BR112012031686B1 - Núcleo de válvula e válvula - Google Patents
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Abstract
núcleo de válvula e válvula um núcleo de válvula (8a, 8b) para uma válvula, em especial, uma válvula de controle (2) para controlar os fluxos de pressão média de um ajustador de árvore de cames, abrangendo uma carcaça do núcleo, onde estão integrados um filtro (12) e uma válvula de retenção (14) com um elemento de fechamento (24) e um elemento de acomodação (20). uma configuração simples do núcleo de válvula de montagem é provida por meio de uma ligação permanente entre, pelo menos, a carcaça do núcleo (10), o filtro (12) e o elemento de acomodação (20) formando um módulo (40) pré-montado.
Description
A invenção se refere a um núcleo de válvula para uma válvula, em especial, para uma válvula de controle para controlar os fluxos de pressão média de um ajustador da árvore de carnes com um núcleo de válvula desse tipo.
Nos motores de combustão modernos são empregados dispositivos para o ajuste variável da abertura de válvulas de comutação, também conhecidas como ajustadores da árvore de carnes, para poder configurar de forma variável a relação de fase de uma árvore de carnes em relação a um virabrequim em uma faixa de ângulo definida, entre uma posição anterior máxima e uma posição posterior máxima. Os carnes da árvore de carnes estão normalmente em seguidores do carne, por exemplo, impulsor, braço móvel ou balancim. Ao colocar a árvore de carnes em movimento, os carnes se deslocam nos seguidores de carnes, que acionam por sua vez as válvulas de comutação. Por meio da posição e da forma dos carnes são determinados tanto a duração de abertura como também a amplitude da abertura e os momentos de fechamento das válvulas de comutação.
O deslocamento angular da árvore de carnes em relação ao virabrequim, para alcançar comandos aprimorados da válvula para diferentes condições de velocidade de rotação e carga, é designado ajuste da árvore de carnes. Uma variante construtiva de um ajustador da árvore de carnes trabalha, por exemplo, de acordo com o, assim denominado, princípio do motor oscilante. Nesse caso são providos um estator e um rotor, situados coaxialmente e móveis um em relação ao outro. O estator e o rotor formam juntos pares da câmara hidráulica. Um par de câmaras é limitado aqui pela barra do estator e dividida por uma pá do rotor em duas câmaras de pressão que funcionam em sentidos opostos, cujo volume é alterado por meio de um movimento rotacional relativo do rotor ao estator em sentidos opostos. Na posição de ajuste máxima, a pá correspondente está situada junto a uma barra do estator no lado da borda. O movimento rotacional relativo do rotor ocorre por meio de um deslocamento da pá, no qual um fluido hidráulico ou um meio de pressão como, p. ex. , óleo, é direcionado através de vias para meio de pressão em uma câmara de pressão do par de câmaras e pressiona a pá. As vias para meio de pressão desembocam em ambos os lados da pá correspondente, de maneira que o fluido hidráulico seja conduzido na câmara de pressão correspondente.
Para controlar os fluxos de pressão média para o ajustador da árvores de carnes são empregadas geralmente válvulas hidráulicas de controle em formato de válvulas de deslizamento de múltiplas vias. Elas abrangem como componentes essenciais: uma carcaça da válvula e um pistão de comando que pode ser deslizado axialmente, acolhido em um compartimento oco da carcaça, que é acionado por um atuador, tipicamente, uma válvula solenoide com êmbolo.
Em uma forma de construção bem estabelecida, essas válvulas de controle são aplicadas como, assim chamadas, válvulas centrais, que são inserida em um orifício central do rotor de um ajustador da árvore de carnes. A carcaça da válvula de uma válvula central desse tipo está provida com um rosca, por meio da qual a carcaça da válvula pode ser parafusada em um orifício roscado correspondente da árvore de carnes, para estabelecer uma ligação à prova de rotações entre o rotor e a árvore de carnes. Uma adição de meio de pressão na direção da porta de meio de pressão bem como uma remoção do meio de pressão a partir da porta de descarga da válvula de controle ocorre por meio do rotor bem como da árvore de carnes. A adição de meio de pressão ocorre radialmente por meio de uma porta de admissão. Por meio de duas portas de trabalho na carcaça da válvula, o meio de pressão é inserido alternadamente em câmaras que funcionam em sentidos contrários de um par de câmaras. Dependendo da posição do pistão de comando, uma das câmaras fica conectada, por meio de uma das portas de trabalho, com a porta de admissão e é preenchida com o meio de pressão. Ao mesmo tempo, a câmara que funciona no sentido contrário entra em contato com a porta de descarga na válvula de controle, por meio da porta de trabalho atribuída a ela, e é esvaziada.
