DE2300332A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

• Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für unstetige Druck- oder Temperaturregler, mit mindestens einem Schalter, der bei unterschiedlichen Stellungen des durch ein Arbeitsglled des Reglers betätigbaren chaltr-rstössels schaltet, wobei die Kraft des Arbeitsgliedes temperatur- bzw. druckabhängig ist.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichsunv dieser Art zu schaffen, die sich in gleicher Weise sowohl für Druckregler als auch für Temperaturregler eignet, die ferner auf einfache Weise die Möglichkeit schafft, die Schaltpunkte zu verstellen, so daß die Schaltvorrichtung auch sehr unterschiedlichen Regelaufgaben angepaßt werden kann, wobei sie ferner die Möglichkeit schaffen soll, -sich durch Zusatzteile auch so weiterbilden zu lassen, daß sich die Schaltpunkte unabhängig voneinander verstellen lassen. Dabei soll die Schaltvorrichtung nur Menig Platz beanspruchen, baulich einfach und in Serienherstellung leicht herstellbar sein, einfach justiert oder verstellt werden können und aus billig herstellbaren Bauteilen bestehen.
• Erfindungsgemäß ist bei einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß eine mit der Schalterstössel zusammenwirkende, durch das Arbeitsglied um eine stationäre Schwenkatelle schwenkbare Schaltwlppe vorgesehen irt, diC im Abstand von der Schwenkstelle durch erste Federmittel belastet ist, deren Vorspannung mitttels einer Hohlspindel verstellbar ist und deren Federkraft die Schaltwippe an das Arbeitsglied andrückt, wobei die Ifohlspindel Mittel zur Aufnahme von zweiten Federmitteln aufweist, die, falls eingesetzt, die Uchaltdifferenz von Schaltpunkten der Schaltvorrichtung beeinflussen.
• Die ersten,und falls. eingesetzt, auch die zweiten Federmittel ermöglichen, ohne den Schwenkbereich der Schaltwippe zu ncCrr, die Schaltpunkte der Schaltvorrichtung zu verstellen.
• Der oder die Schalter können beispielsweise den Ölbrenner einer Heizungsanlage oder einen Kompressor ein- oder ausschalten oder sonstige Schaltvorgänge, die im Zusamrenhang mit der Regelung von Temperaturen oder Drücken stehen, auslösen.
• Die ersten Federmittel und falls vorhanden, auch die zweiten Federmittel können vorzugsweise aus je einer Schraubenfeder bestehen.
• Die Schaltwippe kann je nach Erfordernis mit einem oder mehreren Schaltern zusammenwirken. Die Schalter können je nach Anwendungszweck Ein-Aus-Schalter, insbesondere Likroschalter,oder auch Umschalter, dreipolig Schalter, oder dergleichen sein, bspw. auch Schalter sein, die die Schaltstellungen Linkslauf eines Stellmotors" - "Stellmoto ausgeschaltet" - "Rechtslauf des Stellmotor¢" harter, und so weiter.
• Um die Schaltpunkte der Schaltwippe auf einfache Weise verstellen zu können, insbesondere zu dlstierzwecker, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgeehen, daß der Schalter um eine zur Schwer1achse der Schalter parallele Achse schwenkbar gelagert und durch mindestens eine Feder, die ihn in von der Schaltwippe wegführender Richtung belastet, an einen lageverstellbaren Anschlag angedrückt ist. Mittels des lageverstellbaren Anschlages läßt sich der Schalter relativ zur Schaltwippe in urterschiedliche Schwenkstellungen einstellen, so daß die Stellung gen der Schaltwippe, in denen sie Schaltvorgänge des Schalters auslöst, sich entsprechend ändern. Auch können durch Verstellung des lageverstellbaren Anschlages des Schalters die Spannungen der mit der Schaltwippe zusammenwirkenden Federmittel in gewisse Grenzen geändert werden, bei denen die Schaltvorgänge auftreten.
• Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß man den wirksamen Schaltweg der Schaltwippe und damit die Kräfte des Arbeitsgliedes, die an den Schaltpunkten vorliegen, insbesondere die Differenz dieser Kräfte, ändert, indem der Schalter in mindestens zwei unterschiedlichen Stellungen angeordnet werden kann, in denen sein Schalterstössel an der Schaltwippe in unterschiedlichen längsabständen von der Schwenkstelle der Schaltwippe angreift.
• Ferner ist es in vielen Fällen vorteilhaft, mindestens einen Schaltpunkt des Schalters, vorzugsweise einen einzigen Schalpunkt des Schalters, unabhängig von einem oder allen weiteren Schaltpunkten des Schalters verstellen zu können, insbesondere dann, wenn die unterschiedlichen Schaltvorgänge durch erheblich unterschiedliche Kräfte des Arbeitagliede ausgelöst werden sollen, das heißt, wenn mindestens zwei Schaltvorgänge des Schalters durch erheblich unterschiedliche Temperaturen oder Drücke ausgelöst werden sollen.
• Um dies auf einfache Weise zu erreichen, setzt man in die Hohlspindel die zweiten Federmittel ein, die folglich zentrisch oder zumindest ungefähr zentrisch zu den ersten Federmitteln angeordnet werden, was bauliche und funktionstechnische Vorteile hat. Zweckmäßig ist vorgesehen, daß die zweiten Federmittel ein in der Hohlspindel beweglich gelagertes Druckglied belasten, das ab einer bestimmte Schwenkstellung der Schaltwippe mit dieser in Wirkungsverbindung kommt.
• Die ersten Federmittel bestimmen dann einen oder mehrere Schaltvorgänge des Schalters, die durch die kleinere-Kraft oder kleinerenKräfte des Arbeitagliedes ausgelöst werden, wogegen die zweiten Federmittel einen oder mehrere Schaltvorgänge bestimmen, die durch die größere Kraft oder gröberer Kräfte des Arbeitagliedes ausgelöst werden. Diese durch die ersten und durch die zweiten Federmittel beeinflußten Schalt-Bu gite lassen sich unabhängig voneinander verstellen, / dureh die Anordnung der zweiten Federmittel in der Hohlspindel erreicht wird, daß man die Vorspannung der ersten Federmittel ändern kann, ohne daß hierdurch die Spannung der zweiten Federmittel beeinflußt wird und urgekehrt.
• Man hat damit große Variationsmöglichkeiten der Einstellung der Schaltpunkte des oder der Schalter der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Dabei benötigt diese Schaltvorrichtung nur wenig Platz, ist baulich einfach und kann aus leicht und billig herstellbaren Teilen zusammengebaut werden, so daß sie sich in besondere Maße auch für die Herstellung in Großserie eignet. Ihre JustiröFlichkeiten lassen große Fertigungstoleranzen zu.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• Es zeigen Fig. 1 einen ausschnittsweisen Längeschnitt durch einen Druck- oder Temperaturregler mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung, Fig. 2 eine Vorderansicht der Sollwert-Skala der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 den Regler nach Fig. 1, wobei Jedoch der SchaT'tr in einer anderen Stellung angeordnet und dIe mit der Schaltwippe zusammenwirkenden FederrIttel so ergänzt sind, daß sie eine unabhängige Verstellung von zwei Schaltpunkten der-Schaltvorrichtung ermöglichen, Fig. 4 eine Variante einer Einzelheit der Fig. 3 ir vergrößerter Darstellung, Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der WirkungsweiFe der Vorrichtung nach Fig. 3 bzw. 4.
• In der Zeichnung sind sich entsprechende Teile mit glic Bezugszeichen versehen.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist in einem nicht in allen Einzelheiten dargestellten Gehäuse 11 eine im ganzen mit 10 bezeichnete erfindung gemäße Schaltvorrichtung angeordnet. An dem -Boden des Gehäuses 11 ist eine Membrandose 12 befestigt, an deren Membran 13 ein kreiszylindrisches, massives Arbeitsglied 14 angeordnet ist, das mit einer Schaltwippe 15 der Schaltvorrichtung zusammenwirkt. Die Nembrandose 12 kann bspw.
