JP2022083538A - 圧縮撚線導体、絶縁電線及びワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】素線断線及び撚り崩れの可能性を低減することができる圧縮撚線導体、絶縁電線及びワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】圧縮撚線導体１０は、導電性の複数本の素線１１ａが撚り合わされた内層撚線１１と、導電性の複数本の素線１２ａが内層撚線１１の外周において撚り合わされて層状に配置された外層撚線１２と、を備え、内層撚線１１と外層撚線１２とは、圧縮されており、内層撚線１１の素線１１ａについて圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分である内層減面率が２９％以上３２％以下であり、外層撚線１２の素線１２ａについて圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分である外層減面率が６％以上１１％以下であり、その差が、１９％以上２５％以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮撚線導体、絶縁電線及びワイヤーハーネスに関する。

従来、複数の素線を撚り合わせた撚線導体について、細径化等の目的から圧縮して圧縮撚線導体とすることが提案されている（例えば特許文献１～３参照）。

国際公開第２０１９／１６３５４１号 特開２０１４－２２９３５８号公報 特開２０１４－１９９８１７号公報

しかし、特許文献１～３に記載の発明は、撚線について圧縮率に応じた圧縮を行うものであるが、撚線を構成する素線の圧縮状態を示す減面率については何ら考慮されていない。このため、一部の素線が過剰に圧縮（過圧縮）されて素線断線を招いたり、一部の素線について圧縮不足による撚り崩れを招いたりすることがあった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、素線断線及び撚り崩れの可能性を低減することができる圧縮撚線導体、絶縁電線及びワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明に係る圧縮撚線導体は、導電性の複数本の素線が撚り合わされた内層撚線と、導電性の複数本の素線が前記内層撚線の外周において撚り合わされて層状に配置された外層撚線と、を備え、前記内層撚線と前記外層撚線とは、圧縮されており、前記内層撚線の素線について圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分である内層減面率が２９％以上３２％以下とされ、前記外層撚線の素線について圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分である外層減面率が６％以上１１％以下とされ、前記内層減面率と前記外層減面率との差が１９％以上２５％以下である。

本発明に係る絶縁電線は、上記の圧縮撚線導体と、前記圧縮撚線導体の周囲を覆う絶縁体と、を備える。また、本発明に係るワイヤーハーネスは、上記の絶縁電線と、前記絶縁電線に沿って配置される他の電線と、を備える。

本発明によれば、素線断線及び撚り崩れの可能性を低減することができる。

本発明の実施形態に係る絶縁電線を含むワイヤーハーネスの一例を示す構成図である。 図１に示した絶縁電線を示す構造図である。 本実施形態に係る絶縁電線の一例を示す図表である。 実施例及び比較例を示す第１の図表である。 実施例及び比較例を示す第２の図表である。 実施例及び比較例を示す第３の図表である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る絶縁電線を含むワイヤーハーネスの一例を示す構成図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、以下に詳細に説明する絶縁電線１と、他の絶縁電線（他の電線）１００とを備えて構成されている。

絶縁電線１及び他の絶縁電線１００には、例えば、端子（図示せず）が圧着等されたうえで端子がコネクタＣの端子収容室に収容されてワイヤーハーネスＷＨが構成されている。なお、絶縁電線１と他の絶縁電線１００とは、コルゲートチューブ（図示せず）等の外装部材が取り付けられたり、テープ巻きされていたりしてもよい。また、ワイヤーハーネスＷＨは、絶縁電線１を２本以上備えていてもよいし、他の絶縁電線１００を２本以上備えていてもよい。また、ワイヤーハーネスＷＨにはコネクタＣが必須ではない。

図２は、図１に示した絶縁電線１を示す構造図である。図２に示すように、絶縁電線１は、圧縮撚線導体１０と、圧縮加工によって得られた圧縮撚線導体１０の周囲を覆う絶縁体２０とを備えて構成されている。

