DE1219285B - Automatic shutdown device for internal combustion engines - Google Patents
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Description
Selbsttätige Abstellvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Abstellvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bei welcher die Abstellung durch Absperrung der Kraftstoffzufuhr mittels eines an den Kraftstoffweg eingefügten Ab- sperrventils erfolgt, wobei ein einerseits unter der Wirkung der Druckflüssigkeit, andererseits unter der Wirkung einer Feder stehender Kolben eines Hydraulikzyhnders das Absperrventil in Offen- bzw. S#hließstellung steuert, mit einer Vorrichtung zum Öffnen des Absperrventils von Hand beim Anlassen, insbesondere für als Pumpenantrieb für Beregnungsanlagen dienende Brennkraftmaschinen mit vom Pumpendruck der Beregnungsanlage beaufschlagtem Hydraulikzylinder.Automatic shutdown device for internal combustion engines The invention relates to an automatic shutdown device for internal combustion engines, in which the shutdown takes place by shutting off the fuel supply by means of a shut- off valve inserted into the fuel path, one being under the action of the pressure fluid, on the other hand, under the action of a spring Piston of a hydraulic cylinder controls the shut-off valve in the open or closed position, with a device for opening the shut-off valve by hand when starting, in particular for internal combustion engines serving as a pump drive for sprinkler systems with hydraulic cylinders acted on by the pump pressure of the sprinkler system.
Bei einer an sich bekannten Vorrichtung dieser Art wird das Kraftstoffabsperrorgan sowohl von einem vom Kühlwasserdruck beaufschlagten Kolben als auch von einem vom Schmieröldruck beaufschlagten Kolben beeinflußt.In a known device of this type, the fuel shut-off element both from a piston acted upon by the cooling water pressure and from one of the Lubricating oil pressure is affected piston.
Nachdem das Absperrventil bei Anlassen des Motors von Hand in Offenstellung übergeführt ist, sperrt es sich in dieser Position bis zum Aufbau des erforderlichen Druckes im Kühlwasser bzw. im Schmieröl selbsttätig.After the shut-off valve is manually in the open position when the engine is started is transferred, it locks itself in this position until the required structure is built Pressure in the cooling water or in the lubricating oil.
Der hierzu vorgesehene, unter Mitwirkung von Schwerkraft arbeitende Mechanismus ist jedoch bezüglich der Aufrechterhaltung der Sperre erschütterungsempfindlich und bezüglich der Lösung der Sperre lageabhängig. Aus diesem Grunde eignet sich eine solche Vorrichtung z. B. nicht für fahrbare Pumpmotoren von Beregnungsanlagen, die auch in unebenem Gelände zum Einsatz kommen. The mechanism provided for this purpose, which works with the assistance of gravity, is, however, sensitive to vibrations with regard to maintaining the barrier and is position-dependent with regard to the release of the barrier. For this reason, such a device is suitable for. B. not for mobile pump motors of sprinkler systems that are also used on uneven terrain .
In gleicher Weise ist der Anwendungsbereich einer anderen, an sich bekannten Abstellvorrichtung der in Rede stehenden Art eingeschränkt, bei der die handbetätigte Einrichtung zum öffnen des Absperrventils beini Anlassen einen Betätigungshebel umfaßt, der das geöffnete Ventil nach Aufbau des erforderlichen öldruckes durch Herabfallen infolge Schwerkraft freigibt.In the same way, the scope is different, in itself known storage device of the type in question, in which the manually operated device for opening the shut-off valve when starting an operating lever which includes the open valve after building up the required oil pressure Releases falling due to gravity.
Bei einer anderen an sich bekannten Druckschmiereinrichtung mit Brennstoffabstellung an Brennkraftmaschinen mit Zirkulationsschmierung wird beim Anlassen des Motors das Absperrventil im Kraftstoffweg mittels eines Zugknopfes geöffnet, der so lange von Hand in gezogener Stellung gehalten werden muß, bis der normale Schmieröldruck aufgebaut ist.In another known pressure lubrication device with fuel shutdown on internal combustion engines with circulation lubrication is when the engine is started the shut-off valve in the fuel path opened by means of a pull button that lasted for so long must be held in the pulled position by hand until the lubricating oil pressure is normal is constructed.
