JP2019536610A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

特に潤滑油濾過のためのフィルタ装置であって、それぞれ１個の濾材（４３）が受容されている少なくとも２個のフィルタインサート（２７）からなり、これらのフィルタインサート（２７）は流体通過部（３７、３９）を備えており、上下に積み重ね可能で積層体を形成しており、さらにフィルタインサート（２７）の内側に沿って移動可能に配置された逆洗装置（５５、５７）を有するフィルタ装置において、個々のフィルタインサート（２７）は少なくともそれらのハウジングに関して同一部材として形成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、特に潤滑油濾過のためのフィルタ装置であって、フィルタ装置は、それぞれ１個の濾材が受容されている少なくとも２個のフィルタインサートからなり、これらのフィルタインサートは流体通過部を備え、上下に積み重ね可能で積層体を形成し、さらにフィルタインサートの内側に沿って移動可能に配置された逆洗装置を有しているフィルタ装置に関する。

内燃機関の運転安全性及び寿命にとって、潤滑油の申し分のない性状が非常に重要である。特に例えば海運用途において重油で運転されるディーゼルエンジンの連続運転は、潤滑油の性状に格別高い要求を課すので、そのような用途では潤滑油を浄化するためのフィルタ装置の使用が不可欠である。これに関して先行技術は、フィルタインサートを交換する間の運転時間を長くし、それにより保守費用を少なく抑えるために、フィルタインサートの逆洗が可能なフィルタ装置を利用する。これに関する先行技術の例として、ある特許文献において、冒頭に記載した種類のフィルタ装置が示されている（例えば、特許文献１参照。）。

独国実用新案第２０２０１６００３０８９号明細書

本発明の課題は、この先行技術から出発して、格別に簡単で廉価に製造可能な冒頭で述べた形態のフィルタ装置を提供することである。

上記の課題は、特許請求項１の特徴をその全体において有する装置によって解決される。

請求項１の特徴部によれば、本発明の本質的な特性は、個々のフィルタインサートが少なくともそれらのハウジングに関して同一部材として形成されていることにある。同一部材は特にプラスチック材料からなる射出成形により、様々な成形型に要する費用が省かれ、わずかな製造費用で合理的に製作できる。これによりフィルタ装置の原価が下がり、フィルタ交換と結び付いた保守費用が低減され、ひいては総運転コストが安くなる。ハウジング材料として廉価なプラスチック材料、例えばポリアミド、例えば場合によって耐油性被覆を施したＰＡ６を使用できる。

有利な実施例において、フィルタインサートのハウジングは各自由端面にリング体を有する。

有利には、リング体でフィルタインサートの一方の自由端面に少なくとも１個の突出した環状リブがあることができ、この環状リブは後続のフィルタインサートの他方の端面に設けたリング体内の付属の環状凹部に突入係合して積層体を形成する。こうすることにより、少ない組立費用でフィルタインサートからなる一体的部材の形で積層体を構成できる。なぜならそれぞれの環状リブが対応する凹部に突入係合することにより特別操作することなくフィルタインサートの相互のセンタリングが確保されるからである。加えてフィルタインサート相互の接合は、フィルタインサートをつなぎ合わせる前に、それぞれの凹部に接着剤、例えば２成分系接着剤を入れることにより、接着によって簡単に実施できる。

有利な実施例において、それぞれの環状リブは、間隙を形成するリブ部分内の少なくとも１個の中断によって分割されており、積層体内で後続のフィルタインサートには環状凹部内で環状リブの間隙に突入係合する少なくとも１個の突出部が設けられている。それにより相互のセンタリングの他に、フィルタインサート間の形状結合による回動防止も形成されている。特にこの場合、各フィルタインサートはその一方の自由端面にそれぞれの環状リブとその間にある少なくとも１つの間隙を有し、その他方の自由端面に対応してそれぞれの環状凹部とそれぞれその中にある突出部を有するように配置構成できる。

特に有利な実施例において、積層体内に配置されたフィルタインサートの互いに反対側の端面は、同一部材として形成されたそれぞれ１個のキャップ部を有する。これらも上記のプラスチック材料から射出成形によって合理的に、且つ同一部材として形成する場合は成形型コストで製造できる。

