DE102021117093B3 - Centrifugal pendulum with preloaded thermoplastic friction elements - Google Patents
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Abstract
Das vorliegende Fliehkraftpendel 1 weist vorgespannte und elastische Reibelemente 7 auf, die zwischen der Pendelmasse 3 und dem Flansch 5, bzw. zwischen den Pendelteilmassen 4 und dem Flansch 5 ausgebildet sind und die durch die Vorspannung eine kontante Reibkraft über die zweiten Federbereiche 9 auf den Flansch 5 bewirken, ohne dass ein zusätzliche Federeinrichtung ausgebildet sein muss. Dies ermöglicht den Einsatz von Pendelmassenindividuellen Reibelementen 7, so dass unterschiedliche Frequenzen durch das Fliehkraftpendel 1 gedämpft werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Einsatz in Riemenscheibenentkopplern 25, da bei diesen üblicherweise keine Dämpfung von Eigenfrequenzen vor dem Riemenscheibenentkoppler 25 erfolgt.The present centrifugal pendulum 1 has preloaded and elastic friction elements 7, which are formed between the pendulum mass 3 and the flange 5, or between the partial pendulum masses 4 and the flange 5 and which, due to the preload, exert a constant frictional force on the second spring areas 9 on the flange 5 cause without an additional spring device must be formed. This enables the use of pendulum mass-specific friction elements 7, so that different frequencies can be damped by the centrifugal pendulum 1. This is particularly advantageous for use in pulley decouplers 25, since there is usually no damping of natural frequencies in front of the pulley decoupler 25.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit vorgespannten Reibelementen aus einem thermoplastischen Werkstoff, insbesondere zum Einsatz in einem Riemenscheibenentkoppler und einen entsprechenden Riemenscheibenentkoppler.The present invention relates to a centrifugal pendulum with preloaded friction elements made of a thermoplastic material, in particular for use in a pulley decoupler and a corresponding pulley decoupler.
Fliehkraftpendel mit Reibeinrichtungen zum Bremsen der Bewegung der Pendelmassen relativ zum Flansch sind bekannt, beispielsweise aus der
Aus der Veröffentlichung
Die
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden.Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially overcome the problems known from the prior art.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.This object is achieved with the features of independent claim 1. Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims. The features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred configurations of the invention being presented.
Das erfindungsgemäße Fliehkraftpendel, insbesondere zum Einsatz in einem Riemenscheibenentkoppler, zur Dämpfung von Torsionsschwingungen, mit einem um eine Rotationsachse drehbaren Flansch, der zumindest eine unter Fliehkrafteinwirkung gegenüber dem Flansch verlagerbar angeordnete Pendelmasse umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass in Richtung der Rotationsachse zwischen der Pendelmasse und dem Flansch ein in Richtung der Rotationsachse vorgespanntes Reibelement aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet ist, wobei ein Zentralbereich des Reibelements an der Pendelmasse und ein erster Federbereich des Reibelements an dem Flansch anliegt.The centrifugal pendulum according to the invention, in particular for use in a belt pulley decoupler, for damping torsional vibrations, with a flange that can be rotated about an axis of rotation and which comprises at least one pendulum mass that can be displaced relative to the flange under the action of centrifugal force, is characterized in that in the direction of the axis of rotation between the pendulum mass and the flange is made of a thermoplastic material and is prestressed in the direction of the axis of rotation. A central area of the friction element is in contact with the pendulum mass and a first spring area of the friction element is in contact with the flange.
Die Vorspannung des Reibelementes in Richtung der Rotationsachse, also in axialer Richtung, bewirkt eine Kraft in axialer Richtung, die sich beispielsweise an der Pendelmasse abstützt und über das Reibelement auf den Flansch wirkt. Durch die Ausbildung eines vorgespannten Reibelementes erfüllt dieses somit gleichzeitig die Funktion einer Feder, die das Reibelement gegen den Flansch und die Pendelmasse drückt. Hierdurch kann auf die Ausbildung einer Tellerfeder verzichtet werden. Gleichzeitig ist es möglich, Pendelmassenindividuelle Reibelemente vorzusehen, die die Reibkraft einer Pendelmasse, ja sogar einer einzigen Pendelteilmasse, wenn die Pendelmasse aus zwei Pendelteilmassen ausgebildet ist, individuell anzupassen, insbesondere im Hinblick auf das individuelle Dämpfungsverhalten dieser Pendelmasse. So kann die Reibkraft über den Umfang des Fliehkraftpendels individualisiert vorgegeben werden.The prestressing of the friction element in the direction of the axis of rotation, ie in the axial direction, causes a force in the axial direction, which is supported, for example, on the pendulum mass and acts on the flange via the friction element. Due to the formation of a prestressed friction element, this simultaneously fulfills the function of a spring, which presses the friction element against the flange and the pendulum mass. As a result, the formation of a plate spring can be dispensed with. At the same time, it is possible to provide pendulum mass-specific friction elements that individually adapt the frictional force of a pendulum mass, even a single pendulum mass component if the pendulum mass is formed from two pendulum component masses, particularly with regard to the individual damping behavior of this pendulum mass. In this way, the frictional force can be specified individually over the circumference of the centrifugal pendulum.
