EP0011611A1 - Brennstoffeinspritzanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Brennstoffeinspritzanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen Download PDF

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EP0011611A1
EP0011611A1 EP79890048A EP79890048A EP0011611A1 EP 0011611 A1 EP0011611 A1 EP 0011611A1 EP 79890048 A EP79890048 A EP 79890048A EP 79890048 A EP79890048 A EP 79890048A EP 0011611 A1 EP0011611 A1 EP 0011611A1
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EP
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Heinz Rathmayr
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Friedmann and Maier AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for injection internal combustion engines, in which a separate injection unit (pump-Dvse unit) is provided for each engine cylinder, each having an injection nozzle and a pump piston guided in a pump piston sleeve and driven by a camshaft, the axis of the pump camshaft the axis of the pump-nozzle unit intersects at least approximately, and the cam of the pump camshaft acts directly on a tappet engaging the pump piston.
  • a separate injection unit pump-Dvse unit
  • a pump camshaft serving to drive the pump-nozzle unit in the region of the end of the pump-nozzle unit facing away from the nozzle, the axis of the pump camshaft intersecting the axis of the pump-nozzle unit at least approximately, wherein the cam of the pump camshaft acts directly on a plunger engaging the pump piston.
  • the cam of the pump camshaft acts directly on a plunger engaging the pump piston.
  • the invention now aims to simplify the assembly and adjustment of the individual pump-nozzle units and to improve the accessibility of the pump-nozzle units in the event of rapid replacement in the case of defective pump-nozzle units.
  • the invention essentially consists in that the pump camshaft is mounted in a tunnel-like housing fixed on the engine cylinder, which is detachably connected to the engine cylinder head.
  • a housing has the advantage that the one hand Camshaft is secured against contamination and can be lubricated properly and that, on the other hand, noise insulation is achieved.
  • the detachable arrangement of this housing simplifies the casting of the cylinder head and, above all, enables simple assembly. With the tunnel-like housing removed, the pump-nozzle units can be inserted into the engine cylinder head and the camshaft with the housing can then be attached.
  • the tappet which is designed as a roller tappet or sliding tappet, can be guided in the housing of the pump-nozzle unit.
  • the plunger is connected to the housing of the pump-nozzle unit to form a single component which can be used as such.
  • the housing of the pump-nozzle unit is expediently supported in the region of the slide of the tappet in the cylinder head, a fastening element for fastening in the motor-cylinder head also being arranged in the region of the tappet guide on the housing of the pump-nozzle unit.
  • the guiding of the tappet which is designed as a roller or sliding tappet, can also be provided in that housing part in which the pump camshaft is mounted;
  • the plunger in the plunger guide is expediently secured against falling out by a stop element, for example by a resilient ring that tensions to the outside.
  • a fastening element for fastening it to the engine cylinder head is expediently arranged on the housing of the pump-nozzle unit outside the area of the tappet guide between the nozzle body and control intervention, so that the pump Nozzle unit is also secured to the engine cylinder head regardless of the housing part receiving the camshaft.
  • compensating elements for compensating the manufacturing tolerances can be provided between the tappet and the pump piston.
  • these compensating elements can be formed by interchangeable and stackable platelets or by fixable screws or screw nuts.
  • Fig. 1 shows a partial cross section through the cylinder head with the pump-nozzle element used perpendicular to the camshaft.
  • Fig. 2 shows another embodiment, also in cross section through the cylinder head,
  • Fig. 3 shows a side view of the engine with attached housing for the camshaft.
  • 1 represents the cylinder head, 2 the combustion chamber of the cylinder and 3 the pump-nozzle unit inserted in the cylinder head.
  • 4 is the housing of the pump-nozzle unit and 5 is the injection nozzle.
  • 30 is a machined collar on the housing 4, through which the housing 4 is supported laterally in a bore 31 in the cylinder head 1.
  • the housing 4 has claws 32 on both sides, through which screws 33 are passed, which are screwed into the cylinder head 1. These claws 32 and screws 33 form fastening elements for tightening the pump nozzle unit 3 in the cylinder head.
  • a tunnel-shaped housing 6 is placed on the cylinder head and is screwed to the cylinder head 1 by means of screws 7.
  • a camshaft 8 g e-bearings which is common to all pump-nozzle units, to which a number of engine cylinders are assigned.
