CN104343759B - 稳压阀 - Google Patents

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Abstract

一种稳压阀,包含一锁杆、一阀套、一滑轴、一弹力单元及一电磁单元。该锁杆包括一第一穿孔,该阀套插置固定于该锁杆,包括一与该锁杆配合形成一连通该第一穿孔的环形空间的缩径环面,该滑轴呈可移动地安装在该阀套内且可被该锁杆挡止,包括一大径段及一小径段,该大径段与该小径段的交界处与该阀套之间配合形成一连通该环形空间的零压力空间,该弹力单元可施予该滑轴一恒朝向该锁杆移动的弹推力,该电磁单元包括一可推动该滑轴的封闭块的推杆,借此,欲获得越高的压力,该小径段与该大径段的外径尺寸越接近,可以增加该滑轴的结构强度。

Description

稳压阀
技术领域
本发明涉及一种阀,特别是涉及一种稳压阀。
背景技术
如图1所示,现有一稳压阀10安装在一油路板20内,该油路板20具有一沿轴向贯设的安装孔21,一沿轴向设置并连通该安装孔21的减压油口22,及分别沿径向设置并连通该安装孔21的一入油口23、一泄压油口24,该减压油口22连接一工作件(例如油压缸、油压马达,图未示),该入油口23连接一入油箱(图未示),该泄压油口24连接一回收油箱(图未示)。主要是自该入油口23注入液压油,经过该稳压阀10流入该减压油口22,当该减压油口22的压力超过预设压力,就会经由该泄压油口24将油流出,以使该减压油口22维持预设压力,进而使该工作件具备稳定的工作力量。
如图1、图2、图3所示,该稳压阀10具有一螺锁于该油路板20的安装孔21的锁杆11,一固定在该锁杆11内的内固定座12,一沿轴向插置固定于该锁杆11且碰触该内固定座12的阀套13,一呈可沿轴向移动地安装在该阀套13内的滑轴14,一安装固定在该阀套13内并远离该内固定座12且连通该减压油口22的外固定座15,一安装在该滑轴14与该外固定座15之间的压缩弹簧16,及一沿轴向锁装于该锁杆11的电磁单元17。
该锁杆11具有一对准该泄压油口24的第一径向穿孔111,及一与该泄压油口24连通的第一通孔112。
该阀套13具有一位于该锁杆11内且彼此配合形成一环形空间18连通该第一径向穿孔111的内置段131,一位于该内置段131的相反方向的外露段132,一设置于该外露段132且连通该入油口23的第二径向穿孔133,及一设置于该内置段131且连通该环形空间18的第三径向穿孔134。
该滑轴14具有一沿轴向设置且为盲孔的内容室141,一自该滑轴14的一封闭块142沿轴向缩径延伸穿过该内固定座12的小径杆143,分别位于该第二径向穿孔133与该第三径向穿孔134之间的一第四径向穿孔144与一第五径向穿孔145,及一贯穿该封闭块142的第二通孔146。假设该滑轴14的外径为D,该小径杆143的外径为d。
该滑轴14的封闭块142与该阀套13的内置段131和该内固定座12之间配合形成一储油空间19,该第二通孔146连通该内容室141与该储油空间19。
该压缩弹簧16施予该滑轴14一向右推力。
该电磁单元17具有一螺锁于该锁杆11的固定铁筒171,一呈可沿轴向移动地安装在该固定铁筒171的一内容室172内的活动铁杆173,及一安装在该固定铁筒171外的线圈组174。该活动铁杆173具有一可推动该滑轴14的小径杆143的推杆175,该固定铁筒171的内容室172与该锁杆11的第一通孔112连通,且该内容室172为低压设计。