圧縮撚線導体１０は、複数本の素線１１ａ，１２ａが撚り合わされると共に圧縮加工されたものである。この圧縮撚線導体１０は、内層撚線１１と、外層撚線１２とを備えている。内層撚線１１は、導電性の複数本の素線１１ａが撚り合わされたものである。本実施形態において内層撚線１１は、アルミニウム合金によりなる７本の素線１１ａが撚り合わされて形成されている。なお、素線１１ａはアルミニウム合金に限らず、アルミニウム、銅及び銅合金等によって構成されていてもよい。

外層撚線１２は、導電性の複数本の素線１２ａが内層撚線１１の外周において撚り合わされて層状に配置されたものである。本実施形態において外層撚線１２は、アルミニウム合金によりなる１０本の素線１２ａが撚り合わされて形成されている。なお、素線１２ａは、内層撚線１１の素線１１ａと同様にアルミニウム合金に限らず、アルミニウム、銅及び銅合金等によって構成されていてもよい。また、外層撚線１２は２層以上に形成されていてもよい。

このような内層撚線１１と外層撚線１２とは圧縮されている。内層撚線１１と外層撚線１２とは別々に圧縮されるものであり、まず内層撚線１１が圧縮され、その後圧縮後の内層撚線１１上に素線１２ａが配置されて外層撚線１２が形成され、次に外層撚線１２が圧縮される。なお、外層撚線１２の圧縮については内層撚線１１ごと圧縮される。ここで、内層撚線１１及び外層撚線１２はそれぞれが１回圧縮に限らず２回以上圧縮されてもよい。すなわち、本実施形態に係る圧縮撚線導体１０は、内層撚線１１と外層撚線１２とがそれぞれ１回は圧縮され、全体の圧縮回数が複数回に亘るものとなっていれば、圧縮回数を問うものではない。さらに、本実施形態において内層撚線１１と外層撚線１２とは、それぞれ圧縮ダイスにより圧縮されることを想定しているが、特に圧縮ダイスによる圧縮に限るものではない。

ここで、本実施形態に係る内層撚線１１と外層撚線１２とは、素線１１ａ，１２ａ自体の圧縮状態を示す減面率が適切化されており、素線断線や撚り崩れが防止されたものとなっている。すなわち、内層撚線１１の素線１１ａについて圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分であって、１－（圧縮後の素線１１ａの断面積）／（圧縮前の素線１１ａの断面積）（％）である内層減面率（複数本の素線１１ａの平均値）が２９％以上３２％以下とされ、外層撚線１２の素線１２ａについて圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分であって、１－（圧縮後の素線１２ａの断面積）／（圧縮前の素線１２ａの断面積）（％）である外層減面率（複数本の素線１２ａの平均値）が６％以上１１％以下とされ、内層減面率と外層減面率との差が、１９％以上２５％以下とされている。

ここで、本件発明者は、内層減面率が２９％未満となると内層撚線１１の素線１１ａに撚り崩れが生じ、内層減面率が３２％を超えると過圧縮によって内層撚線１１に断線が発生する傾向があることを見出した。また、外層減面率が６％未満となると外層撚線１１の素線１１ａに撚り崩れが生じ、外層減面率が１１％を超えると過圧縮によって外層撚線１１に断線が発生する傾向があることを見出した。さらに、本件発明者は、内層減面率と外層減面率との差が２５％を超えると、内層撚線１１の素線１１ａと外層撚線１２の素線１２ａとのいずれか一方において過圧縮による断線が発生する傾向にあることを見出した。また、本件発明者は、内層減面率と外層減面率との差が１９％を下回ると、内層撚線１１と外層撚線１２とのいずれか一方において圧縮不足による撚り崩れが発生する傾向にあることを見出した。よって、本実施形態に係る圧縮撚線導体１０は、内層減面率を２９％以上３２％以下とし、外層減面率を６％以上１１％以下とし、内層減面率と外層減面率との差を１９％以上２５％以下とすることで、素線断線及び撚り崩れの可能性を低減したものとなっている。

