KR100263776B1 - 자동밸브 - Google Patents

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KR100263776B1
KR100263776B1 KR1019930029220A KR930029220A KR100263776B1 KR 100263776 B1 KR100263776 B1 KR 100263776B1 KR 1019930029220 A KR1019930029220 A KR 1019930029220A KR 930029220 A KR930029220 A KR 930029220A KR 100263776 B1 KR100263776 B1 KR 100263776B1
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핑크 군터
쉬로커 헬무트
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로버트 크란크시크스
회르비거 벤틸베르케 게엠베하
에릭마추
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Abstract

재래식 불복귀 밸브 또는 콤프레서에 사용되는 자동밸브는 닫는막(16)에 의해 제어되는 흐름 관통채널이 있는 밸브시트를 가진다. 닫는막(16)은 방사상웨브(29)로 연결되는 동심고리(19)가 있는 닫는요소(27)로 구성된다. 닫는요소(27)는 가요성 접속기(26)로 안내된다. 밸브를 통하여 흐름관통 횡단면을 증가시키고 흐름조건을 개선할 목적으로 외부변부에서 죄어지는 접속기(26)은 외부웨브(30)와 함께 방사상 내부로 죄어지는 위치로부터 움직이며 원주방향으로 뻗어가는 최소한 하나의 환상의 부분(32)안으로 상대적으로 큰 곡선반경을 갖는 아아치(31)와 조화되고 환상의 부분은 외부로 방향잡힌 벤드(33)를 갖추고 차례로 큰 반경을 갖는 내부로 방향잡힌 아아치(34)를 통해 내부웨브(35)와 조화되며 내부웨브는 닫는요소(27)를 연결한다. 닫는고리(19)와 접속기(26)의 방사상웨브(30,35,29)는 서로에 관해 원주방향으로 이동된다. 밸브가 열리는 방향에 단부멈추개에 대해서 나오지 않고 닫는막(16)의 자유로운 편향을 가능케 하도록 공간이 갖춰진다.

Description

자동밸브
제1도는 입구밸브와 방출밸브로 구성된 밸브유니트가 발명에 따른 입구밸브와 함께 장착되고 축방향으로 부분적으로 단면으로 되어있는 콤프레서의 한 부분의 사시도.
제2도는 밸브유니트의 평면도.
제3도는 제2도에 따른 밸브유니트의 선 III-III를 따라 본 단면도.
제4도는 입구밸브를 닫는 막의 평면도.
제5도는 제4도의 선 V-V에 따른 닫는막의 횡단면도.
제6도는 제4도의 선 VI-VI에 따른 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실린더 2 : 피스톤
3 : 헤드 4 : 판
5,23 : 볼트 7,8 : 밸브
9,10,13,14 : 챔바 11 : 포트
12 : 연결부 15,20 : 채널
17 : 스레드 19,25 : 고리
22 : 보호부 24 : 소켓
26 : 접속기 29,30 : 웨브
33 : 벤드 34 : 곡선
36,37,38 : 슬롯
본 발명은 자동밸브 특히 밸브시트(seat)를 가진 콤프레서 밸브 또는 불복귀 밸브에 관련되며 밸브시트는 제어된 매개물을 위한 흐름관통 채널을 가지며 채널 위에 닫는막에 움직일 수 있게 갖춰지며 닫는막은 방사상 웨브(web)에 의해 서로 연결된 동심고리가 있는 닫는요소로 구성되며 한 단부에서 닫는 요소의 외부변부에 정합되고 다른단부에서 닫는요소의 밸브시트 외부에 관해 고정되는 가요성 접속기에 의해 안내된다.
이런 설계의 밸브는 공지되어 있다. 대개 이것은 밸브시트, 이것에서 떨어져 배열된 보호부와 밸브시트와 보호부 사이에 배열된 움직이는 부분 특히 닫는판 또는 닫는막을 구성한다. 안내표면을 따라 미끄러지며 안내되는 닫는요소가 있는 밸브외에도 닫는막이 있는 밸브로 공지되 있는때 왕복운동중 마찰없이 가요성 접속기에 의해 안내된다. 동시에 가요성 접속기는 닫는고리의 동심원적으로 내부에 갖춰지며 내부위의 닫는막의 닫는부분을 맞물거나 닫는요소의 외부변부로부터 나온다. 닫는요소에서 먼단부는 밸브시트와 보호부에 관해 고정되고 예를 들어 밸브시트와 보호부 사이에서 죄어진다.
