DE2132465C2 - Hydraulic vane pump - Google Patents

Hydraulic vane pump

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    • F01C21/0863—Vane tracking; control therefor by fluid means the fluid being the working fluid

Description

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leren Querschnitt, also zwischen der größeren Niederdruckzone und der kleineren Hochdruckzone.leren cross-section, i.e. between the larger low-pressure zone and the smaller high-pressure zone.

Wie sich aus den Fl g. 4 und 5 mithin ergibt, 1st der Im Zwischenraum α oder b, der durch die beiden zugehörigen Flügel 7 gebildet ist, bestehende Flüssigkeitsdruck geringer als der Flüssigkeitsdruck bei der Auslaßöffnung 3, da eine unmittelbare Flüsslgkeitsverbi.idung der Rüume α oder b mit dem Druckverrlngerer 10 gegeben Ist. Wie nachstehend weltergehend beschrieben wird, besteht für die aus der Einlaßöffnung 2 mit verringertem Unterdruck in das Gehäuse einer im hydraulischen Kreislauf liegenden Flügelzellenpumpe In den Ringraum bei Drehung d?s Rotors 5 angesaugten und mit erhöhtem Auslaßdruck durch die Auslaßöffnung 3 geförderten Flüssigkeit dank des Druckverringerers 10 ein zwischen ι j den beiden Drücken liegender Druck, wodurch die von den Flügeln 7 aufgenommene Belastung verringert wird.As can be seen from the Fl g. 4 and 5 therefore shows that the fluid pressure in the space α or b, which is formed by the two associated vanes 7, is lower than the fluid pressure at the outlet opening 3, since there is a direct fluid connection between the spaces α or b and the pressure reducer 10 given is. As will be described in the following, there is for the liquid sucked in from the inlet opening 2 with reduced negative pressure in the housing of a vane pump located in the hydraulic circuit in the annulus when the rotor 5 rotates and conveyed with increased outlet pressure through the outlet opening 3 thanks to the pressure reducer 10 a pressure lying between ι j the two pressures, whereby the load absorbed by the wings 7 is reduced.

Der in den Kammern α und b vorherrschende Zwischendruck der Flüssigkeit ist so gewählt, daß er unter demjenigen an der Auslaßöffnung 3 und über demjeni- -'« ¥gen an der Einlaßöffnung 2 liegt. Wenn man die Erfindung be! einem Flüssigkeitsmotor anwende:, wird der iZwischendruck in den Kammern α oder b höher als der ^Auslaßflüssigkeitsdruck und niedriger als der Einlaßflüssigkeitsdruck gewählt.The α in the chambers and b predominant intermediate pressure of the liquid is so selected that it below that at the outlet port 3 and demjeni- - is gen ' «¥ at the inlet opening. 2 If the invention be! Applying a liquid motor: the intermediate pressure in the chambers α or b is chosen to be higher than the outlet liquid pressure and lower than the inlet liquid pressure.

Wie sich weiterhin aus den Fig.4 und 5 ergibt, kommt es auch dann nicht zu einer hydraulischen Verbindung der Leitungen 13 mit der Einlaßöffnung 2 und eier Auslaßöffnung 3, wenn die Flügel 7 durch Drehung der A ntriebswelle 4 in Bewegung versetzt werden.As further from Figures 4 and 5, does not occur even in a hydraulic connection of the lines 13 with the inlet opening 2 and outlet opening 3 eggs, when the wings 7 ntriebswelle by rotating the A, are set in motion. 4

