DE19945316A1 - High pressure fuel accumulator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper, dessen Innenraum mit mehreren Anschlussöffnungen in Verbindung steht.The invention relates to a high-pressure fuel accumulator for a common rail fuel injection system one Internal combustion engine, with a tubular base body, whose interior with several connection openings in Connection is established.
In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe, eventuell unter Zufhilfenahme einer Vorförderpumpe, den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Kraftstoffleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.In common rail injection systems, one delivers High pressure pump, possibly with the help of a Pre-feed pump, the fuel to be injected from one Tank in the central high-pressure fuel storage, which as Common Rail is called. Lead from the rail Fuel lines to the individual injectors that the Cylinders of the internal combustion engine are assigned. The Injectors are made depending on the Operating parameters of the internal combustion engine individually from the Engine electronics driven to fuel the combustion chamber to inject the internal combustion engine. By the High-pressure fuel stores are the generation of pressure and Injection decoupled from each other.
Ein herkömmlicher Kraftstoffhochdruckspeicher ist z. B. in der DE 195 48 611 beschrieben. Der bekannte Kraftstoffhochdruckspeicher hält Drücke von bis zu etwa 1100 bar aus.A conventional high-pressure fuel reservoir is e.g. B. in described in DE 195 48 611. The known High-pressure fuel reservoir holds pressures of up to about 1100 bar.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Hochdruckfestigkeit des bekannten Kraftstoffhochdruckspeichers mit einfachen Maßnahmen zu erhöhen. Darüber hinaus soll der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher, insbesondere auch in unterschiedlichen Ausführungen, kostengünstig herstellbar sein.The object of the invention is the high pressure resistance of known high-pressure fuel storage with simple Measures to increase. In addition, the High-pressure fuel accumulator according to the invention, in particular also in different versions, inexpensive be producible.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper, dessen Innenraum mit mehreren Anschlussöffnungen in Verbindung steht, dadurch gelöst, dass der Innenraum, bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers, exzentrisch in dem Grundkörper angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Hochdruckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers primär durch die Verschneidungen zwischen den Anschlussöffnungen und dem Grundkörper beschränkt wird. Auf die Übergänge zwischen den Anschlussöffnungen und dem Grundkörper wirken im Betrieb große Kräfte. Durch die relative Verschiebung des Innenraums in einer ersten Ebene des Grundkörpers wird der bruchgefährdete Übergangsbereich der Verschneidungen entlastet bzw. stabilisiert. Die Hochdruckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers wird gesteigert. Durch Verrunden können die kritischen Bereiche zwischen den Anschlussöffnungen und dem Grundkörper noch entschärft werden.The task is for a high-pressure fuel storage for a common rail fuel injection system Internal combustion engine, with a tubular base body, whose interior with several connection openings in Connection is established in that the interior, based on the longitudinal axis of the base body, eccentric in the base body is arranged. As part of the present Invention has been found that the High-pressure strength of the high-pressure fuel reservoir primary through the intersections between the connection openings and the body is limited. On the transitions act between the connection openings and the base body great forces in operation. By the relative shift of the interior in a first level of the base body the transition area of the intersections at risk of breakage relieves or stabilizes. The high pressure resistance of the High-pressure fuel storage is increased. By The critical areas between the Connection openings and the base body still disarmed become.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Grundkörpers so in dem Grundkörper angeordnet ist, dass die Anschlussöffnungen tangential in den Innenraum des Grundkörpers münden. Die Anschlussöffnungen sind in der Regel aus Festigkeitsgründen, im Querschnitt betrachtet, mittig in dem rohrförmigen Grundkörper angeordnet. Durch eine relative Verschiebung des Innenraums in dem Grundkörper in einer zweiten Ebene, die senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist, wird die Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers weiter erhöht.This is a special embodiment of the invention characterized in that the interior of the base body so in the base body is arranged that the connection openings open tangentially into the interior of the base body. The Connection openings are usually made Strength reasons, viewed in cross-section, in the middle in arranged the tubular base body. By a relative displacement of the interior in the base body in a second plane that is perpendicular to the first plane is arranged, the high pressure resistance of the high-pressure fuel accumulator according to the invention further elevated.