CN112627938B - 一种回油***及其回油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回油***及其回油方法,属于发动机技术领域。回油***包括油气分离器、负压机油集滤器、单向浮子阀及重力球;油气分离器的一端与曲轴箱连接;负压机油集滤器的一端***油底壳的机油液面下,用于过滤机油;单向浮子阀连接油气分离器与负压机油集滤器;其中,单向浮子阀内形成有用于储存机油的储油腔,储油腔靠近负压机油集滤器的一端的内壁凸设有密封区域,单向浮子阀包括浮子,浮子仅能够在储油腔内在竖直方向上浮动;重力球位于密封区域内,以用于与密封面相贴合或者相分离,以用于封堵或者打开单向浮子阀。其优点在于:能够避免机油倒吸及确保不会有空气进入负压机油集滤器内。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域,尤其涉及一种回油***及其回油方法。
背景技术
柴油发动机在工作时,随着活塞不断的往复运动,会有少量高温高压气体从柴油发动机燃烧室的活塞环与气缸之间的间隙持续窜入至曲轴箱内;而窜入曲轴箱内的高温高压气体成分复杂,不能直接排向大气,因此需要采用曲轴箱油气分离***对发动机进行气体的闭式循环,以防止高温高压气体直接排向大气。
油气分离器将窜入曲轴箱内的高温高压气体中的机油分离出来,并通过回油***使机油回流至油底壳液面以下;同时将分离出的气体经出气管吸入至柴油机的吸气管内;由于在柴油机运转的过程中,曲轴箱内的相对压力约为2kPa,而柴油机的吸气管处于负压状态,利用柴油机吸气管与曲轴箱之间的压力的负压差能够将油气分离器分离后的气体吸入至柴油机吸气管内。
但随着柴油机的使用时间增长,由于柴油机的空气滤清器阻塞或其它原因容易导致柴油机的吸气管内的负压逐渐变大,以在对油气分离器分离出的气体以较大的吸力吸入的同时,很容易出现将机油从油底壳内倒吸入油气分离器内,使回油较为困难,从而影响整个柴油机的使用性能。
目前为了解决以上问题,通过在增加油气分离器的高度的同时增设单向阀,以增加机油从油底壳内倒吸入回油气分离器内的难度,以提高油气分离器的分离效率;但高度较高的油气分离器很容易受限于发动机的整体高度,不便于发动机的整机布置;且单向阀在长期的使用过程中很容易出现堵塞,使其工作可靠性较低。
综上所述,亟需设计一种回油***及其回油方法,来解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种回油***,能够避免机油从油底壳内倒吸入回油气分离器内以及能够确保不会有空气进入负压机油集滤器内,且具有结构简单以及可靠性较高的特点。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种回油***,包括:
油气分离器,其一端与曲轴箱连接,以分离出所述曲轴箱内排出的混合气体中的机油;
负压机油集滤器,其一端***油底壳的机油液面之下,用于过滤机油;
单向浮子阀,所述单向浮子阀连接所述油气分离器与所述负压机油集滤器;其中,所述单向浮子阀内形成有用于储存机油的储油腔,所述储油腔靠近所述负压机油集滤器的一端的内壁凸设有密封区域,所述单向浮子阀包括浮子,所述浮子设置在所述储油腔内,且所述浮子仅能够在所述储油腔内在竖直方向上浮动;
重力球,其设置在所述浮子上靠近所述负压机油集滤器的一端,所述重力球位于所述密封区域内,所述密封区域的竖直高度H为2.5-3倍所述重力球的直径,所述重力球的直径大于所述密封区域的密封面的最小内径,所述重力球被配置为与所述密封面相贴合或者相分离,以用于封堵或者打开所述单向浮子阀。
优选地,所述密封面为锥形面,所述锥形面的内径小的一端靠近所述负压机油集滤器。
优选地,所述浮子与所述重力球之间通过连接绳连接。
