WO2007099035A1 - Druckregelungsvorrichtung für ein betätigungsmittel - Google Patents

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WO2007099035A1
WO2007099035A1 PCT/EP2007/051429 EP2007051429W WO2007099035A1 WO 2007099035 A1 WO2007099035 A1 WO 2007099035A1 EP 2007051429 W EP2007051429 W EP 2007051429W WO 2007099035 A1 WO2007099035 A1 WO 2007099035A1
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Rainer Petzold
Robert Ingenbleek
Mario Steinborn
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a pressure control device for a means of transport, for example of a motor vehicle, according to the type defined in greater detail in the preamble of claim 1,
  • Automated manual transmissions consist with regard to their main components of conventional, possibly also manually operable manual transmissions, in which the actuation of the shift and / or starting clutch between the drive motor and transmission and the selection and switching of gears via appropriate Betäf Trenttei done automatically.
  • These actuating means are usually designed as hydraulically or pneumatically actuable piston-cylinder assemblies or as electrical actuators which act on Stelimittei for the said friction functions.
  • the adjusting means may be arranged on or in the transmission.
  • pressure generating and control devices are necessary, which comprise according to the prior art, a hydraulic or pneumatic pump as a pressure generating device, a pressure accumulator, a hydraulic or pneumatic control unit with control valves and sensors, which with a central control - And control device in connection and are controlled by this stored there control and regulation functions.
  • an adjustable pressure reducing valve which together with a Hauptabschaltventil allows a reduction of the main pressure generated by the pressure generating device to the control pressure required for the actuating means.
  • the use of a pressure reducing valve has the advantage that the shifting forces and thus the gearboxes can be limited to the design level of the gearbox.
  • a disadvantage of such pressure reducing valves is that different, demand-oriented switching pressures and switching speeds based thereon can not be realized.
  • the pressure regulating device described in DE 102 49 341 A1 for an actuating means of a motor vehicle has a pressure generating device, an accumulator, a main pressure line and control pressure lines, wherein in one of these S85 réelle effet a sensor for determining the control pressure prevailing there is arranged.
  • at least one switching valve for hydraulic or pneumatic connection of the control pressure lines with supply lines to pressure chambers of the actuating means is present.
  • the pressure control device has a pressure regulating means for adjusting the pressure level of the main pressure line to the Serie- pressure level for the actuating means.
  • This pressure regulating means is designed as a clocked electromagnetic switching valve which operates in dependence on the control pressure sensor.
  • the present invention has for its object to represent a pressure control device for an actuating means, in which a variable pressure level for the actuating means can be adjusted without the use of a pressure sensor
  • the object underlying the invention is achieved by a, the characterizing features of the main claim having, generic pressure control device.
  • the pressure control device for an actuating means, such as a motor vehicle, has a control and regulating device, a pressure medium supply, a main pressure line and Control pressure lines. Furthermore, at least one switching valve is provided for the hydraulic or pneumatic connection of the control pressure lines with supply lines to pressure chambers of the actuating means. If only one shift valve is used, the piston of the actuating means is pushed back into the corresponding position by a further means, for example a spring device, when the actuating pressure in the pressure chamber of the actuating means is reduced.
  • the pressure-regulating device has a pressure-regulating means. With regard to the pressure regulating means, it is provided according to the invention that this is designed as a proportional valve.
  • the Proportionalventii is driven with a corresponding current.
  • this is converted by means of a solenoid into a proportional to the current hydraulic or pneumatic value, such as the flow rate or pressure. This is done via a Steuerkoiben the proportional valve, which can be placed in any intermediate positions of his showings.
  • the output quantity for example the flow rate or the pressure and thus the SG holding force
  • the output quantity is proportional to the electric control current of the proportional valve.
  • An increasing control current at the proportional valve thus causes an increasing pressure in the control lines after the proportional valve and thus an increasing switching force in the pressure chamber of the actuating means.
  • a variable pressure level for the actuating means can thus be set without the use of a pressure sensor.
  • the actuating means are preferably formed as a Koiben-cylinder arrangements, which can be arranged as an actuator on or in a motor vehicle transmission.
  • Such piston-cylinder arrangements are designed, for example, as adjusting devices for a shaft and / or starting clutch between the drive engine and the transmission, for a transmission brake or for a transmission shifting device of a motor vehicle transmission.
  • Such an adjusting device can be arranged both in an automated manual transmission and also in conventional automatic transmissions, for example an automatic multi-step transmission.
