DE102015210909B3 - Piston-cylinder arrangement and hydraulic clutch actuation system - Google Patents

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Abstract

Kolben-Zylinder-Anordnung, umfassend einen gehäuseartigen Zylinder (2), in welchem ein Kolben (3) axial beweglich gelagert ist, welcher von einer, durch eine externe mechanische Einheit (9) bewegte Kolbenstange (6) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Kolben (3) zugewandten Stirnseite der Kolbenstange (6) eine frei bewegliche Kugel (10) angeordnet ist, die an dem Kolben (3) anliegt, wobei die Kolbenstange (6) und der Kolben (3) zwei Gelenke bilden, die über die frei bewegliche Kugel verbunden sind.Piston-cylinder arrangement, comprising a box-like cylinder (2) in which a piston (3) is mounted axially movable, which is actuated by a, by an external mechanical unit (9) moving piston rod (6), characterized in that on a piston (3) facing the end of the piston rod (6) a freely movable ball (10) is arranged, which rests against the piston (3), wherein the piston rod (6) and the piston (3) form two joints, the are connected via the freely movable ball.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, umfassend einen gehäuseartigen Zylinder, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, welcher von einer, durch eine externe mechanische Einheit bewegte Kolbenstange betätigbar ist, sowie ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem, umfassend eine Kolben-Zylinder-Anordnung.The invention relates to a piston-cylinder assembly comprising a box-like cylinder in which a piston is mounted axially movable, which is actuated by a, moved by an external mechanical unit piston rod, and a hydraulic clutch actuation system, comprising a piston-cylinder assembly ,

In hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, wird ein Geberzylinder verwendet, der als Druckmittelbetätigungszylinder ausgebildet ist und welcher ein zylinderförmiges Gehäuse aufweist, in dessen Inneren ein Kolben axial verschiebbar gelagert ist. Der Kolben wird durch eine Kolbenstange in Bewegung versetzt, welche wiederum durch die Betätigung eines Kupplungspedals bewegt wird.In hydraulic clutch actuation systems, as used in particular in motor vehicles, a master cylinder is used, which is designed as a pressure medium actuating cylinder and which has a cylindrical housing in the interior of which a piston is mounted axially displaceable. The piston is set in motion by a piston rod, which in turn is moved by the operation of a clutch pedal.

Ein solches Kupplungsbetätigungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2008 059 438 A1 bekannt. Dort wird ein hydraulischer Geberzylinder gezeigt, welcher einen axial verschiebbaren Kolben sowie eine Kolbenstange aufweist, wobei die Verbindung zwischen Kolbenstange und Kolben über ein in den Kolben eingebrachtes Verbindungsglied realisiert wird. Die Kolbenstange wird durch das Verbindungsglied fest, aber schwenkbar in dem Kolben fixiert.Such a clutch actuation system according to the preamble of claim 1, for example, from the document DE 10 2008 059 438 A1 known. There, a hydraulic master cylinder is shown, which has an axially displaceable piston and a piston rod, wherein the connection between the piston rod and piston is realized via an inserted into the piston connecting member. The piston rod is fixed by the connecting member, but pivotally fixed in the piston.

