JPH0228297Y2 - - Google Patents
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- JPH0228297Y2 JPH0228297Y2 JP1984133296U JP13329684U JPH0228297Y2 JP H0228297 Y2 JPH0228297 Y2 JP H0228297Y2 JP 1984133296 U JP1984133296 U JP 1984133296U JP 13329684 U JP13329684 U JP 13329684U JP H0228297 Y2 JPH0228297 Y2 JP H0228297Y2
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- Mechanical Sealing (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、たとえばターボドリルの軸封部にお
いてタービン側の泥水と潤滑室側の油とを遮蔽シ
ールさせる場合に用いて好適であるメカニカルシ
ールに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a mechanical seal that is suitable for use, for example, in a shaft seal of a turbo drill to shield and seal muddy water on the turbine side and oil on the lubrication chamber side.
上記メカニカルシールは通常第3図に示すよう
に、シールハウジング1内の中心に回転軸2が挿
通された状態で、この回転軸2とシールハウジン
グ1との環状空間部3に装備される。即ち、4は
支持ピン5によりシールハウジング1に固定され
た静止シールリングであり、6は回転軸2に装着
された回転シールリングであつて、両リング4,
6はシール端面4a,6aをして面接触され、該
シール面において摺接される。一方、シールハウ
ジング1と静止シールリング4との間はOリング
7によりシールされ、高圧側(潤滑油室側)の圧
力によつて静止シールリング4はシールハウジン
グ1側へ押圧され、Oリング7が静止シールリン
グ4の背面とシールハウジング1の内端面との間
において挾圧され、高圧側圧力p1と低圧側圧力p2
との差圧(密封圧)pに基づいて静止シールリン
グ4とシールハウジング1との間の微細な間隙を
通る流体を遮蔽する。尚、17′は回転シールリ
ング6と回転軸2との間に介装されたOリングで
ある。 The mechanical seal is usually installed in an annular space 3 between the rotary shaft 2 and the seal housing 1, with the rotary shaft 2 inserted through the center of the seal housing 1, as shown in FIG. That is, 4 is a stationary seal ring fixed to the seal housing 1 by a support pin 5, 6 is a rotating seal ring mounted on the rotating shaft 2, and both rings 4,
6 is in surface contact with the seal end surfaces 4a, 6a, and is in sliding contact on the seal surfaces. On the other hand, the space between the seal housing 1 and the stationary seal ring 4 is sealed by an O-ring 7, and the stationary seal ring 4 is pressed toward the seal housing 1 side by the pressure on the high pressure side (lubricating oil chamber side), and the O-ring 7 is squeezed between the back surface of the stationary seal ring 4 and the inner end surface of the seal housing 1, and the high pressure side pressure p 1 and the low pressure side pressure p 2
Based on the differential pressure (sealing pressure) p between the stationary seal ring 4 and the seal housing 1, fluid passing through the minute gap between the stationary seal ring 4 and the seal housing 1 is blocked. Note that 17' is an O-ring interposed between the rotary seal ring 6 and the rotary shaft 2.
ところで、Oリング7には密封圧p(=p1−p2)
として
π(r6 2−r1 2)p
但し
r6:静止シールリング外径
r1:Oリング17′が接する部位の回転軸外径
なる軸方向推力Fが作用するが、この密封圧pが
数10Kgf/cm2以上の過大なものになると、推力F
は数トンにも及び、この推力方向とOリング7の
挾圧方向とが一致するために、該Oリング7は過
大推力をもろに受け、シールリング4とシールハ
ウジング1間で圧潰される事態が生じる。 By the way, the O-ring 7 has a sealing pressure p (= p 1 − p 2 )
As π(r 6 2 − r 1 2 )p, where r 6 : Outside diameter of the stationary seal ring r 1 : Outside diameter of the rotating shaft at the part in contact with the O-ring 17'. Axial thrust F acts on this sealing pressure p When the force becomes excessive, exceeding several tens of kgf/ cm2 , the thrust F
The amount of thrust is several tons, and since the direction of this thrust coincides with the direction of the clamping pressure of the O-ring 7, the O-ring 7 receives the excessive thrust and is crushed between the seal ring 4 and the seal housing 1. occurs.
