CN113958477A - 一种小体积大行程柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种小体积大行程柱塞泵，包括驱动组件和泵体，所述泵体内开设有活动腔、流水腔和多个滑动腔，所述滑动腔的两端分别连通活动腔和流水腔，所述滑动腔内滑动连接有柱塞，所述流水腔上开设有与外界连通的进水通道和出水通道，所述进水通道上设有允许水从外界进入流水腔的第一单向阀，所述出水通道上设有允许水从流水腔内排至外界的第二单向阀，所述驱动组件驱动多个柱塞滑动连接在对应滑动腔内，其特征在于：将多个柱塞两两一组分成多组柱塞，每组柱塞沿水平方向依次分布，每组柱塞中的两个柱塞沿竖直方向依次分布。与相关技术中的多个柱塞呈一字型排开相比，本申请的多个柱塞上下排列，从而能够减小整个柱塞泵的体积。

Description

一种小体积大行程柱塞泵
技术领域
本申请涉及柱塞泵的领域，尤其是涉及一种小体积大行程柱塞泵。
背景技术
柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。
公告号为CN106481540A的发明专利公开了一种柱塞泵动力端，包括机身带动作径向往复运动的N组传动组件，N组传动组件分别与液力端的N个柱塞(10)连接，其中N为自然数；曲轴(2)的两端与机身之间分别通过轴承连接；其特征在于：所述N组传动组件结构相同，均包括连杆(3)和十字头(4)，其中连杆(3)的第一端与曲轴的连杆轴颈通过连杆大头滚动轴承(8)联接，连杆(3)的第二端与十字头(4)的第一端联接，液力端的柱塞(10)与十字头(4)的第二端联接。
上述的相关技术方案存在以下缺陷：上述的柱塞泵的多个柱塞在排列上呈一字型排开，导致柱塞泵整体所占体积较大，不易搬运。
发明内容
为了减小柱塞泵所占体积，本申请提供一种小体积大行程柱塞泵。
本申请提供的一种小体积大行程柱塞泵采用如下的技术方案：
一种小体积大行程柱塞泵，包括驱动组件和泵体，所述泵体内开设有活动腔、流水腔和多个滑动腔，所述滑动腔的两端分别连通活动腔和流水腔，所述滑动腔内滑动连接有柱塞，所述流水腔上开设有与外界连通的进水通道和出水通道，所述进水通道上设有允许水从外界进入流水腔的第一单向阀，所述出水通道上设有允许水从流水腔内排至外界的第二单向阀，所述驱动组件驱动多个柱塞滑动连接在对应滑动腔内，其特征在于：多个柱塞的滑动方向相互平行，将多个柱塞两两一组分成多组柱塞，每组柱塞沿水平方向依次分布，每组柱塞中的两个柱塞沿竖直方向依次分布。
通过采用上述技术方案，由于多组柱塞呈水平方向分布，每组柱塞中的两个柱塞又呈竖直方向分布，与相关技术中的多个柱塞呈一字型排开相比，本申请的多个柱塞上下排列，从而能够减小整个柱塞泵的体积。
优选的，所述驱动组件包括驱动件、主转轴和多个联动件，所述主转轴的两端分别转动连接在活动腔的两侧内壁上，所述主转轴的轴线方向垂直于柱塞的滑动方向，多个联动件与多组柱塞一一对应，所述联动件包括摆杆、两个副转轴和两个联动杆，所述主转轴穿设并固定在摆杆上，所述摆杆的长度方向垂直于主转轴的轴线方向，所述摆杆长度方向上依次开设有两个避让通槽，两个副转轴分别活动连接在两个避让通槽上，所述副转轴的轴线方向平行于主转轴的轴线方向；
两个联动杆分别与两个柱塞一一对应，两个联动杆分别与两个副转轴一一对应，所述联动杆的一端铰接在对应柱塞上，所述联动杆与柱塞铰接的轴线方向平行于主转轴的轴线方向，所述联动杆的另一端套设并转动连接在对应副转轴上，所述驱动件用来驱动主转轴进行来回转动。
通过采用上述技术方案，当驱动件驱动主转轴进行转动时，主转轴转动带动多个摆杆同时进行转动，摆杆来回摆动通过对应联动杆带动对应柱塞在对应滑动腔内来回滑动。