优选地,所述浮子受到的机油的浮力F浮>所述浮子的自身重力G1+所述重力球的自身重力G2+所述连接绳的自身重力G3+由汽车在运动过程中施加至所述重力球的整车向下的加速度所产生的力F1+由所述油气分离器出油口与所述负压机油集滤器的进油口之间的压强差所产生的力F2时,所述浮子能够带动所述重力球竖直向上移动,以使所述重力球与所述密封区域的密封面相分离,以打开所述单向浮子阀。
优选地,F1=m×g,m为所述重力球的质量,g为汽车在运动过程中施加至所述重力球的整车向下的加速度。
优选地,F2=P×S,P为所述油气分离器出油口与所述负压机油集滤器的进油口之间的压强差,S为所述单向浮子阀的出油口的截面积。
优选地,所述重力球的自身重力G2+由汽车在运动过程中施加至所述重力球的整车向下的加速度所产生的力F1大于所述浮子对所述重力球的拉力F3时,所述重力球能够竖直向下移动以与所述密封面相贴合,以封堵所述单向浮子阀;其中,F3=F浮-G1-F2。
优选地,所述储油腔的内壁沿竖直方向凸设有多个加强筋,所述浮子的外周设置有多个与所述加强筋相干涉的凸台,以使所述浮子仅能够在所述储油腔内在竖直方向上浮动。
优选地,所述浮子的外周沿竖直方向凹设有多个流动槽,以用于机油流动至所述储油腔内。
本发明的另一个目的在于提出一种回油***的回油方法,其能够避免机油从油底壳内倒吸入回油气分离器内,以及能够确保不会有空气进入负压机油集滤器内。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种使用如上所述的回油***的回油方法,包括以下步骤:
S1,排出所述储油腔中的机油,使得所述重力球在自身重力作用下竖直向下移动以与所述密封面相贴合,以封堵所述单向浮子阀,以将所述单向浮子阀与所述负压机油集滤器隔绝;
S2,所述油气分离器分离出的机油逐渐流入所述储油腔内,直至所述浮子在机油的浮力的作用下能够带动所述重力球竖直向上移动,以使所述重力球与所述密封面相分离,以打开所述单向浮子阀,使所述储油腔内的机油流入所述负压机油集滤器,以流回至所述油底壳;
S3,重复步骤S1-S2。
本发明的有益效果为:
通过使油气分离器的一端与曲轴箱连接,以分离出曲轴箱内排出的混合气体中的机油,单向浮子阀连接油气分离器与负压机油集滤器,同时使用于过滤机油的负压机油集滤器的一端***油底壳的机油液面之下,整个结构较为简单;且由于负压机油集滤器始终为负压状态,单向浮子阀能够将油气分离器分离后的机油经负压机油集滤器顺利回流至油底壳内,以能够将油气分离器布置在发动机上的具有一定高度的任一位置即可,极大地增加了油气分离器的布置自由度;同时通过设置直径大于密封区域的密封面的最小内径的重力球,当油气分离器分离出的机油逐渐流入储油腔内,至浮子在受到机油的浮力作用下能够带动重力球竖直向上移动,以使重力球与密封面相分离,以打开单向浮子阀,使储油腔内的机油流入负压机油集滤器,以流回至油底壳;当储油腔内的机油逐渐回流至油底壳内后,浮子受到的机油浮力逐渐减小,重力球受自身重力作用能够带动浮子竖直向下移动,以使重力球与密封面相贴合,以关闭单向浮子阀,储油腔继续存储机油直至浮子受到浮力的作用能够带动重力球竖直向上移动,以重复上述回油储油过程;即在储油以及机油回流至油底壳的整个过程中,储油腔内始终存在机油,以能够避免机油从油底壳内倒吸入回油气分离器内以及能够避免油气分离器中的空气进入机油集滤器内,使其工作可靠性较高;其中,将密封区域的竖直高度H设置为2.5-3倍重力球的直径,能够使重力球在密封区域内发生运动时,密封区域能够吸收重力球因运动而产生的振动,以能够避免在重力球运动的过程中振动对重力球相对于密封面的位置的影响,以使重力球能够较好地贴合或者脱离密封面,以进一步使工作可靠性较高。
附图说明
