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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der
EP 1 857 642 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ventiltrieb umfasst wenigstens einen um eine Schwenkachse verschwenkbaren Kipphebel, welcher zumindest mittelbar von einem Nocken betätigbar und dadurch um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Über den Kipphebel ist mittels des Nockens wenigstens ein Gaswechselventil der Verbrennungskraftmaschine betätigbar und dadurch insbesondere aus einer Schließstellung in wenigstens eine Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, sodass sich auf besonders einfache Weise eine besonders vorteilhafte Betätigung des Gaswechselventils realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch einen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Ventiltrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Betätigung des Gaswechselventils auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise realisieren lässt, ist erfindungsgemäß ein verschwenkbar an dem Kipphebel gehaltenes Übertragungselement vorgesehen, welches um eine zweite Schwenkachse relativ zu dem Kipphebel zwischen wenigstens einer Betätigungsstellung und wenigstens einer Nicht-Betätigungsstellung verschwenkbar ist. In der Betätigungsstellung ist das beispielsweise als Auslassventil oder aber als Einlassventil ausgebildete Gaswechselventil über das Übertragungselement und den Kipphebel mittels des Nockens betätigbar. Mit anderen Worten, befindet sich das Übertragungselement in der Betätigungsstellung, und wird - während sich das Betätigungselement in der Betätigungsstellung befindet - der Kipphebel mittels des Nockens betätigt und dadurch um die erste Schwenkachse verschwenkt, so wird in der Folge das Gaswechselventil über das Übertragungselement und über den Kipphebel mittels des Nockens betätigt und dadurch beispielsweise, insbesondere translatorisch, bewegt. Dabei wir das Gaswechselventil beispielsweise, insbesondere translatorisch, aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegt.
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In der Nicht-Betätigungsstellung jedoch unterbleibt trotz einer durch den Nocken bewirkten Betätigung des Kipphebels eine Betätigung des Gaswechselventils. Mit anderen Worten, wird der Kipphebel mittels des Nockens betätigt und dadurch um die erste Schwenkachse verschwenkt, während sich das Übertragungselement in der Nicht-Betätigungsstellung befindet, so unterbleibt eine Betätigung des Gaswechselventils, da beispielsweise in der Nicht-Betätigungsstellung ein Kraftfluss zwischen dem Nocken und dem Gaswechselventil unterbrochen beziehungsweise geöffnet ist. Dieser Kraftfluss ist beispielsweise in der Betätigungsstellung geschlossen, sodass das Gaswechselventil dann betätigt werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb ist es somit möglich, das Gaswechselventil beziehungsweise dessen Betätigung bedarfsgerecht zu- und abzuschalten. Um die Betätigung des Gaswechselventils abzuschalten und somit zu vermeiden, wir das Übertragungselement in die Nicht-Betätigungsstellung bewegt. Um das Gaswechselventil zuzuschalten und somit zu betätigen, wird das Übertragungselement in die Betätigungsstellung bewegt. Des Weiteren kann das Gaswechselventil in der Betätigungsstellung mechanisch betätigt werden, da beispielsweise eine Nockenerhebung des Nockens über den Kipphebel und über das Übertragungselement mechanisch auf das Gaswechselventil übertragen werden kann. Dadurch kann eine schnelle und effiziente sowie effektive Betätigung des Gaswechselventils gewährleistet werden.
