CN111971540B - 设备、特别是测试设备和测试台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备、特别是测试设备，其具有：腔室壳体；轴密封环；轴；轴承、特别是球轴承；制动器；承载件；轴部件、特别是能被马达转动的轴部件，布置在轴部件上的、特别是在轴部件上工作的轴密封环被接纳在腔室壳体中，腔室壳体以不能相对转动的方式与轴连接，特别是与轴一体形成，轴借助于轴承能转动地被支承，轴承被接纳在承载件中，轴与制动器连接，制动器直接或借助于转矩支撑件支撑在承载件上，特别是，轴与制动器的第一部件以不能相对转动的方式连接，制动器的第二部件直接或借助于转矩支撑件与承载件连接。

Description

设备、特别是测试设备和测试台

技术领域

本发明涉及一种设备、特别是测试设备/试验设备和一种测试台/试验台。

背景技术

一般已知的是，测试设备被设计成适用于对试件进行测试。

从文献US 3 176 497 A中已知一种用于密封件的测试设备作为最接近的现有技术。

从文献US 5 814 717 A中已知一种油封试验设备。

从文献CN 103630301 A中已知一种用于液体润滑的密封件的测试设备。

从文献CN 202049005 U中已知一种用于轴密封环的密封唇的摩擦力矩试验设备。

发明内容

因此本发明的目的是，改进一种用于测试轴密封环的测试设备。

所述目的根据本发明通过一种根据在权利要求1中说明的特征的设备和一种根据在权利要求10中说明的特征的测试台实现。

在设备、特别是测试设备的情况下，本发明的重要特征是，所述设备具有

-腔室壳体，

-轴密封环，

-轴，

-轴承、特别是球轴承，

-承载件，

-轴部件、特别可以通过马达转动的轴部件，

其中，布置在轴部件上的、特别是在轴部件上运行的轴密封环被接纳在腔室壳体中，

其中，腔室壳体以不能相对转动的方式与轴连接，特别是与轴一件式地形成，

其中，轴借助于轴承可转动地被支承，

其中，轴承被接纳在承载件中，

其中，在腔室壳体的径向外周部上布置有沿轴向彼此间隔开的、沿周向方向环绕的环形槽，

其中，与承载件连接的壳体在其内侧具有沿周向方向环绕的、沿轴向彼此间隔开的环形槽，

其中，借助于腔室壳体的分别两个彼此最近地相邻的环形槽形成的一个相应的凸起部伸入相应的在壳体上成形出的环形槽中，

特别是，借助于壳体的分别两个彼此最近地相邻的环形槽形成的一个相应的凸起部伸入相应的在腔室壳体上成形出的环形槽中，

从而在壳体与腔室壳体之间设有气隙，

特别是，气隙沿轴向方向延伸并在径向方向上和/或反向于径向方向地蜿蜒地形成，

特别是，气隙在周向方向上是旋转对称的。在此优点是，无接触地实现对腔室壳体的调温、如冷却或加热。腔室的质量或质量惯性矩可以减小，由此可以被动态地测量。因为通过环形槽在腔室壳体中产生了大表面，该大表面与壳体的相应的内表面相对而置，特别是具有恒定的径向宽度的气隙。以这种方式实现了较小的热传递阻力，因此可以将热流从壳体无接触地传递到腔室壳体中，或者反之。因此借助于对壳体的调温也可以实现对腔室壳体连同位于其中的油的调温。

在一个有利的设计方案中，轴部件以不能相对转动的方式与电机的转子轴连接，

其中，转子轴借助于至少一个另外的轴承、特别是球轴承能相对于承载件转动地被支承，

特别是，该另外的轴承被接纳在电机的壳体件中，该壳体件固定地、特别是以不能相对转动的方式与承载件连接。在此优点是，轴部件能相对于承载件转动地被支承。因此由轴密封环产生的转矩引起腔室壳体相对于承载件的摆动运动或转动运动。可以通过简单的方式由传感器检测与轴或腔室壳体连接的杆件的由于腔室壳体的被引起的转角造成的偏转。因此杆件的偏转代表了摩擦力矩的度量。即使例如由于轴的球轴承而不能精确地探测到摩擦力矩的绝对值，也能在摩擦学系统变化或破坏时、例如在轴密封环和/或工作面磨损时清楚地认识到摩擦值的相对变化。此外也可以可在用另一种油代替所述油时进行比较。