이런 형태의 밸브설계는 1911년 이후 영국특허 GB 18 478에서 알려졌다. 이 경우 닫는 요소는 판이고 그 동심적 고리는 원주방향으로 서로에 관해 이동된 웨브에 의해 서로 연결된다. 판은 가요성 최외부 판고리에 의해 마찰없이 안내되고 판고리는 보호부에 관해 위로 굽어지고 외부변부는 이것과 인접한다. 이 탄성적 안내고리는 불균일한 폭을 갖는다. 가요성을 증가시키기 위해 최외부 판고리에 갖춰진 웨브지역이 더 넓고 반대로 이것에서 떨어지면 좁다. 그러므로 판은 곡선이 상대적으로 작은 반경을 갖는 웨브지역과 좁은 고리부분지역에서 부서질 수 있다.
밸브가 열렸을 때 닫는판은 보호부에 대해 한평면에 놓이고 상대적으로 세게 때린다. 이 경우 밸브시트에서 나오는 제거된 매개물은 실제적으로 직각으로 닫는고리에 충격을 주고 보호부의 슬롯(slot)을 떠나기 전에 직각으로 두배 편향된다. 동시에 밸브의 흐름 관통 횡단면은 닫는판내의 슬롯크기에 달려있다. 존재하는 흐름조건 때문에 터뷸런스와 배압(backpressure)가 나타나며 제한된 흐름 관통부분외에도 밸브를 통해 흐르는 매개물에 대해 흐름에 상대적으로 강한 저항을 유발한다.
DE-A1-35 07 831에 다른 밸브형태가 알려졌는데 닫는요소가 가요성 통그(tongue)이다. 이 가요성 통그는 밸브시트판내의 흐름 관통개구부를 제어한다. 그러한 밸브통그는 대개 밸브시트판의 전체표면에 걸쳐 뻗어가는 철제 스프링날로 만들어진다. 이 구조에서 밸브통그를 위한 보호부나 다른 단부 멈추개가 갖춰지지 않는다. 밸브가 입구밸브로 만들어지고 열려있다면 이 통그는 실린더 챔바안으로 자유롭게 돌출한다. 그러나 밸브가 열려 있을 때라도 상대적으로 넓은 봉합부분이 제어된 매개물의 흐름내에 위치하여 배압, 터뷸런스와 매개물의 이중편향을 유발한다. 결과적으로 흐름에 대한 저항은 이 공지 밸브의 경우로 상대적으로 높다. 그 외에 실린더의 횡단면과 비교하여 작은흐름 관통횡단면을 제어된 매개물을 위해 풀어주는 그러한 밸브는 단지 작고 싼 콤프레서에 적합하다.
발명의 목적은 간단한 방법으로 서언에 기술된 형태의 공지된 밸브를 개선하는 것이어서 제어된 매개물을 위한 흐름 관통횡단면은 증가되고 매개물의 흐름조건이 밸브를 통한 흐름에의 매개물의 저항을 줄이도록 개선된다.
이 목적은 발명에 따라 이루어지는데 닫는막의 닫는요소의 외부변부에 대해 외부웨브와 함께 첫째 방사상 내부로 뻗어가는 접속기는 원주방향으로 뻗어가는 최소한 하나의 환상의 부분안으로 아아치(arch)와 함께 조화하여 환상의 부분은 외부로 그리고 내부웨브와 함께 아아치에서 방사상 내부로 벤드(bend)가 있는 닫는요소에서의 정합위치 전방에서 닫는요소의 외부변부까지 움직이고 닫는요소의 방사상 웨브는 서로에 관해 그리고 닫는요소를 맞무는 접속기의 내부웨브에 관해 원주방향으로 이동되며 밸브 개구부 방향으로 단부멈추개없이 닫는요소의 자유로운 편향을 위해 공간이 갖춰진다. 편향을 위한 자유공간에 의해 그리고 단부 멈추개가 없는것과 관련하여 닫는막의 이 구조는 존재하는 흐름조건을 막도록 하기 위해 가요성 조절과 밸브가 열리는 동안 닫는막의 막힘 없는 변형을 하게 한다. 밸브의 간단한 구조에도 불구하고 이것은 흐름 관통 횡단면을 증가시키고 흐름조건을 개선하여 제어된 매개물의 흐름에 대한 밸브저항을 감소시킨다. 부가적으로 발명에 따른 밸브는 마른 작동을 위해 특히 알맞다.
