JPH05140723A - Ｆｒｐシヤフト - Google Patents
ＦｒｐシヤフトInfo
- Publication number
- JPH05140723A JPH05140723A JP3326996A JP32699691A JPH05140723A JP H05140723 A JPH05140723 A JP H05140723A JP 3326996 A JP3326996 A JP 3326996A JP 32699691 A JP32699691 A JP 32699691A JP H05140723 A JPH05140723 A JP H05140723A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- frp
- metal
- resin
- sprayed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/02—Shafts; Axles
- F16C3/026—Shafts made of fibre reinforced resin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】摩擦による摩耗、劣化が起こりにくく、潤滑油
による汚染のないＦＲＰシャフトを得て滑り軸受の使用
を可能にする。 【構成】ブラスト処理で金属に対する接着性を高めたＦ
ＲＰシャフトの表面に、アーク法でなどにより金属を溶
射し、研磨仕上げをする。溶射金属層の放射効果によ
り、ＦＲＰシャフトの摩擦熱による劣化を抑え、耐摩耗
性を向上させる。油潤滑による軸受けを行う際はＦＲＰ
表面の潤滑油汚染を防ぐ。アルミニウム、アルミブロン
ズ等の融点の低い金属または合金を下地とし、種々の金
属を重ねて溶射する。
による汚染のないＦＲＰシャフトを得て滑り軸受の使用
を可能にする。 【構成】ブラスト処理で金属に対する接着性を高めたＦ
ＲＰシャフトの表面に、アーク法でなどにより金属を溶
射し、研磨仕上げをする。溶射金属層の放射効果によ
り、ＦＲＰシャフトの摩擦熱による劣化を抑え、耐摩耗
性を向上させる。油潤滑による軸受けを行う際はＦＲＰ
表面の潤滑油汚染を防ぐ。アルミニウム、アルミブロン
ズ等の融点の低い金属または合金を下地とし、種々の金
属を重ねて溶射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は摩耗や劣化が起こりにく
い摺動部を備えたＦＲＰシャフトに関する。
い摺動部を備えたＦＲＰシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、シャフトにいろいろな材料を
用いて、軽量化を図り、性能を向上させている。その一
つとしてシャフトのＦＲＰ化がある。ＦＲＰシャフトは
フィラメント・ワインディング装置などにより成形され
る。ＦＲＰシャフトは軽量であるため、実用化できれば
軸受けの摩耗や疲労を低減し、動力伝達の効率を向上さ
せることが出来る。
用いて、軽量化を図り、性能を向上させている。その一
つとしてシャフトのＦＲＰ化がある。ＦＲＰシャフトは
フィラメント・ワインディング装置などにより成形され
る。ＦＲＰシャフトは軽量であるため、実用化できれば
軸受けの摩耗や疲労を低減し、動力伝達の効率を向上さ
せることが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＦＲＰ
シャフトは表面の仕上がりが粗いので、滑り軸受装置に
より支持した場合、摩耗が激しく、潤滑油に汚染され
る。また摩擦熱によりＦＲＰシャフトが劣化するため、
ＦＲＰ成形体そのものでは滑り軸受けによる支持が不可
能である。また一般に、プラスチックなどの自己潤滑材
によるドライベアリング化を行う場合、プラスチック製
のシャフトと軸受けはともがねが起こり、摩耗が著しい
などの欠点がある。
シャフトは表面の仕上がりが粗いので、滑り軸受装置に
より支持した場合、摩耗が激しく、潤滑油に汚染され
る。また摩擦熱によりＦＲＰシャフトが劣化するため、
ＦＲＰ成形体そのものでは滑り軸受けによる支持が不可
能である。また一般に、プラスチックなどの自己潤滑材
によるドライベアリング化を行う場合、プラスチック製
のシャフトと軸受けはともがねが起こり、摩耗が著しい
などの欠点がある。
【０００４】本発明は、摩擦による摩耗、劣化が起こり
にくく、潤滑油による汚染のないＦＲＰシャフトを得る
ことを目的とする。
にくく、潤滑油による汚染のないＦＲＰシャフトを得る
