(57)【要約】【課題】円筒ころ軸受の負荷容量を大きくできる保持器４ａを備えた構造で、使用個所への組み付け以前に外輪１と内輪２とが分離した場合でも、保持器４ａのポケット１０内から円筒ころ３ａが脱落するのを防止できる構造を実現する。【解決手段】上記円筒ころ３ａの軸方向端面に凹部１４を形成する。これと共に、上記保持器４ａを構成するリム部９ａの軸方向内側面に、上記凹部１４と係合する、凸部１５を形成する。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面の軸方向中間部に円筒状の外輪軌道を設けた外輪と、外周面の軸方向中間部に円筒状の内輪軌道を設けた内輪と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の円筒ころと、これら各円筒ころを転動自在に保持する為の保持器とを備え、この保持器は、軸方向両端部に配置された、それぞれが円環状である１対のリム部と、円周方向に関して互いに等間隔に配置され、それぞれの両端部をこれら両リム部の軸方向内側面に連続させた複数本の柱部とから成るもので、これら各柱部の円周方向両側面と上記両リム部の軸方向内側面とにより四方を囲まれた部分を、それぞれの内側に上記各円筒ころを転動自在に保持する複数のポケットとしており、且つ、上記各柱部を上記各円筒ころのピッチ円に対し、径方向に関して何れかの方向にずらせた状態で配置すると共に、円周方向に隣り合う上記各柱部同士の間隔を上記各円筒ころの直径よりも小さくしている円筒ころ軸受に於いて、上記両リム部のうちの少なくとも一方のリム部の軸方向内側面で、上記保持器の円周方向に関し、上記各ポケットの中央部に形成した凸部と、上記各円筒ころの軸方向端面の中央部に形成した凹部との係合に基づいて、上記各ポケット内に保持した上記各円筒ころが、上記保持器の径方向に関して上記各柱部が上記ピッチ円に対しずれている方向と反対の方向に抜け出すのを防止している事を特徴とする円筒ころ軸受。
【請求項２】
外輪と内輪とのうち、使用時に回転する回転輪の周面の軸方向端部に、使用時にも回転しない静止輪に向けて径方向に突出する鍔部を全周に亙り設けると共に、この鍔部の周面と保持器の軸方向端部周面との係合により、この保持器の径方向位置を規制している、請求項１に記載した円筒ころ軸受。
【請求項３】
風力発電機の回転支持部分に組み込んで使用する、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般産業機械、特に風力発電機の回転支持部分に組み込んで使用する円筒ころ軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば風力発電機の（例えば、プロペラと発電機との間に組み込む増速機の）回転支持部分の様に、大きなラジアル荷重が加わる回転支持部分には、円筒ころ軸受等のころ軸受が組み込まれている。図１０〜１１は、特許文献１〜２に記載されて従来から知られている保持器構造を採用した、円筒ころ軸受の１例を示している。この円筒ころ軸受は、使用時にも回転しない静止輪である外輪１と、使用時に回転する回転輪である内輪２と、複数個の円筒ころ３、３と、保持器４とを備える。このうちの外輪１は、内周面の軸方向中間部に円筒状の外輪軌道５を、同じく軸方向一端部（図１０の左端部）に内向フランジ状の鍔部６を、それぞれ設けている。又、上記内輪２は、外周面の軸方向中間部に円筒状の内輪軌道７を、同じく軸方向両端部に外向フランジ状の鍔部８、８を、それぞれ設けている。又、上記各円筒ころ３、３は、上記外輪軌道５と上記内輪軌道７との間に、上記保持器４により保持した状態で転動自在に設けられている。
【０００３】
又、上記保持器４は、例えばプレス型保持器と呼ばれる一体成形品で、金属板に打ち抜き加工及び曲げ加工等のプレス加工を施す事により、全体を円筒状に形成している。この様な保持器４は、軸方向両端部に配置された、それぞれが円環状である１対のリム部９、９と、円周方向に関して互いに等間隔に配置され、それぞれの両端部を上記両リム部９、９の軸方向内側面に連続させた複数本の柱部１０、１０とを備える。そして、これら各柱部１０、１０の円周方向両側面と上記両リム部９、９の軸方向内側面とにより四方を囲まれた部分を、それぞれの内側に上記各円筒ころ３、３を転動自在に保持する複数のポケット１１、１１としている。又、上記各柱部１０、１０を、上記各円筒ころ３、３のピッチ円（これら各円筒ころ３、３の中心を通る円）に対し、径方向内側にずらせた状態で配置している。これと共に、円周方向に隣り合う上記各柱部１０、１０同士の間隔を、上記各円筒ころ３、３の直径よりも小さくしている。又、上記各柱部１０、１０の断面形状を略台形にして、これら各柱部１０、１０の円周方向両側面を、それぞれ上記各円筒ころ３、３の転動面に沿う方向の平面若しくは凹曲面としている。又、図示の構造では、上記内輪２を構成する１対の鍔部８、８の外周面と、上記保持器４の軸方向両端部内周面との係合により、この保持器４の径方向位置を規制している。この為に、具体的には、上記内輪２と上記保持器４とを互いに同心に配置した状態で、この保持器４の軸方向両端部内周面を、上記両鍔部８、８の外周面に近接対向させている。
