CN112837952A - 摆臂式阀门限位开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摆臂式阀门限位开关，包括支撑主体、微动开关、杠杆、滚轮和转轴，杠杆可转动地安装在支撑主体上，杠杆的头部用于触发微动开关，杠杆的尾部安装有滚轮，所述转轴上开设有与滚轮配合的凹槽，常态时，滚轮部分地卡入所述凹槽中，当转轴转动时，转轴使滚轮产生偏移并带动杠杆转动，杠杆的头部触发微动开关；第一弹性复位元件，对杠杆施加弹力，常态时，使滚轮保持在凹槽内，并在杠杆触发微动开关后带动杠杆复位，第二弹性复位元件，设置在转轴与支撑主体之间，用于转轴复位。本发明由于采用转轴、滚轮、杠杆的组合结构进行触发，使用单一路径信号传递，开关通过杠杆直接触发，反应迅速并且可靠。

Description

摆臂式阀门限位开关

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种摆臂式阀门限位开关。

背景技术

随着工业的发展，现阀门使用工况也不断在变化，石油、石化、冶金、电站等行业对于阀门配套附件阀门限位开关的要求也逐步提高。开关长期处于较高温度下、且高频次地发生机械磨损。对于电站等使用工况、停机更换附件造成的经济损失巨大，故对于阀门限位开关的使用寿命有了更加严苛的要求。

现有直行程阀门限位开关通常采用一摆杆部件与两带复位弹簧触发杆部件相配合，通过执行机构带动摆臂转动，摆杆发生偏转，给一侧触发杆压力以触动该侧微动开关，输出当前阀门的位置信号。采用摆杆、触发杆触发，一方面，在触发时存在一定的滞后性，即执行机构已接触摆杆，但是传递到微动开关仍然需要一定的时间，需要通过较繁琐的调节开关安装位置，达到需要的效果；另一方面，因为使用了两个单独的触发杆，每次触发动作存在失效概率，极易出现单侧失效而导致整个阀门限位开关失效的情况，极大降低了触发结构的可靠性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种摆臂式阀门限位开关，提高限位开关触发的可靠性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种摆臂式阀门限位开关，包括支撑主体以及设置在支撑主体上的微动开关，还包括，

杠杆，其可绕一轴线转动地安装在所述支撑主体上，所述杠杆的头部用于触发所述微动开关；

滚轮，可沿自身轴线转动地安装在杠杆的尾部，并能随杠杆转动；

转轴，其可沿自身轴线转动地安装在所述支撑主体上，用于向杠杆传递来自执行机构的驱动力；所述微动开关和转轴分别位于所述杠杆的转动中心的两侧，所述转轴与滚轮的轴线平行，所述转轴上开设有与所述滚轮配合的凹槽，常态时，所述滚轮部分地卡入所述凹槽中，当所述转轴转动时，转轴使滚轮产生偏移并带动杠杆转动，所述杠杆的头部触发所述微动开关；

第一弹性复位元件，其设置在所述支撑主体上，对杠杆施加弹力，常态时，使滚轮保持在凹槽内，并在杠杆触发微动开关后带动杠杆复位，

第二弹性复位元件，设置在转轴与支撑主体之间，用于转轴复位。

可选地，所述凹槽为关于滚轮的轴线对称的弧形槽，所述转轴正转或反转均能使杠杆转动触发所述微动开关。

可选地，所述支撑主体包括支撑座和罩设在支撑座上的壳体，所述杠杆和微动开关设置在支撑座上，所述转轴通过轴套安装在壳体上，所述转轴的内段位于壳体内，外段穿出壳体，并连接有用于传递扭力的拨动件。

可选地，所述支撑座上开设有安装孔，所述第一弹性复位元件为设置在安装孔内的弹簧，所述弹簧两端分别抵在支撑座和杠杆的尾部上，所述弹簧和转轴分别位于杠杆尾部相对的两侧。

可选地，所述支撑座上设置有用于限制所述杠杆按压微动开关时压下范围的限位部，常态时，所述第一弹性复位元件使杠杆保持在按压微动开关的状态，当转轴带动杠杆转动时，所述杠杆释放所述微动开关。

