JPS627959A - スタ−リング機関 - Google Patents
スタ−リング機関Info
- Publication number
- JPS627959A JPS627959A JP14550185A JP14550185A JPS627959A JP S627959 A JPS627959 A JP S627959A JP 14550185 A JP14550185 A JP 14550185A JP 14550185 A JP14550185 A JP 14550185A JP S627959 A JPS627959 A JP S627959A
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- JP
- Japan
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- liquid
- space
- pressure
- rod
- diaphragm
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/03—Stem seals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/08—Stem with rolling membranes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、往復動する部分を有するスターリング機関の
内部に封入されている作動ガスが、上記往復動部分より
外部に洩れるのを防ぐ為のシール装置を備えたスターリ
ング機関に関する。
内部に封入されている作動ガスが、上記往復動部分より
外部に洩れるのを防ぐ為のシール装置を備えたスターリ
ング機関に関する。
従来の技術
スターリング機関は、一般にヘリウム等の高圧の作動ガ
スが封入されており、加熱器、冷却器によって、この作
動ガスを加熱、冷却することで、膨張、収縮させ圧力変
動を生じせしめ、パワーピストンで出力を取り出す構成
になっている。しかし上記作動ガスが外部に洩れると機
関出力の低下をきたし、又、クランク室等の潤滑油が、
加熱器側に運ばれると、熱の為に劣化し、装置内に耐着
堆積し、ガスの通路を閉塞する問題を生じる。
スが封入されており、加熱器、冷却器によって、この作
動ガスを加熱、冷却することで、膨張、収縮させ圧力変
動を生じせしめ、パワーピストンで出力を取り出す構成
になっている。しかし上記作動ガスが外部に洩れると機
関出力の低下をきたし、又、クランク室等の潤滑油が、
加熱器側に運ばれると、熱の為に劣化し、装置内に耐着
堆積し、ガスの通路を閉塞する問題を生じる。
上記の問題点を解決する為に、従来のシール装置として
は、材料にカーボンやテフロン又はそれらに他の材料を
混入したもの等をロッドのシール用リングとして用いる
方法がとられている。又他の対策としては、ダイアフラ
ムやベローズ等の可撓板を用いる方法がある（例えば、
−色尚次［スターリングエンジンの開発」、工業調査会
、８２゜７．２５．Ｐ５７．Ｐ１９４〜１９６）。
は、材料にカーボンやテフロン又はそれらに他の材料を
混入したもの等をロッドのシール用リングとして用いる
方法がとられている。又他の対策としては、ダイアフラ
ムやベローズ等の可撓板を用いる方法がある（例えば、
−色尚次［スターリングエンジンの開発」、工業調査会
、８２゜７．２５．Ｐ５７．Ｐ１９４〜１９６）。
代表例として第３図に示すローリングシールというもの
がある。これは、往復運動するロッド１と、ハウジング
２の隙間にロールソックと呼ばれるゴム製のローリング
ダイアフラム３を増付けており、作動空間内４の作動ガ
スがクランク室６に流出するのを防いでいる。又、作動
ガスの圧力が高い為に調圧器６で調圧された油中間７内
の油でロールソック３を支持している。又、調圧器６に
よりクランク室６に流出した油は、オイルポンピングリ
ング８により、ロッド１の往復動に伴って油中間７に戻
されるようになっている。
がある。これは、往復運動するロッド１と、ハウジング
２の隙間にロールソックと呼ばれるゴム製のローリング
ダイアフラム３を増付けており、作動空間内４の作動ガ
スがクランク室６に流出するのを防いでいる。又、作動
ガスの圧力が高い為に調圧器６で調圧された油中間７内
の油でロールソック３を支持している。又、調圧器６に
よりクランク室６に流出した油は、オイルポンピングリ
ング８により、ロッド１の往復動に伴って油中間７に戻
