CN104302912B - 电动压缩机 - Google Patents

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Abstract

提供一种电动压缩机，其能够抑制轴向尺寸而实现小型化，并且能够提高吸入口的形成位置和制冷剂路径的布局的自由度。另外，即使将吸入口不配置在驱动回路的附近，也能够充分地冷却驱动回路。该电动压缩机在外壳内具备压缩机构3和驱动该压缩机构3的电动机4，所述电动机4构成为具有在固定于所述外壳2内的定子铁心24上卷绕线圈而形成的定子21和固定安装于驱动轴10且能够旋转地配置在定子21的内侧的转子22，在使被压缩流体通过收纳有电动机4的电动机收纳空间12a引向压缩机构3的结构中，在外壳2与定子铁心24之间形成沿驱动轴10的轴向延伸设置的流体导入通路31，将导入被压缩流体的吸入口30设置在外壳2的与定子铁心24的外周面对置的部位并与流体导入通路31连接。

Description

电动压缩机
技术领域
本发明涉及电动压缩机，该电动压缩机在外壳内具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机，使被压缩流体通过收纳有电动机的电动机收纳空间引向压缩机构。
背景技术
作为在外壳内具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机的电动压缩机，例如公知以下专利文献1～3所示的电动压缩机。
其中，在专利文献1(日本特开2000-291557号公报)及专利文献2(日本特开2005-291004号公报)中公开了以下结构：在使压缩机构和电动机一体化而构成的制冷剂压缩用电动压缩机中，利用螺栓沿轴向连接排出外壳、中间外壳、吸入外壳而构成外壳，在吸入外壳内设置分隔壁，在比该分隔壁靠近中间外壳的侧面形成吸入口，并且在比分隔壁靠近外侧的位置，形成被盖部件密封的空间，在该空间内收纳控制回路与逆变器成为一体的驱动回路，将驱动回路设置在吸入口的附近，由此利用制冷剂气体冷却构成逆变器的开关元件。
另外，在专利文献3(日本特开2008-184995号公报)中公开了以下结构：在外壳内具备压缩机构(压缩部)和驱动该压缩机构的电动机的电动压缩机中，在外壳与定子铁心之间，沿旋转方向排列设置制冷剂沿轴向流动的多个制冷剂流路，将多个制冷剂流路中的一个制冷剂流路配置为隔着外壳与驱动回路对置，利用配置在外壳的轴向的一端侧与定子铁心之间的抑制部件封闭该一个制冷剂流路以外的其他制冷剂流路，避免从制冷剂吸入口吸入的制冷剂流入其他制冷剂流路，在外壳与定子铁心之间减小旋转方向的应力分布的不均匀程度，由此确保外壳的耐压强度，并且充分地冷却驱动回路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2000-291557号公报
专利文献2：(日本)特开2005-291004号公报
专利文献3：(日本)特开2008-184995号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1及2的结构中，为了利用吸入制冷剂冷却驱动回路，采用了在成为驱动回路附近的电动机与驱动回路之间的外周壁配置有吸入口的结构，为此电动压缩机需要在电动机与驱动回路之间确保吸入口的形成余量，因此轴向的长度变长，存在不能应对小型化要求的缺陷。另外，为了冷却驱动回路，不得不将吸入口尽可能地配置在驱动回路附近，从而吸入口的形成位置和制冷剂路径的布局等受到了限制。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其主要课题在于提供一种电动压缩机，该电动压缩机能够抑制轴向的尺寸而实现小型化，并且能够提高吸入口的形成位置和制冷剂路径的布局的自由度；另一课题在于，即使将吸入口不设置在驱动回路的附近，也能够充分地冷却驱动回路。