JP2004080847A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的なギャップ調整の可能な回転電機を提供する。
【解決手段】ロータ４０が回転駆動すると、錘４５に遠心力が加わり、錘４５は、外周方向に移動する。すると錘４５が、錘受け４５の傾斜した部分を登っていく。すると、錘４５がリング４３を上方向に付勢する。すると、リング４３及びヨーク４１が上方向に移動してギャップＧが大きくなる。
【選択図】 図２
【解決手段】ロータ４０が回転駆動すると、錘４５に遠心力が加わり、錘４５は、外周方向に移動する。すると錘４５が、錘受け４５の傾斜した部分を登っていく。すると、錘４５がリング４３を上方向に付勢する。すると、リング４３及びヨーク４１が上方向に移動してギャップＧが大きくなる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動二輪車等に使用される電動モータ等の回転電機に係り、特に機械的なギャップ調整の可能な回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータにあっては、ステータのコイルとロータのマグネットと間隙（ギャップ）が小さくなるほどトルクは大きくなり、逆に間隔が大きくなるほど高回転になる。この間隔を調整する技術が特許第２７４９５６０号の特許公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ギャップの調整を電気的に行おうとすると、モータが重厚長大になるので、電気的なギャップ調整は必ずしも望まれていない。なお、ギャップの調整は発電機においても異なる特性を得られるので有用である。
【０００４】
そこで、本発明は、機械的なギャップ調整の可能な回転電機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、軸周りに略円形に配設された複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対して前記軸回りに回転可能なロータで構成され、前記ロータは、前記コイルに対して前記軸方向に間隙を有して略円形に配設された複数の磁極を有し、前記軸方向に移動可能な第１部分と、その第１部分と一緒に回転し、前記軸方向に固定された第２部分と、前記第１部分と第２部分との間に設けられ、前記第１部分と第２部分と一緒に回転し、前記ロータの回転に応じて移動する錘とを備え、前記ロータの回転数が低回転から高回転に増加すると、前記錘が移動して前記第１部分と第２部分を前記軸方向に離れる方向に移動させたことを特徴とする回転電機としている。
【０００６】
また、請求項２の本発明は、前記第２部分および前記錘は、前記軸方向視で、前記コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機としている。
【０００７】
また、請求項３の本発明は、前記錘は、前記軸方向において前記コイルとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【００１０】
図１に示す電動二輪車１は、その車体前方上部にヘッドパイプ２を備え、該ヘッドパイプ２内には不図示のステアリング軸が回動自在に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル３が取り付けられている。そして、ハンドル３の両端にはグリップ４が取り付けられており、不図示の右側（図１の奥側）のグリップ４は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００１１】
ヘッドパイプ２の下部には左右一対のフロントフォーク５の上部が取り付けられており、各フロントフォーク５の下端には前輪６が前車軸７によって回転自在に軸支されている。尚、前記ハンドル３の中央上にはメータ８が配置され、該メータ８の下方には、ヘッドランプ９が配され、その両側にはフラッシャランプ１０（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。
【００１２】
ヘッドパイプ２からは左右一対の車体フレーム１１が車体後方に向かって延設されている。即ち、車体フレーム１１は丸パイプ状であり、ヘッドパイプ２から車体後方に向かって斜め下方に延びた後、後方に向かって円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延びたものである。各車体フレーム１１の後端部からは、斜め上方に向けて、左右一対の車体フレーム１２が延設され、シート１３の後方で互いに接続されている。左右一対の車体フレーム１２の間にはバッテリ１４が配置されている。
【００１３】
ところで、上記左右の車体フレーム１２には、逆Ｕ字状を成すシートステー（図示せず）接続され、左右一対のステー１６（一方のみ図示）で支持されている。シートステーには前記シート１３が開閉可能に配置されている。
【００１４】
そして、車体フレーム１２の後端に取り付けられたリヤフェンダ１６の後面にはテイルランプ１７が取り付けられており、その左右にはフラッシャランプ１８（一方のみ図示）が配されている。
【００１５】
