JP2012015426A - Toroidal coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばプリント基板の回路配線に実装されるチョークコイルやラインフィルタなどに用いられるトロイダルタイプのコイル(トロイダルコイル)に関する。 The present invention relates to a toroidal type coil (toroidal coil) used for, for example, a choke coil or a line filter mounted on circuit wiring of a printed circuit board.
例えばチョークコイルやラインフィルタなどに用いられるトロイダルコイルとして、トロイダルコア(もしくはトロイダルコアを収容したコアカバー)の周囲に連続的に巻線(導線)を巻回したものが種々提案されている(例えば特許文献1、特許文献2)。
トロイダルコイルは、磁束の多くがトロイダルコア自身を通過する構造上、漏れ磁束が少なく、周囲の物体の影響を受けにくいなどの利点を有し、安定したインダクタンスを発揮できることから、特に高周波回路に好適である。
For example, various toroidal coils used for choke coils and line filters have been proposed in which windings (conductive wires) are continuously wound around a toroidal core (or a core cover containing the toroidal core) (for example,
The toroidal coil has the advantage that most of the magnetic flux passes through the toroidal core itself, and has the advantage that there is little leakage magnetic flux and is not easily affected by surrounding objects. It is.
従来のトロイダルコアは、角部に小さなアールが形成されているものの、基本的にはその断面は矩形状であるのが一般的である。
また、電源回路等の昇圧や平滑あるいはノイズ除去等に用いられるトロイダルコイルでは、数A〜30A程度の電流が流れるため、0.5mm〜2mm程度の太い巻線が巻回される。
A conventional toroidal core generally has a rectangular shape in cross section although a small round is formed at a corner.
In addition, in a toroidal coil used for boosting, smoothing, or removing noise from a power supply circuit or the like, a current of about several A to 30 A flows, so a thick winding of about 0.5 mm to 2 mm is wound.
必要なコイルの巻数に対してトロイダルコアが十分に大きければ、巻線を重ね巻きせずに1層巻きでコイルを巻回することができるが、近年は電気・電子機器の小型化に伴って、トロイダルコイルも小型の製品が要求されるようになってきている。
このため、より小径で低背のトロイダルコアが用いられるようになり、必要なコイルの巻数が多い場合や、巻線が太い場合には、1層巻きでは必要な巻数を取れず、重ね巻きしなければならないケースが多くなっている。
If the toroidal core is sufficiently large with respect to the required number of coil turns, the coil can be wound with one layer winding without overlapping the windings. However, in recent years, with the miniaturization of electric and electronic devices, Toroidal coils are also required to be small products.
For this reason, toroidal cores with smaller diameters and lower heights are used, and when the required number of turns of the coil is large or when the winding is thick, the required number of turns cannot be taken with one layer winding, and multiple windings are required. There are more cases that must be done.
しかしながら、図7及び図8に示すように、従来の矩形状の断面を有するトロイダルコア120に巻線131を巻回してコイル130を形成すると、トロイダルコア120の内周側と外周側とでは周方向の長さが異なり巻線部分は外周側が広く内周側が狭いため、図8(b)の断面図に示すように外周側の巻線131aが一列に整列して1層巻でコイルを構成したとしても、内周側の巻線131bは互いに重なり合って厚みが増し、トロイダルコイル110全体の厚みが厚くなり、低背化が困難となる問題があった。
However, as shown in FIGS. 7 and 8, when the
そこで本発明は、小型化が進む電気・電子機器に対応できるように、小型(小径)のトロイダルコアにコイルを巻回した後の仕上がり状態をより低背化することができるトロイダルコイルを実現することを目的とするものである。 Therefore, the present invention realizes a toroidal coil capable of further reducing the finished state after the coil is wound around a small-sized (small-diameter) toroidal core so as to be compatible with electrical and electronic devices that are becoming smaller. It is for the purpose.