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的电动压缩机在外壳内具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机，所述电动机构成为具有在固定于所述外壳内的定子铁心上卷绕线圈而形成的定子、固定安装于驱动轴且能够旋转地配置在所述定子的内侧的转子，使被压缩流体通过收纳有所述电动机的电动机收纳空间引向所述压缩机构的结构中，特征在于，在所述外壳与所述定子铁心之间，形成沿所述驱动轴的轴向延伸设置的流体导入通路，将导入所述被压缩流体的吸入口设置在所述外壳的与所述定子铁心的外周面对置的部位并与所述流体导入通路连接。
因此，根据上述结构，在外壳与定子铁心之间，形成沿驱动轴的轴向延伸设置的流体导入通路，导入被压缩流体的吸入口在与定子铁心的外周面对置的部位与流体导入通路连接，因此不需要在驱动回路与电动机之间确保吸入口的形成余量，能够缩短外壳的轴向尺寸而实现电动压缩机的小型化。
另外，在与定子铁心的外周面对置的范围内，能够将吸入口的形成位置形成在轴向上的任意位置，因此能够提高吸入口的形成位置的自由度和制冷剂路径的布局的自由度。
此外，在上述结构中，优选在所述驱动轴的轴向上，在所述吸入口与所述压缩机构之间设置抑制机构，该抑制机构抑制从所述吸入口流经所述流体导入通路流向压缩机构侧的所述被压缩流体的流动。
在这样的结构中，能够在使从吸入口流入的被压缩流体一旦流向压缩机构的相反侧后使其通过定子的线圈的间隙和定子与转子之间的间隙流向压缩机构侧，能够促进线圈的冷却。
作为这样的抑制机构的方式，可以想到：
(i)利用外壳的一部分缩小或封闭流体导入通路的压缩机构侧开口端，
(ii)缩小或封闭比流体导入通路的吸入口靠近压缩机构侧的部位的通路截面，
(iii)在比流体导入通路靠近压缩机构侧的部位，利用设置在线圈末端的绕线管缩小或封闭流体导入通路的下游侧，
等。
另外，可以在所述外壳与所述定子铁心之间，在与所述流体导入通路不同的位置，形成沿所述驱动轴的轴向延伸设置的间隙，在该间隙的一部分设置抑制被压缩流体的流动的抑制机构。
在这样的结构中，在外壳与定子铁心之间，沿驱动轴的轴向延伸设置的间隙在定子铁心的周向上形成在与流体导入通路不同的位置，因此在通过将定子铁心压入外壳而进行装配时，能够缓和在外壳上产生的应力的分布的不均匀程度(应力向外壳的特定部位集中)。并且，在该间隙设置有抑制被压缩流体的流动的抑制机构，因此能够抑制被压缩流体向该间隙的流通，能够使吸入的被压缩流体在线圈之间的间隙和转子与定子之间的间隙积极地流通，能够促进转子和定子的冷却。
这里，在将收纳有对所述电动机进行驱动控制的逆变器基板的逆变器收纳空间一体设置在电动压缩机上的情况下，将逆变器收纳空间设置在所述外壳的与设置有所述压缩机构的一侧相反的一侧的轴向端部，或者沿所述外壳的外周壁设置。
在前者的结构中，由于从吸入口流入的被压缩流体经由流体导入通路也向与设置有压缩机构的一侧相反的一侧的轴向端部流动，因此，即使在逆变器设置在与压缩机构相反的一侧的轴向端部的情况下，也能够高效地冷却逆变器。尤其是，如果采用设置了抑制从吸入口流经流体导入通路流向压缩机构侧的被压缩流体的流动的所述抑制机构的结构，则从吸入口流入的被压缩流体的大部分或者全部引向与压缩机构侧相反的一侧，能够进一步促进逆变器基板的冷却。
另外，在后者的结构中，从吸入口流入的被压缩流体沿外壳的外周壁在轴向上流动或者充满在流体导入通路及间隙，因此，即使逆变器设置于外壳的外周壁，也能够高效地冷却逆变器。尤其是，如果采用在流体导入通路的径向外侧沿流体导入通路设置逆变器收纳空间的结构，则能够利用从吸入口刚刚流入流体导入通路的制冷剂冷却逆变器。
