DE69721154T2 - Sockel/Kartuschen-Befestigung und Arretierungssystem für Kraftstoffilter - Google Patents
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- Diese Erfindung betrifft Brennstofffilter, die in Verbindung mit Verbrennungsmotoren verwendet werden. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung Brennstofffilter und Schmierölfilter mit einer auswechselbaren Patrone zum Entfernen von Fremdstoffteilchen und/oder Trennen von Wasser aus dem Brennstoffzuführ- oder Ölsystem eines Verbrennungsmotors.
- Konventionell verwenden Brennstofffilter eine Einwegfilterpatrone, die in vorgegebenen Intervallen der Filterbenutzung ausgewechselt wird. In der Praxis können Filterpatronenanforderungen abhängig von solchen Charakteristiken wie dem Typ und der Ausführung des Verbrennungsmotors, der spezifischen Anwendung, für die der Motor verwendet wird, dem Klima, in dem der Verbrennungsmotor betrieben wird, und/oder regionalen Charakteristiken hinsichtlich der Qualität der Brennstoffversorgung variieren. Die Filterpatronen, die für Auswechselung geeignet sind, variieren daher gewöhnlich hinsichtlich axialen Abmessungen, Kapazität und Filtermedienqualitäten.
- Auf eines der wiederkehrenden Probleme beim Sicherstellen von Qualitätsbrennstofffilterleistung trifft man in Verbindung mit der Auswechselung der Brennstofffilterpatrone. Es ist absolut erforderlich, dass die Auswechselpatrone mit den Filteranforderungen für das Brennstoffsystem kompatibel ist. Aufgrund der zahlreichen Typen von Qualitäten kann die Fil terpatrone hinsichtlich ihrer Abmessung zum Grundteil einer gegebenen Brennstofffilteranordnung passen, Auswechselung von. Filterpatronen schlechterer Qualität kann jedoch nicht den anzuwendenden Spezifikationen für eine gegebene Brennstofffilteranordnung entsprechen und dadurch die Integrität des Brennstofffiltersystems gefährden. Die Auswechselung mit einer inkompatiblen Filterpatrone kann schwerwiegende Folgen für den Betrieb des Verbrennungsmotors haben und kann auch unnötig teurer sein als die weniger teuren Patronen, die völlig geeignet sind. In der Praxis sind der Besitzer des Fahrzeugs und/oder der Wartungstechniker, der den Verbrennungsmotor wartet, häufig absolut nicht über Auswechselpatronenspezifikationen und -Anforderungen unterrichtet und gefährden unbewusst die Integrität des Filtersystems durch Auswechselung mit einer völlig ungeeigneten Patrone, obwohl die ungeeignete Patrone wenigsten oberflächlich sichtbar als geeignet erscheint. Es gibt natürlich auch Fälle, in denen schlechtere oder ungeeignete Auswechselfilterpatronen absichtlich ohne das Wissen des Besitzers oder des Fahrers des Fahrzeugs installiert werden.
- Für viele Anwendungen ist es auch erwünscht, dass eine Patrone an dem Grundteil bei einer speziellen Winkelausrichtung angebracht wird, so dass an der Patrone befestigte Warnungen, Anweisungen und Markierungen richtig positioniert werden können, um Sichtbarkeit sicherzustellen und die Möglichkeiten erfolgreicher Informationsverbreitung zu maximieren. Für andere Anwendungen ist es erwünscht, dass die Patrone in bezug auf den Grundteil an richtiger Stelle verriegelt wird, so dass sich die Patrone nicht in bezug auf den Grundteil drehen kann.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Kurz gesagt, die Erfindung in einer bevorzugten Form ist ein Positionierungs- und Schlüssel- oder Passsystem zum Positionieren und Einpassen einer auswechselbaren Filterpatrone an dem Filtergrundteil.
- Das Filtersystem ist von einem Typ, der einen Grundteil mit einer Einlass- und einer Auslassverbindung mit dem Motorbrennstoffsystem und eine auswechselbare Filterpatrone aufweist, die an dem Grundteil anbringbar ist. Die Auswechselpatrone umfasst ein allgemein zylindrisches Gehäuse, in welchem die Brennstofffilterelemente untergebracht sind. Wenigstens ein Schlüsselvorsprung oder Vorsprung steht in Längsrichtung von der Bodenfläche des Grundteils vor. Eine entsprechende Vertiefung in der Patrone ist an der oberen Oberfläche der Patrone zum axialen Aufnehmen jedes entsprechenden Vorsprungs bemessen und angeordnet, um die Patrone unter einer festen Winkelstellung des Grundteils zu verriegeln.
