CN114233905B - 具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀 - Google Patents
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Abstract
具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,属于溢流阀技术领域。该比例溢流阀作频带宽、对稳态液动力补偿较大、结构紧凑、可靠性强。在阀套上开设两圈出油孔一,主阀芯在油液和主弹簧的作用下依次开启或关闭两圈出油孔一,且主阀芯最大开度维持在位于后排的出油孔一圆心处,先导阀芯在副弹簧的作用下抵触在弹簧腔的内腔后端上,主阀芯和弹簧腔均设有前后贯通的内腔,用于将油液传递到先导阀芯,弹簧腔上开设有出油孔二,先导阀芯在油液和副弹簧的开启和关闭出油孔二。本发明减小溢流时的射流角且减小射流过流面积,进而有效减小稳态流动时的液动力;主阀芯有导流结构,可大大降低油液流动时射流的轴向速度,降低稳态液动力。
Description
技术领域
本发明属于溢流阀技术领域,具体涉及一种具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀。
背景技术
目前随着液压技术朝大功率方向发展,液压元件的稳态液动力是阻碍液压功率提高的一大障碍,稳态液动力不仅使系统噪声进一步增大,而且更容易造成液压元件的破坏,降低液压系统的可靠性。液压功率变化范围较大时,稳态液动力会降低比例溢流阀的定压精度,而且会降低液压系统的工作效率,导致液压系统发热增加。因此有效地对电液比例溢流阀开启后的稳态液动力进行降低,能够有效提高液压系统的工作效率,增大液压功率。
现有电液比例溢流阀,主要有溢流阀、电磁铁等,虽然可以满足常用工况的使用,但其存在明显不足,对稳态液动力的补偿远远不够。普通电液比例溢流阀能够在一般情况下使用,但在高液压功率下使用时,稳态液动力过大,导致普通电液比例溢流阀的定压精度大大降低,无法在高液压功率时使用;而且稳态液动力过大后会降低液压系统的工作效率,使系统发热增加。
因此急需一种体积紧凑、工作频带宽、工作范围广、可补偿稳态液动力的电液比例溢流阀。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术存在的问题,进而提供一种可降低稳态液动力的具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀;该比例溢流阀作频带宽、对稳态液动力补偿较大、结构紧凑、可靠性强。
本发明所采取的技术方案是:具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,包括溢流阀主体及与溢流阀主体后端连接的电磁铁组件;所述溢流阀主体包括阀套以及前后依次设置在阀套内的主阀芯、主弹簧、弹簧腔、先导阀芯、弹簧座及副弹簧;所述主阀芯后端通过主弹簧与弹簧腔前端连接,在所述阀套上开设交错的两圈出油孔一,主阀芯在油液和主弹簧的作用下依次开启或关闭两圈出油孔一,且主阀芯最大开度维持在位于后排的出油孔一圆心处,所述先导阀芯在副弹簧的作用下抵触在弹簧腔的内腔后端上,所述主阀芯和弹簧腔均设有前后贯通的内腔,用于将油液传递到先导阀芯,弹簧腔上开设有出油孔二,先导阀芯在油液和副弹簧的开启和关闭出油孔二。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1.本发明采用双排交错小孔作为溢流口,溢流量相同的情况下,减小溢流时的射流角且减小射流过流面积,进而有效减小稳态流动时的液动力。