使用时,当处于起始位置状态,该线圈组174的输入电流信号为0mA,该推杆175施予该小径杆143的向左推力为0N,该压缩弹簧16施予该滑轴14的向右推力为k(弹簧系数)·x(预压长度)。此时,该阀套13的第二径向穿孔133与该滑轴14的第四径向穿孔144错开位于关闭状态,油无法自该入油口23流入该滑轴14,该阀套13的第三径向穿孔134与该滑轴14的第五径向穿孔145连通形成一第一开口101,因此该减压油口22内的油将穿过该压缩弹簧16进入该滑轴14的内容室141,再经由该第五径向穿孔145、该第三径向穿孔134流入该环形空间18,最后经由该锁杆11的第一径向穿孔111流入该泄压油口24、该回收油箱,借此使该泄压油口24保持在0压力状态。
如图3、图1所示,当输入该线圈组174一电流信号,则该固定铁筒171与该活动铁杆173之间产生一电磁力F,使该推杆175给予该小径杆143一向左推力,当该向左推力大于该压缩弹簧16施予该滑轴14的向右推力,该活动铁杆173就可推动该滑轴14向左移动,使该第一开口101(见图2)封闭,该滑轴14的第四径向穿孔144连通该阀套13的第二径向穿孔133形成一第二开口102,如此,该入油箱内的油将自该入油口23流入该滑轴14的内容室141,并迅速地流到各处直到压力上升,首先是该减压油口22,其次是经由该第二通孔146流入该储油空间19,该减压油口22的压力会逐渐增大并作用于该滑轴14而产生向右推力,依照帕斯卡原理,密闭容器内各点压力相同,假设该减压油口22的压力为P1,则该滑轴14的内容室141到该储油空间19的压力均为P1,该减压油口22作用在该滑轴14的向右推力为P1·πD2/4,该储油空间19作用在该滑轴14的向左推力为P1·〔πD2/4-πd2/4〕,由此可获得向右推力的净值为P1·πd2/4,实际的作用压力面积为该小径杆143的面积,该稳压阀10的平衡力量为k·x+P1·πd2/4=F,因为k、x是常数,所以改变该线圈组174的电流信号数值,就可以在该减压油口22获得不同的压力值,又因为该电磁力F的最大值是固定的,所以要在该减压油口22获得高压力,就必须将该小径杆143的外径d变小。
如图4、图1所示,当油持续自该入油口23流入使该减压油口22的压力持续增大,导致向右推力大于向左推力时,该滑轴14将向右移动,使该第一开口101(见图2)仍然封闭,该第二开口102则逐渐缩小,依据流体力学的伯努利定律可知,流体的流速越快、压力越小,当该第二开口102缩小,将造成该入油口23与该减压油口22之间的压降(ΔP)增加,因为该入油口23的压力不变,所以该减压油口22的压力P1将减少,回复到设定值。
如图5、图1所示,如果该减压油口22的压力P1持续升高,纵算该第二开口102(见图3)关闭,仍然无法阻止压力P1升高,此情况发生在该工作件处于不正常状态时(例如该油压缸产生反向的外部推力或该油压马达遇到负载),则该滑轴14继续向右移动,直到再度形成该第一开口101,此时该减压油口22的油开始往该第一开口101流入该环形空间18,再经由该第一径向穿孔111流入该泄压油口24、该回收油箱,借此使该泄压油口24的压力P1减少,回复到设定值。
图2、图3、图4都属于该稳压阀10的减压功能(Reducing),图5则属于该稳压阀10的泄压功能(Relieving),上述两种功能都是为了使该减压油口22的压力P1维持在设定值,该稳压阀10虽然具备此使用功能,但是如前所述,要在该减压油口22获得高压力,就必须将该小径杆143的外径d变小,如此使得该小径杆143的结构强度不佳,在高压下,极易产生变形、断裂,造成该稳压阀的损坏率居高不下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以获得高压力,同时可以提高滑轴结构强度、降低损坏率的稳压阀。
本发明稳压阀,包含一锁杆、一阀套、一滑轴、一弹力单元及一电磁单元;
该锁杆包括分别围绕一条轴线形成一内孔的一内杆面与一外杆面,及一贯穿该外杆面与该内杆面的第一穿孔;
