CN112614737A - 一种真空灭弧室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空灭弧室，包括：静触头结构，包括导电连接的静主触头和静弧触头，静弧触头活动装配在静主触头中；动触头结构包括导电连接的动主触头和动弧触头；动主触头和静主触头用于正常通流，动弧触头和静弧触头用于灭弧；所述静主触头和动主触头中的其中一个主触头具有锥形外周面，另一个主触头具有锥形凹部，该锥形凹部具有锥形内周面，锥形内周面在合闸时用于与所述锥形外周面吻合插配，以实现正常通流。该真空灭弧室中，在分合闸过程中，主触头和弧触头完全分离，有效提高了真空灭弧室的通流能力，而且，利用动主触头和静主触头之间锥形吻合插配，可有效增加通流面积，改善通流能力。

Description

一种真空灭弧室

技术领域

本发明属于真空开关技术领域，具体涉及一种真空灭弧室。

背景技术

随着经济的发展，真空断路器以其环境友好、寿命长、免维护等特点，逐渐替代六氟化硫断路器已成为国内外研究热点，对于真空灭弧室来讲，难点在于如何在正常情况下导通额定电流，又能在故障情况下开断故障电流。

在授权公告号为CN2023076740U的中国实用新型专利中公开了一种真空灭弧室，虽然静触头包括分开布置的弧触头和主触头，但是动触头依然为主触头和弧触头一体结构，即便采用开断能力最好，并适合高电压、大开断容量的纵向磁场触头结构，动触头的通流能力在交流趋肤效应的作用下，依然不如单纯的主触头导体。在申请公布号为CN111463061A的中国发明专利申请中公开了一种真空灭弧室，静主触头具有沿插接方向延伸的通道，静弧触头沿插接方向可移动的导电装配在静主触头的通道中，动主触头呈一端开口的筒形，套在动弧触头外，无论是静端还是动端，主触头均与弧触头分开，合闸时，静主触头和动主触头对接连通，保证灭弧室的通流能力，分闸时，由采用线圈磁场结构的动弧触头和静弧触头开断电弧，有效改善真空灭弧室通流及开断故障电流的性能。

现有具有主触头和弧触头分离的复合触头结构的真空灭弧室中，在传递合闸电流时，动主触头和静主触头均为平面对接的方式，通路接触性能完全取决于接触平面大小，如果希望获得较大的通流能力及较好的温升性能，就需要扩大主触头径向尺寸，这就会导致真空灭弧室径向尺寸变大，不符合真空灭弧室小型化发展思路，不能有效改善采用复合触头结构的动触头和静触头的通流能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空灭弧室，以解决现有技术中采用复合触头结构的静触头和动触头中的主触头平面对接以传递合闸电流导致不能有效改善通流能力的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的真空灭弧室的技术方案是：一种真空灭弧室，包括：

灭弧室壳体，内设静触头结构和动触头结构；

所述静触头结构，包括导电连接的静主触头和静弧触头，静主触头为套筒状，静弧触头活动装配在静主触头中；

所述动触头结构，包括导电连接的动主触头和动弧触头；

所述动主触头和静主触头用于正常通流，动弧触头和静弧触头用于灭弧；

所述静弧触头沿着朝向动触头结构的方向突出于静主触头布置，动弧触头沿着朝向静触头结构的方向突出于动主触头布置，合闸时，动弧触头和静弧触头先于动主触头和静主触头接触，分闸时，动弧触头和静弧触头后于动主触头和静主触头分离；

所述静主触头和动主触头中的其中一个主触头具有锥形外周面，另一个主触头具有锥形凹部，该锥形凹部具有锥形内周面，锥形内周面在合闸时用于与所述锥形外周面吻合插配，以实现正常通流。

有益效果是：上述实施例所提供的真空灭弧室中，在分合闸过程中，主触头和弧触头完全分离，有效提高了真空灭弧室的通流能力，而且，利用动主触头和静主触头之间锥形吻合插配，可有效增加通流面积，改善通流能力。