2.本发明的主阀芯有导流结构,可大大降低油液流动时射流的轴向速度,降低稳态液动力,主阀芯后端加上液动力挡环,能够平衡液动力。
3.本发明的主阀芯有微小的倒锥,能够在主阀芯偏心时提供足够的径向力,使主阀芯回正到与阀套同心位置,有效防止阀芯偏心后在卡紧力作用下卡死。
4.本发明结构简单,体积紧凑,适合狭小空间如汽车液压系统的放置,能够有效减小稳态液动力。
附图说明
图1是本发明轴测图;
图2是本发明溢流阀剖面图;
图3是本发明主阀芯主视图;
图4是本发明主阀芯左视图;
图5是本发明阀套主视图;
图6是本发明阀套左视图;
图7是本发明弹簧腔主视图;
图8是本发明弹簧腔左视图;
图9是本发明先导阀芯主视图;
图10是本发明先导阀芯左视图;
图11是弹簧座半剖图;
图12是弹簧座左视图;
图13是电磁铁组件轴测图;
图14是电磁铁组件半剖图;
其中:1、阀套;1-1、出油孔一;1-2、阀套前腔;1-3、内端面;1-4、阀套中腔;1-5、阀套内部端面;1-6、阀套后腔;1-7、阀套第一段圆柱;1-8、第一段圆柱槽;1-9、阀套第二段圆柱;1-10、阀套第三段圆柱;1-11、第二段圆柱槽;1-12、正六边形棱柱;1-13、阀套第四段圆柱;1-14、斜圆柱孔;1-15、长槽;2、主阀芯;2-1、主阀芯前腔;2-2、主阀芯中腔;2-3、主阀芯后腔;2-4、阶梯端面;2-6、外圆柱面;2-7、主阀芯阻尼孔;2-8、阶梯圆柱面;3、主弹簧;4、弹簧腔;4-1、第四段圆柱面;4-2、弹簧腔前腔;4-3、第一段圆柱面;4-5、第三段圆柱面;4-6、第五段圆柱面;4-7、弹簧腔中腔;4-8、弹簧腔后腔;4-9、弹簧腔外部前端面;4-10、出油孔二;4-11、第二段圆柱面;4-12、弹簧腔圆柱槽;4-13、弹簧腔阻尼孔;5、先导阀芯;5-1、圆台;5-2、先导阀芯第二段圆柱面;5-3、先导阀芯外部圆柱端面;5-4、先导阀内部圆柱孔;5-6、后端面;6、弹簧座;7、副弹簧;8、溢流阀主体;9、电磁铁组件;9-1、衔铁组件;9-2、圆孔;9-3、推杆端面;9-4、衔铁组件外端面。
具体实施方式
具体实施方式一:参照图1至图14说明本实施方式,本实施方式提供了具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,包括溢流阀主体8及与溢流阀主体8后端连接的电磁铁组件9;所述溢流阀主体8包括阀套1以及前后依次设置在阀套1内的主阀芯2、主弹簧3、弹簧腔4、先导阀芯5、弹簧座6及副弹簧7;所述主阀芯2后端通过主弹簧3与弹簧腔4前端连接,在所述阀套1上开设交错的两圈出油孔一1-1,该两圈出油孔1-1设置在主阀芯2的往复运动范围内,主阀芯2在油液和主弹簧3的作用下依次开启或关闭两圈出油孔一1-1,且主阀芯2最大开度维持在位于后排的出油孔一1-1圆心处,主阀芯前腔2-1的压力不断升高,直到主阀芯2打开;主阀芯2开度足够大,把阀套1上的位于前排的出油孔一1-1全部露出来,因此该出油孔一1-1出油时并不存在射流角;主阀芯2开度维持在位于后排的出油孔一1-1圆心处,因此只有位于后排的出油孔一1-1出油时存在射流角,会产生液动力,因而稳态液动力比较小;所述先导阀芯5在副弹簧7的作用下抵触在弹簧腔4的内腔后端上,所述主阀芯2和弹簧腔4均设有前后贯通的内腔,用于将油液传递到先导阀芯5,弹簧腔4上开设有出油孔二4-10,先导阀芯5在油液和副弹簧7的开启和关闭出油孔二4-10。
弹簧腔4固定在阀套1内,弹簧座6安装在电磁铁组件9上。
本实施方式中,所述主弹簧3可以更换以改变刚度,变化比例溢流阀的特性。
所述主弹簧3,其刚度较大,在较高压力下弹簧压缩;且弹簧可自由更换,其长度、刚度均可调整。
所述副弹簧7,其刚度稍小,在稍高压力下弹簧压缩;且弹簧可自由更换,其长度、刚度均可调整。
