JP5464701B2 - 漏電引き外し機構及びこれを組み込んだ自動車用充電ケーブルのコンセントプラグとコンセントタップ - Google Patents

漏電引き外し機構及びこれを組み込んだ自動車用充電ケーブルのコンセントプラグとコンセントタップ Download PDF

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本発明は、漏電発生時に接点を引き外す漏電引き外し機構及びこれを組み込んだ自動車用充電ケーブルのコンセントプラグとコンセントタップに関するものである。
漏電遮断器には、接点を引き外すためのトリガーレバーを用いた漏電引き外し機構が採用されている。このトリガーレバーは漏電が検出されたときにトリップコイルにより動かされ、リンク機構を作動させて接点を引き外すものである。このような引き外しが行われた後はトリガーレバーを元の位置に復帰させてリセットする必要があり、特許文献1に示されるように、トリガーレバーをフレームに軸支している回転軸の回りに復帰用のバネを挿入した構造が知られている。しかしこの特許文献1の構造は部品点数が増加するとともに、組立て工程が複雑化するという問題がある。
特開平8−96693号公報
従って本発明の目的は、構造が簡単で組立てが容易な漏電引き外し機構と、この漏電引き外し機構を利用してハンドルを用いることなくリセット動作を行わせることができる自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ及び自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップを提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の漏電引き外し機構は、請求項1に記載のとおり、フレームに軸支され、接点を引き外すためのリンク機構のラッチ部材と係合するラッチ係合部を備えたトリガーレバーと、漏電発生時にこのトリガーレバーを回転させるプランジャとを備え、このトリガーレバーの端部をプランジャに係合させることにより、プランジャの復帰バネによりトリガーレバーを復帰させる構造としたことを特徴とするものである。
また上記の課題を解決するためになされた本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には内側方向に押し込まれるトリップバーと、コンセント差込み時にトリップバーの後端部によって押圧されて回転する回転体と、この回転体の回転に連動して接点を閉じるリンク機構とを備え、該コンセントプラグ本体の内部に、漏電検出時にリンク機構を引き外して接点を開く漏電引き外し機構として、請求項1記載の漏電引き外し機構を組み込んだことを特徴とするものである。
また、上記自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、漏電発生時に回転体が、突起がトリップバーの後端部に当接して保持され、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれた時に、回転体は弾性力により回転し、該リンク機構がコンセントプラグ差込前の状態に復帰するようにしたことが好ましい。
また、上記の課題を解決するためになされた本発明の自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップは、コンセントタップ本体の内部に、常時は先端部がコンセントプラグとの当接面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には内側方向に押し込まれるトリップバーと、コンセント差込み時にトリップバーの後端部によって押圧されて回転する回転体と、この回転体の回転に連動して接点を閉じるリンク機構とを備え、該コンセントタップ本体の内部に、漏電検出時にリンク機構を引き外して接点を開く漏電引き外し機構として、請求項1記載の漏電引き外し機構を組み込んだことを特徴とするものである。
また、上記自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップは、漏電発生時に回転体が、突起がトリップバーの後端部に当接して保持され、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれた時に、回転体は弾性力により回転し、該リンク機構がコンセントプラグ差込前の状態に復帰するようにしたことが好ましい。
本発明の漏電引き外し機構は、接点を引き外すためのリンク機構のラッチ部材と係合するラッチ係合部を備えたトリガーレバーの端部を、漏電発生時にトリガーレバーを回転させるプランジャに係合させることにより、引き外し後はプランジャの復帰バネによりトリガーレバーを復帰させる構造であるから、従来のようにトリガーレバーをフレームに軸支している回転軸の回りに復帰用のバネを組み込む必要がなく、構造の簡素化と組立て工程の容易化を図ることができる。
また、この漏電引き外し機構が組み込まれた本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、トリガーレバーに復帰用のバネを組み込む必要がなく、小型のコンセントプラグであっても組立て工程の容易化を図ることができる。
また、この漏電引き外し機構が組込まれた本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、プランジャを吸引する電磁力を開放した後、コンセントプラグを引き抜くのみでリンク機構が差込前の状態に復帰するので、別途リセット手段等を設けなくてもよい。
