CN109194034B - 一种无刷发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷发电机，属于发电设备领域，解决了现有技术中冷却液利用率不高的技术问题，其技术方案要点是，包括壳体以及转动设置在壳体内的旋转轴，所述壳体内设有第一冷却腔，所述第一冷却腔呈环形设置，所述壳体上设有进液管以及出液管，所述第一冷却腔内沿壳体长度方向阵列设有若干挡板，所述挡板的截面与第一冷却腔的截面相匹配，所述挡板外周面上圆周阵列设有若干开口槽。当冷却液从进液管进入第一冷却腔内后，朝向出液管流动，冷却液经过挡板时，只能从挡板上的开口槽流出，挡板可以起到阻挡作用，降低冷却液的流速，冷却液可以带走更多的热量，提高了冷却液的利用率，降低能源损耗，避免浪费。

Description

一种无刷发电机

技术领域

本发明涉及一种发电设备，特别涉及一种无刷发电机。

背景技术

无刷交流发电机实际上是两台发电机构成的，一台作为励磁机，一台是主发电机。主发电机的励磁绕组在转子，电枢绕组在定子(将发出的电输出)；励磁机的电枢绕组在转子，励磁绕组在定子。无刷交流发电机的工作原理是对励磁机在定子上的励磁绕组提供励磁，其转子电枢绕组将发出交流电，经过整流后在转子向主发电机在转子的励磁绕组供电，从而使主发电机在定子的电枢绕组感应出所需的交流电来。现有的无刷交流发电机散热效率不高，导致励磁绕组和电枢绕组上的铜线温度升高，从而使铜线的电阻增大，影响了发电机的工作效率。

因此公告号为CN206370743U的实用新型专利提供了一种无刷发电机，通过在壳体上设置第一冷却腔，在旋转轴上设置第二冷却腔，有效降低发电机的工作温度，提升发电机的工作效率。

但是在实际工作时，冷却液从进液管进入第一冷却腔内后，由于第一冷却腔内无任何阻挡，冷却液经过短暂停留随即从第一冷却腔另一端的出液管输出，冷却液在第一冷却腔内的停留时间较短，热交换不完全，容易造成能源的浪费，降低了冷却液的利用效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷发电机，可以提冷却液也在第一冷却腔内的停留时间，进而提高冷却液的利用效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无刷发电机，包括壳体以及转动设置在壳体内的旋转轴，所述壳体内设有第一冷却腔，所述第一冷却腔呈环形设置，所述壳体上设有与第一冷却腔相通的进液管以及出液管，所述进液管以及出液管分别设置在第一冷却腔两端，所述第一冷却腔内沿壳体长度方向阵列设有若干挡板，所述挡板的截面与第一冷却腔的截面相匹配，所述挡板外周面上圆周阵列设有若干开口槽。

通过采用上述技术方案: 当冷却液从进液管进入第一冷却腔内后，朝向出液管流动，冷却液经过挡板时，只能从挡板上的开口槽流出，挡板可以起到阻挡作用，降低冷却液的流速，冷却液可以带走更多的热量，提高了冷却液的利用率，降低能源损耗，避免浪费。

作为优选，所述挡板沿壳体长度方向滑移设置在第一冷却腔内，所述壳体内壁上沿壳体长度方向设有凸条，所述凸条的截面与开口槽的截面相配合，所述凸条与开口槽对应设置，所述凸条数量小于开口槽数量并且沿挡板滑移方向与挡板接触的凸条数量逐渐减小；所述壳体上设有驱动挡板滑动的驱动件。

通过采用上述技术方案:初始状态时，凸条全部位于开口槽内，能够供冷却液流通的开口槽的数量最少，其余开口槽均被凸条堵住，此时第一冷却腔内的冷却液流通速度是最小的；当朝向凸条另一端滑动挡板时，与挡板接触的凸条数量会逐渐减少，能够供冷却液流通的开口槽的数量也会增加，冷却液的流速也会变快，通过设置若干不同长度的凸条，改变能够供冷却液通过的开口槽数量，进而调节冷却液的流速，使得冷却效率能够最大化，同时挡板还可以对壳体起到支撑作用，提高壳体的结构强度。驱动件可以方便驱动挡板滑动，方便操作。

