DE102019105499A1 - Hydraulic clamping device with cutting bar - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für ein Zugmittelgetriebe mit einem Spannergehäuse, das eine Aufnahmebohrung aufweist, einer in die Aufnahmebohrung eingesetzten hülsenförmigen Kolbenaufnahme und einem in der Kolbenaufnahme längsbeweglich geführten Kolben, wobei die Kolbenaufnahme in der Aufnahmebohrung mittels einer Sicherungseinrichtung gesichert ist, wobei das Spannergehäuse aus einem weicheren Material hergestellt ist als die Kolbenaufnahme. Eine solche Spannvorrichtung soll vereinfacht werden. Hierzu umfasst die Sicherungseinrichtung einen einteilig mit der Kolbenaufnahme ausgebildeten Schneidsteg, der sich beim Einsetzen der Kolbenaufnahme in das Spannergehäuse eindrückt und die Kolbenaufnahme im Spannergehäuse verankert. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen hydraulischen Spannvorrichtung.The present invention relates to a hydraulic tensioning device for a traction mechanism with a tensioner housing which has a receiving bore, a sleeve-shaped piston receptacle inserted into the receiving bore and a piston that is longitudinally moveable in the piston receptacle, the piston receptacle being secured in the receiving bore by means of a safety device, the tensioner housing is made of a softer material than the piston seat. Such a clamping device should be simplified. For this purpose, the securing device comprises a cutting web which is formed in one piece with the piston seat and which presses into the tensioner housing when the piston seat is inserted and anchors the piston seat in the tensioner housing. The invention also relates to a method for manufacturing such a hydraulic clamping device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für ein Zugmittelgetriebe mit einem Spannergehäuse, das eine Aufnahmebohrung aufweist, einer in die Aufnahmebohrung eingesetzten, hülsenförmigen Kolbenaufnahme und einem in der Kolbenaufnahme längsbeweglich geführten Kolben, wobei die Kolbenaufnahme in der Aufnahmebohrung mittels einer Sicherungseinrichtung gesichert ist, und wobei das Spannergehäuse aus einem weicheren Material hergestellt ist als die Kolbenaufnahme.The present invention relates to a hydraulic tensioning device for a traction mechanism with a tensioner housing which has a receiving bore, a sleeve-shaped piston receptacle inserted into the receiving bore and a piston that is longitudinally movably guided in the piston receptacle, the piston receptacle being secured in the receiving bore by means of a safety device, and wherein the tensioner housing is made of a softer material than the piston seat.
Eine solche hydraulische Spannvorrichtung ist z.B. aus der
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Spannvorrichtung der eingangs genannten Art günstiger zu gestalten.It is therefore the object of the present invention to make a hydraulic tensioning device of the type mentioned at the beginning more economical.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer hydraulischen Spannvorrichtung der oben genannten Art die Sicherungseinrichtung einen einteilig mit der Kolbenaufnahme ausgebildeten Schneidsteg umfasst, der sich beim Einsetzen der Kolbenaufnahme in das Spannergehäuse eindrückt und die Kolbenaufnahme im Spannergehäuse verankert. Zwar ist es grundsätzlich denkbar, den Schneidsteg nachträglich z.B. aus Kunststoff in einer radial umlaufenden Nut anzubringen, aufzustecken oder als zusätzliches Bauteil einzulegen, allerdings hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung gegenüber dem erwähnten Stand der Technik den Vorteil, dass auf ein zusätzlich zu erzeugendes Sicherungselement aus einem teuren Material verzichtet werden kann. Darüber hinaus stellt es einen Vorteil dar, dass sich der Schneidsteg hauptsächlich in das Material des Gehäuses eindrückt, so dass die Sicherungseinrichtung im Wesentlichen nur Auswirkungen auf ein Bauteil hat. Aus dynamischer Sicht lässt sich ein Schneidsteg auch robuster herstellen, so dass eine Bewegung der hülsenförmigen Kolbenaufnahme innerhalb des Gehäuses im späteren Betrieb nicht zu erwarten ist. Dies liegt an der unmittelbaren Verankerung der Kolbenaufnahme im Gehäuse, während dies im Stand der Technik mittels eines zusätzlichen, federelastischen Bauteils erfolgt, wodurch eine Bewegung der Kolbenaufnahme im Bereich der Federelastizität des Sicherungselements durchaus möglich ist. Die dynamische Beanspruchung derartiger hydraulischer Spannvorrichtungen sind nicht zu unterschätzen. