(57)【要約】【課題】転がり軸受のころと鍔部との間で焼き付き等の不具合が発生するのを防ぐ。【解決手段】内輪１０は、複数のころ３０が転動する軌道面１２を有する円筒状の軌道輪本体部１１と、この軌道輪本体部１１の軸方向端部から径方向外側に突出して設けられころ３０の軸方向端面３１と接触してころ３０から荷重を受ける環状の鍔部１３とを有している。鍔部１３は、軌道輪本体部１１と一体であり軌道輪本体部１１から径方向外側に突出している環状の固定部４１と、ころ３０と固定部４１との間に設けられている環状の回転部４２とを有している。回転部４２は、ころ３０の軸方向端面３１と接触する接触面４３を有していると共に、固定部４１との間で滑りが生じて回転可能となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、これら内輪と外輪との間に介在する複数のころ、前記複数のころを保持する環状の保持器を備え、
前記内輪と前記外輪との内の一方は、前記複数のころが転動する軌道面を有する円筒状の軌道輪本体部と、この軌道輪本体部の軸方向端部から径方向に突出して設けられ前記ころの軸方向端面と接触して当該ころから荷重を受ける環状の鍔部と、を有し、
前記鍔部は、
前記軌道輪本体部と一体であり当該軌道輪本体部から径方向に突出している環状の固定部と、
前記ころと前記固定部との間に設けられ当該ころの前記軸方向端面と接触する接触面を有していると共に当該固定部との間で滑りが生じて回転可能となる環状の回転部と、を有していることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記ころと前記回転部との間の滑り抵抗が大きくなると、前記回転部と前記固定部との間は、滑りが生じていない状態から、滑りが生じている状態へと変化可能である請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記回転部には、滑り抵抗を低減させるための表面処理が施されている請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記回転部と前記固定部との間には一部に隙間が設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、様々な技術分野で多く使用されている。図４に示す転がり軸受は、円すいころ軸受であり、内輪９１、外輪９２、複数の円すいころ９３、及びこれら円すいころ９３を保持する環状の保持器９４を備えている。内輪９１は、円すいころ９３が転動する軌道面９５を外周面に有している円筒状の軌道輪本体部９６と、この軌道輪本体部９６の軸方向両端部から径方向外側へ突出して設けられている環状の鍔部９７，９８とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この転がり軸受に軸方向荷重（図４の矢印Ｙで示す方向の荷重）が作用している状態で、外輪９２に対して内輪９１が回転すると、各円すいころ９３は内輪９１と外輪９２との間を転動すると共に、各円すいころ９３の大径側の端面９９と鍔部９８の内側の側面１００とが摺接し、この転がり軸受は前記軸方向荷重を支持することができる。
この際、前記軸方向荷重に起因して、円すいころ９３の大径側の端面９９と鍔部９８の側面１００との間には滑り抵抗（動摩擦力）が発生する。このため、大径側の端面９９と鍔部９８の側面１００との間には十分な潤滑油（又はグリース）による潤滑が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１００７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５は、図４に示す転がり軸受における回転数と回転トルク（動摩擦トルク）との関係を示しているグラフである。転がり軸受の回転トルク（動摩擦トルク）Ｍには、転がり粘性抵抗Ｍ１、ころ９３の端面９９と鍔部９８の側面１００との間の滑り抵抗（摺動抵抗）Ｍ２、ころ９３と保持器９４との間の滑り抵抗（摺動抵抗）ＭＣ、及び潤滑剤の撹拌抵抗ＭＥが含まれる。
