FR2665222A1 - MOTOR-PUMP GROUP. - Google Patents
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Abstract
Le groupe moto-pompe décrit comporte sur un arbre commun (9), le rotor (6) d'un moteur à gaine (4) ainsi qu'une roue de refoulement de pompe (5). L'arbre commun (9) est logé, entre le moteur et la pompe, dans un premier palier lisse (10) au travers duquel circule le fluide refoulé, et dans un second palier (11), à son extrémité éloignée de la pompe. En vue de pouvoir utiliser un second palier plus simple et de pouvoir protéger celui-ci à l'encontre de la part du courant de fluide refoulé se trouvant dans la chambre de rotor (12) du moteur à gaine (4), l'espace destiné à ce palier (11) est rendu étanche par rapport à la part de courant de fluide refoulé considérée, au moyen d'un dispositif formant écran (13).The motor-pump unit described comprises on a common shaft (9), the rotor (6) of a ducted motor (4) as well as a pump delivery wheel (5). The common shaft (9) is housed, between the motor and the pump, in a first sliding bearing (10) through which the pumped fluid circulates, and in a second bearing (11), at its end remote from the pump. In order to be able to use a second, simpler bearing and to be able to protect the latter against the part of the flow of discharged fluid in the rotor chamber (12) of the duct motor (4), the space intended for this bearing (11) is sealed with respect to the part of the flow of pumped fluid considered, by means of a device forming a screen (13).
Description
i L'invention concerne un groupe moto-pompe qui présente le rotor d'uni The invention relates to a motor-pump unit which presents the rotor of a
moteur à gaine et une roue de refoulement de pompe sur un arbre commun, qui est maintenu, entre le moteur et la pompe, dans un premier palier lisse lubrifié par le fluide refoulé, et avec un second palier, à son extrémité éloignée de la pompe. Des groupes moto-pompes de ce type sont par exemple installés à des millions d'exemplaires en tant que pompes de circulation de chauffage dans des installations de chauffage, et sont décrits par exemple dans les documents DE-OS 20 32 898, 21 00 345 et 38 03 774 Comme des pompes de circulation de chauffage, qui ont atteint un degré de développement élevé, sont fabriquées en séries particulièrement grandes, sur des lignes automatiques, elles peuvent être fabriquées de manière très économique Par ailleurs, leurs bruits de fonctionnement sont très faibles Mais comme les deux paliers de l'arbre commun de la pompe de circulation, sont lubrifiés et refroidis par une part dérivée du fluide refoulé, l'arbre commun doit présenter une position horizontale en cours de fonctionnement de la pompe, pour éviter que le palier arrière ne puisse tourner à sec et ainsi se détériorer Le fonctionnement de cette pompe de circulation avec une position de sheath motor and a pump discharge wheel on a common shaft, which is maintained, between the motor and the pump, in a first plain bearing lubricated by the pumped fluid, and with a second bearing, at its end remote from the pump . Motor pump units of this type are, for example, installed in millions of copies as heating circulation pumps in heating installations, and are described, for example, in documents DE-OS 20 32 898, 21 00 345 and 38 03 774 As heating circulation pumps, which have reached a high degree of development, are produced in particularly large series, on automatic lines, they can be produced very economically. Furthermore, their operating noises are very weak But since the two bearings of the common shaft of the circulation pump are lubricated and cooled by a part derived from the pumped fluid, the common shaft must have a horizontal position during operation of the pump, to prevent the rear bearing cannot turn dry and thus deteriorate The operation of this circulation pump with a position of
l'arbre inclinéeou verticale, est de ce fait impossible. the inclined or vertical shaft is therefore impossible.
