JP2000224810A - 電気機器、特に爪磁極形発電機 - Google Patents
電気機器、特に爪磁極形発電機Info
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- JP2000224810A JP2000224810A JP2000011894A JP2000011894A JP2000224810A JP 2000224810 A JP2000224810 A JP 2000224810A JP 2000011894 A JP2000011894 A JP 2000011894A JP 2000011894 A JP2000011894 A JP 2000011894A JP 2000224810 A JP2000224810 A JP 2000224810A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
- H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
- H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 爪磁極間の間隙を閉鎖することによって、大
体積の渦形成を防止し、ひいてはノイズ発生を顕著に低
下させ、冷却作用を改善する。 【解決手段】 溝状の間隙３１内に、該間隙の縦方向に
延在するように冷却媒体の通流可能なハニカム状構造３
３が配置されている。
体積の渦形成を防止し、ひいてはノイズ発生を顕著に低
下させ、冷却作用を改善する。 【解決手段】 溝状の間隙３１内に、該間隙の縦方向に
延在するように冷却媒体の通流可能なハニカム状構造３
３が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に発明の
上位概念として規定した形式の、電気機器、特に爪磁極
形発電機に関する。
上位概念として規定した形式の、電気機器、特に爪磁極
形発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記形式の発電機は例えばドイツ連邦共
和国特許第３４１０７６０号明細書に基づいて公知であ
る。この場合には、回転子の爪間の溝状の間隙に基づい
て通気作用、ひいては冷却作用が不充分になるという欠
点が生じる。磁極爪間の溝状間隙は歯付き固定子壁と相
俟って比較的広い通路を形成している。この間隙内には
比較的大体積の渦が発生し、該渦が磁極爪もしくは固定
子との交互作用によってノイズを放出することが判っ
た。更にまた溝状間隙の横断面が回転運動に伴って、固
定子壁における溝スロットの構造によって周期的に変化
する。これによって周期的に圧力振動が誘発され、相応
の周波数帯域においてノイズを惹起することになる。前
掲の特許明細書に基づいて公知になっているように磁極
爪の間隙内に空気案内羽根を挿入することは、事情によ
っては前記ノイズを一層強めることになる。
和国特許第３４１０７６０号明細書に基づいて公知であ
る。この場合には、回転子の爪間の溝状の間隙に基づい
て通気作用、ひいては冷却作用が不充分になるという欠
点が生じる。磁極爪間の溝状間隙は歯付き固定子壁と相
俟って比較的広い通路を形成している。この間隙内には
比較的大体積の渦が発生し、該渦が磁極爪もしくは固定
子との交互作用によってノイズを放出することが判っ
た。更にまた溝状間隙の横断面が回転運動に伴って、固
定子壁における溝スロットの構造によって周期的に変化
する。これによって周期的に圧力振動が誘発され、相応
の周波数帯域においてノイズを惹起することになる。前
掲の特許明細書に基づいて公知になっているように磁極
爪の間隙内に空気案内羽根を挿入することは、事情によ
っては前記ノイズを一層強めることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、爪磁極間の間隙を閉鎖することによって、大体積の
渦形成を防止し、ひいてはノイズ発生を顕著に低下さ
せ、冷却作用を改善することである。
は、爪磁極間の間隙を閉鎖することによって、大体積の
渦形成を防止し、ひいてはノイズ発生を顕著に低下さ
せ、冷却作用を改善することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、溝状の間隙内に、該間隙の縦方
向に延在するように冷却媒体の通流可能なハニカム状構
造が配置されている点にある。
の本発明の構成手段は、溝状の間隙内に、該間隙の縦方
向に延在するように冷却媒体の通流可能なハニカム状構
造が配置されている点にある。
【０００５】
【発明の効果】本発明の構成手段によって、ノイズ発生
の顕著な低下と冷却作用の改善が得られるばかりでな
く、間隙に装填するために特に軽量のハニカム状構造を
使用することにより、回転子の強度が高められると共
に、冷却流が乱流無くハニカム状構造を通流することに
よって、回転子の冷却が更に改善されるという利点が得
られる。
の顕著な低下と冷却作用の改善が得られるばかりでな
