DE102009037005A1 - Planetary gear for azimuth or pitch drives of wind energy plant, has drive- and output shafts, which are in effective connection over planetary stage, where bearing pins of planetary stage are formed with planetary carrier as single piece - Google Patents

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Abstract

The gear (1) has drive- and output shafts (2, 4), which are in effective connection over a planetary stage (6). Planetary wheels (20, 22, 24, 26) are arranged between a hollow wheel (14) and sun wheels (44, 46, 48) driven by the drive shaft. The planetary wheels are supported on bearing pins (28, 30, 32, 34) of a planetary carrier (42) that is mechanically fixed on the output shaft. The bearing pins of the planetary stage are formed with the planetary carrier as a single piece. The sun wheels are formed hollow-cylindrically and slidably supported over front surfaces between the shafts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a planetary gear, in particular for a Pitch or Azimutantrieb a wind turbine, according to the preamble of claim 1

Azimutantriebe werden für eine Windnachführung einer Gondel und Pitchantriebe werden zur Verstellung von Rotorblättern der Windenergieanlage eingesetzt.Yaw drives be for a wind tracking A gondola and pitch drives are used to adjust the rotor blades of the Wind turbine used.

In dem Merkblatt RD 76111 der Anmelderin sind derartige Planetengetriebe offenbart. Dieses hat eine von einem Elektromotor angetriebene Antriebswelle und eine mit einem Abtriebsritzel verbundene Abtriebswelle. Die An- und Abtriebswellen stehen über mehrere Planetenstufen in Wirkverbindung, wobei jede Planetenstufe mehrere Planetenräder aufweist. Diese sind zwischen einem feststehenden Gehäuse, das als Hohlrad dient, und jeweils einem Sonnenrad angeordnet. Die Lagerung der Planetenräder erfolgt über Wälzlager, die an einem Lagerzapfen fixiert sind, wobei ein jeweiliger Lagerzapfen in einen Planetenradträger eingeschraubt oder eingepresst ist.In the leaflet RD 76111 the applicant are such planetary gear disclosed. This has a driven by an electric motor drive shaft and an output shaft connected to an output pinion. The Input and output shafts are over several planetary stages in operative connection, each planetary stage several planet wheels having. These are between a fixed housing, the serves as a ring gear, and each arranged a sun gear. Warehousing the planetary gears take place via rolling bearings, which are fixed to a journal, wherein a respective journal in a planet carrier screwed or pressed.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass durch die hohen in einer Windenergieanlage auftretenden wechselnden Belastungen die Lagerzapfen für die Lagerung der Planetenräder vom Planetenradträger ausgeschlagen werden können. Dies führt dann im Normalfall zum Ausfall des Planetengetriebes.adversely in this solution is that changing due to the high occurring in a wind turbine Load the journals for the bearing of the planet gears knocked out by the planet carrier can be. this leads to then normally the failure of the planetary gear.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe zu schaffen, das eine hohe Robustheit aufweist.In contrast, lies The invention has for its object to provide a planetary gear, the has a high robustness.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.These Task is solved by a planetary gear with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß hat ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage, eine Antriebs- und eine Abtriebswelle. Diese stehen über zumindest eine Planetenstufe miteinander in Wirkverbindung. Die Planetenstufe weist eine Mehrzahl von Planetenrädern auf, die zwischen einem fixierten Hohlrad und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sonnenrad angeordnet sind. Gelagert sind die Planetenräder jeweils auf einem Lagerzapfen eines auf der Abtriebswelle mechanisch fixierten Planetenradträgers. Vorteilhafterweise sind die Lagerzapfen einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet.According to the invention has a Planetary gear, especially for a pitch or azimuth drive of a wind energy plant, a drive and an output shaft. These are about at least one planetary stage in operative connection with each other. The planetary stage has a plurality of planet wheels on, between a fixed ring gear and one of the drive shaft driven sun gear are arranged. The planet wheels are stored on each a journal of a mechanically fixed on the output shaft Planet carrier. Advantageously, the bearing pins are integrally formed with the planet carrier.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein Lösen der Lagerzapfen, wie im eingangs erläuterten Stand der Technik, durch die einstückige Ausbildung mit dem Planetenradträger in jedem Fall vermieden ist, wodurch ein derartiges Planetengetriebe eine höhere Lebensdauer und eine höhere Robustheit aufweist. Des Weiteren ist ein derartiger Lagerzapfen zusammen mit dem Planetenradträger äußerst kostengünstig herstellbar, da diese aus einem Werkstück geschmiedet werden können und weitere Zusatzbauteile nicht benötigt werden.These solution has the advantage that a release of the Bearing journals, as explained in the introduction State of the art, through the one-piece design with the planet carrier in each Case is avoided, whereby such a planetary gear a longer life and a higher one Robustness. Furthermore, such a journal together with the planet carrier extremely inexpensive to produce, since these are made of a workpiece can be forged and additional components are not needed.

