DE10200073C1 - Valve assembly for gas-filled spring has spring-loaded ring pressing on O-ring seal to trap gas in pressure chamber under piston - Google Patents

Valve assembly for gas-filled spring has spring-loaded ring pressing on O-ring seal to trap gas in pressure chamber under piston

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Abstract

The gas spring (1) has a piston rod (5) passing through a seal at the top of a piston (3). The high-pressure chamber (11) is separated from the low-pressure chamber (9) by a piston incorporating valves using O-rings forced against seats. A spring presses against a ring forcing a first O-ring into its seat to prevent high-pressure gas leaking into the low-pressure chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenventileinheit gemäß dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 1.The invention relates to a piston valve unit according to the preamble of Pa Claim 1.

Aus der DE 33 01 544 A1 ist eine pneumatische Feder bekannt, die aus einer axial beweglichen Kolbenstange innerhalb eines mit einem Druckgas gefüllten Zylinder besteht. An der Kolbenstange ist ein Ventilgrundkörper angeordnet, der zwischen einer Scheibe und einem Absatz der Kolbenstange axial befestigt ist.From DE 33 01 544 A1 a pneumatic spring is known which consists of a axially movable piston rod within a filled with a compressed gas Cylinder. A valve body is arranged on the piston rod is axially attached between a disc and a shoulder of the piston rod.

Der Ventilgrundkörper verfügt über zwei Strömungswege, die eine gemeinsame Eintrittsöffnung aufweisen. Ein erstes Ventil umfasst ein axial bewegliches Ven­ tilelement, das von einer Feder gegen eine Ventilschließfläche vorgespannt wird. Damit wirkt stets die Vorspannung der Feder auf das Ventilelement. The valve body has two flow paths that are common Have entry opening. A first valve includes an axially movable ven tilelement, which is biased by a spring against a valve closing surface. The preload of the spring thus always acts on the valve element.  

Ein zweites Ventil ist in der Bauform eines Schaltringes innerhalb einer Schaltnut angeordnet. Aufgrund der räumlichen Ausgestaltung des zweiten Strömungs­ wegs strömt das Druckmedium an den beiden Stirnflächen und an der Innenwan­ dung, so dass an den Schaltring hinsichtlich der Gestaltgenauigkeit sehr hohe Anforderungen gestellt sind, um eine Dichtfunktion gewährleisten zu können.A second valve is in the form of a switching ring within a switching groove arranged. Because of the spatial configuration of the second flow the pressure medium flows along the two end faces and on the inner wall tion, so that the switching ring is very high in terms of shape accuracy Requirements are made to ensure a sealing function.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Ventilkom­ ponenten bei der Montage auf das Ende der Kolbenstange aufgefädelt werden müssen und eine Überprüfung der Ventileinheit auf die Funktionsfähigkeit nur im Zusammenhang mit einer Kolbenstange erfolgen kann. Ist das Ventil aber bereits montiert und an der Kolbenstange befestigt, dann kann man keine Einstellmaß­ nahmen durchführen und erhält bei einer fehlerhaften Kolbenventileinheit zusätz­ lich noch eine unbrauchbare Kolbenstange, die bezogen auf den Gesamtwert der pneumatischen Feder einen wesentlichen Anteil einnimmt.A major disadvantage of this construction is that the valve comm components are threaded onto the end of the piston rod during assembly must and a check of the valve unit for functionality only in Connection can be made with a piston rod. But the valve is already assembled and attached to the piston rod, then you can not make an adjustment carry out and receives additional if the piston valve unit is faulty Lich still an unusable piston rod, based on the total value of the pneumatic spring occupies a significant part.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenventileinheit derart weiter­ zuentwickeln, dass insbesondere die Problematik der Überprüfbarkeit behoben ist.The object of the present invention is to further extend a piston valve unit develop that, in particular, the problem of verifiability has been resolved is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ventilgrundkörper einen Absatz mit einer Abstützfläche für die Feder aufweist, so dass das axial bewegliche Ventilelement und die Feder zwischen einer Haltefläche für das Ven­ tilelement und der Abstützfläche in ihrer Lage bestimmt sind und damit eine vor­ montierbare Baueinheit vorliegt.According to the invention, the object is achieved in that the valve body has a shoulder with a support surface for the spring, so that the axially movable valve element and the spring between a holding surface for the Ven tilelement and the support surface are determined in their position and thus a front mountable unit is present.

