JP3529442B2 - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイルInfo
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- JP3529442B2 JP3529442B2 JP21332394A JP21332394A JP3529442B2 JP 3529442 B2 JP3529442 B2 JP 3529442B2 JP 21332394 A JP21332394 A JP 21332394A JP 21332394 A JP21332394 A JP 21332394A JP 3529442 B2 JP3529442 B2 JP 3529442B2
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- Japan
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- coil
- superconducting
- coils
- wedge
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ソレノイド型の超電導
コイルに係り、特に強制冷却型超電導導体を巻回して形
成した大型強制冷却超電導コイルに関する。
コイルに係り、特に強制冷却型超電導導体を巻回して形
成した大型強制冷却超電導コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】強制冷却超電導コイルは、外乱に対する
安定性や機械的剛性の点で優れた特性を有し、将来の核
融合装置などの大型マグネットの有力な候補の一つとな
っている。図７はこのコイルに用いる強制冷却型超電導
導体２であり、超電導線３を多数本束ねて強度部材であ
るステンレス剛等の金属材料のコンジット４の中に、冷
媒である超臨界圧ヘリウムの流路５を形成するように収
納している。また、コンジット４の外周には素線絶縁６
が施されている。この超電導導体２を用いた超電導コイ
ルの一例を図５および図６に示す。この超電導コイル１
は、前記超電導導体２を多層に巻回したソレノイド型の
超電導コイルで、外周には対地絶縁７が施されている。
また口出し部８が設けられ、この口出し部８は図示しな
い励磁電源および冷媒供給源に接続される。冷媒供給源
から供給された冷媒である超臨界圧ヘリウムは超電導導
体２の流路５を流れて超電導線３を冷却し、極低温で超
電導状態を維持する。
安定性や機械的剛性の点で優れた特性を有し、将来の核
融合装置などの大型マグネットの有力な候補の一つとな
っている。図７はこのコイルに用いる強制冷却型超電導
導体２であり、超電導線３を多数本束ねて強度部材であ
るステンレス剛等の金属材料のコンジット４の中に、冷
媒である超臨界圧ヘリウムの流路５を形成するように収
納している。また、コンジット４の外周には素線絶縁６
が施されている。この超電導導体２を用いた超電導コイ
ルの一例を図５および図６に示す。この超電導コイル１
は、前記超電導導体２を多層に巻回したソレノイド型の
超電導コイルで、外周には対地絶縁７が施されている。
また口出し部８が設けられ、この口出し部８は図示しな
い励磁電源および冷媒供給源に接続される。冷媒供給源
から供給された冷媒である超臨界圧ヘリウムは超電導導
体２の流路５を流れて超電導線３を冷却し、極低温で超
電導状態を維持する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この様な超電導コイル
を製作する場合、超電導導体２を最内側から巻回し始
め、順次外側の層を巻回していく。巻回完了後、素線絶
縁６を加熱硬化させて接着一体化し製作する。そのた
め、大型超電導コイルになるとその巻回に多大な製作日
数を要し、その間に、素線絶縁６が酸化等の時効による
絶縁や接着性能劣化を起すとともに、大型巻回設備を長
期間使用する事によるコスト増加等品質および経済性の
面で不利になる等製作性に問題があった。
を製作する場合、超電導導体２を最内側から巻回し始
め、順次外側の層を巻回していく。巻回完了後、素線絶
縁６を加熱硬化させて接着一体化し製作する。そのた
め、大型超電導コイルになるとその巻回に多大な製作日
数を要し、その間に、素線絶縁６が酸化等の時効による
絶縁や接着性能劣化を起すとともに、大型巻回設備を長
期間使用する事によるコスト増加等品質および経済性の
面で不利になる等製作性に問題があった。
【０００４】また、核融合装置の大型マグネットとして
使用する場合には、核融合反応により放射される中性子
やγ線等による核発熱が超電導コイル１に発生する。こ
の熱は前記したように超電導導体２内を流れる超臨界圧