该阀套沿该轴线插置固定于该锁杆的内孔,包括分别围绕该轴线并形成一轴孔的一内筒面与一外筒面,一设置于该外筒面并与该锁杆的内杆面配合形成一环形空间的缩径环面,一贯穿该外筒面与该内筒面并位于该锁杆外的第二穿孔,及分别贯穿该缩径环面与该内筒面的一第三穿孔与一第四穿孔,且该环形空间连通该锁杆的第一穿孔;
该滑轴安装在该阀套的轴孔内且能被该锁杆挡止,包括分别围绕该轴线并形成一第一内容室的一内轴面与一外轴面,分别连接该内轴面与该外轴面的一封闭块与一连接端面,分别贯穿该外轴面与该内轴面且位于该第二穿孔与该第三穿孔之间的一第五穿孔与一第六穿孔,及一贯穿该封闭块连通该第一内容室与该锁杆的内孔的第七穿孔,该外轴面区分成一远离该封闭块的大径段,及一靠近该封闭块且连通该第四穿孔的小径段,该大径段与该小径段的交界处与该阀套的内筒面之间配合形成一连通该第四穿孔的零压力空间,该阀套的轴孔与该封闭块之间配合形成一油压作用空间;
该弹力单元安装在该阀套与该滑轴之间,施予该滑轴一恒朝向该锁杆移动的弹推力;
该电磁单元包括一安装于该锁杆且沿该轴线延伸的固定铁筒,一安装在该固定铁筒的一第二内容室内的活动铁杆,及一安装在该固定铁筒外的线圈组,该活动铁杆具有一能推动该滑轴的封闭块的推杆,该第二内容室与该滑轴的第一内容室通过该第七穿孔连通;
其中,欲获得的压力越高,该滑轴的小径段的外径尺寸越接近该大径段的外径尺寸。
本发明所述的稳压阀,该阀套还包括一设置于该内筒面并形成一第一环槽的第一凹环面,该滑轴还包括一设置在该大径段与该小径段的交界处且形成一第二环槽的第二凹环面,且该第一环槽与该第二环槽配合形成该零压力空间。
本发明所述的稳压阀,该锁杆的内孔依序具有一大孔段、一小孔段和一螺孔段,该大孔段与该小孔段交界处形成一挡面用于挡止该阀套与该滑轴,该螺孔段供该固定铁筒螺锁。
本发明所述的稳压阀,该弹力单元包括一安装固定在该阀套的轴孔且具有一通孔的固定座,及一沿该轴线安装在该固定座与该滑轴之间的弹性件。
本发明所述的稳压阀,该弹力单元的弹性件为压缩弹簧。
本发明的有益效果在于:通过该零压力空间可以确保不影响内部组件的压力平衡,通过该滑轴的大径段与该小径段的外径尺寸差,也就是面积差来作为作动压力面积,如此,欲获得越高的压力,该小径段的外径尺寸就越接近该大径段的外径尺寸,可以增加该滑轴的结构强度,降低该稳压阀的损坏率。
附图说明
图1是现有稳压阀安装于一油路板的局部剖视图;
图2是现有稳压阀的剖视图,显示处于第一减压状态;
图3是类似图2的剖视图,显示处于第二减压状态:
图4是类似图3的剖视图,显示处于第三减压状态:
图5是类似图4的剖视图,显示处于泄压状态:
图6是本发明稳压阀一较佳实施例安装于一油路板的局部剖视图;
图7是该较佳实施例的组合剖视图,显示处于第一减压状态;
图8是采自图7的一局部放大图,显示一滑轴的一大径段的外径稍微大于一小径段的外径;
图9是采自图7的另一局部放大图,显示形成一第一开口的状态;
图10是类似图7的组合剖视图,显示处于第二减压状态;
图11是采自图10的局部放大图,显示形成一第二开口的状态;
图12是类似图10的组合剖视图,显示处于第三减压状态;
图13是采自图12的局部放大图,显示该第二开口的截面渐缩小的状态;
图14是类似图12的组合剖视图,显示处于泄压状态;
图15是采自图14的一局部放大图,显示再度形成该第一开口的状态。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
在详细说明前要注意的是,在整篇说明书中所使用的相对位置用语,例如“左”、“右”是以各图所示方位为基准。
如图6、图7、图8所示,本发明稳压阀较佳实施例包含一沿一轴线Ⅰ螺锁于一油路板90的锁杆30、一阀套40、一滑轴50、一弹力单元60及一电磁单元70。
