CN111974947A - 气缸盖回油通道的成型方法及具有该回油通道的气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气缸盖回油通道的成型方法及具有该回油通道的气缸盖，本发明的成型方法包括制备气缸盖油池砂芯，以及至少具有下回油道模型的金属模；铸造成型气缸盖毛坯，并于该气缸盖毛坯内形成气缸盖油池室、上回油道、中回油道以及下回油道，且中回油道正对气缸盖螺栓孔预铸凸台的底部布置；以及采用机加工钻孔工艺，形成包含中回油道与上回油道底部、并连通于上回油道和下回油道之间的机加工回油孔。本发明所述的气缸盖回油通道的成型方法可降低气缸盖底面的密封难度，并有利于气缸盖结构强度的提高，而有着较好的实用性。

Description

气缸盖回油通道的成型方法及具有该回油通道的气缸盖

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种以成型发动机中气缸盖上的回油通道的气缸盖回油通道的成型方法。同时，本发明还涉及一种具有由该成型方法所成型的回油通道的气缸盖。

背景技术

气缸盖油池室可以收集凸轮轴承孔油膜、液压挺柱泄压油、真空泵润滑油及油泵润滑油回油等油液，为了防止气缸盖油池室内的机油液面过高，以及出于提高机油循环使用效率的需要，需要布置专门的回油通道，以使得缸盖油池室中的机油顺利返回到缸体油底壳油室。

目前，气缸盖回油通道大致可分为两种模式，一种为在气缸盖外部连接专门的回油管路，另一种是在气缸盖内部布置较大的铸造回油通道。其中，对于外接回油管路的模式，气缸盖结构简单，但机油管路外接布置会占用发动机机舱布置空间，且管路要考虑各种安全防护和结构避让，导致发动机设计成本及采购成本上升。对于内部布置铸造回油通道的模式，这是大多数车机厂普遍采用的模式，该种模式在气缸盖内大量布置回油通道，回油通道为铸造成型不会增加额外的成本，但是回油通道的存在降低了气缸盖本体的结构强度，同时也增加了气缸盖底面回油孔与缸体顶面的密封难度。为保证密封效果，需要气缸盖垫片增加密封结构，提高了气缸盖垫片的成本，而且气缸盖底面回油孔砂芯铸造精度差，也需要较大的密封边界来弥补铸造偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种气缸盖回油通道的成型方法，以可于气缸盖上成型回油通道，并至少可克服现有铸造成型回油通道模式中，导致的气缸盖结构强度降低以及气缸盖底面密封难度增大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种气缸盖回油通道的成型方法，该成型方法包括如下的步骤：

a、制备气缸盖油池砂芯，以及至少具有下回油道模型的金属模；

b、铸造成型气缸盖毛坯，并随所述气缸盖毛坯的成型，于该气缸盖毛坯内形成气缸盖油池室，与所述气缸盖油池室连通并围绕所述气缸盖上的气缸盖螺栓孔预铸凸台布置的上回油道，与所述上回油道连通且位于所述上回油道下方的中回油道，以及位于所述中回油道的下方并由中下回油道壁与所述中回油道上下分隔的下回油道，且所述中回油道正对所述气缸盖螺栓孔预铸凸台的底部布置；

c、采用机加工钻孔工艺，由所述下回油道钻入并经所述下回油道、所述中下回油道壁、所述中回油道及所述上回油道而至所述气缸盖螺栓孔预铸凸台的底部，以形成包含所述中回油道与所述上回油道底部、并连通于所述上回油道和所述下回油道之间的机加工回油孔，且所述气缸盖回油通道由所述上回油道、所述机加工回油孔和所述下回油道构成。

进一步的，所述金属模集成有气缸盖底面铸造定位基准模型和燃烧室模型。

进一步的，所述上回油道包括相对的分置于所述气缸盖螺栓孔预铸凸台两侧的左上回油道和右上回油道，以及正交于所述左上回油道与所述右上回油道间的连线、并位于所述气缸盖螺栓孔预铸凸台一侧的主上回油道，且所述左上回油道和所述右上回油道之间呈“V”形布置。