作为优选，所述驱动件包括两根设置在第一冷却腔内的螺杆，所述螺杆沿壳体长度方向设置，所述螺杆贯穿挡板并且与挡板螺纹连接，两个所述螺杆之间通过齿轮传动连接，其中一根螺杆延伸至壳体外部。

通过采用上述技术方案: 操作的时候，只需要转动伸出壳体一端的螺杆，即可实现两根螺杆的同步转动，保证挡板驱动的可靠性，避免挡板卡死在第一冷却腔内。

作为优选，所述凸条上设有静触点，所述静触点的数量与凸条的组数相等，所述挡板上设有能够在挡板滑移时与各个静触点依次接触的动触点，所述壳体上与静触点对应设有指示灯，所述静触点、指示灯以及动触点还串联有电源。

通过采用上述技术方案: 在转动螺杆时，只需要观察亮起的指示灯，即可知晓目前挡板与哪一组凸条接触，方便操作人员了解目前第一冷却腔内的冷却液的流速。

作为优选，两个所述螺杆对称设置在壳体内，所述第一冷却腔内设有中间齿轮，所述中间齿轮与旋转轴同轴设置并且与第一冷却腔内壁转动连接，两个所述螺杆上固定有与中间齿轮啮合的从动齿轮。

通过采用上述技术方案: 设置中间齿轮，不仅可以保证两个从动齿轮的转动方向是相同的，实现两个螺杆的同步转动，而且也不会对旋转轴的转动造成影响。

作为优选，所述旋转轴内设有第二冷却腔，所述旋转轴位于壳体内的两端设有凸环，所述凸环朝向壳体的端面上设有连接环，所述连接环与凸环内设有流道，所述流道一端与第二冷却腔相通，另一端位于连接环的外周面上，所述壳体内壁上朝向连接环设有连接槽，所述连接槽与第一冷却腔相通，所述连接槽呈环形设置，所述连接槽的内外径之差大于连接环内外径之差，所述连接槽的槽口处设有与连接环内外侧面贴合的挡环；所述壳体上设有限制旋转轴做轴向滑动的固定件。

通过采用上述技术方案: 当连接环插入连接槽内之后，连接环的外周面也会位于环形槽内，通过流道的连接，即可实现第一冷却腔与第二冷却腔的相通，可以提高冷却液在第一冷却腔以及第二冷却腔内的循环效果。因为连接环以及连接槽均是环形的，因此即使旋转轴处于转动状态，也能够实现连接环与连接槽的连接，第一冷却腔与第二冷却腔始终是处于连通状态，保证了冷却效果。固定件可以起到限位作用，保证连接环始终是位于连接槽内的，保证了第一冷却腔与第二冷却腔连接的可靠性。

作为优选，所述连接槽内沿旋转轴的轴向滑移设有环形的密封板，所述密封板外直径小于连接槽的外直径大于连接环的外直径，所述密封板的内直径大于连接槽的内直径小于连接环的内直径；所述连接槽内设有驱动密封板与挡环抵接的弹性件。

通过采用上述技术方案:当连接环从连接槽内取出之后，密封板在弹性件的驱动下，可以与挡环抵接，将连接槽关闭。

作为优选，所述连接槽内设有横杆，所述密封板朝向横杆的端面上设有至少两个导向杆，所述导向杆沿旋转轴的轴向设置并且与横杆滑移连接，所述弹性件包括套设在横杆上的弹簧，所述弹簧两端分别与横杆以及密封板抵接。

通过采用上述技术方案：在导向杆的驱动下，即可实现密封板的滑移，同时，借助导向杆，还可以安装弹簧，简化了结构，工作可靠。

作为优选，所述固定件包括设置在凸环的外周面上的环形槽，所述壳体内壁上沿旋转轴的径向滑移设有能够插入环形槽内的限位杆，所述限位杆为若干个，以旋转轴为中心圆周阵列设置。

通过采用上述技术方案: 想要对旋转轴进行固定的时候，将限位环插入环形槽内，限位杆可以起到阻挡作用，阻挡旋转轴沿壳体轴向滑动，由于采用的是环形槽，这样即使旋转轴转动的时候，也可以对旋转轴进行限位，保证了旋转轴的固定效果。