可选地，所述拨动件套设在转轴外，并与所述转轴之间周向相对位置可调，所述拨动件与转轴之间通过锁紧组件锁紧以传递扭矩。

可选地，所述第二弹性复位元件为扭簧，所述扭簧套设在转轴的外段上，所述转轴外段上设置有固定盘，固定盘上设置有限位杆，所述壳体外壁上设置有限位块，所述扭簧一端抵在所述限位杆上，另一端抵在所述限位块上。

可选地，所述壳体的至少两侧外壁上设置有用于安装的连接部，所述连接部为带内螺纹的盲孔或者带安装孔的连接座。

可选地，所述转轴的转动轴线与杠杆的转动轴线平行，所述杠杆的尾部设置有两个耳座，所述滚轮通过第一销轴安装在两个耳座之间。

可选地，所述凹槽沿转轴轴向的宽度大于滚轮的宽度。

可选地，所述滚轮由淬硬合金钢制成，所述滚轮的表面涂覆有耐磨涂层。

可选地，所述微动开关的外壳由陶瓷材料制成。

可选地，所述外壳包括铆接在一起的上盖和底座。

可选地，所述壳体与支撑座之间通过密封圈密封，且所述密封圈由三元乙丙橡胶制成；所述支撑座的背面开设有线缆通道，所述线缆从所述线缆通道接入并与微动开关连接，所述线缆通道通过耐高温的环氧树脂密封。

如上所述，本发明的有益效果在于：本发明，当所述转轴被驱动转动时，滚轮被转轴挤压而产生偏移退出凹槽，滚轮偏移带动杠杆转动，杠杆的头部与微动开关的配合状态改变，进而触发所述微动开关；当撤去对转轴的扭力后，第二弹性元件使得转轴复位，转动至凹槽与滚轮相对的位置；第一弹性复位元件使杠杆复位，并且通过对杠杆施加的弹力作用，使滚轮重新回到并保持在凹槽内，等待下一次触发动作；该结构由于采用转轴、滚轮、杠杆的组合结构进行触发，使用单一路径信号传递，开关通过杠杆直接触发，反应迅速并且可靠。并且由于杠杆尾部设置滚轮与转轴进行配合，滚动摩擦减小了磨损，提高了寿命。

附图说明

图1为本发明一个实施例的剖视图；

图2为图1中局部放大视图；

图3为图1中A-A视图；

图4为本发明一个实施例中内部结构的立体图；

图5为图4中另一角度的示意图；

图6为本发明一个实施例的外部结构立体图；

图7为本发明一个实施例的主视图；

图8为图7的左视图；

图9为微动开关的爆炸视图。

零件标号说明：

1-支撑主体；11-壳体；12-支撑座；13-连接部；14-安装孔；15-密封圈；16-限位块；17-密封槽；18-支座；2-转轴；21-凹槽；22-固定盘；23-限位杆；3-杠杆；31-耳座；32-第一销轴；33-圆台；34-第二销轴；4-滚轮；5-微动开关；51-上盖；52-底座；53-触点；54-触片；6-拨动件；71-弹簧；72-扭簧；73-防松垫圈；74-螺母；81-第一铜套；82-第二铜套；83-轴用挡圈；84-垫片；85-压板；86-O型圈；87-螺钉；88-耐磨垫圈；91-线缆；92-压块；93-环氧树脂。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例

如图1至图5所示，本例示意的一种摆臂式阀门限位开关，包括支撑主体1、微动开关5、杠杆3(或称摆臂)、转轴2、滚轮4、第一弹性复位元件和第二弹性复位元件；

其中，支撑主体1是指用于安装支撑各个零部件的主体；所述杠杆3的中部可绕一轴线转动地安装在支撑主体1上，杠杆3的头部(或称第一端)用于触发微动开关5，所述滚轮4安装在杠杆3的尾部(第二端)；滚轮4可沿自身轴线转动地安装在杠杆3的尾部，并能随杠杆3的摆动而转动；