Ausgehend von den erörterten selbsttätigen Abstellvorrichtungen liegt der Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß sie sich für alle Einsatzbereiche, insbesondere auch für extreme Einsatzbedingungen, so z. B. für Dieselfahrzeuge zum Betrieb von Beregnungsanlagen im Gelände eignet und dabei ein Höchstmaß an Funktionssicherheit bietet.Based on the discussed automatic parking devices The invention is based on the technical problem of providing a device of the type mentioned at the beginning Further develop the genus in such a way that it is suitable for all areas of application, in particular for extreme operating conditions, e.g. B. for diesel vehicles to operate irrigation systems suitable for off-road use while offering the highest level of functional reliability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zum öffnen des Absperrventils beim Anlassen aus einem koaxial zur Ventilachse und zum Zylinder angeordneten und auf diesem drehbar gelagerten sowie unter der Wirkung einer Verdrehfeder stehenden Schaltring besteht, der eine mit Steigung versehene Gleitfläche aufweist, die mit einem Mitnehmer des mit dem Ventilkörper eine starre Einheit bildenden Kolbens zusammenarbeitet, wobei der Mitnehmer bei geschlossenem Ventil im Tiefpunkt der Steigung der Gleitfläche liegt.This object is achieved according to the invention in that the device to open the shut-off valve when starting from a coaxial to the valve axis and arranged to the cylinder and rotatably mounted on this as well as under the effect a torsion spring standing switching ring consists, which is provided with a slope Has sliding surface that is rigid with a driver of the valve body Unit-forming piston cooperates with the driver when closed Valve is at the lowest point of the slope of the sliding surface.
Zweckmäßigerweise ist der Mitnehmer ein in einer Querbohrung des Kolbens befestigter Bolzen, dessen beiderseits überragende Enden den diametral am Schaltring angeordneten Gleitflächen gegenüberliegen.The driver is expediently one in a transverse bore of the piston attached bolt, whose ends protruding on both sides are diametrically opposed to the switching ring opposite arranged sliding surfaces.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Gleitflächen je am Ende ihrer Steigung eine Rastkerbe auf, und die Gesamthöhe dieser Steigung ist kleiner als die Höhe des maximalen Kolbenhubes.According to a further feature of the invention, the sliding surfaces each have a locking notch at the end of their slope, and the total height of this slope is less than the height of the maximum piston stroke.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Abstellvorrichtung in Seitenansicht mit aufgebrochenem Gehäuse in Abschaltstellung, F i g. 2 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in einer um 900 gedrehten Lage im Längsschnitt, F i g. 3 die Vorrichtung in einer Ansicht gemäß F i g. 1 in Anlaßstellung, F i g. 4 die Vorrichtung gemäß F i g. 3 in einer um 900 gedrehten Lage im Längsschnitt, F i g. 5 a, 5 b und 5 c Abwicklungen der Schaltringkurve des Schaltringes der Vorrichtung und F i g. 6 das Schema einer die Abstellvorrichtung, Pumpe und Dieselmotor umfassenden Anlage. Die als bauliche Einheit ausgebildete und insbesondere für als Pumpenantrieb für Beregnungsanlagen dienende Dieselmotore geeignete Abstellvorrichtung umfaßt ein Absperrventil, dessen Ventilgehäuse 5 Anschlüsse 14, 15 für die Kraftstoffleitung 1 der Brennkraftmaschine sowie eine in der Ventilachse verlaufende zentrale Bohrung 7 aufweist. An einen Ab- schnitt der zylindrischen Bohrung 7 von bestimmtem Durchmesser schließt sich unter Bildung einer Ringschulter 8 ein Abschnitt 7" größeren Durchmessers an. Der Anschluß 14 für die Kraftstoffzuleitung mündet in eine radial zur Bohrung 7 führende Bohrung 13. Senkrecht zur Bohrung 7 befindet sich im Ventilgehäuse 5 eine Bohrung 16, die sich mit der Bohrung 7 im Abschnitt 7' von größerem Durchmesser überschneidet, so daß ein Durchbruch von der Bohrung 7' zur Bohrung 16 vorhanden ist. In der Bohrung 16 ist eine Hohlschraube 17 gelagert, die in Höhe der überschneidung von Bohrung 7 und Bohrung 16 eine Ringnut aufweist. Diese Ringnut steht über radial verlaufende Bohrungen mit der Axialbohrung der Hohlschraube 17 in Verbindung. Am Ende des Ab- schnittes 7' ist die Bohrung 7 nach außen durch eine Schraube 19 mit Dichtungsring 20 abgeschlossen.The invention is explained below with reference to the drawings using an exemplary embodiment. It shows F i g. 1 shows the storage device in a side view with the housing broken open in the shut-off position, FIG . 