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ITTO20130802A1 - Dispositivo di tenuta a gocciolatoi, in particolare per cuscinetti di rotolamento - Google Patents

Dispositivo di tenuta a gocciolatoi, in particolare per cuscinetti di rotolamento

Info

Publication number
ITTO20130802A1
ITTO20130802A1 IT000802A ITTO20130802A ITTO20130802A1 IT TO20130802 A1 ITTO20130802 A1 IT TO20130802A1 IT 000802 A IT000802 A IT 000802A IT TO20130802 A ITTO20130802 A IT TO20130802A IT TO20130802 A1 ITTO20130802 A1 IT TO20130802A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
screen
annular
lip
flange portion
define
Prior art date
Application number
IT000802A
Other languages
English (en)
Inventor
Carmelo Gulli
Original Assignee
Skf Ab
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Filing date
Publication date
Application filed by Skf Ab filed Critical Skf Ab
Priority to IT000802A priority Critical patent/ITTO20130802A1/it
Priority to US14/506,583 priority patent/US9358833B2/en
Priority to EP14187682.1A priority patent/EP2857705B1/en
Priority to CN201410858040.XA priority patent/CN104595367B/zh
Publication of ITTO20130802A1 publication Critical patent/ITTO20130802A1/it

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00—Hubs
    • B60B27/0073—Hubs characterised by sealing means
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    • F16J15/3264—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals the elements being separable from each other
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Description

DISPOSITIVO DI TENUTA A GOCCIOLATOI, IN PARTICOLARE PER CUSCINETTI DI ROTOLAMENTO.
D E S C R I Z I O N E
Settore Tecnico dell’Invenzione
La presente invenzione è relativa a dispositivo di tenuta a gocciolatoi, in particolare per cuscinetti di rotolamento.
Tecnica Nota
I dispositivi di tenuta destinati ad equipaggiare i cuscinetti a rotolamento di gruppi mozzo ruota sono formati da cosiddette guarnizioni includenti un primo ed un secondo schermo anulare, montati uno di fronte all’altro in modo da delimitare tra gli schermi una camera anulare comunicante verso l’esterno attraverso una apertura anulare, e una serie di labbri di tenuta, i quali sono disposti all’interno della camera anulare a sostanziale contatto strisciante su rispettive superfici di tenuta dello schermo rotante, e sono portati da un anello di tenuta fissato solidale ad uno degli schermi, generalmente lo schermo destinato in uso a rimanere stazionario. Un labbro di tenuta di questi labbri di tenuta disposto in posizione più prossima all’apertura anulare, è, generalmente, conformato in modo tale da definire all’interno della camera anulare un gocciolatoio, ovvero un recesso anulare all’interno del quale si possano raccogliere, per essere successivamente smaltiti, fluidi contaminati eventualmente entrati nella camera anulare.
Sebbene soddisfacenti, i dispositivi di tenuta noti presentano attriti relativamente elevati a causa dei labbri striscianti caricati da molle o comunque montati con forti interferenze. Complessi di tenuta includenti unicamente tenute a labirinto, oltre che essere relativamente ingombranti e articolati da realizzare, presentano bassi attriti a fronte di efficienze di tenuta ridotte e spesso insufficienti per numerose applicazioni, ad esempio, in campo automobilistico.
Sintesi dell’Invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di tenuta, che sia privo degli inconvenienti descritti, presentando bassi costi ed elevata facilità di produzione, elevata efficienza di protezione dei corpi volventi, ridotti ingombri sia assiali, che radiali e soprattutto un attrito ridotto.
In base all’invenzione viene dunque fornito un complesso di tenuta come definito nella rivendicazione 1.
Breve Descrizione dei Disegni
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente ed in sezione radiale una vista longitudinale in elevazione di una prima forma di realizzazione del dispositivo di tenuta secondo il trovato applicato ad un cuscinetto di rotolamento, illustrati solo in parte per semplicità; e
- la figura 2 illustra schematicamente in sezione radiale una possibile variante del dispositivo di figura 1.
Descrizione Dettagliata
Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato con 300 (figura 1) un dispositivo di tenuta a gocciolatoi, in particolare concepito per essere montato su un cuscinetto di rotolamento 2 di un gruppo mozzo ruota, noto e non illustrato nel suo complesso per semplicità, per essere inserito tra un primo organo 3 ed un secondo organo 4 in rotazione relativa, nell’esempio illustrato definiti dall’anello interno 3 e dall’anello esterno 4 del cuscinetto 2, per isolare a tenuta di fluido da un ambiente esterno, indicato con la lettera “E”, una cavità anulare 5 delimitata tra gli organi 3 e 4 ed alloggiante, nell’esempio illustrato, una pluralità di corpi volventi 6 del cuscinetto 2.