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者らは、ＦＲＰシャフトの摺動部表面に溶
射により金属層を形成したＦＲＰシャフトを作製した。
めに、本発明者らは、ＦＲＰシャフトの摺動部表面に溶
射により金属層を形成したＦＲＰシャフトを作製した。
【０００６】ここで行われる金属の溶射方法は、アーク
式、プラズマ式などがあげられるが、溶射時のＦＲＰシ
ャフト表面の温度上昇が低く抑えられる点で、アーク式
がより好ましい。
式、プラズマ式などがあげられるが、溶射時のＦＲＰシ
ャフト表面の温度上昇が低く抑えられる点で、アーク式
がより好ましい。
【０００７】また、溶射金属に対する接着性を高めるた
めにＦＲＰシャフト表面にブラスト処理を施すことが好
ましい。溶射する金属としては、アルミニウム、銅、ク
ロム、ニッケル、鉄などの金属やそれらの合金があげら
れる。合金としては、アルミブロンズ、二クロム、ステ
ンレスなどがあげられる。
めにＦＲＰシャフト表面にブラスト処理を施すことが好
ましい。溶射する金属としては、アルミニウム、銅、ク
ロム、ニッケル、鉄などの金属やそれらの合金があげら
れる。合金としては、アルミブロンズ、二クロム、ステ
ンレスなどがあげられる。
【０００８】ＦＲＰシャフトの熱劣化を防ぐため、アル
ミニウム、アルミブロンズ等の融点の低い金属または合
金を下地として溶射して、そののち、シャフトに上塗の
金属または合金を溶射することが好ましい。
ミニウム、アルミブロンズ等の融点の低い金属または合
金を下地として溶射して、そののち、シャフトに上塗の
金属または合金を溶射することが好ましい。
【０００９】金属溶射後、シャフトを機械加工して、仕
上げる。研磨により、シャフトの表面粗性が低減され
る。また、種々の金属を多層にわたり重ねて溶射するこ
とにより、シャフトの剛性に傾斜機能をもたせることも
可能である。
上げる。研磨により、シャフトの表面粗性が低減され
る。また、種々の金属を多層にわたり重ねて溶射するこ
とにより、シャフトの剛性に傾斜機能をもたせることも
可能である。
【００１０】本発明のＦＲＰシャフトに用いる強化繊維
材料は、比強度、比剛性が大きい繊維を用いる方が軽量
化の効果が顕著であるので好ましい。そのような繊維の
例として、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラ
ミック繊維等があげられる。
材料は、比強度、比剛性が大きい繊維を用いる方が軽量
化の効果が顕著であるので好ましい。そのような繊維の
例として、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラ
ミック繊維等があげられる。
【００１１】これらの繊維を２種以上組み合わせて用い
ることもできる。なかでも炭素繊維が好ましく用いら
れ、炭素繊維とガラス繊維のハイブリッド使用も強度と
経済性の観点から好ましい。繊維の形態は特に限定され
るものでなく、ロービング状、織布状、プリプレグ状等
で用いることができる。
ることもできる。なかでも炭素繊維が好ましく用いら
れ、炭素繊維とガラス繊維のハイブリッド使用も強度と
経済性の観点から好ましい。繊維の形態は特に限定され
るものでなく、ロービング状、織布状、プリプレグ状等
で用いることができる。
【００１２】マトリックス樹脂は特に限定されるもので
はなく、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アル
キッド樹脂、イミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、キシレ
ン樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、シリコン樹脂、等
の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォ
ン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニ
レンオキシド樹脂、等の熱可塑性樹脂をあげることがで
きる。
はなく、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アル
キッド樹脂、イミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、キシレ
ン樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、シリコン樹脂、等