Das Kupplungspedal überträgt eine Betätigungskraft auf die mit dem Kupplungspedal verbundene Kolbenstange. Die Kolbenstange leitet diese Kraft auf den Kolben weiter, so dass im hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem ein Druck aufgebaut wird, der für die Trennung der Kupplung notwendig ist. Während das Kupplungspedal und somit die Kolbenstange vom Fahrzeugführer betätigt wird, steigt mit fortschreitender Bewegung der Gegendruck im Kupplungssystem an. Bei der Betätigung der Kolbenstange besteht zwischen Kolbenstange und Kolben eine Relativbewegung. Wie in 4 verdeutlicht wird, bewegt sich die Kolbenstange 6 nicht linear, sondern durchläuft eine kreisförmige Bewegung. Sobald der Gegendruck im Kupplungsbetätigungssystem genügend hoch ist und die Nullposition des Kolbens 3, worunter die waagerechte Stellung der Kolbenstange 6 verstanden wird, überschritten ist (4b), kommt es zu einem Stick-Slip-Effekt. Die Kolbenstange 6 und der Kolben 3 werden kurzzeitig beschleunigt und der Kolben 3 schlägt gegen die Zylinderwand (4c). Dieser Schlag verursacht ein Klickgeräusch, was von dem Fahrzeuginsassen wahrgenommen wird.The clutch pedal transmits an actuating force to the piston rod connected to the clutch pedal. The piston rod transmits this force to the piston, so that in the hydraulic clutch actuation system, a pressure is built up, which is necessary for the separation of the clutch. While the clutch pedal and thus the piston rod is actuated by the driver, the back pressure in the clutch system increases as the movement progresses. When the piston rod is actuated there is a relative movement between piston rod and piston. As in 4 is clarified, moves the piston rod 6 not linear, but undergoes a circular motion. Once the back pressure in the clutch actuation system is sufficiently high and the zero position of the piston 3 , below which is the horizontal position of the piston rod 6 understood is exceeded ( 4b ), it comes to a stick-slip effect. The piston rod 6 and the piston 3 are briefly accelerated and the piston 3 beats against the cylinder wall ( 4c ). This shock causes a clicking sound, which is perceived by the vehicle occupant.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, bei welcher das Klickgeräusch und die damit verbundene Geräuschbelästigung der Fahrzeuginsassen unterbunden werden.The invention is therefore based on the object to provide a piston-cylinder arrangement in which the clicking sound and the associated noise nuisance of the vehicle occupants are prevented.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Hierbei ist an einer dem Kolben zugewandten Stirnseite der Kolbenstange eine frei bewegliche Kugel angeordnet die an dem Kolben anliegt. Die frei bewegliche Kugel verhindert eine Relativbewegung zwischen Kolbenstange und Kolben, wodurch eine große Reibung unterbunden wird. Kolbenstange und Kolben bilden zwei Gelenke, welche über die frei bewegliche Kugel verbunden sind. Dadurch wird eine Geräuschbelästigung der Fahrzeuginsassen zuverlässig unterbunden.According to the invention the object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims. Here, a freely movable ball is arranged on a piston facing the end face of the piston rod which rests against the piston. The freely movable ball prevents a relative movement between the piston rod and the piston, whereby a large friction is prevented. Piston rod and piston form two joints, which are connected via the freely movable ball. As a result, noise pollution of the vehicle occupants is reliably prevented.

Vorteilhafterweise ist die frei bewegliche Kugel in einer Einlegefläche der Kolbenstange angeordnet, welche kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Radius der Einlegefläche annähernd dem Kugelradius entspricht. Dadurch wird eine stabile Führung der Kugel in der Stirnseite der Kolbenstange gewährleistet.Advantageously, the freely movable ball is arranged in an insertion surface of the piston rod, which is circular, wherein the radius of the insertion surface approximately corresponds to the spherical radius. This ensures a stable guidance of the ball in the end face of the piston rod.

In einer Ausgestaltung ist die Einlegefläche mit einem Gleitmittel beschichtet. Durch das Gleitmittel wird eine annähernd reibungsfreie Bewegung der Kugel gewährleistet.In one embodiment, the insertion surface is coated with a lubricant. By the lubricant an approximately frictionless movement of the ball is ensured.

In einer Variante greift die Kolbenstange mit der Kugel an einer Wölbung des Kolbens an, wobei die Wölbung des Kolbens konkav ausgebildet ist. Auch dadurch wird ein annähernd reibungsfreies Eingreifen der Kugel in den Kolben ermöglicht, wobei Geräusche zuverlässig verhindert werden.In a variant, the piston rod engages with the ball on a curvature of the piston, wherein the curvature of the piston is concave. This also allows an approximately friction-free engagement of the ball in the piston, with noises are reliably prevented.

Zum sicheren und stabilen Eingreifen der Kolbenstange in den Kolben, ist der Durchmesser der Kugel kleiner als der Durchmesser des Kolbens, vorzugsweise die Wölbung des Kolbens. Dadurch wird die Auflagefläche der Kolbenstange an dem Kolben gegenüber bekannten Lösungen verkleinert, wodurch ein Verklemmen der Kolbenstange verhindert wird und störende Geräusche vermieden werden.For safe and stable engagement of the piston rod in the piston, the diameter of the ball is smaller than the diameter of the piston, preferably the curvature of the piston. As a result, the contact surface of the piston rod is reduced to the piston over known solutions, whereby jamming of the piston rod is prevented and disturbing noises are avoided.

