ES2908936T3 - Fuelle de obturación - Google Patents

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ES2908936T3 ES20162932T ES20162932T ES2908936T3 ES 2908936 T3 ES2908936 T3 ES 2908936T3 ES 20162932 T ES20162932 T ES 20162932T ES 20162932 T ES20162932 T ES 20162932T ES 2908936 T3 ES2908936 T3 ES 2908936T3
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Abstract

Fuelle de obturación que comprende una camisa (1) de un material elástico de caucho que por el lado frontal presenta a ambos lados respectivamente una zona de borde (2, 3), disponiéndose en al menos una de las zonas de borde (2, 3) un anillo de sujeción (4, 5) para la fijación del fuelle de obturación en un elemento de máquina, caracterizado por que el anillo de sujeción (4, 5) está formado por un disco anular circular (6) con un diámetro elásticamente variable que se configura de forma autocentrante y, visto en la dirección perimetral (7), en forma de meandro.

Description

DESCRIPCIÓN
Fuelle de obturación
Ámbito técnico
La invención se refiere a un fuelle de obturación que comprende una camisa de un material elástico de caucho, que por el lado frontal presenta a ambos lados respectivamente una zona de borde, disponiéndose en al menos una de las zonas de borde un anillo de sujeción para la fijación del fuelle de obturación en un elemento de máquina.
Estado de la técnica
Por el documento EP 3076033 A1 se conoce un fuelle de obturación de este tipo con las características del preámbulo de la reivindicación 1. En este fuelle de obturación, un anillo de sujeción se inserta en una de las zonas de borde. Este anillo de sujeción se configura en dirección perimetral cerrado en sí mismo y presenta un diámetro rígido e invariable, previéndose por el lado frontal a ambos lados del anillo de apoyo protuberancias distribuidas uniformemente en la dirección perimetral que se asignan unas a otras con un hueco de separación.
Por el documento DE 102006039614 B3 se conoce otro anillo de sujeción. Antes de su montaje con un componente a sujetar, el anillo de sujeción es un anillo abierto, cuyos extremos presentan una geometría correlativa, a modo de dentado, a través de la cual los extremos pueden unirse entre sí de forma continua durante la sujeción. El anillo de sujeción puede utilizarse para la obturación de un fuelle de obturación para una articulación esférica de un vehículo de motor.
Una inserción de un anillo de sujeción en la zona del borde de un fuelle de obturación, por ejemplo, un anillo de sujeción vulcanizado en la zona del borde de un fuelle de obturación, se considera expresamente desventajosa, ya que el esfuerzo de fabricación y los costes de fabricación son respectivamente elevados.
Por este motivo, el anillo de sujeción ya conocido rodea la zona del borde de un fuelle de obturación en el sentido de una abrazadera por el lado perimetral exterior y presiona la zona del borde del fuelle de obturación bajo pretensión elástica de forma impermeabilizante contra un elemento de máquina rodeado por la zona del borde.
La ventaja del anillo de sujeción conocido radica en que éste no presenta ninguna parte que sobresalga hacia el exterior, por ejemplo, ninguna protuberancia, para juntar los dos extremos inicialmente abiertos del anillo de sujeción y apretar así el anillo de sujeción. El montaje del anillo de sujeción inicialmente abierto se realiza por medio de una herramienta de montaje integrada en el anillo de sujeción. Tras el montaje del anillo de sujeción, éste rodea la zona del borde rodeada por el anillo de sujeción a modo de anillo circular.
El anillo de sujeción puede presentar diversas juntas de dilatación dispuestas en la dirección perimetral del anillo de sujeción para mejorar la elasticidad y obtener una compensación de la tolerancia y de la holgura. Las juntas de dilatación se extienden adecuadamente de forma semicircular, en todo caso fuera de la geometría a modo de dentado, del elemento de sujeción y de los soportes de montaje.