Die das erste Ventil wesentlich bestimmenden Bauteile werden von dem Ventil­ grundkörper gehalten und können deshalb vollständig unabhängig von einer Kol­ benstange überprüft werden.The components that essentially determine the first valve are the valve main body and can therefore be completely independent of a Kol be checked.

Dabei weist der Ventilgrundkörper vorteilhafterweise einen hülsenförmigen Län­ genabschnitt auf, in dem das axial bewegliche Ventilelement und die Feder ange­ ordnet sind. The valve body advantageously has a sleeve-like length gene section in which the axially movable valve element and the spring is are arranged.  

Zur Befestigung der Kolbenventileinheit ist an dem Ventilgrundkörper eine Befes­ tigungshülse angeordnet, die die Abstützfläche für die Feder bereitstellt. Dazu weist der hülsenförmige Längenabschnitt des Kolbengrundkörpers eine umlaufen­ de Nut auf, in der die Befestigungshülse axial eingespannt ist.To fasten the piston valve unit, a fastening is attached to the valve body arranged sleeve, which provides the support surface for the spring. To the sleeve-shaped length section of the piston base body has a circumference de groove in which the fastening sleeve is clamped axially.

Damit die Federkraft der Feder gleichmäßig auf das axial bewegliche Ventilele­ ment übertragen wird, weist die Befestigungshülse eine Gleitfläche für einen das axial bewegliche Ventilelement tragenden Schieber auf.So that the spring force of the spring evenly on the axially movable valve ment is transmitted, the mounting sleeve has a sliding surface for one axially movable valve element carrying slide.

Der Schieber wird in seiner Endposition bestimmt, indem der Schieber eine An­ schlagfläche in Vorspannrichtung der Feder aufweist.The slide is determined in its end position by turning the slide on striking surface in the biasing direction of the spring.

So kann vorgesehen sein, dass der Ventilgrundkörper eine Gegenanschlagfläche für den Schieber aufweist.It can be provided that the valve body has a counter stop surface for the slide.

Es besteht die Möglichkeit, dass das axial bewegliche Ventilelement als ein O- Ring ausgeführt ist und zwischen einer Stirnfläche des Schiebers und der Halte­ fläche des Ventilgrundkörpers in seiner Lage bestimmt wird. In der Blockierstel­ lung liegt das axial bewegliche Ventilelement zwar an der Stirnfläche des Schie­ bers an, wird jedoch nicht von der Vorspannkraft der Feder belastet.There is the possibility that the axially movable valve element as an O- Ring is executed and between an end face of the slide and the holder area of the valve body is determined in its position. In the blocking area the axially movable valve element lies on the face of the slide bers on, but is not loaded by the biasing force of the spring.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Strömungs­ wege räumlich getrennt ausgeführt, wobei die Schaltnut in der Durchlass- Stellung axial durchströmt wird und der Schaltring des zweiten Ventils in der Blockierstellung am Innen- und am Außendurchmesser jeweils an einer Dichtflä­ che anliegt. Anstelle eines aufwändigen Rechteckrings, wie zum Stand der Tech­ nik beschrieben wurde, kann ein einfacher O-Ring eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the two are flow paths spatially separated, the switching groove in the passage Is flowed through axially and the switching ring of the second valve in the Blocking position on the inner and outer diameter each on a sealing surface che is present. Instead of an elaborate rectangle ring, as is the case with the Tech a simple O-ring can be used.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch ist die erste Strömungsver­ bindung zwischen der Kolbenstange und dem Ventilgrundkörper ausgeführt. Da­ mit entfällt eine aufwändige Bohrungsherstellung wie beim Stand der Technik.According to a further advantageous subclaim, the first flow ver bond between the piston rod and the valve body. because This eliminates the need for time-consuming drilling production as in the prior art.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures become.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Pneumatische Feder in der Gesamtdarstellung Fig. 1 Pneumatic spring in the overall view

