，２７にてステンレスなどの帯状体をもって略リング状に成形された金属弾性部材５を保持し、ガイド部２３の内周に金属弾性部材５を延出させる。そして、このガイド部２３の内周に延出された金属弾性部材５にて回転部材である第１コードホイール３の軸部を弾性支持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材と当該回転部材を回転可能に支持する円筒形のガイド部とを有する回転部材支持構造であって、前記ガイド部に回転不能に取り付けられ、周方向の少なくとも３箇所が前記回転部材と前記ガイド部との間のクリアランス内に延出して前記回転部材を回転可能に弾性支持する金属弾性部材を有することを特徴とする回転部材支持構造。
【請求項２】
前記ガイド部の周方向の少なくとも３箇所に、前記金属弾性部材を回転不能に保持するための弾性部材保持部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転部材支持構造。
【請求項３】
前記弾性部材保持部が前記ガイド部の周方向に等間隔に設けられ、これら各弾性部材保持部の中間部において前記回転部材が前記金属弾性部材により回転可能に弾性支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転部材支持構造。
【請求項４】
前記回転部材及び前記ガイド部が樹脂材料にて形成され、前記金属弾性部材がステンレスの帯状体にて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の回転部材支持構造。
【請求項５】
ハウジングと、当該ハウジング内に回転可能に収納されたコードホイールと、当該コードホイールに取り付けられたコード板と、当該コード板と共働して前記コードホイールの回転状態に応じた信号を検出する信号検出素子とを備えた回転検出装置であって、前記ハウジングに前記コードホイールを回転可能に支持する円筒形のガイド部を形成すると共に、当該ガイド部に回転不能に取り付けられ、周方向の少なくとも３箇所が前記コードホイールと前記ガイド部との間のクリアランス内に延出して前記コードホイールを回転可能に弾性支持する金属弾性部材を備えたことを特徴とする回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材支持構造及びこの構造を有する回転検出装置に係り、特に、ガイド部に対する回転部材の偏心を抑制する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の舵角センサなどに適用される回転検出装置として、回転部材の貫通孔が開設されたケース状の固定部材と、前記貫通孔に貫通保持される回転部材と、当該回転部材に取り付けられ、前記固定部材内に回転可能に収納されたコード板と、前記固定部材内に設置され、前記コード板と共働して前記回転部材の回転状態に応じた信号を検出する信号検出素子とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の回転検出装置においては、固定部材に開設された貫通孔が回転部材のガイド部として機能するので、回転部材の偏心を抑制し、高分解能の信号検出を可能にするため、ガイド部と回転部材との間のクリアランスを可能な限り小さくする必要がある。
【特許文献１】特開平２０００−２４１１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固定部材及び回転部材の形成材料としては、耐摩耗性に優れることから、例えばポリオレフィンメタクリレート、ポリアクリレート又はポリブチレンテレフタレートなどの非強化のプラスチック材料が従来より一般的に用いられている。
【０００５】
自動車の舵角センサには−４０℃〜＋８５℃の動作保証が要求されるので、この種のプラスチック材料を用いた場合、固定部材と回転部材との熱膨張差及び固定部材の熱歪みによる固定部材の上面板に開設されたガイド部と固定部材の下面板に開設されたガイド部との位置ずれを考慮して、ガイド部と回転部材との間に０．３ｍｍ〜０．５ｍｍのクリアランスを見込む必要がある。
【０００６】