  • the cams are designated 9.
  • a roll plunger 10 axially displaceably mounted, on which the cam 9 acts directly.
  • 11 is the drive wheel of the camshaft, which is driven by a toothed belt 12.
  • a space 13 which is separated from the cooling water space 34 by a wall 35.
  • 14 is a fuel line, from which lines 15 lead to each pump-nozzle unit.
  • 16 is the control rod of a unit injector.
  • levers 20 are fastened by means of screws 19, which act on the control rods 16 via connecting pieces 21, which are displaceably guided in the levers 20.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that the roller tappet 22 is guided in the tunnel-shaped housing part 23 in which the camshaft is mounted.
  • the housing part 23 is equipped with a guide bore 24.
  • the housing part 23 is again clamped to the cylinder head 1 by means of screws 7.
  • 25 is the injection pump piston which protrudes from the housing 26 of the unit injector and 27 is the return spring.
  • 28 is an externally exciting spring ring which is inserted into a groove in the bore 24 and secures the roller tappet 22 from falling out when the housing part 23 is removed.
  • b is the distance of the bottom of the roller tappet from the center of the base circle of the cam and a is the distance of the piston 25 from the upper edge of the housing 26.
  • the dimension c is the thickness of the plate 29 and this thickness becomes chosen so that tolerance inaccuracies are compensated. If necessary, several such plates 29 can also be stacked one above the other in order to achieve the correct size.
  • the space 13 and the accessories arranged in this space are designed in the same way as in FIG. 1.
  • the only difference is that the fastening elements for fastening the housing 26 are arranged in the space 13 between the control rod 16 and the nozzle 5 on the housing 26.
  • These fastening elements which are not shown in FIG. 2, can be designed in an analogous manner to the claws 32 and the screws 33, only these claws being arranged between the control rod 16 and the nozzle 5 on the housing 26 and the screws into the wall 35 are screwed in.

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Abstract

Brennstoffeinspritzanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welchen für jeden Motorzylinder eine gesonderte Einspritzeinheit (Pumpe-Düse-Einheit) vorgesehen ist, welche je eine Einspritzdüse und einen in einer Pumpenkolbenbüchse geführten von einer Nockenwelle angetriebenen Pumpenkolben aufweist, wobei die Achse der Pumpennockenwelle die Achse der Pumpe-Düse-Einheit zumindest angenähert schneidet, und die Nocke der Pumpennockenwelle unmittelbar auf einen an dem Pumpenkolben angreifenden Stößel einwirkt, weisen einen aufwendigen Antrieb auf. Zur Verbesserung der Zugänglichkeit zu den Pumpe-Düse-Einheiten für den Fall eines raschen Austausches ist die Pumpennockenwelle (8) in einem auf dem Motorzylinderkopf festgelegten tunnelartigen Gehäuse (6,23) gelagert, welches mit dem Motorzylinderkopf (7) lösbar verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welchen für jeden Motorzylinder eine gesonderte Einspritzeinheit (Pumpe-Dvse-Einheit) vorgesehen ist, welche je eine Einspritzdüse und einen in einer Pumpenkolbenbüchse geführten von einer Nockenwelle angetriebenen Pumpenkolben aufweist, wobei die Achse der Pumpennockenwelle die Achse der Pumpe-Düse-Einheit zumindest angenähert schneidet, und die Nocke der Pumpennockenwelle unmittelbar auf einen an dem Pumpenkolben angreifenden Stößel einwirkt. Solche Brennstoffeinspritzanlagen haben bei Mehrzylindermotoren gegenüber mehrstelligen Einspritzpumpen den Vorteil, daß Einspritzdruckleitungen wegfallen und daher das Einspritzgesetz nicht durch die elastische Aufweitbarkeit der Leitungen verzerrt wird. Der Nachteil solcher Brennstoffeinspritzanlagen, bei