さらに、本実施形態に係る圧縮撚線導体１０において内層撚線１１の圧縮率である内層圧縮率が８５％以上９５％以下とされている。内層圧縮率とは、圧縮後の内層撚線１１の導体半径の二乗にπを掛けた値に対して、１ｍに切断した圧縮後の内層撚線１１の重量を当該導体材料の比重により除して得られる値が占める割合をいう。

また、本実施形態に係る圧縮撚線導体１０において外層撚線１２の圧縮率である外層圧縮率が８９％以上９５％以下とされている。外層圧縮率とは、圧縮後の外層撚線１２の導体半径の二乗にπを掛けた値から圧縮後の内層撚線１１の導体半径の二乗にπを掛けた値を減算した値に対して、１ｍに切断した圧縮後の外層撚線１２の重量を当該導体材料の比重により除して得られる値が占める割合をいう。

このように、内層圧縮率は８５％以上であり外層圧縮率は８９％以上であるため、圧縮率の値を小さくし過ぎることなく圧縮ダイスにて圧縮する場合には圧縮ダイスに通し易くでき、作業性良く製造することができる。また、内層圧縮率及び外層圧縮率は９５％以下であるため、圧縮率の値を大きくし過ぎることなく素線１１ａ，１２ａが過圧縮となり断線することなく製造することができる。

図３は、本実施形態に係る絶縁電線１の一例を示す図表である。図３に示すように、本実施形態に係る２ｓｑの絶縁電線１は、圧縮撚線導体１０が円形圧縮された１７本の素線１１ａ，１２ａで構成される。各素線１１ａ，１２ａの径は０．４１７ｍｍであり、撚りピッチは３４±３ｍｍとされる。内層撚線１１は７本の素線１１ａで構成され、外層撚線１２は１０本の素線１２ａで構成される。内層撚線１１及び外層撚線１２の撚り方向はＳ方向である。圧縮撚線導体１０の断面積は１．８８ｍｍ^２であり、外径は１．６５ｍｍである。絶縁体２０の厚さは、最小部位が０．２３ｍｍであり、標準が０．２５ｍｍである。仕上外径は標準で２．２ｍｍであり最大で２．４ｍｍである。導体抵抗は最大で１６．３ｍΩ／ｍである。

また、本実施形態に係る２．５ｓｑの絶縁電線１は、圧縮撚線導体１０が円形圧縮された１７本の素線１１ａ，１２ａで構成される。各素線１１ａ，１２ａの径は０．５０５ｍｍであり、撚りピッチは４０±３ｍｍとされる。内層撚線１１は７本の素線１１ａで構成され、外層撚線１２は１０本の素線１２ａで構成される。内層撚線１１及び外層撚線１２の撚り方向はＳ方向である。圧縮撚線導体１０の断面積は２．７５ｍｍ^２であり、外径は１．９５ｍｍである。絶縁体２０の厚さは、最小部位が０．２３ｍｍであり、標準が０．２５ｍｍである。仕上外径は標準で２．２ｍｍであり最大で２．７ｍｍである。導体抵抗は最大で１２ｍΩ／ｍである。なお、図３においては一例を示すものであって、本実施形態に係る絶縁電線１は図３に示したものに限られるものではない。

次に、本実施形態に係る絶縁電線１の製造方法を説明する。まず、内層素線撚り合わせ工程が実施される。この工程においては、複数本（例えば７本）の素線１１ａが撚り合わされて圧縮前の内層撚線１１が形成される。

次いで、内層圧縮工程が行われる。この工程においては、例えば第１の圧縮ダイスによって圧縮が行われる。この工程において圧縮された内層撚線１１が得られる。また、内層圧縮率は８５％以上９５％以下とされ、内層減面率も適切化される。

次に、外層素線撚り合わせ工程が行われる。この工程においては、複数本（例えば１０本）の素線１２ａが圧縮後の内層撚線１１の外周に撚り合わされて配置される。

その後、外層圧縮工程が行われる。この工程においては、例えば第２の圧縮ダイスによって圧縮が行われる。この工程において圧縮された外層撚線１２が得られる。また、外層圧縮率は８９％以上９５％以下とされる。さらに、この時点で内層減面率が２９％以上３２％以下とされ、外層減面率を６％以上１１％以下とされ、内層減面率と外層減面率との差が１９％以上２５％以下とされる。

