JP2000306748A - 負荷時タップ切換器用切換開閉器 - Google Patents

負荷時タップ切換器用切換開閉器

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JP2000306748A JP11110404A JP11040499A JP2000306748A JP 2000306748 A JP2000306748 A JP 2000306748A JP 11110404 A JP11110404 A JP 11110404A JP 11040499 A JP11040499 A JP 11040499A JP 2000306748 A JP2000306748 A JP 2000306748A
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vacuum switch
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形、安価で信頼性の高いタップ切換器用切
換開閉器を提供する。 【解決手段】 第一真空スイッチ4を真空自閉力より大
なる開極用押しばね45と駆動片44と制止片47によ
り自由時開の状態に、そして第二真空スイッチ5を真空
自閉力ないし接圧用押しばね54により自由時閉の状態
に構成し、両真空スイッチ4、5を並置したうえ、カム
2およびカムフォローワ31付ベルクランク3からなる
カム機構により、駆動片44で第一真空スイッチ4を駆
動すると共に、駆動片44に係合させた梃子片6で第二
真空スイッチ5を駆動するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、変圧器などのタ
ップ切換に使用される真空スイッチ式の負荷時タップ切
換器用切換開閉器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】切換開閉器の電流開閉素子に真空スイッ
チを用いた真空スイッチ式負荷時タップ切換器は、真空
スイッチという密封容器内で電流開閉をさせるのでアー
クが露出せず雰囲気媒体を分解または汚損しないという
特徴がある。特にSF6ガスを絶縁媒体として用いるガ
ス絶縁式負荷時タップ切換器の場合には、この特徴の効
果が大であるという理由で、専ら真空スイッチ式負荷時
タップ切換器が使用されるようになってきた。そして今
や、この真空スイッチ式負荷時タップ切換器は、それを
如何に安価に実現するかが課題となってきた。
【0003】例えば、この課題を実現する方法として、
動作角度が1/N回転(Nはタップ数)のばね式回転形
蓄勢機構により、一相当たり二つの真空スイッチと二つ
のタップ選択可動肢を駆動し協働させてタップ切換を行
う方法が、特開平10−270265号公報で提案され
ている。この方法では1タップ切換動作の際に、二つの
真空スイッチ、すなわち、定常時開の第一真空スイッチ
と定常時閉の第二真空スイッチを、切換開始直後と切換
終了直前に狭い共閉区間を経てその開閉状態を互いに順
序正しく且つ精度良く反転および再反転させることが、
機構具体化上の課題となる。上記公報で示されたもので
は、第一および第二真空スイッチをその可動電極を互い
に向かい合わせて上下に直列配置したうえ、溝カムで駆
動されるカムフォローワのフォーク部でそれらの可動電
極を駆動することによって、この課題を実現している。
【0004】図7は、従来の負荷時タップ切換器用切換
開閉器を示す側断面図であり、図において、71は定常
時開の第一真空スイッチであり、可動電極棒72、固定
電極棒73を備えている。75は定常時閉の第二真空ス
イッチであり、可動電極棒76と固定電極棒77を備え
ている。両可動電極棒72、76には鍔78、79が設
けられている。81は蓄勢機構の出力軸、82は出力軸
76に取り付けられた溝カムであり、溝83が形成され
ている。85はベルクランクであり、一方の端部には溝
83にはめ込まれた駆動輪86が設けられるとともに他
方の端部にはフォーク87が形成されて、鍔78、79
に当接し得るようになっている。88は2つの鍔78、
79の間に設けられた押しばねである。次に動作につい