  • the adjusting device can be mechanically connected, for example, with gear shift shafts, so that they are axially displaceable, for example, for performing a gear selection.
  • the entire pressure control system it is regarded as advantageous that it can be actuated both by means of a pneumatic as well as a hydraulically acting pressure medium
  • the proportional valve and the switching valves are connected to a control and regulation device preferably via sensor and / or control lines.
  • control and regulating device control and / or Regeiungsfunktionen are stored, with which the control and Regeiungsvorides depending on transmission parameters via control lines, the Proportionalventii and the Schaitventile controls needs.
  • a specific pressure value and thus a certain switching force is generated in the control pressure lines and the supply lines to the pressure chambers of the Betuschistsmitteis depending on the situation, which is required for the control of the actuating means.
  • the inventive construction of the pressure control device can be dispensed with a pressure reducing valve and a pressure sensor. In this way, component costs can be saved and the space of the pressure control device is reduced.
  • the pressure control device 1 serves to control and regulate an actuating means 6, for example a piston-cylinder arrangement, for pressure medium supply of the piston-cylinder assembly 6, a pressure generating device 2 is provided, for example, a pump which brings a pressure medium to a so-called main pressure , This main pressure is thus in a main pressure line 11, which is connected to a pressure medium reservoir 18.
  • a pressure medium reservoir 18 In this pressure medium reservoir 18, a comparatively large volume of the pressure medium brought by the pressure generating device 2 to main pressure is temporarily stored, since the pressure generating device 2 preferably operates discontinuously.
  • a proportional valve 3 is also arranged on the main pressure line 11, a proportional valve 3 is also arranged.
  • the supply lines 14, 15 are connected to the pressure chambers 9, 10 of the piston-cylinder assembly 6.
  • the proportional valve! 3 and the switching valves 4, 5 are connected via electrical signal lines 20 with a control and regulating device 19.
  • a control and regulating device 19 By means of the control and regulating device 19, appropriate signals are applied to the proportional valve 3 and to the control valves 4 5 5, depending on transmission parameters, whereby a situation-dependent actuating pressure in the lines 12, 13, 14, 15 and thus a certain switching force in the pressure chambers 9, 10 of the piston-cylinder assembly 6 is formed.
  • the displaced by the actuation of the piston-cylinder assembly 6 pressure medium is conveyed by appropriate control of Wegventiie 4, 5 via return lines 16, 17 in a serving as a pressure medium sink 21 container or discharged in a pneumatic actuation to the environment.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckrβgelungsvorrichtung (1) für ein Betätigungsmittel (6), beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, die über einen Druckmittelvorrat, eine Hauptdruckleitung (11) und Steuerdruckleitungen (12, 13) sowie über Schaltventile (4, 5) zum Verbinden der SteuerdruckSeitungen (12, 13) mit Zuleitungen (14, 15) zu Druckräumen (9, 10) des Betätigungsmittels (6) verfügt. Diese Druckregelungsvorrichtung (1) verfügt über ein Druckregulierungsmittei zur Anpassung des Druckniveaus der Haupfdruckieitung (11) an ein gewünschtes Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel (6), wobei das Druckregulierungsmittel als Proportionalventil (3) ausgebildet ist.

Description

Druckreαeiunαsvorήchtunq für ein Betätiαunαsmittei
Die Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung für ein Befäti- gungsmittei, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art,
Automatisierte Schaltgetriebe bestehen hinsichtlich ihrer Hauptkomponenten aus konventionellen, gegebenenfalls auch manuell betätigbaren Schaltgetrieben, bei denen das Betätigen der Schalt- und/oder Anfahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe sowie das Wählen und Schalten von Getriebegängen über entsprechende Betäfigungsmittei automatisiert erfolgt. Diese Betätigungsmittel sind üblicherweise als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnungen oder als elektrische Aktuatoren ausgebildet welche auf Stelimittei für die genannten Gefriebefunktionen einwirken. Die Stellmittel können am oder im Getriebe angeordnet sein.
Zur Ansteuerung von hydraulischen bzw. pneumatischen Betätigungsmitteln sind Druckerzeugungs- und Steuerungsvorrichtungen notwendig, die gemäß dem Stand der Technik eine Hydraulik- bzw. Pneumatikpumpe als Druckerzeugungsvorrichtung, einen Druckspeicher, eine hydraulische bzw. pneumatische Steuerungseinheit mit Steuerungsventilen und Sensoren umfassen, welche mit einer zentralen Steuerungs- und Regelungsvorrichtung in Verbindung stehen und von dieser nach dort abgespeicherten Steuerungs- und Regelungsfunktionen ansteuerbar sind.