2 shows the device according to FIG. 1 in a position rotated by 900 in longitudinal section, FIG. 3 shows the device in a view according to FIG. 1 in the starting position, F i g. 4 shows the device according to FIG. 3 in a position rotated by 900 in longitudinal section, FIG. 5 a, 5 b and 5 c developments of the switching ring curve of the switching ring of the device and F i g. 6 the diagram of a system comprising the shut-off device, pump and diesel engine. The shut-off device, designed as a structural unit and particularly suitable for diesel engines used as a pump drive for irrigation systems, comprises a shut-off valve, the valve housing 5 of which has connections 14, 15 for the fuel line 1 of the internal combustion engine and a central bore 7 running in the valve axis. To a portion of the cylindrical bore 7 of certain diameter an annular shoulder 8, a portion 7 "of larger diameter adjoins to form. The connection 14 for the fuel supply line opens into a radially leading to the bore 7 bore 13 perpendicular to the bore 7 is in the valve housing 5 a bore 16 which intersects with the bore 7 in the section 7 ' of larger diameter, so that there is a breakthrough from the bore 7' to the bore 16. In the bore 16 a banjo screw 17 is mounted which is at the height of the intersection of bore 7 and bore 16 has an annular groove. This groove communicates via radial bores with the axial bore of the hollow bolt 17 in connection. at the end of the ex-section 7 ', the bore 7 is completed to the outside by a screw 19 with sealing ring 20 .
Mit dem Ventilgehäuse 5 ist ein Hydraulikzylinder, 2 verschraubt, dessen Kolben 3 über die Kolbenstange 3' mit einem Ventilkörper 6 in fonnschlüssiger Verbindung steht. Die Kolbenstange 3' ist in der Bohrung 7 des Ventilgehäuses gleitbar gelagert und in ihr durch eine Ringdichtung 21 abgedichtet. Der Ventilkörper 6 weist einen mit einem Dichtungsring versehenen Bund 6' auf, der bei geschlossenem Ventil auf der als Ventilsitz dienenden Ringschulter 8 aufliegt. Der ebenfalls mit einer Ringdichtung 22 versehene Kolben 3 ist von einem unter dem Pumpendruck stehenden Medium beaufschlagt. Der Zylinder 2 weist einen zentralen Gewindeanschluß 23 für eine Zuleitung 24 des unter dem Druck einer Pumpe 26, 27 stehenden Mediums auf. Der Kolben 3 steht unter dem Gegendruck einer im Hydraulikzylinder 2 angeordneten und am Ventilgehäuse 5 abgestützten Spiralfeder 4. Die Feder ist so bemessen, daß sie durch eine von dem normalen Pumpendruck hervorgerufene Axialbewegung des Kolbens 3 gespannt wird.A hydraulic cylinder 2, whose piston 3 is in positive connection with a valve body 6 via the piston rod 3 'is screwed to the valve housing 5. The piston rod 3 ' is slidably mounted in the bore 7 of the valve housing and is sealed in it by an annular seal 21. The valve body 6 has a collar 6 ′ provided with a sealing ring, which when the valve is closed rests on the annular shoulder 8 serving as a valve seat. The piston 3, which is also provided with an annular seal 22, is acted upon by a medium under the pump pressure. The cylinder 2 has a central threaded connection 23 for a feed line 24 for the medium under the pressure of a pump 26, 27. The piston 3 is under the counter pressure of a spiral spring 4 arranged in the hydraulic cylinder 2 and supported on the valve housing 5. The spring is dimensioned such that it is tensioned by an axial movement of the piston 3 caused by the normal pump pressure.
