CN113809862A - 配电部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能抑制旋转电机的轴长的增大并抑制由与构成绕组的线圈片的端部焊接时的热量引起的包覆层的熔化的配电部件。配电部件(2)具有引线(21～26)，并连接多个线圈端部(520)与端子板(3)的电极(31～33)。引线(21～26)的各引线具有导电体(2M)及包覆层(2I)，在包含焊接于线圈端部(520)的连接部(214、225、234、245、254、265)的预定长度范围除去包覆层。引线(21～26)包括连接部(254)沿定子铁芯(51)的轴向伸长的至少一个引线(25)和连接部(225)以沿定子铁芯的周向的方式相对于径向弯曲的至少一个引线(22)。引线(22)中除去包覆层的长度(L1)比引线(25)中除去包覆层的长度(L2)长，上述多个导电线由第一保持部保持。

Description

配电部件
本申请是申请号为202010082763.0，申请日为2020年02月07日，名称为“配电部件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种将从旋转电机的定子铁芯沿轴向突出的多个线圈端部与端子板的电极连接的配电部件。
背景技术
现今，作为电动机或发电机发挥功能的旋转电机存在以下的旋转电机：例如如专利文献1所示，在设于定子铁芯的槽安装有多个线圈片，并且焊接作为多个线圈片的端部的线圈端部彼此。各个线圈片的具有扁平截面的电导体除线圈端部之外都被绝缘覆盖。多个线圈片通过将线圈端部彼此焊接来构成三相定子绕组。
并且，专利文献2中记载有一种具备向三相定子绕组分别供给各相电流的端子板单元的电动机的接线构造。端子板单元具备：将第一终端至第三终端与U相、V相、以及W相绕组的终端连接的第一引线至第三引线；和固定于定子铁芯的端子板。第一引线至第三引线具有沿与转子的旋转轴线正交的方向伸长的主体部、和焊接于各相绕组的终端的折弯前端部，折弯前端部相对于主体部垂直地折弯。各相绕组的终端沿与转子的旋转轴线平行的轴向从定子铁芯突出。通过该结构，提高了焊接绕组的终端与折弯前端部时的作业性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-238419号公报
专利文献2：日本特开2016-82675号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的旋转电机中应用专利文献2所记载的接线构造时，认为将与第一引线至第三引线连接的线圈端部以沿折弯前端部的方式在轴向上伸长。但是，这种情况下，包含线圈端部的旋转电机的轴长增大。并且，在为了缩短旋转电机的轴长而变更引线的形状的情况下，需要对由焊接引线与线圈端部时的热量引起的引线的包覆层的熔化、引线的导体部分与线圈端部的空间距离加以注意。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种配电部件，该配电部件能够抑制旋转电机的轴长的增大，并且能够抑制由与构成绕组的线圈片的端部焊接时的热量引起的包覆层的熔化。
用于解决课题的方案
本发明以解决上述课题作为目的，提供一种配电部件，其具有由单线构成的多个导电线，并连接从旋转电机的定子铁芯沿轴向突出的多个线圈端部与端子板的电极，上述配电部件中，上述多个导电线的各导电线的由导电性金属构成的导电体的表面被包覆层包覆，并且在包含焊接于上述线圈端部的连接部的预定长度范围除去上述包覆层，上述多个导电线包括上述连接部沿上述定子铁芯的轴向伸长的至少一个第一导电线和上述连接部以沿上述定子铁芯的周向的方式相对于径向弯曲的至少一个第二导电线，上述第二导电线中除去上述包覆层的上述预定长度比上述第一导电线中除去上述包覆层的上述预定长度长，上述多个导电线由第一保持部保持。
发明的效果
根据本发明的配电部件，能够抑制旋转电机的轴长的增大，并且能够抑制由与构成绕组的线圈片的端部焊接时的热量引起的包覆层的熔化。
附图说明
图1示出具备本发明的实施方式的配电部件的旋转电机的结构例，(a)是整体图，(b)是(a)的局部放大图。
图2是从轴向观察配电部件、端子板、以及定子铁芯的结构图。
图3是示出组合有四个线圈片的线圈单元的立体图。
