CN111416464B - 油水双循环冷却电机机壳 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种油水双循环冷却电机机壳。机壳包括筒状基体、内套筒和外套筒。筒状基体围够形成第一空间。第一空间用于收纳定子绕组。筒状基体间隔开设淋油孔和集油孔。内套筒套设于筒状基体外侧。内套筒的内壁与筒状基体的外壁之间形成冷却水腔。外套筒套设于内套筒远离筒状基体的一侧。外套筒与内套筒之间形成间隔设置的淋油腔和集油腔。淋油腔用于与冷却油泵的出油口和淋油孔连通。集油腔用于与冷却油泵的进油口和集油孔连通。所述机壳通过水冷和油冷结合的方式，提高了电机的散热效率，进而提高了电机的额定扭矩和峰值扭矩，同时提升了电机的使用寿命。

Description

油水双循环冷却电机机壳

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是涉及一种油水双循环冷却电机机壳。

背景技术

一般车载冷却系统以水泵为动力源，采用水冷方式。车用电机的主要热源为定子绕组。现有车用电机采用冷却水进行降温时，通常定子绕组产生的热量需经过定子铁芯轭部和电机机壳，再将冷却水传递到机壳内的水套。

车用电机的热量传递路径较长，等效热阻较大，使得定子绕组与冷却水的温差较大，降低了电机的使用寿命等。

发明内容

基于此，有必要针对怎样提高电机的使用寿命的问题，提供一种油水双循环冷却电机机壳。

一种油水双循环冷却电机机壳包括筒状基体、内套筒和外套筒。所述筒状基体围够形成第一空间。所述第一空间用于收纳定子绕组。所述筒状基体间隔开设淋油孔和集油孔。所述内套筒套设于所述筒状基体外侧。所述内套筒的内壁与所述筒状基体的外壁之间形成冷却水腔。所述冷却水腔用于与冷却水泵连通。所述外套筒套设于所述内套筒远离所述筒状基体的一侧，所述外套筒的内壁与所述内套筒的外壁之间形成间隔设置的淋油腔和集油腔。所述淋油腔用于与冷却油泵的出油口和所述淋油孔连通。所述集油腔用于与冷却油泵的进油口和所述集油孔连通。

在一个实施例中，所述内套筒包括内套筒外表面。所述内套筒外表面对应所述淋油腔设置多个环向肋板。相邻两个所述环向肋板之间形成冷却油流道。所述冷却油流道用于与所述冷却油泵的出油口和所述淋油孔连通。

在一个实施例中，所述筒状基体包括第一筒状基体端面和与所述第一筒状基体端面连接的筒状基体外表面。所述筒状基体外表面开设环向凹槽。所述环向凹槽的底部设置多个第一肋板。相邻两个所述第一肋板之间形成冷却水流道。所述冷却水流道用于与所述冷却水泵连通。

在一个实施例中，所述内套筒包括内套筒内表面。所述内套筒内表面对应多个所述第一肋板设置多个第二肋板。当所述内套筒套设于所述筒状基体外时，多个所述第一肋板与多个所述第二肋板一一对应间隔设置形成多个所述冷却水流道。

在一个实施例中，所述第一肋板和第二肋板分别为环形肋板结构。每个环形肋板结构开设开口。

在一个实施例中，所述第一筒状基体端面间隔开设冷却水进口、冷却水出口、冷却油进口和冷却油出口。所述冷却水进口用于与所述冷却水泵的出水口和所述冷却水流道连通。所述冷却水出口用于与所述冷却水泵的进水口和所述冷却水流道连通。所述冷却油进口用于与所述淋油腔和所述冷却油泵的出油口连通。所述冷却油出口用于与所述集油腔和所述冷却油泵的进油口连通。

在一个实施例中，所述外套筒包括外套筒内表面。所述环向凹槽的两个侧壁分别相对开设定位槽。所述外套筒卡设于所述定位槽。所述定位槽的侧壁设置第一凸台。所述内套筒卡设于两个相对的所述第一凸台之间。所述第一凸台远离所述环向凹槽底部的表面用于与所述外套筒内表面贴合。所述环向凹槽的侧壁与所述外套筒内表面之间形成间隔的淋油槽和集油槽。所述淋油槽底部开设所述淋油孔。所述集油槽底部开设所述集油孔。

