KR930008393B1 - 기동시에 베인에 걸리는 충분한 배압을 얻는 수단을 갖춘 베인형 압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

기동시에 베인에 걸리는 충분한 배압을 얻는 수단을 갖춘 베인형 압축기

제 1 도는 종래의 베인형 압축기의 요부를 나타내는 부분종단면도.

제 2 도는 종래의 다른 베인형 압축기의 요부를 나타내는 부분종단면도.

제 3 도는 본 발명의 한 실시예에 관계되는 가변용량식 베인형 압축기를 나타내는 종단면도.

제 4 도는 제 3 도의 베인형 압축기의 요부를 나타내는 부분단면도.

제 5 도는 제 3 도의 V-V선에 따른 횡단면도.

제 6 도는 제 3 도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따르는 횡단면도로서, 제어부재가 전 가동위치에 있을때의 도면.

제 7 도는 제 6 도와 같은 횡단면도로서, 제어부재가 일부 가동위치에 있을때의 도면.

제 8 도는 본 발명의 변형예를 나타내는 제 5도와 같은 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 프런트사이드블록 4 : 리어사이드블록

5 : 프런트헤드 7 : 로우터의 회전축

8, 9 : 레이디얼 로울러 베어링 10 : 냉매 가스 토출실

11 : 냉매 가스 흡입실 12 : 압축실

14 : 베인 17a : 밸브멈치부

23 : 제어부재(고리형태) 25 : 활 모양의 파낸 부분

30 : 비틀린 코일 스프링

본 발명은, 차량등의 공기 조화 장치의 냉매압축기로 사용되는 베인형 압축기에 관한 것이다.

종래의 이종류의 베인형 압축기는, 예컨대(일본국특공헤이 1-21358호 공보)에 의하여 개시되어 있고, 제 1 도에 나타낸것 같이, 베인 배압실(back pressure chamber)(113)이 고리형 홈(134), 구동축(120)의 레이디얼 로울러 베어링(109)의 내부 틈사이, 그 외륜(109a)의 관통구멍(109b) 및 사이드블록(102)의 통로(136)을 통하여 토출실(110)에 연통되어 있으며, 앞의 통로(136)에는, 토출실(110)의 냉매(refrigerant)압력이 소정의 값보다 낮을 때에는 통로(136)을 열고, 토출실(110)의 압력이 높을때에는 통로(136)를 닫는 개패밸브(141)가 부착되어 있다.

압축기의 기동시, 베인(114)에 작용하는 원심력이 작고, 그위에 베인 배압실(113a)의 배압이 높지 않어도 베인배압실(113a)에 냉때가스가 토출실(110)로 부터 통로(136), 관통구멍(109b), 로울러 베어링 사이의 틈사이, 환상홈(134)을 개재하여 공급되므로서 베인홈(113)내에 틀러박혀있던 베인(114)은 로우터(120)의 회전에 따라 튀어나와, 캠링(101)의 내부둘레면에 눌러 접하고 압축기는 작동상태로 들어간다. 따라서, 기동시의 베인의 채터링(chattering)현상에 따른 소음이 방지된다.

종래의 다른 베인형 압축기는, 예컨대, 일본국 특개소 56-107992호 공보에 의하여 개시되고 있으며, 제 2 도에 나타낸것과 같이, 도면에 나타내지 않은 베인 배압실에 대향하는 홈(역시 도면에 나타내지 않음)이 사이드블륵(151)의 로우터 (161)측 끝면에 설치되어 있고, 사이드블륵(151)에 설치된 통로(152)를 통하여, 베인 배압실이 압축실(155)에서 압축된 냉매가 지나는 토출압력실(153)에 연통되고 있다.

토출압력실(153)과 홈과의 압력의 차이가 소정의 값에 도달하지 않을 때에는 통로(152)를 열고, 그 압력의 차이가 소정의 값에 도달하였을 때에는 통로(152)를 닫는 개폐밸브(154)가 통로(152)에 설치되어 있다.

압축기의 기동시에는, 통로(152)를 통하여 토출압력실(153)로부터 냉매가스가 베인배압실에 끌어드려져 베인(157)이 용이하게 베인홈(도면에 나타내지 않음)에서 튀어나온다.