なお、内層圧縮工程及び外層圧縮工程は、それぞれが１回の圧縮工程であるが、これに限らず、それぞれの圧縮工程が複数の圧縮ダイスを用いて段階的に圧縮していく工程であってもよい。

次に、軟化処理が行われる。この処理において、圧縮された内層撚線１１及び外層撚線１２は所定温度以上で所定時間以上焼鈍される。これにより、圧縮撚線導体１０が得られる。その後、被覆処理が行われて、本実施形態に係る絶縁電線１が得られることとなる。

次に、実施例及び比較例を説明する。実施例及び比較例において素線はアルミニウム合金によって構成されている。アルミニウム合金は、Ｓｉが０．１０ｍａｓｓ％以下であり、Ｆｅが０．５５ｍａｓｓ％以上０．６５ｍａｓｓ％以下である。また、Ｍｇが０．２８ｍａｓｓ％以上０．３２ｍａｓｓ％以下であり、Ｚｒが０．００５ｍａｓｓ％以上０．０１ｍａｓｓ％以下であり、Ｔｉ＋Ｖが０．０２ｍａｓｓ％以下である。このような素線は、素線径が０．３０３ｍｍ以上０．３２２ｍｍ以下とされ、強度が０．２８ＭＰａ以上０．３２ＭＰａ以下となり、伸びが０．００５％以上０．０１％以下となっている。

図４は、実施例及び比較例を示す第１の図表である。図４に示す実施例１～３及び比較例１，２は、図３に示した絶縁電線とは異なる絶縁電線にて、外層減面率を好適な範囲内の値としつつも、内層減面率を好適な範囲内の値及び範囲外の値としたときの測定した結果を示している。

図４に示す実施例１～３及び比較例１，２において素線径は０．４９ｍｍであり、外層撚線径は１．９６ｍｍである。

ここで、実施例１においては、内層撚線径が１．１６ｍｍであり、内層減面率が３０％であり、外層減面率が７％であった。このため、減面率の差は２３％となった。また、実施例２においては、内層撚線径が１．１９ｍｍであり、内層減面率が２８％であり、外層減面率が８％であった。このため、減面率の差は２０％となった。さらに、実施例３においては、内層撚線径が１．２０ｍｍであり、内層減面率が２７％であり、外層減面率が８％であった。このため、減面率の差は１９％となった。

一方、比較例１においては、内層撚線径が１．１３ｍｍであり、内層減面率が３３％であり、外層減面率が６％であった。このため、減面率の差は２７％となった。また、比較例２においては、内層撚線径が１．２２ｍｍであり、内層減面率が２５％であり、外層減面率が１１％であった。このため、減面率の差は１４％となった。

上記したように、実施例１～３及び比較例１，２において外層減面率は好適な範囲内の値となっている。また、実施例１～３については、内層減面率及び減面率の差も好適な範囲内の値となっている。よって、実施例１～３に係る絶縁電線は内層及び外層の素線に断線もなく（仮に断線があっても１本等）撚り崩れもなかった。特に、内層減面率及び減面率の差について、好適な範囲の中央値付近の値となる実施例２については断線が全くなく、撚りについても適切であって、実施例１，３よりも崩れ難くなった。

これに対して、内層減面率及び減面率の差が好適な範囲を上回る比較例１については内層素線に断線がみられた。また、内層減面率及び減面率の差が好適な範囲を下回る比較例２については撚り崩れがみられた。

以上より、内層減面率、外層減面率及び減面率の全てが好適な範囲であれば、素線断線の可能性及び撚り崩れの可能性を抑えることができることもわかった。

図５は、実施例及び比較例を示す第２の図表である。図５に示す実施例４～６及び比較例３，４は、図３に示した絶縁電線とは異なる絶縁電線にて、内層減面率を好適な範囲内の値としつつも、外層減面率を好適な範囲内の値及び範囲外の値としたときの測定した結果を示している。