Die Ausbildung des Reibelementes aus einem thermoplastischen Werkstoff hat weiterhin den Vorteil, dass die Reibung insbesondere zum Flansch definiert einstellbar ist und insbesondere kleiner ist als bei der Reibung von Metall auf Metall, insbesondere von Stahl auf Stahl. So kann ein übermäßiger Verschleiß des Flansches vermieden werden. Bevorzugt wird das Reibelement aus einem Polyamid (PA), insbesondere einem glasfaserverstärkten Polyamid, und/oder einem Polyetheretherketon (PEEK), insbesondere einem glasfaserverstärkten Polyetheretherketon, ausgebildet. Das Fliehkraftpendel und ein entsprechender Riemenscheibenentkoppler werden bevorzugt im Kraftfahrzeug eingesetzt, der Riemenscheibenentkoppler insbesondere für einen Nebenaggregateantrieb.The formation of the friction element from a thermoplastic material also has the advantage that the friction can be adjusted in a defined manner, in particular with respect to the flange, and is in particular smaller than in the case of friction from metal to metal, in particular from steel to steel. Excessive wear on the flange can thus be avoided. The friction element is preferably made of a polyamide (PA), in particular a glass fiber reinforced polyamide, and/or a polyether ether ketone (PEEK), in particular a glass fiber reinforced polyether ether ketone. The centrifugal pendulum and a corresponding pulley decoupler are preferably used in motor vehicles, the pulley decoupler in particular for an auxiliary unit drive.
Das entsprechende Fliehkraftpendel ist insbesondere zum Einsatz in Riemenscheibenentkopplern geeignet und bestimmt, da hier statt bei einer Kombination mit beispielsweise einem Zweimassenschwungrad keine Vordämpfung von bestimmten Frequenzen erfolgt. Hier ist es vorteilhaft, dass durch die individuelle Anpassung des Dämpfungsverhaltens mehr Frequenzen im Vergleich zu einer über den Umfang konstanten Reibkraft gedämpft werden können.The corresponding centrifugal pendulum is particularly suitable and intended for use in belt pulley decouplers, since there is no pre-damping of certain frequencies instead of a combination with, for example, a dual-mass flywheel. Here it is advantageous that through the individual adjustment of the damping behavior, more frequencies can be accommodated compared to one can be damped over the scope constant frictional force.
Bevorzugt besteht jede Pendelmasse aus zwei Pendelteilmassen, die in Richtung der Rotationsasche voneinander beabstandet ausgebildet sind und der Flansch in Richtung der Rotationsachse zwischen den Pendelteilmassen ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des Fliehkraftpendels, insbesondere kann das oder können die Reibelemente zwischen den Pendelteilmassen und dem Flansch über Nietverbindungen, die zur Verbindung der Pendelteilmassen genutzt werden, mit der/den Pendelteilmasse(n) drehfest verbunden werden. Dies erleichtert die Montage des Fliehkraftpendels.Preferably, each pendulum mass consists of two partial pendulum masses, which are spaced apart in the direction of the axis of rotation and the flange is formed between the partial pendulum masses in the direction of the axis of rotation. This enables a simple construction of the centrifugal pendulum, in particular the friction element or elements between the pendulum part masses and the flange can be connected in a torque-proof manner to the pendulum part mass(es) via riveted connections that are used to connect the pendulum part masses. This facilitates the assembly of the centrifugal pendulum.