Il dispositivo di tenuta 300 è realizzato in figura 1 secondo una prima forma di realizzazione, indicata con 300B, ed in figura 2 con una seconda forma di realizzazione, indicata con 300C.
Entrambi i dispositivi di tenuta 300B e 300C, che verranno d’ora innanzi descritti insieme per le parti comuni, usando per semplicità i medesimi numeri di riferimento, presentano un asse A di simmetria o rotazione, e comprendono un primo schermo anulare 307 in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo o anello interno 3 per ruotare con esso dello schermo 307 ed un secondo schermo anulare 308 in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo o anello esterno 4, coassiale con il primo schermo 307 e stazionario rispetto allo schermo 307, insieme al quale definisce una camera anulare 309.
La camera anulare 309 è delimitata su lati opposti, in direzione radiale da rispettive porzioni a manicotto 310,311, tra loro coassiali, del primo schermo 307 e del secondo schermo 308, mediante le quali gli schermi 307,308 sono vincolati agli organi 3 e 4, rispettivamente, in modo noto, ad esempio per piantaggio; e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia 312,313 del primo schermo 307 e del secondo schermo 308, disposte tra loro reciprocamente affacciate.
I complessi di tenuta 300B e 300C comprendono inoltre un anello di tenuta 314 portato solidale dallo schermo 308 e provvisto di almeno un primo labbro anulare 315 e un secondo labbro anulare 316 che si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia 313 e verso la porzione a flangia 312, all’interno della camera anulare 309.
Secondo un primo aspetto dell’invenzione, comune, come si vedrà, a tutte le forme di realizzazione che saranno illustrate, almeno uno dei labbri 315 e 316, negli esempi non limitativi illustrati entrambi, coopera/cooperano senza toccarla, ma con un gioco assiale minimo (dell’ordine del millimetro o meno) con la porzione a flangia 312 del primo schermo 307, che in uso è rotante intorno al suo asse di simmetria A rispetto al secondo schermo 308.
Pertanto, il labbro 315 definisce con la porzione a flangia 312 ed entro la camera anulare 309 una prima tenuta dinamica a labirinto 317 orientata assialmente; qui e nel seguito con “dinamica” si intende il fatto che la tenuta 317 è esercitata tra due organi in moto relativo ed, in particolare, che l’organo mobile (schermo rotante 307 in questo caso) è quello rivolto in uso verso l’ambiente esterno E dal quale provengono i contaminanti, che cercano di introdursi nella cavità 5.
In combinazione con quanto precede, lo schermo 307 supporta solidale un terzo labbro anulare 318 che si estende a sbalzo dallo schermo 307 verso uno dei labbri 315,316 portati dallo schermo in uso stazionario 308 (nell’esempio non limitativo illustrato verso il labbro 315) senza toccarlo, per definire tra gli schermi 307 e 308 ed entro la camera anulare 309 una seconda tenuta dinamica a labirinto 319.
I labbri anulari di tenuta 315,316 e 318, come anche l’intero anello di tenuta 314 sono elasticamente deformabili, essendo realizzati in un materiale elastomerico. Viceversa, gli schermi 307,308 sono preferibilmente realizzati in metallo, ad esempio in una lamiera tranciata e piegata/imbutita, oppure in tutto o in parte in una materia plastica sintetica stampata, ma comunque in un materiale più rigido di quello usato per i labbri 315,316 e 318.
La porzione a flangia 312 dello schermo rotante 307 è disposta in uso in modo da delimitare la camera anulare 309 verso l’ambiente esterno E, lo schermo 307 definendo in uso uno schermo assialmente esterno del complesso di tenuta 300B/C rispetto alla cavità anulare 5 definita tra il primo e secondo organo 3 e 4.
Secondo le forme di realizzazione illustrate in figure 1 e 2, il labbri 315,316 sono disposti in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare 309, il secondo labbro 316 essendo disposto radialmente più verso l’asse A di rotazione del primo schermo 307 rispetto al primo labbro 315. Inoltre, entrambi i labbri 315,316 cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia 312 del primo schermo 307, per definire con la tale porzione a flangia 312 una successione di labirinti interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto 310 dello schermo 307 e la porzione a manicotto 311 dello schermo 308, il più esterno dei quali è quello che definisce la tenuta dinamica a labirinto 317.
