DE3313283A1 - Sperrdifferential mit einer in einem differentialgetriebegehaeuse angeordneten sperrkupplung, die von einem in einem achsgehaeuse angeordneten aeusseren stellglied der axialkolben-zylinder-bauart betaetigt wird - Google Patents
Sperrdifferential mit einer in einem differentialgetriebegehaeuse angeordneten sperrkupplung, die von einem in einem achsgehaeuse angeordneten aeusseren stellglied der axialkolben-zylinder-bauart betaetigt wirdInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim lk 513/4
Stuttgart EPT krt-pfa
11.^.1983
Sperrdifferential mit einer in einem Differentialgetriebegehäuse angeordneten Sperrkupplung,
die von einem in einem Achsgehäuse angeordneten äußeren Stellglied der Axialkolben-Zylinder-Bauart
betätigt wird
Die Erfindung bezieht 'sich auf ein Sperrdifferential
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einem bekannten Sperrdifferential dieser Art
(DE-OS 21 Sk 324) ist als Widerlager für die axiale
Abstützung des Lamellenpaketes der Sperrkupplung eine radiale Druckfläche des AchswellenkegeIrades verwendet,
das sich seinerseits über seinen Zahneingriff am Ausgleichskegelrad abstützt. Die Sperrkupplung wird im Sinne
von "Drücken" durch das Stellglied über zum Achsweilenteil achsparallele Druckbolzen eingerückt. Die
zum Lamellenpaket entgegengesetzten Bolzenenden greifen an einem zum Lagerhals konzentrischen Laufring eines
Axialnadellagers an, dessen anderer Laufring mit dem Axialkolbeii des Stellgli edes einteilig ausgebildet ist.
Insbesondere durch die Druckbol/.en ergibt sich bei diesem
COPY
Daim lA -
bekannten Sperrdifferential ein relativ hoher Bauaufwand.
Während sich beim vorgenannten bekannten Sperrdifferential
wegen der unmittelbaren Wirkung zwischen Sperrkupplung und Achswellenkegelrad ein aus dem Zahndruck
zwischen Ausgleichskegelrad und Achswellenkegelrad resultierendes Sperrmoment einstellt, ist ein solches
Sperrmoment bei einem weiteren bekannten Sperrdifferential
der eingangs genannten Art (DE-OS 19 34 3^0) dadurch
ausgeschaltet, daß zwischen Lamellenpaket und Achswellenkegelrad eine relativ zum Differentialgetriebegehäuse
unbewegliche, in sich starre Widerlagerscheibe eingesetzt ist. Was die Verwendung eines Stellgliedes
und besonderer Druckbolzen für die Betätigung der Sperrkupplung betrifft,fstimmt dieses Sperrdifferential
jedoch mit dem bekannten gattungsgemäßen Sperrdifferential überein.
Aus der GB-PS 858 528 sind gattungsfremde Sperrdifferentiale
mit oder ohne zahndruckabhangigem Sperrmoment bekannt, bei denen das "Stellglied der Axialkolben-Zylinder-Bauart
ebenso wie die Sperrkupplung im Differentialgetriebegehäuse
liegen. Bei diesen bekannten Sperrdifferentialen wird es jedoch als nachteilig empfunden, daß die
Druckmittelzufuhr vom nichtdrehenden Achsgehäuse aus über den Lagerhals zum Stellglied geführt werden muß und daher
eine Abdichtung von relativ zueinander drehenden Dichtflächen nicht zu vermeiden ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im
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Daim 1A 513/4
wesentlichen darin, bei einem Sperrdifferential mit
einer durch ein Stellglied der Axialkolben-Zylinder-Bauart betätigbaren Sperrkupplung unter Vermeidung
von Abdichtungen zwischen relativ zueinander drehbeweglichen Dichtflächen den baulichen Aufwand gering
zu halten.