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Bei dem Nocken handelt es sich vorzugsweise um einen Bremsnocken, dessen Nockenerhebung eine Bremserhebung ist. Der Nocken und die Bremserhebung werden genutzt, um eine Motorbremse zu realisieren. Die Motorbremse ist dabei in der Betätigungsstellung aktiviert beziehungsweise zugeschaltet, wobei die Motorbremse in der Nicht-Betätigungsstellung abgeschaltet beziehungsweise deaktiviert ist. Bei üblichen Motorbremsen erfolgt der zuvor beschriebene und auch als Kraftschluss bezeichnete Kraftfluss zwischen dem Bremsnocken und dem als Bremsventil fungierenden Gaswechselventil dann, wenn die hydraulische Motorbremse aktiviert ist, hydraulisch. Eine solche hydraulische Übertragung der Bremserhebung auf das Gaswechselventil kann nun bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb vermieden und durch eine mechanische Übertragung ersetzt werden, sodass eine effiziente und effektive Betätigung des Gaswechselventils realisierbar ist. In der Folge kann der Ventiltrieb gewichts-, baumraum- und kostengünstig ausgestaltet werden, da beispielsweise kosten- und gewichtsintensive Hochdruckhydrauliksysteme, welche üblicherweise mit Kompressibilität, Hubverlusten und Abweichungen der Ventilerhebungskurve behaftet sind, vermieden werden können.
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Insbesondere ist es bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb möglich, eine außenumfangsseitige Form und somit beispielsweise die Nockenerhebung des Nockens zumindest nahezu ohne Abweichungen der Ventilerhebungskurve und Hubverlust an dem Gaswechselventil darzustellen. Beispielsweise bei einem Umschalten des Übertragungselements von der Betätigungsstellung in die Nicht-Betätigungsstellung und/oder umgekehrt kann eine Ventilerhebung, das heißt eine Betätigung des Gaswechselventils vermieden werden, sodass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb darstellen lässt.
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Der erfindungsgemäße Ventiltrieb kann insbesondere zur Realisierung einer zuschaltbaren Motorbremse jedoch auch für ein Wegschalten eines herkömmlichen Auslasshubs für eine Zweitakt- oder eine Dreitakt-Bremse genutzt werden. Denkbar ist auch das bedarfsgerechte Zu- und Abschalten von Einlasshüben, um dadurch beispielsweise eine Drallbeeinflussung zu erreichen oder auch das Zu- und Abschalten kompletter Ventilerhebungen zur Realisierung einer Zylinderabschaltung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem ersten Zustand;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Ventiltriebs in einem zweiten Zustand;
- 3 eine schematische Seitenansicht eines Übertragungselements des Ventiltriebs; und
- 4 eine weitere schematische Seitenansicht des Übertragungselements.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen jeweils ausschnittsweise in einer schematischen Seitenansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine in unterschiedlichen Zuständen. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolbenmaschine, insbesondere als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, ausgebildet und weist wenigstens einen Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders auf. Dabei ist dem Zylinder wenigstens ein Gaswechselventil 12 zugeordnet, welches einfach auch als Ventil bezeichnet wird. Das Gaswechselventil 12 ist beispielsweise als Einlassventil, Auslassventil oder aber als Bremsventil zur Realisierung einer Motorbremse ausgebildet.
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Der Ventiltrieb 10 weist wenigstens einen zumindest mittelbar von einem Nocken 14 betätigbaren und dadurch um eine erste Schwenkachse 16, insbesondere relativ zu einem in den Fig. nicht dargestellten Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine, verschwenkbaren Kipphebel 18 auf, über welchen mittels des Nockens 14 das Gaswechselventil 12 betätigbar ist. Das Gaswechselventil 12 ist beispielsweise zwischen einer in 1 gezeigten Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, relativ zu dem Gehäuseelement bewegbar. In der Schließstellung versperrt beispielsweise das Gaswechselventil 12 einen dem Zylinder zugeordneten Kanal fluidisch, über welchen ein Gas in den Zylinder ein- und/oder aus dem Zylinder ausströmen kann, insbesondere dann, wenn der Kanal freigegeben ist. Da der Kanal in der Schließstellung des Gaswechselventils 12 mittels des Gaswechselventils 12 jedoch fluidisch versperrt ist, kann das Gas in der Schließstellung des Gaswechselventils 12 nicht in den Zylinder ein- beziehungsweise aus dem Zylinder ausströmen. In der Offenstellung jedoch gibt das Gaswechselventil 12 den Kanal frei, sodass in der Offenstellung des Gaswechselventils 12 das Gas in den Zylinder einbeziehungsweise aus dem Zylinder ausströmen kann.
