DE2205959A1 - Pump and filter unit - Google Patents
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Description
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Anmelder: SETHCO MANUFACTURING CORP. ======r== ι Bennington AvenueApplicant: SETHCO MANUFACTURING CORP. ====== r == ι Bennington Avenue
Freeport, New York II520 / USAFreeport, New York II 520 / USA
Die Erfindung betrifft die Kombination einer Kreiselpumpe mit einer Filtereinheit, und zwar speziell solche Pumpen, bei denen das Pumpenrad mit Hilfe von zwei magnetisch gekuppelten Magneten gedreht wird.The invention relates to the combination of a centrifugal pump with a filter unit, specifically such pumps in which the pump wheel is rotated with the help of two magnetically coupled magnets.
Es sind Kreiselpumpen bekannt, bei denen Magnetkupplungen zur übertragung der Drehung einer Motorwelle auf das Pumpenrad verwendet werden. Bei solchen Pumpen dreht sich ein Antriebsmagnet mit der Motorwelle, und ein angetriebener Magnet dreht sich mit dem Pumpenrad, wobei die Magnete durch eine dünne, nicht magnetische, stationäre Scheidewand getrennt werden. Die Scheidewand bildet einen Teil einer für eine Flüssigkeit undurchlässigen Dichtung, die verhindert, daß die gepumpte Flüssigkeit den Motor erreichen kann; dadurch wird der Motor vor möglichem Schaden bewahrt, obwohl natürlich die Flüssigkeit mit dem angetriebenen Magneten in Kontakt kommt.Centrifugal pumps are known in which magnetic couplings can be used to transmit the rotation of a motor shaft to the pump wheel. A drive magnet rotates in such pumps with the motor shaft, and a driven magnet rotates with the impeller, causing the magnets by be separated by a thin, non-magnetic, stationary septum. The septum forms part of a for a liquid impervious seal that prevents the pumped liquid from reaching the motor; through this the motor is saved from possible damage, although of course the liquid with the driven magnet comes into contact.
Die Anziehungskräfte zwischen den beiden Magneten der Kupplung, und damit die Stärke der Kupplung, hängen in großem Maße von der Entfernung zwischen den Magneten ab; je geringes5 äs-i'The forces of attraction between the two magnets of the coupling, and thus the strength of the coupling, depend to a large extent on the distance between the magnets; each small 5 äs-i '
& 'J I Ii ·3 4 8 ·:::: il IS ά- &'J I Ii 3 4 8 :::: il IS ά-
.-. ■ '3JiC zwischen iei :;:?.s,".t"~' -r^ i.fi" _ u-r ?.-"■ größer sind die ''■.:■■ riehungskräfte zwischen i^nen. Aus diesem Grund sollte die Scheidewand so dünn wie möglich sedn, und die Magnete werden so nah wie möglich an den beiden Seiten der Scheidewand angeordnet. Diese kritische Anforderung an die minimale räumliche Anordnung muß ohne Rücksicht darauf, welche Art Flüssigkeit gepumpt werden soll, in Betracht gezogen werden. Es liegt jedoch dann ein besonderes Problem vor, wenn die Flüssigkeit feste Partikel enthält, und die Pumpe dazu benutzt wird, eine solche Flüssigkeit durch eine Filtereinheit zu drücken, um auf diese Weise die Partikel aus der Flüssigkeit herauszufiltern. Wie oben erwähnt wurde, kommt die gepumpte Flüssigkeit normalerweise in Kontakt mit dem angetriebenen Magneten, und wenn diese Flüssigkeit feste Partikel mit sich führt, dann werden die Partikel zwischen dem angetriebenen Magneten und der Scheidewand abgelagert. Wenn die Partikel sich in diesem sehr engen Zwischenraum aufbauen, dann üben sie eine Bremskraft auf den angetriebenen Magneten aus, die diesen so weit verlangsamen kann, daß die Magnetkupplung unterbrochen wird j dadurch erhält der Antriebsmagnet die Möglichkeit, sich frei zu drehen, während das Pumpenrad zum Stehen kommt. Wenn die Magnetkupplung stark genug ist, dann kann die Blockierung des angetriebenen Magneten durch die Partikel die Wirkung haben, daß der Motor zum Stillstand kommt und beschädigt wird..