ヘリウムで冷却するが、大型超電導コイル１の超電導導
体２が長尺であるため、流路５の圧力損失が大きく、さ
らに超臨界圧ヘリウムの温度上昇も大きくなり、超臨界
圧ヘリウムの出口付近の超電導線３は超電導状態を維持
できなくなる等冷却面でも問題がある。そこで本発明の
目的は、大型超電導コイルでも高品質で容易に製作で
き、かつ冷却性能に優れた超電導コイルを提供すること
にある。
使用する場合には、核融合反応により放射される中性子
やγ線等による核発熱が超電導コイル１に発生する。こ
の熱は前記したように超電導導体２内を流れる超臨界圧
ヘリウムで冷却するが、大型超電導コイル１の超電導導
体２が長尺であるため、流路５の圧力損失が大きく、さ
らに超臨界圧ヘリウムの温度上昇も大きくなり、超臨界
圧ヘリウムの出口付近の超電導線３は超電導状態を維持
できなくなる等冷却面でも問題がある。そこで本発明の
目的は、大型超電導コイルでも高品質で容易に製作で
き、かつ冷却性能に優れた超電導コイルを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願に係る発明は、ソレノイド型の超電導コイルに
おいて、超電導コイルを径方向に分割した複数のブロッ
クコイルで構成し、前記各ブロックコイル間に互いに逆
テーパーを有する一対の楔を多数本配設して各ブロック
コイルを固定するとともに、各ブロックコイルに突設さ
れた口出し部を電気的に直列に接続して前記各ブロック
コイルを一体化したものである。また前記楔の材質を超
電導導体と線膨張係数が近似のステンレス鋼等の金属材
料とし、かつその表面にセラミックス等の絶縁物層を形
成し、さらに一対の楔の相対するテーパー面に相嵌合す
る案内溝あるいは突起を設けたものである。
に、本願に係る発明は、ソレノイド型の超電導コイルに
おいて、超電導コイルを径方向に分割した複数のブロッ
クコイルで構成し、前記各ブロックコイル間に互いに逆
テーパーを有する一対の楔を多数本配設して各ブロック
コイルを固定するとともに、各ブロックコイルに突設さ
れた口出し部を電気的に直列に接続して前記各ブロック
コイルを一体化したものである。また前記楔の材質を超
電導導体と線膨張係数が近似のステンレス鋼等の金属材
料とし、かつその表面にセラミックス等の絶縁物層を形
成し、さらに一対の楔の相対するテーパー面に相嵌合す
る案内溝あるいは突起を設けたものである。
【０００６】また、各ブロックコイルの口出し部に、超
電導導体を冷却するための冷媒を供する冷媒供給口を設
け、別置の冷媒供給源から前記各ブロックコイルに別々
に冷媒を供給するようにしたものである。
電導導体を冷却するための冷媒を供する冷媒供給口を設
け、別置の冷媒供給源から前記各ブロックコイルに別々
に冷媒を供給するようにしたものである。
【０００７】
【作用】本願に係る発明によれば、大型超電導コイルを
ブロックコイル毎に並行して製作できるので、製作日数
が短縮される。そのため酸化等の時効による素線絶縁の
絶縁や接着性能劣化も無く、かつ各ブロックコイル規模
に見合う巻回設備で製作できるので品質および経済性が
向上する。なお並行して製作された各ブロックコイルは
コイルブロック間に楔を打ち込んで固定され一体化され
る。また楔の材料を超電導導体を構成するコンジットと
同じステンレス鋼等の金属材料にした事によって、強固
に打ち込む事が可能であるばかりでなく、冷却時の熱収
縮量もブロックコイルと同等になる。
ブロックコイル毎に並行して製作できるので、製作日数
が短縮される。そのため酸化等の時効による素線絶縁の
絶縁や接着性能劣化も無く、かつ各ブロックコイル規模
に見合う巻回設備で製作できるので品質および経済性が
向上する。なお並行して製作された各ブロックコイルは
コイルブロック間に楔を打ち込んで固定され一体化され
る。また楔の材料を超電導導体を構成するコンジットと
同じステンレス鋼等の金属材料にした事によって、強固
に打ち込む事が可能であるばかりでなく、冷却時の熱収
縮量もブロックコイルと同等になる。
【０００８】また、楔の表面にはセラミックス等の絶縁
物層を形成してあるので、耐摩耗性が向上すると共に耐
電圧が向上し、さらに楔の相対するテーパー面には相嵌
合する溝あるいは突起が設けられているので、打ち込み
の際楔同士がずれる事がないので各ブロックコイルを確
実に固定できる。
物層を形成してあるので、耐摩耗性が向上すると共に耐
電圧が向上し、さらに楔の相対するテーパー面には相嵌
合する溝あるいは突起が設けられているので、打ち込み
の際楔同士がずれる事がないので各ブロックコイルを確
実に固定できる。
【０００９】また、各ブロックコイルに別々に冷媒を供
給するので、冷媒の流路長が短くなり、圧力損失や冷媒
である超臨界圧ヘリウムの温度上昇を低く抑えることが
可能になるので、冷却性能が向上して超電導線の超電導