welchen eine Pumpe-Düse-Einheit im Zylinder unmittelbar eingesetzt ist, besteht in der Aufwendigkeit des Antriebes. Der Antrieb solcher Pumpe-Düse-Einheiten wird üblicherweise von auf der Motornockenwelle sitzenden Nocken abgeleitet, wobei der Antrieb vom Nocken über einen Stößel, eine Stoßstange und einen Kipphebel auf die Pumpe-Düse-Einheit erfolgt. Abgesehen davon, daß eine solche Antriebsanordnung kompliziert ist, wird auch wieder hier durch die Elastizität der einzelnen Teile des Antriebes das Einspritzgesetz verzerrt, und um einen möglichst starren Antrieb zu erreichen, müssen die Teile des Antriebes stark ausgebildet werden, wodurch wieder große Massenkräfte entstehen. Diese Massenkräfte müssen durch die Rückholfeder in der Pumpe-Düse-Einheit überwunden werden und es ist daher auch eine verhältnismäßig starke Ausbildung der Pumpe-Düse-Einheit erforderlich. Diese Nachteile lassen sich durch eine für den Antrieb der Pumpe-Düse-Einheit dienende Pumpennockenwelle im Bereich des von der Düse abgewendete Endes der Pumpe-Düse-Einheit beseitigen, wobei die Achse der Pumpennockenwelle die Achse der Pumpe-Düse-Einheit zumindest angenähert schneidet, wobei die Nocke der Pumpennockenwelle unmittelbar auf einen an dem Pumpenkolben angreifenden Stößel einwirkt. Auf diese Weise werden Kraftübertragungsteile eingespart und es wird das Gewicht der hin- und hergehenden Massen auf ein Minimum, nämlich auf das Gewicht des Stößels und des Pumpenkolbens reduziert. Es wird eine präzisere Einhaltung des Einspritzgesetzes ermöglicht. Die Rückholfeder der Pumpe-Düse-Einheit kann verhältnismäßig schwach bemessen sein, so daß sich auch kleine Baumaße für die Pumpe-Düse-Einheit ergeben. Bei in Reihe angeordneten Motorzylindern ist es vorteilhaft, eine gemeinsame Nockenwelle für alle Pumpe-Düse-Einheiten einer Motorzylinderreiche vorzusehen, deren Achse die Achsen aller dieser Pumpe-Düse-Einheiten zumindest angenähert schneidet. Bei den bekannten Ausführungen wurde jedoch dem Umstand in keiner Weise Rechnung getragen, daß bei einem Schadhaftwerden einzelner Pumpe-Düse-Einheiten ein einfacher Austausch solcher schadhafter Einheiten möglich sein soll.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Montage und die Justierung der einzelnen Pumpe-Düse-Einheiten zu vereinfachen und die Zugänglichkeit der Pumpe-Düse-Einheiten für den Fall eines raschen Austausches bei schadhaften Pumpe-Düse-Einheiten zu verbessern. e
  • Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die Pumpennockenwelle in einem auf dem Motorzylinder festgelegten tunnelartiaen Gehäuse gelagert ist, welches mit dem Motorzylinderkopf lösbar verbunden ist. Ein solches Gehäuse hat den Vorteil, daß einerseits die Nockenwelle vor Verschmutzung gesichert ist und einwandfrei geschmiert werden kann und daß andererseits dadurch auch eine Geräuschdämmung erreicht wird. Die lösbare Anordnung dieses Gehäuses ergibt eine Vereinfachung der Gußform des Zylinderkopfes und ermöglicht vor allem eine einfache Montage. Die Pumpe-Düse-Einheiten können bei abgenommenem tunnelartigem Gehäuse in den Motorzylinderkopf eingesetzt werden und es kann dann die Nockenwelle mit dem Gehäuse aufgesetzt werden.
  • Gemäß der Erfindung kann der als Rollen- oder Gleitstößel ausgebildete Stößel im Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit geführt sein. Dies hat den Vorteil, daß der Stößel mit dem Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit zu einem einzigen Bauteil verbunden ist, welcher als solcher eingesetzt werden kann. In diesem Fall ist zweckmäßig das Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit im Bereich der Gleitbahn des Stößels im Zylinderkopf abgestützt, wobei auch am Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit ein Befestigungselement zur Befestigung im Motorzylinderkopf im Bereich der Stößelführung angeordnet ist.