在一个有利的设计方案中，设备具有制动器，

其中，轴与制动器连接，该制动器直接或借助于转矩支撑件支撑在承载件上，

特别是，轴与制动器的第一部件以不能相对转动的方式连接，制动器的第二部件直接或借助于转矩支撑件与承载件连接。

在此优点是，借助于轴密封环和油在轴部件的工作面上形成的摩擦学系统的摩擦力矩可被确定，特别是可相对于通过另外的油形成的摩擦学系统确定。即，可以借助于电机规定转速变化过程，然后在恒定的转速下可以确定摩擦力矩，其中该测量结果可以与在使用另外的油时的这种测量结果相比较。因为轴承、特别是球轴承同样也对测量结果有所贡献，但是该贡献在相同的转速下是相同的。

有利地，为了确定测量值，制动器可脱开接合，因此腔室壳体抵抗弹簧力以可转动的方式被支承，直到弹簧件产生的弹簧力与相应于摩擦力矩在弹簧件与杆件的连接部位的径向距离上引起的力达到平衡为止。

为了实施特别是非恒定的转速变化过程，可以激活制动器，从而腔室壳体保持安静且不产生振动。

因此，制动器用于特别是安静地保持腔室壳体。

在一个有利的设计方案中，杆件与轴以不能相对转动的方式连接，其中，杆件与特别是直接地或通过固定夹间接地支撑在承载件上的复位弹簧连接，

其中，设置有用于检测杆件从复位弹簧的静止位置开始的偏转的传感器。在此优点是，可以借助于杆件利用杠杆作用，从而弹簧件仅需施加少量的复位力，这是因为弹簧件可以布置成与转子轴轴线具有大的径向距离。此外还可以造成待由传感器检测的偏转路程的放大。

在一个有利的设计方案中，腔室壳体中存在有油。在此优点是，可以通过相应的油检查摩擦学系统。

在一个有利的设计方案中，腔室壳体具有压缩空气接口。在此优点是，可以对油施加压力，从而可以相对于轴密封环的背离油的一侧规定过压。

在一个有利的设计方案中，在腔室壳体的径向外周部上布置有沿轴向彼此间隔开的、沿周向方向环绕的环形槽，

其中，与承载件连接的壳体在其内侧具有沿周向方向环绕的、沿轴向彼此间隔开的环形槽，

其中，借助于腔室壳体的分别两个彼此最近地相邻的环形槽形成的一个相应的凸起部伸入到在壳体上成形出的相应的环形槽中，

特别是其中，借助于壳体的分别两个彼此最近地相邻的环形槽形成的一个相应的凸起部伸入到在腔室壳体上成形出的相应的环形槽中，

从而在壳体与腔室壳体之间设置有气隙，

特别是其中，气隙沿轴向方向延伸并在径向方向上或与径向方向反向地蜿蜒地形成，

特别是其中，气隙在周向方向上是旋转对称的。

在一个有利的设计方案中，第一部件具有外齿部，在该外齿部上布置有可轴向移动的、但是与轴以不能相对转动的方式连接的制动片托架，

其中，制动器的第二部件具有磁体体部，在该磁体体部中接纳有环形绕组，其中，衔铁盘轴向可移动地、但以不能相对转动的方式与磁体体部连接地沿轴向布置在磁体体部与制动片托架之间，

从而在对环形绕组通电时，衔铁盘克服由支撑在磁体体部上的弹簧件产生的弹簧力而被朝向磁体体部吸引，即，特别是制动器被脱开接合，在不对环形绕组通电时，衔铁盘被弹簧件压向制动面，该制动面布置在特别是借助于销与磁体体部相连接的盘片上，即，特别是使制动器接合。在此优点是，制动器可以以简单的方式被设计成保持制动器。因此制动器在对绕组通电时被脱开接合，而在停止通电时接合。由于轴以不能相对转动的方式与腔室壳体连接，因此制动器的接合也造成腔室壳体的固定。