优选的，所述驱动件包括主齿轮、副齿轮、驱动杆和动力轴，所述主齿轮与副齿轮均转动连接在活动腔内，所述主齿轮的轴线方向平行于副齿轮的轴线方向平行于副转轴的轴线方向，所述主齿轮位于主转轴远离柱塞的一侧，所述驱动杆的一端套设并同轴转动连接在其中一个副转轴上，所述驱动杆的另一端转动连接在主齿轮的一侧侧面上，所述驱动杆与主齿轮转动的轴线方向平行于副转轴的轴线方向，所述副齿轮与主齿轮啮合连接，所述动力轴同轴固定在副齿轮上，所述动力轴的一端伸出泵体并用来连接外置驱动电机，当主齿轮转动一周时，所述摆杆来回摆动一次。
通过采用上述技术方案，将外置驱动电机安装在动力轴上驱动动力轴进行转动，从而使副齿轮带动主齿轮进行转动，然后主齿轮通过同心轮带动驱动杆移动，驱动杆再通过副转轴带动摆杆进行摆动，当其中一个摆杆摆动后，这个摆杆会带动主转轴进行转轴，主转轴继而带动所有摆杆进行摆动。
优选的，所述主齿轮位于多组柱塞的中心位置，所述主齿轮上同轴可拆卸连接有两个同心轮，两个同心轮分别位于主齿轮的两侧，所述驱动杆有两个，两个驱动杆分别与两个同心轮一一对应，所述驱动杆远离副转轴的一端通过同心轮转动连接在主齿轮上，所述驱动杆远离副转轴的一端转动连接在对应同心轮远离主齿轮的一侧侧面上，所述驱动杆与同心轮转动的轴线方向平行于副转轴的轴线方向。
通过采用上述技术方案，将主齿轮设置在多组柱塞的中心位置，并通过两个驱动杆带动分别位于主齿轮两侧的两个摆杆摆动，能够使这两个摆杆更稳定的带动主转轴转动，从而使主转轴能够更好的带动所有摆杆进行转动，提高柱塞运动的稳定性。
优选的，所述主转轴位于上下两个柱塞的中心位置，所述主转轴垂直穿设并固定在摆杆长度方向的中心位置，两个避让通槽分别开设在摆杆的两端。
通过采用上述技术方案，当摆杆摆动时，属于同一组的两个柱塞的运动呈完全相反的状态，从而能够使水泵不间断工作，不停歇的抽水排水。
优选的，还包括转动轴，所述联动杆的远离柱塞一端至靠近柱塞一端呈渐缩状设置，所述柱塞靠近联动杆的端部开设有活动槽，所述转动轴垂直穿设并转动连接在联动杆远离副转轴的一端，所述转动轴转动连接在活动槽上。
优选的，非相邻摆杆之间相互平行设置，相邻摆杆之间相互交错设置。
通过采用上述技术方案，由于相邻摆杆之间相互交错设置，当主转轴转动时，相邻摆杆的倾斜角度也会不同，导致相邻两组柱塞的运动轨迹不同，相邻两组柱塞上的四个柱塞的运动方式相互交错，能够使流水腔中抽水与排水的位置相互交错分隔开来，不会在一个地方集中吸水或者排水，更利于水泵工作的稳定性。
通过采用上述技术方案，将联动杆靠近柱塞的一端称为联动杆的A端，联动杆远离柱塞的一端称为联动杆的B端，由于联动杆在运动时，主要是副转杆施力在B端，然后带动A端来推拉柱塞，B端至A端呈渐缩状，说明A端的受力面积小于B端的受力面积，从而使A端作用在柱塞上的压强更大，能够更容易并且更灵活的驱动柱塞在滑动槽内滑动。
优选的，所述副齿轮的半径小于主齿轮的半径。
通过采用上述技术方案，利用半径较大的副齿轮带动半径较大的主齿轮进行转动，副齿轮明显转速比主齿轮快，扭矩与转速成反比，转速越快，扭矩越小，也就是说要出的力越小，所以用副齿轮带动主齿轮转动能够起到省力的作用。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
通过将主转轴设置在上下两个柱塞的中心位置，属于同一组的两个柱塞的运动呈完全相反的状态，从而能够使水泵不间断工作，不停歇的抽水排水；
通过设置副齿轮的半径小于主齿轮的半径，能够起到省力的作用。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
图2本申请实施例的进水腔的结构示意图。
图3是本申请实施例驱动组件的结构示意图。
图4是是沿图1中A-A线的剖视图。
图5是本申请实施例同心轮与主齿轮的连接示意图。