Ausgehend von einem Sperrdifferential nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Aufgabe
in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Bei dem Sperrdifferential nach der Erfindung arbeitet
das Stellglied entweder im Sinne von "Ziehen" oder im Sinne von "Drücken" auf das Achswellenteil, um die
Sperrkupplung einzurücten, wodurch besondere Druckbolzen
oder dgl. für die Kupplungsbetätigung entfallen.
Die Patentansprüche 2 bis 12 haben vorteilhafte Ausgestaltungen des Sperrdifferentiales nach der Erfindung
zum Gegenstand.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen in Verbindung mit der nach
folgenden Beschreibung von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 einen zwei Ausführungsformen des
Sperrdifferentiales nach der Erfindung
jeweils hälftig zeigenden Axialschnitt eines Hinterachsantriebes, und
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COPY I
-S-
- Daim I^ -513/j*
Fig. 2 einen der Darstellung der Fig. 1
entsprechenden Axialschnitt mit der dritten Ausfuhrungsform des
Sperrdifferentiales nach der
Erfindung.
Die Fig. 1 gibt einen Schnitt durch ein Achsgehäuse 8 eines Kraftfahrzeuges wieder, der in einer Ebene liegt,
welche eine geometrische Hauptachse 3-3 enthält und zur Drehachse 36-36 eines Antriebsritzels 37 parallel liegt.
Das im Achsgehäuse 8 durch eine Wälzlageranordnung kO senkrecht zur Hauptachse 3-3 gelagerte Antriebsritzel
kämmt in üblicher Weise mit einem Tellerrad 38, das mittels Befestigungsschrauben 39 mit einem Differentialgetriebegehäuse
5a bzw. 5b eines Sperrdifferentiales 1
bzw. 2 drehfest verbunden ist.
In einer zur Hauptachse 3-3 senkrechten mittleren Bezugsebene *il-4l laufen auf einem inneren Zapfenkreuz
k2 des Differentialgetriebegehäuses 5a bzw. 5t>
drehbar gelagerte Ausgleichskegelräder k relativ zur Hauptachse
3-3 ι™* die mit Je einem Achswellenkegelrad 10a bzw.
lOb kämmen..
Das Achswellenkegelrad 10a sitzt unmittelbar drehfest
auf einem Achswellenteil 17a, der"einen äußeren Anschlußflansch
43a zu seiner gelenkigen Verbindung mit einer Antriebshalbwelle zum Antrieb des linken
Hinterrades des Kraftfahrzeuges aufweist. Zwischen
korrespondierenden radialen Druckflächeα ΊΊ und h^
von Differentialgetriebegehäuse 5a und Achswellenkegelrad
lOa ist ein aus wechselweise hintereinander ange-
- 11 -
""""" 3313233
-AO-
-
Daim l4
ordneten Innenlamellen und Außenlamellen bestehendes Lamellenpaket 46 einer Sperrkupplung 11a eingesetzt,
so daß an dieser Sperrkupplung ein aus dem Zahndruck
zwischen Ausgleichskegelrad 4 und Achswellenkegelrad
10a resultierendes Sperrmoment auftritt. Die Einleitung der Einrückkraft in das Lamellenpaket 46 erfolgt über
eine zum Differentialgetriebe gehäuse 5a axialverschieb=-
bare Druckscheibe 62, auf die die Druckfläche 45 einwirkt.
Durch dieses Sperrmoment unterscheidet sich das Sperrdifferential 1 - von dem in der Fig. 1 nur die von der
Bezugsebene 4l—4l ausgehende und dem Achswellenkegelrad lOa des linken Hinterrades zugehörige Hälfte dargestellt
ist - von dem Sperrdifferential 2, von dem andererseits
nur die von" der Bezugsebene 4l-4l ausgehende und dem Achswellenkegelrad lOb des rechten Hinterrades
zugehörige Hälfte dargestellt ist.
Der Zahndruck am Achswellenkegelrad lOb ist durch korrespondierende Axiallagerflächen 47 und 48 von
Differentialgetriebegehäuse 5b und Achswellenkegelrad
10b unter Zwischenschaltung eines Gleitringes 49 aufgefangen.