따라서, 압축기의 가동시에 홈 및 베인흠이 밀봉되어 베인이 베인홈에서 튀어나오지 못한다 라는 현상을 방지할 수 있다. 그러나, 제 1도의 베인형 압축기의 경우, 베어링(109)내에 고인 윤활유가 관통구멍(109b)를 통로(136)에 유입하여, 그 통로(136)이 폐쇄하는 일이 있었다.

또, 제 2 도의 베인형 압축기의 경우, 통로(158) 및 관통구멍(159)을 통하여 로울러 베어링(160)내에 도입된 윤활유가 사이드블록(151)과 로우터(161)의 틈사이를 통하여 홈에 고여, 그홈에 고인 윤활유가 통로(152)에 흘러 들어가 통로(152)가 폐쇄한다. 윤활유에 의하여 제 1, 제 2 도의 통로(135), (152)가 막히면, 베인이 베인홈에서 튀어나올때, 베인홈의 바닥부분의 베인 배압실내가 부압(negative press)이 되기 때문에, 베인에 작용하는 원심력이 작은 압축기 기동시에는, 베인이 베인홈에서 용이하게 튀어나오지 못하게 되어, 베인 채터링 현상을 이룩하는 일이 있었다. 각별히, 외기온도가 낮을때에 이러한 경향이 현저하고, 또 압축기의 알루미늄화에 의한 고점도 윤활유의 사용이 그 경향에 일층 더 박차를 가하여 왔다.

본 발명은 베인 배압실과, 토출실을 연통시키는 통로에 윤활유가 고이지 않고 베인 채터링현상을 이룩하지 않는 베인형 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면, 한쌍의 사이드 블록을 지닌 실린더와, 그 실린더 내에 자유스럽게 회전하도록 수납된 로우터, 그 로우터는 베인 홈을 지닌다. 앞의 각 사이드블록은 로우터측 끝면을 지닌다. 실린더 및 로우터는 냉매를 압축하는 적어도 하나의 압축실을 그 사이에 마련한다와, 각 베인홈에 자유스럽게 미끄러겨 움직이도록 삽입하고 있는 베인, 각 베인홈의 바닥부분은 베인과 더불어 배압실을 이룩한다와, 그 압축실에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실을 구비하고 있는 베인형 압축기가 제공된다.

본 발명의 베인형 압축기는, 전술한 사이드블록의 적어도 한쪽에 형성된 통로, 그 통로가 일단이 토출실에 개구되고, 타단은 적어도 한쪽의 사이드블록의 단면에, 배압실에 대응하는 위치에서 개구한다와, 통로내에 배치되어 토출실내 압력과 배압실 내 압력의 차이가 소정값 이하 일때 통로를 열고 소정값이상 일때 통로를 닫는 밸브로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 바람직한것은 그 통로는 적어도 한쪽의 사이드블록내를 경사지게 연장되고, 그 일단은 토출실의 윗쪽에 입구가 열려있다. 더욱 바람직한것은 통로의 타단은 원형의 단면을 갖는 것이다. 또는 통로의 타단은 둘레방향으로 긴 원형의 형상을 갖는다. 더욱 바람직한것은, 전술한 밸브는 통로내에 수납된 보올(ball)형 밸브몸체와, 통로내에 형성된 밸브 시이트와, 보올형 밸브몸체와 밸브시이트사이에 장치되어 보올형밸브몸체를 밸브시이트 반대쪽으로 가세하는 스프링으로 되는 것이다. 바람직한것은, 베인형 압축기는 적어도 한쪽의 사이드블록의 단면에 형성된 둘레방향의 홈, 그 둘레방향의 홈은 흡입행정의 개시위치로부터 압축행정의 종료위치부근까지의 구간내로 연장되 그 구간내에 있는 베인의 배압실에 연통가능한 적어도 하나의 큰 지름의 홈과, 압축행정의 종료위치부근에서 토출행정 종로위치까지의 구간내로 연장하여, 그 구간내 베인의 배압실과의 연통이 끊기는 적어도 하나의 작은 지름의 홈으로 된다와, 그 작은 지름의 홈의 반지름 방향 외측 위치에서 사이드블록의 단면에 입구가 열려있고 고압의 윤활유를 공급하는 급유수명 수단을 포함하고, 통로의 타단은 큰 지름의 홈 보다 반지름 방향 외측에 위치하는 것이다.