进一步的，所述左上回油道和所述右上回油道之间所形成的夹角在15°-80°之间。

进一步的，所述气缸盖油池砂芯中用于成型所述主上回油道的主上回油道砂芯的厚度在3-10mm之间。

进一步的，沿所述中回油道至所述下回油道的方向，所述中下回油道壁的壁厚(OB)不小于3.5mm。

进一步的，所述气缸盖螺栓孔预铸凸台的厚度(OA)在15-40mm之间。

进一步的，所述机加工回油孔的位于所述气缸盖螺栓孔预铸凸台底部的一端形成有圆角，且所述圆角的半径不小于2mm。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的气缸盖回油通道的成型方法，通过铸造成型与机加工相结合的方式在气缸盖上成型回油通道，且其利用使下回油道模型与气缸盖底面铸造定位基准模块、燃烧室模块集成为一块模具，下回油道和气缸盖底面的边界可得到较好的保证，铸造偏差小，能够减小下回油道周边的密封边界，同时便于气缸盖垫片布置密封筋，而可降低气缸盖底面密封难度。

此外，本发明的气缸盖回油通道的成型方法，通过在铸造时成型中下回油道壁，而先使得中回油道和下回油道不连通，以此可使更多的铸造铝液有气缸盖的浇注侧流向另一侧，形成连续的铝液流通通道，从而可便于气缸盖的铸造成型，减小气缸盖另一侧的铸造缩松、冷隔，且在气缸盖毛坯热处理时中下回油道能够传递、平衡两侧结构的残余应力，避免两侧形成较高的残余应力差，由此可达到提高气缸盖结构强度的效果。

本发明的另一目的在于提出一种气缸盖，所述气缸盖上具有由以上所述的气缸盖回油通道的成型方法所成型的气缸盖回油通道，且于所述气缸盖上的所述气缸盖螺栓孔预铸凸台上钻孔成型有气缸盖螺栓孔，所述气缸盖螺栓孔贯穿所述气缸盖螺栓孔预铸凸台并与所述机加工回油孔连通，且所述机加工回油孔的孔径大于所述气缸盖螺栓孔设置。

进一步的，所述机加工回油孔的径向截面面积大于匹配于所述气缸盖螺栓孔设置的气缸盖螺栓的螺杆的径向截面面积，且两者之间的差值不小于80mm²。

本发明的气缸盖通过采用前述的成型方法成型回油通道，可降低气缸盖底面的密封难度，并有利于气缸盖结构强度的提高，而有着较好的实用性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的气缸盖油池砂芯的结构示意图；

图2为本发明实施例一所述的气缸盖毛坯的结构示意图；

图3为图2中M-M方向的剖视图；

图4为图3所示结构于成品状态下的结构示意图；

附图标记说明：

1-主上回油道，1a-右上回油道，1b-左上回油道，2-中回油道，3-下回油道，4-中下回油道壁，5-气门弹簧安装孔预铸凸台，6-气缸盖螺栓孔预铸凸台，7-气缸盖，8-气缸盖油池室，9-气缸盖冷却水套，10-圆角，11-机加工回油孔，12-气缸盖螺栓孔，13-沉槽；

100-气缸盖油池砂芯，101-主上回油道砂芯，101a-右上回油道砂芯，101b-左上回油道砂芯，102-中回油道砂芯。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种气缸盖回油通道的成型方法，该成型方法用于在气缸盖内成型与气缸盖油池室连通的回油通道，以可利用该回油通道使得气缸盖油池室内积聚的润滑机油回流至缸体油底壳油池室内。在具体的成型方法上，本实施例气缸盖上的回油通道采用铸造成型与机加工钻孔相结合的方式，并整体上分为先进行气缸盖毛坯的铸造，并由铸造成型回油通道中的部分结构和相关的中间结构，而后再通过机加工钻孔对中间结构及已成型的回油通道中的部分结构进行处理，以此最终获得位于气缸盖内的回油通道结构。

