KR20070100795A - 베인 펌프 - Google Patents

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Abstract

로터(3)의 회전에 의해 베인(4)이 하우징(2)에 형성된 급유 홈(13)을 통과하면, 로터의 축부(3B)에 형성된 급유 통로의 분기 통로(12a)가 상기 급유 홈(13)과 연통하여, 윤활유가 당해 급유 홈(13)을 통하여 펌프실(2A)로 유입된다.
그리고, 제 1 공간(A)과 제 2 공간(B)의 차압에 의해, 제 2 공간에 유입된 윤활유는 베인의 회전방향에 대하여 역방향으로 분출되고 그 후 통과하는 베인에 세게 불어지므로, 윤활유에 의해 베인과 펌프실과의 실링이 신속하게 행해진다.
펌프실 내에 윤활유가 충분히 공급되어 있지 않은 상태이어도, 베인 펌프 본래의 성능을 신속하게 발휘시킬 수 있다.
Figure 112007058845337-PCT00001
펌프실, 하우징, 로터, 베인 펌, 흡기 통로, 배출 통로, 급유 통로, 연통구.

Description

베인 펌프{VANE PUMP}
본 발명은 베인 펌프에 관한 것으로, 상세하게는 로터의 회전에 의해 펌프실에 간헐적으로 윤활유를 공급하도록 한 베인 펌프에 관한 것이다.
종래, 대략 원형의 내벽면이 형성된 펌프실을 구비하는 하우징과, 펌프실의 중심에 대하여 편심된 위치에서 회전하고, 펌프실의 내벽면의 일부에 슬라이딩 접촉하는 로터와, 로터에 의해 회전하고, 펌프실을 항상 복수의 공간으로 구획하는 베인을 구비한 베인 펌프가 알려져 있다.(특허문헌 1)
그리고 상기 로터 및 하우징에는, 로터의 회전에 의해 간헐적으로 펌프실에 연통되는 급유 통로가 형성되고, 펌프실에 형성된 당해 급유 통로의 연통구를 통하여 간헐적으로 윤활유를 공급하도록 하고, 상기 연통구의 위치를 상기 하우징에서의 펌프실의 중심과 로터의 회전 중심을 연결한 중심선보다도 흡기 통로측에 형성된 베인 펌프가 알려져 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3107906호 공보(특히 도 3)
발명의 개시
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
여기에서, 상기 윤활유에는 베인과 펌프실을 윤활한다는 효과 이외에, 베인과 펌프실 사이를 실링하여, 베인에 의해 구획된 공간의 기밀을 유지하고 있지만, 엔진 시동 시 등 펌프실 내에 윤활유가 충분하게 공급되어 있지 않을 때에는, 이 실링이 충분하게 행해지지 않게 된다.
종래의 베인 펌프의 경우, 상기 연통구가 중심선보다도 흡기 통로측에 형성되어 있으므로, 상기 베인이 연통구를 통과함으로써 당해 베인에 의해 구획된 공간이 부압으로 되어도, 윤활유는 베인의 회전 방향으로 끌려들어가는 것과 같은 형태로 밖에 펌프실 내로 유입되지 않는다.
이 때문에, 베인과 펌프실 사이에 윤활유가 공급되어, 베인과 펌프실의 실링이 충분하게 행해질 때까지 상당한 시간이 필요하게 되고, 그 사이에 베인 펌프 본래의 성능을 얻을 수 없다고 하는 문제가 발생하고 있었던 것이 된다.