An der Stirnfläche des Segmentes 18 befinden sich bogenförmige Nuten 17, die in Flüssigkeitsverbindung mit der Hochdruckkammer 18 für die Auslaßflüssigkeit stehen; man erkennt Kolben 19 und 20 mit größerem bzw. kleinerem Durchmesser, die in den Druckverringefer 10 eingesetzt sind; weiterhin sind eine Hülse oder ein Gehäuse 21 sowie Hülsendeckel 22, 23 und Ausströmleitungen 24 auf der Saugseite der Pumpe vorgesehen; ein Verbindungsstift 25 ist für den Nockenring 6 und die Segmente 8, 9 vorgesehen, während das Gehäuse 1 einen Deckel 26 besitzt.On the end face of the segment 18 there are arcuate grooves 17 which are in fluid communication stand with the high pressure chamber 18 for the discharge liquid; you can see pistons 19 and 20 with a larger or smaller diameter, which in the Druckverringefer 10 are used; furthermore there are a sleeve or a housing 21 as well as sleeve covers 22, 23 and outflow lines 24 provided on the suction side of the pump; a connecting pin 25 is for the cam ring 6 and the Segments 8, 9 are provided, while the housing 1 has a cover 26.

Die Flügelzellenpumpe arbeitet in der folgenden Weise: Wenn die Pumpe zu arbeiten beginnt, wird die durch die Einlaßöffnung 2 angesaugte Flüssigkeit mit einem erhöhten Flüssigkeitsdruck zur Auslaßöffnung 3 gefördert. Bei der Anfangsstufe der Drehung des Rotors 5 wird der Druckverringerer 10 nicht mit Ausströmflüssigkeit beaufschlagt und arbeitet nicht, wobei die Flügel 7 durch Zentrifugalkraft an den Nockenringumfang gepreßt werden.The vane pump works in the following way: When the pump starts to work, the Liquid sucked in through the inlet opening 2 with an increased liquid pressure to the outlet opening 3 promoted. At the initial stage of rotation of the rotor 5, the pressure reducer 10 is not filled with the discharge liquid applied and does not work, the vanes 7 by centrifugal force on the circumference of the cam ring be pressed.

Ein Teil der mit erhöhtem Druck ausströmenden Flüssigkeit gelangt in die bogenförmigen Nuten 17 am Rotor 5 über eine Leitung oder Kammer 18 sowie in den Druckverringerer 10. Die auf diese Weise durch den Druckverringerer 10 auf einem Zwischendruck reduzierte Auslaßflüssigkeit gelangt in die sektorförmige Aussparung 12, so daß sie auf die Unterteile der Flügel 7 in die Saugzone für die Flüssigkeit niedrigeren Druckes in der ringförmigen Ölkammer einwirkt. Auslaßilüssigkeit mit Zwischendruck gelangt gleichfalls in die Kammern a, b durch die Einlaßöffnungen 14, die hydraulisch mit den Öffnungen 11 durch Leitungen 15 in Verbindung stehen.Part of the liquid flowing out at increased pressure enters the arcuate grooves 17 on the rotor 5 via a line or chamber 18 and into the pressure reducer 10. The outlet liquid reduced to an intermediate pressure by the pressure reducer 10 passes into the sector-shaped recess 12, see above that it acts on the lower parts of the blades 7 in the suction zone for the lower pressure liquid in the annular oil chamber. Outlet fluid with intermediate pressure also reaches the chambers a, b through the inlet openings 14, which are hydraulically connected to the openings 11 through lines 15.

Unter den Voraussetzungen, daß der Druck der ausströmenden Flüssigkeit und der durch den Druckverrin-Provided that the pressure of the outflowing liquid and the pressure reduction

4040

4545

5555

60 gerer 10 erzeugte Zwischendruck der Flüsslßkell den Werten ρ bzw. p-dp entsprechen, sind die Flüssigkeitsdrücke In den Kammern c, α und d gemäß Fl g, 4 gleich dem Flüssigkeitsansaugdruck p-zfp bzw. p, wohingegen der Flüssigkeitsdruck In den Kammern e, h und / den Druckwerten p, p-<4p und dem Flüssigkeitsansaugdruck gleich sind. (Vergleiche Fl g. 4 und 5) 60 or 10 generated intermediate pressure of the liquid cell correspond to the values ρ and p-dp, the liquid pressures in chambers c, α and d according to Fl g, 4 are equal to the liquid suction pressure p-zfp and p, respectively, whereas the liquid pressure in chambers e , h and / are equal to the pressure values p, p- <4p and the liquid suction pressure. (Compare Fl g. 4 and 5)