Durante a operação do motor de combustão podem surgir, na árvore de carnes, torques alternados, que são transmitidos por meio da câmara de pressão, como pressões de choque, para o sistema hidráulico do ajustador da árvore de carnes. Para impedir que esses choques de pressão sejam retransmitidos são inseridas válvulas de retenção, que podem ser desbloqueadas hidraulicamente, na admissão de meio de pressão do ajustador da árvore de carnes.
Uma válvula de controle com uma válvula de retenção integrada, plana é descrita na DE 10 2008 004591. Em uma carcaça da válvula de controle está provido um meio de inserção oco para o meio de pressão, com seu diâmetro externo adaptado ao diâmetro interno da carcaça. 0 meio de inserção para meio de pressão abrange uma seção de encaixe em formato de luva com uma seção estrutural adaptada do lado do eixo da carcaça, que está provido no lado frontal com um anel de apoio axial. 0 anel de apoio está acolhido dentro de um colar de retenção axial, de formato adaptado a um corpo de assentamento. 0 colar de retenção é dobrado radialmente para dentro em suas extremidades livres e engrena o anel de apoio por trás, por meio do que os três componentes: o corpo de assentamento, o elemento de fechamento e o meio de inserção para meio de pressão estão fixados em sua posição axial relativa. O elemento de fechamento de formato achatado apresenta uma grande quantidade de perfurações, que são formadas de tal modo a formar uma peça de fechamento, instalada centralmente de forma resiliente por meio de inúmeros linguetas acionadas por mola, para fechar uma abertura da válvula. As perfurações envolvem nesse caso a peça de fechamento de forma espiral. Na via de meio de pressão à montante da válvula de retenção se encontra instalado, além disso, um filtro anelar.
Uma execução desse tipo formada de várias peças do meio de inserção para meio de pressão, da válvula de retenção e do filtro tem como consequência um trabalho maior com o manuseio e está associada a inúmeras etapas de trabalho durante a montagem dos componentes individuais da válvula de controle.
A invenção tem como tarefa desenvolver componentes de uma válvula de montagem simples e econômica.
A tarefa é solucionada, de acordo com a invenção, por meio de um núcleo de válvula para uma válvula, em especial, uma válvula para de controle para controlar os fluxos de pressão média de um ajustador da árvore de carnes, abrangendo uma carcaça do núcleo, na qual estão integrados um filtro bem como uma válvula de retenção com um elemento de fechamento e elemento de acomodação, sendo que, pelo menos, a carcaça do núcleo, o filtro e o elemento de acomodação estão conectados um ao outro de forma permanente e formar um módulo pré-montado.
A tarefa é solucionada, de acordo com a invenção, também por meio de uma válvula, em especial, uma válvula de controle para controlar os fluxos de pressão média de um ajustador da árvore de carnes, abrangendo uma carcaça da válvula de formato oco com, pelo menos, uma porta de admissão bem como, pelo menos, uma porta de descarga, sendo que está fixado, na carcaça da válvula, um núcleo de válvula desse tipo. As vantagens mencionadas a seguir, em relação ao núcleo de válvula e as disposições preferidas devem ser transmitidas correspondentemente à válvula.
A invenção parte do princípio de que uma montagem simples de, pelo menos, alguns dos componentes de uma válvula bem como uma produção econômica desses componentes pode ser alcançada ao se ter componentes que formam módulos, que podem ser armazenados, transportados e instalados na válvula como um único módulo. O elemento de fechamento pode ser fixado também de forma permanente no núcleo de válvula e, de forma alternativa, a conexão entre o elemento de fechamento e o núcleo de válvula pode ser projetada de forma separável. Os componentes do módulo pré-montado podem ser fabricados tanto do mesmo material como também de materiais diferentes e são ligados permanentemente um ao outro em uma etapa de trabalho do módulo. Desse modo é dispensada uma instalação dispendiosa, em separado, do filtro e da válvula de retenção, na montagem da válvula. Com isso é reduzido também o risco de que um dos componentes se solte durante o funcionamento.
