DE2627104A1

DE2627104A1 - Elektromechanische schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE2627104A1
Application number: DE19762627104
Authority: DE
Inventors: Rodney Hayden
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1976-12-30
Also published as: NL7606472A; CA1022971A; AU499968B2; AU1380776A; JPS607333B2; FR2315166B1; DE2627104B2; JPS521451A; FR2315166A1; SE419913B; US4003011A; SE7606965L; BE842933A; DE2627104C3; ES448934A1; IT1061997B; BR7603507A

Description

Patentanwälte DFpf.-lng. E. Eder DJpl.-lng. K. Schieschke

8 München 40, E;isi.L-i_:;hstra3e34

TRV/ Inc.
.Cleveland / Ohio / USA

Elektromechanische Schaltvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromecbanische Schaltvorrichtung mit einem Isoliersockel und einer mit dem Sockel verbundenen Eingancskiemme, insbesondere ein geräuschlos arbeitendes Gleichstromrelais zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.

Ee rar^e versucht, ein Heiais zur Verwendung in Kraftfahrzeugen zvl schaffen, das bei seiner Betätigung kein nennenswertes Geräusch erzeugt. Während es bei der relaisbetätigen- * en liicbtungsanzeige wünschenswert sein mag, ein klickendes ο^er anderes Geräusch zu erzeugen, damit der Fahrer auf das Arbeiten '"'es Signals aufmerksam wird, sollten viele andere Relais in den elektrischen Schaltungseinrichtungen bei Kraftfahrzeugen ein möglichst geringes Geräusch auslösen, was bislang nicht zufriedenstellend erreicht wurde. Heutzutage kann ^ie elektrische Schaltanlage eines elektrisch voll ausgerüsteten Kraftfahrzeuges bis über dreißig Relais enthalten.

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Im Hinblick auf die vielfältigen Schaltvorgänge, die von einer solchen Anlage durchgeführt werden,können durch die Relais ner^i snzerrüttende Geräusche erzeugt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen und eine Schaltvorrichtung zu schaffen, die im vBsentlichen geräuschlos arbeitet und so konstruiert ist, daß bei Erregung keine Teile aufeinanderprallen, wodurch nachteilige Geräusche bzw. plötzliche Erschütterungen im 'Träger der Konstruktion vermieden werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Einrichtung zur Betätigung der Vorrichtung, eine dem Sockel zugeordnete Befestigungseinrichtung für die Betätigungseinrichtung, die die Betätigungseinrichtung bei einer linearen Hin- und Herbewegung stützt, einen bogenförmig gewölbten Anker, der elektrisch mit der Eingangskiemme verbunden ist und die Form eines Federnetallstreifens hat, wobei ein Ende des Ankerstreifens am Sokkel befestigt und das andere Ende mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist, eine erste Eontakteinrichtung, die am Ankerstreifen zwischen dessen beiden Enden etwa an seinem Scheitel angeordnet ist, eine mit dem Sockel verbundene Ausgangsklemme, und eine zweite, dem Sockel zugeordnete Kontakteinrichtung, die elektrisch mit derAusgangsklemme verbunden ist, wobei die erste Kontakteinrichtung tangential den zweiten Kontakt beaufschlagt abhängig von der Bewegung der Betätigungseinrichtung gegenüber der Befestigungseinrichtung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt des Relais nach der Erfindung;

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Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt des Relais in einer anderen Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Schleif- und Gleitbewegung der Relaiskontakte;

Fig. 5 eine Detailansicht

Fig. 6 eine Seitenansicht von Fig. 5;

Fig. 7 eine Spreng-Darstellung des erfindungsgemäßen Relais.

Wie in Fig. 1 und 7 dargestellt, weist der Isoliersockel 11 des Relais 10 einen Schlitz 13 auf, durch den sich die Anschlußlasche 12 erstreckt. Die Anschlußlasche 12 umfaßt einen den Spulenkörper stützenden Lappen 14 mit einem Loch 15· Das vertikale Aufnahmerohr 16 mit einem ringförmigen Flansch 17 am unteren Ende erstreckt sich durch die öffnung 15 der Anschlußlasche 12 so nach oben, daß der Flansch 17 genau in einer Vertiefung 18 über einem Loch 19 im Sockel 11 sitzt, wobei das Loch 19 mit dem Loch 15 der Anschlußlasche 12 fluchtet.

