DE112014004496T5 - Pyrotechnischer Aktor - Google Patents
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Abstract
Ein neuer Aktor (10) enthält ein Gehäuse (12), welches ein erstes Ende (14), ein zweites Ende (16) und eine innere Wand hat. Eine Kolbenstangenanordnung (20) ist innerhalb des Gehäuses (12) enthalten, worin die Anordnung (20) eine Kolbenstange (26) beinhaltet, eine erste Endabdeckung (22), die an einem Ende der Kolbenstange (26) befestigt ist, und eine zweite Endabdeckung (24), die an einem gegenüberliegenden Ende der Kolbenstange (26) befestigt ist. Eine Energiesteuervorrichtung (34) ist über einen äußeren Durchmesser der ersten Endabdeckung (22) festgelegt, wobei nach Aktivierung des Aktors (10) die Energiesteuervorrichtung (34) unter vorbestimmten Bedingungen nach Bewegung der genannten Kolbenstange (26) deformiert werden kann.
Description
- QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
- Diese Anmeldung beansprucht die Rechte der provisorischen U.S.-Anmeldung mit der Anmeldenummer 61/884,967, eingereicht am 30. September 2013.
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen verbesserten Linearaktor, der dazu dient, beim Aufprall eines Fußgängers mit der Fahrzeugfront eine Motor- oder Kühlerhaube anzuheben.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuginsassenschutzsysteme oder andere Sicherheitssysteme, welche Linearaktoren verwenden, um eine Fahrzeugoberfläche wie eine Motorhaube, in dem Fall einer Kollision oder eines Aufpralls mit einem Fußgänger anzuheben. Bekannte Linearaktoren verwenden typischerweise pyrotechnische Mittel, um einen Kolben innerhalb eines Aktors zu aktivieren. Bezüglich bestimmter Ereignisse wie einem Feuer, oder bezüglich Feuerprüfungen oder aufgesetzten Trockenfeuerprüfungen, muss die dabei entstehende Energie gesteuert werden. Anders ausgedrückt, werden pyrotechnische Aktoren in bestimmter Umgebung unter Umständen im Ruhezustand aktiviert, wobei eine verbundene Kolbenstange im Wesentlichen bei Nichtvorhandensein einer Last von der Motorhaube eines Fahrzeuges oder einer anderen Last zum Beispiel ungebremst sein kann. Bei der Montage der verschiedenen Bestandteile eines typischen pyrotechnischen Aktors, können Stress erhöhende Faktoren, hervorgerufen durch Herstellungsprozesse wie Crimpen, Schweißen, Presspassung oder jeden anderen geeigneten Montageprozess, Schwachpunkt(e) darstellen, wenn durch Erschütterung der Aktor betätigt wird. Es wäre eine Verbesserung, eine Verbesserung zu dem typischen pyrotechnisch betätigten Kolben zur Verfügung zu stellen, eine die die Steuerung der Energie, die beispielsweise mit einem Feuer einhergeht, erlaubt.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die oben genannten Bedenken und andere werden durch einen Aktor, der ein Gehäuse enthält, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine erste Gehäuseinnenwand hat, aufgelöst. Eine Kolbenstangenanordnung ist in dem Gehäuse enthalten, wobei die Kolbenstangenanordnung eine Kolbenstange umfasst, die ein drittes Ende der Kolbenstange, benachbart zum ersten Ende des Gehäuses, und ein viertes Ende der Kolbenstange, benachbart zum zweiten Ende des Gehäuses, sowie eine zweite oder innere Wand der Kolbenstange hat. Eine erste Kolbenendabdeckung ist innerhalb des dritten Endes befestigt und schließt eine äußere Wand der Endabdeckung ein. Eine zweite Kolbenendabdeckung kann innerhalb des vierten Endes befestigt werden und schließt ebenfalls eine äußere Wand der Endabdeckung ein. Die erste äußere Wand des Kolbenendes hat einen ersten Teil mit einem relativ breiteren äußeren Durchmesser und einem zweiten dazwischenliegenden Teil mit einem relativ schmaleren äußeren