く、間隙に装填するために特に軽量のハニカム状構造を
使用することにより、回転子の強度が高められると共
に、冷却流が乱流無くハニカム状構造を通流することに
よって、回転子の冷却が更に改善されるという利点が得
られる。
【０００６】その他の利点は、請求項２以降に記載した
構成手段並びに実施例の説明に基づいて明らかである。
構成手段並びに実施例の説明に基づいて明らかである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。
例を詳説する。
【０００８】図１に示した三相交流発電機は、三相交流
巻線１１を支持する積層薄板から成るリング状の固定子
１０を有している。該固定子１０は、ポット状の軸受シ
ールド１２と軸受カバー１３との間に複数本の抗張ねじ
１５によって緊締されている。軸受シールド１２と軸受
カバー１３は、発電機を軸方向に通流する符号Ｋで略示
した冷却空気流を通すための複数の穿設部１６を有して
いる。
巻線１１を支持する積層薄板から成るリング状の固定子
１０を有している。該固定子１０は、ポット状の軸受シ
ールド１２と軸受カバー１３との間に複数本の抗張ねじ
１５によって緊締されている。軸受シールド１２と軸受
カバー１３は、発電機を軸方向に通流する符号Ｋで略示
した冷却空気流を通すための複数の穿設部１６を有して
いる。
【０００９】軸受シールド１２及び軸受カバー１３内で
図示を省いた玉軸受によって軸支された回転子軸１４は
固定子１０の領域内に、符号Ｒで略示した爪磁極ロータ
を支持しており、該爪磁極ロータは主として、回転子軸
１４に直接装着されている１つの管状の軟鉄コア１７及
び該軟鉄コアの両端面に当接している２つの磁極ディス
ク１８，１９並びに前記軟鉄コアの周面に巻成された界
磁コイル２０から成っている。軸受カバー１３から突出
する軸端部にはファン車２１が固着されている。該ファ
ン車２１は、発電機を通流する冷却空気流Ｋを吸込む。
しかし発電機がコンパクトな構造の場合には、ファン
は、磁極ディスク１８，１９の端面に直配置されてい
る。
図示を省いた玉軸受によって軸支された回転子軸１４は
固定子１０の領域内に、符号Ｒで略示した爪磁極ロータ
を支持しており、該爪磁極ロータは主として、回転子軸
１４に直接装着されている１つの管状の軟鉄コア１７及
び該軟鉄コアの両端面に当接している２つの磁極ディス
ク１８，１９並びに前記軟鉄コアの周面に巻成された界
磁コイル２０から成っている。軸受カバー１３から突出
する軸端部にはファン車２１が固着されている。該ファ
ン車２１は、発電機を通流する冷却空気流Ｋを吸込む。
しかし発電機がコンパクトな構造の場合には、ファン
は、磁極ディスク１８，１９の端面に直配置されてい
る。
【００１０】爪磁極回転子Ｒは６対の爪磁極を有し、該
爪磁極は磁極ディスク１８，１９に一体成形されてい
る。一方の磁極ディスク１８の爪磁極２２と他方の磁極
ディスク１９の爪磁極２３は、互いにフィンガ状に噛合
うように、爪磁極回転子Ｒの円周に分配配置されてお
り、しかも爪磁極２２，２３は軸方向でそれぞれ台形状
に自由端へ向かって先細になっており、かつ界磁コイル
２０を界磁電流が通流する場合に、互いに逆極性に分極
される。この界磁電流は、符号２４で略示した界磁調整
器を介して、車両の車体搭載回路網から取出され、かつ
２つのスリップリング２５，２６並びに、該スリップリ
ングの周面を摺動する炭素ブラシ２７，２８を介して界
磁コイル２０に給電される。
爪磁極は磁極ディスク１８，１９に一体成形されてい
る。一方の磁極ディスク１８の爪磁極２２と他方の磁極
ディスク１９の爪磁極２３は、互いにフィンガ状に噛合
うように、爪磁極回転子Ｒの円周に分配配置されてお
り、しかも爪磁極２２，２３は軸方向でそれぞれ台形状
に自由端へ向かって先細になっており、かつ界磁コイル
２０を界磁電流が通流する場合に、互いに逆極性に分極
される。この界磁電流は、符号２４で略示した界磁調整
器を介して、車両の車体搭載回路網から取出され、かつ
２つのスリップリング２５，２６並びに、該スリップリ
ングの周面を摺動する炭素ブラシ２７，２８を介して界
磁コイル２０に給電される。
【００１１】図２から一層明確に判るように爪縦方向フ
ランク２９，３０は互いにほぼ平行に延びかつ相互間に
間隙３１を形成している。
ランク２９，３０は互いにほぼ平行に延びかつ相互間に
間隙３１を形成している。
【００１２】図５から判るように従来技術の発電機の間
隙３１は空のままである。その結果、該間隙３１内に
は、比較的大体積の渦が形成され、該渦は磁極爪と相互
作用しかつ三相交流巻線１１を有する固定子１０の縦溝
１０Ａと相俟ってノイズを放出することになる。
隙３１は空のままである。その結果、該間隙３１内に
は、比較的大体積の渦が形成され、該渦は磁極爪と相互
作用しかつ三相交流巻線１１を有する固定子１０の縦溝
１０Ａと相俟ってノイズを放出することになる。
【００１３】本発明によれば前記間隙３１（図３、図
４、図６及び図７参照）は例えばハニカム状構造３３に