作为优选，所述限位杆端部转动连接有能够插入环形槽内的滚轮。

通过采用上述技术方案: 滚轮可以有效的降低限位杆与滚轮之间的摩擦力，降低限位杆的磨损。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、冷却液利用效率高，冷却液的流速可以调节，使用时灵活性更强；

2、第一冷却腔以及第二冷却腔可以连通，冷却效果更好。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图；

图2是本实施例的装配剖视图；

图3是图2中A部放大图；

图4是本实施例的第一冷却腔内部结构示意图；

图5是本实施例的挡板以及凸条结构示意图；

图6是本实施例的旋转轴结构示意图；

图7是本实施例的壳体端部剖视图；

图8是图7中B部放大图；

图9是本实施例的限位杆分布示意图。

图中，1、壳体；11、旋转轴；111、转子；12、第一定子；13、整流器；14、励磁机；15、第二定子；2、第一冷却腔；21、进液管；22、出液管；3、挡板；31、开口槽；32、动触点；4、凸条；41、静触点；5、螺杆；51、中间齿轮；52、从动齿轮；6、第二冷却腔；7、凸环；71、连接环；72、流道；73、环形槽；8、连接槽；81、挡环；82、密封板；821、导杆；83、横杆；84、弹簧；9、限位杆；91、滚轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种无刷发电机，参照图1以及图2，包括壳体1，壳体1的内壁对应两侧安装有旋转轴11，旋转轴11的一侧穿过无刷发电机壳体1与飞轮连接盘连接，旋转轴11上安装有转子111，转子111的四周环绕有若干个第一定子12，第一定子12安装在无刷发电机壳体1的内壁上，转子111的一侧安装有旋转整流器13，旋转轴11上位于旋转整流器13远离第一定子12的一侧安装有励磁机14，励磁机14的四周环绕有若干个第二定子15，第二定子15安装在无刷发电机壳体1的内壁上，励磁机14的上部安装有接线板，接线板的上部安装有自动电压调节器。

参照图1以及图2，为了提高无刷电无刷发电机的散热效果，在壳体1的内部设有第一冷却腔2，第一冷却腔2呈环形设置，第一冷却水腔覆盖整个壳体1，这样可以实现整个壳体1的均匀散热，在壳体1上设有与第一冷却腔2相通的进液管21以及出液管22，进液管21以及出液管22分别设在第一冷却腔2的两端，冷却液从进液管21进入第一冷却腔2内后，朝向出液管22流动，在流动的同时带走热量，冷却液对壳体1内部进行散热，最后和热量一起从出液管22排出。

参照图2，在第一冷却腔2内沿着壳体1长的长度方向阵列设有若干挡板3，挡板3呈环形设置，挡板3的外径与第一冷却腔2的外径相等，挡板3的内径与第一冷却腔2的内径相等，从而保证挡板3的截面与第一冷却腔2的截面相匹配，参照图5，为了能够实现冷却液在第一冷却腔2内的流通，在挡板3的外周面上圆周阵列设有若干开口槽31，本实施例中，开口槽31为八个，互相间隔60°，挡板3为两个。当冷却液从进液管21进入第一冷却腔2内后，朝向出液管22流动，冷却液经过挡板3时，只能从挡板3上的开口槽31流出，挡板3可以起到阻挡作用，降低冷却液的流速，冷却液可以带走更多的热量，提高了冷却液的利用率，降低能源损耗，避免浪费。