Fig. 2 u. 3 Varianten der Kolbenventileinheit als Einzelteil Fig. 2 u. 3 variants of the piston valve unit as a single part

Die Fig. 1 zeigt eine pneumatische Feder 1, die einen mit einem Druckgas ge­ füllten Zylinder 3 und eine darin axial bewegliche Kolbenstange 5 umfasst. An dem innerhalb des Zylinders befindlichen Ende der Kolbenstange ist eine Kolben­ ventileinheit 7 befestigt, die zwei Arbeitsräume 9; 11 begrenzt, die wiederum über Strömungswege 13; 15 innerhalb der Kolbenventileinheit 7 verbunden sein können (Fig. 2 und 3). Ein dritter Strömungsweg 17 wird von mindestens einer Bypassnut 19 innerhalb des Zylinders gebildet, so dass in einem definierten Hub­ bereich, in diesem Ausführungsbeispiel ausgehend von der maximalen Einfahrstellung, zwei Ventile 21; 23, überbrückt werden. Fig. 1 shows a pneumatic spring 1 , which comprises a cylinder 3 filled with a compressed gas and a piston rod 5 axially movable therein. At the inside of the cylinder end of the piston rod, a piston valve unit 7 is attached, the two working spaces 9 ; 11 limited, which in turn via flow paths 13 ; 15 can be connected within the piston valve unit 7 ( Fig. 2 and 3). A third flow path 17 is formed by at least one bypass groove 19 within the cylinder, so that in a defined stroke area, in this exemplary embodiment starting from the maximum retracted position, two valves 21 ; 23 , can be bridged.

In der Fig. 2 ist die Kolbenventileinheit 7 als Einzelteil dargestellt. Ein Ventil­ grundkörper 25 verfügt über einen hülsenförmigen Längenabschnitt 27, in dem sämtliche das erste Ventil 21 bildende Einzelteile angeordnet sin. Das erste Ventil verfügt über ein axial bewegliches Ventilelement 29, das von einer Feder 31 in Richtung einer Haltefläche 33 gedrückt wird. Die Feder 31 stützt sich an einem Absatz mit einer Abstützfläche 35 einer Befestigungshülse 37 ab. Zur axialen Fixierung der Befestigungshülse verfügt der hülsenförmige Längenabschnitt über eine umlaufende Nut 39, die den Rand der Abstützfläche aufnimmt.In FIG. 2, the piston valve unit 7 is shown as a single part. A valve base body 25 has a sleeve-shaped length section 27 , in which all the individual parts forming the first valve 21 are arranged. The first valve has an axially movable valve element 29 which is pressed in the direction of a holding surface 33 by a spring 31 . The spring 31 is supported on a shoulder with a support surface 35 of a fastening sleeve 37 . For the axial fixing of the fastening sleeve, the sleeve-shaped length section has a circumferential groove 39 which receives the edge of the support surface.

Zur gleichmäßigen Krafteinwirkung der Feder auf das axial bewegliche Ventilele­ ment verfügt das erste Ventil über einen Schieber 41, der auf einer Gleitfläche 43 der Befestigungshülse gelagert ist. Der Schieber 41 weist eine Anschlagfläche 45 auf, die sich an einer Gegenanschlagfläche 47 des Ventilgrundkörpers abstützt. For uniform force action of the spring on the axially movable Ventilele element, the first valve has a slide 41 which is mounted on a sliding surface 43 of the mounting sleeve. The slide 41 has a stop surface 45 , which is supported on a counter stop surface 47 of the valve body.