O núcleo de válvula em uma única peça é fixado na carcaça da válvula durante a montagem da válvula. 0 núcleo de válvula é projetado, em especial, como um núcleo de válvula externo, ou seja, ele não é disposto no interior da válvula, ele forma um prolongamento da carcaça da válvula. O núcleo de válvula é disposto no sentido de fluxo do meio de pressão, em especial, diretamente após a porta de admissão, sendo que a porta de admissão é formada na carcaça do núcleo ou, de forma alternativa, em uma outra parte frontal da válvula de várias peças. O núcleo de válvula é conectado à carcaça da válvula, nesse caso, preferivelmente, por meio de fechamento positivo ou fechamento por força e fechamento positivo. Para essa conexão podem ser consideradas diversas formas de conexão como, p. ex., dobramento, pré-flangeamento, calafetagem ou uma conexão de encaixe entre a carcaça do núcleo e a carcaça da válvula.
A válvula de retenção apresenta preferivelmente um elemento de fechamento achatado, que sobrepõe de forma estanque a fluidos, em uma posição fechada, uma perfuração no elemento de acomodação da válvula de retenção. O elemento de fechamento achatado, que apresenta, de preferência, uma forma de prato ou disco, forma um elemento de mola, por causa de sua geometria e sua composição material. O elemento de fechamento se apoia contra o elemento de acomodação, sendo que o elemento de fechamento está conectado de forma fixa com o elemento de acomodação em, pelo menos, um ponto. Desde que não sejam exercidas forças externas sobre a válvula de retenção, o elemento de fechamento se encontrará na posição fechada, na qual ele obstrui a perfuração. Por meio da força de pressão do meio de pressão, que flui para dentro do núcleo de válvula através da porta de admissão, é erguida uma área livre, solta do elemento de fechamento, para longe do elemento de acomodação. A válvula de retenção se encontra, nessa ocasião, em uma posição aberta, na qual a perfuração está liberada e o meio de pressão pode fluir através da perfuração para o interior da válvula. Ao alterar a direção do fluxo do meio de pressão, ele pressiona o elemento de fechamento novamente contra o elemento de acomodação, por meio do que a perfuração é obstruída e é impedido o fluxo de retorno do meio de pressão. Por causa das propriedades resilientes do elemento de fechamento, a válvula de retenção é fechada automaticamente, mesmo se não forem exercidas mais forças externas sobre o elemento de fechamento.
O elemento de acomodação da válvula de retenção apresenta, de preferência, uma superfície de apoio com aberturas formadas em volta de seu perímetro. A superfície de apoio é, em especial uma face frontal redonda, na qual está formada a perfuração. Através das aberturas, o material da moldura do filtro é injetado, em ambos os lados da superfície de apoio e fixado permanentemente com o material da superfície de apoio, dessa maneira. Conforme uma variante preferida, é formado, nessa ocasião, em volta da superfície de apoio, um colar provido de aberturas e deslocado axialmente em relação à superfície de apoio. Entre a superfície de apoio e a carcaça do núcleo surge, com isso, uma ranhura que, na fabricação do núcleo de válvula, é preenchida com o material da moldura do filtro até a altura da superfície de apoio.
Preferencialmente, a moldura do filtro é uma peça moldada por injeção, que foi injetada através das aberturas em volta da superfície de apoio. A moldura do filtro é formada, por essa razão, em ambos os lados da superfície de apoio e do colar. A moldura do filtro é, em especial, de plástico. Na moldura do filtro está fixado um tecido para filtro que se estende paralelamente ao plano da superfície de apoio.