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper im Querschnitt eine im Wesentlichen ellipsenförmige Außenkontur aufweist, und dass die Anschlussöffnungen in Längsrichtung der Hauptachse der Ellipse angeordnet sind. Die im Wesentlichen ellipsenförmige Außenkontur führt unter Hochdruckbeaufschlagung des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers dazu, dass sich der Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers quer zur Hauptachse der Ellipse ausdehnt. Die daraus resultierenden Dehnungen im Grundkörper sorgen dafür, dass der bruchgefährdete Bereich der Verschneidungen entlastet wird. Dadurch wird die Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers weiter erhöht.Another special embodiment of the invention is characterized in that the base body in cross section has an essentially elliptical outer contour, and that the connection openings in the longitudinal direction of the Main axis of the ellipse are arranged. The essentially elliptical outer contour leads under Pressurizing the interior of the tubular Base body that the interior of the tubular Basic body extends transversely to the main axis of the ellipse. The resulting strains in the base body making sure that the fragile area of the intersections is relieved. This will increase the high pressure resistance of the high-pressure fuel accumulator according to the invention further elevated.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper im Querschnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur mit zwei Abflachungen aufweist, die, im Querschnitt betrachtet, beidseitig der Längsachse der jeweiligen Anschlussöffnungen angeordnet sind. Die Abflachungen führen zu einer Außenkontur, welche die gleichen Vorteile liefert wie die ellipsenförmige Außenkontur. Der Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers dehnt sich unter Hochdruckbeaufschlagung quer zur Längsachse der jeweiligen Anschlussöffnungen aus. Die daraus resultierenden Dehnungen im Grundkörper sorgen dafür, dass der bruchgefährdete Beeich der Verschneidungen entlastet wird. Dadurch wird die Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers weiter erhöht.Another special embodiment of the invention is characterized in that the base body in cross section an essentially circular outer contour with two Has flattenings, which, viewed in cross section, on both sides of the longitudinal axis of the respective connection openings are arranged. The flattenings lead to one Outer contour, which provides the same advantages as that elliptical outer contour. The interior of the tubular The base body expands transversely under high pressure to the longitudinal axis of the respective connection openings. The resulting strains in the base body for the fragile area of the intersections is relieved. This will increase the high pressure resistance of the high-pressure fuel accumulator according to the invention further elevated.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers ein Volumenspeicher exzentrisch zu dem Innenraum des Grundkörpers angeordnet ist. Durch den zusätzlichen Volumenspeicher wird die Aufnahmekapazität des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers erhöht.Another special embodiment of the invention is characterized in that at least one end of the Interior of the tubular base body Volume storage eccentric to the interior of the Base body is arranged. With the additional Volume storage is the capacity of the High-pressure fuel accumulator according to the invention increased.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenspeicher am Ende des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers durch einen Deckel verschlossen ist. Der Deckel kann beispielsweise mit Hilfe einer Schraub- und/oder Schweißverbindung an dem rohrförmigen Grundkörper befestigt sein.Another special embodiment of the invention is characterized in that the volume storage at the end of the interior of the tubular base body by a Cover is closed. The lid can, for example, with With the help of a screw and / or welded connection on the tubular base body to be attached.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlussöffnungen in dem rohrförmigen Grundkörper Ausnehmungen ausgebildet sind. Die Ausnehmungen liefern den Vorteil, dass das Gewicht des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers verringert wird. Die Ausnehmungen können beispielsweise durch Drehen oder Fräsen in die Außenkontur des rohrförmigen Grundkörpers eingearbeitet werden.Another special embodiment of the invention is characterized in that between the Connection openings in the tubular base body Recesses are formed. The recesses provide the Advantage that the weight of the invention High-pressure fuel storage is reduced. The Recesses can be made, for example, by turning or milling into the outer contour of the tubular base body be incorporated.