Die Anschlagfläche 45 ist in ihrer axialen Anordnung derart ausgeführt, dass das axial bewegliche Ventilelement 29 zwar zwischen einer Stirnfläche 49 des Schie­ bers und der Haltefläche 33 des Ventilgrundkörpers 25 zwar gekammert, aber nicht verspannt ist. Das Ventilelement 29 dichtet mit seinem Innen- und Außen­ durchmesser den ersten Strömungsweg ab.The stop surface 45 is designed in its axial arrangement such that the axially movable valve element 29 is indeed chambered between an end surface 49 of the slide valve and the holding surface 33 of the valve base body 25 , but is not braced. The valve element 29 seals the first flow path with its inner and outer diameter.

In der Fig. 2 wird deutlich, dass der erste Strömungsweg 13 zwischen der Kol­ benstange 5 und dem Ventilgrundkörper verläuft, beispielsweise durch eine axiale Nut. Räumlich auf seiner gesamten Länge getrennt verläuft der zweite Strö­ mungsweg 15, der eine Nutseitenwand 51 einer Schaltnut 53 durchdringt und in Abhängigkeit der Schaltstellung eines Schaltringes 55 axial weiter in Richtung des Arbeitsraums 11 führt. In der dargestellten Blockierstellung liegt der Schalt­ ring mit seinem Innendurchmesser an einer Dichtfläche des Ventilgrundkörpers und mit seinem Außendurchmesser an der abzudichtenden Innenwandung des Zylinders an.In FIG. 2 the first flow path 13 between the benstange Kol is clear runs 5 and the valve body, for example by an axial groove. Spatially separated over its entire length, the second flow path 15 runs through a groove side wall 51 of a switching groove 53 and, depending on the switching position of a switching ring 55, leads axially further in the direction of the working space 11 . In the blocking position shown, the switching ring rests with its inner diameter on a sealing surface of the valve body and with its outer diameter on the inner wall of the cylinder to be sealed.

Bei der Montage wird zuerst das axial bewegliche Ventilelement 29 durch den hülsenförmigen Längenabschnitt 27 in Richtung der Haltefläche 33 geschoben. Danach führt man den Schieber 41 in den Ventilgrundkörper ein, bis dieser mit seiner Anschlagfläche 47 an der Gegenanschlagfläche 49 anliegt. Wenn die Feder 31 am Schieber anliegt, wird die Befestigungshülse montiert, die mit ihrer Ab­ stützfläche 35 an einer Nutseitenwand 39a der umlaufenden Nut 39 in Kontakt steht. Abschließend wird ein zum Absatz der Befestigungshülse überstehender Rand 57 des hülsenförmigen Längenabschnitts 27 umgebördelt. Damit liegt eine Baueinheit vor, die vor der Montage an der Kolbenstange auf ihre Funktionsfähig­ keit überprüft werden kann.During assembly, the axially movable valve element 29 is first pushed through the sleeve-shaped length section 27 in the direction of the holding surface 33 . It is then fed to the slider 41 in the valve body, until it bears with its abutment surface 47 on the thrust face 49th If the spring 31 abuts the slide, the mounting sleeve is mounted, the support surface 35 with its from a groove side wall 39 a of the circumferential groove 39 is in contact. Finally, an edge 57 of the sleeve-shaped longitudinal section 27 projecting to the shoulder of the fastening sleeve is flanged. This means that there is a unit that can be checked for functionality before being installed on the piston rod.

Die Funktionsweise der Kolbenventileinheit gestaltet sich wie folgt. Ausgehend von der maximalen Einfahrstellung der Kolbenstange überbrückt der Bypass 19 beide Ventile 21; 23 unabhängig von ihrer momentanen Betriebsstellung. In Aus­ fahrrichtung nehmen beide Ventile 21; 23 die Blockierstellung ein, wie in der rechten Schnitthälfte der Fig. 2 dargestellt ist. The operation of the piston valve unit is as follows. Starting from the maximum retracted position of the piston rod, the bypass 19 bridges both valves 21 ; 23 regardless of their current operating position. In the direction of travel take both valves 21 ; 23 the blocking position, as shown in the right half of FIG. 2.