附图标记说明：1、泵体；11、主体；12、出水管；121、连通道；13、流水腔；131、进水腔；1311、进水口；1312、进水道；1313、第一单向阀；132、出水腔；1322、出水通道；1323、第二单向阀；14、滑动腔；15、柱塞；151、活动槽；16、活动腔；2、驱动组件；21、驱动件；211、主齿轮；2111、第一轴；2112、凸块；212、副齿轮；2121、第二轴；213、驱动杆；214、动力轴；215、第一安装座；216、第二安装座；217、同心轮；2171、凹槽；218、锁定块；219、承接轴；22、主转轴；23、联动件；231、摆杆；2311、避让通槽；232、联动杆；2321、转动轴；233、副转轴；2331、限位块。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种小体积大行程柱塞泵。
参照图1、图2，本实施例的一种小体积大行程柱塞泵包括泵体1和驱动组件2，泵体1包括主体11和出水管12，出水管12固定连接在主体11上并位于主体11的上方。主体11上开设有活动腔16、流水腔13和四个滑动腔14，活动腔16与流水腔13分别位于主体11长度方向的两端，滑动腔14位于活动腔16与流水腔13的之间，滑动腔14的两端分别连通活动腔16与流水腔13，滑动腔14的长度方向平行于主体11的长度方向。滑动腔14上沿滑动腔14的长度方向滑动连接有柱塞15，驱动组件2驱动多个柱塞15滑动连接在对应滑动腔14内。
参照图2、图3，将四个柱塞15两两一组分成两组，两组柱塞15沿水平方向均匀分布在泵体1内，每组柱塞15中的两个柱塞15沿竖直方向均匀分布在泵体1内。
与相关技术中的多个柱塞15呈一字型排开相比，本申请的多个柱塞15上下排列，从而能够减小整个柱塞泵的体积。
参照图2、图4，流水腔13包括各自密闭的进水腔131和两个出水腔132，进水腔131位于滑动腔14远离活动腔16的一侧，两个出水腔132分别位于主体11宽度方向的两端，两个出水腔132也分别位于四个滑动腔14的两侧。进水腔131上开设有进水通道，进水通道包括进水口1311和四个进水道1312，进水口1311开设在进水腔131远离滑动腔14的一侧侧面中心，并用来连通外界与进水腔131。四个进水道1312开设在进水腔131朝向滑动腔14的一侧侧面，四个进水道1312分别与四个滑动腔14一一对应，进水道1312的长度方向平行于滑动腔14的长度方向，进水道1312的两端连通进水腔131与对应滑动腔14。进水道1312上固定安装有允许水从外界进入流水腔13的第一单向阀1313。
参照图2、图4,泵体1内开设有两条上下设置的出水通道1322，两条出水通道1322的长度方向平行于主体11的宽度方向，出水通道1322的两端分别连通两个出水腔132，位于上方的出水通道1322与泵体1内位于上方的两条滑动腔14连通，位于下方的出水通道1322与泵体1内位于下方的两条滑动腔14连通。两条出水通道1322的两端分别固定安装有允许水从出水通道1322进入出水腔132的第二单向阀1323。出水管12位于两个出水腔132的正上方，出水管12上开设有两端连通的连通道121，连通道121分别与两个出水腔132连通。
使用驱动件21驱动柱塞15在滑动腔14内滑动，当柱塞15朝向活动腔16一侧滑动时，外界的水通过进水腔131以及第一单向阀1313进入滑动腔14内，然后当柱塞15朝向远离活动腔16一侧滑动时，滑动腔14内的水通过出水通道1322以及第二单向阀1323分别被压入两个出水腔132，然后再分别从连通道121的两端排出，从而实现水泵的正常运作。