所述副弹簧7,刚度较小,可更换以改变电液比例溢流阀的特性;
具体实施方式二:参照图2至图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一作进一步限定,本实施方式中,所述主阀芯2前端面上做内圆角处理,形成导流结构,会使油液流动更加稳定,也有助于减小稳态液动力。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:参照图2至图4说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式二作进一步限定,本实施方式中,所述主阀芯2的内腔为从前到后直径依次增大的阶梯圆柱腔,油液在阶梯圆柱腔内流动,阶梯圆柱腔依次为主阀芯前腔2-1、主阀芯中腔2-2和主阀芯后腔2-3,所述主阀芯后腔2-3用于安装主弹簧3,所述主阀芯前腔2-1设置为内陷的坡型结构,起到导流作用,且该弧形腔通过主阀芯阻尼孔2-7与主阀芯中腔2-2连通;所述主阀芯2的主体为阶梯圆柱体,主阀芯2的外圆柱面2-6与阀套1的内腔配合,外圆柱面2-6上开设有多个环形凹槽,使压力能够均匀分布,主阀芯2的阶梯圆柱面2-8作为液动力挡环,用于平衡液动力,外圆柱面2-6为倒锥形面,靠近后端处直径较小,
所述主阀芯2的阶梯端面2-4与阀套1的内端面1-3相接触,所述阶梯端面2-4上沿其圆周分布开设有槽口,用于防止的阶梯端面2-4与阀套1内端面1-3接触后粘合在一起。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四,参照图2、图5、图6说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式三作进一步限定,本实施方式中,所述阀套1的外表面从前到后依次为阀套第一段圆柱1-7、第一段圆柱槽1-8、阀套第二段圆柱1-9、阀套第三段圆柱1-10、第二段圆柱槽1-11、正六边形棱柱1-12和阀套第四段圆柱1-13;阀套第一段圆柱1-7和阀套第二段圆柱1-9直径相等,阀套第三段圆柱1-10直径大于阀套第二段圆柱1-9直径,阀套第四段圆柱1-13面直径大于阀套第三段圆柱1-10面直径,正六边形棱柱1-12内切圆直径大于阀套第四段圆柱1-13面直径,第二段圆柱槽1-11直径大于第一段圆柱槽1-8直径;第二段圆柱槽1-11和第一段圆柱槽1-8内均装有密封圈;阀套第二段圆柱1-9上沿周向均匀分布两排出油孔一1-1,每排出油孔一1-1的数量优选为六个,出油孔一1-1的轴线方向与阀套第二段圆柱1-9的径向重合,第三段圆柱1-10上设有外螺纹和两个长槽1-15,两个长槽1-15关于阀套第四段圆柱1-13面对称分布,长槽1-15的长边沿着第三段圆柱1-10轴线方向;在长槽1-15上各开设一斜圆柱孔1-14,两个斜圆柱孔1-14作用另一端与阀套1的内腔贯通;所述阀套1的内腔为从前到后直径依次增大的阶梯圆柱腔,内壁光滑,采用淬火处理,硬度较高,不易磨损;阶梯圆柱腔依次为阀套前腔1-2、阀套中腔1-4及阀套后腔1-6,所述阀套后腔1-6后端设有一段内螺纹与电磁铁组件9连接,阀套前腔1-2与主阀芯2的外圆柱面2-6配合,阀套后腔1-6与弹簧腔4配合。