在一个实施例中，靠近所述淋油槽的所述环向肋板开设分油口。

在一个实施例中，所述淋油腔环向分布面积大于所述集油腔环向分布面积。

在一个实施例中，所述淋油腔环向分布角度大于180°。所述集油腔环向分布角度小于180°。

在一个实施例中，所述淋油孔为多个。所述多个淋油孔环向分布。所述多个淋油孔环向分布角度小于180°。

本申请实施例提供的油水双循环冷却电机机壳，包括筒状基体、内套筒和外套筒。所述筒状基体围够形成第一空间。所述第一空间用于收纳定子绕组。所述筒状基体间隔开设淋油孔和集油孔。所述内套筒套设于所述筒状基体外侧。所述内套筒的内壁与所述筒状基体的外壁之间形成冷却水腔。所述冷却水腔用于与冷却水泵连通。所述外套筒套设于所述内套筒远离所述筒状基体的一侧侧。所述外套筒与所述内套筒之间形成间隔设置的淋油腔和集油腔。所述淋油腔用于与冷却油泵的出油口和所述淋油孔连通。所述集油腔用于与冷却油泵的进油口和所述集油孔连通。

所述油水双循环冷却电机机壳通过所述筒状基体、所述内套筒和所述外套筒构建冷冷却油循环和冷却水循环的双冷循环。冷却油循环实现较快地将定子端部绕组的热量传递到冷却油中。冷却油与冷却水的大面积热交换，使冷却油热量传递到冷却水中。冷却水腔相对于淋油腔和集油腔更靠近定子铁芯轭部。冷却水还用来吸收来自定子铁芯轭部的热量，进一步缩短了热量传递路径。所述油水双循环冷却电机机壳通过电机机壳内的水油双冷循环，提高了电机冷却能力，降低了电机在额定功率与峰值功率运行的定子绕组温度、铁芯温度。进而，所述油水双循环冷却电机机壳具有降低转子永磁体温度，防止永磁体高温退磁的作用，提升了电机使用寿命。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的所述油水双循环冷却电机机壳的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的所述油水双循环冷却电机机壳的A-A截面的剖面示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的淋油孔和集油孔的分布图；

图4为本申请一个实施例中提供的所述油水双循环冷却电机机壳的爆炸结构示意图；

图5为本申请一个实施例中提供的所述内套筒的结构示意图；

图6为本申请一个实施例中提供的所述筒状基体的结构示意图；

图7为本申请一个实施例中提供的所述筒状基体加装所述内套筒后的主视图；

图8为本申请一个实施例中提供的所述筒状基体加装所述内套筒后的俯视图；

图9为本申请一个实施例中提供的所述冷却水进口处和所述冷却水出口处的横剖图；

图10为本申请一个实施例中提供的所述冷却水进口处和冷却油出口的B局部的放大图；

图11为本申请一个实施例中提供的所述冷却油进口处的剖面图；

图12为本申请一个实施例中提供的所述冷却油进口处的C局部的放大图。

附图标号：

电机机壳10

冷却水进口101

冷却水出口102

冷却油进口103

冷却油出口104

筒状基体20

第一空间201

淋油孔202

集油孔203

开口204

第一筒状基体端面210

筒状基体外表面220

环向凹槽230

第一肋板240

冷却水流道250

定位槽260

第一凸台270

淋油槽280

集油槽290

内套筒30

端面300

冷却水腔301

分隔台302

内套筒外表面310

环向肋板320

分油口321

冷却油流道330

内套筒内表面340

第二肋板350

外套筒40

淋油腔401

集油腔402

外套筒内表面410

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1和图2，本申请实施例提供一种油水双循环冷却电机机壳10包括筒状基体20、内套筒30和外套筒40。所述筒状基体20围够形成第一空间201。所述第一空间201用于收纳定子绕组。所述筒状基体20间隔开设淋油孔202和集油孔203。所述内套筒30套设于所述筒状基体20外侧。所述内套筒30的内壁与所述筒状基体20的外壁之间形成冷却水腔301。所述冷却水腔301用于与冷却水泵连通。所述外套筒40套设于所述内套筒30远离所述筒状基体20的一侧，所述外套筒40的内壁与所述内套筒30的外壁之间形成间隔设置的淋油腔401和集油腔402。所述淋油腔401用于与冷却油泵的出油口和所述淋油孔202连通。所述集油腔402用于与冷却油泵的进油口和所述集油孔203连通。

所述油水双循环冷却电机机壳10用于套设于定子外，所述定子套设于转子外。所述定子包括定子绕组和定子铁芯。所述定子铁芯包括定子铁芯轭部和定子铁芯齿部。所述定子铁芯齿部和所述定子绕组间隔存在，且位于相同直径的环体结构。所述定子铁芯轭部套设于所述定子铁芯齿部和所述定子绕组之外。