参照图2、图3，驱动组件2包括驱动件21、主转轴22和两个联动件23，主转轴22的轴线方向平行于主体11的宽度方向，主转轴22的两端分别转动连接在活动腔16的两侧内壁上，主转轴22位于同一组柱塞15中上下两个柱塞15的中间位置。两个联动件23与两组柱塞15一一对应，联动件23包括摆杆231、两个副转轴233和两个联动杆232，主转轴22垂直穿设并固定在摆杆231长度方向的中心位置，摆杆231的长度方向垂直于主转轴22的轴线方向，摆杆231长度方向的两端分别开设有避让通槽2311，避让通槽2311的长度方向平行于摆杆231的长度方向，避让通槽2311上活动连接有副转轴233，副转轴233的轴线方向平行于主转轴22的轴线方向，副转轴233的两端分别位于避让通槽2311的两侧并螺纹连接有限位块2331，限位块2331用来限制并防止副转轴233脱离避让通槽2311。副转轴233能够在避让通槽2311内转动，同时副转轴233也能沿避让通槽2311的长度方向滑动连接在避让通槽2311上。
参照图2、图3，两个联动杆232分别与两个柱塞15一一对应，两个联动杆232分别与两个副转轴233一一对应。联动杆232的一端套设并转动连接在副转轴233上，联动杆232的另一端铰接在对应柱塞15上。柱塞15朝向主转轴22的一端端面上开设有活动槽151，联动杆232朝向柱塞15的一端垂直穿设并转动连接有转动轴2321，转动轴2321的轴线方向平行于副转轴233的轴线方向，转动轴2321的两端分别转动连接在活动槽151的两侧侧壁上。联动杆232远离柱塞15的一端套设并转动连接在对应副转轴233上。驱动件21用来驱动主转轴22进行转动。
当驱动件21驱动主转轴22进行转动时，主转轴22转动带动多个摆杆231同时进行转动，摆杆231来回摆动通过对应联动杆232带动对应柱塞15在对应滑动腔14内来回滑动。
参照图2、图3，驱动件21包括主齿轮211、副齿轮212、动力轴214和两个驱动杆213，活动腔16底壁上固定连接有两个第一安装座215和两个第二安装座216。两个第一安装座215相互正对设置，主齿轮211上同轴固定穿设有第一轴2111，第一轴2111的两端分别转动连接在两个第一安装座215上，第一轴2111的轴线方向平行于主转轴22的轴线方向。两个第二安装座216相互正对设置，副齿轮212上同轴固定穿设有第二轴2121，第二轴2121的两端分别转动连接在两个第二安装座216上，第二轴2121的轴线方向平行于主转轴22的轴线方向。主齿轮211位于主转轴22远离柱塞15的一侧，副齿轮212位于主齿轮211远离主转轴22的一侧，副齿轮212的半径小于主齿轮211的半径，副齿轮212啮合连接在主齿轮211上。动力轴214的一端同轴固定连接在第二轴2121上，动力轴214的另一端伸出泵体1并用来连接外置驱动电机。
参照图3、图5，主齿轮211位于两组柱塞15的中间位置，第一轴2111上可拆卸连接有两个同心轮217，同心轮217同轴套设在第一轴2111上，第一轴2111的两端分别位于两个第一安装座215的两侧，第一轴2111两端的侧壁上分别固定有凸块2112，同心轮217内壁上开设有与凸块2112匹配的凹槽2171， 第一轴2111的两端分别螺纹连接有锁定块218，当同心轮217安装在第一轴2111上时，同心轮217被限制在对应第一安装座215以及对应锁定块218之间。
参照图3、图5，两个驱动杆213分别与两个同心轮217一一对应，驱动杆213的一端转动连接在副转轴233上，同心轮217远离主齿轮211的一侧侧面边缘固定连接有承接轴219，驱动杆213远离副转轴233的一端转动连接在承接轴219上。驱动杆213与摆杆231分别位于两个相互平行的竖平面上。当主齿轮211转动一周时，摆杆231能够来回摆动一次。
将外置驱动电机安装在动力轴214上驱动动力轴214进行转动，从而使副齿轮212带动主齿轮211进行转动，然后主齿轮211通过同心轮217带动驱动杆213移动，驱动杆213再通过副转轴233带动摆杆231进行摆动，当其中一个摆杆231摆动后，这个摆杆231会带动主转轴22进行转轴，主转轴22继而带动所有摆杆231进行摆动。