状態を安定に維持できる。
給するので、冷媒の流路長が短くなり、圧力損失や冷媒
である超臨界圧ヘリウムの温度上昇を低く抑えることが
可能になるので、冷却性能が向上して超電導線の超電導
状態を安定に維持できる。
【００１０】
【実施例】以下本発明による超電導コイルの一実施例に
ついて図１から図３を参照して説明する。図１は超電導
コイルの組立断面図であり、図２は図１の超電導コイル
を構成する各ブロックコイルの組立手順の一例を示す説
明図である。
ついて図１から図３を参照して説明する。図１は超電導
コイルの組立断面図であり、図２は図１の超電導コイル
を構成する各ブロックコイルの組立手順の一例を示す説
明図である。
【００１１】図１において、超電導コイル１は図２に示
すように予め別々に製作された内側ブロックコイル９
ａ、中間ブロックコイル９ｂおよび外側ブロックコイル
９ｃの３個のブロックコイル９から成り、各ブロックコ
イル９ａ，９ｂ，９ｃの隣接する間隙には周方向に沿っ
て多数本の楔10が配設されている。なお各ブロックコイ
ル９は超電導導体２を多層に巻回したソレノイド型の超
電導コイルで、外周には対地絶縁７が施されている。ま
た各ブロックコイル９の最内外周部には口出し部８が突
設され、接続片17で隣接するブロックコイル９の口出し
部８同士が電気的に直列に接続されている。
すように予め別々に製作された内側ブロックコイル９
ａ、中間ブロックコイル９ｂおよび外側ブロックコイル
９ｃの３個のブロックコイル９から成り、各ブロックコ
イル９ａ，９ｂ，９ｃの隣接する間隙には周方向に沿っ
て多数本の楔10が配設されている。なお各ブロックコイ
ル９は超電導導体２を多層に巻回したソレノイド型の超
電導コイルで、外周には対地絶縁７が施されている。ま
た各ブロックコイル９の最内外周部には口出し部８が突
設され、接続片17で隣接するブロックコイル９の口出し
部８同士が電気的に直列に接続されている。
【００１２】図３は楔10の一実施例を示す斜視図で、互
いに逆テーパーを有する楔10ａと楔10ｂとで対をなし、
打ち込む事によって各ブロックコイル９は強固に固定さ
れる。
いに逆テーパーを有する楔10ａと楔10ｂとで対をなし、
打ち込む事によって各ブロックコイル９は強固に固定さ
れる。
【００１３】なお楔10の相対するテーパー面に、楔10ａ
には突起11ａが、楔10ｂには楔10ａの突起11ａと嵌合す
る案内溝11ｂが設けられている。また楔10ａ，10ｂの材
質は超電導導体２と線膨張係数が近似のステンレス鋼等
の高強度の金属材料で、かつその表面にはセラミックス
やテフロン等耐摩耗性、絶縁性に優れた絶縁物質12が溶
射や焼付け等のコーティング法を用いて形成されてい
る。各ブロックコイル９の前記口出し部８の途中には冷
媒供給口13あるいは冷媒排出口14が設けられ、別置の冷
媒供給源15と極低温配管16で各ブロックコイル９に別々
に冷媒を供給できるように接続されている。
には突起11ａが、楔10ｂには楔10ａの突起11ａと嵌合す
る案内溝11ｂが設けられている。また楔10ａ，10ｂの材
質は超電導導体２と線膨張係数が近似のステンレス鋼等
の高強度の金属材料で、かつその表面にはセラミックス
やテフロン等耐摩耗性、絶縁性に優れた絶縁物質12が溶
射や焼付け等のコーティング法を用いて形成されてい
る。各ブロックコイル９の前記口出し部８の途中には冷
媒供給口13あるいは冷媒排出口14が設けられ、別置の冷
媒供給源15と極低温配管16で各ブロックコイル９に別々
に冷媒を供給できるように接続されている。
【００１４】次に、以上のように構成された実施例の作
用効果について説明する。超電導コイル１を形成する内
側ブロックコイル９ａ、中間ブロックコイル９ｂおよび
外側ブロックコイル９ｃを予め別々に並行して製作でき
るので、製作日数が短縮され酸化等の時効による超電導
導体２の素線絶縁６の絶縁や接着性能劣化もなく、かつ
各ブロックコイルのサイズに見合った巻回設備で製作で
きるので品質および経済性等の製作性が向上する。なお
各ブロックコイル９は楔10を打ち込む事によって容易に
かつ強固に固定され一体化する。楔10の相対するテーパ
ー面に相嵌合する突起11ａあるいは案内溝11ｂが設けら
れているので、打ち込みの際楔10ａと10ｂがずれること
がない。また楔10の材料は超電導導体２を構成するコン
ジット４と同じ金属材料にした事によって、強固に打ち
込む事が可能であるばかりでなく、超電導コイル１の冷
却時における熱収縮量も各ブロックコイル９と同等にな
るので、固定力の減少や超電導導体２に発生する熱応力
を抑止できる。さらに楔10の表面にはセラミックス等の
耐摩耗性絶縁物層12を形成してあるので、打ち込みの際
に摩耗やかじり等を起す事もなく強固に打ち込むことが
できるとともに、耐電圧が向上する。