よって塞がれており、しかも該ハニカム状構造は溝状の
間隙３１の縦方向に延在している。このハニカム状構造
は、図４の（ａ）では横断面円形であり、或いは図４の
（ｂ）では、爪磁極回転子Ｒの一方の端面Ｒ１から他方
の端面Ｒ２へ延びる（図３参照）多角形構造体３３ａで
ある。
４、図６及び図７参照）は例えばハニカム状構造３３に
よって塞がれており、しかも該ハニカム状構造は溝状の
間隙３１の縦方向に延在している。このハニカム状構造
は、図４の（ａ）では横断面円形であり、或いは図４の
（ｂ）では、爪磁極回転子Ｒの一方の端面Ｒ１から他方
の端面Ｒ２へ延びる（図３参照）多角形構造体３３ａで
ある。
【００１４】図４の（ｃ）では、ハニカム状構造３３ｂ
は半径方向内側へ向かって開いており、その下に位置し
ている界磁コイル２０に対して僅かな距離を有してい
る。
は半径方向内側へ向かって開いており、その下に位置し
ている界磁コイル２０に対して僅かな距離を有してい
る。
【００１５】図６には磁極爪と溝間隙と共にハニカム状
構造が展開図で明示されている。
構造が展開図で明示されている。
【００１６】図７にはハニカム状構造がやはり原理図で
図示されており、かつ回転子の回転方向が符号Ｄで表示
されている。両爪磁極間には個別的なハニカム小管３３
ｃが縦断面図で示されている。該ハニカム小管３３ｃの
両端は回転子から張出しており、かつ、電気機器が矢印
Ｄの回転方向に回転中に空気流Ｌが上位の部位Ｌ１では
圧縮作用を受け、下位の部位Ｌ２では吸引作用を受ける
ように斜めに面取りされている。また圧力はファンを内
設することによって、或いは異なった横断面の空気取入
れ口と空気取出し口を設けることによって増成すること
が可能である。このようにして爪磁極回転子Ｒを通流す
る特に強力な空気流が得られる。ハニカム状構造は半径
方向では界磁コイル２０の近傍にまで達している。
図示されており、かつ回転子の回転方向が符号Ｄで表示
されている。両爪磁極間には個別的なハニカム小管３３
ｃが縦断面図で示されている。該ハニカム小管３３ｃの
両端は回転子から張出しており、かつ、電気機器が矢印
Ｄの回転方向に回転中に空気流Ｌが上位の部位Ｌ１では
圧縮作用を受け、下位の部位Ｌ２では吸引作用を受ける
ように斜めに面取りされている。また圧力はファンを内
設することによって、或いは異なった横断面の空気取入
れ口と空気取出し口を設けることによって増成すること
が可能である。このようにして爪磁極回転子Ｒを通流す
る特に強力な空気流が得られる。ハニカム状構造は半径
方向では界磁コイル２０の近傍にまで達している。
【００１７】前記のように爪磁極回転子Ｒの表面が平滑
になるように間隙３１をハニカム状構造３３によって閉
鎖することによって、ノイズ発生は低下し、同時にまた
爪磁極回転子Ｒの冷却作用は改善される。擦過流体への
放熱は殊に流体量、流動速度、流動形式（乱流）及び流
動沿面の総表面積に関連している。熱伝達は、流体と流
動沿面との間の薄い流動境界層及び／又は温度境界層で
行なわれる。本発明では、特に従来技術に対比して表面
積を著しく増大することによって、現存の冷却空気量を
一層効果的に活用することが可能になった。
になるように間隙３１をハニカム状構造３３によって閉
鎖することによって、ノイズ発生は低下し、同時にまた
爪磁極回転子Ｒの冷却作用は改善される。擦過流体への
放熱は殊に流体量、流動速度、流動形式（乱流）及び流
動沿面の総表面積に関連している。熱伝達は、流体と流
動沿面との間の薄い流動境界層及び／又は温度境界層で
行なわれる。本発明では、特に従来技術に対比して表面
積を著しく増大することによって、現存の冷却空気量を
一層効果的に活用することが可能になった。
【００１８】磁極爪及び回転子巻線に熱的に結合された
ハニカム状構造を間隙に装填することによって、表面積
の顕著な拡張化が得られる。ハニカム状構造は溝方向に
方位づけられておりかつ小さな直径を有している。これ
によって僅かな厚さの境界層並びに層流が生じる。流動
抵抗は、このようなハニカム状構造によって僅少値に抑
えることができ、冷却空気流の絞りは僅かになる。ハニ
カム状構造は、非磁性軽金属又は熱伝導性プラスチック
から成るのが有利である。
ハニカム状構造を間隙に装填することによって、表面積
の顕著な拡張化が得られる。ハニカム状構造は溝方向に
方位づけられておりかつ小さな直径を有している。これ
によって僅かな厚さの境界層並びに層流が生じる。流動
抵抗は、このようなハニカム状構造によって僅少値に抑
えることができ、冷却空気流の絞りは僅かになる。ハニ
カム状構造は、非磁性軽金属又は熱伝導性プラスチック
から成るのが有利である。
【図１】特に車体搭載回路網へ給電するための爪磁極形
発電機の縦断面図である。
発電機の縦断面図である。
【図２】一部分を軸方向に断面して示した爪磁極形回転
子の側面図である。
子の側面図である。
【図３】爪磁極形回転子の概略的な斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面線に沿った断面図であ
る。
