JP5266272B2 - DC voltage detector - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器に関するものである。 The present invention relates to a DC voltage detector for detecting a DC voltage such as a railway overhead wire.
一般的な鉄道車両は、直流電流によって駆動されるモータを備えており、このモータを駆動源として走行する。したがって、鉄道用の架線には、レールを接地電位として、直流電圧が印加されており、その電圧は、例えば、1500Vである。 A general railway vehicle includes a motor driven by a direct current, and travels using this motor as a drive source. Therefore, a DC voltage is applied to the railway overhead line with the rail as the ground potential, and the voltage is, for example, 1500V.
従来、このような鉄道用の架線の通電状態を確認するためには、図5に示すような直流用検電器が使用されている。直流用検電器は、特許文献1に記載されているように、接地線101をレール201に接続し、検知子102を架線202に接触させて使用する。この直流用検電器は、架線202から検電器本体103を経て接地線101からレール201に流れる電流量を、検電器本体101において検出することにより、検電を行うことができるように構成されている。 Conventionally, a DC voltage detector as shown in FIG. 5 has been used to check the energization state of such a railway overhead wire. As described in Patent Document 1, the DC voltage detector is used by connecting the ground wire 101 to the rail 201 and bringing the detector 102 into contact with the overhead wire 202. This DC voltage detector is configured to detect electric current by detecting the amount of current flowing from the overhead wire 202 through the voltage detector main body 103 to the rail 201 from the ground wire 101 to the rail 201. Yes.
ところで、上述した従来の直流用検電器では、接地線101をレール201に接続する接地方式であるため、検電中には接地線101をレール201に接続させておく必要があることから、極めて操作性が悪い。これは、接地線101の長さにより、検電器本体が移動できる範囲が大きく限定されてしまうからである。 By the way, since the conventional DC voltage detector described above is a grounding method in which the ground wire 101 is connected to the rail 201, it is necessary to connect the ground wire 101 to the rail 201 during power detection. The operability is bad. This is because the range in which the voltage detector main body can move is greatly limited by the length of the ground wire 101.
なお、接地線101を長尺なものとすれば、上記移動範囲を広げることができるが、接地線101を長くすると装置の重量が増加することなり、可搬性を大きく阻害することとなる一方、重量の増加を抑制するために接地線101を細くすると、耐久性が劣る虞がある。また、この直流用検電器においては、接地線101の断線や、接地線101がレール201から外れてしまうなどの障害が生ずる虞がある。 In addition, if the grounding wire 101 is long, the movement range can be expanded. However, if the grounding wire 101 is lengthened, the weight of the device increases, and the portability is greatly hindered. If the ground wire 101 is thinned to suppress the increase in weight, the durability may be inferior. Further, in this DC voltage detector, there is a possibility that a failure such as disconnection of the ground wire 101 or disconnection of the ground wire 101 from the rail 201 may occur.
そこで、本発明は、上述した従来の直流用検電器の実情に鑑みて提案されたものであって、鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器であって、交流用検電器のように、接地線を必要としない非接地方式の直流用検電器を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the situation of the above-described conventional DC voltage detector, and is a DC voltage detector for detecting voltage of a DC voltage such as a railway overhead line, An object of the present invention is to provide a non-grounded DC voltage detector that does not require a grounding wire, such as an AC voltage detector.
