DE2826610A1

DE2826610A1 - Ventilanordnung fuer einen hydraulischen verbraucher

Info

Publication number: DE2826610A1
Application number: DE19782826610
Authority: DE
Inventors: Heinz Siegel; Wilhelm Weigert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1980-01-03
Also published as: FR2429345B1; FR2429345A1; BE877067A

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Ventilanordnung für einen hydraulischen Verbraucher nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine derartige Ventilanordnung bekannt (DT-OS 2 443 284), bei der die Rückschlagventile mit dem Entsperrkolben einen Sperrblock bilden, der im Kopf eines doppeltwirkenden Hydrozylinders angeordnet ist. Um den Druck in einer Kammer des Hydrozylinders zu begrenzen, ist im Kopf ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil angeordnet. Rückschlagventil und Druckbegrenzungsventil sind in zwei parallelen Bohrungen untergebracht was zu einer relativ aufwendigen Bauweise führt, die auch viel Raum beansprucht .

Bekannt ist auch eine Ventilanordnung, die im Gehäuse eines Wegeventils angeordnet ist, das einen doppeltwirkenden Hydrozylinder steuert (DT-OS 2 307 403). Hier sind die die D^ckbegrenzungs funkt ion im Hydrozy linder übernehmenden Ventilkörper zusammen mit dem Entsperrkolben in einer Achse parallel zum Steuerschieber angeordnet, wobei die Ventilkörper jeweils eine Verbindung vom Hydrozylinder-Anschluß zur Rücklaufkammer des Wegeventils steuern. Die Rückschlagventile sind jeweils parallel zu den Ventilkörpern in eine Verbindung vom Anschluß zu einer Verbraucherkammer im Wegeventil geschaltet. Diese Bauart der Ventilanordnung hat den Nachteil, daß sie auf die Bauweise des Wegeventils abgestimmt ist und relativ aufwendig baut. So benötigt diese Ventilanordnung insgesamt sechs Anschlüsse und zudem auch Ventilsitze im Wegeventilgehäuse.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung mit den kennzeichnenden

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Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie relativ einfach und kompakt baut, da sämtliche Bauelemente für die drei Punktionen eines Rückschlagventils, eines Entsperrventils und eines Druckbegrenzungsventils in einer einzigen Achse angeordnet sind;

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und "Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Ventilanordnung möglich. Insbesondere kann gemäß Anspruch 2 eine besonders kompakte Bauart erreicht werden. Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine vorgesteuerte und eine direktgesteuerte Ausführungsform zu bauen; während die vorgesteuerte Version mit geringen Aufstoßkräften arbeitet, zeichnet sich die direktgesteuerte Version durch geringen Aufwand aus und steuert zudem relativ große Durchflußquerschnitte für die Druckbegrenzungsfunktion auf. Die Ventilanordnung ist zweckmäßigerweise im v/esentlichen in Einschraubpatronen unterzubringen, die leicht rnontierbar sind. Weiterhin macht die Bauweise der Ventilanordnung diese gegen Verschmutzung besonders unanfällig, ι?eil der für die Druckbegrenzungsfunktion vorgesehene Ventilkegel zugleich für die Rückschlagventilfunktion benutzt wird und sich daher nicht zusetzen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Zeichnung und der Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Steueranlage mit der Ventilanordnung in vereinfachter Darstellung, Pigar 2 einen Längsschnitt durch einen Teil der Ventilanordnung nach Figur 1 in einer vorgesteuerten Ausführungsform, Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Teil einer· zweiten Ventilanordnung eben-

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falls in vorgesteuerter Ausfuhrungsform und in Figur 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ventilanordnung in direkt gesteuerter Aus führungs form..

Beschreibung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine Steueranlage 10, bei der eine Ventilanordnung 11 zwischen einen doppeltwirkenden Zylinder 12 und ein 4/3-Wegeventil 13 geschaltet ist. Die Ventilanordnung 11 hat einen mit dem Zylinder 12 verbundenen, ersten Anschluß 14, einen zweiten (15) und dritten Anschluß l6, die mit dem Wegeventil 13 verbunden sind sowie einen vierten Anschluß IJ, der mit dem Zylinder 12 Verbindung hat. Zwischen den ersten 14 und zweiten Anschluß 15 ist ein ersteren (14) absicherndes Rückschlagventil l8 geschaltet, das vom Druck im dritten Anschluß 16 entsperrbar ist. Parallel zum Rückschlagventil liegt ein Druckbegrenzungsventil 19 zwischen den erwähnten Anschlüssen 14, 15» das den Zylinder 12 absichert. Entsprechend der doppeltwirkenden Funktion des Zylinders 12 ist zwischen den vierten (17) und dritten Anschluß 16 ein zweites, entsperrbares Rückschlagventil 21 und ein zweites Druckbegrenzungsventil 22 geschaltet.