Bevorzugt ist hierbei zwischen jeder Pendelteilmasse und dem Flansch ein Reibelement ausgebildet. Dies erlaubt eine Verteilung der Reibkraft auf beide Pendelteilmassen und erzeugt einen symmetrischen Kraftauftrag der Reibkraft auf den Flansch.A friction element is preferably formed between each partial pendulum mass and the flange. This allows the frictional force to be distributed over both pendulum part masses and generates a symmetrical application of the frictional force to the flange.
Bevorzugt umfasst das Fliehkraftpendel weiterhin zwei zweite Federbereiche, die jeweils den Zentralbereich mit einem ersten Federbereich verbinden. Dies ermöglicht einen zweistufigen Aufbau des Reibelements, bei dem die ersten Federbereiche flächig am Flansch anliegen und über die zweiten Federbereiche eine genaue Definition einer Rückstellkraft des Reibelements, die über die ersten Federbereiche auf den Flansch wirkt, möglich ist.Preferably, the centrifugal pendulum also comprises two second spring areas, each of which connects the central area to a first spring area. This enables a two-stage design of the friction element, in which the first spring areas lie flat against the flange and the second spring areas allow a precise definition of a restoring force of the friction element, which acts on the flange via the first spring areas.
Hierbei ist es bevorzugt, dass jeder erste Federbereich eine erste Bereichslänge und jeder zweite Federbereich eine zweite Bereichslänge aufweist und das Verhältnis von erster Bereichslänge zu zweiter Bereichslänge im Bereich von 1,9 bis 2,5 liegt. Die Bereichslängen werden dabei jeweils in Umfangsrichtung bezogen auf die Rotationsachse bestimmt. Die Ausbildung eines längeren ersten Federbereichs und eines kürzeren zweiten Federbereichs ermöglicht es, dass die gesamten ersten Federbereiche flächig am Flansch anliegen, während über die Ausbildung der zweiten Federbereiche die Rückstellkraft an den Anwendungsfall konstruktiv anpassbar ist.It is preferred here that each first spring area has a first area length and each second spring area has a second area length and the ratio of the first area length to the second area length is in the range from 1.9 to 2.5. The area lengths are each determined in the circumferential direction based on the axis of rotation. The formation of a longer first spring area and a shorter second spring area makes it possible for all of the first spring areas to lie flat against the flange, while the restoring force can be structurally adapted to the application via the formation of the second spring areas.
Bevorzugt wird bei der Montage des Fliehkraftpendels eine Bauhöhe eines Reibelementes von einer ersten Bauhöhe in Richtung der Rotationsachse zu einer zweiten Bauhöhe in Richtung der Rotationsachse reduziert. Dies bedeutet insbesondere, dass das Reibelement nach Ausbau aus einem Fliehkraftpendel sich wieder so verformt, dass die erste Bauhöhe vorliegt. Die Auslegung über eine Verringerung der Bauhöhe bei der Montage von der ersten Bauhöhe zur zweiten Bauhöhe erlaubt eine einfache Auslegung der Bauteile in Bezug auf die Montage. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn ein Verhältnis aus erster Bauhöhe zu zweiter Bauhöhe im Bereich von 4 bis 5 liegt. Hierdurch kann eine einfache Montage mit einer gut definierten Rückstellkraft des Reibelements erreicht werden.During assembly of the centrifugal pendulum, an overall height of a friction element is preferably reduced from a first overall height in the direction of the axis of rotation to a second overall height in the direction of the axis of rotation. This means in particular that the friction element deforms again after removal from a centrifugal pendulum such that the first overall height is present. The design via a reduction in the overall height during assembly from the first overall height to the second overall height allows a simple design of the components with regard to assembly. It has proven particularly advantageous if a ratio of the first overall height to the second overall height is in the range of 4 to 5. As a result, simple assembly can be achieved with a well-defined restoring force of the friction element.