在一个有利的设计方案中，在壳体的径向外周部上布置有特别是在周向方向上彼此均匀地/规则地间隔开的调温单元。在此优点是，调温单元的均匀分布实现了相应均匀的调温。此外，壳体的径向外周部、特别是该壳体的以法线平行于转子轴轴线取向的平面剖开的剖面可以被设计成规则的多边形，因此可以实现高强度。多边形的各个平的表面实现了与热电元件的大的接触面。因此也可以实现调温单元的高效率。

在一个有利的设计方案中，每个调温单元具有可电运行的热电元件，特别是帕尔贴元件，其中，热电元件被施加在壳体上，散热体在热电元件的背离壳体的一侧上与热电元件、特别是帕尔贴元件连接，特别是其中，风扇布置在散热体上，特别是在散热体的背离热电元件的一侧上。在此优点是，可以实现对温度的易于操作的电调节。

在一个有利的设计方案中，腔室壳体具有油位观察窗。在此优点是，可以简单地识别油损耗和/或油在进行测量期间的不平稳、如振动趋势。

在一个有利的设计方案中，在腔室壳体上布置有压缩空气接口，特别是用于将压缩空气输送到被腔室壳体包围的、至少部分地以油填充的内腔中。在此优点是，可以对在腔室壳体的内腔中的油加载以压力。

在一个有利的设计方案中，在腔室壳体上布置有用于使腔室壳体通风的通风单元。在此优点是，可以简单地减小压力。

在具有至少一个上述设备的测试台中，重要的特征是，

电机布置在底板上，电机的转子轴与设备的轴部件以不能相对转动的方式连接，

其中，设备借助于轴向取向的、即平行于转子轴轴线取向的导轨以可在底板上移动的方式布置。在此优点是，在轴部件的工作面磨损的情况下，设备可以移动，因此可以为轴密封环提供未使用的新工作面。此外，为了装配目的，设备可移动，因此也可以改善对轴密封环的可触及性。

在一个有利的设计方案中，在导轨上布置有用于锁定设备的停止制动器，

特别是，测试台具有锁止销。在此优点是，为了实施轴密封环的测试可以锁定停止制动器。

在一个有利的设计方案中，底板通过橡胶缓冲器设立在地面上。在此优点是，可以衰减振动，因此可以在低干扰的情况下实施测试、特别是确定摩擦力矩。

在一个有利的设计方案中，在轴部件下方，在由轴部件覆盖的轴向区域中设置了用于油的收集容器，该收集容器特别是与设备的承载件连接。在此优点是，改善了环境保护。

在一个有利的设计方案中，被透明的轴盖覆盖的轴向区域包括被轴部件覆盖的和被转子轴的在电机上突出的子区域覆盖的轴向区域。在此优点是，可以视觉地监控测试，并可借助于透明的轴盖以接触保护的方式布置转动的部件。

另外的优点由从属权利要求给出。本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，尤其是从目的提出和/或通过与现有技术相比较而提出的目的，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合可能性。

附图说明

下面借助示意图详述本发明：

图1示出用于轴密封环13的测试台的根据本发明的测试设备的横剖面。

图2示出测试设备的斜视图。

图3示出包括两个这种测试设备的测试台。

图4示出测试设备的纵剖面。

具体实施方式

如在附图中所示，测试台具有底板37，在该底板上布置有电机30，该电机的转子轴沿轴向在两侧被引出，并分别地驱动测试设备。两个测试设备用于测试轴密封环，其中提供有油19。因此即测试油与轴密封环的相互作用。

这两个测试设备可以相对于电机30线性移动。

在电机30的转子轴的每个轴向端部区域上，分别有轴部件12以不能相对转动的方式与转子轴连接，特别是借助于相应的螺纹件14与转子轴连接。

轴部件在其外周部上具有特别是精加工的、用于相应的轴密封环13的工作面。

在底板37上布置有导轨33，从而测试设备借助于测试设备所包括的滑座件11可沿轴向方向线性移动。以这种方式，在一个相应的试验过程之后，测试设备可移动并且轴密封环13可以在工作面的另一区域上运行。即，可以分别利用各个未经使用的工作面实施多次试验过程。