しかしながら、近年、この種の回転検出装置については、１度又はそれ以上の高分解能が要求されるに至っているので、ガイド部と回転部材との間に０．３ｍｍ〜０．５ｍｍのクリアランスを設けると、回転部材の偏心が大きくなって、到底要求される分解能を実現することができない。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであり、その目的は、ガイド部に対する回転部材の偏心をより高精度に抑制できる回転部材支持構造及びこの構造を有する回転検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するため、回転部材支持構造に関しては、回転部材と当該回転部材を回転可能に支持する円筒形のガイド部とを有する回転部材支持構造であって、前記ガイド部に回転不能に取り付けられ、周方向の少なくとも３箇所が前記回転部材と前記ガイド部との間のクリアランス内に延出して前記回転部材を回転可能に弾性支持する金属弾性部材を有するという構成にした。
【０００９】
このように、回転部材とガイド部との間に金属弾性部材を介在させると、回転部材とガイド部との間のクリアランスの大小に関わらず、回転部材の中心軸をガイド部の中心位置に安定に保持することができる。また、回転部材の周方向の少なくとも３箇所を金属弾性部材にて弾性支持すると、ガイド部に対する回転部材の偏心をより高精度に抑制できる。また、弾性部材として金属弾性部材を用いると、弾性部材を小型、薄形かつ安価に作製することができる。
【００１０】
また、前記構成の回転部材支持構造において、前記ガイド部の周方向の少なくとも３箇所に、前記金属弾性部材を回転不能に保持するための弾性部材保持部を設けるという構成にした。
【００１１】
このように、ガイド部の周方向に３箇所以上の弾性部材保持部を設けると、ガイド部に対する金属弾性部材の位置ずれや脱落を確実に防止することができ、回転部材支持構造の静粛性及び動作安定性を高めることができる。
【００１２】
また、前記構成の回転部材支持構造において、前記弾性部材保持部が前記ガイド部の周方向に等間隔に設けられ、これら各弾性部材保持部の中間部において前記回転部材が前記金属弾性部材により回転可能に弾性支持されているという構成にした。
【００１３】
このように、弾性部材保持部をガイド部の周方向に等間隔に設け、これら各弾性部材保持部の中間部において回転部材を金属弾性部材によって弾性支持すると、回転部材をガイド部に対して均等に弾性支持することができるので、回転部材の中心軸をガイド部の中心部に保持することができ、ガイド部に対する回転部材の偏心をより高精度に抑制することができる。
【００１４】
また、前記構成の回転部材支持構造において、前記回転部材及び前記ガイド部が樹脂材料にて形成され、前記金属弾性部材がステンレスの帯状体にて形成されているという構成にした。
【００１５】
このように、金属弾性部材をステンレスの帯状体にて形成すると、ステンレスの帯状体は弾性が高く、薄形かつ細幅に形成することができて、しかも安定な弾性特性を有するので、回転部材とガイド部との間のスペース効率を高めることができ、回転部材支持構造のより一層の小型化及び薄形化を図ることができると共に、温度変化による回転部材の回転トルク変動をより一層小さくすることができる。また、ステンレスの帯状体を曲げ加工するだけで所要の金属弾性部材を作製することができるので、金属弾性部材ひいては回転部材支持構造を低コスト化することができる。
【００１６】
一方、回転検出装置に関しては、ハウジングと、当該ハウジング内に回転可能に収納されたコードホイールと、当該コードホイールに取り付けられたコード板と、当該コード板と共働して前記コードホイールの回転状態に応じた信号を検出する信号検出素子とを備えた回転検出装置であって、前記ハウジングに前記コードホイールを回転可能に支持する円筒形のガイド部を形成すると共に、当該ガイド部に回転不能に取り付けられ、周方向の少なくとも３箇所が前記コードホイールと前記ガイド部との間のクリアランス内に延出して前記コードホイールを回転可能に弾性支持する金属弾性部材を備えるという構成にした。
【００１７】