の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォ
ン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニ
レンオキシド樹脂、等の熱可塑性樹脂をあげることがで
きる。
【００１３】これらの中で、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ビニルエステル樹脂が取り扱い性および
物性面から好ましい。さらに、樹脂および繊維は必要に
応じてそれぞれ２種以上を組み合わせて用いることがで
きる。
エステル樹脂、ビニルエステル樹脂が取り扱い性および
物性面から好ましい。さらに、樹脂および繊維は必要に
応じてそれぞれ２種以上を組み合わせて用いることがで
きる。
【００１４】ＦＲＰシャフトの繊維体積含有率は４０％
以上、７５％以下、好ましくは５０％以上、７０％以下
である。含有率が４０％未満のときは強化効果が低く、
厚肉のシャフトにしなくてはならず、重量軽減の効果が
少ない。
以上、７５％以下、好ましくは５０％以上、７０％以下
である。含有率が４０％未満のときは強化効果が低く、
厚肉のシャフトにしなくてはならず、重量軽減の効果が
少ない。
【００１５】本発明のＦＲＰシャフトについて図ととも
に説明する。図１は本発明のＦＲＰシャフトの断面図で
ある。図に示すようにＦＲＰシャフト１の摺動部に溶射
金属層２を設ける。通常、ＦＲＰシャフトはそのままで
は金属に対する接着性が低く、溶射が困難なため、シャ
フト表面をブラスト処理をする必要がある。ブラスト処
理後、ＦＲＰシャフトに金属または合金を溶射する。Ｆ
ＲＰシャフトの耐熱温度は溶射する金属の融点より低い
のでアーク式の溶射を行うことが好ましい。
に説明する。図１は本発明のＦＲＰシャフトの断面図で
ある。図に示すようにＦＲＰシャフト１の摺動部に溶射
金属層２を設ける。通常、ＦＲＰシャフトはそのままで
は金属に対する接着性が低く、溶射が困難なため、シャ
フト表面をブラスト処理をする必要がある。ブラスト処
理後、ＦＲＰシャフトに金属または合金を溶射する。Ｆ
ＲＰシャフトの耐熱温度は溶射する金属の融点より低い
のでアーク式の溶射を行うことが好ましい。
【００１６】また、融点の低い金属または合金を下地と
して溶射しておくと、ＦＲＰシャフトの耐熱性を保持出
来る。金属または合金を一層、二層に限らず、多層に溶
射することにより、ＦＲＰ表面から最外殻金属まで剛性
に傾斜機能を付加することが出来る。金属溶射後、機械
加工を施し、表面を平滑に仕上げる。表面粗さを１μｍ
Ｒａ前後に研磨するとよい。
して溶射しておくと、ＦＲＰシャフトの耐熱性を保持出
来る。金属または合金を一層、二層に限らず、多層に溶
射することにより、ＦＲＰ表面から最外殻金属まで剛性
に傾斜機能を付加することが出来る。金属溶射後、機械
加工を施し、表面を平滑に仕上げる。表面粗さを１μｍ
Ｒａ前後に研磨するとよい。
【００１７】
【実施例】本発明のＦＲＰシャフトの実施例を以下に説
明する。これらの実施例は本発明の例示であり、本発明
はこれに限定されるものではない。
明する。これらの実施例は本発明の例示であり、本発明
はこれに限定されるものではない。
【００１８】外径４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステン
レス製マンドレルをフィラメントワインディング装置に
装着して、炭素繊維を液状のエポキシ樹脂に含浸しつつ
巻き付けた。炭素繊維としては住化ハーキュレス社製の
ＡＳ−４（汎用グレード炭素繊維：弾性率２４ｔｏｎ／
ｍｍ2、強度３９０ｋｇ／ｍｍ2）を、エポキシ樹脂とし
てはビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂と芳香族アミ
ン硬化剤系を用いた。
レス製マンドレルをフィラメントワインディング装置に
装着して、炭素繊維を液状のエポキシ樹脂に含浸しつつ
巻き付けた。炭素繊維としては住化ハーキュレス社製の
ＡＳ−４（汎用グレード炭素繊維：弾性率２４ｔｏｎ／
ｍｍ2、強度３９０ｋｇ／ｍｍ2）を、エポキシ樹脂とし
てはビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂と芳香族アミ
ン硬化剤系を用いた。
【００１９】繊維の巻き付け角度は±２０°、巻き付け
厚みは５．０ｍｍとした。また、繊維体積含有率は６０
±２％になるように調整した。繊維を巻き付けた後、マ