Zudem ist es bekannt, in derartigen Steuerungsvorrichtungen ein einstellbares Druckminderventil einzusetzen, welches zusammen mit einem Hauptabschaltventil eine Reduzierung des von der Druckerzeugungsvorrichtung erzeugten Hauptdruckes auf den für die Betätigungsmittel benötigten Steuerdruck ermöglicht. Der Einsatz eines Druckminderventils hat den Vorteil, dass die Schaltkräfte und somit die Getriebebeiastung auf den Auslegungs- stand des Getriebes begrenzt werden können. Ein Nachteil solcher Druckminderventile ist, dass unterschiedliche, bedarfsorientierte Schaltdrücke und darauf basierende Schaltgeschwindigkeiten nicht realisierbar sind.
Die in der DE 102 49 341 A1 beschriebene Druckregel ungsvoπichtung für ein Betitigungsmittel eines Kraftfahrzeuges verfügt über eine Druckerzeugungsvorrichtung, einen Druckspeicher, eine Hauptdruckleitung sowie Steuerdruckleitungen, wobei in einer dieser Sfeuerdruckleitungen ein Sensor zur Ermittlung des dort vorherrschenden Steuerdruckes angeordnet ist. Zudem ist mindestens ein Schaltventil zum hydraulischen oder pneumatischen Verbinden der Steuerdruckleitungen mit Zuleitungen zu Druckräumen des Betätigungsmittels vorhanden. Die Druckregelungsvorrichtung weist ein Druckregulierungsmittel auf zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung an das Sfeuer- druckniveau für das Betätigungsmittel. Dieses Druckregulierungsmittel ist als getaktetes elektromagnetisches Schaltventil ausgebildet, das in Abhängigkeit des Steuerdrucksensors arbeitet. Durch diesen Aufbau kann auf das mechanische Druckminderventil verzichtet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckrege- lungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel darzustellen, bei welcher ohne Verwendung eines Drucksensors ein variables Druckniveau für das Betätigungsmittel einsteilbar ist
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende, gattungsgemäße Druckregelungsvorrichtung gelöst.
Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, verfügt über eine Steuerungs- und Regelungsvorrichtung, einen Druckmittelvorrat, eine Hauptdruckleitung und Steuerdruckleitungen. Des Weiteren ist mindestens ein Schaltventil vorhanden zum hydraulischen oder pneumatischen Verbinden der Steuerdruckleitungen mit Zuleitungen zu Druckräumen des ßetätigungsmittels. Wird nur ein Schait- ventil verwendet, dann wird der Kolben des Betätigungsmittels durch ein weiteres Mittel, beispielsweise eine Federeinrichtung, wieder in die entsprechende Position zurück gedrückt, wenn der Betätigungsdruck im Druckraum des Betätigungsmitteis verringert wird. Zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel weist die Druckre- geiungsvorrichtung ein Druckreguüerungsmittel auf. Hinsichtlich des Druckregu- lierungsmitteis ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieses als Proportionai- ventil ausgebildet ist.
