DE3035605A1

DE3035605A1 - Abstellvorrichtung fuer kraftstoffeinspritzpumpen

Info

Publication number: DE3035605A1
Application number: DE19803035605
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart Eheim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-09-20
Filing date: 1980-09-20
Publication date: 1982-05-06
Also published as: GB2085533A; US4407245A; JPS5783639A; FR2490726A1; GB2085533B

Description

Dipl.-lng. Peter Ott© , _{7033 H}errenberg (Kupplngen)

Patentanwalt -T- Eifeistraß_Q7

Telefon (O7O32) 319 99

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7. Aug. 1980

Firma Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1

Abstellvorrichtung für Kraftstoffeinspritzpumpen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Abstellvorrichtung oder Überdrehsicherung für Kraftstoffeinspritzpumpen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-AF 19 13 808 ist eine Überdrehsicherang für Einspritzpumpen von Brennkraftmaschinen bekannt, bei der der Hochdruckraum auf der einen Seite von dem die üblichenHubdrehbewegungen ausführenden Pumpenkolben und auf der anderen Seite vom Schließkörper eines Sicherheitsventils begrenzt ist, welches magnetisch betätigbar ist. Durch Zuführung eines entsprechenden Stroms an die Wicklung des Elektromagneten hält dieser das Sicherheitsventil geschlossen; eine Öffnung erfolgt, wenn ein solcher Erregerstrom für den Elektromagneten erreicht wird, daß Grenzwertsicherungen im Steuerkreis des

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Elektromagneten ansprechen und den Stromkreis auftrennen. Der zu diesem Moment erreichte Erregerstrom entspricht der höchstzulässigen Drehzahl. Nachteilig ist bei dieser bekannten Überdrehsicherung,, daß das Sicherheitsventil direkt vom Einspritzdruck beaufschlagt ist und der Abfall des Elektromagneten nicht automatisch ein sofortiges Öffnen des Sicherheitsventils bewirken kann. Dieses Öffnen wird durch eine separate Feder bewirkt, die anspricht, sobald im Hochdruckteil der Einspritzdruck abgefallen ist.

1 .89.0.843 Bekannt ist ferner aus der DE-GbmS/eine Kraftstoffeinspritzpumpe, bei der der Hubdrehbewegungen ausführende Pumpenkolben in seinem oberen Teil von einem Zylinderschieber umgeben ist, der eine zu einer Rücklaufleitung führende Entlastungsbohrung aufweist. Die Entlastungsbohrung wird während des vom Pumpenkolben ausgeführten Druckhubs zu einem gegebenen Zeitpunkt aufgesteuert, woraufhin der Druck im Pump enarbe its raum oder Hochdruckraum abfällt, da der weiterhin verdrängte Kraftstoff zum Behälter zurückfließen kann. Der Zylinderschieber wird von einer Vorspannungsfeder an einen oberen Anschlag gepreßt und steht auf seiner anderen Seite über eine Bohrung mit dem vor dem Drosselschieber liegenden Abschnitt des Einlaßkanals in Verbindung. Bei sehr hohen Einlaßdrücken ergibt sich hierdurch eine zeitlich früher liegende Aufsteuerung des Pumpenarbeitsraums.

Es besteht Bedarf nach einer unempfindlichen elektrischen Abstellvorrichtung für eine Verteilereinspritzpumpe bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei 8-Zylinder-Brennkraftmaschinen, die nur geringe iftiv* äite erforderlich macht.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Abstellvorrichtung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß alle mit dem Einspritzdruck beaufschlagten Flächen vollkommen druckausgeglichen sind, so daß für die Aufsteuerung des Hochdruckraums, wodurch das Abstellen des Motors bewirkt wird, nur geringe Magnetkräfte erforderlich sind. Besonders vorteilhaft ist weiterhin, daß im Bereich des Hochdruckraums, um diesen aufzusteuern, kein Ventil vorhanden ist, so daß sich auch kein schmutzempfindlicher Ventilsitz ergibt. Da durch die erfindungsgemäße Lösung der die Aufsteuerung des Hochdruckraums bewirkende Element- oder Ringzylinder druckausgeglichen ist, ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit und ein ungestörtes Ansprechen des für die Erzeugung des Verschiebewegs verwendeten Elektromagneten, da keines seiner Teile dem Hochdruckeinfluß ausgesetzt ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Abstellvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Abstellvorrichtung auch als Überdrehsicherung, wenn dem Elektromagnet solcher Strom zugeführt wird, daß sich ein Anziehen bei Erreichen einer voreingestellten Grenzdrehzahl ergibt. Alternativ kann bei einer anderen Lösung der für die Erregung des Elektromagneten verantwortliche Erregerstrom bei Erreichen der Grenzdrehzahl abgeschaltet werden. Dabei ist gerade im Bereich der Überdrehsicherung aufgrund der nur geringen

