DE102020005706B4 - Hybrid drive train for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Hybridantriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (12), welche eine Abtriebswelle (14) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (16), welche einen Stator (18) und einen von dem Stator (18) antreibbaren Rotor (20) aufweist, und mit wenigstens einem Planetenradsatz (26), welcher eine Ausgangswelle (36) und als Getriebeelemente ein Sonnenrad (28), ein Hohlrad (32) und einen Planetenträger (30) aufweist, wobei die Abtriebswelle (14) mit einem ersten der Getriebeelemente gekoppelt oder koppelbar ist, wobei ein erstes Schaltelement (38) vorgesehen ist, mittels welchem durch Verschieben des ersten Schaltelements (38) der Rotor (20) wahlweise mit einem zweiten der Getriebeelemente oder mit dem dritten Getriebeelement koppelbar ist, gekennzeichnet durch- ein zweites Schaltelement (40), mittels welchem durch Verschieben des zweiten Schaltelements (40) die Ausgangswelle (36) wahlweise mit dem zweiten Getriebeelement oder mit dem dritten Getriebeelement koppelbar ist; und- eine Hebeleinrichtung (42), mittels welcher gleichzeitig das erste Schaltelement (38) in eine in axialer Richtung des Planetenradsatzes (26) verlaufende, erste Schieberichtung (50) und das zweite Schaltelement (40) in eine der ersten Schieberichtung (50) entgegengesetzte, in axialer Richtung des Planetenradsatzes (26) verlaufende, zweite Schieberichtung (52) verschiebbar ist.Hybrid drive train (10) for a motor vehicle, with an internal combustion engine (12) which has an output shaft (14), with an electric machine (16) which has a stator (18) and a rotor (20) which can be driven by the stator (18), and with at least one planetary gear set (26) which has an output shaft (36) and, as transmission elements, a sun gear (28), a ring gear (32) and a planet carrier (30), wherein the output shaft (14) is coupled or can be coupled to a first of the transmission elements, wherein a first switching element (38) is provided, by means of which, by moving the first switching element (38), the rotor (20) can be coupled optionally to a second of the transmission elements or to the third transmission element, characterized by - a second switching element (40), by means of which, by moving the second switching element (40), the output shaft (36) can be coupled optionally to the second transmission element or to the third transmission element can be coupled; and- a lever device (42) by means of which the first switching element (38) can be displaced in a first sliding direction (50) running in the axial direction of the planetary gear set (26) and the second switching element (40) can be displaced in a second sliding direction (52) running in the axial direction of the planetary gear set (26) and opposite to the first sliding direction (50).
Description
Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a hybrid drive train for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Ein solcher Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
Derartige Hybridantriebsstränge sind ferner aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hybridantriebsstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.The object of the present invention is to further develop a hybrid drive train of the type mentioned at the outset in such a way that particularly advantageous drivability can be realized in a particularly simple manner.
Diese Aufgabe wird durch einen Hybridantriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a hybrid drive train with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um einen Hybridantriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders einfache Weise eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit des Hybridantriebsstrangs realisiert werden kann, ist es zunächst wie im Stand der Technik bekannt vorgesehen, dass der Hybridantriebsstrang ein erstes, insbesondere internes, Schaltelement aufweist, mittels welchem durch Verschieben des ersten Schaltelements der Rotor wahlweise mit einem zweiten der Getriebeelemente oder mit dem dritten Getriebeelement, insbesondere drehmomentübertragend, koppelbar ist. Der Hybridantriebsstrang umfasst außerdem erfindungsgemäß ein, insbesondere internes, zweites Schaltelement, mittels welchem durch Verschieben des zweiten Schaltelements die Ausgangswelle wahlweise mit dem zweiten Getriebeelement oder mit dem dritten Getriebeelement, insbesondere drehmomentübertragend, koppelbar ist. Insbesondere kann mittels des ersten Schaltelements durch Verschieben des ersten Schaltelements der Rotor wahlweise mit dem zweiten Getriebeelement oder mit dem dritten Getriebeelement drehfest verbunden werden. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mittels des zweiten Schaltelements durch Verschieben des zweiten Schaltelements die Ausgangswelle wahlweise mit dem zweiten Getriebeelement oder mit dem dritten Getriebeelement drehfest verbunden werden kann.In order to further develop a hybrid drive train of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that a particularly advantageous drivability of the hybrid drive train can be achieved in a particularly simple manner, it is initially provided, as is known in the prior art, that the hybrid drive train has a first, in particular internal, switching element, by means of which the rotor can be coupled optionally to a second of the transmission elements or to the third transmission element, in particular in a torque-transmitting manner, by moving the first switching element. According to the invention, the hybrid drive train also comprises a second, in particular internal, switching element, by means of which the output shaft can be coupled optionally to the second transmission element or to the third transmission element, in particular in a torque-transmitting manner, by moving the second switching element. In particular, by means of the first switching element, the rotor can be connected in a rotationally fixed manner to the second transmission element or to the third transmission element by moving the first switching element. Furthermore, it is preferably provided that by means of the second switching element, the output shaft can be connected in a rotationally fixed manner optionally to the second transmission element or to the third transmission element by moving the second switching element.
Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist zu verstehen, dass die beiden Elemente koaxial angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.A rotationally fixed connection between two rotatably mounted elements means that the two elements are arranged coaxially and are connected to each other in such a way that they rotate at the same angular velocity.
Unter einer koaxialen Anordnung zweier drehbar gelagerter Elemente ist zu verstehen, dass die beiden Elemente um die gleiche Drehachse drehbar sind.A coaxial arrangement of two rotatably mounted elements means that the two elements can rotate about the same axis of rotation.
Der Hybridantriebsstrang umfasst außerdem erfindungsgemäß eine Hebeleinrichtung, mittels welcher gleichzeitig das erste Schaltelement in eine in axialer Richtung des Planetenradsatzes verlaufende, erste Schieberichtung und das zweite Schaltelement in eine der ersten Schieberichtung entgegengesetzte, in axialer Richtung des Planetenradsatzes verlaufende, zweite Schieberichtung verschiebbar ist. Mit anderen Worten, wird die Hebeleinrichtung beispielsweise um eine Schwenkachse in eine erste Schwenkrichtung insbesondere relativ zu einem Gehäuse des Hybridantriebsstrangs verschwenkt, wobei die Schwenkachse vorzugsweise senkrecht zur axialen Richtung des Planetenradsatzes verläuft, so wird dadurch mittels der Hebeleinrichtung das erste Schaltelement in die erste Schieberichtung und gleichzeitig das zweite Schaltelement in die zweite Schieberichtung verschoben. Wird beispielsweise die Hebeleinrichtung um die Schwenkachse insbesondere relativ zu dem Gehäuse in eine der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzte, zweite Schwenkrichtung verschwenkt, so wird dadurch beispielsweise das erste Schaltelement in die zweite Schieberichtung und das zweite Schaltelement in die erste Schieberichtung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, verschoben.According to the invention, the hybrid drive train also comprises a lever device, by means of which the first switching element can be simultaneously displaced in a first sliding direction running in the axial direction of the planetary gear set and the second switching element can be simultaneously displaced in a second sliding direction opposite to the first sliding direction and running in the axial direction of the planetary gear set. In other words, if the lever device is pivoted, for example, about a pivot axis in a first pivot direction, in particular relative to a housing of the hybrid drive train, wherein the pivot axis preferably runs perpendicular to the axial direction of the planetary gear set, the first switching element is thereby displaced in the first sliding direction and the second switching element is simultaneously displaced in the second sliding direction by means of the lever device. If, for example, the lever device is pivoted about the pivot axis, in particular relative to the housing in a second pivot direction opposite to the first pivot direction, the first switching element is thereby displaced, for example, in the second sliding direction and the second switching element is thereby displaced in the first sliding direction, in particular relative to the housing.