【０００４】
上述の様に構成する円筒ころ軸受の場合には、保持器４を構成する各柱部１０、１０を、各円筒ころ３、３のピッチ円に対し、径方向内側にずらせた状態で配置すると共に、円周方向に隣り合う上記各柱部１０、１０同士の間隔を、上記各円筒ころ３、３の直径よりも小さくしている。この為、上記各柱部１０、１０の肉厚を十分に確保したまま、上記各円筒ころ３、３同士の間隔を狭める事ができる。従って、その分だけ、これら各円筒ころ３、３の総数を増やす事ができ、上記円筒ころ軸受の負荷容量を増大させる事ができる。
【０００５】
ところが、上述した円筒ころ軸受の場合、外輪１及び内輪２が存在しない状態を考えると、上記保持器４の各ポケット１１、１１内に保持した上記各円筒ころ３、３は、上記各柱部１０、１０の存在に基づき、径方向内方には抜け出せないが、径方向外方には自由に抜け出せる。この為、上記円筒ころ軸受を使用個所に組み付ける以前（例えば搬送中）に、上記外輪１と上記内輪２とが分離して、この外輪１の径方向内側から上記各円筒ころ３、３が軸方向に抜け出す様な事態が発生した場合には、これら各円筒ころ３、３が上記各ポケット１１、１１内から径方向外方に脱落すると言った不具合が生じる。そこで、この様な不具合が生じる事を回避できる様にすべく、上述した円筒ころ軸受の場合には、上記外輪１の内周面の軸方向他端部（図１０の右端部で、鍔部が存在しない部分）の全周に係止溝１２を形成すると共に、この係止溝１２に欠円輪状の止め輪１３を組み付けている。そして、この止め輪１３により、上記各円筒ころ３、３が上記外輪１の径方向内側から軸方向に抜け出す事を防止している。
【０００６】
ところが、上記円筒ころ軸受のサイズが大きい場合には、上記外輪１の製造時の熱処理変形によって、上記係止溝１２の深さが局部的に浅くなる場合がある。この様な場合には、この係止溝１２に係止した上記止め輪１３が脱落し易くなる為、好ましくない。又、そもそも、上述の様な係止溝１２及び止め輪１３を設ける事は、部品点数の増加とコストの増大とに結び付く為、好ましくない。
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０２８３７６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１６０５１７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の円筒ころ軸受は、上述した様な係止溝１２及び止め輪１３を設けずに済む様にする為、保持器のポケット内から円筒ころが脱落するのを防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の円筒ころ軸受は、内周面の軸方向中間部に円筒状の外輪軌道を設けた外輪と、外周面の軸方向中間部に円筒状の内輪軌道を設けた内輪と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の円筒ころと、これら各円筒ころを転動自在に保持する為の保持器とを備える。又、この保持器は、軸方向両端部に配置された、それぞれが円環状である１対のリム部と、円周方向に関して互いに等間隔に配置され、それぞれの両端部をこれら両リム部の軸方向内側面に連続させた複数本の柱部とから成る。そして、これら各柱部の円周方向両側面と上記両リム部の軸方向内側面とにより四方を囲まれた部分を、それぞれの内側に上記各円筒ころを転動自在に保持する複数のポケットとしている。且つ、上記各柱部を上記各円筒ころのピッチ円に対し、径方向に関して何れかの方向にずらせた状態で配置すると共に、円周方向に隣り合う上記各柱部同士の間隔を上記各円筒ころの直径よりも小さくしている。
【００１０】
特に、本発明の円筒ころ軸受に於いては、上記両リム部のうちの少なくとも一方のリム部の軸方向内側面で、上記保持器の円周方向に関し、上記各ポケットの中央部に形成した凸部と、上記各円筒ころの軸方向端面の中央部に形成した凹部との係合に基づいて、上記各ポケット内に保持した上記各円筒ころが、上記保持器の径方向に関して上記各柱部が上記ピッチ円に対しずれている方向と反対の方向に抜け出す事を防止している。
