JP2022071957A - Stator of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、回転電機のステータに関する。 The present disclosure relates to a stator of a rotary electric machine.
従来の回転電機用のステータとして、特許第5286397号公報(特許文献1)には、ステータコアの軸方向の両端から突出するコイルエンドが、軸方向を向くコの字状に形成されたものが開示されている。 As a stator for a conventional rotary electric machine, Japanese Patent No. 5286397 (Patent Document 1) discloses that the coil ends protruding from both ends in the axial direction of the stator core are formed in a U shape facing the axial direction. Has been done.
コイルエンドを冷却するために、エンドコイルを覆うように冷却ジャケットをステータコアの軸方向の両端に設け、冷却ジャケット内に冷却油を流す構造が考えられる。特許文献1のように、コイルエンドを軸方向を向く略コの字状に形成した場合には、ステータの体格を小さくすることができるが、コイルエンドが密集し、ステータの径方向におけるコイルエンド間の隙間が狭くなる。このため、何ら手立てなく冷却ジャケットを設けた場合には、ステータの径方向における両端側に位置するコイルエンドと冷却ジャケットとの間を優先的に冷却油が流れてしまう。この場合には、コイルエンドの細部まで冷却油が十分に行き渡らなくなり、コイルエンドの冷却性能が低下することが懸念される。
In order to cool the coil end, a structure is conceivable in which cooling jackets are provided at both ends in the axial direction of the stator core so as to cover the end coil, and cooling oil flows into the cooling jacket. When the coil end is formed in a substantially U shape facing the axial direction as in
本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、コイルエンドの冷却性能を向上できる回転電機のステータを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a stator of a rotary electric machine capable of improving the cooling performance of a coil end.
本開示に基づく回転電機のスタータは、軸方向に一端および他端を有するステータコアと、上記ステータコアの上記一端および上記他端から外方に突出するコイルエンドを有し、上記ステータコアに装着されたコイルと、上記コイルエンドを内部に収容するように上記ステータコアの上記一端および上記他端の各々に装着され、内部に冷却油が流動する冷却ジャケットと、を備える。上記コイルエンドは、上記軸方向における上記ステータコアの端面に平行となるように延びる複数の第1部分と、上記第1部分の延在方向において上記複数の第1部分の各々の両端に接続され、上記軸方向に平行な方向に沿って延びる複数の一対の第2部分とを含む。上記冷却ジャケットは、上記ステータコアの径方向に相対する一対の壁部と、上記一対の壁部の各々が有する内表面の少なくとも一方側に設けられた整流フィンとを含む。上記整流フィンは、上記ステータコアの周方向の一方側に向かうにつれて上記コイルエンドに近づくように設けられている。 The starter of a rotary electric machine according to the present disclosure has a stator core having one end and the other end in the axial direction, and a coil end having a coil end protruding outward from the one end and the other end of the stator core, and a coil mounted on the stator core. And a cooling jacket that is attached to each of the one end and the other end of the stator core so as to accommodate the coil end inside, and the cooling oil flows inside. The coil ends are connected to both ends of a plurality of first portions extending parallel to the end faces of the stator core in the axial direction and each of the plurality of first portions in the extending direction of the first portion. It includes a pair of second portions extending along a direction parallel to the axial direction. The cooling jacket includes a pair of wall portions facing each other in the radial direction of the stator core, and rectifying fins provided on at least one side of the inner surface of each of the pair of wall portions. The rectifying fin is provided so as to approach the coil end toward one side in the circumferential direction of the stator core.
上記構成のように、コイルエンドが、ステータコアの端面に平行となるように延びる複数の第1部分と、複数の第1部分の各々の両端に接続され、軸方向に平行な方向に沿って延びる複数の一対の第2部分とを含むことにより、複数の第1部分を密に配置することができる。 As in the above configuration, the coil ends are connected to both ends of each of a plurality of first portions extending parallel to the end faces of the stator core and each of the plurality of first portions, extending along a direction parallel to the axial direction. By including a plurality of pairs of second portions, the plurality of first portions can be densely arranged.