需要说明的是，所述流体导入通路的通路截面积可以大于所述间隙的通路截面积。为了缓和在装配定子铁心时外壳上产生的应力的分布的不均匀程度，所述间隙是极小的间隙即可，但是由于流体导入通路构成被压缩流体的流入路径，因此通过确保大的通路截面积就能够避免通路阻力的增加。并且，通过缩小间隙的通路截面(通过使间隙极小)，能够实现压缩机的小型化。
发明效果
如上所述，根据本发明，在外壳与定子铁心之间，形成沿驱动轴的轴向延伸设置的流体导入通路，将导入被压缩流体的吸入口设置在外壳的与定子铁心的外周面对置的部位并与流体导入通路连接，因此能够缩短外壳的轴向尺寸，实现电动压缩机的小型化。
并且，在驱动轴的轴向上，在吸入口与压缩机构之间设置抑制从吸入口流经流体导入通路流向压缩机构侧的被压缩流体的流动的抑制机构，能够在使从吸入口流入的被压缩流体一旦流向压缩机构的相反侧后使其通过定子的线圈的间隙和定子与转子之间的间隙引向压缩机构侧，能够促进定子的冷却。
这里，在外壳与定子铁心之间，在与流体导入通路不同的位置形成间隙，并且该间隙沿驱动轴的轴向延伸设置，在该间隙的一部分设置抑制被压缩流体的流动的抑制机构，由此能够缓和在装配定子铁心时外壳上产生的应力的分布的不均匀程度，并且，即使设置了间隙，也能够抑制被压缩流体向该间隙的流通，能够使从吸入口吸入的被压缩流体通过线圈之间的间隙和转子与定子之间的间隙，能够促进转子和定子的冷却。
并且，根据上述结构，在将收纳有对电动机进行驱动控制的逆变器基板的逆变器收纳空间设置在外壳的与设置有压缩机构的一侧相反的一侧的轴向端部，或者沿所述外壳的外周壁设置的情况下，也能够高效地冷却逆变器。
需要说明的是，通过使流体导入通路的通路截面积大于间隙的通路截面积，能够使定子铁心的压入时的装配变得容易，并且避免流体导入通路的通路阻力的增加，并且，通过缩小间隙的通路截面，能够抑制外壳的径向尺寸，能够实现电动压缩机的小型化。
附图说明
图1是表示本发明的电动压缩机的结构例的剖面图，表示将收纳逆变器基板的逆变器收纳空间设置在外壳的与设置有压缩机构的一侧相反的一侧的轴向端部的结构例。
图2是图1的电动压缩机的吸入口部分(A-A线)的剖面图。
图3是表示本发明的电动压缩机的电动机收纳部侧的局部剖切的立体图。
图4是表示抑制机构的例子的图，图4(a)是表示利用外壳的一部分缩小或者封闭流体导入通路的压缩机构侧开口端的结构(使定子的压缩机构侧的端面与外壳接近或抵接而缩小或封闭流体导入通路的开口端的结构)的剖面图，图4(b)是表示利用流体导入通路的比吸入口靠近压缩机构侧的部位缩小或封闭通路截面的结构的剖面图，图4(c)是在比流体导入通路靠近压缩机构侧使设置在线圈末端的绕线管与外壳的内壁接近或抵接而缩小或封闭流体导入通路的下游侧的结构的剖面图。
图5是表示在形成于外壳与定子铁心之间的间隙的一部分设置抑制被压缩流体的流动的抑制机构(从外壳突出的突条)的例子的图。
图6是表示本发明的电动压缩机的结构例的剖面图，表示沿外壳的外周壁设置有收纳逆变器基板的逆变器收纳空间的结构例。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的电动压缩机的结构例进行说明。
在图1至图3中，表示了适用于以制冷剂为工作流体的制冷循环的电动压缩机1。该电动压缩机1在由铝合金构成的外壳2内，将压缩机构3配置在图中右侧，并且将驱动压缩机构的电动机4配置在图中左侧。需要说明的是，在图1中，将图中左侧设为压缩机的前方，将图中右侧设为压缩机的后方。
外壳2利用紧固螺栓5沿轴向连接压缩机构收纳外壳部件2a、电动机收纳外壳部件2b和逆变器收纳外壳部件2c而构成，该压缩机构收纳外壳部件2a是收纳压缩机构3的外壳部件，该电动机收纳外壳部件2b是收纳驱动压缩机构3的电动机4的外壳部件，该逆变器收纳外壳部件2c是收纳搭载了对电动机4进行驱动控制的控制回路与逆变器成为一体的驱动回路的未图示的基板的外壳部件。