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung lässt sich eine gute Verankerung sehr leicht formen. Sofern die hülsenförmige Kolbenaufnahme als Drehteil ausgeführt ist, lässt sich auch der Schneidsteg sehr leicht bei dem spanabhebenden Prozess mit anbringen. Hierdurch sind auch die unterschiedlichsten Formen für die Ausgestaltung des Schneidstegs möglich. Da solche Schneidstege bevorzugt keine große Höhe aufweisen, hält sich auch der Materialabtrag in Grenzen.This object is achieved according to the invention in that, in a hydraulic clamping device of the type mentioned above, the securing device comprises a cutting web formed in one piece with the piston mount, which presses into the clamp housing when the piston mount is inserted and anchors the piston mount in the clamp housing. It is in principle conceivable to add the cutting web subsequently, e.g. made of plastic in a radially circumferential groove, plugged on or inserted as an additional component, but the inventive design has the advantage over the prior art mentioned that an additional securing element made of an expensive material can be dispensed with. In addition, it represents an advantage that the cutting bar is mainly pressed into the material of the housing, so that the safety device essentially only has an effect on one component. From a dynamic point of view, a cutting web can also be produced more robustly, so that a movement of the sleeve-shaped piston receptacle within the housing is not to be expected during later operation. This is due to the direct anchoring of the piston mount in the housing, while in the prior art this is done by means of an additional, resilient component, whereby a movement of the piston mount in the area of the resilience of the securing element is entirely possible. The dynamic stress on such hydraulic clamping devices should not be underestimated. With the embodiment according to the invention, good anchoring can be formed very easily. If the sleeve-shaped piston receptacle is designed as a turned part, the cutting web can also be attached very easily during the machining process. As a result, the most varied of shapes are possible for the design of the cutting web. Since such cutting webs preferably do not have a great height, the material removal is also kept within limits.
Bevorzugt kann die hülsenförmige Kolbenaufnahme eine Ölzuführung umgrenzen, wobei die Ölzuführung von der Sicherungseinrichtung zur Außenseite des Spannergehäuses hin abgedichtet ist. Bestandteil der Sicherungseinrichtung können noch zusätzliche Dichtungen sein, die eine entsprechende Leckage aus dem Spalt zwischen Gehäuse und Kolbenaufnahme verhindern. Bevorzugt wird es jedoch, wenn der Schneidsteg selbst die Abdichtung übernimmt. Durch das Eindrücken des Stegs in das Gehäuse entstehen entsprechende Kräfte und im Wesentlichen sauber anliegende Flächen, die für die notwendige Abdichtung sorgen. Hierzu ist der Schneidsteg bevorzugt umlaufend geschlossen ausgebildet, so dass es zu dieser gewünschten Abdichtung kommt. Im bekannten Stand der Technik weisen die aus Federstahl hergestellten Sicherungselemente Laschen zum besseren Verkrallen mit der Kolbenaufnahme auf, diese bilden jedoch Leckagestellen, weshalb die Sicherungselemente für eine Abdichtung nicht verwendet werden können.The sleeve-shaped piston receptacle can preferably delimit an oil feed, the oil feed being sealed off from the securing device to the outside of the tensioner housing. Part of the safety device can also be additional seals that prevent a corresponding leakage from the gap between the housing and the piston seat. It is preferred, however, if the cutting web itself takes on the sealing. Pressing the web into the housing creates corresponding forces and essentially cleanly fitting surfaces that ensure the necessary sealing. For this purpose, the cutting web is preferably designed to be closed all the way round, so that this desired seal is achieved. In the known prior art, the securing elements made from spring steel have tabs for better clawing with the piston mount, but these form leakage points, which is why the securing elements cannot be used for a seal.