このような場合に、上記のように、冷却ジャケットが有する一対の壁部の少なくとも一方の壁部の内表面に、ステータコアの周方向の一方側に向かうにつれてコイルエンドに近づくように整流フィンを設けることにより、ステータコアの周方向に沿って冷却ジャケット内を流れる冷却油がコイルエンドに向かうように流れる。これにより、コイルエンドの内部に冷却油が浸入し、冷却油によってコイルエンドの細部まで冷却することができる。この結果、コイルエンドの冷却性能を向上させることができる。 In such a case, as described above, rectifying fins are provided on the inner surface of at least one of the pair of wall portions of the cooling jacket so as to approach the coil end toward one side in the circumferential direction of the stator core. As a result, the cooling oil flowing in the cooling jacket along the circumferential direction of the stator core flows toward the coil end. As a result, the cooling oil penetrates into the inside of the coil end, and the cooling oil can cool the details of the coil end. As a result, the cooling performance of the coil end can be improved.
本開示によれば、コイルエンドの冷却性能を向上できる回転電機のステータを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a stator of a rotary electric machine capable of improving the cooling performance of a coil end.
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、実施の形態においては、回転電機が、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである場合を例示して説明するが、回転電機は、走行用モータに限定されず、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機(発電機を含む)にも適用できる。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments shown below, the same or common parts are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will not be repeated. Further, in the embodiment, the case where the rotary electric machine is a traveling motor mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle will be described as an example, but the rotary electric machine is not limited to the traveling motor. It can also be applied to motors for power generation, motors for other purposes, and rotary electric machines (including generators) other than those for vehicles.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る回転電機を示す概略図である。図1を参照して、実施の形態1に係る回転電機10について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing a rotary electric machine according to the first embodiment. The rotary
図1に示すように、回転電機10は、ステータ20、ロータ30、およびシャフト40を備える。
As shown in FIG. 1, the rotary
ステータ20、ロータ30、およびシャフト40は、不図示のハウジングに収容されており、シャフト40は、ハウジングによって回転可能に支持されている。ステータ20に含まれる後述のステータコア21は、固定部材によってハウジングに固定されている。
The
シャフト40は、後述するロータコア31に固定されている。シャフト40が、軸C1周りに回転することで、ロータコア31が当該シャフト40と一体的に回転する。
The
ロータ30は、ロータコア31を含む。ロータコア31は、複数の電磁鋼板が上記軸C1方向に積層されることで形成されている。ロータコア31には、軸C1方向と平行な方向に貫通する複数の孔部が設けられている。当該複数の孔部の各々に、永久磁石が挿入されている。
The
ステータ20は、ステータコア21と、コイル22と、冷却ジャケット25,26とを含む。
The
ステータコア21は、略円筒形状を有し、軸方向において一端21aおよび他端21bを有する。ステータコア21は、電磁鋼板に対して打ち抜き加工等を施して形成された複数の環状のプレートが軸C1方向に沿って積層されることで構成されている。ステータコア21は、ロータコア31の外周側に、シャフト40と同軸に配置されている。
The
ステータコア21には、内周側から外周方向に径方向に延びる溝状のスロットが、周方向に沿って複数設けられている。ステータコア21は、周方向に隣り合うスロットの間に位置する部分にティース部を有する。
