DE2361648A1

DE2361648A1 - Plattenbestandteil fuer ein plattenrueckschlagventil

Info

Publication number: DE2361648A1
Application number: DE2361648A
Authority: DE
Inventors: Donald Brookman
Original assignee: Metallic Valve Co Ltd
Current assignee: Metallic Valve Co Ltd
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1973-12-11
Publication date: 1974-06-20
Also published as: FR2254743B1; ATA1051673A; US3903921A; FR2254743A1; GB1406278A; AT326806B; CA990176A; JPS50420A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Plattenbestandteil für Plattenrückschlagventile wie sie in Luftkompressoren und ähnlichen Maschinen verwendet werden.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Ventilplatte, die bei Einbau in ein Ventil eine reibungslose Führung aufweist aufgrund der Federverbindung oder elastischen Verbindung des Hauptkörpers oder Ventilverschlußteils der Platte mit dem Mittelteil oder den Mittelteilen durch einen oder mehrere einstückig verbundene Federverbindungsarme.

Es ist eine Ventilplatte bekannt mit einem ringförmigen Hauptkörperteil und wenigstens einem nach innen verlaufenden Feder-

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verbindungsarm, der einstückig mit dem Hauptkörperteil verbunden ist und in einem mittleren Nabenteil aufgeht. Die Ventilplatte hat konstanten Querschnitt, obitfohl einige Platten mit Federverr bindungsarmen hergestellt sind mit ungleichmäßigen hohlkehlenförmigen Teilen von eingeschränkter Länge. Die Platte ist im Ventilgehäuse befestigt durch Einklemmen der Nabe zusammen mit einer Führungsscheibe und den Federplatten zwischen dem Ventilsitz und der Ventilstütze.

Bei Plattenrückschlagventileri mit den bekannten Ventilkörpern und insbesondere mit Hochdruckventilen, die im Bereich von 70,3 kg/cm arbeiten und Ventilplatten haben, die von verhältnismäßig großer

wurde

Dicke sein müssen,/gefunden, daß in den Ventilplatten in den Federarmen und in den Verbindungsbereichen zwischen den Armen und den Hauptkörperteilen unerwünschte und lokalisiserte Biegungsbeanspruchungen erzeugt x\^rerden. Diese Beanspruchungen ergeben ^v häufig Ermüdungsbrüche.

Zusätzlich tritt häufig ein unerwünschtes Verkanten auf, das übermäßigen Verschleiß und einen unwirksamen Betrieb erzeugt. In vielen Fällen ist es in hohem Maß ermnscbt, daß die Fünrungsbereiche der Ventilplatte klein bemessen sind und daß dementsprechend die Länge der Federarrae auch klein sein sollte. Es werden jedoch weitere Nachteile in einer derartigen Ventilplatte mit kurzen Armen erzeugt, da die kurzen Arme folglich starrer sind und unerwünschten hohen Belastungswirkungen unterliegen. Ferner .ist der Hub von derartigen oben erwähnten Ventilplatten durch die Art des sich ergebenden verhältnismäßig unbiegsamen

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Aufbaus vermindert.'Wo die Federarme einer Ventilplatte zu starr sind ergibt sieh ferner eine beträchtliche Schwierigkeit während

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des Einbaus beim Aufsitzen der Ventilplatte über deren Hubschei-| be und es wird ferner auch die Wirksamkeit im Betrieb des Ventils] beeinträchtigt.

Wie erwähnt sind Ventilplatten bekannt, in denen ein Teil jedes ' Federarms hohlkehlformig ausgebildet ist. Jedoch haben solche '

Platten die oben erwähnten-Nachteile und es ist darüber hinaus j

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der HohlschleifVorgang zeitraubend und daher teuer. Auch ist bei : dieser Art von Schleifvorgang die Oberflächengüte häufig gering, . da alle Unvo llkommeiiheiten der Schleifscheibe auf den gerade geschliffenen Bestandteil übertragen wird. Darüber hinaus und insbesondere bei Ventilplatten mit schmalen- Federarmen und/oder mit Ventilplatten, die mit gekrümmten Teilen mit unterschiedlichen
Radien versehen sind, ist ein solcher Hohlschleifvorgang sehr _ · schwierig auszuführen und ist demnach.zeitraubend sowie teuer
und verantwortlich für einen hohen Anteil an als Ausschuß ausgeschiedenen Bestandteilen. -