本発明は、前述した従来の直流用検電器が有する課題を解決し、上記目的を達成するために提案されたものであって、一方の極が切替スイッチを介して検知子に接続され、他方の極が浮遊静電容量を介して接地電位に接続され、検電対象とほぼ等しい所定の直流電圧を発生する電圧発生回路と、検知子と浮遊静電容量との間に流れる充電電流を検出するための抵抗と電圧検出回路とを備え、切替スイッチを検知子と上記抵抗側とを接続する状態として、検知子を検電対象に接触させ、この検電対象の電圧により浮遊静電容量に充電させつつ電圧検出回路により電圧を検出し、電圧が検出された場合は、検知子を検電対象に接触させたままで、切替スイッチを検知子と電圧発生回路とを接続する状態として、浮遊静電容量に充電された電荷を所定時間放電させた後、切替スイッチを元の状態に戻し、切替スイッチの二つの状態の切替を繰り返して、電圧検出回路による電圧の検出が連続的になされることにより、検電対象が電圧発生回路の発生電圧にほぼ等しい電圧を有しているか否かを判定することを特徴とするものである。 The present invention has been proposed to solve the above-described problems of the conventional DC voltage detector and to achieve the above-described object, and one pole is connected to a detector through a changeover switch, and the other Is connected to the ground potential via the floating capacitance and detects the charging current that flows between the detector and the floating capacitance. A voltage detecting circuit and a switch to connect the detector to the resistance side, the detector is brought into contact with the detection target, and the voltage of the detection target is set to a floating capacitance. When the voltage is detected by the voltage detection circuit while charging, and the voltage is detected, leave the detector in contact with the detection target and set the changeover switch to the state where the detector and the voltage generation circuit are connected. The charge stored in the capacitor After discharging for a period of time, the changeover switch is returned to the original state, the changeover of the two states of the changeover switch is repeated, and the voltage detection circuit continuously detects the voltage, so that the voltage detection target is the voltage generation circuit. It is characterized in that it is determined whether or not it has a voltage substantially equal to the generated voltage.
本発明に係る直流用検電器においては、切替スイッチの二つの状態の切替が繰り返されることにより、浮遊静電容量への充電と放電とが繰り返され、電圧検出回路による電圧の検出が連続的になされることにより、検電対象の電圧の有無を判定するので、接地線が不要であり、操作性、耐久性、可搬性に優れたものとすることができる。 In the DC voltage detector according to the present invention, by repeatedly switching the two states of the changeover switch, charging and discharging of the floating capacitance are repeated, and voltage detection by the voltage detection circuit is continuously performed. By doing so, since the presence or absence of the voltage to be detected is determined, a grounding wire is unnecessary, and the operability, durability, and portability can be improved.
また、この直流用検電器においては、電圧発生回路の発生電圧を検電対象の電圧にほぼ等しく設定することにより、各種の電圧の検電を行うことができる。 Further, in this DC voltage detector, various voltages can be detected by setting the voltage generated by the voltage generation circuit substantially equal to the voltage to be detected.
また、この直流用検電器においては、上記検知子を被覆線上に接触させれば、この間の静電容量により、被覆線上からも検電を行うことができる。なお、この直流用検電器においては、切替スイッチを、電圧発生回路を使用しない状態に固定することにより、交流用の検電器としても使用することができる。すなわち、本発明は、直流電圧の検電を行うための直流用検電器であって、交流用検電器のように、接地線を必要としない非接地方式の直流用検電器を提供することができるものである。 Moreover, in this DC voltage detector, if the detector is brought into contact with the coated wire, it is possible to perform voltage detection from the coated wire due to the electrostatic capacitance therebetween. Note that this DC voltage detector can be used as an AC voltage detector by fixing the changeover switch to a state where the voltage generation circuit is not used. That is, the present invention provides a DC voltage detector for detecting a DC voltage, and provides a non-grounded DC voltage detector that does not require a ground wire, unlike the AC voltage detector. It can be done.
以下、本発明に係る直流用検電器の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a DC voltage detector according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔直流用検電器の構成〕
図1は、本発明に係る直流用検電器の使用状態を示す斜視図である。そして、この実施の形態に係る直流用検電器は、図1に示すように、検電器本体1を有し、この検電器本体1の上端側に支持竿7が取付けられ、検電器本体1の下端側に握り部6が取付けられて構成されている。検電器本体1には、電源スイッチ2、テストボタン3、発音部4及び発光部5が設けられている。支持竿7の先端部には、検知子8が取付けられている。
[Configuration of DC voltage detector]
FIG. 1 is a perspective view showing a usage state of a DC voltage detector according to the present invention. As shown in FIG. 1, the DC voltage detector according to this embodiment includes a voltage detector main body 1, and a support rod 7 is attached to the upper end side of the voltage detector main body 1. A grip 6 is attached to the lower end side. The detector main body 1 is provided with a power switch 2, a test button 3, a sound generation unit 4 and a light emitting unit 5. A detector 8 is attached to the tip of the support rod 7.