본 발명의 상술한 특징, 및 기타의 목적과 이점은 첨부의 도면에 따르는 아래의 상세한 설명에서 보다 명확하게 될 것이다. 아래에 본 발명의 한 실시예를 도면에 따라서 설명한다. 제 3-제 7 도는 본 발명의 한 실시예에 관계되는 베인형 압축기를 나타낸다.

제 3 도 및 제 7 도에 나타낸것 같이, 베인형 압축기는 거의 타원형의 내주면(la)을 가진 캠링(1)과, 캠링(1)의 열을 각각 폐색하는 프런트사이드블록(3)과 리어사이드블록(4)로 되는 실린더와, 그 실린더에 자유롭게 회전하도록 수용된 원통형의 로우터(2)와, 양 사이드블록(3), (4)의 외측단면에 각각 고정된 프런트헤드(5), 리어헤드(6)와, 로우터(2)의 회전축(7)을 주요구성요소로 하고 있다. 회전축(7)은, 양 사이드블록(3), (4)에 각각 설치된 한쌍의 레이디얼 베어링(8), (9)에 자유롭게 회전하도록 지지되어있다.

프런트 헤드(5)의 윗면에는 열매체인 냉매가스의 노출구(5a)가 리어헤드(6)의 윗면에는 냉매가스의 흡입구(6a)가 각각 형성되고 있다. 토출구(5a) 및 흡입구(6a)는 프런트 헤드(5)와 프런트사이드블록(3)에 의하여 이루어지는 토출실(10), 및 리어헤드(6)와 리어사이드블록(4)에 의하여 이루어지는 흡입실(11)에 각각 연통되어 있다.

캠링(1)의 내부둘레면(la), 로우터(2)의 외부둘레면, 프런트사이드블륵(3)의 캠링(1) 측 단면 및 제어부재(24)의 캠링(1) 측단면과의 사이에, 둘레방향으로 180℃ 편위하여 대칭적으로 두개의 압축실(12), (12)가 이루어져 있다. 로우터(2)에는 그 지름 방향에 잇따른 베인홈(13)이 둘레방향에 등간격으로 여러개 설치되 있고, 이러한 베인홈(13)내에 베인(14)가 각각 방사방향으로 자유롭게 미끄러져 움직이게 삽입되어 있다. 각 베인홈(13)의 바닥 부분과 베인(14)에 의하여 양단이 로우터의 양단면에 입구가 열려있는 베인 배압실(13a)가 각각 이루어져 있고 로우터(2)의 일단면과 프런트사이드블록(3)의 로우터측 단면과의 사이, 로우터(2)의 타단면과 제어부재(23)의 로우터측 단면과의 사이의 각각을 통하여 압축실(12)로부터 배압실(13a)에 베인배압이 도입된다.

로우터 (12)가 회전하면, 베인(14)의 선단은 캠링(1)의 거의 타원의 내부 둘레에 잇따라 미끄러져 움직인다. 리어사이드블록(4)에는, 제 3 도에 한개만을 나타낸 흡입포오트(15)가 둘레방향으로 180℃ 편위하여 대칭적으로 설치되어 있다. (제 3 도는 축심을 지나는 거의 90°의 각도로 자른 종단면도이므로, 동 도면중에는 한쪽의 흡입 포오트(15)만이 보이고 있다), 각 흡입포오트(15)는 리어사이드블록(4)의 두께방향으로 관통하고 있고, 각 흡입포오트(15)를 사이에 두고 흡입실(11)과 압축실(12), (12)이 각각 연통하고 있다.