발명에 따라 밸브가 열리는 동안 접속기가 변형될뿐 아니라 닫는요소와 닫는막의 개별적인 환상의 부분도 인접동심고리 사이의 흐름 관통슬롯이 실제적으로 장사방형으로 팽창되므로 변형된다. 결과적으로 슬롯의 자유로운 흐름 관통횡단면이 증가된다. 그 외에 닫는막이 굽어지는 동안 환상의 부분은 밸브시트의 봉합표면과 평행되게 있지 못한다. 흐름의 매개물 방향에 관해 경사진 위치에서 변형되어 직각으로 더 이상 예리하게 편향되지 않고 경사진 환상의 표면을 따라 안내되고 큰 배압을 유발하나 터뷸런스를 형성치 않고 부분적으로만 편향된다. 다른 장점은 열린밸브의 경우 닫는막의 동심고리 사이의 개별적 흐름관통 슬롯이 한평면에 놓이지 않고 서로에 중첩 또는 인접된 평행평면에 놓인다. 결과적으로 흐르는 매개물은 슬롯을 통해 밸브를 떠나기전 서로상에 매개물 흐름의 직접적 충격이 크게 피해지므로 큰공간에 걸쳐 밸브의 내부에 분포되게된다. 그러므로 발명에 따라 밸브를 통과하는 동안 제어된 매개물을 억제하는 흐름에 대한 저항은 비교되는 공지의 구조에 관해 상당히 감소된다.
콤프레서의 작동 조건과 압축된 매개물에 따라 발명에 따른 밸브의 경우 접속기와 닫는막을 크게 변형될 수 있다. 그러므로 무엇보다도 상응하게 보강된 접속기를 만드는 것이 유용하다. 발명의 다른 경우 이것은 접속기의 환상의 부분이 외부와 내부웨브와 조화되는 아아치의 곡선직경이 접속기의 환상의 부분의 평균폭보다 크게 되므로서 이루어진다. 이것 때문에 곡선의 위험지역에서의 부서짐이 피해진다. 그 외에 접속기의 환상의 부분은 특히 내부와 외부웨브를 연결하는 아아치 지역에서 전체 길이에 걸쳐 최소한 대략 같은 폭을 갖는다.
발명의 다른 특징에 따라 큰 부하를 견딜 수 있는 접속기 구조는 접속기의 외부웨브가 각각의 환상의 부분에 반대방향으로 움직이고 인접한 외부웨브로부터 나오는 공통의 내부웨브와 조화되고 대향된 원주방향으로 뻗어가는 두 환상의 부분 각각에 의해 연결되므로서 이루어진다. 그러므로 밸브시트의 흐름 관통채널 위에 갖춰진 닫는막의 닫는요소는 개별적 접속기가 가벼운 부하를 받을뿐 아니라 왕복운동중 닫는막의 평행안내가 개선되고 압력운동이 막아지므로 두 접속기에 의해 접속기의 각 고정지점에서 나오도록 보지되고 안내된다. 이 구조에서 갖춰진 모든 접속기의 환상의 부분은 내부웨브의 지역에서 큰 곡선 반경을 갖도록 원형모형에서 벗어나는 닫힌 고리를 형성하도록 연결된다. 접속기의 환상의 부분은 밸브시트의 흐름 관용 채널을 덮는다.
발명에 따른 밸브의 간단하나 매우 강한 실행은 닫는막의 접속기가 두 직경적으로 대향된 외부 웨브로부터 나오고 다른 웨브에 관해 90도 만큼 원주방향으로 이동되게 서로 직경적으로 대향되게 위치된 두 내부단부에서 끝나므로서 이루어진다. 이 경우 두 웨브만이 갖춰지므로 닫는막은 하나의 내부 웨브만이 각각의 외부 웨브로부터 나올때라도 두 직경적으로 대향된 장소에서 안내된다.