Figur 2 zeigt nun einen Längsschnitt durch einen Teil der Ventilanordnung 11 nach Figur 1 in konstruktiver Ausbildung, bei dem.gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Ventilanordnung 11 hat ein Gehäuse 25 mit einer mehrfach abgesetzten Bohrung 26, in der ein Entsperrkolben 27 dicht und gleitend geführt ist. Der Enteperrkolben 27 ragt mit einem Stößel 28 in eine mit dem zweiten Anschluß 15 verbundene Kammer 29, die von einer in die Bohrung 26 eingeschraubten Ventilhülse 31 begrenzt wird. In der Ventilhülse 31 ist das erste, entsperrbare Rückschlagventil 18 sowie das Druckbegrenzungsventil 19 an-

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geordnet, wobei beide als vorgesteuerte Ventile ausgebildet sind. Dazu ist in der Ventilhüse 51 ein Hauptschließglied 32 geführt, das sich auf einen Ventilsitz 30 der Ventilhülse 31 legt und an seinem Außenumfang eine Drosselverbindung 33 aufweist, die den ersten Anschluß 14 mit einem Raum 34 verbindet. Im Hauptschließglied 32 ist ein hülsenförmiger Ventilkörper 35 mit einem rohrartigen Portsatz 36 geführt. Im Ventilkörper 35 geführt ist ein Vorsteuerglied 37, das zusammen mit ersterem (35) einen Druckraum 38 begrenzt. Der Druckraum 38 ist über Querbohrungen 39 im Ventilkörper

35 mit dem Raum 3^ und über eine Längsbohrung 4l im Fortsatz

36 mit der Kammer 29 verbunden. Das Vorsteuerglied 37 wird von einer Rückschlagventil-Feder 42 belastet und mit seinem Kegel 43 gegen einen Sitz 44 in dem Ventilkörper 35 gedrückt. Zwischen Kegel 43 und Stößel 28 liegt ein Stift 45 in der Längsbohrung 4l. Zwischen Schultern des Ventilkörpers 35 und des Hauptschließglieds 32 ist im Raum 34 eine Druckbegrenzungsventil-Feder 46 angeordnet. Das Vorsteuerglied 37 weist einen Anschlag 47 auf, dem in einer Schraubhülse 48 ein gehäusefester Anschlag 49 zugeordnet ist.

Die Wirkungsweise der Ventilanordnung 11 ist wie folgt:

In der gezeigten Mittelstellung des Wegeventils 13 wird der Zylinder 12 hydraulisch blockiert durch die Rückschlagventile 18, 21 und die Druckbegrenzungsventile 19, 22. Da die Vorgänge für beide Seiten des Zylinders 12 entsprechend ablaufen, wird im folgenden nur auf die linke Seite des Zylinders 12 Bezug genommen und damit auf die Ventilpatrone nach Figur 2 abgestellt.

Beim hydraulischen Sperren des Zylinders 12 liegen zunächst unter der Kraft der Feder 42 das Hauptschließglied 32 und das Vorsteuerglied 37 jeweils auf ihrem Sitz 30, 44.

Der Lastdruck vom Zylinder 12 wirkt über den ersten Anschluß

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14, die Drosselverbindung 33» den Raum 34 und die Querbohrungen 39 im Druckraum 38. Unter dem Einfluß des Lastdrucks drücken das Vorsteuerglied 37 zusammen mit dem Ventilkörper 35 auf die Druckbegrenzungsventil-Feder^ö. Dabei kommt das Vorsteuerglied 37 mit seinem Anschlag 47 am gehäusefesten Anschlag 49 zur Anlage. Dabei stellt sich ein Kräftegleichgewicht zwischen den Kräften der Federn T|2, 46, den Kräften aus den wirksamen Drücken und der vorn gehäusefesten Anschlag "49 ausgeübten Kraft ein, wobei aber das Vorsteuerglied 37 seine zugeordnete Verbindung immer noch sperrt, das Rückschlagventil 18 also geschlossen ist.