이러한 문제를 감안하여, 본 발명은 엔진 시동 시 등, 펌프실에 대한 윤활유의 공급량이 적을 때이어도, 신속하게 본래의 성능을 발휘시키는 것이 가능한 베인 펌프를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
즉, 본 발명에 따른 베인 펌프는 대략 원형의 내벽면이 형성된 펌프실을 구비하는 하우징과, 펌프실의 중심에 대하여 편심된 위치에서 회전하고, 펌프실의 내벽면의 일부에 슬라이딩 접촉하는 로터와, 로터에 의해 회전하고, 펌프실을 항상 복수의 공간으로 구획하는 베인을 구비한 베인 펌프로서,
상기 하우징에는, 펌프실의 중심과 로터의 회전 중심을 연결한 중심선에 의해 구획된 공간 중, 일방의 공간에 흡기 통로가, 타방의 공간에 배출 통로가 각각 형성되고,
또한 로터 및 하우징에는, 로터의 회전에 의해 간헐적으로 펌프실에 연통되는 급유 통로가 형성되고, 펌프실에 형성된 당해 급유 통로의 연통구를 통하여 간헐적으로 윤활유를 공급하도록 한 베인 펌프에 있어서,
상기 급유 통로의 연통구를 상기 펌프실 내부에서의 상기 중심선보다도 배출 통로측의 공간에 형성됨과 아울러, 당해 연통구를 상기 베인이 통과하는 것과 동시에 급유 통로와 펌프실을 연통시키도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 배출 통로를 상기 베인이 통과할 때, 펌프실은 베인에 의해 3개의 공간으로 구획되고, 이 중 로터가 펌프실에 접해 있는 측의 공간은 로터에 의해 상기 중심선에 대해 흡기 통로측의 공간과, 배출 통로측의 공간으로 구획된다.
이때, 상기 로터가 펌프실에 접촉해 있는 측이며 중심선보다도 흡기 통로측이 되는 공간은 상기 흡기 통로로부터 기체를 흡기함으로써 부압으로 되어 있고, 로터가 펌프실에 접촉해 있지 않은 측의 공간은 베인의 회전에 의해 용적이 증대함으로써 부압으로 되어 있다.
또한, 상기 로터가 펌프실에 접촉해 있는 측이고 중심선보다도 배출 통로측의 공간은 그 용적을 감소시키면서 상기 배출 통로로부터 윤활유 및 기체를 배출하고 있으므로, 그 내부는 상기 용적이 증대하여 부압으로 되어 있는 공간에 대하여 고압으로 되어 있다.
이렇게 하여, 상기 베인이 배출 통로를 통과한 후, 연통구를 통과할 때에도, 상기 용적이 증대하여 부압으로 되어 있는 공간과, 이 공간에 대하여 고압으로 되어 있는 공간 사이에 차압이 발생해 있으므로, 고압으로 되어 있는 공간 내의 윤활유는 베인과 펌프실과의 간극 등으로부터, 상기 부압의 공간으로 분출하게 된다.
이때, 상기 부압의 공간으로 분출되는 윤활유는 베인의 회전방향에 대하여 역방향으로 분출하게 되므로, 윤활유는 적극적으로 그 다음에 연통구를 통과하려고 하는 베인에 부딪친다.
그 결과, 분출된 윤활유에 의해 베인과 펌프실 사이가 실링되게 되므로, 펌프실 내에 윤활유가 충분하게 공급되어 있지 않은 상태이어도, 베인 펌프 본래의 성능을 신속하게 발휘시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 베인 펌프(1)의 정면도,
도 2는 도 1에서의 II-II부에서의 단면도,
도 3은 상기 도 1에 대하여 베인(4)이 이동한 상태를 도시하는 베인 펌프(1)의 정면도이다.
도 4는 실험 결과를 도시한 도면이다.
(부호의 설명)
1 베인 펌프 2 하우징
2A 펌프실 2B 축받이부
3 로터 3A 로터부
3B 축부 4 베인
7 배출 통로 9 홈
12 오일 통로 12a 분기 통로
13 급유 홈
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하 도시 실시예에 대해 설명하면 도 1 내지 도 3은 본 실시예에 대한 베인 펌프(1)를 도시하고, 이 베인 펌프(1)는 도시하지 않은 자동차의 엔진의 측면에 고정되어, 도시하지 않은 브레이크 장치의 배력 장치에 부압을 발생시키게 되어 있다.
이 베인 펌프(1)는 대략 원형의 펌프실(2A)에 형성된 하우징(2)과, 펌프실(2A)의 중심에 대하여 편심된 위치에서 엔진의 구동력에 의해 회전하는 로터(3)와, 상기 로터(3)에 의해 회전하고, 펌프실(2A)을 항상 복수의 공간으로 구획하는 중공 형상의 베인(4)과, 상기 펌프실(2A)을 폐쇄하는 커버(5)를 구비하고 있다.