このように、回転部材であるコードホイールと固定部材であるハウジングのガイド部との間に金属弾性部材を介在させると、コードホイールとガイド部との間のクリアランスの大小に関わらずコードホイールの中心軸をガイド部の中心位置に安定に保持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の回転部材支持構造は、回転部材とガイド部との間に金属弾性部材を介在させたので、回転部材とガイド部との間のクリアランスの大小に関わらず、回転部材の中心軸をガイド部の中心位置に安定に保持することができ、ガイド部に対する回転部材の偏心を抑制することができる。また、弾性部材として金属弾性部材を用いたので、弾性部材を小型、薄形かつ安価に作製することができ、回転部材支持構造の小型化、薄形化及び低コスト化を図ることができる。
【００１９】
本発明の回転検出装置は、回転部材であるコードホイールと固定部材であるハウジングのガイド部との間に金属弾性部材を介在させたので、コードホイールとガイド部との間のクリアランスの大小に関わらず、コードホイールの中心軸をガイド部の中心位置に安定に保持することができ、ガイド部に対するコードホイールの偏心を抑制することができて、コード板と信号検出素子とによって検出される信号の分解能を高めることができる。また、弾性部材として金属弾性部材を用いたので、弾性部材を小型、薄形かつ安価に作製することができ、回転検出装置の小型化、薄形化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る回転部材支持構造の一例を、回転検出装置におけるコードホイールの支持構造を例にとり、図１乃至図７に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る回転検出装置の分解斜視図、図２は実施形態例に係るカバーの内面図、図３は図２のＡ部拡大図、図４は図２のＢ部拡大図、図５は実施形態例に係る第１コードホイールの背面図、図６は実施形態例に係る金属弾性部材の平面図、図７は実施形態例に係る遊星歯車と内歯車と第２コードホイールとの連結状態を示すケースの内面図である。
【００２１】
図１に示すように、本例の回転角検出装置は、ケース１と、カバー２と、これらを組み合わせることによって構成されるハウジング内に回転可能に収納される第１コードホイール３及び第２コードホイール４と、前記カバー２に取り付けられ、前記第１コードホイール３を回転可能に弾性支持する金属弾性部材５と、前記ケース１の内面に設定される回路基板６と、当該回路基板６に取り付けられる信号検出素子受け７と、当該信号検出素子受け７内に所定の配列で収納され、端子部が前記回路基板６に形成された端子部と電気的に接続された所要数の信号検出素子８と、前記第１コードホイール３によって回転駆動され、前記第２コードホイール４を所定の減速比で減速駆動する遊星歯車９と、一端が前記回路基板５に取り付けられ、他端が前記カバー２に開口されたコネクタ挿入孔に臨まされたコネクタピン１０とから主に構成されている。
【００２２】
ケース１は、中央開口１１を有する底板１２と、底板１２の外周縁より起立された一定高さの周壁１３と、円形のコードホイール収納部１４と方形の回路基板収納部１５との間に起立された円弧状の隔壁１６とからなり、コードホイール収納部１４の内面には、遊星歯車９が噛み合わされる内歯車１７が中央開口１１と同心に形成されている。また、底板１２の内面には、回路基板６をねじ止めするための回路基板取付ボス１２ａとケース１に対するカバー２の位置決めを行うための位置決め突起１２ｂとが形成されており、周壁１３の外面には、ケース１を所要のステータ部、例えば自動車の車体にねじ止めするためのケース取付ボス１３ａとカバー２をケース１にスナップ結合するための係止爪１３ｂとが形成されている。
【００２３】
カバー２は、中央開口２１を有する天板２２と、天板２２の内周縁より外向きに起立された円筒形のガイド部２３と、天板２２の外周縁より内向きに起立された周壁２４とをもって、平面形状がケース１とほぼ同形同大に形成されており、ガイド部２３の内面には、図２に示すように、３個の弾性部材保持部２５，２６，２７がガイド部２３の周方向に等間隔に設けられている。天板２２には、その一隅部に図示しない外部コネクタを挿入するためのコネクタ挿入孔２２ａが開口されると共に、前記ケース１に形成された位置決め突起１２ｂを嵌合するための位置決め孔２２ｂが開口されている。また、周壁２４の外面には、前記ケース１に形成された係止爪１３ｂを係合するための係合孔２４ａを有する係合突起２４ｂが形成されている。