本発明の第1のトロイダルコイルは、磁性材からなるトロイダルコアと、前記トロイダルコアに巻線を巻回してなるコイルとを具備するトロイダルコイルにおいて、前記トロイダルコアの断面形状は、外面部、内面部、上面部、下面部で形成され、前記外面部と前記内面部が平行で、前記内面部が前記外面部より短い等脚台形(isosceles
trapezium)となっていることを特徴としているものである。
The first toroidal coil of the present invention is a toroidal coil comprising a toroidal core made of a magnetic material and a coil formed by winding a coil around the toroidal core, wherein the cross-sectional shape of the toroidal core is an outer surface portion, an inner surface Isosceles trapezoid (isosceles) formed by a portion, an upper surface portion, and a lower surface portion, wherein the outer surface portion and the inner surface portion are parallel, and the inner surface portion is shorter than the outer surface portion.
trapezium).
上記本発明の第1のトロイダルコイルは、更なる特徴として、
「前記トロイダルコアが収納されるコアカバーを有し、前記巻線は前記コアカバーに巻回されており、前記コアカバーの前記巻線が巻回される部分の断面形状は、前記トロイダルコアの断面形状に相似形の等脚台形(isosceles
trapezium)となっていること」、
「前記巻線は前記外面部よりも前記内面部において多層に巻回され、前記外面部と前記内面部における前記コイルの仕上がり高さが略等しいこと」、
「前記外面部と前記内面部の高さの差が前記巻線の径の2倍以上であること」、
を含むものである。
The first toroidal coil of the present invention is further characterized as follows:
“Having a core cover in which the toroidal core is housed, the winding is wound around the core cover, and the cross-sectional shape of the portion of the core cover around which the winding is wound is Isosceles
trapezium) ",
"The winding is wound in multiple layers in the inner surface portion than the outer surface portion, and the finished height of the coil in the outer surface portion and the inner surface portion is substantially equal."
“The difference in height between the outer surface portion and the inner surface portion is at least twice the diameter of the winding”,
Is included.
また、本発明の第2のトロイダルコイルは、磁性材から構成されるトロイダルコアと、前記トロイダルコアに巻線を巻回してなるコイルとを具備するトロイダルコイルにおいて、前記トロイダルコアの断面形状は、外面部、内面部、上面部、下面部で形成され、前記外面部と前記上面部及び前記下面部とが成す角度が共に鋭角であり、前記内面部が前記外面部より短い台形となっていることを特徴としているものである。 Further, the second toroidal coil of the present invention is a toroidal coil comprising a toroidal core made of a magnetic material and a coil formed by winding a wire around the toroidal core, and the cross-sectional shape of the toroidal core is: It is formed of an outer surface portion, an inner surface portion, an upper surface portion, and a lower surface portion, and the angles formed by the outer surface portion, the upper surface portion, and the lower surface portion are both acute angles, and the inner surface portion is a trapezoid shorter than the outer surface portion. It is characterized by that.
上記本発明の第2のトロイダルコイルは、更なる特徴として、
「前記トロイダルコアが収納されるコアカバーを有し、前記巻線は前記コアカバーに巻回されており、前記コアカバーの前記巻線が巻回される部分の断面形状は、前記トロイダルコアの断面形状に相似形の台形となっていること」、
を含むものである。
The second toroidal coil of the present invention is further characterized as follows:
“Having a core cover in which the toroidal core is housed, the winding is wound around the core cover, and the cross-sectional shape of the portion of the core cover around which the winding is wound is It has a trapezoidal shape similar to the cross-sectional shape. ''
Is included.
本発明のトロイダルコイルによれば、外径側と内径側の巻線の仕上がり高さを均一化できるため、小型(小径)のものでもより低背化することができ、小型の電気・電子機器への実装が容易になる。 According to the toroidal coil of the present invention, the finished heights of the outer diameter side and inner diameter side windings can be made uniform, so that even a small (small diameter) can be reduced in height, and a small electric / electronic device Easy to implement.
