WO2010006821A1 - Hydraulisches spannelement mit überdrucksicherung - Google Patents
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Definitions
- Hydraulic tensioning element used in tensioning systems of traction drives, in particular chain drives of internal combustion engines, comprising a cylinder and an in-cylinder pressurized piston which interacts directly or indirectly with a traction means, preferably a chain, wherein the piston has at least one hollow cylindrical section, in an overpressure unit is integrated, which comprises a pressure relief valve.
- a hydraulic tensioning element according to the aforementioned type is known from DE 10 2004 048 281 A1, which comprises a cylinder housing forming a pressure chamber, in which a piston acted upon by the hydraulic fluid is arranged to be longitudinally movable.
- the indirectly or directly connected to a chain as a traction means of a traction mechanism in connection piston is acted upon by a pressure spring arranged in the cylinder housing.
- hydraulic fluid enters the pressure space bounded by the cylinder and the piston when the piston is displaced and a negative pressure which is established is reached.
- the hydraulic clamping system closes an outwardly opening, designed as a one-way valve pressure relief valve or pressure relief valve, can escape via the hydraulic fluid from the pressure chamber.
- the limit pressure at which the pressure relief valve opens is determined directly by the design of the pressure spring of the pressure relief valve, which presses a closing body against a valve seat inserted in the valve.
- the object of the invention is to realize a functional, position-oriented mounting position for the pressure relief valve.
- This object is achieved in that pressure relief valve by means of a securing element non-positively and / or positively fixed to the inner wall of the hollow cylindrical portion.
- the pressure relief valve includes a valve disc which is guided directly on the piston inner wall and whose travel is limited by the securing element and a radially inwardly projecting collar of the piston.
- the pressure relief valve includes a cage-guided valve disc.
- the cage can be pressed or held by a securing element.
- the cage can be made both of plastic and of sheet metal and serves in addition to the leadership of the valve disc also as their captive.
- the valve disc can be made of rigid or flexible material, on the other hand, only have a central elastic region.
- a closure element with an outlet opening is provided.
- This end element can be designed as a cover, disk or cap and can be fastened by means of clips, screws, presses or other material or form-fitting manner.
- the outlet opening allows escape of the hydraulic fluid which has entered the hollow cylindrical section.
- a securing element having an opening preferably an annular, radially prestressed securing element designed as an expansion body, is positioned in a force-locking manner on the hollow-cylindrical inner wall.
- the positioning can be done by means provided on the outer circumference toothing of the fuse element.
- the opening in the securing element allows fluid flow from the pressure chamber into the overpressure unit.
- the fuse element may be made of metal or plastic.
- the compression spring located in the overpressure unit is tapered at least at one of its two ends.
- This taper can be conical, cylindrical or otherwise pronounced. Due to the taper, it is possible that one of the compression spring ends acts directly on the valve disc, in which it protrudes through the central opening of the securing element.
- Another advantage of a compression spring formed in this way is that at least one of its spring ends on the securing element or the end element is inside or outside centered.
- the piston by means of a longitudinal axis to the radially inwardly projecting collar into two hollow cylindrical Sections divided.
- the collar extending radially to the longitudinal axis of the clamping element forms the valve seat on which the valve disk is supported at the transition zone to the flow opening.
- the piston and thus the valve seat is preferably made of a metallic material.
- the metallic valve seat or the valve disc has a Kunststoffbe- coating or a rubber coating.
- check valve In the bottom of the cylinder there is a check valve through which the fluid, preferably oil, flows into the pressure chamber.
- This check valve or inlet valve can be designed both as a ball valve and as a plate valve.
- Another possibility is to provide retaining ring on the inner wall of the cylinder and to connect it with a form-fitting manner with a circumferential groove on the piston.
- FIG. 1 shows a hydraulic tensioning element with a valve disk as a pressure relief valve
- FIG. 2 shows a hydraulic tensioning element with a cage-guided valve disc as a pressure relief valve.
- Fig. 1 shows a hydraulic tensioning element with an overpressure unit 4.
- the fluid flows through an inlet port 18 via a check valve 15 in the direction of a pressure chamber 21, in a piston movement ung in the arrow direction and thereby adjusting negative pressure.
- the pressure chamber 21 is located within a cylinder 1 and is bounded by a radially inwardly projecting collar 19 with a pressure relief valve 5a arranged thereon of a piston 2 arranged in the cylinder 1.
- a compression spring 16 is arranged, which causes a bias of the piston 2.
- a locking ring 17 is provided between the cylinder 1 and the piston 2, which corresponds to a arranged in the cylinder stage 29.