图4是将配电部件的一部分与安装于定子铁芯的多个线圈片中的一部分线圈片的直线部一起示出的立体图。
图5示出配电部件，(a)是轴向视图，(b)是周向视图，(c)是立体图。
图6示出第二U相引线的连接部及径向伸长部的一部分，(a)是立体图，(b)是轴向视图。
图7示出第一W相引线的连接部及轴向伸长部的一部分，(a)是立体图，(b)是周向视图。
图8是将第二U相引线的连接部及径向伸长部与多个线圈片的线圈端部一起示出的轴向视图。
图9是将第二U相引线的连接部及径向伸长部与多个线圈片的线圈端部一起示出的变形例的轴向视图。
符号的说明
1—旋转电机，2—配电部件，2I—包覆层，2M—导电体，21—第一U相引线(第一导电线)，22—第二U相引线(第二导电线)，23—第一V相引线(第一导电线)，24—第二V相引线(第二导电线)，25—第一W相引线(第一导电线)，26—第二W相引线(第二导电线)，214、234、254—连接部，224、244、264—径向伸长部，225、245、265—连接部，225b—对置面，3—端子板，31～33—电极，51—定子铁芯，520—线圈端部。
具体实施方式
[实施方式]
图1示出具备本发明的实施方式的配电部件的旋转电机的结构例，(a)是整体图，(b)是(a)的局部放大图。
该旋转电机1具备配电部件2、端子板3、在中心部插通有轴11的转子4、以及配置为包围转子4的定子5。转子4中，在由软磁金属构成的转子铁芯41中埋入有多个磁铁42，转子4与轴11一起旋转。定子5具有由软磁金属构成的定子铁芯51和多个线圈片52。
旋转电机1搭载于电动汽车、所谓混合动力车等由电力驱动的车辆。以下的说明中，对将旋转电机1用作电动机的情况进行说明，也能够将旋转电机1用作发电机。并且，以下的说明中，将与轴11的旋转轴线O平行的方向称为轴向，将与旋转轴线O垂直的方向称为径向，并将与轴向及径向垂直的方向称为周向。
图2是从轴向观察配电部件2、端子板3、以及定子铁芯51的结构图。图3是示出组合有四个线圈片52的线圈单元50的立体图。此外，以下的说明中，为便于说明，将定子铁芯51的轴向两侧中的配置有配电部件2及端子板3的一侧称为上侧，并将其相反侧称为下侧。但是，该上侧及下侧并非特定搭载于车辆的状态下的铅垂方向的上下。
端子板3具有由树脂构成的基台30和第一电极31至第三电极33。基台30固定于收纳定子5的省略图示的壳体部件，从控制器向第一电极31至第三电极33供给三相交流电。
定子铁芯51一体地具有圆筒状的背轭511和从背轭511朝向径向内侧突出的多个齿512。在本实施方式中，沿周向等间隔地设有72个齿512，在周向相邻的齿512之间形成有槽510。
各个线圈片52具有：收纳于定子铁芯51的槽510的一对直线状的主体部521；从槽510突出地配置于定子铁芯51的上侧的一对倾斜部522；从各个倾斜部522中的上侧的端部进一步朝向上方并沿轴向伸长的一对直线部523；以及在定子铁芯51的下侧连接一对主体部521的连接部524。倾斜部522倾斜为，相对于主体部521成钝角。
并且，线圈片52由铜、铝等具有良好导电性的导电性金属52M和覆盖导电性金属52M的表面的绝缘性的包覆层52I构成。在本实施方式中，导电性金属52M是截面呈矩形的扁平单线，包覆层52I由搪瓷包覆构成。在作为直线部523的上方的端部的线圈端部520中，包覆层52I被除去而露出导电性金属52M。
再者，在本实施方式中，在定子铁芯51安装有288个线圈片52，并在各槽510内收纳有8根主体部521。288个线圈片52的线圈端部520彼此焊接而构成两组三相(U相、V相、以及W相)定子绕组。并且，两组三相定子绕组中的第一组三相定子绕组与第二组三相定子绕组的电角度的相位错开预定角度。第一组三相定子绕组相比第二组三相定子绕组形成于定子铁芯51的外周侧。此外，线圈端部520彼此的焊接部分也可以由树脂涂层。
图4是将配电部件2的一部分与安装于定子铁芯51的多个线圈片52中的一部分线圈片52的直线部523一起示出的立体图。图5示出配电部件2，(a)是轴向视图，(b)是周向视图，(c)是立体图。