この直流用検電器は、電源スイッチ2をオンにして、操作者が握り部6を把持して、検知子8を検電対象202に接触させることにより、発音部4が音を発するか、または、発光部5が光を発するかにより、検電対象202が活線であるか、すなわち、検電対象202が接地電位201に対して所定の電圧を有するものであるかを判定する装置である。検電対象202としては、直流電圧を有するものであり、例えば、鉄道の架線などが挙げられる。鉄道の架線は、レールを接地電位として、直流電圧が印加されており、その電圧は、例えば、1500Vである。また、検電対象は、鉄道の架線に限定されることなく、直流電圧を有するものであればよく、例えば、太陽電池や自動車用のバッテリなどであってもよい。 In the DC voltage detector, when the power switch 2 is turned on and the operator holds the grip 6 and the detector 8 is brought into contact with the power detection target 202, the sound generator 4 emits a sound, or The device for determining whether the current detection target 202 is a live line, that is, whether the current detection target 202 has a predetermined voltage with respect to the ground potential 201, depending on whether the light emitting unit 5 emits light. . The detection target 202 has a DC voltage, and includes, for example, a railway overhead line. A railway overhead line is applied with a DC voltage with the rail as a ground potential, and the voltage is, for example, 1500V. Further, the object to be detected is not limited to a railway overhead line, and may be anything that has a DC voltage, such as a solar battery or a car battery.
また図2は、この実施の形態に係る直流用検電器の構成を示すブロック図であり、該直流用検電器は、図2に示すように、一方の極が切替スイッチ9を介して検知子8に接続され、他方の極が浮遊静電容量12を介して接地電位に接続され、所定の直流電圧を発生する電圧発生回路10を備えている。この電圧発生回路10が発生する直流電圧は、バッテリなどの電圧を変換し、検電対象202の電位にほぼ等しい電圧にする。例えば、検電対象202が鉄道の架線であれば、電圧発生回路10の発生電圧は、直流1500Vとしておく。浮遊静電容量12は、この直流用検電器と地面との間などに生ずる静電容量のことであり、この直流用検電器は、接地されていない。すなわち、従来の直流用検電器のような接地線は設けられていない。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the DC voltage detector according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the DC voltage detector has one pole via a change-over switch 9 as a detector. 8, and the other pole is connected to the ground potential via the floating capacitance 12, and includes a voltage generation circuit 10 that generates a predetermined DC voltage. The DC voltage generated by the voltage generation circuit 10 converts a voltage of a battery or the like into a voltage substantially equal to the potential of the detection target 202. For example, if the voltage detection target 202 is a railway overhead line, the voltage generated by the voltage generation circuit 10 is set to DC 1500V. The floating capacitance 12 is a capacitance generated between the DC voltage detector and the ground, and the DC voltage detector is not grounded. That is, there is no ground wire as in the conventional DC voltage detector.
上記切替スイッチ9は、電圧検出回路11からの駆動信号により切り替わるもので、図2中の(a)に示すように、検知子8と抵抗13側とを接続する状態と、図2中の(b)に示すように、検知子8と電圧発生回路10とを接続する状態とに切替えることが可能となっている。切替スイッチ9としては、リレー、半導体スイッチなど、様々なものを用いることができる。そして、この直流用検電器は、検知子8と浮遊静電容量12との間に流れる充電電流を検出するための抵抗13と電圧検出回路11を備えている。 The change-over switch 9 is switched by a drive signal from the voltage detection circuit 11, and as shown in (a) in FIG. 2, a state in which the detector 8 and the resistor 13 side are connected, and ( As shown in b), it is possible to switch to a state in which the detector 8 and the voltage generation circuit 10 are connected. Various switches such as a relay and a semiconductor switch can be used as the changeover switch 9. The DC voltage detector includes a resistor 13 and a voltage detection circuit 11 for detecting a charging current flowing between the detector 8 and the floating capacitance 12.
また、図2に示す電圧検出回路11には、発音部4及び発光部5も接続されている。これら発音部4及び発光部5は、電圧検出回路11が所定の電圧を検出しているときに、この電圧検出回路により制御されて、発音、または、発光するようになっている。 Further, the sound generation unit 4 and the light emitting unit 5 are also connected to the voltage detection circuit 11 shown in FIG. The sound generation unit 4 and the light emitting unit 5 are controlled by the voltage detection circuit and emit sound or emit light when the voltage detection circuit 11 detects a predetermined voltage.