Der erfindungsgemäße Hybridantriebsstrang ist ein elektrodynamischer Triebkopf, dessen auch als Planetensatz bezeichneter Planetenradsatz dreiwellig ist. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Getriebeelemente des Planetenradsatzes auch als Wellen angesehen werden können beziehungsweise mit Wellen, insbesondere drehfest, verbunden oder verbindbar sein können. Herkömmlicherweise weist ein solcher dreiwelliger Planetenradsatz insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise deren Abtriebswelle an eines der Getriebeelemente und der Rotor der elektrischen Maschine an ein anderes der Getriebeelemente, insbesondere fest, angebunden ist, folgenden, konzeptionellen Nachteil auf: aufgrund von physikalischen Grundsätzen kann der Triebkopf dann nur in eine Richtung Kraft beziehungsweise eine Drehrichtung ein Drehmoment aufbauen, sodass mittels eines solchen Triebkopfes nur eine Rückwärtsfahrt oder aber nur eine Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs darstellbar ist. Um beispielsweise sowohl ein Vorwärtsfahren als auch ein Rückwärtsfahren und somit einen Rückwärtsgang zu realisieren, sind üblicherweise mehrere Schaltelemente und Zahnräder erforderlich, die beispielsweise eine Drehrichtungsumkehr bewirken können.The hybrid drive train according to the invention is an electrodynamic drive head, whose planetary gear set, also referred to as a planetary gear set, has three is wavy. This means in particular that the transmission elements of the planetary gear set can also be viewed as shafts or can be connected or connectable to shafts, in particular in a rotationally fixed manner. Conventionally, such a three-shaft planetary gear set has the following conceptual disadvantage, in particular when the internal combustion engine or its output shaft is connected to one of the transmission elements and the rotor of the electric machine is connected to another of the transmission elements, in particular in a fixed manner: due to physical principles, the drive head can then only build up force or torque in one direction of rotation, so that only reverse travel or only forward travel of the motor vehicle can be achieved by means of such a drive head. In order to realize both forward travel and reverse travel and thus reverse gear, for example, several switching elements and gears are usually required, which can, for example, bring about a reversal of the direction of rotation.
Demgegenüber kann durch die Erfindung nun auf besonders vorteilhafte Weise sowohl eine Vorwärtsfahrt beziehungsweise ein Vorwärtsgang als auch eine Rückwärtsfahrt beziehungsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden. Durch die eine Schalteinrichtung bildenden Schaltelemente ist es möglich, jeweilige, auch als Wellenanbindungen bezeichnete Anbindungen des zweiten Getriebeelements und des dritten Getriebeelements bedarfsgerecht zu verändern, insbesondere zu vertauschen, um so eine Drehrichtungs- beziehungsweise Kraftrichtungsumkehr zu realisieren. Somit können sowohl eine Vorwärtsfahrt als auch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs ohne eine zusätzliche Rückwärtsgangebene ermöglicht werden, sodass der Bauraumbedarf, das Gewicht, die Kosten und die Teileanzahl des erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrangs in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.In contrast, the invention can now be used to realize both forward travel or a forward gear and reverse travel or a reverse gear in a particularly advantageous manner. The switching elements forming a switching device make it possible to change the respective connections, also referred to as shaft connections, of the second transmission element and the third transmission element as required, in particular to swap them around in order to realize a reversal of the direction of rotation or force. This enables both forward travel and reverse travel of the motor vehicle without an additional reverse gear level, so that the installation space requirement, the weight, the costs and the number of parts of the hybrid drive train according to the invention can be kept to a particularly low level.
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.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug; und -
2 eine Hebeleinrichtung zum Verschieben von zwei internen Schaltelementen des Hybridantriebsstrangs.
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1 a schematic representation of a hybrid drive train according to the invention for a motor vehicle; and -
2 a lever device for moving two internal switching elements of the hybrid drive train.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with identical reference symbols.