有利には、キャップ部の少なくとも一部は流体透過性であり、濾過過程のためにフィルタインサートの内部への流動路は塞がれていない。

特に有利な実施例において、一方は環状凹部を有し、他方はリブ部分を有するフィルタインサートのハウジングのリング体は、長手方向に延びる内側と外側のフレーム部を介して互いに接合されており、フレーム部はそれ自体の間に窓状の流体通過部を限定しており、内側フレーム部と外側フレーム部との間の空間にフィルタ媒体が受容されているように配置構成されている。フィルタ媒体は好ましくは両外側に金属製の支持格子を有する１層又は数層のプリーツ付きフィルタマット条である。フィルタ媒体は濾過過程で流体通過部を通って好ましくは内側から外側に向かって貫流される。

逆洗装置は各フィルタインサートに対して電動駆動可能な逆洗アームを有しており、逆洗アームはスリットノズルの方式で形成されて、駆動軸によって内側フレーム部に形成された流体通過部に沿って移動し、駆動軸は中空に形成されて装置からの逆洗量を排出する働きをする。中空軸外で周囲圧力が優勢となってフィルタ装置の運転システム圧力が逆洗量の体積流を生み出すことがあり、或いは接続された吸引装置によって中空軸内で負圧が作用することがある。

特に有利な実施例において、逆洗アームの個々のスリットノズルは、少なくとも１つのスリットノズルが窓状流体通過部上に位置し、同時に少なくとも１つの別の好ましくは隣接しているスリットノズルが当該通過部の隣のフレーム部上にあるように、軸方向に互いに所定の回転角でずらされている。この配置構成においては、１つの洗浄アームによってそれぞれ１つの通過窓が開放されると、別の洗浄アームによってそれぞれ１つの別の通過窓が閉じられ、及びその逆であるため、逆洗量における脈動が最小化されている。

隣接した内側の長手方向フレーム部は半径方向に対して傾斜位置を有しており、この傾斜位置が各フィルタインサートの各通過部に対し、それぞれのスリットノズルの開口部の流入方向に対する設定可能な角度で傾いた流動方向を指定する。このことは汚れの脱離を助長するフィルタ媒体の傾斜貫流を生じさせる。

有利には、それぞれのスリットノズルは、当該スリットノズルに割り当て可能なフィルタインサートの内側を起点として中空駆動軸に向かって拡張している。それに対してスリットノズル自体の流動断面は先細になっていることによりベンチュリ効果が生じて洗浄アームの有効範囲で流速が増加し、その結果として逆洗効果が高まると同時に洗浄量は減少する。

特に有利な実施例において、各フィルタインサートに対する逆洗アームは端面側で、フィルタインサートにおけるさねはぎ接続と比較可能なさねはぎ接続によって接合された同じ部材からなる。同一部材として形成することにより、装置全体の製造費用を廉価にすることが可能となる。

積層体内の別のフィルタインサートとして、少なくとも１個のばね負荷されたバイパス弁を有するフィルタインサートを使用することができ、それによりフィルタインサートが詰まったときに潤滑油の供給が中断される危険が回避される。

少なくとも積層体を形成するすべてのフィルタインサートは、互いに隣接する端面で相互に接着され、それにより互いに外れないように接合されている実施例において、積層体を全パッケージとして投入及び交換できる。この場合、フィルタインサートからなる積層体は、未濾過液のための流体入口と濾過液のための流体出口と逆洗量のための出口とを有するフィルタハウジング内で交換可能に受容できる。

以下に本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明によるフィルタ装置の実施例の中央縦断面図である。 図２は、図１の実施例の逆洗フィルタユニットを中央の中心面に沿って切り開き拡大して示した斜視図である。 図３は、別個に示されたユニットのフィルタインサートの上側を見た斜視図である。 図４は、フィルタインサートの下側を見た図３に対応する表現である。 図５は、洗浄アームのスリットノズルと境を接するフィルタインサートの領域を拡大して示した部分断面図であり、スリットノズルはフィルタインサートの内側長手方向フレーム部に合わせた位置で示されている。 図６は、スリットノズルが内側長手方向フレーム部の間の流体通過部に位置合わせされている、図５に対応する部分断面図である。 図７は、本発明によるフィルタ装置の第２の実施例の中央縦断面図である。