本発明のトロイダルコイルは、トロイダルコアに巻線を巻回したもの若しくはトロイダルコイルを収納したコアカバーに巻線を巻回したものであって、トロイダルコアの断面形状を所定の等脚台形または台形としたものであり、以下に本発明の実施形態例を図面により詳細に説明する。 The toroidal coil of the present invention is a toroidal core wound with a winding or wound around a core cover containing a toroidal coil, and the toroidal core has a predetermined isosceles trapezoidal or trapezoidal cross section. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態例)
図1は本例に係るトロイダルコア20を示しており、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)中のA−A面における断面図である。図2は図1のトロイダルコア20に巻線31を巻回した本例のトロイダルコイル10Aを示しており、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)中のB−B面における断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
本例のトロイダルコア20は、平面視で円環状(ドーナツ形状)を呈しており、円の中心を通る縦断面の形状が等脚台形となっている。より具体的には、図1(b)に示すように、断面形状が、外面部21a、内面部21b、上面部21c、下面部21dで形成され、外面部21aと内面部21bが平行で、内面部21bが外面部21aより短い等脚台形となっている。
このトロイダルコア20は、例えばMnZn系フェライト材料、NiZn系フェライト材料などの磁性材料からなるものである。
The
The
トロイダルコア20の内周側と外周側とでは周方向の長さが異なり、外周側が広く内周側が狭いため、外面部21aに巻線31aが一列に整列して1層巻でコイルを形成すると、内面部21bの巻線31bは二層以上に重なり合う。
このとき、トロイダルコア20の断面形状は内面部21bが外面部21aより短い等脚台形となっているため、外側と内側の巻線の仕上がり厚みが均一化される(図2(b)参照)。
When the inner circumferential side and the outer circumferential side of the
At this time, since the cross-sectional shape of the
より具体的には、例えば外径20mm、内径10mm、図1(b)に示す等脚台形の外面部21aが8mm、内面部21bが6mmのトロイダルコアに、線径1mmの巻線を巻回すると、トロイダルコアの内周長が外周長の1/2であるため、外面部21aに巻線が整列して一層巻かれると、内面部21bには巻線が二層に重なり合う(具体例1)。
この場合、外周側と内周側のコイルの仕上がり高さはいずれも約10mmと同じになり、巻線の最外周の形状は略矩形状となる。
More specifically, for example, a winding with a wire diameter of 1 mm is wound around a toroidal core having an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 10 mm, an isosceles trapezoidal outer surface portion 21 a shown in FIG. 1B and an inner surface portion 21 b of 6 mm. Then, since the inner peripheral length of the toroidal core is ½ of the outer peripheral length, when the winding is aligned and wound further on the outer surface portion 21a, the inner surface portion 21b has two layers of the winding (specific example 1). ).
In this case, the finished height of the outer and inner coils is the same as about 10 mm, and the outermost periphery of the winding is substantially rectangular.
これに対し、具体例1のものと外径(20mm)、内径(10mm)及び断面積(35mm2)が等しい従来の矩形断面(幅5mm、高さ7mm)のトロイダルコアに、具体例1と同様に線径1mmの巻線を外面部に整列して一層巻くと、内面部には巻線が二層に重なり合い、外周側のコイルの仕上がり高さは9mm(7mm+2mm)であるのに対し、内周側のコイルの仕上がり高さは11mm(7mm+4mm)となり、トロイダルコイル全体として高さは具体例1のものよりも1mm高くなってしまう。 On the other hand, a toroidal core having a conventional rectangular cross section (width 5 mm, height 7 mm) having the same outer diameter (20 mm), inner diameter (10 mm), and cross-sectional area (35 mm 2 ) as that of the specific example 1, Similarly, when winding a wire with a wire diameter of 1 mm on the outer surface part and winding it one layer, the inner surface part has two layers of windings, and the finished height of the coil on the outer peripheral side is 9 mm (7 mm + 2 mm), The finished height of the inner peripheral coil is 11 mm (7 mm + 4 mm), and the height of the toroidal coil as a whole is 1 mm higher than that of the first specific example.
また、例えば外径24mm、内径8mm、図1(b)に示す等脚台形の外面部21aが10mm、内面部21bが6mmのトロイダルコアに、線径1mmの巻線を巻回すると、トロイダルコアの内周長が外周長の1/3であるため、外面部21aに巻線が整列して一層巻かれると、内面部21bには巻線が三層に重なり合う(具体例2)。
この場合、外周側と内周側のコイルの仕上がり高さはいずれも約12mmと同じになり、巻線の最外周の形状は略矩形状となる。
For example, when a winding having a wire diameter of 1 mm is wound around a toroidal core having an outer diameter of 24 mm, an inner diameter of 8 mm, an isosceles trapezoidal outer surface portion 21a shown in FIG. Since the inner circumferential length is 1/3 of the outer circumferential length, when the winding is aligned and wound further on the outer surface portion 21a, the inner surface portion 21b has three layers of windings (specific example 2).
