DE102004031619A1 - Device for venting air from crankcase of internal combustion engine, has heat exchanger in venting line from crankcase to suction side of engine, for removing heat - Google Patents

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Abstract

The device includes a venting line (114) extending from a crankcase to the suction side of the internal combustion engine. A heat exchanger (124) is arranged in the path of the venting line. The heat exchanger passes a fluid so that heat is removed. The heat exchanger may be arranged between a pump (122) and a suction system (128).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur insbesondere geregelten Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, umfassend eine vom Kurbelgehäuse ausgehende, zur Saugseite der Brennkraftmaschine führende Entlüftungsleitung.The The invention relates to a device for particularly regulated vent of the crankcase an internal combustion engine comprising a crankcase outgoing, to the suction side of the engine leading vent line.

Während des Betriebes von Brennkraftmaschinen können aufgrund der nicht absoluten Dichteinheit der Brennräume im Bereich der Kolbenringe Gase, Blow-by-Gase, in das Kurbelgehäuse entweichen und bedingen dort einen Druckanstieg, welcher sich sehr nachteilig auf Leistung und Verbrauch der Brennkraftmaschine auswirkt. Insbesondere bei Kolbenbewegungen in Richtung des unteren Totpunkts UT entstehen, abhängig von sich überlagernden Kolbenbewegungen bei Mehrzylinderbrennkraftmaschinen, Druckspitzen. Es sind daher üblicherweise Kurbelgehäuseentlüftungen vorgesehen, über welche Gase aus dem Kurbelgehäuse entweichen und in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine rückgeführt werden können.During the Operation of internal combustion engines can not be due to the absolute Sealing unit of the combustion chambers In the area of the piston rings gases, blow-by gases, escape into the crankcase and there cause a pressure increase, which is very disadvantageous on performance and consumption of the internal combustion engine. Especially occur during piston movements in the direction of bottom dead center UT, dependent of overlapping ones Piston movements in multi-cylinder internal combustion engines, pressure peaks. It is therefore common crankcase ventilation provided over which gases from the crankcase escape and be returned to the intake system of the internal combustion engine can.

In diesem Zusammenhang wird auf die WO 02/070871 A2 verwiesen, welche eine geregelte Entlüftung des Kurbelgehäuses mit einem Drucksensor am Kurbelgehäuse, einem geregelt betätigbaren Ventil, einer Pumpeinrichtung sowie einem Steuergerät beschreibt.In In this context reference is made to WO 02/070871 A2, which a controlled ventilation of the crankcase with a pressure sensor on the crankcase, a controllable actuated valve, a pumping device and a control unit describes.

Gemäß der WO 02/070871 A2 werden die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase der Brennkraftmaschine saugseitig wieder zugeführt. Jedoch hat sich herausgestellt, dass aufgrund der hohen Temperatur der Entlüftungsgase die thermische Belastung der Brennkraftmaschine zu- und deren Leistungsfähigkeit abnimmt.According to the WO 02/070871 A2 become the crankcase ventilation gases of the internal combustion engine fed back on the suction side. However, it has been found that due to the high temperature of the vent gases the thermal load of the internal combustion engine and their performance decreases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannt Einrichtung zur insbesondere geregelten Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine unter Vermeidung übermäßiger thermischer Belastung einer bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, an initially mentioned device for particularly regulated ventilation of the crankcase an internal combustion engine while avoiding excessive thermal stress one to provide.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der zugrundeliegende Gedanke die Anordnung eines Wärmetauschers im Verlauf der Entlüftungsleitung umfasst. Mittels des Wärmetauschers ist so eine Ableitung von Wärme der Entlüftungsgase ermöglicht, sodass diese gekühlt der Brennkraftmaschine saugseitig zuführbar sind.These Task is according to the invention with a Device solved with the features of claim 1, wherein the underlying idea is the arrangement of a heat exchanger in the course of the vent line includes. By means of the heat exchanger is such a derivative of heat the venting gases allows so that cooled the internal combustion engine can be supplied suction side.

Besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Especially preferred embodiments and developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß eines sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist der Wärmetauscher zur Wärmeableitung flüssigkeitsdurchströmbar. Es handelt sich demnach um einen Gas-Füssigkeits-Wärmetauscher, wobei zweckmäßigerweise als Kühlmedium Wasser, wie Kühlwasser der Brennkraftmaschine, verwendet wird.According to one very advantageous embodiment is the heat exchanger for heat dissipation flüssigkeitsdurchströmbar. It Accordingly, it is a gas-liquid heat exchanger, where expediently as cooling medium water, like cooling water the internal combustion engine is used.