具体来说，本实施例的回油通道的成型方法包括有如下的步骤。而且，由于本发明仅涉及气缸盖中回油通道结构的成型，故在以下气缸盖的成型过程中，仅仅是对与回油通道成型的相关结构部分进行介绍。气缸盖中的诸如进排气座孔、气门导管孔、火花塞安装孔以及气缸盖冷却水套、进排气道、缸盖燃烧室和凸轮轴承安装槽等等结构，其均亦会在气缸盖的成型过程中同步形成，但因这些结构和本发明的回油通道的成型并无关联，所以本实施例中将不再对其进行描述。并且需要指出的是，虽然本实施例未对这些结构的成型作出说明，但对本领域技术人员而言，气缸盖中上述各结构的成型业已属于成熟的现有技术的范畴，毫无疑问的是，参考现有技术，是能够知晓如何于气缸盖中成型以上各结构的。

下面继续说明本实施例的气缸盖回油通道的成型。

首先，需要制备气缸盖油池砂芯，以及至少具有下回油道模型的金属模。其中，气缸盖油池砂芯100的结构如图1中所示，在该气缸盖油池砂芯中设置有主上回油道砂型101、左上回油道砂型1b、右上回油道砂型1a和中回油道砂型102。上述各砂型为具有与该气缸盖所属发动机的气缸数相匹配的多组，每组中的主上回油道砂型101、左上回油道砂型1b和右上回油道砂型1a用于在铸造中形成下文中将要述及的上回油道，且该主上回油道砂型101、左上回油道砂型1b、右上回油道砂型1a分别对应构成上回油道的主上回油道、左上回油道与右上回油。

中回油道砂型102用于在铸造中形成下文中将要述及的中回油道。此外，本实施例的气缸盖油池砂芯100还用于在铸造中形成诸如下文将述及的气缸盖油池室、气缸盖螺栓孔预铸凸台、气门弹簧安装孔预铸凸台、中下回油道臂，以及前文提及的凸轮轴承安装槽、气缸盖冷却水套等结构。所述的这些结构以及其它未提及的相关气缸盖结构，均根据其设计的构型在砂芯制造时进行相应的设置即可，其亦参照现有有关的铸造砂芯制备技术便可。

本实施例的金属模中的下回油道模型用于在铸造中形成下文将述及的下回油道，也即与采用砂芯铸造以形成上回油道与中回油道不同的，下回油道为采用金属模铸造成型。同时，作为一种优选设计，本实施例的金属模亦集成有气缸盖底面铸造定位基准模型和燃烧室模型。此时，气缸盖底面铸造定位基准模型和燃烧室模型分别用于形成气缸盖底面铸造定位基准以及缸盖燃烧室。此外，需要指出的是，除了上述三个模型，当然根据气缸盖铸造成型的需要，在该集成有所述三个模型的金属模上还可设置其它模型结构，对此亦参考现有相关的气缸盖金属模铸造技术便可，同样将不再赘述。

本实施例中，虽未给出具有下回油通道模型的金属模的结构图，但结合于本发明的图3可以看出的是，该下回油通道模型为该金属模上的一柱状结构便可，其截面形状视气缸盖以及回油通道的整体结构设计进行选取即可。通过使下回油道模型与气缸盖底面铸造定位基准模块和燃烧室模块集成为一块模具，在铸造成型的气缸盖结构中，下回油道和气缸盖底面的边界可得到较好的保证，且铸造偏差小，能够减小下回油道周边的密封边界，同时也便于气缸盖垫片布置密封筋，而能够降低气缸盖底面密封难度。

利用制备的气缸盖油池砂芯100以及金属模，接下来即为进行气缸盖毛坯的铸造成型。随气缸盖毛坯的成型，由图2并结合图3所示的，在该气缸盖毛坯内形成气缸盖油池室8，与气缸盖油池室8连通并围绕气缸盖7上的气缸盖螺栓孔预铸凸台6布置的上回油道，与上回油道连通且位于上回油道下方的中回油道2，以及位于中回油道2的下方并由中下回油道壁4与中回油道2上下分隔的下回油道3，并且中回油道2为正对气缸盖螺栓孔预铸凸台6的底部布置。