발명은 입구밸브처럼 만들어진 밸브가 있는 콤프레서에 관련되며 접속기의 외부웨브는 실린더헤드와 콤프레서의 실린더의 면 사이에 죄어지는 닫힌죄는 고리와 연결되고 닫는막은 콤프레서의 실린더 안으로 자유롭고 편향되고 밸브시트는 실린더 헤드와 콤프레서의 실린더 사이에 죄어지는 시프판에 갖춰지고 방출밸브를 위한 흐름 관통채널이 닫는막의 닫는요소와 죄는고리 사이의 공간에 갖춰지는 특징이 있다. 이 경우 입구밸브가 간단한 구조를 갖게되며 죄는고리와 접속기와 함께 닫는막은 어떤 주의없이 실린더헤드 또는 밸브시트판과 콤프레서의 면 사이에 죄어지는 균일한 기계성분을 형성한다. 동시에 방출밸브를 위한 흐름관통채널은 닫는요소와 접속기 또는 죄는고리와 접속기 사이에 놓인 슬롯지역에 갖춰져 입구밸브가 닫힐 때 덮여지지 않는다. 방출밸브는 각각의 적용에 맞게 선택된 그 자체로 알려진 구조를 갖는다.
발명의 다른 상세함과 장점은 도면에 도시된 실시예의 다음기술에 나타난다.
제5도와 제6도에서 접속기와 닫는막의 고리는 닫는막의 변형을 더 잘 도시하기 위해 과장 도시되고 밸브가 열렸을때의 경우처럼 위로 굽어진다.
제1도에 도시된 콤프레서는 실린더헤드(3)와 피스톤(2)이 있는 실린더(1)로 구성된다. 실린더헤드(3)와 피스톤(2) 사이에 드로우(draw)볼트(5)에 의해 실린더헤드(3) 위에 부가적으로 고정되는 시트판(4)과 함께 밸브유니트가 죄어진다. 볼트(6)은 실린더(1)에의 실린더헤드(3)의 고정볼트이고 시트판(4)을 통해 뚫고 들어간다.
시트판(4)는 여러 개별적 밸브로 구성된 방출밸브(8)와 중앙으로 갖춰진 입구밸브(7)을 가지며 방출밸브는 입구밸브를 동심원적으로 둘러싼다. 입구밸브(7) 위의 실린더헤드(3)에 입구개구부(도시되지 않음)와 연결된 흡입챔바(9)가 있고 방출밸브(8) 위에 압력챔바(10)이 갖춰지며 거기서부터 나사난 송달 포트(port)(11)이 외부로 뻗어간다. 실린더헤드(3)와 시트판(4)은 부가적인 물냉각을 한다. 실린더헤드(3)내의 나사난 냉각수 연결부(12)는 시트판(4)내의 냉각수챔바(14)와 연결된 실린더헤드(3)내 냉각수챔바(13)에 이른다. 방출밸브(8)는 냉각수채널(15)에 의해 둘러싸여진다. 입구밸브의 단면적으로 도시되지 않은 닫는막은 (16)으로 표시된다.
밸브유니트는 시트판(4)과 함께 제2도와 제3도에 도시된다. 드로우볼트(5)를 수용하도로 축위에 스레드(thread)(17)이 있다. 중앙으로 위치한 입구밸브(7)의 밸브시트는 두 피치(pitch)원에 배열된 동심의 흐름 관통채널(18)을 갖추며 제3도에 따른 흐름관통채널은 닫는막(16)의 닫는고리(19)에 의해 덮여진다. 세 방출밸브(8)은 흐름 관통채널(20)을 갖고 각각은 압력 보호부(22)가 아래로 놓이게되는 압력막(21)에 의해 제어된다. 압력보호부(22)와 압력막(21)은 볼트(23)와 함께 시트판(4)에 고정된다. 더욱이 제3도에서 그 목적이 닫는막(16)을 중심잡는 것이고 시트판(4)을 통과하는 파이프소켓(24)이 도시되어 있다. 제2도에서 알 수 있듯이 두 직경적으로 대향되 위치된 파이프소켓(24)이 갖춰지고 실린더 헤드볼트(6)를 거기를 통과한다.