Mit Vorteil sind bei mehreren Planetenstufen alle weiteren Planetenradträger jeweils am Sonnenrad der jeweiligen im Kraftfluss abwärts liegenden, benachbarten Planetenstufe mechanisch fixiert.With Advantage of several planetary stages all other planetary gear respectively on the sun gear of the respective downstream in the power flow, adjacent Planet stage mechanically fixed.

Das eine oder die mehreren Sonnenräder können mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand über ihre Stirnflächen zwischen der An- und Abtriebswelle gleitend gelagert sein.The one or more sun gears can with low device technical effort over their faces between be slidably mounted on the input and output shafts.

Zur Gewichtsreduzierung ist ein jeweiliges Sonnenrad im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.to Weight reduction is essentially a respective sun gear hollow cylindrical.

Bevorzugter Weise sind die Abtriebswelle und die Sonnenräder von dem zugeordneten Planetenradträger formschlüssig umgriffen und mit diesem verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise durch eine Kerbzahnverbindung.preferred Way, the output shaft and the sun gears are positively embraced by the associated planet carrier and connected to it. The connection is preferably carried out by a serrated connection.

Zur Minimierung der Reibung sind die Planetenräder jeweils über ein am jeweiligen Lagerzapfen fixierten Wälzlager gelagert.to Minimizing friction, the planetary gears are each about one stored on each bearing pin fixed bearings.

Um eine hohe Getriebeübersetzung zu erreichen, die besonders feinfühlige Drehbewegungen einer Gondel einer Windenergieanlage ermöglicht, sind vier Planetenstufen bei dem Planetengetriebe vorgesehen.Around a high gear ratio to achieve the most sensitive rotational movements of a Gondola of a wind turbine allows four planetary stages provided at the planetary gear.

Die Planetenradträger und die dazugehörigen Lagerzapfen sind kostengünstig über Gesenkschmieden herstellbar.The planet and the associated ones Bearing journals are inexpensive via die forging produced.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous developments of the invention are the subject of further Dependent claims.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einzigen schematischen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in einer Längsschnittansicht ein Planetengetriebe.in the The following will be a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to a single schematic drawing. This shows in one Longitudinal section a planetary gear.

Die einzige Figur zeigt ein Planetengetriebe 1 für eine Windenergieanlage. Dieses wird beispielsweise für einen Pitch- oder Azimutantrieb eingesetzt. Bei einem Azimutantrieb dient es zur Windnachführung einer Gondel einer Windenergieanlage. Bei einem Pitchantrieb wird es zur Verstellung von Rotorblättern der Windenergieanlage verwendet.The single figure shows a planetary gear 1 for a wind turbine. This is used for example for a pitch or azimuth drive. In an azimuth drive, it serves to wind track a nacelle of a wind turbine. In a pitch drive, it is used to adjust the rotor blades of the wind turbine.