このように構成された直流用検電器において、検電を開始するときには、図2中の(a)に示すように、切替スイッチ9が検知子8と抵抗13側とを接続する状態として、検知子8を検電対象202に接触させ、この検電対象202の電圧により浮遊静電容量12に充電させつつ電圧検出回路11により電圧を検出する。この電圧検出は、浮遊静電容量12に電荷が充電されるか否かを検出することである。 In the DC voltage detector configured as described above, when the voltage detection is started, as shown in FIG. 2A, the change-over switch 9 is connected to the detector 8 and the resistor 13 side. The child 8 is brought into contact with the power detection target 202, and the voltage is detected by the voltage detection circuit 11 while the floating capacitance 12 is charged by the voltage of the power detection target 202. This voltage detection is to detect whether or not electric charge is charged in the floating capacitance 12.
電圧を検出した場合は、上記検知子8を検電対象202に接触させたままで、図2中の(b)に示すように、切替スイッチ9が検知子8と電圧発生回路10とを接続する状態として、浮遊静電容量12に充電された電荷を放電させる。 When the voltage is detected, the change-over switch 9 connects the detector 8 and the voltage generation circuit 10 with the detector 8 kept in contact with the power detection target 202 as shown in FIG. As a state, the electric charge charged in the floating capacitance 12 is discharged.
そして、上記切替スイッチ9の二つの状態の切替を繰り返して、電圧検出回路11による電圧の検出が連続的になされるか否かにより、検電対象202が電圧発生回路10の発生電圧(例えば、1500V)にほぼ等しい電圧となっているか否かを判定する。 Then, by repeating the switching of the two states of the changeover switch 9, the voltage detection circuit 202 determines whether the voltage detection target 202 generates a voltage generated by the voltage generation circuit 10 (for example, It is determined whether or not the voltage is substantially equal to 1500V).
〔直流用検電器の動作〕
次に、この直流用検電器の操作手順について説明する。まず、電源スイッチ2を入れ、テストボタン3を押す。このとき、発音部4及び発光部5において発音も発光もない場合は、電池交換、もしくは、修理の必要がある。発音、発光があった場合には、握り部6を持ち、検電対象202に検知子8を接触させる。このとき、発音部4及び発光部5において発音も発光もない場合は、検電対象202が停止線(所定の電圧がない線)であると判断できる。発音、発光があった場合には、活線(所定の電圧がある線)であると判断できる。
[Operation of DC voltage detector]
Next, the operation procedure of this DC voltage detector will be described. First, the power switch 2 is turned on and the test button 3 is pressed. At this time, if the sound generation unit 4 and the light emitting unit 5 do not generate sound or emit light, the battery needs to be replaced or repaired. When sounding or light emission occurs, the grip 6 is held and the detector 8 is brought into contact with the power detection target 202. At this time, if neither the sound generation unit 4 nor the light emission unit 5 generates sound or light emission, it can be determined that the power detection target 202 is a stop line (a line without a predetermined voltage). When sounding and light emission occur, it can be determined that the line is a live line (a line having a predetermined voltage).
次に、この直流用検電器の内部動作について説明する。ここでは、上記検電対象202の電圧が+(プラス)電圧の場合について説明する。図3は、この実施の形態に係る直流用検電器における+(プラス)電圧検出状態を示すグラフである。電源スイッチ2が入り、テストボタン3が押されると、電圧検出回路11により電圧が検出される。電圧検出回路11は、電圧が検出されない場合は、発音部4及び発光部5を動作させない。すなわち、発音も発光もさせない。そして、上記検電対象202に検知子8が接触されると、浮遊静電容量12に電荷が充電されるときに、電圧検出回路11により電圧が検出される(図2中の(a))。 Next, the internal operation of the DC voltage detector will be described. Here, a case where the voltage of the detection target 202 is a + (plus) voltage will be described. FIG. 3 is a graph showing a + (plus) voltage detection state in the DC voltage detector according to this embodiment. When the power switch 2 is turned on and the test button 3 is pressed, the voltage is detected by the voltage detection circuit 11. The voltage detection circuit 11 does not operate the sounding unit 4 and the light emitting unit 5 when no voltage is detected. That is, neither sounding nor light emission is performed. When the detector 8 is brought into contact with the detection target 202, the voltage is detected by the voltage detection circuit 11 when the floating electrostatic capacitance 12 is charged ((a) in FIG. 2). .
