FR3119214A1 - Segment de cage et roulement associé - Google Patents

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Abstract

Le segment de cage pour roulement, comporte une portion centrale (16) s’étendant dans le sens circonférentiel et délimitant une pluralité de poches traversantes pour la réception de rouleaux, la portion centrale (16) comprenant des première et deuxième parois (49) s’étendant dans le sens circonférentiel, et pourvues de surfaces intérieures (20, 22) en regard l’une de l’autre et formant des surfaces de butée pour les faces d’extrémités des rouleaux. Il comprend en outre un premier rebord latéral (24) prolongeant vers l’extérieur la première paroi (49) de la portion centrale et un deuxième rebord latéral (26) prolongeant vers l’extérieur la seconde paroi de la portion centrale en étant orienté perpendiculairement au premier rebord latéral, au moins un évidement (30) ouvert vers l’extérieur étant formé sur chacun des premier et deuxième rebords latéraux. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Segment de cage et roulement associé
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne les roulements.
La présente invention concerne plus particulièrement un segment de cage pour roulement, et un roulement comprenant des cages segmentées comprenant chacune une pluralité de segments.
Etat de la technique antérieure
Pour des applications qui requièrent des reprises de charges axialement et radialement importantes, il est connu d’utiliser un premier type de roulement à trois rangées de rouleaux comprenant deux rangées de rouleaux axiaux et une rangée de rouleaux radiaux.
Cependant, l’encombrement d'un tel roulement nécessite un espace d'installation important.
Pour des applications dans lesquelles les reprises de charges sont plus faibles, il est possible d’utiliser un deuxième type de roulement à rouleaux croisés qui présentent un encombrement réduit.
Pour assurer le maintien de l’espacement circonférentiel de ces types de roulement, il est connu d'utiliser une cage segmentée qui est constituée d’une pluralité de segments de cages successifs dans le sens circonférentiel. De tels segments de cages sont généralement réalisés en matériau synthétique.
Sous l’effet de la force centrifuge ou lorsque la vitesse de rotation relative des bagues intérieure et extérieure est faible, les segments de cage peuvent frotter sur ces bagues et se détériorer. Les segments de cage peuvent aussi se coincer entre les chemins de roulement des bagues.
Il est donc proposé de pallier à tout ou partie de ces inconvénients.
Au vu de ce qui précède, l’invention propose un segment de cage pour roulement, le segment de cage comportant une portion centrale s’étendant dans le sens circonférentiel, et délimitant une pluralité de poches traversantes pour la réception de rouleaux, la portion centrale comprenant des première et deuxième parois s’étendant dans le sens circonférentiel et pourvues de surfaces intérieures en regard l’une de l’autre et formant des surfaces de butée pour les faces d’extrémités des rouleaux.
Le segment de cage comprend en outre un premier rebord latéral prolongeant vers l’extérieur la première paroi de la portion centrale, et un deuxième rebord latéral prolongeant vers l’extérieur la seconde paroi de la portion centrale en étant orienté perpendiculairement au premier rebord latéral, au moins un évidement ouvert vers l’extérieur étant formé sur chacun des premier et deuxième rebords latéraux.
Les évidements permettent de réduire la surface de frottement des segments de cage sur les bagues intérieure et extérieure du roulement associé. Les évidements peuvent former des réservoirs de lubrifiant permettant de lubrifier les rouleaux. Le lubrifiant peut par exemple être de la graisse ou de l’huile.
Selon une caractéristique, le segment de cage comprend au moins un évidement formé sur une surface de guidage du premier rebord latéral qui relie une surface d’extrémité libre dudit rebord à la portion centrale.
Avantageusement, le segment de cage comprend au moins un évidement formé sur une surface d’extrémité libre du premier rebord latéral.
De préférence, le segment de cage comprend au moins un évidement formé sur une surface de guidage du deuxième rebord latéral qui relie une surface d’extrémité libre dudit rebord à la portion centrale.
De préférence, le segment de comprend au moins un évidement formé sur une surface d’extrémité libre du deuxième rebord latéral.
Avantageusement, la longueur axiale du deuxième rebord est supérieure à la longueur radiale du premier rebord.