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Der Nocken 14 ist beispielsweise drehfest mit einer Nockenwelle 20 verbunden, wobei der Nocken 14 einstückig mit der Nockenwelle ausgebildet sein kann. Die Nockenwelle ist über eine Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Dabei weist der Nocken 14 einen Grundkreis 22 und eine Nockenerhebung 24 auf. Werden der Nocken 14 und der Kipphebel 18 beispielsweise genutzt, um eine Motorbremse zu realisieren, so ist der Nocken 14 beispielsweise als Bremsnocken ausgebildet, sodass die Nockenerhebung 24 als Bremserhebung ausgebildet ist.
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An dem Kipphebel 18 ist eine Rolle 26 drehbar gehalten, sodass die Rolle 26 um eine Drehachse 28 relativ zu dem Kipphebel 18 drehbar ist. Die Rolle 26 ist ein Nockenabgriff, der, insbesondere stets, an dem Nocken 14 abgestützt ist und in Kontakt mit dem Nocken 14 verbleibt, während der Nocken 14 um die erste Drehachse der Nockenwelle gedreht wird. Dabei rollte beispielsweise die Rolle 26 an den Nocken 14, insbesondere an dem Grundkreis 22 und der Nockenerhebung 24, ab. Befindet sich der Nockenabgriff im Bereich des Grundkreises 22, so befindet sich der Kipphebel 18 in einer in 1 gezeigten Ausgangsstellung. Kommt der Nockenabgriff von dem Grundkreis 22 in den Bereich der Nockenerhebung 24, so wird mittels der Nockenerhebung 24 der Kipphebel 18 von der Ausgangsstellung in wenigstens eine Bewegungsstellung bewegt und hierbei um die Schwenkachse 16 verschwenkt. Dadurch wird der Kipphebel 18 mittels des Nockens 14 betätigt, das heißt um die Schwenkachse 16 verschwenkt. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann durch dieses Betätigen des Kipphebels 18 das Gaswechselventil 12 betätigt, das heißt bewegt werden.
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Um nun auf besonders einfache Weise einen besonders vorteilhaften Betrieb, das heißt eine besonders vorteilhafte Betätigung des Gaswechselventils 12 realisieren zu können, ist ein verschwenkbar an dem Kipphebel 18 gehaltenes Übertragungselement 30 vorgesehen, welches um eine beispielsweise parallel zur ersten Schwenkachse 16 verlaufende zweite Schwenkachse 32 zwischen wenigstens einer Betätigungsstellung B und wenigstens einer Nicht-Betätigungsstellung N relativ zu dem Kipphebel 18 verschwenkbar ist. In der Betätigungsstellung B ist das Gaswechselventil 12 über das Übertragungselement 30 und den Kipphebel 18 mittels des Nockens 14 betätigbar. In der Nicht-Betätigungsstellung N jedoch unterbleibt trotz einer durch den Nocken 14 bewirkten Betätigung des Kipphebels 18 eine Betätigung des Gaswechselventils 12. Befindet sich der Nockenabgriff im Bereich des Grundkreises 22 beziehungsweise an dem Grundkreis 22, so kann das Übertragungselement weggeschwenkt, das heißt aus der Betätigungsstellung B in die Nicht-Betätigungsstellung N geschwenkt werden. Dies ist in 1 erkennbar, in welcher sich der Nockenabgriff im Bereich des Grundkreises 22 befindet.
