DE2533416A1 - High voltage generator with insulating cover - has concentric layers of dielectric with different characteristics in pistol grip housing - Google Patents

High voltage generator with insulating cover - has concentric layers of dielectric with different characteristics in pistol grip housing

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DE2533416A1 DE19752533416 DE2533416A DE2533416A1 DE 2533416 A1 DE2533416 A1 DE 2533416A1 DE 19752533416 DE19752533416 DE 19752533416 DE 2533416 A DE2533416 A DE 2533416A DE 2533416 A1 DE2533416 A1 DE 2533416A1
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Abstract

The generator for high voltages has an insulating cover (3, 7) which consists of two contiguous insulating layers with different constants, of which the outer layer has the larger mechanical strength. The layers are concentric and are mounted in a pistol grip type of assembly (9). The inner layer is of tubular form, and a high voltage cascade is developed within it (5). The material of the inner layer is semi-platic. A more elaborate construction uses three layers of material in the inner core, all having different dielectric constants. The design is intended to maximise the generation of high voltages within the minimum volume and weight of generator.

Description

Hochspannungsgenerator Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgenerator mit Isoliermantel zur Abdeckung der unter Hochspannung stehenden Bauteile.High-voltage generator The invention relates to a high-voltage generator with insulating jacket to cover the components under high voltage.

Ein grosser Nachteil bekannter Hochspannungsgeneratoren, deren Isoliermantel entweder durch Bearbeitung von Vollmaterial oder durch Vergiessen in Formen hergestellt wird, liegt darin, dass zum Erreichen der erforderlichen Isolation der unter Hochspannung stehenden Bauteile einerseits sowie der mechanischen Festigkeit andererseits äusserst voluminöse und schwere Ausbildung des Isolierkörpers und damit des Hochspannungsgenerators selbst erfoderlich ist; dies in erster Linie deshalb, weil kostengünstige Isolationsmaterialien mit guten elektrischen Eigenschaften meist ungenügende mechanische und chemische Eigenschaften aufweisen.A major disadvantage of known high-voltage generators, their insulating jacket produced either by processing solid material or by casting in molds is, lies in the fact that in order to achieve the required isolation the under high voltage standing components on the one hand and the mechanical strength on the other hand extremely voluminous and heavy training of the insulating body and thus of the high-voltage generator itself is necessary; This is primarily because the insulation materials are inexpensive with good electrical properties, mostly inadequate mechanical and chemical properties Have properties.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also einen Hochspannungsgenerator der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welcher eine vereinfachte und verbilligte Herstellung ermöglicht und welcher darüber hinaus die Verwendung von kostengünstigen, hochwertigen Isolationsmaterialien mit geringen mechanischen und chemischen Eigenschaften zulässt, so dass die Herstellung von leichten Generatoren mit geringem Volumen gewährleistet wird.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the known, in particular a high-voltage generator of the type described above create, which enables simplified and cheaper production and which in addition, the use of inexpensive, high-quality insulation materials with low mechanical and chemical properties, so that the manufacture is guaranteed by light generators with a small volume.

Erfindungsgemäss wird dies.in erster Linie dadurch erreicht, dass der Isoliermantel aus mindestens zwei übereinanderliegenden Isolierschichten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten besteht, wobei die äussere Schicht die grössere mechanische Festigkeit aufweist.According to the invention, this is primarily achieved in that the insulating jacket consists of at least two layers of insulation on top of one another different dielectric constants, the outer layer being the has greater mechanical strength.