该油路板90具有一沿该轴线Ⅰ贯设的安装孔91,一沿该轴线Ⅰ设置并连通该安装孔91的减压油口92,及分别沿径向设置并连通该安装孔91的一入油口93、一泄压油口94,该减压油口92连接一工作件(例如油压缸、油压马达,图未示),该入油口93连接一入油箱(图未示),该泄压油口94连接一回收油箱(图未示)。
该锁杆30包括一围绕该轴线Ⅰ并形成一内孔31的内杆面32,一围绕该轴线Ⅰ的外杆面33,及一贯穿该外杆面33与该内杆面32且对准该泄压油口94的第一穿孔34。该内孔31依序具有一大孔段311、一小孔段312和一螺孔段313,该大孔段311与该小孔段312交界处形成一挡面314。该外杆面33具有一螺纹段供锁入该油路板90的安装孔91,此外,数个止漏环分别套装在该外杆面33以防止油渗漏。
该阀套40沿该轴线Ⅰ插置固定于该锁杆30的内孔31且被该挡面314挡止,包括一围绕该轴线Ⅰ并形成一轴孔41的内筒面42,一围绕该轴线Ⅰ的外筒面43,一设置于该外筒面43并与该内杆面32配合形成一环形空间80的缩径环面44,一贯穿该外筒面43与该内筒面42并位于该锁杆30外的第二穿孔45,一贯穿该缩径环面44与该内筒面42的第三穿孔46,一设置于该内筒面42并形成一第一环槽471的第一凹环面47,及一贯穿该缩径环面44与该第一凹环面47的第四穿孔48。该第四穿孔48与该环形空间80和该第一穿孔34连通。此外,数个止漏环分别套装在该外筒面43以防止油渗漏。
该滑轴50呈可沿该轴线Ⅰ移动地安装在该阀套40的轴孔41内且可被该挡面314挡止,包括一围绕该轴线Ⅰ并形成一第一内容室51的内轴面52,一围绕该轴线Ⅰ的外轴面53,分别连接该内轴面52与该外轴面53使该内容室51呈盲孔的一封闭块54、一连接端面55,分别贯穿该外轴面53与该内轴面52并位于该第二穿孔45与该第三穿孔46之间的一第五穿孔56与一第六穿孔57,及一贯穿该封闭块54连通该第一内容室51与该锁杆30的小孔段312的第七穿孔58。
该滑轴50的外轴面53区分成一远离该封闭块54的大径段531,及一靠近该封闭块54的小径段532,且该大径段531的外径D1稍微大于该小径段532的外径D2,该大径段531与该小径段532的交界处与该阀套40的内筒面42之间配合形成一连通该第四穿孔48的零压力空间81,较佳地,该滑轴50还包括一设置在该大径段531与该小径段532的交界处且形成一第二环槽591的第二凹环面59,且通过该阀套40的第一环槽471与该滑轴50的第二环槽591配合形成该零压力空间81。
该弹力单元60安装在该阀套40与该滑轴50之间,可施予该滑轴50一恒朝向该锁杆30移动的弹推力,包括一安装固定在该阀套40的轴孔41且具有一通孔611的固定座61,及一沿该轴线Ⅰ安装在该固定座61与该滑轴50之间的弹性件62。该固定座61的通孔611连通该减压油口92,该弹性件62可施予该滑轴50一向右推力,本较佳实施例该弹性件62为压缩弹簧,但也可为其它具有弹张推力的弹性件。
该电磁单元70包括一螺锁于该锁杆30的螺孔段313且沿该轴线Ⅰ延伸的固定铁筒71,一呈可沿该轴线Ⅰ移动地安装在该固定铁筒71的一第二内容室72内的活动铁杆73,及一安装在该固定铁筒71外的线圈组74。该活动铁杆73具有一可推动该滑轴50的封闭块54的推杆75,该固定铁筒71的第二内容室72为高压设计。该电磁单元70具有根据所输入电流信号数值,使该推杆75具备固定电磁推力的特性。