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Gemäß 2 befindet sich der Nockenabgriff im Bereich der Nockenerhebung 24. Wird der Kipphebel 18 mittels des Nockens 14 betätigt, während sich das Übertragungselement 30 in der Betätigungsstellung B befindet, so wird beispielsweise das Gaswechselventil 12 durch gemäß der Nockenerhebung 24 des Nockens 14, das heißt gemäß dessen vorgegebener Nockenform aufgedrückt, das heißt aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt. Wird jedoch der Kipphebel 18 mittels des Nockens 14 betätigt, während sich das Übertragungselement 30 in der Nicht-Betätigungsstellung N befindet, so taucht das Übertragungselement 30 an dem Gaswechselventil 12 vorbei, sodass die Nockenerhebung 24 nicht auf das Gaswechselventil 12 übertragen wird. Somit bleibt das Gaswechselventil 12 in seiner Schließstellung, in welcher das Gaswechselventil 12 beispielsweise mittels einer in den Fig. nicht dargestellten Ventilfeder gehalten wird. Werden die Nockenwelle und somit der Nocken 14 dann weitergedreht, während sich das Übertragungselement 30 in der Nicht-Betätigungsstellung N befindet, so wird beispielsweise der Kipphebel 18 mittels einer in den Fig. nicht dargestellten Feder, aus der auch als Hubstellung bezeichneten Bewegungsstellung zurück in die Ausgangsstellung geschwenkt, insbesondere gedrückt, sodass der Nockenabgriff in, insbesondere stetigem, Kontakt mit den Nocken 14 gehalten werden kann.
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Die Betätigungsstellung B ist beispielsweise eine erste Stellung, wobei die Nicht-Bestätigungsstellung N beispielsweise eine zweite Stellung des Übertragungselements 30 ist. Dabei ist beispielsweise ein Schaltelement 34 vorgesehen, mittels welchem das Übertragungselement 30 aus einer der Stellungen in die andere Stellung bewegbar ist. Ferner ist wenigstens ein beispielsweise als Federelement ausgebildetes Rückstellelement 36 vorgesehen, welches zumindest in der anderen Stellung gespannt ist und dadurch eine auf das Übertragungselement 30 wirkende Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Übertragungselement 30 aus der anderen Stellung in die eine Stellung bewegbar ist.
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Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Übertragungselement 30 mittels des Schaltelements 34 aus der Betätigungsstellung B in die Nicht-Betätigungsstellung N bewegbar und in der Nicht-Betätigungsstellung N zu halten ist. Somit ist das Rückstellelement 36 dazu ausgebildet, das Übertragungselement 30 aus der Nicht-Betätigungsstellung N in die Betätigungsstellung B zu bewegen und in der Betätigungsstellung B zu halten. Insbesondere ist das Rückstellelement 36 als Druckfeder ausgebildet. Das Schaltelement 34 ist beispielsweise hydraulisch betreibbar beziehungsweise betätigbar und kann insbesondere mit Öl, insbesondere mit Motoröl, zum Schmieren und/oder Kühlen der Verbrennungskraftmaschine beaufschlagt und dadurch betätigt werden. Hierzu umfasst das Schaltelement 34 insbesondere einen hydraulisch betätigbaren und bewegbaren Hydraulikkolben. Um eine vorteilhafte Zuschaltung einer Motorbremsfunktion zu realisieren, kann Umgekehrtes vorgesehen sein, sodass das Übertragungselement 30 mittels des Schaltelements 34 aus der Nicht-Betätigungsstellung N in die Betätigungsstellung B bewegbar und in der Betätigungsstellung B zu halten und mittels des Rückstellelements 36 aus der Betätigungsstellung B in die Nicht-Betätigungsstellung N bewegbar und in der Nicht-Betätigungsstellung N zu halten ist.