  • Gemäß der Erfindung kann aber auch die Führung des als Rollen- oder Gleitstößel ausgebildeten Stößels in jenem Gehäuseteil vorgesehen sein, in welchem die Pumpennockenwelle gelagert ist; dies hat wieder den Vorteil, daß der im Gehäuse der Nockenwelle sitzende Stößel den die Nockenwelle aufnehmenden Hohlraum abdichtet, so daß nun bei Montagearbeiten, wenn dieses Gehäuse abgenommen ist, der die Nockenwelle aufnehmende Hohlraum geschlossen und gegen das Eindringen von Verunreinigungen und Fremdkörpern gesichert ist. Hiebei ist zweckmäßig der Stößel in der Stößelführung durch ein Anschlagelement, beispielsweise durch einen nach außen spannenden federnden Ring, gegen Herausfallen gesichert. In diesem Fall ist zweckmäßig am Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit ein Befestigungselement zur Befestigung desselben am Motorzylinderkopf außerhalb des Bereiches der Stößelführung zwischen Düsenkörper und Regelungseingriff angeordnet, so daß die Pumpe-Düse-Einheit auch unabhängig von dem die Nockenwelle aufnehmenden Gehäuseteil am Motorzylinderkopf gesichert ist.
  • In allen Fällen können gemäß der Erfindung zwischen Stößel und Pumpenkolben Ausgleichselemente für den Ausgleich der Fertigungstoleranzen vorgesehen sein. Diese Ausgleichselemente können gemäß der Erfindung von auswechselbaren und stapelbaren Plättchen gebildet oder von fixierbaren Schrauben oder Schraubenmuttern gebildet sein.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch den Zylinderkopf mit dem eingesetzten Pumpe-Düse-Element senkrecht zur Nockenwelle. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform, gleichfalls im Querschnitt durch den Zylinderkopf, Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Motors mit aufgesetztem Gehäuse für die Nockenwelle.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 1 stellt 1 den Zylinderkopf, 2 den Brennraum des Zylinders und 3 die in den Zylinderkopf eingesetzte Pumpe-Düse-Einheit dar. 4 ist das Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit und 5 ist die Einspritzdüse. 30 ist ein bearbeiteter Bund am Gehäuse 4, durch welchen das Gehäuse 4 in einer Bohrung 31 im Zylinderkopf 1 seitlich abgestützt ist. Das Gehäuse 4 weist beidseitig Pratzen 32 auf, durch welche Schrauben 33 hindurchgeführt sind, welche in den Zylinderkopf 1 eingeschraubt werden. Diese Pratzen 32 und Schrauben 33 bilden Befestigungselemente für das Festspannen der Pumpe-Düse-Einheit 3 im Zylinderkopf.
  • Auf den Zylinderkopf ist ein tunnelförmiges Gehäuse 6 aufgesetzt, welches mittels Schrauben 7 mit dem Zylinderkopf 1 verschraubt ist. In diesem Gehäuse 6 ist eine Nockenwelle 8 ge-lagert, welche für alle Pumpe-Düse-Einheiten, welchen eine Reihe von Motorzylindern zugeordnet sind, gemeinsam ist. Die Nocken sind mit 9 bezeichnet. Im Gehäuse 4 ist ein Rollenstößel 10 axial verschiebbar gelagert, auf den der Nocken 9 unmittelbar einwirkt. 11 ist das Antriebsrad der Nockenwelle, welches durch einen Zahnriemen 12 angetrieben wird.
  • Innerhalb eines Raumes 13, welcher vom Kühlwasserraum 34 durch eine Wandung 35 getrennt ist, sind Zusatzeinrichtungen untergebracht. 14 ist eine Brennstoffleitung, von welcher aus Leitungen 15 zu jeder Pumpe-Düse-Einheit geführt sind. 16 ist die Regelstange einer Pumpe-Düse-Einheit. An einer Welle 17, welche vom Drehzahlregler, der in Fig. 3 mit 18 bezeichnet ist, verdreht wird, sind mittels Schrauben 19 Hebel 20 befestigt, welche über Verbindungsstücke 21, die verschiebbar in den Hebeln 20 geführt sind, an den Regelstangen 16 angreifen.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, daß der Rollenstößel 22 in dem tunnelförmigen Gehäuseteil 23 geführt ist, in welchem die Nockenwelle gelagert ist. Zu diesem Zweck ist der Gehäuseteil 23 mit einer Führungsbohrung 24 ausgestattet. Der Gehäuseteil 23 ist wieder mittels Schrauben 7 am Zylinderkopf 1 festgespannt.