Günstigerweise kann der Schneidsteg eine Dreiecksform aufweisen. Aufgrund der Dreiecksform krallt (bzw. schneidet) sich der Schneidsteg besonders gut in das Material des Gehäuses ein und sorgt gleichzeitig für aneinander anliegende, für die Abdichtung geeignete Flächen. Günstigerweise weist eine Spitze der Dreiecksform nach außen, so dass der Schneidsteg mit einer Basisseite an die hülsenförmige Kolbenaufnahme anschließt. Hierdurch ergibt sich eine robuste Ausgestaltung des Schneidstegs bei effektiver Verankerung im Gehäuse.The cutting web can advantageously have a triangular shape. Due to the triangular shape, the cutting bar digs (or cuts) particularly well into the material of the housing and at the same time ensures surfaces that are in contact with one another and are suitable for sealing. Advantageously, a tip of the triangular shape points outwards, so that the cutting web adjoins the sleeve-shaped piston receptacle with a base side. This results in a robust design of the cutting web with effective anchoring in the housing.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Schneidsteg auf der in Einschubrichtung der Kolbenaufnahme weisenden Seite in einem flacheren Winkel ausgebildet sein als auf der entgegen der Einschubrichtung der Kolbenaufnahme weisenden Seite. Hierdurch vereinfacht sich das Einschieben der Kolbenaufnahme und die Verkrallung des Schneidstegs wird eher entgegen der Einschubrichtung wirksam, so dass das Einschieben mit geringerem Kraftaufwand möglich ist und eine größere Kraft aufgewendet werden muss, um die Kolbenaufnahme wieder aus dem Gehäuse zu entfernen. Die Winkel können auch so gewählt werden, dass eine Entnahme überhaupt nicht mehr möglich ist, weil eine zu starke Verankerung in Form eines Widerhakens erfolgt.In a further embodiment, the cutting web can be formed at a shallower angle on the side facing in the direction of insertion of the piston receptacle than on the opposite side Insertion direction of the piston seat facing side. This simplifies the insertion of the piston receptacle and the clawing of the cutting web is more effective against the direction of insertion, so that insertion is possible with less effort and greater force has to be used to remove the piston receptacle from the housing again. The angles can also be chosen so that removal is no longer possible at all because the anchoring is too strong in the form of a barb.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Schneidsteg in mindestens zwei Teilstege aufgeteilt ist, mittels derer gemeinsam die Verankerung bewirkt ist. Möglich ist hier z.B. ein Teilsteg an jedem Endbereich der Kolbenaufnahme. Dabei können die Teilstege auch identisch ausgeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass ein Teilsteg am Umfang und ein Teilsteg axial an der Kolbenaufnahme (z.B. an der Stirnfläche) angeformt ist.There is also the possibility that the cutting web is divided into at least two partial webs, by means of which the anchoring is effected together. It is possible here e.g. a partial web at each end of the piston seat. The partial webs can also be designed identically. However, there is also the possibility that a partial web is formed on the circumference and a partial web is formed axially on the piston mount (e.g. on the end face).
