JP2011193626A - Motor stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータの固定子に関するものであって、固定子鉄心とコイル巻線との間の絶縁性能を向上させる絶縁構造に関する。 The present invention relates to a motor stator, and more particularly to an insulation structure that improves the insulation performance between a stator core and a coil winding.
従来、鉄心と、本体部と前記本体部に設けられ且つ前記鉄心のティース部に沿うコの字形状の押付部とで形成されたインシュレータと、前記鉄心のティース部に装着され、前記インシュレータで前記ティース部に固定された絶縁シートと、前記インシュレータで固定された前記絶縁シートが設けられた前記ティース部に巻回された巻線とで形成され、且つ複数個の前記鉄心が環状に接合された回転電機の固定子であって、前記絶縁シートが、前記ティース部に装着される装着部と前記装着部の両端から延長している延長部とで形成され、前記装着部が、前記鉄心の軸方向の両端に各設置された前記インシュレータの前記押付部の薄肉部間に設置され、前記延長部が、2重に重なって前記インシュレータの開口部側に露出する前記巻線を覆って設置された回転電機の固定子が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an insulator formed by an iron core, a main body portion, and a U-shaped pressing portion that is provided in the main body portion and extends along the teeth portion of the iron core; and is mounted on the teeth portion of the iron core, and the insulator An insulating sheet fixed to the tooth portion and a winding wound around the tooth portion provided with the insulating sheet fixed by the insulator, and a plurality of the iron cores are joined in a ring shape A stator of a rotating electrical machine, wherein the insulating sheet is formed by a mounting portion that is mounted on the teeth portion and an extension portion that extends from both ends of the mounting portion, and the mounting portion is a shaft of the iron core. Installed between the thin portions of the pressing portion of the insulator installed at both ends in the direction, and the extension portion overlaps the winding that is exposed to the opening side of the insulator in a doubled manner. Stator of location has been rotating electric machine is disclosed (for example, see Patent Document 1).
前記絶縁シートは、第1の絶縁シートと、前記第1の絶縁シートの装着部の中央部に重ねられ中心部分が該第1の絶縁シートの中心部分に溶着された第2の絶縁シートとで形成され、前記第2の絶縁シートの鉄心の軸方向に平行な方向における長さが前記第1の絶縁シートの鉄心の軸方向に平行な方向における長さより短くされている。この回転電機の固定子では、インシュレータの押付部の端部と第1の絶縁シートの装着部との段差が、第2の絶縁シートで埋められている。 The insulating sheet includes a first insulating sheet and a second insulating sheet overlapped with a central portion of the mounting portion of the first insulating sheet and having a central portion welded to the central portion of the first insulating sheet. The length of the second insulating sheet in the direction parallel to the axial direction of the iron core is shorter than the length of the first insulating sheet in the direction parallel to the axial direction of the iron core. In the stator of this rotating electrical machine, the step between the end of the pressing portion of the insulator and the mounting portion of the first insulating sheet is filled with the second insulating sheet.
また、ティース部を有するコアと、前記ティース部の周囲に巻線を巻き回すことにより形成された巻線体と、前記ティース部表面と前記巻線体の内周部との間に配置されて、前記巻線体の内周部を前記ティース部表面から隙間をあけて保持する絶縁性スペーサ部材と、前記隙間に充填された高熱伝導性の樹脂充填材と、を備える電動機用分割固定子が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 A core having a tooth portion; a winding body formed by winding a winding around the tooth portion; and a surface between the tooth portion surface and the inner peripheral portion of the winding body. A split stator for an electric motor comprising: an insulating spacer member that holds an inner peripheral portion of the winding body from the surface of the tooth portion with a gap; and a high thermal conductive resin filler filled in the gap. It is disclosed (for example, see Patent Document 2).