Das Achswellenkegelrad lOb sitzt drehfest und— axial"verschiebbar auf einer Zwischennabe 34, die ihrerseits
drehfest auf das innere Ende eines Achswellenteiles 17b aufgesteckt ist, das einen äußeren Anschlußflansch
43b für seine gelenkige Verbindung mit einer Antriebshalbwelle zum Antrieb des rechten Hinterrades
des Kraftfahrzeuges aufweist.. Zwischen korrespondierenden radialen Druckflächen 31J und 44 an einem Hund 64
— i°
COPYj
Daim
lh
5 13A
der Zwischennabe 3^ bzw. am Differentialgetriebegehäuse
5b ist wiederum ein aus abwechselnd hintereinander angeordneten
Innenlamellen und Außenlamellen bestehendes-Lamellenpaket
4t6 einer Sperrkupplung lib eingesetzt.
Zur Betätigung des Lamellenpaketes k6 ist wiederum eine
zum Differentialgetriebegehäuse 5b axialverschiebbare
Druckscheibe 62 verwendet, auf welche die Druckfläche 35 einwirkt. Die Zwischennabe 3** ist in den Axialrichtungen
mittels einer Lagerscheibe 50 auf einem im Durchmesser
verjüngten Wellenabschnitt 51 am inneren Ende
des Achswellenteiles 17b unter Vermittlung einer mit der
Lagerscheibe 50 verschraubten Ankerschraube 52 eingespannt,
die sich mit ihrem Schraubenkopf 5^ an einem
Ansatz 55 der Durchgangsbohrung 53 abstützt. Die an der inneren Stirnfläche 56 der Zwischennabe Jk anliegende
Axiallagerfläche 19 der Lagerscheibe 50 ist zur Betätigung
der Sperrkupplung 11b in der nach außen weisenden Axialrichtung 20 der Hauptachse 3-3 verwendet.
In entsprechender Weise ist zur Betätigung der Sperrkupplung lla des anderen Sperrdifferentiales 1 eine
innere Axiallagerflache 19 verwendet, die durch eine
Stirnfläche eines in eine Umfangsnut 57 a"i inneren Ende
des Achswellenteiles 17a eingesetzten Sicherungsringes
58 gebildet wird und an der benachbarten Stirnfläche
59 des zugehörigen Achswellenkegelrades 10a anliegt.
Die Sperrdifferentiale 1 und 2 stimmen noch in folgenden
Merkmalen überein, für die jeweils in beiden Ausführungsformen
dieseLbe Bezugszahl verwendet ist:
■* 42
-
Daim -l'i 513A
Ein eine zentrale Gehäuseöf fnurig 12 für den Durchgang
des betreffenden Achswellenteiles 17a bzw. 17b aufweisender Lagerhals 9 des Differentialgetriebegehäuses 5a
bzw. 5b ist durch eine Wälzlageranordnung 6 in einer
Lageröffnung 7 des Achsgehäuses 8 zentriscn zur Hauptachse 3~3 abgestützt. Als axiales Widerlager für die
Wälzlageranordnung 6 ist ein in eine Urafangsnut 22 der Lageröffnung 7 eingesetzter Sicherungsring 23 verwendet,
an dessen zugekehrter Stirnfläche 21 sich der Außenlaufring 2k der Wälzlageranordnung 6 abstützt. An
der anderen Stirnfläche 25 des Sicherungsringes 23
stützt sich ein ebenfalls in die Lageröffnung 7 eingesetzter ringförmiger Zylinder l6 eines Stellgliedes lk
ab. Im Zylinder 1.6 arbeitet ein ringförmiger Axialkolben 15, der eine axial äußere Durchmesserabstufung "}0
aufweist, in die ein Αμίίβ η laufring 29 eines als Wälzlager
für die drehbare Abstützung des Axialkolbens 15 am Achswellenteil 17a bzw. 17b verwendeten Radial-Rillenkugellagers
13 eingesetzt ist. Am Übergang vom jeweiligen Anschlußstutzen '13a bzw. 43b zum Wellenabschnitt
ist jeder Achswellenteil 17a bzw. 17b mit einer äußeren Axiallagerfläche l8 versehen, an die sich
eine zylindrische Lagerfläche 27 anschließt, auf die der mit seiner zugekehrten Stirnfläche 26 mit der
Axiallagerfläche l8 zusammenarbeitende* Innenlaufring
28 des Wälzlagers 13 aufgezogen Lst. Zur Abstützung
des Wälzlagers 13 ist die Außenwand 3I des Zylinders
l6 mit einem überkragenden Wandabschn i.tt 33 versehen, der den die Durchmesserabstufung 3^ aufweisenden KoI-benabschiii
tt 32 nach außen aha tu Ly. ( u Die Arbei tsdruck-
'35 kammer wO de.s S to L l.gl i cdoH 1 h kann über einen Druck-
- l'l -
COPY .