【００２４】
弾性部材保持部２５は、金属弾性部材５の端部を挿入して保持するための凹溝２５ａを有する。凹溝２５ａは、ガイド部２３の内面に形成された円弧形状の溝とその両端部から中央開口２１まで延びて傾斜する溝とを連設してなる。傾斜する溝は、図３に示すように、中央開口２１に臨む箇所において中央開口２１に引いた接線ａに対して鋭角θをなすように形成される。したがって、金属弾性部材５の端部を凹溝２５ａの傾斜する溝から円弧形状の溝にかけて挿入すると、金属弾性部材５がそれらの各溝の内壁に圧接されるようになり、保持部２５に強固に保持される。
【００２５】
一方、弾性部材保持部２６（２７）は、金属弾性部材５の中間部の一部を挿入して保持するための凹溝２６ａ（２７ａ）を有する。凹溝２６ａ（２７ａ）は、ガイド部２３の内面に形成された円弧形状の溝とその両端部から中央開口２１まで延びて傾斜する溝とを連設してなる。また、円弧形状の溝の対向する壁面のいずれか一方には、係合部２６ｃ（２７ｃ）が設けられる。係合部２６ｃ（２７ｃ）は、図６に示す折曲部５ａと係合するものであり、凹状又は凸状に形成される。本実施形態例においては、係合部２６ｃ（２７ｃ）が、図４に示すように凹状に形成されており、図２に示すように金属弾性部材５の折曲部５ａを係合させることによって、金属弾性部材５のガイド部２３の周方向への移動やガイド部２３からの脱落を防止できる。
【００２６】
このように、ガイド部２３の周方向に３個の弾性部材保持部２５，２６，２７を設けると、ガイド部２３に対する金属弾性部材５の位置ずれや脱落を確実に防止することができ、回転部材支持構造の静粛性及び動作安定性を高めることができる。また、弾性部材保持部２５，２６，２７をガイド部２３の周方向に等間隔に設けると、これら各弾性部材保持部２５，２６，２７の中間部において第１コードホイール３を金属弾性部材５により弾性支持することができるので、第１コードホイール３をガイド部２３に対して均等に弾性支持することができ、ガイド部２３に対する第１コードホイール３の偏心を高精度に抑制することができる。
【００２７】
前記ケース１と前記カバー２とは、ケース１に形成された係止爪１３ｂをカバー２に形成された係合孔２４ａに係合することによって一体化され、他の部材３〜１０を収納するためのハウジングを構成する。
【００２８】
第１コードホイール３は、中央開口３１を有する第１コード板３２と、中央開口３１より起立された円筒状の回転体連結部３３とからなり、第１コード板３２の片面には、多数の信号検出用の遮光板３４ａを所要の配列で突設してなる第１信号検出トラック３４と、多数の信号検出用の遮光板３５ａを所要の配列で突設してなる第２信号検出トラック３５とが同心に形成されている。また、第１コード板３２の背面には、図５に示すように、遊星歯車９を回転体連結部３３の回りに公転させるための遊星歯車取付部３６が、回転体連結部３３に対して偏心状態で突出するように形成され、遊星歯車９の中央開口９１に係合するように挿入される。この第１コードホイール３は、中央開口３１に貫通されたステアリングシャフトなどの図示しない回転体に固着され、当該回転体と共に回転する。
【００２９】
第２コードホイール４は、中央開口４１を有する第２コード板４２をもって構成されており、第２コード板４２の片面には、多数の信号検出用の遮光板４３ａを所要の配列で突設してなる第３信号検出トラック４３と、多数の信号検出用の遮光板４４ａを所要の配列で突設してなる第４信号検出トラック４４とが同心に形成されている。また、第２コード板４２の背面には、図７に示すように、遊星歯車９を連結するための複数個の係合突起部４５が等間隔に突設されている。
【００３０】
金属弾性部材５は、ステンレスやリン青銅などの弾性に優れた帯状の金属片をもって、図１、図２及び図６に示すように、ガイド部２３よりもやや小径のリング状に成形されており、その中間部には、ガイド部２３に形成された係合部２６ｃ（２７ｃ）に係合するための折曲部５１が形成されている。このように、金属弾性部材５をステンレスなどの金属帯状体をもって形成すると、これらの金属帯状体は弾性が高く、薄形かつ細幅に形成することができて、しかも安定な弾性特性を有するので、ガイド部２３に対して金属弾性部材５が位置ずれを起こしたり脱落するのを確実に防止することができ、また、ガイド部２３の内周面と第１コードホイール３の回転体連結部３３の外周面とのクリアランスを全周にわたって等しくなるように回転体連結部３３を弾性支持するので、ガイド部２３に対する第１コードホイール３の偏心を安定かつ高精度に抑制でき、絶対角検出装置の動作安定性を高めることができる。