Einem ebenfalls als sehr vorteilhaft angesehenen Ausführungsbeispiel zufolge ist der Wärmetauscher zur Wärmeableitung gasdurchströmbar. Es handelt sich demnach um einen Gas-Gas-Wärmetauscher, wobei zweckmäßigerweise eine Kühlung mittels Luft erfolgt, welche passiv fahrtwindbedingt oder aktiv mittels eines Lüfters zugeführt wird.a also considered to be very advantageous embodiment according to the heat exchanger for heat dissipation gasdurchströmbar. It is therefore a gas-gas heat exchanger, expediently a cooling means Air takes place, which passively wind-induced or active means a fan supplied becomes.

Zweckmäßigerweise umfasst die Einrichtung im Verlauf der Entlüftungsleitung eine Pumpe; Es bietet sich an, den Wärmetauscher zwischen Pumpe und Sauganlage anzuordnen.Conveniently, the device comprises a pump in the course of the vent line; It lends itself to the heat exchanger to arrange between pump and suction system.

Bevorzugt ist es, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung bei einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Aufladung und Ladeluftkühlung, insbesondere mittels Wärmetauscher, zum Einsatz kommt und die Einrichtung zur Ladeluftkühlung im Verlauf der Entlüftungsleitung angeordnet ist. Beispielsweise werden die Entlüftungsgase auf der Warmseite des Ladeluftkühlers in den Ladeluftstrom eingespeist.Prefers it is when the device according to the invention in an internal combustion engine with a device for charging and intercooling, in particular by means of heat exchanger, is used and the device for intercooling in the course the vent line is arranged. For example, the vent gases on the hot side of the intercooler fed into the charge air stream.

Besondere Vorteile ergeben sich bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer über ein gesteuert betätigbares Ventil beaufschlagbaren Bypass-Leitung zur Umgehung des Wärmetauschers. Abhängig von der Stellung des Ventils ist der gesamte Entlüftungsgasstrom durch den Wärmetauscher, ein erster Teilstrom durch Wärmetauscher und ein zweiter Teilstrom durch die Bypass-Leitung oder der den gesamte Entlüftungsgasstrom durch die Bypass-Leitung leitbar.Special Benefits arise in an embodiment of the device according to the invention one over a controlled actuated Valve act on bypass line to bypass the heat exchanger. Dependent from the position of the valve is the entire vent gas flow through the heat exchanger, a first partial flow through the heat exchanger and a second partial flow through the bypass line or the entire vent gas flow Conductable by the bypass line.

Nachfolgend ist sind besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaftfollowing are particularly preferred embodiments of the invention with reference to figures closer explains thereby show schematically and by way of example

1 ein Diagramm einer Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und 1 a diagram of a device for venting the crankcase of an internal combustion engine and

2 ein Diagramm einer Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine mit Bypass. 2 a diagram of a device for venting the crankcase of an internal combustion engine with bypass.

1 zeigt ein Diagramm einer Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 102 einer Brennkraftmaschine 100, wobei mit 104 deren Einlassseite und mit 106 deren Auslassseite bezeichnet ist. Ausgehend vom Kurbelgehäuse 102 führt eine Entlüftungsleitung 114 zur Einlassseite 104 der Brennkraftmaschine 100, sodass Entlüftungsgase aus dem Kurbelgehäuse 102 abgeführt und einlassseitig über die Sauganlage 128 wieder der Brennkraftmaschine 100 zur Verbrennung zugeführt werden können. 1 shows a diagram of a device for venting the crankcase 102 an internal combustion engine 100 , where with 104 their inlet side and with 106 whose outlet side is designated. Starting from the crankcase 102 leads a vent line 114 to the inlet side 104 the internal combustion engine 100 , so that vent gases from the crankcase 102 discharged and inlet side via the suction system 128 again the internal combustion engine 100 can be supplied for combustion.