て説明する。蓄勢機構の出力軸81が回転すると、溝カ
ム82も同時に回転し、回転方向が変換されてベルクラ
ンク85が回転し、その動きに応じてフォーク87が鍔
78、79に当接してこれを駆動し、その結果、第一、
第二真空スイッチ71、75は可動電極棒72、76が
駆動されて上記のように開閉する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたような従来
の切換開閉器の駆動方法では、二つの真空スイッチが上
下に直列配置されているので負荷時タップ切換器全体高
さが高くなる、また、溝カムを使用せねばならないので
高価になるなどの問題点があった。
【0006】この発明はこのような問題を解決するため
になされたもので、上記のような真空スイッチの開閉順
序、すなわち、定常時閉の第一真空スイッチと定常時閉
の第二真空スイッチとを、切換開始直後と切換終了直前
に狭い共閉区間を介してその開閉状態を互いに順序よく
正しく且つ精度良く反転および再反転させ得る、高さの
小さい且つ安価な負荷時タップ切換器用切換開閉器を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る負荷時タ
ップ切換器用切換開閉器は、定常時閉の第一真空スイッ
チと定常時開の第二真空スイッチとを備え、これらの第
一および第二真空スイッチを切換開始直後に共閉区間を
経て開閉状態を一旦反転させ、切換終了直前に再び共閉
区間を経て再反転させ定常時の開閉状態に復帰させるよ
うにしたものにおいて、外周に等角度間隔のカム山を有
するカム、このカム山に追随するカムフォローワを有し
て前記カム山の半径方向変位をカム軸に平行な往復変位
に変換するベルクランク、カム軸に平行に配設された第
一固定電極棒とこの第一固定電極棒に近い側から第一お
よび第二係合鍔を有する第一可動電極棒とからなる開極
ストロークS1の第一真空スイッチ、第一および第二係合
鍔の間に第一可動電極棒に沿って移動可能に配設される
と共にベルクランクに連係された駆動片、第一真空スイ
ッチの真空自閉力より大なるばね力を有して駆動片を第
二係合鍔の側へ押圧する開極用押しばね、第一可動電極
棒に当接して第一可動電極棒の開極動作を開極ストロー
クS1に制限する制止片、第二固定電極棒と第三係合鍔を
有する第二可動電極棒とからなると共にこれらの第二固
定電極棒と第二可動電極棒との配置の向きを第一固定電
極棒と第一可動電極棒との配置の向きと同じにして第一
真空スイッチに並置された開極ストロークS2の第二真空
スイッチ、および、一端を駆動片に連係し他端を第三係
合鍔に当接して第二真空スイッチを開極させ得るように
配設されると共に一端と他端からそれぞれL1とL2の位置
に支点を有する梃子片より成り、カム山の頂上にカムフ
ォローワがある状態で、駆動片と第二係合鍔との間に
(S2×L1/L2)より大きい寸法の間隙が形成され、第一
可動電極棒と制止片との間に寸法S1の間隙が形成される
と共に、梃子片の他端が第三係合鍔へ作用して第二真空
スイッチを開極ストロークS2だけ開極させるようにした
ものである。
【0008】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1における負荷時タップ切換器用切換開閉
器(以下、切換開閉器と称す)の構成概念を示す側断面
図、図2は、図1の切換開閉器のカムを示す平面図、図
3、図4は図1、図2と同じ切換開閉器とそのカムの側
断面図、平面図であるが、図1、図2とは動作途中の異
なる時点での状態を示す。これらの図において、1はカ
ム軸である駆動軸で、図示されない一切換動作角度がθ
のばね式蓄勢機等駆動機構の出力軸に連結されている。
2はこの駆動軸1に取り付けられると共に外周にθの角
度ピッチで複数のカム山21を備えたカム、3は互いに
ほぼ直角をなす二つの腕の一方の先端にカムフォローワ
31を、他方の先端にフォーク32を備え、両腕の付根
交差部を支点ピン33に回動自在に遊嵌されたベルクラ
ンク、4は定常時閉の第一真空スイッチであり、中間部
と端部に第一、第二係合鍔411、412を持つ第一可
動電極棒41と、第一固定電極棒42より成り、第一固