- an overpressure unit 4 is integrated in the piston. This is required when the piston 2 is displaced against the direction of the arrow in the cylinder and the pressure compensation via a leakage gap 30 which is arranged between the piston 2 and cylinder 1, not sufficient to reduce the pending in the pressure chamber 21 fluid pressure.
- a valve disc 6a integrated in a pressure relief valve lifts partially or completely from a valve seat 13a, so that the fluid under pressure in the pressure chamber 21 can flow into a hollow cylindrical section 3 provided for this purpose.
- the fluid pressure must be higher than the spring force with which a compression spring 7 acts on the valve disc 6a.
- the overpressure unit 4 is arranged in a hollow cylindrical section 3 within the piston 2.
- the overpressure unit 4 includes the overpressure valve 5a and the overpressure valve 5a limiting in its travel backup element 9 and the compression spring 7, which is supported between the pressure relief valve 5a and the overpressure unit 4 occlusive closure element 10.
- the securing element is frictionally positioned on the hollow cylindrical inner wall by means of a toothing provided on the outer circumference.
- the pressure relief valve 5a consists of a, on the valve seat 13a supporting the valve disc 6a.
- the pressure relief valve 5a can be designed differently.
- FIG. 2 shows an embodiment in which the pressure relief valve 5b is shown as a valve disc 6b surrounded by a cage 22. This pressure relief valve 5b is limited in its travel by the securing element 9 and the compression spring 7, which is supported between the pressure relief valve 5a and a closure element 10 closing the overpressure unit 4.
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Abstract
Hydraulisches Spannelement, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, aufweisend einen Zylinder (1 ) und einen im Zylinder (1 ) geführten druckbeaufschlagten Kolben (2), der mittelbar oder unmittelbar mit einem Zugmittel, vorzugsweise einer Kette zusammenwirkt, wobei der Kolben (2) mindestens einen hohlzylindrischen Abschnitt (3a, 3b) besitzt, in dem eine Überdruckeinheit (4) integriert ist, die ein Überdruckventil (5a, 5b), umfasst. Das Überdruckventil (5a, 5b) ist mittels eines Sicherungselementes (9) kraft- oder formschlüssig an der Innenwand (8) des hohlzylindrischen Abschnittes (3a, 3b) fixiert.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Hydraulisches Spannelement mit Überdrucksicherung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Hydraulisches Spannelement, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, aufweisend einen Zylinder und einen im Zylinder geführten druckbeaufschlagten Kolben, der mittelbar oder unmittelbar mit einem Zugmittel, vorzugsweise einer Kette zusammenwirkt, wobei der Kolben mindestens einen hohlzylindrischen Abschnitt be- sitzt, in dem eine Überdruckeinheit integriert ist, die ein Überdruckventil, um- fasst.
Hintergrund der Erfindung
Ein hydraulisches Spannelement gemäß der vorgenannten Gattung ist aus der DE 10 2004 048 281 A1 bekannt, welches ein einen Druckraum bildendes Zylindergehäuse umfasst, in dem ein vom Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben längsbewegbar angeordnet ist. Der mittelbar oder unmittelbar mit einer Kette als Zugmittel eines Zugmitteltriebs in Verbindung stehende Kolben wird dabei durch eine im Zylindergehäuse angeordnete Druckfeder beaufschlagt. Über ein im Zylindergehäuse integriertes Rückschlagventil gelangt bei Verschiebung des Kolbens und eines sich einstellenden Unterdrucks, Hydraulikfluid in den von dem Zylinder und dem Kolben begrenzten Druckraum. Bei auftretenden erhöhten Belastungen des Zugmitteltriebs, beispielsweise hervorgerufen durch eine Resonanzdrehzahl bzw. durch die Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine kommt es zu einer erhöhten Belastung des Zugmittels und einer damit verbundenen Stellbewegung des Kolbens in Richtung des Rückschlagventils. Zur Vermeidung einer Überlastung schließt das hydraulische Spannsystem
ein nach außen öffnendes, als Einwegventil ausgelegtes Druckbegrenzungsventil bzw. Überdruckventil ein, über das Hydraulikfluid aus dem Druckraum entweichen kann. Der Grenzdruck, bei dem das Überdruckventil öffnet, wird unmittelbar von der Auslegung der Druckfeder des Überdruckventils bestimmt, welche einen Schließkörper gegen einen im Ventil eingesetzten Ventilsitz drückt.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine funktionsgerechte, lageorientierte Einbaulage für das Überdruckventil zu realisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Überdruckventil mittels eines Sicherungselementes kraft- und/oder formschlüssig an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes fixiert ist.