Steigt nun der Lastdruek im Zylinder 12 z.B. durch Wärmeeinfluß noch weiter an bis zum eingestellten Ansprechdruck des DruckbegrenzungsVentils 19, so stützt sich das Vorsteuerglied 37 ganz am gehäusefesten Anschlag 49 ab. Der Ventilkörper belastet die Feder 46 noch stärker und hebt schließlich mit seinem Sitz 44 vom Kegel 43 ab. Aus dem Raum 34 fließt mehr Öl über die Längsbohrung 41 zum zweiten Anschluß l6 ab, als vom ersten Anschluß 14 über die Drosselverbindung 33 in den Raum 34 nachströmt, so daß das Hauptschließglied 32 abhebt und eine Verbindung zwischen erstem (14) und zweitem Anschluß 15 herstellt. Durch Drehen der Schraubhülse 48 kann die Höhe des Ansprechdruckes eingestellt werden, da hierbei die Lage des Anschlags 49 in Längsrichtung verstellt wird.

Wird zum Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders 12 das Wegeventil 13 in seine Stellung 23 gebracht, so hebt der vom zweiten (15) zum ersten Anschluß 14 strömende Ölstrom das Hauptschließglied 32 zusammen mit dem Ventilkorper 35 und dem Vorsteuerglied 37 gegen die Kraft der Feder 42 vom Ventilsitz 30 ab.

Wird zum Einfahren der Kolbenstange des Zylinders 12 das Wegeventil 13 in die Stellung 24 gebracht, so wirkt der von der Pumpe erzeugte Druck im dritten Anschluß 16 auf den Entsperr-

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kolben 27- Dieser drückt mit seinem Stößel 28 auf den Stift und hebt das "Vorsteuerglied 37 vom Sitz 44 ab. Dabei wird der Raum 34 entlastet und das vorgesteuerte Haupischließglied 32 öffnet, wobei es den Ventilkörper 35 mitnimmt. Zum Entsperren des Rückschlagventils 18 muß der Entsperrkolben 27 wegen der vorgesteuerten Ventilbauweise nur .eine geringe Kraft aufbringen.

In den Stellungen 23 und 24 des Wegeventils 13 wird das Rückschlagventil 21 in entsprechend umgekehrter Weise einmal entsperrt bzw. vom Druck des zuströmenden Druckmittels geöffnet.

Figur 3 zeigt einen Teil einer zweiten Ventilanordnung 60, die sich von derjenigen nach Figur 2 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugs zeichen verwendet v/erden:

Im Hauptschließglied 6l ist ein becherförmiges Vorsteuerglied 62 geführt, das seinerseits wiederum auf einem bolzenförmigen Ventilkörper 63 mit Spiel geführt ist. Der Druckraum 38 hat über eine Bohrung 64 im Vorsteuerglied 62 mit einer Kammer 65 _} die vom Vorsteuerglied 62 und vom Hauptschließglied 6l gebildet wird, und über das erwähnte Spiel mit dem Raum 34 Verbindung. Von der Kammer 65 führt eine Drosselbohrung 66 im Hauptschließglied 61 zum ersten Anschluß 14 sowie eine dem Stößel 28 zugeordnete Längsbohrung 67 zum zweiten Anschluß 15· Die an der Schraubhülse 48 sich abstützende Rückschlagventil-Feder 42 drückt das Vorsteuerglied 62 auf einen Sitz 68 im Hauptschließglied 61. Im Vorsteuerglied 62 ist ein Bolzen 69 befestigt, der einen Schlitz 71 im Ventilkörper 63 durchgreift. Bolzen 69 und Schlitz 71 bilden auf diese Weise einander zugeordnete Anschläge. Die Länge des Schlitzes 71 ist so gewählt, daß ein ungehinderter Hub von Vorsteuerglied 62 und Hauptschließglied 61 bei der Funktion als entsperrbares Rückschlagventil möglich ist. Der Ventilkörper 63 legt sich unter der

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Kraft der Druckbegrenzungsventil-Feder 46, die sich an der Schraubhülse 48 abstützt, mit einem Bund 72 gegen eine Schulter 73 der Schraubhülse 48.