本实施例正如前文已经提及的，所形成的上回油道具体包括相对的分置于气缸盖螺栓孔预铸凸台6两侧的左上回油道1b和右上回油道1a，以及正交于该左上回油道1b和右上回油道1a间的连线，并位于气缸盖螺栓孔预铸凸台6一侧的主上回油道1，而且左上回油道1b与右上回油道1a之间为呈“V”形布置。

其中，左上回油道1b和右上回油道1a的底部与主上回油道1相通，中回油道2的顶部与左上回油道1b、右上回油道1a及主上回油道1之间均相通。本实施例中，在设计上左上回油道1b和右上回油道1a之间所形成的夹角具体为在15°-80°之间，且例如其可为15°、30°、45°、60°、75°或80°。左上回油道1b和右上回油道1a之间所形成的夹角的大小，主要取决于开设于气门弹簧安装孔预铸凸台5上的气门弹簧安装孔、以及开设于气缸盖螺栓孔预铸凸台6上的气缸盖螺栓孔的布置，左、右两个回油道之间的夹角太大或太小皆不利于气缸盖的布置。

本实施例，使得左上回油道1b与右上回油道1a之间呈“V”形布置，一方面可方便两个回油道铸造砂型的成型，方便从射砂嘴喷出的砂子在模具内流动，以提高砂芯的成品率，而且据本发明人统计采用该“V”形布置设计，砂芯成品率相较于以往至少提高了有10％。另一方面，通过“V”形设置，在铝液浇注完成后，亦可利于气缸盖毛坯的两个回油内铸砂的清理，且经发明人统计，铸砂清理效率也至少提高了5％。

本实施例需要说明的是，在所制备的气缸盖油池砂芯100中，对于以形成上回油道中的主上回油道的主上回油道砂型101而言，该主上回油道砂型101的厚度一般应在3-10mm之间，且其例如可选取3mm、5mm、7.5mm或10mm。而通过采用以上的厚度区间，不仅可保证所形成的油道的流通截面要求，且可满足成型的气缸盖的结构强度要求。若厚度太小，铸造难度大，砂芯强度小易断芯，并影响油道内机油的流动性，若厚度太大，则对应的油道越大，便会影响气缸盖结构强度。

仍参见于图3中所示的，本实施例正如上文所提到的，中回油道2和下回油道3之间通过中下回油道臂4上下分隔，也即在铸造成型的气缸盖毛坯中，中回油道2与下回油道3之间是不直接连通的。需要说明的是，对于中下回油道壁4，一般其的壁厚OB应不小于3.5mm，且其例如可为3.5mm、3.75mm、4mm、4.25mm、4.5mm或5mm。另外，上述中下回油道壁4的壁厚为沿中回油道2至下回油道3的方向，其也即气缸盖7的高度方向。

而使得中下回油道壁4的壁厚采用如上的参数设置，其能够在铸造时使更多的铝液由气缸盖7的一侧流向另一侧，以形成连续的铝液流通通道，而便于气缸盖7的成型。同时，其亦可达到减少气缸盖另一侧，也即铝液流向的一侧的铸造缩松与冷隔，并且在气缸盖毛坯进行热处理时，中下回油道壁4也可传递平衡其两侧的结构的残余应力，可避免中下回油道壁4两侧形成较高的残余应力差，而减小此区域在发动机运行中出现裂纹的风险。

本实施例中，所形成的上回油道可使聚集在气门弹簧安装孔及气缸盖螺栓区域的机油顺利回流。此外，因构成的上回油道的主上回油道1以及左上回油道1b和右上回油道1a的设置，通过图3可以看出，在气缸盖螺栓孔预铸凸台6的下部形成了一空腔结构，基于此本实施例中气缸盖螺栓孔预铸凸台6的厚度OA在设置上为在15-40mm之间，且其例如可选取15mm、20mm、22mm、25mm、30mm、35mm或40mm。

