(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関に用いられる噴射弁（１）であって、ノズルボディ（４）が設けられており、該ノズルボディ（４）内にノズルニードル（５）が、軸方向で移動可能に案内されており、さらに、少なくとも一体の保持体（３３）が設けられており、該保持体（３３）内に、ノズルニードル（５）を操作するための手段が配置されている形式のものにおいて、ノズルボディ（４）が、該ノズルボディ（４）を、規定された位置で保持体（３３）に対して組付けの間に保持するための保持工具（４４）に対応する手段（２９，３０，３１；４２，４３）を有しており、ノズルボディ（４）と保持体（３３）とが、ノズル締付けナット（８）を介して互いに結合されており、該ノズル締付けナット（８）が、保持工具（４４）を係合させるための手段（４２，４３）を少なくとも部分的に覆っていることを特徴とする、噴射弁。
【請求項２】
前記手段が、少なくともノズルボディ（４）の端面（３０）として形成されている、請求項１記載の噴射弁。
【請求項３】
端面（３０）が、内燃機関のシリンダヘッドに対するシール面として形成されている、請求項２記載の噴射弁。
【請求項４】
端面（３０）が、ノズルボディ（４）の段部の環状の面として形成されている、請求項２または３記載の噴射弁。
【請求項５】
端面（３０）の領域に、ノズルボディ（４）の軸方向で延びる孔（３１）が設けられている、請求項２から４までのいずれか１項記載の噴射弁。
【請求項６】
前記手段が、少なくとも１つの平らな面（２９；４２，４３）としてノズルボディ（４）の周面に形成されている、請求項１記載の噴射弁。
【請求項７】
ノズル締付けナット（８）が、ノズルボディ（４）寄りの端面（１４）に横方向溝（１５）を備えている、請求項１記載の噴射弁。
【請求項８】
保持体（３３）が、少なくとも２つのキー面（３２）を有しており、両キー面（３２）が、少なくとも１つの平らな面（４２，４３）として形成された、保持工具（４４）を係合させるための手段に対してほぼ平行に方向付けられている、請求項１、６または７記載の噴射弁。
【請求項９】
ノズル締付けナット（８）が、内面（９）を越えて突入したつば（１０）を有しており、該つば（１０）が、ノズルボディ（４）の溝（１１）内に配置された止め輪（１２）に対応している、請求項１、７または８記載の噴射弁。
【請求項１０】
保持体（３３）とノズルボディ（４）とが、それぞれ互いに対応する、ノズルボディ（４）の噴射開口（７）をシリンダヘッド内で方向付けかつ位置決めするためのマーキング部を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に自動車の内燃機関に用いられる噴射弁であって、ノズルボディが設けられており、該ノズルボディ内にノズルニードルが、軸方向で移動可能に案内されており、さらに、少なくとも一体の保持体が設けられており、該保持体内に、ノズルニードルを操作するための手段が配置されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
実際に知られている噴射弁は、特にディーゼル内燃機関に用いられるコモンレール蓄圧噴射システムと相俟って使用される。この場合、噴射弁は一般的にノズルボディを有している。このノズルボディ内にはノズルニードルが軸方向で移動可能に案内されている。ノズルボディの、内燃機関の燃焼室内に配置された端部は開口を備えている。この開口を介して、噴射弁の開放時に燃料が燃焼室内に噴射される。有利には２〜８の数の開口はノズルニードルによって制御される。この場合、開口は、噴射弁の組付け位置において、規定された噴射角度ひいては規定された噴射方向が保証されているように配置されている。この場合、同じく燃焼室内に突入したグロープラグが噴射弁によって直接燃料で湿潤されないようになっていると特に有利である。
【０００３】