图1是本发明提供的回油***的结构示意图;
图2是本发明提供的单向浮子阀的剖视图;
图3是本发明提供的重力球与密封面相分离的结构示意图。
附图标记说明:
1-油气分离器;2-单向浮子阀;21-储油腔;22-浮子;23-密封面;3-负压机油集滤器;4-连接绳;5-重力球;6-第一胶管;7-第一卡箍;8-第二胶管;9-第二卡箍。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中,同样的附图标记指示同样的元件。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例中,提出了一种回油***以及包括该回油***的发动机。其中,回油***能够避免机油从油底壳内倒吸入回油气分离器内,以及能够确保不会有空气进入负压机油集滤器内,且具有结构简单以及可靠性较高的特点。
具体地,如图1所示,回油***包括油气分离器1、负压机油集滤器3以及单向浮子阀2。其中,油气分离器1的一端与曲轴箱连接,以分离出曲轴箱内排出的混合气体中的机油;单向浮子阀2连接油气分离器1与负压机油集滤器3,且负压机油集滤器3的另一端***油底壳的机油液面之下,负压机油集滤器3用于使单向浮子阀2内的机油经负压机油集滤器3过滤并回流至油底壳内。本实施例中,负压机油集滤器3为现有技术中常见的结构,因此,此处不再对负压机油集滤器3的具体结构以及工作原理进行详细赘述。其中,负压机油集滤器3始终处于负压状态,即单向浮子阀2内的压力始终高于负压机油集滤器3内的压力,从而能够使油气分离器1内的机油顺利流回至油底壳内。
通过使油气分离器1的一端与曲轴箱连接,以分离出曲轴箱内排出的混合气体中的机油,单向浮子阀2连接油气分离器1与负压机油集滤器2,且使用于过滤机油的负压机油集滤器3的一端***油底壳的机油液面之下,整个结构较为简单;且由于负压机油集滤器3始终为负压状态,单向浮子阀2能够将油气分离器1分离后的机油经负压机油集滤器3顺利回流至油底壳内,以能够将油气分离器1布置在发动机上的具有一定高度的任一位置即可,极大地增加了油气分离器1的布置自由度;不再需要通过在增加油气分离器1的高度的同时增设单向阀即能够提高油气分离器1的分离效率;使油气分离器1不会受限于发动机的整体高度,以便于发动机的整机布置;且能够避免单向阀在长期的使用过程中容易出现堵塞的现象,保证了回油***的工作可靠性。
但随着柴油机的使用时间增长,由于柴油机的空气滤清器阻塞或其它原因容易导致柴油机的吸气管内的负压逐渐变大,以在对油气分离器1分离出的气体以较大的吸力吸入的同时,很容易出现将机油从油底壳内倒吸入油气分离器1内,使回油较为困难,同时还容易使负压机油集滤器3内吸入油气分离器1内的气体,从而影响整个柴油机的使用性能。
进一步地,为了解决以上问题,如图2和图3所示,在单向浮子阀2内形成有用于储存机油的储油腔21,在储油腔21上靠近负压机油集滤器3的一端的内壁凸设有密封区域,单向浮子阀2包括浮子22,浮子22设置在储油腔21内,且浮子22仅能够在储油腔21内在竖直方向上浮动;回油***还包括重力球5,重力球5连接在浮子22上靠近负压机油集滤器3的一端,重力球5位于密封区域内,密封区域的竖直高度H为2.5-3倍重力球5的直径,重力球5的直径大于密封区域的密封面23的最小内径,重力球5被配置为与密封面23相贴合或者相分离,以用于封堵或者打开单向浮子阀2。其中,密封面23为锥形面,锥形面的内径小的一端靠近负压机油集滤器3。本实施例中,储油腔21的材质为工程塑料。本实施例中,重力球5的材质为45钢。本实施例中,浮子22与重力球5之间通过连接绳4连接。本实施例中,连接绳4的材质为钢丝绳。其它实施例中,浮子22和重力球5之间还可以采用其它连接形式。其中,密封区域的竖直高度H如图2中H所示。