Dem Absperrventil ist eine über den Kolben 3 auf *den Ventilkörper 6 wirkende mechanische Schaltvorrichtung zugeordnet, die von Hand in eine das Ab- sperrventil durch mechanische Sperrung offenhaltende Schaltstellung schaltbar und vom einsetzenden Pumpendruck selbsttätig in eine andere, die mechanische Sperre beseitigende und das Absperrventil einer druckabhängigen Steuerung überlassende Schaltstellun überführbar ist. Im einzelnen besteht diese zum 'Anlassen der Brennkraftmaschine bestimmte Vorrichtung aus einem Gleitbolzen 10, einem Schaltring 11 mit Gleitflächen 11' und einer Verdrehfeder 12. Der Gleitbolzen 10 ist in einer Querbohrung des Kolbens 3 befestigt. Seine Enden ragen über Langlöcher 28 aus dem Zylinder 2 heraus. Der auf dem Zylinder 2 drehbar gelagerte Schaltring 11 geht ventilseitig in einen zylindrischen Teil 11... über, in den in diametraler Anordnung mit Steigung versehene Gleitflächen 11' eingearbeitet sind. Am Ende der Steigung befindet sich je eine Rastkerbe 11". Der Schaltring 11 steht -unter der Wirkung der auf dem Hydraulikzylinder 2 sitzenden Verdrehfeder 12, die einerseits im Ventilgehäuse 5 und andererseits am Schaltring 11 verankert ist. Sie verleiht dem Schaltring nach Drehung von Hand die Tendenz, wieder in seine Ausgangslage, zuräckzukehren. Eine Mantelhülse 25 deckt die Verdrehfeder 12, die Enden des Gleitbolzens 10 und den hülsenförmigen Teil 11"" des Schaltringes 11 ab.The shut-off valve is assigned a mechanical switching device acting on the valve body 6 via the piston 3 , which can be manually switched into a switching position that keeps the shut-off valve open by mechanical locking and automatically from the onset of pump pressure to another, which removes the mechanical lock and the shut-off valve pressure-dependent control leaving Schaltstellun is transferable. In detail, this device intended for starting the internal combustion engine consists of a sliding bolt 10, a switching ring 11 with sliding surfaces 11 ” and a torsion spring 12. The sliding bolt 10 is fastened in a transverse bore in the piston 3. Its ends protrude from the cylinder 2 via elongated holes 28. The cylinder 2 rotatably mounted on the switching ring 11 passes the valve side into a cylindrical part 11 ... on, are incorporated into the provided in diametrical arrangement with slope sliding surfaces 11 '. At the end of the slope is located a respective notch 11 ". The switching ring 11 is -having the action of the person sitting on the hydraulic cylinder 2 torsional spring 12, which is anchored on the one hand in the valve housing 5 and the other hand on the control ring 11. It gives the switching ring by manual rotation A jacket sleeve 25 covers the torsion spring 12, the ends of the sliding bolt 10 and the sleeve-shaped part 11 ″ ″ of the switching ring 11 .
In die vom Druckstutzen 26 der Pumpe 27 zum Hydraulikzylinder 2 führende Leitung 24 kann ein Magnetventil,- vorzugsweise ein Dreiwege-Magnetventil (nicht gezeichnet) eingeschaltet sein, das wahlweise von einer Zeitschaltuhr oder bzw. und von einem Öldruckschalter in Abhängigkeit vom öldruck in der Brennkraftmaschine oder bzw. und von einem Thermoelement mit Kontaktgeber in Abhängigkeit von der Zylindertemperatur gesteuert ist. Die genannten übergeordneten Steuermittel wirken sämtlich über den Pumpendruck auf das hydraulisch gesteuerte Ab- sperrventil.In the line 24 leading from the pressure port 26 of the pump 27 to the hydraulic cylinder 2, a solenoid valve, - preferably a three-way solenoid valve (not shown) can be switched on, which is optionally controlled by a timer or or and by an oil pressure switch depending on the oil pressure in the internal combustion engine or or and is controlled by a thermocouple with a contactor as a function of the cylinder temperature. The above-mentioned higher-level control means all act on the hydraulically controlled shut- off valve via the pump pressure.