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlussöffnungen in dem rohrförmigen Grundkörper Befestigungselemente vorgesehen sind. Die Befestigungselemente dienen zur Befestigung des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers an der Brennkraftmaschine. Bei den Befestigungselementen kann es sich z. B. um Befestigungslaschen mit einem Einschraubgewinde oder um ein eingepresstes Befestigungsauge handeln. Die Befestigungselemente können aber auch zwischen den Anschlussöffnungen angeschweißt sein.Another special embodiment of the invention is characterized in that between the Connection openings in the tubular base body Fasteners are provided. The Fasteners are used to attach the High-pressure fuel reservoir according to the invention on the Internal combustion engine. With the fasteners it can z. B. to mounting tabs with a Screw-in thread or a pressed-in one Act attachment eye. The fasteners can but also welded between the connection openings his.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einem gezogenen Ausgangsmaterial gebildet ist. Das gezogene Ausgangsmaterial liefert den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher baukastengeeignet und flexibel in der Anschraubgeometrie ist. Beliebig lange Grundkörper können ohne feste Werkzeuge, wie Schmiedeformen, gefertigt werden. Darüber hinaus werden die Herstellkosten gesenkt, da das Ausgangsmaterial gut beschaffbar ist und keine Sondereinrichtungen für jede Variante des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers erforderlich sind.Another special embodiment of the invention is characterized in that the base body from a drawn starting material is formed. The drawn Starting material provides the advantage that the High-pressure fuel accumulator according to the invention Suitable for modular systems and flexible in screw-on geometry is. Base bodies of any length can be used without fixed Tools such as forging molds are manufactured. About that In addition, the manufacturing costs are reduced because that Source material is easily procured and none Special facilities for each variant of the invention High-pressure fuel storage are required.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which various with reference to the drawing Embodiments of the invention described in detail are. The can in the claims and in the Description mentioned features each individually or be essential to the invention in any combination.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Längsschnitt; Figure 1 shows a first embodiment of a high-pressure fuel accumulator according to the invention in longitudinal section.
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Querschnitt; Fig. 2 shows a second embodiment of a high-pressure fuel reservoir of the invention in cross section;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Querschnitt mit einer ellipsenförmigen Außenkontur; und3 shows a third embodiment of a high-pressure fuel reservoir of the invention in cross section with an elliptical outer contour. and
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Querschnitt mit zwei seitlichen Abflachungen. Fig. 4 shows a fourth embodiment of a high-pressure fuel accumulator according to the invention in cross section with two lateral flats.
Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 1. Die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers 1 ist mit 2 bezeichnet. In dem rohrförmigen Grundkörper 1 erstreckt sich eine axiale Bohrung 3 parallel zur Längsachse 2. Die Mittellinie 4 der axialen Bohrung 3 ist um den Abstand Y von der Längsachse 2 des rohrförmigen Grundkörpers 1 beabstandet. Mit anderen Worten: Die axiale Bohrung 3 ist exzentrisch in dem rohrförmigen Grundkörper 1 angeordnet.The first embodiment of a high-pressure fuel reservoir according to the invention shown in FIG. 1 comprises a tubular base body 1 . The longitudinal axis of the tubular base body 1 is designated by 2. In the tubular base body 1 , an axial bore 3 extends parallel to the longitudinal axis 2 . The center line 4 of the axial bore 3 is spaced by the distance Y from the longitudinal axis 2 of the tubular base body 1 . In other words: the axial bore 3 is arranged eccentrically in the tubular base body 1 .
In die axiale Bohrung 3 des rohrförmigen Grundkörpers 1 münden zwei Anschlussbohrungen 5 und 6. Die Anschlussbohrungen 5 und 6 sind radial in dem rohrförmigen Grundkörper 1 angeordnet und erweitern sich nach außen hin. In dem erweiterten äußeren Bereich sind die Anschlussbohrungne 5 und 6 jeweils mit einem Innengewinde versehen. Zwischen den Anschlussbohrungen 5 und 6 ist in dem rohrförmigen Grundkörper 1 eine Ausnehmung 7 vorgesehen. Die Ausnehmung 7 dient dazu, das Gewicht des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers zu reduzieren.Two connection bores 5 and 6 open into the axial bore 3 of the tubular base body 1 . The connection bores 5 and 6 are arranged radially in the tubular base body 1 and widen outwards. In the expanded outer area, the connection bores 5 and 6 are each provided with an internal thread. A recess 7 is provided in the tubular base body 1 between the connection bores 5 and 6 . The recess 7 serves to reduce the weight of the high-pressure fuel accumulator according to the invention.