参照图2以及图5，为了能够实现冷却液在第一冷却腔2内的流速的调节，挡板3沿壳体1的长度方向滑移设置在第一冷却腔2内，壳体1内壁上沿壳体1的长度方向设有凸条4，凸条4的截面与开口槽31截面配合，凸条4为若干个，若干凸条4围绕挡板3圆周阵列设置，凸条4的数量小于开口槽31的数量，沿挡板3滑移方向与挡板3接触的凸条4数量逐渐减小，即凸条4的长度有区分，本实施例中，凸条4的长度分为三种，每种长度的凸条4为一组，所有凸条4的一端均是对齐的，当挡板3位于该端时，能够供冷却液流通的开口槽31的数量最少，其余均被凸条4堵住，此时第一冷却腔2内的冷却液流通速度是最小的；当朝向凸条4另一端滑动挡板3时，与挡板3接触的凸条4数量会逐渐减少，能够供冷却液流通的开口槽31的数量也会增加，冷却液的流速也会变快，通过设置若干不同长度的凸条4，改变能够供冷却液通过的开口槽31数量，进而调节冷却液的流速，使得冷却效率能够最大化，同时挡板3还可以对壳体1起到支撑作用，提高壳体1的结构强度。为了方便驱动挡板3滑动，在壳体1上设有驱动挡板3滑动的驱动件。

参照图2，驱动件包括两根设置在第一冷却腔2内的螺杆5，螺杆5沿壳体1的长度方向设置，两根螺杆5对称设置，两根螺杆5之间通过齿轮传动连接，这样只需要转动其中一根螺杆5，即可实现另一螺杆5的转动，两根螺杆5可以同步转动，保证挡板3驱动的可靠性，避免挡板3卡死在第一冷却腔2内。为了方便驱动挡板3滑动，其中一根螺杆5延伸至壳体1外部，操作的时候，只需要转动伸出壳体1一端的螺杆5，即可实现两根螺杆5的同步转动。

参照图4，为方便实现两根螺杆5的连接，本实施例中，齿轮传动包括一个中间齿轮51以及两个从动齿轮52，中间齿轮51转动设置在第一冷却腔2的内壁上，中间齿轮51与旋转轴11同轴设置，中间齿轮51套设在旋转轴11外并且不与旋转轴11接触，两个从动齿轮52固定在对应的螺杆5上，从动齿轮52与中间齿轮51啮合，设置中间齿轮51，不仅可以保证两个从动齿轮52的转动方向是相同的，实现两个螺杆5的同步转动，而且也不会对旋转轴11的转动造成影响。

参照图5，为了方便对挡环81的连接状态进行指示，在凸条4上设有静触点41，静触点41的数量与凸条4的组数相等，即相同长度的凸条4对应一个静触点41，静触点41设置在相同长度的凸条4中任意一个上，不同长度的凸条4上的静触点41错开设置，优选设置在远离各个凸条4对齐的一端，这样在挡板3滑动时，挡板3上的动触点32能够依次接触不同长度的凸条4上的静触点41，在壳体1上与静触点41对应设有指示灯，静触点41、指示灯以及动触点32还串联有电源，这样只需要观察亮起的指示灯，即可知晓目前挡板3与哪一组凸条4接触，方便操作人员了解目前第一冷却腔2内的冷却液的流速。

参照图2以及图3，为了提高旋转轴11的冷却效果，在旋转轴11内设有第二冷却腔6，第二冷却腔6呈圆柱状设置，在旋转轴11的两端设有凸环7，凸环7位于壳体1内部，凸环7与旋转轴11同轴设置，凸环7朝向壳体1的端面上设有连接环71，连接环71的外径与凸环7的外径相等，在连接环71与凸环7内设有流道72，流道72一端与第二冷却腔6相通，另一端位于连接环71的外周面上，壳体1内壁上朝向连接环71设有连接槽8，连接槽8与第一冷却腔2相通，连接槽8呈环形设置，连接槽8的内外径之差大于连接环71内外径之差，安装时，连接环71可以插入连接槽8内，为了避免冷却液泄露，在连接槽8的槽口处设有与连接环71内外侧面贴合的挡环81，挡环81为两个，分别设置在连接槽8的槽口两侧，两个挡环81分别与连接环71的内圆周面以及外圆周面贴合，当连接环71插入连接槽8内之后，连接环71的外周面也会位于环形槽73内，通过流道72的连接，即可实现第一冷却腔2与第二冷却腔6的相通，可以提高冷却液在第一冷却腔2以及第二冷却腔6内的循环效果。因为连接环71以及连接槽8均是环形的，因此即使旋转轴11处于转动状态，也能够实现连接环71与连接槽8的连接，第一冷却腔2与第二冷却腔6始终是处于连通状态，保证了冷却效果。