• über eine nicht dargestellte Kapillare an einen Druck-oder Temperatur-Fernfühler angeschlossen sein oder ihr Innenraum kann direkt mit dem zu regelnden Druck oder der zu regelnden Temperatur beaufschlagt sein. Im letzterer Falle befindet sich in ihrem Innenraum ein auf die betreffende Temperatur anSprechendes Ausdehnungsmedium, z. B. FlüssIg.-keit, Wachs, Dampf-Flüssigkeit, oder dergleichen. Die vom Arbeitsglied 14 auf die Schaltwippe 15 ausgeübte Kraft ist abhängig von dcr zu regelnden Temperatur bzw. den zu regelnden Druck.
• Die Schaltvorrichtung weist außer der Schaltwippe einen durch diese betätigbaren Ein-Aus-Llikroschalter 16 und eine Eollwert-Einstellvorrichtung 17 auf. Das eine Ende der Schaltwippe 15 ist an einer im Gehäuse stationär angeordneten Nadel 18 schwenkbar gelagert, die in eine pfannenförmige Vertiefung der Wippe 15 eingreift. Die Wippe 15 liegt ferner mit einem Vorsprung 19 auf der ebenen Stirnfläche des Arbeitsgliedes 14 auf und wird durch eine ständig an dem anderen Ende der Schaltwippe 15 anliegende, vorgespannte erste Feder 20 an das Arbeitsglied 14 angedrückt. Das von der Schaltwippe 15 abgewendete Ende der ersten Feder 20 liegt an einer Mutter 21 an, die in nicht näher dargestellter Weise gegen Drehen gesichert und axial geradegeführt und auf ein Außengewinde einer Hohlspindel 22 aufgeschraubt ist. Die llohlspindel 22 ist in der Gehäuse 11 drehbar gelagert und kann sich axial nicht verschieben. Durch Drehen der Hohlspindel 22 läßt sich die Mutter 21 axial aufwärts oder abwärts verstellen und damit die Vorspannung der ersten Feder 20 verstellen.
• Durch Verstellung der Vorspannung ändern sich die Kräfte des Arbeitsgliedes 14, bei denen die Schaltvorgänge des Mikroschalters 16 stattfinden. Die Einstellung der mutter 21 bestimmt demzufolge den eingestellten Sollwert. Dieser entspricht bspw. dem Einschaltvorgang des Schalters oder er kann auch dem Ausschaltvorgang entsprechen. Wenn die beiden Vorgänge nicht weit auseinander liegen, kann an sie auch einem einheitlichen Sollwert zuordnen.
• Diese beiden Schaltvorgänge treten bei unterschiedlichen Stellungen eines mit der Schaltwippe 15 zusammenwirkenden Schalterstössels 24 und damit bei unterschiedlichen Schwenkstellungen der Schaltwippe 15 auf, da derartige Schalter Schalthysterese haben oder auf sonstige treJ se so ausgeb'det sind, daß die durch den Schalter schaltbaren Schaltvorgänge bei unterschiedlichen Stellungen des 'chalterstössels auftreten.
• Eine Körnerschraube 25 dient der Sicherung der axialen Stellung der atjlspindel 22 und kann auch dazu dienen, sie nach erfolgter Einstellung der Vorspannung der ersten Feder 20 festzustellen.
• Der Schalter 16 ist erfindungsgemäß schwenkbar gelagert und weist zu diesem Zweck in der Nähe seiner einen unteren Eeke einen in ihn fest eingesetzten zylindrischen Stift 27 auf, der über die beiden Seiten des Schalters IG in nicht näher dargestellter Weise übersteht,in rechteckförmige, miteinander fluchtende Ausnehmungen des Gehäuses mit der erforderlichen Lagerspiel eingreift, von denen eine Ausnehmung in Fig. 1 zu sehen und mit 28 bezeichnet ist.