また、ティース部とヨーク部とを連結する構造、または複数の素片の連結体として前記ティース部あるいは前記ヨーク部を構成する構造の、少なくとも何れか一つの構造を備える同期機ステータの製造方法であって、前記ティース部および前記ヨーク部、または前記素片の間を連結する連結工程と、架橋前駆体樹脂が含浸または塗布されたシート材を、連結部分を包含して巻き付ける巻付工程と、ステータコイルの巻回領域に、コイル線材を巻回する巻回工程と、前記コイル線材が巻回された前記同期機ステータを、前記架橋前駆体樹脂が融解、熱硬化する条件で加熱する加熱工程とを有する同期機ステータの製造方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。上記同期機ステータの製造方法は、前記連結部分に起因する揺動を抑止する副え木状の規制部材を、前記連結部分を越えて両部材間に渡設する揺動抑止工程を有している。 Further, in a method of manufacturing a synchronous machine stator having at least one of a structure for connecting a teeth part and a yoke part, or a structure for forming the teeth part or the yoke part as a connecting body of a plurality of pieces. A connecting step of connecting the teeth portion and the yoke portion or the element piece, and a winding step of winding the sheet material impregnated or coated with the crosslinked precursor resin, including the connecting portion, A winding step of winding a coil wire around a winding region of the stator coil, and a heating step of heating the synchronous machine stator around which the coil wire is wound under conditions in which the crosslinked precursor resin is melted and thermoset. Is disclosed (for example, see Patent Document 3). The method for manufacturing a synchronous machine stator includes a swing restraining step in which a splint-like regulating member that restrains swing caused by the connecting portion is provided between both members beyond the connecting portion. Yes.
しかしながら、特許文献1に記載された従来の技術によれば、第1の絶縁シートと第2の絶縁シートとは、中心部分が溶着されているだけであり、第1の絶縁シートと第2の絶縁シートとの間に僅かながら空気ギャップが存在する。そのため、この空気ギャップでの絶縁性、特に、部分放電開始電圧が低下する、という問題があった。また、第1、第2の絶縁シートの中心部分のみを溶着しているため、それぞれの絶縁シートが、コの字型に配置した先端部分で浮いてバラけ、巻線を鉄心に巻回すときに、巻線がバラけた第1、第2の絶縁シートの間に入り込み、巻線が傷つくか、若しくは、絶縁シートが巻線に引っかかり破れてしまう、という問題があった。
However, according to the conventional technique described in
また、特許文献2に記載された従来の技術によれば、巻線体の内周部とティース部表面との間の隙間に、高熱伝導性の樹脂充填材を充填している。それ故、絶縁性スペーサ部材と高熱伝導性の樹脂充填材との境界面は絶縁上の沿面となり、巻線体とティース部間に垂直となる沿面が生じてしまう。そのため、絶縁性を確保するには沿面長を長くする必要があり、結果として、巻線体とティース部間の絶縁距離、すなわち間隔を大きくしなければならない、という問題があった。
Moreover, according to the conventional technique described in
また、特許文献3に記載された従来の技術によれば、副え木状の規制部材によりステータコイルとティース部との間に生じた空気ギャップの距離は、ティース部の軸方向端部では小さくなり、部分放電開始電圧が低下する微小ギャップが生じ、絶縁性が低下する、という問題があった。 Further, according to the conventional technique described in Patent Document 3, the distance of the air gap generated between the stator coil and the tooth portion by the sub-tree-like regulating member is small at the axial end portion of the tooth portion. Thus, there is a problem that a minute gap in which the partial discharge start voltage is lowered is generated, and the insulating property is lowered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第1、第2の絶縁シート間の微小空気ギャップによる部分放電開始電圧の低下がなく、巻線とティース部との間隔を小さくすることができ、第1の絶縁シートと巻線と間に部分放電開始電圧が低下する微小ギャップが生じることのない、モータの固定子を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and there is no reduction in the partial discharge start voltage due to the minute air gap between the first and second insulating sheets, and the interval between the winding and the tooth portion is reduced. An object of the present invention is to obtain a motor stator in which a minute gap in which the partial discharge start voltage is reduced does not occur between the first insulating sheet and the winding.