Die Relaisspule 20 weist obere und untere Flansche 21, 22 auf, die durch einen rohrförmigen Spulenkörper 23 mit einer durchgehenden Bohrung 24 verbunden sind, wobei das Aufnahmerohr 16 in dieser Bohrung 24 der Relaisspule 20 sitzt. Die Anschlußlasche 12 besteht vorzugsweise aus Eisen, während das Rohr 16 aus nichtmagnetischem Material ist. Ein &m Kern befestigtes Preßteil 25 aus Eisen von vorbestimmter Dicke ist von umgekehrter U-Form und weist zwei sich von den Enden eines Jochs 27 nach unten erstreckende Schenkel 26 auf.

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Das Preßteil 27 ist so über die Relaisspule 20 gestülpt, daß das Joch 27 gegen den Flansch 21 gepreßt ist und die Schenkel 26 sich an entgegengesetzten Seiten der Relaisspule nach unten erstrecken. Die freien Schenkelenden weisen in Ausnehmungen 29 des Lappens 14 der Anschlußlasehe 12 passende Fortsäte 28 auf, die sich durch Öffnungen 30 im Sockel

11 erstrecken und, wie bei 31 gezeigt, über die Unterseite des Sockels 11 gezogen sind, wodurch die Seiaisspule 20, das Aufnahmerohr 16 und die Anschlußlasche 12 am Sockel 11 befestigt werden.

Die Relaisspule 23 besitzt eine Wicklung 32, deren Enden mit starren, im oberen Flansch 21 der Relaisspule eingepreßten Anschlußstiften 33 verbunden sind. Die Stifte 33 erstrecken sich durch den Flansch 21 nach außen und sind so gebogen, daß sie in gewünschter Weise verschweißt oder verlötet werden können, z.B. mit dem nach aufwärts umgebogenen Teil 3²I- der Anschlußlasche 12.

Ein Anker in Form eines bogenförmigen, aus einem Federmetallstreifen bestehenden Kontaktbügels 35 weist am unteren Endteil 36 einen Flansch 37 auf, der zwischen dem unteren Flansch 22 der Relaisspule 20 und dem Trägerflansch 14 der Anschlußlasche

12 befestigt ist. Das Rohr 16 erstreckt sich durch ein im unteren Endteil 36 des Kontaktbügels 35 befindliches Loch 38. Das in Fig. 5 und 6 vergrößert dargestellte untere Endteil 36 weist runde Erhebungen 39 auf, die beim Befestigen der Relaisspule 20 der Anschlußlasche 12 und des unteren Endteiles 36 am Sockel 11 geeignet sind, durch den Kernteil 25 leicht eingedrückt zu werden, um eine unbeabsichtigte Lockerung der Bauteile bei Verwendung des Relais zu verhindern. Das obere Ende 40 des Kontaktbügels 35 weist eine öffnung 41 auf, durch die sich der Kopfteil 42 eines Tauchkernes 43 erstreckt, welches zu einem Nietkopf 44 geformt ist, der das Ende 40 des Kontaktbügels 35 gegen einen Kopfflansch 45 des Tauchkernes 43 preßt.

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Der Tauchkern 43 erstreckt sich durch eine Öffnung 27a in dem Joch 27 des Kernteiles 25 und ist gleitend in dem in der Bohrung 24 der Relaisspule 20 angeordneter Rohr 16 geführt. Wird der Relaisspule 32 Strom zugeführt, so wird der Kernteil 25 magnetisiert, und der Tauchkern 43 wird nach unten in die Relaisspule 20 gezogen, wodurch sich das untere Ende 46 des Tauchkernes nach unten in die Aussparung 47 (Fig. 7) des Sockels 11 senkt. Die Aussparung 47 hat eine ausreichende Tiefe, um einen Spalt zur Unterseite 48 des Tauchkernes 43 in deren unterster Stellung zu bilden. Wenn kein Strom mehr durch die Relaisspule 32 fließt, kehren Tauchkern 43 und Kontaktbügel 35 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung zurück.