The
コイル22は、3相交流型の回路設計に従って設けられており、U相コイル、V相コイル及びW相コイルを含む。コイル22は、ステータコア21に装着されている。具体的には、コイル22は、上述のスロットに装着されている。コイル22に含まれるU相コイル、V相コイル、W相コイルは、U相、V相、W相の3つの相に対応して予め定められた設置位置に固定される。
The coil 22 is provided according to a three-phase AC circuit design, and includes a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. The coil 22 is mounted on the
コイル22は、ステータコア21の一端21aから外方に突出するコイルエンド23と、ステータコア21の他端21bから外方に突出するコイルエンド24とを含む。
The coil 22 includes a
冷却ジャケット25は、コイルエンド23を内部に収容するようにステータコア21の一端21aに液密に装着されている。冷却ジャケット25は、環状に設けられている。冷却ジャケット25の内部には、冷却油が流動し、これにより、コイルエンド23が冷却される。
The cooling
冷却ジャケット26は、コイルエンド24を内部に収容するようにステータコア21の他端21bに液密に装着されている。冷却ジャケット26は、環状に設けられている。冷却ジャケット26の内部には、冷却油が流動し、これにより、コイルエンド24が冷却される。
The cooling
図2および図3は、実施の形態1に係るステータを部分的に示す概略図および平面図である。図2および図3を参照して、実施の形態1に係るステータ20の詳細について説明する。なお、図2においては、便宜上、図中の下部側では、冷却ジャケット25を破線、コイルエンド23を実線で示し、図中の上部側では、冷却ジャケット25を実線、コイルエンド23を破線で示している。また、図3においては、便宜上、冷却ジャケット25の天井部(後述する接続壁部253)を省略して図示している。
2 and 3 are schematic views and a plan view partially showing the stator according to the first embodiment. The details of the
なお、軸方向においてコイル22の一端側と他端側ではほぼ同様の構造を有するため、ここでは、コイル22の一端側に位置する冷却ジャケット25およびコイルエンド23の詳細について説明し、コイル22の他端側に位置する冷却ジャケット26およびコイルエンド24の詳細については省略する。
Since one end side and the other end side of the coil 22 have substantially the same structure in the axial direction, details of the cooling
図2および図3に示すように、コイルエンド23は、複数の第1部分231と、複数の一対の第2部分232とを含む。複数の第1部分231の各々は、ステータコア21の端面21cに平行となるように延在する。複数の第1部分231の各々は、ステータコア21の周方向に沿って延在している。複数の第1部分231は、ステータコア21の径方向に並んで配置されるとともに、ステータコア21の周方向に並んで配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
一対の第2部分232は、複数の第1部分231の各々に設けられている。一対の第2部分232は、第1部分231の延在方向の両端に接続され、軸C1方向に平行な方向に沿って延在する。
The pair of
冷却ジャケット25は、内壁部251、外壁部252、および接続壁部253を含む。内壁部251および外壁部252は、ステータコア21の径方向に相対する一対の壁部に相当する。接続壁部253は、内壁部251と外壁部252とを接続し、ステータコア21の端面21cに対向する。
The cooling
内壁部251および外壁部252の内表面には、複数の整流フィン254,255が設けられている。内壁部251の内表面には、複数の整流フィン254が設けられており、外壁部252の内表面には、複数の整流フィン255が設けられている。整流フィン254,255は、冷却ジャケット25内を流動する冷却油を整流する。
A plurality of rectifying
複数の整流フィン254は、周方向に所定のピッチで設けられている。周方向に隣り合う整流フィン254は、軸C1方向の位置が互いに異なるように配置されており、複数の整流フィン254は、周方向にジグザグ状に配置されている。
The plurality of rectifying
同様に、複数の整流フィン255は、周方向に所定のピッチで設けられている。周方向に隣り合う整流フィン255は、軸C1方向の位置が互いに異なるように配置されており、複数の整流フィン255は、周方向に沿って軸C1方向にジグザグ状に配置されている。
Similarly, the plurality of rectifying
なお、上述においては、内壁部251および外壁部252の双方の内表面に、複数の整流フィンが設けられている場合を例示して説明したが、これに限定されず、整流フィンは、内壁部251および外壁部252の少なくとも一方の内表面に設けられていればよい。また、整流フィンの個数は、複数に限定されず、単数であってもよい。
In the above description, the case where a plurality of rectifying fins are provided on the inner surfaces of both the
図4および図5は、実施の形態1に係る整流フィンを示す概略図および上面図である。なお、内壁部251に設けられた整流フィン254と、外壁部252に設けられた整流フィン255とは、面対称形状であるため、ここでは、主として整流フィン255について説明し、整流フィン254の詳細についての説明は省略する。