そのため、従来の行圧シールにあつては、Oリ
ング7が軸方向推力Fをもろに受けないように、
第4図のように静止シールリング4の背面4bを
シールハウジング1の内端面1aに面接触させて
シールハウジング1により過大推力を支えると共
に、静止シールリング4を囲繞するシールハウジ
ング内周面1bにOリング7を嵌着し、該部でシ
ールを施す構造が採用される。しかし乍ら、軸方
向推力を利用せずにシールハウジング・シールリ
ング間のシールを施す第4図構造では、そのシー
ル効果を顕著にするため、前記密封圧pが大きく
なればなる程、Oリング7の径方向の圧縮代を大
きくとらなければならず、このためOリング7の
内径を狭くして静止シールリング外周面に対する
該Oリング7の圧接力を高める必要があり、シー
ルハウジング1に対する静止シールリング4の嵌
めこみ時に、シールハウジング内周面1bから突
出するOリング7に阻害されて、メカニカルシー
ルの組立或いは取外しが困難になる欠点がある。 Therefore, in the conventional pressure seal, in order to prevent the O-ring 7 from receiving the axial thrust F,
As shown in FIG. 4, the back surface 4b of the stationary seal ring 4 is brought into surface contact with the inner end surface 1a of the seal housing 1 to support the excessive thrust by the seal housing 1, and the inner peripheral surface 1b of the seal housing surrounding the stationary seal ring 4 is A structure is adopted in which an O-ring 7 is fitted and a seal is applied at that part. However, in the structure shown in FIG. 4, which seals between the seal housing and the seal ring without using axial thrust, the larger the sealing pressure p becomes, the more the O-ring 7 must have a large compression allowance in the radial direction. Therefore, it is necessary to narrow the inner diameter of the O-ring 7 to increase the pressing force of the O-ring 7 against the outer peripheral surface of the stationary seal ring. There is a disadvantage that when the seal ring 4 is fitted, it is obstructed by the O-ring 7 protruding from the inner circumferential surface 1b of the seal housing, making it difficult to assemble or remove the mechanical seal.
また、静止シールリング背面4bとシールハウ
ジング内端面1aとの接触面には高精度の仕上げ
が必要で、その精度が少しでも悪いと、シール面
にその悪影響が表われ、シール性能が劣化する欠
点があり、通常はこの精度維持のため、接触面を
共摺り(ラツプ仕上げ)したり、大推力を受けて
も変形しないようにシールハウジング内端面1a
に大きな強度を持たせる如き工夫をしていたが、
このような加工および工夫も多大な手間とコスト
がかかるものであつた。 Furthermore, the contact surface between the stationary seal ring rear surface 4b and the inner end surface 1a of the seal housing requires high-precision finishing, and if the precision is even slightly degraded, an adverse effect will appear on the sealing surface and the sealing performance will deteriorate. In order to maintain this accuracy, the inner end surface 1a of the seal housing is usually polished so that it does not deform even under large thrust.
Although efforts were made to give it great strength,
Such processing and devising also required a great deal of effort and cost.
本考案はこのような欠点に鑑みなされたもの
で、静止シールリングとシールハウジングとの間
に介装したOリングを静止シールリングに作用す
る軸方向推力を利用して挾圧し、かつシール作用
を発揮させるものであり乍ら、上記軸方向推力を
上記Oリングの配置位置構造をもつて減殺して、
前述の欠点をすべて解消できるメカニカルシール
を提供するものである。 The present invention was devised in view of these drawbacks, and utilizes the axial thrust acting on the stationary seal ring to clamp the O-ring interposed between the stationary seal ring and the seal housing, thereby achieving a sealing effect. However, the above axial thrust is reduced by the arrangement position structure of the O-ring,
The object of the present invention is to provide a mechanical seal that can eliminate all of the above-mentioned drawbacks.