- Eine eindeutige Matrix von in Längsrichtung vorstehenden Vorsprüngen ist auf jedem Grundteil eines gegebenen Typs ausgebildet, und eine eindeutige Matrix von Vertiefungen entsprechend den Vorsprüngen ist in jeder Patrone ausgebildet. Die Vorsprungs-/Vertiefungsmatrizen sind so ausgelegt, dass für eine gegebene kompatible Patrone und Grundteil die Vorsprünge in den Vertiefungen verriegelbar sind, um die Patrone unter einer festen Winkelstellung des Grundteils zu verriegeln und dadurch sichere Anbringung der Patrone an dem Grundteil zuzulassen. Für die nichtkompatiblen Patronen und Grundteile sind die Grundteilvorsprünge nicht in Eingriff bringbar und stören die Anbringung und Abdichtung der nichtkompatiblen Patrone, so dass kompatible und nichtkompatibel Patronen einfach identifiziert werden können.
- Es ist bekannt, in einem Filtersystem zusammenwirkende Vorsprünge und Vertiefungen zum Steuern der Auswechselung der Filterpatrone vorzusehen. Die Vertiefungen sind jedoch Löcher in dem Gehäuse der Patronen, wodurch mögliche Probleme von Brennstoffauslaufen durch diese Löcher erzeugt werden (EP 0 442 365 A2). Es ist auch bekannt, Vorsprünge
100a ,100b ,... an der Außenwand der Patrone vorzusehen, die sich radial erstrecken (EP 0 532 161 A1 ). Es wird erforderlich sein, die Patrone winkelmäßig mit dem Grundteil beim Einführen der Patrone in den Grundteil bereits in einem relativ frühen Stadium des Einführungsprozesses auszurichten. Es wird einfacher sein, die Patrone des erfindungsgemäßen Systems einzuführen, da der selbstanordnende Vorgang erst erfolgt, nachdem die Patrone beinahe vollständig in den Grundteil eingeführt wurde. Gleichzeitig werden die Nachteile von Vertiefungen in Form . von Löchern vermieden, da die Vertiefungen geschlossen sind. - Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Positionierungs- und Schlüssel- oder Passsystems für ein Brennstofffiltersystem.
- Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Auswechselpatronenpositionierungs- und Schlüssel- oder Passsystems zum wirksamen Steuern der Auswechselung der Filterpatrone mit einer kompatiblen Auswechselpatrone.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Positionierungs- und Schlüssel- oder Passsystems, bei dem die Patrone an dem Grundteil in einer vorgegebenen festen Winkelausrichtung angebracht wird.
- Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Positionierungs- und Schlüssel- oder Passsystems, um die Patrone an dem Grundteil zu verriegeln und dadurch Drehung zwischen denselben zu verhindern.
- Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden von den Zeichnungen und der Beschreibung deutlich werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Die vorliegende Erfindung kann besser verstanden, und ihre zahlreichen Aufgaben und Vorteile werden den Fachleuten in diesem Gebiet durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlich werden, in der:
-
1 eine Schnittdraufsicht einer Brennstofffilteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist; -
2 eine vergrößerte fragmentartige Schnittansicht, teilweise in schematischer Darstellung der Brennstofffilteranordnung von1 ist; -
3 eine vergrößerte fragmentartige Schnittansicht des Filtergrundteils und der Filterpatrone von1 ist, die die Filterpatrone von dem Fil tergrundteil abgebaut zeigt; -
4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs A der Brennstofffilteranordnung von2 ist; -
5 eine vergrößerte Bodenansicht des Grundteils der Brennstofffilteranordnung von1 ist; -
6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Grundteils der Brennstofffilteranordnung von1 ist; und -
Figuren 7a,7b,7c vergrößerte Bodenansichten des Grundteils der Brennstofffilteranordnung von1 sind, die alternative Ausführungsformen der Vorsprünge zeigen. - Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Teile in allen der mehreren Figuren darstellen, ist eine Brennstofffilteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Ziffer
10 bezeichnet. Die Brennstofffilteranordnung10 weist einen Grundteil12 und eine Einwegfilterpatrone14 auf. Der Grundteil12 ist allgemein über der Einwegfilterpatrone14 angeordnet, die an dem Grundteil12 mittels eines Haltekragens16 verriegelt wird. Alternativ können Grundteil und Filterpatrone umgedreht sein, wobei die Filterpatrone über dem Grundteil angeordnet ist. Die Brennstofffilteranordnung10 ist besonders für Einbau in das Brennstoffzuführsystem eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt), wie z. B. eines Dieselmotors ausgelegt, zum Entfer nen von Teilchenmaterial aus Brennstoff und Trennen von Wasser aus dem Brennstoff. Filter dieses Typs können auch zum Filtern von Verunreinigungen aus Öl in dem Schmiersystem eines Verbrennungsmotors verwendet werden. - Der Grundteil