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Magnetkräfte eine besonders feinfühlige und sichere Abstellfunktion erzielbar, die sofort zurückgenommen werden kann, wenn die Grenzdrehzahl unterschritten ist„

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektromagnetischen Abstellvorrichtung ^?ür eine Verteilereinspritzpumpe im Schnitt und Fig. la eine vergrößerte Teilschnittdarstellung der Anordnung des Magnetankerstößels im den Hochdruckraum abschließendem Stopfen, Fig. Ib die mögliche Ausführungsform einer elektrischen, ein Drehzahlsignal verwertenden Schaltung zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Abstellvorrichtung, wenn diese als Überdrehsicherung eingesetzt wird, die Fig. 2 und 2a zeigen eine konstruktive Variante de s ersten Ausführungsbeispiels und die Fig. 3 und 3a zeigen, ebenfalls jeweils im Schnitt eine Ausführungsform, bei der das Abstellen bei stromlosem Elektromagnet erfolgt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist das nur schematisch dargestellte und umrandete Gehäuse einer Verteilereinspritzpumpe mit 20 bezeichnet; in dem Gehäuse ist ein Pumpenzylinder 42 eingepreßt, in dem der Pumpenkolben oder Verteilerkolben 1 geführt ist. Aufbau vmd Ausführungsform des Verteilerkolbens 1 und der ihn umgebenden Komponenten einschließlich Bohrung

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U. dgl. können für den eigentlichen E inspritz vor gang in an sich bekannter Weise und daher beliebig ausgebildet sein; der Verteilerkolben 1 verfügt auf jeden Fall über eine durchlaufende Axialbohrung 22, die im oben, also in dem in der Zeichenebene rechts liegendem Endabschnitt in den Pumpenarbeitsraum, Elementraum oder Hochdruckraum 3 einmündet. Von der Axialbohrung 22 gehen seitlich beliebige Querbohrungen 23, 24 ab, die Zulaufbohrungen für den zu fördernden Kraftstoff oder Auslaß Steuerbohrungen sind, die über eine lediglich schematisch dargestellte Druckleitung 43 den Kraftstoff nicht dargestellten Einspritzdüsen zuführen. Bevorzugt handelt es sich bei der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Verteilereinspritzpumpe um ein einer 8-Zylinderbrennkraftmaschine zugeordneten Einspritzsystem, wobei die Erfindung sich mit dem Teilbereich beschäftigt, der dem Abstellen des Motors dadurch dient, daß der Hochdruckraum 3 der Einspritzpumpe willkürlich aufgesteuert wird. Es sei daher mit Bezug auf den eigentlichen Einspritzvorgang lediglich noch ergänzend darauf hingewiesen, daß der Pumpenkolben 1 in der üblichen Weise eine Hubdrehbewegung ausführen kann, beispielsweise gesteuert durch eine Nockenscheibe, die auf Rollen ablaufen kann und die Drehbewegung einer Antriebswelle zusätzlich noch in entsprechende Hubbewegungen umsetzt.

Auf dem Verteilerkolben 1 ist ein Elementzylinder oder Ringzylinder gleitend und verschieblich angeordnet. Nach oben wird der Hochdruckraum 3 über einen Stopfen 4 abgedichtet, der stationär gehalten ist. Der Stopfen 4 dient gleichfalls der Führung des Ringzylinders 2 und . ist seinerseits in beliebiger Weise gelagert und im Gehäuse 20 oder im Pumpenzylinder 42 bzw., wie in Fig. 1 dargestellt, in einem wei-