Daiin
\h
^ 1
anschluß 6l des Zy.1 Inders l6 unter Druck gesetzt werden,
um ein Sperrmoment an der betreffenden Sperrkupplung
11a bzw. lib zu verstärken bzw. zu erzeugen, und zwar willkürlich und/oder in Abhängigkeit von
einem oder mehreren Parametern beispielsweise des Fahrzus tandes.
Bei beiden Sperrdifferentialen wird der Axialkolben 15 in der axial von innen nach außen weisenden Richtung
20 der Hauptachse 3-3 vom Druck beaufschlagt, so daß
eine Betätigungskraft über das Wälzlager 13 auf das
Achswellenteil 17a bzw. 17b im Sinne von "Ziehen" ausgeübt
und dadurch die betreffende Sperrkupplung lla bzw. 11b im Einrücksinn betätigt wird.
Die nichtgezeichneten Hälften der beiden Sperrdifferen
tiale 1 und 2 können spiegelbildlich zu den gezeichneten Hälften ausgebildet sein.
In Anwendung der bekannten Lagerung der DE-OS 21 6^i
könnten der Außenlauf ring 2'i der Wälzlageranordnung 6
und das Stellglied 1A jedoch auch in einen in die Lageröffnung 7 eingesetzten Lagerdeckel eingesetzt bzw. integriert
sein.
Bei der dritten Ausführungsform der Fig. 2 sind unter
Bezugnahme auf die vorangehende Beschreibung mit den ersten beiden Ausführungsformen übereinstimmende Positionen
mit den gleichen Bezugszahlen verschon. Bezugszahloii
mi I. dem Ix; L ge rügten BezugKluichs laben c hol rul'CiMi
Daim l4 513/4
1J für die dritte Ausführungsform charakteristische Abweichungen
gegenüber den an sich vergleichbaren Positionen der beiden ersten Ausführurigsf ormen.
Gemäß Fig. 2 wird der Z£ihndruck des mit den Ausgleichskegelrädern
4 kämmenden AchswelieηkegeIrades lOc für die
Antriebshalbwelle des rechten Hinterrades wie beim Sperrdifferential 2 unter Zwischenschaltung eines Gleitringes
49 über korrespondierende Druckflächen 47 und 48 am
Differentialgetriebegehäuse 5c und Gleitring 49 abgefangen.
Zwischen dem Gleitring 49 und dem durch die Wälzlageranordnung
6 in der Lageröffnung 7 des Achsgehäuses 8 abgestützten Lagerhals 9 ist eine zusammen mit dem Achswellenkegelrad
10c drehfest auf dem Achswellenteil 17c sitzende Druckscheibe 62 angeordnet, die durch eine axial
innerhalb des Lagerhalses 9 liegende Axiallagerl'läche 19
des Achswellenteiles 17c in der auf die Umlaufebene 4l-4l
hinweisenden Richtung 65 der Hauptachse 3-3 betätigbar
ist, um das zwischen Gleitring 49 und der Druckscheibe 62
eingeschlossene Lamellenpaket 46 der Sperrkupplung lic
zusammenzudrücken. Zu diesem Zweck arbeitet der Innenlaufring 28 des über seinen Außenlaufring 29 vom Axialkolben
15c des Stellgliedes l4c betätigten Wälzlagers 13 auf
die Stirn i'läche l8c eines in eine Umfangsnut 66 des
Achswellente i les 17c c in ge se tv, to η Sicherungsringes 67.