Das Planetengetriebe 1 hat eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 4, die über vier Planetenstufen 6 in Wirkverbindung stehen, wobei diese Bauteile in einem mehrteiligen Gehäuse aufgenommen sind. In einem in der Figur linken Gehäuseteil 8 ist die Abtriebswelle 4 über zwei Wälzlager 10, 12 drehbar gelagert. Ein in der Figur rechtes Gehäuseteil ist mit dem linken Gehäuseteil 8 über eine Schraubverbindung verbunden und dient als Hohlrad 14 mit einer Innenverzahnung 16 für die Planetenstufen 6. Ein drittes, in der Figur nicht dargestelltes, Gehäuseteil ist über Schraubverbindungen 18 mit dem Hohlrad 14 verbunden und dient zum einen zur Lagerung der Antriebswelle 2 und zum anderen zum Anschluss eines die Antriebswelle 2 antreibenden Elektromotors.The planetary gear 1 has a drive wave 2 and an output shaft 4 that have four planetary stages 6 are in operative connection, these components are accommodated in a multi-part housing. In a left in the figure housing part 8th is the output shaft 4 over two rolling bearings 10 . 12 rotatably mounted. A right in the figure housing part is with the left housing part 8th connected via a screw connection and serves as a ring gear 14 with an internal toothing 16 for the planetary stages 6 , A third, not shown in the figure, housing part is screwed 18 with the ring gear 14 connected and serves for a storage of the drive shaft 2 and on the other hand for connecting a drive shaft 2 driving electric motor.

Eine jeweilige Planetenstufe 6 weist mehrere Planetenräder 20, 22, 24, 26 (in der Figur von rechts nach links) auf, wobei in der Figur je Planetenstufe 6 jeweils eines im Querschnitt dargestellt ist. Ein jeweiliges Planetenrad 20, 22, 24 und 26 ist jeweils über ein Wälzlager auf einem Lagerzapfen 28, 30, 32 bzw. 34 drehbar gelagert. Die Lagerzapfen 28, 30, 32 und 34 sind jeweils einstückig mit einem Planetenradträger 36, 38, 40 bzw. 42 ausgebildet.A respective planetary stage 6 has several planet gears 20 . 22 . 24 . 26 (in the figure from right to left) on, in the figure depending planetary stage 6 each one is shown in cross section. A respective planetary gear 20 . 22 . 24 and 26 is each a rolling bearing on a journal 28 . 30 . 32 respectively. 34 rotatably mounted. The journals 28 . 30 . 32 and 34 are each integral with a planet carrier 36 . 38 . 40 respectively. 42 educated.

Als Sonnenrad für die in der Figur rechten Planetenräder 20 dient die Antriebswelle 2. Für die Planetenräder 22, 24 und 26 sind etwa hohlzylindrische Sonnenräder 44, 46 bzw. 48 vorgesehen, wobei diese über Ringstirnflächen gleitend aneinander liegen und das in der Figur rechte Sonnenrad 44 sich mit einer ringförmigen Stirnfläche an einer Stirnfläche der Antriebswelle 2 und das in der Figur linke Sonnenrad 48 sich mit einer ringförmigen Stirnfläche an einer Stirnfläche der Abtriebswelle 4 abstützt.As a sun gear for the right in the figure planetary gears 20 serves the drive shaft 2 , For the planet wheels 22 . 24 and 26 are about hollow cylindrical sun gears 44 . 46 respectively. 48 provided, which are slidably over ring end faces together and the right in the figure sun gear 44 with an annular end face on an end face of the drive shaft 2 and the left sun wheel in the figure 48 itself with an annular end face on an end face of the output shaft 4 supported.