借助于停止制动器36，特别是对于测试设备相对于电机30的线性相对运动，可以在相应的试验过程期间将测试设备相对于底板37锁定。为了使测试设备移动的目的，可以使制动器36脱开接合。

布置在工作面上的轴密封环13被接纳在腔室壳体3的壳体件中，特别是被接纳在腔室壳体的转动法兰件中。借助于该壳体件可以封闭腔室壳体3的另一壳体件，从而可以在内腔中引入油19。

相应测试设备的腔室壳体3与轴4固定连接，特别是借助于螺纹件5螺纹连接。

轴4借助于轴承9被支承在承载件10中，该承载件或者与滑座件11固定连接、特别是焊接连接，或者与滑座件一体形成。

轴4在其背离电机30的轴向端部区域上与可电磁致动的制动器7、特别是制动器7的可转动的部件相连接。制动器7的静止部件与用于导出转矩的转矩支撑件8固定连接，其中，转矩支撑件8以形成壳体的方式包围制动器。制动器7的静止部件也可以自身被设计成制动器壳体。

转矩支撑件8与承载件10固定连接，特别是螺纹连接。

因此腔室壳体3布置成可摆动，其中，当制动器接合时，可以借助于制动器8阻止该摆动运动。

但是，为了确定在轴部件12的确定的转速下轴密封环13的摩擦力矩，使制动器8脱开接合。

沿径向突出的杆件6以不能相对转动的方式连接在轴4上。

固定夹2固定地连接在承载件上，特别是旋紧在承载件上，弹簧件21以张紧的方式保持在固定夹中。为此优选地，弹簧件21的两个端部被钩部22保持，该钩部与固定夹2连接。在弹簧件21的中间区域中，杆件6与弹簧件21连接。

弹簧件21优选被设计成螺旋弹簧。

当轴部件12的转速为零时，杆件6处于静止位置。取决于转速和转动方向，杆件6一直偏转到由弹簧件21通过杆件6引起的转矩相当于轴密封环13在轴部件12的工作面上的摩擦力矩为止。在此，轴承9被设计成球轴承，并因此引起偏转的轻微歪曲。

传感器20沿且切向方向测量杆件6的偏转。传感器20在此优选地被设计成感应式传感器，从而该传感器不会对测量结果造成明显的干扰。

因此，由传感器20检测的杆件6的偏转是对由轴密封环产生的摩擦力矩的度量。

腔室壳体3与偏转对应地摆动、即转动。

腔室壳体3在其径向外周部上具有环形槽。该环形槽在周向方向上被设计成连续的。沿轴向在每两个彼此相邻的环形槽之间分别设置有沿周向方向特别是连续的、环绕的凸起部。

腔室壳体3在径向上被壳体1包围，该壳体与承载件10和/或滑座件11连接、特别是螺纹连接。

壳体1被设计成空心的并在其内周部上具有环形槽，该环形槽也在周向方向上环绕，从而在每两个相邻的环形槽之间相应地形成一个径向向内突出的凸起部。

在壳体1上形成的凸起部中的相应一个凸起部伸入到腔室壳体3的相应一个环形槽中。同样，在腔室壳体3上形成的相应的凸起部也伸入到壳体1的相应的环形槽中。

以这种方式形成有气隙18，该气隙沿轴向方向蜿蜒地延伸，特别是，该蜿蜒形状沿径向方向和沿轴向方向延伸。气隙18如同旋转体那样占据一定体积。因此在包含转子轴的转动轴线的剖面中的蜿蜒的走势与剖面的圆周角无关。