されるようになっている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、前記従来例のうち、シール用リングを用いたも
のについては、ガス洩れを防ぐには十分でない、まだシ
ール部分での抵抗損失が大きくシール用リングの摩耗等
の問題があった。一方、ベローズやダイアフラムを用い
て、第２の従来例の構成にしたものでは、油空間内に保
持される油量は不安定で油量を調節する装置も複雑にな
り、さらに不足する油をクランク室から戻す為に、油の
汚れ、劣化等が考えられ、又、運転中に油温か上昇し、
油中に溶は込んでいるガスが発生し、キャビテーション
等の不具合を生じ、シール装置の寿命を短くする。
のについては、ガス洩れを防ぐには十分でない、まだシ
ール部分での抵抗損失が大きくシール用リングの摩耗等
の問題があった。一方、ベローズやダイアフラムを用い
て、第２の従来例の構成にしたものでは、油空間内に保
持される油量は不安定で油量を調節する装置も複雑にな
り、さらに不足する油をクランク室から戻す為に、油の
汚れ、劣化等が考えられ、又、運転中に油温か上昇し、
油中に溶は込んでいるガスが発生し、キャビテーション
等の不具合を生じ、シール装置の寿命を短くする。
そこで、本発明は、油等の液体の汚れ、劣化を防ぎシー
ル部分の液体量も一定で補給する必要はなく、可撓板の
前後圧をほぼ一定に保つようにするものである。
ル部分の液体量も一定で補給する必要はなく、可撓板の
前後圧をほぼ一定に保つようにするものである。
問題点を解決するための手段
本発明の技術的な手段は、少くとも２つのベローズやダ
イアフラム等の可撓性のある隔板を、ピストンやロッド
等の往復動する部材と、シリンダ５へ−１ 等の側壁の間に設け、隔板と側壁とによって形成される
空間に液体を封入し、この液体を封入する空間を分割す
るように、往復動する部利と側壁との間にシール部材を
設けたスターリング機関を提供するものである。
イアフラム等の可撓性のある隔板を、ピストンやロッド
等の往復動する部材と、シリンダ５へ−１ 等の側壁の間に設け、隔板と側壁とによって形成される
空間に液体を封入し、この液体を封入する空間を分割す
るように、往復動する部利と側壁との間にシール部材を
設けたスターリング機関を提供するものである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、液体は少くとも２つのベローズやダイアフラ
ム及び側壁で形成される空間に密封されている為に、異
物の混入や汚れもほとんどなく、前記液体も潤滑油と同
一にする必要がない為流動損失の少ないもの、ガス発生
のほとんどない液体を選択でき、又、ガスの溶は込み易
い液体でもシール装置は密封構造の為、液体封入時に脱
泡すれば、運転中にガス発生によるキャビテーション等
の不具合も生じない。この結果、長−寿命で、保守が不
要のシール機構を得ることが出来る。
ム及び側壁で形成される空間に密封されている為に、異
物の混入や汚れもほとんどなく、前記液体も潤滑油と同
一にする必要がない為流動損失の少ないもの、ガス発生
のほとんどない液体を選択でき、又、ガスの溶は込み易
い液体でもシール装置は密封構造の為、液体封入時に脱
泡すれば、運転中にガス発生によるキャビテーション等
の不具合も生じない。この結果、長−寿命で、保守が不
要のシール機構を得ることが出来る。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
第２図において、ディスプレーサ９が往復動することに
よって、スターリング機関内部に封入されているヘリウ
ム等の作動ガスが、加熱器１０゜再生器１１．冷却器１
２を通って高温空間１３及び低温空間１４０間を往復す
る。この際、作動ガスは、前記加熱器１０．冷却器１２
によって加熱。
よって、スターリング機関内部に封入されているヘリウ
ム等の作動ガスが、加熱器１０゜再生器１１．冷却器１
２を通って高温空間１３及び低温空間１４０間を往復す
る。この際、作動ガスは、前記加熱器１０．冷却器１２
によって加熱。
冷却されることにより膨張、収縮を繰り返す。これによ
って生じた圧力変動で、動力ビストン１６を往復動させ
外部に出力を取り出す。この例では、スターリング機関
をヒートポンプに応用した例を示し、動力ビストン１６
はロッド１６によって圧縮ピストン１７に連結されてお
り、空間１８でフロン等の冷媒を吸入、圧縮する。又、
シール装置は、動力ビストン１６と圧縮ピストン１７の
間に設置されており、ロッド１６とハウジング１９の側