Im Betrieb erzeugt die hier nicht näher gezeigte Brennkraftmaschine 100 bedingt durch die Kolbenbewegung in Verbindung mit den Ein- und Auslassventilen Ventilen einlassseitig einen Unterdruck, welcher über die in diesen Bereich mündende Entlüftungsleitung 114 am Kurbelgehäuse anliegt mit der Folge, dass insbesondere Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse zur Einlass- oder Saugseite 104 der Brennkraftmaschine 100 abgeführt werden. Im Diagramm ist diese auf dem einlassseitigen Unterdruck basierende Entlüftung mit dem Block 126 symbolisiert. Allerdings ist der saugseitige Unterdruckaufbau von der Brennkraftmaschinendrehzahl abhängig und nicht in allen Betriebsbereichen ausreichend wirksam, insbesondere im Bereich der Null-Last kann der Druck im Kurbelgehäuse ansteigen.During operation, the internal combustion engine not shown in detail generates 100 due to the piston movement in connection with the intake and exhaust valves on the inlet side a negative pressure, which on the opening into this area vent line 114 rests against the crankcase with the result that in particular blow-by gases from the crankcase to the inlet or suction side 104 the internal combustion engine 100 be dissipated. In the diagram, this is based on the inlet-side negative pressure venting with the block 126 symbolizes. However, the suction-side vacuum build-up is dependent on the engine speed and not sufficiently effective in all operating ranges, especially in the range of zero load, the pressure in the crankcase increase.

Um über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine in deren Kurbelgehäuse einen ausreichenden Unterdruck zu erzeugen, umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung im Verlauf der Entlüftungsleitung 114 eine Pumpe 122, deren Saugseite dem Kurbelgehäuse 102 und deren Druckseite der Einlassseite 104 der Brennkraftmaschine 100 zugeordnet ist. Zur Regelung des Kurbelgehäuseinnendrucks ist vorliegend zwischen der Pumpe 122 und dem Kurbelgehäuse 102 ein Ventil 120 vorgesehen, welches mittels einer Steuereinrichtung 112, steuerbar ist. Die Steuereinrichtung 112 ist mit dem Ventil 120 signalleitend und/oder steuernd (118) verbunden, wobei eine Steuerung basierend auf Eingangsgrößen und/oder fest hinterlegter Parameter erfolgt. Beispielsweise dient als Eingangsgröße der Kurbelgehäuseinnendruck, welcher mittels eines mit der Steuereinrichtung 112 signalleitend (110) verbundenen Ducksensors 108 am Kurbelgehäuse sensiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann selbstverständlich auch eine Regelung der Pumpe 122 selbst erfolgen.In order to generate a sufficient negative pressure in the crankcase over the entire operating range of the internal combustion engine, the device according to the invention comprises in the course of the vent line 114 a pump 122 , whose suction side is the crankcase 102 and the pressure side of the inlet side 104 the internal combustion engine 100 assigned. To control the crankcase internal pressure is present between the pump 122 and the crankcase 102 a valve 120 provided, which by means of a control device 112 , is controllable. The control device 112 is with the valve 120 signal conducting and / or controlling ( 118 ), wherein a control is based on input variables and / or fixed stored parameters. For example, serves as input of the crankcase internal pressure, which by means of one with the control device 112 signal-conducting ( 110 ) associated Ducksensors 108 is sensed on the crankcase. Alternatively or additionally, of course, a regulation of the pump 122 yourself.

Ferner ist in der Entlüftungsleitung 114, vorliegend in unmittelbarer Nähe zum Kurbelgehäuse 102, eine Einrichtung 116 zur Ölabscheidung vorgesehen, welche beispielsweise einen Filter oder ein Schleuderrad zur Abscheidung von im Entlüftungsgas enthaltenem Öl umfasst.Further, in the vent line 114 , in the immediate vicinity of the crankcase 102 , An institution 116 provided for oil separation, which comprises, for example, a filter or a centrifugal wheel for the separation of oil contained in the vent gas.

Da die Entlüftungsgase in der Regel hohe Temperaturen aufweisen mit der Folge, dass bei einer Rückführung zur Einlassseite 104 der Brennkraftmaschine 100 diese einer nachteilig hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist, ist erfindungsgemäß im Verlauf der Entlüftungsleitung 114 ein Wärmetauscher 124 angeordnet. Der Wärmetauscher 124 ist einerseits vom zu kühlenden Entlüftungsgas und andererseits von einem Kühlmedium durchströmt, welches Wärme aufnimmt und ableitet.Since the venting gases usually have high temperatures, with the result that when returning to the inlet side 104 the internal combustion engine 100 this is exposed to a disadvantageously high thermal load, according to the invention in the course of the vent line 114 a heat exchanger 124 arranged. The heat exchanger 124 on the one hand by the venting gas to be cooled and on the other hand flows through a cooling medium, which absorbs heat and dissipates.