所述转轴2可沿自身轴线转动地安装在支撑主体1上，用于向杠杆3传递来自执行机构的驱动力，从而带动杠杆3动作；其中，转轴2直接或间接与执行机构连接，以使转轴2随阀门的位置改变而转动，微动开关5和转轴2分别位于杠杆3的转动中心的两侧，即微动开关5靠近杠杆3的头部，转轴2靠近杠杆3的尾部；转轴2的轴线与滚轮4的轴线平行，转轴2的外壁上开设有与滚轮4配合的凹槽21，常态时，所述滚轮4部分地卡入凹槽21中，当所述转轴2转动时，转轴2使滚轮4退出凹槽21并产生偏移，从而带动杠杆3转动，进而使得杠杆3的头部触发微动开关5；

第一弹性复位元件设置在支撑主体1上，对杠杆3施加弹力，常态时，使滚轮4保持在凹槽21内，并在杠杆3触发微动开关5后(即外力撤去后)带动杠杆3复位，本例中第一弹性复位元件采用弹簧71。

第二弹性复位元件，设置在转轴2与支撑主体1之间，在撤去执行机构对转轴2的扭力后，转轴2通过第二弹性元件复位至凹槽21与滚轮4配合的位置，本例中第二弹性复位元件采用扭簧72。

上述结构，当所述转轴2被驱动转动时，滚轮4被转轴2挤压而产生偏移退出凹槽21，滚轮4偏移带动杠杆3转动，杠杆3的头部与微动开关5的配合状态改变，进而触发所述微动开关5；当撤去对转轴2的扭力后，第二弹性元件使得转轴2复位，转动至凹槽21与滚轮4相对的位置；第一弹性复位元件使杠杆3复位，并且通过对杠杆3施加的弹力作用，使滚轮4重新回到并保持在凹槽21内，等待下一次触发动作；该结构由于采用转轴2、滚轮4、杠杆3的组合结构进行触发，使用单一路径信号传递，开关通过杠杆3直接触发，反应迅速并且可靠。并且由于杠杆3尾部设置滚轮4与转轴2进行配合，滚动摩擦减小了磨损，提高了寿命。

其中，微动开关5的触发，可以为常闭和常开两种方式，只要产生状态变化即可。如图2所示，本例中采用的是常闭的方式，即常态时杠杆3的头部压在微动开关5的触点53上；阀门执行机构使转轴2转动，通过凹槽21滚轮4接触，转轴2的转动带动滚轮4的偏移，压缩弹簧71后杠杆3翘起，释放微动开关5触点53，输出当前阀门位置的数字信号。转轴2带动开关作用之前，杠杆3受到弹簧71的力，处于水平位置，压缩微动开关5触点53，微动开关5处于NC状态，杠杆3翘起后，微动开关5切换至NO状态，指示当前阀门位置发生了变化。其他实施方式中，常态时杠杆3与微动开关5不接触，转轴2转动时带动杠杆3压缩微动开关5，从而实现触发。

图2所示，凹槽21为关于滚轮4的轴线对称的弧形槽，即沿转轴2的轴向观察，凹槽21成弧形，该弧形槽与滚轮4配合，可实现双向配合，即转轴2顺时针旋转或是逆时针旋转，均能触发以实现功能。弧形槽的圆弧半径可略大于或等于滚轮4的半径；其他实施方式中，凹槽21在转轴2轴向的投影也可以为扇形或者等腰梯形，只要保证图中凹槽21的左右侧相对于滚轮4对称即可实现双相触发。

如图1所示，本例中，支撑主体1包括支撑座12和罩设在支撑座12上的壳体11，其中支撑座11包括一体的底板和位于底板中部的座体，杠杆3和微动开关5设置在支撑座12上，被壳体11罩住，转轴2通过轴套(铜套)安装在壳体11上，所述转轴2的内段位于壳体11内，其内端支撑在壳体11的内壁上，并与壳体11内壁之间设置有第一铜套81；转轴2的外段通过壳体11上设置的过孔穿出壳体11，并通过第二铜套82支撑在过孔中，转轴2与过孔之间设置密封结构；转轴2的外段连接有用于传递扭力的拨动件6，拨动件6与执行机构连接传递扭力，从而带动转轴2转动。