【００３１】
回路基板６は、ケース１及びカバー２の回路基板収納部１５内に収納可能な形状に形成されており、所要の位置には、ケース１に形成された位置決め突起１２ｂを貫通するための透孔６１が開設されている。そして、その表面には信号検出素子８の端子部及びコネクタピン１０を電気的に接続するための端子部を含む所要の回路パターンが形成されている。
【００３２】
信号検出素子受け７は、複数個の信号検出素子８を所定の配列で配置するものであって、各信号検出素子８を個別に取り付けるための区画化された検出素子取付部７１を有しており、回路基板６にねじ止めされる。
【００３３】
信号検出素子８としては、発光素子と受光素子とが一体に組み立てられ、かつこれら発光素子と受光素子とが第１及び第２のコードホイール３，４に形成された遮光板３４ａ，３５ａ，４３ａ，４４ａを挿通可能な間隔を隔てて対向に配置されたフォトインタラプタが用いられる。各信号検出素子８は、所要の遮光板３４ａ，３５ａ，４３ａ，４４ａを介してその表裏両側に発光素子と受光素子とが配置されるようにして、信号検出素子受け７に取り付けられる。
【００３４】
遊星歯車９は、中央開口９１及び前記第２コードホイール４の背面に突設された係合突起部４５を係合するための係合孔９２を有するリング状に形成されており、その歯数は、内歯車１７の歯数及び第１コードホイール３に対する第２コードホイール４の減速比を考慮して設定される。例えば、内歯車１７の歯数を３０とし、遊星歯車９の歯数を２８とすれば、第１コードホイール３に対する第２コードホイール４の減速比を１／１５とすることができる。
【００３５】
コネクタ１０は、所要数のコネクタピン１０ａとこれらの各コネクタピン１０ａを所要の配列で保持する絶縁樹脂製の保持部１０ｂとからなる。コネクタピン１０ａの一端は回路基板６に接続され、他端は前記カバー２に開口されたコネクタ挿入孔２２ａに臨んで配置される。
【００３６】
以下、前述した各構成部品を用いた回転検出装置の組立方法について説明する。
【００３７】
まず、カバー２のガイド部２３の内面に金属弾性部材５を取り付ける。ガイド部２３に対する金属弾性部材５の取り付けは、弾性部材保持部２６，２７に形成された係合部２６ｃ，２７ｃに金属弾性部材５に形成された折曲部５１を係合させて、金属弾性部材５の中間部を弾性部材保持部２６，２７の凹溝２６ａ，２７ａ内に挿入すると共に、金属弾性部材５の両端部を弾性部材保持部２５の凹溝２５ａ内に挿入することによって行われる。前述のように、金属弾性部材５はガイド部２３よりもやや小径のリング状に成形されているので、ガイド部２３に取り付けられたとき、金属弾性部材５の弾性部材保持部２５，２６，２７に保持されていない部分は、図２に破線で示すように、ガイド部２３の内面から離隔した位置に配置される。もちろん、ガイド部２３の内面から延設された金属弾性部材５は、第１コードホイール３に形成された円筒状の回転体連結部３３を、第１コードホイール３の円滑な回転を阻害しない程度で保持するように設定される。
【００３８】
また、ケース１の内面に遊星歯車９、第２コードホイール４及び第１コードホイール３をこの順に収納する。このとき、遊星歯車９は、ケース１の内面に形成された内歯車１７に噛み合わされると共に、係合孔９２内に第２コードホイール４の背面に突設された係合突起部４５が係合され、第２コードホイール４と連結される。この状態において、係合突起部４５の外周面と係合孔９２の内周面とは、図７に示すように、常時密着状態に保たれており、これにより遊星歯車９の自転が緩みなく第２コードホイール４に伝達される。また、第１コード板３２の背面に形成された遊星歯車取付部３６が遊星歯車９の中央開口９１の内周部に密着した状態で接するように挿入される。これにより第１コードホイール３の回転が遊星歯車９に伝達され、遊星歯車９を内歯車１７の回りに公転させる。
【００３９】