상기 하우징(2)에는, 펌프실(2A)의 상방에 상기 브레이크의 배력 장치와 연 통하여 배력 장치로부터의 기체를 흡인하기 위한 흡기 통로(6)와, 펌프실(2A)의 하방에 배력 장치로부터 흡인된 기체 및 하기 급유 홈(13)으로부터 급유된 윤활유를 배출하기 위한 배출 통로(7)가 각각 설치되어 있다. 그리고 상기 흡기 통로(6)에는, 특히 엔진 정지 시에 배력 장치의 부압을 유지하기 위해서, 체크 밸브(8)가 설 치되어 있다.
도 1에 대하여 설명하면 상기 로터(3)는 펌프실(2A) 내에서 회전하는 원통 모양의 로터부(3A)를 구비하고, 당해 로터부(3A)의 외주는 펌프실(2A)의 내벽면에 접해 있고, 또한 이 로터부(3A)의 중심과 펌프실(2A)의 중심을 연결하는 중심선(L)을 사이에 두고, 상기 흡기 통로(6)와 배출 통로(7)가 설치되어 있다.
도 1에서, 상기 로터(3)는 도시된 반시계방향으로 회전하게 되어 있고, 이하의 설명에서 회전방향 상류측이란 로터(3)의 회전 중심과 펌프실(2A)의 임의의 점을 연결하는 선보다도 시계방향측에 인접하는 공간을 의미하고, 회전방향 하류측이란 상기 선보다도 반시계방향측에 인접하는 공간을 의미한다.
또 로터부(3A)의 중앙에는 중공부(3a)와, 직경방향에는 홈(9)이 형성되고, 당해 홈(9) 내를 따라 상기 베인(4)을 로터(3)의 축방향과 직교하는 방향으로 슬라이딩 자유롭게 이동시키게 되어 있다.
또한, 베인(4)의 양단에는 선단이 반원 모양으로 형성된 캡(10)이 설치되고, 이 캡(10)의 선단은 펌프실(2A)의 내벽면에 슬라이딩 접촉함과 아울러, 베인(4)과 캡(10) 사이에는 약간의 간극이 존재하고 있다.
상기 펌프실(2A)에는 급유 홈(13)을 통하여 윤활유가 공급되게 되어 있고, 당해 급유 홈(13)의 연통구는 상기 배출 통로(7)의 형성 위치보다도 베인(4)의 회전방향 하류측에 형성되어 있다.
이 때문에, 상기 베인(4)은 배출 통로(7)를 통과한 후에 급유 홈(13)을 통과하게 되어 있고, 급유 홈(13)으로부터 급유된 윤활유가 그대로 배출 통로(7)로부터 배출되지 않게 되어 있다.
또한, 도 1에서는 베인(4)이 도시된 상하방향을 향한 상태를 도시하고 있고, 이후 설명을 위해, 펌프실(2A)에서의 베인(4)의 도시된 우측에서 로터부(3A)의 상방에 위치하는 공간을 제 1 공간(A)이라 하고, 베인(4)의 좌측에 위치하는 공간을 제 2 공간(B)이라 하고, 베인(4)의 우측이며, 로터부(3A)의 하방에 위치하는 공간을 제 3 공간(C)이라 한다.
도 2는 상기 도 1의 상태에서의 II-II부에 대한 단면도를 도시하고 있고, 상기 하우징(2)에는 펌프실(2A)에 인접하여 상기 로터(3)를 축지지하는 축받이부(2B)가 형성되고, 당해 축받이부(2B)의 반대측에 커버(5)가 설치되어 있다.
다음에 상기 로터(3)는 상기 축받이부(2B)에 축지지되어 상기 로터부(3A)를 회전구동하는 축부(3B)를 구비하고 있고, 당해 축부(3B)는 축받이부(2B)로부터 도시된 우측으로 돌출하여, 엔진의 캠 샤프트에 의해 회전구동되는 커플링(11)에 연결되어 있다.
