DD276460B5 - Hydrostatic steering device - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät nach dem Drehschieberprinzip für eine hydrostatische Lenkeinrichtung. Derartige Lenkeinrichtungen werden in vollhydraulischen Lenkeinrichtungen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden Fahrzeugen.The invention relates to a control device according to the rotary valve principle for a hydrostatic steering device. Such steering devices are used in fully hydraulic steering devices and are preferably used for steering heavy, slow-moving vehicles.
Hydrostatische Lenkeinrichtungen mit Drehschiebersteuerventil und Orbit-Verdränger wurden aus der US-PS 2 984 215 bekannt und werden seither in großen Stückzahlen und vielen Variationen hergestellt und vertrieben.Hydrostatic steering devices with rotary valve control valve and orbital displacer have been known from US-PS 2,984,215 and have since been manufactured and distributed in large numbers and many variations.
Das Drehschiebersteuerventil besteht dabei aus einer äußeren im Gehäuse eingepaßten Steuerhülse und einem inneren in der Steuerhülse eingepaßten Steuerkolben.The rotary valve control valve consists of an outer control sleeve fitted in the housing and an inner control piston fitted in the control sleeve.
Der Steuerkolben ist einerseits über ein Zahnnabenprofil mit dem Orbit-Verdränger und andererseits über eine Stiftverbindung mit der Steuerhülse verbunden. Die mit einer Antriebswelle starr verbundene Steuerhülse ist mittels eines Federelementes gegenüber dem Steuerkolben lagezentriert. Gegen die Kraft des Federelementes sind Steuerkolben und Steuerhülse relativ zueinander ein begrenztes Stück verdfehbar. Zwischen dem Drehschiebersteuerventil und dem Orbit-Verdränger besteht über sogenannte Kommutatorbohrungen im Gehäuse der Lenkeinrichtung eine hydraulische Verbindung. Die hydrostatische Lenkeinrichtung besitzt Anschlüsse für eine Zulaufleitung, eine Rücklaufleitung und zwei zum Stellzylinder führende Zylinderleitungen.The control piston is connected on the one hand via a toothed hub profile with the orbital displacer and on the other hand via a pin connection with the control sleeve. The control sleeve rigidly connected to a drive shaft is position-centered by means of a spring element relative to the control piston. Against the force of the spring element are control piston and control sleeve relative to each other a limited piece verdfehbar. Between the rotary valve control valve and the orbital displacer there is a hydraulic connection via so-called commutator bores in the housing of the steering device. The hydrostatic steering device has connections for a supply line, a return line and two cylinders leading to the actuating cylinder.
Die Drehschiebersteuerventile weisen verschiedene parallele Drosseln auf, die in Neutralstellung offen und in Arbeitsrichtung geschlossen werden und in bekannter Weise aus Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse und Kurzschlußschlitzen im Steuerkolben gebildet werden (DD 247 421).The rotary valve control valves have different parallel throttles, which are open in the neutral position and closed in the working direction and formed in a known manner from short-circuit holes in the control sleeve and short-circuiting slots in the control piston (DD 247 421).
Diese für andere Funktionen günstige Gestaltungsform besitzt aber den Nachteil einer großen Geräuschabstrahlung insbesondere im Schließbereich.However, this favorable design for other functions has the disadvantage of a large noise emission, especially in the closing area.
Es ist das Ziel der Erfindung, unter Beibehaltung des Konstruktionsprinzips der Kurzschlußöffnungen das Geräuschverhalten zu verbessern.It is the object of the invention, while maintaining the design principle of the short-circuit openings to improve the noise behavior.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeit des gedrosselten Kurzschlußölstromes allmählich zu verringern.The object of the invention is to gradually reduce the flow velocity of the throttled short-circuit oil flow.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der nichtdosierte, gedrosselte Kurzschlußölstrom getrennt und spätestens im Innenraum des Steuersystems wieder zusammengeführt wird.This object is achieved in that the undispenseed, throttled short-circuit oil flow is separated and merged again at the latest in the interior of the control system.