• Eine untenseitig an dem Schalter 16 unter Vorspannung anliegende Blattfeder 29 drückt den Schalter 16 an eine in eine Gewindebohrung 31 des Gehäuses eingesetzte Stellschraube 30, die durch eine Druckfeder 32 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert ist und deren axiale Stellung mittels eines Schraubenziehers zur Justierung des Schalters 16 verstellt werden kann.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das Gehäuse, bezogen auf die Längsrichtung der Schaltwippe 15, im Längsabstand von den die Schwenkachse 27 des Schalters 16 lagernden gehäusefesten Lagern 28 ein weiteres solches Lagerpaar auf, von dem in Fig. 1 das Lager 28'gestrichelt dargestellt ist. Auch ist im Gehäuse im Iängsabstand von dem die Stellschraube 30 führenden Gewinde 31 ein entsprechendes Gewinde 3<' angeordnet, so daß man die Stellschraube 30 wahlweise in das Gewinde 31 oder das Gewinde 31' einschrauben kann.
• Dieses zu dem Zweck, damit man die 'chwenkathse 27 des Schalters wahlweise in die Lager 28 oder die Lager 28' einsetzen kann. Ersteres ist in Fig. 1 und letzteres ist in Fig. 3 dargestellt. In der umgesetzten Stellung des Schalters 16 befindet sich der Schalterstössel 24 nicht nehr wie in Fig. 1 rechts von der Feder 29; sondern links von dieser Feder 29, das heißt, wesentlich näher an der Schwenkatelle der Schaltwippe 15. Bei letzterer Stellung des Schalters wird die Stellschraube 30 in das Gewinde 31' des Gehäuses eingeschraubt.
• Durch diese erfindungsgemäß vorgesehene schwenkbare Lagerung und die Umsetzmöglichkeit des Schalters kann der wirksame Schaltweg der Schaltvorrichtung geändert werden. Bei der Stellung des Schalters 16 nach Fig,l ist der Schwenkwinkel der Schaltwippe 15, der zwischen den beiden Schaltpunkten der Schaltvorrichtung auftritt, wesentlich kleiner als wen der Schalter sich in einer in Fig. 3 dargestellten Stellung befindet, da in dieser anderen Stellung ein mehrfach größerer Schwenkwinkel der Schaltwippe 15 zur Herbeiführung beider Schaltvorgänge des Schalters erforderlich ist.
• Die aus Fig. 1 ersichtliche Anordnung des Arbeitsgliedes 14 und des Schalterstössels 24 relativ zur Schaltwippe zwischen der Nadel 18 und der ersten Feder 20 ist besonders vorteilhaft und raumsparend. Doch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, da man auch andere Anordnungen vorsehen kann, ohne die Funktion zu ändern.
• Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterschidet sich von dem nach Fig. 1 im Prinzip nur darin, daß in die Hohlspindel ein Druckglied 35, eine zweite Feder 36 und eine Schraube 37 eingesetzt sind. Das Druckglied besteht aus einem kolbenartigen Federteller 38, mit der ein Schaft 39 fest verbunden ist, der in einer axialen Bohrung der Hohlspindel geradegeführt gelagert ist und über die Hohlspindel in Richtung auf die Schaltwippe zu vorsprirg;.
• Die Schraube 37 bildet ein oberes Widerlager für die Feder 36. Durch Drehen der Schraube 37 läßt sich die Vorspannung der Feder 36 unabhängig von der'Vorspannung der ersten Feder 20 verstellen. Mittels der Euter 21 läßt sich andererseits die Vorspannung der Feder 20 unabhängig von der Vorspatlrsung der Feder 36 versteller. Das Druckglied 35 liegt nicht ständig an der Wippe 15 an.