De préférence, le segment de cage comprend en outre une pluralité de poutres s’étendant transversalement entre les première et deuxième parois et reliant lesdites parois, chaque poche étant délimitée dans le sens circonférentiel par deux poutres successives et chaque poutre délimitant en partie deux poches successives.
Dans un mode de réalisation particulier, chaque poutre comprend, à une extrémité latérale, une protubérance de forme extérieure concave et destinée à venir en contact avec la surface extérieure d’au moins un rouleau, deux protubérances étant en regard dans le sens circonférentiel pour chaque poche traversante.
Les protubérances maintiennent le segment de cage centré sur les rouleaux de sorte qu’à haute vitesse de rotation roulement, lorsque la force centrifuge projette le segment de cage, le segment de cage est maintenu centré par les rouleaux entre les chemins de roulement réduisant le risque de frottement du segment de cage sur la bague tournante.
Avantageusement, chaque poutre comprend deux protubérances de forme extérieure concave.
De préférence, pour chaque poutre, une des protubérances s’étend circonférentiellement du côté d’une des poches délimitées par ladite poutre et l’autre protubérance s’étend circonférentiellement du côté de l’autre poche délimitée par ladite poutre.
Avantageusement, chaque protubérance d’une poutre est en regard dans le sens circonférentiel d’une protubérance de la poutre successive.
De préférence, les protubérances de chaque poutre sont disposées sur les extrémités latérales opposées de ladite poutre.
Avantageusement, les protubérances des poutres sont identiques.
De préférence, chaque protubérance concave présente une forme circulaire en considérant une coupe axiale dudit segment de cage.
Avantageusement, le rayon de courbure de chaque protubérance est supérieur de 1,5% à 2,5%, et de préférence supérieure de 2 %, au rayon des rouleaux.
Dans un autre mode de réalisation particulier, le segment de cage peut être dépourvu d’un tel ou de tels protubérances.
Il est également proposé une cage segmentée pour roulement comprenant une pluralité de segments de cage tels que définis précédemment.
Il est également proposé un roulement comprenant une bague intérieure, une bague extérieure, au moins deux rangées de rouleaux disposés entre des chemins de roulements desdites bagues, et au moins deux cages segmentées pour le maintien des rangées de rouleaux, chaque cage segmentée comprenant une pluralité de segments de cage tels que définis précédemment, les deuxièmes rebords des segments de cage de l’une des cages étant axialement en regard des deuxièmes rebords des segments de cage de l’autre cage.
Selon une caractéristique, les premiers rebords des segments de cage des cages s’étendent radialement et les deuxièmes rebords des segments de cage des cages s’étendent axialement.
Avantageusement, une première rangée de rouleaux forme un angle d’orientation avec l’axe de rotation du roulement, et l’axe de rotation d’une deuxième rangée de rouleaux forme l’angle d’orientation de signe opposé avec l’axe de rotation du roulement.
De préférence, l’angle d’orientation des rouleaux est égal à 45°.
Brève description des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue en coupe partielle d’un roulement selon un exemple de réalisation de l’invention ;
sont des vues en perspective selon quatre angles de vue différents d’un segment de cage du roulement de la ;
est une vue de détail de la ; et
est une vue en coupe du segment de cage des figures 2 à 5 à l’intérieur duquel est logé un rouleau.
Description détaillée de l’invention
On se réfère à la qui illustre un exemple d’un roulement 1 comprenant une bague extérieure 2 et une bague intérieure 3 qui sont concentriques. Les bagues extérieure 2 et intérieure 3 s’étendent axialement le long de l’axe de rotation (non représenté) du roulement
La bague intérieure 3 est formée de deux demi-bagues 4, 5 empilées axialement.
La bague extérieure 2 comprend deux chemins de roulement 6, 7 rapportés. La bague intérieure 3 comprend également des chemins de roulement 8, 9 rapportés.
Les chemins de roulement 6, 7, 8, 9 sont montés librement dans les bagues extérieure 2 et intérieure 3. Les chemins de roulement 7 à 9 peuvent ainsi s’orienter angulairement pour compenser un désaxement des bagues intérieure 3 et extérieure 2.