Dadurch lassen sich auf optimal einfache Weise sowohl verbilligte und vereinfachte Herstellung von Hochspannungsgeneratoren, als auch optimale elektrische, mechanische und chemische Eigenschaften bei geringsten Gewicht und Volumen erreichen,da durch die äusserste Isolierschicht oder die äusseren Isolierschichten die mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit und durch die innere bzw. die inneren Isolierschichten die elektrischen Eigenschaften wie insbesondere Durchschlagsfestigkeit, spezifischer Volumenwiderstand und Kriechstromfestigkeit sichergestellt werden. Unter dem Begriff äussere Isolierschicht sind dabei ganz allgemein die Schichten zu verstehen, welche mechanischen und/oder chemischen Beanspruchungen ausgesetzt sind oder aber einem anderen elektrischen Potential zugewandt sind.This means that both cheaper and cheaper and simplified production of high voltage generators, as well as optimal electrical, Achieve mechanical and chemical properties with the lowest weight and volume, since through the outermost insulating layer or the outer insulating layers the mechanical Strength and chemical resistance and through the inner or inner insulating layers the electrical properties, especially dielectric strength, are more specific Volume resistance and creepage resistance can be ensured. Under the term outer insulating layer are to be understood quite generally the layers, which mechanical and / or chemical stresses are exposed or a facing other electrical potential.

In vorteilhafter Ausführung der Erfindung können die Isolationsschichten aufeinander geklebt, gekittet und/oder aufgeschrumpft werden, wodurch besonders geringe Abmessungen und dadurch geringes Volumen des Hochspannungsgenerators erreicht werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the insulation layers glued, cemented and / or shrunk on each other, which makes them special achieved small dimensions and thus low volume of the high-voltage generator can be.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Isolationsschichten ineinander vergossen sein, wobei die äusserste Isolationsschicht als Gußform für die inneren Isolationsschichten dienen kann, wodurch weitere Vereinfachung und Verbilligung bei der Herstellung von Hochspannungsgeneratoren erreicht werden kann, da weder eine aufwendige Vorbearbeitung der äusseren Isolierschicht bzw.In a further embodiment of the invention, the insulation layers be cast into each other, with the outermost insulation layer as a mold for the inner insulation layers can serve, thereby further simplification and cheaper can be achieved in the manufacture of high-voltage generators, as neither a complex pre-processing of the outer insulating layer or

der Gussform noch eine Nachbearbeitung der eingegossenen inneren Isolierschichten und/oder der gesamten Generatoranordnung erforderlich ist. Ferner muss hierbei weder die Gussform gereinigt noch ein Giessling aus der Form entfernt werden.The casting mold still needs to be reworked for the cast-in inner insulating layers and / or the entire generator arrangement is required. Furthermore, neither the mold is cleaned and a casting can be removed from the mold.

Besonders vorteilhafte elektrische Eigenschaften unter Gewährleistung geringster Abmessungen und Gewichte können ferner erreicht werden, wenn der Isoliermantel aus zwei Isolierschichten besteht und wenn die innere Isolierschicht aus einer zähplastischen bzw. dauerelastischen Vergussmasse mit besonders günstigen elektrischen Eigenschaften besteht.Particularly advantageous electrical properties guaranteed The smallest dimensions and weights can also be achieved if the insulating jacket consists of two insulating layers and if the inner insulating layer consists of a tough plastic or permanently elastic casting compound with particularly favorable electrical properties consists.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Hochspannungsgenerator mittels verschiedenen, zueinander konzentrischen Isolierschichten unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten vergossen werden, wodurch eine Feldstärkesteuerung innerhalb des Isoliermantels erreicht werden kann.In a further embodiment of the invention, the high-voltage generator by means of different insulating layers that are concentric to one another Dielectric constants are potted, creating a field strength control within the insulating jacket can be achieved.

Eine derartige erfindunysgemässe Steuerung der Feldstärke ermöglicht auf optimal einfache Weise eine beträchtliche Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit bei konstant bleibender Wandstärke derselben bzw. eine erhebliche Reduzierung der Abmessungen bei gleichbleibender Durchschlagsfestigkeit.Such a control of the field strength according to the invention is made possible a considerable increase in dielectric strength in an optimally simple way with the same wall thickness remaining constant or a considerable reduction in Dimensions with constant dielectric strength.