Dazu sind in der Steuerhülse mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen in gleicher Teilung und in gleicher axialer Ebene zu den Zulaufbohrungen und ein oder mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen in gleicher Teilung aber winkelversetzt zu den Zulaufbohrungen angeordnet. Den beiden Arten von Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse sind jeweils Kurzschlußschlitze bzw. axiale Nuten im Steuerkolben zugeordnet.For this purpose, a plurality of rows of short-circuit holes in the same pitch and in the same axial plane to the inlet bores and one or more rows of short-circuit holes in the same pitch but angularly offset from the inlet holes arranged in the control sleeve. The two types of short-circuit holes in the control sleeve shorting slots or axial grooves in the control piston are assigned.
Die Kurzschlußschlitze und die axialen Nuten haben jeweils über stirnseitig angeordnete, radiale Schlitze Verbindung mit dem Innenraum.The short-circuiting slots and the axial grooves each have connection with the interior space via radial slots arranged on the front side.
Zweckdienlich ist es, zwischen dem Steuerkolben und der Steuerhülse an der Verdrängerseite eine Umfangsnut zu bilden, die die axialen Nuten über die Kurzschlußschlitze mit dem Innenraum verbinden. Die Umfangsnut wird vorzugsweise durch eine Fase am Steuerkolben, durch die innere Mantelfläche der Steuerhülse und der Planfläche der Anlaufscheibe gebildet. Der Querschnitt der axialen Nut entspricht vorzugsweise einem halben Sechseck und erweitert sich in Richtung des Orbit-Verdrängers trichterförmig.It is expedient to form a circumferential groove between the control piston and the control sleeve on the displacement side, which connect the axial grooves via the short-circuit slots with the interior. The circumferential groove is preferably formed by a chamfer on the control piston, by the inner circumferential surface of the control sleeve and the flat surface of the thrust washer. The cross section of the axial groove preferably corresponds to half a hexagon and widens in a funnel shape in the direction of the orbital displacer.
Die erfinderische Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kurzschlußölstrom nach seiner Drosselstelle in zwei Teilströme über ein verhältnismäßig langes Kanalsystem geführt wird, das durch große und sich erweiternde Querschnitte gekennzeichnet ist.The inventive solution is characterized by the fact that the short-circuit oil flow is conducted after its throttle point in two partial streams over a relatively long channel system, which is characterized by large and widening cross-sections.
Das führt zur allmählichen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und damit zur Vermeidung von Kavitation, was eine Geräuschverminderung nach sich zieht.This leads to the gradual reduction of the flow velocity and thus to avoid cavitation, which leads to a reduction in noise.
Fig. 1: Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 2: Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 3: Steuerkolben der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 4: Teillängsschnitt des Steuerkolbens Fig. 5: Teilquerschnitt des Steuerkolbens1: sectional view of the hydrostatic steering device FIG. 2: control sleeve of the hydrostatic steering device FIG. 3: control piston of the hydrostatic steering device FIG. 4: partial longitudinal section of the control piston FIG. 5: partial cross section of the control piston
Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1, das einen Steuerkolben 2 und eine Steuerhülse 3 aufnimmt.The steering device according to the invention according to FIG. 1 consists of a housing 1 which receives a control piston 2 and a control sleeve 3.
Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden durch ein Federelement 4 gegeneinander zentriert. Die axiale Abstützung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 erfolgt durch ein Lager 5.Control piston 2 and control sleeve 3 are centered by a spring element 4 against each other. The axial support of the control piston 2 and control sleeve 3 is effected by a bearing. 5
Eine Nabenverzahnung 6 des Steuerkolbens 2 dient zur Einleitung des Lenkmomentes. Ein Stift 7 begrenzt das Radialspiel von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3. Eine Antriebswelle 8 verbindet den Steuerkolben 2 mit dem Orbit-Verdränger 9, der im wesentlichen aus einem innenverzahnten Außenring 10 und einem außenverzahnten Läuferzahnrad 11 besteht.A hub toothing 6 of the control piston 2 serves to initiate the steering torque. A pin 7 limits the radial play of control piston 2 and control sleeve 3. A drive shaft 8 connects the control piston 2 with the orbital displacer 9, which consists essentially of an internally toothed outer ring 10 and an externally toothed rotor gear 11.