ンドレルごと熱硬化炉にいれ、１５０℃にて２時間硬化
した。硬化後、マンドレルから脱型し、両端部分の不要
部分を切断除去し、長さ５００ｍｍのＦＲＰシャフトを
得た。
厚みは５．０ｍｍとした。また、繊維体積含有率は６０
±２％になるように調整した。繊維を巻き付けた後、マ
ンドレルごと熱硬化炉にいれ、１５０℃にて２時間硬化
した。硬化後、マンドレルから脱型し、両端部分の不要
部分を切断除去し、長さ５００ｍｍのＦＲＰシャフトを
得た。
【００２０】次に、得られたＦＲＰシャフトの表面を、
空気圧力を５．５ｋｇ／ｃｍとして、第一メテコ（株）
製メテコライトＣ（ＭＥＴＥＣＯＬＩＴＥ Ｃ）にてブ
ラスト処理した。
空気圧力を５．５ｋｇ／ｃｍとして、第一メテコ（株）
製メテコライトＣ（ＭＥＴＥＣＯＬＩＴＥ Ｃ）にてブ
ラスト処理した。
【００２１】ブラスト処理後のＦＲＰシャフトに、第一
メテコ（株）製溶射機、メテコタイプ４ＲＣ（ＭＥＴＥ
ＣＯ ＴＹＰＥ ４ＲＣ）を用いて、下地としてアルミ
ブロンズまたはアルミニウムを０．５ｍｍ溶射し、その
後、下記に示すような組成（重量％）のアルミブロン
ズ、ニッケルクロム、ステンレス、炭素鋼、アルミニウ
ムの５種の合金または金属を１．５ｍｍ厚みで溶射し、
研磨仕上げをしたものの表面粗さを以下に示す。
メテコ（株）製溶射機、メテコタイプ４ＲＣ（ＭＥＴＥ
ＣＯ ＴＹＰＥ ４ＲＣ）を用いて、下地としてアルミ
ブロンズまたはアルミニウムを０．５ｍｍ溶射し、その
後、下記に示すような組成（重量％）のアルミブロン
ズ、ニッケルクロム、ステンレス、炭素鋼、アルミニウ
ムの５種の合金または金属を１．５ｍｍ厚みで溶射し、
研磨仕上げをしたものの表面粗さを以下に示す。
【００２２】アルミブロンズ（メテコ社製 ＳＰＲＡＢ
ＲＯＮＺＥ ＡＡ）：Ｃｕ９０％、Ａｌ９％、Ｆｅ１
％、
ＲＯＮＺＥ ＡＡ）：Ｃｕ９０％、Ａｌ９％、Ｆｅ１
％、
【００２３】ニッケルクロム（メテコ社製 ＭＥＴＥＣ
Ｏ ４７０ＡＷ）：Ｆｅ２５％、Ｃｒ１５％，Ｎｉ残
量、
Ｏ ４７０ＡＷ）：Ｆｅ２５％、Ｃｒ１５％，Ｎｉ残
量、
【００２４】ステンレス（メテコ社製、ＭＥＴＣＯＬＯ
Ｙ ＃２）：Ｃｒ１３％、Ｓｉ０．５％、Ｎｉ０．５
％、Ｍｎ０．５％、Ｃ０．３５％、Ｆｅ残量、
Ｙ ＃２）：Ｃｒ１３％、Ｓｉ０．５％、Ｎｉ０．５
％、Ｍｎ０．５％、Ｃ０．３５％、Ｆｅ残量、
【００２５】炭素鋼（メテコ社製、ＳＰＲＡＳＴＥＥＬ
８０）：Ｃ０．８％，Ｍｎ０．７％，Ｓｉ０．１％、
Ｆｅ残量、
８０）：Ｃ０．８％，Ｍｎ０．７％，Ｓｉ０．１％、
Ｆｅ残量、
【００２６】（１）アンダーコートがＡｌ−Ｃｕ（アル
ミブロンズ）の場合、 ［トップコート］ ［表面粗さ（μｍＲａ）］ Ａｌ−Ｃｕ １．０４ Ｎｉ−Ｃｒ ０．８６ ＳＵＳ ０．３５ 炭素鋼 ０．６９
ミブロンズ）の場合、 ［トップコート］ ［表面粗さ（μｍＲａ）］ Ａｌ−Ｃｕ １．０４ Ｎｉ−Ｃｒ ０．８６ ＳＵＳ ０．３５ 炭素鋼 ０．６９
【００２７】（２）アンダーコートがＡｌ（アルミニウ
ム）の場合、 ［トップコート］ ［表面粗さ（μｍＲａ）］ Ａｌ ０．９５ Ｎｉ−Ｃｒ ０．２８ ＳＵＳ ０．８９ 炭素鋼 １．１７
ム）の場合、 ［トップコート］ ［表面粗さ（μｍＲａ）］ Ａｌ ０．９５ Ｎｉ−Ｃｒ ０．２８ ＳＵＳ ０．８９ 炭素鋼 １．１７
【００２８】いずれも１μｍＲａ前後以下の表面粗さが
得られた。ここでも得られたＦＲＰシャフトにトルク１
２０ｋｇ・ｍを負荷しても、溶射金属の剥離は認められ
なかった。
得られた。ここでも得られたＦＲＰシャフトにトルク１
２０ｋｇ・ｍを負荷しても、溶射金属の剥離は認められ
なかった。
【００２９】
【発明の効果】本発明のＦＲＰシャフトは摺動部に溶射
金属層を設けたので、表面粗性が改善され、摩擦による
摩耗が低減するので滑り軸受けが可能となる。また金属
層の熱放射効果により、摩擦熱によるＦＲＰの劣化を防
ぐことが出来る。油潤滑による場合は潤滑油によるシャ
フトの汚染がなくなる等の効果がある。特にＣＯＰＮＡ
樹脂などを用いた無油潤滑プラスチック軸受けとの組合
せによる場合でも溶射金属層がともがねを防ぎ、耐摩耗
性を向上させ、ドライベアリング化が可能となるなどの
効果がある。
金属層を設けたので、表面粗性が改善され、摩擦による
摩耗が低減するので滑り軸受けが可能となる。また金属
層の熱放射効果により、摩擦熱によるＦＲＰの劣化を防
ぐことが出来る。油潤滑による場合は潤滑油によるシャ
フトの汚染がなくなる等の効果がある。特にＣＯＰＮＡ
樹脂などを用いた無油潤滑プラスチック軸受けとの組合