図１は、本発明によるフィルタ装置の実施例を示しており、全体を１で示すフィルタハウジングはポット形をしたハウジング主要部３を有しており、その底部５には中央ハウジング長手方向軸心６と同軸の軸受部７がある。底部５と境を接するハウジングスペース９への通路として未濾過液を供給するための側方入口１１が設けられていて、ハウジングスペース９は汚染側をなしている。ハウジング主要部３は上側が止めねじ１３で取外し可能に取り付けられたハウジングキャップ１５によって閉じられており、ハウジングキャップ１５内には底部５におけるように軸心６と同軸の軸受部１７が形成されている。ハウジング主要部３内ではハウジングキャップ１５の近傍に濾過液出口１９が設けられており、この濾過液出口１９は入口１１と面一の位置に配置されていて、これを通って運転時に清浄側をなす隣接のハウジング室２１から濾過液が流出する。ハウジング主要部３内には、未濾過液入口１１の近傍にあって段を形成する壁段部２３の上方に、全体を２５で示す逆洗フィルタユニットが配置されており、図２に別個に図示されている。

ユニット２５はフィルタインサートからなる積層体を有する。図示された実施例では、同一部材として形成された２つのフィルタインサート２７が設けられており、図３と図４に個別に図示されている。フィルタインサート２７の円筒形ハウジングは、各自由端面に第１のリング体２９及び第２のリング体３１を有しており、それらのうち図３には第１のリング体２９を上から見た図が示され、図４には第２のリング体３１を上から見た図が示されている。リング体２９とリング体３１との間には内側フレーム部３３の円環と外側フレーム部３５の円環が延びているが、見やすさのために図中ではすべてに参照符号を付していない。フレーム部３３及び３５は互いに規則的な間隔で、円筒形ハウジングの軸心６に対して平行に延びており、それらの間に内側流体通過部３７と外側流体通過部３９が空いている。これらはフレーム部３３、３５の間にスリット状に連続して延びており、参照符号は同様に一部しか付されていない。室４１内にはフィルタ媒体４３がある（図５及び図６参照）。フィルタ媒体４３は、少なくとも１つのフィルタ層からなるプリーツ付きフィルタマット条からなり、その両外側には格子構造の形をした支持層がある。有利な例において濾過精度は２５〜３４μｍの範囲にある。外側フレーム部３３と内側フレーム部３５はリング体２９、３１から離れる方向にハウジングの軸方向長さの半分にわたって延びている。組み立てる際はフィルタ媒体４３をハウジング半部の室４１内に挿入し、その後でハウジング半部を組み合わせてフレーム部３３とフレーム部３５をそれぞれの突き合わせ部４５で互いに突き合わせ溶接し、又は接着によって結合する。

フィルタインサート２７は、図３及び図４が最も明瞭に示しているように、第１のリング体２９の端面に円筒軸心に対して同心的に矩形断面で軸方向に突出している環状リブを有する。環状リブはそれぞれ同じ長さの間隙４７をなす３か所の中断により、同様に同じ長さの３つの環状リブ部分４９に分割されている。これと対向する端面には、図４の上側に見えている第２のリング体３１に環状リブ部分４９と相補的な凹部５１が掘り下げられた環状溝の形で形成されており、他方のリング体２９の環状リブ部分４９の間にある間隙４７に対応して突出部５３が形成されているそれにより積層体を形成するためにフィルタインサート２７を組み合わせる際に環状リブ部分４９がリング体３１の凹部５１に形状接続的に嵌合すると同時に、突出部５３がリング体２９の間隙４７に突入係合する。それによってフィルタインサート２７は互いにセンタリングされるだけでなく、回動も防止される。フィルタインサート２７は組み合わせる前に接着剤、好ましくは２成分接着剤を凹部５１に入れることにより、互いに取り外すことのできない合成体を簡単に形成できる。