上述气缸盖螺丝孔预铸凸台6的厚度若过小，其会影响气缸盖螺栓孔的强度，不便于气缸盖螺栓孔向气缸盖本体传递螺栓紧固力，存在螺栓孔结构变形甚至压溃的风险。而若厚度过大，则又会导致该区域的上回油通道的流通截面减小，从而会影响回油效率，存在回油不畅的风险。

此外，还需要指出的是，由于上回油道中左上回油道1b和右上回油道1a之间的“V”形设计，可以知晓的是其会使得气缸盖螺栓孔预铸凸台6下部的空腔中具有倒三角形结构。该倒三角形的结构能够增加气缸盖7此区域的结构稳定性，并进而可提高气缸盖螺栓孔位置的结构强度。

本实施例在气缸盖毛坯成型后，随后为采用机加工钻孔工艺，且由气缸盖毛坯上的下回油道3钻入并经下回油道3、中下回油道壁4、中回油道2以及上回油道而钻孔至气缸盖螺栓孔预铸凸台6的底部。此时，通过该钻孔工序，如图4所示的，即形成包含中回油道2与上回油道的底部，并且为连通于上回油道和下回油道3之间的机加工回油孔11。而且本实施例的所要成型的气缸盖上的回油通道也即由该上回油道、机加工回油孔11和下回油道3构成，其中，上回油道的底部因钻孔会和机加工回油孔11有所重合。

另外，还需指出的是，在机加工钻孔时，本实施例为防止机加工回油孔11的顶部、也即气缸盖螺栓孔预铸凸台6的底部出现应力集中，以防止在气缸盖螺栓紧固力作用下产生裂纹，于机加工回油孔11的顶部还形成有圆角10，该圆角10的半径在设计上不小于2mm即可，且其例如可为2mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm或3mm。

本实施例在回油通道成型后，当然还要进行诸如气缸盖螺栓孔等其它结构的成型，其中，气缸盖螺栓孔的设置因会涉及到回油通道中的机加工回油孔11，本文将在下面的实施例二中结合于气缸盖结构对气缸盖螺栓孔相应的作出一些说明。而与本发明的回油通道的成型没有关联的其它结构的成型，其均参加现有技术中的相关介绍便可，在此也不再做赘述。

本实施例通过在气缸盖上成型上述的回油通道后，气缸盖油池室内积聚的机油可通过该回油通道进入缸体内响应的油道结构中，并最终回流至油底壳油池室中，以达到防止气缸盖油池室机油液面过高，和提供机油循环利用率的目的。

实施例二

本实施例涉及一种气缸盖，在该气缸盖上设置有由实施例一的气缸盖回油通道的成型方法所成型的气缸盖回油通道，并且仍可如图4所示的，于该气缸盖上的气缸盖螺栓孔预铸凸台6上钻孔成型有气缸盖螺栓孔12，该气缸盖螺栓孔12贯穿气缸盖螺栓孔预铸凸台6并与机加工回油孔11连通，而且机加工回油孔11的孔径为大于气缸盖螺栓孔12设置。

本实施例进一步的，在具体设置上机加工回油孔11的径向截面面积也为大于匹配于气缸盖螺栓孔12设置的气缸盖螺栓的螺杆的径向截面面积，其也即机加工回油孔12的孔径R1应大于气缸盖螺栓孔的孔径R2，并且机加工回油孔11的径向截面面积与气缸盖螺栓的螺杆的径向截面面积之间的差值不小于80mm²。但需注意的是，机加工回油孔11的孔径不宜设置的太大，若太大会降低气缸盖螺栓孔12的强度，存在气缸盖螺栓孔12区域变形及压溃的风险。

