EP0968371B1 - Fluidkühlvorrichtung - Google Patents

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EP0968371B1
EP0968371B1 EP98912445A EP98912445A EP0968371B1 EP 0968371 B1 EP0968371 B1 EP 0968371B1 EP 98912445 A EP98912445 A EP 98912445A EP 98912445 A EP98912445 A EP 98912445A EP 0968371 B1 EP0968371 B1 EP 0968371B1
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fluid cooling
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    • F04B23/02—Pumping installations or systems having reservoirs
    • F04B23/025—Pumping installations or systems having reservoirs the pump being located directly adjacent the reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B53/08—Cooling; Heating; Preventing freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B1/26—Supply reservoir or sump assemblies
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    • F15B21/042—Controlling the temperature of the fluid
    • F15B21/0423—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50536—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using unloading valves controlling the supply pressure by diverting fluid to the return line
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    • F15B2211/625—Accumulators

Definitions

  • the invention relates to a fluid cooling device as a structural unit with a Motor that drives a fan wheel and a fluid pump that draw fluid from one Takes the oil tank and pumps it into a hydraulic working group that holds the fluid heated, and leads to a heat exchanger from which the fluid is cooled in the oil tank returns according to the features of the preamble of claim 1.
  • Related fluid cooling devices also referred to as oil air coolers can be used as compact structural units (DE 44 00 487 A1) in hydraulic or install liquid circuits in systems or machines.
  • the Liquid cooling is usually based on the inlet temperature difference between liquid and ambient air, volume flow and air flow dependent. Thermal problems caused by multi-shift operation and higher air temperatures can also be prevented.
  • the oil tank must be appropriately large Have volume.
  • the object of the invention to further improve the known fluid cooling devices, that they are still compact and still have one have relatively large volume liquid or oil containers as well as maintenance and are easy to assemble.
  • a fluid cooling device solves this problem with the features of claim 1.
  • the fluid cooling device is between the raised tub edges of the oil tank Arranged housing part that receives the fan wheel and an air duct forms for the heat exchanger through which the fluid is guided.
  • the sole side at least partially over the Sole length also has fastening webs. Because of that The foot section is a space-saving, secure attachment of the entire fluid cooling device possible on fixed components and housing walls.
  • the fluid cooling device has an electric motor 10, which has a fan wheel 12 and drives a fluid pump 14.
  • the fluid pump 14 takes fluid from one Oil container 16 and pumps it into a hydraulic working group 18, of which 5 with the usual short names, the connections for the Hydraulic lines are shown.
  • the fluid heats up accordingly and is to be heated up by the fluid cooling device a predeterminable temperature value can be cooled.
  • a heat exchanger is used for this 20, from which the fluid returns cooled to the oil container 16.
  • the drive direction of the fluid pump 14 is in the viewing direction of FIG. 2 seen there indicated by an arrow 22.
  • the oil container 16 is trough-shaped and with raised tub edges 24 in the manner of a half-shell educated. This includes at least partially from the bottom the motor 10 and the fluid pump 14. Between the raised tub edges 24 of the oil container 16, a housing part 26 is arranged, which Fan wheel 12 receives and an air duct 28 for the heat exchanger 20 forms through which the fluid is guided.
  • the fastening shoe 32 in question is, as is particularly the case in FIGS. 1 and 3 show, hollow box-shaped and the toe 38 points in the direction of the engine 10.
  • the mounting shoe 32 is thus in its hollow box-like Shell arrangement transversely to the longitudinal orientation of the trough-shaped oil container 16 arranged and in operative connection with this. Initiated vibrations in operation of the fluid cooling device can thus be safely via the Fixing shoe 32 in the respective stand device or the underground derived.
  • the fastening shoe 32 is bulge-resistant and allows especially through the sloping fastening part between the toe 38 and the horizontal support surface for the underside of the oil tank pan 16 a safe, low-vibration introduction of force into the fluid cooling device detachable area.
  • the oil reservoir 16 is in the region of the engine 10 in a trough-like cross section below it dimensioned smaller than the comparable cross-sectional area of the oil container 16, which is arranged below the fluid pump 14. This results in a chamber system of the oil container 16 with different ones Cross-sectional areas.
  • the fan wheel 12 is from a drive shaft 40 penetrated or firmly connected to this on impact, in the manner of a Hollow shaft includes the output shaft 42 of the motor 10 and the drive shaft 44 drives the fluid pump 14.