本申请实施例提供的所述油水双循环冷却电机机壳10中所述内套30的内壁与所述基体20的外壁之间形成冷却水腔301。所述冷却水腔301用于为定子降温。所述筒状基体20围够形成第一空间201。所述第一空间201用于收纳定子绕组。所述冷却水腔301靠近所述定子铁芯轭部，通过热传递为所述定子铁芯轭部散热。

此外，所述外套40与所述内套30之间形成间隔设置的淋油腔401和集油腔402。所述淋油腔401用于与冷却油泵的出油口和所述淋油孔202连通。所述集油腔402用于与冷却油泵的进油口和所述集油孔203连通。所述淋油孔202用于将冷却油导向滴落至定子端部绕组，所述集油孔203用于收集冷却油。所述淋油孔202和所述集油孔203实现对定子端部绕组的油冷，进一步提高了所述定子绕组的降温速率。

所述油水双循环冷却电机机壳10通过所述筒状基体20、所述内套筒30和所述外套筒40构建冷冷却油循环和冷却水循环的双冷循环。冷却油循环实现较快地将定子绕组的热量传递到冷却油中。冷却油与冷却水的大面积热交换，使冷却油热量传递到冷却水中。所述冷却水腔301相对于所述淋油腔401和所述集油腔402更靠近定子。冷却水还用来吸收来自定子铁芯轭部的热量，缩短了热量传递路径。所述油水双循环冷却电机机壳10通过电机机壳内的水油双冷循环，提高了电机冷却能力，降低了电机在额定功率与峰值功率运行的定子绕组温度、铁芯温度。进而，所述油水双循环冷却电机机壳10还可以降低转子永磁体温度，防止永磁体高温退磁，提升了电机使用寿命和电机功率。

所述油水双循环冷却电机机壳10通过双层套筒的结构设置所述冷却水腔301、所述淋油腔401和所述集油腔402，形成油水换热器，这样可以充分利用机壳空间，具有高集成度、高紧凑度特性。

一般车载冷却系统以水泵为动力源，采用水冷方式。所述油水双循环冷却电机机壳10的所述冷却水腔301环绕所述定子绕组设置。所述冷却水腔301为主要降温冷源，充分利用车载系统的水泵实现电机的降温。

在上个实施例中，所述油水双循环冷却电机机壳10的工作机理为：

低温水通过水泵打压至所述冷却水腔301。所述冷却水腔301通过热传递的形式为所述第一空间201内的定子铁芯轭部降温，同时为所述淋油腔401和所述集油腔402的油降温。所述淋油腔401的油通过所述淋油孔202滴落至定子端部绕组，为定子端部绕组降温。所述第一空间201的油从所述集油孔203流至所述集油腔402。所述冷却油泵用于为冷却油提供循环动力。

在一个实施例中，所述淋油孔202和所述集油孔203为沿所述筒状基体20径向开设的通孔。所述淋油孔202和所述集油孔203靠近所述筒状基体20的端面设置。冷却油流经所述淋油孔202，对所述定子绕组端部进行降温。所述定子绕组端部的冷却油还起到电机输出轴轴承润滑与冷却的作用。

在一个实施例中，所述淋油腔401和所述集油腔402位于相同直径的环体结构。所述淋油腔401和所述集油腔402通过分隔台302间隔。所述淋油腔401和所述集油腔402的分布角度不同。在使用时，所述淋油腔401位于所述集油腔402的上部。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述淋油腔401环向分布面积大于所述集油腔402环向分布面积。如果所述淋油腔401和所述集油腔402分别设置为180度。在冷却油循环中，冷却油会流入所述集油腔402，但是不会充满180度范围，而只是120度左右。所述集油腔402的其他位置可能仍然是空气，或者是不流动的油，不利于冷却循环。

在一个实施例中，所述淋油腔401环向分布角度大于180°，提高冷却油与冷却水的热交换面积，提高换热效率。所述集油腔402环向分布角度小于180°，充分利用集油效率，使得集油腔206内的冷却油充分流动，不出现流动死区。

在一个实施例中，所述淋油腔401设置为240度，所述集油腔402设置为120度，便于冷却油流动。

请一并参见图4、图5和图6，在一个实施例中，所述内套筒30包括内套筒外表面310。所述内套筒外表面310对应所述淋油腔401设置多个环向肋板320。相邻两个所述环向肋板320之间形成冷却油流道330。所述冷却油流道330用于与所述冷却油泵的出油口和所述淋油孔202连通。所述环向肋板320既可以起到引流效果，又可以起到径向支撑作用，提高流道的机械强度。所述集油腔402表面无肋板，可以降低流动阻力。