-. ■ '3JiC between iei:; :?. s, ". t" ~ '-r ^ i.fi "_ ur ? .-" ■ greater are the''■.: ■■ forces of friction between i ^ nen. For this reason, the septum should be as thin as possible, and the magnets should be placed as close as possible to either side of the septum. This critical requirement for the minimum spatial arrangement must be taken into account regardless of what type of liquid is to be pumped. However, there is a particular problem when the liquid contains solid particles and the pump is used to force such a liquid through a filter unit in order in this way to filter the particles out of the liquid. As mentioned above, the pumped liquid normally comes into contact with the driven magnet and if this liquid carries solid particles with it, then the particles are deposited between the driven magnet and the septum. When the particles build up in this very narrow space, they exert a braking force on the driven magnet, which can slow it down to such an extent that the magnetic coupling is interrupted. This enables the drive magnet to rotate freely while the pump wheel comes to a standstill. If the magnetic coupling is strong enough, the blocking of the driven magnet by the particles can have the effect that the motor comes to a standstill and is damaged.
Der Erfindung liegt die -'.v.Cr^be zugrunde-?, .dieses Problem suThe invention is based on the - '. V.Cr ^ be- ?,. This problem see below
h* S*' -W- *H: h * S * '-W - * H :
überwinden, indem eine Kombination aus einer Kreiselpumpe und einer Filtereinheit geschaffen wird, die eine Magnetkupplung verwendet, bei der die Partikel in der zu filternden Flüssigkeit nicht mit dem angetriebenen Magneten in Kontakt kommen können.overcome by creating a combination of a centrifugal pump and a filter unit that has a magnetic coupling used in which the particles in the liquid to be filtered do not come into contact with the driven magnet can come.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine
solche Pump- und Filtereinheit zu schaffen, bei der der
angetriebene Magnet in partikelfreie Flüssigkeit, die den Filter der Einheit passiert hat, eingetaucht bleibt.The invention is also based on the object of a
to create such a pump and filter unit in which the
powered magnet remains immersed in particle-free liquid that has passed through the unit's filter.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche
Pump- und Filtereinheit zu schaffen, bei der partikelfreie, gefilterte Flüssigkeit kontinuierlich in Richtung vom
Antriebsmagneten auf den Eingang der Pumpe zu zirkuliert, wodurch die Strömung von Partikeln enthaltender Flüssigkeit
zum angetriebenen Magneten hin verhindert wird.It is another object of the invention to provide such
To create a pump and filter unit in which the particle-free, filtered liquid is continuously drawn in the direction of the
To drive magnet circulates to the inlet of the pump, whereby the flow of liquid containing particles is prevented to the driven magnet.
Und schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Pumpe zu schaffen, bei der der Antriebsmotor, der Pumpenkörper und das Filtergehäuse alle axial ausgerichtet sind. And finally, the invention is based on the object of creating such a pump in which the drive motor, the pump body and filter housing are all axially aligned.
Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung ersichtlich, in der Bezug auf
die beiliegende Zeichnung genommen wird; die Figur zeigt
einen vertikalen Querschnitt durch eine Pump- und Filtex·-Further objects and features of the invention will become apparent from the description that follows with reference to FIG
the accompanying drawing is taken; the figure shows
a vertical cross-section through a pump and Filtex -
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einheit nach der Erfindung.unit according to the invention.