Die Sonnenräder 44, 46, 48 haben zum Einen jeweils an einem in der Figur linken Abschnitt eine Verzahnung 50, die im Kämmeingriff mit dem zugeordneten Planetenrad 30, 32, 34 steht, und zum Anderen eine jeweils an einem in der Figur rechten Abschnitt ausgebildete Kerbverzahnung 52, die zur formschlüssigen Verbindung der die Sonnenräder 44, 46 und 48 umgreifenden Planetenradträger 36, 38 bzw. 40 dient. Somit sind die Planetenradträger 36, 38 bzw. 40 jeweils an dem Sonnenrad 44, 46 bzw. 48 der jeweiligen im Kraftfluss abwärts liegenden, benachbarten Planetenstufe mechanisch fixiert. Der in der Figur linke Planetenradträger 42 ist über eine Kerbzahnverbindung 54 mit der Abtriebswelle 4 verbunden.The sun wheels 44 . 46 . 48 have on the one hand at a left in the figure section a toothing 50 in mesh with the associated planetary gear 30 . 32 . 34 stands, and on the other hand, each formed on a right in the figure section serration 52 for the positive connection of the sun gears 44 . 46 and 48 encompassing planet carrier 36 . 38 respectively. 40 serves. Thus, the planet carrier 36 . 38 respectively. 40 each on the sun gear 44 . 46 respectively. 48 mechanically fixed to the respective downstream in the power flow, adjacent planetary stage. The left in the figure planet carrier 42 is via a serrated connection 54 with the output shaft 4 connected.

In axialer Richtung sind die Planetenradträger 36, 38 und 40 jeweils über einen Sprengring an dem zugeordneten Sonnenrad 44, 46 bzw. 48 gehaltert. Der Planetenradträger 42 ist ebenfalls in Axialrichtung über einen Sprengring an der Abtriebswelle 4 fixiert.In the axial direction are the planet carrier 36 . 38 and 40 each via a snap ring on the associated sun gear 44 . 46 respectively. 48 supported. The planet carrier 42 is also in the axial direction via a snap ring on the output shaft 4 fixed.

Die Durchmesser der Antriebswelle 2 und der Sonnenräder 44, 46 und 48 sind in der Figur im Kraftfluss von der Antriebswelle 2 zur Abtriebswelle 4 ansteigend, womit die Antriebswelle 2 den geringsten und das Sonnenrad 48 den größten Durchmesser aufweisen. Die Innenverzahnung 16 des Hohlrads 14 ist zweistufig ausgebildet. So hat die erste, in der Figur rechte, Stufe 56 einen geringeren Durchmesser als die linke Stufe 58. Der rechten Stufe 56 sind dabei die beiden rechten Planetenräder 20, 22 und der linken Stufe 58 die beiden linken Planetenräder 24, 26 in der Figur zugeordnet.The diameters of the drive shaft 2 and the sun wheels 44 . 46 and 48 are in the figure in the flow of force from the drive shaft 2 to the output shaft 4 rising, bringing the drive shaft 2 the lowest and the sun wheel 48 have the largest diameter. The internal toothing 16 of the ring gear 14 is formed in two stages. So has the first, right in the figure, level 56 a smaller diameter than the left stage 58 , The right stage 56 are the two right planet wheels 20 . 22 and the left stage 58 the two left planet wheels 24 . 26 assigned in the figure.

Die Planetenräder 20, 22, 24 und 26 bewegen sich durch das in Drehrichtung fixierte Hohlrad 14 kämmend zwischen der Innenverzahnung 16 des Hohlrads 14 und den zugeordneten Sonnenrädern 2, 44, 46, 48. An der Abtriebswelle 4 ist in der Figur links ein Abtriebsritzel 60 angeordnet, das in Wirkeingriff mit einem Zahnrad der zu drehenden Gondel der Windenergieanlage steht.The planet wheels 20 . 22 . 24 and 26 move through the ring gear fixed in the direction of rotation 14 meshing between the internal teeth 16 of the ring gear 14 and the associated sun gears 2 . 44 . 46 . 48 , At the output shaft 4 is in the figure on the left an output pinion 60 arranged, which is in operative engagement with a gear of the rotating nacelle of the wind turbine.