如图2所示，第二铜套82与过孔内壁通过阶梯配合，第二铜套82内端通过转轴2上设置的轴用挡圈83轴向定位；第二铜套82外端通过压板85轴向限位，压板85通过螺钉87和弹垫固定在壳体11上，第二铜套82与过孔内壁的台阶之间设置有垫片84，垫片84可采用石墨材质(即石墨垫片)，实现密封；轴用挡圈83与第二铜套82的内端之间设置有铜材质的耐磨垫片88，主要是轴用挡圈83与壳体11之间耐磨用。转轴2与第二铜套82之间设置有O型圈86密封，O型圈86包括金属骨架(例如不锈钢)和包覆在金属骨架外围的密封体(与油封的结构相似)，密封体采用聚四氟乙烯，以达到耐高温和辐照的目的。

如图3所示，转轴2和弹簧71分别位于杠杆3尾部相对的两侧，即图中，转轴2位于杠杆3尾部的上方，弹簧71位于杠杆3尾部的下方，支撑座12上位于杠杆3尾部的下方开设有安装孔14，弹簧71设置在安装孔14内，弹簧71的上端抵在杠杆3的尾部下方，其中杠杆3尾部设置有圆台33，所述弹簧71套在圆台33外，并与弹簧71定位，弹簧71的下端抵在安装孔14底部，常态时，弹簧71使杠杆3尾部抬起，杠杆3头部保持压在微动开关5触点53上，并且弹簧71使得滚轮4保持在凹槽21中。

本例中，弹簧71为压簧，由于常态时，弹簧71使杠杆3保持在按压微动开关5触点53的状态，当转轴2带动杠杆3转动时，杠杆3释放微动开关5的触点53；为限制杠杆3头部的压下程度，支撑座12上设置有限位部，本例中，限位部为支撑座12顶部，当杠杆3处于水平位置时，同时压在触点53和支撑座12顶部，从而防止微动开关5被压坏；支撑座12上端对应于杠杆3尾部的位置，设置有避让口，以便杠杆3翘起时尾部能够向下运动，不受干涉。其他实施方式中也可以设置拉簧，向下拉杠杆3的头部。

其中，拨动件6套设在转轴2外，并与所述转轴2之间周向相对位置可调，拨动件6与转轴2之间通过锁紧组件锁紧以传递扭矩。具体地，转轴2的外段设置有固定盘22，转轴2的外端具有螺纹并安装有螺母74，拨动件6位于螺母74与固定盘22之间，通过螺母74和防松垫圈73压紧；从而使得拨动件6能够与转轴2同步转动，采用螺母74与防松垫圈73的组合，在保证强度足够的同时，提高了结构的抗震性能；该结构拨动件6相对于转轴2周向的位置可无极调节，可适应不同改的安装角度要求。

如图6至图8所示，壳体11的至少两侧外壁上设置有用于安装的连接部13，连接部13为带内螺纹的安装孔，安装孔为盲孔，以保证壳体11的密封性；或者连接座为设置在壳体11外壁的连接座，连接座上设置有连接孔。拨动件6可周向调节，结合壳体11上的多方位安装孔，可实现各种安装角度的要求，极大程度解决了现场安装的方向性问题，提高了对于现场安装的适应性。

扭簧72套设在转轴2的外段上，固定盘22上朝向壳体11的方向设置有限位杆23，壳体11外壁上设置有限位块16，扭簧72一端抵在所述限位杆23上，另一端抵在所述限位块16上，从而便于转轴2通过扭力复位。

本例中，杠杆3通过第二销轴34和支座18安装在支撑座12的顶部，转轴2的转动轴线与杠杆3的转动轴线平行，杠杆3的尾部设置有两个耳座31，滚轮4通过第一销轴32安装在两个耳座31之间，第一销轴32、第二销轴34、转轴2相互平行。