在电动机收纳外壳部件2b的与压缩机构收纳外壳部件2a对置的一侧，设置有一体形成有轴支撑部8a的分隔壁8，并且，在逆变器收纳外壳部件2c的与电动机收纳外壳部件2b对置的一侧也设置有一体形成有轴支撑部9a的分隔壁9，在这些分隔壁8,9的轴支撑部8a,9a上经由轴承11,12能够旋转地支撑有驱动轴10。利用在该电动机收纳外壳部件2b和逆变器收纳外壳部件2c上形成的分隔壁8,9，外壳2的内部从后方被划分为收纳压缩机构3的压缩机构收纳空间(未图示)、收纳电动机4的电动机收纳空间12a及收纳逆变器回路基板的逆变器收纳空间12b。
需要说明的是，在该例子中，逆变器收纳空间12b是利用盖体7封闭逆变器收纳外壳部件2c的开口端而形成的。
压缩机构3是例如具有固定涡旋部件和与其相对配置的旋转涡旋部件的公知的涡旋型压缩机构，具有固定涡旋部件和旋转涡旋部件，固定涡旋部件具有固定于外壳的圆板状的端板、沿该端板的外缘设置在整周并且朝向前方立设的圆筒状的外周壁和在该外周壁的内侧从所述端板朝向前方延伸设置的涡卷状的涡卷壁，旋转涡旋部件具有圆板状的端板和从该端板朝向后方立设的涡卷状的涡卷壁，并且在形成于端板的背面的凸台部上连接有设置于驱动轴的后端部的偏心轴，该旋转涡旋部件被支撑为以驱动轴的轴心为中心能够进行公转运动，使固定涡旋部件的涡卷壁和旋转涡旋部件的涡卷壁相互咬合，利用由固定涡旋部件的端板和涡卷壁及旋转涡旋部件的端板和涡卷壁所包围的空间划分压缩室。
在固定涡旋部件的外周壁与旋转涡旋部件的涡卷壁的最外周部之间，形成有经由电动机收纳空间12a吸入从后述的吸入口导入的制冷剂的制冷剂流入口，并且，在固定涡旋部件的端板的大致中央，形成有排出在压缩室被压缩的制冷剂气体的排出口。
因此，在转子22旋转而驱动轴10旋转时，旋转涡旋部件绕驱动轴10的轴心公转，压缩室的容积从两涡旋部件的涡卷壁的外周侧向中心侧逐渐减小而压缩制冷剂气体，经由形成在固定涡旋部件的端板上的排出口排出该被压缩的制冷剂气体。
与此相对，在比外壳2内的分隔壁8靠近前方的部分形成的电动机收纳空间12a内，收纳有构成电动机4的定子21和转子22。定子21由呈圆筒状的定子铁心24和卷绕在该定子铁心24上的线圈25(在图2中用虚线表示)构成，固定在外壳2(电动机收纳外壳部件2b)的内表面。并且，在驱动轴10上，在定子21的内侧固定安装有收纳了磁铁的转子22。该转子22利用由定子21形成的旋转磁力进行旋转，使驱动轴10旋转。需要说明的是，附图标记28是安装在线圈25的轴向端部(线圈末端)的绕线管。
而且，在与电动机收纳空间12a对应的外壳2(电动机收纳外壳部件2b)的侧面，形成有吸入制冷剂气体的吸入口30，使制冷剂(被压缩流体)经由该吸入口30流入电动机收纳空间12a，经过该电动机收纳空间12a引向所述压缩机构。
所述定子铁心24被压入外壳2而被固定，并且其轴向的位置通过使其端面与形成于外壳的台阶部26抵接而被定位固定。在外壳2(电动机收纳外壳部件2b)与定子21(定子铁心24)之间，形成有沿驱动轴10的轴向延伸设置的流体导入通路31。该流体导入通路31在转子22的轴向的整个长度上延伸设置，通过使外壳2的内周壁凹陷而在该外壳2与定子铁心24之间形成。
而且，将导入被压缩流体的吸入口30设置在外壳2(电动机收纳外壳部件2b)的与定子铁心24的外周面对置的部位并与流体导入通路31连接。在该例子中，吸入口30沿定子21的径向延伸设置，更具体地说，在定子的正上方朝上方延伸设置，相对于流体导入通路31垂直地连接。并且，在该例子中，流体导入通路31在与定子铁心24的外周面对置的外壳的部分中，形成在靠近压缩机构的部分(定子铁心24的压缩机构侧的端面的附近)。