Conforme uma execução preferida, a superfície de apoio é parte da carcaça do núcleo, de maneira que o elemento de acomodação e a carcaça do núcleo formam um componente do mesmo material. Por meio da execução em uma peça do elemento de acomodação e da carcaça do núcleo, é reduzida ainda mais a quantidade de componentes do núcleo de válvula, o que torna a fabricação do núcleo de válvula mais simples. A moldura do filtro de plástico se encontra, em especial, completamente na parte de dentro da carcaça do núcleo. Preferivelmente, a superfície de apoio e a carcaça do núcleo são de aço, mas pode ser considerados também outros materiais. Quando a válvula está instalada em um rotor de um ajustador da árvore de carnes, uma parte da carcaça da válvula bem como o núcleo de válvula se estendem no interior da árvore de carnes. O núcleo de válvula se apoia contra um apoio na parede interna da árvore de carnes que possui, via de regra, cantos vivos e oferece pouca superfície de apoio. Por motivos de estabilidade, é preferido o aço para a composição da carcaça do núcleo. Se a superfície de apoio for um pouco maior, a carcaça do núcleo pode ser composta também por, por exemplo, plástico.
Conforme uma disposição alternativa preferida, a carcaça do núcleo forma a moldura do filtro para o filtro, e o elemento de acomodação da válvula de retenção representa um componente separado, que é integrado na carcaça do núcleo durante a fabricação dela. Essa segunda disposição do núcleo de válvula é vantajoso quando as exigências quanto à estabilidade mecânica da carcaça do núcleo são baixas, de maneira que ela possa ser composta de plástico. No que se refere à inserção segura do elemento de acomodação na carcaça do núcleo, o colar possui, de forma vantajosa, um formato em Z que é moldado por inserção pelo material da carcaça do núcleo.
De maneira oportuna, são projetadas talas de junção na carcaça do núcleo para uma conexão de encaixe com a válvula. Na carcaça da válvula são providos os acolhimentos adequados para as talas de junção. Com isso é realizada uma conexão segura entre a válvula e o núcleo de válvula, que pode ser removido, quando necessário, para realizar a manutenção do núcleo ou sua substituição. A formação de elementos de conexão é bastante simples e eficiente, se a carcaça do núcleo é composta de plástico.
Um exemplo de execução da invenção é esclarecida mais detalhadamente com base em uma ilustração. Mostram:
Fig. luma vista em corte axial através de uma válvula de controle com um núcleo de válvula conforme uma primeira variante de execução;
Fig. 2uma vista de cima de uma válvula de retenção em um plano I conforme a Fig. 1;
Fig. 3uma vista de cima de um elemento de acomodação da válvula de retenção conforme a Fig. 2;
Fig. 4em um corte axial, uma carcaça do núcleo para um núcleo de válvula conforme a Fig. 1;
Fig. 5em um corte axial, a carcaça do núcleo conforme a Fig. 4 com um filtro integrado;
Fig. 6uma vista em corte axial através de uma válvula de controle com um núcleo de válvula conforme uma segunda variante de execução;
Fig. 7uma vista de cima de um elemento de acomodação para uma válvula de retenção no plano II conforme a Fig. 6;
Fig. 8uma vista axial através do elemento de acomodação conforme a Fig. 7;
Fig. 9uma vista axial através do núcleo de válvula conforme a Fig. 6; e
Fig. lOuma outra vista axial através do núcleo de válvula conforme a Fig. 6.
Números de referência iguais possuem, nas diversas figuras, o mesmo significado.