Par ailleurs, sont connus des groupes moto- In addition, are known groups moto-
pompes dans lesquels l'unité de pompe est entraînée par un moteur électrique,qui est fixé de manière étanche, à l'extérieur du carter de pompe, et qui n'a donc ainsi aucun contact avec le liquide refoulé De tels groupes sont par exemple mis en oeuvre comme pompes de jardin, pompes d'aération de bassins, pompes de liquides de refroidissement, ainsi que dans l'alimentation en eau domestique Pour vider les caves, on utilise des pompes noyées dont la chambre de rotor est sèche ou remplie d'un liquide particulier, et dont les moteurs sont refroidis par le courant de fluide refoulé passant sur l'extérieur du carter de stator. Ces groupes sont fabriqués en plus petites séries par rapport aux pompes de circulation de chauffage, et sont donc d'un prix plus élevé, ce qui est particulièrement perçu comme un inconvénient, notamment dans le cas d'usages privés, la durée d'utilisation annuelle étant relativement faible dans ce cas Ils développent également des bruits de fonctionnement plus élevés qui sont souvent perçus comme incommodants Ils présentent toutefois l'avantage de permettre un fonctionnement quelle que soit la position de l'arbre du moteur et de la pompe, c'est à dire que celui-ci peut pumps in which the pump unit is driven by an electric motor, which is tightly fixed outside the pump housing, and which therefore has no contact with the pumped liquid Such groups are for example used as garden pumps, pond aeration pumps, coolant pumps, as well as in domestic water supply To empty the cellars, flooded pumps are used, the rotor chamber of which is dry or filled with water. '' a particular liquid, and whose engines are cooled by the current of pumped fluid passing on the outside of the stator housing. These groups are produced in smaller series compared to heating circulation pumps, and are therefore of a higher price, which is particularly perceived as a drawback, especially in the case of private use, the duration of use. annual being relatively low in this case They also develop higher operating noises which are often perceived as inconvenient They nevertheless have the advantage of allowing operation regardless of the position of the motor shaft and of the pump, it is to say that this one can
également prendre une position verticale. also take an upright position.
Le but de l'invention consiste donc à améliorer un groupe moto-pompe du tvpe mentionné en introduction, de manière à ce qu'il puisse être mis en oeuvre de façon universelle en assurant un fonctionnement fiable, également pour des cas d'utilisation plus simples, tout en faisant largement usage de pièces constitutives courantes et de The object of the invention therefore consists in improving a motor-pump group of the tvpe mentioned in the introduction, so that it can be implemented universally while ensuring reliable operation, also for more use cases. simple, while making extensive use of common component parts and
fabrication économique.economical manufacturing.
Ce but est atteint pour le groupe moto-pompe décrit en introduction, grâce à la solution suivante caractérisée en ce que le second palier est rendu étanche par rapport à la part de fluide refoulé se trouvant dans la chambre de rotor du moteur à This object is achieved for the motor-pump unit described in the introduction, thanks to the following solution, characterized in that the second bearing is made leaktight with respect to the portion of pumped fluid located in the rotor chamber of the motor at
gaine, par un dispositif formant écran. sheath, by a screen device.
Un tel groupe moto-pompe qui, indépendamment de son utilisation en tant que pompe de circulation de chauffage, peut également être mis en oeuvre dans les domaines domestique ou privé et industriel, pour lesquels les exigences ne sont pas aussi élevées, par rapport aux conditions dans une installation de chauffage, peut être fabriqué de manière sensiblement plus économique par rapport aux groupes moto-pompes fonctionnant à sec mentionnés précédemment, parce que pour la fabrication de leurs pièces constitutives principales, il est possible d'utiliser les pièces constitutives de la pompe de circulation de chauffage, Such a motor-pump unit which, independently of its use as a heating circulation pump, can also be used in the domestic or private and industrial fields, for which the requirements are not as high, compared to the conditions in a heating installation, can be produced in a substantially more economical manner compared to the dry-running motor-driven pump groups mentioned above, because for the manufacture of their main component parts, it is possible to use the component parts of the pump heating circulation,
qui peuvent être fabriquées de manière très économique. which can be produced very economically.
Grâce à la construction très simple du dispositif formant écran du second palier, c'est à dire du palier arrière pour l'arbre, le groupe peut également fonctionner dans toutes les positions de l'arbre, puisque le palier arrière n'a plus à être refroidi et lubrifié par une part du courant du liquide refoulé De ce fait, il est également possible d'utiliser pour le palier arrière, en dehors de paliers lisses, des paliers à roulement, notamment du type graissés à vie Comme les températures environnantesdu groupe en fonctionnement se situent dans le domaine de la température ambiante, aucun refroidissement particulier n'est nécessaire pour le palier arrière Le premier palier, c'est à dire le palier avant de l'arbre commun est suffisamment refroidi Thanks to the very simple construction of the screen forming device of the second bearing, that is to say of the rear bearing for the shaft, the group can also operate in all the positions of the shaft, since the rear bearing no longer has to be cooled and lubricated by a part of the current of the pumped liquid Therefore, it is also possible to use for the rear bearing, apart from plain bearings, rolling bearings, in particular of the greased for life type As the surrounding temperatures of the group in operation are in the area of ambient temperature, no particular cooling is necessary for the rear bearing The first bearing, that is to say the front bearing of the common shaft is sufficiently cooled
et lubrifié par la part de courant de liquide refoulé. and lubricated by the current portion of the pumped liquid.
