DE2905928A1

DE2905928A1 - Hydropneumatischer zweirohrschwingungsdaempfer mit entlueftungsventil

Info

Publication number: DE2905928A1
Application number: DE19792905928
Authority: DE
Inventors: Robert Eusemann; Guenther Handke; Manfred Ing Grad Koller
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1980-08-28
Also published as: US4287970A; JPS55112441A; ES8101737A1; IT1128759B; IT8052948V0; ES488550A0; DE2905928C2; IT8067228A0

Description

PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer mit Entlüftungsventil

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Zweirohrschwingungsdämpfer , bestehend aus einem· Zylinder, welcher eine Flüssigkeitsfüllung aufweist und in diesem Zylinder ein mit Dämpfventilen versehener Kolben gleitet, der den Zylinderinnenraum in einen oberhalb des Kolbens und einen unterhalb des Kolbens angeordneten Arbeits-raum teilt und der Kolben fest mit einer Kolbenstange verbunden ist, die mittels einer Kolbenstangenführung im Zylinder geführt und nach außen durch eine Kolbenstangendichtung abgedichtet ist, während ein Behälterrohr mit Abstand den Zylinder umgibt und einen ringförmigen, zumindest teilweise mit Gas gefüllten Ausgleichsraum bildet, wobei zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum ein Entlüftungsventil angeordnet ist.

Bei derartigen Schwingungsdämpfern ist es wesentlich, daß der obere Arbeitsraum ständig mit Dämpfflüssigkeit gefüllt ist, da eine teilweise Füllung mit Gas die Funktion des Dämpfers beeinträchtigt, Dies geschieht dadurch, daß das Gas im Arbeitsraum beispielsweise beim Zughub verdichtet wird und dadurch keine Dämpfarbeit geleistet werden kann. Somit ist es von großer Wichtigkeit, daß eventuell im Arbeitsraum angesammeltes Gas zwangsläufig in den Ausgleichsraum abgeführt wird. Dabei ist es durch die DE-PS 1 146 bekannt, zwischen der Kolbenstangenführung und dem Zylinderrohr eine Voröffnung anzuordnen, die in ein topfförmiges Überlaufgefäß mündet. Dieses Überlaufgefäß ist im Ausgleichsraum angeordnet und wird mit Dämpfflüssigkeit gefüllt, so daß bei stehendem Fahrzeug, d. h., wenn der Schwingungsdämpfer keine Bewegung ausführt, kein Ausgleich der Flüssigkeitssäulen zwischen dem Ausgleichsraum und dem Arbeitsraum eintritt. Dies kann jedoch nur für eine bestimmte Zeit erreicht werden, da infolge des Druckunterschiedes der Flüssigkeitssäule das Öl durch die Drossel wieder in den Arbeitsraum

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zurückgelangt j so daß Gas vom Ausgleichsraum in den Arbeitsraum strömt. Ferner wird durch die im Überlaufgefäß vorhandene Dämpfflüssigkeit während des Betriebes erzielt, daß beim Einfahrhub der Kolbenstange in den Zylinder kein Gas aus dem Ausgleichsraum in den Arbeitsraum angesaugt wird, sondern Flüssigkeit aus dem Überlaufgefäß. Insbesondere bei Zweirohrdämpfern mit Druckgasfüllung ist diese Konstruktion nicht geeignet, da beim Druckhub der Druck im Arbeitsraum geringer ist als im Ausgleichsraum und deshalb schon nach kurzer Zeit Gas bei jedem Hub in den Arbeitsraum gelangt und die Funktion des Dämpfers dadurch gestört wird. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion ist, daß ein derartiger Schwingungsdämpfer nur mit nach oben austretender Kolbenstange eingebaut werden kann und keine Schräglage einnehmen darf, da der Flüssigkeitsspiegel bereits bei einer Neigung von wenigen Grad an einer Stelle wesentlich abgesenkt wird. Befindet sich an dieser Stelle die Voröffnung, so wird dem Eintritt von Gas in den Arbeitsraum kein Widerstand mehr entgegengesetzt.