Ls ist demnach hervorzuheben, daß den Konstrukteuren von Plattenventilen beträchtliche Einschränkungen auferlegt wurden und daß ; häufig ein Kompromiß zwischen der gewünschten Konstruktion, der \ Größe und den optimal möglichen' Betriebscharakteristiken geschlossen werden mußte. Es ist auch hervorzuheben, daß häufig \ ein unwirksamer Ventilbetrieb auftritt, was bei einem Ventil- I ausfall aufgrund von aus hoher Belastung resultierenden Ermü- ^! dungsbrüchen der Fall ist. Es ist hervorzuheben, daß das Vor- J

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sehen einer Ventilplatte mit Federarmen von vergrößerter Biegsam-j keit, die auch die anderen oben erwähnten Nachteile auf ein x-iini-|

mum bringt oder vermeidet, in hohem Maße wün se hens v/er t und von |

beträchtlicher Bedeutung ist. - I

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Plattenbestandteil für ;

ein Plattenrückschlagventil mit einem äußeren Hauptkörperteil mit!

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einem oder mehreren hiervon sich erstreckenden Federarmen vorgesehen, wobei der Federarm zu einem gemeinsamen oder zu einem ge- j

sonderten inneren Teil führt und in dem wenigstens der innerhalb eines ringförmigen Bereichs liegende Teil jedes Federarms und/oder im wesentlichen die gesamte Länge jedes Federarms gegenüber der Dicke des Hauptkörpersteils des Bestandteils von verringerter Dicke ist.

Während der Plattenbestandteil der vorliegenden Erfindung normalerweise eine Ventilplatte ist, soll die vorliegende Erfindung innerhalb ihres Bereichs auch andere Plattenbestandteile umfas- ' sen, etwa Dämpferplatten, Führungsplatten und Federplatten, mit einer beliebigen Anzahl von Federarmen. ;

Jeder Federarm enthält vorzugsweise wenigstens einen gekrümmten Teil, der für gewöhnlich von konzentrischen Seiten oder Kanten begrenzt wird, wenn auch der Federarm von unregelmäßiger Breite . sein kann, und zwar zunehmend von einem Mittelpunkt bis zu wenig-i stens einem Anschlußbereich mit dem Hauptkörper.

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Der Übergang zwischen dem Abschnitt mit verringerter Dicke jedes Federarms und dem Hauptkörperteil hat vorzugsweise einen Radius j oder eine abgeschrägte Fläche. Der innere Teil oder die inneren

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Teile (Nabe) können auch eine verringerte Dicke haben, Wenn sie auch normalerweise die gleiche Dicke wie der Hauptkörperteil haben. In einem solchen letzteren Fall ist eine mit einem .Radiis versehene oder abgeschrägte Übergangsfläche zwischen dem Federarm und dem inneren Teil vorgesehen. Das Vorsehen von mit einem j Radius versehenen oder abgeschrägten Übergangsflächen vermindert die Spannungskonzentration und.die Wahrscheinlichkeit von Ermü- ; dungsbrüchen. Die mit einem Radius versehenen Flächen sollten für die beste Wirkung einen möglichst großen Radius haben, wäh- , rend ggfs. die abgeschrägten Flächen eine niedrige Steigung haben sollten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein zusammenge- , setzter Plattenbestandteil vorgesehen, der eine Ventilplatte aufweist mit einem oder mehreren mit dem Hauptkörper der Platte ■ einstückig verbundenen und hiervon abstehenden Federverbindungsarmen, und der ein Hilfsfederglied oder eine Führungsplatte aufweist mit einem oder mehreren sich hiervon erstreckenden , Federarmen, wobei das freie Ende jedes Federarms der Ventilplatte eine Verbindungseinrichtung aufweist und mit .einem freien Ende der Federarme der Führungsplatte verbunden ist. Wenigstens ί solche Teile des Federarms oder der Federarme der Ventilplatte und/oder der Führungsplatte, die innerhalb eines ringförmigen \ Bereichs liegen, sind von verminderter Dicke. Abgeschrägte | oder mit einem Radius versehene Übergangsflächen sind zwischen

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; den Teilen pit verminderter Dicke und den anderen Teilen des Bestandteils vorgesehen.

'■ üie vorliegende Erfindung soll in ihrem Bereich auch ein Plattenrückschlagventil umfassen, so oft sie ein hier beschriebenes Ventilbestandteil enthält.