ノズルニードルを制御するためには、弁状に形成された操作装置が設けられている。この操作装置は、いわゆる「保持体」内に配置されている。この場合、操作装置が、第１のピストンとして形成された、いわゆる「作動ピストン」を軸方向で移動させるために働く圧電式のアクチュエータユニットを有していることがしばしば提案されている。軸方向の移動は、第２のピストンとして形成された、いわゆる「操作ピストン」に伝達される。この場合、両ピストンの間には液圧的なカプラが配置されている。このカプラは、一方では圧電式のアクチュエータユニットの作動距離増加のために働き、他方では温度差によって生ぜしめられる長さ補償を行うことができるようにするために働く。
【０００４】
操作ピストンを介して弁閉鎖部材を制御することができる。この場合、この弁閉鎖部材の位置に関連して、いわゆる「弁制御室」内の圧力変化を発生させることができる。この弁制御室内の圧力変化によって、ノズルニードルが軸方向で移動させられる。さらに、これによって、内燃機関の燃焼室内に通じる開口が開閉される。
【０００５】
噴射弁を内燃機関のシリンダヘッド内で位置決めしかつ位置調整するためには、一般的に保持体が、いわゆる「キー面」を有している。内燃機関のシリンダヘッド内での噴射弁の組付け状態では、キー面が、ノズルボディに設けられた噴射開口の方向付けもしくは位置決めのためのマーキング部として働く。組付けの間、規定された噴射角度を調整することができるように、保持体とノズルボディとが互いに、規定された位置決めを有していることが必要となる。保持体とノズルボディとの、互いに規定された位置決めを保証するためには、これまで、両構成部材をセンタリングピンを介して組付け時に互いに正確に位置決めすることが行われていた。
【０００６】
ノズルボディは、一種の袋ナットとして形成されているノズル締付けナットを介してホルダに固く螺合されている。この場合、ノズル締付けナットの締付け時には、生ぜしめられた摩擦力によってねじりモーメントが発生する。このねじりモーメントによって、設けられたセンタリングピンが変形させられ得るかまたは場合によっては剪断され得る。噴射弁の組付けの間に生ぜしめられるこの問題によって、不都合にも、保持体に対するノズルボディの所望の位置決めが確実に保証されていない。
【０００７】
さらに、センタリングピン用孔はノズルボディの高圧耐性を減少させる。このことは、特に１．５ｋｂａｒにまで達する圧力が形成されるコモンレール噴射弁では不利に作用し得る。また、センタリングピンを収容する孔の孔誤差もノズルボディと保持体との不正確な角度センタリングを生ぜしめる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の噴射弁を改良して、保持体に対するノズルボディの位置決めが廉価に実現可能となるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ノズルボディが、該ノズルボディを、規定された位置で保持体に対して組付けの間に保持するための保持工具に対応する手段を有しているようにした。
【００１０】
【発明の効果】
本発明による噴射弁は従来のものに比べて、保持体に対するノズルボディの角度位置決めもしくは角度センタリングのために、実際に使用されているセンタリングピンが不要になるという利点を有している。なぜならば、ノズルボディを、このノズルボディに当付け可能な保持工具によって保持体に対して所望のもしくは規定された位置に保持することができるからである。
【００１１】
ノズルボディとホルダとの間のもしくはホルダ内に配置された絞りプレートとの間のセンタリングピンを不要にすることによって、ノズルボディは、もはや不要となる孔に基づき、ノズルボディの、ホルダに面した側の端面により高い耐圧性を獲得する。さらに、高価なセンタリングピンを不要にすることによって噴射弁の製作費用が有利に削減される。
【００１２】
本発明による噴射弁の有利な構成によれば、保持工具を係合させるための手段として、ノズルボディの周面に配置されている少なくとも１つの平らな面が設けられている。このような形式の面は、この平らな面に係合する少なくとも１つの相応の突起を備えた、対応するように形成された保持工具を係合させるための簡単な可能性を提供している。たとえば、ノズルボディは、互いに反対の側に配置された平らな２つの面を有することができる。
【００１３】