作为进一步地改进，所述静主触头和动主触头中的具有所述锥形凹部的相应主触头包括多个触头瓣，所有触头瓣沿周向间隔均布，所有触头瓣的内侧面配合形成所述的锥形内周面。

有益效果是：相应弧触头为触头瓣结构，可以提高该主触头的弹性，保证接触压力，保证接触面积，同时，提高对中性能。

作为进一步地改进，所述静主触头和动主触头中的具有所述锥形凹部的相应主触头外套装有触头屏蔽罩。

有益效果是：利用触头屏蔽罩可优化相应主触头的电场。

作为进一步地改进，所述静触头结构位于所述动触头结构正上方，所述动触头结构沿竖向往复动作以实现分合闸操作，所述动主触头具有所述的锥形凹部，锥形凹部朝上布置。

有益效果是：锥形凹部向上布置，方便承接从静触头结构落下的磨屑，减少灭弧室壳体内部的颗粒杂质。

作为进一步地改进，所述动主触头为套筒状，所述动弧触头包括下杆部和下头部，下头部用于与静弧触头导电接触，下杆部沿上下方向滑动导电装配在动主触头中，动主触头下端固定连接有动导电杆，下杆部上套装有动端波纹管，动端波纹管一端与动导电杆固定连接，另一端与下杆部固定连接。

有益效果是：动弧触头在动主触头中往复移动，可与活动的静弧触头相配合使用，减少仅单个弧触头移动时的距离。

作为进一步地改进，所述动导电杆的上端中心位置处设置下装配槽，下装配槽中设置下导向套，下导向套沿上下方向延伸，所述下杆部的下端导向插装在所述下导向套中。

有益效果是：在动导电杆下端的下装配槽中设置下导向套，方便对下杆部进行导向。

作为进一步地改进，所述下杆部上设置下连接凸缘，所述动端波纹管套装在所述下导向套外，动端波纹管的上端与所述下连接凸缘焊接连接，下端与所述下装配槽的槽底焊接连接。

有益效果是：利用下连接凸缘方便实现动端波纹管在下杆部上的连接。

作为进一步地改进，所述动主触头的下端面中心位置处设置上装配槽，上装配槽与下装配槽对应扣装，在分闸完成后，在动端波纹管复位作用下，所述动弧触头上行直至所述下连接凸缘与所述上装配槽槽底挡止配合。

有益效果是：在动端波纹管作用下，方便利用上装配槽和下连接凸缘的挡止配合，实现对动弧触头的分闸限位，保证动弧触头能准确突出于动主触头布置。

作为进一步地改进，所述静触头结构位于所述动触头结构正上方，所述静主触头的上端固定连接有静端导电封盖，静端导电封盖固设在所述灭弧室壳体上，所述静弧触头包括上头部和上杆部，上头部用于与动弧触头导电连接，上杆部滑动导电装配在静主触头中，所述静端导电封盖上设有上导向套，上导向套沿上下方向延伸，上杆部的上端导向插装在上导向套中，上导向套外套装有静端波纹管，静端波纹管的上端与所述静端导电封盖固定连接，下端与所述下杆部固定连接。

有益效果是：利用静端导电封盖上的上导向套导向装配上杆部，方便对静弧触头提供有效导向限位，保证其动作进度。

作为进一步地改进，所述静端导电封盖的下侧面的中心位置处设置上安装槽，静主触头的上侧面的中心位置处设置下安装槽，两安装槽对应扣装，所述上杆部上设置上连接凸缘，静端波纹管的下端与所述上连接凸缘焊接连接，在分闸完成后，在静端波纹管复位作用下，所述静弧触头下行直至所述上连接凸缘与所述下安装槽的槽底挡止配合。

有益效果是：在静端波纹管作用下，方便利用下装配槽和上连接凸缘的挡止配合，实现对静弧触头的分闸限位，保证静弧触头能准确突出于静主触头布置。

附图说明

图1为本发明所提供的真空灭弧室处于分闸状态的结构示意图；

图2为图1所示真空灭弧室合闸时的结构示意图。

附图标记说明：

1、静端导电封盖；2、静端波纹管；3、静主触头；31、锥形外周面；4、静端导向环；5、静端表带触指；6、静弧触头；61、上头部；62、上杆部；7、动弧触头；71、下头部；72、下杆部；8、触头屏蔽罩；9、动主触头；91、触头瓣；92、锥形凹部；10、动端表带触指；11、动端导向环；12、动端波纹管；13、动导电杆；14、下波纹管；15、灭弧室壳体；16、上导向套；17、下导向套。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的真空灭弧室的具体实施例1：

本实施例所提供的真空灭弧室中，静触头结构和动触头结构均为复合触头结构，即分别具有主触头和弧触头，并且，静主触头3的外周面为锥形外周面31，而动主触头9则设置有锥形凹部92，锥形凹部92的内周面为锥形内周面，该锥形内周面与锥形外周面31吻合插配，合闸时，静主触头3和动主触头9能够吻合的插装在一起，由于接触面为锥面，相比于以前的平面接触来讲，其可有效扩大通流面积，降低阻抗，提升温升性能，进而可有效改善整个灭弧室性能。