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヨーク部とティース部とを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心の軸方向両端部に装着され該両端部を被覆するインシュレータと、軸方向両端部が前記固定子鉄心とインシュレータとの間に挟まれ、前記インシュレータに被覆されていない前記固定子鉄心の軸方向中央部を被覆する第1の絶縁シートと、前記第1の絶縁シートに全面が接合され、前記インシュレータに被覆されていない前記固定子鉄心の軸方向中央部に配置された第2の絶縁シートと、前記インシュレータ及び第1、第2の絶縁シートの上から前記ティース部に巻装され、前記第2の絶縁シートの厚さにより、前記第1の絶縁シートとの間に、部分放電開始電圧が最小となる微小空気ギャップが生じないように支持されたエナメル巻線と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a stator core having a yoke portion and a tooth portion, and an insulator that is attached to both end portions in the axial direction of the stator core and covers the both end portions. And a first insulating sheet that is sandwiched between the stator core and the insulator at both axial ends, and covers the axial center of the stator core that is not covered by the insulator, A second insulating sheet that is bonded to the entire surface of the insulating sheet and disposed at the axially central portion of the stator core that is not covered with the insulator, and the insulator and the first and second insulating sheets from above. Wrapped around the tooth portion, and supported by the thickness of the second insulating sheet so that a minute air gap that minimizes the partial discharge start voltage does not occur between the first insulating sheet and the first insulating sheet. Characterized in that it comprises the enameled windings, the.
本発明によれば、第1、第2の絶縁シート間の微小空気ギャップによる部分放電開始電圧の低下がなく、巻線とティース部との間隔を小さくすることができ、第1の絶縁シートと巻線と間に部分放電開始電圧が低下する微小ギャップが生じることはない、という効果を奏する。 According to the present invention, there is no reduction in the partial discharge start voltage due to the minute air gap between the first and second insulating sheets, the interval between the winding and the tooth portion can be reduced, and the first insulating sheet and There is an effect that a minute gap in which the partial discharge start voltage decreases does not occur between the windings.
以下に、本発明にかかるモータの固定子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a motor stator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明のモータの固定子の実施の形態1を示す回転軸直角部分断面図であり、図2は、図1のA−A線に沿う矢視図であり、図3は、実施の形態1の絶縁シートを示す斜視図であり、図4は、図1のB−B線に沿う断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view perpendicular to the rotational
図1に示すように、実施の形態1のモータの固定子91は、ヨーク部11とティース部12とを有する略T字形の分割鉄心10を、複数接続して略円筒状に形成した固定子鉄心20を備えている。分割鉄心10は、電磁鋼板を積層して形成されている。ヨーク部11及びティース部12に囲まれるように、後述のエナメル巻線50を収容するスロット13が形成されている。実施の形態1のモータは、集中巻モータである。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、固定子鉄心20の軸方向両端部には、該両端部及び夫々のスロット13の両端部を被覆して絶縁するインシュレータ30が装着されている。インシュレータ30に被覆されていない固定子鉄心20のスロット13の軸方向中央部は、第1の絶縁シート41により被覆、絶縁されている。図4に示すように、第1の絶縁シート41の軸方向両端部は、固定子鉄心20とインシュレータ30との間に挟まれている。