Der Orbit-Verdränger 9 wird axial von einer Anlaufscheibe 12 und einem Deckel 13 begrenzt. Die Befestigung am Gehäuse 1 übernehmen Zylinderschrauben 14.The orbital displacer 9 is bounded axially by a thrust washer 12 and a cover 13. The attachment to the housing 1 take cylinder screws 14th
Die Lenkeinrichtung besitzt vier Fluidanschlüsse, den Zulaufanschluß 15, den Ablaufanschluß 16, den Zylinderanschluß 17 bei Rechtsdrehung und den Zylinderanschluß 18 bei Linksdrehung. Die Steuerhülse 3 der hydrostatischen Lenkeinrichtung nach Fig. 2 besitzt erfindungsgemäß verdrängerseitig eine Reihe von mehreren Kurzschlußbohrungen 19 und eine Reihe von Kurzschlußbohrungen 20, die axial mit Zulaufbohrungen 21 in einer gemeinsamen Ebene liegen bzw. wechselweise angeordnet sind. Diese sind über einen Ringkanal 22 mit dem Zulaufanschluß 15 des Gehäuses 1 verbunden.The steering device has four fluid ports, the inlet port 15, the drain port 16, the cylinder port 17 in clockwise rotation and the cylinder port 18 in left rotation. According to the invention, the control sleeve 3 of the hydrostatic steering device according to FIG. 2 has a series of several short-circuit bores 19 and a series of short-circuit bores 20 which lie axially with inlet bores 21 in a common plane or are arranged alternately. These are connected via an annular channel 22 with the inlet port 15 of the housing 1.
Eine Reihe von Kommutatorbohrungen 23 in der Steuerhülse 3 und Bohrungen 24, 25 und 26 stellen die hydraulische Verbindung zum Orbit-Verdränger 9 her. Zwei Reihen-von Zylinderbohrungen 27 sind über einen Ringkanal 28 mit dem Zylinderanschluß 17 bei Rechtsdrehung und zwei Reihen von Zylinderbohrungen 29 sind über einen Ringkanal 30 mit dem Zylinderanschluß 18 bei Linksdrehung verbunden.A series of commutator bores 23 in the control sleeve 3 and bores 24, 25 and 26 establish the hydraulic connection to the orbital displacer 9. Two rows of cylinder bores 27 are connected via an annular channel 28 with the cylinder port 17 in clockwise rotation and two rows of cylinder bores 29 are connected via an annular channel 30 with the cylinder port 18 at left rotation.
Weiterhin besitzt die Steuerhülse 3 eine Durchgangsbohrung 31 zur Aufnahme des Stiftes 7 und eine Reihe Ablaufbohrungen 32, die über einen Ringkanal 33 mit dem Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1 verbunden ist. An der dem Orbit-Verdränger 9 abgewandten Stirnseite der Steuerhülse 3 befindet sich ein nicht dargestellter radialer Durchbruch, der das Federelement 4 aufnimmt und dieses abstützt.Furthermore, the control sleeve 3 has a through hole 31 for receiving the pin 7 and a series of drain holes 32 which is connected via an annular channel 33 with the drain port 16 of the housing 1. At the orbit displacer 9 facing away from the end face of the control sleeve 3 is an unillustrated radial breakthrough, which receives the spring element 4 and this is supported.