用効果について説明する。超電導コイル１を形成する内
側ブロックコイル９ａ、中間ブロックコイル９ｂおよび
外側ブロックコイル９ｃを予め別々に並行して製作でき
るので、製作日数が短縮され酸化等の時効による超電導
導体２の素線絶縁６の絶縁や接着性能劣化もなく、かつ
各ブロックコイルのサイズに見合った巻回設備で製作で
きるので品質および経済性等の製作性が向上する。なお
各ブロックコイル９は楔10を打ち込む事によって容易に
かつ強固に固定され一体化する。楔10の相対するテーパ
ー面に相嵌合する突起11ａあるいは案内溝11ｂが設けら
れているので、打ち込みの際楔10ａと10ｂがずれること
がない。また楔10の材料は超電導導体２を構成するコン
ジット４と同じ金属材料にした事によって、強固に打ち
込む事が可能であるばかりでなく、超電導コイル１の冷
却時における熱収縮量も各ブロックコイル９と同等にな
るので、固定力の減少や超電導導体２に発生する熱応力
を抑止できる。さらに楔10の表面にはセラミックス等の
耐摩耗性絶縁物層12を形成してあるので、打ち込みの際
に摩耗やかじり等を起す事もなく強固に打ち込むことが
できるとともに、耐電圧が向上する。
【００１５】超電導コイル１を冷却する際には、別置の
冷媒供給源から極低温配管16で供給された冷媒は途中の
経路で３本に分岐され、各ブロックコイル９の冷媒供給
口13に別々に供され、超電導導体２内を流れる過程で超
電導線３を冷却し、各ブロックコイル９の冷媒排出口14
から極低温配管16で冷媒供給源に戻る。この様に各ブロ
ックコイル９に別々に冷媒を流すようにしたことで、一
本の超電導導体２を巻回して形成した超電導コイル１に
比して、冷媒の流路長が相対的に短くなるので、冷媒の
圧力損失や温度上昇を低く抑えることが可能となり、冷
却性能が向上して超電導線３の超電導状態を安定に維持
できる。
冷媒供給源から極低温配管16で供給された冷媒は途中の
経路で３本に分岐され、各ブロックコイル９の冷媒供給
口13に別々に供され、超電導導体２内を流れる過程で超
電導線３を冷却し、各ブロックコイル９の冷媒排出口14
から極低温配管16で冷媒供給源に戻る。この様に各ブロ
ックコイル９に別々に冷媒を流すようにしたことで、一
本の超電導導体２を巻回して形成した超電導コイル１に
比して、冷媒の流路長が相対的に短くなるので、冷媒の
圧力損失や温度上昇を低く抑えることが可能となり、冷
却性能が向上して超電導線３の超電導状態を安定に維持
できる。
【００１６】図４は本発明の楔の他の実施例を示す斜視
図で、内周側の楔10ａをリング状にしたもので、この様
な構成にする事により、楔10ｂが周方向にずれる事がな
く、一定の間隔を維持できる。
図で、内周側の楔10ａをリング状にしたもので、この様
な構成にする事により、楔10ｂが周方向にずれる事がな
く、一定の間隔を維持できる。
【００１７】なお、本実施例の超電導コイル１は、内側
ブロックコイル９ａ、中間ブロックコイル９ｂおよび外
側ブロックコイル９ｃの３個のブロックコイル９で構成
したが、超電導コイル１の規模に応じた複数のブロック
コイル９で構成してもよい。
ブロックコイル９ａ、中間ブロックコイル９ｂおよび外
側ブロックコイル９ｃの３個のブロックコイル９で構成
したが、超電導コイル１の規模に応じた複数のブロック
コイル９で構成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
電導コイルを複数のブロックコイルで構成し、これら各
ブロックコイルを楔で固定して一体化するようにしたの
で、大型超電導コイルでも高品質で容易に製作できるの
みならず、各ブロックコイルに別々に冷媒を供給できる
ので、冷媒の冷却流路が短くなり、冷却性能が向上して
安定に超電導状態を維持できる等製作性、経済性に優れ
た高性能の超電導コイルを提供できる。
電導コイルを複数のブロックコイルで構成し、これら各
ブロックコイルを楔で固定して一体化するようにしたの
で、大型超電導コイルでも高品質で容易に製作できるの
みならず、各ブロックコイルに別々に冷媒を供給できる
ので、冷媒の冷却流路が短くなり、冷却性能が向上して
安定に超電導状態を維持できる等製作性、経済性に優れ
た高性能の超電導コイルを提供できる。
【図１】本発明による超電導コイルの一実施例の断面
図。
図。
【図２】本発明による超電導コイルを構成するブロック
コイルの組立手順を示す説明図。
コイルの組立手順を示す説明図。
【図３】図１の楔の一実施例を示す斜視図。
【図４】図１の楔の他の実施例を示す斜視図。
【図５】従来の超電導コイルの一例を示す部分断面平面
図。
図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】図５の超電導導体の断面図。