一方、左右の車体フレーム１１の後端部には左右一対のリヤアームブラケット１９（一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、リヤアームブラケット１９には、リヤアーム２０の前端がピボット軸２１にて上下揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２０の後端には駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、リヤアーム２０と後輪２２はリヤクッション２３によって車体フレーム１２に懸架されている。
【００１６】
又、左右の車体フレーム１１の下方にはフートステップ２４（一方のみ図示）がそれぞれ取り付けられており、リヤアーム２０の下部にはサイドスタンド２５が軸２６によって回動可能に軸支されて設けられており、サイドスタンド２５はリターンスプリング２７によって閉じ側に付勢されている。
【００１７】
リヤアーム２０の後端の略円形の部分には車幅方向に扁平な薄型のアキシャルギャップ式の電動モータ２８が収容されている。
【００１８】
図２は、電動モータ２８とその周辺の構成を示す図である。
【００１９】
図２では、図面上が車体の右側、図面左が前側に対応する。
【００２０】
リヤアーム２０の後端部における筐体であるケース（ベース）２０１には、カバー２０２が取り付けられる。カバー２０２の中央部内側には軸受２０３が設けられている。この軸受２０３には後輪２２の車軸（後車軸）２２１の下部が回転可能に軸支されている。後車軸２２１にはホイル２２２が挿通され外側からナット２２３によりに、後車軸２２１とともに回転可能に支持されている。ホイル２２２の外周部にはタイヤ（図示せず）が取り付けられている。
【００２１】
電動モータ２８は、後車軸２２１周りに略円形に配設された複数のコイル３０を有するステータ３１と、ステータ３１対して後車軸２２１回りに回転可能なロータ４０とで主に構成されている。
【００２２】
ロータ４０の回転軸であるロータ軸４４の一方の端部は、ケース２０１に固定された軸受２０４により回転自在に軸支されている。ロータ軸４４の他方の端部は、軸受２０５で後車軸２２１に回転自在に支持されている。
【００２３】
ステータ３１のコイル３０は樹脂等でモールドされている。ステータ３１はケース２０１に収納されてボルト等で固定されている。
【００２４】
ロータ４０は、略円形に配設された複数の磁極４２を有するヨーク４１を備えている。ヨーク４１は、パンチ加工でリング状にした金属板を１段階絞り加工した部材である。ヨーク４１には矩形状の磁極４２が極性を交互にして接着されている。磁極４２は、後車軸２２１の軸方向（以下、単に軸方向という）に、コイル３０に対してギャップ（間隙）Ｇを有している。
【００２５】
ヨーク４１の内周部にはリング状の金属部材であるリング４３が嵌め込まれている。ヨーク４１とリング４３は第１部分を構成するものである。
【００２６】
リング４３は、内周側でケース２０１側に絞られている。そして、円筒状のセレーションリング４７を介してロータ軸４４に支持されている。セレーションリング４７は、外周部にロータ軸４４の長手方向に延びたセレーション溝を有し、ロータ軸４４に圧入されている。リング４３は、内周側でこのセレーション溝に対応する形状をなしているので、リング４３はロータ軸４４の軸方向にだけ移動可能になっている。なお、リング４３の外周部はケース２０１側に絞られてヨーク４１に嵌合している。
【００２７】
ロータ軸４４の周縁部におけるセレーションリング４７よりケース２０１側には、軸方向に見てリング状である錘受け４５が支持されている。錘受け４５は第２部分に相当するものである。錘受け４５は第１部分と一緒に回転し、軸方向に固定されている。
【００２８】
錘受け４５とリング４３とでなす空間には球状の錘４６が収納されている。錘受け４５は錘４６の収納箇所で外周側にいくにしたがってリング４３側へと傾斜している。錘受け４５は錘４６の収納箇所以外ではリング４３側へと折り曲げられている。錘４６が円周方向に移動するのを防いでいるのである。なお、錘４６は、軸方向に見たロータ４０の周囲を等分する位置に複数個収納されている。
【００２９】
ロータ軸４４の周囲には遊星ギヤ変速機５１が設けられている。遊星ギヤ変速機５１の筐体は、後車軸２２１に固定されている。なお、遊星ギヤ変速機５１は、該変速機５１用の図示しないケースによりカバー２０２に収納されている。
【００３０】
さて、ロータ４０が回転駆動すると、錘４５に遠心力が加わり、錘４５は、外周方向に移動する。すると錘４５が、錘受け４５の傾斜した部分を登っていく。すると、錘４５がリング４３を図面上方向に付勢する。すると、リング４３及びヨーク４１が上方向に移動してギャップＧが大きくなる。なお、錘４５に加わる遠心力はロータ３０の回転数に増加に伴って大きくなるので、ロータ３０が高回転であるほどギャップＧは大きくなる。
【００３１】
一方、ロータ４０の回転数が低下すると、錘４５は、錘受け４５の傾斜した部分を下っていく。リング４３及びヨーク４１は下方向に移動してギャップＧが小さくなる。したがい、１つの電動モータで異なるトルク特性が得られる。
【００３２】
また、リング４３および錘４６は、軸方向視で、コイル３０の内側に配置されている、また、錘４６は、軸方向においてコイル３０とオーバーラップしているため、後輪２２がコンパクトになり、スリムでデザイン度の高い後車輪を実現できる。後輪２２の幅が狭くできるので大きなバンク（傾斜）が可能である。