In this case, the finished heights of the outer and inner peripheral coils are both about 12 mm, and the outermost periphery of the winding is substantially rectangular.
これに対し、具体例2のものと外径(24mm)、内径(8mm)及び断面積(64mm2)が等しい従来の矩形断面(幅8mm、高さ8mm)のトロイダルコアに、具体例2と同様に線径1mmの巻線を外面部に整列して一層巻くと、内面部には巻線が三層に重なり合い、外周側のコイルの仕上がり高さは10mm(8mm+2mm)であるのに対し、内周側のコイルの仕上がり高さは14mm(8mm+6mm)となり、トロイダルコイル全体として高さは具体例2のものよりも2mm高くなってしまう。 On the other hand, a toroidal core having a conventional rectangular cross section (width 8 mm, height 8 mm) having the same outer diameter (24 mm), inner diameter (8 mm), and cross-sectional area (64 mm 2 ) as that of specific example 2, Similarly, when winding a wire having a wire diameter of 1 mm on the outer surface portion and winding it further, the inner surface portion has three layers of windings, and the outer coil has a finished height of 10 mm (8 mm + 2 mm), The finished height of the inner peripheral coil is 14 mm (8 mm + 6 mm), and the height of the toroidal coil as a whole is 2 mm higher than that of the second specific example.
このように、本例のトロイダルコイル10Aでは、外面部21aと内面部21bが平行で、内面部21bが外面部21aより短い等脚台形の断面形状を有するトロイダルコア20を用いたことにより、外周側と内周側の巻線の仕上がり高さをより均一化でき、従来の矩形断面のトロイダルコアと同じ断面積のトロイダルコアを用いた場合であっても、より低背化することができる。 Thus, in the toroidal coil 10A of this example, the outer surface 21a and the inner surface 21b are parallel, and the inner surface 21b is shorter than the outer surface 21a. The finished heights of the side and inner circumference windings can be made more uniform, and even when a toroidal core having the same cross-sectional area as that of a conventional rectangular toroidal core is used, the height can be further reduced.
また、上記具体例1及び具体例2のように、外面部21aと内面部21bの高さの差を巻線の線径の2倍以上(具体例1では2倍、具体例2では4倍)にすることにより、外面部21aと内面部21bにおけるコイルの層数の違いに好適に対応することができる。
また、外面部21aと内面部21bにおけるコイルの層数は、トロイダルコア20の外径と内径の比に深く関係するため、上記具体例1及び具体例2のように外径と内径の比と巻線の線径を考慮して外面部21aと内面部21bの高さを適宜設定することにより、外面部21aと内面部21bにおけるコイルの仕上がり高さを同じにすることができ、低背化の最適設計が可能になる。
Further, as in the above specific example 1 and specific example 2, the difference in height between the outer surface portion 21a and the inner surface portion 21b is at least twice the wire diameter of the winding (double in specific example 1, four times in specific example 2). ), It is possible to suitably cope with the difference in the number of coil layers in the outer surface portion 21a and the inner surface portion 21b.
In addition, the number of coil layers in the outer surface portion 21a and the inner surface portion 21b is deeply related to the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the
(第2実施形態例)
図3は本例に係るトロイダルコアを収容したコアカバー40を示しており、図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)中のC−C面における断面図である。図4は図3のコアカバー40に巻線31を巻回した本例のトロイダルコイル10Bを示しており、図4(a)は平面図、図4(b)は図4(a)中のD−D面における断面図である。
本例のトロイダルコイル10Bは、第1実施形態例のトロイダルコア20をコアカバー40に収納し、このコアカバー40に巻線31を巻回したものである。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a
In the toroidal coil 10B of this example, the
コアカバー40は、絶縁性樹脂からなる収納部40aと蓋部40bで構成されており、外周を2分割して2つの巻線部41a、41bを区分する仕切部42a、42bが形成されている。
仕切部42a、42bには、仕切板44を保持するための溝43a、43bが形成されている。
この仕切部42a、42b及び仕切板44は、巻線部41a、41bに巻回される2つのコイル30、30を互いに離間させ、両者の絶縁耐圧を確保するためのものである。
The core cover 40 includes a storage portion 40a made of an insulating resin and a lid portion 40b, and partition portions 42a and 42b that divide the outer periphery into two portions and divide the two winding portions 41a and 41b are formed. .