Sobald die Kolbenventileinheit mit dem Schaltring das obere Ende der Bypassnut 19 erreicht hat, bleibt die Kolbenstange stehen. Durch eine zusätzliche Kraft, die auf die Kolbenstange wirkt, bildet sich am Eingang des ersten Strömungswegs ein Staudruck, der auf das axial bewegliche Ventilelement 29 einwirkt, das gegen die Kraft der Feder 31 in einen radial erweiterten Bereich des Strömungswegs 13 bewegt wird und mit seinem Außendurchmesser keine Dichtfunktion mehr über­ nehmen kann. Schlitze 59 innerhalb des hülsenförmigen Längenabschnitts ermög­ lichen den weiteren Abfluss aus der Kolbenventileinheit. Damit sind beide Ar­ beitsräume 9; 11 miteinander verbunden und die Kolbenstange kann, solange das erste Ventil noch geöffnet ist, weiter ausfahren.As soon as the piston valve unit with the switching ring has reached the upper end of the bypass groove 19 , the piston rod stops. Due to an additional force acting on the piston rod, a dynamic pressure is formed at the entrance of the first flow path, which acts on the axially movable valve element 29 , which is moved against the force of the spring 31 into a radially expanded area of the flow path 13 and with it Outer diameter can no longer perform a sealing function. Slits 59 within the sleeve-shaped length section allow further outflow from the piston valve unit. So that Ar Ar work rooms 9 ; 11 connected to each other and the piston rod can extend as long as the first valve is still open.

Wird die Kolbenstange von einer äußeren Kraft in Einfahrrichtung bewegt, dann bewegt sich der Schaltring 55 aufgrund einer Reibkraft ausgehend von der In­ nenwandung des Zylinders in Richtung der Nutseitenwand 51. Der zweite Strö­ mungsweg ist damit geöffnet, da der Schaltring mit seinem Innendurchmesser keine Dichtfunktion ausübt.If the piston rod is moved in the retraction direction by an external force, the switching ring 55 moves due to a frictional force starting from the inner wall of the cylinder in the direction of the groove side wall 51 . The second flow path is thus opened because the switching ring does not have a sealing function with its inner diameter.

Die Fig. 3 zeigt eine Kolbenventileinheit mit dem prinzipiellen Aufbau nach Fig. 2. Abweichend wird die Gegenanschlagfläche von dem Absatz 61 der Kolben­ stange 5 gebildet und anstelle des mindestens einen Schlitzes 59 ist mindestens eine Queröffnung 63 ausgeführt. Als Ersatz für den umgebördelten Rand wird eine Fixierhülse 65 verwendet. Fig. 3 shows a piston valve unit with the basic structure according to Fig. 2. Deviatingly, the counter stop surface is formed by the shoulder 61 of the piston rod 5 and instead of the at least one slot 59 , at least one transverse opening 63 is made. A fixing sleeve 65 is used as a replacement for the flanged edge.

Claims (10)