Im Steuerkolben 2 nach Fig. 3 befinden sich analog zur Steuerhülse 3 erfindungsgemäß Nuten 34, die mit den Kurzschlußbohrungen 20 der Steuerhülse 3 Drosselstellen bilden.In the control piston 2 of Fig. 3 are analogous to the control sleeve 3 according to the invention grooves 34 which form 3 throttle bodies with the short-circuit holes 20 of the control sleeve.
Versetzt hierzu besitzt der Steuerkolben 2 axiale Kurzschlußschlitze 35, die in den Innenraum des Steuerkolbens 2 münden, der wiederum mit den Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3 in Verbindung steht.Offset for this purpose has the control piston 2 axial short-circuiting slots 35, which open into the interior of the control piston 2, which in turn is in communication with the drain holes 32 of the control sleeve 3.
Diese Kurzschlußschlitze 35 bilden mit den Kurzschlußbohrungen 19 der Steuerhülse 3 weitere Drosselstellen. In gleicher axialer Ebene wie die Kurzschlußschlitze 35 ist eine Reihe von axialen Kanälen 36 angeordnet, die in Sacklochbohrungen 37 münden und die Verbindung zwischen den Zulaufbohrungen 21 und den Kommutatorbohrungen 23 der Steuerhülse 3 herstellen. Weitere axiale Steuernuten 38 bewirken die Verbindung der Kommutatorbohrungen 23 mit den Zylinderbohrungen 27, 29 der Steuerhülse 3.These shorting slots 35 form with the short circuit holes 19 of the control sleeve 3 more throttle points. In the same axial plane as the short-circuiting slots 35, a series of axial channels 36 is arranged, which open into blind holes 37 and establish the connection between the inlet bores 21 and the commutator bores 23 of the control sleeve 3. Further axial control grooves 38 effect the connection of the commutator bores 23 with the cylinder bores 27, 29 of the control sleeve 3.
Die axialen Steuernuten 39 stellen die Verbindung der Zylinderbohrungen 27, 29 mit dem Innenraum des Steuerkolbens 2 und damit mit den Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3 her. Eine keglige Bohrung 40 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Stift 7 die maximale Drehbewegung des Steuerkolbens 2 gegenüber der Steuerhülse 3.The axial control grooves 39 provide the connection of the cylinder bores 27, 29 with the interior of the control piston 2 and thus with the drain holes 32 of the control sleeve 3 ago. A conical bore 40 limited in cooperation with the pin 7, the maximum rotational movement of the control piston 2 relative to the control sleeve. 3
In Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsform der Nuten 34 dargestellt. Sie sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie sich zum Ablauf hin trichterförmig erweitern und stirnseitig über nicht dargestellte radiale Durchbrüche eine direkte Verbindung zum Innenraum des Steuerkolbens 2 haben.In Fig. 4 and 5, an embodiment of the grooves 34 is shown. They are preferably designed so that they expand in a funnel shape toward the outlet and have a direct connection to the interior of the control piston 2 at the ends via radial openings, not shown.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung einer Fase 41, die mit der Steuerhülse 3 und der Anlaufscheibe 12 eine Umfangsnut 42 bildet und die axialen Nuten 34 über die Kurzschlußschlitze 35 mit dem Innenraum des Steuerkolbens 2 verbindet. Der Nutgrund 43 kann - wie hier dargestellt - kerbenartig oder auch eben oder rund ausgeführt sein. Bei nicht betätigter Lenkung ist der Steuerkolben 2 gegenüber der Steuerhülse 3 durch das Federelement 4 in Mittelstellung zentriert. Das Fluid fließt vom Zulaufanschluß 15 und dem Ringkanal 22 zum einen über die Kurzschlußbohrungen 20 der Steuerhülse 3 und der Umfangsnut 42 und zum anderen über die Kurzschlußbohrungen 19 zu den Kurzschlußschlitzen 35 des Steuerkolbens 2 und damit in dessen Innenraum.Particularly advantageous is the configuration of a chamfer 41 which forms a circumferential groove 42 with the control sleeve 3 and the thrust washer 12 and connects the axial grooves 34 via the short-circuit slots 35 with the interior of the control piston 2. The groove base 43 can - as shown here - be embodied like a cork or flat or round. When the steering is not actuated, the control piston 2 is centered relative to the control sleeve 3 by the spring element 4 in the middle position. The fluid flows from the inlet port 15 and the annular channel 22 on the one hand via the short-circuit holes 20 of the control sleeve 3 and the circumferential groove 42 and the other via the short-circuit holes 19 to the short-circuiting slots 35 of the control piston 2 and thus in the interior.