12 und die Einwegpatrone14 können eine breite Vielfalt von Konfigurationen annehmen. Für die offenbarte Ausführungsform ist der Grundteil12 ein umgedrehtes beche-oder schalenförmiges Aufnahmemittel, das eine Schürze18 bildet, die einen unteren Aufnahmehohlraum20 für obere Teile22 der Einwegpatrone14 definiert. Eine längliche hülsenartige Leitung24 und eine äußere konzentrische hülsenartige zweite Leitung26 schaffen allgemein koaxiale Fluidverbindung zwischen dem Grundteil12 und der Einwegpatrone14 . - Unter Bezugnahme auf
6 ist ein Einlassverbindungsstück28 an einer oberen Seitenposition des Grundteils12 mit der Brennstoffleitung (nicht dargestellt) verbunden, um schließlich Fluidverbindung durch den inneren Durchgang zu liefern, der durch die erste Leitung24 begrenzt wird. Ein Auslassverbindungsstück30 an einer oberen Seitenposition des Grundteils12 ist mit der Brennstoffleitung verbunden, um externe Fluidverbindung von der axialen Fluidleitung zu liefern, die zwischen der ersten und zweiten Leitung24 ,26 begrenzt ist. Ein integraler vorstehender Träger32 , der ein Paar von Öffnungen34 zum Verankern des Filtergrundteils12 an dem Motorverteilerkopf umfassen kann, erstreckt sich quer von dem Grundteil12 . Der Grundteil12 kann auch eine externe Entlüftung36 aufweisen. - Der Grundteil
12 kann ein Paar integral nach außen vorstehender diametral gegenüberliegender Rampen38 aufweisen, die in spiralartiger Weise um den Grundteil12 herum ansteigen. Die oberen Enden der Rampen38 sind abgeschrägt. Der Kragen16 umfasst ein Paar diametral angeordneter Spiralnachfolger (nicht gezeigt), die sich integral nach innen von dem Kragen16 erstrecken. Die Nachfolger sind für Eingriff mit den Rampen38 bemessen und angeordnet, so dass die Nachfolger bei Ausrichtung und Winkeldrehung des Kragens16 verschiebbar an den Rampen38 angreifen und an ihnen hochsteigen. Der Kragen16 umfasst eine nach innen vorstehende Ringschulter40 , die die Rollennaht42 der Patrone14 ergreift, um die Patrone14 lösbar an dem Grundteil12 zu verriegeln. - Unter Bezugnahme auf die
1 und2 wird eine Verriegelungskraft lösbar durch die Kraft einer Feder44 aufrechterhalten, die in einer ringförmigen Ausnehmung46 im Grundteil12 gehalten wird. Die Ausnehmung46 ist angrenzend an die Schürze18 des Grundteils12 positioniert. Einige konventionelle Filteranordnungen umfassen eine Feder zum Liefern einer Verriegelungskraft. Typischerweise sind solche Federn näher zu der Achse des Filtergrundteils/der Filterpatrone als die Feder44 der vorliegenden Erfindung positioniert. Näher zum Umfang des Filtergrundteils/der Filterpatrone angeordnete Federn44 können eine größere Stabilität liefern als näher zur Achse angeordnete Federn. Außerdem schafft eine solche Anordnung Platz für Schlüssel/Positionierungsvorsprünge48 ,86 , 88, 90 (5 ,7a-7c ), die nach unten von der unteren Aufnahmefläche50 des Grundteils12 vorstehen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist eine Wellenfeder mit einer oberen Oberfläche52 , die an die Oberfläche der Ausnehmung46 anstößt, und einer unteren Oberfläche54 , die mit einer ringförmigen Erhöhung56 am oberen Teil58 des oberen Abschnitts62 der Filterpatronenumhüllung60 in Eingriff kommt. Die Fe der44 wirkt, um die Last zwischen dem Grundteil12 und der Filterpatrone14 im wesentlichen einheitlich zu verteilen. - Ein Schlüssel- oder Passsystem wird verwendet, um winkelmäßig die Richtung der Patrone
14 in bezug zum Grundteil12 zu fixieren und ein System zu schaffen, in dem nur eine richtige Auswechselpatrone14 die Patrone ersetzen kann, nachdem die installierte Patrone verbraucht wurde, und um die Patrone14 an dem Grundteil12 zu verriegeln und dadurch Drehung zwischen denselben zu verhindern. In einer bevorzugten Form steht eine Vielzahl sich in Längsrichtung erstreckender Schlüsselvorsprünge oder Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 (5 ,7a-7c ) von der Bodenfläche50 des Grundteils12 zwischen der Ausnehmung46 und der zweiten Leitung26 vor. Vorzugsweise sind die Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 im wesentlichen in gleichem Abstand zwischen der zweiten Leitung26 und der Ausnehmung46 angeordnet. Die Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 sind selektiv bemessen und positioniert, um eine eindeutige Vorsprungmatrix