Il terzo labbro anulare 318 è portato assialmente e radialmente a sbalzo da una prima faccia 320 rivolta verso lo schermo 308 della porzione a flangia 312 e si estende all’interno della camera anulare 309 in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il primo labbro 315 e il secondo labbro 316. Il terzo labbro anulare 318 presenta un bordo libero 321 di estremità conformato a I, orientato in direzione radiale e rivolto verso la porzione a flangia 313, alla quale è disposto parallelo, in sezione radiale in una posizione immediatamente sottostante e ravvicinata al labbro 315, in modo da definire con una porzione di estradosso 322 del primo labbro 315 rivolta verso lo schermo 307 la seconda tenuta dinamica a labirinto 319.
Inoltre, il labbro 318 è conformato e disposto in modo da definire con una porzione di intradosso 323 del labbro 316 rivolta verso il secondo schermo 308, una terza tenuta dinamica a labirinto 324.
I labbri 315, 316 e 318 presentano in sezione radiale tutti una forma ad U maiuscola (labbro 315) o minuscola (labbro 318) o a V asimmetrica (labbro 316), in modo da definire in direzione radiale (e verso diretto verso l’asse A) una successione di gocciolatoi anulari 325, 326, 327 disposti in serie uno sull’altro e da delimitare così all’interno della camera anulare 309 una pluralità di recessi costituenti i gocciolatoi 325, 326, 327 e disposti successivamente in serie in direzione radiale, separati tra loro da almeno le tenute dinamiche a labirinto 319 e 324.
I complessi di tenuta 300B e 300C comprendono infine un quarto labbro anulare 328 ricavato di pezzo con l’anello di tenuta 314 e i relativi labbri 315 e 316. Il labbro 328 si estende a sbalzo dalla porzione a flangia 313 da banda opposta al labbro 316 e, in uso, da banda opposta all’ambiente esterno E e coopera con leggera interferenza con una superficie laterale 329 radialmente esterna della porzione a manicotto 310, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante. Il labbro 328 costituisce un labbro cosiddetto “paragrasso” ed è costantemente lubrificato da grasso disposto in uso all’interno della cavità 5 verso i corpi volventi 6 ed, eventualmente, anche entro la camera 309, tra il labbro 316 e la porzione a manicotto 310.
Nel complesso di tenuta 300B, la porzione a flangia 312 dello schermo rotante 307 (destinato a venire montato sul lato interno veicolo di un mozzo ruota) supporta, su una propria seconda faccia 330 rivolta da banda opposta allo schermo 308, un riporto anulare 331 (illustrato a tratteggio) realizzato in un elastomero (ad esempio ABS) almeno in parte magnetizzato, in modo da definire un elemento generatore di segnale o encoder, noto, per un sensore noto e non illustrato per semplicità di un sistema ABS o anti-skid o ESP di un veicolo. Il riporto 331 ricopre almeno in parte la faccia 330 fino in corrispondenza della porzione a manicotto 310 e presenta un primo risalto anulare radiale 332, che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto 310 del primo schermo 307 verso l’asse di rotazione A e sull’interno della porzione a manicotto 310, ed il quale risalto anulare 332 è conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del primo schermo 307 sull’organo 3.
Il bordo radialmente esterno 333, che è opposto alla porzione a manicotto 310, è definito da un blocco di materiale plastico sintetico o elastomerico portato integrale dalla porzione a flangia 312 e conformato in modo da definire, da banda opposta alla camera anulare 309 e, in uso, verso l’ambiente esterno E, un primo risalto anulare assiale 334 conformato in sezione radiale come una L rivolta verso la porzione a flangia 311 e che si estende assialmente a sbalzo rispetto alla faccia 330 ed in immediata prossimità della porzione a manicotto 311 per formare una pre-tenuta a labirinto 335 verso l’esterno della camera anulare 309.
Il bordo radialmente esterno 333 è inoltre conformato in modo da definire verso la camera anulare 309 e, in uso, da banda opposta all’ambiente esterno E, un secondo risalto anulare assiale 336 che si estende assialmente a sbalzo verso il secondo schermo 308 rispetto alla faccia 320 della porzione a flangia 312 e all’interno della camera anulare 309 andando a definire la citata porzione del bordo 333 che definisce con il labbro 315 la prima tenuta dinamica a labirinto 317.