定電極棒42に近い側から第一係合鍔411、第二係合
鍔412の順に配置されるとともにその第一固定電極棒
42を取付座43に取付保持されている。
【0009】44は第一、第二の係合鍔411、412
の間に第一可動電極棒41に沿って相対運動可能なるよ
う配設されるとともに、その一方の側部にベルクランク
3のフォーク32に係合するピン441を、また他方の
側部にフォーク442を備えた駆動片、45は第一真空
スイッチ4の真空自閉力より大なるばね力を有して、駆
動片44を第一真空スイッチ4を常時開く方向、すなわ
ち図1において上方へ押圧すべく、駆動片44とその下
方のばね座451との間に挿架された開極用押しばね、
46は第一真空スイッチ4の第一可動・第一固定電極棒
接触荷重を加勢するために第一係合鍔411と駆動片4
4との間に挿架された接圧用押しばね、47はこの第一
可動電極棒の上方への動き、すなわち第一真空スイッチ
の開極寸法を一定量に制限するための制止片、5は定常
時開の第二真空スイッチであり、その端部に第三係合鍔
511を持つ第二可動電極棒51と第二固定電極棒52
より成り、その第二固定電極棒52を取付座53に取付
保持されている。54は第二真空スイッチの第二可動・
第二固定電極棒接触荷重を加勢するために第二可動電極
棒51とその上方のばね座55の間に挿架された接圧用
押しばね、6は一端に駆動片44のフォーク442に係
合するピン61を、また他端に第三係合鍔511の下面
に当接し得るピン62を備えると共に、ピン61からL
1、ピン62からL2の位置を支点ピン63に回動自在に
遊嵌された梃子片である。なお、図1中の第一、第二真
空スイッチ4、5以外の各要素で真空スイッチ駆動機構
を構成している。
【0010】上記構成において、駆動片44は阻止する
ものがない限り開極用押しばね45の反力によって常
時、図1において上方向へ向かおうとしている。この動
きに追随し、駆動片44のピン441にフォーク32を
係合させたベルクランク3は、常時反時計方向へ回転し
ようとしている。また駆動片44のフォーク442にピ
ン61を係合させた梃子片6は常時時計方向へ回転しよ
うとしている。カム2のカム山21にはベルクランク3
のこの反時計方向回転力による押圧力がカムフォローワ
31を介して常時作用する。
【0011】そして、図1および図2に示すように、ベ
ルクランク3のカムフォローワ31がカム2のカム山2
1の頂上にあり、これによってベルクランク3が支点ピ
ン33を軸として時計方向に傾動させられきった状態、
そしてこのベルクランク3のフォーク32に係合したピ
ン441によって、駆動片44が下がりきった状態、更
にこの下がりきった駆動片44のフォーク442に係合
したピン61によって梃子片6が支点ピン63を軸とし
て反時計方向に傾動させられきった状態にあるときは、
第一真空スイッチ4の第一可動、第一固定電極棒41、
42は自身の真空自閉力および接圧用押しばね46の押
圧力により互いに閉極し、第一可動電極棒41の第二係
合鍔412と駆動片44との間にWの間隙が、同じく第
二係合鍔412と制止座47との間にS1の隙間が、更に
梃子片6のピン62によってその第二可動電極棒51上
の第三係合鍔511を押し上げられた第二真空スイッチ
5の第二可動、第二固定電極間51、52の間にS2(但
しW×L2/L1>S2とする)の間隙がそれぞれ形成される
ように、各構成要素の相対的配設が為されている。
【0012】次に動作について説明する。図5は、切換
開閉器の切換動作時の第一、第二真空スイッチの開閉状
態の変化を示す説明図である。(a)は定常時であり、
閉極した第一真空スイッチ4につながった第一タップ選
択可動枝11と、開極した第二真空スイッチ5に制限抵
抗13を介してつながった第二タップ選択可動枝12と
が同じ固定コンタクト14に接触している。(b)では
第二タップ選択可動枝12が隣の固定コンタクト14へ
移り、(c)で第二真空スイッチ5が開極する。この時
のタップ間橋絡電流は制限抵抗により限流される。次に
(d)で第一真空スイッチ4が開極し、第一タップ選択
可動枝11が(e)で固定コンタクト14を離れ、
(f)で第二タップ選択可動枝12と同じ固定コンタク