Comme par ailleurs, le milieu refoulé par le groupe conforme à l'invention, présente une température sensiblement plus faible que la température d'eau d'une installation de chauffage, en règle générale la température ambiante, le refroidissement pour le stator du moteur électrique du groupe, ayant lieu dans la chambre du rotor, est également nettement meilleur, avec pour conséquence que le moteur électrique peut comparativement être plus fortement sollicité Par ailleurs, un tel groupe garantit également un fonctionnement peu bruyant Un autre avantage réside dans le fait que dans le cas d'une défaillance du dispositif formant écran du palier arrière, le groupe moto-pompe proposé ne doit pas être mis hors fonctionnement immédiatement, mais peut au contraire encore être utilisé pendant un certain temps Comme les bruits de fonctionnement du groupe se modifient dans le cas d'un palier à roulement qui n'est plus protégée,ceci As moreover, the medium discharged by the group according to the invention has a temperature substantially lower than the water temperature of a heating installation, as a rule the ambient temperature, the cooling for the stator of the electric motor. of the group, taking place in the rotor chamber, is also significantly better, with the consequence that the electric motor can comparatively be more heavily stressed Furthermore, such a group also guarantees a low noise operation Another advantage lies in the fact that in in the event of a failure of the rear landing screen device, the proposed motor-pump unit must not be put out of operation immediately, but can on the contrary still be used for a certain time As the operating noises of the group change in the case of a rolling bearing which is no longer protected, this
permet de signaler en même temps la présence d'un défaut. allows to signal at the same time the presence of a fault.
La configuration simple et de réalisation très économique du dispositif formant écran, est donnée par le fait que le dispositif formant écran est constitué par une pièce de forme essentiellement cylindrique et creuse qui porte intérieurement le second palier et qui extérieurement est rendue étanche par rapport à la gaine du moteur et/ou au carter du moteur, ainsi que par des moyens d'étanchéité sur l'arbre, qui sont prévus dans la pièce, sur le côté adjacent à la chambre de rotor, à l'avant du second palier De préférence, la pièce cylindrique creuse s'appuie radialement, côté rotor, à l'intérieur de la gaine du moteur, et est, au moins partiellement logée et fixée, avec sa partie de corps restante, dans le carter moteur Les moyens d'étanchéité côté arbre, sont de préférence constitués par deux bagues d'étanchéité disposées l'une à la suite de l'autre et disponibles dans le commerce Le second palier est de préférence constitué par un palier à The simple configuration and very economical embodiment of the screen device is given by the fact that the screen device consists of a part of essentially cylindrical and hollow shape which internally carries the second bearing and which externally is sealed against the motor casing and / or the motor casing, as well as by sealing means on the shaft, which are provided in the part, on the side adjacent to the rotor chamber, in front of the second bearing Preferably , the hollow cylindrical part bears radially, on the rotor side, inside the motor sheath, and is, at least partially housed and fixed, with its remaining body part, in the crankcase The sealing means on the side shaft, preferably consist of two sealing rings arranged one after the other and available commercially The second bearing is preferably constituted by a bearing at
roulement entièrement fermé, du type absorbant les for- fully closed bearing, of the type absorbing the
ces radiales et axiales.these radial and axial.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif formant écran traversé par l'arbre commun vient s'appliquer de manière étanche contre un tronçon de diamètre réduit de l'arbre commun Ce tronçon d'arbre de diamètre réduit est réalisé sur une pièce d'arbre séparée qui est reliée au restant de l'arbre en étant axialement alignée avec celui- ci, et qui comporte en outre une surface d'appui pour le second palier Le tronçon d'arbre de diamètre réduit est formé par un According to one embodiment of the invention, the screen forming device through which the common shaft passes is applied in leaktight manner against a reduced diameter section of the common tree. This reduced diameter tree section is produced on a separate shaft part which is connected axially to the remainder of the shaft, and which furthermore comprises a bearing surface for the second bearing. The reduced diameter shaft section is formed by a
tronçon arrière de l'arbre réduit par tournage. rear section of the shaft reduced by turning.