Durch den Einsatz eines Proportionalventils anstelle eines Druckminderventils und eines Hauptabschalfventiis ist es möglich, den Druck nach dem Proportionaiventil, bzw. vor den Schaltventüen, ohne Drucksensor bedarfsgerecht zu regein. Durch die Steuerungs- und Regeiungsvorrichtung, welche beispielsweise als separater Mikrocomputer oder als Getriebesteuergerät ausgebildet sein kann, wird das Proportionalventii mit einer entsprechenden Stromstärke angesteuert. Im Proportionalventii wird diese mittels eines Stellmagneten in einen zur Stromstärke proportionalen hydraulischen oder pneumatischen Wert, beispielsweise die Durchflussmenge oder den Druck, umgewandelt. Dies geschieht über einen Steuerkoiben des Proportionalventils, der in beliebige Zwischenstellungen seiner Schaustellungen gebracht werden kann. Dabei verhält sich die Ausgangsgröße, beispieisweise der Durchflussstrom bzw. der Druck und somit die SGhaltkraft, proportional zum elektrischen Steuerstrom des Proportionaiventils. Ein größer werdender Steuerstrom am Proportionalventil bewirkt also einen größer werdenden Druck in den Steuerleitungen nach dem Proportionalventil und somit eine größer werdende Schaltkraft im Druckraum des Betätigungsmittels. Durch den Einsatz des Proportionaiventils kann also ohne Verwendung eines Drucksensors ein variables Druckniveau für das Betätigungsmittel eingestellt werden. Die Betätigungsmittel sind dabei vorzugsweise ais Koiben-Zylinder- Anordnungen ausgebildet, welche als Stellglied an einem oder in einem Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet sein können. Derartige Kolben-Zylinder-Anordnungen sind beispielsweise als Stellvorrichtungen für eine Schaft- und/oder Anfahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe, für eine Getriebebremse oder für eine Getriebeschaltvorrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet. Eine solche Stellvorrichtung kann sowohl in einem automatisierten Schaltgetriebe ais auch in konventioneilen Automatikgetrieben, beispieisweise einem automatischen Stufenwechselgetriebe, angeordnet sein. Die Stellvorrichtung kann beispielsweise mit Getriebeschaltwellen mechanisch in Verbindung stehen, so dass diese beispielsweise zur Durchführung einer Gangwahl axial verschiebbar sind. Hinsichtlich des gesamten Druckregelungssystems wird es ais vorteilhaft angesehen, dass dieses sowohl mittels eines pneumatisch ais auch eines hydraulisch wirkenden Druckmediums betätigbar ist
Das Proportionalventii und die Schaltventile sind mit einer Steuerungsund Regeiungsvorrichtung vorzugsweise über Sensor- und/oder Steuerungsleitungen verbunden. In der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung sind Steue- rungs- und/oder Regeiungsfunktionen abgespeichert, mit denen die Steuerungs- und Regeiungsvorrichtung unter anderem in Abhängigkeit von Getriebeparametern über Steuerleitungen das Proportionalventii und die Schaitventile bedarfsgerecht ansteuert. Somit wird in den Steuerdruckleitungen und den Zuleitungen zu den Druckräumen des Betätigungsmitteis situationsabhängig ein bestimmter Druckwert und somit eine bestimmte Schaltkraft erzeugt, welche für die Ansteuerung des Betätigungsmittels benötigt wird.
Durch eine entsprechende Ansteuerung des Proportionalventiis können unterschiedliche, bedarfsorientierte Schaltgeschwindigkeiten realisiert werden. Bei hohem Fahrwiderstand, beispielsweise bei Bergfahrten, können kürzere Schaltzeiten und bei geringerem Fahrwiderstand, beispielsweise auf ebener Fahrbahn, längere Schaltzeiten verwirklicht werden. Die Schaltkräfte, welche vom Steuerstrom des Proportionalventiis abhängig sind, können in Abhängigkeit des entsprechenden Steuerstroms als Kollektivdaten in der Steuerungsund Regelungsvorrichtung gespeichert werden. Durch eine Auswertung dieser Köllektivdaten kann die zu erwartende Lebensdauer des Getriebes ermittelt werden. Ebenso kann die Getriebebeiastung entsprechend der Auslegungskriterien des Getriebes gezielt beeinllusst werden.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Druckregelungsvorrichtung kann auf ein Druckminderventil und auf einen Drucksensor verzichtet werden. Auf diese Weise lassen sich Bauteilkosten einsparen und der Bauraum der Druckregelungsvorrichtung verringert sich.
Im Folgenden wird das Grundprinzip der Erfindung an Hand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
Die einzige Figur dieser Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung 1 dient zur Ansteuerung und Regelung eines Betätigungsmittels 6, beispielsweise einer Kolben- Zylinder-Anordnung, Zur Druckmittel Versorgung der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 ist eine Druckerzeugungsvorrichtung 2 vorgesehen, beispielsweise eine Pumpe, welche ein Druckmedium auf einen so genannten Hauptdruck bringt. Dieser Hauptdruck liegt somit in einer Hauptdruckleitung 11 an, welche mit einem Druckmittelspeicher 18 verbunden ist. In diesem Druckmittelspeicher 18 wird ein vergleichsweise großes Volumen des von der Druckerzeugungsvorrichtung 2 auf Hauptdruck gebrachten Druckmediums zwischengespeichert, da die Druckerzeugungsvorrichtung 2 vorzugsweise diskontinuierlich arbeitet. An der Hauptdruckleitung 11 ist zudem ein Proportionalventil 3 angeordnet. Mit diesem Proportionaiventi! 3 wird eine Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 11 und den Steuerdruckleitungen 12, 13 bedarfsgerecht eingestellt Über Schalt- ventile 4, 5, beispielsweise elektromagnetische 3/2 Wegeventile, wird eine Verbindung von den Steuerdruckleitungen 12, 13 zu den Zuleitungen 14, 15 der Kolben-Zylinder-Anordnung 8 hergestellt oder unterbrochen. Die Zuleitungen 14, 15 sind mit den Druckräumen 9, 10 der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 verbunden. Durch entsprechendes Ansteuern der Ventile 3, 4, 5 wird also ein entsprechender Steuerdruck in den Druckräumen 9, 10 der Kolben-Zylinder- Anordnung 6 angelegt zur Bewegung des Kolbens 7 im Zylinder 8 in die jeweils gewünschte Richtung.