Il risalto anulare assiale 336 è assialmente delimitato verso lo schermo 308 da una superficie 337 anulare trasversale all’asse A che è disposta assialmente sporgente verso lo schermo 308 stesso rispetto al labbro 315 così da collocarsi assialmente all’interno della larghezza assiale del recesso costituente il gocciolatoio 325. La posizione della superficie 337 rispetto al gocciolatoio 325 funge da rompigoccia e costringe le impurità eventualmente entrate all’interno della camera anulare 309 di cadere direttamente all’interno del gocciolatoio e, successivamente, di fuoriuscire senza interessare, o interessandola solo marginalmente, la prima tenuta dinamica a labirinto 317. Parimenti, il primo labbro 315 è assialmente delimitato verso lo schermo 307 da una superficie 338 anulare trasversale all’asse A che è disposta assialmente sporgente verso lo schermo 307 stesso rispetto al un bordo libero 321 di estremità del terzo labbro anulare 318 da collocarsi assialmente all’interno della larghezza assiale del recesso costituente il gocciolatoio 326. Anche la conformazione e posizione del terzo labbro anulare 318 è tale da collocare il bordo libero 321 di estremità assialmente all’interno della larghezza assiale del recesso costituente il gocciolatoio 327.
La presenza di ben tre gocciolatoi 325, 326, e 327 e la loro interazione sia con i labbri radialmente sovrastanti, sia con le tenute a labirinto, permette un notevole incremento della capacità di tenuta del dispositivo di tenuta a gocciolatoi qui descritto e illustrato nelle sue varianti 300B e 300C. Ciascun gocciolatoio 325, 326, e 327 è provvisto di un relativo elemento rompigoccia che non solo convoglia le impurità eventualmente entrate all’interno della camera anulare 309 direttamente all’interno del gocciolatoio 325, 326, e 327 stesso, ma permette, anche, a tali impurità di fuoriuscire dalla camera anulare 309 senza interessare, o interessandola solo marginalmente, la relative tenute dinamiche a labirinto.
Secondo l’ulteriore variante illustrata a tratteggio in figura 1, uno dei due labbri 315, 316 può essere reso strisciante, ma con ridotta interferenza, nell’esempio illustrato è il labbro 316 che può essere conformato come una V più aperta andando a toccare sulla flangia 312.
Questa soluzione alternativa può essere applicata anche al labbro 316 del dispositivo di tenuta a gocciolatoi 300C di figura 2.
Secondo un altro aspetto dell’invenzione, in tutte le forme di realizzazione illustrate e descritte la porzione a manicotto 311 del secondo schermo 308 si estende assialmente di sbalzo rispetto alla porzione a flangia 312 del primo schermo 307 dalla parte opposta alla camera anulare 309, in modo da definire in uso, con un proprio bordo anulare di estremità 342 opposto alla porzione a flangia 313 dello schermo 308, un recesso circolare 343 disposto fuori dalla cavità anulare 5 e che circonda il bordo 333 radialmente esterno della porzione a flangia 312 per l’intera sua estensione assiale; il bordo anulare 342 è annegato completamente in un prolungamento dell’anello di tenuta 314 che forma un elemento anulare di tenuta statica 344 destinato a cooperare in uso con il secondo organo 4; l’elemento anulare di tenuta statica 344 è provvisto di un secondo risalto anulare radiale 345 radialmente esterno, conformato in modo da definire in uso, anch’esso, uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del secondo schermo 308 sul secondo organo 4. A tale scopo, l’organo o anello esterno 4 è provvisto di una sede anulare 7 entro la quale alloggia in appoggio assiale, in uso, il risalto 345.