この様な特徴を有する本発明の円筒ころ軸受を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記外輪と上記内輪とのうち、使用時に回転する回転輪の周面の軸方向端部に、使用時にも回転しない静止輪に向けて径方向に突出する鍔部を全周に亙り設ける。これと共に、この鍔部の周面と上記保持器の軸方向端部周面との係合により、この保持器の径方向位置を規制する。
又、本発明を実施するのに好ましくは、請求項３に記載した様に、上記円筒ころ軸受を、風力発電機用増速機の回転支持部分に組み込んで使用する。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様に構成する本発明の円筒ころ軸受の場合、外輪及び内輪が存在しない状態で、保持器の各ポケット内に保持した各円筒ころが、この保持器の径方向に関して、この保持器を構成する各柱部が上記各円筒ころのピッチ円に対しずれている方向に抜け出す事は、これら各柱部の存在に基づいて防止できる。これに対し、このずれている方向と逆方向に抜け出す事は、上記保持器を構成するリム部の軸方向内側面に形成した凸部と、上記各円筒ころの軸方向端面の中央部に形成した凹部との係合に基づいて防止できる。この為、使用個所に組み付ける以前（例えば搬送中）に、外輪と内輪とが分離して、上記各円筒ころが上記外輪の径方向内側又は上記内輪の径方向外側から軸方向に抜け出る様な事態が発生した場合でも、上記各円筒ころが上記各ポケット内から径方向に脱落すると言った不具合が発生する事を有効に防止できる。即ち、本発明の場合には、この様な不具合が発生する事を防止する為に、上記外輪と上記内輪との分離防止を図る必要がない。従って、この分離防止を図る為の手段である、前述した様な係止溝及び止め輪を設ける必要がない。この結果、部品点数の削減とコストの低減とを図れる。又、上記外輪と上記内輪とを分離できる為、回転支持部に対し、これら外輪と内輪とを別々に組み付けつつ、この回転支持部で組み合わせる事が可能になる等、取り扱い性を向上させる事ができる。
【００１２】
又、本発明を実施する場合に、請求項２に記載した構成を採用すれば、回転輪の鍔部の周面から、保持器の軸方向端部周面に、回転方向の摩擦力（駆動力）が作用する。この為、この請求項２に記載した円筒ころ軸受を、例えば風力発電機の回転支持部分に組み込んで使用する場合（請求項３）、即ち、無負荷・高速回転と言った、公転滑り（軌道面と転動面との間の滑り）が発生し易い条件で使用する場合でも、上記回転方向の摩擦力によって上記公転滑りの発生を抑制できる。従って、その分だけ、外輪、内輪、各円筒ころの各表面に、スキッディングやスミアリング等の損傷が発生する事を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、互いに対向する、各円筒ころ３ａ、３ａの軸方向両端面と、保持器４ａを構成する１対のリム部９ａ、９ａの軸方向内側面との係合部の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１０〜１１に示した従来構造の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１４】
本例の場合、上記各円筒ころ３ａ、３ａの軸方向両端面の中央部にそれぞれ、円形の凹部１４、１４を形成している。これら各凹部１４、１４はそれぞれ、上記各円筒ころ３ａ、３ａを造る際の鍛造加工により形成している。又、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向内側面の径方向外端部で、円周方向に関し、上記保持器４ａの各ポケット１１、１１の中央部にそれぞれ、上記各凹部１４、１４と係合する、凸部１５、１５を形成している。これら各凸部１５、１５はそれぞれ、上記両リム部９ａ、９ａの外周面の軸方向内端部にプレス加工を施す事に基づいて、当該部分の肉を軸方向内方に寄せる事により形成している。この様な各凸部１５、１５はそれぞれ、上記各円筒ころ３ａ、３ａの転動を阻害しない態様で上記各凹部１４、１４に係合し、且つ、この係合に基づいて、上記各円筒ころ３ａ、３ａが上記保持器４ａのポケット１１、１１内から径方向外方に抜け出る事を防止する。
【００１５】
