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S t a t e s t e n t [ l l ][ 4 5 ]

3 , 8 4 5 , 7 2 6N o v . 5 , 1 1 9 7 4u l l e r

[ 5 4 ] RACK AND l l N l O N HOPPER GATEACTUATING MECHANISM 3,509,828 5/1970 Fritz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l05/282R[ 7 5 ] I n v e n t o r : O l i v e r C . F u l l e r , W o o d s t o c k , I l l . : r i f l a y E g a m i ' f e r h l / _ l l ~ H e n s o g Y v o o d i J r, sslstant xammer- owar e than[ 7 3 ] A s s l g n e e : E v a n s p m d l f c t s C m P a " - i _ _ _ A t t o r n e y , A g e n t , o r Firm-F. T r a v e r s B u r g e s sT r a n s p o r t a t i o n Systems D i v i s i o n ,D e s P l a i n e s , I l l .[ 2 2 ] F i l e d : J a n . 1 1 , 1 9 7 4 [ 5 7 ] ABSTRACT

_ Hopper s t r u c t u r e c o m p r i s i n g a d i s c h a r g e u n i t i n c l u d[ 2 1 ] A p p l ' No 4 3 2 5 9 5 i n g a s l i d i n g c l o s u r e g a t e h a v i n g m e a n s e f f e c t i v e a t t h ee n d o f t h e c l o s i n g movement t o l i f t t h e g a t e u n i f o r m l y

[ 5 2 ] 1 1 . 8 . C 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105/282 P , 1 0 5 / 3 0 5 t h r o u g h o u t i t s a r e a and t h e r e b y c l o s e a gap between[ 5 1 ] I n t . C l . . . . . . . . B 6 1 1 1 ' 7 / 2 0 , B61d 7 / 2 2 , 861d 7 / 2 6 t h e g a t e and t h e h o p p e r , b u t a c t i n g a t t h e i n i t i a t i o n o f[ 5 8 ] F i e l d o f S e a r c h . . . . . . . . . . . . 1 0 5 / 2 5 3 , 282 A , 282 P , t h e o p e n i n g mov em ent t o l o w e r t h e g a t e u n i f o r m l y1 0 5 / 2 8 2 R , 3 0 5 , 3 0 8 P , 3 0 8 R ; 2 9 8 / 8 t h r o u g h o u t i t s a r e a a n d t h e r e b y p r o v i d e c l e a r a n c e b e

t w e e n t h e g a t e a n d t h e h o p p e r . The s t r u c t u r e i n c l u d e s[ 5 6 ] - R e f e r e n c e s C i t e d a r a c k a n d p i n i o n mechanism f o r m o v i n g t h e g a t e b eUNITED STATES PATENTS t w e e n o p e n a n d c l o s e d p o s i t i o n s , t h e r a c k h a v i n g2 , 1 4 5 , 1 7 3 1 / 1 9 3 9 H a n k i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 / 2 8 2 R s q i l l a r e b c u t t e a t ! e n d L h e p ' l o n g y h l l q n c a l . i t s2,145,174 1 / 1 9 3 9 Hankins . . . . . . . . . . . . . . . . 105/282 R W cm Y 0 mama? t e I? a Pmm} " u ,2,386,702 10/1945 McBride . . . . . . . . . . . . . . 105/282 P meshed engagement lfrespechve Of the verhcal POSI2 , 9 8 9 , 9 3 1 6 / 1 9 6 1 J o y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 / 2 8 2 P t i o n o f t h e g a t e - P r e f e r a b l y t h e d i s c h a r g e u n i t m ay2 , 9 9 3 , 4 5 2 7 / 1 9 6 1 Dorey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 0 5 / 3 0 8 R X c o n s t i t u t e a s e l f - c o n t a i n e d u n i t f o r a p p l i c a t i o n t o t h eg o r e y l ; . . . . . . . . . . . . . . . . g i l o w e r e n d o f a r a i l w a y c a r h o p p e r o r l i k e b o d y .