即ち本考案によるメカニカルシールは、シール
ハウジングにOリングを介し受支された静止シー
ルリングと、シールハウジングを挿通する回転軸
に対し軸パツキンたる別のOリングを介し装着さ
れた回転シールリングを備え、且つ上記静止シー
ルリング側のOリングがその静止シールリング背
面と該背面に対向するシールハウジング内端面と
の間に高圧側からの軸方向推力にて挾圧されるよ
う配置された状態で、静止シールリングと回転シ
ールリングの面接触を保つようにしているメカニ
カルシールにおいて、
前記静止シールリング側のOリングの内外径寸
法が回転シールリングの軸パツキンとしてのOリ
ングのそれとほぼ同一に設定されるとともに、上
記静止シールリング背面のうちOリング配置位置
よりも外側の部位に高圧側に連通する推力減殺用
面部が形成されていることを特徴としている。 That is, the mechanical seal according to the present invention includes a stationary seal ring supported by a seal housing via an O-ring, and a rotating seal ring attached to a rotating shaft passing through the seal housing via another O-ring as a shaft packing. , and the O-ring on the stationary seal ring side is disposed so as to be compressed by an axial thrust from the high pressure side between the back surface of the stationary seal ring and the inner end surface of the seal housing opposite to the back surface, In a mechanical seal that maintains surface contact between a stationary seal ring and a rotating seal ring, the inner and outer diameter dimensions of the O-ring on the stationary seal ring side are set to be almost the same as those of the O-ring as a shaft packing of the rotating seal ring. In addition, a thrust reducing surface portion communicating with the high pressure side is formed at a portion of the back surface of the stationary seal ring outside the O-ring arrangement position.
以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明す
る。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第1図において、シールハウジング8と、これ
を挿通する回転軸9との環状空間部10に装着さ
れるメカニカルシールは、静止シールリング11
と回転シールリング12とを含み、シールハウジ
ング8におけるシールフランジ13の内部に静止
シールリング11が嵌めこまれ、このシールフラ
ンジ13に螺着した止めボルト14を静止シール
リング11の凹孔15に突入させることで該リン
グ11の廻り止めがなされると共に、静止シール
リング11の背面11bと、これに対向するシー
ルフランジ内端面(シールハウジング内端面)1
3aとの間にOリング16が介装されて、後述す
る軸方向推力によりOリング16が両面13a,
11b間に挾圧され、しかして所定のシール力を
発揮すべく構成される。 In FIG. 1, a mechanical seal installed in an annular space 10 between a seal housing 8 and a rotating shaft 9 inserted therein includes a stationary seal ring 11.
The stationary seal ring 11 is fitted into the seal flange 13 of the seal housing 8, and the stop bolt 14 screwed onto the seal flange 13 is inserted into the concave hole 15 of the stationary seal ring 11. By doing so, the rotation of the ring 11 is prevented, and the back surface 11b of the stationary seal ring 11 and the inner end surface of the seal flange (inner end surface of the seal housing) 1 opposite thereto are prevented from rotating.
An O-ring 16 is interposed between the two surfaces 13a and 3a, and the O-ring 16 is moved between both surfaces 13a and
11b, and is configured to exert a predetermined sealing force.
他方、回転シールリング12は、これと回転軸
9との間にいわゆる軸パツキンたる別のOリング
17を介装する状態で該軸に嵌装されており、回
転シールリング12の後部には焼きばめ等の手段
でドライブカラー18が被着され、かつ回転軸9
に固着したスプリングリテーナー19とドライブ
カラー18とを第1図右部のドライブピン20に
より相対遠近移動可能に接続し、また両者18,
19間に圧縮スプリング21を介在させる。しか
して静止シールリング11と回転シールリング1
2とは両者のシール端面11a,12aをして摺
接される。 On the other hand, the rotary seal ring 12 is fitted onto the rotary shaft 9 with another O-ring 17, which is a so-called shaft seal, interposed between the rotary seal ring 12 and the rotary shaft 9. The drive collar 18 is attached by fitting or other means, and the rotating shaft 9
The spring retainer 19 fixed to the drive collar 18 and the drive collar 18 are connected by the drive pin 20 on the right side of FIG.