Dies insbesondere deshalb weil durch die Feldstärken-Steuerung im inneren Bereich der konzentrischen Anordnung die Feldstärke reduziert und damit die Belastung des Isoliermaterials verringert und dagegen im äusseren voluminöseren Bereich der konzentrischen Anordnung unschädliche Erhöhung der Feldstärke erreicht werden kann.This is particularly because the field strength control in the inner area of the concentric arrangement reduces the field strength and thus the load on the insulating material is reduced and, on the other hand, more voluminous on the outside In the area of the concentric arrangement, a harmless increase in the field strength is achieved can be.

Vorteilhafterweise können bei einer Hochspannungskaskade mit konzentrischem Gesamtaufbau die verschiedenen zueinander konzentrischen Isolationsschichten derart angeordnet sein, dass die Isolierschicht mit der höchsten Dielektrizitätskonstante unmittelbar an den unter Hochspannung stehenden Bauteilen und die Isolierschicht mit der niedersten Dielektrizitätskonstante am weitesten von den unter Hochspannung stehenden Bauteilen entfernt angeordnet ist.Advantageously, in a high-voltage cascade with a concentric Overall structure the various concentric insulation layers in such a way be arranged that the insulating layer with the highest dielectric constant directly on the components under high voltage and the insulating layer with the lowest dielectric constant furthest from those under high voltage standing components is arranged away.

Obwohl ersichtlicherweise erfindungsgemässe Hochspannungsgeneratoren in den verschiedensten Anwendungsbereichen wie z.B.Messanordnungen, in Fahrzeugen und in der Weltraumtechnik vorteilhaft eingesetzt werden können, ergeben sich für elektrostatische Beschichtungspistolen mit Hochspannungsteil am Pistolenkörper ganz besonders gute Anwendungsmöglichkeiten; dies insbesondere deshalb, weil die dabei hinsichtlich mechanischer und chemischer Festigkeit sowie geringem Volumen und Gewicht gestellten Anforderungen durch den erfindungsgemässen Hochspannungsgenerator optimal erfüllt werden.Although it can be seen that high-voltage generators according to the invention in a wide variety of application areas such as measuring arrangements in vehicles and can be used advantageously in space technology, result for Electrostatic coating guns with high voltage part on the gun body completely particularly good application possibilities; this in particular because the thereby in terms of mechanical and chemical strength as well as low volume and weight The requirements set by the high-voltage generator according to the invention are optimal to be fulfilled.

Bei einem bestimmten zulässigen Gewicht der Beschichtungspistole kann durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Mantels ein längerer, schlankerer Pistolenkörper erreicht werden, wodurch die Benutzung höherer Spannungen infolge grösserer Durchschlags- und/oder Ueberschlagsweiten zwischen hochspannungsseitiger Pistolenmündung und geerdetem Pistolengriff ermöglicht wird. Dadurch kann ferner sowohl ein vermindertes Rücksprühen bei gleicher Spannung als auch die Verarbeitung von wasserlöslichen Lacken erreicht werden.With a certain permissible weight the coating gun can the inventive design of the jacket a longer, slimmer gun body can be achieved, whereby the use of higher voltages due to greater breakdown and / or flashover widths between the gun muzzle on the high voltage side and the grounded one Pistol grip is made possible. This can also reduce back-spraying at the same voltage as well as the processing of water-soluble paints will.

Ersichtlicherweise werden der technische Fortschritt und der erfinderische Inhalt des Anmeldungsgegenstandes sowohl durch die neuen Einzelmerkmale als auch insbesondere durch Kombination und Unterkombination aller Verwendung findenden Merkmale erreicht.As can be seen, the technical progress and the inventive Content of the subject of the application both through the new individual features and in particular through the combination and sub-combination of all features that are used achieved.

