JP2016089848A - 電磁クラッチ及び電磁クラッチの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁クラッチにおいて、温度ヒューズによるスリップ現象の検知を早期に行い、励磁コイルを容易に形成することを可能とする。
【解決手段】ロータ４、ハブ６、アーマチュア５、コイルボビン１２に巻回される励磁コイル３及び温度ヒューズ１５を有する電磁クラッチ１について、コイルボビン１２に励磁コイル３を巻回した後、コイルボビン１２にスペーサ６０を装着して、更にコイルボビン１２に励磁コイル３を巻回することによって、励磁コイル３の回転軸２０の径方向外側端に凹部３１を形成し、このスペーサ６０に温度ヒューズ１５が設置されたものとする。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば車両用空調装置の圧縮機に用いられる電磁クラッチの構造及び電磁クラッチの形成方法に関する。特に温度ヒューズを所望の位置に配置することを可能にするための電磁クラッチの構造及び電磁クラッチの形成方法に関する。

車両用空調装置の圧縮機に用いられる電磁クラッチは、例えば特許文献１や特許文献２に示されるように、圧縮機が何らかの理由でロックした場合に生ずる、プーリ（本願ではロータ）とアーマチュアとのスリップ現象による摩擦面の温度上昇を感知してバッテリと電磁コイル（本願では励磁コイル）との電気的接続を遮断する温度ヒューズを備えているのが一般的である。

一方で、特許文献１の電磁クラッチは、温度ヒューズを、電磁コイルに対して、回転軸の軸方向と同方向で且つ電磁コイルよりも突出するかたちで配置している。

しかしながら、特許文献１に示されるような温度ヒューズの配置では、電磁コイルの温度ヒューズを含めた全長が相対的に長くなるので、磁路（磁気回路とも称する。）の長さも長くなり、磁路抵抗が大きくなる。しかも、電磁コイルの温度ヒューズを含めた全長が相対的に長くなることにより、電磁コイルを収容するロータの全長も長くなるので、電磁クラッチの小型化が困難になるという不都合も有する。

この点、特許文献２の電磁クラッチは、電磁コイルのうちプーリの摩擦面側に位置する内周角部に傾斜面を形成し、この傾斜面により形成される凹部に温度ヒューズを配置している。このため、特許文献２の電磁クラッチでは、電磁コイルの温度ヒューズを含めた全長が相対的に長くなることは防止されている。

特開２０１０−２８１３９２号公報 特開平１０−８９３８５号公報

しかしながら、特許文献２の電磁クラッチにおける温度ヒューズの配置では、プーリとアーマチュアとの間で発生するスリップ時における外周側と内周側との周速差から、プーリとアーマチュアとの摩擦面の温度が所定温度値以上となったことの感知がコイル巻回体の外周側に温度ヒューズを配置した場合よりも遅くなる。このため、温度ヒューズが、プーリとアーマチュアとの間で発生するスリップ現象を感知して作動するための時間も遅くなるという不都合を有する。

この不都合を解消するために、励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に温度ヒューズが配置される凹部を形成することが考えられる。もっとも、特許文献２の電磁クラッチのようにコイルボビンのフランジの内側端に凹部を設ける場合とは異なり、コイルボビンを利用して励磁コイルの回転軸の径方向外側端に凹部を形成することは容易ではない。さらに、励磁コイルをコイルボビンに単純に巻回していくのみでは、励磁コイルの回転軸の径方向外側端の凹部よりも回転軸側（内周側）の部位に励磁コイルを巻回することが困難である。

そこで、本発明は、励磁コイルの回転軸の径方向外側端に凹部を形成することを容易にし、また、励磁コイルのうち前記凹部より回転軸側での励磁コイルの巻回を容易にするための電磁クラッチの構造及び電磁クラッチの形成方法を提供することを目的としている。