在一个实施例中，所述换向肋板320为螺旋状，使得冷却油沿周向螺旋流动，便于冷却油流通至不同位置的所述淋油孔202。

请一并参见图7和图8，在一个实施例中，所述筒状基体20包括第一筒状基体端面210和与所述第一筒状基体端面210连接的筒状基体外表面220。所述筒状基体外表面220开设环向凹槽230。所述环向凹槽230的底部设置多个第一肋板240。相邻两个所述第一肋板240之间形成冷却水流道250。所述冷却水流道250用于与所述冷却水泵连通。所述第一肋板240既可以起到引流效果，又可以起到径向支撑作用，提高流道的机械强度。

在一个实施例中，所述内套筒30包括内套筒内表面340。所述内套筒内表面340对应多个所述第一肋板240设置多个第二肋板350。当所述内套筒30套设于所述筒状基体20外时，多个所述第一肋板240与多个所述第二肋板350一一对应间隔设置形成多个所述冷却水流道250。多个所述第二肋板350既起到冷却水分流引流的作用，又作为冷却油的散热翅，提高油水热交换效率。

在一个实施例中，所述第一肋板240和第二肋板350分别为环形肋板结构。每个环形肋板结构开设开口204。

在一个实施例中，所述第一筒状基体端面210间隔开设冷却水进口101、冷却水出口102、冷却油进口103和冷却油出口104。所述冷却水进口101用于与所述冷却水泵的出水口和所述冷却水流道250连通。所述冷却水出口102用于与所述冷却水泵的进水口和所述冷却水流道250连通。所述冷却油进口103用于与所述淋油腔401和所述冷却油泵的出油口连通。所述冷却油出口104用于与所述集油腔402和所述冷却油泵的进油口连通。

在一个实施例中，请参见图4中，所述冷却水进口101、所述冷却水出口102、所述冷却油进口103和所述冷却油出口104均为一个。所述第一筒状基体端面210的其他开孔均为螺栓孔。所述螺栓孔用于安装固定。

所述冷却水进口101、所述冷却水出口102、所述冷却油进口103和所述冷却油出口104的个数可以依据使用要求另行设置。

请一并参见图9、图10、图11和图12，在一个实施例中，所述外套筒40包括外套筒内表面410。所述环向凹槽230的两个侧壁分别相对开设定位槽260。所述外套筒40卡设于所述定位槽260。所述定位槽260的侧壁设置第一凸台270。所述内套筒30卡设于两个相对的所述第一凸台270之间。所述第一凸台270远离所述环向凹槽230底部的表面用于与所述外套筒内表面410贴合。所述环向凹槽230的侧壁与所述外套筒内表面410之间形成间隔的淋油槽280和集油槽290。所述淋油槽280底部开设所述淋油孔202。所述集油槽290底部开设所述集油孔203。

冷却水外循环通过电机外部水泵带动。外部水泵驱动冷却水从所述筒状基体20上的冷却水入口103流入所述冷却水腔301。由于所述第一肋板240与所述第二肋板350的作用下，冷却水将沿轴向和周向流道流动，充满机壳内所述冷却水腔301。冷却水与冷却油进行大面积的换热，然后冷却水从冷却水出口102流出，完成冷却水外循环。在所述第二肋板350的作用下，将进一步提高油水换热效率，冷却水同时吸收来自定子铁芯轭部传来的热量，进一步提高电机散热能力。

冷却油外循环通过电机外部油泵带动，驱动冷却油从所述冷却油进口103进入所述淋油腔401。由于所述环向肋板320的作用，冷却油沿周向螺旋流动。然后冷却油流到所述分油口321进入所述淋油槽280。冷却油从所述淋油槽280淋出至电机绕组端部。受重力作用，冷却油再流至所述第一空间201下部，通过所述集油孔203进入所述集油腔402，最后流到所述冷却油出口104，完成冷却油内循环。

本发明中所述环向肋板320、所述第一肋板240和所述第二肋板350的形状不限。

在一个实施例中，所述淋油孔202为多个，所述多个淋油孔202环向分布，所述多个淋油孔202环向分布角度小于180°。

在一个实施例中，多个所述淋油孔202划分为两组，两组所述淋油孔202分别设置于靠近于所述筒状基体20的两个端面的位置。

在一个实施例中，所述淋油孔202直径小于所述集油孔203的直径，使得所述集油孔203附近形成负压。所述集油孔203的绝对压力小于空气的绝对压力。所述第一空间201内部的空气会将电机下部的油推入所述集油孔203，进而推入所述集油腔401，进入冷却油循环。

