(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
決められた方向に回転させることに適したハンマドリルであって、
穿孔装置のドリルホルダ内に受容させることに適したシャンク部（１１）、
切削端部の自由端に開口して対立方向に延在するスリットまたはスロットを定義する対向する切削端部（１３）、
協働して延在する１対の螺旋状のフルート（１６）を定義する中間フルート部（１２）、を含み、且つ
硬質金属の板状切削部材（１８）が、外側自由端面（２６）と、対向する内側端面（２７）と、一対の対向する広い側面（２８）と、一対の横方向の狭い側面（２９）とを有し、且つそれらの軸方向と半径方向に延在するように前記スロットに取付けられ、
前記切削部材（１８）の前記外側自由端面（２６）が、実質的に対立方向に延在する主切刃（３０）を定義し、且つ
前記狭い側面（２９）のそれぞれが一対の実質的に軸方向に延在する側部切刃（３４）を定義するハンマドリルにおいて、
側部切刃（３４）に隣接する前記広い側面（２８）のそれぞれの食いつき部が、回転方向に向けられ且つ凹所（３５）を規定し、該凹所が前記切削部材（１８）の外側自由端面（２６）から前記フルート（１６）の一つの隣接する開口端（３７）まで軸方向に延在する、ことを特徴とするハンマドリル。
【請求項２】
前記凹所（３５）が凹状を成す、請求項１記載のハンマドリル。
【請求項３】
前記切削部材（１８）内に形成された前記凹所（３５）が、前記ハンマドリル（１０）のフルート部（１２）へ向かって軸方向に進み、隣接するフルート端部の凹所（３７）に接続する、請求項１または２に記載のハンマドリル。
【請求項４】
前記ハンマドリル（１０）の切削端部（１３）に隣接する螺旋状のフルート（１６）のピッチが、切削端部（１３）の近傍で増加する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項５】
前記切削端部（１３）に隣接する螺旋状のフルートのピッチが、前記シャンク部（１１）に隣接するフルートのピッチの２倍の大きさである、請求項４記載のハンマドリル。
【請求項６】
各主切刃（３０）の食いつき側部に位置する外側自由端面（２６）の一部（３９）が、回転方向に関して、前記凹所（３５）の一つに通じて湾曲し、穴粗粉末または穴微粉末用の通路を形成する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項７】
前記切削部材（１８）の外側自由端面（２６）が、前記ハンマドリル（１０）の長さ方向の中心軸（３３）において前記主切刃（３０）対して横方向に延在し且つ実質的に交差する第２の切刃（３１）をさらに定義する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項８】
前記外側端面（２６）が、前記ハンマドリル（１０）の長さ方向の軸（３３）に沿って軸方向に突出する中心チップ（３２）を定義する、請求項１〜７に記載のハンマドリル。
【請求項９】
前記切削部材（１８）の狭い側面（２９）のそれぞれの食いつき部が、回転方向に関して、ハンマドリル（１０）の長さ方向の軸（３３）に対して直角に延在する直線形状を有し、一方、狭い側面（２９）の背向部（４１）がドリルの半径より小さい曲率半径を有するように湾曲する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項１０】
前記背向部（４１）の曲率半径が、一対の切刃（３４）間の距離の半分より実質的に小さい、請求項９記載のハンマドリル。
【請求項１１】
前記切削部材（１８）の内側端面（２７）が、広い側面（２８）のそれぞれに隣接する面取り面部（４０）を含み、スロットまたはスロットの底面が前記切削部材の内側端面と互いに補足し合う、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項１２】