この発明に係る電磁クラッチは、回転動力源から圧縮機に対して回転動力を伝達又は遮断するための電磁クラッチであって、磁性材により形成され、前記圧縮機の回転軸に対して回転可能に支持されると共に、前記回転動力源からの回転力を受けて回転するロータと、前記圧縮機の回転軸に連結されたハブと、 磁性材により形成されると共に前記ハブに連結され、前記ロータの側端面に対向して配置されたアーマチュアと、円筒部とこの円筒部の両端に形成された２つのフランジとで構成されたコイルボビンと、前記コイルボビンの２つのフランジで挟まれた前記円筒部の外周面に巻回され、通電されることにより、前記ロータと前記アーマチュアとを経由する磁路を形成して前記アーマチュアを前記ロータに電磁吸着させる吸引力を発生させる励磁コイルと、感知した温度が所定の温度値を超えたときに前記励磁コイルへの通電を遮断する温度ヒューズとを備えた電磁クラッチにおいて、前記コイルボビンの２つのフランジのうち前記回転軸の先端側に位置する一方のフランジの径方向外側に装着されるスペーサを有し、前記スペーサによって前記励磁コイルの前記回転軸の径方向外側端となる部位に凹部が形成され、前記スペーサに前記温度ヒューズが設けられていることを特徴としている（請求項１）。回転動力源は、例えば車両のエンジンやモータ等である。圧縮機は、例えば車両空調装置の圧縮機である。

コイルボビンとスペーサを組み合わせることで、励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に凹部を形成することが容易となる。また、スペーサは、コイルボビンとは別部材であるため、コイルボビンに励磁コイルを巻回する途中の段階で、コイルボビンにスペーサを装着することが可能となる。これにより、励磁コイルのうち凹部より回転軸側（内周側）での励磁コイルの巻回を容易にすることができる。

そして、温度ヒューズは、スペーサに設けられることで励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に配置されるので、温度ヒューズは、周速の速い外周側に配置された構成となり、ロータとアーマチュアとの摩擦面の温度が所定温度値以上となったことの感知を相対的に早期に行うことが可能である。

この発明に係る電磁クラッチにあって、前記スペーサは、複数の構成部材から成る環状形状であり、前記コイルボビンの一方のフランジは、前記温度ヒューズに対応する位置に設けられた幅狭部と、前記幅狭部よりも前記回転軸の径方向の突出幅が大きな幅広部とから成り、前記コイルボビンの一方のフランジの幅広部と前記スペーサとは、前記コイルボビンと前記スペーサとを係合するための係合部を備えることを特徴としている（請求項２）。スペーサは、例えば２つの半円の円弧状の構成部材から成った円環形状をなしている。コイルボビンの一方のフランジの幅広部の係合部は、例えば係合孔であり、スペーサの係合部は、例えば係合突部である。

これにより、スペーサは、複数の構成部材に分けた状態で、コイルボビンの一方のフランジの幅広部の係合部とスペーサの係合部とを用いて、コイルボビンに係合することで、環状形状のスペーサがコイルボビンの一方のフランジに対し回転軸の径方向外側端となる部位に装着される。このため、コイルボビンの円筒部に対し一方のフランジから他方のフランジの範囲にわたって励磁コイルをある回数まで巻回した後でも、スペーサをコイルボビンの一方のフランジに対し回転軸の径方向外側端となる部位に装着することが可能となる。

電磁クラッチの励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に凹部を形成する方法として、前記請求項１又は請求項２に記載の電磁クラッチを用いた電磁クラッチの形成方法であって、前記コイルボビンの前記円筒部と前記スペーサが装着される位置の範囲内にわたって、前記励磁コイルを巻回する第１の工程と、前記コイルボビンの一方のフランジに前記スペーサを装着する第２の工程と、前記コイルボビンの他方のフランジから前記スペーサまでの間にわたって、前記励磁コイルを更に巻回する第３の工程とを有する方法が採られる（請求項３）。

このように、コイルボビンの一方のフランジにスペーサを装着せずにコイルボビンに励磁コイルを巻回した後、コイルボビンの一方のフランジにスペーサを装着して、コイルボビンに励磁コイルを再度巻回する工程という、３段階の励磁コイルの巻回工程とする。第１の工程では、コイルボビンの円筒部とスペーサが装着される位置の範囲内にわたって、かつ、コイルボビンの一方のフランジから他方のフランジまでの全域において、コイルボビンに励磁コイルを巻回することができる。そして、第３の工程では、第２の工程によりコイルボビンの一方のフランジに装着されたスペーサが妨げとなって、コイルボビンの他方のフランジからスペーサまでの間で、コイルボビンに励磁コイルを巻回するので、コイルボビンの一方のフランジを加工しなくても、励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に凹部が形成される。