使用时,如图6、图7、图9所示,当处于起始位置状态,该线圈组74的输入电流信号为0mA,该推杆75施予该滑轴50的封闭块54的向左推力为0N,该弹性件62施予该滑轴50的向右推力为k(弹簧系数)·x(预压长度),将该滑轴50向右推移到该封闭块54被该锁杆30的挡面314挡止。此时,该阀套40的第二穿孔45与该滑轴50的第五穿孔56错开封闭,油无法自该入油口93流入该滑轴50,该阀套40的第三穿孔46与该滑轴50的第六穿孔57连通形成一第一开口83,如此该工作件内的油将经由该减压油口92流经该弹性件62进入该滑轴50的第一内容室51,再经由该第六穿孔57、该第一开口83、该第三穿孔46流入该环形空间80,最后经由该锁杆30的第一穿孔34流入该泄压油口94、该回收油箱,借此使该泄压油口94保持在0压力状态,同时因为该滑轴50的第一内容室51与该固定铁筒71的第二内容室72之间通过该滑轴50的第七穿孔58和该锁杆30的小孔段312、螺孔段313彼此连通,借此使该第一内容室51与该第二内容室72的内部压力相同,进而可确保该滑轴50与该推杆75不受油压的压力影响,随时处于平衡状态。
如图10、图11、图6、图8所示,当输入该线圈组74一电流信号,则该固定铁筒71与该活动铁杆73之间产生一电磁力F,使该推杆75给予该封闭块54、该滑轴50一向左推力,当该向左推力大于该弹性件62施予该滑轴50的向右推力,就可推动该滑轴50向左移动,使该滑轴50的第五穿孔56连通该阀套40的第二穿孔45形成一第二开口84,该滑轴50的第六穿孔57与该阀套40的第三穿孔46错开使该第一开口83(见图9)封闭,如此,该入油箱内的油将自该入油口93、该第二开口84流入该滑轴50的第一内容室51,并迅速流到各处直到压力上升,首先是该减压油口92,其次是经由该第七穿孔58流入该固定铁筒71的第二内容室72,依照帕斯卡原理,密闭容器内各点压力相同,此时该滑轴50与该活动铁杆73达到平衡状态。假设该减压油口92的压力为P1,则该滑轴50的向右力量为该弹性件62的预压力加上油压作用在该滑轴50的大径段531的向右推力〔k·x+P1·π(D1)2/4〕,该滑轴50的向左推力则由该阀套40的轴孔41与该封闭块54所形成的一油压作用空间82的面积决定,也就是作用力面积为π(D2)2/4,据此该滑轴50的向左推力为P1·π(D2)2/4,综上所得到的平衡公式为〔k·x+P1·π(D1)2/4〕=〔P1·π(D2)2/4+F〕,简化后得到的平衡公式为﹛k·x+P1·π/4·〔(D1)2-(D2)2〕﹜=F,因为k、x是常数,所以改变该线圈组74的电流信号数值,就可以在该减压油口92获得不同的压力值,又因为该电磁力F的最大值是固定的,所以要获得更高的压力,只需要增加该滑轴50的小径段532的外径D2,如此使该滑轴50的结构强度更佳,换句话说,欲得到的压力越高,该小径段532的外径D2尺寸越接近该大径段531的外径D1尺寸,两者的比值越接近1。
如图12、图13、图6所示,当油持续自该入油口93流入该滑轴50的第一内容室51,充满整个空间,向左流入该减压油口92,向右流入该油压作用空间82、该固定铁筒71的第二内容室72,若压力持续升高使得﹛k·x+P1·π/4·〔(D1)2-(D2)2〕﹜>F,也就是向右推力大于向左推力,该滑轴50就会逐渐向右移动,使该滑轴50的第五穿孔56与该阀套40的第二穿孔45之间的该第二开口84的截面积逐渐缩小,相对地通过该第二开口84的流速变快,依据流体力学的“伯努利定律”,流体的流速越快、压力越小,如此造成该入油口93到该减压油口92之间的压降增加,在该入油口93的压力不变的情况下,该减压油口92的压力将减少,再依据上述平衡公式,该减压油口92的压力将回复到设定压力P1
如图12、图14、图15、图6所示,当该工作件处于不正常状态(例如该油压缸产生反向的外部推力或该油压马达遇到负载),使该压力值P1持续升高,则因为减少该第二开口84的截面积已无法阻止从该入油口93流到该减压油口92所造成的压力上升,此时该滑轴50将持续向右移动,直到该第二开口84封闭,油就无法从该入油口93流入该滑轴50的第一内容室51,且该滑轴50的第六穿孔57与该阀套40的第三穿孔46仍然错开封闭,如此使该减压油口92的压力不会再上升,回复到设定压力P1。如果该减压油口92的压力值仍然超过设定压力值,则该滑轴50将持续向右移动,直到再度形成该第一开口83,使该减压油口92的油经由该第一开口83流入该环形空间80,最后经由该锁杆30的第一穿孔34流入该泄压油口94、该回收油箱,借此使该减压油口92的压力回复到设定压力P1