具体实施方式五:参照图1、图7、图8说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式四作进一步限定,本实施方式中,所述弹簧腔4的外表面从前到后依次为第一段圆柱面4-3、弹簧腔圆柱槽4-12、第二段圆柱面4-11、第三段圆柱面4-5、第四段圆柱面4-1、第五段圆柱面4-6;所述第四段圆柱面4-1上有两个对称布置的出油孔二4-10,出油孔二4-10通过阀套后腔1-6与斜圆柱孔1-14连通;第一段圆柱面4-3与阀套中腔1-4同心配合,第三段圆柱面4-5上的弹簧腔外部端面44与阀套中腔1-4上的阀套内部端面1-5固定连接,第三段圆柱面4-5和第五段圆柱面4-6与阀套后腔1-6配合,弹簧腔圆柱槽4-12内装有密封圈,所述弹簧腔4的内腔为阶梯圆柱腔,阶梯圆柱腔依次为弹簧腔前腔4-2、弹簧腔中腔4-7和弹簧腔后腔4-8,所述弹簧腔后腔4-8内装有先导阀芯5、弹簧座6和副弹簧7,弹簧腔前腔4-2和弹簧腔中腔4-7被一薄圆柱面隔开,薄圆柱面上有一弹簧腔阻尼孔4-13。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。
本实施方式中,第一段圆柱面4-3的直径与第二段圆柱面4-11直径相等,第三段圆柱面4-5和第五段圆柱面4-6直径相等,第四段圆柱面4-1直径介于第一二段圆柱面直径和第三五段圆柱面直径之间;弹簧腔中腔4-7直径最小,弹簧腔前腔4-2次之,弹簧腔后腔4-8直径最大;第五段圆柱面4-6的端面顶在电磁铁组件9的头部。
具体实施方式六:参照图2、图9、图10说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式五作进一步限定,本实施方式中,在所述先导阀芯5的后端面5-6上开设先导阀内部圆柱孔5-4,先导阀内部圆柱孔5-4内安装有副弹簧7,所述先导阀芯5的前端设有圆台5-1,抵触在弹簧腔4的弹簧腔中腔4-7上。其它组成及连接方式与具体实施方式五相同。
本实施方式中,先导阀芯5从前到后依次为圆台5-1、先导阀芯第一段圆柱面,先导阀芯第二段圆柱面5-2,先导阀芯第三段圆柱面;先导阀芯第一段圆柱面的直径比圆台5-1最大的直径要大,先导阀芯第二段圆柱面5-2直径比先导阀芯第一段圆柱面直径大,先导阀芯第三段圆柱面直径与先导阀芯第一段圆柱面直径相等;先导阀芯第三段圆柱面的后端面5-6上有一先导阀内部圆柱孔5-4;整个先导阀芯5本体置于弹簧腔4中,第三段圆柱面外套上副弹簧7。
副弹簧7大部分置于弹簧腔后腔4-8中;副弹簧前端面11-1与先导阀芯第二段圆柱面5-2的先导阀芯外部圆柱端面5-3重合。
具体实施方式七:参照图13、图14说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式六作进一步限定,本实施方式中,所述电磁铁组件9的主体呈圆柱状,电磁铁组件9的主体端面伸出一段带圆孔9-2的衔铁组件9-1,衔铁组件9-1的外圆柱表面上设有外螺纹与阀套后腔1-6的内螺纹进行螺纹配合;衔铁组件9-1的衔铁组件外端面9-4与弹簧腔4的弹簧腔外部前端面4-9重合,所述圆孔9-2内设置一个圆柱推杆,所述弹簧座6整体为阶梯圆柱状,弹簧座6整体置于衔铁组件9-1内部圆孔9-2内,弹簧座6的弹簧座外端面7-3与圆柱推杆的推杆端面13-3重合。其它组成及连接方式与具体实施方式六相同。
具体实施方式八:参照图11、图12说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式七作进一步限定,本实施方式中,所述弹簧座6前端设有的弹簧座外部圆柱面7-1与先导阀内部圆柱孔5-4同心配合,弹簧座6的弹簧座外部端面7-2与副弹簧7的副弹簧后端面6-2重合。其它组成及连接方式与具体实施方式七相同。
下面具体说明本发明可降低稳态液动力的电液比例溢流阀对稳态液动力降低的工作过程:初始状态时电液比例溢流阀通过阀套1上的外螺纹连接入液压系统中;主弹簧3与副弹簧7均处于压缩状态;电磁铁接通0-1A的电流;