以上に述べたように、本発明によれば、コイルボビンとスペーサを組み合わせることで、励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に凹部を形成することが容易となる。また、スペーサは、コイルボビンとは別部材であるため、コイルボビンに励磁コイルを巻回する途中の段階で、コイルボビンにスペーサを装着することが可能となる。これにより、励磁コイルのうち凹部より回転軸側（内周側）での励磁コイルの巻回を容易にすることができる。

また、本発明によれば、温度ヒューズは、スペーサに設けられることで励磁コイルの回転軸の径方向外側端となる部位に配置されるので、温度ヒューズは、周速の速い外周側に配置された構成となり、ロータとアーマチュアとの摩擦面の温度が所定温度値以上となったことの感知を相対的に早期に行うことが可能である。

特に請求項２に記載の発明によれば、スペーサは、複数の構成部材に分けた状態で、コイルボビンの一方のフランジの幅広部の係合部とスペーサの係合部とを用いて、コイルボビンに係合することで、環状形状のスペーサがコイルボビンの一方のフランジに対し回転軸の径方向外側端となる部位に装着された状態となるので、コイルボビンの円筒部に対し一方のフランジから他方のフランジの範囲にわたって励磁コイルをある回数まで巻回した後でも、スペーサをコイルボビンの一方のフランジに対し回転軸の径方向外側端となる部位に装着することが可能となる。

特に請求項３に記載の発明によれば、コイルボビンの一方のフランジにスペーサを装着せずにコイルボビンの円筒部の全範囲に励磁コイルを巻回した後、コイルボビンの一方のフランジにスペーサを装着し、更に、コイルボビンの円筒部のうち他方のフランジからスペーサまでの範囲に励磁コイルを再度巻回するという、３段階の励磁コイルの巻回工程とすることにより、励磁コイルのうち凹部よりも回転軸側の部位を形成するために、励磁コイルをコイルボビンの円筒部に巻回する作業を簡易且つ確実に行うことが可能となる。

図１は、この発明の温度ヒューズの配置を説明するための電磁クラッチの概略を示した断面図である。 図２は、この発明の温度ヒューズの配置を説明するための電磁クラッチの概略を示した拡大断面図である。 図３は、電磁クラッチのコイルボビンに励磁コイルが巻回される前の状態を示した説明図であり、図３（ａ）は、前記コイルボビンの部分拡大図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、電磁クラッチのコイルボビンにスペーサを装着される前段階での励磁コイルが巻回される工程（第１の工程）を示した説明図であり、図４（ａ）は、前記コイルボビンの部分拡大図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図５は、電磁クラッチのコイルボビンにスペーサを装着する工程（第２の工程）を示した説明図である。 図６は、前記第２の工程により電磁クラッチのコイルボビンにスペーサが装着された状態を示した説明図であり、図６（ａ）は、前記コイルボビン及びスペーサの部分拡大図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図７は、電磁クラッチのスペーサが装着されたコイルボビンに更に励磁コイルが巻回される工程（第３の工程）を示した説明図であり、図７（ａ）は、前記コイルボビン及びスペーサの部分拡大図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

以下、この発明の電磁クラッチ及びその形成方法の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示される電磁クラッチ１は、エンジンやモータなどの回転動力源（図示せず。）から圧縮機２に対して回転動力を伝達し又は遮断することができるようにするものである。そして、電磁クラッチ１は、圧縮機２の回転軸２０を中心として回転可能に支持されたロータ４と、このロータ４に対して軸方向で対峙するアーマチュア５と、圧縮機２の回転軸２０に固装され、回転軸２０と共に回転するハブ６と、アーマチュア５に連結されたアウタープレート７と、ハブ６に連結されたインナープレート８と、これらアウタープレート７とインナープレート８との間に介在する弾性部材１０と、を有して構成されている。