, , eaucampm. . . . . .3 , 1 3 8 , 1 1 6 6 / 1 9 6 4 Dorey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 / 2 8 2 P X 9 C l a i m s , 4 Drawing F i g u r e s

/ W 4 l / /If I Z

, _ IIQ'EFLL" :-1_'__:_E;T_1__ - \ s ' s l2 7 : e are ea 1 / / 1 f 7 ) " , / ( / 8 1 / 4 , g \ \ { _ > ? 4 : j Z | IA t 1 2 ' 2 ' 2 3 l : l

: :26 z/_ -1____f_.___ _JT' '3 1 3 \

I l l _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ | _ . _ _ t ; d | / /I r'mrmmr'hu lV I __/ b / _ 4 1 5 2 2 6 e2? 6_ 'l l 2 , 2 23 I? d / l I x/ 1 4 7 ' 1 ' 7 2 1 951 |\|4.L,\ _ _ ! _ _ i _ _ | | yr 1we:re_ ,

/ /

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3 , 8 4 5 , 7 2 61RACK AND PINION HOPPER GATE ACTUATINGMECHANISMCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION

R e f e r e n c e i s made t o a n e a r l i e r a p p l i c a t i o n b y t h ep r e s e n t i n v e n t o r ? l e d O c t . 1 3 , I 9 7 2 , S e r . N o . 2 9 7 , 4 9 3 ,i n w h i c h a s i m i l a r g a p - c l o s i n g f e a t u r e i s d i s c l o s e d a n dt h e g a t e i s m o v a b l e o v e r s u p p o r t f r a m i n g b y a t o g g l em e c h a n i s m .

BACKGROUND OF THE INVENTION1 . F i e l d o f t h e I n v e n t i o nT h e i n v e n t i o n r e l a t e s t o s l i d i n g c l o s u r e s f o r h o p p e ro u t l e t s a n d c o n s i s t s p a r t i c u l a r l y i n t h e c o m b i n a t i o n o f

a I i f t a b l e g a t e a n d a c o m p a t i b l e r a c k a n d p i n i o n d r i v em e c h a n i s m .2 . The P r i o r A r tT h e c l o s e s t p r i o r a r t , a s b e s t e x e m p l i ? e d b y G e o r g eB . D o r e y U . S . P a t . N o . 3 , 1 0 6 , 8 9 9 , u t i l i z e s a r a c k a n dp i n i o n b o t h h a v i n g t h e u s u a l i n v o l u t e t e e t h , a n d s c a l i n gi s e f f e c t e d a t t h e e n d o f h e c l o s i n g m o v e m e n t b y l i f t i n gt h e f r o n t e d g e o f t h e g a t e o n l y , w h i l e t h e r e a r e n d o f t h e

g a t e r e s t s on t h e p i n i o n . To p r o v i d e a s e a l on t h e s i d e sa n d r e a r , t h e g a t e h a s u p s t a n d i n g ? a n g e s o n i t s s i d e sand r e a r e n d .SUMMARY OF THE INVENTION

T h e i n v e n t i o n p r o v i d e s t h e c o m b i n a t i o n o f a s i m p l ey e t e f f e c t i v e r a c k a n d p i n i o n t y p e a c t u a t i n g m e c h a n i s mw i t h a h o p p e r g a t e a r r a n g e d t o b e l i f t e d , u n i f o r m l yt h r o u g h o u t i t s a r e a , i n t o s e a l i n g e n g a g e m e n t w i t h t h ep e r i p h e r a l e d g e o f t h e h o p p e r o u t l e t . T h i s i n v e n t i o ns u b s t a n t i a l l y e l i m i n a t e s f r i c t i o n b e t w e e n t h e g a t e a n dt h e h o p p e r o u t l e t , a n d p r o v i d e s a t i g h t s e a l w i t h o u t t h eu s e o f g a s k e t s , w h i l e u t i l i z i n g t h e s i m p l i c i t y a n d d ep e n d a b i l i t y o f a r a c k a n d p i n i o n t o move h e g a t e l o n g it u d i n a l l y b e t w e e n c l o s e d a n d o p e n p o s i t i o n s .T h e a b o v e o b j e c t i v e s a r e a c h i e v e d b y p r o v i d i n g ar a c k h a v i n g s q u a r e c u t t e e t h a n d a p i n i o n h a v i n g c y l i nd r i c a l t e e t h , a s d i s t i n g u i s h e d f r o m t h e i n v o l u t e t e e t h o ft h e D o r e y US . P a t . N o . 3 , 1 0 6 , 8 8 9 , s o t h a t t h r o u g h o u tt h e v e r t i c a l movement o f t h e g a t e , t h e r a c k a n d p i n i o na r e f u l l y e n g a g e d a t a l l t i m e s .