Es ist anzugeben, daß die Federarme des erfindungsgemäßen Plattenbestandteils im Betrieb vorteilhaft verbesserte Biegsamkeit aufweisen und daß der Betriebs sowie die Vielseitigkeit von Ventilen mit derartigen Bestandteilen beträchtlich verbessert wird. Auch wird eine lokalisierte Beanspruchung als Ergebnis der über die gesamte Länge des Federarms auftretenden Verbiegung vorteilhaft und bedeutend vermindert. Jas Vorsehen von mit einem Radius versehenen oder abgexhrägten Flächen vermindert ferner eine lokalisierte Beanspruchung. Darüber hinaus wird- im Betrieb eine gleichmäßigere Verschiebung des Bestandteils vorteilhaft erzielt, wobei jeder Verkantungseffekt auf ein .iinimum gebracht oder _t vermieden wird. Die Neigung der Federarme sich zu verwinden wird auch vermindert. Der Plattenbestandteil hat demnach eine verbesserte Wirkung, während die Wahrscheinlichkeit eines Ermüdungsbruchs vemndert ist.

Die verminderte Dicke des Federarms oder der Federarme und des Nabenteils kann erzeugt werden durch geeignete Bearbeitung, z.B. durch eine Schleifscheibe oder durch ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren oder durch Ätzen. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Vorsehen der verminderten Dicke von wenigstens -7-

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solchen Teilen des Federarms oder der Federarme innerhalb eines
ringförmigen Bereichs zusätzlich zum Vorsehen eines verbesserten
Plattenbestandteils auch von einem Fertigungsgesichtspunkt besonders vorteilhaft ist, da, wenn z.B. mit einer Schleifmaschine bearbeitet wird, der Bearbeltungsvorgang für jede Platte ein kontinuierlicher Vorgang, verhältnismäßig einfach und demnach wirtschaftlich ist. Der Vorgang kann auch leicht an schmalen Federarmen ausgeführt werden, etwa an solchen mit zwei gekrümmten Teilen mit verschiedenen Radien. Ferner wird eine gute Oberflächen- j bearbeitung mit einem derartigen Schleifvorgang ermöglicht und
ist demnach die Ventilplatte in dieser Hinsicht verbessert.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der ,
Zeichnung. Darin zeigt: ·

Fig. 1 eine Draufsicht einer einfachen Ventilplatte mit einem einzigen Federarm; .

Fig. 2 einen vergrößerten nicht maßstabgerechten Schnitt entlang der .Linie I-I der Fig. 1 ; . ;

Fig. 3 eine Draufsicht einer alternativen AusSihrungsform
eine:Ventilplatte mit zwei Federarmen;

Fig. 4 ein vergrößerter nicht maßstabgerechter Schnitt ent- j lang der Linie II-II der Fig. 3 der Teile mit·.vermin- .

ι dertem Querschnitt der Federarme;

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Fig. 5 einen vergrößerten nicht maßstabgerechten Schnitt «nt-

"

; . lang der Linie III-III der Fig. 1;

, Fig. 6 einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt einer wahl-
! weisen Ausführungsform, bei der der Nabenquerschnitt

ebenfalls vermindert ist;

Fig. 7 eine Draufsicht einer Ventilplatte mit drei Federarmer von denen jeder zwei gekrümmte Teile mit verschiedener Radien hat;

Fig. 8 eine Draufsicht einer Ventilplatte, die ein Element ·

eines zusammengesetzten Plattenbestandteils bildet; ;

ι Fig. 8a einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 8; i-

Fig. 9 eine Draufsicht einer Führungsplatte, die bei Verbindung mit der Ventilplatte der Fig. 8 einen zusammen- , gesetzten Plattenbestandteil bildet; . ;

Fig. 10 einen teilweisen Schnitt von Einzelheiten der Vernietung der Ventilplatte von Fig. 8 mit der Führungsplatte von Fig. 9.

Eine in Fig. 1. und 2 gezeigte Ventilplatte 1 enthält einen ringförmigen Hauptkörperteil 2, einen mittleren Nabenteil 3 und einen

einzigen Federarm 4 mit vermindertem Querschnitt. Die Obergangsflächen zwischen dem Federarm 4 und der Nabe 3 und zwischen

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} dem Federarm 4 und dem Hauptkörperteil 2 sind bei 5 bzw. 6 mit ^! einem Radius versehen. Der Näbenteil 3 kann in bekannter Weise ' zwischen einem Ventilsitz und einer Ventilstütze eingeklemmt wer-■ den. . . .-■".-""..