Von dort gelangt das Fluid über die Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3 und den Ringkanal 33 zum Ablaufanschluß 16. Durch die Drehung des Steuerkolbens 2 über die Nabenverzahnung 6 z. B. nach rechts und bei Vorhandensein eines Lenkwiderstandes erfolgt in Abhängigkeit vom Zulaufstrom eine relative Verstellung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 gegen die Kraft des Federelementes 4. Dabei wird der Kurzschlußquerschnitt soweit verringert, bis der erforderliche Lenkdruck am Zulaufanschluß 15 anliegt.From there, the fluid passes through the drain holes 32 of the control sleeve 3 and the annular channel 33 to the drain port 16. By the rotation of the control piston 2 via the hub teeth 6 z. B. to the right and in the presence of a steering resistance is a function of the feed flow relative displacement of the control piston 2 and control sleeve 3 against the force of the spring element 4. In this case, the short-circuit cross-section is reduced until the required steering pressure is applied to the inlet port 15.
Das Fluid teilt sich dabei in einen ersten Teilstrom, der durch die Zulaufbohrungen 21 in der Steuerhülse 3, den Sacklochbohrungen 37 und den axialen Kanälen 36 des Steuerkolbens 2 zu den Kommutatorbohrungen 23 der Steuerhülse 3 geführt wird und über die Bohrungen 24, 25 und 26 zum Orbit-Verdränger 9 fließt.The fluid is divided into a first partial flow, which is guided through the inlet holes 21 in the control sleeve 3, the blind holes 37 and the axial channels 36 of the control piston 2 to the commutator 23 of the control sleeve 3 and the bores 24, 25 and 26 for Orbit displacer 9 flows.
Durch die Wirkung des bekannten Kommutatorsystems gelangt das entsprechend der Drehzahl dosierte Fluid vom Orbit-Verdränger 9 über die bereits beschriebenen Bohrungen im Gehäuse 1 und die Kommutatorbohrungen 23 der Steuerhülse 3 zu den axialen Steuernuten 38 im Steuerkolben 2.Due to the effect of the known commutator system, the fluid metered according to the rotational speed passes from the orbital displacer 9 via the previously described bores in the housing 1 and the commutator bores 23 of the control sleeve 3 to the axial control grooves 38 in the control piston 2.
Von dort gelangt es bei der genannten Rechtsdrehung über die Zylinderbohrungspaare 27 der Steuerhülse 3, den Ringkanal 28 und den Zylinderanschluß 17 zu einem Stellzylinder, dessen Kolben entsprechend bewegt wird und über bekannte zwischengeschaltete Elemente die Betätigung der Fahrzeugräder bewirkt. Das drucklose Rücklauffluid vom Stellzylinder kommt zum Zylinderanschluß 18 und fließt über den Ringkanal 30, eine Reihe Zylinderbohrungen 29 der Steuerhülse 3 und axialen Steuernuten 39 des Steuerkolbens 2 zu den Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3. Von dort gelangtes über den Ringkanal 33 zum Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1.From there it passes in the above right turn on the cylinder bore pairs 27 of the control sleeve 3, the annular channel 28 and the cylinder port 17 to a control cylinder, the piston is moved accordingly and causes via known intermediate elements, the actuation of the vehicle wheels. The non-pressurized return fluid from the actuating cylinder comes to the cylinder port 18 and flows through the annular channel 30, a series of cylinder bores 29 of the control sleeve 3 and axial cam grooves 39 of the control piston 2 to the drain holes 32 of the control sleeve 3. From there arrived via the annular channel 33 to the drain port 16 of the housing 1.