Die Erfindung ist nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung eines Hochspannungsgenerators mit den Merkmalen der Erfindung Fig. 2 einen Längsschnitt einer Beschichtungspistole mit den Merkmalen der Erfindung Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie III-III von Fig. 2 in grösserem.Massstab und Fig. 4 einen Schnitt analog Fig. 3 durch einen Hochspannungsgenerator mit mehreren Vergussmassen.The invention is illustrated below in exemplary embodiments on the basis of Drawings explained in more detail. They show: FIG. 1 the schematic representation of a High-voltage generator with the features of the invention Fig. 2 is a longitudinal section a coating gun with the features of the invention Fig. 3 is a section according to line III-III of Fig. 2 on a larger scale and Fig. 4 is a section analogous 3 through a high-voltage generator with several casting compounds.

Gemäss Fig. 1 weist ein Hochspannungsgenerator i0 eine Hochspannungskaskade 5 auf, welche mittels einer Vergussmasse 7 in einen Mantel 3 vergossen ist. Die Hochspannungskaskade 5 ist einerseits mit einer Kuoelelektrode 11 verbunden und wird andererseits durch ein nicht näher dargestelltes Speiseteil 12 bekannter Ausführung getragen und mit Spannung versorgt.According to FIG. 1, a high-voltage generator i0 has a high-voltage cascade 5, which is cast into a jacket 3 by means of a potting compound 7. the High-voltage cascade 5 is connected on the one hand to a Kuoel electrode 11 and is on the other hand by a not shown feed part 12 of known design worn and powered.

Ersichtlicherweise wird erfindungsgemäss mechanisch feste und chemisch beständige Ausbildung der Gesamtanordnung gewährleistet, wobei gleichzeitig geringes Volumen und Gewicht und damit einfache Handhabung ermöglicht werden.Obviously, according to the invention, it is mechanically strong and chemically constant formation of the overall arrangement ensured, while at the same time low Volume and weight and thus easy handling are made possible.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, besteht eine elektrostatische Beschichtungspistole 1 mit den Merkmalen der Erfindung aus einem Pistolenmantel 3, in welchem eine Hochspannungskaskade 5 dauerhaft mittels Vergussmasse 7 vergossen ist, wobei die Vergussmasse 7 gleichzeitig Zwischenräume in der Hochspannungskaskade 5 ausfüllt. Die Hochspannungskaskade 5 ist dabei konzentrisch zur Beschichtungsgutleitung 9 ausgebildet. Die Beschichtungsgutleitung 9 ist dabei aus einem druckfesten, chemisch und mechanisch widerstandsfestem Isoliermaterial gefertigt, wodurch ferner eine Isolierung der Hochspannung führenden Teile vom Beschichtungsgut erreicht wird. Wie insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen ist, dient der Pistolenmantel 3 als Gussform für die Vergussmasse 7. Durch entsprechende Wahl des Materials des Pistolenmantels 3 und geeignete Formgebung und Dimensionierung desselben kann unschwer die erforderliche elektrische und mechanische Festigkeit sowie die chemische- Beständigkeit des Pistolenmantels erreicht werden.As can be seen from Fig. 2 and 3, there is an electrostatic Coating gun 1 with the features of the invention from a gun jacket 3, in which a high-voltage cascade 5 is permanently cast by means of potting compound 7 is, the potting compound 7 at the same time gaps in the high-voltage cascade 5 fills in. The high-voltage cascade 5 is concentric to the coating material line 9 trained. The coating material line 9 is made of a pressure-resistant chemical and mechanically resistant insulating material made, thereby also a Isolation of the high-voltage parts from the material to be coated is achieved. As can be seen in particular from FIG. 3, the gun jacket 3 is used as a casting mold for the casting compound 7. By selecting the material of the gun jacket accordingly 3 and suitable shaping and dimensioning of the same can easily achieve the required electrical and mechanical strength as well as the chemical resistance of the gun jacket can be achieved.