ロータ４は、環状に形成されているもので、その外周に動力源と連結する連結ベルト（図示せず。）を取り付けるための溝４ａが形成されていると共に、内周にベアリング１４が設けられ、このベアリング１４を介して圧縮機２のハウジング２ａから突出する円筒部１６の外周に回転自在に外嵌されている。ロータ４の圧縮機２の本体とは反対側となる側端面４ｂは、ロータ４の軸心に対して略垂直となる平面状に形成され、下記するアーマチュア５の側端面５ａと対峙する摩擦面を構成している。

アーマチュア５は、磁性材により円板状に形成されているもので、下記するアウタープレート７に固定され、ロータ４の側端面４ｂに対し隙間を空けつつ対峙する側端面５ａを有している。この側端面５ａは、ロータ４の軸心に対して略垂直となる平面状に形成され、前記ロータ４の側端面４ｂと対峙する摩擦面を構成している。

励磁コイル３は、ステータハウジング１１のコイル溝１１ａ内に収容されると共に樹脂モールド１１ｂによって固定されたコイルボビン１２に巻回されて、コイル巻回体Ａを形成している。この実施形態では、コイル巻回体Ａは、回転軸２０の径方向外側端となる部位に、回転軸２０の径方向に窪ませてなる凹部３１が形成されている。コイル巻回体Ａの凹部３１は、当該コイル巻回体Ａの周方向に沿って環状に形成されている。

コイル巻回体Ａが収容されたステータハウジング１１は、取付板１３を介して圧縮機２のハウジング２ａに固定されている。ロータ４には、圧縮機２のハウジング側が開口された環状空間４１が形成され、コイル巻回体Ａが収納されたステータハウジング１１は、この環状空間４１に、所定のクリアランスを持って収納されている。

したがって、ロータ４は、ステータハウジング１１をアーマチュア５側から覆うように設けられ、このステータハウジング１１と摺接することなく、ステータハウジング１１に沿って回転することになる。

また、電磁クラッチ１は、圧縮機２が何らかの理由でロックした場合に、ロータ４とアーマチュア５との摩擦面の温度が所定値を超えたときに溶断し、励磁コイル３への通電を遮断する温度ヒューズ１５を有している。

ところで、コイルボビン１２は、コイル巻回体Ａの回転軸２０の径方向外側端となる部位に前記凹部３１を形成することができるように、以下のような全体形状並びにスペーサ６０が装着可能な構造となっている。

まず、コイルボビン１２の全体形状について、図３から図７を用いて説明すると、コイルボビン１２は、特に図３に示されるように、円筒部５１とこの円筒部５１の両端に形成されたフランジ５２、５３とで基本的に成っている。

そして、特に図５に示されるように、圧縮機２の回転軸２０の先端側に対応するフランジ５２は、回転軸２０の径方向外側への突出幅が大きな幅広部５２１と、回転軸２０の径方向外側への突出幅が幅広部５２１よりも小さな幅狭部５２２とが配置されて構成されている。

このうち、フランジ５２の幅広部５２１は、スペーサ６０をフランジ５２の回転軸２０の径方向外側端側に装着可能とするもので、この実施例では、スペーサ６０の係合突部６１が挿入されて係合される係合孔５４が形成されている。係合孔５４は、例えば貫通孔である。

一方、フランジ５２に幅狭部５２２が配置されることで、幅狭部５２２の外周側において、後述するように、スペーサ６０に設置された温度ヒューズ１５が露出することが可能となっている。また、幅狭部５２２のフランジ５２の周方向に沿った幅は、温度ヒューズ１５の装着、温度ヒューズ１５から延びるコード７１、７２と励磁コイルの途中切り離し端部３ａ、３ｂとの結線作業、並びに結線部分の装着を簡易に行うことができる寸法となっている。

スペーサ６０は、フランジ５２、５３間に円筒部５１の径方向から装着することができるように、図５に示されるように、複数（この実施形態では２つ）の円弧状のスペーサ構成部材６０１、６０２から成る。