  • the relevant axis and shaft arrangement is oriented coaxially to a longitudinal axis 46 of the fluid cooling device. The exact relationships result in particular from the sectional view according to Fig.3.
  • the hydraulic working circuit 18 with a hydraulic accumulator 48 for example in the form of a membrane accumulator, the cooling device fluid-carrying in connection with a protection of the printing or working group against Pressure fluctuations allowed and fluid volume losses can compensate.
  • the relevant hydraulic accumulator 48 is shown in FIG Fig.3 omitted.
  • the supply line opening into the hydraulic accumulator 48 50 of the heat exchanger 20 also opens into the part of the oil container 16 which is arranged below the motor 10, one leading to the fluid pump 14 Feed line 52 into the oil container 16 arranged below it empties.
  • the fluid cooling device for pressure monitoring a conventional manometer 54, for filtering the fluid at least one filter unit 56 and for a level control of the oil container 16 at least a relevant display device 58. Otherwise, the oil tank 16 provided with a filling filter 60 for the fluid.
  • the circuit diagram after the 5 explains the function of the fluid cooling device in more detail.
  • the fluid pump 14 removes fluid, in particular hydraulic oil, via the feed line 52, out of the oil tank 16 and conveys this via the filter unit 56 in Direction of connection P of the hydraulic circuit 18.
  • the pressure gauge 54 monitors the pressure in the hydraulic working group 18 and Hydraulic accumulator 48 compensates for pressure fluctuations in the system. That is in the hydraulic Working group 18 heated fluid returns via the connection point T back into the fluid cooling device and passes through the supply line 50 in the heat exchanger 20 and from there appropriately cooled in return in the oil tank 16 for a new circulation.
  • Both the air cooler as well as the hydraulic working group can with further useful connections A, B, M, MS, T1 and P1 may be provided. restrictors as well as pressure relief valves of conventional design secure the hydraulic Circle against overload.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Fluidkühlvorrichtung als Baueinheit mit einem Motor, der ein Lüfterrad sowie eine Flüidpumpe antreibt, die Fluid aus einem Ölbehälter nimmt und in einen hydraulischen Arbeitskreis fördert, der das Fluid erwärmt, sowie zu einem Wärmetauscher führt, aus dem das Fluid gekühlt in den Ölbehälter zurückkehrt gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Dahingehende Fluidkühlvorrichtungen, die auch als Ölluftkühler bezeichnet werden, lassen sich als kompakte Baueinheiten (DE 44 00 487 A1) in Hydraulik- oder Flüssigkeitskreisläufe von Anlagen oder Maschinen einbauen. Die Flüssigkeitskühlung ist dabei in der Regel von der Eintrittstemperaturdifferenz zwischen Flüssigkeit und Umgebungsluft, vom Volumenstrom und dem Luftdurchsatz abhängig. Wärmeprobleme, die durch mehrschichtigen Betrieb und höhere Lufttemperatur entstehen, können ebenfalls verhindert werden. Um dahingehende Fluidkühlvorrichtungen auch für größere hydraulische Arbeitskreise einsetzen zu können, muß der Ölbehälter ein entsprechend groß dimensioniertes Volumen aufweisen.
Es ist zwar in der DE 43 37 131 A1 bei einem Hydraulikaggregat bereits vorgeschlagen worden, zur Vergrößerung des Ölbehältervolumens den Ölbehälter in der Art einer hohlen Kapsel um eine Motor- und Pumpeneinheit des Hydraulikaggregates anzuordnen, die aber den freien Zugang von außen her, beispielsweise zu Montage- und Wartungszwecken, zu der Motor- und Pumpeneinheit des Hydraulikaggregates deutlich erschwert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Fluidkühlvorrichtungen dahingehend weiterzuverbessern, daß sie nach wie vor kompakt aufbauen und dennoch über einen relativ großvolumigen Flüssigkeits- oder Ölbehälter verfügen sowie wartungsund montagefreundlich sind. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Fluidkühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1, ist ein relativ großvolumig aufbauender Ölbehälter gegeben, der dennoch platzsparend in Kompaktbauweise Bestandteil der Fluidkühlvorrichtung ist, indem er Teile derselben platzsparend zumindest teilweise umfaßt. Ausgehend von dem von den Wannenrändern freigelassenen Bauraum ist darüber hinaus zu Montage- und Wartungszwecken eine gute Zugänglichkeit der Motorund Fluidpumpenbaueinheit gewährleistet.