る。
【図５】本発明のハニカム構造を備えていない公知の爪
磁極形回転子の図４相当断面図である。
磁極形回転子の図４相当断面図である。
【図６】磁極爪と溝間隙と共に示した回転子の展開図で
ある。
ある。
【図７】図６に類似した原理図である。
１０ 固定子、 １０Ａ 縦溝、 １１ 三相交流巻
線、 １２ 軸受シールド、 １３ 軸受カバー、 １
４ 回転子軸、 １５ 抗張ねじ、 １６ 穿設部、
１７ 軟鉄コア、 １８，１９ 磁極ディスク、 ２０
界磁コイル、２１ ファン車、 ２２，２３ 爪磁
極、 ２４ 界磁調整器、 ２５，２６スリップリン
グ、 ２７，２８ 炭素ブラシ、 ２９，３０ 爪縦方
向フランク、 ３１ 間隙、 ３３ ハニカム状構造、
３３ａ 多角形構造体、 ３３ｂハニカム状構造、
３３ｃ ハニカム小管、 Ｋ 冷却空気流、 Ｒ 爪磁
極回転子、 Ｄ 回転方向、 Ｌ 空気流、 Ｌ１ 圧
縮作用を受ける部位、 Ｌ２ 吸引作用を受ける部位
線、 １２ 軸受シールド、 １３ 軸受カバー、 １
４ 回転子軸、 １５ 抗張ねじ、 １６ 穿設部、
１７ 軟鉄コア、 １８，１９ 磁極ディスク、 ２０
界磁コイル、２１ ファン車、 ２２，２３ 爪磁
極、 ２４ 界磁調整器、 ２５，２６スリップリン
グ、 ２７，２８ 炭素ブラシ、 ２９，３０ 爪縦方
向フランク、 ３１ 間隙、 ３３ ハニカム状構造、
３３ａ 多角形構造体、 ３３ｂハニカム状構造、
３３ｃ ハニカム小管、 Ｋ 冷却空気流、 Ｒ 爪磁
極回転子、 Ｄ 回転方向、 Ｌ 空気流、 Ｌ１ 圧
縮作用を受ける部位、 Ｌ２ 吸引作用を受ける部位
フロントページの続き (72)発明者 ハインツ ラウターバッハ ドイツ連邦共和国 エスリンゲン ツォル ハウスヴェーク ４ (72)発明者 クラウス ライマン ドイツ連邦共和国 ゲルリンゲン ローベ ルト−コッホ−シュトラーセ 50 (72)発明者 ウーヴェ クナッペンベルガー ドイツ連邦共和国 ミューラッカー カー ルシュトラーセ 11
Claims (7)
- 【請求項１】 巻線を備えたリング状の固定子（１０）
と、固定子孔の内部に回転可能に配置された爪磁極回転
子（Ｒ）と、該爪磁極回転子（Ｒ）の少なくとも一方の
端面側でその外周域において軸方向に作用するファン部
材（２１）とを備え、前記爪磁極回転子（Ｒ）が、回転
子軸に対して共軸の界磁コイル（２０）を含みかつ周面
に沿って前記界磁コイルに被さって係合する複数の爪磁
極（２２，２３）を有し、該爪磁極が、溝状の間隙（３
１）でもってフィンガー状に互いに係合しており、前記
溝状の間隙のフランクが実質的に互いに平行に延びてい
る形式の、電気機器、特に爪磁極形発電機において、 溝状の間隙（３１）内に、該間隙の縦方向に延在するよ
うに冷却媒体の通流可能なハニカム状構造（３３）が配
置されていることを特徴とする、電気機器、特に爪磁極
形発電機。 - 【請求項２】 ハニカム状構造（３３）が、隣り合った
爪磁極（２２，２３）間の全間隙を塞いでいる、請求項
１記載の電気機器。 - 【請求項３】 ハニカム状構造（３３）が管状に形成さ
れており、かつ円形又は角形の横断面を有している、請
求項１又は２記載の電気機器。 - 【請求項４】 ハニカム状構造（３３）が半径方向内側
へ向かって開いている、請求項３記載の電気機器。 - 【請求項５】 ハニカム状構造（３３）が、半径方向で
界磁コイル（２０）の近傍にまで達している、請求項１
から４までのいずれか１項記載の電気機器。 - 【請求項６】 ハニカム状構造（３３）が、熱伝導性プ
ラスチックのような非磁性材料から成り、かつ爪磁極
（２２，２３）と共に連続的な表面を形成している、請
求項１から５までのいずれか１項記載の電気機器。 - 【請求項７】 ハニカム状構造（３３）が、磁極ディス
ク（１８，１９）の両端面を超えて張出しており、かつ
爪磁極回転子（Ｒ）の回転方向とは逆向きに斜めに面取
りされている、請求項１から６までのいずれか１項記載
の電気機器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29901126U DE29901126U1 (de) | 1999-01-23 | 1999-01-23 | Elektrische Maschine, insbesondere Klauenpol-Generator |
| DE29901126.7 | 1999-01-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000224810A true JP2000224810A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=8068375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000011894A Pending JP2000224810A (ja) | 1999-01-23 | 2000-01-20 | 電気機器、特に爪磁極形発電機 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6239519B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000224810A (ja) |