Durchmesser, verglichen mit dem äußeren Durchmesser des ersten Teils, wobei der zweite Teil gleitbar mit dem inneren Durchmesser des zweiten oder der inneren Wand der Kolbenstange in Kontakt kommen kann. Ein Plenum kann zwischen dem äußeren Durchmesser des zweiten Teils und der inneren Wand der Kolbenstange gebildet werden, und zwischen einem Crimp, welcher durch Crimpen der Kolbenstange an der ersten Kolbenendabdeckung geformt ist, und einem dritten Teil. Eine verformbare Hülse oder eine Energiesteuervorrichtung kann in dem Plenum positioniert sein oder gegenüber dem zweiten Teil und innerhalb der zweiten oder inneren Wand der Kolbenstange, wobei nach Aktivierung des Aktors, die daraus resultierende Bewegung der Kolbenstange die Hülse bricht oder anders ausgedrückt, die Energiesteuervorrichtung verformt. Insbesondere wenn der Aktor unter Last ist, wie der Motorhaube des Fahrzeuges, würde die Hülse nicht primär brechen, da die Kolbenstange nicht bis zu ihrem vollen unbelasteten Potential ausfahren würde.
- KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 ist eine Querschnittsansicht eines Aktors in einem voraktivierten Zustand, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht entlang der Länge des Aktors erfolgt. -
2 ist eine Querschnittsansicht eines Aktors in einem nicht-belasteten Zustand nach Aktivierung, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht entlang der Länge des Aktors erfolgt. -
3 ist eine Querschnittsansicht eines Aktors in einem Zustand unter Last nach Aktivierung, wobei die Ansicht entlang der Länge des Aktors erfolgt. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Wie in den Figuren gezeigt, enthält ein Linearaktor
10 ein Gehäuse12 . Das Gehäuse12 enthält ein erstes Ende14 und ein zweites Ende16 . Ein Initiator oder Zünder18 ist innerhalb des ersten Endes14 befestigt und dichtet das erste Ende14 in bekannter Weise ab. Ein Kolben oder eine Kolbenstangenanordnung20 ist benachbart zu Zünder18 vor Aktivierung des Aktors10 angeordnet, wobei der Kolben20 ein erstes Ende22 und ein zweites Ende24 beinhaltet. Eine Kolbenstange26 verbindet das erste Kolbenende22 mit dem zweiten Kolbenende24 . Wie in den Figuren gezeigt, befestigt ein erster Crimp22a die Kolbenstange26 am Kolbenende22 . Wie oben dargestellt, veranschaulicht der erste Crimp22a jeden ähnlichen Stress erhöhenden Faktor, der durch Herstellungsprozesse hervorgerufen wird wie Schweißen, Crimpen, Presspassung und so weiter. Wie in den Figuren gezeigt, hat das Kolbenende22 einen ersten Teil22b (benachbart zu Zünder18 ), welcher einen relativ breiteren Durchmesser hat, und einen dritten gegenüberliegenden Teil22d , welcher einen relativ kleineren Durchmesser hat. Ein zweiter oder zwischenliegender Teil22c des Kolbenendes22 hat einen noch relativ schmaleren äußeren Durchmesser verglichen mit dem ersten Teil22b und dritten Teil22d . Eine Dichtung27 ist über dem breiteren Teil22b des Kolbenendes22 befestigt, wodurch eine Entlüftung der Zündprodukte in einen ringförmigen Bereich32 verhindert wird, der zwischen dem Gehäuse12 und der Kolbenstange26 definiert ist. Als Ergebnis ist die Wirksamkeit des Kolbens gewährleistet. - In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, ist eine Energiesteuervorrichtung wie eine stauchbare Hülse