Am Kontaktbügel 35 ist z.B. durch Schweißen oder Nieten nach bekannten Verfahren ein Kontakt 49 befestigt. Wie in Fig. 1 zu sehen, ist der Kontakt 49 in versetztem Abstand zu einem Kontakt 50 an einem Federarm 51 angeordnet, welcher sich von einem Befestigungslappen 52 nach oben erstreckt, der von einem Sockelflansch 53 einer sich durch einen Schlitz 61a im Sockel 11 erstreckenden Ausgangslasehe 54 nach oben steht. Der Sokkelflansch 53 der Ausgangs las ehe ist in einer Vertiefung 5>5> des Sockels 11 durch eine (nicht dargestellte) Niete befestigt, die sich durch eine Öffnung 56 im Sockel 11 und durch ein Sokkelflanschloch 37 erstreckt. Der andere starre Anschlußstift 33 der Relaisspule 20 ist mit einem von einem Sockelflansch 59 einer Anschlußlasche 60 nach oben stehenden Lappens 58 verbunden. Die Anschlußlasche 60 führt so durch einen Schlitz im Sockel 11, daß der Sockelflansch 59 in eine Vertiefung 62 im Sockel 11 paßt und darin durch eine geeignete (nicht dargestellte)Niete be festigt ist, welche sich durch ein Loch 63 im Sockel 11 und eine Öffnung 57a im Sockelflansch 59 erstreckt.

Der Sockel 11 weist außerdem an beiden Enden Fortsätze 64 auf, die in Queröffnungen 65 eines Gehäuses 66 eingreifen.

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Fig. 4 stellt die gleitende, geräuschlose Beaufschlagung zwischen den Kontakten 49 und 50 dar, wenn dem Relais Strom zugeführt wird und sich der Tauchkern 43 in Richtung des Zrfeils Y von der Ausgangsstellung in Fig, 1 zum feststehenden Ende 36 des Kontaktbügels 35 hin bewegt. Die Ausgangsstellung des Ankerbügels 35 vor der Stromzuführung ist durch die mit drei Strichen gekennzeichnete Linie 67 dargestellt. Wenn dem Relais Strom zugeführt wird und der Tauchkern 43 sich zu senken beginnt, bewegt sich der Kontaktbügel 35 zuerst in die mit zwei Strichen bezeichnete Linie 68. In dieser Stellung berührt der Kontakt 49 leicht gleitend den Kontakt 50, wobei sich der Arm 51 in der vertikalen gestrichelt dargestellten Stellung befindet. Wenn der Tauchkern 43 weiter bis in seine endgültige Stellung absinkt, d.h. wenn sein uifc eres Ende 46in der mit durchgezeichneter Linie 59 dargestellten Stellung in die Vertiefung 47 eindringt, bewegt sich der Kontakt 49 gleitend über die !Fläche 70 des Kontaktes 50, wodurch der Kontaktarm in die durchgezeichnete dargestellte Stellung gebogen wird. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß die gleitende Berührung zwischen dem Kontakt 49 und der fläche 70 des Kontaktes 50 im wesentlichen unter tangentialem Winkel stattfindet, so daß die Kontaktberührung ein nur kaum hörbares Geräusch verursacht. Weder der Tauchkern-Kopfflansch 45 ₅ noch die Unterseite 48 des Tauchkernes kommt mit der Fläche 27 oder mit der Sockel-Lochgrundfläche 71 in Berührung, weil sich die Fläche 71 in einem Abstand von mehr als der halben Länge des Tauchkernes 43 von der Mittellinie 72 der Spule 32 befindet, und weil die Länge des Tauchkernes zwischen der Unterseite 48 und dem oberen Ende 73 größer als der Abstand "&" von der Mittellinie der Spule zur Oberseite der Fläche 27 des Kernteiles ist.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann das Relais ein normalerweise geschlossenes Kontaktteil 74 umfassen, das geeignet ist, mit einem inneren, beweglichen Kontaktteil 75 am Kontaktbügel 35 zusammenzuwirken, wobei der normalerweise geschlossene Kontakt

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74 auf einem gestrichelt dargestellten Federarm 76 montiert ist und mit einer geeigneten (nicht dargestellten) Anschlußlasche verbunden ist, die sich ähnlich wie die Anschlußlaschen 54 und 60 durch den Sockel 11 erstreckt.

Der Tauchkern 43 paßt gleitend in das Rohr 16 und kann hierfür mit einem Schmiermittel versehen sein, dessen Viskosität sich über einen großen Temperaturbereich nur geringfügig verändert. Besonders geeignet ist ein Viskositäts-DN-Wert in einem Bereich von 150 000 bis 200 000 in einem Temperaturbereich von -38⁰C bis +191⁰C (-10O⁰P bis +375⁰F). Die Viskosität des Schmiermittels kann eine je nach dem speziellen Verwendung zweck des Relais gewünschte oder unerwünschte Dampfbildung bedingen. Bei der Verwendung eines Schmiermittels für den Tauchkern ist es vorteilhaft, in der ^läche 71 der Vertiefung 47 eine Luftöffnung anzuordnen, oder andere Mittel für das Entweichen der Luft vorzusehen.