【００３３】
また、錘４６は、軸方向に見たロータ４０の周囲を等分する位置に複数個収納されているのでロータ４０の回転が安定し、したがって間隙Ｇの変動を少なく抑えられる。
【００３４】
なお、この実施例は電動モータであるが、本発明は発電機を含む回転電機に適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の本発明は、軸周りに略円形に配設された複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対して前記軸回りに回転可能なロータで構成され、前記ロータは、前記コイルに対して前記軸方向に間隙を有して略円形に配設された複数の磁極を有し、前記軸方向に移動可能な第１部分と、その第１部分と一緒に回転し、前記軸方向に固定された第２部分と、前記第１部分と第２部分との間に設けられ、前記第１部分と第２部分と一緒に回転し、前記ロータの回転に応じて移動する錘とを備え、前記ロータの回転数が低回転から高回転に増加すると、前記錘が移動して前記第１部分と第２部分を前記軸方向に離れる方向に移動させたことを特徴とする回転電機としているので、コンパクトで機械的なギャップ調整の可能な回転電機を提供することができる。
【００３６】
また、請求項２の本発明は、前記第２部分および前記錘は、前記軸方向視で、前記コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機としているので、機械的なギャップ調整の可能なコンパクトな回転電機を提供することができる。
【００３７】
また、請求項３の本発明は、前記錘は、前記軸方向において前記コイルとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機としているので、機械的なギャップ調整の可能なコンパクトな回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【図２】電動モータ２８とその周辺の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動二輪車
２８ 電動モータ
３０ コイル
３１ ステータ
４０ ロータ
４１ ヨーク
４３ リング
４４ ロータ軸
４５ 錘受け
４６ 錘
４７ セレーションリング
Ｇ ギャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動二輪車等に使用される電動モータ等の回転電機に係り、特に機械的なギャップ調整の可能な回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータにあっては、ステータのコイルとロータのマグネットと間隙（ギャップ）が小さくなるほどトルクは大きくなり、逆に間隔が大きくなるほど高回転になる。この間隔を調整する技術が特許第２７４９５６０号の特許公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ギャップの調整を電気的に行おうとすると、モータが重厚長大になるので、電気的なギャップ調整は必ずしも望まれていない。なお、ギャップの調整は発電機においても異なる特性を得られるので有用である。
【０００４】
そこで、本発明は、機械的なギャップ調整の可能な回転電機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、軸周りに略円形に配設された複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対して前記軸回りに回転可能なロータで構成され、前記ロータは、前記コイルに対して前記軸方向に間隙を有して略円形に配設された複数の磁極を有し、前記軸方向に移動可能な第１部分と、その第１部分と一緒に回転し、前記軸方向に固定された第２部分と、前記第１部分と第２部分との間に設けられ、前記第１部分と第２部分と一緒に回転し、前記ロータの回転に応じて移動する錘とを備え、前記ロータの回転数が低回転から高回転に増加すると、前記錘が移動して前記第１部分と第２部分を前記軸方向に離れる方向に移動させたことを特徴とする回転電機としている。
【０００６】
また、請求項２の本発明は、前記第２部分および前記錘は、前記軸方向視で、前記コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機としている。
【０００７】
また、請求項３の本発明は、前記錘は、前記軸方向において前記コイルとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【００１０】
図１に示す電動二輪車１は、その車体前方上部にヘッドパイプ２を備え、該ヘッドパイプ２内には不図示のステアリング軸が回動自在に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル３が取り付けられている。そして、ハンドル３の両端にはグリップ４が取り付けられており、不図示の右側（図１の奥側）のグリップ４は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００１１】