Claims (7)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di tenuta a gocciolatoi (300B; 300C), in particolare per cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota, atto ad essere inserito tra un primo (3) ed un secondo (4) organo in rotazione relativa per isolare a tenuta di fluido da un ambiente esterno una cavità anulare (5) definita tra il primo e secondo organo, il dispositivo di tenuta presentando un asse (A) di simmetria e comprendendo: - un primo schermo anulare (307) in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo (3) mediante una rispettiva porzione a manicotto (310) per ruotare con il primo organo intorno all’asse di simmetria (A) e definente uno schermo assialmente esterno dell’unità di tenuta rispetto alla cavità anulare (5); - un secondo schermo anulare (308) in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo (4), in posizione coassiale con il primo schermo (307), mediante una rispettiva porzione a manicotto (311), e definente uno schermo assialmente interno dell’unità di tenuta rispetto alla cavità anulare (5); il secondo schermo anulare (308) e il primo schermo anulare (307) formando tra loro una camera anulare (309) delimitata, su lati opposti in direzione radiale, dalle porzioni a manicotto (310; 311), e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia (312; 313) del primo e del secondo schermo disposte reciprocamente affacciate, la porzione a flangia (312) del primo schermo delimitando la camera anulare (309) verso l’ambiente esterno (E); e - un anello di tenuta (314) portato solidale dal secondo schermo anulare (308) e provvisto di almeno un primo (315) e un secondo (316) labbro anulare che si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia del secondo schermo e verso la porzione a flangia del primo schermo, all’interno della camera anulare (309); l’unità di tenuta (300B; 300C) essendo caratterizzata dal fatto che, in combinazione: i)- il primo e il secondo labbro (315; 316) cooperano senza toccarla con la porzione a flangia (312) del primo schermo e definiscono con la porzione a flangia (113) del primo schermo ed entro la camera anulare una prima tenuta dinamica a labirinto (117); ii)- il primo schermo (307) supporta solidale un terzo labbro anulare (318) che si estende a sbalzo dal primo schermo verso il primo e il secondo labbro (315; 316) senza toccarli, in posizione radialmente intermedia tra il primo e il secondo labbro (315; 316) per definire tra il primo e secondo schermo ed entro la camera anulare una seconda tenuta dinamica a labirinto (319); iii)- il primo (315), il secondo (316) e il terzo (318) labbro anulare definiscono in direzione radiale rispettivi primi, secondi e terzi gocciolatoi anulari (325,326,327) disposti successivamente in serie in una direzione radiale e delimitanti, all’interno della camera anulare, una pluralità di rispettivi recessi (325,326,327).
  2. 2. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i gocciolatoi anulari (325, 326, 327) sono in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare; il primo e il secondo labbro (315; 316) cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia (313) del primo schermo, e anche con il terzo labbro (318) per definire una successione di labirinti (317, 318, 319) interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto (310) del primo schermo e la porzione a manicotto (311) del secondo schermo.
  3. 3. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il terzo labbro anulare (318) è portato assialmente e radialmente a sbalzo da una prima faccia (320) della porzione a flangia (313) del primo schermo rivolta verso il secondo schermo e si estende all’interno della camera anulare in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il primo ed il secondo labbro (315; 316).
  4. 4. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il primo, secondo e terzo labbro (315; 316; 318) presentano in sezione radiale tutti una forma ad U o a V, in modo da definire in direzione radiale i detti gocciolatoi anulari (325,326,327) disposti successivamente in serie in una direzione radiale, e separati tra loro da almeno la seconda e terza tenuta dinamica a labirinto (319; 324).
  5. 5. Dispositivo di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’anello di tenuta (314) comprende un quarto labbro anulare (328) che si estende a sbalzo dalla porzione a flangia (313) del secondo schermo da banda opposta al secondo labbro (316) e, in uso, all’ambiente esterno (E) alla cavità anulare (5) definita tra il primo e secondo organo; il quarto labbro cooperando con leggera interferenza con una superficie laterale radialmente esterna (329) della porzione a manicotto del primo schermo, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante.
  6. 6. Dispositivo di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la porzione a flangia del primo schermo supporta, su una propria seconda faccia (330) rivolta da banda opposta al secondo schermo, un riporto anulare (331) realizzato in un elastomero almeno in parte magnetizzato, in modo a definire un elemento generatore di segnale, il quale riporto ricopre almeno in parte la seconda faccia fino in corrispondenza della porzione a manicotto (310) del primo schermo e presenta un primo risalto anulare (332) radiale che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto del primo schermo verso l’asse di rotazione (A) del primo schermo e sull’interno della porzione a manicotto (310) del primo schermo, il quale primo risalto anulare radiale è conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del primo schermo sul primo organo.
  7. 7. Dispositivo di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che un bordo radialmente esterno (333) della porzione a flangia del primo schermo, opposto alla porzione a manicotto del primo schermo, è conformato in modo da definire, da banda opposta alla camera anulare delimitata tra il primo e secondo schermo e, in uso, verso l’ambiente esterno alla cavità anulare delimitata tra il primo e secondo organo, un primo risalto anulare assiale (334) che si estende assialmente a sbalzo rispetto ad una seconda faccia (330) della porzione a flangia del primo schermo rivolta da banda opposta al secondo schermo ed in immediata prossimità della porzione a manicotto del secondo schermo per formare con il secondo schermo una prima pre-tenuta a labirinto (335) verso l’esterno della camera anulare.
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