真空灭弧室的具体结构如图1和图2所示，包括灭弧室壳体15，灭弧室壳体15中设有静触头结构和动触头结构，静触头结构位于动触头结构上方，动触头结构可由相应操动机构驱动上下动作，用于与静触头结构配合实合闸、分闸操作。

具体而言，此处的静触头结构包括静主触头3和静弧触头6，在灭弧室壳体15上端固定有静端导电封盖1，静端导电封盖1上侧面可焊接连接静端接线导体，用于实现对外接线，静端导电封盖1的下端焊接连接有静主触头3，静主触头3为套筒结构，其内沿上下方向导向滑动装配有静弧触头6，静弧触头6为T形结构，其包括上头部61和上杆部62，上头部61用于与动弧触头7导电接触，上杆部62位于上头部61上方，并与静主触头3导向滑动配合，静主触头3的内孔为阶梯通孔，该阶梯通孔包括依次连接的上大径孔段、中间的静端小径孔段和下大径孔段，上大径孔段在静主触头3上形成下安装槽，下大径孔段用于容纳上头部61，静端小径孔段的内孔壁上设置导向槽和触指安装槽，导向槽中设置静端导向环4，触指安装槽沿上下方向间隔布置有两个，每个触指安装槽中分别固定装配有静端表带触指5，上杆部62滑动导向插装在静端小径孔段中，并通过静端表带触指5与静主触头3导电连接。

另外，为了向静弧触头6提供复位弹性作用力，在上杆部62上套装有静端波纹管2，静端波纹管2的上端与静端导电封盖1焊接连接，在上杆部62上设置上连接凸缘，静端波纹管2的下端与上连接凸缘焊接连接，并且，上述的下安装槽位于静主触头3的上侧面的中心位置处，对应的，静端导电封盖1的下侧面的中心位置处设置上安装槽，两安装槽对应扣装，静端波纹管2位于两安装槽内，并且，在上安装槽的槽底固设有沿上下方向延伸的上导向套16，上杆部62的上端导向插装在上导向套16中，静端波纹管2套装在上导向套16外。对于静端波纹管2来讲，其向静触头施加复位弹性作用力，以在分闸完成时，可使得静弧触头6下行，直至上连接凸缘与下安装槽的槽底挡止配合，使得静弧触头6向下突出于静主触头3布置。

动触头结构则包括动主触头9、动弧触头7及动导电杆13，其中，动主触头9为套筒状，动弧触头7沿上下方向活动装配在动主触头9中，实际上，动主触头9和静主触头3用于正常通流，动弧触头7和静弧触头6用于灭弧，并且，动弧触头7沿着朝向静触头结构的方向突出于动主触头9布置，静弧触头6沿着朝向动触头结构的方向突出于静主触头3布置，动弧触头7沿着朝向静触头结构的方向突出于动主触头9布置，在真空灭弧室合闸时，动弧触头7和静弧触头6先于动主触头9和静主触头3接触，在真空灭弧室分闸时，动弧触头7和静弧触头6后于动主触头9和静主触头3分离。

动导电杆13上端与动主触头9下端焊接连接，并且，动导电杆13下端伸出灭弧室壳体15，以与相应操动机构的绝缘拉杆传动连接，动导电杆13外套装有下波纹管14，下波纹管14的上端与动导电杆13焊接连接，下端则与灭弧室壳体15的下端焊接连接，与实现密封防护。

动主触头9的顶部与静主触头3对应吻合插配，静主触头3具有锥形外周面31，该锥形外周面31由上向下径向尺寸逐渐变小，动主触头9则具有朝上的锥形凹部92，该锥形凹部92具有锥形内周面，灭弧室合闸时，锥形内周面与锥形外周面31吻合插配，以实现正常通流。

并且，上述的锥形外周面31和锥形内周面均为圆锥面，已获得较好的电场效果。

动主触头9顶端包括多个触头瓣91，所有触头瓣91沿周向间隔均布，所有触头瓣91配合形成上述的锥形凹部92，所有触头瓣91的内侧面配合形成所述的锥形内周面。这种开槽分瓣的设计，可使动主触头9具有一定弹性，保证接触压力，保证接触面积。而且，还能够优化动静触头的合闸对中同轴度。