Die Wirkungsweise der Ventilanordnung 60 ist bei den drei Punktionen des Sperrens, der Druckbegrenzung und des Entsperrens weitgehend mit derjenigen der Ventilanordnung nach Figur 2 vergleichbar, da beide als vorgesteuerte Ventile arbeiten.

Beim hydraulischen Sperren des ersten Anschlusses 14 drückt zunächst die Rückschlagventil-Feder 42 das Vorsteuerglied 62 und das' Hauptschließglied 6l auf die jeweiligen Sitze 68, 30. Kommt Lastdruck vom Zylinder 12 hinzu, so wirkt dieser auch im Raum-34 und auch im Druckraum 38 und belastet diese Glieder 62, 6l zusätzlich. Gleichzeitig wirkt. der Lastdruck im Druckraum 38 auf die Stirnseite des Ventilkörpers 63 und drückt ihn gegen die Kraft der Feder 46 soweit nach links (bezogen auf die Figur 3), bis der Schlitz 71 mit seinem als Anschlag dienenden rechten Ende am Bolzen 69 anliegt. Nun'stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Kräften der Federn 46, 42, den Druckkräften und der Haltekraft am Bolzen 69 ein. Das vorgesteuerte Rückschlagventil 18 ist dabei noch geschlossen.

Steigt der Druck im ersten Anschluß 14 über den eingestellten Wert des Druckbegrenzungsventils 19, so hebt der Ventilkörper 63 über die Schlitz-Bolzen-Verbindung das Vorsteuerglied 62 vom Sitz 68 ab; das vorgesteuerte Hauptschließglied 61 öffnet und Druckmittel kann vom ersten Anschluß l4 zum zweiten Anschluß 15 entweichen. Der Ansprechdruck ist durch Verstellen der Schraubhülse 48 einstellbar.

Beim Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders 12 hebt der vom zweiten (15) zum ersten Anschluß 14 fließende ölstrom das Hauptschiießglied 61 mit Vorsteuerglied 62 gegen die Kraft

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der Feder 42 vom Ventilsitz 30 ab. Dabei kann der Bolzen ungehindert im Schlitz 71 gleiten, da die Feder 46 den Ventilkörper 63 mit seinem Bund 72 gegen die Schulter 73 drückt.

Beim Entsperren des vorgesteuerten Rückschlagventils 6l, durch den Entsperrkolben 27 wird vom Stößel 28 zuerst das Vorsteuerglied 62 geöffnet, das das Hauptschließglied 6l in üblicher Weise vorsteuert.

Figur 4 zeigt eine dritte Ventilanordnung 8O₃ die sich von der Ventilanordnung 70 nach Figur 2 vor allem dadurch unterscheidet, daß sie nicht in vorgesteuerter, sondern in direktgesteuerter Bauweise ausgebildet ist, gleiche Teile wie in Figur 3 sind mit gleichen Bezugs zeichen versehen.

Das becherförmig ausgebildete Schließglied 8l ist unmittelbar in der Ventilhülse 31 dicht und gleitend geführt und liegt am Ventilsitz 30 an. Die Rückschlagventil-Feder 42 ist im Schließglied 81 angeordnet und stützt sich an letzerem und·am Ventilkörper 63 ab. Eine Längsbohrung 82 verbindet den die Druckbegrenzungsventil-Feder 46 ^aufnehmenden Raum 83 mit dem zweiten Anschluß 15.

Die Wirkungsweise der Ventilanordnung 80 ist im Prinzip gleich wie diejenige der Ventilanordnung 60 nach Figur 3 mit dem Unterschied, daß das Schließglied 81 nicht vorgesteuert ist, sondern selbst die Verbindung zwischen erstem (14) und zweitem Anschluß 15 steuert. Die Ventilanordnung 80 baut mit geringem Aufwand und steuert relativ große Durchflußquerschnitte bei der Druckbegrenzungsfunktion auf.

Selbstverständlich sind Änderungen der gezeigten Bauarten möglich, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Die Ventilanordnung kann sowohl für doppeltwirkende wie auch für einfachwirkende Zylinder ausgebildet werden.