Die selbsttätige Abstellvorrichtung arbeitet wie folgt: Sind Brennkraftmaschine und Pumpe außer Betrieb, so befindet sich der Kolben 3 in einer Stellung gemäß den F i g. 1 und 2. Er steht hierbei unter dem einseitigen axialen Druck der Feder 4, da auf der der Verbindungsleitung 24 zugewandten Seite des Kolbens 3 kein überdruck lastet. Die Enden des Gleitbolzens 10 liegen je an der vom Absperrventil abgewandten Stirnseite der Langlöcher 28 im Zylinder an. Gleichzeitig liegen diese Enden aber auch an den Gleitflächen 11' des Schaltringes 11, und zwar am Beginn ihrer Steigung an. Die Lage der Enden des Gleitbolzens 10 an den Gleitflächen 11' des Schaltringes 11 ist durch die in der F i g. 5 b dargestellten Abwicklung der Schaltringkurve veranschaulicht; sie entspricht der Stellung in den F i g. 1 un 2, bei denen das Absperrventil geschlossen ist.The automatic shutdown device works as follows: If the internal combustion engine and pump are out of operation, the piston 3 is in a position according to FIGS. 1 and 2. It is under the one-sided axial pressure of the spring 4, since there is no overpressure on the side of the piston 3 facing the connecting line 24. The ends of the sliding bolt 10 each rest on the end face of the elongated holes 28 in the cylinder facing away from the shut-off valve. At the same time, however, these ends also rest on the sliding surfaces 11 'of the switching ring 11, specifically at the beginning of their slope. The position of the ends of the sliding bolt 10 on the sliding surfaces 11 'of the switching ring 11 is determined by the in FIG. 5 b illustrates the development of the switching ring curve shown; it corresponds to the position in FIGS. 1 and 2, in which the shut-off valve is closed.
Zum Anlassen der Brennkraftmaschine wird der Schaltring von Hand gedreht, bis er am Ende der Gleitflächen 11' an die Enden des Gleitbolzens 10 anschlägt. Die hierdurch erreichte Lage ist in F i g. 5 c veranschaulicht; sie entspricht der Stellung in den F i g. 3 und 4, bei welcher das Absperrventil geöffnet ist. Bei dieser Stellung ruhen die Enden des Schaltbolzens 10 in den Rastkerben 11" und hindern den Schaltring 11 daran, unter Wirkung der Verdrehfeder 12 in seine Ausgangslage zurückzuschnellen. Der Kraftstoff gelangt nun über die bei 14 angeschlossene Zuleitung 1 und über eine radial führende Bohrung 13 in die Ringkammer 9, von dort durch das geöffnete Ventil über eine durch die Ringnut der Hohlschraube 17 zwischen dieser und der angrenzenden Wandung der Bohrung gebildeten Ringkammer und über Radialbohrungen 18 der Hohlschraube in deren Axialbohrung, die zum Gewindeanschluß 15 der Kraftstoffleitung führt. Die Hohlschraube 17 kann gleichzeitig Mittel zur Befestigung der Abstellvorrichtung sein, indem sie beispielsweise in den Zulaufstutzen einer Dieseleinspritzpumpe eingeschraubt ist.To start the internal combustion engine, the switching ring is turned by hand until it strikes the ends of the sliding bolt 10 at the end of the sliding surfaces 11 ′. The situation achieved in this way is shown in FIG. Figure 5c illustrates; it corresponds to the position in FIGS. 3 and 4, in which the shut-off valve is open. In this position, the ends of the switching pin 10 rest in the locking notches 11 ″ and prevent the switching ring 11 from snapping back into its starting position under the action of the torsion spring 12. The fuel now enters via the feed line 1 connected at 14 and via a radially leading bore 13 the annular chamber 9, and from there through the open valve on a can by the annular groove of the hollow bolt 17 between this and the adjacent wall of the bore ring chamber formed and via radial bores 18 of the hollow screw in the axial bore, which leads the fuel line to the threaded terminal 15 °. the hollow screw 17 at the same time be means for fastening the parking device, for example by screwing it into the inlet connection of a diesel injection pump.