Selon une configuration avantageuse de l'invention, la pièce cylindrique creuse comporte, derrière le second palier, une chambre remplie d'une According to an advantageous configuration of the invention, the hollow cylindrical part comprises, behind the second bearing, a chamber filled with a
masse repoussant les liquides.mass repelling liquids.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail au regard d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés qui montrent: Fig 1 une représentation en coupe axiale d'un groupe moto-pompe, The invention will now be described in more detail with regard to an embodiment shown in the accompanying drawings which show: FIG. 1 a representation in axial section of a motor-pump unit,
Fig 2 le détail X de la figure 1.Fig 2 the detail X of figure 1.
Le groupe moto-pompe représenté se compose d'une unité formant moteur 1 et d'une unité formant pompe 2, les deux unités étant reliées entre- elles au niveau de leur carter, par vissage 3 L'unité formant moteur 1 comprend un moteur électrique à gaine 4 classique, tandis que l'unité formant pompe 2 comprend une roue de refoulement de pompe 5, se présentant de préférence sous la forme d'une roue centrifuge Le moteur 4 comprend un rotor 6, une gaine 7,qui entoure le rotor 6, ainsi qu'un stator 8 se trouvant en-dehors de The motor-driven pump group shown consists of a motor unit 1 and a pump unit 2, the two units being interconnected at their casing, by screwing 3 The motor unit 1 comprises a motor electric sheath 4 conventional, while the pump unit 2 comprises a pump discharge wheel 5, preferably in the form of a centrifugal wheel The motor 4 comprises a rotor 6, a sheath 7, which surrounds the rotor 6, as well as a stator 8 located outside of
la gaine.sheath.
La roue de refoulement de pompe 5 et le rotor 6 sont de manière classique, montés sur un arbre commun 9, ce pour quoi sont prévus un palier avant 10 et un palier arrière 11 Le palier avant 10 est un palier lisse et est refroidi et lubrifié par une part du courant de fluide refoulé qui parvient, de manière classique, dans la chambre de rotor 12 constituée par la The pump delivery wheel 5 and the rotor 6 are conventionally mounted on a common shaft 9, for which a front bearing 10 and a rear bearing 11 are provided. The front bearing 10 is a smooth bearing and is cooled and lubricated by a portion of the flow of discharged fluid which arrives, in a conventional manner, in the rotor chamber 12 constituted by the
gaine 7.sheath 7.
Le palier arrière 11 est dapréférence un palier à roulement qui, conformément à l'invention, est rendu totalement étanche par rapport à la chambre de rotor 12, de sorte que ce palier ne vient pas au contact de la part du courant de fluide refoulé qui est parvenue dans la chambre de rotor 12 L'ensemble du dispositif formant The rear bearing 11 is preferably a rolling bearing which, in accordance with the invention, is made completely sealed with respect to the rotor chamber 12, so that this bearing does not come into contact with the part of the flow of discharged fluid which has reached the rotor chamber 12 The entire device forming
écran pour le palier il est désigné globalement par 13. screen for the landing it is generally designated by 13.