Durch die DE-OS 2 111 713 ist ein hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer bekannt, är als Entlüftungseinrichtung eine kreisringförmige Ventilscheibe aufweist, die im Ausgleichsraum zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse angeordnet ist und über Kanäle und Dichtflächen mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht. Diese kreisringförmige Ventilscheibe ist zwischen Kolbenstangenführung und Zylinderstirnfläche eingespannt und wird mit Vorspannung auf die an der Kolbenstangenführung angeordnete Auflagefläche gedrückt, die die Dichtkante darstellt. Es handelt sich somit hier um eine mit Vorspannung gegen den Ventilsitz gedrückte Federscheibe, so daß das im Arbeitsraum befindliche Gas durch den engen Führungsspalt nur dann gedrückt werden kann, wenn die Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum und Ausgleichsraum die Federvorspannung überwinden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile dieser bekannten Konstruktionen zu vermeiden und ein im Aufbau einfaches, leicht montierbares Entlüftungsventil zu schaffen, welches auf einfache Weise während des.Zughubes eine Entlüftung des Arbeitsraumes ermöglicht.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Entlüftungsventil durch einen längsbeweglichen, im Bereich der KcI-benstangenführung angeordneten Ring gebildet wird, der an seinem inneren Durchmesser gleitend auf der Kolbenstange angeordnet ist und bei Ausfahrbewegung der Kolbenstange einen Querschnitt zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum freigibt. Der Aufbau des Entlüftungsventils ist denkbar einfach, denn er besteht eigentlich nur aus einem Ring, der in einer entsprechenden Mut der Kolbenstangenführung axial beweglich angeordnet ist. Diese Nut oder Aussparung wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung am oberen Ende der Kolbenstangenführung angeordnet, wobei eine in der Kolbenstangenführung befestigte Scheibe die Bewegung des Ringes begrenzt und die Scheibe an der dem Ring zugewandten Fläche mindestens einen radial verlaufenden Kanal aufweist. Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder der Ring an der Scheibe anliegt, wobei in dieser Bewegungsrichtung der zwischen Ring und Scheibe befindliche Kanal einen Durchtrittsquerschnitt zxfischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum freigibt.

Entsprechend weiteren Ausführungen der Erfindung wird in der Aussparung ein im Längsschnitt winkelförmig ausgebildeter Begrenzungsring angeordnet, welcher, zusammen mit der Kolbenstangenführung die Aufnahme für den Ring bildet und an der oberen Anlageseite für den Ring Kanäle besitzt und zwischen dem Außendurchr.esser des Ringes und dem Begrenzungsring ein Ringspalt angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere für Kolbenstangenführungen, die aus relativ weichem Material hergestellt sind. Dabei kann der winkelförmig ausgebildete Ring beispielsweise mit eingespritzt werden oder er wird in einer entsprechenden Aussparung durch Verstemmen befestigt.

Eine weitere Ausführungsform erhält man entsprechend der Erfindung dadurch, daß am unteren Ende der Kolbenstangenführung eine Scheibe oder ein Begrenzungsring angeordnet ist, während an der oberen Anlagefläehe mindestens eine radial verlaufende Entlüftungskerbe in der Kolbenstangenführung₅ der Führungsbuchse oder im Ring angeordnet ist.

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Eine weitere Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum kann beispielsweise durch eine entsprechende Öffnung in der Kolbenstangenführung gebildet sein, wobei diese Öffnung in einen Raum mündet, der einerseits von einem Sinterfilter begrenzt ist und über das Entlüftungsventil mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht.

Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausführungsform, Vielehe gleichzeitig eine einfache Ausbildung der Kolbenstangenführung gewährleistet, wird entsprechend der Erfindung dadurch geschaffen, daß die Kolbenstangenführung mit einer relativ dickwandigen Buchse versehen ist, welche zum oberen Arbeitsraum hin einen Zentrierbund bildet und der Außendurchmesser dieses Zentrierbundes dem Innendurchmesser des Zylinders entspricht, während der Kolbenstangenführungskörper einen Anschlag aufweist, an welchem das der Dichtung zugekehrte Ende der Buchse zur Anlage kommt. Diese Ausbildung der Kolbenstangenführung ist besonders dann von großem Vorteil, wenn der Unterschied zwischen dem Kolbenstangenauiäendurchmesser und dem Zylxnderinnendurchmesser relativ klein ist, so daß der zum Zentrieren des Zylinders erforderliche Zentrierbund am Kolbenstangenführungskörper eine geringe Wandstärke aufweisen würde. Besonders einfach im Aufbau ist dabei eine Konstruktion, bei der erfindungsgemäß zur Aufnahme des Ringes an dem der Kolbenstangendichtung zugekehrten Ende der Kolbenstangenführung ein Ringraum angeordnet ist, welcher vom Kolbenstangenführungskörper, der Buchse und der Kolbenstange begrenzt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen als Federbeineinsatz ausgebildeten Zweirohrschwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 die Kolbenstangenführung mit Entlüftungsventil gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 eine Ausführungsform mit einem winkelförmig ausgebildeten Begrenzungsring;