A compression spring 21 is interposed between 19. Therefore, the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 1
2 and 2 are in sliding contact with each other through their seal end surfaces 11a and 12a.
以上の構成において、静止シールリング側Oリ
ング16と回転シールリング側Oリング17と
は、両者の内外径寸法を同一もしくは近似的に設
定している。即ち、第2図においてr1=r3,r2=
r4なる関係が成立するよう構成している。そし
て、静止シールリング背面11bにあつては、そ
のリング装着位置よりも外部側に、高圧側に連通
する推力減殺用面部22が形成される。尚、この
連通は静止シールリング11とシールフランジ1
3との対接面間に形成される隙間によつてなされ
るが、この隙間は加工によつて特に積極的に形成
されるものではなく、高圧流体がその圧力でもつ
て上記対接面間に流入することで行われる。 In the above configuration, the stationary seal ring side O-ring 16 and the rotating seal ring side O-ring 17 have the same or approximately set inner and outer diameter dimensions. That is, in FIG. 2, r 1 = r 3 , r 2 =
It is configured so that the relationship r 4 holds. On the stationary seal ring back surface 11b, a thrust reducing surface portion 22 communicating with the high pressure side is formed on the outside of the ring mounting position. Note that this communication is between the stationary seal ring 11 and the seal flange 1.
3, but this gap is not particularly actively formed by machining. This is done by influx.
しかして、以上の構成による時は、高圧力流体
によつて回転シールリング12を介し静止シール
リング11に作用する密封圧Pは、第2図に示す
如くOリング16,17の内径r1,r3よりも外側
の径方向幅d1に対応する円環部面積に作用する。
一方、静止シールリング11の背面11bに高圧
側に連通する推力減殺用面部22が形成されてい
るがため、該面部22の径方向幅d2に対応する円
環部面積には背圧が作用する。すなわち、上記構
成によれば、高圧側圧力p1と低圧側圧力p2の差圧
である密封圧p(=p1−p2)によつて静止シール
リング11に作用する軸方向推力F、は、前記減
殺用面部22が形成されたことでOリング16の
外径よりも外側部分において前記背圧と推力が相
殺されるため、Oリング16の外径よりも内側部
分にのみ作用する。これを数式で表すと、
F′=π(r4 2−r1 2)p ……(イ)
となる。 Therefore, with the above configuration, the sealing pressure P acting on the stationary seal ring 11 via the rotating seal ring 12 by the high pressure fluid is determined by the inner diameter r 1 of the O-rings 16, 17, as shown in FIG. It acts on the annular area corresponding to the radial width d 1 outside r 3 .
On the other hand, since a thrust reduction surface 22 communicating with the high pressure side is formed on the back surface 11b of the stationary seal ring 11, back pressure acts on the annular area corresponding to the radial width d2 of the surface 22. do. That is, according to the above configuration, the axial thrust F acting on the stationary seal ring 11 due to the sealing pressure p (= p 1 - p 2 ) which is the differential pressure between the high pressure side pressure p 1 and the low pressure side pressure p 2; Because the reduction surface portion 22 is formed, the back pressure and thrust are offset in the portion outside the outer diameter of the O-ring 16, so that it acts only on the portion inside the outer diameter of the O-ring 16. Expressing this mathematically, it becomes F′=π(r 4 2 −r 1 2 )p...(a).