Selon la figure 1, le dispositif formant écran 13 est constitué d'une part par un élément 14 de configuration sensiblement cylindrique creuse qui porte intérieurement le second palier 11 et qui extérieurement est rendu étanche par rapport à la gaine 7 et/ou au carter 15 de l'unité formant moteur 1, par exemple par un anneau d'étanchéité plat 16,qui s'appuie sur la gaine 7, et d'autre part par des moyens d'étanchéité 17, côté arbre, qui sont prévus dans l'élément 14 sur le côté adjacent à la chambre de rotor 12, à l'avant du second palier 11 Les moyens d'étanchéité 17 sont par exemple constitués par plusieurs bagues d'étanchéité disposées les unes à la suite des autres, de préférence des bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18, disponibles dans le commerce A la place des bagues d'étanchéité à lèvre élastique, il est également possible d'utiliser d'autres moyens d'étanchéité à bague glissante Dans certains cas d'utilisation, une seule bague d'étanchéité peut être suffisante Pour bloquer les moyens d'étanchéité 17 dans leur position axiale, à l'état monté, une rondelle According to FIG. 1, the screen device 13 is constituted on the one hand by an element 14 of substantially hollow cylindrical configuration which internally carries the second bearing 11 and which externally is sealed relative to the sheath 7 and / or to the casing 15 of the motor unit 1, for example by a flat sealing ring 16, which rests on the sheath 7, and on the other hand by sealing means 17, shaft side, which are provided in the element 14 on the side adjacent to the rotor chamber 12, at the front of the second bearing 11 The sealing means 17 are for example constituted by several sealing rings arranged one after the other, preferably rings sealing ring 18, commercially available In place of the sealing rings with elastic lip, it is also possible to use other sealing means with sliding ring In certain cases of use, only onesealing ring may be sufficient To lock the sealing means 17 in their axial position, in the assembled state, a washer
d'arrêt 19 est vissée avec l'élément 14, côté rotor. stop 19 is screwed with element 14, rotor side.
Dans le cas représenté sur la figure 1, la pièce de forme cylindrique creuse 14 présente, côté rotor, un flasque 20 dirigé vers l'extérieur, qui s'appuie sur la gaine 7 et qui applique l'anneau d'étanchéité plat 16, en direction axiale, contre le tronçon radial de la gaine 7 La pièce 14 qui s'appuie par ailleurs sur le carter 15, est fixée au moyen de vis In the case shown in FIG. 1, the hollow cylindrical part 14 has, on the rotor side, a flange 20 directed towards the outside, which rests on the sheath 7 and which applies the flat sealing ring 16, in axial direction, against the radial section of the sheath 7 The part 14 which is also supported on the casing 15, is fixed by means of screws
21 sur le carter 15.21 on the housing 15.
Le second palier, à savoir le palier arrière 11, logé dans l'élément 14, est de préférence d'un type absorbant aussi bien des forces radiales que des forces axiales Bien que de préférence on choisit un palier à roulement, il est également possible, pour des utilisations déterminées, c'est à dire des utilisations à exigences moindres, de choisir un palier lisse dont la lubrification sera telle qu'elle autorise un The second bearing, namely the rear bearing 11, housed in the element 14, is preferably of a type absorbing both radial and axial forces. Although preferably a rolling bearing is chosen, it is also possible , for specific uses, that is to say uses with lower requirements, to choose a plain bearing whose lubrication will be such that it allows a
fonctionnement continu du palier, sans entretien. continuous bearing operation, maintenance-free.
En outre, la pièce cylindrique creuse 14 présente avantageusement une configuration telle qu'à l'arrière du second palier il soit réalisée une chambre 22 remplie d'une masse 23 repoussant les liquides Cette masse peut par exemple être constituée par un remplissage de graisse Dans le cas de l'utilisation d'une telle masse, le second palier 11 est de préférence un palier à roulement entièrement fermé En variante, il est également possible de protéger par toute autre manière, le palier il qui a été choisi dans chaque cas Un avantage de l'utilisation de la masse 23 réside dans le fait que dans le cas d'une défaillance des moyens d'étanchéité 17,le liquide refoulé parvenant au palier Il ou le traversant, est retenu par la masse 23, cette masse 23 établissant ainsi un équilibre de pression dans la chambre 22 Un graisseur de remplissage 24 pouvant être obturé est prévu pour l'introduction de la masse 23 In addition, the hollow cylindrical part 14 advantageously has a configuration such that at the rear of the second bearing there is produced a chamber 22 filled with a mass 23 repelling liquids This mass can for example consist of a filling of grease In in the case of the use of such a mass, the second bearing 11 is preferably a fully closed rolling bearing. As a variant, it is also possible to protect in any other way, the bearing il which has been chosen in each case A advantage of using the mass 23 lies in the fact that in the event of a failure of the sealing means 17, the discharged liquid arriving at the bearing II or passing through it, is retained by the mass 23, this mass 23 establishing thus a pressure balance in the chamber 22 A filling lubricator 24 which can be closed is provided for the introduction of the mass 23
dans la chambre 22.in room 22.