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Fig. 4 die Kolbenstangenführung, wobei im Verbindungskanal zwischen Arbeitsraum und Ausgleichsraum das Entlüftungsventil und ein Sinterfilter angeordnet sind, und

Fig. 5 eine Kolbenstangenführung, welche an ihrem dem Kolben zugewandten Ende mit dem Entlüftungsventil versehen ist.

In den Figuren 1 und 2 ist ein als Federbeineinsatz ausgebildeter Zweirohrschwingungsdämpfer gezeigt, welcher einen Zylinder 1 besitzt, der mittels des Bodenventilkörpers und der Kolbenstangenführung 5 im Behälter 4 gehalten und zentriert ist. Die Kolbenstange 2, welche fest mit dem Dämpfventile tragenden Kolben 3 verbunden ist, wird am austrittsseitigen Ende durch die Kolbenstangendichtung 8 abgedichtet und mittels der Kolbenstangenführung 5 geführt. Diese Kolbenstangenführung 5 besteht im wesentlichen aus dem Kolbenstangenführungskörper 6, der Buchse 7₃ die aus gleitgünstigen Eigenschaften besteht. In der Kolbenstangenführung 5 ist ferner die Aussparung 11 vorgesehen, welche zur Aufnahme des Ringes 9 dient und eine größere axiale Längeais dieser Ring 9 besitzt. Begrenzt wird diese Aussparung 11 vom Kolbenstangenführungskörper 6, der Buchse 7 und der Kolbenstange 2. Zwischen der Kolbenstangendichtung 8 und dem Kolbenstangenführungskörper 6 ist der Raum 16 angeordnet, der über die Bohrungen 17 mit dem Ausgleichsraum 15 in Verbindung steht. Mit der Anlagefläche 13 liegt die Buchse 7 an einem entsprechenden Bund des Kolbenstangenführungskörpers 6 an und bildet somit eine eindeutige Begrenzung für die Aussparung 11 und gleichzeitig die Anlage für den Ring S, wenn die Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 einfährt. Beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus/ dem Zylinder 1 legt sich der Ring 9 gegen die Anlagefläche 12 des Kolbenstangenführungskörpers 6. Durch die radial verlaufende Nut 10 im Ring 9 wird in dieser Stellung ein Querschnitt freigegeben, welcher den Raum 16 mit dem Arbeitsraum 14 über den Ringspalt zwischen der Buchse 7 und der Kolbenstange 2 verbindet.

Das Entlüftungsventil, welches aus dem in der Aussparung 11 axial beweglichen Ring 9 besteht, verschließt beim Einfahren der Kolbenstange 2 den Querschnitt zwischen dem Arbeitsraum 14 und dem Ausgleichsraum 15, da sich dieser Ring 9 an die Anlagefläche 13