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teren Magnetgehäuse mit Hilfe einer Feder 10 in der in Fig. 1 gezeigten Position gehalten. Das Magnetgehäuse 8 bildet einen Teil der Verteilereinspritzpumpe und ist beispielsweise am Gehäuse 20 befestigt; es dient der weiter unten noch zu erläuternden Verschiebung des Ringzylinders 2. Zur Lagerung des Stopfens 4 am Magnetgehäuse 8 kann die Feder 10 als Tellerfeder ausgebildet sein, die sich einerseits an einem Ringbund 25 des Magnetgehäuses 8 und andererseits an einem entsprechenden Ringbund oder Sicherungsring 26 am Stopfen 4 abstützt und diesen dadurch axial gegen eine Ringschulter 27 des Magnetgehäuses preßt und auch radial sichert. Der Stopfen 4 wird daher durch den im Hochdruckraum 3 herrschenden hydraulischen Druck sowie durch die Feder 10 in seiner Position gehalten, wordurch sichergestellt ist, daß der Ringzylinder 2 druckausgeglichen gelagert ist und lediglich von einer Feder 5 nach oben gegen eine weitere Schulter 7 des Magnetgehäuses 8 gedrückt wird. Die Feder 5 stützt sich dabei einerseits an einem Ringbund 28 des Pumpenzylinders 42 und andererseits an einem Ringbund oder einem Sicherungsring 29 am Ringzylinder 2 ab.

Das Magnetgehäuse 8 nimmt eine magnetische Schaltvorrichtung auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Druckmagnet mit Magnetwicklung 30 und Magnetanker 17 ausgebildet ist. Bei Zuführung einer elektrischen Spannung zu dem Druckmagneten zieht dieser seinen Anker 17 in Richtung des Pfeils A an, so daß ein bolzenförmiger Anker stößel 16 in Richtung auf den Verteilerkolben 1

eine Verschiebung erfährt. Geführt

ist der mit dem Anker 17 des Druckmagneten verbundene Bolzen 16 in einer Bohrung 31 des Stopfens 4, die im Bereich eines Quergliedes oder

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Querstiftes 15 in ein Langloch 13 übergeht, welches, wie die Detailzeichnung der Fig. la darstellt, beidseitig nach außen zur Führung des Querstiftes 15 offen ist. Daher ist der Querstift 15 verschiebbar unter der Wirkung des Stößels oder Bolzens 16 angeordnet; er stützt sich einerseits bei 32 auf einer Abschulterung am Ringzylinder ab, andererseits in einer entsprechenden Ausnehmung 33 des Bolzens 16.

Es ergibt sich dann die folgende Funktion; in der normalen Betriebsstellung wird der Ringzylinder oder Elementzylinder durch die Feder 5 in der dargestellten Position gehalten, in welcher die Quer- oder Entlastungsbohrung 9 mit Bezug auf den Hochdruckraum 3 geschlossen, nämlich von der Wandung des Stopfens 4 überdeckt ist. Der Hochdruckraum 3 ist damit dicht und die Pumpe spritzt normal ein.

Zum Abstellen oder bei Erreichen einer vorgegebenen Grenzdrehzahl wird dann über eine nicht dargestellte elektrische Schalteinrichtung an die Wicklung 30 des Druckmagneten Spannung gelegt, wodurch der Anker 17 anzieht und der Bolzen 16 sowie der Querstift 15 in der Zeichenebene nach links verschoben werden. Der Querstift 15 nimmt dabei den Ringzylinder 2 mit, wodurch die Entlastungsbohrung 9 den Hochdruckraum 3 aufsteuert, so daß dieser entlastet und die Einspritzung unterbunden wird. Der Motor bleibt dann stehen bzw. bei nur zeitweiliger Ansteuerung des Druckmagneten 18 bei hoher Drehzahl (Erreichen der Grenzdrehzahl) wird normal abgeregelt, bis die Grenzdrehzahl wieder unterschritten ist.

Schaltungen, die bei einer Brennkraftmaschine bei Erreichen einer vor- ■ gegebenen Grenzdrehzahl eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für die Ansteuerung des Druckmagneten 18 ausreichende Spannung erzeugen, sind für sich gesehen bekannt; sie können beispielsweise, wie die Darstellung der Fig. Ib zeigt, über einen Verstärker (Operations-

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Verstärker 33) verfügen, dessen einem Eingang 33a eine konstante Vergleichsspannung und dessen anderem Eingang 33b eine mit steigender Drehzahl größer werdende Spannung zugeführt wird, so daß der Operationsverstärker dann durchschaltet, wenn die der Grenzdrehzahl entsprechende konstante Vergleichsspannung an seinem anderen Eingang erreicht ist. Dem Operationsverstärker 33 kann noch ein Leistungsverstärker 34 nachgeschaltet sein; die mit der Drehzahl konstant ansteigende Spannung kann beispielsweise mit Hilfe einer ferromagnetischen Zahnscheibe gewonnen werden, die auf ein Joch arbeitet,, welches mindestens eir3 Induktionswicklung trägt, so daß in dieser ein elektrisches Drehzahlsignal erzeugt wird. Die Zahnscheibe ist in Fig. Ib mit 35, das Joch mit Induktionswicklung mit 36 bezeichnet, Dabei können die in der Induktions wicklung induzierten Impulse aufsummiert oder die mit steigender Drehzahl stärker werdene Spannungsamplitude analog ausgewertet und für die Ansteuerung des Druckmagneten verwendet werden.