[,, entsprechender Weise ist Tür den Axialkolben 15c ein
Ln eine Umi'angsnu( 68 des Außen 1 aiifr Inges 29 eingesetzter
Sicherungsring (>() vorgesehen. Dor don Lm Sinne von
"Drücken" .-iflici IisikUih Axi.ilkollioii lic. au !"nehmende Zylinder
K>c weist ei IHMi radial äußeren IJ i η υ,Τ 1 an.sch 7() aiii',
i^ dor mittels He I e s I i .υ,ιιη ji.ssrh raulie η 72 an ύο.\- äußeren
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-
Daim
ik
513 A
Stirnfläche 71 der Lageröffnung 7 eingespannt ist. Auf !
seiner dem Sicherungsring 69 entgegengesetzten Seite ist !
der Axialkolben 15c vom Arbeitsdruck der über einen "Druckarischluß
Gi speisbaren Arbeitsdruckkammer 60 beaufschlagbar.
10
10
Die Austrittsöffnung 73 des Zylinders l6c für den Durchgang
des Axialkolbens 15c liegt auf der axial inneren
Seite.
Für seine gelenkige Verbindung mit der Antriebshalbvrelle
ist das Achswellenteil mit einem Anschlußflansch ^3c
versehen.
Die von der Druckscheibe 62 ausgeübte Anpreßkraft wird von der Verzahnung des, /Cu'sgleichske ge Irade s kc aufgenommen.
Claims (1)
- Patentansprüche1.) Sperrdifferential mit einem ein in bezug auf eine geometrische Hauptachse umlaufendes Ausgleichskegelrad lagernden Differentialgetriebegehäuse mit einem durch eine Wälzlageranordnung in einer Lageröffnung eines Achsgehäuses abgestützten äußeren Lagerhals und einer wirkungsmäßig ein mit dem Ausgleichskegelrad kämmendes Achswellenkegelrad'mit dem Differentialgetriebegehäuse verbindenden inneren Sperrkupplung, die konzentrisch zur Hauptachse und axial zwischen einem jeweils relativ zum Differentialgetriebegehäuse unbeweglichen Axialwiderlager und einer axialbeweglichen Druckscheibe angeordnet und in der von der Druckscheibe zum Axialwiderlager weisenden Richtung der Hauptachse durch ein eine zugehörige Gehäuseöffnung des Differentialgetriebegehäu-^ ses nach,außen durchsetzendes bolzenartiges Druckstück einrückbar ist, das über ein Wälzlager von einem ringförmigen Stellglied der Axialkolben-Zylinder-Bauart betätigt wird, das in Nähe der Wälzlageranordnung des Lagerhalses am Achsgehäuse konzentrisch zur Hauptachse angeordnet ist, und bei dem ein Achswellenteil mit dem Achswellenkegelrad drehfest verbunden ist und den Lager-35 half) nach außen durchsetzt,Palm 1Λ 513 Adadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (lk bzw. l4c) sowohl auf der zur Sperrkupplung (lla bzw. 11b bzw. lic) entgegengesetzten Seite der Wälzlageranordnung (6) angeordnet ist als auch auf eine axial außerhalb des Lagerhalses (9) liegende Axiallagerfläche (l8 bzw. l8c) des als Druckstück verwendeten Achswellenteiles (17a bzw. 17b bzw. 17c) arbeitet und das Achswellenteil (17a bzw. 17b bzw. 17c) eine weitere Axiallagerfläche (19) aufweist, die beim Einrücken der Sperrkupplung (lla bzw. 11b bzw. lic) auf die Druckscheibe (62) einwirkt.2. Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß sowohl der Zylinder (l6) des Stellgliedes (tk) als v