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform ist in die Aufnahmebohrung eine Spannerpatrone eingesetzt, die die hülsenförmige Kolbenaufnahme, die Ölzuführung und den Spannkolben umfasst. Durch das Einsetzen der Spannerpatrone in das Gehäuse werden die wesentlichen Bestandteile der hydraulischen Spannvorrichtung in einem Vorgang miteinander gefügt. Die Spannerpatrone ist dann in der beschriebenen Weise mittels des Schneidstegs in dem Gehäuse verankert. Eine Abdichtung der Ölzuführung ist dann ebenfalls, bevorzugt mittels des Schneidstegs, möglich. Günstigerweiser kann der Schneidsteg am Außenumfang der Kolbenaufnahme angeordnet sein, wodurch sich am besten die Verankerung in Axialrichtung der Kolbenaufnahme verwirklichen lässt.In a particularly favorable embodiment, a tensioning cartridge is inserted into the receiving bore, which cartridge comprises the sleeve-shaped piston receptacle, the oil supply and the tensioning piston. By inserting the tensioner cartridge into the housing, the essential components of the hydraulic tensioning device are joined together in one operation. The tensioner cartridge is then anchored in the housing in the manner described by means of the cutting web. Sealing of the oil supply is then also possible, preferably by means of the cutting web. The cutting web can advantageously be arranged on the outer circumference of the piston seat, so that the anchoring in the axial direction of the piston seat can best be achieved.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass zumindest ein Teilsteg oder der gesamte Schneidsteg an der Außenseite eines die Ölzuführung aufweisenden Bodens der Kolbenaufnahme angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung sorgt bevorzugt für eine Abdichtung in der Nähe der Ölzuführung. Allerdings ist die Verankerung in vielen Fällen etwas weniger ausgeprägt als bei einer Anordnung am Außenumfang. Beide Varianten können aber auch miteinander kombiniert werden, so dass ein Teilsteg am Außenumfang und ein Teilsteg am Boden angeordnet ist.But there is also the possibility that at least one part of the web or the entire cutting web is arranged on the outside of a bottom of the piston receptacle that has the oil supply. Such a configuration preferably ensures a seal in the vicinity of the oil supply. However, in many cases the anchoring is somewhat less pronounced than with an arrangement on the outer circumference. However, both variants can also be combined with one another, so that a partial web is arranged on the outer circumference and a partial web is arranged on the bottom.
Damit der Schneidsteg eine ausreichende Festigkeit aufweist, kann bevorzugt die Kolbenaufnahme einschließlich des Schneidstegs zumindest eine gehärtete Oberflächenschicht aufweisen. Die Kolbenaufnahme wird in aller Regel ohnehin gehärtet, um den hohen dynamischen Belastungen durch den Spannkolben standzuhalten. Bei diesem Härtevorgang wird der Schneidsteg an der Außenseite mitgehärtet und kann daher seine Verankerungsfunktion und gegebenenfalls seine Dichtfunktion sehr gut ausfüllen, ohne dass beim Einführvorgang der Kolbenaufnahme eine zu große Verformung des Schneidstegs stattfindet.So that the cutting bar has sufficient strength, the piston receptacle including the cutting bar can preferably have at least one hardened surface layer. The piston seat is usually hardened anyway in order to withstand the high dynamic loads caused by the clamping piston. During this hardening process, the cutting bar is also hardened on the outside and can therefore fulfill its anchoring function and, if necessary, its sealing function very well, without excessive deformation of the cutting bar occurring during the insertion process of the piston receptacle.
Bevorzugterweise kann die Aufnahmebohrung und der zugehörige Durchmesserabschnitt der Kolbenaufnahme eine enge Spiel- oder Übergangspassung aufweisen und der Schneidsteg mit einer maximalen Höhe, die der halben Wandstärke der Kolbenaufnahme entspricht, von der zugehörigen Fläche der Kolbenaufnahme überstehen. Der Schneidsteg weist demnach nur eine geringe Höhe auf und sorgt dennoch für eine gute Verankerung der Kolbenaufnahme im Gehäuse. Auch die Aufnahmebohrung und die Kolbenaufnahme können so aufeinander abgestimmt sein, dass sie mit engem Spiel oder leichtem Übergang ineinandergeschoben werden, so dass auch ein eventuell abzudichtender Spalt sehr gering ist.Preferably, the receiving bore and the associated diameter section of the piston receptacle can have a tight clearance or transition fit and the cutting web protrudes from the associated surface of the piston receptacle with a maximum height that corresponds to half the wall thickness of the piston receptacle. The cutting bar therefore has only a small height and nevertheless ensures that the piston receptacle is well anchored in the housing. The receiving bore and the piston receptacle can also be coordinated with one another in such a way that they are pushed into one another with close play or a slight transition, so that any gap that may need to be sealed is also very small.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer hydraulischen Spannvorrichtung mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Spannergehäuses mit einer zylindrischen Aufnahmebohrung,
- Fertigen einer hülsenförmigen Kolbenaufnahme mit einem, einstückig mit dieser ausgebildeten, Schneidsteg,
- Einfädeln eines passgenauen Führungsabschnitts der Kolbenaufnahme in die Aufnahmebohrung und
- Anschließendes Ausüben einer ausreichenden Kraft, damit der Schneidsteg in das Spannergehäuse einschneidet und die Kolbenaufnahme im Spannergehäuse verankert.