Grooves 43a and 43b for holding the
The partition portions 42a and 42b and the
コアカバー40のコイルが巻回される巻線部41a、41bの断面形状は、トロイダルコア20の断面形状に相似形の等脚台形となっている。より具体的には、図3(b)に示すように、断面形状が、外面部45a、内面部45b、上面部45c、下面部45dで形成され、外面部45aと内面部45bが平行で、内面部45bが外面部45aより短い等脚台形となっている。
The cross-sectional shape of the winding portions 41 a and 41 b around which the coil of the
コアカバー40の内周側と外周側とでは周方向の長さが異なり、外周側が広く内周側が狭いため、外面部45aに巻線31aが一列に整列して1層巻でコイルを形成すると、内面部45bの巻線31bは二層以上に重なり合う。
このとき、コアカバー40の断面形状は内面部45bが外面部45aより短い等脚台形となっているため、外側と内側の巻線の仕上がり厚みが均一化される(図4(b)参照)。
Since the inner circumferential side and the outer circumferential side of the
At this time, since the cross-sectional shape of the
このように本例のトロイダルコイル10Bにおいても、第1実施形態例のトロイダルコイル10Aと同様に、外周側と内周側の巻線の仕上がり高さをより均一化でき、また、従来の矩形断面のトロイダルコアと同じ断面積のトロイダルコアを用いた場合であっても、より低背化することができる。 Thus, also in the toroidal coil 10B of this example, the finished heights of the outer and inner windings can be made more uniform, as in the toroidal coil 10A of the first embodiment. Even when a toroidal core having the same cross-sectional area as that of the toroidal core is used, the height can be further reduced.
また、コアカバー40の外面部45aと内面部45bの高さの差を巻線の線径の2倍以上にすることにより、外面部45aと内面部45bにおけるコイルの層数の違いに好適に対応することができる。
また、コアカバー40の外径と内径の比と巻線の線径を考慮して外面部45aと内面部45bの高さを適宜設定することにより、外面部45aと内面部45bにおけるコイルの仕上がり高さを同じにすることができ、低背化の最適設計が可能になる。
Also, by making the difference in height between the outer surface 45a and the inner surface 45b of the
In addition, by appropriately setting the heights of the outer surface portion 45a and the inner surface portion 45b in consideration of the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜の変更等ができることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that appropriate modifications and the like can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、トロイダルコアやコアカバーの平面形状に関しては、円形に限らず、例えば図5に示すような長円形や楕円形のものであっても良い。なお、図5に示したトロイダルコア20Aも、断面形状が、外面部21a、内面部21b、上面部21c、下面部21dで形成され、外面部21aと内面部21bが平行で、内面部21bが外面部21aより短い等脚台形となっているものである。
For example, the planar shape of the toroidal core and the core cover is not limited to a circle, and may be an ellipse or an ellipse as shown in FIG. The toroidal core 20A shown in FIG. 5 also has a cross-sectional shape formed by an outer surface portion 21a, an inner surface portion 21b, an
また、トロイダルコアやコアカバーの断面形状に関しては、等脚台形に限らず、例えば図6に示すような台形であっても良い。図6に示したトロイダルコア20Bは、断面形状が、外面部21aa、内面部21bb、上面部21cc、下面部21ddで形成され、外面部21aaと上面部21cc及び下面部21ddとが成す角度が共に鋭角であり、内面部21bbが外面部21aaより短い台形となっているものである。
このような台形であれば、外径側と内径側の巻線の仕上がり高さを少なからず均一化でき、小型(小径)のものでもより低背化することができる。
Further, the cross-sectional shape of the toroidal core and the core cover is not limited to an isosceles trapezoid, and may be a trapezoid as shown in FIG. The toroidal core 20B shown in FIG. 6 is formed of an outer surface portion 21aa, an inner surface portion 21bb, an upper surface portion 21cc, and a lower surface portion 21dd, and the angles formed by the outer surface portion 21aa, the upper surface portion 21cc, and the lower surface portion 21dd are the same. It is an acute angle, and the inner surface portion 21bb is a trapezoid shorter than the outer surface portion 21aa.