同时相比于传统连杆式柱塞泵柱塞的行程或者对比文件中的柱塞行程，本申请的柱塞的行程较大，原因是由于对比文件中曲轴通过传动组件带动柱塞进行往复运动的过程中，连杆都是跟随曲轴半圈半圈的走，从而使得柱塞的行程只有曲轴的半径大小。
本申请中摆杆231来回摆动的过程中涉及摆杆231的两个极限位置，驱动主齿轮211带动驱动杆213移动至驱动杆213长度方向的射线与主齿轮211的轴心线相交，当驱动杆213与主齿轮211连接的端部位于主齿轮211圆心靠近摆杆231的一侧以及驱动杆213与主齿轮211连接的端部位于主齿轮211圆心远离摆杆231的一侧时，摆杆231分别摆动至两个极限位置，此时驱动杆213是跟随主齿轮211一圈一圈的走，所以导致活塞的行程也相继变大，能够提高泵体1的吸水量和出水量，提高水泵的工作效率。
参照图2、图3，当泵体1内容纳安装有不止两组柱塞15时，主转轴22上会对应安装有多个摆杆231，其中非相邻摆杆231之间相互平行设置，相邻摆杆231之间相互交错设置。
由于相邻摆杆231之间相互交错设置，当主转轴22转动时，相邻摆杆231的倾斜角度也会不同，导致相邻两组柱塞15的运动轨迹不同，相邻两组柱塞15上的四个柱塞15的运动方式相互交错， 能够使流水腔13中抽水与排水的位置相互交错分隔开来，不会在一个地方集中吸水或者排水，更利于水泵工作的稳定性。
参照图2、图4，当只有两组柱塞15时，两组柱塞15中位于上方或者位于下方的两个柱塞15的运动方向相反。对于同一条进水道1312来说，其假设其中一个柱塞15朝向远离进水腔131一侧运动，那么另一个柱塞15则朝向进水腔131一侧运动，柱塞15先将水吸入出水通道1322后，另一个柱塞15再将水排出出水通道1322，从而实现出水通道1322中水吸入排出的不断循环，由于两个柱塞15分别靠近两侧出水腔132，柱塞15在排水过程中会更易将水压向就近的出水腔132，从而使两个出水腔132能够均匀交替进水，两个出水腔132中的水再分别均匀的从连通道121的两端排出。
本申请实施例一种小体积大行程柱塞泵的实施原理为：将外置驱动电机安装在动力轴214上驱动动力轴214进行转动，通过一系列结构驱动四个柱塞15来回交错进行滑动，配合第一单向阀1313和第二单向阀1323，从而使柱塞泵能够不断将水从进水口1311吸入再从连通道121的两端排出。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种小体积大行程柱塞泵，包括驱动组件(2)和泵体(1)，所述泵体(1)内开设有活动腔(16)、流水腔(13)和多个滑动腔(14)，所述滑动腔(14)的两端分别连通活动腔(16)和流水腔(13)，所述滑动腔(14)内滑动连接有柱塞(15)，所述流水腔(13)上开设有与外界连通的进水通道和出水通道(1322)，所述进水通道上设有允许水从外界进入流水腔(13)的第一单向阀(1313)，所述出水通道(1322)上设有允许水从流水腔(13)内排至外界的第二单向阀(1323)，所述驱动组件(2)驱动多个柱塞(15)滑动连接在对应滑动腔(14)内，其特征在于：多个柱塞(15)的滑动方向相互平行，将多个柱塞(15)两两一组分成多组柱塞(15)，每组柱塞(15)沿水平方向依次分布，每组柱塞(15)中的两个柱塞(15)沿竖直方向依次分布。
2.根据权利要求1所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：所述驱动组件(2)包括驱动件(21)、主转轴(22)和多个联动件(23)，所述主转轴(22)的两端分别转动连接在活动腔(16)的两侧内壁上，所述主转轴(22)的轴线方向垂直于柱塞(15)的滑动方向，多个联动件(23)与多组柱塞(15)一一对应，所述联动件(23)包括摆杆(231)、两个副转轴(233)和两个联动杆(232)，所述主转轴(22)穿设并固定在摆杆(231)上，所述摆杆(231)的长度方向垂直于主转轴(22)的轴线方向，所述摆杆(231)长度方向上依次开设有两个避让通槽(2311)，两个副转轴(233)分别活动连接在两个避让通槽(2311)上，所述副转轴(233)的轴线方向平行于主转轴(22)的轴线方向；