为在气缸盖螺栓安装后，减小气缸盖螺栓的螺头和气缸盖接触面之间的摩擦，以降低气缸盖螺栓的反松风险，本实施例环气缸盖螺栓孔12，在气缸盖螺栓孔预铸凸台6的顶部亦钻孔成型有以容置气缸盖螺栓的螺头的沉槽13，该沉槽13可供气缸盖螺栓的螺头部分嵌入即可。

本实施例的气缸盖通过采用实施例一的成型方法以在气缸盖上成型回油通道，可降低气缸盖底面的密封难度，并有利于气缸盖结构强度的提高，而有着较好的实用性。此外，还需要指出的是，通过回油通道中的左上回油道1b和右上回油道1a之间的“V”形布置，在钻孔加工后，其也可降低铝屑清除的难度，并能够提高气缸盖于清洗机中的清洗效率，且经发明人统计，铝屑的清除节拍相比以往可提高5s左右，而清洗机的清洗效率则可提高7％左右，以此能够一定程度上降低气缸盖的生产成本，进而提升产品竞争力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：该成型方法包括如下的步骤：

a、制备气缸盖油池砂芯(100)，以及至少具有下回油道模型的金属模；

b、铸造成型气缸盖毛坯，并随所述气缸盖毛坯的成型，于该气缸盖毛坯内形成气缸盖油池室(8)，与所述气缸盖油池室(8)连通并围绕所述气缸盖(7)上的气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)布置的上回油道，与所述上回油道连通且位于所述上回油道下方的中回油道(2)，以及位于所述中回油道(2)的下方并由中下回油道壁(4)与所述中回油道(2)上下分隔的下回油道(3)，且所述中回油道(2)正对所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)的底部布置；

c、采用机加工钻孔工艺，由所述下回油道(3)钻入并经所述下回油道(3)、所述中下回油道壁(4)、所述中回油道(2)及所述上回油道而至所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)的底部，以形成包含所述中回油道(2)与所述上回油道底部、并连通于所述上回油道和所述下回油道(3)之间的机加工回油孔(11)，且所述气缸盖回油通道由所述上回油道、所述机加工回油孔(11)和所述下回油道(3)构成。

2.根据权利要求1所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：所述金属模集成有气缸盖底面铸造定位基准模型和燃烧室模型。

3.根据权利要求1所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：所述上回油道包括相对的分置于所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)两侧的左上回油道(1b)和右上回油道(1a)，以及正交于所述左上回油道(1b)与所述右上回油道(1a)间的连线、并位于所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)一侧的主上回油道(1)，且所述左上回油道(1b)和所述右上回油道(1a)之间呈“V”形布置。

4.根据权利要求3所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：所述左上回油道(1b)和所述右上回油道(1a)之间所形成的夹角在15°-80°之间。

5.根据权利要求3所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：所述气缸盖油池砂芯(100)中用于成型所述主上回油道(1)的主上回油道砂芯(101)的厚度在3-10mm之间。

6.根据权利要求1所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：沿所述中回油道(2)至所述下回油道(3)的方向，所述中下回油道壁(4)的壁厚(OB)不小于3.5mm。

7.根据权利要求1所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)的厚度(OA)在15-40mm之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的气缸盖回油通道的成型方法，其特征在于：所述机加工回油孔(11)的位于所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)底部的一端形成有圆角(10)，且所述圆角(10)的半径不小于2mm。

9.一种气缸盖，其特征在于：所述气缸盖(7)上具有由权利要求1至8中任一项所述的气缸盖回油通道的成型方法所成型的气缸盖回油通道，且于所述气缸盖上的所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)上钻孔成型有气缸盖螺栓孔(12)，所述气缸盖螺栓孔(12)贯穿所述气缸盖螺栓孔预铸凸台(6)并与所述机加工回油孔(11)连通，且所述机加工回油孔(11)的孔径大于所述气缸盖螺栓孔(12)设置。

10.根据权利要求9所述的气缸盖，其特征在于：所述机加工回油孔(11)的径向截面面积大于匹配于所述气缸盖螺栓孔(12)设置的气缸盖螺栓的螺杆的径向截面面积，且两者之间的差值不小于80mm²。

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