34 um den zweiten oder schmaleren zwischenliegenden Teil22c herum angeordnet, wodurch Teil22c wenigstens teilweise abgedeckt ist. Da die Kolbenstange26 um den zwischenliegenden oder zweiten Teil22c des Kolbens herum gecrimpt ist, um Crimp22a zu bilden, ist Hülse34 bevorzugt gleitbar und/oder lose um den äußeren Durchmesser des zweiten Teils22c herum gehalten und hierdurch die gleitbare Bewegung der Kolbenstange26 entlang Teil22c erlaubt. Ein Anschlagteil22d ist an einem Ende des Kolbenendes22 ausgebildet und zwingt die verformbare Hülse34 in eine Position um Teil22c herum gelegen, zwischen Crimp22a und Teil22d . Wie in1 gezeigt, befestigt der Crimp22a die Kolbenstange um den äußeren Durchmesser des schmaleren Teils22c herum, wodurch die Bewegung der Hülse34 entlang einer Längsachse Z gezwungen ist. Wie ebenso in1 gezeigt, kann ein Plenum28 ausgebildet sein zwischen dem äußeren Durchmesser des Teils22c , dem Crimp22a , drittem Teil22d und der inneren Wand26a der Kolbenstange26 . Entsprechend kann Hülse34 dann innerhalb des Plenums28 vor der Aktivierung des Aktor10 liegen. - Wie bei dem Kolbenende
22 , hat das Kolbenende24 einen dritten Teil24b , welcher einen relativ breiteren Durchmesser hat, und einen vierten Teil24d , welcher einen relativ schmaleren Durchmesser hat. Da die Kolbenstange26 um den Kolbenteil24c gecrimpt ist, um Crimp24a zu bilden, ist das Kolbenende24 sicher an der Stange26 befestigt. Ein ringförmiger Kragen36 ist um das Äußere des Gehäuses12 geschweißt oder anderweitig befestigt und ein Teil davon36a erstreckt sich radial und nach innen gerichtet benachbart zu Kolbenende24 und positioniert und zwingt hierdurch das Gehäuse12 und die Kolbenstange26 auch in die Nachbarschaft des zweiten Kolbenendes24 . Der ringförmige Kragen36 bildet auch einen Anschlag für die Kolbenstange20 , wenn das erste Ende22 mit dem ringförmigen Kragen36 nach Aktivierung des Aktors10 kollidiert. - Wie in
1 gezeigt, ist der Aktor10 in einem voraktivierten Zustand dargestellt. Insbesondere die Stauchhülse34 ist mit einer bestimmten Länge L1 vor der Aktivierung des Aktors10 dargestellt. Des Weiteren, ist die Kolbenstange26 vollständig innerhalb des Gehäuses12 eingeschlossen. Das Kolbenende24 liegt bevorzugt formschlüssig gegen das zweite Ende16 des Gehäuses12 an, bis Kolben20 durch Zündkräfte von Zünder18 nach Aktivierung des Aktor10 nach vorne getrieben wird. - Wie in
2 gezeigt, ist der Aktor10 in einem nicht-belasteten aktivierten Zustand dargestellt. Der Begriff “nicht-belastet” soll einen Zustand beschreiben, in dem der Aktor10 aktiviert ist, ohne irgendeine Last wie das Gewicht der Motorhaube und vielleicht das Gewicht eines Fußgängers. Im Wesentlichen, bildet die Verwendung der Stauchhülse34 einen Sicherheitsdämpfungsmechanismus für die Fälle oder vorbestimmten Bedingungen, in denen der Aktor ohne eine Last aktiviert sein kann. Insbesondere die Stauchhülse34 ist mit einer verkürzten Länge L2 dargestellt, wobei die Hülse34 zusammengepresst ist, wenn die Kolbenstange26 durch das Gehäuse12 und aus dem Ende16 heraus fährt. Wie ebenfalls gezeigt, ist nach Aktivierung des Aktors10 die Kolbenstange26 gleitbar entlang Teil22c fahrbar, während die Hülse34 zusammengedrückt ist, um die Energie der Kolbenstange26 zu steuern, wenn diese durch das und aus dem Gehäuse12 heraus getrieben wird. - Wie in
3 gezeigt, ist der Aktor10 andererseits unter Last in einem aktivierten Zustand dargestellt. Der Begriff “Last” soll einen Zustand beschreiben, in dem der Aktor10 mit dem Gewicht der Motorhaube und vielleicht dem Gewicht eines Fußgängers als Last aktiviert ist. In diesem “belasteten” Zustand, lässt sich erkennen, dass die Stauchhülse34 im Wesentlichen nicht gebrochen ist, da der Dämpfungsmechanismus tatsächlich die Last ist, die auftreten würde, wenn der Aktor10 unter normalen Betriebsbedingungen aktiviert wird, wobei eine Last gegen die Bewegung der Kolbenstange26 an einem Punkt ausgeübt wird, während sie gleitend durch das Gehäuse12 fährt. Entsprechend würde die Stauchhülse34 nicht typischerweise als ein Dämpfer während der normalen “Last” Bedingungen eines aktivierten Aktors10 fungieren, wenn beispielsweise eine Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug unmittelbar angezeigt ist - Im Betrieb wird der vorliegende Linearaktor