スペーサ構成部材６０１は、略半円の円弧状の形状をなし、基本的には薄い肉厚の平板状であると共に回転軸２０の先端側に向く上面には、温度ヒューズ１５を収容するヒューズホルダー８０と、温度ヒューズ１５のコード７１、７２等を収容するコードホルダー８１とが設けられている。そして、スペーサ構成部材６０１の周方向の両端側の上面は、フランジ５２のフランジ５３側面と当接可能であると共に、スペーサ構成部材６０１のフランジ５２との当接面には、フランジ５２の係合孔５４に対応した位置に係合突部６１が形成されている。

スペーサ構成部材６０２は、略半円の円弧状の形状をなし、基本的には薄い肉厚の平板状であり、スペーサ構成部材６０１の回転軸２０の先端側に向く上面の全てがフランジ５２のフランジ５３側面と当接可能である。そして、スペーサ構成部材６０２のフランジ５２との当接面には、フランジ５２の係合孔５４に対応した位置に係合突部６１が形成されている。

スペーサ６０は、スペーサ構成部材６０１、６０２の係合突部６１とフランジ５２の係合孔５４とが係合するようにフランジ５２に組み付けられ、円環形状に構成される。

そして、フランジ５２に装着されたスペーサ６０は、図６及び図７に示されるように、スペーサ構成部材６０１に形成された温度ヒューズホルダー８０及びコードホルダー８１が、幅狭部５２２の外周側において露出する。

これにより、スペーサ６０は、コイルボビン１２のフランジ５２のうち外周端に、確実且つ堅固に装着することができると共に、コイルボビン１２にスペーサ６０が装着された状態で、温度ヒューズ１５の取り付け及び励磁コイルの端部３ａ、３ｂとコード７１、７２との結線をすることができる。

次に、このようなコイルボビン１２及びスペーサ６０を用いて、コイル巻回体Ａの回転軸２０の径方向外側端となる部位に凹部３１を形成し、この凹部３１に温度ヒューズ１５が配置された状態とするための３つの工程について、図３から図７を用いて説明する。

第１の工程として、図３に示されるような、フランジ５２にスペーサ６０が装着されていないコイルボビン１２に対し、図４に示されるように、コイルボビン１２の円筒部５１とスペーサ６０が装着される位置の範囲内にわたって、円筒部５１に励磁コイル３を巻回する。このとき、励磁コイル３を複数回に巻回して成るコイル巻回体Ａの回転軸２０の径方向の厚みは、図４に示されるように、コイルボビン１２の幅狭部５２２の外周端までとなる。また、励磁コイル３は、スペーサ６０によって巻回が妨げられないので、コイルボビン１２の円筒部５１に対し、フランジ５２からフランジ５３までの全範囲で巻回されている。

第２の工程として、コイルボビン１２の円筒部５１への励磁コイル３の巻回を中断し、図５に示されるように、スペーサ構成部材６０１、スペーサ構成部材６０２をコイルボビン１２の径方向から組み付けることで、コイルボビン１２のフランジ５２にスペーサ６０を装着する。このとき、スペーサ６０は、係合突部６１がフランジ５２の幅広部５２１の係合孔５４に挿嵌されることで、コイルボビン１２のフランジ５２と係合されて、コイルボビン１２に装着される。そして、励磁コイル３の途中箇所を切断して、励磁コイルの途中切り離し端部３ａ、３ｂを形成する。更に、図６に示されるように、フランジ５２に装着されたスペーサ６０のヒューズホルダー８０に温度ヒューズ１５を取り付けると共に、温度ヒューズ１５のコード７１、７２と励磁コイルの途中切り離し端部３ａ、３ｂとを結線する。更にまた、コード７１、７２と励磁コイルの途中切り離し端部３ａ、３ｂとの結線部分をコードホルダー８１に取り付ける。

第３の工程として、スペーサ６０がコイルボビン１２のフランジ５２に装着された状態で、図７に示されるように、励磁コイル３のうち励磁コイルの途中切り離し端部３ｂに続く側を最後までコイルボビン１２の円筒部５１に巻回する。このとき、励磁コイル３は、スペーサ６０の存在によりフランジ５２側まで巻回されるのが妨げられるので、コイルボビン１２の円筒部５１に対し、スペーサ６０からフランジ５３までの範囲で巻回される。