中間フルート部（１２）のフルート（１６）のそれぞれが、底面（１９）と一対の対向する側面（２０）とを有し、前記フルートの経路に対して直角を成す少なくとも一つのフルートの横断面におけるフルートの底面（１９）に対する基準面（２４）からの距離が、底面の中央部からフルートの隣接する側面（２０）に向かって減少し、前記基準面（２４）が、ドリルの長さ方向の軸から底面の幅の中央を通って延在する垂線に対して直角である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項１３】
前記距離が連続的に減少する、請求項１２記載のハンマドリル。
【請求項１４】
前記フルートの経路に対して直角を成す少なくとも一つのフルートの底面の横断面形状が凸状または凹状であり、底面が前記中央部と前記隣接する側面（２０）との間を延びる、請求項１２記載のハンマドリル。
【請求項１５】
前記フルートの経路に対して直角を成す少なくとも一つのフルートの底面の横断面形状が直線状であり、底面が前記中央部と前記隣接する側面（２０）との間を延びる、請求項１２記載のハンマドリル。
【請求項１６】
前記底面のそれぞれが、基準面（２４）に平行な面と１°〜１５°の範囲内の角度に定義する、請求項１４または１５記載のハンマドリル。
【請求項１７】
前記角度の範囲が４°〜８°である、請求項１６に記載のハンマドリル。
【請求項１８】
前記フルートの経路に対して直角を成す少なくとも一つのフルートの横断面形状は、前記フルートの外周幅が半径外側方向において増加するように形成されている、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項１９】
前記横断面形状においてフルートの側面（２０）の少なくとも一部は、基準面に対する垂線と１°〜１２°の範囲の角度（ａ）で定義される、請求項１８記載のハンマドリル。
【請求項２０】
前記角度が６°〜８°の範囲内である、請求項１９記載のハンマドリル。
【請求項２１】
前記フルートの経路に対して直角を成す少なくとも一つのフルートの横断面形状が前記垂線に対して対称である、請求項１２〜２０のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項２２】
螺旋状に延在する溝（２１）が、フルートの底面（１９）の中央部分の中間に形成されている、請求項１２〜２１のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【請求項２３】
前記溝（２１）が、８０°〜１１０°の範囲内の角度を定義する、請求項２２に記載のハンマドリル。
【請求項２４】
シャンク部とフルート部の間に軸方向に位置し、且つシャンク及びフルート部に隣接した部分より減少した外径を有するネック部をさらに含む、請求項１２〜２３のいずれか１項に記載のハンマドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はハンマドリルのような得に衝撃形式のドリルに関する。このようなドリルは、穿孔装置のドリルホルダに装着するために適したシャンク部と、超硬合金または焼結炭化物のような硬質金属で作られた切削部材が備えられた対向する切削端部と、少なくとも一つのフルートまたはチャネルを定義する中間フルート部とを含む。この切削部材は板状の部材であり、この部材は切削端部に形成された対立方向のスリットまたはスロットに受容され且つ適所にハンダ付けされる。穿孔作業の際に、このドリルは回転し且つ軸方向に往復運動することができる。穿孔された穴の内側端部で、焼結炭化物部材によって砕かれた物質または穴粗粉末は、フルートまたはチャネルによって穿孔された穴から外に移送する必要がある。したがって、このドリルの効果的な作業は、例えば穴粗粉末または穴微粉末を穿孔された穴から外に移送する効率に依存する。
【０００２】
既知のドリルの例は、米国特許第２，６３５，８５６号、米国特許第４，２１０，２１５号、米国特許第４．３１４，６１６号、米国特許第４，７６５，４１９号、米国特許第５，４２３，６４０号、米国特許第５，４９２，１８７号、西ドイツ特許第２９７２４０６３Ｕ１号、西ドイツ特許第３９０８６７４号、ヨーロッパ特許第０３５２２１５号、及びドイツ公開公報代９７５３７３１号に開示される。