しかし、ただ１つの平らな面を備えた構成は従来のものに比べて、誤った位置決めが行われて噴射弁が使用できなくなる恐れがある、ノズルボディが保持体に対して１８０゜だけ回動させられる危険が少なくなるという利点を提供している。
【００１４】
しかし、ノズルボディがその周面に少なくとも１つの溝または盲孔状の孔を備えており、この孔内に相応の保持工具を係合させることができることも可能である。
【００１５】
ノズルボディと保持体とはノズル締付けナットを介して互いに結合することができる。一般的にノズルボディは、ノズル締付けナットによって覆われる領域に、増加させられた壁厚さを有している。ノズルボディの高圧耐性を損なわないためには、保持工具を係合させるための手段が、有利には、前述した領域に形成されており、これによって、保持工具係合手段を、ノズル締付けナットによって少なくとも部分的に覆うことができる。これによって、たとえば研削加工された面として形成されていてよい、保持工具を係合させるための手段を備えた本発明による噴射弁の保圧能が保証されている。
【００１６】
センタリング工具を係合させるための手段が少なくとも１つの平らな面として形成されている場合には、この面が保持体のキー面に対して平行に配置されているように、ノズルボディを保持体に対して有利に方向付けることができる。しかし、問題のないセンタリングが可能となる別のあらゆる位置決めも可能である。
【００１７】
本発明による対象の別の利点および有利な構成は、明細書、図面の簡単な説明および特許請求の範囲から得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１９】
図１および図２には、それぞれ噴射弁１が示してある。この噴射弁１によって、有利には、ディーゼル内燃機関内への燃料噴射が実施される。図面を見やすくするという理由に基づき、図１および図２には、機能的に同じ構成部材に対して同じ符号が選択してある。
【００２０】
噴射弁１は、それぞれ弁制御ユニット２とノズルユニット３とを有している。このノズルユニット３はノズルボディ４を備えている。このノズルボディ４内にはノズルニードル５が軸方向で移動可能に配置されている。ノズルボディ４の自由端部６には複数の噴射開口７が設けられている。この場合、図１および図２に示した断面図には、ただ１つの噴射開口７しか示していない。この噴射開口７を介して燃料がディーゼル内燃機関の燃焼室（図示せず）内に噴射される。ノズルニードル５の位置に関連して噴射開口７は開放されているかまたは閉鎖されている。これは、ノズルニードル５の位置を介して噴射動作が生ぜしめられるかもしくは停止されることを意味している。
【００２１】
ノズルニードル５は噴射弁１の弁制御ユニット２を介して操作される。この場合、この弁制御ユニット２は、図１に示したように、いわゆる「キー面（Ｓｃｈｌｕｅｓｓｅｌｆｌａｅｃｈｅ）３２」を備えた保持体３３と、この保持体３３に軸方向で続くハウジング部分３４とを有している。このハウジング部分３４と、保持体３３と、ノズルボディ４とは、図１に示した噴射弁１の構成によれば、ノズル締付けナット８を介して軸方向で互いに緊締されている。このノズル締付けナット８は、図５に詳しく示した環状つば３５でノズルボディ４の肩部３６に接触していて、ねじ山３７を介して保持体３３に位置固定されている。肩部３６および／または肩部３６に接触している、ノズル締付けナット８のつば３５の面は滑材、たとえばテフロンで被覆することができるので、ノズル締付けナット８の締付け時には僅かなトルクしかノズルボディ４に伝達されない。
【００２２】
弁制御ユニット２の保持体３３内には、圧電式のアクチュエータ３８と、この圧電式のアクチュエータ３８に結合された、いわゆる「作動ピストン３９」とが配置されている。圧電式のアクチュエータ３８は電気的な線路４０を介して弁制御装置（図示せず）に接続されている。
【００２３】
作動ピストン３９は液圧的なカプラ４１を介して、いわゆる「操作ピストン１６」と協働する。この操作ピストン１６はハウジング部分３４内に案内されていて、弁閉鎖部材１８と協働する。さらに、この弁閉鎖部材１８は弁座１９と協働する。
【００２４】