せによる場合でも溶射金属層がともがねを防ぎ、耐摩耗
性を向上させ、ドライベアリング化が可能となるなどの
効果がある。
【図１】本発明のＦＲＰシャフトの縦断面図である。
【図２】本発明のＦＲＰシャフトの摺動部の横断面図で
ある。
ある。
１ ＦＲＰシャフト ２ 溶射金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室谷 均 茨城県つくば市北原６住友化学工業株式会 社内 (72)発明者 山蔦 浩治 茨城県つくば市北原６住友化学工業株式会 社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ＦＲＰシャフトの摺動部表面に、溶射に
より金属層を形成したことを特徴とするＦＲＰシャフ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326996A JPH05140723A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Ｆｒｐシヤフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326996A JPH05140723A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Ｆｒｐシヤフト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140723A true JPH05140723A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18194147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3326996A Pending JPH05140723A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Ｆｒｐシヤフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140723A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002010470A1 (de) * | 2000-07-31 | 2002-02-07 | Linde Ag | Kunststoffoberfläche mit thermisch gespritzter beschichtung und verfahren zu ihrer herstellung |
| JP2002060922A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-28 | Murata Mfg Co Ltd | ガイドローラ及びそれを用いたセラミック電子部品の製造装置並びにそれによるセラミック電子部品の製造方法 |
| WO2006035922A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Fujifilm Corporation | Tenter device and method for drying film |
| JP2010525167A (ja) * | 2007-04-17 | 2010-07-22 | サルツァー・メトコ（ユーエス）・インコーポレーテッド | 保護被覆及びその形成方法 |
| JP2022181983A (ja) * | 2021-05-27 | 2022-12-08 | 住友重機械工業株式会社 | ギヤモータ |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3326996A patent/JPH05140723A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8746164B2 (en) | 2007-04-17 | 2014-06-10 | Sulzer Metco (Us) Inc. | Protective coatings and methods of forming same |
| JP2022181983A (ja) * | 2021-05-27 | 2022-12-08 | 住友重機械工業株式会社 | ギヤモータ |
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