气隙18具有如此窄的尺寸并被设计有这样的蜿蜒形状，使得在腔室壳体3与壳体1之间存在小的热传递阻力。在此腔室壳体与壳体二者都由金属制成。

在壳体1的径向外周部上施加有热电元件，特别是帕尔贴元件，该帕尔贴元件在被馈电时在径向方向上或反向于径向方向产生热流。

为了提高效率，在热电元件15上在其背离壳体1的一侧上布置有散热体16，在该散热体上布置有风扇17，从而可将热流从周围环境导入或传导到周围环境中。

因此根据热电元件15的供电电压的极性，可以造成对位于腔室壳体内部的油19的加热或冷却。轴密封环13的测试即可以在不同的温度下实施。

因此，温度也可以在腔室壳体3摆动时由热电元件15设定到一温度值或调节到一温度值。

优选地，螺纹件14利用其螺纹部段旋入转子轴的螺纹孔中，从而螺纹件14的螺纹件头部压在沿轴向布置在轴部件12与螺纹件头部之间的孔板上，该孔板又压在轴部件12上，该轴部件的锥形凹口压在在轴向端部区域处相应锥形地成型的转子轴上。

一旦转子轴的转动方向或转速发生改变，则优选地激活制动器8。仅在转子轴的转速足够长时间地保持恒定的情况下才使制动器8脱开接合并确定摩擦力矩。

如在图2中所示，这种热电元件15沿周向方向彼此均匀地间隔开地布置在壳体1的外周部上，其中，在每个热发生器上设置散热体以及风扇。

如在图3中所示，两个测试设备被同一电机30驱动，这是因为转子轴沿轴向从该电机两侧突出。因此，总是可以同时测试两个轴密封环。

借助于布置在底板37上的导轨，测试设备布置成可移动，从而通过测试设备相对于电机的移动，可以提供测试设备的两个轴部件12的多个未使用的工作面。

底板37通过橡胶缓冲器34搭设，特别是从而衰减了振动。

借助于在底板37上被设计成停止制动器的制动器36，可以固定测试设备。

在腔室壳体3中设置有油位观察窗38。

透明的盖31覆盖如下的轴向区域，该轴向区域被轴部件12和被从电机30中突出的转子轴部分所覆盖。盖31在周向方向上包围该轴向区域，直到底板37为止。

腔室壳体3密封地包围油19，即，不泄露地封闭。为测试而设的压力、特别是相对于环境压力的过压，借助于压缩空气形成，其中，压缩空气首先通过油分离器41，然后被输送至相应的腔室壳体的压缩空气接口40。在腔室壳体3上还设置有用于降低过压的通风装置39。

借助于布置在滑座件11上的锁止销，可以设定离散地设置的线性位置。

附图标记列表：

1 壳体

2 固定夹

3 腔室壳体

4 轴

5 螺纹件

6 杆件

7 制动器、特别是可电致动的制动器

8 转矩支撑件、特别是转矩导出件

9 轴承

10 承载件

11 滑座件

12 轴部件

13 轴密封环

14 螺纹件

15 热电元件

16 散热体

17 风扇

18 气隙

19 油

20 路程传感器

21 弹簧件

30 电机

31 透明的盖

32 锁止销

33 导轨

34 橡胶缓冲器

35 收集容器

36 线性制动器

37 底板

38 油位观察窗

39 通风装置

40 压缩空气接口

41 油分离器

Claims (26)

1.一种测试设备，

该测试设备具有：

-腔室壳体，

-轴密封环，

-轴，

-轴承，

-承载件，

-轴部件，

其特征在于，

布置在轴部件上的、在轴部件上工作的轴密封环被接纳在腔室壳体中，

腔室壳体以不能相对转动的方式与轴相连接，

轴借助于轴承以能转动的方式被支承，

轴承被接纳在承载件(10)中，

在腔室壳体的径向外周部上布置有沿轴向彼此间隔开的、沿周向方向环绕的环形槽，

腔室壳体(3)在径向上被壳体(1)包围，该壳体(1)与承载件(10)连接，该壳体(1)被设计成空心的并在该壳体的内周部上具有沿周向方向环绕的、沿轴向彼此间隔开的环形槽，

借助于腔室壳体的相应两个彼此相邻的环形槽形成的相应的凸起部伸入到成形在壳体上的相应的环形槽中，

借助于壳体的相应两个彼此相邻的环形槽形成的相应的凸起部伸入到成形在腔室壳体上的相应的环形槽中，

从而在壳体与腔室壳体之间设置有气隙。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述轴承是球轴承。

3.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述轴部件能被马达转动。

4.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，腔室壳体与轴一体形成。

5.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，气隙在轴向方向上延伸并在径向方向上和反向于径向方向的方向上蜿蜒地形成。