また、この漏電引き外し機構が組み込まれた本発明の自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップは、トリガーレバーに復帰用のバネを組み込む必要がなく、組立て工程の容易化を図ることができる。
また、上記自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップは漏電発生時に回転体が、突起がトリップバーの後端部に当接して保持され、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれた時に、回転体は弾性力により回転し、該リンク機構がコンセントプラグ差込前の状態に復帰するようにしたことが好ましい。
本発明の漏電引き外し機構の実施形態を示す斜視図である。 正常状態における要部の断面図である。 漏電検出状態における要部の断面図である。 本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグを示す外観斜視図である。 引き抜き状態におけるコンセントプラグの内部構造説明図である。 図5の斜視図である。 差し込み途中状態におけるコンセントプラグの内部構造説明図である。 図7の斜視図である。 差し込み完了状態におけるコンセントプラグの内部構造説明図である。 図9の斜視図である。 図5の状態における背面斜視図である。 リンク機構の説明図である。 漏電が発生した状態を示すコンセントの内部構造図である。 本発明の他の実施形態を示す内部構造説明図である。 本発明の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態を示す内部機構説明図である。
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は本発明の漏電引き外し機構の実施形態を示す斜視図であり、1はフレーム、2はフレーム1に軸3によって軸支されたトリガーレバーである。トリガーレバー2の一端には、二股状のプランジャ係合部5が形成されていて、またトリガーレバー2の他端には、フック状のラッチ係合部4が形成されており、接点を引き外すためのリンク機構のラッチ部材と係合している。
6はトリップコイルであり、その中心にはプランジャ7が設けられている。図2に示すようにプランジャ7はその周囲に配置された復帰バネ8によって弾発されて常に上方位置にあるが、漏電が検出されたときにはトリップコイル6に流れる電流によりバネ力に抗して図3のように下方に吸引される。
プランジャ7の上端部には細径部9が形成されており、前記したトリガーレバー2のプランジャ係合部5がこの細径部9に挿入されている。このため、漏電検出時に判定回路からの信号によってプランジャ7が図3のようにトリップコイル6に吸引されると、トリガーレバー2は軸3を中心として回転し、ラッチ係合部4が上方に移動する。これによりラッチ部材が外れてリンク機構が接点を引き外す。なおこの部分の機構については後に説明する。
漏電検出時に判定回路から出力される信号は、所定時間のみ継続する。その後、プランジャ7は復帰バネ8によって図2のもとの位置まで押し上げられるが、トリガーレバー2のプランジャ係合部5がプランジャ7の細径部9に係合しているので、プランジャ7の復帰動作に連動してトリガーレバー2も同時に押し上げられてもとの位置に復帰する。このように、本発明の漏電引き外し機構は、引き外し後にはプランジャ7の復帰バネ8によりトリガーレバー2を復帰させる構造であるから、トリガーレバー2の軸3の回りに復帰用の別のバネを組み込む必要がなく、構造の簡素化と組立て工程の容易化を図ることができる。
次に、上記した本発明の漏電引き外し機構が組み込まれた自動車用充電ケーブルのコンセントプラグの実施形態を詳細に説明する。
図4において、10は充電ケーブル11の先端に設けられたコンセントプラグ本体である。図示を略したが、充電ケーブル11の他端には自動車側への接続部が形成されている。コンセントプラグ本体10の先端部の端面はコンセント接続面12であり、2本の通電プラグ13と1本のアースプラグ14とが突設されているほか、トリップバー15の先端が突出している。通電プラグ13とアースプラグ14とはコンセントプラグ本体10に固定されており電源側のコンセントタップに差し込まれるものであるが、トリップバー15は以下に詳細に説明するように、コンセントプラグ本体10に対して出没可能なものである。なおコンセントプラグ本体10の上面には通電表示灯16とテストボタン17とが設けられている。テストボタン17は漏電引き外し機構が正常に動作するか否かをテストするためのボタンである。
以下にコンセントプラグ本体10の内部構造を説明する。図5、図6に示すように、コンセント接続面12の裏面には絶縁性のプレート20が設けられており、その下部位置には固定接点21を備えた固定接触子22が固定されている、この固定接触子22の基部は上方に屈曲されて前記した通電プラグ13となっている。また上部位置には可動接点23を備えた可動接触子24が設けられている。可動接触子24の基部は充電ケーブル11と電気的に接続されている。通電プラグ13と充電ケーブル11との間にはそれぞれ固定接点21と可動接点23とが介在しているため、可動接点23が固定接点21に接触した状態においてのみ充電が可能である。
トリップバー15はコンセント接続面12を貫通してコンセントプラグ本体10の内側に向かって延びる幅の狭い板状体であり、コイルスプリング等の弾性手段25によって常に外側に向けて弾発されており、細い先端部のみがコンセント接続面12から突出している。トリップバー15の後部はL字状に下向きに屈曲され、後端部26は断面が三角状となっている。