トへ接触し、続いて(g)で第一真空スイッチ4が閉極
し、(h)で第二真空スイッチ5が開極して切換動作が
完了する。
【0013】図6は真空スイッチ駆動機構によって駆動
される第一および第二真空スイッチ4および5の開閉シ
ーケンスを示す図で、横軸を駆動軸1の回転トラベルと
して、第一および第二真空スイッチ4および5の閉極区
間を横棒で表したものである。θは一切換動作当たりの
駆動軸1の回転角度、P1およびP2はそれぞれ切換前後の
定常位置、〜および〜の区間は第一真空スイッ
チ4の閉極区間、〜は第二真空スイッチ5の閉極区
間、〜および〜は第一および第二真空スイッチ
4および5の共閉区間を示す。図6中、a〜hは図5の
a〜hの状態に相当する。
【0014】次に真空スイッチ駆動機構の動作について
説明する。図1および図2は、本真空スイッチ駆動機構
が切換前の定常位置にある状態、すなわち図6の開閉シ
ーケンスのP1にある状態にあり、第一真空スイッチ4が
閉じ、第二真空スイッチ5が開いている。この状態か
ら、図6の開閉シーケンスのP2の状態に切り換えるに
は、図示しない蓄勢機構等駆動機構によって駆動軸1を
一切換動作当たりの回転角度θだけ時計・反時計の何れ
かの方向に駆動・回転させる。以下、時計方向に駆動・
回転させた場合を例にとり順を追ってその動きを説明す
る。
【0015】(1)前記したように、開極用押しばね4
5の反力によって駆動片44は、図において上方向への
力を、ベルクランク3は反時計方向への回転力を、従っ
てカムフォローワ31はカム2の中心への向心力を常時
受けているので、カム2が回転を始めると、カムフォロ
ーワ31はカム山21のうちの一つのカム山21aの形
状に沿ってカム山21aの頂上から下がり始め、これに
よってベルクランク3は反時計方向への動きを、駆動片
44は上昇方向への動きを、梃子片6は時計方向への動
きを、第二真空スイッチの第二可動電極棒51は自身の
下降方向への動きを始める。 (2)動きが進行し、駆動片44が寸法S2×L1/L2(<
W)だけ上昇すると、第二真空スイッチ5の第二可動電
極棒51が寸法S2だけ下降し、第二可動電極棒51が第
二固定電極棒52に接して第二真空スイッチ5が閉極、
図6のに達した状態となる。 (3)閉極した第二真空スイッチ5の第二可動電極棒5
1はこれ以上降下し得なくなるので、引き続く動きにお
いては、梃子片6のピン62のみが降下し、第二真空ス
イッチ5の第三係合鍔511との間に間隙が発生してい
く。
【0016】(4)駆動片44の上昇(定常位置からの
上昇)が寸法Wに達すると、駆動片44が第一真空スイ
ッチ4の第二可動電極棒上の第二係合鍔412に当接
し、図6のに達した状態となる。この当接により、接
圧用押しばね46は、同一電極棒上の二つの係合鍔41
1と412の間に挿架された状態となるので、そのばね
力は第一真空スイッチ4の電極接触圧力を加勢する力と
してもはや作用しなくなる。梃子片6のピン62と第二
真空スイッチ5の第三係合鍔511との間隙はW×L2/
L1−S2の寸法に達する。 (5)前記したように、開極用押しばね45のばね力は
真空自閉力より大なる値に設定されているので、引き続
く動きにおいては、駆動片44の上昇に従い第一真空ス
イッチ4の第一可動電極棒41も上昇していく。すなわ
ち第一真空スイッチ4が開極していく。
【0017】(6)駆動片44の上昇(定常位置からの
上昇)が寸法W+S1に達すると、第一真空スイッチ4の
第二係合鍔412が制止片47に当接し、第二係合鍔4
12およびこれに当接した駆動片44はそれ以上上昇し
得なくなり停止する。駆動片44の停止に従い、これに
係合したベルクランク3および梃子片6の動きも停止
し、図3、図4および図6のの状態となる。この時、
第一真空スイッチ4の第一可動電極棒41と第一固定電
極棒42との間には寸法S1の間隙(すなわち開極寸法)
ができていることは言うまでもない。 (7)引き続く動きにおいては、駆動軸1とカム2のみ
とが回転し、カム山21aと停止したカムフォローワ3
1との間には間隙ができていく。
【0018】(8)カム2の回転角度がカム山のピッチ
角度θの1/2を超えると、次のカム山21bがカムフ
ォローワ31に接近してくる。そしてやがてこのカム山