此外，在外壳与所述定子铁心之间，在周向上与所述流体导入通路31不同的位置，形成有沿所述驱动轴的轴向延伸设置的间隙41。该间隙41在周向上大致等间隔地形成有多个(例如，五个)，在该例子中，使外壳的内周壁凹陷而在该外壳与定子铁心24之间形成间隙。
需要说明的是，在形成有流体导入通路31的部分和形成有各间隙41的部分，使定子铁心24的外周面凹陷而形成有沿轴向延伸设置的供紧固螺栓5通过的槽部42。
对所述定子铁心的轴向进行定位的形成于外壳内壁的台阶部26在大致整周上形成，如图4(a)所示，流体导入通路31的压缩机构侧开口端被该台阶部26封闭。利用该台阶部26，在驱动轴10的轴向的吸入口30与压缩机构3之间构成第一抑制机构，该第一抑制机构抑制从吸入口30流经流体导入通路31流向压缩机孔侧的制冷剂的流动。
并且，在间隙41设置有抑制要流通该间隙41的被压缩流体的流动的第二抑制机构。该第二抑制机构如图5所示，例如在外壳的内表面设置朝向定子铁心侧突出的突条43，并且通过使该突条43接近定子铁心24，或者使该突条43与定子铁心24抵接而构成。设置有该突条43的部位可以是间隙41的靠近压缩机构的部分，可以是靠近逆变器装置的部分，或者可以是大致中央。
需要说明的是，在该例子中，流体导入通路31的通路截面积设定为比各间隙41的通路截面积大。
因此，在外壳2的内部，定子21的前后的空间经由定子铁心24与转子22之间的间隙及卷绕于定子铁心24的线圈25之间的间隙连通，利用在定子21与外壳2(电动机收纳外壳部件2b)之间形成的流体导入通路31、定子21的前后的空间、线圈之间及定子21与转子22之间的间隙，在收纳电动机4的电动机收纳空间12a形成将从吸入口30流入的制冷剂因向压缩机构3的吸入路径。
在以上结构中，经由吸入口30流入电动机收纳空间12a的制冷剂进入流体导入通路31，但是该流体导入通路31由于压缩机构侧的端部被外壳2的台阶部26封闭(由于设置有抑制从吸入口30流经流体导入通路31流向压缩机构侧的制冷剂的流动的第一抑制机构)，因此流入的制冷剂从吸入口30向逆变器侧(与压缩机构侧相反的一侧)流动，并被引导到定子铁心21与分隔壁9之间的空间(定子21的前方的空间)。然后，沿着逆变器收纳空间12b(沿分隔壁9)流动，流过线圈彼此之间的间隙、定子21与转子22之间的间隙向压缩机侧移动，从压缩机构的未图示制冷剂流入口被引向压缩机构内。
因此，即使在将吸入口30设置在与定子铁心24的外周面对置的部位的情况下，也能够可靠地地通过线圈之间和定子21与转子22之间的间隙将制冷剂引向压缩机构3，因此能够有效地冷却定子21。并且，不需要为了冷却逆变器而将吸入口30设置在定子21与分隔壁9之间的外壳外周，因此能够缩短它们之间的轴向尺寸，能够实现电动压缩机1的小型化。
并且，通过设置间隙41，在将定子铁心24压入外壳2而进行装配时，能够缓和在外壳2上产生的应力的分布不均匀程度，另外，在设置了间隙41的情况下，利用第二抑制机构(突条43)也能够抑制向间隙41的制冷剂的流动，因此被引导到定子铁心24与分隔壁9之间的制冷剂被引向线圈之间和定子21与转子22之间的间隙，不会影响定子21的冷却。
需要说明的是，在上述结构例中，表示了通过使定子铁心24的压缩机构侧端面与外壳2的台阶部26抵接，并利用该台阶部26封闭制冷剂导入通路31的压缩机侧开口端而构成第一抑制机构的例子，但不一定需要封闭制冷剂导入通路31的压缩机侧开口端，也可以通过使台阶部26接近制冷剂导入通路31的压缩机侧开口端而形成制冷剂难以流动的状态，由此构成第一抑制机构。