für eine gegebene Filterkapazität, Filterqualität oder Filterparameter zu schaffen. Die Vorsprünge können die Form einer sphärischen Sektorkappe48 , eine keilförmige Tortenstückform86 , eine Quadratform88 , eine Wulst- oder Höcker- 90 oder andere nichtsphärische Form aufweisen, wie in den4 ,5 und7a-7c gezeigt ist. Vorzugsweise stehen die Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 wenigstens 0,150 Zoll von der unteren Oberfläche50 des Grundteils12 vor. Für Filteranordnungen10 , die ein Positionierungs- und/oder Verriegelungssystem benötigen, die jedoch kein Schlüssel- oder Passsystem benötigen, können die Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 im wesentlichen 120° voneinander beabstandet sein, wie in5 bei49 gezeigt ist. - Unter Bezugnahme auf die
1 und2 umfasst die Einwegfilterpatrone14 eine schalen- oder becherförmige Umhüllung60 , die durch ein Paar gegenüberliegender unterer und oberer tassenförmiger Abschnitte64 ,62 gebildet wird. Die Abschnitte62 ,64 sind entlang einer Umfangsrollennaht42 verbunden. Ein Sumpf66 ist auf dem Boden des unteren Abschnitts64 zum Sammeln von Wasser ausgebildet, das aus dem Brennstoff koalesziert. Der obere Abschnitt62 , der einen kleineren Durchmesser als der untere Abschnitt64 aufweist, wird durch das Grundteilaufnahmemittel20 aufgenommen. Der obere Abschnitt62 ist bemessen, um eng in dem Grundteilaufnahmemittel20 untergebracht zu werden. Eine mittlere axiale Öffnung68 in dem oberen Abschnitt62 ist bemessen, um die Leitungen24 ,26 aufzunehmen. Ein an der Öffnung68 angebrachter Dichtungsring70 dichtet diametral fluidmäßig gegen die äußere Leitung26 ab. - Die Patrone
14 kann eine Zweistufenfilteranordnung oder eine Einstufenfilteranordnung verwenden, wie in den1 und2 dargestellt ist. Ein Filterelement72 , das einen durchgehenden fächerförmigen geriffelten Aufbau aufweist, ist in der Umhüllung60 angebracht. Das untere Ende des Elements72 wird durch eine Mittelplatte74 mit einer mittleren Öffnung76 ergriffen. Eine röhrenförmige Leitung78 erstreckt sich nach oben von der Mittelplatte74 . Das obere Ende der röhrenförmigen Leitung78 begrenzt einen Flansch80 . Ein an dem Flansch80 angebrachter zweiter Dichtungsring82 nimmt das untere Ende der ersten Grundteilleitung24 auf und dichtet gegen es ab. - Der obere Teil
58 des oberen Abschnitts62 der Filterpatronenumhüllung60 hat eine in Längsrichtung nach oben gekrümmte Konfiguration, die die ringförmige Erhöhung56 bildet. Vorzugsweise ist die Erhöhung56 entlang des Umfangs des oberen Teils58 angeordnet. Der obere Teil58 umfasst ferner eine Mehrzahl integral ausgebildeter Vertiefungen84 , die zwischen der ringförmigen Erhöhung56 und der mittleren Öffnung68 angeordnet sind. Die Vertiefungen84 sind relativ flache Vertiefungen. Die Vertiefungen84 sind komplementär zu den Vorsprüngen48 ,86 ,88 ,90 und sind zum Aufnehmen der Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 bemessen und angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 hergestellt, um sicherzustellen, dass die Vorsprünge48 ,86 ,88 ,90 fest in den Vertiefungen84 gelagert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform für den sphärischen Sektorkappenvorsprung48 ist der Radius R1 jeder Vertiefung84 größer als der Radius R2 jedes Vorsprungs48 (wie in4 gezeigt ist), um sicherzustellen, dass jeder Vorsprung48 fest in der entsprechenden Vertiefung84 gelagert werden kann. - Es soll erkannt werden, dass die Erfindung auch realisiert werden könnte, möglicherweise weniger einfach, wenn der obere Teil eine eindeutige Vorsprungmatrix aufweisen würde und der Grundteil komplementäre Vertiefungen aufweisen würde. Es sollte auch erkannt werden, dass das Positionierungs- und Schlüsselsystem der vorliegenden Erfindung Drehung der Filterpatrone
14 in Bezug zum Filtergrundteil12 aufgrund von Vibration verhindert. - Der Brennstoff tritt in die Brennstofffilteranordnung
10 durch einen Brennstoffeinlassdurchgang28 ein und verlässt den Filter durch den Auslassdurchgang30 . Es wird erkannt werden, dass der Brennstoffströmungsweg zu Beginn axial den Innenraum der inneren Leitung24 durchquert. Der Umlaufweg erstreckt sich allgemein axial nach oben und allgemein radial durch das Filterelement72 , wobei der Rückströmungsweg zwischen der inneren Leitung24 und der äußeren Leitung26 kreuzt. - Die untere Oberfläche des Grundteils kann eine oder mehrere Vertiefungen umfassen, die einen in dem oberen Teil der Filterpatrone ausgebildeten Vorsprung durch den Betriebsdruck des Brennstoffs aufnehmen.