【０００３】
本発明は、先行技術のドリルの改良を提供する。すなわち、第１の態様にしたがう本発明は、決められた方向に回転させることに適したドリルであって、穿孔装置のドリルホルダ内に受容させることに適したシャンク部と、切削端部の自由端に開口して対立方向に延在するスリットまたはスロットを定義する対向する切削端部と、協働して延在する１対の螺旋フルートまたはチャネルとを定義する中間フルート部を含み、且つ硬質金属の板状切削部材が、外側自由端面と、対向する内側端面と、一対の対向する広い側面と、一対の横方向の狭い側面とを有し、且つそれらの軸方向と半径方向に延在するように前記スロットに取付けられ、前記切削部材の前記自由端面が、実質的に対立方向に延在する主切刃を定義し、且つ前記狭い側面のそれぞれが一対の実質的に軸方向に延在する側部切刃を定義するドリルを提供し、且つ本発明にしたがうドリルは、側部切刃に隣接する広い側面のそれぞれの食いつき部が、回転方向に向けられ且つ凹所を規定し、凹所が前記切削部材の外側自由端面からフルートまたはチャネルの一つの隣接する開口端まで軸方向に延在することを特徴とする。切削部材は、例えばロウ付けまたははんだ付けによって前記切削端部に取付けられる。この軸方向に延在する凹所が、隣接するフルート端部に、切削部材によって切り取られた穴粗粉末または穴微粉末の運搬を促進させる。
【０００４】
凹所を定義するこの面の横断面形状は、平面またはわずかに凸状であっても良い。しかしながら、凹所の横断面積を増加するために、横断面積は好ましくは凹状である。隣接するフルートまたはチャネルへの穴粗粉末または穴微粉末の運搬をさらに改良するには、切削部材内に形成される上記凹所が軸方向内側に向かってドリルのフルート部まで連続させ、かつ同様に広げられるように隣接するフルート端部と併合させる。
【０００５】
また、隣接するフルートまたはチャネルへの穴粗粉末の移送は、ドリルの切削端部に隣接する螺旋状のフルートまたはチャネルのピッチが、ドリルの残部に関して実質的に増加するときに促進することができ、これは、フルートまたはチャネルに穴粗粉末が詰まる危険が減少されるからである。切削端部に隣接するピッチは、適切な広さまで増加することができる。しかしながら、このピッチが、シャンク部に隣接するフルート部のピッチの約２倍まで有利に増加されることが判明した。
【０００６】
各主切刃のドリルの回転方向に関する食いつき側部に位置する切削部材の外側自由端面の一部が、凹所の一つに向かって開口して穴粗粉末または穴微粉末用の通路を形成するように凹状に湾曲する。それによってフルートまたはチャネルに向かう穴微粉末の移送がさらに改良される。
【０００７】
切削部材の外側自由端面が、ドリルの長さ方向の中心軸において実質的に主切刃対して横方向に延在し且つ交差する第２の切刃をさらに定義し、且つさらに、外側端面が、ドリルの長さ方向の軸に沿って軸方向に突出する中心チップを定義する。このような軸方向に突出するチップが、ドリルの芯だしをすることを容易にして、それによって予め決められた位置に穴の穿孔を開始することを容易にする。
【０００８】
ドリルと穿孔した穴の周囲壁との間の摩擦を減少し、一方で同時に穿孔した穴内のドリル案内を良好に達成するために、切削部材の狭い側面のそれぞれの食いつき部が、回転方向に関して、ドリルの長さ方向の軸に対して直角に延在する実質的に直線からなる横断面形状を有し、一方、背向部が凹んだ横断面形状を有する。好ましくは、背向部の曲率半径が、一対の切刃間の対立方向距離の半分より実質的に小さい。すなわち、狭い側面の食いつき部だけが、穿孔された穴の壁と接触する。
【０００９】
さらに、応力を減少するために、切削部材の内側端面が、広い側面のそれぞれに隣接する面取り面部を含み、スロットまたはスロットの底面が切削部材の内側端面と互いに補足し合う。
【００１０】