この様な効果を得られる様にすべく、本例の場合には、上記各円筒ころ３ａ、３ａの長さ寸法をＬ3aとし、これら各円筒ころ３ａ、３ａの軸方向両端面に存在する上記各凹部１４、１４の底面同士の間隔をＷ14とし、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向内側面同士の間隔をＷ9aとし、上記各ポケット１１、１１内の軸方向両端部に存在する上記各凸部１５、１５の先端部同士の間隔をＷ15とした場合に、Ｗ14＜Ｗ15＜Ｌ3a＜Ｗ9aの寸法関係が成立する様にしている。尚、本例の場合、上記各円筒ころ３ａ、３ａは、上記保持器４ａの径方向外方から上記各ポケット１１、１１内に押し込む事により、これら各ポケット１１、１１内に保持する。この押し込み作業の際に、上記各凸部１５、１５はそれぞれ、上記各円筒ころ３ａ、３ａの外周面と軸方向両端面との連続部に存在する、凸曲面状の面取り部１６に案内されつつ、軸方向外側に向け弾性変形し、上記各円筒ころ３ａ、３ａの通過を許容する。そして、上記各円筒ころ３ａ、３ａが上記各ポケット１１、１１内に収まった状態で弾性的に復元し、上記各凹部１４、１４に係合して、上記各円筒ころ３ａ、３ａの、上記保持器４ａの径方向外方への変位を制限する。
【００１６】
上述の様に、本例の円筒ころ軸受の場合には、保持器４ａを構成する１対のリム部９ａ、９ａの軸方向内側面に形成した各凸部１５、１５と、各円筒ころ３ａ、３ａの軸方向両端面の中央部に形成した各凹部１４、１４との係合に基づき、各ポケット１１、１１内に保持した上記各円筒ころ３ａ、３ａが、上記保持器４ａの径方向外方に抜け出す事を防止できる。これに対し、径方向内方に抜け出す事は、前述の図１０〜１１に示した従来構造の場合と同様、上記保持器４ａを構成する各柱部１０、１０の存在に基づいて防止できる。この為、使用個所に組み付ける以前（例えば搬送中）に、外輪１と内輪２とが分離して、上記各円筒ころ３ａ、３ａが、この外輪１の径方向内側又はこの内輪２の径方向外側から軸方向に抜け出る様な事態が発生した場合でも、上記各円筒ころ３ａ、３ａが上記各ポケット１１、１１内から径方向に脱落すると言った不具合が発生する事を有効に防止できる。即ち、本例の場合には、この様な不具合が発生する事を防止する為に、上記外輪１と上記内輪２との分離防止を図る必要がない。従って、この分離防止を図る為の手段である、前述した様な係止溝１２及び止め輪１３（図１０参照）を設ける必要がない。この結果、部品点数の削減とコストの低減とを図れる。又、上記外輪１と上記内輪２とを分離しても、上記保持器４ａと上記各円筒ころ３ａ、３ａとが分離する事がなく、組立作業の途中等に、必要に応じて上記外輪１と上記内輪２とを分離できる。この為、取り扱い性を向上させる事ができる。
【００１７】
又、本例の場合には、上記内輪２を構成する鍔部８、８の外周面と、上記保持器４ａの軸方向両端部内周面との係合（これら両周面同士を摺接若しくは近接対向させる事）により、この保持器４ａの径方向位置を規制している。この為、使用時に、回転輪である上記内輪２の鍔部８、８の外周面から、上記保持器４ａの軸方向両端部内周面に、回転方向の摩擦力（駆動力）が作用する。この為、本例の円筒ころ軸受を、例えば風力発電機用増速機の回転支持部分に組み込んで使用する場合、即ち、無負荷・高速回転と言った、公転滑り（軌道と転動面との間の滑り）が発生し易い条件で使用する場合でも、上記回転方向の駆動力によって上記公転滑りの発生を抑制できる。従って、その分だけ、上記外輪１、上記内輪２、上記各円筒ころ３ａ、３ａの各表面に、スキッディングやスミアリング等の損傷が発生するのを防止できる。
【００１８】
［実施の形態の第２例］
図４〜６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、保持器４ｂを構成する１対のリム部９ｂ、９ｂの径方向に関する高さ寸法を、各柱部１０、１０の径方向に関する高さ寸法よりも大きくしている。そして、上記両リム部９ｂ、９ｂの軸方向内側面の径方向内端縁部で、円周方向に関し、上記保持器４ｂの各ポケット１１、１１の中央部にそれぞれ、各円筒ころ３ａ、３ａの軸方向両端面に形成した凹部１４、１４に係合させる為の円形の凸部１５ａ、１５ａを形成している。本例の場合、これら各凸部１５ａ、１５ａはそれぞれ、上記両リム部９ｂ、９ｂの一部分を軸方向外側から軸方向内側に向けプレス加工で押圧して、当該部分を塑性変形させる事により形成している。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