Na figura 1 é mostrada uma válvula de controle 2, projetada como válvula central, que é empregada para aplicação em uma perfuração central de um rotor de um ajustador hidráulico da árvore de carnes, não mostrado aqui com mais detalhes. A válvula de controle 2 abrange uma carcaça cilíndrica da válvula 4 de formato oco com uma porta de admissão P, não representada com maiores detalhes, para um meio de pressão como, p. ex. , óleo, sendo que um sentido de admissão do óleo é indicado com a seta P. Na carcaça da válvula 4 são formadas, além disso, duas portas de trabalho A , B para as câmaras de meio de pressão, que funcionam em sentidos contrários, no rotor do ajustador da árvore de carnes, bem como uma porta de admissão T. Dentro da carcaça da válvula 4 é conduzido axialmente um pistão de comando 6, sendo que, dependendo de sua posição, a porta de admissão P está conectada por fluído a uma das portas de trabalho A, B, enquanto a outra porta de trabalho A, B está conectada à porta de descarga T. Na região de uma via de meio de pressão 7 entre a porta de admissão P e as portas de trabalho A, B está disposto um núcleo de válvula 8a. O núcleo de válvula 8a abrange uma carcaça do núcleo 10, no qual estão dispostos à jusante, um após o outro, um filtro 12 e uma válvula de retenção 14. 0 filtro 12 abrange um tecido de filtro 16 e uma armação de filtro 18 para fixação do tecido de filtro 16. Entre o tecido de filtro 16 e a válvula de retenção 14 está projetado um espaço vazio para o meio de pressão. A válvula de retenção 14 é composta no exemplo de execução ilustrado de um elemento de acomodação 2 0 com uma perfuração 22 para o meio de pressão e um elemento de fechamento 24. O núcleo de válvula 8a, nesse caso, é composto de aço e fixado, por meio de pré-flangeamento ou dobra, em um lado externo da carcaça da válvula 4. A carcaça do núcleo 10 representa desse modo um prolongamento da carcaça da válvula 4, de maneira que o núcleo de válvula 8a é um núcleo de válvula externo.
A construção detalhada da válvula de retenção 14 axialmente plana é evidenciada nas figuras 2 e 3. 0 elemento de fechamento 24 é de aço para mola. O elemento de fechamento 10 abrange três áreas operacionais: uma placa de fecho 26 para o fechamento da perfuração 22 no elemento de acomodação 20, uma barra flexível 2 8 com mola e dois braços de fixação 30a para fixar o elemento de fechamento 24 junto ao elemento de acomodação 20. O formato dos braços de fixação segue o contorno do elemento de acomodação 20, de maneira que os braços de fixação 30, no exemplo de execução ilustrado, possuem formato de arco.
O elemento de acomodação 20 apresenta uma superfície de apoio 32, sobre a qual o elemento de acomodação 24 repousa, em uma posição fechada da válvula de retenção 14 e cobre, desse modo, a perfuração 22. O formato da placa de fecho 26 é adaptada, nesse caso, ao formato da perfuração 22.
O meio de pressão que é introduzido através da porta de trabalho P na válvula de controle 2, chega à via de meio de pressão 7 e passa pelo filtro 12. Com a força de pressão do meio de pressão, a placa de fecho 2 6 é erguida para longe do elemento de acomodação 20, de maneira que a perfuração 22 é aberta e o meio de pressão pode fluir no sentido das portas de trabalho A, B.
Com uma pressão de choque surgindo contra o sentido de fluxo ou com o fluxo de retorno do meio de pressão, a placa de fecho 26 da válvula de retenção 14 é pressionada contra a superfície de apoio 32, de maneira que a perfuração 22 é fechada e é impedido um outro fluxo de retorno do meio de pressão através da perfuração 22.
No exemplo de execução ilustrado, a superfície de apoio 34 é feita de aço e em uma única peça com a carcaça do núcleo 10. Desse modo , a carcaça do núcleo 10 forma o elemento de acomodação 2 0 para a válvula de retenção 14. Em volta da superfície de apoio 34 está moldado um colar 36 em formato de L, visto em corte axial, provido com aberturas 38. As aberturas 38 se aplicam para injetar o plástico, do qual a moldura do filtro 18 é formada. O elemento de acomodação 20 e o tecido de filtro 16 são revestidos por extrusão com o material da moldura do filtro 18. Como a moldura do filtro 18 é uma peça moldada por injeção, que se estende em ambos os lados do colar 36 em formato de L e está conectada, por esse motivo, de forma inseparável com a carcaça do núcleo 10, a carcaça do núcleo 10, a moldura do filtro 18, o tecido de filtro 16 e o elemento de acomodação 20 da válvula de retenção 14 formam um módulo que não pode ser desmontado em partes individuais. 0 módulo 40 pré-montado é completado ao ser fixado também o elemento de fechamento 24 no elemento de acomodação 20. O módulo 40 é acoplado então nesse formato na carcaça da válvula 4.