Por el documento DE 10 2016 204 292 A1 se conoce otro fuelle de obturación especialmente para la impermeabilización de una articulación esférica con un perno esférico apoyado de forma oscilante con respecto a una carcasa de articulación, comprendiendo el fuelle de obturación una sección de borde por el lado de la carcasa, una sección de borde por el lado del perno y una camisa que une ambas secciones. En la sección de borde por el lado del perno se configura un saliente para encajar en una ranura configurada en el perno esférico, a fin de formar una zona de obturación en una acción combinada con el perno esférico, configurándose en la sección de borde por el lado del perno al menos otro saliente que forma al menos otra zona de obturación en una acción combinada con el perno esférico.
La sección de borde por el lado del perno está dotada de una ranura anular configurada de forma perimetralmente exterior para la recepción de un elemento tensor que se acopla alrededor del fuelle de obturación, estando el elemento de sujeción configurado especialmente como un anillo de sujeción de alambre plano o redondo.
Por el documento EP 1852617 A1 se conoce un dispositivo para la fijación de un fuelle de obturación. El dispositivo para la fijación de un fuelle de obturación se configura con una zona de obturación radial y una zona de obturación axial en al menos uno de sus extremos, en especial en el perno esférico de una articulación de perno esférico, estando el extremo rodeado por un elemento tensor y configurándose el elemento tensor como un anillo de sujeción cerrado. El anillo de sujeción se adapta con su superficie radialmente interior a la forma de la ranura anular en la que se aloja. El anillo de sujeción puede fabricarse como un elemento de carcasa a partir de una chapa mediante un procedimiento de doblado.
Además, los fuelles de obturación se conocen en general, por ejemplo, por el documento EP 2054648 B1, y pueden utilizarse para la impermeabilización de articulaciones esféricas.
Las articulaciones esféricas, especialmente en caso de uso en vehículos de motor, deben estar protegidas contra la entrada de suciedad y humedad, a fin de garantizar una baja intensidad de mantenimiento y una larga vida útil de las articulaciones esféricas. Para ello se utilizan fuelles de obturación que sirven para impermeabilizar dos elementos de máquina relativamente móviles uno respecto a otro. En el caso de las articulaciones esféricas, los elementos de máquina relativamente móviles uno respecto a otro son un perno esférico y una carcasa, apoyándose el perno esférico de forma pivotante y giratoria en la carcasa de la articulación esférica.
El fuelle de obturación utilizado para la impermeabilización de estos elementos de máquina relativamente móviles uno respecto a otro presenta dos zonas de borde dispuestas adyacentes la una a la otra a una distancia axial y unidas entre sí por la camisa. Una de las zonas de borde está en contacto con el perno esférico y forma una zona de impermeabilización, mientras que la otra zona de borde axialmente opuesta se une en arrastre de fuerza y/o en arrastre de forma a la carcasa de la articulación esférica, formando una zona de fijación. La zona de fijación suele impermeabilizar estáticamente con respecto a la carcasa. Por el contrario, la zona de impermeabilización se desliza sobre el perno esférico e impermeabiliza dinámicamente la articulación esférica en todas las posiciones. El perno esférico gira alrededor de su propio eje y pivota alrededor del centro de esfera.
Los elementos tensores integrados en las zonas de borde están protegidos contra la corrosión, la pérdida o el daño, por ejemplo, como consecuencia del impacto de piedras.
Los posibles daños en los fuelles de obturación, que pueden producirse, entre otros, al montar anillos de sujeción externos, se evitan mediante el uso de anillos de sujeción integrados en las zonas de borde.
La zona del borde del fuelle de obturación conocido, que forma la zona de fijación, rodea un anillo elástico configurado como anillo de sujeción. El anillo elástico está vulcanizado en la zona de fijación. Las propiedades elásticas del anillo elástico permiten tirar del fuelle de obturación con su zona de fijación a lo largo de la parte a impermeabilizar de un elemento de máquina y, a continuación, aplicarlo de forma impermeabilizante al elemento de máquina a impermeabilizar. El anillo elástico presenta en el interior en dirección radial unas garras de retención dispuestas en un ángulo con respecto a un saliente axial del anillo elástico y distribuidas uniformemente por el perímetro del anillo elástico. Las garras de retención están articuladas de forma elásticamente flexible en el saliente axial. El anillo elástico se configura, visto en sección, fundamentalmente en forma de L.