그리고, 상기 로터부(3A) 및 베인(4)의 도시된 좌측의 끝면은 상기 커버(5)에 슬라이딩 접촉하고, 또 상기 베인(4)의 우측의 끝면은 펌프실(2A)의 축받이부(2B)측의 내면과 슬라이딩 접촉하면서 회전하게 되어 있다.
또한, 상기 로터(3)에 형성된 홈(9)의 바닥면(9a)은 펌프실(2A)과 베인(4)이 슬라이딩 접촉하는 면보다도 약간 축부(3B)측에 형성되어 있고, 베인(4)과 당해 바닥면(9a) 사이에는 간극이 존재하고 있다.
그리고 상기 축부(3B)에는, 그 중앙에 엔진으로부터의 윤활유를 유통시킴과 아울러, 급유 통로를 구성하는 오일 통로(12)가 형성되어 있고, 이 오일 통로(12)는 소요 위치로부터 상기 홈(9)과 동일한 방향으로 분기되고, 당해 축부(3B)의 외주면으로 개구하는 분기 통로(12a)를 구비하고 있다.
또 상기 축받이부(2B)에는 당해 축받이부(2B)의 축방향에 형성되어 펌프실(2A) 내에 연통구를 형성하는 급유 통로를 구성하는 급유 홈(13)이 형성되어 있고, 도 1에 도시하는 바와 같이 이 급유 홈(13)의 베인(4)의 회전방향을 따른 폭은 베인(4)의 폭 이상이 되도록 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 로터(3)의 회전에 의해 분기 통로(12a)가 급유 홈(13)에 일치하면, 오일 통로(12)로부터의 윤활유가 급유 홈(13)을 통하여 펌프실(2A) 내로 유입되고, 그 중 대략 절반이 상기 베인(4)과 홈(9)의 바닥면(9a)과의 간극으로부터 로터(3)의 중공부(3a)에 유입되게 되어 있다.
또한, 나머지 윤활유는 베인(4)을 회전시킴으로써 부압으로 된 펌프실(2A)로 끌려 들어가, 상기 베인(4)과 홈(9)의 바닥면(9a)이나 캡(10)과의 간극을 통하여 펌프실(2A) 내로 분무되게 되어 있다.
이상의 구성으로부터, 본 실시예에 따른 베인 펌프(1)의 동작을 설명하면 엔진의 작동에 의해 커플링(11)을 통하여 로터(3)가 도 1의 반시계방향으로 회전하면, 그것에 따라 로터(3)의 홈(9) 내를 왕복운동하면서 베인(4)이 회전하고, 당해 베인(4)에 의해 구획된 펌프실(2A)의 공간은 로터(3)의 회전에 따라 그 용적을 변화시킨다.
구체적으로 설명하면 도 3은 로터(3)의 회전에 의해 베인(4)이 상기 급유 홈(13)을 통과하려고 하고 있을 때의 상태를 도시하고 있다.
그리고 도 1에서의 제 1 공간(A)은, 로터(3)의 회전에 의해, 본 도면(도 3)에서는 베인(4)의 좌측 방향에 위치하고 있고, 도 1에서의 제 2 공간(B)은 본 도면(도 3)에서는 베인(4)과 로터(3)의 우측 아래에 위치하고 있다.
제 1 공간(A)은 도 1일 때에 비해 그 용적이 증대해 있고, 아울러 상기 흡기 통로(6)를 통하여 배력 장치로부터 기체의 흡인을 행하고 있었기 때문에, 당해 제 1 공간(A)은 부압으로 된다.
한편, 제 2 공간(B)은 도 1일 때에 비해 그 용적이 감소하고, 제 2 공간(B) 내의 기체와 함께 윤활유도 배출 통로(7)로부터 배출되지만, 이때 배출 통로(7) 내의 윤활유를 강제적으로 배제하기 때문에, 제 2 공간(B) 내의 기체는 압축되어 제 1 공간(A)에 대해 고압으로 된다.