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Wird beispielsweise bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel das Schaltelement 34 abgeschaltet, insbesondere während sich der Kipphebel 18 in der Bewegungsstellung beziehungsweise Hubstellung und das Gaswechselventil 12 in der Schließstellung befindet, so drückt das Rückstellelement 36 das Übertragungselement 30 gegen das Gaswechselventil 12. Bewegt sich dann der Kipphebel 18 aus der Hubstellung beziehungsweise Bewegungsstellung zurück in die Ausgangsstellung, so vollführt dabei das Übertragungselement 30 bezogen auf die jeweilige Bildebene von 1 beziehungsweise 2 eine Aufwärtsbewegung, in deren Rahmen das Übertragungselement 30 an dem Gaswechselventil 12 abgleitet. Erreicht der Kipphebel 18 die Ausgangsstellung, so wird das Übertragungselement 30 mittels des Rückstellelements 36 aus der Nicht-Betätigungsstellung N in die Betätigungsstellung B gedrückt, sodass beispielsweise das Übertragungselement 30 in seine Betätigungsstellung B einschnappt.
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In 3 sind ein Radius R1 um die Schwenkachse 32 und ein Radius R2 eines so genannten Ventilkontakts gezeigt, wobei das Übertragungselement 30, insbesondere wenn es sich in seiner Betätigungsstellung B befindet, im Bereich des Ventilkontakts das Gaswechselventil 12 kontaktiert. Dabei liegt eine, insbesondere außenumfangsseitige, Kontur des Übertragungselements innerhalb des auch als Schwenkradius bezeichneten Radius R1. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Übertragungselement 30 auch dann, wenn kein Ventilspiel vorliegt, weggeschwenkt und somit beispielsweise aus der Betätigungsstellung B in die Nicht-Betätigungsstellung N geschwenkt werden kann. Bei einem hinreichend großen Ventilspiel kann die durch den Radius R2 veranschaulichte Kontur über den Schwenkradius überstehen.
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In 4 sind Kräfte F1, F2 und F3 veranschaulicht. Die Kraft F1 ist beispielsweise eine Kraft, welche von dem Übertragungselement 30 auf den Kipphebel 18 wirkt, wenn sich das Übertragungselement 30 in der Betätigungsstellung B befindet, in welcher das Übertragungselement 30 an dem Kipphebel 18 abgestützt ist. Die Kraft F2 ist eine horizontale, auf das Übertragungselement 30 wirkende Kraft, während die Kraft F3 eine Ventilkraft ist, welche beispielsweise von unten nach oben auf das Übertragungselement 30 wirkt. Die Anordnung der Schwenkachse 32 in Relation zu dem Gaswechselventil 12 ist vorzugsweise so gewählt, dass bei Einwirkung der Kraft F3 von unten auf das Übertragungselement 30 sich die Kraft F2 als horizontale Kraft auf das Übertragungselement 30 ergibt, wobei die Kraft F2 das Übertragungselement 30 gegen den Kipphebel 18 abstützt, woraus die Kraft F1 resultiert. Sollte die horizontale Kraft beziehungsweise Kraftkomponente in die andere Richtung wirken, sollte das Übertragungselement 30 durch das Schaltelement 34 abgestützt werden.
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Die beispielsweise auch als weggeschwenkte Schaltposition Nicht-Betätigungsstellung N kann dazu verwendet werden, um beispielsweise eine Ventilendkappe auszutauschen. Diese ist in unterschiedlichen Höhe verfügbar, um beispielsweise das Ventilspiel einstellen zu können. Es ist denkbar, die Ventilendkappe auszutauschen, wenn sich beispielsweise bei einem Bremsbetrieb an der Ventilendkappe übermäßiger Verschleiß zeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventiltrieb
- 12
- Gaswechselventil
- 14
- Nocken
- 16
- erste Schwenkachse
- 18
- Kipphebel
- 20
- Nockenwelle
- 22
- Grundkreis
- 24
- Nockenerhebung
- 26
- Rolle
- 28
- Drehachse
- 30
- Übertragungselement
- 32
- zweite Schwenkachse
- 34
- Schaltelement
- 36
- Rückstellelement
- B
- Betätigungsstellung
- F1
- Kraft
- F2
- Kraft
- F3
- Kraft
- N
- Nicht-Betätigungsstellung
- R1
- Radius
- R2
- Radius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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