21bがカムフォローワ31をカム2の中心から遠ざけ
る方向に押し戻し始める。これによって、ベルクランク
3、駆動片44、梃子片6の反転動作、すなわち、ベル
クランク3の時計方向、駆動片44の下降方向、梃子片
6の反時計方向への動きが始まる。 (9)駆動片44が下降を始めると、第一真空スイッチ
4の自閉力により常時下降方向の力を受けている第一可
動電極棒41も共に追随下降する。駆動片44の下降寸
法がS1に達すると第一真空スイッチ4の第一可動電極棒
41と第一固定電極棒42との間の間隙(すなわち開極
寸法)が0となって、第一真空スイッチ4が閉極し、図
6のの状態となる。この時、第一真空スイッチ4の第
二係合鍔412と制止片47との間には寸法S1の間隙が
形成されることは言うまでもない。 (10)引き続く動きでは、閉極した第一真空スイッチ
4の第一可動電極棒41は、それ以上下降できないので
駆動片44のみが下降する。以降、第一真空スイッチ4
の第二係合鍔412と駆動片44との間には再び間隙が
でき始め、その結果、接圧用押しばね46は駆動片44
と第一真空スイッチ4の第一係合鍔411との間に挿架
された状態となるので、そのばね力は再び第一真空スイ
ッチ4の両電極棒41、42の接触荷重を加勢するよう
作用し始める。
【0019】(11)駆動片44の下降(図3の状態か
らの下降)が寸法S1+W−S2×L1/L2に達すると、梃子
片6のピン62が第二真空スイッチ5の第三係合鍔51
1に当接し、引き続く動きによって第二真空スイッチ5
の第二可動電極棒52を押上得るように、以って第二真
空スイッチ5を開極させるようになる。すなわち図6の
に達した状態となる。 (12)カム2の回転角度がθに達すると、カムフォロ
ーワ31がカム山21bの頂上に、また駆動片44の下
降が寸法S2+Wにそれぞれ達し、図1に示す切換前の定
常位置の状態と同じ一切換後の定常位置に達する。すな
わち、第一真空スイッチ4は閉極、第二真空スイッチ5
は開極、駆動片44と第一真空スイッチ4の第二係合鍔
412との間には寸法Wの間隙ができた状態、第一真空
スイッチ4の第二係合鍔412と制止片47との間には
寸法S1の間隙ができた状態となって、一切換動作を完了
する。
【0020】実施の形態2.実施の形態1では、第一お
よび第二真空スイッチ4、5とも、接圧用押しばね4
6、54を使用した例で説明したが、真空スイッチの可
動、固定電極棒の接触荷重が真空スイッチの真空自閉力
のみで足りる場合は、これら接圧用押しばねを省いて構
成することができる。
【0021】実施の形態3.実施の形態1および2では
ベルクランク3と駆動片44との連携を、ベルクランク
3側をフォーク32、駆動片44側をピン441で行っ
ているが、これを逆にして、ベルクランク側をピンで、
駆動片側をフォークで行っても効果は同じである。ま
た、駆動片44と梃子片6との連携を、駆動片44側を
フォーク442で、梃子片6側をピン61で行っている
が、これを逆にして、駆動片側をピンで、梃子片側をフ
ォークで行っても効果は同じである。これらの部分につ
いては相互間の連携さえできればその態様に関わらず同
効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】上記したように、この発明による負荷時
タップ切換器用切換開閉器では、二つの真空スイッチを
並置したので上下に直列配置した場合に対し全体の高さ
を約1/2に低減することができる。且つ、カムからそ
の第一真空スイッチの駆動片にのみ着力し、第二真空ス
イッチは駆動片から梃子片を介して連携従動するように
構成したので、必ず第一真空スイッチの動作発生に従っ
て第二真空スイッチが動作するようになり、相互動作順
序の正確な真空スイッチ駆動が可能になる。例えば、カ
ム機構からそれぞれ独立したベルクランクで二つの真空
スイッチを駆動するように構成した場合には、一方の真
空スイッチの動作の有無に関わらず他方が動作し得る
が、この発明による構成の場合には相互間に主従関係を
持たせているのでそのような問題は発生し得ない。ま
た、梃子片を介して第一、第二真空スイッチの連携を持
たせるようにしたので、共閉区間の開始終了タイミング