并且，第一抑制机构如图4(b)所示，例如可以构成为设置从外壳2的内壁向内侧突出的突条27而缩小或封闭流体导入通路31的比吸入口30靠近压缩机构侧的部位的通路截面，或者如图4(c)所示，构成为在比流体导入通路31靠近压缩机构侧的位置，通过使设置在线圈末端的绕线管28与外壳的内壁接近或抵接来缩小或封闭流体导入通路31的下游侧。
此外，对于第二抑制机构，可以与第一抑制机构同样地采用图4(a)～(c)的结构来代替从外壳的内表面突出的突条43。
并且，在上述结构中，表示了将逆变器收纳空间12b设置在外壳2的与设置有压缩机构3的一侧相反的一侧的轴向端部的例子，但是如图6所示，也可以沿外壳2的外周壁设置收纳了对电动机4进行驱动控制的逆变器基板的逆变器收纳空间12b。在该例子中，沿该通路设置在流体导入通路31的径向外侧(在附图中，流体导入通路31的正上方)。
在这样的结构中，能够利用在收纳电动机4的电动机收纳空间12a内流动的制冷剂(尤其是利用在外壳2与定子铁心24之间的流体导入通路31内流动的制冷剂)冷却逆变器。
附图标记说明
1 电动压缩机
2 外壳
2b 电动机收纳外壳部件
3 压缩机构
4 电动机
12a 电动机收纳空间
12b 逆变器收纳空间
21 定子
22 转子
24 定子铁心
25 线圈
26 台阶部
30 吸入口
31 流体导入通路
41 间隙

Claims (4)

1.一种电动压缩机，在外壳内具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机，所述电动机构成为具有在固定于所述外壳内的定子铁心上卷绕线圈而形成的定子、固定安装于驱动轴且能够旋转地配置在所述定子的内侧的转子，使被压缩流体通过收纳有所述电动机的电动机收纳空间引向所述压缩机构，所述电动压缩机的特征在于，
在所述外壳与所述定子铁心之间，形成沿所述驱动轴的轴向延伸设置的流体导入通路，
将导入所述被压缩流体的吸入口设置在所述外壳的与所述定子铁心的外周面对置的部位并与所述流体导入通路连接，
在所述驱动轴的轴向上，在所述吸入口与所述压缩机构之间设置有抑制机构，该抑制机构抑制从所述吸入口流经所述流体导入通路流向压缩机构侧的所述被压缩流体的流动，
将收纳有对所述电动机进行驱动控制的逆变器基板的逆变器收纳空间一体设置在所述外壳的与设置有所述压缩机构的一侧相反的一侧的轴向端部。
2.一种电动压缩机，在外壳内具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机，所述电动机构成为具有在固定于所述外壳内的定子铁心上卷绕线圈而形成的定子、固定安装于驱动轴且能够旋转地配置在所述定子的内侧的转子，使被压缩流体通过收纳有所述电动机的电动机收纳空间引向所述压缩机构，所述电动压缩机的特征在于，
在所述外壳与所述定子铁心之间，形成沿所述驱动轴的轴向延伸设置的流体导入通路，
将导入所述被压缩流体的吸入口设置在所述外壳的与所述定子铁心的外周面对置的部位并与所述流体导入通路连接，
在所述驱动轴的轴向上，在所述吸入口与所述压缩机构之间设置有抑制机构，该抑制机构抑制从所述吸入口流经所述流体导入通路流向压缩机构侧的所述被压缩流体的流动，
将收纳有对所述电动机进行驱动控制的逆变器基板的逆变器收纳空间沿所述外壳的外周壁一体设置。
3.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，
在所述外壳与所述定子铁心之间，在与所述流体导入通路不同的位置，形成沿所述驱动轴的轴向延伸设置的间隙，
在该间隙的一部分设置有抑制被压缩流体的流动的抑制机构。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，
所述流体导入通路的通路截面积比所述间隙的通路截面积大。
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