Die Planetenradträger 36, 38, 40 und 42 werden einstückig mit den Lagerzapfen 28, 30, 32 bzw. 34 über Gesenkschmieden hergestellt. Hierdurch sind zum einen die Planetenradträger 36, 38, 40 und 42 zusammen mit den Lagerzapfen 28, 30, 32 und 34 kostengünstig herstellbar, und zum anderen bilden diese eine äußerst robuste Einheit. Nach dem Gesenkschmieden werden die Lagerzapfen 28 bis 34 zur Aufnahme der Planetenräder 20 bis 26 mit den dazugehörigen Wälzlagern nachbearbeitet.The planet carrier 36 . 38 . 40 and 42 be integral with the journals 28 . 30 . 32 respectively. 34 made by drop forging. As a result, on the one hand, the planet carrier 36 . 38 . 40 and 42 together with the journals 28 . 30 . 32 and 34 inexpensive to produce, and on the other hand, these form a very robust unit. After swaging, the journals become 28 to 34 for receiving the planet gears 20 to 26 reworked with the associated rolling bearings.

Als Material für die Planetenradträger 36 bis 42 mit den Lagerzapfen 28 bis 34 eignet sich insbesondere ein hochwertiges Vergütungsmaterial. Ein derartiges Material weist eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig hoher Zähigkeit auf. Die einstückige Herstellung der Planetenradträger 36 bis 42 mit den Lagerzapfen 28 bis 34 zeichnet sich durch einen niedrigen Preis, eine hohe Festigkeit und auch durch geringen Bauraumbedarf aus, da durch die hohe Festigkeit die Materialdicken geringer als im Stand der Technik ausfallen können.As material for the planet carrier 36 to 42 with the journals 28 to 34 In particular, a high quality compensation material is suitable. Such a material has a high strength and high toughness. The one-piece production of the planet carrier 36 to 42 with the journals 28 to 34 is characterized by a low price, high strength and also by low space requirement, since the high strength, the material thicknesses may be lower than in the prior art.

Offenbart ist ein Planetengetriebe für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage. Diese hat eine Antriebs- und eine Abtriebswelle, über die mehrere Planetenstufen in Wirkverbindung stehen. Einer Planetenstufe sind mehrere Planetenräder zugeordnet, die zwischen einem fixierten Hohlrad und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sonnenrad angeordnet sind. Die Planetenräder sind jeweils auf einem Lagerzapfen eines auf der Abtriebswelle oder auf einem Sonnenrad fixierten Planetenradträgers gelagert. Die Lagerzapfen sind dabei einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet.Disclosed is a planetary gear for a pitch or azimuth drive of a wind turbine. This one has a drive and an output shaft, over which several planetary stages in operative connection. A planetary stage is assigned to several planet gears, between a fixed ring gear and one of the drive shaft driven sun gear are arranged. The planet wheels are each on a journal on the output shaft or on stored a sun gear fixed planet carrier. The journals are in one piece with the planet carrier educated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Planetengetriebeplanetary gear
22
Antriebswelledrive shaft
44
Abtriebswelleoutput shaft
66
Planetenstufenplanetary stages
88th
Gehäuseteilhousing part
10, 1210 12
Wälzlagerroller bearing
1414
Hohlradring gear
1616
Innenverzahnunginternal gearing
1818
Schraubverbindungscrew
20, 22, 24, 2620 22, 24, 26
Planetenradplanet
28, 30, 32, 3428 30, 32, 34
Lagerzapfenpivot
36, 38, 40, 4236 38, 40, 42
Planetenradträgerplanet
44, 46, 4844 46, 48
Sonnenradsun
5050
Verzahnunggearing
5252
Kerbverzahnungserration
5454
KerbzahnverbindungSerration connection
5656
rechte Stuferight step
5858
linke Stufeleft step

Claims (8)