Der Hybridantriebsstrang 10 umfasst außerdem wenigstens einen Planetenradsatz 26, welcher ein Sonnenrad 28, einen auch als Steg bezeichneten Planetenträger 30 und ein Hohlrad 32 aufweist. Das Sonnenrad 28, der Planetenträger 30 und das Hohlrad 32 sind Getriebeelemente des Planetenradsatzes 26, wobei die Getriebeelemente auch einfach als Elemente bezeichnet werden. Aus
Des Weiteren ist aus
Um nun eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, umfasst der Hybridantriebsstrang 10 ein internes, erstes Schaltelement 38, mittels welchem durch Verschieben des ersten Schaltelements 38 der Rotor 20 wahlweise mit einem zweiten der Getriebeelemente oder mit dem dritten Getriebeelement koppelbar ist. Bei dem in
Die Hebeleinrichtung 42 und die Schaltelemente 38 und 40 bilden beispielsweise eine Schalteinrichtung 54, welche zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar ist. In dem ersten Schaltzustand befindet sich das Schaltelement 38 in der ersten Koppelstellung, während sich das Schaltelement 40 in der dritten Koppelstellung befindet. In dem zweiten Schaltzustand befindet sich das Schaltelement 38 in der zweiten Koppelstellung, während sich das Schaltelement 40 in der vierten Koppelstellung befindet. Durch Einstellen des ersten Schaltzustands ist beispielsweise ein Vorwärtsgang des Hybridantriebsstrangs 10 eingelegt beziehungsweise kann eine Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs bewirkt werden. Durch Einstellen des zweiten Schaltzustands ist beispielsweise ein Rückwärtsgang des Hybridantriebsstrangs 10 eingelegt beziehungsweise kann eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs bewirkt werden. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit auf besonders einfache Weise dargestellt werden.The
Es ist erkennbar, dass die auch als Hebelanordnung bezeichnete Hebeleinrichtung 42, welche auch als Hebelmechanismus bezeichnet wird, dazu ausgebildet ist, die Schaltelemente 38 und 40 gleichzeitig zu betätigen. Die Schaltelemente 38 und 40 sind beispielsweise als Schiebemuffen ausgebildet. Beispielsweise zwischen dem Schaltelement 40 und der Schwenkachse 44 ist ein Längsdehnungselement 56 angeordnet, mittels welchem beispielsweise in Längserstreckungsrichtung der Hebeleinrichtung 42 erfolgende und beispielsweise thermische bedingte Dehnungen beziehungsweise Verformungen der Hebeleinrichtung 42 kompensiert werden können, insbesondere derart, dass diese Verformungen nicht zu in Längserstreckungsrichtung der Hebeleinrichtung 42 erfolgende Längenänderungen der Hebeleinrichtung 42 führen.It can be seen that the
Um die Hebeleinrichtung 42 ihrerseits zu betätigen, ist eine beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgebildete Kolben-Zylinder-Anordnung 58 vorgesehen, welche ein beispielsweise als Zylinder ausgebildetes Gehäuseelement 60 und einen Kolben 62 umfasst. Der Kolben 62 ist translatorisch bewegbar in dem Gehäuseelement 60 angeordnet, insbesondere derart, dass das Getriebeelement 60 und der Kolben 62 eine Arbeitskammer 64 begrenzen. Durch Einleiten eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, in die Arbeitskammer 64 kann die Kolben-Zylinder-Anordnung 58 hydraulisch betätigt werden. Hierdurch wird der Kolben 62 und mit diese eine mit dem Kolben 62 verbundene Kolbenstange 66 derart bewegt, dass die Kolbenstange 66 zumindest teilweise aus dem Gehäuseelement 60 herausgefahren wird. Dadurch wird die Hebeleinrichtung 42 in die zweite Schwenkrichtung verschwenkt. Durch Abführen des Fluids aus der Arbeitskammer 64 beziehungsweise durch Einfahren der Kolbenstange 66 in das Gehäuseelement 60 wird die Hebeleinrichtung 42 in die erste Schwenkrichtung verschwenkt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Kolbenstange 66 an einer Verbindungsstelle S mit den Hebeleinrichtung 42 verbunden ist, wobei die Verbindungsstelle S in Längserstreckungsrichtung der Hebeleinrichtung 42 zwischen der Schwenkachse 44 und dem Schaltelement 38 angeordnet ist.In order to actuate the
In
Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Schaltelement 38 ein erstes Teilelement 68 und ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem Teilelement 68 verbundenes, zweites Teilelement 70 auf. Das Schaltelement 40 weist ein drittes Teilelement 72 und ein viertes Teilelement 74 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit dem Teilelement 72 verbunden ist. Das erste Teilelement 68 ist permanent drehfest mit dem Rotor 20 verbunden und relativ zu dem Rotor 20 entlang der Bewegungsrichtung und somit in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 verschiebbar. Das dritte Teilelement 72 ist permanent drehfest mit der Ausgangswelle 36 verbunden und relativ zu der Ausgangswelle 36 in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 beziehungsweise entlang der Bewegungsrichtung verschiebbar.In the embodiment shown in the figures, the switching
Ferner ist erkennbar, dass die Schaltelemente 38 und 40 zumindest hinsichtlich ihrer translatorischen Bewegungen, insbesondere über die Hebeleinrichtung 42, miteinander gekoppelt sind, sodass das in die erste Schieberichtung erfolgende Verschieben des Schaltelements 38 mit dem in die zweite Schieberichtung erfolgenden Verschieben des Schaltelements 40 einhergeht und dass in die zweite Schieberichtung erfolgende Verschieben des Schaltelements 38 geht mit dem in die erste Richtung erfolgenden Verschieben des Schaltelements 40 einher, insbesondere jeweils gleichzeitig. Hierdurch kann auf besonders einfache, bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise zwischen den zuvor beschriebenen Schaltzuständen umgeschaltet werden, sodass eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs auf besonders einfache Weise darstellbar ist. Außerdem ist erkennbar, dass der Hybridantriebsstrang 10 ein elektrodynamisches Anfahrelement für ein Hybridgetriebe sein kann beziehungsweise der Planetenradsatz 26 insbesondere in Zusammenspiel mit den Schaltelementen 38 und 40 kann auf besonders einfache Weise ein besonders vorteilhaftes elektrodynamisches Anfahrelement für ein Hybridgetriebe bilden, wobei über das Anfahrelement das erste beziehungsweise zweite Drehmoment beziehungsweise das aus dem ersten beziehungsweise zweiten resultierende dritte Drehmoment besonders vorteilhaft in das Hybridgetriebe eingeleitet werden kann, wobei mittels des Anfahrelements besonders bedarfsgerecht sowohl eine Vorwärtsfahrt als auch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.It can also be seen that the switching
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- HybridantriebsstrangHybrid powertrain
- 1212
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1414
- AbtriebswelleOutput shaft
- 1616
- elektrische Maschineelectric machine
- 1818
- Statorstator
- 2020
- Rotorrotor
- 2222
- MaschinendrehachseMachine rotation axis
- 2424
- AbtriebswellendrehachseOutput shaft rotation axis
- 2626
- PlanetenradsatzPlanetary gear set
- 2828
- SonnenradSun gear
- 3030
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 3232
- HohlradRing gear
- 3434
- PlanetenradPlanetary gear
- 3636
- AusgangswelleOutput shaft
- 3838
- erstes Schaltelementfirst switching element
- 4040
- zweites Schaltelementsecond switching element
- 4242
- HebeleinrichtungLever device
- 4444
- SchwenkachseSwivel axis
- 4646
- PfeilArrow
- 4848
- PfeilArrow
- 5050
- PfeilArrow
- 5252
- PfeilArrow
- 5454
- SchalteinrichtungSwitching device
- 5656
- LängsdehnungselementLongitudinal expansion element
- 5858
- Kolben-Zylinder-AnordnungPiston-cylinder arrangement
- 6060
- GehäuseelementHousing element
- 6262
- KolbenPistons
- 6464
- ArbeitskammerChamber of Labor
- 6666
- KolbenstangePiston rod
- 6868
- erstes Teilelementfirst subelement
- 7070
- zweites Teilelementsecond subelement
- 7272
- drittes Teilelementthird subelement
- 7474
- viertes Teilelementfourth subelement
- FF
- KraftpfeilPower Arrow
- SS
- VerbindungsstelleConnection point
Claims (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102020005706.3A DE102020005706B4 (en) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Hybrid drive train for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
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-
2020
- 2020-09-18 DE DE102020005706.3A patent/DE102020005706B4/en active Active
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Also Published As
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