BRIEF DESCRIPTION OF THE D RAWINGSF I G . I i s a p l a n v i e w o f a h o p p e r o u t l e t s t r u c t u r emounted o n a s u p p o r t f r a m e , a n d i n c l u d i n g a r a c k a n d .p i n i o n m e c h a n i s m f o r a c t u a t i n g t h e h o p p e r g a t e , s h o wi n g t h e g a t e c l o s e d .F I G . 2 i s a l o n g i t u d i n a l v e r t i c a l s e c t i o n o n l i n e 2 - - 2o f F I G . 1 .F I G . 3 i s a l o n g i t u d i n a l v e r t i c a l s e c t i o n o n l i n e 3- 3

o f F I G . I b u t i s d r a w n t o a l a r g e r s c a l e a n d s h o w s t h er a c k a n d p i n i o n m e c h a n i s m .F I G . 4 i s a t r a n s v e r s e v e r t i c a l s e c t i o n on i n e 44 f

FIG. I .DETAILED DESCRIPTION

S t r u c t u r a l c h a n n e l s 1 1 , t u b e 1 2 a n d a n g l e 1 3 a r ep a r t s o f t h e s u p p o r t f r a m e f o r t h e h o p p e r o u t l e t s t r u ct u r e a n d m ay b e p a r t s o f a r a i l w a y c a r o r a s t o r a g e b i no r m ay c o n s t i t u t e a s e l f - c o n t a i n e d u n i t a p p l i c a b l e t o ar a i l w a y c a r o r t o a s t o r a g e b i n . The f r a m e e x t e n d s l o ng i t u d i n a l l y a n d t r a n s v e r s e l y a n d e x t e r n a l l y o f t h e s l o pi n g p l a t e s 1 4 . , 1 5 a n d 1 6 , w h i c h h a v e c o p l a n a r h o r i z o n

2t a l l o w e r e d g e s 1 4 2 , 1 5 2 a n d 1 6 e f o r m i n g t h e r i m o f a no u t l e t o p e n i n g , t h e common p l a n e o f w h i c h i s p a r a l l e lt o c h a n n e l s 1 1 a n d s p e c e d v e r t i c a l l y t h e r e a b o v e .

J o u r n a l e d o n c h a n n e l s 1 1 a r e a p l u r a l i t y o f r o l l e r s 1 7 ,1 8 , 1 9 . T h e f o r w a r d p a i r o f r o l l e r s 1 7 n e a r t h e f o r w a r d7 e n d o f t h e o u t l e t f r a m i n g a r e j o u r n a l e d on c h a n n e l s 1 1

2 0

2 5

40

4 5

5 5

6 5

w i t h t h e i r u p p e r s u r f a c e s l i g h t l y b e l o w t h e l e v e l o f t h eu p p e r ? a n g e o f t h e c h a n n e l . T h e p a i r o f r o l l e r s 1 8 i nt e r m e d i a t e t h e e n d s o f t h e o u t l e t f r a m i n g a r e j o u r n a l e do n c h a n n e l s 1 1 a t a s l i g h t l y l o w e r l e v e l t h a n r o l l e r s 1 7 .The e a r p a i r o f r o l l e r s 1 9 a r e j o u r n a l e d o n c h a n n e l s 1 1a t a l e v e l s l i g h t l y l o w e r t h a n r o l l e r s 1 8 .