圧電式のアクチュエータ３８を用いて弁閉鎖部材１８を操作することによって、いわゆる「弁制御室２０」内の圧力レベルが調整可能となる。この弁制御室２０は、絞りプレート１３と、ばね受け２１と、弁制御ピストン２２とによって仕切られている。絞りプレート１３には、流入絞り２３と、弁制御ユニット２に向かって導出する流出絞り２４とが形成されている。弁制御ピストン２２は、ノズルニードル５と共に構成ユニットを形成していて、軸方向で移動可能にばね受け２１内に収容されている。弁制御ピストン２２ひいてはノズルニードル５の軸方向のずれは、弁制御室２０内の圧力レベルの変化を介して調整することができる。
【００２５】
流入絞り２３は、内燃機関の燃焼室内への噴射のために設けられた燃料が含まれている高圧室２５を弁制御室２０に接続している。ノズルユニット３の端部６に配置された開口７を介しての噴射動作は弁制御ユニット２によって規定される。
【００２６】
図２に示した噴射弁１の構成では、ノズル締付けナット８が、このノズル締付けナット８の内面９を越えて突入したつば１０で、ノズルボディ４の溝１１内に配置された止め輪１２に接触している。この構造上の構成によって、保持体３３へのノズル締付けナット８の螺合距離が増加するにつれて、軸方向の予荷重力もしくはプレロード力が止め輪１２を介して、ノズルボディ４と、このノズルボディ４に接触している絞りプレート１３とに伝達される。
【００２７】
ノズル締付けナット８とホルダとの螺合のためには、ノズル締付けナット８の、ノズルボディ４寄りの端面１４に複数の横方向溝１５が設けられている。これらの横方向溝１５内には組付け工具を係合させることができるので、ノズル締付けナット８は簡単にホルダにねじ被せることができる。横方向溝１５を備えたノズル締付けナット８の構成によって、横方向溝１５の領域でしかノズル締付けナット８のより大きな材料集積が必要とならないので、ノズル締付けナット８は、本発明によれば、実際に知られている噴射弁の事例よりもかなり少ない壁厚さを備えて形成することができる。
【００２８】
さらに、ノズル締付けナット８を深絞り部材として製作することも可能である。これによって、噴射弁１の製造費用を全体的に一層削減することができる。
【００２９】
弁制御室２０内の圧力レベルは圧電式のアクチュエータ３８を介した弁閉鎖部材１８の操作によって調整可能となる。弁制御室２０は、ばね受け２１と、弁制御ピストン２２と、絞りプレート１３とによって仕切られている。弁制御ピストン２２は、ノズルニードル５と共に構成ユニットを形成していて、ばね受け２１内で軸方向に移動可能に形成されている。ここでも、弁制御ピストン２２ひいてはノズルニードル５の軸方向のずれが、弁制御室２０内の圧力レベルの変化を介して調整される。
【００３０】
噴射開始、噴射期間および噴射量は弁制御ユニット２によって規定される。この場合、噴射量は、ノズルユニット３の端部６に配置された噴射開口７を介して燃焼室内に放出される。
【００３１】
絞りプレート１３には流入絞り２３と流出絞り２４とが形成されている。この場合、流入絞り２３は、内燃機関の燃焼室内への噴射のために設けられた燃料が含まれている高圧室２５を弁制御室２０に接続している。図１および図２に示した噴射弁１の弁閉鎖部材１８が圧電式のアクチュエータ３８によって操作されると、燃料が弁制御室２０から流出絞り２４を介して流出する。これによって、弁制御室２０内の圧力が減少させられ、弁制御ピストン２２が絞りプレート１３の方向に移動させられる。この場合、弁制御ピストン２２に結合されたノズルニードル５が、噴射開口７の領域でノズルボディ４の内部に設けられた弁座２６から持ち上がり、これによって、燃焼室に通じる噴射開口７が開放され、燃料が燃焼室内に噴射される。
【００３２】
圧電式のアクチュエータ３８による弁閉鎖部材１８の操作が中断されると、この弁閉鎖部材１８が、流出絞り２４を介した流出通路を閉鎖し、弁制御室２０内の圧力が再び高圧室２５の圧力に相当し、これによって、ノズルニードル５が、ばね２７のばね力に基づき再び弁座２６に接触し、噴射動作が終了させられる。
【００３３】
ノズルボディ４は、厚くされた第１の領域２８に平らな面２９を有している。この面２９は、いわゆる「手段」もしくは保持面を形成している。この保持面は噴射弁１の組付けの間に保持工具を当て付けるために働く。