Das Proportionalventi! 3 und die Schaltventile 4, 5 sind über elektrische Signalleitungen 20 mit einer Steuerungs- und Regel ungsvorrichtung 19 verbunden. Über die Steuerungs- und Regelungsvorrichtuπg 19 werden unter anderem in Abhängigkeit von Getriebeparametern entsprechende Signale an das Proporti- onalventil 3 sowie an die Steuerungsventile 45 5 angelegt, wodurch ein situationsabhängiger Betätigungsdruck in den Leitungen 12, 13, 14, 15 und somit eine bestimmte Schaltkraft in den Druckräumen 9, 10 der Kolben-Zylinder- Anordnung 6 entsteht. Das durch die Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 verdrängte Druckmedium wird durch entsprechende Ansteuerung der Schaltventiie 4, 5 über Rückflussleitungen 16, 17 in einen als Druckmittelsenke 21 dienenden Behälter befördert oder bei einer pneumatischen Betätigung an die Umgebung abgegeben.
Bezuαszeichen
1 Druckregelungsvorrichiung
2 Druckerzeugungsvorrichtung
3 Druckregulierungsmitte!, Proportionaiventil
4 Schaltventil
5 Schaltventil
6 Betätigungsmitte!, Kolben-Zylinder-Anordnung
7 Kolben
8 Zylinder
9 Druckraum
10 Druckraum
1 1 Hauptdruckleitung
12 Steuerdruckleitung
13 Steuerdruckleitung
14 Zuleitung für Steuerdruck
15 Zuleitung für Steuerdruck
16 Rückflussieitung für Druckmedium
17 Rückflussleitung für Druckmedium
18 Druckmittelspeicher
19 Steuerungs- und Regelungsvorrichtung
20 Signalleitungen
21 Druckmittelsenke

Claims

Patentansprüche
1. Druckregeiungsvorrichtung (1) für ein Betatigungsmittei (8), beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einem Druckmittelvorrat, einer Hauptdruckleitung (11) und Sfeuerdruckleitungen (12, 13), mindestens einem Schaltventii {4, 5), zum Verbinden der Steuerdruckleitungen (12, 13) mit Zuleitungen (14, 15) zu Druckräumen (9, 10) des Betätigungsmitteis (6) sowie mit einem Druckregu- lierungsmittel (3) zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung (11) an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregulierungsmitte! (3) als Proportionalventil ausgebildet ist.
2. Druckregeiungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (6) als eine Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet ist.
3. Druckregeiungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koiben-Zylinder-Anordnung (6) als Schaltgüed eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet ist.
4. Druckregeiungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koiben-Zyiinder-Anordnung (6) als Stellvorrichtung für eine Schalt- und/oder Anfahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe, eine Getriebebremse oder eine GetriebeschaStwelle ausgebildet ist.
5. Druckregeiungsvorrichfung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betatigungsmittei (6) durch ein pneumatisch oder hydraulisch wirkendes Druckmedium befätigbar ist.
6. Dπjckregeiungsvorήchtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventii (3) und die SchaltvenfÜe (4, 5) mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (19) über Signaüeitungen (20) verbunden sind,
7. Verfahren zur Ansteuerung einer Druckregeiungsvorrichtung (1) für ein Betätigungsmittel (6), dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steuerdruck und somit die Schaltkraft für das Betätigungsmittel (8) aus einem an ein Proportionalventii (3) angelegten elektrischen Steuerstrom ergibt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventii (3) von einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (19) angesteuert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkräfte in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (19) ais Kollektivdafen erfasst und dort gespeichert und ausgewertet werden.
10. Verwendung eines Proportionalvenfils (3), um Schaltkräffe für ein Betätigungsmittel (6) bedarfsgerecht zu regeln.
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