図５に示す実施例４～６及び比較例３，４において素線径は０．４９ｍｍであり、内層撚線径は１．１９ｍｍである。

ここで、実施例４においては、外層撚線径が１．９３ｍｍであり、内層減面率が３２％であり、外層減面率が１０％であった。このため、減面率の差は２２％となった。また、実施例５においては、外層撚線径が１．９５ｍｍであり、内層減面率が３０％であり、外層減面率が７％であった。このため、減面率の差は２３％となった。さらに、実施例６においては、外層撚線径が１．９８ｍｍであり、内層減面率が２９％であり、外層減面率が６％であった。このため、減面率の差は２３％となった。

一方、比較例３においては、外層撚線径が１．９０ｍｍであり、内層減面率が３２％であり、外層減面率が１５％であった。このため、減面率の差は１７％となった。また、比較例４においては、外層撚線径が２．０１ｍｍであり、内層減面率が２９％であり、外層減面率が４％であった。このため、減面率の差は２５％となった。

上記したように、実施例４～６及び比較例３，４において内層減面率は好適な範囲内の値となっている。また、実施例４～６については、外層減面率及び減面率の差も好適な範囲内の値となっている。よって、実施例４～６に係る絶縁電線は内層及び外層の素線に断線もなく（断線があっても僅か）撚り崩れもなかった。特に、外層減面率及び減面率の差について、好適な範囲の中央値付近の値となる実施例５については断線が全く無く、撚りについても適切であって、実施例４，６よりも崩れ難くなった。

これに対して、外層減面率が好適な範囲を上回り減面率の差が好適な範囲を下回る比較例３については外層素線に断線がみられた。また、外層減面率が好適な範囲を下回る比較例４については撚り崩れがみられた。特に、比較例４については、減面率の差が好適な範囲内にもかかわらず外層減面率が好適な範囲を下回ることから、撚り崩れが発生することとなった。

以上より、内層減面率、外層減面率及び減面率の差の全てが好適な範囲であれば、素線断線の可能性及び撚り崩れの可能性を抑えることができることもわかった。

図６は、実施例及び比較例を示す第３の図表である。実施例７～１３及び比較例５～９は、図３に示した２ｓｑの絶縁電線の圧縮撚線導体であって、減面率の差、内層圧縮率、及び外層圧縮率を変化させた。

実施例７の圧縮撚線導体において減面率の差は１９％であった。実施例７において内層圧縮率は８７％であり、外層圧縮率は８９％であった。実施例８の圧縮撚線導体において減面率の差は２１％であった。実施例８において内層圧縮率は８５％であり、外層圧縮率は９４％であった。実施例９の圧縮撚線導体において減面率の差は２２％であった。実施例９において内層圧縮率は８５％であり、外層圧縮率は９１％であった。実施例１０の圧縮撚線導体において減面率の差は２２％であった。実施例１０において内層圧縮率は８７％であり、外層圧縮率は９１％であった。

実施例１１の圧縮撚線導体において減面率の差は２２％であった。実施例１１において内層圧縮率は９５％であり、外層圧縮率は９１％であった。実施例１２の圧縮撚線導体において減面率の差は２３％であった。実施例１２において内層圧縮率は８７％であり、外層圧縮率は８９％であった。実施例１３の圧縮撚線導体において減面率の差は２５％であった。実施例１３において内層圧縮率は８７％であり、外層圧縮率は９５％であった。

比較例５の圧縮撚線導体において減面率の差は１６％であった。比較例５において内層圧縮率は８９％であり、外層圧縮率は８８％であった。比較例６の圧縮撚線導体において減面率の差は１８％であった。比較例６において内層圧縮率は８５％であり、外層圧縮率は９３％であった。比較例７の圧縮撚線導体において減面率の差は１８％であった。比較例７において内層圧縮率は８８％であり、外層圧縮率は８９％であった。