ヘッドパイプ２の下部には左右一対のフロントフォーク５の上部が取り付けられており、各フロントフォーク５の下端には前輪６が前車軸７によって回転自在に軸支されている。尚、前記ハンドル３の中央上にはメータ８が配置され、該メータ８の下方には、ヘッドランプ９が配され、その両側にはフラッシャランプ１０（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。
【００１２】
ヘッドパイプ２からは左右一対の車体フレーム１１が車体後方に向かって延設されている。即ち、車体フレーム１１は丸パイプ状であり、ヘッドパイプ２から車体後方に向かって斜め下方に延びた後、後方に向かって円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延びたものである。各車体フレーム１１の後端部からは、斜め上方に向けて、左右一対の車体フレーム１２が延設され、シート１３の後方で互いに接続されている。左右一対の車体フレーム１２の間にはバッテリ１４が配置されている。
【００１３】
ところで、上記左右の車体フレーム１２には、逆Ｕ字状を成すシートステー（図示せず）接続され、左右一対のステー１６（一方のみ図示）で支持されている。シートステーには前記シート１３が開閉可能に配置されている。
【００１４】
そして、車体フレーム１２の後端に取り付けられたリヤフェンダ１６の後面にはテイルランプ１７が取り付けられており、その左右にはフラッシャランプ１８（一方のみ図示）が配されている。
【００１５】
一方、左右の車体フレーム１１の後端部には左右一対のリヤアームブラケット１９（一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、リヤアームブラケット１９には、リヤアーム２０の前端がピボット軸２１にて上下揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２０の後端には駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、リヤアーム２０と後輪２２はリヤクッション２３によって車体フレーム１２に懸架されている。
【００１６】
又、左右の車体フレーム１１の下方にはフートステップ２４（一方のみ図示）がそれぞれ取り付けられており、リヤアーム２０の下部にはサイドスタンド２５が軸２６によって回動可能に軸支されて設けられており、サイドスタンド２５はリターンスプリング２７によって閉じ側に付勢されている。
【００１７】
リヤアーム２０の後端の略円形の部分には車幅方向に扁平な薄型のアキシャルギャップ式の電動モータ２８が収容されている。
【００１８】
図２は、電動モータ２８とその周辺の構成を示す図である。
【００１９】
図２では、図面上が車体の右側、図面左が前側に対応する。
【００２０】
リヤアーム２０の後端部における筐体であるケース（ベース）２０１には、カバー２０２が取り付けられる。カバー２０２の中央部内側には軸受２０３が設けられている。この軸受２０３には後輪２２の車軸（後車軸）２２１の下部が回転可能に軸支されている。後車軸２２１にはホイル２２２が挿通され外側からナット２２３によりに、後車軸２２１とともに回転可能に支持されている。ホイル２２２の外周部にはタイヤ（図示せず）が取り付けられている。
【００２１】
電動モータ２８は、後車軸２２１周りに略円形に配設された複数のコイル３０を有するステータ３１と、ステータ３１対して後車軸２２１回りに回転可能なロータ４０とで主に構成されている。
【００２２】
ロータ４０の回転軸であるロータ軸４４の一方の端部は、ケース２０１に固定された軸受２０４により回転自在に軸支されている。ロータ軸４４の他方の端部は、軸受２０５で後車軸２２１に回転自在に支持されている。
【００２３】
ステータ３１のコイル３０は樹脂等でモールドされている。ステータ３１はケース２０１に収納されてボルト等で固定されている。
【００２４】
ロータ４０は、略円形に配設された複数の磁極４２を有するヨーク４１を備えている。ヨーク４１は、パンチ加工でリング状にした金属板を１段階絞り加工した部材である。ヨーク４１には矩形状の磁極４２が極性を交互にして接着されている。磁極４２は、後車軸２２１の軸方向（以下、単に軸方向という）に、コイル３０に対してギャップ（間隙）Ｇを有している。
【００２５】
ヨーク４１の内周部にはリング状の金属部材であるリング４３が嵌め込まれている。ヨーク４１とリング４３は第１部分を構成するものである。
【００２６】
リング４３は、内周側でケース２０１側に絞られている。そして、円筒状のセレーションリング４７を介してロータ軸４４に支持されている。セレーションリング４７は、外周部にロータ軸４４の長手方向に延びたセレーション溝を有し、ロータ軸４４に圧入されている。リング４３は、内周側でこのセレーション溝に対応する形状をなしているので、リング４３はロータ軸４４の軸方向にだけ移動可能になっている。なお、リング４３の外周部はケース２０１側に絞られてヨーク４１に嵌合している。
【００２７】
ロータ軸４４の周縁部におけるセレーションリング４７よりケース２０１側には、軸方向に見てリング状である錘受け４５が支持されている。錘受け４５は第２部分に相当するものである。錘受け４５は第１部分と一緒に回転し、軸方向に固定されている。