Bei der erfindungsgemäßen Fluidkühlvorrichtung ist zwischen den hochgezogenen Wannenrändern des Ölbehälters ein Gehäuseteil angeordnet, das das Lüfterrad aufnimmt und einen Luftführungsschacht für den Wärmetauscher bildet, durch den das Fluid geführt ist. Vorzugsweise ist dabei in Verlängerung des Gehäuseteils unterhalb des Ölbehälters ein Fußteil angeordnet, das in der Art eines der Befestigung der Vorrichtung dienenden Schuhs ausgebildet ist, dessen Sohlenseite zumindest teilweise über die Sohlenlänge hinaus Befestigungsstege aufweist. Aufgrund des dahingehenden Fußteils ist eine platzsparende sichere Befestigung der gesamten Fluidkühlvorrichtung an feststehenden Bauteilen und Gehäusewänden möglich.
Durch die schuhartige Ausgestaltung des Fußteils ist die dahingehende Fixierung darüber hinaus vibrationsarm und die rechts und links an dem Gehäuseteil befestigten Baukomponenten der Fluidkühlvorrichtung greifen in der Art einer Waage ausbalanciert an dem Gehäuseteil und mithin an dem Fußteil an.
Neben einem kompakten Aufbau für die Fluidkühlvorrichtung wird ferner erreicht, daß die Massekomponenten der Kühlvorrichtung gleichmäßig verteilt sind, so daß im Betrieb auch bei entsprechenden Eigenbewegungen und Vibrationen ein sicherer Stand über den Befestigungsschuh erreichbar ist. Auf weitere Ausgleichsmaßnahmen kann somit verzichtet werden, was wiederum günstig für die angestrebte Baugrößenminimierung ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird die Fluidkühlvorrichtung anhand einer Ausführungsform nach der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in prinzipieller und teilweise nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig.1
eine perspektivische Ansicht auf die Fluidkühlvorrichtung;
Fig.2 und 4
jeweils eine stirnseitige Endansicht;
Fig.3
einen Schnitt längs der Linie III - III in Fig.2;
Fig.5
den in Schaltsymbolen dargestellten Grundaufbau der Fluidkühlvorrichtung.
Die Fluidkühlvorrichtung weist einen Elektromotor 10 auf, der ein Lüfterrad 12 sowie eine Fluidpumpe 14 antreibt. Die Fluidpumpe 14 nimmt Fluid aus einem Ölbehälter 16 und fördert es in einen hydraulischen Arbeitskreis 18, von dem in der Fig.5 mit den üblichen Kurzbezeichnungen die Anschlüsse für die Hydraulikleitungen dargestellt sind. In dem hydraulischen Arbeitskreis 18 erwärmt sich entsprechend das Fluid und soll von der Fluidkühlvorrichtung auf einen vorgebbaren Temperaturwert rückgekühlt werden. Hierzu dient ein Wärmetauscher 20, aus dem das Fluid gekühlt in den Ölbehälter 16 zurückkehrt. Die Antriebsrichtung der Fluidpumpe 14 ist in Blickrichtung auf die Fig.2 gesehen dort mit einem Pfeil 22 angegeben.
Wie insbesondere die Fig.1 zeigt, ist der Ölbehälter 16 wannenförmig ausgebildet und mit hochgezogenen Wannenrändern 24 in der Art einer Halbschale ausgebildet. Diese umfaßt zumindest teilweise von der Unterseite her den Motor 10 sowie die Fluidpumpe 14. Zwischen den hochgezogenen Wannenrändern 24 des Ölbehälters 16 ist ein Gehäuseteil 26 angeordnet, das das Lüfterrad 12 aufnimmt und einen Luftführungsschacht 28 für den Wärmetauscher 20 bildet, durch den das Fluid geführt ist.