6.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，气隙在周向方向上是旋转对称的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

轴部件以不能相对转动的方式与电机的转子轴相连接，

转子轴借助于至少一个另外的轴承以能相对于承载件转动的方式被支承，

所述另外的轴承被接纳在电机的壳体件中，该壳体件固定地与承载件相连接。

8.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述另外的轴承是球轴承。

9.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述壳体件以不能相对转动的方式与承载件相连接。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

杆件与轴以不能相对转动的方式连接，

杆件与支承在承载件上的复位弹簧相连接，

设置有传感器，以用于检测杆件从复位弹簧的静止位置的偏转。

11.根据权利要求10所述的测试设备，其特征在于，复位弹簧直接地或通过固定夹间接地支承在承载件上。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

在腔室壳体中存在有油。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

腔室壳体具有压缩空气接口。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

所述测试设备具有制动器，

轴与制动器连接，该制动器直接或借助于转矩支撑件支撑在承载件上，

轴与制动器的第一部件以不能相对转动的方式连接，制动器的第二部件直接或借助于转矩支撑件与承载件连接。

15.根据权利要求14所述的测试设备，

其特征在于，

第一部件具有外齿部，在该外齿部上布置有能轴向移动、但是与轴以不能相对转动的方式相连接的制动片托架，

制动器的第二部件具有磁体体部，环形绕组被接纳在该磁体体部中，衔铁盘以能轴向移动、但是与磁体体部以不能相对转动的方式相连接的方式沿轴向布置在磁体体部与制动片托架之间，

从而在对环形绕组通电时，衔铁盘克服由支撑在磁体体部上的弹簧件产生的弹簧力被朝向磁体体部吸引，使制动器脱开接合，而在未对环形绕组通电时，衔铁盘被弹簧件压在制动面上，该制动面布置在盘片上，该盘片与磁体体部连接，使制动器接合。

16.根据权利要求15所述的测试设备，其特征在于，盘片借助于销与磁体体部连接。

17.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

在壳体的径向外周部上布置有调温单元。

18.根据权利要求17所述的测试设备，其特征在于，调温单元在周向方向上彼此均匀地间隔开。

19.根据权利要求17所述的测试设备，

其特征在于，

每个调温单元都具有能电运行的热电元件，热电元件被施加在壳体上，在热电元件的背离壳体的一侧上，散热体与热电元件连接，风扇在散热体的背离热电元件的一侧上布置在散热体上。

20.根据权利要求19所述的测试设备，其特征在于，热电元件是帕尔贴元件。

21.根据权利要求1至6中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

腔室壳体具有油位观察窗，

和/或

压缩空气接口布置在腔室壳体上，用于将压缩空气输入到被腔室壳体包围的、至少部分地被油填充的内腔中，

和/或

在腔室壳体上布置有通风单元，以用于对腔室壳体通风。

22.一种测试台，该测试台具有根据权利要求1至21中任一项所述的测试设备，

其特征在于，

在底板上布置有电机，该电机的转子轴与所述测试设备的轴部件以不能相对转动的方式相连接，

所述测试设备借助于沿轴向指向的、即平行于转子轴轴线的导轨以能移动的方式布置在底板上。

23.根据权利要求22所述的测试台，

其特征在于，

在导轨上布置有用于锁定所述测试设备的停止制动器，

测试台具有锁止销。

24.根据权利要求22或23所述的测试台，

其特征在于，

所述底板通过橡胶缓冲器搭设在地面上。

25.根据权利要求22或23所述的测试台，

其特征在于，

在轴部件下方在被所述轴部件轴向遮盖的区域中设有用于油的收集容器，所述收集容器与所述测试设备的承载件相连接。

26.根据权利要求22或23所述的测试台，

其特征在于，

被透明的轴盖遮盖的轴向区域包括被轴部件遮盖的轴向区域和被转子轴的从电机伸出的子区域遮盖的轴向区域。

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