図２は、２個のフィルタインサート２７によって形成された逆洗フィルタユニット２からなる積層体を示す。図示されているように、各フィルタインサート２７は、同心的な中空軸５５を持った内側逆洗装置を有しており、この中空軸５５上に洗浄アーム５７がある。洗浄アーム５７は中空軸５５から半径方向に内側フレーム部３３の内周のすぐ近傍まで延びて（図５及び図６参照）、中空軸５５上の流入部５９を起点としてスリットノズル６１まで続く狭い流体路を形成している（図５及び図６参照）。スリットノズル６１は内側流体通過部３の全軸方向長さにわたって延びている。最下部の洗浄アーム５７の中空軸５５には中空軸終端部６３が接続しており、これはフィルタハウジング１の底部５にある逆洗出口６５まで延び、ここで中空軸終端部６３はフィルタハウジング１内に組み入れられたユニット２５において軸受部７内で回転可能に支持されており、そこでシャフトリング６７によってシールされている。中空軸終端部６３はさねはぎ接続６９（図２）により隣接する中空軸５５の端部と結合されている。最上部の洗浄アーム５７の中空軸５５の上端部には駆動軸部７１が接続しており、これは中空軸５５と同様にさねはぎ接続６９（図２）によって相対回動しないように結合されている。フィルタハウジング１内に組み入れられたユニット２５において、駆動軸部７１がハウジングキャップ１５の軸受部１７に回転可能に支持されており、その際にシールするために同様にシャフトリング７３が設けられている。フィルタインサート２７の積層体の上側閉鎖部材及び下側閉鎖部材としてそれぞれ１個のキャップ部材７５が設けられており、これらは同一部材としてプラスチックから射出成形され、逆洗装置を中空軸終端部６３及び駆動軸部７１と一緒に投入した後でそれぞれ向き合わされたリング体２９、３１に接着されている。キャップ部材７５は内側ハブ７６を起点としてキャップ外周にある外輪７８にまで延びるスポーク状のウェブ７７を有しており、これらのウェブ７７はそれ自体の間に流体通過部を空けている。各外輪７８にはシールリング８０のための環状溝７９が形成されている。

図１は、２個のフィルタインサート２７によって形成された積層体を有する、フィルタハウジング１内に組み入れられた逆洗フィルタユニット２５を用いる第１の実施例を示している。逆洗アーム５７の駆動のために電気又は油圧操作可能なギアモータ８２が駆動軸部７１とそこにある連結部材８１を介して結合されている。図１の実施例では２個のフィルタインサート２７によって形成された積層体を有する逆洗フィルタユニット２５に加えて、別のフィルタインサート８３によって形成された積層体が設けられている。このフィルタインサート８３はバイパス装置８４を含んでいる。このフィルタインサート８３のハウジングはその両端面に下側リングディスク８５と上側リングディスク８６を有しており、それらのうち下側リングディスク８５は、フィルタインサート２７の間に設けられている同じさねはぎ接続によって隣接するフィルタインサート２７の上側リング体２９に取り付けられて、フィルタインサート８３だけ拡大された積層体を形成している。それゆえ図２に示されているのとは異なり、キャップ部材７５はバイパスフィルタインサート８３の上側リングディスク８６に取り付けられている。駆動軸部７１から半径方向に離間しているリングディスク８５及び８６の半径方向内側の端部には、それぞれ軸方向で向き合って突出している突起８７があり、これらの突起はばね８９によって閉止位置に付勢されているバイパス弁の円環の閉止体８８のための弁座をなしている。バイパスフィルタインサート８３の外周を形成して下側リングディスク８５と上側リングディスク８６との間に延びる濾材９１は、バイパス装置８４が応動した際に保護スクリーンをなす。