In Verlängerung des Gehäuseteils 26 ist unterhalb des Ölbehälters 16 ein Fußteil 30 angeordnet, das in der Art einer der Befestigung der Vorrichtung dienenden Schuhs 32 ausgebildet ist, dessen Sohlenseite 34 zumindest teilweise über die Sohlenlänge hinaus zwei in Längsrichtung der Fluidkühlvorrichtung einander gegenüberliegende Befestigungsstege 36 aufweist. Der in Rede stehende Befestigungsschuh 32 ist, wie dies insbesondere die Fig.1 und 3 zeigen, hohlkastenartig ausgebildet und die Schuhspitze 38 zeigt in Richtung des Motors 10. Der Befestigungsschuh 32 ist somit in seiner hohlkastenartigen Schalenanordnung quer zur Längsausrichtung des wannenförmigen Ölbehälters 16 angeordnet und mit diesem in Wirkverbindung stehend. Eingeleitete Vibrationen im Betrieb der Fluidkühlvorrichtung lassen sich somit sicher über den Befestigungsschuh 32 in die jeweilige Ständervorrichtung oder den Untergrund ableiten. Der dahingehende Befestigungsschuh 32 ist beulsteif ausgeführt und erlaubt insbesondere über das schräge Befestigungsteil zwischen Schuhspitze 38 und der horizontal verlaufenden Auflagefläche für die Unterseite der Ölbehälterwanne 16 eine sichere vibrationsarme Krafteinleitung in den die Fluidkühlvorrichtung abständernden Bereich.
Der Ölbehälter 16 ist im Bereich des Motors 10 im wannenartigen Querschnitt unterhalb desselben kleiner dimensioniert als der vergleichbare Querschnittsbereich des Ölbehälters 16, der unterhalb der Fluidpumpe 14 angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein Kammersystem des Ölbehälters 16 mit unterschiedlichen Querschnittsbereichen. Das Lüfterrad 12 ist von einer Antriebswelle 40 durchgriffen oder mit dieser auf Stoß fest verbunden, die in der Art einer Hohlwelle die Abtriebswelle 42 des Motors 10 umfaßt sowie die Antriebsachse 44 der Fluidpumpe 14 antreibt. Die dahingehende Achs- und Wellenanordnung ist koaxial zu einer Längsachse 46 der Fluidkühlvorrichtung orientiert. Die genauen Verhältnisse ergeben sich insbesondere aus der Schnittdarstellung nach der Fig.3.
Des weiteren ist der hydraulische Arbeitskreis 18 mit einem Hydrospeicher 48, beispielsweise in Form eines Membranspeichers, der Kühlvorrichtung fluidführend in Verbindung, der eine Absicherung des Druck- oder Arbeitskreises gegen Druckschwankungen erlaubt und Fluidmengenverluste ausgleichen kann. Der einfacheren Darstellung wegen ist der dahingehende Hydrospeicher 48 in der Fig.3 weggelassen. Die in den Hydrospeicher 48 mündende Versorgungsleitung 50 des Wärmetauschers 20 mündet auch in den Teil des Ölbehälters 16, der unterhalb des Motors 10 angeordnet ist, wobei eine zur Fluidpumpe 14 führende Zuführleitung 52 in den unterhalb von ihr angeordneten Ölbehälter 16 mündet. Des weiteren weist die Fluidkühlvorrichtung zur Drucküberwachung ein übliches Manometer 54, zur Filtrierung des Fluids mindestens eine Filtereinheit 56 sowie für eine Füllstandskontrolle des Ölbehälters 16 mindestens eine dahingehende Anzeigeeinrichtung 58 auf. Im übrigen ist der Ölbehälter 16 mit einem Einfüllfilter 60 für das Fluid versehen.
Zum besseren Verständnis wird anhand der Schaltplandarstellung nach der Fig.5 die Funktion der Fluidkühlvorrichtung näher erläutert. Nach Inbetriebnahme des Elektromotors 10 treibt dieser über die Achsanordnung 42,44 sowohl die Fluidpumpe 14 als auch das Lüfterrad 12 gleichsinnig an. Die Fluidpumpe 14 entnimmt über die Zuführleitung 52 Fluid, insbesondere Hydrauliköl, aus dem Ölbehälter 16 und fördert dieses über die Filtereinheit 56 in Richtung des Anschlusses P des hydraulischen Arbeitskreises 18. Das Manometer 54 überwacht dabei den Druck im hydraulischen Arbeitskreis 18 und der Hydrospeicher 48 gleicht Druckschwankungen im System aus. Das sich im hydraulischen Arbeitskreis 18 erwärmte Fluid kehrt über die Anschlußstelle T zurück in die Fluidkühlvorrichtung und gelangt über die Versorgungsleitung 50 in den Wärmetauscher 20 und von dort entsprechend gekühlt in Rückführung in den Ölbehälter 16 für einen erneuten Umlauf. Sowohl die Luftkühlvorrichtung als auch der hydraulische Arbeitskreis können mit weiteren Nutzanschlüssen A, B, M, MS, T1 und P1 versehen sein. Drosseleinrichtungen sowie Druckbegrenzungsventile üblicher Bauart sichern den hydraulischen Kreis gegen Überlastung ab.