캠링(1)의 측벽에는 제 6 도에 나타낸것 같이 토출포오트(16), (16)이 둘레방향의 대칭한 위치에 설치되 있다(제 3도에서는, 흡입포오트(15)와 같은 사유에서 한쪽의 토출포오트(16)만이 보이고 있다). 표 캠링 (1)의 측벽에는, 밸브멈치부(17a)를 갖춘 토출밸브 커버(17)이 보울트(18)에 의해서 고정되어 있고, 캠링(1)의 외부둘레벽과 밸브멈취부(17a) 사이에는 토출밸브커버(17)측에 지지된 토출밸브(19)가 장치되어 있다. 각 토출밸브(19)는 토출압을 받었을 때에 밸브를 열어 각 토출포오트(16)을 제각기 입구가 열리게하도록 되어있다.

더우기, 각 토출밸브(19)의 밸브가 열렸을 때에 각 토출포오트(16)에 제각기 연통하는 연통로(20)이 캠링(1)과 토출밸브커버(17)에 의해서 이루어져, 프런트사이드블록(3)에는 각 연통로(20)이 제각기 연통하는 연통로(21)가 제각기 둘레방향의 대칭한 위치에 형성되고 있다. 그리고, 토출밸브(19)가 열려 각 토출포오트(16)의 입구가 열렸을 때에는, 압축실(12)내의 압축된 냉매가스는 토출포오트(16), 연통로(20), (21), 토출실(10) 및 토출구(5a)를 통하여 토출된다.

제 3 도 및 제 6 도에 나타낸것 같이, 용량제어 수단이 리어사이드블록(4)에 설치되어, 압축기의 용량을 제어한다. 즉, 리어사이드블록(4)에는, 로우터(2) 측 단면에 고리형 오목한 부분(22)이 설치되어 있고, 환상 홈부분(22)내에는 링형상의 제어부재(23)이 정 및 역방향 회전이 가능하게 끼워 장치되어 있다. 제어부재(23)는 각 압축실(12)내에서의 압축개시 시기를 제어하기 위한 것으로, 그 외부 둘레 가장자리에는 둘레방향의 대칭한 위치에 활모양의 파낸부분(25)가 설치되어 있으면서, 그 한쪽면에는 둘레방향의 대칭한 위치에 돌출조 각 모양의 수압부(도면생략)가 한 홈체로 돌출하여 설치되어 있다.

각 수압부의 한쪽면에는 저압인 흡입압 Ps가, 다른쪽면에는 압축실(12)로부터의 토출압 Pd가 오리피스(orifice) (도면 표시 생략)를 도입되어 형성되는 고압인 제어압 Pc가 제각기 걸리도록 되어 있다. 제어압 Pc는, 흡입압 Ps가 소정의 설정치가 되도록 개폐밸브 기구(27)에 의하여 제어된다. 그리고 제어부재(23)은, 비틀린 코일 스프링(30)에 의해서 제 7 도로 나타낸 압축개시시기의 가장 느린 일부 가동위치측에 가세되어, 흡입압 Ps와 비틀린 코일 스프링 (30)의 가세력과의 합력과, 제어압 Ps와의 차에 의하여, 제 7 도로 나타낸 압축개시시기의 가장 빠른 전가동 위치와 제 6 도로 나타낸 일부 가동위치와의 사이에서 정 및 역방향으로 회전운동시켜 압축개시시기를 제어한다.

비틀린 코일 스프링(30)의 한쪽끝(31)은 제 3 도에 나타낸것 같이, 제어부재(23)의 걸림흠(23a)에 걸려있고, 리어사이드블록(4)의 로우터 반대측 측면에 돌출하여 설치된 보스(boss)부분(26)의 단면에 형성된 지디홈(26a)에 타단(32)에 걸려있다.

제 3 도 및 제 5 도에 나타낸것 같이, 프런트사이드블록(3)의 로우터측 단면(3a)에는 구동축(7)의 관통구멍(3b)의 주위의 고리형 홈(둘레방향 홈) (34)가 설치되어 있다.