配电部件2具有6根导电线和3个端子，分别连接端子板3的第一电极31至第三电极33与各相线圈片52的线圈端部520。6根导电线由第一U相引线21及第二U相引线22、第一V相引线23及第二V相引线24、第一W相引线25及第二W相引线26构成。三个端子由U相端子27、V相端子28、以及W相端子29构成。U相端子27具有与端子板3的第一电极31连接的板部271和将第一U相引线21及第二U相引线22一同铆接的铆接部272。在板部271形成有螺栓插通孔270，板部271利用插通于螺栓插通孔270的螺栓34(参照图2)而与第一电极31连接。
同样，V相端子28具有与端子板3的第二电极32连接的板部281和将第一V相引线23及第二V相引线24一同铆接的铆接部282。在板部281形成有螺栓插通孔280，板部281利用插通于螺栓插通孔280的螺栓35(参照图2)而与第二电极32连接。并且，同样，W相端子29具有与端子板3的第三电极33连接的板部291和将第一W相引线25及第二W相引线26一同铆接的铆接部292。在板部291形成有螺栓插通孔290，板部291利用插通于螺栓插通孔290的螺栓36(参照图2)而与第三电极33连接。
第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25将各相端子27、28、29与第一组三相定子绕组的U相、V相、以及W相的相当于各定子绕组的端部的线圈片52的线圈端部520电连接。第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26将各相端子27、28、29与第二组三相定子绕组的U相、V相、以及W相的相当于各定子绕组的端部的线圈片52的线圈端部520电连接。
第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25相当于权利要求书的发明的“第一导电线”。第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26相当于权利要求书的发明的“第二导电线”。
第一U相引线21及第二U相引线22、第一V相引线23及第二V相引线24、以及第一W相引线25及第二W相引线26各自的由导电性金属构成的导电体2M的表面被绝缘性的包覆层2I包覆。作为导电性金属，例如能够适当地使用铜或铜合金。作为包覆层2I，能够适当地使用搪瓷被膜。导电体2M是单线(并非绞线的单一金属导体)，在本实施方式中，通过冲压加工将截面呈圆形的圆形单线成形为预定形状。但是，也可以由截面呈矩形的扁平单线来形成导电体2M。
并且，第一U相引线21及第二U相引线22、第一V相引线23及第二V相引线24、以及第一W相引线25及第二W相引线26由第一保持部201保持。并且，第二V相引线24以及第一W相引线25由第二保持部202保持。另外，第一U相引线21、第一V相引线23、以及第二W相引线26由第三保持部203保持。第一保持部201与第二保持部202由连结部204连结，第一保持部201与第三保持部203由连结部205连结。第一保持部201至第三保持部203以及连结部204、205由通过注射成型而一体成形的树脂构成。
此外，也可以在第一保持部201至第三保持部203的至少一个设置用于与其它部件固定的固定部(具有用于插通螺栓的螺栓插通孔的凸缘部等)。通过与其它部件固定，能够抑制对配电部件2、配电部件2与线圈端部520的焊接部、配电部件2与端子板3的连接部施加的振动。并且，也可以在第一保持部201至第三保持部203的至少一个设置用于供机器人搬运的搬运部。
第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25具有：从第一保持部201沿轴向伸长并与各相端子27、28、29分别连接的伸长部211、231、251；从第一保持部201伸长并沿与轴向垂直的方向延伸的延伸部212、232、252；从延伸部212、232、252的端部朝向上方并沿轴向伸长的轴向伸长部213、233、253；以及焊接于线圈片52的线圈端部520的连接部214、234、254。
连接部214、234、254从轴向伸长部213、233、253的上侧的端部进一步朝向上方沿轴向伸长，并分别焊接于从定子铁芯51沿轴向突出的第一组三相定子绕组的U相、V相、以及W相的相当于各定子绕组的端部的线圈片52的线圈端部520。并且，第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25在包含连接部214、234、254的预定长度范围除去包覆层2I，露出导电体2M。