【００２８】
錘受け４５とリング４３とでなす空間には球状の錘４６が収納されている。錘受け４５は錘４６の収納箇所で外周側にいくにしたがってリング４３側へと傾斜している。錘受け４５は錘４６の収納箇所以外ではリング４３側へと折り曲げられている。錘４６が円周方向に移動するのを防いでいるのである。なお、錘４６は、軸方向に見たロータ４０の周囲を等分する位置に複数個収納されている。
【００２９】
ロータ軸４４の周囲には遊星ギヤ変速機５１が設けられている。遊星ギヤ変速機５１の筐体は、後車軸２２１に固定されている。なお、遊星ギヤ変速機５１は、該変速機５１用の図示しないケースによりカバー２０２に収納されている。
【００３０】
さて、ロータ４０が回転駆動すると、錘４５に遠心力が加わり、錘４５は、外周方向に移動する。すると錘４５が、錘受け４５の傾斜した部分を登っていく。すると、錘４５がリング４３を図面上方向に付勢する。すると、リング４３及びヨーク４１が上方向に移動してギャップＧが大きくなる。なお、錘４５に加わる遠心力はロータ３０の回転数に増加に伴って大きくなるので、ロータ３０が高回転であるほどギャップＧは大きくなる。
【００３１】
一方、ロータ４０の回転数が低下すると、錘４５は、錘受け４５の傾斜した部分を下っていく。リング４３及びヨーク４１は下方向に移動してギャップＧが小さくなる。したがい、１つの電動モータで異なるトルク特性が得られる。
【００３２】
また、リング４３および錘４６は、軸方向視で、コイル３０の内側に配置されている、また、錘４６は、軸方向においてコイル３０とオーバーラップしているため、後輪２２がコンパクトになり、スリムでデザイン度の高い後車輪を実現できる。後輪２２の幅が狭くできるので大きなバンク（傾斜）が可能である。
【００３３】
また、錘４６は、軸方向に見たロータ４０の周囲を等分する位置に複数個収納されているのでロータ４０の回転が安定し、したがって間隙Ｇの変動を少なく抑えられる。
【００３４】
なお、この実施例は電動モータであるが、本発明は発電機を含む回転電機に適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の本発明は、軸周りに略円形に配設された複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対して前記軸回りに回転可能なロータで構成され、前記ロータは、前記コイルに対して前記軸方向に間隙を有して略円形に配設された複数の磁極を有し、前記軸方向に移動可能な第１部分と、その第１部分と一緒に回転し、前記軸方向に固定された第２部分と、前記第１部分と第２部分との間に設けられ、前記第１部分と第２部分と一緒に回転し、前記ロータの回転に応じて移動する錘とを備え、前記ロータの回転数が低回転から高回転に増加すると、前記錘が移動して前記第１部分と第２部分を前記軸方向に離れる方向に移動させたことを特徴とする回転電機としているので、コンパクトで機械的なギャップ調整の可能な回転電機を提供することができる。
【００３６】
また、請求項２の本発明は、前記第２部分および前記錘は、前記軸方向視で、前記コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機としているので、機械的なギャップ調整の可能なコンパクトな回転電機を提供することができる。
【００３７】
また、請求項３の本発明は、前記錘は、前記軸方向において前記コイルとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機としているので、機械的なギャップ調整の可能なコンパクトな回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【図２】電動モータ２８とその周辺の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動二輪車
２８ 電動モータ
３０ コイル
３１ ステータ
４０ ロータ
４１ ヨーク
４３ リング
４４ ロータ軸
４５ 錘受け
４６ 錘
４７ セレーションリング
Ｇ ギャップ
Claims (3)
- 軸周りに略円形に配設された複数のコイルを有するステータと、
前記ステータに対して前記軸回りに回転可能なロータで構成され、
前記ロータは、前記コイルに対して前記軸方向に間隙を有して略円形に配設された複数の磁極を有し、前記軸方向に移動可能な第１部分と、
その第１部分と一緒に回転し、前記軸方向に固定された第２部分と、
前記第１部分と第２部分との間に設けられ、前記第１部分と第２部分と一緒に回転し、前記ロータの回転に応じて移動する錘とを備え、
前記ロータの回転数が低回転から高回転に増加すると、前記錘が移動して前記第１部分と第２部分を前記軸方向に離れる方向に移動させたことを特徴とする回転電機。 - 前記第２部分および前記錘は、前記軸方向視で、前記コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
- 前記錘は、前記軸方向において前記コイルとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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