  • 25 ist der Einspritzpumpenkolben, welcher aus dem Gehäuse 26 der Pumpe-Düse-Einheit herausragt und 27 ist die Rückholfeder. 28 ist ein nach außen spannender Federring, der in eine Nut der Bohrung 24 eingesetzt ist und den Rollenstößel 22 vor dem Herausfallen sichert, wenn der Gehäuseteil 23 abgenommen wird.
  • 29 ist ein Plättchen, welches zwischen dem Kolben 25 und dem Stößel 22 eingesetzt ist, um Toleranzungenauigkeiten zu korrigieren. b ist der Abstand des Bodens des Rollenstößels vom Zentrum des Grundkreises des Nockens und a ist der Abstand des Kolbens 25 von der Oberkante des Gehäuses 26. Das Maß c ist die-Stärke des Plättchens 29 und diese Stärke wird so gewählt, daß Toleranzungenauigkeiten ausgeglichen werden. Gegebenenfalls können auch mehrere solche Plättchen 29 übereinander gestapelt sein, um das richtige Maß zu erreichen.
  • Der Raum 13 und die in diesem Raum angeordneten Zubehörteile sind ebenso ausgebildet wie in Fig. l. Es besteht lediglich der Unterschied, daß die Befestigungselemente für die Befestigung des Gehäuses 26 im Raum 13 zwischen der Regelstange 16 und der Düse 5 am Gehäuse 26 angeordnet sind. Diese Befestigungselemente, welche in Fig. 2 nicht dargestellt sind, können in analoger Weise wie die Pratzen 32 und die Schrauben 33 ausgebildet sein, wobei lediglich diese Pratzen zwischen der Regelstange 16 und der Düse 5 am Gehäuse 26 angeordnet sind und die Schrauben in die Wandung 35 eingeschraubt sind.

Claims (10)

1. Brennstoffeinspritzanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welchen für jeden Motorzylinder eine gesonderte Einspritzeinheit (Pumpe-Düse-Einheit) vorgesehen ist, welche je eine Einspritzdüse und einen in einer Pumpenkolbenbüchse geführten von einer Nockenwelle angetriebenen Pumpenkolben aufweist, wobei die Achse der Pumpennockenwelle die Achse der Pumpe-Düse-Einheit zumindest angenähert schneidet, und die Nocke der Pumpennockenwelle unmittelbar auf einen an dem Pumpenkolben angreifenden Stößel einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpennockenwelle (8) in einem auf dem Motorzylinderkopf festgelegten tunnelartigen Gehäuse (6, 23) gelagert ist, welches mit dem Motorzylinderkopf (7) lösbar verbunden ist.
2. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Rollen- oder Gleitstößel ausgebildete Stößel (10) im Gehäuse (4) der Pumpe-Düse-Einheit geführt ist.
3. Brennstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der Pumpe-Düse-Einheit (3) im Bereich der Gleitbahn des Stößels im Zylinderkopf (1) abgestützt ist.
4. Brennstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (4) der Pumpe-Düse-Einheit (3) ein Befestigungselement (32, 33) zur Befestigung im Motorzylinderkopf (1) im Bereich der Stößelführung angeordnet ist.
5. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des als Rollen- oder Gleitstößel ausgebildeten Stößels (22) in jenem Gehäuseteil (23) vorgesehen ist, in welchem die Pumpennockenwelle (8) gelagert ist.
6. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (22) in der Stößelführung (24) durch ein Anschlagelement, beispielsweise durch einen nach außen spannenden federnden Ring (28), gegen Herausfallen gesichert ist.
7. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (4) der Pumpe-Düse-Einheit (3) ein Befestigungselement zur Befestigung derselben im Motorzylinderkopf außerhalb des Bereiches der Stößelführung zwischen Düsenkörper und Regelungseingriff angeordnet ist.
8. Brennstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, durch gekennzeichnet, daß zwischen Stößel (22) und Pumpenkolben (25) Ausgleichselemente (29) für den Ausgleich der Fertigungstoleranzen vorgesehen sind.
9. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichselemente von auswechselbaren und stapelbaren Plättchen (29) gebildet sind.
10. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichselemente fixierbare Schrauben oder Schraubenmuttern sind. 1979 10 24 sm
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