Soll das Abstellen bei stromlosen Magneten erfolgen, wie dies in Fig. 3 mit 3a genauer gezeigt ist, dann ist es lediglich erforderlich, der Verstärkerkette 33, 34 einen Inverter zur Ansteuerung des Magneten nachzuschalten oder den Operationsverstärker 33 so auszulegen, daß sein Aus gangs signal auf Nullpotential geht, wenn die Grenzdrehzahl erreicht ist (Vertauschen der Eingangsanschlüsse von Referenzspannung und Steuerspannung).

Die Ausführungsform der Fig. 2 mit 2a stellt eine konstuktive Variante dar, bei der der Druckmagnet ebenfalls nur zum Abstellen des Motors eingeschaltet ist. Die Betätigung des Ringzylinders 2 mit seiner Ent-

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lastungsbohrung 9 - diese öffnet sich im übrigen in einen freien Ringraum 37 mit Schrägbohrung 38 und Rückführung zum nicht dargestellten raum

Pumpensaug/ - erfolgt bei dieser Ausführungsform über einen jochartigen U-förmigen Bügel 39, der vom Stößel oder Bolzen 16 des Magnetankers 17 angetrieben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ringzylinder 2 ebenfalls druckausgeglichen und auf dem Verteilerkolben 1 sowie dem Stopfen 4' verschiebbar gelagert. Der Stopfen 4' ist im ausgedehnt ausgebildeten Magnetgehäuse 8' frei zentrierbar mittig durch Anschlag an eine zusätzliche Platte 40 gehalten, die bündig in einer Abschulterung 41 des Magnetgehäuses 8' sitzt. An dieser Lagerplatte 40 liegt eine obere pilzförmige Erweiterung 4a' des Stopfens 4'₃ die nach oben schwach ballig verläuft, mittig an, so daß der Stopfen 4' seine endgültige Zentrierung vom Verteilerkolben 1 über den Ringzylinder 2 erfährt. Sowohl die Lagerplatte 40 als auch die Pilzform 4a' des Stopfens 4' sind beidseitig durchsetzt von den beiden Schenkeln des Betätigungsbügels 39, der durch entsprechende seitliche Öffnungen in Lagerplatte 40 und Stopfenpilz 4a' geführt ist. Die Schenkelenden sind, wie die Fig. 2a bei 42 zeigt, ebenfalls ballig ausgebildet und liegen beidseitig an der oberen Ringfläche des Ringzylinders 2 auf. Auch hier ist der Stopfen 4' mittels einer Feder l0 ' nach oben, also gegen die Lagerplatte 40 gepreßt; die Feder stützt sich an einem Innenbund des Magnetgehäuses 8' und außen an der Pilzform 4a' ab. Bei Aktivierung des Schaltmagneten zieht dieser seinen Anker 17 an und über Stößel 16 und Bügel 39 erfährt der Ringzylinder 2 eine Verschiebung in der Zeichenebene nach links, so daß die Entlastungsbohrung 9 mit dem Hochdruckraum 3 bündig wird und diesen aufsteuert, wodurch der Motor abstellt, auf jeden Fall der Einspritzvorgang unterbrochen wird.

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Man erkennt im übrigen, daß_e wie weiter vorn schon mit Bezug auf das elektrische Blockschaltbild der Fig. Ib erläutert, das Abstellen auch bei stromlosem, genauer gesagt bei stromlos werdendem Magneten erfolgen kann, was den Vorteil haben kann, daß bei einer Störung in der elektrischen Versorgung, etwa Unterbrechung u. dgl. ein Schaden verhütet wird, da in diesem Fall die Einspritzung stets unterbrochen ist. Diese Ausführungsform eignet sich daher auch besonders gut für eine Überdrehsicherung.