为改善动主触头9外围电场效果，在动主触头9外套装有触头屏蔽罩8。

在本实施例中，动弧触头7包括下头部71和下杆部72，下头部71用于与静弧触头6的上头部61导电接触，下杆部72则沿上下方向滑动导电装配在动主触头9中，动主触头9中设置导向槽和触指安装槽，导向槽中设置动端导向环11，触指安装槽沿上下方向间隔布置有两个，每个触指安装槽中分别固定装配有动端表带触指10，下杆部72与动端表带触指10滑动导电装配，以实现动弧触头7和动主触头9的导电连接。

实际上，在动导电杆13的上端中心位置处设置下装配槽，在动主触头9的下端面中心位置处设置上装配槽，上装配槽与下装配槽对应扣装，下杆部72延伸入两装配槽中，并且，在下装配槽的设置下导向套17，下导向套17沿上下方向延伸，下杆部72的下端导向插装在下导向套17中，在下杆部72和下导向套17外套装有动端波纹管12，动端波纹管12的下端焊接连接在下装配槽槽底，上端则焊接连接在下杆部72上设有的下连接凸缘上。动端波纹管12通过下连接凸缘向动弧触头7施加复位弹性作用力，迫使动弧触头7朝上移动，在分闸完成后，在在动端波纹管12复位作用下，动弧触头7上行直至下连接凸缘与上装配槽的槽底挡止配合。

如图2所示，合闸时，动导电杆13带着动主触头9上行，下波纹管14拉伸，同时，动导电杆13同构动端波纹管12驱使动弧触头7上行，动弧触头7突出于动主触头9布置，使得动弧触头7和静弧触头6先于动主触头9和静主触头3接触，随着动导电杆13继续上行，直至静主触头3和动主触头9吻合插配，完成合闸操作。在动弧触头7和静弧触头6接触过程中，动弧触头7和静弧触头6分别后退，动端波纹管12和静端波纹管2分别压缩变形。

分闸时，如图1所示，动导电杆13带着动主触头9下行，下波纹管14压缩，动主触头9和静主触头3先分离，此时，在动端波纹管12和静端波纹管2作用下，静弧触头6和动弧触头7仍然处于接触状态，以实现接触引弧，动导电杆13继续下行，直至动弧触头7和静弧触头6分离引弧、灭弧，实现分闸操作。

本发明所提供的真空灭弧室的具体实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，实施例中，静主触头具有锥形外周面，动主触头具有锥形凹部。在本实施例中，动主触头具有锥形外周面，静主触头则具有锥形凹部，同样可实现两主触头的锥形插配，可有效提高接触面积。

一般来讲，多是将动触头结构布置在下方，将静触头结构布置在上方，实际上，在其他实施例中，也可以将动触头结构布置在上方，而将静触头结构布置在下方。

本发明所提供的真空灭弧室的具体实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，静主触头的锥形外周面和动主触头的锥形内周面均为圆锥面。在本实施例中，静主触头的锥形外周面和动主触头的锥形内周面也可为棱锥面，不过从改善电场性能的目的出发，静主触头的棱边可设计成圆角结构。

本发明所提供的真空灭弧室的具体实施例4：

其与实施例1的区别主要在于：。实施例1中，动主触头包括多个触头瓣。在本实施例中，动主触头也可有为整体的触头结构，该触头结构具有锥形凹部，以与静主触头的锥形外周面吻合插配。

本发明所提供的真空灭弧室的具体实施例5：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，动弧触头活动装配在动主触头内。在本实施例中，动弧触头也可直接固定在动主触头内，两者在上下方向上相对固定。例如参考申请公布号为CN111463061A的中国发明专利申请中公开的真空灭弧室中的动弧触头和动主触头的固定装配方式。

本发明所提供的真空灭弧室的具体实施例6：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，静弧触头后端由静端导电封盖封装起来。在本实施例中，静弧触头的上端也可以伸出灭弧室壳体外。

例如可参考申请公布号为CN111463061A的中国发明专利申请中公开的真空灭弧室中的静弧触头伸出方式。

上述实施例所提供的真空灭弧室中，在分合闸过程中，主触头和弧触头完全分离，有效提高了真空灭弧室的通流能力，而且，利用动主触头和静主触头的锥形插配，可有效提高通流面积，改善通流能力。利用动端波纹管和静端波纹管则可使两个弧触头在分合闸过程中同时进行相对运动，二者始终动态保持较大的相对距离，减少了燃弧过程中电弧电流转移，避免对主触头烧蚀，提高了触头寿命，从而显著提高了真空灭弧室寿命。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真空灭弧室，包括：