運転時に入口１１を通って送入される未濾過液は下側キャップ部材７５のウェブ７７の間の通路を通ってフィルタインサート２７の内室に流入して、濾過過程でフィルタ媒体４３を濾過液室２１に向かって貫流し、出口１９を通って流出する。汚染側、即ち底部５における未濾過液室９、フィルタインサート２７の内室、並びにそれと接続されたバイパスフィルタインサート８３の中央チャンバ９０と、清浄側、即ち室２１との間のシーリングは、下側キャップ部材７５と上側キャップ部材７５に設けたシールリング８０によって形成されている。（図示されない）弁装置によって逆洗出口６５が開かれたときに行なわれる逆洗において、逆洗アーム５７のスリットノズル６１はフィルタインサート２７の内側フレーム部３３に狭い間隔で沿って動く（図５及び図６参照）。この場合、図５では両洗浄アーム５７の一方の洗浄アーム５７が、図６では他方の洗浄アーム５７が同じ時点で占める位置で示されている。これらの図から明らかなように、スリットノズル６１の開口部は、他方の洗浄アーム５７のスリットノズル６１が内側流体通過部３７に位置合わせされているときに内側フレーム部３３に位置合わせされている。この配置構成において逆洗過程は実質的に連続的に、即ち逆洗量の実質的な脈動なしに進む。同時に逆洗量の体積流は相応に制限されている。なぜなら各時点で１つの流体通過部３７のみの完全な通過断面が提供されるからである。さらに図５及び図６が示すように、内側フレーム部３７は半径方向に対して傾斜位置を有しているため、通過部３７の貫流の流動方向はスリットノズル６１の開口部における流動方向に対して傾いている。それにより逆洗過程で室４１内には、図６に破線６２で暗示されている流動方向が生じる。この流動方向ではフィルタ媒体４３の折り目が長辺側で貫流されており、逆洗過程における清浄化が助長されている。この場合、システムの運転圧力、例えば潤滑油システムでは０．８ＭＰａ（８ｂａｒ）〜１ＭＰａ（１０ｂａｒ）の範囲の油圧力により逆洗量の体積流が生じる。さらに逆洗過程は逆洗出口６５で負圧を生み出すことによって助長されることができる。逆洗アーム５７の内部にある流体路は、スリットノズル６１における開口部断面よりも拡張されており、それが一種のベンチュリ効果を生み出して、スリットノズル６１のすぐ近傍領域で流速が高められ、そのことが汚れの脱離を助長する。フィルタインサート２７のフィルタ媒体４３が詰まってバイパス装置が応答すると、流体は下側リングディスク８５と上側リングディスク８６との間の広い円筒ジャケットをなして保護スクリーンとして働く濾材９１を通って濾過液室２１に行き、次いで出口１９に達する。

図７の第２の実施例が第１の実施例と異なるのは、追加のバイパスフィルタインサート９３の構造だけである。フィルタインサート２７におけるのと同様に、バイパスフィルタインサート９３は、上端面リング体９４を備えたハウジングを有しており、このリング体９４にキャップ部材７５が取り付けられている。内側フレーム部と外側フレーム部との間には、フィルタインサート２７におけるように、フィルタ媒体４３が中空円筒状に配置されており、この保護フィルタとして用いられるフィルタ媒体４３の濾過精度はフィルタインサート２７におけるよりも粗く、最大１００μｍである。その下にあるフィルタインサート２７のリング体２９と積層体を形成するために、バイパスフィルタインサート９３の下側リング体９５には穿孔ディスク９６が固定されている。穿孔ディスク９６はシールリング９７により駆動軸部７１でシールされて、通路９８を有しており、これに直立に配置されたバイパス弁の円環の閉止体８８のための弁座が形成されている。フィルタインサート２７のフィルタ媒体４３が詰まり、それにより閉止体８８が開くと、通路９８を通って未濾過液がバイパスフィルタインサート９３の内室に達し、保護フィルタのフィルタ媒体４３を通って流出し、室２１を通って出口１９に到達する。フィルタインサート２７のフィルタ媒体４３は、外側支持層の間にあるフィルタ層に加えてコアレッサ層を有することができる。

Claims (15)