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Claims

17.5.1978 My/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

L) Ventilanordnung für einen hydraulischen Verbraucher mit einem Gehäuse, das einen mit dem Verbraucher verbundenen, ersten Anschluß, einen mit einem Viegeventil verbunden, zweiten Anschluß und wenigstens einen dritten Anschluß aufweist, mit einem zwischen den ersten und zweiten Anschluß geschalteten Rückschlagventil, dessen Schließglied den ersten Anschluß absichert und von einem über den dritten Anschluß mit Druckmittel beaufschlagbaren Entsperrkolben entsperrbar ist, der mit dem Rückschlagventil gleichachsig angeordnet ist, und mit einem den Druck im ersten Anschluß begrenzenden Druckbegrenzungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (19) gleichachsig zum Rückschlagventil (18) angeordnet ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Feder (46) des Druckbegrenzungsventils (19) belasteter Ventilkörper (35* 63) und ein von der Feder (42) des Rückschlagventils (l8) belastetes Schließglied (37, 62, Sl) einen Druckraum (38) begrenzen, der mit den ersten Anschluß (14) Verbindung hat.

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3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (37, 62, 81) des Rückschlagventils (18) einen Anschlag (47, 71) aufweist.

.4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (l8) ein vom Entsperrkolben (27) betätigbares Vorsteuerglied (37j 62) und ein zugehöriges Hauptschließglied (32, 6l) aufweist.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (35) des Druckbegrenzungsventils (19) zwischen dem Vorsteuerglied (37) und dem Hauptsehließglied (32) des Rückschlagventils (l8) angeordnet ist, daß die am Vorsteuerglied (37) anliegende Rückschlagventil-Feder (42) sich an einem gehäusefesten Teil (48) abstützt, während die Druckbegrenzungsventil-Feder (46) zwischen Ventilkörper (35) und Hauptsehließglied (32) angeordnet ist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anschlag (47) am Vorsteuerglied (37) ein Anschlag (49) am gehäusefesten Teil (48) zugeordnet ist und der Ventilkörper (35) als abgesetzte Hülse ausgebildet ist, an deren Sitz (44) das Vorsteuerglied (37) anliegt und die mit einem rohrartigen Fortsatz (36) im Hauptsehließglied (32) geführt ist und einen Stift (45) aufnimmt, und daß der Druckraum (38) über Querbohrungen (39) mit einem Raum (34) ver-

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bunden ist, der über eine Drosselverbindung (33) mit dem ersten Anschluß (14) Verbindung hat.

7· Ventilanordnung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (63) von der Druckbegrenzungsventil-Feder (46) gegen ein gehäusefestes Teil (48) gedrückt wird, mit seiner Stirnseite den Druckraum (38) begrenzt und einen dem Anschlag (69) des federbelasteten Schließglieds (62, 81) zugeordneten Anschlag (71) aufweist.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag im Schließglied (62, 8l) als Bolzen (69) und der Anschlag im Ventilkörper (63) als Ende eines Schlitzes (71) ausgebildet sind, daß der Bolzen (69) den Schlitz (71) durchgreift und die Länge des Schlitzes (71) mindestens so groß ist wie der Hub des Schließglieds (62, 81) bei der Funktion als Entsperrventil.

9· Ventilanordnung nach Anspruch -8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerglied (62) zwischen dem Hauptschließglied (61) und dem Ventilkörper (63) angeordnet ist.

10. Ventilanordnung nach Anspruch. 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Schließglied als Vorsteuerglied (62) ausgebildet ist, dem ein Hauptschließglied (6l) zugeordnet ist und das becherförmige Vorsteuerglied (6.2) den bolzenförmig ausgebildeten Ventilkörper (63) umgreift und an

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einem Sitz (68) des becherförmigen Hauptschließglieds (6l) anliegt, und daß die Rückschlagventil-Feder (42) an einem gehäusefesten Teil (48) anliegt.

11. Ventilanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (18) als direktgesteuertes Ventil ausgebildet ist, dessen Schließglied (8l) becherförmig ausgebildet, in der Ventilhülse (31) geführt und vom Aufstoßkolben (27) betätigbar ist und daß die am Schließglied (8l) anliegende Feder (42) sich am Ventilkörper (63) abstützt.

12. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (18) und das Druckbegrenzungsventil (19) in einer gemeinsamen Ventilhülse (31) angeordnet sind.

13. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (25) zwei Ventilhülsen (31) gleichachsig mit einem dazwischenliegenden, doppeltwirkenden Aufstoßkolben (27) und ein vierter Anschluß (17) für einen doppeltwirkenden Verbraucher (12) angeordnet sind.

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