Die Montage von Überdruckeinheiten gestaltet sich in manchen Fällen als schwierig. Es muss sichergestellt werden, dass die Überdruckeinheit richtig eingebaut wird und bis zur Montage des Spanners sowie darüber hinaus fixiert ist. Zusätzlich ist eine spielfreie Montage der Überdruckeinheit in einem bewegten Bauteil von Vorteil, da sich keine Schwingungen, welche durch die Massenkräfte aus der Kolben beweg ung entstehen, negativ auf die Ventilfunktion auswirken. Deshalb beinhaltet das Überdruckventil eine Ventilscheibe die unmittelbar an der Kolbeninnenwand geführt ist und deren Stellweg von dem Sicherungselement und einem radial nach innen ragenden Bund des Kolbens begrenzt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Überdruckventil eine käfig- geführte Ventilscheibe. Der Käfig kann eingepresst oder durch ein Sicherungselement gehalten werden. Dabei kann der Käfig sowohl aus Kunststoff als auch aus Blech hergestellt sein und dient neben der Führung der Ventilscheibe ferner als deren Verliersicherung.
Es gibt mehrere vorteilhafte Gestaltungsformen der Ventilscheibe, zum einen kann sie aus starrem oder flexiblem Material hergestellt sein, zum anderen nur einen zentrisch elastischen Bereich aufweisen.
Um den hohlzylindrischen Abschnitt, in welchem sich die Überdruckeinheit befindet, in Richtung des zu spannenden Elementes zu verschließen, ist ein Abschlusselement mit einer Auslassöffnung vorgesehen. Dieses Abschlusselement kann als Deckel, Scheibe oder Kappe ausgebildet sein und mittels klip- sen, schrauben, pressen oder in einer sonstigen Art und Weise Stoff- bzw. formschlüssig befestigt werden. Die Auslassöffnung ermöglicht einen Austritt des in den hohlzylindrischen Abschnitt eingetretenen Hydraulikfluids.
Zur Sicherung des Überdruckventils, ist ein eine Öffnung aufweisendes, vor- zugsweise ringförmiges, radial vorgespanntes, als Spreizkörper ausgebildetes Sicherungselement kraftschlüssig an der hohlzylindrischen Innenwand positioniert. Die Positionierung kann mittels einer am Außenumfang vorgesehenen Verzahnung des Sicherungselementes erfolgen. Bei geöffnetem Überdruckventil ermöglicht die Öffnung im Sicherungselement einen Fluidstrom vom Druck- räum in die Überdruckeinheit. Das Sicherungselement kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
Die sich in der Überdruckeinheit befindende Druckfeder ist zumindest an einem ihrer beiden Enden verjüngt. Diese Verjüngung kann konisch, zylindrisch oder in einer anderen Art und Weise ausgeprägt sein. Auf Grund der Verjüngung ist es möglich, dass eines der Druckfederenden unmittelbar auf die Ventilscheibe wirkt, in dem es durch die zentrische Öffnung des Sicherungselementes hindurchragt. Ein weiterer Vorteil einer in dieser Art ausgebildeten Druckfeder ist, dass zumindest eines ihrer Federenden an dem Sicherungselement oder dem Abschlusselement innen- oder außenzentriert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Kolben, mittels eines zur Längsachse radial nach innen ragenden Bundes in zwei hohlzylindrische
Abschnitte unterteilt. Der radial zur Längsachse des Spannelementes verlaufende Bund bildet an der Übergangszone zur Durchflussöffnung den Ventilsitz an dem die Ventilscheibe abgestützt ist. Der Kolben und damit der Ventilsitz ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Zur Verbesserung der Geräuschentwicklung, der Dämpfung und/oder des Verschleißes ist es vorteilhaft, wenn der metallische Ventilsitz oder die Ventilscheibe eine Kunststoffbe- schichtung oder einer Gummierung aufweist.