Läuft die die Pumpe antreibende Brennkraftmaschine, so wird der Kolben von der unter dem Pumpendruck stehenden Flüssigkeit beaufschlagt und gelangt in eine Stellung, die gekennzeichnet ist durch den Anschlag der Stirnfläche Y' des Kolbens 3 an der Stirnseite 5' eines zylinderförmig vorgezogenen Teiles des Ventilgehäuses 5. Die maximale Linksstellung des Kolbens 3 wird also erreicht, wobei die Enden des Gleitbolzens 10 aus ihrer Rastkerbe 11" am Schaltring 11 gehoben sind. Der freigegebene Schaltring springt demzufolge in seine Ausgangslage zurück. Das Absperrventil weist in dieser Position des Kolbens, die F i g. 5 a entspricht, seine maximale Offenstellung auf und ist nunmehr in Abhängigkeit vom Pumpendruck gesteuert; sobald der Pumpendruck eine gewisse Grenze unterschreitet, die durch Stärke und Vorspannung der Feder 4 bestimmt ist, wird der Kolben unter der Wirkung dieser Feder in die Stellung gemäß den F i g. 1 und 2 gedrückt (vgl. hierzu F i g. 5 b), wobei sich das Absperrventil schließt und somit die Kraftstoffzufuhr unterbricht. Bei unterbrochener Kraftstoffzufuhr läuft ein Dieselmotor in der Regel noch kurze Zeit weiter, während der die Einspritzpumpe arbeitet und infolge des fehlenden Kraftstoffnachflusses einen Unterdruck in der Kraftstoffleitung erzeugt. Die Dichtung 21 ist von diesem Unterdruck entlastet, da sie im Sinne des Krattstoffflusses vor der Absperrstelle des Ventils liegt.When the internal combustion engine driving the pump is running, the piston is acted upon by the liquid under the pump pressure and reaches a position which is characterized by the stop of the end face Y 'of the piston 3 on the end face 5' of a cylindrically protruding part of the valve housing 5 . the maximum left position of the piston 3 is thus achieved, with the ends of the slide pin are lifted 10 from its detent notch 11 "on the control ring 11. the shared switching ring jumps accordingly back to its initial position. the check valve comprises, in this position of the piston, the F i g. 5 a corresponds to its maximum open position and is now controlled as a function of the pump pressure; as soon as the pump pressure falls below a certain limit, which is determined by the strength and preload of the spring 4, the piston is under the action of this spring in the position according to Fig. 1 and 2 are pressed (cf. Fig. 5b), the shut-off valve s closes and thus interrupts the fuel supply. When the fuel supply is interrupted, a diesel engine usually continues to run for a short time, during which the injection pump works and, as a result of the lack of fuel flow, creates a negative pressure in the fuel line. The seal 21 is relieved of this negative pressure, since it lies in front of the shut-off point of the valve in the sense of the fuel flow.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Abstellvorrichtung ist der vom Kraftstoff gefüllte Raum von dem vom Druckmedium gefüllten Raum durch zwei voneinander unabhängige Dichtungssysteme 21, 22 getrennt, zwischen denen sich Räume befinden, die eine Verbindung nach außen haben. Diese Verbindung nach außen wird durch die Durchbrüche im Zylinder 2 und ein Ringspalt zwischen Mantelhülse 25 und Schaltring 11 gebildet. Hierdurch ist sichergestellt, daß selbst bei schadhafter Kolbendichtung Leckverluste des den Kolben 3 beaufschlagenden Mediums niemals zur Ringkammer 9 und somit mit dem Kraftstoff in Berührung kommen, sondern in solchem Falle nach außen abfließen.To increase the operational safety of the parking device, the space filled with fuel is separated from the space filled with pressure medium by two mutually independent sealing systems 21, 22, between which there are spaces that have a connection to the outside. This connection to the outside is formed by the openings in the cylinder 2 and an annular gap between the jacket sleeve 25 and the switching ring 11 . This ensures that even with a defective piston seal, leakage losses of the medium acting on the piston 3 never come into contact with the annular chamber 9 and thus with the fuel, but in such a case flow off to the outside.
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