이 환상홈(34)은, 흡입 행정의 개시위치로부터 압축행정의 종료위치 부근까지의 구간내에 있는 각 베인(14)의 베인 홈(13)의 바닥부분의 베인 배압실(13a)에 연통하도록, 180°편위하여 대칭적으로 설치된 큰 지름의 홈 부분(34a), (34a)와, 압축행정의 종료위치 부근에서 토출행정 종료위치까지의 구간내에 있는 각 베인(14)의 베인 배압실(13a)와의 연통이 끊기도록, 180°편위하여 대칭적으로 설치된 작은 지름의 홈 부분(34b), (34b)으로 된다. 두개의 큰 지름의 홈 부분(34b), (34b)은, 작은 지름의 홈 부분(34b), (34b)를 사이에 두고 서로 연통하고 있다.

또, 작은 지름의 홈부분(34b), (34b)의 외측에는 급유구멍(35), (35)이 설치되어 있어 프런트사이드블록(3)에 형성된 도면에 표시안한 급유통로에 접속되어 토출실(10)의 바닥부분의 기름 모임실(도면 표시 생략)로부터 토출압을 받은 고압의 윤활유가, 압축행정의 종료위치 부근에서부터 토출행정 종료위치까지의 구간내에 있는 각 베인(14)의 베인 배압실(13a) 내에 급유구멍(35), (35)를 개재하여 도입된다.

제 3 도 및 제 4 도에 나타낸것같이, 프런트사이드블록(3)에는 토출실(10)과 베인 배압실(13a)를 직접 연통시키는 통로(36)이 뚫어 설치되어 있다.이 통로(36)은, 프런트사이드볼록(3)중을 경사지어 연장되고, 토출실(10)의 상부에 입구가 열려있는 상단부를 갖추고 있고, 다른 끝 즉 하단은 사이드블록(3)의 로우터접촉면(미끄러져 움직이는 면) (3a)상에 입구가 열려있어, 제 5도에 나타낸것 같이, 베인 배압실(13a)의 단부의 회전 이동 궤적 상에 위치하고 그리고도 환상흠(34)의 큰 지름의 홈부분(34a), (34a)보다도 외측에 위치하고 있다. 또, 통로(36)의 상단부에는 토출실(10)내의 토출압 Pd와 베인배압실(13a)의 배압 Pv와의 차이압Pd-Pv가 소정의 값 미만 일때 통로(36)을 열고, 그 차이압 Pd-Pv가 소정값 이상일때에는 통로(36)을 닫는 개폐밸브(40)이 설치되어 있다. 개폐밸브(40)은, 제 4 도에 나타낸것 같이 통로(36)의 밸브구멍으로서의 밸브몸체 수납통부(36a)내에서, 단부에 의하여 형성되는 밸브 시이트(36a)로부터 떨어진 동 도면에 나타낸 개변(open-ed value)위치와 밸브시이트(36b)에 완전히 자리한 폐변(closed valve)위치와의 사이에서 변위하는 보올형밸브 몸체(41)과, 밸브몸체(41)과 밸브시이트(36b) 사이에 장치되어 그 보올 변체(41)을 개변위측으로 가세하는 코일 스프링(42)와, 밸브구멍(36a)을 횡단하여 프런트사이드블록(3)에 끼워 붙여져 보올형밸브 몸체 (41)을 개변위치에서 걸리게하는 걸림핀(43)으로 된다.

다음에, 작용을 설명한다.

압축기가 기동하여, 로우터(2)가 회전하기 시작하면, 압축행정의 종료위치 부근에서 부터 토출행정 종료위치까지의 구간내에 있는 각 베인(14)의 베인 배압실(13a)내에는 토출실(10)의 바닥 부분의 기름 모임실(도면 표시 생략)로부터 토출압을 받은 고압의 윤활유가 급유 구멍 (35), (35)를 개재하여 도입된다. 또, 토출실(10)내의 토출압 Pd와 베인 배압실(13a)내의 배압 Pv와의 차이압 Pd-Pv가 소정의 값에 도달할때까지는, 개폐밸브(40)의 보올형밸브 몸체(41)는 코일스프링(42)의 가세력에 의하여 제 2 도에 나타낸 개변위치에 있고 개패밸브(40)은 통로(36)을 열어, 토출실(10)의 통로(36)을 사이에 두고 직접 베인 배압실(13a)에 연통한다. 따라서, 베인(14)가 베인홈(13)에서 튀어나올때, 베인 배압실(13a)가 부압(negative pressure)이 되지 않는다.그 결과 베인에 작용하는 원심력이 작어도 베인(14)은 베인홈(13)으로부터 용이하게 튀어나와, 채터링 형상이 일어나지 않는다.