제4도에 평면도로 도시된 닫는부재(16)는 내부로 뻗어가는 접속기(26)이 연결되고 막중심에 갖춰진 닫는요소(27)에 이르는 죄는고리(26)로 구성된다. 이것은 방사상 웨브(29)에 의해 서로 연결된 두 동심잠금고리(19)로 구성된다. 접속기(26)은 실시예에서 가지를 이루고 아아치(31)를 통해 대향된 원주방향으로 뻗어가는 두 환상의 부분(32)와 조화되는 외부웨브(30)와 함께 첫째 방사상 내부로 뻗어간다. 또한 이 환상의 부분(32)는 밴드(33)과 함께 첫째 외부로 방향잡히며 곡선의 상대적으로 큰 반경이 있는 내부로 방향잡힌 곡선(34)를 통해 내부웨브(35)와 조화되고 내부웨브는 닫는요소(27)를 연결한다. 닫는요소(27)의 고리(19) 사이에 흐름관통슬롯(36)이 갖춰지고 접속기(26)와 닫는요소(27) 사이에 흐름 관통슬롯(37)이 잘려져 있는데 이 실시예에서 슬롯(36) 보다 넓다. 다른 흐름관통슬롯(38)은 닫는막(16)의 접속기(26)와 죄는고리(25) 사이에 놓인다.
제4도에서 접속기(26)의 환상의 부분(32)가 외부웨브(30)와 내부웨브(35)와 조화되는 아아치(31과 34)의 곡선직경이 접속기(26)의 환상부분(32)의 평균폭 보다 큼을 알 수 있다. 또한 접속기(26)의 환상부분(32)가 내부와 외부웨브(35,30)를 연결하는 아아치(34,31)의 지역에서 최소한 대략 같은 폭을 가짐을 알 수 있다. 이 두수단의 목적은 될 수 있으며 닫는막(16)의 평면으로부터 강하게 편향될때라도 접속기가 부서지는 위험을 없애는 것이다.
각각의 외부웨브(30)로부터 다른 원주방향에서 나오는 두 환상의 부분(32)는 원주방향에서 외부웨브(30)에 관해 90도 이동된 내부웨브(35)에 이른다. 대향된 원주방향으로 뻗어가는 두 환상의 부분(32)는 각각의 내부웨브(35)에서 통합된다. 결과적으로 갖춰진 모든 접속기(26)의 환상의 부분(32)는 밴드(33)에 의해 내부웨브(35) 지역에서 외부로 원형모양과 달라지는 닫힌고리에서 연결된다. 실시예에서 닫는막(16)의 접속기(26)는 두 직경적으로 대향된 외부웨브(30)로부터 나오며 원주방향으로 외부웨브에 관해 90도 이동되고 서로 직경적으로 대향된 위치된 두 내부웨브(35)에서 끝난다. 죄는고리(25)는 서로와 함께 두 외부웨브(30)를 연결한다.
제1도에서 제4도에 따른 닫는막(16)이 밸브유니트의 시트판(4)과 실린더(1)의 면사이의 죄는고리(25)와 함께 죄어짐을 알 수 있다. 이 위치에서 닫는막(16)의 닫는요소(27)는 입구밸브(7)를 제어한다. 입구밸브(7)가 열리는 동안 닫는부재(16)은 단부멈추개에 대해서 나오지 않고 실린더(1)의 자유공간으로 편향된다. 제5도와 제6도는 입구밸브(7)가 열렸을 때 어떻게 닫는막(16)이 변형되는지 축횡단면도로 보여준다.
제5도에서 편향된 상태에서 접속기(26)가 굽어질뿐 아니라 닫는요소의 고리(16)로 굽어짐을 알 수 있다. 제5도에서 동시에 슬롯(37)이 장사방형처럼 팽창되어 자유로운 흐름관통횡단면이 제4도에서 도시된 것처럼 평평한 닫는요소의 경우보다 큼을 알 수 있다. 닫는요소(27)의 고리(19)는 닫는막(16)의 죄는평면과 평행하지 않고 매개물의 흐름방향에 경사져 변형됨을 알 수 있다. 똑같은 것이 제6도에 관찰된다. 닫는요소(27)의 두 동심고리(28) 사이의 관통슬롯(36)이 또한 팽창하여 큰 흐름 관통횡단면을 갖게된다. 그러므로 발명에 따른 밸브는 흐름 관통 매개물을 위해 큰 자유로운 흐름 관통 횡단면을 갖고 더 좋은 흐름조건을 제공해 비교되는 공지의 구조에 관해 흐름에 대한 상대적으로 감소된 작용으로 해서 자체가 구별된다.