两个联动杆(232)分别与两个柱塞(15)一一对应，两个联动杆(232)分别与两个副转轴(233)一一对应，所述联动杆(232)的一端铰接在对应柱塞(15)上，所述联动杆(232)与柱塞(15)铰接的轴线方向平行于主转轴(22)的轴线方向，所述联动杆(232)的另一端套设并转动连接在对应副转轴(233)上，所述驱动件(21)用来驱动主转轴(22)进行来回转动。
3.根据权利要求2所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：所述驱动件(21)包括主齿轮(211)、副齿轮(212)、驱动杆(213)和动力轴(214)，所述主齿轮(211)与副齿轮(212)均转动连接在活动腔(16)内，所述主齿轮(211)的轴线方向平行于副齿轮(212)的轴线方向平行于副转轴(233)的轴线方向，所述主齿轮(211)位于主转轴(22)远离柱塞(15)的一侧，所述驱动杆(213)的一端套设并同轴转动连接在其中一个副转轴(233)上，所述驱动杆(213)的另一端转动连接在主齿轮(211)的一侧侧面上，所述驱动杆(213)与主齿轮(211)转动的轴线方向平行于副转轴(233)的轴线方向，所述副齿轮(212)与主齿轮(211)啮合连接，所述动力轴(214)同轴固定在副齿轮(212)上，所述动力轴(214)的一端伸出泵体(1)并用来连接外置驱动电机，当主齿轮(211)转动一周，所述摆杆(231)来回摆动一次。
4.根据权利要求3所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：所述主齿轮(211)位于多组柱塞(15)的中心位置，所述主齿轮(211)上同轴可拆卸连接有两个同心轮(217)，两个同心轮(217)分别位于主齿轮(211)的两侧，所述驱动杆(213)有两个，两个驱动杆(213)分别与两个同心轮(217)一一对应，所述驱动杆(213)远离副转轴(233)的一端通过同心轮(217)转动连接在主齿轮(211)上，所述驱动杆(213)远离副转轴(233)的一端转动连接在对应同心轮(217)远离主齿轮(211)的一侧侧面上，所述驱动杆(213)与同心轮(217)转动的轴线方向平行于副转轴(233)的轴线方向。
5.根据权利要求2所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：所述主转轴(22)位于上下两个柱塞(15)的中心位置，所述主转轴(22)垂直穿设并固定在摆杆(231)长度方向的中心位置，两个避让通槽(2311)分别开设在摆杆(231)的两端。
6.根据权利要求5所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：非相邻摆杆(231)之间相互平行设置，相邻摆杆(231)之间相互交错设置。
7.根据权利要求2所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：还包括转动轴(2321)，所述联动杆(232)的远离柱塞(15)一端至靠近柱塞(15)一端呈渐缩状设置，所述柱塞(15)靠近联动杆(232)的端部开设有活动槽(151)，所述转动轴(2321)垂直穿设并转动连接在联动杆(232)远离副转轴(233)的一端，所述转动轴(2321)转动连接在活动槽(151)上。
8.根据权利要求3所述的一种小体积大行程柱塞泵，其特征在于：所述副齿轮(212)的半径小于主齿轮(211)的半径。
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