Le roulement 1 comprend en outre deux rangées de rouleaux 10, 11 disposés respectivement entre les chemins de roulements 6, 8 et 7, 9 des bagues 2, 3. Chaque rouleau 10, 11 comprend une surface de roulement extérieure. Chaque rouleau 10, 11 comprend deux faces d’extrémité qui délimitent sa surface de roulement extérieure. L’axe de rotation de chaque rouleau 10 est perpendiculaire à l’axe de rotation de chaque rouleau 11.
Le roulement 1 comprend encore deux cages segmentées 12, 13 pour maintenir respectivement l’espacement circonférentiel des rangées de rouleaux 10, 11.
Chaque cage segmentée 12, 13 comporte une pluralité de segments de cage 14, 15 identiques successifs dans le sens circonférentiel et venant en contact les uns contre les autres.
Comme les segments de cage 14, 15 sont identiques entre eux, seul un des segments de cage 14 va être détaillé dans ce qui suit.
Les figures 2 à 5 illustrent différentes vues en perspectives selon quatre angles différents d’un segment de cage 14.
Le segment de cage 14 comporte une portion centrale 16 s’étendant dans le sens circonférentiel et délimitant une pluralité de poches 18 traversantes pour la réception des rouleaux 10.
La portion centrale 16 comprend des première et deuxième parois 49, 51 s’étendant dans le sens circonférentiel et pourvues de surfaces intérieures 20, 22 en regard l’une de l’autre. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le segment de cage 14 comporte également une pluralité de poutres s’étendant transversalement entre les première et deuxième parois 49, 51 pour délimiter les poches 18 des rouleaux.
Les première et deuxième parois 49, 51 forment des surfaces de butée pour les faces d’extrémités des rouleaux 10, 11.
Le segment de cage 14 comprend en outre un premier rebord latéral 24 prolongeant vers l’extérieur la première paroi 49 de la portion centrale 16 et un deuxième rebord latéral 26 prolongeant vers l’extérieur la seconde paroi 51 de la portion centrale 16 en étant orienté perpendiculairement au premier rebord latéral 24.
Le deuxième rebord latéral 26 comprend une surface de guidage 28 reliant une surface d’extrémité libre 32 dudit rebord à la portion centrale 16. Comme cela est visible à la , la surface de guidage 28 est destinée à venir radialement en regard de la bague intérieure 3. La surface d’extrémité libre 32 est destinée à venir axialement en regard de la bague intérieure 3 de la surface d’extrémité libre correspondant du segment de cage 13.
En se référant de nouveau aux figures 2 à 5, un évidement 30 est formé sur la surface de guidage 28. Le fond de l’évidement 30 est décalé vers l’intérieur du segment de cage par rapport à la surface de guidage 28. L’évidement 30 est orienté vers l’extérieur du segment de cage. Dans l’exemple de réalisation illustré, un unique évidement 30 est formé sur la surface de guidage 28, et centré sur la surface de guidage 28. Le fond de l’évidement 30 est relié de part et d’autre à la surface de guidage 28 par des surfaces tronconiques (non référencées). En variante, il pourrait être possible de prévoir au moins deux évidements sur la surface de guidage 28 espacés dans le sens circonférentiel. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’évidement 30 s’étend sur toute la largeur de la surface de guidage 28. Alternativement, l’évidement 30 pourrait présenter une dimension réduite.
Comme cela est visible que la , un évidement 34 est formé sur la surface d’extrémité libre 32, et centré sur la surface d’extrémité libre 32. Le fond de l’évidement 34 est décalé vers l’intérieur du segment de cage par rapport à la surface d’extrémité libre 32. L’évidement 34 est orienté vers l’extérieur du segment de cage. Dans l’exemple de réalisation illustré, un unique évidement 34 est formé sur la surface d’extrémité libre 32. Le fond de l’évidement 34 est relié de part et d’autre à la surface d’extrémité libre 32 par des surfaces tronconiques (non référencées). En variante, il pourrait être possible de prévoir au moins deux évidements sur la surface d’extrémité libre 32 espacés dans le sens circonférentiel. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’évidement 34 s’étend sur toute la largeur de la surface d’extrémité libre 32. Alternativement, l’évidement 34 pourrait présenter une dimension réduite.