本発明にしたがうドリルは、穿孔装置のドリルホルダに受容するに適したシャンク部と、対向する切削端部と、底面と一対の対向する側面とを有する螺旋状のフルートまたはチャネルを規定する中間フルート部とを含んでも良い。好ましくは、フルートまたはチャネルの経路に対して直角を成す上記の少なくとも一つの横断面形状は、フルートの底面に対する基準面からの距離が底面の中央部からフルートの隣接する側面に向かって増加するようにして、基準面はフルートの底面の外向きに垂直であり且つドリルの長さ方向の軸に延在しそして底面幅の中央を通る垂線に対して直角である。
【００１１】
穿孔された穴の外に穴微粉末または穴粗粉末の移送を促進するために、この部分の強度を過度に弱くすることなく最大横断面積を備えたフルート部内に一つまたは複数のフルートまたはチャネルを形成することが重要である。本発明にしたがうドリルにおいては、フルートの横断面積は、フルート部の芯断面を弱めることなく実質的に減少することができる。上記減少する距離は、チャネルのそこの段付けした形状によって達成することができる。しかしながら、この好ましい実施態様においては、基準面からの上記距離は、連続的に増加する。すなわち、上記中央部分とそれぞれの隣接側面との間に延在する各フルートの底区域の横断面形状は、僅かに凹ますことができるが、好ましくは凸状または実質的に直線状である。
【００１２】
各フルートの底区域の横断面形状が、実質的に直線状または僅かに凹状または凸状に湾曲する場合、上記基準面と平行な面と１°〜１５°の範囲内の角度に定義することができる。好ましくは上記角度範囲は、４°〜８°さらに好ましくは約６°である。
【００１３】
フルートまたはチャネルの横断面積を増加させるための別の可能性は、隣接する互いのフルートまたはチャネルを分け隔てるランドまたはリブの幅を減少させることである。すなわち、フルートまたはチャネルの横断面形状は、フルートの外周幅が半径外方向に増加するようにすることができる。これは、フルートまたはチャネルを分け隔てるランドまたはリブの幅が半径外方向に減少することを意味する。実施例のように、上記横断面形状内のフルートの側面の少なくとも一つが、上記基準面に対する垂線と１°〜１２°好ましくは２°〜１０°の範囲内の角度にする。好ましくは、上記角度は、６°〜８°の範囲、さらに好ましくは約７°の角度である。
【００１４】
底の中央部分とフルートまたはチャネルの隣接する側面との間に延在する上記フルートの底区域の各々が、相違してもよい。すなわち、例えば、一つは僅かに凹状であり、かつもうひとつは凸状の横断面形状であってもよい。しかしながら、好ましい実施態様においては、フルートまたはチャネルの横断面形状が、前記垂線に対して対称である。
【００１５】
フルートまたはチャネルの表面積を増加させるため、それによって螺旋状に延在するフルートまたはチャネルに沿って流れる穴微粉末の案内及び方向を改良するために、螺旋状に延在する溝が、フルートの底面の中央部分を定義することができる。このような溝は、半円形のようないずれの横断面形状であっても良い。しかしながら、好ましい実施態様においては、上記溝は、約９０°のような８０°〜１１０°、さらに好ましくは８５°〜１００°の範囲内の角度に定義された横断面を有する。
【００１６】
本発明にしたがうドリルは、さらにシャンク部とフルート部との間にネック部を含み、且つこれらの隣接部分に対して減少した外径を有する。これは、各フルートまたはチャネルの開放端が、このネック部の周りの領域へと開口されることを意味する。
【００１７】
形状の詳細な説明
図１に示すハンマドリルは、穿孔装置（図示せず）のドリルホルダ内に受容するために適したシャンク部１１と、フルート部１２と、切削端部１３と、シャンク部１１及びフルート部１２の間に備わり且つ隣り合う部分１１と１２の外径に対して細くなった直径を有するネック部１４とを含む。
【００１８】
シャンク部１１は、従来の固定する溝（図示せず）と、駆動チャネル１５と、を備えることができる。フルート部１２は、一対の協働する螺旋状のフルートまたはチャネル１６を定義し、このフルートまたはチャネルが、螺旋状に延在するリブまたはランドによって区分される。切削端部１３は、板状の切削部材１８を含み、この部材が従来の状態の切削端部に形成された対立方向のスリットまたはスロット内に受容されて取付けられる。