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, grenzen die Flüssigkeitskammern zwischen Flügeln, die unter erhöhtem Flüssigkeitsdruck stehen, an diejenigen FIDssigkeitskammern an, die unter einem Zwischendruck stehen, so daß sich die Flüsslgkeltsleckage verringert. Darüber hinaus kann jegliche von einer Kammer mit erhöhtem Flüssigkeitsdruck In eine Kammer mit Zwischenflüssigkeltsdruck durch Leckage eindringende Flüssigkeit in der ersteren Kammer durch die Pumpwirkung auf die Unterteile der Flügel zurückgewonnen werden, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Flügelpumpe auch dann nicht auf ein bestimmtes Ausmaß zurückgeht, wenn die Pumpe unter Hochdruck betrieben wird.As can be seen from the above, the limit Fluid chambers between blades, which are under increased fluid pressure, to those fluid chambers which are under an intermediate pressure, so that the liquid leakage is reduced. Furthermore can be any from an elevated fluid pressure chamber to an intermediate fluid pressure chamber Liquid penetrating through leakage in the former chamber due to the pumping action on the lower parts the vane can be recovered, so the volumetric efficiency of the vane pump also then does not decrease to a certain extent when the pump is operated under high pressure.

Nachstehende Tafel zeigt die Versuchsergebnlssc des volumetrischen Wirkungsgrades einer für "Versuchszwecke hergestellten, erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe. The table below shows the experimental results of the volumetric efficiency of an "experimental" produced, vane pump according to the invention.

Verwendetes Öl: DHF 44Used oil: DHF 44

Flüssig
keitsdruckFluid
pressure Menge der
ausströmenden
FlüssigkeitAmount of
emanating
liquid Drehzahlrotational speed volume-
trischer
Wirkungs
gradvolume-
tricer
Effect
Degree Öl-
tempe
raturOil-
tempe
rature (MPa)(MPa) (l/min)(l / min) (upm)(rpm) (%)(%) (0C)( 0 C) 00 2,882.88 15001500 3030th 1414th 2,552.55 14951495 8888 3030th 1717th 2,402.40 14951495 8383 3030th 2121 2.282.28 14951495 7979 3232 2424 2,202.20 14951495 7676 3232 2828 2,132.13 14951495 7474 3333 3131 2,072.07 14951495 7272 3333 3434 2,042.04 14951495 7171 3434