Le premier rebord latéral 24 comprend une surface de guidage 36 reliant une surface d’extrémité libre 40 dudit rebord à la portion centrale 16. Comme cela est visible à la , la surface de guidage 36 est destinée à venir axialement en regard de la bague intérieure 3. La surface d’extrémité libre 40 est destinée à venir radialement en regard de la bague extérieure 2.
En se référant de nouveau aux figures 4 et 5, un évidement 38 est formé sur la surface de guidage 36, et centré sur la surface de guidage 36. Le fond de l’évidement 38 est décalé vers l’intérieur du segment de cage par rapport à la surface de guidage 36. L’évidement 38 est orienté vers l’extérieur du segment de cage. Dans l’exemple de réalisation illustré, un unique évidement 38 est formé sur la surface de guidage 36. Le fond de l’évidement 38 est relié de part et d’autre à la surface de guidage 36 par des surfaces tronconiques (non référencées). En variante, il pourrait être possible de prévoir au moins deux évidements sur la surface de guidage 36 espacés dans le sens circonférentiel. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’évidement 38 s’étend sur toute la largeur de la surface de guidage 36. Alternativement, l’évidement 38 pourrait présenter une dimension réduite.
Comme cela est visible que la , un évidement 42 est formé sur la surface d’extrémité libre 40. Le fond de l’évidement 42 est décalé vers l’intérieur du segment de cage par rapport à la surface d’extrémité libre 40, et centré sur la surface d’extrémité libre 40. L’évidement 42 est orienté vers l’extérieur du segment de cage. Dans l’exemple de réalisation illustré, un unique évidement 42 est formé sur la surface d’extrémité libre 40. Le fond de l’évidement 42 est relié de part et d’autre à la surface d’extrémité libre 40 par des surfaces tronconiques (non référencées). En variante, il pourrait être possible de prévoir au moins deux évidements sur la surface d’extrémité libre 40 espacés dans le sens circonférentiel. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’évidement 42 s’étend sur toute la largeur de la surface d’extrémité libre 40. Alternativement, l’évidement 42 pourrait présenter une dimension réduite.
L’évidemment 42 prolonge l’évidemment 38, et l’évidemment 34 prolonge l’évidemment 30.
La illustre le roulement 1 sans les bagues intérieure et extérieure 2, 3.
Les deuxièmes rebords 26 des segments de cage 14 de la cage segmentée 12 sont axialement en regard des deuxièmes rebords 26 des segments 15 de cage de la cage segmentée 15.
Les deuxièmes rebords 26 des segments de cage 14, 15 des cages 12, 13 s’étendent axialement et les premiers rebords 24 des segments de cage 14, 15 des cages s’étendent radialement.
La longueur L24 radiale du premier rebord 24 est inférieure à la longueur L26 radiale du deuxième rebord 26.
L’axe de rotation X10 d’une première rangée de rouleaux 10 forme un angle d’orientation α1 avec l’axe de rotation A1 du roulement 1, et l’axe de rotation X11 d’une deuxième rangée de rouleaux 11 forme l’angle d’orientation α1 de signe opposé α2 avec l’axe de rotation A1 du roulement 1. L’orientation opposée des axes de rotation X10, X11 des première et deuxième rangées de rouleaux 10, 11 par rapport à l’axe de rotation A1 du roulement permet au roulement 1 de supporter des charges axiale et radiale plus élevées qu’un roulement à rouleaux croisés selon l’état de la technique.
Par exemple, l’angle α1 formé par les axes X10 et A1 est égal à 45° et l’angle α2 formé par les axes X11 et A1 est égal à -45° de sorte que le roulement 1 supporte des charges axiale et radiale de même valeur maximale.
En variante, les valeurs des angles α1 et α2 peuvent être de valeurs différentes.
Les évidements 30, 38, 42 des surfaces de guidage 28, 36, 40 permettent de réduire la surface de frottement des segments de cage 13, 14 sur les bagues intérieure et extérieure.