図５に示すように、低速回転域（例えば５００ｒｐｍ以下）では回転トルクＭが大きくなる。これは、低速回転域では、ころ９３の端面９９と鍔部９８の側面１００との間に生じる滑り抵抗Ｍ２が大きくなり、この滑り抵抗Ｍ２の影響を受けていることに基づく。そして、前記滑り抵抗Ｍ２が過度に大きくなると、ころ９３と鍔部９８との間に焼き付き等の不具合が発生するおそれがある。
【０００６】
特に、例えば潤滑剤が不足して、ころ９３の端面９９と鍔部９８の側面１００との間が貧潤滑状態にあると、前記滑り抵抗Ｍ２は大きくなる傾向にあり、これらの間に焼き付き等の不具合が発生しやすくなる。
そこで、本発明の目的は、転がり軸受のころと鍔部との間で焼き付き等の不具合が発生するのを防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の転がり軸受は、内輪、外輪、これら内輪と外輪との間に介在する複数のころ、前記複数のころを保持する環状の保持器を備え、前記内輪と前記外輪との内の一方は、前記複数のころが転動する軌道面を有する円筒状の軌道輪本体部と、この軌道輪本体部の軸方向端部から径方向に突出して設けられ前記ころの軸方向端面と接触して当該ころから荷重を受ける環状の鍔部とを有し、前記鍔部は、前記軌道輪本体部と一体であり当該軌道輪本体部から径方向に突出している環状の固定部と、前記ころと前記固定部との間に設けられ当該ころの前記軸方向端面と接触する接触面を有していると共に当該固定部との間で滑りが生じて回転可能となる環状の回転部とを有している。
【０００８】
本発明によれば、鍔部は、軌道輪本体部から径方向に突出している環状の固定部と、ころと前記固定部との間に設けられた環状の回転部とを有している。そして、転がり軸受に作用する軸方向荷重によってころと鍔部との間に荷重が発生し、ころの軸方向端面と回転部の接触面との間の滑り抵抗（摺動抵抗）が大きくなると、その滑り抵抗に起因して回転部と固定部との間で滑りが生じて回転部が固定部に対して回転する。これにより、ころの軸方向端面と回転部の接触面との滑り抵抗が大きくなるのを抑えることができ、軸方向端面と接触面との間で焼き付き等の不具合が発生するのを防ぐことが可能となる。
【０００９】
（２）また、前記ころと前記回転部との間の滑り抵抗が大きくなると、前記回転部と前記固定部との間は、滑りが生じていない状態から、滑りが生じている状態へと変化可能であるのが好ましい。
例えば、転がり軸受が比較的高速で回転しており、複数のころそれぞれと回転部との間の滑り抵抗が小さい場合、複数のころそれぞれと回転部との間において周方向に沿った滑りが発生して、回転部と固定部との間は滑りが生じていない状態となるが、転がり軸受が比較的低速で回転しており、複数のころそれぞれと回転部との間の滑り抵抗が大きくなると、当該滑り抵抗によって回転部を回転させようとする力が作用し、回転部と固定部との間において滑りが発生し、回転部は固定部に対して回転を始めることができる。
【００１０】
（３）また、前記回転部には、滑り抵抗を低減させるための表面処理が施されているのが好ましい。
回転部の表面のうち、ころと摺動する面に前記表面処理が施されている場合、回転部ところとの間に生じる滑り抵抗を低減することができる。また、回転部の表面のうち固定部と摺動する面に前記表面処理が施されていてもよく、この場合、固定部に対して回転部は回転しやすくなる。
【００１１】
（４）また、前記回転部と前記固定部との間には一部に隙間が設けられているのが好ましい。
この場合、回転部と固定部との間に潤滑剤が侵入したり溜まったりすることができ、潤滑性を高めて固定部に対して回転部は回転しやすくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ころと鍔部（回転部）との間の滑り抵抗が大きくなると、その滑り抵抗に起因して回転部と固定部との間で滑りが生じて回転部が固定部に対して回転する。これにより、ころの軸方向端面と回転部の接触面との滑り抵抗が大きくなるのを抑えることができ、これら軸方向端面と接触面との間で焼き付き等の不具合が発生するのを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の転がり軸受の一例を示す縦断面図である。