auch ein Außenlauf ring (2^t) der Wälzlageranordnung (6) unmittelbar in die Lageröffnung (7) des Achsgehäuses (8) eingesetzt sind.3. Sperrdifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß an der einen Stirnfläche (21) eines in eine Umfangsnut (22) der Lageröffnung (7) des Achsgehäuses (8) eingesetzten Sicherungsringes (23) der Außenlaufring (2k) und an der anderen Stirnfläche (25) der Zylinder 30. (l6) abstützbar sind.ka Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Axiallager!*lache (l8 bzw. l8c) eine Stirnfläche (26) eines auf eine sich uxiaL anschließende zylindrische Lagerfläche (Li7) des AchswellenteilesCOPY- Il - Daim Ik -513A(17a bzw.17b bzw. 17c) aufgezogenen Innenlauf ringes (28) eines als Wälzlager für das Stellglied (lk bzw. lAc) verwendeten Radial-Rillenkugellagers anliegt.5. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gek en nzeichnet, daß der Außenlaufring (29) des Radial-Rillenkugellagers in eine Durchmesserabstufung (30) des Axialkolbens (15) eingesetzt ist und die Außenwand (31) des Zylinders (l6) einen die DurchmesserabstTifung (30) aufweisenden Kolbenabschnitt (32) radial abstützenden Wandabschnitt (33) aufweist.6. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß die der Druckscheibe (62) zugeordnete Axiallagerfläche (19 des Sperrdifferentxales 2 bzw. 2a) auf eine zur Hauptachse (3-3) konzentrische Zwischennabe (3^) arbeitet, die gegenüber Achswellenkegelrad (lOb) und Achswellenteil (17b) drehfest angeordnet ist und einen mit einer Druckfläche (35) in der Einrückrichtung auf die Druckscheibe (62) einwirkenden Bund (Gk) aufweist, und daß das Achswellenkegelrad (lOb) relativ zur Zwischennabe (3't) axial verschiebbar und relativ zum Differentialgetriebegehäuse (5b) in der zur Sperrkupplung (lib)- weisenden Richtung (20) der Hauptachse (3-3) unverschieb- ·. bar angeordnet ist.7.. Sperrdiffereritial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,daß das Axialwidarlager (Druckfläche hh in Kig. 1) in- " ' - Daiml4 513Aden Richtungen der Hauptachse (3-3) zwischen der Druckscheibe (62) und der mit dem Stellglied (lA) zusammenarbeitenden Axiallagerfläche (l8) angeordnet ist.8. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, "daß die Druckscheibe (62 in Fig. 2) in den Richtungen der Hauptachse (3-3) zwischen dem Axialwiderlager (Gleitring 49) und der mit dem Stellglied (l4c) zusammenarbeitenden äußeren Axiallagerfläche (l8c ) angeordnet ist. 159. Sperrdifferential nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß für die äußere Axiallagerfläche (l8c in Fig. 2) ein in eine Umfangsnut (66) des Achswellenteiles (17c) eingesetzter Sicherungsring (67) verwendet ist.10. Sperrdifferential nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,daß der Axialkolben (15c in Fig. 2) auf einen in eine Umfangsnut (68) des Außenlaufringes (29) des Radial-Rillenkugellagers eingesetzten Sicherungsring (69) arbeitet.11. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 und k bis 10,dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (l6c in Fig. 2) einen Ringflansch (70) aufweist, der an einer axial äußeren Stirnfläche (71) der Lageröffnurig (7) eingespannt ist. 35-G-COPY- β. Daim lk12. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gek en nzeichnet, daß die Austrittsöffnung (73)des Zylinders (l6c) für den Axialkolben (15c) auf der der Wälzlageranordnung (6) zugekehrten Stirnseite des Zylinders (l6c) liegt. 10
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---|---|---|---|
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