Conformément à la figure 2, le dispositif formant écran 13 et constitué par l'élément 14 de forme essentiellement cylindrique creuse et les moyens d'étanchéité 17, est modifié par rapport à celui de la figure 1 La modification essentielle réside dans le mode de réalisation du tronçon arrière de l'arbre commun 9 La zone concernée de l'arbre 9 présente un tronçon de diamètre réduit 25, sur lequel s'appliquent de manière In accordance with FIG. 2, the screen device 13 and constituted by the element 14 of essentially hollow cylindrical shape and the sealing means 17, is modified compared to that of FIG. 1 The essential modification resides in the embodiment of the rear section of the common shaft 9 The concerned area of the tree 9 has a section of reduced diameter 25, to which are applied
étanche les bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18. seals the elastic lip sealing rings 18.
Comme le diamètre d'arbre du tronçon 25 est considérablement réduit par rapport au diamètre restant de l'arbre 9, la vitesse périphérique dans la zone de diamètre réduite, est également considérablement plus faible, avec pour conséquence l'apparition d'une chaleur de frottement considérablement réduite aux bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18, ce qui permet d'augmenter considérablement la durée de vie des bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18 ou d'un matériau As the shaft diameter of the section 25 is considerably reduced compared to the remaining diameter of the shaft 9, the peripheral speed in the zone of reduced diameter is also considerably lower, with the consequence of the appearance of a heat of considerably reduced friction on the elastic lip seal rings 18, which considerably increases the service life of the elastic lip seal rings 18 or of a material
d'étanchéité équivalent.equivalent sealing.
En ce qui concerne la réalisation pratique de la zone d'arbre 25, il est prévu conformément à la figure 2, un élément d'arbre 26 séparé qui est relié par vissage au restant de l'arbre 9 en étant axialement alignée avec celui-ci L'élément d'arbre 26 est en même temps réalisé de manière à comporter la surface d'appui 27 pour le second palier 11 En variante, la zone 25 peut être réalisée de manière à ce que le tronçon arrière de l'arbre 9 soit réduit au diamètre plus faible souhaité, par tournage Le palier arrière 11 peut alors être monté sur une bague intermédiaire qui pour sa part est montée sur le diamètre d'arbre plus faible en y étant bloqué axialement Ce mode de réalisation n'est As regards the practical embodiment of the shaft zone 25, there is provided in accordance with FIG. 2, a separate shaft element 26 which is screwed to the remainder of the shaft 9 while being axially aligned with it. ci The shaft element 26 is at the same time made so as to include the bearing surface 27 for the second bearing 11 As a variant, the zone 25 can be made so that the rear section of the shaft 9 is reduced to the desired smaller diameter, by turning The rear bearing 11 can then be mounted on an intermediate ring which for its part is mounted on the smaller shaft diameter by being axially blocked therein This embodiment is not
pas représenté.not shown.
Dans ce cas, il est également possible de prévoir la chambre 22 destinée à recevoir une masse de remplissage, à l'arrière du palier 11, à l'intérieur de In this case, it is also possible to provide the chamber 22 intended to receive a filling mass, behind the bearing 11, inside of
l'élément 14.item 14.
Selon une autre variante de configuration du dispositif formant écran 13, le flasque 20, en saillie radiale vers l'intérieur, de la pièce cylindrique creuse 14, est, conformément à la figure 2, pourvu d'un épaulement de butée intérieur 28, qui fait office d'appui axial pour les moyens d'étanchéité 17 Un insert de blocage axial 29, entre le flasque 20 et le second palier 11, empêche une variation de position axiale des moyens d'étanchéité 17, à savoir des bagues d'étanchéité According to another variant configuration of the screen device 13, the flange 20, projecting radially inwards, from the hollow cylindrical part 14, is, in accordance with FIG. 2, provided with an internal abutment shoulder 28, which acts as an axial support for the sealing means 17 An axial locking insert 29, between the flange 20 and the second bearing 11, prevents a variation in the axial position of the sealing means 17, namely sealing rings
à lèvre élastique 18.with elastic lip 18.
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