Mit der vorstehend beschriebenen Fluidkühlvorrichtung lassen sich bei ausgesprochen kompakter Bauweise hohe Fluidmengen in dem wannenförmigen Ölbehälter bevorraten und über das Fußteil der Kühlvorrichtung läßt sich dennoch ein sicherer vibrationsarmer Stand im Betrieb der Vorrichtung erreichen.

Claims (9)

  1. Fluidkühlvorrichtung als Baueinheit mit einem Motor (10), der ein Lüfterrad (12) sowie eine Fluidpumpe (14) antreibt, die Fiuid aus einem Ölbehälter (16) nimmt und in einen hydraulischen Arbeitskreis (18) fördert, der das Fluid erwärmt, sowie zu einem Wärmetauscher (20) führt, aus dem das Fluid gekühlt in den Ölbehälter (16) zurückkehrt, der wannenförmig ausgebildet ist und mit hochgezogenen Wannenrändern (24) in der Art einer Halbschale zumindest den Motor (10) und die Fluidpumpe (14) teilweise umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den hochgezogenen Wannenrändern (24) des Ölbehälters (16) ein Gehäuseteil (26) angeordnet ist, das das Lüfterrad (12) aufnimmt und einen Luftführungsschacht (28) für den Wärmetauscher (20) bildet, durch den das Fluid geführt ist.
  2. Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung des Gehäuseteils (26) unterhalb des Ölbehälters (16) ein Fußteil (30) angeordnet ist, das in der Art eines der Befestigung der Vorrichtung dienenden Schuhs (32) ausgebildet ist, dessen Sohlenseite (34) zumindest teilweise über die Sohlenlänge hinaus Befestigungsstege (36) aufweist.
  3. Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsschuh (32) hohlkastenartig ausgebildet ist und mit der Schuhspitze (38) in Richtung des Motors (10) zeigt.
  4. Fluidkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälter (16) im Bereich des Motors (10) im wannenartigen Querschnitt unterhalb desselben kleiner dimensioniert ist als der vergleichbare Bereich des Ölbehälters (16), der unterhalb der Fluidpumpe (14) angeordnet ist.
  5. Fluidkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (12) von einer Antriebswelle (40) durchgriffen ist, die in der Art einer Hohlwelle die Abtriebswelle (42) des Motors (10) umfaßt sowie die Antriebsachse (44) der Fluidpumpe (14).
  6. Fluidkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Arbeitskreis (18) mit einem Hydrospeicher (48) der Kühlvorrichtung fluidführend in Verbindung steht.
  7. Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Hydrospeicher (48) mündende Versorgungsleitung (50) des Wärmetauschers (20) auch in den Teil des Ölbehälters (16) mündet, der unterhalb des Motors (10) angeordnet ist, und daß die zur Fluidpumpe (14) führende Zuführleitung (52) in den unterhalb von ihr angeordneten Ölbehälter (16) mündet.
  8. Fluidkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Drucküberwachung ein Manometer (54), zur Filtrierung des Fluids mindestens eine Filtereinheit (56) sowie für eine Füllstandskontrolle des Ölbehälters (16) mindestens eine dahingehende Anzeigeeinrichtung (58) aufweist.
  9. Fluidkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälter (16) mit einem Einfüllfilter (60) für das Fluid versehen ist.
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DE19711591A DE19711591A1 (de) 1997-03-20 1997-03-20 Fluidkühlvorrichtung
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EP0968371A1 EP0968371A1 (de) 2000-01-05
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EP (1) EP0968371B1 (de)
JP (1) JP2001518172A (de)
CN (1) CN1097683C (de)
AT (1) ATE228213T1 (de)
DE (2) DE19711591A1 (de)
DK (1) DK0968371T3 (de)
ES (1) ES2187948T3 (de)
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WO (1) WO1998042986A1 (de)

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