4 and 5 are a schematic view and a top view showing the rectifying fins according to the first embodiment. Since the rectifying
図4および図5に示すように、整流フィン255は、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、コイルエンド23に近づくように設けられている。具体的には、整流フィン255は、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、ステータコア21の径方向内側に向かうように湾曲しており、湾曲面255aを有する。この場合において、整流フィン254は、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、ステータコア21の径方向外側に向かうように湾曲している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the rectifying
図6および図7は、実施の形態1に係る冷却ジャケット内を流動する冷却油の様子を示す概略図および平面図である。図6および図7を参照して、実施の形態1に係る冷却ジャケット内を流動する冷却油の様子について説明する。 6 and 7 are schematic views and plan views showing the state of the cooling oil flowing in the cooling jacket according to the first embodiment. The state of the cooling oil flowing in the cooling jacket according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
図6および図7に示すように、冷却ジャケット25の内壁部251に複数の整流フィン254が設けられることによって、ステータコア21の径方向内側に位置するコイルエンド23の端部と冷却ジャケット25の内壁部251との間をステータコア21の周方向に沿って流れる冷却油の向きを部分的にコイルエンド23に向かうように制御することができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of rectifying
同様に、冷却ジャケット25の外壁部252に複数の整流フィン255が設けられることによって、ステータコア21の径方向外側に位置するコイルエンド23の端部と冷却ジャケット25の外壁部252との間をステータコア21の周方向に沿って流れる冷却油の向きを部分的にコイルエンド23に向かうように制御することができる。
Similarly, by providing the
この結果、コイルエンド23の内部に冷却油が浸入し、冷却油によってコイルエンド23の細部まで冷却することができる。この結果、コイルエンド23の冷却性能を向上させることができる。
As a result, the cooling oil penetrates into the
冷却ジャケット26も上記冷却ジャケット25と同様の構成とすることにより、上述同様に、冷却油によってコイルエンド24の細部まで冷却することができ、コイルエンド24の冷却性能を向上させることができる。
By making the cooling
図8は、比較例における冷却ジャケット内を流動する冷却油の様子を示す概略図である。図8を参照して、比較例における冷却ジャケット25X内を流動する冷却油の様子について説明する。
FIG. 8 is a schematic view showing the state of the cooling oil flowing in the cooling jacket in the comparative example. With reference to FIG. 8, the state of the cooling oil flowing in the
比較例における冷却ジャケット25Xにおいては、内壁部251および外壁部252のいずれの内表面にも整流フィンが設けられていない。このため、ステータコア21の径方向内側に位置するコイルエンド23の端部と冷却ジャケット25Xの内壁部251との間を流れる冷却油は、ステータコア21の周方向に沿って流れるだけである。
In the
同様に、ステータコア21の径方向外側に位置するコイルエンド23の端部と冷却ジャケット25Xの外壁部252との間を流れる冷却油は、ステータコア21の周方向に沿って流れるだけである。
Similarly, the cooling oil flowing between the end of the
このため、比較例においては、冷却油がコイルエンド23の細部まで十分に行き渡らず、コイルエンドの冷却性能が低下する。
Therefore, in the comparative example, the cooling oil does not sufficiently reach the details of the
(第1変形例)
図9および図10は、第1変形例に係る整流フィンを示す概略図および上面図である。図9および図10を参照して、第1変形例に係る整流フィン255Aについて説明する。
(First modification)
9 and 10 are a schematic view and a top view showing the rectifying fins according to the first modification. The rectifying
図9および図10に示すように、実施の形態1に係る整流フィン255は、第1変形例に係る整流フィン255Aに代替することができる。ここでは、外壁部252に設けられた整流フィンについて説明するが、内壁部251に設けられた実施の形態1に係る整流フィン254も、第1変形例に係るものとほぼ同様に代替することができる。この場合においても、内壁部251に設けられた整流フィンは、外壁部252に設けられた整流フィンと対称な形状となる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the rectifying