L’évidement 34 de la surface d’extrémité libre 32 permet de limiter le frottement et la détérioration des segments de cage 13, 14 lorsqu’ils rentrent en contact.
En outre, les évidements 30, 38 forment des réservoirs de lubrifiant permettant de lubrifier les rouleaux 10, 11.
La est une vue en de la portion centrale 16 du segment de cage 14. Pour des raisons de clarté, un seul rouleau 10 est représenté dans une des poches. Bien entendu, chaque poche 18 loge un rouleau.
Comme indiqué précédemment, le segment de cage 14 comporte une pluralité de poutres 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f s’étendant transversalement entre les première et deuxième parois 49, 51 ( ) et reliant lesdites parois. Les poutres 52à 52f sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Chaque poche 18 est délimitée dans le sens circonférentiel par deux poutres successives 52a et 52b, 52b et 52c, 52c et 52d, 52d et 52e, 52e et 52f. Chaque poutre 52b, 52c, 52d, 52e délimite en partie deux poches successives 18 hormis les poutres 52a et 52f situées aux extrémités du segment de cage 14 délimitent chacune en partie une seule poche 18a, 18e.
Comme les poutres 52b, 52c, 52d, 52e sont de conception identique, et les poutres d’extrémité 52a et 52f sont de conception identique, seules les poutres 52c et 52d et la poutre d’extrémité 52a sont détaillées.
Les poutres 52a, 52c, 52d comprennent, à une extrémité latérale 54a, 54b, 54c une première protubérance 56a, 56b, 56c de forme extérieure concave et destinée à venir en contact avec la surface extérieure du rouleau 10. Les protubérances 56b, 56c de deux poutres successives sont en regard dans le sens circonférentiel pour chaque poche traversante 18.
Les protubérances 56a, 56b, 56c maintiennent le segment de cage 14 centré sur les rouleaux 10 de sorte qu’à haute vitesse de roulement relative de la bague extérieure 2 par rapport à la bague intérieure 3, lorsque la force centrifuge projette le segment de cage 14 vers la bague intérieure 3, le segment de cage 14 est maintenu centré par les rouleaux 10 entre les chemins de roulements 6, 8 réduisant le risque de frottement du segment de cage 14 sur la bague intérieure 3.
Les poutres 52c et 52d comprennent une deuxième protubérance 58c, 58d de forme extérieure concave disposées sur les extrémités latérales 60c, 60d opposées aux extrémités latérales 54b, 54c.
La disposition alternée de la position des protubérances 56b, 56c, 58c, 58d sur l’une des extrémités 54b, 54c, 60c, 60d des poutres 52c, 52d délimitant les poches 18b, 18c, 18d permet de faciliter le montage du segment 14 dans le roulement 1 et de centrer le segment de cage 14 sur les rouleaux 10 de sorte que lorsque la vitesse de roulement relative de la bague extérieure 2 par rapport à la bague intérieure 3 n’est pas suffisamment importante pour neutraliser la gravité entraînant le segment de cage 14 sous l’effet de son poids vers la bague extérieure 2, le segment de cage 14 est maintenu centré par les rouleaux 10 entre les chemins de roulements 6, 8 réduisant le risque de frottement du segment de cage 14 sur la bague extérieure 2.
Les protubérances 56b, 56c s’étendent circonférentiellement du côté de la poche 18 délimitée par lesdites poutres et les protubérances 58c, 58d s’étend circonférentiellement du côté des autres poches 18 délimitées par lesdites poutres.
La protubérance 56b de la poutre 52c est en regard dans le sens circonférentiel de la protubérance 56c de la poutre successive 52d.
En variante, les deuxièmes protubérances de forme extérieure concave 58c, 58d peuvent être disposées sur les extrémités latérales 54b, 54c, les deuxièmes protubérances de forme extérieure concave 58c, 58d s’étendant circonférentiellement du côté des poches 18b, 18d délimitées respectivement par lesdites poutres.
Les protubérances 56a, 56b, 56c, 58c, 58d sont identiques.
En variante, les protubérances 56a, 56b, 56c, 58c, 58d peuvent être différentes.