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legt und somit den Durchlaß verschließt. Dagegen legt sich dieser Ring 9 beim Ausfahren der Kolbenstange 2 an der Anlagefläche 12 des Kolbenstangenführungskörpers 6 an, wobei die radial verlaufende Nut 10 einen Durchlaßkanal bildet. Der zwischen dem Arbeitsraum 14 und dem Ausgleichsraum 15 vorhandene Durchlaßquerschnitt besteht aus dem Ringspalt zwischen der Buchse 7 und der Kolbenstange 2, dem Kanal zwischen dem Ring 9 und der Aussparung 11 sowie der radial verlaufenden Nut 10 im Ring 9· Somit kann über diesen Querschnitt Gas und/oder Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 14 über diesen Querschnitt in den Raum 16 gelangen und von dort über die Bohrung 17 in den Ausgleichsraum 15. Somit wird in der Zugphase der Kolbenstange 2 eine' einwandfreie Entlüftung des Arbeitsraumes 14 erzielt, während beim Einfahren der Kolbenstange 2 der Ring 9 durch Anliegen an der Anlagefläche 13 den Querschnitt verschließt. Durch diesen axial beweglichen Ring 9 wird somit ein Rückschlagventil geschaffen, welches nur bei der Auswärtsbewegung der Kolbenstange 2 den Querschnitt freigibt, dagegen bei der Einfahrbewegung diesen Querschnitt verschließt.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach den Figuren 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Scheibe 24 im Kolbenstangenführungskörper 6 befestigt ist, während der in der Aussparung 11 befindliche Ring 9 einen Ringspalt 26 zwischen der Wand des Kolbenstangenführungskörpers 6 und dem Außendurchmesser des Ringes 9 bildet. Die obere Stirnfläche der in den Kolbenstangenführungskcrper 6 eingepreßten Buchse 18 bildet die Anlagefläche für den Ring 9, während die Scheibe 24 an der dem Ring 9 zu-' gewandten Stirnseite mindestens einen radial verlaufenden Kanal 25 besitzt. Beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Behälter 4 legt sich der Ring 9 gegen die Scheibe 24, wobei der radial verlaufende Kanal 25 einen freien Querschnitt zwischen dem Arbeitsraum 14 und dem Ausgleichsraum 15 bildet. Dabei kann durch den Ringspalt zwischen der Buchse 18 und der Kolbenstange 2 sowie den durch den Ring 9 freigegebenen Kanal Gas und/oder Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 14 über den Raum 16, die Bohrungen 17 in den Ausgleichsraum 15 strömen.

Beim Einfahren der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 legt sich der Ring 9 gegen die Stirnfläche der Buchse 18 und verschließt den Durchtrittsquerschnitt.

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Eine x^eitere Äusführungsform ist in Fig. 4 gezeigt, .wobei der Ring 9 einerseits am Kolbenstangenführungskörper 6 und andererseits an der Buchse 18 zur Anlage kommen kann. Im Kolbenstangenführungskörper β ist außerdem der Raum 23 angeordnet, der über den Sinterfilter 22 mit dem Ausgleichsraum 1? in Verbindung steht. Fährt die Kolbenstange 2 aus dem Behälter 4 aus, so kann Fluid vom Arbeitsraum 14 durch den Ringspalt zwischen der Kolbenstange 2 und der Buchse 18 in den Raum 23 gelangen und durch den Filter 22 in den Ausgleichsraum 15 strömen. Dies ist deshalb möglich, da beim Ausfahren der Kolbenstange 2 der Ring 9 mit der oberen Stirnfläche am Kolbenstangenführungskörper 6 zur Anlage kommt und somit den Durchtrittsquerschnitt freigibt. Beim Einfahren der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 legt sich der Ring 9 mit der unteren Stirnfläche gegen die entsprechende G-egenfläche der Buchse 18 und verschließt den Durchtrittsquerschnitt.

In Fig. 5 ist lediglich das Entlüftungsventil am unteren Ende des Kolbenstangenführungskörpers 6 angeordnet. Der Ring 9 ist hier mit mindestens einer radial verlaufenden Nut 10 versehen, die in.der Stirnfläche eingearbeitet ist, welche zur Buchse 18 zeigt. Die Aufnahme für den Ring 9 wird durch den Winkelring 19 gebildet, der in die Kolbenstangenführung 5 eingepreßt und verstemmt ist. Hinsichtlich der Funktion ergeben sich hier keinerlei Unterschiede, denn beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 legt sich der Ring 9 oben an der Buchse 18 an und die radial verlaufende Nut 10 bildet einen Durchtrittsquerschnitt, so-daß das Fluid vom Arbeitsraum im Zylinder über die Nut 10, den Ringspalt zwischen Buchse 18 und Kolbenstange 2 in den Raum 16 und von dort über die Bohrung 17 in den Ausgleichsraum 15 strömt. Bei der Einwärtsbewegung der Kolbenstange 2 verschließt der Ring 9 den Durchtrittsquerschnitt, da er sich mit seiner unteren Stirnfläche an der Gegenfläche des Winkelringes 19 anlegt«

Der in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Ring 9 kann als geschlossener Kunststoffring mit guten Gleiteigenschaften ausgebildet sein. Ein aus Metall bestehender Ring ist jedoch ebenfalls anwendbar, wobei dieser dann mit den bei Kolbenringen üblichen Schlitzen versehen ist. Durch die Anordnung dieses Ringes auf der Kolbenstange wirkt dieser gleichzeitig als Ölabstreifring. Auch anstelle der in den

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Figuren dargestellten Durchlaßquerschnitte - Nut 10 im Ring 9 radial verlaufender Kanal 25 in Scheibe 2h - kann beispielsweise auch die Scheibe 2H bzw. der obere Bund des Kolbenstangenführungs körpers 6, welcher die Anlagefläche 12 bildet, geschlitzt sein. Hier sind alle möglichen Querschnittsformen denkbar, welche beim Ausfahren der Kolbenstange 2 einen Kanal mit dem Ring 9 freigeben.