Bei Einwirkung des vorstehend erwähnten Zwischenfiüssigkeitsdruckes auf die Flügelunterteile in der Flüssigkeitssaug- und der Niederdruckzone wird der von derartigen Flügeln auf den Nockennng ausgeübte Anpreßdruck erheblich verringert. Wie sich weiterhin aus Fig.4 ergibt, ist die Flüssigkeitsbelastung, die auf den Flügel Ta, der unter der Einwirkung des Druckes der Auslaßflüssigkeit steht, zwischen diesem und den folgenden Flügeln Ib1 Ic aufgeteilt, so daß sich die beschriebene Flügelzellenpumpe mit einem höheren Druck als eine übliche einstufige Pumpe belasten läßt. Weiterhin stehen die Flügel la, 76 für die Zeit, für welche der Flügel Ic dem erhöhten Druck bei der Auslaßöffriung ausgesetzt ist, unter dem mittleren Flüssigkeitsdruck, so daß abrupte Wechsel der Druckflüssigkeit vermieden und die diese begleitenden mechanischen Geräusche und Pulsationsbewegungen der Flügel verringert werden.When the above-mentioned intermediate liquid pressure acts on the lower wing parts in the liquid suction zone and the low pressure zone, the contact pressure exerted by such wings on the cam is considerably reduced. As can also be seen from FIG. 4, the liquid load on the vane Ta, which is under the action of the pressure of the outlet liquid, is divided between this and the following vanes Ib 1 Ic , so that the vane pump described is at a higher pressure than a conventional single-stage pump can be loaded. Furthermore, the blades 1 a, 76 are under the mean fluid pressure for the time for which the blade Ic is exposed to the increased pressure at the outlet opening, so that abrupt changes in the pressure fluid are avoided and the accompanying mechanical noises and pulsation movements of the blades are reduced.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Hydraulische Flügelzellenpumpe mit einem radial verschlebliche Flügel aufweisenden Rotor und einem hierzu exzentrischen Gehäuse mit einem Inneren Nockenring, in welchem sich bei Drehung des Rotors sekiorenförmlge Niederdruck- und Hochdruckkammern für die Ansaugung und Abgabe von zu pumpender Flüssigkeit bilden, während auf die Zonen zwlsehen denjenigen der Niederdruck- und der Hochdruckkammer über von der Hochdruckkammer abzweigende Druckleitungen ein Zwischendruck einwirkt, dessen Druckwert zwischen demjenigen der Hochdruck- und demjenigen der Niederdruckkammer liegt, wobei die Flügel In der Hochdruckzone mit der unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit In Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteile der der Niederdruckzone und tier Zwischendruckzone zugeordneten Flügel (7) unter einem Zwischendruck stehen, der vom Hochdruck über ein Druckverringerungsventil (10) mit einem beidendig über unterschiedlich große Druckflächen beaufschlagbaren Kolben abgeleitet sowie kleiner als dieser derart ist, daß die hiermit beaufschlagten Flügel mit geringerem Druck an den Nockenring (6) angepreßt sind als die der Hochdruckzone zugeordneten Flügel.Hydraulic vane pump with a rotor having radially movable vanes and a for this purpose eccentric housing with an inner cam ring, in which when the rotor rotates Secioren-shaped low-pressure and high-pressure chambers for the suction and discharge of the pumped Form liquid while looking at the zones those of the low pressure and high pressure chambers above from the high pressure chamber branching pressure lines an intermediate pressure acts, the pressure value between that of the High pressure and that of the low pressure chamber lies, the wings in the high pressure zone with the High pressure fluid are in communication, characterized in that the Sub-parts of the low pressure zone and the intermediate pressure zone Associated wing (7) are under an intermediate pressure from the high pressure via a Pressure reducing valve (10) with a pressure area that can be acted upon at both ends over differently sized pressure surfaces Piston derived and smaller than this is such that the acted upon with this wing with less Pressure on the cam ring (6) are pressed than the wings associated with the high pressure zone. Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Flügelzellenpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs bezeichneten Art.The invention relates to a hydraulic vane pump of the type specified in the preamble of the patent claim. Eine derartige Flügelzellenpumpe ist nach der US-PS -27 77 396 bekannt. Dabei sind die Flügel mit einer oder mehreren Öffnungen ausgeführt, so daß sich zwischen ihrer Innenseite und ihrer Außenseite ein Druckausgleich einstellt. Der Anpreßdruck der Flügel an die Innenwand des Gehäuses wird mittels Federn auf einem konstanten Wert gehalten. Somit ist dej Anpreßdruck der Flügel in sämtlichen Zonen des Nockenringes gleich der jeweiligen Federkraft, die sich indes aus Verschleißgründen nicht beliebig hoch wählen läßt. Dies begrenzt letztlich den Förderdruck auf etwa 27,5 MPa.Such a vane pump is known from US Pat. No. 2,777,396. The wings are marked with an or executed several openings, so that there is a pressure equalization between its inside and its outside adjusts. The contact pressure of the wings on the inner wall of the housing is by means of springs on a kept constant value. Thus, the contact pressure of the vanes is the same in all zones of the cam ring the respective spring force, which, however, cannot be chosen arbitrarily high for reasons of wear and tear. This limits ultimately the delivery pressure to around 27.5 MPa. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Förderdruck mit konstruktiv einfachen Mitteln zu steigern, ohne daß dabei der volumetrische Wirkungsgrad nennenswert abfällt.Proceeding from this, the invention is based on the object of reducing the delivery pressure with structurally simple To increase means without the volumetric efficiency dropping significantly. Die Ei findung löst diese Aufgabenstellung durch den Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1. Es kommt hierdurch eine Optimierung der Druckbeaufschlagung der Flügel in der Niederdruckzone und der Zwischendruckzone zustande, die dazu führt, daß die Flügel auf Grund dieser Beaufschlagung eine Anpressung an den Nockenring erfahren, wobei lediglich noch der durch die Zentrifugalkraft der Flügel entstehende Druck hinzukommt. Demgegenüber entfallen die sonst notwendig gewesenen Druckfedern. Als Vorteil kommt ferner hinzu, daß ein abrupter Wechsel der Druckflüssigkeit vermieden wird, so daß die letzteren begleitenden mechanischen Geräusche und Pulsationsbewegungen der Flügel entfallen. Im Ergebnis wird ein Förderdruck bis auf 34 MPa bei einem volumetrische Wirkungsgrad von noch 7196 erreicht.The egg finding solves this problem through the Proposal according to the characterizing part of claim 1. This leads to an optimization of the Pressurization of the wings in the low pressure zone and the intermediate pressure zone, which leads to that the wings experience a pressure on the cam ring due to this action, with only nor is the pressure created by the centrifugal force of the wings. In contrast, the otherwise necessary compression springs. Another advantage is that an abrupt change in Hydraulic fluid is avoided, so that the latter accompanying mechanical noises and pulsation movements of the blades are eliminated. As a result, a delivery pressure becomes up to 34 MPa with a volumetric efficiency of 7196. Nach der US-PS 22 55 785 Ist es zwar bekannt, zusätzlich zu der Hochdruckbeaufschlagung der Flügelunter-According to US-PS 22 55 785 it is known in addition to the high pressure application of the wing support 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 65 teile In der Hochdruckzone auf die der Niederdruckzone zugeordneten Unterteile einen sich proportional zur Änderung des Druckes in der Pumpe einstellenden Zwischendruck wirken zu lassen. Dies geschieht mit der Maßgabe, daß Reibung und Verschleiß der Flügel und des Nockenringes herabgesetzt werden, Indem der Beaufschlagungsdruck der Flügel In ihrer Stellung zwischen Einlaß und Auslaß nicht mehr, wie sonst übl'ch, In gleicher Größe wie oder größer als der Druck In der Hochdruckzone gewählt wird. Vielmehr soll der Druck beträchtlich unter demjenigen der Hochdruckzone liegen und eine hinreichende Abdichtung ermöglichen. Hieraus kann Indes nicht gefolgert werden, eine entsprechende Maßnahme zu treffen, um den Förderdruck der Pumpe zu steigern, oder den gleichen Druck auf die Flügel In der Nlederdruckzone zur Einwirkung gelangen zu lassen. 65 parts In the high-pressure zone, an intermediate pressure that is proportional to the change in pressure in the pump acts on the lower parts assigned to the low-pressure zone. This is done with the proviso that the friction and wear of the vanes and the cam ring are reduced by the loading pressure of the vanes in their position between inlet and outlet no longer, as usual, of the same size as or greater than the pressure in the High pressure zone is selected. Rather, the pressure should be considerably below that of the high pressure zone and allow adequate sealing. From this Indes can not be concluded to take appropriate action, to increase the delivery pressure of the pump, or the same pressure on the wing in the Nlede r pressure zone to have come to act. Eine beispielsweise bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die eine Ausführung derselben darstellenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigtAn example preferred embodiment of the The invention will be described with reference to the drawings which illustrate an embodiment thereof. In it shows Flg. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe,Flg. 1 shows a longitudinal section through an inventive Vane pump, Fig. 2 und 3 Vorderansichten von Segmenten, die mit entsprechenden Stirnflächen des Rotors in der Pumpe gemäß Fig. 1 in Berührung stehen undFigures 2 and 3 are front views of segments associated with corresponding end faces of the rotor in the pump according to FIG. 1 are in contact and Fig. 4 und 5 teilweise Stirnansichten des Rotors, die dessen Flügel in zwei Arbeitsstellungen zeigen, wobei die Ansichten der Schnittlinie I-I der Fig. 1 entsprechen.4 and 5 are partial end views of the rotor showing its blades in two working positions, the Views correspond to the section line I-I of FIG. Die in den Zeichnungen dargestellte Flügelzellenpumpe besitzt ein Gehäuse 1 mit einer Fiüssigkeltseinlaßöffnung 2 und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung 3. Eine Antriebswelle 4 ist mit dem zeichnerisch nicht dargestellten Pumpenantriebsmotor verbunden und trägt in fester Anordnung einen Rotor 5, der eine Anzahl schaufelähnlicher Flügel 7 entlang seines Umfanges besitzt, wie vor allem aus den Fi g. 4 und 5 erkennbar ist. Diese Flügel 7 sind in radialen Schlitzen des Rotors 5 verschieblich und werden bei Antrieb des Rotors 5 über die Antriebswelle 4 unter Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, bis sie am Nockenring 6, der den Rotor 5 umgibt, in an sich bekannter Weise anliegen.The vane pump shown in the drawings has a housing 1 with a liquid inlet opening 2 and a liquid outlet opening 3. A drive shaft 4 is not shown in the drawing with the Connected pump drive motor and carries in a fixed arrangement a rotor 5, which has a number of blade-like Has wing 7 along its circumference, as especially from the Fi g. 4 and 5 can be seen. These wings 7 are displaceable in radial slots of the rotor 5 and when the rotor 5 is driven via the drive shaft 4 pressed outward under centrifugal force until they are in on the cam ring 6, which surrounds the rotor 5, in itself in a known manner. An den beiden Stirnflächen des Rotors befinden sich Blöcke oder Segmente 8, 9, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, weiche Durchlässe aufweisen, die mit der Auslaßöffnung 3 und mit einem Flüssigkeitsdruckverringerer 10 in Verbindung stehen, welch letzterer so ausgeführt ist, daß er einen Teil der Auslaßflüssigkeit mit verringertem Druck auf die Unterteile der Flügel 7 führt, wie nachstehend weitergehend beschrieben wird.There are blocks or segments 8, 9, which are shown in FIGS. 2 and 3, on the two end faces of the rotor are soft have passages which are connected to the outlet port 3 and with a liquid pressure reducer 10 are in connection, the latter being designed so that it has a portion of the outlet liquid with reduced Pressure on the lower parts of the wings 7 results, as will be further described below. Die aus den Druckverringerern 10 austretende Flüssigkeit wird über Leitungen 13 zugeführt, die durch die Segmente 8 zu den Einlaßöffnungen 11 gebohrt sind und in ein Paar sektorförmiger Ausnehmungen 12 in der Stirnfläche des Segmentes 8 führen. Die Einlaßöffnungen 11 sind über Leitungen 15 mit vier Einlaßöffnungen 14 hydraulisch verbunden, welche an gleichmäßig beabstandeten Stellen der Stirnfläche des Segmentes 8 geöffnet sind.The liquid emerging from the pressure reducers 10 is supplied via lines 13 which are drilled through the segments 8 to the inlet openings 11 and in lead a pair of sector-shaped recesses 12 in the end face of the segment 8. The inlet openings 11 are hydraulically connected via lines 15 with four inlet openings 14, which at evenly spaced Places the end face of the segment 8 are open. Wie man den F i g. 4 und 5 entnehmen kann, wird vom Rotor 5 und dem Nockenring 6 ein Ölkammerzwischenraum gebildet, der dort einen größeren Querschnitt hat, wo er mit der Niederdruckkammer in Verbindung steht, die hydraulisch an die Einlaßöffnung 2 angeschlossen ist, und der einen geringeren Querschnitt besitzt, wo er mit der Hochdruckkammer 18 in Verbindung steht, die hydraulisch an die Auslaßöffnung 3 angeschlossen ist. Die vorerwähnten Einlaßöffnungen 14 öffnen sich in die Zonen des Ölkammerzwischenraums mit einem mitt-How to get the F i g. 4 and 5, there is an oil chamber space between the rotor 5 and the cam ring 6 formed, which has a larger cross-section where it is in connection with the low-pressure chamber stands, which is hydraulically connected to the inlet port 2, and which has a smaller cross-section, where it is in communication with the high pressure chamber 18 which is hydraulically connected to the outlet opening 3 is. The aforementioned inlet openings 14 open into the zones of the oil chamber space with a central
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