为了保证所述油水双循环冷却电机机壳10的机械强度和密封性。在加工时，分别加工两个半圆周的所述内套筒30和两个半圆周的所述外套筒40。在装配工艺主要分为两步。第一步为焊接内套筒30。将两个半圆周的内套筒30套设在所述筒状基体20上。将两个半圆周的内套筒30的端面与所述环向凹槽230的侧壁边缘环形焊接。将两个半圆周的内套筒30对缝焊接。第二步为焊接外套筒40，将两个半圆周的所述外套筒40套设于所述内套筒30。将两个半圆周的所述外套筒40与所述定位槽260的侧壁环形焊接。将两个半圆周的所述外套筒40对缝焊接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，包括：

筒状基体（20），包围形成第一空间（201），所述第一空间（201）用于收纳定子绕组，所述筒状基体（20）包括第一筒状基体端面（210）和与所述第一筒状基体端面（210）连接的筒状基体外表面（220），所述筒状基体外表面（220）开设环向凹槽（230），所述环向凹槽（230）相对的两个侧壁分别相对开设定位槽（260），两个所述定位槽（260）相对的侧壁分别设置第一凸台（270）；所述环向凹槽（230）的底部设置多个第一肋板（240），相邻两个所述第一肋板（240）之间形成冷却水流道（250）；

内套筒（30），所述内套筒（30）卡设于两个相对的所述第一凸台（270）之间，所述内套筒（30）的内壁与所述筒状基体外表面（220）之间形成冷却水腔（301），所述冷却水流道（250）设置于所述冷却水腔（301），所述冷却水腔（301）用于与冷却水泵连通，所述内套筒（30）包括内套筒外表面（310）；

外套筒（40），所述外套筒（40）包括外套筒内表面（410），所述外套筒（40）卡设于所述定位槽（260），所述外套筒内表面（410）与所述内套筒外表面（310）之间形成间隔设置的淋油腔（401）和集油腔（402），所述第一凸台（270）远离所述环向凹槽（230）底部的表面用于与所述外套筒内表面（410）贴合，所述环向凹槽（230）的侧壁、靠近所述第一筒状基体端面（210）的所述第一肋板（240）与所述外套筒内表面（410）之间形成间隔的淋油槽（280）和集油槽（290），所述淋油槽（280）底部开设淋油孔（202），所述集油槽（290）顶部开设集油孔（203），所述淋油腔（401）用于与冷却油泵的出油口和所述淋油孔（202）连通，所述集油腔（402）用于与冷却油泵的进油口和所述集油孔（203）连通。

2.如权利要求1所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述内套筒外表面（310）对应所述淋油腔（401）设置多个环向肋板（320），相邻两个所述环向肋板（320）之间形成冷却油流道（330），所述冷却油流道（330）用于与所述冷却油泵的出油口和所述淋油孔（202）连通。

3.如权利要求2所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述内套筒（30）包括内套筒内表面（340），所述内套筒内表面（340）对应多个所述第一肋板（240）设置多个第二肋板（350），当所述内套筒（30）套设于所述筒状基体（20）外时，多个所述第一肋板（240）与多个所述第二肋板（350）一一对应间隔设置形成多个所述冷却水流道（250）。

4.如权利要求3所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述第一肋板（240）和第二肋板（350）分别为环形肋板结构，每个环形肋板结构开设开口（204）。

5.如权利要求3所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述第一筒状基体端面（210）间隔开设冷却水进口（101）、冷却水出口（102）、冷却油进口（103）和冷却油出口（104），所述冷却水进口（101）用于与所述冷却水泵的出水口和所述冷却水流道（250）连通，所述冷却水出口（102）用于与所述冷却水泵的进水口和所述冷却水流道（250）连通，所述冷却油进口（103）用于与所述淋油腔（401）和所述冷却油泵的出油口连通，所述冷却油出口（104）用于与所述集油腔（402）和所述冷却油泵的进油口连通。

6.如权利要求4所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，靠近所述淋油槽（280）的所述环向肋板（320）开设分油口（321）。

7.如权利要求1所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述淋油腔（401）环向分布面积大于所述集油腔（402）环向分布面积。

8.如权利要求1所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述淋油腔（401）环向分布角度大于180°，所述集油腔（402）环向分布角度小于180°。

9.如权利要求1所述的油水双循环冷却电机机壳，其特征在于，所述淋油孔（202）为多个，多个所述淋油孔（202）环向分布，多个所述淋油孔（202）环向分布角度小于180°。

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