- Providing a tensioner housing with a cylindrical mounting hole,
- Production of a sleeve-shaped piston receptacle with a cutting web formed in one piece with this,
- Threading a precisely fitting guide section of the piston receptacle into the receiving bore and
- Then exert sufficient force so that the cutting bar cuts into the tensioner housing and anchors the piston receptacle in the tensioner housing.
Der Schneidsteg ist somit so angeordnet, dass ein Teil der Kolbenaufnahme bereits als Führung in das Spannergehäuse einführbar ist. Dies wird in Abhängigkeit der Passung ohne große Kraftaufwendung möglich sein. Erst im Anschluss wird dann die entsprechende Kraft zur Einbringung des Schneidstegs ausgeübt. Üblicherweise ist der Schneidsteg von geringer Höhe, so dass auch von einem Schaben gesprochen werden kann. Zum Teil werden sich auch die elastischen Eigenschaften des Gehäuses zunutze gemacht, da der Schneidsteg bevorzugt nur punktuelle oder linienförmige Berührungen mit dem Gehäuse aufweist und an dieser Stelle sehr hohe Kräfte ausübt, die zu einer kombinierten elastischen und plastischen Materialanlegung zumindest im Spitzenbereich des Schneidstegs führt.The cutting bar is thus arranged in such a way that part of the piston receptacle can already be introduced into the tensioner housing as a guide. Depending on the fit, this will be possible without much effort. Only then is the appropriate force exerted to introduce the cutting bar. The cutting web is usually of low height, so that it can also be referred to as scraping. In part, the elastic properties of the housing are also used, since the cutting bar preferably only has punctual or linear contact with the housing and exerts very high forces at this point, which leads to a combined elastic and plastic material application, at least in the tip area of the cutting bar.
Des Weiteren kann an der Kolbenaufnahme zusammen mit dem Schneidsteg ein Härtevorgang zum zumindest Erhöhen der Oberflächenhärte durchgeführt werden. Selbst wenn der Härtevorgang so ausgeführt wird, dass dieser lediglich zu einer harten Oberflächenschicht an der Kolbenaufnahme führt, so bedeutet dies doch in aller Regel bei den meist verwendeten Höhen der Schneidstege, dass ein beträchtlicher Teil des Schneidstegs vollkommen durchgehärtet wird und sich daher beim Einschubvorgang gar nicht oder nur sehr wenig verformen wird.Furthermore, a hardening process to at least increase the surface hardness can be carried out on the piston receptacle together with the cutting web. Even if the The hardening process is carried out in such a way that it only leads to a hard surface layer on the piston receptacle, but this usually means with the most commonly used heights of the cutting webs that a considerable part of the cutting web is completely hardened and therefore not at all or only during the insertion process will deform very little.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die hülsenförmige Kolbenaufnahme Bestandteil einer Spannerpatrone ist und eine Ölzuführung aufweist, wobei der Schneidsteg derart in dem Spannergehäuse verankert wird, dass die Ölzuführung von dem Schneidsteg zur Außenseite des Spannergehäuses hin abgedichtet wird. Der Schneidsteg erfüllt somit mehrere Funktionen gleichzeitig und stellt eine große Kostenreduktion gegenüber zusätzlichen Sicherungselementen dar.In addition, there is the possibility that the sleeve-shaped piston receptacle is part of a tensioner cartridge and has an oil supply, the cutting bar being anchored in the tensioner housing in such a way that the oil supply is sealed from the cutting bar to the outside of the tensioner housing. The cutting bar thus fulfills several functions at the same time and represents a great cost reduction compared to additional securing elements.
Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 die schematische Darstellung eines Steuerkettentriebs, -
2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, -
3 eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer hülsenförmigen Kolbenaufnahme, -
3a eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts IIIa aus3 , -
4 eine weitere Ausführungsform einer Kolbenaufnahme in einer Querschnittsdarstellung, -
5 eine weitere Ausführungsform einer Kolbenaufnahme in einer Querschnittsdarstellung, -
5a eine vergrößerte Darstellung desBereichs Va aus5 , -
6 eine weitere Ausführungsform einer Kolbenaufnahme in einer Querschnittsdarstellung, -
6a eine vergrößerte Darstellung des Bereichs Via aus6 und -
6b eine vergrößerte Darstellung desBereichs Vlb aus 6 .
-
1 the schematic representation of a timing chain drive, -
2 a perspective sectional view of a further embodiment of a clamping device according to the invention, -
3 a cross-sectional view of a first embodiment of a sleeve-shaped piston receptacle, -
3a an enlarged view of thesection IIIa 3 , -
4th a further embodiment of a piston mount in a cross-sectional view, -
5 a further embodiment of a piston mount in a cross-sectional view, -
5a an enlarged view of the areaVa out5 , -
6th a further embodiment of a piston mount in a cross-sectional view, -
6a an enlarged view of the Via area6th and -
6b an enlarged illustration of the region Vlb6th .
In
Der in
Anhand der
Das als Flanschgehäuse ausgestaltete Spannergehäuse
Die hülsenförmige Kolbenaufnahme
Die hülsenförmige Kolbenaufnahme
An der Bodenseite
Die Kolbenaufnahme
Die Kolbenaufnahme
Sofern die Kolbenaufnahme
Die Oberflächenhärte der Kolbenaufnahme
Im Folgenden wird anhand der
Bei der Ausführungsform gemäß
Im Folgenden wird nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der
Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der Schneidsteg
Im Folgenden wird nunmehr anhand der
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Kolbenaufnahme
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- SteuerkettentriebTiming chain drive
- 2.1,2.22.1,2.2
- NockenwellenkettenräderCamshaft sprockets
- 33
- KurbelwellenkettenradCrankshaft sprocket
- 44th
- SteuerketteTiming chain
- 55
- GleitschieneSlide rail
- 66th
- SpannschieneTensioning rail
- 77th
- MotorgehäuseMotor housing
- 88th
- KettenspannerChain tensioner
- 99
- SpannkolbenClamping piston
- 1010
- SpannergehäuseTensioner housing
- 11.1, 11.211.1, 11.2
- BefestigungsaugenFastening eyes
- 1212
- AufnahmebohrungMounting hole
- 1313
- ZulaufkammerInlet chamber
- 1414th
- KolbenaufnahmePiston seat
- 1515th
- SpannerpatroneTensioner cartridge
- 1616
- BodenseiteBottom side
- 1717th
- ZulauföffnungInlet opening
- 1818th
- KolbenbohrungPiston bore
- 1919th
- SitzSeat
- 2020th
- Rückschlagventilcheck valve
- 2121st
- DruckkammerPressure chamber
- 2222nd
- SchraubendruckfederHelical compression spring
- 2323
- KolbenstirnseitePiston face
- 2424
- Präzisionsöffnung Precision opening
- 2525th
- SicherungsstiftLocking pin
- 2626th
- BodenflächeFloor area
- 2727
- Grundreason
- 2828
- StirnflächeFace
- 2929
- SchneidstegCutting bridge
- 3030th
- SeitenflächeSide face
- 3131
- MantelflächeOuter surface
- 3232
- Seitenfläche Side face
- EE.
- EinschubrichtungDirection of insertion
- HH
- Höheheight
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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