In einer Ausführungsform weist die konkav ausgebildete Stirnseite annähernd mittig eine Ausnehmung zur Aufnahme der Kugel auf, wodurch die Auflagefläche der Kugel in dem Kolben weiter reduziert wird, da die Kugel dabei nur an den Endbereichen der Ausnehmung aufliegt.In one embodiment, the concave end face approximately in the center of a recess for receiving the ball, whereby the support surface of the ball is further reduced in the piston, since the ball rests only on the end portions of the recess.

In einer weiteren Variante besteht die Kugel aus Stahl oder Kunststoff. Die Wahl des Werkstoffes erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Belastungsart der Kugel.In another variant, the ball made of steel or plastic. The choice of material is made depending on the type of load of the ball.

Vorteilhafterweise weist die Kugel eine Oberflächenbeschichtung auf, wodurch die Gleitfähigkeit der Kugel weiter verbessert wird.Advantageously, the ball has a surface coating, whereby the lubricity of the ball is further improved.

Die Erfindung betrifft auch ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem, umfassend eine Kolben-Zylinder-Anordnung. Bei einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem ist die Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung erläuterten Merkmal ausgebildet. The invention also relates to a hydraulic clutch actuation system comprising a piston-and-cylinder arrangement. In a hydraulic clutch actuation system, the piston-cylinder arrangement is designed according to at least one feature explained in this patent application.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figure shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung, 1 An embodiment of the piston-cylinder assembly according to the invention,

2 eine Prinzipdarstellung der Kolbenstange gemäß 1, 2 a schematic representation of the piston rod according to 1 .

3 eine Gegenüberstellung der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer bekannten Kolben Zylinder-Anordnung, 3 a comparison of the piston-cylinder arrangement according to the invention with a known piston-cylinder arrangement,

4 ein Ausführungsbeispiel der Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß dem Stand der Technik. 4 An embodiment of the piston-cylinder assembly according to the prior art.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kolben-Zylinder-Anordnung 1 gezeigt, welche einen Geberzylinder eines Kupplungsbetätigungssystems schematisch darstellt. Dieser Geberzylinder besteht aus einem gehäuseförmigen Zylinder 2, der beispielsweise aus einem Polymer hergestellt ist. Im Inneren des gehäuseförmigen Zylinders 2 ist ein Kolben 3 axial beweglich gelagert und über Dichtungen 4, 5, die an der Außenseite des Kolbens 3 angeordnet sind, gegenüber dem Zylinder 2 abgedichtet. In den Kolben 3 greift eine Kolbenstange 6 ein, die einen Kolbenstangenkopf 7 aufweist, der eine frei bewegliche Kugel 10 trägt, welche in einer konkav geformten Wölbung 8 des Kolbens 3 eingreift (3A). Die Kolbenstange 6 wird von einem Fahrpedal 9, welches von dem Fahrzeugführer betätigt wird, bewegt.In 1 is an embodiment of a piston-cylinder assembly 1 which schematically illustrates a master cylinder of a clutch actuating system. This master cylinder consists of a housing-shaped cylinder 2 which is made of a polymer, for example. Inside the box-shaped cylinder 2 is a piston 3 mounted axially movable and seals 4 . 5 on the outside of the piston 3 are arranged, opposite the cylinder 2 sealed. In the pistons 3 engages a piston rod 6 one, the one piston rod end 7 having a freely movable ball 10 carries, which in a concave curvature 8th of the piston 3 engages ( 3A ). The piston rod 6 is from an accelerator pedal 9 , which is operated by the driver moves.

In 2 ist ein Schnitt durch die Kolbenstange 6 dargestellt, aus welchem deutlich ersichtlich ist, dass die frei bewegliche Kugel 10 in einer Ausnehmung 11 des Kolbenstangenkopfes 7 angeordnet ist. Der Kolbenstangenkopf 7 bildet dabei eine Stirnfläche der Kolbenstange 6. Die Ausnehmung 11 des Kolbenstangenkopfes 7 hat annähernd den gleichen Radius wie die frei bewegliche Kugel 10. Die Ausnehmung 11 ist mit einem Gleitmittel 12, vorzugsweise einem Fett, beschichtet, auf welchem die Kugel 10 aufsitzt. Die Kugel 10 ist je nach Belastungsart aus Stahl oder Kunststoff hergestellt und kann eine Oberflächenbeschichtung, beispielsweise aus PTFE, aufweisen. Die Kolbenstange 6 besteht aus Stahl oder einem Kunststoff.In 2 is a section through the piston rod 6 shown, which clearly shows that the freely movable ball 10 in a recess 11 of the piston rod end 7 is arranged. The piston rod head 7 forms an end face of the piston rod 6 , The recess 11 of the piston rod end 7 has approximately the same radius as the free-moving ball 10 , The recess 11 is with a lubricant 12 , preferably a grease, coated on which the ball 10 seated. The ball 10 is made of steel or plastic depending on the type of load and may have a surface coating, for example made of PTFE. The piston rod 6 is made of steel or a plastic.