【００３４】
ノズルボディ４の、厚くされた領域２８からノズルボディ４の、より細い第２の領域２９′への移行部を形成する段部には、ノズルボディ４が、環状の面として形成されている端面３０を有している。この端面３０は噴射弁１の組付けの間の保持工具のための係合面として働く。ノズルボディ４は所望の位置で保持体３３に対して位置決めされ、次いで、保持工具が端面３０に載置される。その後、噴射弁１の複合体が全て保持工具を介して軸方向の高い力で負荷される。この場合、複合体には、有利には、４０ｋＮ〜６０ｋＮの範囲内の軸方向の力で予荷重もしくはプレロードがかけられる。次いで、ノズル締付けナット８が、保持体３３に対するノズルボディ４の運動を阻止する軸方向のプレロード力を複合体に付与するまで保持体３３にねじ被せられる。
【００３５】
端面３０に係合する保持工具による軸方向の高いプレロード力を低減するためには、端面３０に孔３１が加工成形されていると有利である。この孔３１内には保持工具のピンが係合し、これによって、ノズル締付けナット８の組付けの間の保持体３３に対するノズルボディ４の回動が有効に回避される。これによって、保持体３３に対するノズルボディ４の回動は、このノズルボディ４と絞りプレート１３との間の摩擦接続を介して阻止されるだけでなく、ノズルボディ４は、付加的にまたはノズルボディ４と保持工具との間の形状接続（Ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓ）を介してさえも保持される。
【００３６】
図３には、図２に領域ＩＩＩで示した扁平加工されたかもしくは平らな面２９が詳しく示してあり、図４には、図２に領域ＩＶで示した横方向溝１５が詳細図で示してある。
【００３７】
当然ながら、当業者の裁量に任せて、ノズルボディ４は平らな面２９および孔３１なしに形成されるので、噴射弁１の組付けは端面３０への保持工具の係合を介してしか行われない。さらに、端面３０を備えたノズルボディ４は孔３１と組み合わせて形成されていてもよい。
【００３８】
これとは異なるノズルボディ４の別の構成では、このノズルボディ４が平らな面２９を備えてしか形成することができない。この場合、端面３０は、ノズルボディ４の、厚くされた領域２８と狭幅の領域２９′との間の段階状の移行部によってしか形成されていない。
【００３９】
図１および図２につき説明した実施例に対して択一的には、保持体とノズルボディとが、それぞれノズルボディの噴射開口を内燃機関のシリンダヘッド内で方向付けかつ位置決めするための、互いに対応するマーキング部を備えていることが提案されていてもよい。これによって、まず保持体とノズルボディとの互いの方向付けが簡単に可能となる。次いで、シリンダヘッド内での噴射弁の位置決めが、保持体に設けられたマーキング部を介してシリンダヘッド内に噴射弁を組み付ける間に保証される。
【００４０】
特にノズルボディに設けられたマーキング部は、噴射開口の加工の間に噴射開口の領域でノズルボディに付加的に設けられた盲孔であってよい。この盲孔は噴射弁の組付けの間に高解像度のカメラを介して認識され、保持体に対するノズルボディの位置決めのために基準点として使用される。
【００４１】
図５では、ノズルボディ４がノズル締付けナット８の環状つば３５の領域に平らな２つの面４２，４３を有している。両面４２，４３は平行に方向付けられている。両面４２，４３は、いわゆる「センタリング面」を形成している。このセンタリング面は保持工具４４を当て付けるために働く。このためには、この保持工具４４が２つの突起４５，４６を有している。両突起４５，４６は、それぞれノズル締付けナット８の環状つば３５とノズルボディ４との間のギャップ内に導入可能であり、したがって、図５および図６に見ることができるように、両面４２，４３に接触している。
【００４２】
図６には、ノズルユニット３と、それぞれギャップ内に係合した突起もしくはセンタリング突起４５，４６を備えた保持工具４４との横断面が示してある。この図面にノズル締付けナット８は示していない。
【００４３】