第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26具有：从第一保持部201沿轴向伸长并与各相端子27、28、29分别连接的伸长部221、241、261；从第一保持部201伸长并沿与轴向垂直的方向延伸的延伸部222、242、262；从延伸部222、242、262的端部朝向上方沿轴向延长的轴向伸长0部223、243、263；从轴向伸长部223、243、263的端部进一步沿径向伸长并朝向定子铁芯51的内侧的径向伸长部224、244、264；以及以沿定子铁芯51的周向的方式相对于径向弯曲并焊接于线圈片52的线圈端部520的连接部225、245、265。
连接部225、245、265从径向伸长部224、244、264的径向内侧的端部沿周向伸长，并分别焊接于从定子铁芯51沿轴向突出的第二组三相定子绕组的U相、V相、以及W相的相当于各定子绕组的端部的线圈片52的线圈端部520。并且，第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26在包含连接部225、245、265的预定长度范围除去包覆层2I，从而露出导电体2M。连接部225、245、265从径向伸长部224、244、264中的径向内侧的端部向定子铁芯51的周向弯曲，并沿周向伸长。
第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26的连接部225、245、265相比第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25的连接部214、234、254在定子铁芯51的径向内侧与线圈端部520连接。连接部214、225、234、245、254、265的与线圈端部520对置的对置面通过冲压加工而呈平面状。
在本实施方式中，连接部214、225、234、245、254、265与线圈片52的线圈端部520的焊接通过作为使用惰性气体的电弧放电所进行的焊接方法之一的TIG(Tungsten InertGas，非熔化极惰性气体保护电弧焊)焊接来进行。在TIG焊接时，以线圈端部520从定子铁芯51朝向铅垂方向的上方突出的方式将定子5固定于夹具，焊枪的电极在轴向上与线圈端部520面对面。
以第二U相引线22及第一W相引线25为例，如图4所示，在TIG焊接时，线圈端部520比连接部225、254更长地沿轴向突出，比连接部225、254更沿轴向突出的部分的线圈端部520因放电所产生的热而熔化，从而焊接于连接部225、254。线圈端部520的前端部熔融后的熔融金属流下而与第二U相引线22的连接部226的上侧的侧面225a、第一W相引线25的连接部254的上表面255a接触。但并不限定于此，线圈端部520的前端面与连接部225的上侧的侧面225a及连接部254的上表面254a的轴向位置也可以相同。即，线圈端部520也可以相比连接部225、254沿轴向不突出。
图6示出第二U相引线22的连接部225及径向伸长部224的一部分，(a)是立体图，(b)是轴向视图。图7示出第一W相引线25的连接部254及轴向伸长部253的一部分，(a)是立体图，(b)是周向视图。图8是将第二U相引线22的连接部225及径向伸长部224与多个线圈片52的线圈端部520一起示出的轴向视图。
此外，第二V相引线24及第二W相引线26的连接部245、265以及径向伸长部244、264也构成为与第二U相引线22的连接部225及径向伸长部224相同。并且，第一U相引线21及第一V相引线23的连接部214、234以及轴向伸长部213、233也构成为与第一W相引线25的连接部254及轴向伸长部253相同。
第二U相引线22不仅连接部225，径向伸长部224的一部分的包覆层2I也被除去。并且，第一W相引线25也相同，不仅连接部254，轴向伸长部253的一部分的包覆层2I也被除去。由此，抑制包覆层2I因焊接连接部225、254时的热而熔化。