G a t e 2 1 i s a f l a t p l a t e n o r m a l l y s l i d a b l y s u p p o r t e d o nt h e u p p e r ? a n g e s o f c h a n n e l s 1 1 t h r o u g h o u t t h e m a j o rp o r t i o n o f i t s l e n g t h w i t h i t s u p p e r s u r f a c e s p a c e db e l o w s l o p i n g p l a t e e d g e s 1 4 a , 1 5 a a n d 1 6 e . A t t a c h e dt o t h e u n d e r s i d e o f g a t e 2 1 a r e s h o r t r o l l e r - e n g a g i n gr a i s e d p a d s 2 2 , 2 . 3 a n d 2 4 r e s p e c t i v e l y w h o s e r e l a t i v et h i c k n e s s e s d i f f e r t h e same amounts a s t h e d i f f e r e n c e si n h e i g h t o f t h e u p p e r s u r f a c e s o f t h e i r r e s p e c t i v e r o ll e r s . D u r i n g ? n a l c l o s i n g m o v e m e n t o f t h e g a t e , f o rw a r d p a d s 2 2 , w h i c h h a v e c l e a r e d r o l l e r s 1 8 a n d 1 9 , e ng a g e r o l l e r s 1 7 . A t t h e s a m e t i m e , i n t e r m e d i a t e p a d s2 3 , w h i c h h a v e c l e a r e d r o l l e r s 1 9 , e n g a g e r o l l e r s 1 8 ,a n d r e a r p a d s 2 4 e n g a g e r o l l e r s 1 9 . T h e s e e n g a g e m e n t sl i f t t h e e n t i r e g a t e u n i f o r m l y i n t o s u b s t a n t i a l l y s i m u l t an e o u s c o n t a c t w i t h c o p l a n a r l o w e r e d g e s 1 4 2 , 1 5 e a n d1 6 a o f o u t l e t p l a t e s 1 4 , 1 5 a n d 1 6 . I t w i l l b e e v i d e n tf r o m t h e d r a w i n g , p a r t i c u l a r l y F I G . 3 , t h a t d u r i n g t h e? n a l c l o s i n g a n d l i f t i n g m o v e m e n t t h e p l a n e o f t h e g a t ew i l l r e m a i n p a r a l l e l t o r i m 1 4 c , 1 5 c , 1 6 a o f t h e o u t l e to p e n i n g . T h e p o s i t i o n o f t h e g a t e w h e n f u l l y c l o s e d r es u l t s i n a c l o s e d j o i n t b e t w e e n t h e g a t e a n d t h e e d g e so f t h e o u t l e t p l a t e s a n d p r e v e n t s l e a k a g e o f m a t e r i a l s .A t t h e b e g i n n i n g o f t h e movement o f t h e g a t e f r o mc l o s e d p o s i t i o n t h e p a d s r i d e o f f t h e r o l l e r s a n d t h e g a t ei m m e d i a t e l y l o w e r s a w a y f r o m t h e c o p l a n a r e d g e s o f a l lt h e o u t l e t p l a t e s . T h e w e i g h t o f m a t e r i a l w i t h i n t h e h o pp e r f a c i l i t a t e s s u c h l o w e r i n g . T h i s e l i m i n a t e s f r i c t i o nb e t w e e n t h e g a t e a n d t h e l o w e r e d g e s o f t h e o u t l e tp l a t e s .