As shown in FIG. 2,
図3及び図4に示すように、第2の絶縁シート42は、単一(1枚)の絶縁シートであり、インシュレータ30に被覆されていない固定子鉄心20のスロット13の軸方向中央部に配置され、その全面が第1の絶縁シート41に接着又は溶着により接合されている。第1、第2の絶縁シート41、42は、接合面に空気が入らないように、密着状態で接合されている。第1の絶縁シート41と、これに接合された第2の絶縁シート42とで、絶縁シート40を構成している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図1、図2及び図4に示すように、コイル巻線を形成するエナメル巻線50が、インシュレータ30及び第1、第2の絶縁シート41、42の上からティース部12に巻装され、第2の絶縁シート42の厚さにより、第1の絶縁シート41との間に、部分放電開始電圧が最小となる微小空気ギャップが生じないように支持されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, an enamel winding 50 that forms a coil winding is wound on the
第1、第2の絶縁シート41、42は、接合面に空気が入らないように、密着状態で接着又は溶着されているので、剥がれることはなく、エナメル巻線50をティース部12に巻装する工程において、エナメル巻線50が、第1、第2の絶縁シート41、42間に入り込むことはなく、巻線が傷つくか、若しくは、第1、第2の絶縁シート41、42がエナメル巻線50に引っかかり破れてしまうようなことはない。また、第1、第2の絶縁シート41、42間に、微小空気ギャップが生じないので、微小空気ギャップによる部分放電開始電圧の低下がなく、絶縁信頼性が高い。
Since the first and
図4に示すように、固定子鉄心20の軸方向両端部に装着されたインシュレータ30と第1の絶縁シート41との間の段差部において、巻線工程での巻締まり等が原因で、エナメル巻線50が段差部(凹部)に押込まれると、エナメル巻線50と第1の絶縁シート41との間に微小空気ギャップが生じ、条件によっては、部分放電開始電圧が低下するおそれがある。
As shown in FIG. 4, the enamel at the step portion between the
第2の絶縁シート42を、インシュレータ30に被覆されていない固定子鉄心20のスロット13の軸方向中央部の第1の絶縁シート41上に密着させて配置することにより、図4に示す、ギャップ長dを確保する。第2の絶縁シート42の厚さは、この部分での部分放電開始電圧が低下することがないような厚さとする。空気ギャップ部60において、第2の絶縁シート42の端部とインシュレータ30の端部との軸方向距離cは、0.1mm〜数mmとするのがよい。
The
第1、第2の絶縁シート41、42の素材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリフェニレンサルファイド(略称:PPS)、ノーメックス(商標)、カプトン(商標)等の有機絶縁物を用いる。電気的な比誘電率が、2.5〜3.5程度の素材を単独で用いてもよいし、複数組合せて用いてもよい。
As the material of the first and second insulating
また、エナメル巻線50としては、ポリエステルイミド線、ポリエステル線、ポリアミドイミド線、ポリウレタン線等の、電気的な比誘電率が、3.0〜4.0程度のものを用いる。 Further, as the enamel winding 50, a wire having an electrical relative dielectric constant of about 3.0 to 4.0 such as a polyesterimide wire, a polyester wire, a polyamideimide wire, or a polyurethane wire is used.
図5は、エナメル巻線50と第1の絶縁シート41との間のギャップ長と、部分放電開始電圧(規格化した値)との関係を示す図である。図5に示すように、部分放電開始電圧は、ギャップ長dが、0.02mm〜0.1mmの範囲で最小値となる特性を有する。実施の形態1のモータの固定子91に用いた絶縁材料の構成及び材料物性にて電界解析を行い、微小空気ギャップ部の電界強度(空間距離当たりに生じる電圧差)の計算結果と、パッシェンの法則による火花開始電圧とギャップ長の関係式とを比較することにより、絶縁物で囲まれた空間において、部分放電開始電圧が計算できることを見出した。実施の形態1で用いた材料の電気的物性及び材料厚さでは、部分放電開始電圧が最小となる範囲は、上述した、ギャップ長が、0.02mm〜0.1mmの範囲であることを見出した。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gap length between the enamel winding 50 and the first insulating
上述のギャップ長が、この範囲よりも短くなっても、長くなっても、部分放電開始電圧が高くなり、放電が発生し難くなるとともに、部分放電開始電圧は急激に上昇する。すなわち、部分放電開始電圧が最小とならないようにするためには、ギャップ長が、0.02mm〜0.1mmの範囲とならないように、第2の絶縁シート42の厚さを調整し、ギャップ長を調整する必要がある。ギャップ長が、0.02mm〜0.1mmの範囲とならないように、第2の絶縁シート42の厚さを、0.1mmより厚くすれば、絶縁信頼性を向上することができる。
Even if the above-mentioned gap length is shorter or longer than this range, the partial discharge start voltage becomes high, it becomes difficult for discharge to occur, and the partial discharge start voltage rises rapidly. That is, in order not to minimize the partial discharge start voltage, the thickness of the second insulating
実施の形態2.