Die zur Darstellung der Erfindung ausgewählte Einheit umfaßt einen elektrischen Antriebsmotor Io, einen ringförmigen Pumpenträger 11, einen Pumpenkörper 12, und ein zylindrisches Filtergehäuse 13, wobei alle diese Teile axial ausgerichtet sind. Drei ohrförmige Teile 14 stehen nach außen von dem oberen Ende des Pumpenträgers 11 vor, und ein Flansch 15 ragt von dem unteren Ende des Filtergehäuses 13 nach außen vor. Drei Bolzen 16 (von denen nur einer in der Zeichnung dargestellt ist) erstrecken sich durch die ohrförmigen Teile 14 und in den Flansch 15 hinein, um den aus dem Pumpenträger 11, dem Pumpenkörper 12 und dem Filtergehäuse 13 bestehenden zusammengebauten Teil zusammenzuhalten. Geeignete Dichtungen 17 sind vorgesehen, um die Verbindung flüssigkeitsdicht zu machen. Das obere Ende des Pumpenträgers 11 und das untere Ende des Pumpenkörpers 12 sind mit inneren Aussparungen ausgebildet, die zusammen den äußeren Rand einer kreisförmigen Platte 18 und den äußeren Rand eines Flansches 19, der von dem oberen Teil einer tassenförmigen Scheidewand 2o nach außen vorsteht, gutsitzend aufnehmen; dabei ist die Scheidewand 2o aus einem nicht magnetischen Material, wie z.3. einem geeigneten Metall, hergestellt.The unit selected to illustrate the invention comprises an electric drive motor Io, an annular one Pump support 11, a pump body 12, and a cylindrical Filter housing 13, all of these parts being axially aligned. Three ear-shaped parts 14 protrude outwardly from the upper end of the pump bracket 11, and a flange 15 protrudes from the lower end of the filter housing 13 to the outside. Three bolts 16 (only one of which is shown in the drawing) extend through the ear-shaped parts 14 and into the flange 15, around the one consisting of the pump bracket 11, the pump body 12 and the filter housing 13 to hold the assembled part together. Suitable seals 17 are provided to make the connection fluid-tight close. The upper end of the pump bracket 11 and the lower end of the pump body 12 are formed with internal recesses, which together form the outer edge of a circular plate 18 and the outer edge of a flange 19 formed by the upper part of a cup-shaped partition wall 2o protrudes outwards, take up snugly; there is the partition 2o made of a non-magnetic material, such as 3. a suitable metal.
Die Scheidewand 2o umgibt ein ringförmiger Antriebsmagnet 24, der von einem ringförmigen Halter 2 5 getragen wird, der an der Welle 26 des Antriebsmotors Io befestigt ist. Das InnereThe septum 2o surrounds an annular drive magnet 24, which is carried by an annular holder 2 5, which is attached to the shaft 26 of the drive motor Io is attached. The inner
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der tassenförmigen Scheidewand 2o bildet eine Kammer 27 für den angetriebenen Magneten, in der ein ringförmiger angetriebener Magnet 28 koaxial mit dem Antriebsmagneten 24 angeordnet ist. Die Magnete 24 und 28 befinden sich so nahe wie möglich an ihren jeweiligen Seiten des ringförmigen Teils der Scheidewand 2o, so daß der radiale 'Abstand zwischen ihnen ein Mini-the cup-shaped partition 2o forms a chamber 27 for the driven magnet, in which an annular driven Magnet 28 is arranged coaxially with the drive magnet 24. The magnets 24 and 28 are as close as possible on their respective sides of the annular part of the septum 2o, so that the radial 'distance between them is a mini
mum ist; daraus ergibt sich, daß die radiale Anziehungskraft zwischen ihnen maximal ist.mum is; it follows that the radial attraction between them is maximum.