これにより、コイル巻回体Ａは、スペーサ６０の存在により、当該コイル巻回体Ａの回転軸２０の径方向外側端となる部位に凹部３１が形成され、且つこの凹部３１にスペーサ６０が配置され、スペーサ６０に温度ヒューズ１５が設置された状態となる。

以上によれば、この発明では、温度ヒューズ１５は、ロータ４及びアーマチュア５のうち周速の速い外周側に配置された構成となるので、ロータ４とアーマチュア５との摩擦面の温度が所定温度値以上となったことの感知ひいてはロータ４とアーマチュア５との間で発生するスリップの検知を相対的に早期に行うことが可能となる。

そして、励磁コイル３のうち凹部３１よりも回転軸２０側の部位を形成するために、励磁コイル３をコイルボビン１２の円筒部５１に巻回する作業を簡易且つ確実に行うことが可能となる。

更に、励磁コイル３の回転軸２０の径方向外側端となる部位にスペーサ６０を用いて凹部３１を形成し、この凹部３１に配置されたスペーサ６０に温度ヒューズ１５を設置したことから、励磁コイル３の温度ヒューズ１５を含めた全長が相対的に長くなるのを防止することができる。また、磁路の長さが相対的に長くなったために磁路抵抗が大きくなるのを防止することも可能である。

１ 電磁クラッチ
２ 圧縮機
３ 励磁コイル
４ ロータ
５ アーマチュア
６ ハブ
１２ コイルボビン
１５ 温度ヒューズ
２０ 回転軸
３１ 凹部
４１ 環状空間
５１ 円筒部
５２ フランジ
５２１ 幅広部
５２２ 幅狭部
５３ フランジ
５４ 係合孔
６０ スペーサ
６０１ スペーサ構成部材
６０２ スペーサ構成部材
６１ 係合突部
Ａ コイル巻回体

Claims (3)

1. 回転動力源から圧縮機に対して回転動力を伝達又は遮断するための電磁クラッチであって、
   磁性材により形成され、前記圧縮機の回転軸に対して回転可能に支持されると共に、前記回転動力源からの回転力を受けて回転するロータと、
   前記圧縮機の回転軸に連結されたハブと、
   磁性材により形成されると共に前記ハブに連結され、前記ロータの側端面に対向して配置されたアーマチュアと、
   円筒部とこの円筒部の両端に形成された２つのフランジとで構成されたコイルボビンと、
   前記コイルボビンの２つのフランジで挟まれた前記円筒部の外周面に巻回され、通電されることにより、前記ロータと前記アーマチュアとを経由する磁路を形成して前記アーマチュアを前記ロータに電磁吸着させる吸引力を発生させる励磁コイルと、
   感知した温度が所定の温度値を超えたときに前記励磁コイルへの通電を遮断する温度ヒューズとを備えた電磁クラッチにおいて、
   前記コイルボビンの２つのフランジのうち前記回転軸の先端側に位置する一方のフランジの径方向外側に装着されるスペーサを有し、前記スペーサによって前記励磁コイルの前記回転軸の径方向外側端となる部位に凹部が形成され、
   前記スペーサに前記温度ヒューズが設けられていることを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記スペーサは、複数の構成部材から成る環状形状となっていると共に、
   前記コイルボビンの一方のフランジは、前記温度ヒューズに対応する位置に設けられた幅狭部と、前記幅狭部よりも前記回転軸の径方向の突出幅が大きな幅拡部とから成り、
   前記コイルボビンの一方のフランジの幅狭部と前記スペーサとは、前記コイルボビンと前記スペーサとを係合するための係合部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記請求項１又は請求項２に記載の電磁クラッチを用いた電磁クラッチの形成方法であって、
   前記コイルボビンの前記円筒部と前記スペーサが装着される位置の範囲内にわたって、前記励磁コイルを巻回する第１の工程と、
   前記コイルボビンの一方のフランジに前記スペーサを装着する第２の工程と、
   前記コイルボビンの他方のフランジから前記スペーサまでの間にわたって、前記励磁コイルを更に巻回する第３の工程とを有することを特徴とする電磁クラッチの形成方法。

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