が駆動片の閉極オーバーストロークW、第二真空スイッ
チの開極寸法S2、梃子片の腕の長さL1とL2により決まる
ようになり、この結果、L1とL2の比率の選定により、W
寸法およびS2寸法の如何なる組合せに対しても、所望の
共閉区間の開始および終了点を設定することが可能とな
っている。また、カムは溝カムでなく板カムが使用でき
るので経済的である。なお、一般的に真空スイッチの外
径は、これらを収納する絶縁筒の内径に対して十分に小
さいので、上下配置されていた2個/相の真空スイッチ
3相分を左右並置へ変更しても絶縁筒を大きくする必要
がなく、平面積は増加しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における切換開閉器
の構成概念を示す側断面図である。
【図2】 図1の切換開閉器のカムの平面図である。
【図3】 図1の切換開閉器の動作を示す側断面図であ
る。
【図4】 図3の切換開閉器のカムの平面図である。
【図5】 切換動作時の第一、第二真空スイッチの開閉
状態を示す説明図である。
【図6】 第一、第二真空スイッチの開閉シーケンス図
である。
【図7】 従来の切換開閉器の側断面図である。
【符号の説明】
1 駆動軸、2 カム、3 ベルクランク、4 第一真
空スイッチ、5 第二真空スイッチ、6 梃子片、21
カム山、31 カムフォローワ、41 第一可動電極
棒、42 第一固定電極棒、44 駆動片、45 開極
用押しばね、47 制止片、51 第二可動電極棒、5
2 第二固定電極棒、63 支点ピン、411 第一係
合鍔、412 第二係合鍔、511 第三係合鍔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定常時閉の第一真空スイッチと定常時開
    の第二真空スイッチとを備え、これらの第一および第二
    真空スイッチを切換開始直後に共閉区間を経て開閉状態
    を一旦反転させ、切換終了直前に再び共閉区間を経て再
    反転させ定常時の開閉状態に復帰させるようにした負荷
    時タップ切換器用切換開閉器において、外周に等角度間
    隔のカム山を有するカム、このカム山に追随するカムフ
    ォローワを有して前記カム山の半径方向変位をカム軸に
    平行な往復変位に変換するベルクランク、カム軸に平行
    に配設された第一固定電極棒とこの第一固定電極棒に近
    い側から第一および第二係合鍔を有する第一可動電極棒
    とからなる開極ストロークS1の第一真空スイッチ、前記
    第一および第二係合鍔の間に前記第一可動電極棒に沿っ
    て移動可能に配設されると共に前記ベルクランクに連係
    された駆動片、前記第一真空スイッチの真空自閉力より
    大なるばね力を有して前記駆動片を前記第二係合鍔の側
    へ押圧する開極用押しばね、前記第一可動電極棒に当接
    して前記第一可動電極棒の開極動作を前記開極ストロー
    クS1に制限する制止片、第二固定電極棒と第三係合鍔を
    有する第二可動電極棒とからなると共にこれらの第二固
    定電極棒と第二可動電極棒との配置の向きを前記第一固
    定電極棒と第一可動電極棒との配置の向きと同じにして
    前記第一真空スイッチに並置された開極ストロークS2の
    第二真空スイッチ、および、一端を前記駆動片に連係し
    他端を前記第三係合鍔に当接して前記第二真空スイッチ
    を開極させ得るように配設されると共に前記一端と他端
    からそれぞれL1とL2の位置に支点を有する梃子片より成
    り、前記カム山の頂上に前記カムフォローワがある状態
    で、前記駆動片と第二係合鍔との間に(S2×L1/L2)よ
    り大きい寸法の間隙が形成され、前記第一可動電極棒と
    制止片との間に寸法S1の間隙が形成されると共に、前記
    梃子片の他端が第三係合鍔へ作用して第二真空スイッチ
    を開極ストロークS2だけ開極させるようにしたことを特
    徴とする負荷時タップ切換器用切換開閉器。
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