さらに、信号検出素子受け７に形成された各検出素子取付部７１に所要数の信号検出素子８を所定の配列で取り付け、信号検出素子８が取り付けられた信号検出素子受け７を回路基板６の所定位置にねじ止めする。また、回路基板６の所定位置にコネクタ１０を接続する。そして、信号検出素子受け７、信号検出素子８及びコネクタ１０を有する回路基板６をケース１の所定位置にねじ止めし、第１乃至第４の信号検出トラック３４，３５，４３，４４のそれぞれに所要の信号検出素子８を所要の配列で設定する。
【００４０】
しかる後に、ケース１に形成された係止爪１３ｂをカバー２に形成された係合孔２４ａに係合し、ケース１とカバー２とを一体化する。このとき、図２に示すように、カバー２のガイド部２３内に第１コードホイール３の回転体連結部３３が挿入され、第１コードホイール３が金属弾性部材５によって弾性保持される。
【００４１】
このようにして組み立てられた回転検出装置は、自動車用の舵角センサとして利用される場合、回転体連結部３３内にステアリングシャフトが挿通されて、回転体連結部３３とステアリングシャフトとが一体に連結されると共に、ケース１に形成されたケース取付ボス１３ａを利用して、ハウジングが自動車の車体などのステータ部に固定される。
【００４２】
本例の回転検出装置は、カバー２のガイド部２３と第１コードホイール３の回転体連結部３３との間に金属弾性部材５を介在させたので、これらガイド部２３と回転体連結部３３との間のクリアランスの大小に関わらず、第１コードホイール３の中心軸をガイド部２３の中心位置に安定に保持することができる。また、第１コードホイール３の周方向の３箇所を金属弾性部材５にて弾性支持する構成にしたので、温度変化による回転部材の回転トルク変動を小さくすることができ、回転検出装置の動作安定性を高めることができる。さらに、弾性部材として金属弾性部材５を用いたので、弾性部材を小型、薄形かつ安価に作製することができ、回転検出装置の小型化、薄形化及び低コスト化を図ることができる。
【００４３】
なお、前記実施形態例においては、本発明に係る回転部材支持構造として、回転検出装置におけるコードホイールの支持構造を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他の任意の回転体の支持構造にも応用することができる。
【００４４】
また、前記実施形態例においては、信号の検出系を遮光板とフォトインタラプタの組合せをもって形成したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、透孔や切り欠きなどの光学パターンとフォトインタラプタとの組合せ、磁気パターンと磁気検出素子との組合せ、又は抵抗体パターンと集電ブラシとの組合せなどをもって構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態例に係る回転検出装置の分解斜視図である。
【図２】実施形態例に係るカバーの内面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図２のＢ部拡大図である。
【図５】実施形態例に係る第１コードホイールの背面図である。
【図６】実施形態例に係る金属弾性部材の平面図である。
【図７】実施形態例に係る遊星歯車と内歯車と第２コードホイールとの連結状態を示すケースの内面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ケース
２    カバー
３    第１コードホイール
４    第２コードホイール
５    金属弾性部材
６    回路基板
７    信号検出素子受け
８    信号検出素子
９    遊星歯車
１０    コネクタピン
２３    ガイド部
２５，２６，２７    弾性部材保持部
【図１】
2006003275.tif 000003
【図２】
2006003275.tif 000004
【図３】
2006003275.tif 000005
【図４】
2006003275.tif 000006
【図５】
2006003275.tif 000007
【図６】
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【図７】
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