T h e g a t e i s a c t u a t e d b y a r a c k a n d p i n i o n m e c h a n i s mc o m p r i s i n g a p a i r o f a r a l l e l r a c k b a r s 2 6 s e c u r e d t o t h eb o t t o m o f g a t e 2 1 a n d e x t e n d i n g l o n g i t u d i n a l l y t h e r e o f .Rack b a r s 2 6 a r e f o r m e d o n t h e i r b o t t o m e d g e s w i t hs q u a r e c u t t e e t h 2 8 , a s b e s t s e e n i n F I G . 3 . F o r m o v i n gr a c k b a r s 2 6 a n d g a t e 2 1 , a t r a n s v e r s e s h a f t 3 0 i s j o u rn a l e d i n c h a n n e l s 1 1 b e n e a t h s l o p i n g p l a t e 1 5 a n d , i nt e r m e d i a t e c h a n n e l s 1 1 , a p i n i o n i s f o r m e d p r e f e r a b l yb y a p l u r a l i t y o f s h o r t c y l i n d r i c a l r o d s w e l d e d t o t h es u r f a c e o f s h a f t 3 0 w i t h t h e i r a x e s p a r a l l e l t o t h e s h a f ta x i s t o f o r m p i n i o n t e e t h 3 2 , t h e d i a m e t e r a n d s p a c i n go f r o d s c o n f o r m i n g t o h e p i t c h o f t h e r a c k . F r o m F I G .3 i t w i l l b e e v i d e n t t h a t r a c k t e e t h 2 8 a n d p i n i o n t e e t h3 2 w i l l r e m a i n i n f u l l y m e s h e d r e l a t i o n i r r e s p e c t i v e o fw h e t h e r g a t e 2 1 i s i n i t s r a i s e d c l o s e d p o s i t i o n , a s i l l u st r a t e d , o r i t s l o w e r e d o p e n p o s i t i o n a s s h o w n i n b r o k e nl i n e s i n F I G . 2 , a n d t h e p i n i o n w i l l b e e q u a l l y e f f e c t i v et o m o v e t h e r a c k s a n d t h e g a t e i n b o t h g a t e p o s i t i o n sa s w e l l a s i n t h e n e a r l y c l o s e d p o s i t i o n s i n w h i c h b l o c k s2 2 , 2 3 a n d 2 4 a r e r i d i n g u p w a r d l y o n r o l l e r s 1 7 , 1 8 a n d1 9 r e s p e c t i v e l y . T h u s t h e p o s i t i o n o f g a t e 2 1 i s a l w a y su n d e r t h e p o s i t i v e c o n t r o l o f s h a f t 2 1 0 , a n d i t s l o n g i t u d in a l m o v e m e n t s a r e f u l l y r e s p o n s i v e , a t a l l t i m e s , t o r ot a t i o n o f s h a f t 3 0 .

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3 , 8 4 5 , 7 2 63F o r r o t a t i n g s h a f t 3 0 , i t s e n d s p r o t r u d e o u t w a r d l yf r o m c h a n n e l s 1 1 a n d a r e p r o v i d e d w i t h c a p s t a n s a tt h e i r e x t r e m i t i e s .The s t r u c t u r e d e s c r i b e d makes p o s s i b l e a s u b s t a n t i a lr e d u c t i o n i n t h e o v e r - a l l l e n g t h o f t h e g a t e a s s e m b l y

t h a n t h a t s h o w n i n my o p e n d i n g a p p l i c a t i o n s S e r . N o s .2 3 8 , 8 8 5 a n d 2 9 7 , 4 9 3 b e ca u s e o f t h e p r o v i s i o n o f t h er a c k a n d p i n i o n o p e r a t i n g m e c h a n i s m , a n d t h e p r o v is i o n o f t h e l a t t e r w i t h s q u a r e - c u t r a c k t e e t h a n d c y l i nd r i c a l p i n i o n t e e t h makes t p o s s i b l e t o u s e t h e a d v a n t ag e o u s r a c k a n d p i n i o n d r i v e w i t h t h e l i f t a b l e g a t e .The d e t a i l s o f t h e s t r u c t u r e m ay b e v a r i e d s u b s t a nt i a l l y w i t h o u t d e p a r t i n g f r o m t h e s p i r i t o f t h e i n v e n t i o nand t h e e x c l u s i v e u s e o f such modi?cations a s c o m ew i t h i n t h e s c o p e o f t h e appended c l a i m s i s contemplated.

I claim:l . A o p p e r s t r u c t u r e i n c l u d i n g a s u p p o r t f r a m e , a no u t l e t c h u t e c a r r i e d t h e r e b y a n d h a v i n g a d o w n w a r d l y