Bevorzugt ist jeder zweite Federbereich um einen zweiten Winkel vom Zentralbereich und jeder erste Federbereich um einen ersten Winkel vom benachbarten zweiten Federbereich abgewinkelt ist. Dies ermöglicht einfache die Ausbildung eines Reibelementes mit zweistufiger Federwirkung. Insbesondere ist das Reibelement so gestaltet, dass sich bei der Montage der erste Winkel von einem ersten ersten Winkel zu einem zweiten ersten Winkel vergrößert und der zweite Winkel von einem ersten zweiten Winkel zu einem zweiten zweiten Winkel verkleinert. So kann einfach erreicht werden, dass die ersten Federbereiche im montierten Zustand flächig am Flansch anliegen und gleichzeitig über die zweiten Federbereiche die Rückstellkraft definiert einstellbar ist.Preferably, each second spring portion is angled at a second angle from the central portion and each first spring portion is angled at a first angle from the adjacent second spring portion. This makes it easy to form a friction element with a two-stage spring effect. In particular, the friction element is designed such that during assembly the first angle increases from a first angle to a second first angle and the second angle decreases from a first second angle to a second second angle. In this way it can easily be achieved that the first spring areas lie flat against the flange in the mounted state and at the same time the restoring force can be set in a defined manner via the second spring areas.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Riemenscheibenentkoppler vorgeschlagen, umfassend:
- - ein Eingangsteil;
- - ein Ausgangsteil, wobei das Ausgangsteil und das Eingangsteil um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, und
- - ein Fliehkraftpendel nach der vorliegenden Erfindung.
- - an input part;
- - an output part, the output part and the input part being rotatable about a common axis of rotation and being rotatable relative to one another to a limited extent, and
- - A centrifugal pendulum according to the present invention.
Das Ausgangsteil weist insbesondere eine Riemenfläche auf, an die ein Zugmittel, insbesondere ein Riemen, anlegbar ist zur Übertragung von Drehmoment. Riemenscheibenentkoppler werden insbesondere für Nebenaggregatantriebe im Kraftfahrzeug eingesetzt.The output part has, in particular, a belt surface to which a traction means, in particular a belt, can be placed in order to transmit torque. Pulley decouplers are used in particular for auxiliary unit drives in motor vehicles.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”,...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
-
1 und2 : zwei Ansichten eines Ausschnitts eines Beispiels eines Fliehkraftpendels; -
3 bis5 : verschiedene Ansichten eines Reibelements des Fliehkraftpendels aus1 und2 ; -
6 : ein Beispiel eins Federkraftverlaufs des Reibelements aus3 bis5 ; und -
7 : ein Beispiel eines Riemenscheibenentkopplers mit einem Fliehkraftpendel nach1 bis5 .
-
1 and2 : two views of a section of an example of a centrifugal pendulum; -
3 until5 : different views of a friction element of thecentrifugal pendulum 1 and2 ; -
6 : an example of a spring force profile of thefriction element 3 until5 ; and -
7 : an example of a pulley decoupler with a centrifugal pendulum1 until5 .
Insbesondere beim Einsatz des Fliehkraftpendels 1 in einem Riemenscheibenentkoppler oder verbunden mit einem Riemenscheibenentkoppler treten Drehschwingungen ohne vorherige Dämpfung in das Fliehkraftpendel 1 ein, insbesondere ohne, dass Eigenschwingungen des schwingenden Systems vorher gedämpft werden können. Der Begriff schwingendes System umfasst hier insbesondere einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor und entsprechende Übertragungswege hin zum Fliehkraftpendel 1, beispielsweise umfassend eine Kurbelwelle. Um diese Eigenschwingungen im Fliehkraftpendel 1 dämpfen zu können, ist eine konstante Reibung im System erforderlich. Hierzu ist zwischen dem Flansch 5 und der Pendelmasse 3, insbesondere einer oder jeder Pendelteilmasse 4, ein Reibelement 7 ausgebildet. Das Reibelement 7 ist aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet und ist im verbauten Zustand vorgespannt in Richtung der Rotationsachse 2. Dies ist durch die Form des Reibelements 7 gegeben, wie im Folgenden in Bezug auf die
Im entspannten Zustand (
Da die Reibelemente 7 Pendelmassenindividuell ausführbar sind, kann jede Pendelmasse 3 und sogar jede Pendelteilmasse 4 mit individuellen Reibelementen 7 ausgestattet werden, so dass dadurch an jeder Pendelmasse 3 eine andere Dämpfung erreicht werden kann. Dies ermöglicht in einer bevorzugten Ausführungsform gemeinsam mit einer jeweils unterschiedlichen Gestaltung der Pendelmassen 3, insbesondere in Bezug auf die Masse und Form der Pendelmasse 3 (oder der Pendelteilmassen 4) und auf die jeweilige Bewegungsbahn der Pendelmasse 3 bzw. der Pendelteilmassen 5, dass durch jede Pendelmasse 3 unterschiedliche Frequenzen gedämpft werden können, insbesondere auch verschiedene Ordnungen von Eigenfrequenzen des schwingenden Systems, insbesondere ausgelöst durch einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor.Since the
Jeder erste Federbereich 9 weist eine erste Bereichslänge 16 und jeder zweite Federbereich 10 eine zweite Bereichslänge 17 auf. Hierbei ist die erste Bereichslänge 16 größer, bevorzugt um mindestens einen Faktor zwei, als die zweite Bereichslänge 17. Durch die kurze Ausführung des zweiten Federbereichs 10 wird ein höheres Biegemoment des Reibelements 7 und damit eine höhere Rückstellkraft 15 erreicht. Durch die Einstellung der zweiten Bereichslänge 16 kann daher die Rückstellkraft 15 eingestellt werden.Each
Im montierten Zustand (vgl.