With such a trapezoidal shape, the finished heights of the outer diameter side and inner diameter side windings can be made uniform, and even a small (small diameter) can be reduced in height.
また、トロイダルコアやコアカバーの断面形状は、上述した完全な等脚台形や台形に限らず、従来のように角部が若干の曲率を有するものであっても良く、本発明に記載の「等脚台形」及び「台形」はこのようなものを包含している。 Further, the cross-sectional shape of the toroidal core and the core cover is not limited to the above-mentioned complete isosceles trapezoid or trapezoid, and the corner may have a slight curvature as in the prior art. “Isopod trapezoid” and “trapezoid” include such things.
10A、10B トロイダルコイル
20、20A、20B トロイダルコア
21a、21aa 外面部
21b、21bb 内面部
21c、21cc 上面部
21d、21dd 下面部
30 コイル
31 巻線
31a 外周側の巻線
31b 内周側の巻線
40 コアカバー
40a 収納部
40b 蓋部
41a、41b 巻線部
42a、42b 仕切部
43a、43b 溝
44 仕切板
45a 外面部
45b 内面部
45c 上面部
45d 下面部
110 トロイダルコイル
120 トロイダルコア
130 コイル
131 巻線
131a 外周側の巻線
131b 内周側の巻線
10A,
Claims (6)
前記トロイダルコアの断面形状は、外面部、内面部、上面部、下面部で形成され、前記外面部と前記内面部が平行で、前記内面部が前記外面部より短い等脚台形となっていることを特徴とするトロイダルコイル。 In a toroidal coil comprising a toroidal core made of a magnetic material and a coil formed by winding a wire around the toroidal core,
The cross-sectional shape of the toroidal core is formed of an outer surface portion, an inner surface portion, an upper surface portion, and a lower surface portion, and the outer surface portion and the inner surface portion are parallel, and the inner surface portion is an isosceles trapezoid that is shorter than the outer surface portion. A toroidal coil characterized by that.
前記コアカバーの前記巻線が巻回される部分の断面形状は、前記トロイダルコアの断面形状に相似形の等脚台形となっていることを特徴とする請求項1に記載のトロイダルコイル。 Having a core cover in which the toroidal core is housed, and the winding is wound around the core cover;
2. The toroidal coil according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of a portion of the core cover around which the winding is wound is an isosceles trapezoid similar to the cross-sectional shape of the toroidal core.
前記トロイダルコアの断面形状は、外面部、内面部、上面部、下面部で形成され、前記外面部と前記上面部及び前記下面部とが成す角度が共に鋭角であり、前記内面部が前記外面部より短い台形となっていることを特徴とするトロイダルコイル。 In a toroidal coil comprising a toroidal core made of a magnetic material and a coil formed by winding a wire around the toroidal core,
A cross-sectional shape of the toroidal core is formed by an outer surface portion, an inner surface portion, an upper surface portion, and a lower surface portion, and the angles formed by the outer surface portion, the upper surface portion, and the lower surface portion are both acute angles, and the inner surface portion is the outer surface. A toroidal coil characterized by a trapezoid shorter than the part.
前記コアカバーの前記巻線が巻回される部分の断面形状は、前記トロイダルコアの断面形状に相似形の台形となっていることを特徴とする請求項5に記載のトロイダルコイル。
Having a core cover in which the toroidal core is housed, and the winding is wound around the core cover;
The toroidal coil according to claim 5, wherein a cross-sectional shape of a portion of the core cover around which the winding is wound is a trapezoid similar to the cross-sectional shape of the toroidal core.
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