1. Kolbenventileinheit an einer axial beweglichen Kolbenstange, insbesondere für eine pneumatische Feder, umfassend einen Ventilgrundkörper, mit einem ers­ ten druckabhängigen Ventil, das ein axial bewegliches Ventilelement, das von einer Feder in Schließrichtung für einen ersten Strömungsweg vorgespannt wird, aufweist und ein zweites Ventil, dessen Schaltring in einer Schaltnut axial beweglich angeordnet ist und damit einen zweiten Strömungsweg in­ nerhalb der Kolbenventileinheit steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgrundkörper (25) einen Absatz mit einer Abstützfläche (35) für die Feder (31) aufweist, so dass das axial bewegliche Ventilelement (29) und die Feder (31) zwischen einer Haltefläche (33) für das Ventilelement (29) und der Abstützfläche (35) in ihrer Lage bestimmt sind und damit eine vormon­ tierbare Baueinheit vorliegt.1. Piston valve unit on an axially movable piston rod, in particular for a pneumatic spring, comprising a valve base body, with a first pressure-dependent valve, which has an axially movable valve element which is biased by a spring in the closing direction for a first flow path, and a second valve , the switching ring of which is arranged to be axially movable in a switching groove and thus controls a second flow path within the piston valve unit, characterized in that the valve base body ( 25 ) has a shoulder with a support surface ( 35 ) for the spring ( 31 ), so that the axially movable valve element ( 29 ) and the spring ( 31 ) between a holding surface ( 33 ) for the valve element ( 29 ) and the support surface ( 35 ) are determined in their position and thus a vormon animal unit is present. 2. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgrundkörper (25) einen hülsenförmigen Längenabschnitt (27) aufweist, in dem das axial bewegliche Ventilelement (29) und die Feder (31) angeordnet sind.2. Piston valve unit according to claim 1, characterized in that the valve base body ( 25 ) has a sleeve-shaped length section ( 27 ) in which the axially movable valve element ( 29 ) and the spring ( 31 ) are arranged. 3. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilgrundkörper (25) eine Befestigungshülse (37) angeordnet ist, die die Abstützfläche (35) für die Feder (31) bereitstellt.3. Piston valve unit according to claim 1, characterized in that a fastening sleeve ( 37 ) is arranged on the valve base body ( 25 ), which provides the support surface ( 35 ) for the spring ( 31 ). 4. Kolbenventileinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Längenabschnitt (27) des Kolbengrundkörpers (25) eine umlaufende Nut (39) aufweist, in der die Befestigungshülse (37) axial eingespannt ist.4. Piston valve unit according to claim 3, characterized in that the sleeve-shaped longitudinal section ( 27 ) of the piston base body ( 25 ) has a circumferential groove ( 39 ) in which the fastening sleeve ( 37 ) is clamped axially. 5. Kolbenventileinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (37) eine Gleitfläche (43) für einen das axial be­ wegliche Ventilelement (29) tragenden Schieber (41) aufweist.5. Piston valve unit according to claim 3, characterized in that the fastening sleeve ( 37 ) has a sliding surface ( 43 ) for an axially movable valve element ( 29 ) carrying slide ( 41 ). 6. Kolbenventileinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (41) eine Anschlagfläche (45) in Vorspannrichtung der Fe­ der (31) aufweist.6. Piston valve unit according to claim 5, characterized in that the slide ( 41 ) has a stop surface ( 45 ) in the biasing direction of the Fe ( 31 ). 7. Kolbenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgrundkörper (25) eine Gegenanschlagfläche (47) für den Schieber (41) aufweist.7. Piston valve according to claim 6, characterized in that the valve base body ( 25 ) has a counter stop surface ( 47 ) for the slide ( 41 ). 8. Kolbenventileinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das axial bewegliche Ventilelement (29) als ein O-Ring ausgeführt ist und zwischen einer Stirnfläche (49) des Schiebers (41) und der Halteflä­ che (33) des Ventilgrundkörpers (25) in seiner Lage bestimmt wird.8. Piston valve unit according to claim 5, characterized in that the axially movable valve element ( 29 ) is designed as an O-ring and between an end face ( 49 ) of the slide ( 41 ) and the holding surface ( 33 ) of the valve body ( 25 ) in its location is determined. 9. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungswege (13; 15) räumlich getrennt ausgeführt sind, wobei die Schaltnut (53) in der Durchlass-Stellung axial durchströmt wird und der Schaltring (55) des zweiten Ventils (15) in der Blockierstellung am Innen- und am Außendurchmesser jeweils an einer Dichtfläche anliegt.9. Piston valve unit according to claim 1, characterized in that the two flow paths ( 13 ; 15 ) are spatially separate, the switching groove ( 53 ) being flowed through axially in the passage position and the switching ring ( 55 ) of the second valve ( 15 ) in the blocking position on the inner and outer diameter each abuts a sealing surface. 10. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strömungsverbindung (13) zwischen der Kolbenstange (5)und dem Ventilgrundkörper (25) ausgeführt ist.10. Piston valve unit according to claim 1, characterized in that the first flow connection ( 13 ) between the piston rod ( 5 ) and the valve body ( 25 ) is carried out.
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