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In der Nabe 3 ist eine Festlegungsöffnung 7 vorgesehen. Ein Schlitz 8 trennt benachbarte Teile der Federarme. Während die

Nabe mit dem gleichen Querschnitt wie der Hauptkörperteil gezeigt ist, ist auch eine Nabe mit vermindertem Querschnitt vorgesehen, j In jedem Fall hat der in einem ringförmigen Bereich liegende Federarm einen veränderten Querschnitt.

In Fig. 3,4 und S ist eine Ventilplatte·mit einem Hauptkörperteil 11 mit gekrümmten ausgeschnittenen Teilen oder Schlitzen und Stegteilen 13 gezeigt. Die Platte kann mit dem Ventilsitz

, eines nicht gezeigten Ventils zusammenarbeiten. Die Platte wird ; zu Beginn mit konstantem Querschnitt hergestellt.

Zwei einstückig mit dem Körperteil der Platte ausgebildete Federarme 14 erstrecken sich gekrümmt von einem inneren Bereich des Hauptkörperteils. Die Federarme 14 gehen in einen Nabenteil 15 über, der mit einer Festlegeöffnung 17 versehen ist und in be-'kannter Weise zwischen einem Ventilsitz und einer oberen Stütze klemmend befestigt werden kann. Geeignete Puffer- und/oder Federplatten (die auch gemäß der Erfindung gebaut sein können) und , obere sowie untere Hubsclieiben werden bei Bedarf zusammen mit Belastungsschraubenfedern oder Federplatten vorgesehen. ■ ,

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In Fig. 3, 4 und 5 ist zu erkennen, daß die in einem ringförmigen Bereich liegenden Federarme 14 verminderten Querschnitt haben und daß die Übergänge zwischen den Federarmen 14 und dem Hauptkörperteil 11 der Platte sowie dem mittleren Nabenteil 15 bei 16 mit einem Radius versehen sind. Bs ist auch zu erkennen, daß die Federarme 14 zwischen dem Hauptkörperteil 11 und der Nabe 14 einen verminderten Querschnitt haben, d.h. im wesentlichen entlang inrer gesamten Länge.

Bei einer in Fig. 6 gezeigten alternativen Ausführungsform hat der mittlere Nabenteil 15' ebenfalls einen verminderten Querschnitt. Bei dieser Ausführungsform wird der mittlere Teil 15' im Vergleich zur vorhergehenden Anordnung an unterschiedlich bemessenen oder angeordneten Hubscheiben getragen.

Eine in Fig. 7 gezeigte Ventilplatte enthält einen Hauptkörperteil 18 mit Schlitzen 19 und Stegteilen 20. Drei Federarme 21 mit vermindertem Querschnitt und mit zwei gekrümmten Teilen mit unterschiedlichen Radien von dqpelter Krümmung erstrecken sich vom Körperteil 18 und verlaufen in eine Nabe 22. Diese Nabe 22 ist mit der gleichen Dicke l^ie der Hauptkörperteil dargestellt, kann jedoch bei Bedarf den gleichen verminderten Querschnitt wie die Federarme 21 haben. Die Übergangsbereiche zwischen den Federarmen 21 und dem Körper 18 sowie zwischen den Federarmen und der Nabe 22 sind bei 23 mit einem Radius versehen.

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Eine in Fig. 8 bis 10 gezeigter zusammengesetzter Plattenbestandteil enthält eine in Fig. 8 gezeigte Ventilplatte 24 und eine in Fig. 9 gezeigte Führungsplatte 25. Die Ventilplatte enthält einen Hauptkörperteil 26, einen Schlitz 27 und Stegteile 28. Federarme 29 mit verringertem Durchmesser erstrecken sich vom Hauptkörperteil 26, wobei jeder Federarm in einem freien Anschlußende 30 mündet. Die freien Enden 30 der Arme 29 sind bei 30 mit einer öffnung versehen und gestatten die Verbindung mit der Führungsplatte 25 der Fig. 9. Fig. 8a ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 8 und zeigt die Art und Weise, in der einer der Federarme 29I von verringertem Durchmesser/ist und zeigt ferner die Krümmung des Übergangsbereichs 41 zwischen dem Federarm 29 und dem Körper _; 24. .In ähnlicher Weise sind auch die Bereiche 42 (Fig· 8) ^mit

einem Radius versehen. - ,

Die Führungsplatte 25 enthält einen Körperteil 31 mit darin aus- .. gebildeten öffnungen 32. Stegteile 33 und 34 haben hiervon sich "■" erstreckende Federarme 35,. während Stegteile 36 hiervon sich er- ; streckende Arme 37 haben, die in einen für Montage- und Festlege-, zwecke vorgesehenen Nabenteil 38 übergehen. Die Arme 35 sind mit ; dem gleichen Querschnitt wie die übrige Führungsplatte dargestellt, können aber auch in nicht gezeigter Weise einen verminder-

ten Querschnitt haben, wobei die freien Enden 3 5 vorzugsweise . wenn auch nicht notwendigerweise den gleichen Querschnitt wie -[ •der Körper 31 der Führungsplatte haben. Bei der letzteren Anord- > nung sind die Übergangsbereiche zwischen den Federarmen 35 und den Stegen des Hauptkörpers 31 und zwischen den Federarmen 3 5 I