図6は、実施の形態2のモータの固定子のティース部の縦断面図(図4と同様の図)であり、図7は、実施の形態2の絶縁シートを示す斜視図である。実施の形態2のモータの固定子92が実施の形態1のモータの固定子と異なるところは、第2の絶縁シートの形状のみであるので、この部分についてのみ説明し、他の部分の説明は省略する。
6 is a longitudinal sectional view (similar to FIG. 4) of a tooth portion of the stator of the motor according to the second embodiment, and FIG. 7 is a perspective view showing an insulating sheet according to the second embodiment. Since the
図6及び図7に示すように、実施の形態2の第2の絶縁シート43は、間隔(一定の間隔e)をあけて配置された複数(図6に示すものは4枚、図7に示すものは5枚)の短冊状の絶縁シートで構成されていて、インシュレータ30に被覆されていない固定子鉄心20のスロット13の軸方向中央部に配置され、その全面が第1の絶縁シート41に接着又は溶着により接合されている。第1、第2の絶縁シート41、43は、接合面に空気が入らないように、密着状態で接合されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the second insulating
図6に示すように、コイル巻線を形成するエナメル巻線50が、インシュレータ30及び第1、第2の絶縁シート41、43の上からティース部12に巻装され、第2の絶縁シート43の厚さにより、第1の絶縁シート41との間に部分放電開始電圧が最小となる微小空気ギャップが生じないように支持されている。
As shown in FIG. 6, the enamel winding 50 forming the coil winding is wound on the
第1、第2の絶縁シート41、43は、接合面に空気が入らないように、密着状態で接合されているので、剥がれることはなく、エナメル巻線50をティース部12に巻装する工程において、エナメル巻線50が、第1、第2の絶縁シート41、43間に入り込むことはなく、巻線が傷つくか、若しくは、第1、第2の絶縁シート41、43がエナメル巻線50に引っかかり破れてしまうようなことはない。また、第1、第2の絶縁シート41、43間に、微小空気ギャップが生じないので、微小空気ギャップによる部分放電開始電圧の低下がなく、絶縁信頼性が高い。
Since the first and second insulating
第2の絶縁シート43を、間隔(一定の間隔e)をあけて配置した複数の短冊状の絶縁シートで構成したので、実施の形態1の第2の絶縁シート42に比べ、材料使用量を低減することができる。
Since the second insulating
実施の形態2の第2の絶縁シート43の厚さによるギャップ長を、実施の形態1と同様に、0.02mm未満、若しくは、0.1mmより大きくすることにより、部分放電開始電圧が最小とならないようにすることができる。第2の絶縁シート43の材質は、実施の形態1のものと同じである。
As in the first embodiment, the gap length depending on the thickness of the second insulating
実施の形態3.
図8は、実施の形態3の絶縁シートを示す斜視図である。実施の形態3のモータの固定子が実施の形態1のモータの固定子と異なるところは、第2の絶縁シートの形状のみであるので、この部分についてのみ説明し、他の部分の説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing the insulating sheet of the third embodiment. Since the motor stator of the third embodiment is different from the motor stator of the first embodiment only in the shape of the second insulating sheet, only this part will be described, and the description of the other parts will be omitted. To do.
図8に示すように、実施の形態3の第2の絶縁シート44は、単一(1枚)の絶縁シートに、間隔をあけて直径eのパンチ孔44a、若しくは、メッシュ状の孔を設けている。第2の絶縁シート44は、インシュレータ30に被覆されていない固定子鉄心20のスロット13の軸方向中央部に配置され、その全面が第1の絶縁シート41に接着又は溶着により接合されている。第1、第2の絶縁シート41、44は、接合面に空気が入らないように、密着状態で接合されている。
As shown in FIG. 8, the second insulating
コイル巻線を形成するエナメル巻線50が、インシュレータ30及び第1、第2の絶縁シート41、44の上からティース部12に巻装され、第2の絶縁シート44の厚さにより、パンチ孔44a、若しくは、メッシュ状の孔があいていても、エナメル巻線50と第1の絶縁シート41との間に、部分放電開始電圧が最小となる微小空気ギャップが生じないように支持されている。
An enamel winding 50 forming a coil winding is wound on the
第2の絶縁シート44に、パンチ孔44a、若しくは、メッシュ状の孔を設けたので、実施の形態1の第2の絶縁シート42に比べ、材料使用量を低減することができる。ギャップ長は、実施の形態1のものと同様になるようにすることにより、絶縁信頼性を向上させることができる。
Since
実施の形態4.