そして、一定時間後に、上記切替スイッチ9を電圧発生回路10側に切替えて、浮遊静電容量12に蓄えられた電荷が放電される(図2中の(b))。 Then, after a certain time, the changeover switch 9 is switched to the voltage generation circuit 10 side, and the electric charge stored in the floating electrostatic capacitance 12 is discharged ((b) in FIG. 2).
次の一定時間後に、上記切替スイッチ9を抵抗13側に切替えると、再び、浮遊静電容量12に電荷が充電され、電圧検出回路11により電圧が検出されて、図3に示すように、連続した電圧が検出された場合は、発音部4及び発光部5を動作させる。 When the changeover switch 9 is switched to the resistor 13 side after the next fixed time, the stray capacitance 12 is charged again, and the voltage is detected by the voltage detection circuit 11, and as shown in FIG. When the detected voltage is detected, the sound generation unit 4 and the light emitting unit 5 are operated.
このような切替スイッチ9の切替え動作を繰り返したときに、電圧検出回路11で連続的に電圧が検出された場合は、検出対象202が活線(電圧あり)と判断することができる。なお、上記切替スイッチ9の切替え動作の周期は、浮遊静電容量12の容量(例えば、数pF)と、図2に示す回路図中の抵抗13の抵抗値とによって、最短時間が決まる。あまりにも周期が短いと切替スイッチが追従せず、また、周期が長すぎると、検電器の反応が遅くなる。そのため、数ms乃至数十ms程度が妥当である。例えば、浮遊静電容量12の容量が10pFで、抵抗値が100MΩである場合、10p×100Mより、切替スイッチ9の切替え動作の周期は、1msとなる。また、電圧検出回路11による電圧の検出信号は、例えば、リトリガ方式(トリガで検知して信号を出力し、一定時間内にトリガが入り続ければ、信号を連続して出力する方式)などを用いることにより、連続信号として処理することができる。 When such a switching operation of the selector switch 9 is repeated and the voltage is continuously detected by the voltage detection circuit 11, the detection target 202 can be determined to be a live line (with voltage). Note that the cycle of the switching operation of the changeover switch 9 is determined by the capacitance of the floating capacitance 12 (for example, several pF) and the resistance value of the resistor 13 in the circuit diagram shown in FIG. If the period is too short, the changeover switch does not follow, and if the period is too long, the response of the voltage detector becomes slow. Therefore, about several ms to several tens of ms is appropriate. For example, when the capacitance of the floating capacitance 12 is 10 pF and the resistance value is 100 MΩ, the switching operation cycle of the changeover switch 9 is 1 ms from 10 p × 100 M. The voltage detection signal by the voltage detection circuit 11 uses, for example, a re-trigger method (a method in which a signal is detected by a trigger and a signal is output, and a signal is continuously output if the trigger is continuously input within a certain time). Thus, it can be processed as a continuous signal.