Im Boden des Zylinders befindet sich ein Rückschlagventil, durch welches das Fluid, vorzugsweise Öl, in den Druckraum fließt. Dieses Rückschlag- oder Ein- wegeventil kann sowohl als Kugelventil als auch als Plattenventil ausgeführt sein. Eine im Zylinder, zwischen Rückschlagventil und Einschnürung des Kolbens, eingebaute Druckfeder beaufschlagt den Kolben wobei zur Hubbegrenzung des Kolbens ein Sicherungsring zwischen Kolben und Zylinder angeord- net ist. Dabei ist eine Variante, den Sicherungsring an dem Kolben zu fixieren und ihn mit der in einer Innenwand des Zylinders radial zur Längsachse des Spannelementes gerichteten Stufe, zusammen wirken zu lassen. Eine weitere Möglichkeit ist Sicherungsring an der Innenwandung des Zylinders vorzusehen und ihn mit einer am Kolben umlaufenden Nut formschlüssig zu verbinden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nachfolgend detailliert beschrieben sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:
Figur 1 ein hydraulisches Spannelement mit einer Ventilscheibe als Überdruckventil ,
Figur 2 ein hydraulisches Spannelement mit einer käfiggeführten Ventilscheibe als Überdruckventil.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein hydraulisches Spannelement mit einer Überdruckeinheit 4. Das Fluid strömt durch eine Einlassöffnung 18 über ein Rückschlagventil 15 in Richtung eines Druckraumes 21 ein, bei einer Kolben beweg ung in Pfeilrichtung und einem sich dabei einstellenden Unterdruck. Der Druckraum 21 befindet sich innerhalb eines Zylinders 1 und wird von einem radial nach innen ragenden Bund 19 mit daran angeordnetem Überdruckventil 5a eines im Zylinder 1 angeordneten Kolbens 2 begrenzt. Zwischen dem Rückschlagventil 15 und dem Kolben 2 ist eine Druckfeder 16 angeordnet, die eine Vorspannung des Kolbens 2 bewirkt. Zur Hubbegrenzung des federdruckbeaufschlagten Kolbens 2 ist zwischen dem Zylinder 1 und dem Kolben 2 ein Sicherungsring 17 vorgesehen, der mit einer im Zylinder angeordneten Stufe 29 korrespondiert. Zur Vermeidung erhöhter Belastungen des Zugmitteltriebs ist in dem Kolben eine Überdruckeinheit 4 integriert. Diese wird benötigt, wenn der Kolben 2 entgegen die Pfeilrichtung in den Zylinder verschoben wird und der Druckausgleich über einen Leckspalt 30, der zwischen Kolben 2 und Zylinder 1 angeordnet ist, nicht ausreicht, um den im Druckraum 21 anstehenden Fluiddruck zu senken. Bei einem vordefinierten Fluiddruck hebt sich eine in einem Überdruckventil integ- rierte Ventilscheibe 6a teilweise oder komplett von einem Ventilsitz 13a ab, so dass das im Druckraum 21 unter Druck stehende Fluid in einen dafür vorgesehenen hohlzylindrischen Abschnitt 3 fließen kann. Der Fluiddruck muss dabei höher sein, als die Federkraft mit welcher eine Druckfeder 7 die Ventilscheibe 6a beaufschlagt. Die Überdruckeinheit 4 ist in einem hohlzylindrischen Ab- schnitt 3 innerhalb des Kolbens 2 angeordnet. Die Überdruckeinheit 4 beinhaltet das Überdruckventil 5a und ein das Überdruckventil 5a in seinem Stellweg begrenzendes Sicherungselement 9 und der Druckfeder 7, die sich zwischen dem Überdruckventil 5a und einem die Überdruckeinheit 4 verschließenden Abschlusselement 10 abstützt. Das Sicherungselement ist kraftschlüssig an der hohlzylindrischen Innenwand mittels einer am Außenumfang vorgesehenen Verzahnung positioniert. Das Überdruckventil 5a besteht aus einer, sich auf dem Ventilsitz 13a abstützenden Ventilscheibe 6a. Das Überdruckventil 5a kann dabei unterschiedlich ausgeführt sein.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, in welcher das Überdruckventil 5b als eine, von einem Käfig 22 umschlossene Ventilscheibe 6b dargestellt ist. Dieses Überdruckventil 5b wird in seinem Stellweg durch das Sicherungselement 9 und der Druckfeder 7, die sich zwischen dem Überdruckventil 5a und einem die Überdruckeinheit 4 verschließenden Abschlußelement 10 abstützt, begrenzt.