【図２】内輪が有する大径側の鍔部、及びその周囲を説明する拡大断面図である。
【図３】内輪が有する大径側の鍔部ところとの間に生じる滑り抵抗を説明する説明図である。
【図４】従来の転がり軸受を示す縦断面図である。
【図５】従来の転がり軸受における回転数と回転トルクとの関係を示しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の転がり軸受７の一例を示す縦断面図である。この転がり軸受７は、内輪１０、外輪２０、これら内輪１０と外輪２０との間に介在する複数のころ３０、及びこれらころ３０を保持する環状の保持器３５を備えている。本実施形態のころ３０は、円すいころであり、この転がり軸受は、テーパころ軸受である。
【００１５】
外輪２０は、図示していないハウジングの内周面に嵌め入れられる円筒状の部材であり、外輪２０の内周面は、軸方向一方側（図１では右側）に向かうにしたがって径方向寸法が大きくなるテーパ面を有している。このテーパ面（の一部）がころ３０が転動（自転しながら公転）する軌道面２１となる。
【００１６】
内輪１０は、図示していない軸に外嵌する円筒状の部材である。内輪１０と外輪２０とは同心状に配置される。本実施形態では、内輪１０は、複数のころ３０が転動（自転しながら公転）する軌道面１２を外周に有する円筒状の軌道輪本体部１１と、複数のころ３０の軸方向両側に位置する環状の鍔部１３，１４とを有している。軌道輪本体部１１の外周面は、軸方向一方側（図１では右側）に向かうにしたがって径方向寸法が大きくなるテーパ面を有しており、このテーパ面に軌道面１２が設けられている。
【００１７】
鍔部１３，１４は、軌道輪本体部１１の軸方向両端部から径方向外側に向かって突出して設けられている。一方側（図１では右側）の鍔部１３の外周面は、他方側（図１では左側）鍔部１４の外周面よりも直径が大きい。この直径が大きい鍔部１３を、以下において大径側の鍔部１３ともいう。
【００１８】
転がり軸受７に軸方向荷重（図１の矢印Ｙで示す方向の荷重）が作用すると、この軸方向荷重に応じて、大径側の鍔部１３と各ころ３０の軸方向端面３１とが接触して鍔部１３は各ころ３０から荷重Ｆ１を受け、また、その反力としてころ３０は鍔部１３から荷重Ｆ２を受ける。これら荷重Ｆ１，Ｆ２は、軸方向の荷重成分を有しており、この軸方向の荷重成分は径方向の荷重成分よりも大きい。なお、後に説明するが、大径側の鍔部１３は、固定部４１と、この固定部４１とは別体である回転部４２とを有している。
【００１９】
ころ３０は、円錐台形状であり、直径が大きい軸方向端面３１と、この軸方向端面３１よりも直径が小さい軸方向端面３２とを有している。この直径が大きい軸方向端面３１を、以下において大径側の軸方向端面３１ともいう。
保持器３５は、複数のころ３０を周方向に沿って所定の間隔（等間隔）でかつ各ころ３０が転動自在となるようにして保持する。
【００２０】
内輪１０、外輪２０、及びころ３０は例えば軸受鋼（ＳＵＪ２）からなり、保持器３５は例えば樹脂製からなる。なお、後に説明するが、内輪１０が有している鍔部１３の一部（回転部４２）は、軸受鋼と異なる材質であってもよい。また、内輪１０と外輪２０との間であってころ３０が存在する軸受内部には、潤滑剤として潤滑油（又はグリース）が設けられている。
【００２１】