Gracias al ángulo en el que las garras de retención se unen de forma elásticamente flexible al saliente axial, es posible una fijación de la zona de fijación del fuelle de obturación en el elemento de máquina a impermeabilizar. Con este tipo de anillos de sujeción, las garras de retención se deforman y el saliente axial se tuerce hacia fuera.
Sin embargo, la estanqueidad de la unión entre la zona de fijación del fuelle de obturación y el elemento de máquina a impermeabilizar depende en gran medida de si el elemento de máquina a impermeabilizar está rodeado concéntricamente por la zona de fijación. El requisito para ello es un contacto uniforme de las garras de retención en el elemento de máquina. Un contacto uniforme requiere una asignación óptimamente centrada del elemento de máquina y de la zona de sujeción entre sí, a fin de evitar una deformación no deseada del anillo de sujeción y, como consecuencia, una fuga no deseada.
Representación de la invención
La invención se basa en el objetivo de perfeccionar un fuelle de obturación del tipo antes citado de manera que resulte un montaje simplificado del fuelle de obturación y una impermeabilización mejorada de al menos una zona de borde en el elemento de máquina correspondiente. En especial, debe resultar un centrado automático durante el montaje de la al menos una zona de borde en el correspondiente elemento de máquina.
Esta tarea se resuelve según la invención mediante un fuelle de obturación con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones que remiten directa o indirectamente a la reivindicación 1 se refieren a configuraciones ventajosas.
Para resolver la tarea se prevé que el anillo de sujeción esté formado por un disco en forma de anillo circular con un diámetro elásticamente variable, configurándose el mismo de forma autocentrante y, visto en la dirección perimetral, a modo de meandro.
Debido a la configuración a modo de meandro del disco en forma de anillo circular, el anillo de sujeción utilizado en la zona del borde del fuelle de obturación es elásticamente flexible en la dirección radial y, por lo tanto, puede ensancharse en la dirección radial al empujarlo en el elemento de máquina a impermeabilizar. El anillo de sujeción presenta un diámetro elásticamente variable.
El montaje de la zona de borde en el elemento de máquina a impermeabilizar se realiza mediante fuerzas radiales distribuidas uniformemente en la dirección perimetral. De este modo, el anillo de sujeción encaja uniformemente en la dirección perimetral en el elemento de máquina, garantizando una unión en arrastre de fuerza y estanca durante una larga vida útil.
Por el contrario, los anillos de sujeción conocidos por el estado de la técnica, configurados fundamentalmente en forma de L, con un saliente axial configurado cerrado en sí mismo, no tienen un diámetro que sea elásticamente flexible y, por consiguiente, de tamaño variable.
Según una configuración ventajosa se puede prever disponer el anillo de sujeción en la zona de borde respectiva sin una unión química exclusivamente en arrastre de forma.
En el estado de la técnica, la inserción de los anillos de sujeción en las zonas de borde se realiza normalmente durante un proceso de vulcanización, de manera que los anillos de sujeción compuestos de un material metálico se recubran de antemano con un agente adhesivo que es necesario posteriormente para una unión por adherencia de materiales al material elástico de caucho de las zonas de borde. El recubrimiento de los anillos de sujeción con un agente adhesivo requiere mucho esfuerzo, es costoso y perjudicial para el medio ambiente. Para recubrir los anillos de sujeción con un agente adhesivo se requiere el uso de distintos productos químicos y máquinas. Aparte del hecho de que un pretratamiento como éste de los anillos de sujeción con el agente adhesivo resulta complejo y caro, el pretratamiento del anillo de sujeción con el agente adhesivo produce cantidades considerables de productos químicos contaminados que tienen que eliminarse como residuos peligrosos o tratarse en un complicado proceso de reciclaje.
Gracias a la disposición del anillo de sujeción exclusivamente en arrastre de forma en la zona de borde respectiva, es posible prescindir de una unión química. En este caso, la ventaja a destacar consiste en que el fuelle de obturación puede fabricarse en general de forma sencilla, económica y respetuosa con el medio ambiente. Para la fabricación del fuelle de obturación, los anillos de sujeción no tratados, especialmente los que no están dotados de un agente adhesivo, se introducen en una herramienta de vulcanización, se posicionan y a continuación se recubren por extrusión con el material elástico de caucho del que se componen la camisa y las zonas de borde.