Der zweite Teilstrom wird durch das nichtdosierte Fluid gebildet. Es fließt über die Drosselstellen, die durch die Kurzschlußbohrungen 19 und 20 der Steuerhülse 3 und den axialen Nuten 34 und Kurzschlußschlitze 35 des Steuerkolbens 2 gebildet wurde, der Umfangsnut 42 und den Kurzschlußschlitzen 35 des Steuerkolbens 2 in dessen Innenraum und von dort-wie schon beschrieben - in den Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1. Bei der durch den Stift 7 begrenzten maximalen Verdrehung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden beide Drosselstellen geschlossen und der gesamte Zulaufstrom gelangt als dosiertes Fluid über die Lenkeinrichtung zum Stellzylinder. Nach Ende des Lenkvorganges bzw. Drehung des Steuerkolbens 2 läuft infolge der Krafteinwirkung des Federelementes 4 die Steuerhülse 3 soweit nach, bis beide wieder in Mittelstellung zentriert sind.The second partial flow is formed by the undosed fluid. It flows through the throttle points, which was formed by the shorting holes 19 and 20 of the control sleeve 3 and the axial grooves 34 and shorting slots 35 of the control piston 2, the circumferential groove 42 and the shorting slots 35 of the control piston 2 in the interior and from there-as already described - In the drain port 16 of the housing 1. In the limited by the pin 7 maximum rotation of the control piston 2 and control sleeve 3 both throttle bodies are closed and the entire supply flow passes as a metered fluid via the steering device to the actuating cylinder. After the end of the steering operation or rotation of the control piston 2, the control sleeve 3 runs as far as due to the force of the spring element 4, until both are centered again in the center position.
1 Gehäuse 16 Ablaufanschluß 31 Durchgangsbohrung1 housing 16 drain port 31 through hole
2 Steuerkolben 17 Zylinderanschluß-Rechts 32 Ablaufbohrungen2 control piston 17 cylinder connection right 32 drain holes
3 Steuerhülse 18 Zylinderanschluß-Links 33 Ringkanal3 control sleeve 18 cylinder connection links 33 ring channel
4 Federelement 19 Kurzschlußbohrungen 34 Nuten4 spring element 19 short-circuit holes 34 grooves
5 Lager 20 Kurzschlußbohrungen 35 Kurzschlußschlitze5 bearings 20 short-circuit holes 35 short-circuit slots
6 Nabenverzahnung 21 Zulaufbohrungen 36 axiale Kanäle6 Hub teeth 21 inlet bores 36 axial channels
7 Stift 22 Ringkanal 37 Sacklochbohrungen7 pin 22 ring channel 37 blind holes
8 Antriebswelle 23 Kommutatorbohrungen 38 axiale Steuernuten8 drive shaft 23 Kommutatorbohrungen 38 axial control grooves
9 Orbit-Verdränger 24 Bohrungen 39 axiale Steuernuten9 orbit displacers 24 holes 39 axial control grooves
10 Außenring 25 Bohrungen 40 Keglige Bohrung10 outer ring 25 holes 40 conical bore
11 Läuferzahnrad 26 Bohrungen 41 Fase11 rotor gear 26 holes 41 chamfer
12 Anlaufscheibe 27 Zylinderbohrungen 42 Umfangsnut12 thrust washer 27 cylinder bores 42 circumferential groove
13 Deckel 28 Ringkanal 43 Nutgrund13 cover 28 ring channel 43 groove base
14 Zylinderschrauben 29 Zylinderbohrungen14 cheese head screws 29 cylinder bores
15 Zulaufanschluß 30 Ringkanal15 inlet connection 30 annular channel
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (3)
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1988
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Also Published As
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