一方、第3図に示すように、減殺用面部22が
形成されていない場合には、前述したように、
F=π(r6 2−r1 2)p
なる軸方向推力Fが作用する。第2図から明らか
なように、r6=d2+r4であるから、
F=π{(d2+r4)2−r1 2}p
=π(d2 2+2d2r4+r4 2−r1 2)p
=π(d2 2+2d2r4)p
+π(r4 2−r1 2)p
となり、したがつて、上記(イ)式を代入することに
より
F=π(d2 2+2d2r4)p+F′
∴F′=F−π(d2 2+2d2r4)p
となる。このように、本考案によるメカニカルシ
ールは第3図に示すような従来品のように、静止
シールリング11に作用する軸方向推力は面積d1
に作用する全圧力ではなく、上記の如くπ(d2 2+
2d2r4)p分が減殺された残余の圧力がOリング
16に軸方向推力F′として作用し、故に高圧側と
低圧側との差圧が高い高圧メカニカルシールであ
り乍ら、Oリング16に働く挾着力はシール作用
を良好に発揮する程度に抑えられ、しかして過大
な軸方向推力に基づく該Oリング16の圧潰が阻
止される。 On the other hand, as shown in FIG. 3, when the reduction surface portion 22 is not formed, an axial thrust F of F=π(r 6 2 −r 1 2 )p acts as described above. As is clear from Figure 2, since r 6 = d 2 + r 4 , F = π{(d 2 + r 4 ) 2 − r 1 2 }p = π(d 2 2 +2d 2 r 4 +r 4 2 −r 1 2 )p = π(d 2 2 +2d 2 r 4 )p +π(r 4 2 −r 1 2 )p. Therefore, by substituting the above equation (a), F=π(d 2 2 +2d 2 r 4 )p+F′ ∴F′=F−π(d 2 2 +2d 2 r 4 )p. In this way, the mechanical seal according to the present invention, like the conventional product shown in FIG .
π(d 2 2 +
2d 2 r 4 ) The residual pressure after p is reduced acts on the O-ring 16 as an axial thrust F'. The clamping force acting on the O-ring 16 is suppressed to an extent that provides a good sealing effect, thereby preventing the O-ring 16 from being crushed due to excessive axial thrust.
しかも、上記構成によれば、Oリング16,1
7の内径寸法をほぼ同一(同一もしくは近似的)
に設定しているから、Oリング16全体に前記推
力F′を作用させることができるにもかかわらず、
静止シールリング11の外径寸法を大きくするこ
となく前記推力減殺用面部22の径方向幅d2を広
範囲に確保することができる。 Moreover, according to the above configuration, the O-rings 16,1
The inner diameter dimensions of 7 are almost the same (same or approximate)
Since the thrust force F' can be applied to the entire O-ring 16,
The radial width d2 of the thrust reducing surface portion 22 can be secured over a wide range without increasing the outer diameter of the stationary seal ring 11.
実験によれば、上記構成の実施例のメカニカル
シールでは、静止シールリング11の外径寸法を
変えることなく、Oリング16に作用する軸方向
推力を1/5程度に軽減することができた。 According to experiments, with the mechanical seal of the embodiment having the above configuration, the axial thrust acting on the O-ring 16 could be reduced to about 1/5 without changing the outer diameter of the stationary seal ring 11.
上記構成のメカニカルシールではまた、Oリン
グ16,17の外径寸法もほぼ同一に設定してい
るから、一種類のOリングを用意しておくだけで
いずれのOリングに取り替えの必要が生じた場合
にも対応でき、メンテナンス上も有利である。 In the mechanical seal with the above configuration, the outer diameter dimensions of the O-rings 16 and 17 are also set to be almost the same, so it is not necessary to replace either O-ring by simply preparing one type of O-ring. It is also advantageous in terms of maintenance.
以上の説明からも容易に理解されるように、本
考案によれば、静止シールリング側Oリングの内
外径寸法を回転シールリング側Oリングの内外径
寸法とほぼ同一にし、このようにした静止シール
リング側Oリングの外側の部位に推力減殺用面部
を形成するようにしたから、高圧側に連通する推
力減殺用面部が静止シールリングの外径を大きく
することなく形成され、しかもこの推力減殺用面
部に作用する背圧分で、静止シールリング側Oリ
ングにかかる軸方向推力を減殺することができ
る。したがつて、静止シールリングの全体形状に
影響を与えることなく、Oリングの圧潰を防ぐよ
うにすることができる。 As can be easily understood from the above explanation, according to the present invention, the inner and outer diameter dimensions of the O-ring on the stationary seal ring side are made almost the same as the inner and outer diameter dimensions of the O-ring on the rotating seal ring side. Since the thrust reduction surface portion is formed on the outside of the O-ring on the seal ring side, the thrust reduction surface portion that communicates with the high pressure side can be formed without increasing the outer diameter of the stationary seal ring. The axial thrust applied to the O-ring on the stationary seal ring side can be reduced by the amount of back pressure acting on the surface. Therefore, it is possible to prevent the O-ring from collapsing without affecting the overall shape of the stationary seal ring.