Patentanwälte DIpI.-ing. E. Eder Dipl.-Ing. K. Schieschke

8 München 40, Elisabettistraße34

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Claims

Patentanwälte
Dipl.-mg- E. Eder
mg. K. Schieschke

Patentansprüche

.J Elektroraechanische Schaltvorrichtung mit einem Isoliersockel -and einer mit dem Sockel verbundenen Ein^ngs-'klemme, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Betätigung der Vorrichtung, eine dem Sockel zugeordnete Befestigungseinrichtung für die Betätigungseinrichtung, die die Betätigungseinrichtung bei einer linearen Hin- und Herbewegung stützt, einen bogenförmig gewölbten Anker, der elektrisch mit der Eingangsklemme verbunden ist und die Form eines Federmetallstreifens hat, wobei ein Ende des Ankerstreifens am Sockel befestigt uifl das andere Ende mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist, eine erste Kontakteinrichtung, die am Ankerstreifen zwischen dessen beiden Enden etwa an seinem Scheitel angeordnet ist, eine mit dem Sockel verbundene Ausgangsklemme, und eine zweite, dem Sockel zugeordnete Kontakteinrichtung, die elektrisch mit der Ausgangsklemme verbunden ist, wobei die erste Kontakteinrichtung den zweiten Kontakt tangential beaufschlagt abhängig von der Bewegung der Betätigungseinrichtung gegenüber der Befestigungseinrichtung.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tauchspulenanordnung, eine dem Sockel zugeordnete Tauchspulenbefestigungseinrichtung, die den Tauchkern zur linearen Hin- und Herbewegung gegenüber dem Sockel stützt, einen bogenförmig gewölbten Anker, der elektrisch mit der Eingangsklemme verbunden ist und die Form eines Federmetallstreifens hat, wobei ein Ende des Ankerstreifens am Sockel befestigt und das andere Ende mit dem Tauchkern verbunden ist, eine erste Kontakteinrichtung, die am Anker-

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streifen zwischen dessen beiden Enden etwa an seinem Scheitelpunkt angeordnet ist, eine mit dem Sockel verbundene Ausgangsklemme, und eine zweite, dem Sockel zugeordnete Kontakteinrichtung, die elektrisch mit der Ausgangsklemme verbunden ist, wobei die erste Kontakteinrichtung in schrägem Abstand zurzweiten Kontakteinrichtung angeordnet ist und die zweite Kontakteinrichtung tangential beaufschlagt in Abhängigkeit von der Bewegung der Tauchspule gegenüber der Befestigungseinrichtung.

Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Spulenkörper mit einer länglichen Bohrung, der auf dem Sockel befestigt ist, eine auf dem Spulenkörper befindlichen Wicklung, einen auf demSockel befestigten Kern mit einer öffnung, die mit der Bohrung des Spulenkörpers fluchtet, wobei der befestigte Kern in Abhängigkeit von der Stromversorgung der Spule magnetisieibarist, einen gleitend in der öffnung des befestigten Kerns und der Bohrung der Spule eingepaßten beweglichen Kern, einen eine erste Kontakteinrichtung tragenden Anker, der die Form eines Federmetallstreifens hat, dessen eines Ende nahe der Spule am Sockel befestigt ist und dessen anderes Ende mit dem beweglichen Kernteil verbunden ist, und eine zweite, mit dem Sockel verbundene Kontakteinrichtung, die sich vom Sockel nach oben erstreckt, wobei die erste Kontakteinrichtung in schrägem Abstand zur zweiten Kontakteinrichtung angeordnet ist und die zweite Kontakteinrichtung im wesentlichen tangential beaufschlagt bei Bewegung des beweglichen Kerns in der Bohrung der Spule in Abhängigkeit von der Stromspeisung der Spule und darauffolgender. Magnetisierung des befestigten Kerns.

Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der befestigte Kern aus gepreßtem Eisen von vorbestimmter Dicke besteht, eine umgestülpte TJ-iOrm besitzt und ein Joch aufweist, das gegen den Spulenkörper gespannt ist und

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mindestens zwei entgegengesetzte Schenkel aufweist, die sich eir'~l?ns der- Spule erstrecken und zur starren Befestigung der Spule im Sockel verankert sind.