ノズルボディ４のセンタリング、すなわち、保持体３３に対するノズルボディ４の角度位置決めは、ノズルボディ４が、センタリング突起４５，４６を介して面４２，４３に接触する保持工具４４によって保持体３３に対して回動させられ、面４２，４３と、保持体３３に形成されているキー面３２とが、それぞれ規定された所要の角度位置をとることによって達成される。
【００４４】
ノズルボディ４の外面への面４２，４３の形成と、これによって可能となる保持工具４４の係合とによって、ノズルボディ４と絞りプレート１３との間のセンタリングピンを不要にすることができる。
【００４５】
図７および図８には、保持工具４４の択一的な構成が示してある。この保持工具４４によって、ノズルボディ（図示せず）を噴射弁の保持体に対して回動させることができ、これによって、位置決めすることができる。
【００４６】
保持・センタリング工具４４はカップ状に形成されていて、軸方向に方向付けられた孔４７を有しているので、保持工具４４はノズルボディに差し被せることができる。開口領域には、保持工具４４の孔４７が、斜め面取り部のように形成された円錐面４８を有している。この円錐面４８は、軸方向に方向付けられた平らな面４９に移行している。ノズルボディを保持体に対してセンタリングするためには、センタリング工具４４がノズルボディに差し被せられる。このノズルボディはノズル締付けナットを介して保持体と共に前組付けされているので、円錐面４８には、対応するようにノズルボディに形成された円錐面が接触し、平らな面４９には、対応するようにノズルボディに形成された、いわゆる「センタリング突起」が接触する。この事例では、ノズルボディはただ１つのセンタリング突起しか有していない。
【００４７】
後続のステップでは、ノズルボディと保持体との間に、規定された角度位置がとられるまでセンタリング工具４４が周方向で回動させられる。次いで、ノズル締付けナットが締め付けられ、これによって、ノズルボディと保持体とが互いに回動不能に結合されている。この場合、この組付け段階で保持工具として作用するセンタリング工具４４を介して、ノズルボディに対する保持体の正確な位置が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】噴射弁の概略的な縦断面図である。
【図２】噴射弁の別の構成の概略的な縦断面図である。
【図３】図２に領域ＩＩＩで示した、噴射弁の一部の拡大詳細図である。
【図４】図２に領域ＩＶで示した、噴射弁の一部の拡大図である。
【図５】図１に領域Ｖで示した、噴射弁の一部を保持工具と共に示す拡大図である。
【図６】図５に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った噴射弁の簡単な横断面図である。
【図７】保持工具の簡単な縦断面図である。
【図８】図７に示した保持工具を矢印ＶＩＩＩの方向から見た平面図である。
【符号の説明】
１  噴射弁、  ２  弁制御ユニット、  ３  ノズルユニット、  ４  ノズルボディ、  ５  ノズルニードル、  ６  端部、  ７  噴射開口、  ８  ノズル締付けナット、  ９  内面、  １０  つば、  １１  溝、  １２  止め輪、  １３  絞りプレート、  １４  端面、  １５  横方向溝、  １６  操作ピストン、  １８  弁閉鎖部材、  １９  弁座、  ２０  弁制御室、  ２１  ばね受け、  ２２弁制御ピストン、  ２３  流入絞り、  ２４  流出絞り、  ２５  高圧室、  ２６  弁座、  ２７  ばね、  ２８  領域、  ２９  面、  ２９′  領域、  ３０  端面、  ３１  孔、  ３２  キー面、  ３３  保持体、  ３４  ハウジング部分、  ３５  環状つば、  ３６  肩部、  ３７  ねじ山、  ３８  アクチュエータ、  ３９  作動ピストン、  ４０  線路、  ４１  カプラ、  ４２  面、  ４３  面、  ４４  保持工具、  ４５  突起、  ４６  突起、  ４７  孔、  ４８  円錐面、  ４９  面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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