Comme illustré, les protubérances concaves 56a, 56b, 56c, 58c, 58d présentent une forme circulaire en considérant une coupe axiale dudit segment de cage.
Bien entendu, les protubérances concaves 56a, 56b, 56c, 58c, 58d peuvent présenter une forme différente.
Selon un mode de réalisation, le rayon de courbure de chaque protubérance 56a, 56b, 56c, 58c, 58d est supérieure de 1,5% à 2,5%, et de préférence supérieure de 2 %, au rayon des rouleaux 10.
Chaque poche 18 comportant un tel rayon de courbure épouse le rouleau 10 sur une surface plus importante du rouleau 10 de manière à maintenir le rouleau 10 et de sorte que les rouleaux 10 maintiennent le segment de cage 14 centré sur les rouleaux 10.
Bien entendu, les poches 18 peut avoir une configuration différente, elle peut notamment ne pas comporter de protubérances concaves 56a, 56b, 56c, 58c, 58d ou comporter des protubérances concaves réalisés à partir de segments pour approximer une forme circulaire en considérant une coupe axiale dudit segment de cage.

Claims (10)

  1. Segment de cage pour roulement, le segment de cage comportant une portion centrale (16) s’étendant dans le sens circonférentiel et délimitant une pluralité de poches traversantes pour la réception de rouleaux, la portion centrale (16) comprenant des première et deuxième parois (49, 51) s’étendant dans le sens circonférentiel et pourvues de surfaces intérieures (20, 22) en regard l’une de l’autre et formant des surfaces de butée pour les faces d’extrémités des rouleaux (10, 11), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un premier rebord latéral (24) prolongeant vers l’extérieur la première paroi (49) de la portion centrale, et un deuxième rebord latéral (26) prolongeant vers l’extérieur la seconde paroi (51) de la portion centrale en étant orienté perpendiculairement au premier rebord latéral, au moins un évidement (30, 34, 38, 42) ouvert vers l’extérieur étant formé sur chacun des premier et deuxième rebords latéraux (24, 26).
  2. Segment de cage selon la revendication 1, comprenant au moins un évidement (38) formé sur une surface de guidage (36) du premier rebord latéral (24) qui relie une surface d’extrémité libre (40) dudit rebord à la portion centrale (16).
  3. Segment de cage selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins un évidement (42) formé sur une surface d’extrémité libre (40) du premier rebord latéral (24).
  4. Segment de cage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un évidement (30) formé sur une surface de guidage (28) du deuxième rebord latéral (26) qui relie une surface d’extrémité libre (32) dudit rebord à la portion centrale (16).
  5. Segment de cage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un évidement (34) formé sur une surface d’extrémité libre (32) du deuxième rebord latéral (26).
  6. Segment de cage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la longueur (L26) axiale du deuxième rebord (26) est supérieure à la longueur (L24) radiale du premier rebord (24).
  7. Roulement (1) comprenant une bague (2) intérieure, une bague (3) extérieure, au moins deux rangées de rouleaux (10, 11) disposés entre des chemins de roulements (6, 7, 8, 9) desdites bagues, et au moins deux cages segmentées (12, 13) pour le maintien des rangées de rouleaux, chaque cage segmentée (12, 13) comprenant une pluralité de segments de cage (14, 15) selon l’une quelconque des revendications précédentes, les deuxièmes rebords (26) des segments de cage de l’une des cages étant axialement en regard des deuxièmes rebords (26) des segments de cage de l’autre cage.
  8. Roulement selon la revendication 7, dans lequel les premiers rebords (24) des segments de cage des cages s’étendent radialement et les deuxièmes rebords (26) des segments de cage des cages s’étendent axialement.
  9. Roulement selon l’une des revendications 7 ou 8, dans lequel une première rangée de rouleaux (10) forme un angle d’orientation (α1) avec l’axe de rotation (A1) du roulement (1), et l’axe de rotation (X11) d’une deuxième rangée de rouleaux (11) forme l’angle d’orientation (α1) de signe opposé (α2) avec l’axe de rotation (A1) du roulement (1).
  10. Roulement selon la revendication 9, dans lequel l’angle (α1, α2) est égal à 45°.
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