In 3 sind in Block A die in 1 und 2 erläuterte Ausführung der Kolben-Zylinder-Anordnung 1 und in Bock B eine handelsübliche Kolben-Zylinder-Anordnung 13 dargestellt. Dabei zeigt die Zeile a) eine nach oben ausschlagende Kolbenstange 6, die Zeile b) die Kolbenstange 6 in einer Nullposition und die Zeile c) eine nach unten ausschlagende Kolbenstange 6. Wie aus dem Block A hervorgeht, weist der Kolben 3 zur Aufnahme der Kolbenstange 7 eine konkave Wölbung 8 auf, in welcher mittig eine Ausnehmung 14 eingearbeitet ist. Die bewegliche Kugel 10 sitzt auf dem Endbereich 15 der Ausnehmung 14 auf, wodurch eine kleine Auflagefläche der Kugel 10 auf dem Kolben 3 realisiert wird. Der Radius der konkaven Wölbung 8 ist dabei größer als der Radius der Kugel 10, wodurch eine fließende Bewegung der Kugel 10 erlaubt wird.In 3 are in block A the in 1 and 2 explained embodiment of the piston-cylinder assembly 1 and in Bock B a commercial piston-cylinder arrangement 13 shown. The line a) shows an upwardly deflecting piston rod 6 , the line b) the piston rod 6 in a zero position and the line c) a downwardly deflecting piston rod 6 , As can be seen from block A, the piston points 3 for receiving the piston rod 7 a concave curvature 8th on, in which a center recess 14 is incorporated. The moving ball 10 sits on the end area 15 the recess 14 on, creating a small contact surface of the ball 10 on the piston 3 is realized. The radius of the concave curvature 8th is greater than the radius of the sphere 10 , creating a fluid movement of the ball 10 is allowed.

Im Gegensatz dazu weist in 3B die standardgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung 13 die mit dem Pfeil PF gekennzeichneten großen Auflageflächen zwischen Kolbenstangenkopf 7 und Kolben 3 auf, wodurch eine Relativbewegung von Kolbenstangenkopf 7 und Kolben 3 zueinander aufgrund auftretender Reibungskräfte gegebenen ist, was eine Verklemmgefahr begünstigt.In contrast, points in 3B the standard piston-cylinder arrangement 13 the marked with the arrow PF large contact surfaces between piston rod head 7 and pistons 3 on, causing a relative movement of piston rod head 7 and pistons 3 given to each other due to friction forces occurring, which favors a risk of jamming.

Durch die beschriebene Lösung wird eine Relativbewegung zwischen Kolben 3 und Kolbenstange 6 unterbunden und die Verklemmgefahr der Kolbenstange 6 in dem Kolben 3 durch eine verkleinerte Auflagefläche reduziert.The solution described is a relative movement between the piston 3 and piston rod 6 prevented and the risk of jamming the piston rod 6 in the piston 3 reduced by a reduced contact surface.