El anillo de sujeción se compone de un material resistente, en especial de un material metálico. El anillo de sujeción se puede componer, por ejemplo, de un acero para resortes. Los anillos de sujeción de este tipo se pueden fabricar de forma sencilla y económica en prácticamente todos los tamaños necesarios, por lo que también resultan muy adecuados para fuelles de obturación fabricados en grandes series.
En lugar de un material metálico, también pueden utilizarse materiales poliméricos.
Según una configuración ventajosa se puede prever que el anillo de sujeción presente unas primeras perforaciones por el lado interior en la dirección radial y unas segundas perforaciones por el lado exterior en la dirección radial, que las primeras perforaciones y las segundas perforaciones se asignen respectivamente unas a otras, visto en dirección perimetral, siendo adyacentes a distancia unas de otras y disponiéndose las primeras y las segundas perforaciones en un plano radial común e imaginario. Como consecuencia de la configuración antes descrita, el anillo de sujeción presenta un diámetro elásticamente variable y, por lo tanto, se centra de forma fundamentalmente automática en el elemento de máquina a impermeabilizar, por ejemplo, en la carcasa de una articulación esférica para chasis, estabilizadores o sistemas de dirección en vehículos de motor.
El material y la forma del disco circular en forma de meandro, especialmente la forma de las perforaciones, influyen en las propiedades de uso del anillo de sujeción, en particular en su comportamiento en caso de ensanchamiento radial y en la fuerza radial con la que la zona de borde, visto en dirección perimetral, rodea uniformemente el elemento de máquina a impermeabilizar con el fuelle de obturación montado.
Las primeras perforaciones, visto en dirección perimetral, limitan las garras de retención a través de las cuales el fuelle de obturación puede fijarse con su correspondiente zona de borde en el elemento de máquina.
El perímetro interior de las garras de retención puede, por ejemplo, estar en contacto directo con la superficie del elemento de máquina a impermeabilizar, ya que el perímetro interior de las garras de retención forma un componente del perímetro interior de la zona de borde correspondiente.
Según otra configuración, concretamente si el perímetro interior de las garras de retención también está cubierto por el material elástico de caucho de la zona de borde correspondiente, la garra de retención ejerce, por medio de una pista de caucho por la que está cubierta, una fuerza de retención sobre la superficie del elemento de máquina a impermeabilizar.
Con preferencia, las primeras perforaciones se configuran fundamentalmente en forma de Q y presentan en su interior unos primeros orificios en dirección radial. En este caso resulta ventajoso aumentar la flexibilidad radial y ampliar la superficie de la perforación. Esto permite que el caucho fluya mejor a través del anillo de sujeción.
Por el contrario, las segundas perforaciones se configuran con preferencia fundamentalmente en forma de U y presentan segundos orificios en el exterior en dirección radial.
En este caso resulta ventajoso que la flexibilidad radial aumente y que al mismo tiempo siga estando disponible suficiente material para garantizar la rigidez del anillo de sujeción.
Si la primera y la segunda perforación se configurasen del mismo modo, por ejemplo, en forma de Q o de U, esto sería en general posible, pero un anillo de sujeción como éste tendría los siguientes inconvenientes y, por consiguiente, peores propiedades de uso:
Si todas las perforaciones tuvieran forma de U, la flexibilidad sería probablemente insuficiente.
Si, por el contrario, todas las perforaciones tuvieran forma de Q, el anillo de sujeción no sería lo suficientemente estable/rígido.
Tanto las perforaciones en forma de Q, como también las perforaciones en forma de U tienen la ventaja de que, gracias a la base redondeada de la ranura, se evitan los efectos de muesca no deseados en la base de la ranura. De este modo, al montar el fuelle de obturación se limita a un mínimo el riesgo de daño/destrucción del anillo de sujeción durante su ablandamiento radial.
Visto en dirección perimetral, los primeros y los segundos orificios pueden presentar fundamentalmente la misma anchura. Las primeras y las segundas perforaciones pueden presentar respectivamente una profundidad radial fundamentalmente igual. Por consiguiente, en cada zona perimetral del anillo de sujeción resulta la misma flexibilidad elástica en dirección radial. De esta manera, el autocentrado de la zona de borde dotada del anillo de sujeción en el elemento de máquina a impermeabilizar funciona especialmente bien.