• Die Feder 36 mit den zugeordneten Teilen 35 und 3,? hat folglich den Vorteil, daß sich die beiden echaltpunkteder Schaltvorrichtung unabhängig voneinander verstellen lassen, das heißt diejenigen Kräfte des Arbeltsgliedes 14, bei deren Eintreten der eine oder der andere Schaltvorgang ausgelöst wird.
• Wie in Fig. 2 dargestellt, kann man die axiale Stellung der Mutter 21 in einem rechteckförmigen Fenster 40 des Gehäuses 11 ersehen, in/dem ein Abshnitt des Randes dieser Mutter 21 in dem Fenster 40 sichtbar ist. An das Fenster grenzt'eine Sollwert-Skala 41 an, die die Einstellung des durch die Feder 20 bestimmten Schaltpunktes in geeichten Sollwerten abzulesen gestattet.
• Hier sind Temperaturwerte als Sollwerte angegeben, doch können bei Verwendung als Druckregler die Skalenwerte selbstverständlich auch in Drücken angegeben sein.
• Fig. 4 zeigt eine Variante der Einstellvorrichtung nach Fig. 3, die sich von der nach Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß das Widerlager für die erste Feder 20 direkt an der Hohlspindel 22' und nicht ar. einer auf der lIohlspindel geführten Mutter angeordnet ist. Dieses Widerlager ist durch einen Bund 43 der Hohisplndel 22' gebildet Der Kopf der liohlspindel ist ferner mit einem Gewinde verstehen, das in einer Gewindebohrung des Gehäuses 11 geführt ist, so daß inan die axiale Lage der Hohlspindel im ganzen durch Drehen verstellen kann, um die Vorspannung der Feder 20 zu verstellen. Die Teile 35, 36 und 37 dieser Einstellvorrichtung entsprechen den entsprechenden, gleichnumerierten Teilcrb der Fig. 3 mit geringfügigen konstruktiven Unterschieden, die aus einem Vergleich der Fig. 3 mit der Fig. 4 ersichtlich sind.
• Die Wirkungsweise der Einstellvorrichtung nach Fig. 3 bzw. Fig. 4 sei anhand des Diagramms nach Fig. 5 noch näher erläutert. Die Abszisse des dargestellten Koordinatensystems entspricht der vom Arbeitsglied 14 (Fig. 3) ausgeübten Kraft K, d.h. sie ist ein Naß für die u regelnde Temperatur oder den zu regelnden Druck. Die Ordinate entspricht dem Weg S des Schalterstössels 24 des Schalters tE (Fig. 3). Der Schalter sei so eingesetzt, daß er bei A eingeschaltet und bei B ausgeschaltet wird. Die Federkennlinie der Feder 20 ist mit F 20 bezeichnet. Die Feder vorspannung der Feder 36 (Fig. 3, 4) ist mit VF 36 bezeichnet. Die Federkennlinie der Feder 36 ist mit F 36 bezeichnet.
• Die Schaltwippe 15 kommt erst an der Stelle C in Kontakt mit dem Druckglied 35, d.h. zwischen A und B.
• Wie man aus Fig. 5 erkennt, läßt sich durch Ankerung der Vorspannung der Felder 20 der Schaltpunkt PA und durch Änderung der Vorspannung der Feder 36 der Schaltpunkt PB verstellen. Wenn man bspw. die Vorspannung VF 36 von der voll ausgezogenen Linie auf die strichpunktiert dargestellte Linie 50 verstellt, dann verschiebt sich der Schaltpunkt PB zur Stelle PB'.
• Da man ferner mittels der Stellschraube 30 die Uchaltpurkte der Schaltvorrichtung verstellen kann, ermöglicht diese Stellschraube die Justierung bspw. des Punktes PA und man kann dann den Punkt PB durch Verstellung der Vorspannung der Feder 36 einstellen.
• Auch erreicht man äußerst große Unterschiede zwischen den beiden Schaltpunkten der Schaltvorrichtung. Bspw. karl.