Die Montage des Reibelementes 7 erfolgt, in dem zunächst der Zentralbereich 8 an die Pendelmasse 3 oder die Pendelteilmasse 4 angelegt wird. Dann wird der erste Federbereich 9 am Flansch 5 angelegt und der Abstand zwischen Flansch 5 und Pendelmasse 3 bzw. Pendelteilmasse 4 reduziert. Hierdurch verformt sich das Reibelement 7 elastisch, insbesondere vergrößert sich der erste Winkel 22 zwischen erstem Federbereich 9 und zweitem Federbereich 10 ausgehend vom ersten ersten Winkel 12, bis der zweite erste Winkel 14 erreicht ist, bei dem die ersten Federbereiche 9 vollflächig am Flansch 5 anliegen. Dann wird der Abstand zwischen Pendelmasse 3 bzw. Pendelteilmasse 4 und Flansch 5 weiter verringert, so dass sich die zweite Federbereiche 10 verformen, so dass sich der zweite Winkel 23 verkleinert, ausgehend vom ersten zweiten Winkel 11 bis zum Erreichen des zweiten zweiten Winkel 13. Hierdurch wird die Rückstellkraft 15 vergrößert. Unter erneuter Bezugnahme auf
Wie insbesondere
Bei der Montage wird die Bauhöhe h in
Das vorliegende Fliehkraftpendel 1 weist vorgespannte und elastische Reibelemente 7 auf, die zwischen der Pendelmasse 3 und dem Flansch 5, bzw. zwischen den Pendelteilmassen 4 und dem Flansch 5 ausgebildet sind und die durch die Vorspannung eine kontante Reibkraft über die zweiten Federbereiche 9 auf den Flansch 5 bewirken, ohne dass ein zusätzliche Federeinrichtung ausgebildet sein muss. Dies ermöglicht den Einsatz von Pendelmassenindividuellen Reibelementen 7, so dass unterschiedliche Frequenzen durch das Fliehkraftpendel 1 gedämpft werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Einsatz in Riemenscheibenentkopplern 25, da bei diesen üblicherweise keine Dämpfung von Eigenfrequenzen vor dem Riemenscheibenentkoppler 25 erfolgt.The present centrifugal pendulum 1 has preloaded and
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fliehkraftpendelcentrifugal pendulum
- 22
- Rotationsachseaxis of rotation
- 33
- Pendelmassependulum mass
- 44
- Pendelteilmassependulum mass
- 55
- Flanschflange
- 66
- Rollerole
- 77
- Reibelementfriction element
- 88th
- Zentralbereichcentral area
- 99
- Erster FederbereichFirst spring area
- 1010
- Zweiter FederbereichSecond spring area
- 1111
- Erster zweiter WinkelFirst second angle
- 1212
- Erster erster WinkelFirst first angle
- 1313
- Zweiter zweiter WinkelSecond second angle
- 1414
- Zweiter erster WinkelSecond first angle
- 1515
- Rückstellkraftrestoring force
- 1616
- Erste BereichslängeFirst range length
- 1717
- Zweite BereichslängeSecond range length
- 1818
- Erste BauhöheFirst height
- 1919
- Zweite BauhöheSecond height
- 2020
- Knickkink
- 2121
- Nietverbindungrivet connection
- 2222
- Erster Winkelfirst angle
- 2323
- Zweiter Winkelsecond angle
- 2424
- Zwischenblechintermediate plate
- 2525
- RiemenscheibenentkopplerPulley decoupler
- 2626
- Eingangsteilinput part
- 2727
- Ausgangsteiloutput part
- 2828
- Riemenfläche belt surface
- Ff
- Federkraftspring force
- hH
- Bauhöheheight
Claims (10)
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