大径側の鍔部１３について説明する。図２は、この鍔部１３、及びその周囲を説明する拡大断面図である。鍔部１３は、軌道輪本体部１１と一体であってこの軌道輪本体部１１から径方向外側に向かって突出している環状の固定部４１と、この固定部４１と複数のころ３０の列との間に設けられている環状の回転部４２とを有している。固定部４１は、軌道輪本体部１１と同一部材から得られた部分（同一部材から製造された部分）であり、回転部４２は、軌道輪本体部１１及び固定部４１と別の部材から得られた部分（別の部材から製造された部分）である。回転部４２は、軌道輪本体部１１の一部に外嵌していると共に、固定部４１の軸方向隣に当該固定部４１と接触した状態として取り付けられている。そして、回転部４２は、固定部４１及び軌道輪本体部１１に対して回転可能となる。
【００２２】
回転部４２の軸方向一方側（図２では右側）の環状の側面（４４）は、軸方向外側へ向く面であり、この側面（４４）は、固定部４１が有する軸方向内側へ向く環状の側面４５と接触可能となる。また、回転部４２の軸方向他方側（図２では左側）の側面（４３）は、複数のころ３０それぞれの大径側の軸方向端面３１と接触する面である。このように、回転部４２は、ころ３０の大径側の軸方向端面３１と滑り接触する第１の接触面４３を有していると共に、固定部４１の側面４５と滑り接触する第２の接触面４４を有している。また、回転部４２の内周面４６は、軌道輪本体部１１の一部の外周面４７と滑り接触する面である。回転部４２の外周面４８と固定部４１の外周面４９とは同一の仮想円周面に沿って設けられており、これら外周面４８，４９により鍔部１３の外周面が構成されている。
【００２３】
前記のとおり、回転部４２は固定部４１と別体であり、この回転部４２は固定部４１に対して回転可能であり、各ころ３０の大径側の軸方向端面３１は回転部４２の第１の接触面４３と接触することから、後にも説明するが、転がり軸受７が回転し、これら軸方向端面３１と第１の接触面４３との間に生じる抵抗（接触抵抗）が大きくなると、回転部４２は、固定部４１との間で滑りが生じて固定部４１に対してころ３０の転動方向と同方向に回転可能となる。
【００２４】
回転部４２の第２の接触面４４は全体として環状の面であるが、図２に示すように縦断面において接触面４４の断面形状は、固定部４１側に向かって凸となる円弧状の曲線からなる。そして、この接触面４４が接触する固定部４１の側面４５も全体として環状の面であるが、縦断面において側面４５の断面形状は回転部４２側に向かって凹となる円弧状の曲線からなる。これら回転部４２の接触面４４と固定部４１の側面４５とは、全面で接触するように同一の形状であってもよいが、本実施形態では異なる形状である。つまり、回転部４２の接触面４４の曲率半径が、固定部４１の側面４５の曲率半径よりも小さくなるように設定されている。したがって、図２に示すように、回転部４２の接触面４４と固定部４１の側面４５との間には一部に隙間α，βが設けられている。つまり、接触面４４と側面４５とは径方向中央位置で接触しており、その両側（径方向外側と内側）では隙間α，βを有して対向している。
【００２５】
隙間βは鍔部１３の外周面で開口しており、この隙間βによれば、鍔部１３の径方向外側に存在している潤滑油が、接触面４４と側面４５との間に侵入しやすくなる。そして、隙間αは接触面４４、側面４５、及び外周面４７で囲まれた空間からなり、この隙間αによれば、隙間αに侵入した前記潤滑油を保持することができる。以上より、これら隙間α，βによれば、回転部４２と固定部４１との間の摩擦抵抗を低下させる（潤滑性を高める）ことができ、固定部４１に対して回転部４２は回転しやすくなり、焼き付き等の不具合の発生を防ぐことができる。
【００２６】
また、回転部４２の第１の接触面４３は全体として環状の面である。そして、内輪１０の軌道面１２の軸方向端部（鍔部１３の内側の裾部）に、ころ３０の角部（アール部）３４と干渉するのを防ぐ逃げ溝１５が形成されているが、第１の接触面４３は、この逃げ溝１５の径方向端部側と連続している。このため、ころ３０の大径側の軸方向端面３１は、内輪１０において、回転部４２の第１の接触面４３のみと接触しており、固定部４１や軌道輪本体部１１と接触しない。