尚、上述した実施の形態の第１〜２例では、ＮＦ形の円筒ころ軸受に本発明を適用しているが、本発明は、このＮＦ形の円筒ころ軸受をＮ形の円筒ころ軸受に変えて実施する事もできる。
【００１９】
［実施の形態の第３例］
図７〜９は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、外輪１ａを回転輪とし、内輪２ａを静止輪としている。そして、この外輪１ａの内周面の軸方向両端部に鍔部６、６を設けると共に、上記内輪２ａの外周面の軸方向一端部（図７、９の左端部）に鍔部８を設けている。又、保持器４ｃとして、前述の図１〜３に示した実施の形態の第１例の保持器４ａを、径方向に関して逆にした如き構造を有するものを採用している。即ち、本例の場合には、上記外輪１ａに設けた１対の鍔部６、６の内周面と、上記保持器４ｃの軸方向両端部外周面との係合により、この保持器４ｃの径方向位置を規制している。又、上記保持器４ｃを構成する各柱部１０ａ、１０ａを、各円筒ころ３ａ、３ａのピッチ円に対し、径方向外側にずらせた状態で配置している。これと共に、円周方向に隣り合う上記各柱部１０ａ、１０ａ同士の間隔を、上記各円筒ころ３ａ、３ａの直径よりも小さくしている。又、上記両リム部９ｃ、９ｃの軸方向内側面の径方向内端縁部で、円周方向に関し、上記保持器４ｃの各ポケット１１、１１の中央部にそれぞれ、上記各円筒ころ３ａ、３ａの軸方向両端面に形成した凹部１４、１４に係合させる為の凸部１５ｂ、１５ｂを形成している。
【００２０】
上述の様に構成する本例の円筒ころ軸受の場合には、上記各柱部１０ａ、１０ａによって、上記各円筒ころ３ａ、３ａが各ポケット１１ａ、１１ａ内から、上記保持器４ｃの径方向外方に抜け出る事を防止できる。これと共に、上記各凹部１４、１４と上記各凸部１５ｂ、１５ｂとの係合によって、上記各円筒ころ３ａ、３ａが上記各ポケット１１ａ、１１ａ内から径方向内方に抜け出る事を防止できる。その他の構成及び作用は、前述の図１〜３に示した実施の形態の第１例の場合と同様である。
尚、上述した実施の形態の第３例では、ＮＪ形の円筒ころ軸受に本発明を適用しているが、本発明は、このＮＪ形の円筒ころ軸受を、ＮＵ形やＮＵＰ形の円筒ころ軸受に変えて実施する事もできる。
【００２１】
尚、上述した実施の形態の第３例では、保持器として、前述の図１〜３に示した実施の形態の第１例の保持器４ａを、径方向に関して逆にした如き構造を有するものを採用した。但し、本発明を実施する場合には、保持器として、前述の図４〜６に示した実施の形態の第２例の保持器４ｂを、径方向に関して逆にした如き構造を有するものを採用する事もできる。又、上述した各実施の形態では、保持器を構成するリム部の軸方向内側面に形成した凸部と、円筒ころの軸方向端面に形成した凹部との係合部を、各ポケットの軸方向両側に設ける構成を採用した。但し、本発明を実施する場合には、上記凸部と凹部との係合部を、上記各ポケットの軸方向片側にのみ設ける構成を採用する事もできる。又、円筒ころ軸受の形式には、軌道輪に対する鍔の設け方によって、ＮＦ形、ＮＪ形等の各種の形式のものがあるが、本発明を実施する場合には、特許請求の範囲に記載した要件を満たす限り、各種の形式の円筒ころ軸受を採用する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】一部を切断した状態で示す、図１の右方から見た図。
【図３】図１の要部拡大図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図５】一部を切断した状態で示す、図４の右方から見た図。
【図６】図４の要部拡大図。
【図７】本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。
【図８】一部を切断した状態で示す、図７の右方から見た図。
【図９】図７の要部拡大図。
【図１０】従来構造の１例を示す断面図。
【図１１】一部を切断した状態で示す、図１０の右方から見た図。
【符号の説明】
【００２３】
１、１ａ  外輪
２、２ａ  内輪
３、３ａ  円筒ころ
４、４ａ〜４ｃ  保持器
５    外輪軌道
６    鍔部
７    内輪軌道
８    鍔部
９、９ａ〜９ｃ  リム部
１０、１０ａ  柱部
１１、１１ａ  ポケット
１２  係止溝
１３  止め輪
１４  凹部
１５、１５ａ、１５ｂ  凸部
１６  面取り部
【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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