Breve descripción del dibujo
A continuación, se describe más detalladamente un ejemplo de realización del fuelle de obturación según la invención a la vista de las figuras 1 a 3.
Las figuras 1 a 3 muestran respectivamente en una representación esquemática:
Figura 1 un ejemplo de realización del fuelle de obturación en una representación en perspectiva, representándose los anillos de sujeción sólo parcialmente insertados en las zonas de borde correspondientes para ilustrar su forma, Figura 2 uno de los anillos de sujeción que presenta el diámetro relativamente mayor y que está dispuesto en la zona del borde que forma la zona de fijación,
Figura 3 un ejemplo de realización de un conjunto de fuelle de obturación en el que se utiliza el fuelle de obturación de la figura 1.
Realización de la invención
En la figura 1 se muestra un primer ejemplo de realización del fuelle de obturación en una representación en perspectiva. Para poder representar más claramente la forma de los anillos de sujeción 4, 5 utilizados en las correspondientes zonas de borde 2, 3, los anillos de sujeción 4, 5 se representan sólo parcialmente rodeados por el material elástico de caucho de las zonas de borde 2, 3. Además, para la explicación de la invención se separa un segmento de la camisa 1.
Con la excepción de los anillos de sujeción 4, 5, el fuelle de obturación se compone uniformemente de un material de caucho elástico. En el ejemplo de realización mostrado, la camisa 1 no presenta pliegues; alternativamente, el fuelle de obturación podría configurarse como un fuelle.
En el ejemplo de realización mostrado, los anillos de sujeción 4, 5 están integrados en las respectivas zonas de borde 2, 3, estando al menos el anillo de sujeción 4 sujeto en la respectiva zona de borde 2 exclusivamente en arrastre de forma sin una unión química.
Como se ha descrito antes, de este modo se simplifica la fabricación del fuelle de obturación. El fuelle de obturación puede fabricarse de forma sencilla y económica y los productos químicos, que deberían eliminarse como residuos especiales o aportarse a un costoso proceso de reciclaje tras la fabricación del fuelle de obturación, no se forman al insertar el anillo de sujeción 4 en la zona de borde 2.
En el ejemplo de realización mostrado, los anillos de sujeción 4, 5 se componen respectivamente de un material metálico.
Los anillos de sujeción 4, 5 se configuran de forma diferente unos de otros. El anillo de sujeción 4 en la zona del borde 2, que forma una zona de fijación del fuelle de obturación e impermeabiliza estáticamente con respecto a un elemento de máquina, se configura como un disco anular circular 6 que, visto en la dirección perimetral 7, se configura en forma de meandro.
En cambio, el anillo de sujeción 5 en la zona del borde axialmente opuesta 3 se configura fundamentalmente en forma de L. Esta zona de borde forma la zona de obturación que rodea el elemento de máquina correspondiente de forma dinámicamente impermeabilizante.
El anillo de sujeción 4 presenta en la dirección radial 8, por el lado interior, unas primeras perforaciones 9 que, visto en dirección perimetral 7, limitan unas garras de retención 12. En el ejemplo de realización mostrado, las primeras perforaciones 9 se configuran fundamentalmente en forma de Q y presentan en la dirección radial 8 unos primeros orificios 13 en el interior.
Además, el anillo de sujeción 4 presenta en la dirección radial 8, por el lado exterior, unas segundas perforaciones 10 que, visto en dirección perimetral 7, se asignan unas a otras respectivamente adyacentes a distancia al igual que las primeras perforaciones 9.
Para la variabilidad elástica del diámetro del anillo de sujeción 4 es de una importancia decisiva que su configuración sea circular y en forma de meandro, disponiéndose las primeras perforaciones 9 y las segundas perforaciones 10 en el plano radial común e imaginario 11.
En la figura 2, el anillo de sujeción 4 de la figura 1 se muestra como una pieza individual en su forma condicionada por la fabricación.