Claims (7)

  1. 밸브시트를 갖는 콤프레서 밸브 또는 불복귀 밸브 같은 자동밸브에서 밸브시트는 제어된 매개물을 위한 흐름 관통 채널을 가지며 채널위에 닫는막이 움직일 수 있게 갖춰지고 닫는막은 방사상웨브에 의해 서로 연결된 동심고리가 있는 닫는요소로 구성되며 한 단부에서 닫는요소의 외부변부에서 정합되고 다른 단부에서 닫는요소의 외부에 밸브시트에 관해 고정되는 가요성 접속기에 의해 안내되며 닫는막(16)의 닫는요소(27)의 외부변부에 대해 외부웨브(30)와 함께 첫째 방사상 내부로 뻗어가는 접속기(26)는 원주방향으로 뻗어가는 최소한 하나의 환상의 부분(32)안으로 아아치(31)와 조화되며 환상의 부분은 외부로 그리고 내부웨브(35)와 함께 아아치(34)에서 방사상 내부로 벤드(33)와 함께 닫는요소(27) 위의 정합위치 전방에서 닫는요소(27)의 외부변부까지 움직이며 닫는요소의 방사상웨브(29)는 서로에 관해 그리고 닫는요소(27)를 맞무는 접속기(26)의 내부웨브(35)에 관해 원주방향으로 이동되고 밸브가 열리는 방향으로 단부멈추개 없이 닫는막(16)의 자유편향을 위한 공간이 갖춰지는 자동밸브.
  2. 제1항에 있어서, 접속기(26)의 환상의 부분(32)이 외부(30)와 내부(35) 웨브와 조화되는 아아치(31,34) 곡선직경이 접속기(26)의 환상의 부분(32)의 평균폭보다 큰 특징이 있는 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접속기(26)의 환상부분(32)이 내부(35)와 외부(30) 웨브를 연결하는 아아치(34,31) 지역에서 전체길이에 걸쳐 최소한 같은 폭을 갖는 특징이 있는 자동밸브.
  4. 제1항에 있어서, 접속기(26)의 외부웨브(30)가 대향된 원주방향으로 뻗어가고 각각의 환상의 부분(32)까지 대향방향으로 움직이고 인접한 외부웨브(30)에서 나오는 공통의 내부웨브(35)와 조화되는 두 환상의 부분(32)에 의해 연결되는 특징이 있는 자동밸브.
  5. 제4항에 있어서, 갖춰진 모든 접속기(26)의 환상의 부분(32)은 내부웨브(35)지역에서 외부로 원모양과 달라지는 닫힌고리를 형성토록 연결되는 특징이 있는 자동밸브.
  6. 제1항에 있어서, 닫힌막(16)의 접속기(26)는 두 직경적으로 대향된 외부웨브(30)로부터 나오며 외부웨브(35)에 관해 90도만큼 원주방향으로 이동되게 직경적으로 대향되 위치된 두 내부단부(35)에서 끝나는 특징이 있는 자동밸브.
  7. 제1항에 있어서, 접속기(26)의 외부웨브(30)는 실린더헤드(3)와 콤프레서의 실린더(1)면 사이에 죄어지는 닫힌 죄는고리(25)와 연결되고 닫는막(16)이 콤프레서의 실린더 안으로 자유롭게 편향되고 밸브시트가 실린더헤드(3)와 콤프레서의 실린더(1) 사이에 죄어지는 시트판(4)에 갖춰지고 방출밸브(8)를 위한 흐름 관통 채널(20)이 닫는막(16)의 닫는요소(27)와 죄는고리(25) 사이의 공간에 갖춰지는 특징이 있는 입구밸브를 갖는 콤프레서.
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