如图6的(b)及图7的(b)所示，第二U相引线22的从其前端面22a的除去包覆层2I的部分的长度为L1，第一W相引线25的从其上表面254a的除去包覆层2I的部分的长度为L2。图6的(b)及图7的(b)的比例尺相同，L1比L2长。此外，L1是第二U相引线22的连接部225及径向伸长部224的各自的沿伸长方向的长度，L2是第一W相引线25的连接部254及轴向伸长部253的各自的沿伸长方向的长度。
L1及L2越长，越有效地防止包覆层2I的熔化，但若加长L1、L2，则与其它相线圈片52的线圈端部520之间的空间距离变短。因此，优选防止包覆层2I的熔化并尽量缩短L1及L2。在本实施方式中，基于该观点来设定L1、L2。更具体而言，以从在TIG焊接时与线圈端部520熔融后的熔融金属接触的部位至包覆层2I的端部2Ie的距离大致相等的方式设定L1、L2。由此，能够在相同的焊接条件下焊接沿周向伸长的连接部225、245、265与沿轴向伸长的连接部214、234、254。
与熔融金属接触的部位在第二U相引线22中是连接部225的侧面225a，在第一W相引线25中是连接部254的上表面254a。第二U相引线22中的连接部225的侧面225a沿连接部225的伸长方向延伸，但第一W相引线25中的连接部254的上表面254a并不沿连接部254的伸长方向延伸。而且，该差异是L1与L2的长度的差异。即，L1与L2的长度的差值是与第二U相引线22的连接部225的沿伸长方向的侧面225a的长度对应的尺寸。
并且，如图6的(b)所示，若将沿连接部225的伸长方向延长第二U相引线22的连接部225的与线圈端部520对置的对置面225b的延长线La与径向伸长部224的中心轴线Ca所成的角设为θ，则θ为钝角。换言之，第二U相引线22的连接部225与线圈端部520对置的对置面225b和径向伸长部224所成的角为钝角，连接部225相对于径向伸长部224以不足90°的角度弯曲。此外，延长线La及中心轴线Ca是与轴向垂直的直线。
θ更具体为92～94°(92°以上且94°以下)，在本实施方式中，θ为93°。此外，在TIG焊接时，第二U相引线22的连接部225的对置面225b与对应的线圈端部520的侧面520a(参照图8)面接触。
由此，在从图8所示的定子5的轴向观察的情况下，径向伸长部225配置在沿周向排列的多个线圈端部520之间，确保从包覆层2I露出的导电体2M与线圈端部520之间的空间距离。由此，即便在将线圈端部520彼此的焊接部分涂层后的树脂发生由振动等引起的裂缝(裂纹)，也能够确保绝缘性。
在将第二U相引线22中的连接部225的对置面225b的延长线La与第二U相引线22的包覆层2I的端部2Ie之间的径向伸长部224的沿中心轴线Ca的距离设为Da，并将第一W相引线25中的连接部254的上表面254a的延长线Lb与第一W相引线25的包覆层2I的端部2Ie之间的轴向伸长部253的沿中心轴线Cb的距离设为Db时，Da与Db的比例(Da/Db)优选为0.90～1.10(0.90以上且1.10以下)。Da/Db的更优选的范围为0.95～1.05(0.95以上且1.05以下)。
(实施方式的作用及效果)
根据以上说明的本发明的实施方式，相比第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25的连接部214、234、254而在定子铁芯51的径向内侧与线圈端部520连接的第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26的连接部225、245、265以沿定子铁芯51的周向的方式相对于径向弯曲，因而能够抑制旋转电机1的轴长的增大。并且，在第二U相引线22、第二V相引线24、以及第二W相引线26中，与第一U相引线21、第一V相引线23、以及第一W相引线25相比，除去包覆层2I的部分的长度较长，从而能够抑制由TIG焊接时的热量引起的包覆层2I的熔化。
(实施方式的变形例)
图9是示出在将第二U相引线22的连接部225焊接于线圈端部520时，连接部225的与线圈端部520对置的对置面225b以相对于线圈端部520的侧面520a倾斜的状态进行抵接的变形例的轴向视图。图9中，对与参照图8说明的构成要素共同的构成要素标注同一符号，并省略重复的说明。