整流フィン255Aは、略板状形状を有し、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、コイルエンド23に近づくように設けられている。具体的には、整流フィン255Aは、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、ステータコア21の径方向内側に向かうように傾斜しており、傾斜面255a1を有する。
The rectifying
当該傾斜面255a1が外壁部252に接合された接合部における外壁部252の接線方向と、傾斜面255a1とが成す角度のうち小さい方の角度は、20度から50度程度であることが好ましい。
The smaller angle between the tangential direction of the
上記のような形状を有する第1変形例に係る整流フィン255Aを用いた場合においても、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られる。
Even when the rectifying
(第2変形例)
図11から図14は、第2変形例に係る整流フィンを示す概略図、上面図、側面図、および正面図である。図11から図14を参照して、第2変形例に係る整流フィン255Bについて説明する。
(Second modification)
11 to 14 are a schematic view, a top view, a side view, and a front view showing the rectifying fins according to the second modification. The rectifying
図11から図14に示すように、実施の形態1に係る整流フィン255は、第1変形例に係る整流フィン255Bに代替することができる。ここでは、外壁部252に設けられた整流フィンについて説明するが、内壁部251に設けられた実施の形態1に係る整流フィン254も、第2変形例に係るものとほぼ同様に代替することができる。この場合においても、内壁部251に設けられた整流フィンは、外壁部252に設けられた整流フィンと対称な形状となる。
As shown in FIGS. 11 to 14, the rectifying
整流フィン255Bは、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、コイルエンド23に近づくように設けられている。整流フィン255Bは、湾曲面255a2、第1壁部256、および第2壁部257を有する。
The rectifying
湾曲面255a2は、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、ステータコア21の径方向内側に向かうように湾曲する。湾曲面255a2は、コイルエンド23に向かうにつれて(先端に向かうにつれて)、先細りとなるように設けられている。
The curved surface 255a2 curves inward in the radial direction of the
第1壁部256および第2壁部257は、軸C1方向に並ぶように設けられている。第1壁部256および第2壁部257は、軸C1方向に互いに対向するように設けられている。
The
第1壁部256は、軸C1方向における湾曲面255a2の一端に接続されている。第1壁部256は、先端に向かうにつれて第2壁部257に近づくように湾曲している。
The
第2壁部257は、軸C1方向における湾曲面255a2の他端に接続されている。第2壁部257は、先端に向かうにつれて第1壁部256に近づくように湾曲している。
The
整流フィン255Bが上記のような形状を有する場合には、整流フィン255Bの先端側で冷却油の流速を高めることができる。これにより、コイルエンド23により多くの冷却油を送り込むことができ、コイルエンドの冷却性能をさらに高めることができる。
When the rectifying
(第3変形例)
図15および図16は、第3変形例に係る整流フィンを示す概略図および上面図である。図15および図16を参照して、第3変形例に係る整流フィン255Cについて説明する。
(Third modification example)
15 and 16 are a schematic view and a top view showing the rectifying fins according to the third modification. The rectifying
図15および図16に示すように、実施の形態1に係る整流フィン255は、第1変形例に係る整流フィン255Cに代替することができる。ここでは、外壁部252に設けられた整流フィンについて説明するが、内壁部251に設けられた実施の形態1に係る整流フィン254も、第3変形例に係るものとほぼ同様に代替することができる。この場合においても、内壁部251に設けられた整流フィンは、外壁部252に設けられた整流フィンと対称な形状となる。
As shown in FIGS. 15 and 16, the rectifying
整流フィン255Cは、入口部258および出口部259を有する筒状形状を有する。整流フィン255Cは、ステータコア21の周方向の一方側に向かうにつれて、ステータコア21の径方向内側に向かうように湾曲している。
The rectifying
入口部258は、ステータコア21の周方向の他方側に向けて開口している。出口部259は、コイルエンド23に向くように開口している。より具体的には、出口部259は、ステータコア21の径方向内側を向くように開口している。
The
出口部259の開口面積は、入口部258の開口面積よりも小さくなっており、入口部258と出口部259とを接続する経路は、出口部259に向かうにつれて先細りとなるように設けられている。
The opening area of the