f a c i n g r i m a n d a g a t e t h e r e f o r s l i d a b l e a l o n g s a i d f r a m eb e t w e e n a n o u t l e t - o p e n t o a n o u t l e t - c l o s i n g p o s i t i o n ,s a i d g a t e b e i n g v e r t i c a l l y s p a c e d b e l o w s a i d o u t l e t r i mw h i l e o p e n a n d p a r t i a l l y c l o s e d , e l e m e n t s o n s a i d f r a m ea n d g a t e a n d i n t e r e n g a g i n g t o l i f t t h e e n t i r e g a t e u n if o r m l y t h r o u g h o u t i t s a r e a t o w a r d e n g a g e m e n t w i t hs a i d r i m a s i t a p p r o a c h e s f u l l o u t l e t ~ c l o s i n g p o s i t i o n , ar a c k s e c u r e d t o t h e b o t t o m o f s a i d g a t e , a p i n i o n j o u rn a l e d o n s a i d s u p p o r t f r a m e b e l o w s a i d g a t e , s a i d r a c kh a v i n g s q u a r e c u t t e e t h a n d s a i d p i n i o n h a v i n g c y l i n d r ic a l t e e t h i n meshed r e l a t i o n w i t h s a i d r a c k t e e t h , t h es h a p e s o f s a i d r a c k a n d p i n i o n t e e t h e n s u r i n g c o n s t a n tf u l l e n g a g e m e n t o f s a i d r a c k a n d p i n i o n i r r e s p e c t i v e o fv e r t i c a l movements o f s a i d g a t e .

2 . A o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 w h e r e i n

1 5

2 5

30

3 5

4 5

5 5

6 5

4s a i d p i n i o n h a s a c y l i n d r i c a l s h a f t e x t e n d i n g t r a n sv e r s e l y o u t w a r d l y f r o m s a i d s u p p o r t f r a m e .3 . A o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 2 w h e r e i ns a i d p i n i o n c o m p r i s e s a p l u r a l i t y o f c y l i n d r i c a l r o d s s ec u r e d t o t h e p e r i p h e r a l s u r f a c e o f s a i d s h a f t i n c i r c u mf e r e n t i a l l y s p a c e d r e l a t i o n w i t h e a c h o t h e r .4 . A h o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 3 w h e r e i nt h e d i a m e t e r o f s a i d r o d s a n d t h e c i r c u m f e r e n t i a l s p a ci n g t h e r e b e t w e e n e a c h e q u a l t o t h e p i t c h o f s a i d r a c k .

5 . A h o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 2 w h e r e i ns a i d s u p p o r t f r a m e c o m p r i s e s t r a n s v e r s e l y s p a c e d l o ng i t u d i n a l l y e x t e n d i n g s i d e m e m b e r s a n d s a i d s h a f t i sj o u r n a l e d i n s a i d s i d e m e m b e r s .6 . A o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 5 w h e r e i ns a i d r a c k i s c e n t e r e d t r a n s v e r s e l y o f s a i d g a t e a n d s a i dp i n i o n i s c o r r e s p o n d i n g l y c e n t e r e d .7 . A o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 6 w h e r e i ns a i d r a c k c o m p r i s e s a p a i r o f t r a n s v e r s e l y s p a c e d b a r ss y m m e t r i c a l l y d i s p o s e d i n c l o s e l y s p a c e d r e l a t i o n t o t h el o n g i t u d i n a l c e n t e r l i n e o f s a i d g a t e .8 . A o p p e r s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 i n w h i c ht h e g a t e l i f t i n g e l e m e n t s i n c l u d e r o l l e r s j o u r n a l e d o nt h e s u p p o r t f r a m e b e l o w s a i d g a t e a t p o i n t s s p a c e da p a r t a l o n g t h e d i r e c t i o n o f movement o f s a i d g a t e a n dp a d s o n t h e u n d e r s i d e o f s a i d g a t e e n g a g e a b l e w i t h s a i dr o l l e r s a s t h e g a t e a p p r o a c h e s f u l l y - c l o s e d p o s i t i o n .9 . A hopper s t r u c t u r e a c c o r d i n g t o c l a i m 8 i n w h i c hthe r o l l e r s near t h e r e a r e nd of the gate a r e lower thant h e r o l l e r s n e a r t h e f r o n t e n d o f t h e g a t e , a n d t h e p a d sn e a r t h e f r o n t end a r e t h i n n e r t h a n t h e p a d s a t t h e r e a re n d b y t h e d i f f e r e n c e i n h e i g h t o f t h e r o l l e r s .

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