이와 같이, 도 1로부터 도 3으로 되는 동안에, 상기 제 1 공간(A)과 제 2 공간(B) 사이에는 차압이 발생하게 되고, 그 결과 베인(4)에 의해 배출 통로(7)로부터 전부 배제되지 않은 윤활유는 상기 차압에 의해 펌프실(2A)과 베인(4)과 캡(10)에 의한 각각의 간극으로부터 제 1 공간(A)으로 분무된다.
또한, 도 3의 상태에서는 급유 통로에서의 분기 통로(12a)와 로터(3)의 홈(9)과의 방향이 동일하게 되므로, 도면과 같이 베인(4)과 급유 홈(13)과의 위치가 일치하면, 동시에 분기 통로(12a)와 급유 홈(13)도 일치하게 된다.
이와 같이 분기 통로(12a)와 급유 홈(13)이 일치하면, 급유 홈(13)으로부터의 윤활유의 대략 절반 정도는 베인(4)과 홈(9)과 바닥면(9a)과의 간극으로부터 로 터(3)의 중공부(3a) 내로 유입되고, 그 후 이 윤활유는 로터(3)의 원심력에 의해 로터 내주면을 따르는 것과 같은 형태로 상승해 가, 커버(5)와 로터(3)와 베인(4) 사이의 실링을 행한다.
다른 한편, 그 이외의 윤활유는 상기 급유 홈(13)이 도시된 하류측에 설치되어 있으므로, 급유 홈(13)으로부터의 윤활유는 로터부(3A)의 하류측 바닥부보다 제 1 공간(A)의 부압에 의해, 안개 모양으로 되어 제 1 공간(A) 내로 분출된다.
즉 본 실시예에서는, 이 제 1 공간(A)에 대하여, 상기한 제 2 공간(B)으로부터 분무되는 윤활유와, 로터부(3A)의 하류측 바닥부로부터 분무되는 윤활유에 의해, 2단계로 윤활유가 공급되게 되어 있다.
게다가, 상기 로터부(3A)의 바닥면과 펌프실(2A)의 바닥면과의 간극, 베인(4)과 홈(9)과 바닥면(9a)과의 간극, 베인(4)과 캡(10)과의 간극으로부터 제 1 공간(A) 내로 분출한 윤활유는 각각 베인(4)의 회전 방향에 대해 반대 방향으로 분출되게 된다.
이 때문에, 그 후 로터(3)의 회전에 의해 배출 통로(7)에 도달하는 베인(4)에 이들 윤활유가 세게 불어지고, 이 윤활유는 베인(4)과 펌프실(2A)과의 간극이나, 캡(10)과 펌프실(2A)과의 간극에 밀고 들어가게 된다.
이와 같이, 윤활유를 베인(4)의 회전방향에 대해 적극적으로 역방향으로 분사시킴으로써 특히 엔진 시동시 등, 윤활유가 베인 펌프(1) 내에 충분히 널리 퍼져 있지 않을 때에는, 이 윤활유는 신속하게 베인(4)과 펌프실(2A)과의 간극이나, 캡(10)과 펌프실(2A)과의 간극에 널리 퍼지게 된다.
그리고 상기 윤활유는 베인 펌프(1) 내부의 윤활을 행하는 것 이외에, 실링의 역할도 수행하고 있어, 윤활유에 의해 베인(4)과 펌프실(2A)과의 간극 등을 실링함으로써, 예를 들면 제 2 공간(B)과 제 1 공간(A) 사이에서의 기밀이 유지되게 된다.
이 때문에, 엔진 시동 직후이어도 신속하게 베인 펌프(1) 본래의 성능을 발휘하는 것이 가능하게 된다.
이에 반해, 종래의 베인 펌프에서는 윤활유가 유입되는 방향이 베인의 회전에 추종하는 방향으로 되어 있었으므로, 특히 캡과 펌프실과의 간극에서의 실링이 신속하게 행해지지 않아, 엔진 시동 직후, 신속하게 베인 펌프 본래의 성능을 발휘할 수 없었다.