〔検電対象の電圧が−(マイナス)電圧の場合〕
この直流用検電器は、検電対象202の電圧の極性に合わせたものを製作できる。すなわち、検電対象202の電圧が−(マイナス)電圧の場合には、電圧発生回路10の発生電圧の極性を、図2に示した方向の逆方向にすることにより、前述したと同様の手順及び動作により、検出対象202が活線(電圧あり)か否かを判断することができる。図4は、この実施の形態に係る直流用検電器における−(マイナス)電圧検出状態を示すグラフである。この場合には、図4に示すように、切替スイッチ9の切替えに応じて検出される電圧の極性が、検電対象202の電圧が+(プラス)電圧の場合の逆方向になるが、検出対象202が活線(電圧あり)である場合に電圧検出回路11で連続的に電圧が検出されることには変わりがなく、活線か否かを正しく判断することができる。
[When the voltage to be detected is-(minus) voltage]
This DC voltage detector can be manufactured in accordance with the voltage polarity of the voltage detection target 202. That is, when the voltage of the voltage detection target 202 is-(minus) voltage, the same procedure as described above is performed by setting the polarity of the voltage generated by the voltage generation circuit 10 to the opposite direction to that shown in FIG. And by the operation, it can be determined whether or not the detection target 202 is a live line (with voltage). FIG. 4 is a graph showing a-(minus) voltage detection state in the DC voltage detector according to this embodiment. In this case, as shown in FIG. 4, the polarity of the voltage detected in response to the changeover of the changeover switch 9 is opposite to that in the case where the voltage of the detection target 202 is + (plus) voltage. When the target 202 is a live line (with voltage), the voltage is continuously detected by the voltage detection circuit 11, and it can be correctly determined whether or not it is a live line.
さらに、この直流用検電器は、上記電圧発生回路10が発生する直流電圧を適宜設定することにより、検電対象202の電位に合わせたものを製作できる。検電対象202の電位が直流1500Vであれば、電圧発生回路10の発生電圧を1500Vとすればよいし、検電対象202の電位が直流1000Vであれば、電圧発生回路10の発生電圧も1000Vとすればよい。 Furthermore, this DC voltage detector can be manufactured in accordance with the potential of the voltage detection target 202 by appropriately setting the DC voltage generated by the voltage generation circuit 10. If the potential of the detection target 202 is 1500 V DC, the voltage generated by the voltage generation circuit 10 may be 1500 V. If the potential of the detection target 202 is 1000 V DC, the generation voltage of the voltage generation circuit 10 is also 1000 V. And it is sufficient.
本発明は、鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器に適用される。 The present invention is applied to a DC voltage detector for detecting a DC voltage such as a railway overhead wire.
1 検電器本体
2 電源スイッチ
3 テストボタン
4 発音部
5 発光部
6 握り部
7 支持竿
8 検知子
9 切替スイッチ
10 電圧発生回路
11 電圧検出回路
12 浮遊静電容量
201 レール(接地電位)
202 検電対象
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage detector body 2 Power switch 3 Test button 4 Sound generation part 5 Light emission part 6 Grip part 7 Supporting rod 8 Detector 9 Changeover switch 10 Voltage generation circuit 11 Voltage detection circuit 12 Floating capacitance 201 Rail (ground potential)
202 Target for detection
Claims (1)
前記検知子と前記浮遊静電容量との間に流れる充電電流を検出するための抵抗と電圧検出回路と、
を備え、
前記切替スイッチを、前記検知子と前記抵抗側とを接続する状態として、前記検知子を検電対象に接触させ、この検電対象の電圧により前記浮遊静電容量に充電させつつ、前記電圧検出回路により電圧を検出し、
次に、前記検知子を検電対象に接触させたままで、前記切替スイッチを、前記検知子と前記電圧発生回路とを接続する状態として、前記浮遊静電容量に充電された電荷を放電させ、
前記切替スイッチの前記二つの状態の切替を繰り返して、前記電圧検出回路による電圧の検出が連続的になされるか否かにより、前記検電対象が電圧発生回路の発生電圧にほぼ等しい電圧を有しているか否かを判定する
ことを特徴とする直流用検電器。 A voltage generating circuit in which one pole is connected to the detector via a changeover switch and the other pole is connected to a ground potential via a floating capacitance, and generates a predetermined DC voltage;
A resistor and a voltage detection circuit for detecting a charging current flowing between the detector and the floating capacitance;
With
With the changeover switch in a state of connecting the detector and the resistance side, the detector is brought into contact with a detection target, and the floating capacitance is charged with the voltage of the detection target while detecting the voltage. The voltage is detected by the circuit,
Next, with the detector kept in contact with the detection target, the changeover switch is in a state of connecting the detector and the voltage generation circuit, and the charge charged in the floating capacitance is discharged,
The voltage detection circuit has a voltage substantially equal to the voltage generated by the voltage generation circuit depending on whether the voltage detection circuit continuously detects the voltage by repeatedly switching the two states of the changeover switch. A DC voltage detector characterized by determining whether or not
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