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und den freien Endteilen 35' in den zwischen in Fig. 9 angegebenen benachbarten gestrichelten Linien liegenden Bereichen 39 mit einem Radius versehen.

j Fig. 10 ist ein .teilweiser Querschnitt durch den Verbindungsbereich des zusammengesetzten Bestandteils, der gebildet ist durch Verbindung der Ventilplatte 24 mit der Führungsplatte 25 durch
sich durch öffnungen in den freien Enden der Federarme 29 und 3 5 erstreckende Nieten 40. >

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Claims

Patentansprüche

./ Plattenbestandteil für ein Plattenrückschlagventil mit einem äußeren Hauptkörperteil mit einem oder mehreren hiervon sich erstreckenden einstückig verbundenen Eederarmen, von denen je-· der wenigstens einen gekrümmten Teil aufweist und zu einem ge-^; meinsamen inneren Teil und /oder zu einen gesonderten inneren Teil führt, der für eine Verbindung mit einem weiteren Bestand* teil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß .wenigstens der gesamte innerhalb eines ringförmigen Bereichs liegende Teil jedes Federarms (4,14,21,29,35 oder 37) gegenüber der. Dicke des Hauptkörperteils (2,11,18,26,31) des Bestandteils von verringerter Dicke ist.
2. Plattenbestandteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Federarm (4,14,21,29 ,35 oder 37) entlang im wesentlichen seiner gesamten Länge von verringerter Dicke ist.

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3. Plattenbestandteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß'die Übergangsflächen (6,15,23,41,39) zwischen dem Abschnitt von verringerter Dicke jedes Federarms (4,14,21 ,29, 35 oder 37) und dem Hauptkörperteil (2,11,18,26,31) und/oder die Übergangsfläche (5,16,23,42,39) zwischen dem Abschnitt von verringerter Dicke jedes Federarms (4,14,21 ,29,35 oder 37) und dem inneren Teil oder den inneren Teilen (3,15,22,38 oder 30, 35') mit einem Radius versehen oder abgeschrägt ist.
4. Plattenbestandteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (3,15,22,38)oder die inneren Teile (30,35') die gleiche Dicke wie der Hauptkörperteil (2,11,18,22,31) haben.
5. Plattenbestandteil nach einem der Ansprüche 1 bis, 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Federarmen vorgesehen ist, die zu einem einzigen mittleren Nabenteil führen.
6. Plattenbestandtexl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Federarm zwei oder mehrere gekrümmte Teile hat.
7. Plattenbestandteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenbestandteil eine Ventilplatte ist (Fig. 1 bis 7).

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8. Zusammengesetzter Plattenbestandteil nach einem der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilplatte (Fig.8,
8a) einen oder mehrere mit dem Hauptkörper (26) der Platte einstückig verbundene und hiervon abstehende Federverbindungsarme

(29) aufweist, daß ein Hilfsfederglied oder eine Führungsplatte (Fig. 9) einen oder mehrere sich hiervon erstreckende '

Federarme (35') aufweist, und daß das innere Ende jedes Arms
der Ventilplatte einen mit einem freien Ende (35 ') der Federarme der Führungsplatte verbundenen (Fig. 10) inneren Teil

(30) aufweist, wobei wenigstens solche Teile des Federarms j od«r der Federarme der Ventflplatte und/oder der Führungsplatte^ die innerhalb eines ringförmigen Bereichs liegen, von vermin- ; derter Dicke sind. -. . - - ^;
9. Anwendung eines Plattenbestandteils in einem Plattenrückschlag-j

ventil im wesentlichen gemäß Fig. 1 und 2 oder Fig. 3 bis 5, !

möglicherweise abgeändert gemäß Fig. 6.
10. Anwendung eines Plattenbestandteils in einem Plattenrück- \

schlagventil im wesentlichen gemäß Fig. 7 oder Fig. 8 bis 10. ;
11.Plattenrückschlagventil mit einem Ventilbestandteil gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 10.

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