如图1所示，凹槽21沿转轴2轴向的宽度大于滚轮4的宽度，该结构一方面能够减少安装难度，便于凹槽21与滚轮4的轴向对位，另一方面便于加工。转轴2与滚轮4之间的相对运动伴随着机械磨损，对于电气寿命要求高的应用场景下，为提高滚轮4的耐磨性能，滚轮4由淬硬合金钢制成，所述滚轮4的表面涂覆有耐磨涂层，耐磨涂层的材质可以为金属耐磨涂层，如镍铬合金、碳化钨等合金涂层，也可以采用现有技术中的其他耐磨涂层。

目前市场上阀门限位开关，受限于其中零部件的材质，在严苛环境下的性能表现不佳。如密封材质常采用硅橡胶、丁腈橡胶，在耐高低温方面表现优秀，但是环境下存在辐照时，极易产生裂解变性，导致密封失效。其中的微动开关5部件，外壳常用材质为通用工程塑料，成型效果好，装配简便，但其在温度要求较高的环境下，通用工程塑料材质容易变形，影响开关精度，甚至直接使开关失效。因而本例中，微动开关5的外壳由陶瓷材料制成，解决了塑料材质易老化的缺点，耐高温、耐辐照、使用寿命大幅提升。

参见图9所示，外壳包括上盖51和底座52，上盖51和底座52通过铆接的方式连接，当然还包括弹片等内部元件，与塑料外壳的微动开关5结构相似，不再赘述。

进一步地，为使阀门限位开关能够适应高温和辐照环境，壳体11与支撑座12之间通过密封圈15密封，且密封圈15由三元乙丙橡胶制成；如图2和图3所示，支撑座12的底部设置有密封槽17，密封槽17内安装所述密封圈15，壳体11下端与密封圈15压紧，并通过紧固件与支撑座11的下部锁紧；支撑座12的背面开设有用于线缆91穿入的线缆通道，线缆91从线缆通道接入并与微动开关5的触片54连接，线缆通道通过耐高温的环氧树脂93灌胶密封，其中本例中的耐高温的环氧树脂93指的是耐200°以上高温的环氧树脂，可采用现有技术中任一公司的产品，例如型号为EPOCAP 16717A/B的环氧树脂密封胶、型号为JL-6103的单组分环氧胶、型号为DP8405NS的耐高温环氧树脂结构胶、型号为DP760的环氧树脂AB胶等；其他实施例中根据开关的应用环境选择对应温度环境下适用的环氧树脂。其中线缆91也采用耐辐照线缆(例如耐辐照的低烟无卤阻燃电缆)，线缆91伸入线缆通道后通过压块92压在线缆通道内壁上，线缆端部与微动开关5的金属触片54焊接；灌胶密封的位置从支撑座12的底端至金属触片54的位置，避免与微动开关5内部接触。

开关信号线外包覆层，常用聚合物材料，长时间使用后，不可避免地产生老化现象，此时线芯易接触产生短路，不仅影响开关使用寿命，更直接关系设备的安全性能。本例中线缆部分采用高温环氧树脂93灌封，提供第二道防护，提高阀门使用寿命，高温环氧树脂93可长期于140℃环境下工作，同时也保障了限位开关高温下的可靠性。

现有技术中，常规密封圈在辐照下裂解变性产生的失效问题，微动开关5塑料外壳高温、高辐照下加速老化、并且变形失效的情况，线缆绝缘包覆层辐照下加速老化，容易出现线芯接触短路的危险。这些因素均限制了现阀门限位开关在高温、高辐照下的应用。通过三元乙丙密封圈、陶瓷微动开关5、高温环氧树脂93胶封，使限位开关具备在高温、强辐照等严苛要求下的使用条件。