壁との間にダイアフラム２０及び２１を設置し、ダイア
フラム２０，２１及びハウジング１９の側壁で形成され
る空間２２．２３内に油等の液体を封入する。又、上記
液体を封入した空間２２と２３の間には、ロッド１６と
ハウジング１９の側壁に接する耐圧ロッドシール２４を
設ける。
って生じた圧力変動で、動力ビストン１６を往復動させ
外部に出力を取り出す。この例では、スターリング機関
をヒートポンプに応用した例を示し、動力ビストン１６
はロッド１６によって圧縮ピストン１７に連結されてお
り、空間１８でフロン等の冷媒を吸入、圧縮する。又、
シール装置は、動力ビストン１６と圧縮ピストン１７の
間に設置されており、ロッド１６とハウジング１９の側
壁との間にダイアフラム２０及び２１を設置し、ダイア
フラム２０，２１及びハウジング１９の側壁で形成され
る空間２２．２３内に油等の液体を封入する。又、上記
液体を封入した空間２２と２３の間には、ロッド１６と
ハウジング１９の側壁に接する耐圧ロッドシール２４を
設ける。
この結果、空間２６内の作動ガスはダイアフラム２ｏで
、ダイアフラム２０を支える液体を収容する空間２２と
分離され、同様に、空間２６内の冷媒はダイアフラム２
１で、ダイアクラム２１を支える液体を収容する空間２
３と分離される。
、ダイアフラム２０を支える液体を収容する空間２２と
分離され、同様に、空間２６内の冷媒はダイアフラム２
１で、ダイアクラム２１を支える液体を収容する空間２
３と分離される。
又、空間２５内の作動ガスと空間２６内の冷媒の圧力が
異なる場合は、ダイアフラム２０を支持する空間２２内
の液体の圧力と、ダイアフラム２１を支持する空間２３
内の液体の圧力にも圧力差を生じる。耐圧ロッドシール
２４は、この圧力差によって空間２２及び２３内の液体
がそれぞれの空間に流入、流出するのを防ぐ為に設けて
いる。
異なる場合は、ダイアフラム２０を支持する空間２２内
の液体の圧力と、ダイアフラム２１を支持する空間２３
内の液体の圧力にも圧力差を生じる。耐圧ロッドシール
２４は、この圧力差によって空間２２及び２３内の液体
がそれぞれの空間に流入、流出するのを防ぐ為に設けて
いる。
又、耐圧ロッドシール２４を設けることにより、空間２
２内の液体と空間２３内の液体は圧力的に分離されてお
り、空間２６内の作動ガスの圧力と空間２２内の液体の
圧力は、はぼ同じにすることができ、ダイアフラム２０
に無理な力がかかることはない。空間２６と空間２３に
ついても同様に、はぼ同圧にすることができ、ダイアフ
ラム２１に無理な力はかからない。この結果、空間２６
内の作動ガスと空間２６内の冷媒に圧力差があっても気
体の洩れなくシールできる。
２内の液体と空間２３内の液体は圧力的に分離されてお
り、空間２６内の作動ガスの圧力と空間２２内の液体の
圧力は、はぼ同じにすることができ、ダイアフラム２０
に無理な力がかかることはない。空間２６と空間２３に
ついても同様に、はぼ同圧にすることができ、ダイアフ
ラム２１に無理な力はかからない。この結果、空間２６
内の作動ガスと空間２６内の冷媒に圧力差があっても気
体の洩れなくシールできる。
この例では、ダイアフラムをロッドとハウジングの側壁
との間に設置しだが、ピストンとハウジングの側壁との
間に設置してもよいことは無論である。又、第２図では
、フリーピストン型スターリング機関の例を示しだが、
一般のクランク軸等を使用する機関でも本発明のシール
装置を応用できる。
との間に設置しだが、ピストンとハウジングの側壁との
間に設置してもよいことは無論である。又、第２図では
、フリーピストン型スターリング機関の例を示しだが、
一般のクランク軸等を使用する機関でも本発明のシール
装置を応用できる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第１図は、他の実施例のスターリング機関の要部縦断面
図を示しておシ、この実施例では、ダイアフラムの代す
に２重のベローズ２７．２８を用い、２重ベローズの外
側を構成するベローズ（以下、外部ベローズと呼ぶ）の
一端は・・ウジング２９の側壁に取付けられており、他
端は２重ベローズの内側を構成するベローズ（以下、内
部ベローズと呼ぶ）の一端に連結されており、内側ベロ
ーズの他端はロッド３ｏに取付けられている。又、液体
９ ”−ン を封入した液体空間３１と３２の間には、ロッド３ｏと
ハウジング２９の側壁に接する運動用０リング等の耐圧
性のシール部材３３を設ける。この構成にすると、ピス
トン３４及びロッド３ｏが往復動する際に空間３５内の