参照图3以及图6，为了防止连接环71从连接槽8内掉出，在壳体1上设有限制旋转轴11做轴向滑动的固定件。固定件可以起到限位作用，保证连接环71始终是位于连接槽8内的，保证了第一冷却腔2与第二冷却腔6连接的可靠性。为了方便安装，壳体1包括一可拆卸的端盖，其中一组连接槽8设置在该端盖上，安装时，先将一组连接环71插入壳体1内的连接槽8内，最后安装好端盖，剩余一个连接环71插入对应的连接槽8内，实现第一冷却腔2以及第二冷却腔6的连接。

参照图6以及图8，固定件包括设置在凸环7的外周面上的环形槽73，壳体1内壁上沿旋转轴11的径向滑移设有能够插入环形槽73内的限位杆9，限位杆9为若干个，以旋转轴11为中心圆周阵列设置，当想要对旋转轴11进行固定的时候，将限位环插入环形槽73内，限位杆9可以起到阻挡作用，阻挡旋转轴11沿壳体1轴向滑动，由于采用的是环形槽73，这样即使旋转轴11转动的时候，也可以对旋转轴11进行限位，保证了旋转轴11的固定效果。为方便驱动限位杆9滑动，在壳体1内壁上设有驱动限位环往复滑移的电磁铁。

参照图8以及图9，为了降低限位杆9与环形槽73之间的摩擦力，在限位杆9端部转动连接有能够插入环形槽73内的滚轮91，滚轮91的转动方向与环形槽73的侧面相切，可以有效的降低限位杆9与滚轮91之间的摩擦力，降低限位杆9的磨损。

参照图3以及图8，为了避免在连接环71从连接槽8内取出之后，冷却液从连接槽8内流出，在连接槽8内沿旋转轴11的轴向滑移设有密封板82，密封板82呈环形设置，密封板82外直径小于连接槽8的外直径大于连接环71的外直径，密封板82的内直径大于连接槽8的内直径小于连接环71的内直径，这样在安装完毕之后，密封板82与连接槽8之间会存在一定的间隙，可以方便冷却液从连接环71的外周面进入流道72内。在连接槽8内设有驱动密封板82与挡环81抵接的弹性件。

参照图8，在连接槽8内设有横杆83，密封板82朝向横杆83的端面上设有至少两个导向杆，两个导向杆关于横杆83中点对称设置，导向杆沿旋转轴11的轴向设置并且与横杆83滑移连接，弹性件包括套设在横杆83上的弹簧84，弹簧84两端分别与横杆83以及密封板82抵接，当连接环71从密封槽内拔出的时候，弹簧84驱动连接环71朝向挡环81滑动并且与挡板3抵接，密封板82可以将连接槽8的开口封闭住，即使连接环71从连接槽8内拔出之后，由于设置了密封板82，第一冷却腔2内的冷却液也不会泄露，保证了壳体1的密封性。

具体实施过程：冷却时，冷却液从进液管21进入第一冷却腔2，位于第一冷却腔2内的冷却液，通过连接槽8以及流道72进入第二冷却腔6，第一冷却腔2以及第二冷却腔6内的冷却液朝向出液管22流动，最终从出液管22内流出；

当想要调节第一冷却腔2内的冷却液的流速的时候，转动螺杆5，驱动挡板3在第一冷却腔2内滑动，调节处于流通状态的开口槽31的数量，即可实现第一冷却腔2内的冷却液的流速的调节；