実施の形態4の第2の絶縁シートは、実施の形態1の第2の絶縁シート42を、不織布からなる絶縁シートにしたもので、その形状は、図3に示すものと同じである。不織布材料としては、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維等を用いる。
The second insulating sheet of the fourth embodiment is obtained by converting the second insulating
上記の不織布は、電気的な比誘電率が、2.5〜3.5程度である。このような不織布を用いると、エナメル巻線50が、固定子鉄心20側に押し付けられても、不織布自体が収縮性を有しており、エナメル巻線50が押し付けられることによる、電線表面のキズの発生、皮膜層の損傷を最低限に抑えることができる。
The nonwoven fabric has an electrical relative dielectric constant of about 2.5 to 3.5. When such a non-woven fabric is used, even if the enamel winding 50 is pressed against the
不織布は、微小な繊維を織り込まずに、重ね合わせて製造されるので、その内部には、微小な空気層を多数含んでいる。それ故、不織布の厚さは、エナメル巻線50が押し付けられ、圧縮されて厚さが縮んでも、厚さが、0.1mmより大きくなるようにする。このようにすることにより、部分放電開始電圧が最小となるようなギャップが生じなくなり、絶縁信頼性が向上する。 Since the nonwoven fabric is manufactured by superposing without weaving minute fibers, the nonwoven fabric contains a large number of minute air layers. Therefore, even if the enamel winding 50 is pressed and compressed to reduce the thickness, the thickness of the nonwoven fabric is set to be greater than 0.1 mm. By doing so, there is no gap that minimizes the partial discharge start voltage, and the insulation reliability is improved.
以上のように、本発明にかかるモータの固定子は、絶縁信頼性が高く有用である。 As described above, the stator of the motor according to the present invention has high insulation reliability and is useful.
10 分割鉄心
11 ヨーク部
12 ティース部
13 スロット
20 固定子鉄心
30 インシュレータ
40 絶縁シート
41 第1の絶縁シート
42、43、44 第2の絶縁シート
44a パンチ孔
50 エナメル巻線
60 空気ギャップ部
91、92 モータの固定子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記固定子鉄心の軸方向両端部に装着され該両端部を被覆するインシュレータと、
軸方向両端部が前記固定子鉄心とインシュレータとの間に挟まれ、前記インシュレータに被覆されていない前記固定子鉄心の軸方向中央部を被覆する第1の絶縁シートと、
前記第1の絶縁シートに全面が接合され、前記インシュレータに被覆されていない前記固定子鉄心の軸方向中央部に配置された第2の絶縁シートと、
前記インシュレータ及び第1、第2の絶縁シートの上から前記ティース部に巻装され、前記第2の絶縁シートの厚さにより、前記第1の絶縁シートとの間に、部分放電開始電圧が最小となる微小空気ギャップが生じないように支持されたエナメル巻線と、
を備えることを特徴とするモータの固定子。 A stator core having a yoke portion and a teeth portion;
An insulator attached to both ends of the stator core in the axial direction and covering the both ends;
A first insulating sheet that is sandwiched between the stator core and the insulator in both axial ends, and covers the axial center of the stator core that is not covered by the insulator;
A second insulating sheet disposed at the axially central portion of the stator core that is joined to the first insulating sheet and is not covered with the insulator;
The partial discharge start voltage is minimum between the first insulating sheet and the insulator wound around the teeth portion from above the insulator and the first and second insulating sheets, depending on the thickness of the second insulating sheet. Enamel winding supported so as not to generate a micro air gap,
The stator of the motor characterized by comprising.
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