이것을 도 4의 실험결과로 나타내면, 본 도면에서는 횡축에 엔진 시동시부터의 경과 시간을, 종축에 배력 장치에 발생한 부압 발생 능력을 나타내고 있고, 실선으로 나타내는 본 실시예의 구성을 갖는 베인 펌프(1)쪽이 파선으로 나타내는 종래의 구성을 갖는 베인 펌프에 비해, 신속하게 소정의 부압 발생 능력을 생기게 하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 급유 홈(13)의 위치는 상기 중심선(L)에 대하여 배출 통로(7)측에 형성되어 있으면 되지만, 급유 홈(13)의 위치를 베인(4)의 너무 회전방향 상류측에 위치시키면, 펌프실(2A)의 용적을 증대시켜 발생시킨 부압이 윤활유의 유입에 의해 감소되어, 흡기가 불충분하게 되어 베인 펌프의 성능을 충분히 얻을 수 없게 되므로 주의가 필요하다.
또 본 실시예에서는, 상기 급유 홈(13)의 회전방향폭을 베인(4)의 폭 이상이 되도록 약간 넓게 설정하고 있지만, 이때 당해 급유 홈(13)의 회전방향폭을 베인(4)의 폭보다도 좁게 하면, 급유 시간이 짧아져 윤활을 충분하게 할 수 없게 되고, 반대로 급유 홈(13)의 회전방향폭을 지나치게 넓게 하면, 윤활유 양이 지나치게 많아져서 윤활유를 배출할 때에 베인(4)에 부담이 가해지므로, 주의가 필요하다.

Claims (6)

  1. 대략 원형의 내벽면이 형성된 펌프실을 구비하는 하우징과, 펌프실의 중심에 대하여 편심된 위치에서 회전하고, 펌프실의 내벽면의 일부에 슬라이딩 접촉하는 로터와, 로터에 의해 회전하고, 펌프실을 항상 복수의 공간으로 구획하는 베인을 구비한 베인 펌프로서,
    상기 하우징에는, 펌프실의 중심과 로터의 회전 중심을 연결한 중심선에 의해 구획된 공간 중, 일방의 공간에 흡기 통로가, 타방의 공간에 배출 통로가 각각 형성되고,
    또한 로터 및 하우징에는, 로터의 회전에 의해 간헐적으로 펌프실에 연통되는 급유 통로가 형성되고, 펌프실에 형성된 당해 급유 통로의 연통구를 통하여 간헐적으로 윤활유를 공급하도록 한 베인 펌프에 있어서,
    상기 급유 통로의 연통구를 상기 펌프실 내부에서의 상기 중심선보다도 배출 통로측의 공간에 형성함과 아울러, 당해 연통구를 상기 베인이 통과하는 것과 동시에 급유 통로와 펌프실을 연통시키도록 한 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 급유 통로의 연통구를 베인의 회전방향 상류측에서 보아 배출 통로의 형성위치보다도 후방에 형성한 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연통구의 베인의 회전방향에서의 폭을 상기 베인의 폭 이상으로 넓게 형성한 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로터는 베인을 유지하는 로터부와 당해 로터부를 회전구동하는 축부로 구성됨과 아울러, 상기 하우징에는 상기 축부를 축지지하는 축받이부가 형성되고,
    상기 급유 통로는 상기 축부에 형성되어 축받이부와의 슬라이딩면으로 개구하는 오일 통로와, 상기 축받이부의 내주면에 축방향에 형성되어 펌프실에 상기 연통구를 형성하는 급유 홈으로 이루어지고, 상기 로터가 회전하여 오일 통로가 급유 홈과 일치했을 때에, 펌프실 내에 윤활유가 공급되는 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 오일 통로는 축부의 소요 위치로부터 축부의 직경방향으로 분기되는 분기 통로를 구비하고, 상기 급유 홈을 베인이 통과하는 것과 동시에, 당해 분기 통로와 급유 홈과를 연통시키는 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 로터부에는 직경방향으로 형성되어 상기 베인을 왕복운동 가능하게 유지하는 홈을 형성하고, 당해 홈의 바닥면을 베인과 하우징의 슬라이딩면보다도 축부측에 형성함으로써, 오일 통로와 급유 홈이 연통되었을 때에, 윤활유를 홈의 바닥면과 베인 사이에 유입시키도록 한 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
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