【００１９】
図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩによって図示されるように、フルートの螺旋状経路の接線方向に対して直角を成す一つのフルート１３の横断面を図示する。図２に示されるように、各フルートまたはチャネル１３は、底面１９と、リブまたはランド１７によって定義された１対の対向する側面２０とによって定義される。螺旋状に延在する溝２１は、底面１９の中央部分２２の中間に形成され、この溝は、例えば約９０°で良い角度αを定義している側面によって定義される。さらに側面１９は、１対の底区域を含み、それぞれが図１の点線と一点鎖線とによって図示される基準線に対して平行な線とともに角度βを定義する。基準線２４は、ドリルの長さ方向の軸から延在し且つフルート１６の横断面の中間を通る垂線２５に対して直角に延在する基準面の横断面を示す。この角度βは、例えば、４°〜８°好ましくは約６°で良い。チャネルまたはフルート１６の外周幅は、側面２０の各々が垂線２５に対して平行である線とともに角度γを定義するように、半径外向き方向に増加しても良い。実施例のように、この角度γは、６°〜８°好ましくは約７°でよい。上記に検討した角度α、β及びγのために、フルート及びチャネル１６の横断面積は、実質的にドリルの強度を阻害することなく増加されると理解される。フルート１６の拡大した横断面積は、切削端部から穿孔された穴の外へとの穴祖粉末または穴微粉末の困難な移送を可能にする。
【００２０】
図３〜５は板状切削部材１８をさらに詳細に図示する。この切削部材は、軸方向外側端面２６と内側端面２７と、１対の向き合う広い側面２８と、１対の向き合うまたは外周の側面２９とを有する。この軸方向の外側の端面２６は、１対の実質的に半径方向（装着されたドリルに関して）に延在する主切刃と、１対の２次切刃３１とを定義する。２次切刃は、軸方向に突出するチップ３２を形成する交差点で、主切刃を横切って横断して延在する。このチップは、図６〜８に参照されるドリルの中央長さ方向の軸３３上に配置される。図３と４に最もよく示されるように、切刃３０と３１は、凹状に湾曲した形状である。
【００２１】
切削部材１８の向き合う外周側面２９の各々は、長さ方向に延在する側部切刃３４を定義し、且つドリルの長さ方向の軸３３と切刃３４のそれぞれとの間の半径方向の距離は、穿孔された穴の直径を決定する。軸方向に延在する凹所３５は、側部切刃３４に対して隣接する広い側面２８のそれぞれに形成され、そしてドリルは図５の矢印３６によって図示される方向に回転する。これは、凹所３５が側面２８の食いつき部上に形成されることを意味する。
【００２２】
さらに凹所３７はドリルの切削端部１３に形成されて、切削部材１８が図６に示されるように軸方向に延在するスリットまたはスロット３８内に装着された場合、切削部材１８の凹所３５が凹所３７に連続するようにする。図６と７の最もよく示されるように、フルートまたはチャネル１６のピッチは、フルート１６がこの位置で軸方向にさらに延在するように、実質的に切削端部に対して隣接して増加する。さらにその上、凹所５と３７は隣接するフルートまたはチャネル１６に滑らかに捕捉するような形状である。また、切削部材の端面２６の一部３９は、隣接する主切刃３０によってバラバラにされた材料または穴屑を凹所３５まで案内するための１種の通路を形成するように、凹状に湾曲する。
【００２３】
図３に最もよく示されるように、切削部材２８の軸方向内側の端面２７は、スロット３８の同じように形成された底面と嵌合させるために、向き合って面取りまたは座グリを行なった部分４０を有する。さらに、各外周側面２９の後続する部分４１は、穿孔された穴の壁と上記外周面部との間の逃げを達成するように、凹状に湾曲し且つドリルの半径より実質的に小さな曲率半径を有する。
【００２４】