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る転がり軸受７によれば、内輪１０が有する大径側の鍔部１３は、軌道輪本体部１１から径方向外側に突出している環状の固定部４１と、ころ３０の列と固定部４１との間に設けられている環状の回転部４２とを有している。そして、転がり軸受７に作用する軸方向荷重（図１の矢印Ｙで示す方向の荷重）によって、各ころ３０と鍔部１３との間に荷重（図２に示す荷重Ｆ１，Ｆ２）が発生し、各ころ３０の軸方向端面３１と回転部４２の接触面４３との間の滑り抵抗（摺動抵抗）が大きくなると、その滑り抵抗に起因して回転部４２と固定部４１との間で滑りが生じて回転部４２が固定部４１に対してころ３０の転動方向と同方向に回転することができる。つまり、回転部４２が固定部４１に対して滑り接触を伴いながら回転することができる。
【００２８】
このため、前記荷重（図２に示す荷重Ｆ１，Ｆ２）に起因して生じる各ころ３０と鍔部１３との間の滑り抵抗は、各ころ３０と回転部４２との間の滑り抵抗と、この回転部４２と固定部４１との間の滑り抵抗に分散される。
また、鍔部１３に摺接するころ３０の軸方向端面３１には、この鍔部１３との間で、図３に示すように、ころ３０が軌道面１２に沿って公転する（内輪１０の周りを回転する）ことで生じる滑り抵抗Ｆｒと、ころ３０が当該ころ３０の中心線Ｃ１回りに自転することで生じる滑り抵抗Ｆｓとが作用している。そこで、固定部４１に対して回転部４２が各ころ３０に追従するように同方向に回転を開始すると、前記公転による滑り抵抗Ｆｒが低下する。
この結果、各ころ３０の軸方向端面３１と回転部４２の接触面４３との滑り抵抗が大きくなるのを抑えることができ、これら軸方向端面３１と接触面４３との間で焼き付き等の不具合が発生するのを防ぐことが可能となる。
【００２９】
なお、このように回転部４２が固定部４１に対して回転を開始するのは、例えば、転がり軸受７の回転数（回転速度）が小さく、ころ３０の軸方向端面３１と回転部４２の接触面４３との間の滑り抵抗が大きく、これら軸方向端面３１と接触面４３との間に生じるこの滑り抵抗（摩擦抵抗（動摩擦抵抗））が、固定部４１と回転部４２との間の摩擦抵抗（静摩擦抵抗）を超える場合である。
これに対して、ころ３０の軸方向端面３１と回転部４２の接触面４３との間に生じる滑り抵抗（摩擦抵抗（動摩擦抵抗））が、固定部４１と回転部４２との間の摩擦抵抗（静摩擦抵抗）以下である場合、回転部４２は固定部４１に対して回転しない。
すなわち、ころ３０と回転部４２との間の滑り抵抗が大きくなると、回転部４２と固定部４１との間は、滑りが生じていない状態から、当該滑り抵抗によって、滑りが生じている状態へと変化可能となる。
【００３０】
このように、例えば、転がり軸受７が比較的高速で回転しており、複数のころ３０それぞれと回転部４２との間の滑り抵抗が小さい場合、複数のころ３０それぞれと回転部４２との間において周方向に沿った滑りが発生するが、回転部４２と固定部４１との間は滑りが生じていない（ほとんど生じていない）状態となる。しかし、転がり軸受７が比較的低速で回転しており、複数のころ３０それぞれと回転部４２との間の滑り抵抗が大きくなると、この滑り抵抗によって回転部４２を回転させようとする力が作用し、回転部４２と固定部４１との間において滑りが発生し、回転部４２は固定部４１に対して回転を始めることができる。
【００３１】
ここで、固定部４１と回転部４２との材質は同じであってもよいが、異なっていてもよい。例えば、回転部４２は固定部４１及び軌道輪本体部１１と同じ素材からなり、軸受鋼とすることができるが、回転部４２は固定部４１及び軌道輪本体部１１と異種金属であってもよく、固定部４１及び軌道輪本体部１１は軸受鋼からなるが、回転部４２は銅合金であってもよい。回転部４２を銅合金とすることで、摺動により回転部４２に生じた熱の放熱性能を高めることができる。
【００３２】