比較例８の圧縮撚線導体において減面率の差は２６％であった。比較例８において内層圧縮率は９６％であり、外層圧縮率は９１％であった。比較例９の圧縮撚線導体において減面率の差は２６％であった。比較例９において内層圧縮率は８７％であり、外層圧縮率は９６％であった。

以上、減面率の差が１９％以上２５％以下である実施例７～１３に係る圧縮撚線導体は、過圧縮による素線断線及び圧縮不足による撚り崩れがなかった。これに対して、減面率の差が１９％を下回る比較例５～７に係る圧縮撚線導体は、圧縮不足による撚り崩れが生じた。また、減面率の差が２６％を上回る比較例８，９に係る圧縮撚線導体は、過圧縮による素線断線が生じた。

このようにして、本実施形態に係る圧縮撚線導体１０、絶縁電線１及びワイヤーハーネスＷＨによれば、内層減面率が２９％以上３２％以下であり、外層減面率が６％以上１１％以下であり、内層減面率と外層減面率と差が１９％以上２５％以下である。ここで、本件発明者は、内層撚線１１と外層撚線１２とを備える圧縮撚線導体１０においては、内層の素線１１ａの圧縮状態を示す内層減面率と外層の素線１２ａの圧縮状態を示す外層減面率とを上記範囲内とし、その差が１９％以上２５％以下とすると、過圧縮及び圧縮不足となる可能性を低減できることを見出した。従って、素線断線及び撚り崩れの可能性を低減することができる。

また、内層圧縮率は８５％以上９５％以下であり、外層圧縮率は８９％以上９５％以下であるため、圧縮率の値を小さくし過ぎることなく圧縮ダイスにて圧縮する場合には圧縮ダイスに通し易くでき、作業性良く製造することができる。また、圧縮率の値を大きくし過ぎることなく素線１１ａ，１２ａが過圧縮となり断線することなく製造することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み立てもよい。

例えば、本実施形態に係る内層撚線１１は例えば７本の素線１１ａで構成され、外層撚線１２は例えば１０本の素線１２ａで構成されているが、特に本数はこれに限られるものではない。

１ ：絶縁電線
１０ ：圧縮撚線導体
１１ ：内層撚線
１１ａ ：素線
１２ ：外層撚線
１２ａ ：素線
２０ ：絶縁体
１００ ：他の絶縁電線（他の電線）
Ｃ ：コネクタ
ＷＨ ：ワイヤーハーネス

Claims (4)

1. 導電性の複数本の素線が撚り合わされた内層撚線と、
   導電性の複数本の素線が前記内層撚線の外周において撚り合わされて層状に配置された外層撚線と、を備え、
   前記内層撚線と前記外層撚線とは、圧縮されており、前記内層撚線の素線について圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分である内層減面率が２９％以上３２％以下とされ、前記外層撚線の素線について圧縮後の素線断面積を圧縮前の素線断面積で除した値（％）と１００％との差分である外層減面率が６％以上１１％以下とされ、前記内層減面率と前記外層減面率との差が１９％以上２５％以下である
   ことを特徴とする圧縮撚線導体。
2. 圧縮後の前記内層撚線の導体半径の二乗にπを掛けた値に対して、１ｍに切断した圧縮後の前記内層撚線の重量を当該導体材料の比重により除して得られる値が占める割合である内層圧縮率は、８５％以上９５％以下であり、
   圧縮後の前記外層撚線の導体半径の二乗にπを掛けた値から圧縮後の前記内層撚線の導体半径の二乗にπを掛けた値を減算した値に対して、１ｍに切断した圧縮後の前記外層撚線の重量を当該導体材料の比重により除して得られる値が占める割合である外層圧縮率は、８９％以上９５％以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮撚線導体。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の圧縮撚線導体と、
   前記圧縮撚線導体の周囲を覆う絶縁体と、
   を備えることを特徴とする絶縁電線。
4. 請求項３に記載の絶縁電線と、
   前記絶縁電線に沿って配置される他の電線と、
   を備えることを特徴とするワイヤーハーネス。

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