図８はサンプル１０'を示し、これから本発明にしたがうドリルは作ることができる。サンプル１０'は、シャンク部１１'と、細くなった直径のネック部１４’と、螺旋状に延在するフルートまたはチャネルを備えた部分１２'と、上記の用に切削部材３２を受容するためのスリットまたはスロットを形成する自由端部１３'と、を含む。必要なチャネル及び溝は、フライス加工または研削加工によってシャンク部１１'に形成しても良く、且つ螺旋状のフルートまたはチャネルは、研削加工または従来の方法における圧延加工によって部分１２'に形成することができる。
【００２５】
図９に示されるハンマドリル１０は、穿孔装置（図示せず）のドリルホルダ内に受容するために適したシャンク部１１と、フルート部１２と、切削端部１３と、シャンク部１１とフルート部１２の間に備わり且つ隣接する部分１１と１２の外径に対して細くなった直径を有するネック部１４と、を含む。このシャンク部１１は、慣用の固定溝（図示せず）と駆動チャネル１５とを備える。このフルート部１２は１対のともに延在する螺旋状のフルートまたはチャネル１６を定義し、フルートまたはチャネルは螺旋状に延在するリブまたはランドによって分けられる。切削端部１３は、慣用の方法で切削端部一３に形成された半径方向のスリットまたはスロットに受容されて装着される板状の切削部材１８を含む。
【００２６】
図９〜１２のハンマドリルは、異なって形成された切削端部１３を備える図１のそれとは異なる。凹所４２は、ドリルの切削端部１３に形成されて、切削部材の端面２６の一部３９とともに、隣接する主切刃３０によってバラバラにされた物質または穿孔ダストをチャネル１６へと案内するための一種の通路を形成する。
【００２７】
双方のドリルが凹所３７（図６）と、凹所４２（図９）とを含むので、図１と９に示すドリルの組合せをすることができる。
【００２８】
切削部材と切削端部との間のろう付けのための領域を形成するように、切削端部１３の上側端部と広い側面２８の上側端部との間に距離（Ｄ）が存在する。
【００２９】
図１０と１１は、図９に示すドリルの端部の拡大側面図であり、それぞれ端部に装着される切削部材１８が存在する場合と存在しない場合である。
【００３０】
図１２は、図１１の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。角度ｋは好ましくは６０°であり、角度ｌは好ましくは３０°であり、且つ角度ｍは好ましくは２０°である。
【００３１】
上記実施態様の種々の変化と改良とが、本発明の範囲内でできることが理解すべきである。実施例として、ドリルは、上記のように切削部材１８と、記載された新しい横断面形状を有するフルートまたはチャネル１６とを備える必要はない。すなわち、本発明にしたがう形状にしたフルートを有するドリルは、慣用の切削部材または慣用フルートを有するドリルを提供でき、またはチャネルが新しい切削部材を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明にしたがうハンマドリルの側面図である。
【図２】  図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った横断面図を拡大して示す。
【図３】  図３は、図１のドリルの切削部材を拡大した端面図である。
【図４】  図４は、図１のドリルの切削部材を拡大した側面図である。
【図５】  図５は、図１のドリルの切削部材を拡大した上面図である。
【図６】  図６は、ドリルに切削部材が備えられた図１に示すドリルの端部の拡大側面図である。
【図７】  図７は、ドリルに切削部材が備えられない図１に示すドリルの端部の拡大側面図である。
【図８】  図８は、減少した直径のネック部を有するドリル半製品の側面図である。
【図９】  図９は、本発明にしたがうハンマドリルの側面図である。
【図１０】  図１０は、ドリルに切削部材が備えられた図９に示すドリルの端部の拡大側面図である。
【図１１】  図１１は、ドリルに切削部材が備えられない図９に示すドリルの端部の拡大側面図である。
【図１２】  図１２は、図１１の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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