通过设置直径大于密封区域的密封面23的最小内径的重力球5,当油气分离器1分离出的机油逐渐流入储油腔21内至储油腔21里存储的机油较多时,浮子22受到机油的浮力作用能够带动重力球5竖直向上移动,以使重力球5与密封面23相分离,以打开单向浮子阀2,使储油腔21内的机油流入负压机油集滤器3,以流回至油底壳;当储油腔21内的机油逐渐回流至油底壳内后,浮子22受到的机油浮力逐渐减小,重力球5受自身重力作用能够带动浮子22竖直向下移动,以使重力球5与密封面23相贴合,以关闭单向浮子阀2,储油腔21继续存储机油直至浮子22受到浮力的作用能够带动重力球5竖直向上移动,以重复上述回油储油过程;即在储油以及机油回流至油底壳的整个过程中,储油腔21内始终存在机油,以能够避免机油从油底壳内倒吸入回油气分离器1内以及能够避免油气分离器1中的空气进入机油集滤器内,使其工作可靠性较高。本实施例中,储油腔21与浮子22的形状均为圆柱体。其它实施例中,还可以使储油腔21与浮子22的形状为长方体或者其它形状。具体设置形状需要根据加工需求以及实际工况决定。
通过将密封区域的竖直高度H设置为2.5-3倍重力球5的直径,能够使重力球5在密封区域内发生运动时,密封区域能够吸收重力球5因运动而产生的振动,以能够避免在重力球5运动的过程中振动对重力球5相对于密封面23的位置的影响,以使重力球5能够较好地贴合或者脱离密封面23,以进一步使工作可靠性较高。
具体地,浮子22受到的机油的浮力F浮>浮子22的自身重力G1+重力球5的自身重力G2+连接绳4的自身重力G3+由汽车在运动过程中施加至重力球5的整车向下的加速度所产生的力F1+由油气分离器1出油口与负压机油集滤器3的进油口之间的压强差所产生的力F2时,即F浮>G1+G2+G3+F1+F2时,浮子22能够带动重力球5自动地在竖直方向上向上移动,以使重力球5与密封区域的密封面23相分离,以打开单向浮子阀2。
其中,F1=m×g,m为重力球5的质量,g为汽车在运动过程中施加至重力球5的整车向下的加速度;F2=P×S,P为油气分离器1出油口与负压机油集滤器3的进油口之间的压强差,S为单向浮子阀2的出油口的截面积。其中,汽车在运动过程中施加至重力球5的整车向下的加速度g以及油气分离器1出油口与负压机油集滤器3的进油口之间的压强差P的具体取值为实际运行状态中的最大值。
进一步地,重力球5的自身重力G2+由汽车在运动过程中施加至重力球5的整车向下的加速度所产生的力F1大于浮子22对重力球5的拉力F3时,即G2+F1>F3时,重力球5能够自动竖直向下移动以与密封面23相贴合,以封堵单向浮子阀2。其中,F3=F浮-G1-F2。
具体而言,在储油腔21的内壁沿竖直方向凸设有多个加强筋(图中未示出),在浮子22的外周设置有多个与加强筋相干涉的凸台(图中未示出),即在浮子22在机油浮力作用下发生转动时,浮子22上的凸台能够与储油腔21内壁上的加强筋产生干涉,以能够避免浮子22在储油腔21内发生转动,从而使浮子22仅仅只能够在储油腔21内在竖直方向上进行上下浮动。其它实施例中,还可以设置其它相互配合的干涉结构,以避免浮子22在储油腔21内发生转动。其中,浮子22的外周沿竖直方向凹设有多个流动槽,以用于机油流动至储油腔21内;从而能够确保在任一工况时刻下机油均能够从油气分离器1经过流动槽顺利流入至储油腔21内。本实施例中,凸台以及流动槽的截面形状均为半圆形。其它实施例中,还可以将凸台以及流动槽的截面形状设置为其它结构。本实施例中,凸台及流动槽的数量均设置有两个。其它实施例中,还可以使凸台及流动槽的数量设置为其它数量。