| BR (1) | BR0000145A (ja) |
| DE (1) | DE29901126U1 (ja) |
| FR (1) | FR2788899A1 (ja) |
| IT (1) | IT1316173B1 (ja) |
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| US6946758B2 (en) * | 2001-01-09 | 2005-09-20 | Black & Decker Inc. | Dynamoelectric machine having encapsulated coil structure with one or more of phase change additives, insert molded features and insulated pinion |
| JP3917520B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2007-05-23 | ブラック アンド デッカー インク | 熱伝導性プラスチックでコーティングされた電機子を有する電気モータ |
| US7814641B2 (en) * | 2001-01-09 | 2010-10-19 | Black & Decker Inc. | Method of forming a power tool |
| US6787948B2 (en) * | 2001-06-29 | 2004-09-07 | Bae Systems Controls Inc. | Stator construction for high performance rotating machines |
| US20040056539A1 (en) * | 2001-11-30 | 2004-03-25 | Du Hung T. | Electric motor having armature coated with a thermally conductive plastic |
| US8777120B2 (en) * | 2006-04-15 | 2014-07-15 | International Business Machines Corporation | Hydronic radiant flooring heating system |
| EP2194633B1 (en) * | 2007-08-09 | 2017-05-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Brushless ac generator for vehicle |
| DE102013012569A1 (de) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Asmo Co., Ltd. | Rotor, motor und rotor-herstellungsverfahren |
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| US3230404A (en) * | 1961-10-10 | 1966-01-18 | Chrysler Corp | Damping means for claw tooth rotors |
| FR2433255A1 (fr) * | 1978-08-11 | 1980-03-07 | Cem Comp Electro Mec | Rotor de machine electrique a poles saillants |
| US4617485A (en) * | 1983-12-19 | 1986-10-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Rotor of alternator mounted on vehicle |
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| US5532663A (en) * | 1995-03-13 | 1996-07-02 | General Electric Company | Support structure for a superconducting coil |
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| JP3435075B2 (ja) * | 1998-09-07 | 2003-08-11 | 三菱電機株式会社 | 車両用交流発電機 |
-
1999
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