Die Fig. 4 zeigt einen Hochspannuncsgenerator im Querschnitt, aus welchem die verschiedenen konzentrisch angeordneten Vergussmassen 7, 7a, 7b ersichtlich sind. Die Werte der jeweiligen relativen Dielektrizitätskonstanten nehmen dabei in radialer Richtung nach aussen ab, wodurch eine Steuerung der Feldstärke innerhalb der Vergussmassen erreicht wird. Da die relative Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse 7 grösser ist als die der Vergussmasse 7a, und die Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse 7a grösser ist als die der Vergussmasse 7b, tritt die höchste Feldstärke innerhalb der Vergussmasse 7b mit dem grössten Volumen und die kleinste Feldstärke innerhalb der Vergussmasse 7 auf, wodurch ersichtlicherweise Entlastung des Isoliermaterials erreicht wird. Selbstverständlich lässt sich je nach Anwendungsfall auch anderweitige Steuerung der Feldstärkenverteilung erreichen, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.4 shows a high voltage generator in cross section which shows the various concentrically arranged potting compounds 7, 7a, 7b are. The values of the respective relative dielectric constants take in the radial direction outwards, whereby a control of the field strength within the potting compound is achieved. Because the relative dielectric constant of the potting compound 7 is greater than that of the potting compound 7a, and the dielectric constant of the Potting compound 7a is greater than that of the potting compound 7b, the highest field strength occurs within the potting compound 7b with the largest volume and the smallest field strength within the potting compound 7, which can be seen to relieve the insulating material is achieved. Of course, other options can also be used depending on the application Achieve control of the field strength distribution without affecting the scope of the Invention is abandoned.

Selbstverständlich ist es auch möglich die Vergussmassen 7, 7a und 7b in einer Form zu vergiessen und einen Mantel 3 in einer in der Kunststoffverarbeitungstechnik bekannten Weise aufzuschrumpfen. Auch ist es denkbar und in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft statt der Vergussmassen 7, 7a und 7b einzelne Isolierzylinder aufeinander aufzuschrumpfen oder über den Pistolenmantel 3 eine oder mehrere weitere Schichten aufzubringen, gegebenenfalls auch aufzukleben, aufzukitten, aufzugiessen und/oder aufzupressen oder aufzuschrumpfen um die Isoliereigenschaften und/oder die mechanischen bzw. chemischen Eigenschaften der Gesamtanordnung zu verbessern.Of course, it is also possible to use the potting compounds 7, 7a and 7b to be cast in a mold and a jacket 3 in a plastic processing technique known way to shrink. It is also conceivable and in certain applications Advantageously, instead of the potting compounds 7, 7a and 7b, individual insulating cylinders on top of one another to shrink on or one or more additional layers over the gun jacket 3 to apply, if necessary also to glue, to cement, to pour on and / or to press on or shrink on in order to improve the insulating properties and / or the mechanical properties or to improve chemical properties of the overall arrangement.

Claims (11)