10 aktiviert, wenn der Zünder18 ein Signal von einem Fahrzeugcomputeralgorithmus erhält, welcher auf Aufprall-, Verzögerungs- oder andere bekannte geeignete Sensoren antwortet. Wenn der Fußgänger mit dem verbundenen Fahrzeug und/oder der Fahrzeughaube in Kontakt kommt, erfasst der Algorithmus den Aufprall und signalisiert dem Zünder18 sich zu aktivieren. Nach Aktivierung treiben Hitze und Druckprodukte des Zünder18 den Kolben20 vorwärts oder nach oben durch die Länge des Körper12 zu dem zweiten Ende16 . Da der Kolben20 innerhalb und entlang der Länge des Gehäuse12 getrieben wird, wirkt das zweite Ende24 und Kolbenteil24b , welches einen größeren Durchmesser als der Rest des Kolbenendes24 hat, um die Haube anzuheben oder aufzurichten, um den Schaden oder die Verletzung für den Fußgänger, der damit in Kontakt ist, zu verringern. - Es ist anzuerkennen, dass der vorliegende Aktor größtenteils gebildet oder hergestellt werden kann, wie im Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise zeigt das
U.S. Patent Nr. 6,568,184 beispielhaft einen pyrotechnischen Aktor und lehrt im Allgemeinen die grundlegende Struktur der vorliegenden Erfindung und ist hierin unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen. Als Alternative zeigtU.S. Patent Nr. 8,656,716 , auch unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen, beispielhaft einen Hybrid-(d.h. pyrotechnischen und unter Druck stehenden Aktor) oder Speichergasaktor (einer, der einen Speicher mit unter Druck stehendem Gas beinhaltet). Die verschiedenen Bestandteile, wie beispielsweise das Gehäuse und die Kolbenstange können gezogen oder stranggepresst oder in anderer Weise umgeformt werden, wie im Stand der Technik bekannt ist. Die verschiedenen Bestandteile können metallisch, polymer oder eine Kombination aus beidem sein, oder aus jedem anderen robusten und haltbaren Material sein, das im vorliegenden Zusammenhang nützlich ist. Der Zünder18 kann wie im Stand der Technik bekannt aufgebaut sein und kann von jedem bekannten Lieferanten von Zündern erworben werden. Die Kolbenenden22 und24 können geprägt, stranggepresst oder in anderer Weise umgeformt werden, wie im Stand der Technik bekannt ist. Insbesondere in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, stellt das Kolbenende22 kombiniert mit der Hülse34 eine Lösung für die Bedenken der Energiesteuerung dar, nämlich durch den gleitbaren Kontakt der Kolbenstange26 entlang des schmaleren Teil22c . Wie in2 gezeigt, entfernt oder trennt sich die Kolbenstange26 tatsächlich von dem breiteren und ersten Teil22b , wenn die Kolbenstangenanordnung20 “gestreckt” wird, um die Energiesteuervorrichtung oder Hülse34 zu komprimieren. Entsprechend ist anzuerkennen, dass die Kolbenstangenanordnung20 eine relativ kürzere oder kleinere voraktivierte Länge L3 hat. Nach Aktivierung des Aktors10 , erreicht die Kolbenstangenanordnung20 eine vergleichsweise längere und größere Länge nach Aktivierung L4, wenn die Kolbenstange26 gleitbar mit dem äußeren Durchmesser von Teil22c in Kontakt kommt, um Energiesteuervorrichtung oder Hülse34 einzudrücken, zu verdichten und/oder zu deformieren und dadurch die Länge der Anordnung20 „auszudehnen“. Nicht nur, dass die vorliegende Konfiguration wie oben beschrieben in einer effektiven Energiesteuerung der Kolbenstangenanordnung20 während einer Zündung „ohne Last“ resultiert, sie stellt auch einen Konfektionierungsvorteil dar. Im Wesentlichen, ist die Packungsgröße des Aktors10 kleiner vor