在参照图8的实施方式中，对以下情况进行了说明：在将第二U相引线22的连接部225焊接于线圈端部520时，连接部225的与线圈端部520对置的对置面225b与线圈端部520的侧面520a面接触，但在图9所示的变形例中，在从轴向观察的情况下，连接部225的对置面225b相对于径向倾斜，在连接部225的伸长方向的一端部，对置面225b与线圈端部520的侧面520a抵接，并在连接部225的伸长方向的另一端部，在对置面225b与线圈端部520的侧面520a之间形成间隙S。通过该结构，在TIG焊接时，熔融金属流入间隙S，更稳固地焊接连接部225与线圈端部520。
(实施方式的总结)
接下来，引用实施方式中的符号等对从以上说明的实施方式把握的技术思想进行记载。其中，以下的记载中的各符号并非将权利要求书中的构成要素限定为在实施方式中具体地示出的部件等。
[1]一种配电部件2，具有由单线构成的多个导电线(引线21～26)，并连接从旋转电机1的定子铁芯51沿轴向突出的多个线圈端部520与端子板3的电极31～33，上述配电部件2中，上述多个导电线21～26的各导线的由导电性金属构成的导电体2M的表面被包覆层2I包覆，并且在包含焊接于上述线圈端部520的连接部214、225、234、245、254、265的预定长度范围除去上述包覆层2I，上述多个导电线21～26包括：上述连接部214、234、254沿上述定子铁芯51的轴向伸长的至少一个第一导电线21、23、25：和上述连接部225、245、265以沿上述定子铁芯51的周向的方式相对于径向弯曲的至少一个第二导电线22、24、26，上述第二导电线22、24、26中除去上述包覆层2I的上述预定长度L1比上述第一导电线21、23、25中除去上述包覆层2I的上述预定长度L2长。
[2]在上述[1]所记载的配电部件2中，上述第二导电线22、24、26的上述连接部225、245、265相比上述第一导电线21，23，25的上述连接部214、234、254在上述定子铁芯51的径向内侧连接于上述线圈端部520，上述第二导电线22、24、26具有沿上述定子铁芯51的径向伸长的径向伸长部225、245、265，上述连接部225、245、265从上述径向伸长部224、244、264中的上述定子铁芯51的径向内侧的端部弯曲，上述第二导电线26的上述连接部225与上述线圈端部520对置的对置面225b和上述径向伸长部224所成的角θ为钝角。
[3]在上述[1]或[2]所记载的配电部件2中，在将上述第二导电线22、24、26的上述连接部225、245、265焊接于上述线圈端部520时，上述连接部225的与上述线圈端部520对置的对置面225b以相对于该线圈端部520的侧面520a倾斜的状态进行抵接。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述记载的实施方式不限定权利要求书的发明。并且，应留意的是，在实施方式中说明的所有特征的组合不限定于是用于解决发明的课题的方案所必需的。

Claims (3)

1.一种配电部件，具有由单线构成的多个导电线，并连接于从旋转电机的定子铁芯沿轴向突出的多个线圈端部，上述配电部件的特征在于，
上述多个导电线的各导电线的由导电性金属构成的导电体的表面被包覆层包覆，并且在包含焊接于上述线圈端部的连接部的预定长度范围除去上述包覆层，
上述多个导电线包括：上述连接部沿上述定子铁芯的轴向延伸设置的至少一个第一导电线：和上述连接部以沿上述定子铁芯的周向的方式相对于径向弯曲的至少一个第二导电线，
上述第二导电线中除去上述包覆层的上述预定长度比上述第一导电线中除去上述包覆层的上述预定长度长，
上述多个导电线由第一保持部保持。
2.根据权利要求1所述的配电部件，其特征在于，
上述第二导电线的上述连接部相比上述第一导电线的上述连接部在上述定子铁芯的径向内侧连接于上述线圈端部，
上述第二导电线具有沿上述定子铁芯的径向伸长的径向伸长部，上述连接部从上述径向伸长部中的上述定子铁芯的径向内侧的端部弯曲，
上述第二导电线的上述连接部与上述线圈端部对置的对置面和上述径向延伸部所成的角为钝角。
3.根据权利要求1或2所述的配电部件，其特征在于，
在将上述第二导电线的上述连接部焊接于上述线圈端部时，上述连接部的与上述线圈端部对置的对置面以相对于该线圈端部的侧面倾斜的状态进行抵接。
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