作動ガスの圧力と空間３１内の液体の圧力、及び、空間
３６内の冷媒の圧力と空間３２内の液体の圧力が、それ
ぞれ、はぼ等しくなるようにベローズ２７．２８が伸縮
する。又、この例では、液移動手段として、逆止弁３７
を設けた例を示している。逆止弁３７を設けることによ
り、一方の液体空間の液体が不足してベローズが密着し
た場合、瞬間的に不足する側の液体空間側が他方の液体
空間側より負圧となり、不足する側の液体空間側に液体
が流入する。このように、逆止弁やポンプ等の液移動手
段を設けると、シール部材３３より若干の液体の洩れは
許される為、シール部材３３の摺動抵抗による損失を低
減できる。
図を示しておシ、この実施例では、ダイアフラムの代す
に２重のベローズ２７．２８を用い、２重ベローズの外
側を構成するベローズ（以下、外部ベローズと呼ぶ）の
一端は・・ウジング２９の側壁に取付けられており、他
端は２重ベローズの内側を構成するベローズ（以下、内
部ベローズと呼ぶ）の一端に連結されており、内側ベロ
ーズの他端はロッド３ｏに取付けられている。又、液体
９ ”−ン を封入した液体空間３１と３２の間には、ロッド３ｏと
ハウジング２９の側壁に接する運動用０リング等の耐圧
性のシール部材３３を設ける。この構成にすると、ピス
トン３４及びロッド３ｏが往復動する際に空間３５内の
作動ガスの圧力と空間３１内の液体の圧力、及び、空間
３６内の冷媒の圧力と空間３２内の液体の圧力が、それ
ぞれ、はぼ等しくなるようにベローズ２７．２８が伸縮
する。又、この例では、液移動手段として、逆止弁３７
を設けた例を示している。逆止弁３７を設けることによ
り、一方の液体空間の液体が不足してベローズが密着し
た場合、瞬間的に不足する側の液体空間側が他方の液体
空間側より負圧となり、不足する側の液体空間側に液体
が流入する。このように、逆止弁やポンプ等の液移動手
段を設けると、シール部材３３より若干の液体の洩れは
許される為、シール部材３３の摺動抵抗による損失を低
減できる。
なお、第１図では、内側ベローズを外側ベローズよシ短
く図示しているが、同じ長さ、あるいは、１０ヘージ 長くしてもよいし、２重ベローズは３重、４重等の多重
のベローズでもよいことは無論である。
く図示しているが、同じ長さ、あるいは、１０ヘージ 長くしてもよいし、２重ベローズは３重、４重等の多重
のベローズでもよいことは無論である。
発明の効果
本発明は、スターリング機関において少くとも２つのベ
ローズ等の可撓性の隔板とハウジング等の側壁とによっ
て形成される圧力差のある空間に油等の液体を密封する
ことができ、液体がクランク室等に流出することによる
液体の汚れ、劣化がない為、保守を必要とせず、又、液
体を密封する構造がとれる為に、液体を封入する際、液
体中に溶は込んでいる気体を脱泡することができ、運転
中の温度変化でのガス発生によるキャビテーション等の
不具合も防げる為、シール装置を長寿命に保つことがで
きる。又、前記液体も潤滑油と同一にする必要がない為
、流動損失の少ないもの、ガス発生のほとんどない液体
等、シール部分に最適な液体を自由に選択できる。
ローズ等の可撓性の隔板とハウジング等の側壁とによっ
て形成される圧力差のある空間に油等の液体を密封する
ことができ、液体がクランク室等に流出することによる
液体の汚れ、劣化がない為、保守を必要とせず、又、液
体を密封する構造がとれる為に、液体を封入する際、液
体中に溶は込んでいる気体を脱泡することができ、運転
中の温度変化でのガス発生によるキャビテーション等の
不具合も防げる為、シール装置を長寿命に保つことがで
きる。又、前記液体も潤滑油と同一にする必要がない為
、流動損失の少ないもの、ガス発生のほとんどない液体
等、シール部分に最適な液体を自由に選択できる。
第１図は本発明の一実施例のスターリング機関の要部縦
断面図、第２図は本発明の異なる実施例のスターリング
機関の要部縦断面図、第３図は代表的な従来例のスター
リング機関の要部縦断面図である。 ２７．２８・・・・・・２重ベローズ、２９・・・・・
・ハウジング、３０・・・・・・ロッド、３１．３２・
・・・・・液体空間、３３・・・・・・耐圧性シール部
材、３４・・・・・・ピストン、３５．３６・・・・・
・空間。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 乙
断面図、第２図は本発明の異なる実施例のスターリング
機関の要部縦断面図、第３図は代表的な従来例のスター