Planetengetriebe, insbesondere für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage, mit einer Antriebs- und einer Abtriebswelle (2, 4), die über zumindest eine Planetenstufe (6) in Wirkverbindung stehen, wobei diese eine Mehrzahl von Planetenrädern (20, 22, 24, 26) aufweist, die zwischen einem Hohlrad (14) und einem von der Antriebswelle (2) angetriebenen Sonnenrad (2, 44, 46, 48) angeordnet sind, und die jeweils auf einen Lagerzapfen (28, 30, 32, 34) eines auf der Abtriebswelle (4) mechanisch fixierten Planetenradträgers (42) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (34) zumindest einer Planetenstufe einstückig mit dem Planetenradträger (42) ausgebildet sind.Planetary gear, in particular for a pitch or azimuth drive of a wind turbine, with a drive and an output shaft ( 2 . 4 ), which have at least one planetary stage ( 6 ) are in operative connection, wherein these a plurality of planet gears ( 20 . 22 . 24 . 26 ), which between a ring gear ( 14 ) and one of the drive shaft ( 2 ) driven sun gear ( 2 . 44 . 46 . 48 ) are arranged, and each on a bearing journal ( 28 . 30 . 32 . 34 ) one on the output shaft ( 4 ) mechanically fixed planet carrier ( 42 ), characterized in that the bearing journals ( 34 ) at least one planetary stage integral with the planet carrier ( 42 ) are formed. Planetengetriebe nach Anspruch 1, wobei bei mehreren Planetenstufen (6) alle weiteren Planetenradträger (36, 38, 40) jeweils am Sonnenrad (44, 46, 48) der jeweiligen im Kraftfluss abwärts liegenden, benachbarten Planetenstufe mechanisch fixiert sind.Planetary gear according to claim 1, wherein at several planetary stages ( 6 ) all other planet carriers ( 36 . 38 . 40 ) each on the sun gear ( 44 . 46 . 48 ) of the respective downstream in the power flow, adjacent planetary stage are mechanically fixed. Planetengetriebe nach Anspruch 2, wobei das eine oder die mehreren Sonnenräder (2, 44, 46, 48) über ihre Stirnflächen zwischen der An- und Abtriebswelle (2, 4) gleitend gelagert sind.Planetary gear according to claim 2, wherein the one or more sun gears ( 2 . 44 . 46 . 48 ) over their faces between the input and output shafts ( 2 . 4 ) are slidably mounted. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sonnenrad (44, 46, 48) im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.Planetary gear according to one of the preceding claims, wherein a sun gear ( 44 . 46 . 48 ) is formed substantially hollow cylindrical. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Abtriebswelle (4) und die Sonnenräder (44, 46, 48) von dem zugeordneten Planetenradträger (36, 38, 40, 42) umgriffen und formschlüssig, insbesondere durch eine Kerbzahnverbindung (52, 54), mit diesem verbunden sind.Planetary gear according to one of claims 2 to 4, wherein the output shaft ( 4 ) and the sun wheels ( 44 . 46 . 48 ) of the associated planet carrier ( 36 . 38 . 40 . 42 ) and positively, in particular by a serrated connection ( 52 . 54 ), are associated with this. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planetenräder (20, 22, 24, 26) jeweils über ein am jeweiligen Lagerzapfen (28, 30, 32, 34) fixierten Wälzlager gelagert sind.Planetary gear according to one of the preceding claims, wherein the planet gears ( 20 . 22 . 24 . 26 ) in each case via a on the respective journal ( 28 . 30 . 32 . 34 ) Fixed bearings are stored. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vier Planetenstufen (6) vorgesehen sind.Planetary gear according to one of the preceding claims, wherein four planetary stages ( 6 ) are provided. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planetenradträger (36, 38, 40, 42) und die dazugehörigen Lagerzapfen (28, 30, 32, 34) über Gesenkschmieden hergestellt sind.Planetary gear according to one of the preceding claims, wherein the planetary carrier ( 36 . 38 . 40 . 42 ) and the associated bearing journals ( 28 . 30 . 32 . 34 ) are produced via drop forging.
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