由图2所示,油液进入主阀芯前腔2-1,通过主阀芯2上的主阀芯阻尼孔2-7进入主阀芯后腔2-3,压力有所降低,此时的主阀芯2前后油液压差不足以使主阀芯2打开;油液通过弹簧腔4上的弹簧腔阻尼孔4-13由主阀芯后腔2-3进入弹簧腔中腔4-7,油液压力进一步降低;弹簧腔中腔4-7的油液压力不断上升,直到先导阀芯5打开,油液进入弹簧腔后腔4-8;油液经弹簧腔4上的出油孔二4-10流出;弹簧腔中腔4-7的压力不断升高,直到主阀芯2打开;主阀芯2开度足够大,把阀套1上的位于前排的出油孔一1-1全部露出来,因此位于前排的出油孔一1-1出油时并不存在射流角;主阀芯2开度维持在位于后排的出油一1-1圆心处,因此只有位于后排的出油一1-1出油时存在射流角,会产生液动力,因而稳态液动力比较小;主阀芯2前端面周线上的内圆角处理,会使油液流动更加稳定,也有助于减小稳态液动力。
若所需降低的脉动压力波动与原结构衰减范围有较大差别时,可更换不同长度及刚度的主弹簧3和副弹簧7,不同弹簧长度对应不同阀套1,拆卸简单,更换方便。
可以理解,本发明是通过一些实施例进行描述的,本领域技术人员知悉的,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外,在本发明的教导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此,本发明不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (6)
1.一种具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,包括溢流阀主体(8)及与溢流阀主体(8)后端连接的电磁铁组件(9);其特征在于:所述溢流阀主体(8)包括阀套(1)以及前后依次设置在阀套(1)内的主阀芯(2)、主弹簧(3)、弹簧腔(4)、先导阀芯(5)、弹簧座(6)及副弹簧(7);所述主阀芯(2)后端通过主弹簧(3)与弹簧腔(4)前端连接,在所述阀套(1)上开设交错的两圈出油孔一(1-1),主阀芯(2)在油液和主弹簧(3)的作用下依次开启或关闭两圈出油孔一(1-1),且主阀芯(2)最大开度维持在位于后排的出油孔一(1-1)圆心处,所述先导阀芯(5)在副弹簧(7)的作用下抵触在弹簧腔(4)的内腔后端上,所述主阀芯(2)和弹簧腔(4)均设有前后贯通的内腔,用于将油液传递到先导阀芯(5),弹簧腔(4)上开设有出油孔二(4-10),先导阀芯(5)在油液和副弹簧(7)的作用开启和关闭出油孔二(4-10), 所述主阀芯(2)前端面上做内圆角处理,形成导流结构,所述主阀芯(2)的内腔为从前到后直径依次增大的阶梯圆柱腔,阶梯圆柱腔依次为主阀芯前腔(2-1)、主阀芯中腔(2-2)和主阀芯后腔(2-3),所述主阀芯后腔(2-3)用于安装主弹簧(3),所述主阀芯前腔(2-1)设置为内陷的坡型结构,起到导流作用,且该主阀芯前腔(2-1)通过主阀芯阻尼孔(2-7)与主阀芯中腔(2-2)连通;所述主阀芯(2)的主体为阶梯圆柱体,主阀芯(2)的外圆柱面(2-6)与阀套(1)的内腔配合,外圆柱面(2-6)为倒锥形面,靠近后端处直径较小,外圆柱面(2-6)上开设有多个环形凹槽,主阀芯(2)的阶梯圆柱面(2-8)作为液动力挡环,用于平衡液动力,所述主阀芯(2)的阶梯端面(2-4)与阀套(1)的内端面(1-3)相接触,所述阶梯端面(2-4)上沿其圆周分布开设有槽口,用于防止阶梯端面(2-4)与阀套(1)内端面(1-3)接触后粘合在一起。