Die axiale Bohrung 3 mündet an einem Ende des rohrförmigen Grundkörpers 1 in einen Volumenspeicher 8. Der Volumenspeicher 8 wird von einer zylinderförmigen Ausnehmung in dem rohrförmigen Grundkörper 1 gebildet. Die zylinderförmige Ausnehmung 8 ist konzentrisch zu der Längsachse 2 des rohrförmigen Grundkörpers 1 angeordnet. Gleichzeitig ist die zylinderförmige Ausnehmung 8 exzentrisch zu der axialen Bohrung 3 in dem rohrförmigen Grundkörper 1 angeordnet. Der Volumenspeicher 8 ist durch einen Deckel 9 hochdruckdicht verschlossen.The axial bore 3 opens into a volume accumulator 8 at one end of the tubular base body 1 . The volume storage 8 is formed by a cylindrical recess in the tubular base body 1 . The cylindrical recess 8 is arranged concentrically to the longitudinal axis 2 of the tubular base body 1 . At the same time, the cylindrical recess 8 is arranged eccentrically to the axial bore 3 in the tubular base body 1 . The volume storage 8 is closed by a cover 9 in a pressure-tight manner.
Durch die exzentrische Verschiebung der axialen Bohrung 3 um das Maß Y wird der bruchgefährdete Bereich 10, der in der Regel mechanisch verrundet ist, von den auftretenden Spannungen entlastet. Der Bereich 11 ohne geometrische Störung ist bezüglich Bruch nicht gefährdet und wird gemäß den bekannten Regeln des Maschinenbaus für innendruckbelastete Rohre dimensioniert.The eccentric displacement of the axial bore 3 by the dimension Y relieves the fracture-prone region 10 , which is generally mechanically rounded, of the stresses that occur. The area 11 without geometric disturbance is not at risk of breakage and is dimensioned according to the known rules of mechanical engineering for pipes subject to internal pressure.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Querschnitt dargestellt. Der in Fig. 2 dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst einen rohrfömrigen Grundkörper 21. Die Längsachse 22 des rohrförmigen Grundkörpers 21 verläuft senkrecht zur Zeichenebene. In dem rohrförmigen Grundkörper 21 ist eine axiale Bohrung 23 parallel zur Längsachse 22 des rohrförmigen Grundkörpers 21 angeordnet. Die Mittellinie der axialen Bohrung 23 ist mit 24 bezeichnet.In FIG. 2, a second embodiment is shown of a high-pressure fuel reservoir of the invention in cross section. The high-pressure fuel reservoir shown in FIG. 2 comprises a tubular base body 21 . The longitudinal axis 22 of the tubular base body 21 runs perpendicular to the plane of the drawing. In the tubular base body 21 has an axial bore 23 is arranged parallel to the longitudinal axis 22 of the tubular base body 21st The center line of the axial bore 23 is designated 24.
Eine Anschlussbohrung 25 mündet tangential in die axiale Bohrung 23 des rohrförmigen Grundkörpers 21. Wie man in Fig. 2 sieht, ist die Mittellinie 24 der axialen Bohrung 23 einerseits um das Maß X von der Mittellinie der radialen Anschlussbohrung 25 und andererseits um das Maß Y von der Längsachse 22 des rohrförmigen Grundkörpers 21 beabstandet. Die axiale Bohrung 23 ist also in zwei Ebenen exzentrisch angeordnet. Durch die Exzentrizität Y wird, wie bereits bei der in Fig. 1 dargstellten Ausführungsform erläutert, der kritische Bereich 30 entlastet bzw. stabilisiert. Durch die Exzentrizität X wird darüber hinaus erreicht, dass die Anschlussbohrung 25 tangential in die axiale Bohrung 23 mündet. A connection bore 25 opens tangentially into the axial bore 23 of the tubular base body 21 . As can be seen in FIG. 2, the center line 24 of the axial bore 23 is spaced on the one hand by the dimension X from the center line of the radial connection bore 25 and on the other hand by the dimension Y of the longitudinal axis 22 of the tubular base body 21 . The axial bore 23 is thus arranged eccentrically in two planes. As already explained in the embodiment shown in FIG. 1, the eccentricity Y relieves or stabilizes the critical region 30 . The eccentricity X also ensures that the connection bore 25 opens tangentially into the axial bore 23 .