また、回転部４２を固定部４１及び軌道輪本体部１１と同じ素材とする場合、この回転部４２には、滑り抵抗を低減させるための表面処理が施されているのが好ましい。表面処理として、例えば二硫化モリブデンによる皮膜を回転部４２の表面に施すのが好ましい。なお、表面処理は、回転部４２の全面であってもよいが、一部のみであってもよい。例えば、回転部４２の外周面４８以外の表面に対して表面処理を行うことができる。回転部４２の表面のうち、ころ３０と摺動する接触面４３に前記表面処理が施されている場合、回転部４２ところ３０との間に生じる滑り抵抗を低減させることができ、焼き付きの発生をより効果的に抑えることができる。また、回転部４２の表面のうち固定部４１と摺動する面（接触面４４及び内周面４６）に前記表面処理が施されている場合、回転部４２と固定部４１との間に生じる滑り抵抗を低減させることができ、固定部４１に対して回転部４２は回転しやすくなる。
このため、ころ３０と回転部４２との間の滑り抵抗が大きくなろうとすると、回転部４２が回転し、ころ３０と回転部４２との間の滑り抵抗が大きくなるのを抑えることができる。このため、ころ３０の軸方向端面３１と回転部４２の接触面４３との間で焼き付き等の不具合が発生するのを防ぐことが可能となる。
【００３３】
以上のように、本実施形態では、ころ３０と内輪１０との間の滑り部は、ころ３０と回転部４２との間の第１滑り部と、回転部４２と固定部４１との間の第２滑り部とを有しており、前記第１滑り部を優先的に機能させ（滑りを生じさせ）、この第１滑り部における滑り抵抗が大きくなった場合に、前記第２の滑り部を機能させ（滑りを生じさせ）、第１滑り部における抵抗を緩和することができる。
【００３４】
なお、図４に示す従来構造の場合において、ころ９３と鍔部９８との間の滑り抵抗を小さくするために、鍔部９８の内側の側面に前記のような表面処理を施す場合、この表面処理が軌道面９５に対して付されるのを避けるために、マスキングを行う必要があり、表面処理の作業に手間を要する。しかし、本実施形態では、回転部４２は、軌道面１２を有する軌道輪本体部１１及び固定部４１とは別体であるため、この回転部４２にのみ表面処理を施し、その後、この回転部４２を軌道輪本体部１１及び固定部４１に組み付ければよく、前記のようなマスキングによる作業は不要であり作業を簡素化することが可能となる。
【００３５】
本発明の転がり軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
本実施形態では、図１に示すように、内輪１０が鍔部１３を有している転がり軸受７の場合について説明したが、外輪２０が鍔部を有していてもよく、この外輪２０の鍔部が、前記のような固定部（４１）及び回転部（４２）を有するようにしてもよい。つまり、内輪１０と外輪２０との内の一方の軌道輪が、複数のころ３０が転動する軌道面を有する円筒状の軌道輪本体部と、この軌道輪本体部の軸方向端部から径方向に突出して設けられころ３０の軸方向端面３１と接触してころ３０から荷重を受ける環状の鍔部とを有していればよい。
【００３６】
また、本実施形態では、ころ３０が円すいころ（テーパころ）である場合について説明したが、ころ３０は円筒ころであってもよい。そして、円筒ころの場合において、この円筒ころと摺接する鍔部を有する軌道輪は、外輪であってもよく、内輪であってもよい。そして、この鍔部が、前記のような固定部（４１）と回転部（４２）とを有するようにしてもよい。
また、前記回転部４２は、単一の環状部材からなる場合について説明したが、軸方向の途中に環状の分割面を有するようにして分割された複数の環状部材からなっていてもよい。複数の環状部材からなる場合、各環状部材の間においても滑りが生じる。
【符号の説明】
【００３７】
７：転がり軸受    １０：内輪    １１：軌道輪本体部
１２：軌道面    １３：鍔部    ２０：外輪
３０：ころ    ３１：軸方向端面    ３５：保持器
４１：固定部    ４２：回転部    ４３：接触面    α，β：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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