Bei einer wassergekühlten Brennkraftmaschine 100 bietet es sich an, als Kühlmedium das Kühlwasser der Brennkraftmaschine zu verwenden, jedoch kann auch ein eigener Kühlkreislauf mit einem flüssigen Kühlmedium, wie Wasser verwendet werden. Ebenfalls bietet es sich an, bei einem Kraftfahrzeug als Kühlmedium Luft zu verwenden, wobei der Wärmetauscher entweder passiv fahrtwindbedingt oder aktiv mittels eines Lüfters beaufschlagbar sein kann. Ein Vorteil besteht bei der aktiver Beaufschlagung des Wärmetauschers 124 mit gasförmigem oder flüssigem Kühlmedium darin, dass auch bei Stillstand des Fahrzeugs bzw. bei geringen Geschwindigkeiten Wärme von den Entlüftungsabgasen ableitbar ist.In a water-cooled internal combustion engine 100 It makes sense to use as the cooling medium, the cooling water of the internal combustion engine, but also a separate cooling circuit with a liquid cooling medium, such as water can be used. It also makes sense to use in a motor vehicle as a cooling medium air, wherein the heat exchanger can be acted upon passively either by passive wind or actively by means of a fan. An advantage is the active loading of the heat exchanger 124 with gaseous or liquid cooling medium in that even at standstill of the vehicle or at low speeds heat from the vent exhaust gases can be derived.

Insbesondere bietet es sich an, die erfindungsgemäße Kühlung der Entlüftungsgase in Verbindung mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung vorzusehen, wobei eine ohnehin vorhandener Ladeluftkühler gleichzeitig zur Kühlung der Entlüftungsgase verwendbar ist. Zweckmäßigerweise können die heißen Entlüftungsgase des Kurbelgehäuses dem Ladeluftkühler alleine oder gemeinsam mit Ladeluft auf dessen Warmseite zugeführt werden; in diesem Fall ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung der Erfindung. Alternativ kann auch ein Ladeluftkühler so ausgestaltet sein, dass ein erster Bereich von Ladeluft und ein zweiter Bereich von Entlüftungsgasen durchströmbar ist, sodass Ladeluft und Entlüftungsgase voneinander unabhängig einerseits und ein Kühlmedium andererseits den Kühler durchströmen.Especially it makes sense, the inventive cooling of the venting gases in connection with a supercharged internal combustion engine with intercooler, an already existing charge air cooler at the same time for cooling the vent gases is usable. Conveniently, can the hot ones vent gases of the crankcase the intercooler be supplied alone or together with charge air on the hot side; In this case, a particularly simple and cost-effective implementation results the invention. Alternatively, a charge air cooler can be configured as well be that a first range of charge air and a second range can be flowed through by vent gases, so that charge air and vent gases independent from each other on the one hand and a cooling medium on the other hand the radiator flow through.

Ein Diagramm einer Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 202 einer Brennkraftmaschine 200 mittels einer vom Kurbelgehäuse 202 zur Sauganlage 228 führenden Entlüftungsleitung 214 mit Bypass 234 ist in 2 dargestellt. Einlass- und Auslassseite der Brennkraftmaschine 200 sind mit 204 und 206 bezeichnet. Die Einrichtung umfasst analog zu der mit 1 dargestellten Einrichtung im Verlauf der Entlüftungsleitung 214 einen Ölabscheider 216, ein Ventil 220, welches mit einer Steuereinrichtung 212, die über eine Signalleitung 210 Signale von einem Drucksensor 208 empfängt, verbunden ist (218), eine Pumpe 222 sowie einen Wärmetauscher 224. Die auf dem einlassseitigen Unterdruck basierende Entlüftung ist mit dem Block 226 symbolisiert, hinsichtlich der Funktionalität wird auf die Beschreibung zur 1 verwiesen.A diagram of a device for venting the crankcase 202 an internal combustion engine 200 by means of a crankcase 202 to the intake system 228 leading vent line 214 with bypass 234 is in 2 shown. Inlet and outlet side of the internal combustion engine 200 are with 204 and 206 designated. The device comprises analogous to that with 1 illustrated device in the course of the vent line 214 an oil separator 216 , a valve 220 , which with a control device 212 that have a signal line 210 Signals from a pressure sensor 208 receives, is connected ( 218 ), a pump 222 and a heat exchanger 224 , The venting based on the inlet-side negative pressure is with the block 226 symbolizes, in terms of functionality is to the description of 1 directed.

Gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Wärmetauscher 224 mittels einer Bypass-Leitung 234 umgehbar, wobei in der Entlüftungsleitung 214 stromauf des Wärmetauschers ein Ventil 230 angeordnet ist, welches mittels einer Steuereinrichtung 232 steuerbar ist. Entsprechend der Stellung des Ventils 230 ist der gesamte Entlüftungsgasstrom durch den Wärmetauscher 224, ein erster Teilstrom durch Wärmetauscher 224 und ein zweiter Teilstrom durch die Bypass-Leitung 234 oder der den gesamte Entlüftungsgasstrom durch die Bypass-Leitung 234 leitbar.According to the in 2 shown embodiment of the invention is the heat exchanger 224 by means of a bypass line 234 passable, being in the vent line 214 upstream of the heat exchanger a valve 230 is arranged, which by means of a control device 232 is controllable. According to the position of the valve 230 is the entire vent gas flow through the heat exchanger 224 , a first partial flow through heat exchangers 224 and a second partial flow through the bypass line 234 or the entire vent gas flow through the bypass line 234 be conducted.

Die Steuerung des Ventils 230 erfolgt basierend auf an der Steuereinrichtung 232 anliegender Eingangssignale und/oder in der Steuereinrichtung 232 hinterlegter Parameter, wobei der Wärmetauscher 224 beispielsweise vollständig oder teilweise umgangen wird, wenn die Brennkraftmaschine 200 kalt ist und ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur angestrebt ist. Eine Kühlung des Entlüftungsgasstromes erfolgt vorzugsweise, wenn die Brennkraftmaschine 200 ihre warme Betriebstemperatur erreicht hat und/oder eine zusätzliche thermische Belastung der Brennkraftmaschine 200 vermieden werden soll.The control of the valve 230 is based on the control device 232 applied input signals and / or in the control device 232 stored parameter, wherein the heat exchanger 224 For example, completely or partially bypassed when the internal combustion engine 200 is cold and a quick achievement of the operating temperature is sought. A cooling of the vent gas stream is preferably carried out when the internal combustion engine 200 has reached its warm operating temperature and / or an additional thermal load on the internal combustion engine 200 should be avoided.

Bei einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Aufladung kann durch Zuführen des gekühlten Entlüftungsgasstromes zur Ladeluft eine Temperaturabsenkung des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches erreicht bzw. eine Temperaturerhöhung vermieden werden. Wird der Entlüftungsgasstrom dem Ladedruckstrom zugeführt, ist zweckmäßigerweise eine Ventilanordnung vorzusehen, sodass ein ladeluftbedingter Druckaufbau im Kurbelgehäuseentlüftungssystem wirksam vermieden wird.at an internal combustion engine with a device for charging can by feeding of the chilled Exhaust gas flow to the charge air, a decrease in temperature of the internal combustion engine supplied mixture achieved or a temperature increase be avoided. Will the vent gas flow supplied to the boost pressure stream, is expediently to provide a valve assembly, so that a charge air-induced pressure build-up in the crankcase ventilation system effectively avoided.

Claims (6)

Einrichtung zur insbesondere geregelten Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, umfassend eine vom Kurbelgehäuse ausgehende, zur Saugseite der Brennkraftmaschine führende Entlüftungsleitung, gekennzeichnet durch einen im Verlauf der Entlüftungsleitung (114, 214) angeordneten Wärmetauscher (124, 224).Device for the in particular regulated venting of the crankcase of an internal combustion engine, comprising a vent line leading from the crankcase and leading to the suction side of the internal combustion engine, characterized by a venting line in the course of the venting line ( 114 . 214 ) arranged heat exchanger ( 124 . 224 ). Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (124, 224) zur Wärmeableitung flüssigkeitsdurchströmbar ist.Device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 124 . 224 ) is liquid-flowable for heat dissipation. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (124, 224) zur Wärmeableitung gasdurchströmbar ist.Device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 124 . 224 ) is gas-flowable for heat dissipation. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Pumpe im Verlauf der Entlüftungsleitung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (124, 224) zwischen Pumpe (122, 222) und Sauganlage (128, 228) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, comprising a pump in the course of the vent line, characterized in that the heat exchanger ( 124 . 224 ) between pump ( 122 . 222 ) and suction system ( 128 . 228 ) is arranged. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine eine Einrichtung zur Aufladung und Ladeluftkühlung, insbesondere mittels Wärmetauscher, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ladeluftkühlung im Verlauf der Entlüftungsleitung (114, 214) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the internal combustion engine comprises a device for charging and intercooling, in particular by means of a heat exchanger, characterized in that the means for charge air cooling in the course of the vent line ( 114 . 214 ) is arranged. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine über ein gesteuert betätigbares Ventil (230) beaufschlagbare Bypass-Leitung (234) zur Umgehung des Wärmetauschers (224).Device according to one of the preceding claims, characterized by a controllably operable valve ( 230 ) act on bypass line ( 234 ) for bypassing the heat exchanger ( 224 ).
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