１…超電導コイル、 ２…超電導導体、３…超電導
線、 ４…コンジット、６…素線絶縁、
７…対地絶縁、８…口出し部、 ９…ブロ
ックコイル、10…楔、 11ａ…突起、11
ｂ…案内溝、 12…絶縁物層、13…冷媒供給
口、 14…冷媒排出口、15…冷媒供給源、
16…極低温配管、17…接続片
線、 ４…コンジット、６…素線絶縁、
７…対地絶縁、８…口出し部、 ９…ブロ
ックコイル、10…楔、 11ａ…突起、11
ｂ…案内溝、 12…絶縁物層、13…冷媒供給
口、 14…冷媒排出口、15…冷媒供給源、
16…極低温配管、17…接続片
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01F 6/00 - 6/06
F16B 2/00 - 3/00
F16B 35/00 - 43/08
Claims (4)
- 【請求項１】強制冷却型超電導導体を巻回して形成した
ソレノイド型の超電導コイルであって、超電導コイルを
径方向で複数のブロックコイルに分割し、これら各ブロ
ックコイルが隣接する間隙に多数本配設されブロックコ
イル同士を固定するための互いに逆テーパーを有する一
対の楔の内周側の楔をブロックコイルの外周に取付け、
外周側の楔をブロックコイルの内周に取付け、楔を取付
けたブロックコイルを組合わせて楔により固定して一体
化し、前記各ブロックコイルに突設された口出し部を電
気的に直列に接続して、各ブロックコイルの口出し部
に、前記強制冷却型超電導導体を冷却するための冷媒を
供する冷媒供給口を設け別置の冷媒供給源から前記各ブ
ロックコイルに別々に冷媒を供給することを特徴とする
超電導コイル。 - 【請求項２】一対の楔の相対するテーパー面の一方には
案内溝を、他方には前記案内溝に嵌合する突起を設けた
事を特徴とする請求項１記載の超電導コイル。 - 【請求項３】楔の材質を前記強制冷却型超電導導体と線
膨張係数が近似の金属材料とし、かつその表面に絶縁物
層を形成した事を特徴とする請求項１記載の超電導コイ
ル。 - 【請求項４】強制冷却型超電導導体を巻回して形成した
ソレノイド型の超電導コイルであって、超電導コイルを
径方向に分割した複数のブロックコイルで構成し、これ
ら各ブロックコイルが隣接する間隙にブロックコイル同
士を固定するための互いに逆テーパーを有する一対の楔
を多数本配設するとともに、前記各ブロックコイルに突
設された口出し部を電気的に直列に接続して前記各ブロ
ックコイルを一体化し、 各ブロックコイルの口出し部
に、前記強制冷却型超電導導体を冷却するための冷媒を
供する冷媒供給口を設け、別置の冷媒供給源から前記各
ブロックコイルに別々に冷媒を供給し、前記一対の楔の
うち内周側の楔をリング状にした事を特徴とする超電導
コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21332394A JP3529442B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21332394A JP3529442B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 超電導コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878224A JPH0878224A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3529442B2 true JP3529442B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=16637254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21332394A Expired - Fee Related JP3529442B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529442B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5259487B2 (ja) * | 2009-05-15 | 2013-08-07 | 株式会社東芝 | 超電導コイル |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP21332394A patent/JP3529442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0878224A (ja) | 1996-03-22 |
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