5· Schaltvorrichtung nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch einen auf dem Sockel stehend befestigten Spulenkörper mit einer Mittelbohrung einerauf dem Spulenkörper befindlichen Wicklung, einen feststehenden Kernteil, der die Form eines umgekehrten U-förmigen Preßlings von vorbestimmter Dicke aus Eisen und mit einer sich zwischen entgegengesetzten Längsschenkein erstreckenden Jochfläche hat, in der sich eine Öffnung befindet, wobei das Kernteil über der Spule so befestigt ist, daß die Öffnung in einer Linie mit der Bohrung der Spule liegt, und wobei die Schenkel so am Sockel befestigt sind, r*aß die Spule und die Wicklung starr auf dem Sockel festgelegt werden, einen Anker in Form eines gewölbten Kontaktbügels aus einem Federmetallstreifen, dessen sines Ende zwischen der Spule und dem Sockel verankert ist und sich vom Sockel nach außen in einem Bogen nach oben zum entgegengesetzten Ende erstreckt, das über der Jociiflache des feststehenden Kernteils angeordnet ist, einen beweglichen Kernteil in Form eines gleitbar in der Bohrung der Spule und der Öffnung des Joches angeordneten Tauchkernes, wobei das entgegengesetzte Ende des Kontaktbügelstreifens mit dem bewegliehen Kernteil verbunden ist, eine sich vom Sockel nach oben erstreckende Anschlußklemme, die im Bereich zwischen den beiden Enden des Kontaktbügels für diesen ein Kontaktelement darstellt und einen Kontaktbereich am Kontaktbügel, der das zweite Kontaktelement im wesentlichen tangential beaufschlagt in Abhängigkeit von der gleitenden Bewegung des beweglichen Kernteils gegenüber der Spule und dem feststehenden Kernteil.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des den beweglichen Kernteil bildenden Tauchkerns größer als die Länge der Spule plus der Metalldicke des Joches des feststehenden Kernteils ist.

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7· Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Kontaktbügelstreifens eine vergrößerte Befestigungsbasis mit mehreren Ausbuchtungen aufweist.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein starrer Verbindungsstift in der Spule angeordnet ist, dessen eines Ende mit dieser verbunden ist, und daß sich durch den Sockel eine Anschlußklemme erstreckt, die ebenfalls mit dem Verbindungsstift verbunden ist.

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichaet, daß sich in dem Sockel eine in einer Linie mit der Bohrung der Spule liegende Vertiefung befindet, die geeignet ist, lose ein Ende des Tauchkernes in Arbeitsstellung aufzunehmen.

10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Vertiefung in einem vorbestimmten Abstand von der axialen Mittellinie der Spule angeordnet ist, der größer als die halbe Gesamtlänge des Tauchkerns ist.

11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine am Kontaktbügel auf der der zweiten Kontakteinrichtung entgegengesetzten Seite angeordneten dritte Kontakteinrichtung, sowie eine dem Sockel zugeordnete vierte Kontakt einrichtung, wobei die dritte Kontakteinrichtung geeignet ist, beweglich auf die vierte Kontakteinrichtung einzuwirken in Abhängigkeit von der Bewegung des Tauchkerns und wobei die dritte und vierte Kontakteinrichtung schräg zueinander angeordnet sind, um eine im wesentlichen tangentiale gegenseitige Beaufschlagung zu ermöglichen.

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12. Schaltvorrichtung mit einer Eingangs- und einer Ausgangsklemme, einem mit derAusgangsklemme verbundenen feststehenden Kontakt, einem Kontaktbügel in Form eines biegsamen Metallstreifens mit einem feststehenden und einem beweglichen Befestigungsendteil sowie einem freitragenden Abschnitt zwischen den beiden Endteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Endteil an einer festen Verankerung mit der Eingangsklemme und das bewegliche Endteil mit einer beweglichen Verankerung verbunden ist, die in Richtung der festen Verankerung bewegbar ist, daß der freitragende Abschnitt eine größere Länge als der Abstand zwischen der festen Verankerung und der beweglichen Verankerung aufweist, daß der freitragende Abschnitt eine fortlaufende Wölbung zwischen dem festsiäienden und dem beweg-, liehen -Endteil bildet, und daß auf dem Kontaktbügel nahe dessen Scheitel im freitragenden Abschnitt ein beweglicher Kontakt angeordnet ist, der in einer im wesentlichen tangentialen Linie zur Wölbungskurve in dem freitragenden Abschnitt an dessen Scheitel bewegbar ist, um den beweglichen Kontakt in tangentiale Beaufschlagung des feststehenden Kontaktes zu bringen in Abhängigkeit von der Bewegung des beweglichen Endteils des Kontaktbügels zum feststehenden Endteil hin.

Patentanwälte

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