• bei einer Druckregelung der Einschaltpunkt des Schalters 15 bei 5 atü des zu regelnden Druckes und der Ausschaltpunkt bei 90 atü des zu regelnden Druckes auftreten. Auch noch größere Differenzen lassen sich erreichen. Sibstverständlich auch kleinere, und zwar nahezu beliebig kleine, wenn man zu Fig. 1 zurückkehrt und der Feder 20 eine sehr flache Charakterstik gibt. Auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 bzw. 4 ist es im allgemeinen vorteilhaft, der Feder 20 eine relativ flache Federcharakteristik zu geben und die Federcharakteristik der Feder 36 steiler, vorzugsweise wesentlich steiler als die der Feder 20 zu treffen. Die Erfindung ist hierauf jedoch selbstverständlich nicht beschränkt.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Schaltvorrichtung für unstetige Druck- oder Temperaturregler, mit mindestens einem Schalter, der bei unterschiedlichen Stellungen seines durch ein Arbeitsglied des Reglers betätigbaren Schalterstössels- schaltct; wobei die Kraft des Arbeitagliedes temperatur- bzw. druckabhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Schalter stössel (24) zusammenwirkende, durch das Arbeitsglied (14) um eine stationäre Schwenkstelle schwenkbare Schaltwippe (15) vorgeseE.en ist, die im Abstand von der Schwenkstelle durch erste Federmittel (20) belastet ist, deren Vorspannung mittels einer Hohlspindel (f22; 22') verstellbar ist und deren Federkraft die Schaltwippe (15) an das Arbeitsglied (14) andrückt, wobei die Hohlspindel Mittel zur Aufnahme von zweiten Federmitteln (/6) aufweist, die, falls eingesetzt, die- Schaltdiffe-enz von Schaltpunkts der Schaltvorrichtung beeinflussen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Schaltwippe (15) an einem stationären Widerlager (18) abgestützt, das andere Ende der Schaltwippe durch die ersten Federmittel (20) ständig belastet ist und das Arbeitsglied (14) und der Schalterstössel (24) an zwischen diesen beiden Enden befindlichen Stellen der Schaltwippe angreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (16) zur Justierung von Scbal-t;punktec schwenkbar gelagert ist und durch mindestens eine Feder (29), die ihn in von der Schaltwippe (15) wegführender Richtung belastet, an einen lageverstellbaren Anschlag (7O) angedrückt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (16) in mindestens zwei unterschiedlichen Stellungen angeordnet werden kann, in denen sein Schalterstössel (24) an der Schaltwippe (15) in unterschiedlIchen Längsabständen von der Schwenkstelle der Schaltwippe angreift.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Federmittel (36), wenn eingesetzt, ein in der Hohlspindel (22; 22') beweglich gelagertes Druckglied (35) belasten, -das ab einer bestimmten Schwenkstellung der Schaltwippe (1-5) mit dieser in Wirkungsverbindung kommt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Druckglied (35) abgewendete Ende der zweiten Federmittel (36) an einem lageverstellbaren Widerlager (7 anliegt, durch dessen Lageverstellung die Vorspannung der zweiten Federmittel geändert werden kann.

7? Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn2eichr»', daß die zweiten Federmittel durch eine Cchrauber;teder gebildet sind und daß das Druckglied einen Federtellr (38) und einen mit dem Federteller fest verbundenen, in einer axialen Bohrung der Hohlspindel gleitbar gelagerten, über die Hohlspindel in Richtung auf die Schaltwippe vorstehenden Schaft (39) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Federmittel (20v ihr Widerlager an einem mittels der Hohlspindel (22) lageverstellbaren Glied (21) haben, das vorzugsweise als eie gegen Drehen gesicherte, axial geradegeführte, auf einem Außengewinde der Hohlspindel drehbar gelagerte butter (21) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Hohlspindel eine gehäusefeste Skala angebracht ist, der ein Fenster (40) zugeordnet ist, in welchem ein Rand der Mutter (21) zur Anzeige des eingestellten Sollwertes sichtbar ist.

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