リング機関の要部縦断面図である。 ２７．２８・・・・・・２重ベローズ、２９・・・・・
・ハウジング、３０・・・・・・ロッド、３１．３２・
・・・・・液体空間、３３・・・・・・耐圧性シール部
材、３４・・・・・・ピストン、３５．３６・・・・・
・空間。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 乙
Claims (4)
- （１）往復動する部材と、前記往復動部材と接するとと
もに前記往復動する部材の移動空間を形成するシリンダ
側壁に接するシール部材と、前記シール部材の両側に位
置し前記側壁と前記往復動部材との間で形成される２つ
の液体空間と、前記液体空間の両側を封鎖する可撓性隔
板と、前記液体空間の一方に前記隔板を介して隣接する
作動ガス空間を具備し、前記作動ガス空間内を移動する
部材によって高温空間と低温空間とに分割し、前記高温
空間側に加熱器、前記低温空間部に冷却器を配した側路
を形成したスターリング機関。 - （２）隔板はダイアフラムまたは多重ベローズであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスターリン
グ機関。 - （３）２つの液体空間の間に液移動手段を設けた特許請
求の範囲第１項記載のスターリング機関。 - （４）液移動手段として、ポンプ又は逆止弁であること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のスターリング
機関。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60145501A JPH0754107B2 (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | スタ−リング機関 |
| US07/233,429 US4870821A (en) | 1985-07-02 | 1988-08-18 | Reciprocation apparatus with sealing mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60145501A JPH0754107B2 (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | スタ−リング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627959A true JPS627959A (ja) | 1987-01-14 |
| JPH0754107B2 JPH0754107B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=15386717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60145501A Expired - Lifetime JPH0754107B2 (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754107B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63309754A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939161U (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-13 | 佐藤 勉 | 平面研摩装置 |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP60145501A patent/JPH0754107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939161U (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-13 | 佐藤 勉 | 平面研摩装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63309754A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754107B2 (ja) | 1995-06-07 |
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