整流フィン255Cが上記のような形状を有する場合には、整流フィン255Cの先端側で冷却油の流速を高めることができる。これにより、コイルエンド23により多くの冷却油を送り込むことができ、コイルエンドの冷却性能をさらに高めることができる。
When the rectifying
以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As described above, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
10 回転電機、20 ステータ、21 ステータコア、21a 一端、21b 他端、21c 端面、22 コイル、23,24 コイルエンド、25,25X,26 冷却ジャケット、30 ロータ、31 ロータコア、40 シャフト、231 第1部分、232 第2部分、251 内壁部、252 外壁部、253 接続壁部、254,255,255A,255B,255C 整流フィン、255a 湾曲面、255a1 傾斜面、255a2 湾曲面、256 第1壁部、257 第2壁部、258 入口部、259 出口部。 10 rotary electric machine, 20 stator, 21 stator core, 21a one end, 21b other end, 21c end face, 22 coil, 23,24 coil end, 25, 25X, 26 cooling jacket, 30 rotor, 31 rotor core, 40 shaft, 231 first part , 232 2nd part, 251 inner wall part, 252 outer wall part, 253 connection wall part, 254, 255, 255A, 255B, 255C rectifying fin, 255a curved surface, 255a1 inclined surface, 255a2 curved surface, 256 first wall part, 257 2nd wall part, 258 entrance part, 259 exit part.
Claims (1)
前記一端および前記他端の各々から外方に突出するコイルエンドを有し、前記ステータコアに装着されたコイルと、
前記コイルエンドを内部に収容するように前記ステータコアの前記一端および前記他端の各々に装着され、内部に冷却油が流動する冷却ジャケットと、を備え、
前記コイルエンドは、前記軸方向における前記ステータコアの端面に平行となるように延びる複数の第1部分と、前記第1部分の延在方向において前記複数の第1部分の各々の両端に接続され、前記軸方向に平行な方向に沿って延びる複数の一対の第2部分とを含み、
前記冷却ジャケットは、前記ステータコアの径方向に相対する一対の壁部と、前記一対の壁部の各々が有する内表面の少なくとも一方側に設けられた整流フィンとを含み、
前記整流フィンは、前記ステータコアの周方向の一方側に向かうにつれて前記コイルエンドに近づくように設けられている、回転電機のステータ。 A stator core with one end and the other end in the axial direction,
A coil having a coil end protruding outward from each of the one end and the other end and mounted on the stator core.
A cooling jacket, which is attached to each of the one end and the other end of the stator core so as to accommodate the coil end and allows cooling oil to flow inside, is provided.
The coil ends are connected to both ends of a plurality of first portions extending parallel to the end faces of the stator core in the axial direction and each of the plurality of first portions in the extending direction of the first portion. Includes a pair of second portions extending along a direction parallel to the axial direction.
The cooling jacket includes a pair of radially opposed walls of the stator core and rectifying fins provided on at least one side of the inner surface of each of the pair of walls.
The rectifying fin is a stator of a rotary electric machine provided so as to approach the coil end toward one side in the circumferential direction of the stator core.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020181109A JP2022071957A (en) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | Stator of rotary electric machine |
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2020
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