der Aktivierung des Aktors10 . - Es sollte ferner verstanden werden, dass das Vorhergehende lediglich eine detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen dieser Erfindung ist, und dass zahlreiche Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der hierin beschriebenen Offenbarung durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorhergehende Beschreibung ist daher nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung zu beschränken. Vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die verschiedenen Äquivalente bestimmt, welche von Durchschnittsfachleuten anerkannt werden würden.
Claims (20)
- Aktor, enthaltend: ein Gehäuse, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine innere Wand besitzt; eine Kolbenstangenanordnung, welche innerhalb des genannten Gehäuses enthalten ist, wobei die genannte Anordnung eine Kolbenstange, eine erste Endabdeckung, die an einem Ende der Kolbenstange befestigt ist, und eine zweite Endabdeckung, die an einem gegenüberliegenden Ende der Kolbenstange befestigt ist, enthält; und eine Energiesteuervorrichtung, welche über einer äußeren Wand der genannten ersten Endabdeckung festgelegt ist, wobei nach Aktivierung des genannten Aktors, die genannte Energiesteuervorrichtung unter vorbestimmten Bedingungen nach Bewegung der genannten Kolbenstange verformbar ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 1, worin der genannte Aktor ein pyrotechnischer Aktor ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 1, worin der genannte Aktor ein Hybridaktor ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 1, worin der genannte Aktor ein Speichergasaktor ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 1, worin die genannte Energiesteuervorrichtung lose über den genannten äußeren Durchmesser der genannten ersten Endabdeckung festgelegt ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 1, worin die genannte Energiesteuervorrichtung eine Hülse ist, welche über den äußeren Durchmesser der genannten Endabdeckung festgelegt ist, wobei die genannte Hülse nach Aktivierung des genannten Aktors in einem Zustand ohne Last komprimiert oder deformiert wird.
- Aktor, gemäß Anspruch 1, wobei nach Aktivierung des genannten Aktors die genannte Kolbenstange gleitbar mit dem äußeren Durchmesser der genannten ersten Endabdeckung in Kontakt kommt und dabei die Energiesteuervorrichtung in einem Zustand ohne Last deformiert.
- Aktor, umfassend: ein Gehäuse, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine innere Wand besitzt; eine Kolbenstangenanordnung, welche innerhalb des genannten Gehäuses enthalten ist, wobei die genannte Kolbenstangenanordnung eine Kolbenstange umfasst, welche ein drittes Ende benachbart zu dem genanntem ersten Ende und ein viertes Ende benachbart zu dem genannten zweiten Ende hat und eine Kolbenstangeninnenwand besitzt, die innerhalb der genannten Kolbenstange enthalten ist; eine erste Kolbenendabdeckung, die innerhalb des genannten dritten Endes befestigt ist und eine äußere Wand besitzt, wobei die genannte äußere Wand einen ersten Teil hat und einen zweiten Teil, welcher einen relativ schmaleren äußeren Durchmesser hat als der genannte erste Teil, wobei der genannte zweite Teil gleitbar mit dem inneren Durchmesser der genannten inneren Wand der Kolbenstange in Kontakt kommen kann; ein Plenum, das zwischen dem genannten zweiten Teil und der genannten inneren Wand ausgebildet ist; und eine verformbare Hülse, die über den genannten zweiten Teil und innerhalb des genannten Plenums angeordnet ist, wobei nach Aktivierung des genannten Aktors, die Bewegung der genannten Kolbenstange die genannte Hülse in einem Zustand ohne Last deformiert.