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Krafstoffhochdruckspeichers im Querschnitt dargestellt. Der in Fig. 3 dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 31 mit einer im Querschnitt ellipsenförmigen Außenkontur. Die Hauptachse der Ellipse ist senkrecht zu der Längsachse 32 des rohrförmigen Grundkörpers 31 angeordnet. Die Hauptachse der Ellipse fällt mit der Mittellinie einer Anschlussbohrung 35 zusammen, die radial in dem rohrförmigen Grundkörper 31 angeordnet ist. Die radiale Anschlussbohrung 35 mündet in eine axiale Bohrung 33 in dem rohrförmigen Grundkörper 31, deren Mittellinie mit 34 bezeichnet ist. Die Mittellinie 34 der axialen Bohrung 33 verläuft parallel zu der Längsachse 32 des rohrförmigen Grundkörpers 31.In Fig. 3 shows a third embodiment of a Krafstoffhochdruckspeichers the invention is shown in cross section. The high-pressure fuel reservoir shown in FIG. 3 comprises a tubular base body 31 with an outer contour that is elliptical in cross section. The main axis of the ellipse is arranged perpendicular to the longitudinal axis 32 of the tubular base body 31 . The main axis of the ellipse coincides with the center line of a connection bore 35 which is arranged radially in the tubular base body 31 . The radial connection bore 35 opens into an axial bore 33 in the tubular base body 31 , the center line of which is denoted by 34. The center line 34 of the axial bore 33 runs parallel to the longitudinal axis 32 of the tubular base body 31 .
Durch eine gestrichelt dargestellte Ellipse 36 ist die Ausdehnung des rohrförmigen Grundkörpers 31 unter Hochdruck angedeutet. Die auftretenden Dehnungen im Betrieb entlasten den bruchgefährdeten Bereich 40 des Übergangs zwischen der Anschlussbohrung 35 und der axialen Bohrung 33.The expansion of the tubular base body 31 under high pressure is indicated by a dashed ellipse 36 . The strains that occur during operation relieve the area 40 of the transition between the connection bore 35 and the axial bore 33 that is at risk of breakage.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Querschnitt dargestellt. In einem rohrförmigen Grundkörper 41, dessen Längsachse mit 42 bezeichnet ist, ist eine axiale Bohrung 43 ausgespart. Die axiale Bohrung 43 ist um den Abstand Y von der Längsachse 42 des rohrförmigen Grundkörpers 41 beabstandet. Eine radiale Anschlussbohrung 45 mündet in die axiale Bohrung 43.In FIG. 4, a fourth embodiment is shown of a high-pressure fuel reservoir of the invention in cross section. In a tubular base body 41 , the longitudinal axis of which is designated 42, an axial bore 43 is recessed. The axial bore 43 is spaced a distance Y from the longitudinal axis 42 of the tubular base body 41 . A radial connection bore 45 opens into the axial bore 43 .
Der rohrförmige Grundkörper 41 hat eine kreisförmige Außenkontur. Durch gestrichelte Linien 46 und 47 sind Abflachungen angedeutet, die, im Querschnitt betrachtet, zu beiden Seiten der Anschlussbohrung 45 angeordnet sind. Durch die Abflachungen 46, 47 wird die gleiche Wirkung wie durch die ellipsenförmige Außenkontur der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform erreicht.The tubular base body 41 has a circular outer contour. Flat lines are indicated by dashed lines 46 and 47 , which, viewed in cross section, are arranged on both sides of the connection bore 45 . The flattenings 46 , 47 achieve the same effect as the elliptical outer contour of the embodiment shown in FIG. 3.
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