进一步地,在油气分离器1的出油口上以及单向浮子阀2的进油口上均设置有第一固定凸起(图中未示出),如图1所示,油气分离器1与单向浮子阀2之间通过第一胶管6连通,通过两个第一卡箍7分别将第一胶管6的两端固定至两个第一固定凸起,以将油气分离器1与单向浮子阀2连通;在单向浮子阀2的出油口上以及负压机油集滤器3的进油口上均设置有第二固定凸起(图中未示出),单向浮子阀2与负压机油集滤器3之间通过第二胶管8连通,通过两个第二卡箍9分别将第二胶管8的两端固定至两个第二固定凸起,以将单向浮子阀2与负压机油集滤器3连通。其它实施例中,还可以使油气分离器1与单向浮子阀2之间、以及单向浮子阀2与负压机油集滤器3之间的连接方式采用竹节式、快插式或者其它连接形式。本实施例中,浮子22的材质为低比重以及耐油的空心塑料。其它实施例中,还可以使浮子22的材质为其它材质。
实施例二
本实施例中提出了一种使用如实施例一中的回油***的回油方法,回油***的回油方法包括以下步骤:
S1,排出部分储油腔21中的机油,使得重力球5在自身重力作用下竖直向下移动以与密封面23相贴合,以封堵单向浮子阀2,以将单向浮子阀2与负压机油集滤器3隔绝,从而避免油气分离器1中的气体进入负压机油集滤器3。
S2,油气分离器1分离出的机油逐渐流入储油腔21内,直至浮子22在受到机油的浮力的作用下能够带动重力球5竖直向上移动,以使重力球5与密封面23相分离,以打开单向浮子阀2,使储油腔21内的机油流入负压机油集滤器3,以流回至油底壳。其中,油气分离器1为现有技术中常见的油气分离器1结构,因此,此处不再对油气分离器1的结构以及工作原理进行详细赘述。
S3,重复步骤S1-S2。
本实施例中的回油***的回油方法的具体回油的过程如下:首先,在初始状态下,排空储油腔21中的机油,由于储油腔21内没有机油,即浮子22没有受到浮力,以使得重力球5在自身重力作用下,能够自动竖直向下移动以与密封区域的密封面23相贴合,以封堵单向浮子阀2,以将单向浮子阀2与负压机油集滤器3相互阻断隔绝,从而能够避免油气分离器1中的气体进入负压机油集滤器3,使其工作的可靠性较高。
然后,油气分离器1开始对曲轴箱内的混合气体进行机油分离,分离后的机油经单向浮子阀2的进油口通过浮子22上的流动槽流动至单向浮子阀2内侧的储油腔21内;随着储油腔21内的机油逐渐增多,浮子22受到的来自机油的浮力也不断增大,直至储油腔21内存储的机油足够多时,浮子22受到浮力足够大时,即F浮>G1+G2+G3+F1+F2时,浮子22在机油的浮力的作用下能够带动重力球5自动竖直上升,以使重力球5与密封面23相分离,以打开单向浮子阀2的出油口,储油腔21存储的机油在自身重力和油气分离器1与负压机油集滤器3之间的压差作用下通过单向浮子阀2的出油口流入至负压机油集滤器3的进油口,再经负压机油集滤器3流回至油底壳内,以完成机油的回油过程。
最后,随着机油的回油过程的不断进行,储油腔21内的机油逐渐回流至油底壳内后,由于储油腔21内机油的减少,机油对浮子22产生的浮力逐渐减小,当浮子22的浮力减小至以使G2+F1>F浮-G1-F2时,使得重力球5能够在自身重力作用下带动浮子22自动竖直下落,以使重力球5与密封面23相贴合,以关闭单向浮子阀2,以将单向浮子阀2与负压机油集滤器3相互阻断隔绝,从而能够避免油气分离器1中的气体进入负压机油集滤器3或者使油底壳内的机油回流至油气分离器1内,进一步使其工作的可靠性较高。
其中,无论在储油腔21内储油还是机油回流至油底壳内时,单向浮子阀2中的储油腔21内始终存在部分机油,以避免了因油气分离器1与负压机油集滤器3之间存在的压差导致负压机油集滤器3吸入油气分离器1内的空气,以及能够避免油底壳内的机油倒吸回至油气分离器1内,以使其工作的可靠性较高。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种回油***,其特征在于,包括:
油气分离器(1),其一端与曲轴箱连接,以分离出所述曲轴箱内排出的混合气体中的机油;