Der angetriebene Magnet 28 ist an dem unteren Ende einer Welle 31 mit Hilfe eines Paars von Haltern 32 befestigt. An dem oberen Ende der Welle 31 ist ein Pumpenrad 33 befestigt. Der mittlere Teil der Welle 31 wird in Lagern 34 aufgenommen, die in einer Nabe 35 der Platte 18 gehalten werden. Eine Axialbewegung der Welle 31 wird durch Kragen 36 verhindert, die an ihr befestigt sind und gleitend mit den Enden der Lager 34 in Eingriff kommen. Aus dem bisher Gesagten ergibt sich folgende Wirkungsweise: Bei einer Drehung der Welle 26 des Motors dreht sich der Antriebsmagnet 24 mit, so daß sich aufgrund der magnetischen Anziehungskraft der angetriebene Magnet 28 ebenfalls dreht; damit drehen sich auch die Welle 31 und das Pumpenrad 33.The driven magnet 28 is attached to the lower end of a shaft 31 by means of a pair of holders 32. At an impeller 33 is attached to the upper end of the shaft 31. The middle part of the shaft 31 is received in bearings 34, which are held in a hub 35 of the plate 18. Axial movement of the shaft 31 is prevented by collar 36, which attached to it and slidingly engaged with the ends of the bearings 34. From what has been said so far, the following results Mode of operation: When the shaft 26 of the motor rotates, the drive magnet 24 rotates with it, so that due to the magnetic attraction force of the driven magnet 28 also rotates; so that the shaft 31 and rotate the impeller 33.
Das Pumpenrad 33 rotiert in einer Pumpenradkammer 39, die in dem Pumpenkörper 12 ausgebildet ist, wobei die untere Wand 4o der Kammer 39 eine zentrale öffnung hat, die den Eingang 41 der Pumpe definiert. Der Eingang 41 setzt sichThe impeller 33 rotates in an impeller chamber 39, the is formed in the pump body 12, wherein the lower wall 4o of the chamber 39 has a central opening which the Defined input 41 of the pump. The entrance 41 is seated
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in einer Verbindungsröhre 42 fort, die so ausgebildet ist, daß sie an eine Leitung angeschlossen werden kann, durch die die zu filternde Flüssigkeit zu der Pumpe strömt. Die obere Wand der Kammer 39 für das Pumpenrad wird von der unteren Wand 43 des Filtergehäuses 13 gebildet; Löcher 44 in der Wand 43 dienen als Auslaß für die Pumpe.in a connecting tube 42 which is designed so that it can be connected to a line through which the liquid to be filtered flows to the pump. The upper Wall of the chamber 39 for the impeller is from the lower Wall 43 of the filter housing 13 is formed; Holes 44 in the Wall 43 serve as an outlet for the pump.
Eine Stange 47 erstreckt sich axial durch das Filtergehäuse 13, wobei ihr unteres Ende durch ein Gewinde in der unteren Wand 43 befestigt ist, und ihr oberes Ende schraubbar einen Knopf 48 aufnimmt. Dieser Knopf drückt einen Deckel 49 fest auf das obere Ende des Filtergehäuses 13, wobei eine Dichtung 5o eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herstellt. Eine Filterröhre 51 umgibt die Stange 47, wobei das untere Ende der Filterröhre auf einem ringförmigen Grat 52 sitzt, der von der unteren Wand 43 nach oben vorsteht; das obere Ende der Filterröhre stößt gegen einen ringförmigen Grat 53, der von dem Deekel 49 nach unten vorsteht. Die Filterröhre 51 ist radial zu der Stange 47 und den Filtergehäuse 13 angeordnet, um eine innere Filterkammer 54 bzw. eine äußere Filterkammer 55 zu bilden. An ihrem oberen Ende steht die innere Filterkammer 54 mit einem Abflußrohr 56 in Verbindung, das so angepaßt ist, daß es an eine Leitung angeschlossen werden kann, durch die gefilterte Flüssigkeit von der Einheit wegströmt. Die Löcher 44 in der unteren Wand 43 des Filtergehäuses 13 stehen mit der äußeren Filterkammer 55 in Verbindung.A rod 47 extends axially through the filter housing 13, its lower end being fastened by a thread in the lower wall 43, and its upper end screwable one Button 48 picks up. This button presses a lid 49 tightly onto the upper end of the filter housing 13, with a seal 5o providing a liquid-tight connection between these two Parts manufactures. A filter tube 51 surrounds the rod 47, the lower end of the filter tube being seated on an annular ridge 52 protruding upwardly from the lower wall 43; the upper end of the filter tube abuts an annular ridge 53 which protrudes from the Deekel 49 downwards. The filter tube 51 is radial to the rod 47 and the filter housing 13 arranged to form an inner filter chamber 54 and an outer filter chamber 55, respectively. At their upper end is the inner filter chamber 54 with a drain pipe 56 in Connection adapted to be connected to a conduit through the filtered liquid flows away from the unit. The holes 44 in the lower wall 43 of the filter housing 13 are connected to the outer filter chamber 55 in connection.