Claims (10)
- Filtersystem (
10 ), das einen becher- oder schalenförmigen Grundteil (12 ), der eine Achse definiert und einen Einlaß (28 ), einen Auslaß (30 ), eine Schürze (18 ) und eine innere Oberfläche (50 ) aufweist, die innerhalb der Schürze und im wesentlichen entlang einer zu der Achse senkrechten Ebene angeordnet ist, eine Patrone (14 ), die an der Basis anbringbar ist und eine im wesentlichen zylindrische Umhüllung (60 ) zum Einschließen eines Filterelementes (72 ) zum Filtern von Fluid aufweist, das durch die Patrone hindurchgeht und einen Strömungsweg bildet, der mit dem Einlaß und dem Auslaß in Verbindung bringbar ist, wobei die Umhüllung einen Endbereich (58 ) aufweist, der innerhalb der Schürze angeordnet ist, und Haltemittel (16 ) aufweist, die mit der Patrone und dem Grundteil zum Halten der Patrone an dem Grundteil in Eingriff bringbar ist, wobei das Filtersystem weiter Schlüssel- oder Paßmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüssel- oder Paßmittel wenigstens einen Schlüsselvorsprung (48 ), der in Längsrichtung integral von entweder der inneren Oberfläche des Grundteils oder dem Endbereich der Patrone vorsteht, und Aufnahmemittel (84 ) aufweist, um wenigstens eine Vertiefung als eine Aufnahme in dem anderen Teil von innerer Oberfläche des Grundteils oder Endbereich der Patrone zu bilden, wobei jede Aufnahme zum achsialen Aufnehmen eines entsprechenden Schlüsselvorsprungs zum Verriegeln der Patrone unter einer fester Winkelstellung des Grundteils bemessen und angeordnet ist. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung einen Radius R1 und der Vorsprung (48 ) einen Radius R2 hat, wobei R1 > R2 ist. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (50 ) eine ringförmige Ausnehmung (46 ) aufweist und das Filtersystem weiter Federmittel (44 ) aufweist, die wenigstens teilweise in der Ausnehmung angeordnet sind und mit der Patrone (14 ) in Eingriff bringbar sind, um die Patrone von dem Grundteil (12 ) weg vorzuspannen. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (58 ) eine sich in Längsrichtung erstreckende ringförmige Erhöhung (56 ) aufweist. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (14 ) eine Leitung (26 ) und der Endbereich (58 ) weiter die Aufnahmemittel (84 ) aufweist, wobei die Aufnahmemittel zwischen der Erhöhung (56 ) und der Leitung angeordnet sind. - Filtersystem (
10 ) nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselmittel drei Schlüsselvorsprünge (48 ) aufweisen, wobei jeder der Schlüsselvorsprünge eine Mitte hat, wobei die Ebene, die durch die Mitte jedes Schlüsselvorsprungs und die Achse des Grundteils (12 ) definiert wird, im wesentlichen 120° von der Ebene beabstandet ist, die durch die Mitte des benachbarten Schlüsselvorsprungs und die Achse des Grundteils definiert wird. - Filtersystem (
10 ) nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlüsselvorsprung (48 ) die Form eines sphärischen Sektorkappe hat. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlüsselvorsprung (86 ) die Form eines keilförmigen Tortenstücks hat. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlüsselvorsprung (88 ) die Form eines Quadrats hat. - Filtersystem (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlüsselvorsprung (90 ) einen Wulst aufweist.
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