Die beschriebene Kolben-Zylinder-Anordnung 1 umfasst eine frei bewegliche Kugel 10 auf der Kolbenstange 6, welche eine Gelenkverbindung zwischen der Kolbenstange 7 und dem Kolben 3 herstellt, wobei eine Relativbewegung von Kolben 3 und Kolbenstange 6 zueinander verhindert wird, so dass ein Stick-Slip-Effekt, bei welchem der Kolben 3 gegen den, das Gehäuse bildenden Zylinder 2 schlägt, unterbunden wird. Dadurch wird eine Geräuschbelästigung der Fahrzeuginsassen zuverlässig unterbunden.The described piston-cylinder arrangement 1 includes a freely movable ball 10 on the piston rod 6 , which has a hinge connection between the piston rod 7 and the piston 3 producing, with a relative movement of pistons 3 and piston rod 6 prevents each other, so that a stick-slip effect in which the piston 3 against the, the housing forming cylinder 2 beats, is stopped. As a result, noise pollution of the vehicle occupants is reliably prevented.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kolben-Zylinder-AnordnungPiston-cylinder arrangement
22
Zylindercylinder
33
Kolbenpiston
44
Dichtungpoetry
55
Dichtungpoetry
66
Kolbenstangepiston rod
77
KolbenstangenkopfPiston rod head
88th
Wölbungbulge
99
Fahrpedalaccelerator
1010
KugelBullet
1111
Ausnehmungrecess
1212
Gleitmittellubricant
1313
Kolben-Zylinder-AnordnungPiston-cylinder arrangement
1414
Ausnehmungrecess
1515
Endbereich der AusnehmungEnd portion of the recess

Claims (10)

Kolben-Zylinder-Anordnung, umfassend einen gehäuseartigen Zylinder (2), in welchem ein Kolben (3) axial beweglich gelagert ist, welcher von einer, durch eine externe mechanische Einheit (9) bewegte Kolbenstange (6) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Kolben (3) zugewandten Stirnseite der Kolbenstange (6) eine frei bewegliche Kugel (10) angeordnet ist, die an dem Kolben (3) anliegt, wobei die Kolbenstange (6) und der Kolben (3) zwei Gelenke bilden, die über die frei bewegliche Kugel verbunden sind.Piston-cylinder arrangement comprising a box-like cylinder ( 2 ), in which a piston ( 3 ) is mounted axially movable, which of a, by an external mechanical unit ( 9 ) moving piston rod ( 6 ) is actuated, characterized in that on a the piston ( 3 ) facing the end face of the piston rod ( 6 ) a freely movable ball ( 10 ) is arranged on the piston ( 3 ) is applied, wherein the piston rod ( 6 ) and the piston ( 3 ) form two joints, which are connected via the freely movable ball. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die frei bewegliche Kugel (10) in einer Einlegefläche (11) der Kolbenstange (6) angeordnet ist, welche kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Radius der Einlegefläche (11) annähernd dem Kugelradius entspricht.Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the freely movable ball ( 10 ) in an insert surface ( 11 ) of the piston rod ( 6 ) is arranged, which is circular, wherein the radius of the insertion surface ( 11 ) approximately corresponds to the spherical radius. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegefläche (11) mit einem Gleitmittel (12) beschichtet ist.Piston-cylinder arrangement according to claim 2, characterized in that the insertion surface ( 11 ) with a lubricant ( 12 ) is coated. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (6) mit der Kugel (10) an einer stirnseitigen Wölbung (8) des Kolbens (3) angreift, wobei die Wölbung (8) des Kolbens (3) konkav ausgebildet ist.Piston-cylinder arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the piston rod ( 6 ) with the ball ( 10 ) at a frontal curvature ( 8th ) of the piston ( 3 ), whereby the curvature ( 8th ) of the piston ( 3 ) is concave. Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Kugel (10) kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens (3), vorzugsweise der Wölbung (8) des Kolbens (3).Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the ball ( 10 ) is smaller than the diameter of the piston ( 3 ), preferably the curvature ( 8th ) of the piston ( 3 ). Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konkav ausgebildete Wölbung (8) annähernd mittig eine Ausnehmung (14) zur Aufnahme der Kugel (10) aufweist.Piston-cylinder arrangement according to one of claims 4 or 5, characterized in that the concavely formed curvature ( 8th ) approximately centrally a recess ( 14 ) for receiving the ball ( 10 ) having. Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (10) aus Stahl oder Kunststoff besteht.Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ball ( 10 ) made of steel or plastic. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (10) eine Oberflächenbeschichtung aufweist.Piston-cylinder arrangement according to claim 7, characterized in that the ball ( 10 ) has a surface coating. Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (6) aus Stahl oder Kunststoff besteht.Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston rod ( 6 ) made of steel or plastic. Hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem, umfassend eine Kolben-Zylinder-Anordnung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Hydraulic clutch actuation system comprising a piston-and-cylinder arrangement ( 1 ), characterized in that the piston-cylinder arrangement ( 1 ) is formed according to at least one of the preceding claims.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059438A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-04 Valeo Embrayages Cylinder, in particular master cylinder of a hydraulic actuator for a clutch

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