압축기의 기동후, 차이압 Pb-Pv가 소정치에 도달하여 정상운전상태가 되며는 보올형밸브몸체(41)은 코일스프링(42)의 가세력에 대항하며 밸브 몸체 수납통부(35a)내를 하강하여 밸브시이트(36a)에 완전히 자리하여(폐변 위치로 변위하여), 통로(36)은 닫힌다.

상술의 실시예에서는, 통로(36)의 로우터측에 열린입구(36c)를 원형으로 한 경우에 대하여 기술하였으나, 이것을 대체하여, 제 8도에 나타낸 것 같이, 로우터측에 열린 입구(36c)를 둘례방향으로 넓어진 긴 구멍 모양의 것으로 하여도 상술의 실시예의 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.

그리고. 상술의 실시예에서는 통로 수단(36) 및 밸브 수단(40)을 프런트사이드블록(3)에만 설치하였으나, 프런트, 리어사이드블록의 한쪽 또는 양쪽에도 똑같이 설치하여도 좋다.

Claims (7)

1. 한쌍의 사이드블록을 지닌 실린더와, 그 실린더내에서 자유로히 회전되도록 수납된 로우터, 그 로우터는 베인홈을 지니며, 각 사이드블록은 로우터측 단면을 지니고, 그 실린더 및 로우터는 냉매를 압축하는 적어도 하나의 압축실을 이루고, 각 베인홈에 자유로히 미끄러져 움직이도록 삽입되어 있는 베인, 각 베인홈의 바닥부분은 베인과 더불어 배압실을 이루며, 압축실에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실을 구비하고 있는 베인형 압축기에 있어서, 사이드블록의 적어도 한쪽에 형성된 통로, 그 통로가 일단은 토출실에 입구가 열려있고, 타단은 적어도 한쪽의 사이드블록의 단면에, 배압실에 대응하는 위치에 입구가 열려있고, 통로내에 배치되어 토출실내 압력과 배압실내 압력과의 차이가 소정값 이하일때 통로를 열고, 소정값 이상일때 통로를 닫는 밸브로 되는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
2. 제 1항에 있어서, 통로는 적어도 한쪽의 사이드블록내를 경사지게 연장되고 그 일단은 토출실의 윗쪽에 입구가 열려 있는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 통로의 타단은 원형의 단면을 지니는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 통로의 타단은 둘레방향으로 긴 원형의 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 밸브는 통로내에 수납된 보올형 밸브몸체와, 통로내에 형성된 밸브 시이트와, 보올형밸브몸체와 밸브시이트 사이에 장치되어 보올형 밸브 몸체를 밸브 시이트 반대쪽으로 가세하는 스프링으로 되는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 적어도 한쪽의 사이드블록의 단면에 형성된 둘레방향의 홈, 그 둘레방향의 홈은 흡입행정의 개시위치로 부터 압축행정의 종료위치 부근까지의 구간내로 연장하여, 그 구간내에 있는 베인의 베압실에 연통이 가능한 적어도 하나의 큰 지름의 효과, 압축행정의 종료위치 부근에서 토출행정 종료위치까지의 구간내로 연장되 그 구간내 베인의 배압실과의 연통이 끊기는 적어도 하나의 작은 지름의 홈으로 되는, 와 그 작은 지름의 홈의 반지름 방향 외측 위치에서 사이드블록의 단면에 입구가 열려있고 고압의 윤활유를 공급하는 급유구멍 수단을 포함하고, 통로의 타단은 큰 지름의 홈 보다 반지름 방향 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 사이드블록은 프런트사이드블록과 리어사이드블록으로 되고, 그 리어사이드블록측에 설치되어 압축기의 용량을 제어하는 용량제어 수단을 포함하고 통로는 프런트사이드블록에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.

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