- Aktor, gemäß Anspruch 8, wobei nach Aktivierung des genannten Aktors die genannte Kolbenstange gleitbar entlang der äußeren Wand der genannten ersten Kolbenendabdeckung in Kontakt kommt.
- Aktor, gemäß Anspruch 8, worin der genannte Aktor ein pyrotechnischer Aktor ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 8, worin der genannte Aktor ein Hybridaktor ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 8, worin der genannte Aktor unter Druck stehendes Gas enthält.
- Aktor, gemäß Anspruch 8, worin die genannte verformbare Hülse lose über den genannten äußeren Durchmesser der genannten ersten Endabdeckung festgelegt ist.
- Aktor, umfassend: ein Gehäuse, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine innere Wand besitzt; eine Kolbenstangenanordnung, welche innerhalb des genannten Gehäuses enthalten ist, wobei die genannte Anordnung eine Kolbenstange beinhaltet, eine erste Endabdeckung, die an einem Ende der Kolbenstange befestigt ist, und eine zweite Endabdeckung, die an einem gegenüberliegenden Ende der Kolbenstange befestigt ist, wobei die genannte Kolbenstangenanordnung eine Länge vor Aktivierung hat, die von der ersten Endabdeckung bis zur zweiten Endabdeckung definiert ist; und eine Energiesteuervorrichtung, welche über einen äußeren Durchmesser der genannten ersten Endabdeckung festgelegt ist, wobei nach Aktivierung des genannten Aktors die genannte Energiesteuervorrichtung nach der Bewegung der genannten Kolbenstange verformbar sein kann, und nach Deformierung der genannten Energiesteuervorrichtung die genannte Kolbenstangenanordnung eine Länge nach Aktivierung hat, die von der ersten Endabdeckung bis zur zweiten Endabdeckung definiert ist und größer ist als die genannte Länge vor Aktivierung.
- Aktor, gemäß Anspruch 14, worin die genannte Energiesteuervorrichtung eine präoperative Länge hat, die größer ist als eine postoperative Länge der genannte Energiesteuervorrichtung.
- Aktor, gemäß Anspruch 14, worin die genannte Energiesteuervorrichtung eine verformbare Hülse ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 14, worin die genannte erste Endabdeckung einen ersten Teil umfasst, der einen ersten äußeren Durchmesser hat, einen zweiten Teil, der einen zweiten äußeren Durchmesser hat, und einen dritten Teil, der einen dritten äußeren Durchmesser hat, wobei die genannte Energiesteuervorrichtung über den zweiten äußeren Durchmesser festgelegt ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 17, worin die genannte Kolbenstange über den genannten zweiten Teil gecrimpt ist, um einen Crimp zu bilden, und der genannte dritte Teil einen größeren äußeren Durchmesser hat als der genannte zweite äußere Durchmesser, wobei die genannte Energiesteuervorrichtung zwischen dem genannten Crimp und dem genannten dritten Teil festgelegt ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 14, worin die genannte Energiesteuervorrichtung lose über den genannten äußeren Durchmesser festgelegt ist.
- Aktor, gemäß Anspruch 17, worin das genannte Energiesteuergerät lose innerhalb eines Plenums eingepresst ist, welches zwischen dem zweiten Teil und einer inneren Wand der Kolbenstange gebildet wird.
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