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Daraus ergibt sich folgender Bewegungsablauf?
Bei einer Drehung des Pumpenrades 33 fließt zu filternde Flüssigkeit in Richtung der Pfeile durch die Röhre 42 in
den Eingang 4l, und dann weiter durch die Löcher 44 in die äußere Filterkammer 55· Die Flüssigkeit wird dann radial
durch die Filterröhre 51 gedrückt, so daS nur gefilterte Flüssigkeit die innere Filterkammer 54 erreicht, von der
sie durch das Abflußrohr 56 ausströmt.This results in the following sequence of movements?
When the impeller 33 rotates, the liquid to be filtered flows in the direction of the arrows through the tube 42 into the inlet 41, and then further through the holes 44 into the outer filter chamber 55 filtered liquid reaches the inner filter chamber 54, from which it flows out through the drain pipe 56.
Die bisher beschriebene Pump- und Filtereinheit hat den Vorteil einer kompakten Bauweise und hoher Leistungsfähigkeit, da der Motor lo, die als Magnetkupplung dienenden Magnete 24 und 28, der Pumpenkörper 12 und das Filtergehäuse 13 alle axial ausgerichtet sind. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß die festen Partikel in der Flüssigkeit, die durch die Verbindungsröhre 42 am Einlaß und durch den Einlaß 4l strömt, dazu neigen, in die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten abzusinken und zwischen dem angetriebenen Magneten 28 und der ihn umgebenden Fläche der Scheidewand 2o abgelagert zu werden. Die Erfindung vermeidet dieses Problem auf die im folgenden beschriebene Weise.The pump and filter unit described so far has the Advantage of a compact design and high performance, since the motor lo, which serves as a magnetic coupling Magnets 24 and 28, the pump body 12 and the filter housing 13 are all axially aligned. However, this occurs the problem that the solid particles in the liquid flowing through the connecting tube 42 at the inlet and through the Inlet 4l flows, tend to sink into the chamber 27 for the driven magnet and between the driven Magnets 28 and the surrounding area of the septum 2o to be deposited. The invention avoids this Problem in the manner described below.
Die untere Wand 43 des Filtergehäuses 13 ist mit einer inneren Bohrung 6o versehen, die an ihrem inneren Ende mit der inneren Filterkammer 54 in Verbindung steht und an ihrem äußeren Ende in einer Verbindungsröhre 61 endet. In demThe lower wall 43 of the filter housing 13 is provided with a provided inner bore 6o which is in communication at its inner end with the inner filter chamber 54 and at its outer end ends in a connecting tube 61. By doing
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Pumpenkörper 12 befindet sich eine Verbindungsröhre 62, die an ihrem inneren Ende mit einer Hilfskammer 63 im Pumpenkörper in Verbindung steht. Die untere Wand der Hilfskammer 63 wird von der Platte 13 gebildet, wobei die Hilfskammer mit der Kammer 27 für den angetriebenen Magneten über Löcher 6k in der Platte 18 in Verbindung steht. Die Hilfskammer 63 hat eine ringförmige obere Wand 65> die mit einem zentralen Loch versehen ist, das etwas größer als der Durchmesser der Nabe 35 der Platte l8 ist, um so einen ringförmigen beschränkten Durchgang 66 für die Strömung zwischen der Wand 65 und der Nabe 35 zu bilden. Eine Rohrleitung 67 verbindet die Röhren 6l und 62 miteinander.Pump body 12 is a connecting tube 62 which is in communication at its inner end with an auxiliary chamber 63 in the pump body. The lower wall of the auxiliary chamber 63 is formed by the plate 13, the auxiliary chamber communicating with the chamber 27 for the driven magnet via holes 6k in the plate 18. The auxiliary chamber 63 has an annular top wall 65> which is provided with a central hole slightly larger than the diameter of the hub 35 of the plate 18 so as to provide an annular restricted passage 66 for the flow between the wall 65 and the hub 35 to build. A pipe 67 connects the tubes 61 and 62 to one another.