灭弧室壳体（15），内设静触头结构和动触头结构；

所述静触头结构，包括导电连接的静主触头（3）和静弧触头（6），静主触头（3）为套筒状，静弧触头（6）活动装配在静主触头（3）中；

所述动触头结构，包括导电连接的动主触头（9）和动弧触头（7）；

所述动主触头（9）和静主触头（3）用于正常通流，动弧触头（7）和静弧触头（6）用于灭弧；

所述静弧触头（6）沿着朝向动触头结构的方向突出于静主触头（3）布置，动弧触头（7）沿着朝向静触头结构的方向突出于动主触头（9）布置，合闸时，动弧触头（7）和静弧触头（6）先于动主触头（9）和静主触头（3）接触，分闸时，动弧触头（7）和静弧触头（6）后于动主触头（9）和静主触头（3）分离；

其特征在于，

所述静主触头（3）和动主触头（9）中的其中一个主触头具有锥形外周面（31），另一个主触头具有锥形凹部（92），该锥形凹部（92）具有锥形内周面，锥形内周面在合闸时用于与所述锥形外周面（31）吻合插配，以实现正常通流。

2.根据权利要求1所述的真空灭弧室，其特征在于，所述静主触头（3）和动主触头（9）中的具有所述锥形凹部（92）的相应主触头包括多个触头瓣（91），所有触头瓣（91）沿周向间隔均布，所有触头瓣（91）的内侧面配合形成所述的锥形内周面。

3.根据权利要求2所述的真空灭弧室，其特征在于，所述静主触头（3）和动主触头（9）中的具有所述锥形凹部（92）的相应主触头外套装有触头屏蔽罩（8）。

4.根据权利要求1或2或3所述的真空灭弧室，其特征在于，所述静触头结构位于所述动触头结构正上方，所述动触头结构沿竖向往复动作以实现分合闸操作，所述动主触头（9）具有所述的锥形凹部（92），锥形凹部（92）朝上布置。

5.根据权利要求4所述的真空灭弧室，其特征在于，所述动主触头（9）为套筒状，所述动弧触头（7）包括下杆部（72）和下头部（71），下头部（71）用于与静弧触头（6）导电接触，下杆部（72）沿上下方向滑动导电装配在动主触头（9）中，动主触头（9）下端固定连接有动导电杆（13），下杆部（72）上套装有动端波纹管（12），动端波纹管（12）一端与动导电杆（13）固定连接，另一端与下杆部（72）固定连接。

6.根据权利要求5所述的真空灭弧室，其特征在于，所述动导电杆（13）的上端中心位置处设置下装配槽，下装配槽中设置下导向套（17），下导向套（17）沿上下方向延伸，所述下杆部（72）的下端导向插装在所述下导向套（17）中。

7.根据权利要求6所述的真空灭弧室，其特征在于，所述下杆部（72）上设置下连接凸缘，所述动端波纹管（12）套装在所述下导向套（17）外，动端波纹管（12）的上端与所述下连接凸缘焊接连接，下端与所述下装配槽的槽底焊接连接。

8.根据权利要求7所述的真空灭弧室，其特征在于，所述动主触头（9）的下端面中心位置处设置上装配槽，上装配槽与下装配槽对应扣装，在分闸完成后，在动端波纹管（12）复位作用下，所述动弧触头（7）上行直至所述下连接凸缘与所述上装配槽槽底挡止配合。

9.根据权利要求1或2或3所述的真空灭弧室，其特征在于，所述静触头结构位于所述动触头结构正上方，所述静主触头（3）的上端固定连接有静端导电封盖（1），静端导电封盖（1）固设在所述灭弧室壳体（15）上，所述静弧触头（6）包括上头部（61）和上杆部（62），上头部（61）用于与动弧触头（7）导电连接，上杆部（62）滑动导电装配在静主触头（3）中，所述静端导电封盖（1）上设有上导向套（16），上导向套（16）沿上下方向延伸，上杆部（62）的上端导向插装在上导向套（16）中，上导向套（16）外套装有静端波纹管（2），静端波纹管（2）的上端与所述静端导电封盖（1）固定连接，下端与所述下杆部（72）固定连接。

10.根据权利要求9所述的真空灭弧室，其特征在于，所述静端导电封盖（1）的下侧面的中心位置处设置上安装槽，静主触头（3）的上侧面的中心位置处设置下安装槽，两安装槽对应扣装，所述上杆部（62）上设置上连接凸缘，静端波纹管（2）的下端与所述上连接凸缘焊接连接，在分闸完成后，在静端波纹管（2）复位作用下，所述静弧触头（6）下行直至所述上连接凸缘与所述下安装槽的槽底挡止配合。

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