Bei dem. Ausführun^sbeispiel der Fig. 3 und Fig. 3a, welches in seiner Grundform wieder dem Ausftihrungsbeispiel der Fig, I mit Quersteg 15 und vom Ankerbolzen 60 mittig durchsetztem Stopfen 4 mit Langloch 13 ähnelt, befindet sich daher die Entlastungsbohrung 21 im Ringzylinder 2' unterhalb vom Hochdruckraum 3 bzw. in der Zeichenebene der Fig. 3 links von diesem. Der Druckmagnet 18 ist dauereingeschaltet und drückt den Ringzylinder 2' entgegen der Wirkung seiner Vorspannungsfeder 20 in die in der Zeichnung dargestellte Position, in welcher sich die Entlastungsbohrung 21 stets sicher unterhalb des Hochdruckraums 3 befindet. Die Feder 20 ist daher gespannt und die Ab Steuer bohrung 21 geschlossen. Zum Abstellen oder zum Verhindern eines Überdrehens wird der Stromkreis zum Druckmagneten unterbrochen, woraufhin die Feder 20 den Ring- oder Elementzylinder nach rechts verschiebt und die Entlastungsbohrung 21, wie in Fig. 3a bei 21' dargestellt,, in den Bereich des Hochdruckraums 3 gelangt,, so daß dieser aufgesteuert wird. Die Einspritzung wird dann unterbrochen und der Motor abgestellt.

Claims

Patentansprüche

d 1. kbsteilvorrichtung oder Überdrehsicherung für Kraftstoff-Einspritz- ^-^pumpen von Brennkraftmaschinen, wobei ein Pumpenhochdruckteil mit einem Niederdruckteü über eine elektromagnetisch betätigbare Steuereinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verteilerkolben (1) ein verschiebbar gelagerter Ringzylinder (2, 2') mit Entlastungsbohrung (9, 21) für den Pumpenhochdruckraum (3) zugeordnet ist und daß druckentlastet längs eines den Hochdruckraum

(3) abdichtenden Stopfens (4, 4') ein Betätigungselement (16, 15; 39) eines Elektromagneten (18) geführt ist, welches am Ringzylinder (2, 2') angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen

(4) eine zentrale Durchtrittsbohrung für den Stößel (16) des Druckmagneten (18) aufweist, die in ein dem Hub des Ringzylinders (2) entsprechendes Langloch übergeht, in welchem ein Quer stift (15) vom Stößel (16) geführt ist, der sich am Ringzylinder (2) abstützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringzylinder (2') von einer Druckfeder (5) im Normalbetriebszustand

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derart in Anlage an einen Anschlag(25) gehalten ist, daß die Entlastungsbohrung (9) sich stets oberhalb des zwischen Stopfen (4) und Verteilerkolben (1) gebildeten Hochdruckraums (3) befindet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (4) von einer Feder (10) stationär in Anlage an einen Anschlag (27) gehalten ist und daß der Anschlag des Stopfens (4) sowie des Ringzylinders (2) gebildet ist von einem Magnetgehäuse (8), welches die Wicklung (30) des Elektromagneten (Druckmagneten 18) lagert und eine Durchtrittsbohrung für d.en vom Anker (17) betätigten Stößel (16) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (4') sich mit einem pilzartigem, balligem Kopfstück (4a') unter Federdruck an einer Lagerplatte (40) abstützt, die in einer Abschulterung (41) des Magnetgehäuses (8') gehalten ist und daß Stopfen (4') und Lagerplatte (40) von außen umgriffen und durchsetzt sind von Schenkeln eines Betätigungsbügels (39), der mit dem Stößel (16) des Druckmagneten verbunden ist und sich am Ringzylinder (2) zur Durchführung einer Verschiebe bewegung abstützt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsbohrung (21) des Ringzylinder (2') vom Druckmagneten aus gesehen unterhalb des Hochdruckraums (3) angeordnet ist derart, daß der Hochdruckraum (3) nur bei dauereingeschaltetem Druckmagneten gegenüber der Entlastungsbohrung (21) des

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Ringzylinders (2' ) geschlossen ist und bei stromlosem Magnet die Vorspannungsfeder (20) des Ringzylinders (2') die Entlastungbohrung (21) in den Hochdruckraumbereich verschiebt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 6, da-. durch gekennzeichnet, daß zur Überdrehsicherung der Brennkraftmaschine dem Elektromagneten (18) ein Drehzahl bezogenes Schaltsignal zugeführt ist, derart, daß die Aktivierung (Fig. 1 und 2) bzw. Desaktivierung (Fig. 3) des Elektromagneten dann erfolgt, wenn eine vorgegebene Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine erreicht ist.

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