安装时，旋转轴11上的连接环71插入壳体1上的连接槽8内，连接环71将密封板82顶开，实现流道72与连接槽8的相通，进而将第一冷却腔2与第二冷却腔6连接在一起，连接环71安装到位之后，限位杆9插入环形槽73内，实现对旋转轴11的轴线方向的限位。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种无刷发电机，包括壳体(1)以及转动设置在壳体(1)内的旋转轴(11)，所述壳体(1)内设有第一冷却腔(2)，所述第一冷却腔(2)呈环形设置，所述壳体(1)上设有与第一冷却腔(2)相通的进液管(21)以及出液管(22)，所述进液管(21)以及出液管(22)分别设置在第一冷却腔(2)两端，其特征在于：所述第一冷却腔(2)内沿壳体(1)长度方向阵列设有若干挡板(3)，所述挡板(3)的截面与第一冷却腔(2)的截面相匹配，所述挡板(3)外周面上圆周阵列设有若干开口槽(31)；所述挡板(3)沿壳体(1)长度方向滑移设置在第一冷却腔(2)内，所述壳体(1)内壁上沿壳体(1)长度方向设有凸条(4)，所述凸条(4)的截面与开口槽(31)的截面相配合，所述凸条(4)与开口槽(31)对应设置，所述凸条(4)数量小于开口槽(31)数量并且沿挡板(3)滑移方向与挡板(3)接触的凸条(4)数量逐渐减小；所述壳体(1)上设有驱动挡板(3)滑动的驱动件。

2.根据权利要求1所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述驱动件包括两根设置在第一冷却腔(2)内的螺杆(5)，所述螺杆(5)沿壳体(1)长度方向设置，所述螺杆(5)贯穿挡板(3)并且与挡板(3)螺纹连接，两个所述螺杆(5)之间通过齿轮传动连接，其中一根螺杆(5)延伸至壳体(1)外部。

3.根据权利要求1或2所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述凸条(4)上设有静触点(41)，所述静触点(41)的数量与凸条(4)的组数相等，所述挡板(3)上设有能够在挡板(3)滑移时与各个静触点(41)依次接触的动触点(32)，所述壳体(1)上与静触点(41)对应设有指示灯，所述静触点(41)、指示灯以及动触点(32)还串联有电源。

4.根据权利要求2所述的一种无刷发电机，其特征在于：两个所述螺杆(5)对称设置在壳体(1)内，所述第一冷却腔(2)内设有中间齿轮(51)，所述中间齿轮(51)与旋转轴(11)同轴设置并且与第一冷却腔(2)内壁转动连接，两个所述螺杆(5)上固定有与中间齿轮(51)啮合的从动齿轮(52)。

5.根据权利要求1所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述旋转轴(11)内设有第二冷却腔(6)，所述旋转轴(11)位于壳体(1)内的两端设有凸环(7)，所述凸环(7)朝向壳体(1)的端面上设有连接环(71)，所述连接环(71)与凸环(7)内设有流道(72)，所述流道(72)一端与第二冷却腔(6)相通，另一端位于连接环(71)的外周面上，所述壳体(1)内壁上朝向连接环(71)设有连接槽(8)，所述连接槽(8)与第一冷却腔(2)相通，所述连接槽(8)呈环形设置，所述连接槽(8)的内外径之差大于连接环(71)内外径之差，所述连接槽(8)的槽口处设有与连接环(71)内外侧面贴合的挡环(81)；所述壳体(1)上设有限制旋转轴(11)做轴向滑动的固定件。

6.根据权利要求5所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述连接槽(8)内沿旋转轴(11)的轴向滑移设有环形的密封板(82)，所述密封板(82)外直径小于连接槽(8)的外直径大于连接环(71)的外直径，所述密封板(82)的内直径大于连接槽(8)的内直径小于连接环(71)的内直径；所述连接槽(8)内设有驱动密封板(82)与挡环(81)抵接的弹性件。

7.根据权利要求6所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述连接槽(8)内设有横杆(83)，所述密封板(82)朝向横杆(83)的端面上设有至少两个导向杆，所述导向杆沿旋转轴(11)的轴向设置并且与横杆(83)滑移连接，所述弹性件包括套设在横杆(83)上的弹簧(84)，所述弹簧(84)两端分别与横杆(83)以及密封板(82)抵接。

8.根据权利要求5或6所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述固定件包括设置在凸环(7)的外周面上的环形槽(73)，所述壳体(1)内壁上沿旋转轴(11)的径向滑移设有能够插入环形槽(73)内的限位杆(9)，所述限位杆(9)为若干个，以旋转轴(11)为中心圆周阵列设置。

9.根据权利要求8所述的一种无刷发电机，其特征在于：所述限位杆(9)端部转动连接有能够插入环形槽(73)内的滚轮(91)。

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