また、本考案は軸方向推力をOリングに印加し
て静止シールリングとシールハウジングとのシー
ルを司るものであるから、第4図従来例のよう
に、Oリングの圧縮代を大きくとることにより静
止シールリングの着脱が困難になるような欠陥は
全く生じない。 In addition, since the present invention controls the sealing between the stationary seal ring and the seal housing by applying axial thrust to the O-ring, it is possible to increase the compression allowance of the O-ring as in the conventional example in Fig. 4. There are no defects that would make it difficult to install or remove the stationary seal ring.
第1図および第2図は本考案の一実施例を示
し、第1図はメカニカルシール装着部分の断面
図、第2図は動作説明図、第3図および第4図は
従来のメカニカルシール概略構成図である。
8……シールハウジング、9……回転軸、11
……静止シールリング、11b……静止シールリ
ング背面、12……回転シールリング、13a…
…シールハウジング内端面、16,17……Oリ
ング、22……推力減殺用面部。
Figures 1 and 2 show an embodiment of the present invention, Figure 1 is a sectional view of the mechanical seal installed part, Figure 2 is an explanatory diagram of the operation, and Figures 3 and 4 are schematic diagrams of the conventional mechanical seal. FIG. 8... Seal housing, 9... Rotating shaft, 11
...Stationary seal ring, 11b...Stationary seal ring back, 12...Rotating seal ring, 13a...
... Seal housing inner end surface, 16, 17 ... O-ring, 22 ... Thrust reduction surface part.
Claims (1)
静止シールリングと、シールハウジングを挿通す
る回転軸に対し軸パツキンたる別のOリングを介
し装着された回転シールリングを備え、且つ上記
静止シールリング側のOリングがその静止シール
リング背面と該背面に対向するシールハウジング
内端面との間に高圧側からの軸方向推力にて挾圧
されるよう配置された状態で、静止シールリング
と回転シールリングの面接触を保つようにしてい
るメカニカルシールにおいて、 前記静止シールリング側のOリングの内外径寸
法が回転シールリングの軸パツキンとしてのOリ
ングのそれとほぼ同一に設定されるとともに、上
記静止シールリング背面のうちOリング配置位置
よりも外側の部位に高圧側に連通する推力減殺用
面部が形成されていることを特徴とするメカニカ
ルシール。[Claims for Utility Model Registration] A stationary seal ring supported by a seal housing via an O-ring, and a rotating seal ring attached to a rotating shaft passing through the seal housing via another O-ring as a shaft seal. , and the O-ring on the stationary seal ring side is disposed so as to be compressed by an axial thrust from the high pressure side between the back surface of the stationary seal ring and the inner end surface of the seal housing opposite to the back surface, In a mechanical seal that maintains surface contact between a stationary seal ring and a rotating seal ring, the inner and outer diameter dimensions of the O-ring on the stationary seal ring side are set to be almost the same as those of the O-ring as a shaft packing of the rotating seal ring. A mechanical seal characterized in that a thrust reducing surface portion communicating with a high pressure side is formed at a portion of the back surface of the stationary seal ring outside the O-ring arrangement position.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP13329684U JPS6147161U (en) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | mechanical seal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13329684U JPS6147161U (en) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | mechanical seal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6147161U JPS6147161U (en) | 1986-03-29 |
JPH0228297Y2 true JPH0228297Y2 (en) | 1990-07-30 |
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ID=30691848
Family Applications (1)
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JP13329684U Granted JPS6147161U (en) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | mechanical seal |
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JP (1) | JPS6147161U (en) |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP13329684U patent/JPS6147161U/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6147161U (en) | 1986-03-29 |
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