Uma outra válvula de controle 2 com um núcleo de válvula 8b conforme uma segunda variante de execução está evidenciada na figura 6. O núcleo de válvula 8b, cuja construção está ilustrada nas figuras 7 a 10, se diferencia do núcleo de válvula 8a, de acordo com o exemplo de execução descrito anteriormente, por a carcaça do núcleo 10 ser feita do material da moldura do filtro 18, portanto, composta de plástico. O elemento de acomodação 20 é projetada como um módulo em separado, que é revestido por extrusão durante a fabricação da carcaça do núcleo 10 com o material da carcaça do núcleo 10 bem como da moldura do filtro 18. O elemento de acomodação 2 0 pode ser composto de aço ou também de outros materiais como, p. ex., plástico.
O elemento de acomodação 20 apresenta nesse exemplo de execução um colar 4 2 em formato de Z, que está completamente envolto pelo material do filtro 18, quando o núcleo de válvula 8b está em estado montado (consulte a figura 10). O colar 42 em formato de Z está também provido de aberturas 38 para a injeção do material da moldura do filtro 18 .
Para fixar o núcleo de válvula 8 na carcaça da válvula 4 estão providas talas de junção 44, com as quais pode ser estabelecida uma conexão de encaixe com a carcaça da válvula 44.
Nas figuras 9 e 10 é mostrado o módulo 4 0 pré- montado que abrange, nesse caso, a carcaça do núcleo 10 com as talas de junção 44 - que é simultaneamente a moldura do filtro 18-0 tecido de filtro 16 e o elemento de acomodação 20. Para completar o núcleo de válvula 8b é fixado aqui também um elemento de fechamento 24 para fechar a perfuração 22 no elemento de acomodação 20 ou na carcaça do núcleo 10.
Os núcleos de válvula 8a, 8b se caracterizam pela montagem extremamente simples e fácil tanto da válvula de retenção 14 como também do filtro 12 na válvula de controle 2, por causa da construção em uma única peça do módulo 4 0 pré-montado. Se um desses componentes 12, 14 for danificado, o núcleo de válvula 8a, 8b pode ser substituído de uma maneira bem simples. Lista dos números de referência 2 válvula 4 carcaça da válvula 6 pistão de comando 7 via de meio de pressão 8a, 8b núcleo de válvula 10 carcaça do núcleo 12 filtro 14 válvula de retenção 16 tecido de filtro 18 moldura do filtro 20 elemento de acomodação 22 perfuração 24 elemento de fechamento 26 placa de fecho 28 barra flexível 30 braço de fixação 32 superfície de apoio 34 superfície de apoio 36 colar em formato de L 38 abertura 5 4 0 módulo 42 colar em formato de Z 44 tala de junção A, B portas de trabalhos P porta de admissão 10 T porta de descarga
Claims (9)
1. NÚCLEO DE VÁLVULA para uma válvula, que compreende um núcleo de válvula onde estão integrados um filtro e uma válvula de retenção com um elemento de fechamento e um elemento de acomodação, caracterizado por pelo menos, a carcaça do núcleo, o filtro e o elemento de acomodação estarem conectados permanentemente um ao outro e formam um módulo pré-montado, em que o elemento de acomodação tem uma superfície de assentamento e aberturas são formadas em volta do perímetro da superfície de assentamento, e um colar com as aberturas é formado em volta da superfície de assentamento.
2. NÚCLEO DE VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo elemento de fechamento ter o formato achatado e cobrir uma abertura no elemento de acomodação em uma estanque a fluídos em uma posição fechada.
3. NÚCLEO DE VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela moldura do filtro ser moldada por injeção em volta da superfície de apoio.
4. NÚCLEO DE VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela superfície de apoio ser parte da carcaça do núcleo.
5. NÚCLEO DE VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela carcaça do núcleo formar a moldura do filtro.
6. NÚCLEO DE VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo colar ser um colar em formato de Z, que é revestido por extrusão pelo material da carcaça do núcleo.
7. NÚCLEO DE VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas talas de junção para uma conexão de encaixe com a válvula (2) serem formadas na carcaça do núcleo.
8. VÁLVULA, caracterizada por compreender uma carcaça da válvula de formato oco com, pelo menos, uma porta de admissão (P) e, pelo menos, uma porta de descarga (T), e um núcleo de válvula de acordo com a reivindicação 1 está montado na carcaça da válvula.
9. VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pela válvula ser para controlar os fluxos de pressão média de um ajustador da árvore de cames.
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