本发明的摆臂式阀门限位开关，使用了陶瓷材质外壳的微动开关5，壳体11与支撑座12采用三元乙丙密封圈密封，线缆采用耐高温的环氧树脂灌胶密封，保证了在高温、高辐照的场景下，限位开关的使用可靠性，提高了阀门限位开关的使用寿命。线缆部分使用高温环氧树脂93进行胶封，防护方面性能得到极大提高，保证了限位开关的使用安全性。现有技术中，开关安装形式单一，现场安装经常遇到突发问题，导致无法安装，本发明转轴2与滚轮4配合的双向触发机制、拨动件6的无极调节方式，以及安装孔的多方位布置，使阀门限位开关的现场安装适应性大幅提高。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种摆臂式阀门限位开关，其特征在于：包括支撑主体以及设置在支撑主体上的微动开关，还包括，

杠杆，其可绕一轴线转动地安装在所述支撑主体上，所述杠杆的头部用于触发所述微动开关；

滚轮，可沿自身轴线转动地安装在杠杆的尾部，并能随杠杆转动；

转轴，其可沿自身轴线转动地安装在所述支撑主体上，用于向杠杆传递来自执行机构的驱动力；所述微动开关和转轴分别位于所述杠杆的转动中心的两侧，所述转轴与滚轮的轴线平行，所述转轴上开设有与所述滚轮配合的凹槽，常态时，所述滚轮部分地卡入所述凹槽中，当所述转轴转动时，转轴使滚轮产生偏移并带动杠杆转动，所述杠杆的头部触发所述微动开关；

第一弹性复位元件，其设置在所述支撑主体上，对杠杆施加弹力，常态时，使滚轮保持在凹槽内，并在杠杆触发微动开关后带动杠杆复位，

第二弹性复位元件，设置在转轴与支撑主体之间，用于转轴复位。

2.根据权利要求1所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述凹槽为关于滚轮的轴线对称的弧形槽，所述转轴正转或反转均能使杠杆转动触发所述微动开关。

3.根据权利要求1所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述支撑主体包括支撑座和罩设在支撑座上的壳体，所述杠杆和微动开关设置在支撑座上，所述转轴通过轴套安装在壳体上，所述转轴的内段位于壳体内，外段穿出壳体，并连接有用于传递扭力的拨动件。

4.根据权利要求3所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述支撑座上开设有安装孔，所述第一弹性复位元件为设置在安装孔内的弹簧，所述弹簧两端分别抵在支撑座和杠杆的尾部上，所述弹簧和转轴分别位于杠杆尾部相对的两侧。

5.根据权利要求3所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述支撑座上设置有用于限制所述杠杆按压微动开关时压下范围的限位部，常态时，所述第一弹性复位元件使杠杆保持在按压微动开关的状态，当转轴带动杠杆转动时，所述杠杆释放所述微动开关。

6.根据权利要求3所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述拨动件套设在转轴外，并与所述转轴之间周向相对位置可调，所述拨动件与转轴之间通过锁紧组件锁紧以传递扭矩。

7.根据权利要求3所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述第二弹性复位元件为扭簧，所述扭簧套设在转轴的外段上，所述转轴外段上设置有固定盘，固定盘上设置有限位杆，所述壳体外壁上设置有限位块，所述扭簧一端抵在所述限位杆上，另一端抵在所述限位块上。

8.根据权利要求3所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述壳体的至少两侧外壁上设置有用于安装的连接部，所述连接部为带内螺纹的盲孔或者带安装孔的连接座。

9.根据权利要求1所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述转轴的转动轴线与杠杆的转动轴线平行，所述杠杆的尾部设置有两个耳座，所述滚轮通过第一销轴安装在两个耳座之间。

10.根据权利要求1所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述凹槽沿转轴轴向的宽度大于滚轮的宽度。

11.根据权利要求1所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述滚轮由淬硬合金钢制成，所述滚轮的表面涂覆有耐磨涂层。

12.根据权利要求1所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述微动开关的外壳由陶瓷材料制成。

13.根据权利要求12所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述外壳包括铆接在一起的上盖和底座。

14.根据权利要求3所述的摆臂式阀门限位开关，其特征在于：所述壳体与支撑座之间通过密封圈密封，且所述密封圈由三元乙丙橡胶制成；所述支撑座的背面开设有线缆通道，线缆从所述线缆通道接入并与微动开关连接，所述线缆通道通过耐高温的环氧树脂密封。

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