图7、图10、图12都属于本发明的减压功能(Reducing),图14则属于本发明的泄压功能(Relieving),上述两种功能都是为了使该减压油口92的压力P1维持在设定值,该滑轴50会一直向右移动以减低该减压油口92的压力P1,向左移动以增加该减压油口92的压力P1,如此反复动作直到该滑轴50找到平衡点。
如图6、图7、图8所示,本发明通过将该零压力空间81的油依序流经该第四穿孔48、该环形空间80、该第一穿孔34、该泄压油口94流入该回收油箱,可以保持无压力状态,确保不影响内部组件的压力平衡。
归纳上述,本发明稳压阀具有如下所述的功效及优点:
本发明通过该滑轴50的大径段531与该小径段532的外径尺寸差,也就是面积差来作为作动压力面积,如此,欲获得越高的压力,该小径段532的外径D2尺寸就越接近该大径段531的外径D1尺寸,也就是该小径段532的外径D2尺寸越大,借此可以增加该滑轴50的结构强度,降低该稳压阀的损坏率。

Claims (5)

1.一种稳压阀,包含一锁杆、一阀套、一滑轴、一弹力单元及一电磁单元,其特征在于:
该锁杆包括分别围绕一条轴线形成一内孔的一内杆面与一外杆面,及一贯穿该外杆面与该内杆面的第一穿孔;
该阀套沿该轴线插置固定于该锁杆的内孔,包括分别围绕该轴线并形成一轴孔的一内筒面与一外筒面,一设置于该外筒面并与该锁杆的内杆面配合形成一环形空间的缩径环面,一贯穿该外筒面与该内筒面并位于该锁杆外的第二穿孔,及分别贯穿该缩径环面与该内筒面的一第三穿孔与一第四穿孔,且该环形空间连通该锁杆的第一穿孔;
该滑轴安装在该阀套的轴孔内且能被该锁杆挡止,包括分别围绕该轴线并形成一第一内容室的一内轴面与一外轴面,分别连接该内轴面与该外轴面的一封闭块与一连接端面,分别贯穿该外轴面与该内轴面且位于该第二穿孔与该第三穿孔之间的一第五穿孔与一第六穿孔,及一贯穿该封闭块连通该第一内容室与该锁杆的内孔的第七穿孔,该外轴面区分成一远离该封闭块的大径段,及一靠近该封闭块且连通该第四穿孔的小径段,该大径段与该小径段的交界处与该阀套的内筒面之间配合形成一连通该第四穿孔的零压力空间,该阀套的轴孔与该封闭块之间配合形成一油压作用空间;
该弹力单元安装在该阀套与该滑轴之间,施予该滑轴一恒朝向该锁杆移动的弹推力;
该电磁单元包括一安装于该锁杆且沿该轴线延伸的固定铁筒,一安装在该固定铁筒的一第二内容室内的活动铁杆,及一安装在该固定铁筒外的线圈组,该活动铁杆具有一能推动该滑轴的封闭块的推杆,该第二内容室与该滑轴的第一内容室通过该第七穿孔连通;
其中,欲获得的压力越高,该滑轴的小径段的外径尺寸越接近该大径段的外径尺寸。
2.根据权利要求1所述的稳压阀,其特征在于:该阀套还包括一设置于该内筒面并形成一第一环槽的第一凹环面,该滑轴还包括一设置在该大径段与该小径段的交界处且形成一第二环槽的第二凹环面,且该第一环槽与该第二环槽配合形成该零压力空间。
3.根据权利要求2所述的稳压阀,其特征在于:该锁杆的内孔依序具有一大孔段、一小孔段和一螺孔段,该大孔段与该小孔段交界处形成一挡面用于挡止该阀套与该滑轴,该螺孔段供该固定铁筒螺锁。
4.根据权利要求3所述的稳压阀,其特征在于:该弹力单元包括一安装固定在该阀套的轴孔且具有一通孔的固定座,及一沿该轴线安装在该固定座与该滑轴之间的弹性件。
5.根据权利要求4所述的稳压阀,其特征在于:该弹力单元的弹性件为压缩弹簧。
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