Durante el montaje del fuelle de obturación en el elemento de máquina a impermeabilizar, la zona de fijación del fuelle de obturación se ensancha elásticamente en la dirección radial 8, lo que es fácilmente posible gracias a la forma de meandro del anillo de sujeción 4.
En la figura 3, el fuelle de obturación según la invención de la figura 1 se muestra durante su uso previsto en estado instalado. El conjunto del fuelle de obturación comprende una articulación esférica 17 con un perno esférico 18, cuya esfera articulada 19 se aloja de forma giratoria y pivotante dentro de una carcasa 20. Mediante el elemento tensor 4 en la zona de borde 3, el fuelle de obturación se fija en la carcasa 20 de forma estáticamente impermeabilizante.
Por otra parte, la zona de borde 3 rodea por el lado frontal el perno esférico 18 de la articulación esférica 17, rodeando la zona de borde 3 de forma impermeabilizante el perno esférico 18 con faldas obturadoras 21 radialmente por el lado interior. Por el lado frontal, en el lado de la zona de borde 3 axialmente opuesta a la zona de borde 4, se dispone una falda obturadora axial 22 que entra en contacto de forma impermeabilizante con un ojo de palanca 23 de la articulación esférica 17. Las faldas obturadoras 21 y la falda obturadora axial 22 proporcionan una impermeabilización dinámica. El ojo de palanca 23 se mantiene en su posición mediante un elemento de fijación 24 en forma de una tuerca que se enrosca en el perno esférico 18.
En el estado instalado, el fuelle de obturación se comprime en la dirección axial con respecto a su forma condicionada por la fabricación, mostrada en la figura 1, de manera que en el ejemplo de realización aquí mostrado resulte una forma fundamentalmente esférica de la camisa 1.
También son posibles geometrías diferentes de la camisa 1, por ejemplo, una camisa en forma de pliegue con dos pliegues.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Fuelle de obturación que comprende una camisa (1) de un material elástico de caucho que por el lado frontal presenta a ambos lados respectivamente una zona de borde (2, 3), disponiéndose en al menos una de las zonas de borde (2, 3) un anillo de sujeción (4, 5) para la fijación del fuelle de obturación en un elemento de máquina, caracterizado por que el anillo de sujeción (4, 5) está formado por un disco anular circular (6) con un diámetro elásticamente variable que se configura de forma autocentrante y, visto en la dirección perimetral (7), en forma de meandro.
2. Fuelle de obturación según la reivindicación 1, caracterizado por que el anillo de sujeción (4, 5) se dispone en la respectiva zona de borde (2, 3) sin una unión química y exclusivamente en arrastre de forma.
3. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el anillo de sujeción (4, 5) se compone de un material resistente.
4. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el anillo de sujeción (4, 5) se compone de un material metálico.
5. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el anillo de sujeción (4, 5) presenta por el lado interior en la dirección radial (8) unas primeras perforaciones (9) y por el lado exterior en la dirección radial (8) unas segundas perforaciones (10), por que las primeras perforaciones (9) y las segundas perforaciones (10) se asignan respectivamente unas a otras, visto en la dirección perimetral (7), de forma adyacente a distancia unas de otras, y por que las primeras perforaciones (9) y las segundas perforaciones (10) se disponen en un plano radial común e imaginario (11).
6. Fuelle de obturación según la reivindicación 5, caracterizado por que las primeras perforaciones (9), visto en la dirección perimetral (7), limitan unas garras de retención (12) mediante las cuales el fuelle de obturación se puede fijar en el elemento de máquina.
7. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que las primeras perforaciones (9) se configuran fundamentalmente en forma de Q y por que en el interior éstas presentan en la dirección radial (8) unos primeros orificios (13).
8. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que las segundas perforaciones (10) se configuran fundamentalmente en forma de U y por que en el exterior éstas presentan en la dirección radial (8) unos segundos orificios (14).
9. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que el primer orificio (13) y el segundo orificio (14) presentan, visto en la dirección perimetral (7), fundamentalmente la misma anchura (15).
10. Fuelle de obturación según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado por que las primeras perforaciones (9) y las segundas perforaciones (10) presentan respectivamente una profundidad radial fundamentalmente igual (16).
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