2.根据权利要求1所述的具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,其特征在于:所述阀套(1)的外表面从前到后依次为阀套第一段圆柱(1-7)、第一段圆柱槽(1-8)、阀套第二段圆柱(1-9)、阀套第三段圆柱(1-10)、第二段圆柱槽(1-11)、正六边形棱柱(1-12)和阀套第四段圆柱(1-13);所述第二段圆柱槽(1-11)和第一段圆柱槽(1-8)内均装有密封圈;阀套第二段圆柱(1-9)上沿周向均匀分布两排出油孔一(1-1),第三段圆柱(1-10)上设有外螺纹和两个长槽(1-15),两个长槽(1-15)关于阀套第四段圆柱(1-13)面对称分布;在长槽(1-15)上各开设一斜圆柱孔(1-14),两个斜圆柱孔(1-14)作用另一端与阀套(1)的内腔贯通;所述阀套(1)的内腔为从前到后直径依次增大的阶梯圆柱腔,阶梯圆柱腔依次为阀套前腔(1-2)、阀套中腔(1-4)及阀套后腔(1-6),所述阀套后腔(1-6)后端设有一段内螺纹与电磁铁组件(9)连接,阀套前腔(1-2)与主阀芯(2)的外圆柱面(2-6)配合,阀套后腔(1-6)与弹簧腔(4)配合。
3.根据权利要求2所述的具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,其特征在于:所述弹簧腔(4)的外表面从前到后依次为第一段圆柱面(4-3)、弹簧腔圆柱槽(4-12)、第二段圆柱面(4-11)、第三段圆柱面(4-5)、第四段圆柱面(4-1)、第五段圆柱面(4-6);所述第四段圆柱面(4-1)上有两个对称布置的出油孔二(4-10),出油孔二(4-10)通过阀套后腔(1-6)与斜圆柱孔(1-14)连通;第一段圆柱面(4-3)与阀套中腔(1-4)同心配合,第三段圆柱面(4-5)上的弹簧腔外部端面(44)与阀套中腔(1-4)上的阀套内部端面(1-5)固定连接,第三段圆柱面(4-5)和第五段圆柱面(4-6)与阀套后腔(1-6)配合,弹簧腔圆柱槽(4-12)内装有密封圈,所述弹簧腔(4)的内腔为阶梯圆柱腔,阶梯圆柱腔依次为弹簧腔前腔(4-2)、弹簧腔中腔(4-7) 和弹簧腔后腔(4-8),所述弹簧腔后腔(4-8)内装有先导阀芯(5)、弹簧座(6)和副弹簧(7),弹簧腔前腔(4-2)和弹簧腔中腔(4-7)被一薄圆柱面隔开,薄圆柱面上有一弹簧腔阻尼孔(4-13)。
4.根据权利要求3所述的具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,其特征在于:在所述先导阀芯(5)的后端面(5-6)上开设先导阀内部圆柱孔(5-4),先导阀内部圆柱孔(5-4)内安装有副弹簧(7),所述先导阀芯(5)的前端设有圆台(5-1),抵触在弹簧腔(4)的弹簧腔中腔(4-7)上。
5.根据权利要求4所述的具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,其特征在于:所述电磁铁组件(9)的主体呈圆柱状,电磁铁组件(9)的主体端面伸出一段带圆孔(9-2)的衔铁组件(9-1),衔铁组件(9-1)的外圆柱表面上设有外螺纹与阀套后腔(1-6)的内螺纹进行螺纹配合;衔铁组件(9-1)的衔铁组件外端面(9-4)与弹簧腔(4)的弹簧腔外部前端面(4-9)重合,所述圆孔(9-2)内设置一个圆柱推杆,所述弹簧座(6)整体为阶梯圆柱状,弹簧座(6)整体置于圆孔(9-2)内,弹簧座(6)的弹簧座外端面(7-3)与圆柱推杆的推杆端面(9-3)重合。
6.根据权利要求5所述的具有多种稳态液动力补偿机制的高精度电液比例溢流阀,其特征在于:所述弹簧座(6)前端设有的弹簧座外部圆柱面(7-1)与先导阀内部圆柱孔(5-4)同心配合,弹簧座(6)的弹簧座外部端面(7-2)与副弹簧(7)的副弹簧后端面重合。
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