Als Ergebnis dieser Konstruktion fließt ein Teil der gefilterten Flüssigkeit, die durch den Filter 51 in die innere Filterkammer 5^ strömt, durch die Bohrung 60, Verbindungsröhre 6l, Rohrleitung 67, und Verbindungsröhre in die Hilfskammer 63. Diese gefilterte Flüssigkeit wird anfangs durch die Löcher.64 strömen, um die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten zu füllen. Während der weiteren Tätigkeit der Pumpe ist der Druck in der Kammer 27 für den angetriebenen Magneten praktisch Null, oder es herrscht etwas überdruck. Andererseits existiert am Eingang ^l ein partielles Vakuum oder Unterdruck. Als Folge davon fließt in die Hilfskammer 63 strömende gefilterte Flüssigkeit durch den beschränkten Durchgang 66 zu dem Eingang ^l. Diese kontinuierliche Strömung von oefilterter Flüssigkeit aus der Hilfskammer 63, die sich an dem oberen Ende derAs a result of this construction, part of the filtered liquid flowing through the filter 51 into the inner filter chamber 5 ^ flows through the bore 60, Connection pipe 61, pipeline 67, and connection pipe into the auxiliary chamber 63. This filtered liquid becomes initially flow through holes 64 to fill chamber 27 for the driven magnet. During the further Activity of the pump, the pressure in the chamber 27 for the driven magnet is practically zero, or there is a little overpressure. On the other hand, there is ^ l at the input a partial vacuum or negative pressure. As a result, filtered liquid flowing into the auxiliary chamber 63 flows through restricted passage 66 to entrance ^ l. This continuous flow of filtered liquid from the auxiliary chamber 63, which is located at the top of the
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Kammer 27 für den angetriebenen Magneten befindet, zum Eingang 41 der Pumpe eliminiert jede Möglichkeit für die zu filternde Flüssigkeit und die Partikel, die sie enthalten kann, während der Tätigkeit der Pumpe in die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten hinein zu strömen. Weiterhin reicht zwar die sehr begrenzte Breite des beschränkten Durchgangs 66 dazu aus, ein Durchströmen der gefilteren Flüssigkeit unter Druck zu ermöglichen, sie macht es jedoch für feste Partikel sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, sich nach unten durch den Durchgang 66 auf die Kammer für den angetriebenen Magneten zu zu bewegen, wenn die Tätigkeit der Pumpe für bestimmte Zeiträume eingestellt wird. Daraus ergibt sich, daß die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten nur mit partikelfreier gefilterter Flüssigkeit gefüllt bleibt.Chamber 27 for the driven magnet is located to the inlet 41 of the pump eliminates any possibility for the one to be filtered Liquid and the particles it may contain, during the operation of the pump in the chamber 27 for the driven Magnets pouring into it. Furthermore, the very limited width of the restricted passage 66 is sufficient for this To allow the filtered liquid to flow through under pressure, but it makes it very difficult for solid particles to if not impossible to move down through passage 66 towards the chamber for the powered magnet, when the pump is stopped for certain periods of time. It follows that the chamber 27 for the driven magnet remains filled only with particle-free filtered liquid.
Die Erfindung ist nur in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden, und zwar anhand eines Beispiels; an ihr können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne daß man dabei den Erfindungsgedanken verläßt. Es versteht sich deshalb von selbst, daß die Erfindung nicht auf irgendeine spezifische Ausführungsform beschränkt ist, es sei denn, solche Beschränkungen wären in den nun folgenden Ansprüchen enthalten.The invention is shown only in a preferred embodiment and have been described using an example; many changes can be made to it without one leaves the idea of the invention. It goes without saying therefore it goes without saying that the invention does not apply to any specific embodiment is limited unless such limitations are included in the claims that follow.
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Claims (8)
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