P a t e n t a nvs iLr ü c h eP a t e n t a nvs iLr ü c h e 1.)Hochspannungsgeneratormit Isoliermantel zur Abdeckung der unter Hochspannung stehenden Bauteile, dadurch gekennzeichnet, dass der Isoliermantel (3,7) aus mindestens zwei übereinander liegenden Isolierschichten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten besteht, wobei die äussere Schicht die grössere mechanische Festigkeit aufweist.1.) High voltage generator with insulating jacket to cover the under High-voltage components, characterized in that the insulating jacket (3,7) of at least two superimposed insulating layers with different Dielectric constant exists, with the outer layer being the larger mechanical Has strength. 2. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschichten ineinander vergossen sind. 2. High voltage generator according to claim 1, characterized in that that the insulating layers are cast into one another. 3. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschichten aufeinander auf geschrumpft sind. 3. High voltage generator according to claim 1, characterized in that that the insulating layers have shrunk onto one another. 4. Hochspannungsgenerator nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (7) mit der höchsten Dielektrizitätskonstante unmittelbar an den unter Hochspannung stehenden Bauteilen, und dass die Isolierschicht (Mantel 3) mit der niedersten Dielektrizitätskonstante am weitesten von den unter Hochspannung stehenden Bauteilen (Hochspannungskaskade 5) entfernt angeordnet ist. 4. High-voltage generator according to claims 1 and 2 or 3, characterized characterized in that the insulating layer (7) with the highest dielectric constant directly to the components under high voltage, and that the insulating layer (Sheath 3) with the lowest dielectric constant furthest from the below High-voltage components (high-voltage cascade 5) is arranged remotely. 5. Hochspannungsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Isolierschicht (Mantel 3) als Gussform für die innere Isolierschicht (7) bzw. die inneren Isolierschichten (7,7a,7b) dient. 5. High voltage generator according to one or more of the claims 1 to 4, characterized in that the outer insulating layer (jacket 3) as Mold for the inner insulating layer (7) or the inner insulating layers (7,7a, 7b) serves. 6. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Isolierschichten vorgesehen sind und dass die innere Isolierschicht aus einer zähplastischen bzw. dauerelastischen Vergussmasse (7) besteht.6. High-voltage generator according to claim 5, characterized in that that two insulating layers are provided and that the inner insulating layer is made of a viscoplastic or permanently elastic casting compound (7). 7. Hochspannungsgenerator nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Isolierschichten (3,7,7a,7b) zueinander konzentrisch sind.7. High voltage generator according to claims 3 and 4, characterized in that that the various insulating layers (3,7,7a, 7b) are concentric to one another. 8. Hochspannungsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für elektrostatische Beschichtungspistolen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannung führenden Bauteile im Pistolenkörper angeordnet sind.8. High-voltage generator according to one or more of claims 1 to 7 for electrostatic coating guns, characterized in that the Components carrying high voltage are arranged in the gun body. 9. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungsgut-Leitung (9) im inneren des Pistolenkörpers vorgesehen ist, dass die Hochspannung führenden Teile (Hochspannungskaskade 5) konzentrisch zur Beschichtungsgut-Leitung (9) angeordnet sind und dass wenigstens je eine Isolierschicht zum Isolieren der Hochspannung führenden Teile nach aussen bzw.9. High-voltage generator according to claim 8, characterized in that that a coating material line (9) is provided in the interior of the gun body is that the high voltage parts (high voltage cascade 5) are concentric are arranged to the coating line (9) and that at least one insulating layer each to isolate the high-voltage parts from the outside or nach innen zur Beschichtungsgut-Leitung (9) hin vorgesehen ist, und dass die beiden genannten Isolierschichten aus mechanisch und chemisch widerstandsfähigem Material gefertigt sind.is provided inwardly to the coating line (9), and that the two mentioned insulating layers are made of mechanically and chemically resistant Material are made. 10. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Isolierschicht rohrförmig und als Beschichtungsgut-Leitung (9) ausgebildet ist.10. High-voltage generator according to claim 9, characterized in that that the inner insulating layer is tubular and designed as a coating material line (9) is. 11. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 8 mit einer Hochspannungskaskade zur Spannungserzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungskaskadd;im Pistolenkörper angeordnet ist, dass die Hochspannung zum mündungsseitigen Pistolenende hin zunimmt und dass wenigstens eine Isolierschicht zum genannten Mündungsende hin verstärkt ist.11. High-voltage generator according to claim 8 with a high-voltage cascade for voltage generation, characterized in that the high-voltage cascadd; im Gun body is arranged that the high voltage to the muzzle-side gun end increases towards and that at least one insulating layer towards said mouth end is reinforced.
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EP0375851A2 (en) * 1988-10-03 1990-07-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Encapsulated electrical or electronic device
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