Bezugszahlen
1 Zylinder
2 Kolben
3a Hohlzylindrischer Abschnitt
3b Hohlzylindrischer Abschnitt
4 Überdruckeinheit
5a Überdruckventil
5b Überdruckventil
6a Ventilscheibe
6b Ventilscheibe
7 Druckfeder
8 Innenwand
9 Sicherungselement
10 Abschlußelement
11 Auslassöffnung
12 Verzahnung
13a Ventilsitz
13b Ventilsitz
14 Durchflussöffnung
15 Rückschlagventil
16 Druckfeder
17 Sicherungsring
18 Einlassöffnung
19 Bund
20 Öffnung
21 Druckraum
22 Käfig
23 Boden (des Käfigs)
24 Längsachse
25 Spannelement
26 Öffnung (des Käfigs)
27 Boden des Zylinders
Innenwand
Stufe
Leckspalt
Claims
1. Hydraulisches Spannelement, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmit- teltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, auf- weisend einen Zylinder (1 ) und einen im Zylinder (1 ) geführten druckbeaufschlagten Kolben (2), der mittelbar oder unmittelbar mit einem Zugmittel, vorzugsweise einer Kette zusammenwirkt, wobei der Kolben (2) mindestens einen hohlzylindrischen Abschnitt (3a, 3b) besitzt, in dem eine Überdruckeinheit (4) integriert ist, die ein Überdruckventil (5a, 5b), umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (5a, 5b) mittels eines Sicherungselementes (9) kraft- und/oder formschlüssig an der Innenwand (8) des hohlzylindrischen Abschnittes (3a, 3b) fixiert ist.
2. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass eine Ventilscheibe (6a) eines als Plattenventil ausgebildeten
Überdruckventils (5a) unmittelbar an der Innenwand (8) des Kolbens (2) geführt ist und deren Stellweg von dem Sicherungselement (9) und einen radial nach innen ragenden Bund (19) des Kolbens (2) begrenzt ist.
3. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil (5b) einen in den hohlzylindrischen Abschnitt (3a) eingesetzten Käfig (22) aufweist, in dem dessen Ventilscheibe (6b) verliergesichert geführt ist.
4. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (6a, 6b) insgesamt flexibel ausgeführt ist oder zentrisch einen elastischen Bereich aufweist.
5. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass die integrierte Überdruckeinheit (4) von der Stirnseite her in das Innere des hohlzylindrischen Abschnittes (3a) des Kolbens (2) einsetzbar ist, wobei dieser mittels einer eine Auslassöffnung (11 ) aufweisendem Abschlusselement (10) verschließbar ist.
6. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige, radial vorgespannte, als Spreizkörper ausgebildete Sicherungselement (9) kraftschlüssig an der hohlzylindrischen Innenwand (8) des Kolbens (2) positioniert ist.
7. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (9) mittels einer an dessen Außenumfang vorgesehenen Verzahnung (12) an der Innenwand (8) kraft- und/oder formschlüssig abgestützt ist.
8. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (9) aus Metall oder Kunststoff hergestellt ist.
9. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Federenden der Druckfeder (7) bevorzugt zylindrisch verjüngt ist, durch eine zentrische (20) Öffnung des Sicherungselementes (9) hindurchragt und sich unmittelbar an der Ventil- scheibe (6) abstützt.
10. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Federenden der Druckfeder (7) an dem Sicherungselement (9) und/oder dem Abschlusselement (10) innen- oder außenzentriert ist.
11. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben zwei hohlzylindrische Abschnitte aufweist und der die hohlzylindrischen Abschnitte (3a, 3b) trennende, radial nach innen ragende Bund (19) zu einer Längsachse (24) des Spannelementes (25) in Richtung der Ventilscheibe (6a) konisch verläuft und an einer Übergangszone zu der Durchflussöffnung (14) einen Ventilsitz (13a, 13b) für die Ventilscheibe (6a) bildet.
12. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (23) des Käfigs (22) in Richtung der Ventilscheibe (6b) konisch verjüngt ist und an einer Übergangszone zu einer Öffnung (26) des Bodens (23) einen Ventilsitz (13b) für die Ventilscheibe (6b) bildet.
13. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass radial nach innen ragende Bund (19) und / oder die Ven- tilscheibe (6a) im Bereich des Ventilsitzes (13, 13a) eine Kunststoffbe- schichtung oder Gummierung aufweisen.
14. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine in den Zylinder (1 ) eingesetzte Druckfeder (16) zwischen einem Boden (27) und dem Kolben (2) abgestützt ist und ein dem Boden
(27) zugeordnetes Rückschlagventil (15) mit einer Einlassöffnung (18) zusammenwirkt.
15. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass eine Innenwand (28) des Zylinders (1 ) eine radial zur Längsachse (24) des Spannelementes (25) gerichtete Stufe (30) aufweist, die in Verbindung mit einem an dem Kolben (2) lagefixierten Sicherungsring (17) eine Hubbegrenzung des Kolbens (2) bewirkt.
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