负压机油集滤器(3),其一端***油底壳的机油液面之下,用于过滤机油;
单向浮子阀(2),所述单向浮子阀(2)连接所述油气分离器(1)与所述负压机油集滤器(3);其中,所述单向浮子阀(2)内形成有用于储存机油的储油腔(21),所述储油腔(21)靠近所述负压机油集滤器(3)的一端的内壁凸设有密封区域,所述单向浮子阀(2)包括浮子(22),所述浮子(22)设置在所述储油腔(21)内,且所述浮子(22)仅能够在所述储油腔(21)内在竖直方向上浮动;
重力球(5),其设置在所述浮子(22)上靠近所述负压机油集滤器(3)的一端,所述重力球(5)位于所述密封区域内,所述密封区域的竖直高度H为2.5-3倍所述重力球(5)的直径,所述重力球(5)的直径大于所述密封区域的密封面(23)的最小内径,所述重力球(5)被配置为与所述密封面(23)相贴合或者相分离,以用于封堵或者打开所述单向浮子阀(2);
所述浮子(22)与所述重力球(5)之间通过连接绳(4)连接;
所述浮子(22)受到的机油的浮力F浮>所述浮子(22)的自身重力G1+所述重力球(5)的自身重力G2+所述连接绳(4)的自身重力G3+由汽车在运动过程中施加至所述重力球(5)的整车向下的加速度所产生的力F1+由所述油气分离器(1)出油口与所述负压机油集滤器(3)的进油口之间的压强差所产生的力F2时,所述浮子(22)能够带动所述重力球(5)竖直向上移动,以使所述重力球(5)与所述密封区域的密封面(23)相分离,以打开所述单向浮子阀(2);
所述储油腔(21)的内壁沿竖直方向凸设有多个加强筋,所述浮子(22)的外周设置有多个与所述加强筋相干涉的凸台,以使所述浮子(22)仅能够在所述储油腔(21)内在竖直方向上浮动。
2.如权利要求1所述的回油***,其特征在于,所述密封面(23)为锥形面,所述锥形面的内径小的一端靠近所述负压机油集滤器(3)。
3.如权利要求1所述的回油***,其特征在于,F1=m×g,m为所述重力球(5)的质量,g为汽车在运动过程中施加至所述重力球(5)的整车向下的加速度。
4.如权利要求1所述的回油***,其特征在于,F2=P×S,P为所述油气分离器(1)出油口与所述负压机油集滤器(3)的进油口之间的压强差,S为所述单向浮子阀(2)的出油口的截面积。
5.如权利要求1所述的回油***,其特征在于,所述重力球(5)的自身重力G2+由汽车在运动过程中施加至所述重力球(5)的整车向下的加速度所产生的力F1大于所述浮子(22)对所述重力球(5)的拉力F3时,所述重力球(5)能够竖直向下移动以与所述密封面(23)相贴合,以封堵所述单向浮子阀(2);其中,F3=F浮-G1-F2。
6.如权利要求1所述的回油***,其特征在于,所述浮子(22)的外周沿竖直方向凹设有多个流动槽,以用于机油流动至所述储油腔(21)内。
7.一种使用如权利要求1-6中任一项所述的回油***的回油方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,排出所述储油腔(21)中的机油,使得所述重力球(5)在自身重力作用下竖直向下移动以与所述密封面(23)相贴合,以封堵所述单向浮子阀(2),以将所述单向浮子阀(2)与所述负压机油集滤器(3)隔绝;
S2,所述油气分离器(1)分离出的机油逐渐流入所述储油腔(21)内,直至所述浮子(22)在机油的浮力的作用下能够带动所述重力球(5)竖直向上移动,以使所述重力球(5)与所述密封面(23)相分离,以打开所述单向浮子阀(2),使所述储油腔(21)内的机油流入所述负压机油集滤器(3),以流回至所述油底壳;
S3,重复步骤S1-S2。
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