12.01.1979
TIPP-I 3e/whm-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE·

Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer, bestehend aus einem Zylinder, welcher eine Plüssigkeitsfüllung aufweist und in diesem Zylinder ein mit Dämpfventilen versehener Kolben gleitet₃ der den Zylinderinnenraum in einen oberhalb des Kolbens und einen unterhalb des Kolbens angeordneten Arbeitsraum teilt und der Kolben fest mit einer Kolbenstange verbunden ist, die mittels, einer Kolbenstangenführung im Zylinder geführt und nach außen durch eine Kolbenstangendichtung abgedichtet ist, während ein Behälterrohr mit Abstand den Zylinder umgibt und einen ringförmigen, zumindest teilweise mit Gas gefüllten Ausgleichsraum bildet, wobei zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum ein Entlüftungsventil angeordnet ist, dad. gek., daß das Entlüftungsventil durch einen längsbeweglichen, im Bereich der Kolbenstangenführung (5) angeordneten Ring (.9) gebildet wird, der an seinem inneren Durchmesser gleitend auf der Kolbenstange (.2) angeordnet ist und bei Ausfahrbewegung der Kolbenstange (2) einen Querschnitt zwischen dem oberen Arbeitsraum (14) und dem Ausgleichsraum (15) freigibt·

2. Hydropneumatischer ZT^eirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß eine Aussparung (11) am oberen Ende der Kolbenstangenführung (5) angeordnet ist und eine in der Kolbenstangenführung (5) befestigte Scheibe (24) die Bewegung des Ringes (9) begrenzt und die Scheibe (24) an der dem Ring (9) zugekwandten Fläche mindestens einen radial verlaufenden Kanal (25) aufweist.

3. Hydropneumatischer Z-weirohr schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß in der Aussparung (11) ein im Längsschnitt winkelförmig ausgebildeter Begrenzungsring (Winkelring 19) angeordnet ist, welcher zusammen mit der Kolbenstangenführung (5) die Aufnahme für den Ring (9) bildet.

4. Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad, gek., daß am unteren Ende der Kolbenstangenführung (5) eine Scheibe (24) oder ein Begrenzungsring (Winkelring 19) angeordnet ist, während an der oberen Anlagefläche mindestens

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eine radial verlaufende Entlüftungskerbe in der Kolbenstangenführung (5) oder im Ring (9) angeordnet ist.

5. Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis H, dad. gek., daß in der Kolbenstangenführung (Kolbenstangenführungskörper 6) mindestens ein Verbindungskanal zum Ausgleichsraum (15) angeordnet ist, welcher in einen Raum (23) mündet, der einerseits von einem Sinterfilter (22) begrenzt wird und über das Entlüftungsventil (Ring 9) mit dem Arbeitsraum (14) in Verbindung steht.

6. Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Kolbenstangenführung (5) mit einer relativ dickwandigen Buchse (7) versehen ist, welche einen Zentrierbund bildet, der einen Außendurchmesser aufweist, welcher dem Innendurchmesser des Zylinders. (1) entspricht, während der Kolbenstangenführungskörper (6) einen Anschlag besitzt, an welchem die Buchse (7) mit ihrer Anlagefläche (13) anschlägt.

7. Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 6, dad. gek., daß zur Aufnahme des Ringes (9) an dem der Kolbenstangendichtung (8) zugekehrten Ende der Kalbenstangenführung (.5) eine Aussparung (11) angeordnet ist, welche vom Kolbenstangenführungskörper (6), der Buchse (7) und der Kolbenstange (2) begrenzt ist,

8. Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7j dad. gek., daß der bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange (2) freigegebene Querschnitt durch mindestens eine im Kolbenstangenführungskörper (6) angeordneten Kanal (radial verlaufender Kanal 25) gebildet wird.

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TIPP-I Be/whm-

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