1. 特に潤滑油濾過のためのフィルタ装置であって、前記フィルタ装置は、それぞれ１個の濾材（４３）が受容されている少なくとも２個のフィルタインサート（２７）からなり、前記少なくとも２個のフィルタインサート（２７）は、流体通過部（３７、３９）を備え、かつ上下に積み重ね可能で積層体を形成し、さらに前記少なくとも２個のフィルタインサート（２７）の内側に沿って移動可能に配置された逆洗装置（５５、５７）を有している、フィルタ装置において、
   前記少なくとも２個のフィルタインサート（２７）の各々は、少なくともそれらのハウジングに関して同一部材として形成されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記少なくとも２個のフィルタインサート（２７）のハウジングは各自由端面にリング体（２９、３１）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記リング体（２９）には、前記フィルタインサート（２７）の一方の自由端面に少なくとも１個の突出した環状リブ（４９）が設けられ、この環状リブ（４９）は後続のフィルタインサート（２７）の他方の端面に設けられた前記リング体（３１）内の付属の環状凹部（５１）に突入係合して積層体を形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
4. それぞれの環状リブは、間隙（４７）を形成するリブ部分（４９）内の少なくとも１個の中断によって分割されていること、及び積層体内で後続のフィルタインサート（２７）には環状凹部（５１）内で環状リブ（４９）の間隙（４７）に突入係合する少なくとも１個の突出部（５３）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
5. 積層体内に配置されたフィルタインサート（２７）の互いに反対側の端面は、同一部材として形成されたそれぞれ１個のキャップ部材（７５）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
6. キャップ部材（７５）の少なくとも一部は流体透過性に保たれていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
7. 一方は環状凹部（５１）を有し、他方はリブ部分（４９）を有するフィルタインサート（２７）のハウジングのリング体（２９、３１）は、長手方向に延びる内側と外側のフレーム部（３３、３５）を介して互いに接合されており、フレーム部（３３、３５）はそれ自体の間に窓状の流体通過部（３７、３９）を限定していること、及び内側フレーム部（３３）と外側フレーム部（３５）との間の室（４１）にフィルタ媒体（４３）が受容されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
8. 各フィルタインサート（２７）に対する逆洗装置は電動駆動可能な逆洗アーム（５７）を有しており、逆洗アーム（５７）はスリットノズル（６１）の方式で形成されて、駆動軸（５５）によって内側フレーム部（３３）に形成された流体通過部（３７）に沿って移動し、駆動軸（５５）は中空に形成されて装置からの逆洗量を排出する働きをすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
9. 個々のスリットノズル（６１）は、少なくとも１つのスリットノズル（６１）が窓状の流体通過部（３７）上に位置し、同時に少なくとも１つの別の好ましくは隣接しているスリットノズル（６１）が前記窓状の流体通過部（３７）の隣のフレーム部（３３）上にあるように、軸方向に互いに所定の回転角でずらされていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
10. 隣接した内側の長手方向フレーム部（３３）は半径方向に対して傾斜位置を有しており、この傾斜位置が各フィルタインサート（２７）の各通過部（３７）に対し、それぞれのスリットノズル（６１）の開口部の流入方向に対する設定可能な角度で傾いた流動方向を指定することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
11. それぞれのスリットノズル（６１）は、前記スリットノズルに割り当て可能なフィルタインサート（２７）の内側を起点として中空駆動軸（５５）に向かって拡張していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
12. 各フィルタインサート（２７）に対する逆洗アーム（５７）は端面側で、フィルタインサート（２７）におけるさねはぎ接続と比較可能なさねはぎ接続（６９）によって接合された同じ部材からなることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
13. 積層体内の別のフィルタインサート（８３；９３）として、少なくとも１個のばね負荷されたバイパス弁（８４）を有するフィルタインサートが使用されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
14. 少なくとも積層体を形成するすべてのフィルタインサート（２７）は、互いに隣接する端面で相互に接着されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
15. フィルタインサート（２７）からなる積層体は、未濾過液のための流体入口（１１）と濾過液のための流体出口（１９）と逆洗量のための出口（６５）とを有するフィルタハウジング（１）内で交換可能に受容できることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。

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