トリップバー15の下方位置には、接点投入機構としてのリンク機構及び回転体30が設けられている。リンク機構は、リンクピン31、ラッチ部材32、クロスバー33、トリガーレバー2より構成される。回転体30はトリップバー15の後端部26の下方に位置し、フレームに固定された軸35を中心として回転できるものである。回転体30は略L字状の部材であり、その上端部にはトリップバー15が内側方向に押されたときにその後端部26により押される突起36が突設されている。突起36の内側には斜面37が形成され、突起36の先端はトリップバー15との当接部38となっている。軸35の周りには図示を略した弾性力が設けられており、回転体30を突起36のある上部が常にコンセント接続面12に接近する方向に付勢している。このため回転体30は外力を受けない状態では図2の基本位置にある。回転体30の先端部には略コ字状のリンクピン31が回転自在に設けられている。
32は中央部をこのリンクピン31に連結されたラッチ部材である。ラッチ部材32は上方に延びる上部片40と、下方に延びる下部片41とを備えている。またラッチ部材32のリンクピン31との連結部Aは図11に示すようにフレーム1に形成された長孔43により、ほぼ前後方向にのみ動けるように支持されている。
ラッチ部材32と回転体30の上方であってトリップバー15の下側には、トリップバー15とほぼ平行にトリガーレバー2が設けられている。前記したようにトリガーレバー2はフレーム1に固定された軸3を中心として回転可能なものである。トリガーレバー3のコンセント接続面12に近い側の先端部はフック状のラッチ係合部4であり、ラッチ部材32の上部片40と係合する。なお図5の状態ではトリガーレバー2のラッチ係合部4はラッチ部材32と係合していない。
ラッチ部材32の下部片41は下部が屈曲させてあり、幅方向に延びるクロスバー33に隣接している。クロスバー33は可動接触子24と常時接触しており、ラッチ部材32の下部片41がクロスバー33をコンセント接続面12側に押すと、図7〜図10のように可動接触子24を押して固定接点21に可動接点23を接触させる機能を有するものである。この点については後述する。
51は漏電検出用のZCTであり、その内部に電線が貫通している。ZCT51で漏電が検出され、判定回路52にて漏電が所定値以上であると判断した場合には、トリップコイル6に電流が流れ、プランジャ54を吸引してトリガーレバー2を回転させることは前記したとおりである。
以下に本発明の作用を説明する。
先ずコンセントプラグがコンセントタップに差し込まれていない状態では、各部材は図5、図6の状態にあって、可動接点23は可動接触子24の弾性によって固定接点21から離れている。この状態からコンセントプラグをコンセントタップに差し込むと、常時は先端部がコンセント接続面12から弾性手段25により外側に付勢されて突出しているトリップバー15が図7、図8のように弾性力に抗して内側方向に押し込まれて行く。
この差し込み初期の状態では、トリップバー15の後端部26は回転体30の突起27の前面に形成された斜面37を押圧し、図7のように回転体30を軸35の回りに後方へ回転させる。これに連れてトリップバー15の後端部26による押圧点は、図8のように斜面37上で次第に突起先端側に移動して行く。そして最終的には、トリップバー15の後端部26は図9、図10に示すように回転体30の突起27の上面の当接部38に乗り上げ、その後は回転体30をそれ以上回転させることなく、当接部38上を通過する。
このようにコンセントプラグをコンセントタップに差し込むと、トリップバー15の後端部26により回転体30に作用している弾性力(図示せず)に抗して回転する。この回転によって回転体30の先端部が斜め上方に回転しながら移動し、リンクピン31の枢着部Bも斜め上方に回転しながら移動する。これに連れてリンクピン31の連結部Aはフレーム1に形成した長孔43に沿ってコンセント接続面12側に移動するので、リンクピン31の連結部Aに押されてラッチ部材32もコンセント接続面12側に移動し、ラッチ部材32の上部片40がトリガーレバー2のラッチ係合部5と係合する。そしてこの状態からさらに回転体30が回転して行くと、ラッチ部材32はトリガーレバー2との係合点を支点として回転し、下部片41がクロスバー33をコンセント接続面12側に押圧し、クロスバー33が可動接触子24を押して固定接点21に可動接点23を押圧する。これによって接点がオンとなり、通電プラグ13と充電ケーブル11とが導通状態となる。
なお、回転体30が図7、図8に示される途中位置まで回転したときに可動接点23が固定接点21に接触し、その後さらに回転体30が図9、図10の位置まで回転することを利用して可動接点23が固定接点21により強く押圧されるようにしておけば、固定接点21と可動接点23との接圧を大きくすることができる。また図9、図10の状態に至ると、トリップバー15が更に押し込まれても回転体30をそれ以上回転させることはないので、トリップバー15の直線運動量に誤差があっても回転体30やトリップバー15が破壊されることはない。
なお、図5から図9の状態に至る途中で、リンクピン31のラッチ部材32との連結部Aと、回転体30の軸35とを通る直線Lよりも、リンクピン31の回転体30との枢着部Bが上側に移動する。回転体30に作用している弾性力は図12において反時計方向であり、枢着部Bが直線Lの下側にあるときは回転体30を図5の状態に戻すように作用する。しかし、ラッチ部材32がトリガーレバー2と係合していて、クロスバー33が可動接触子24自体の弾性力により図12の右方向に押圧されていることにより、中立点である直線Lとの交点を越えると安定側に入り、連結部Aの位置が動かない限りこの図9、図10、図13の状態を保持する。このため、コンセントプラグをコンセントタップに差し込んだ状態では接点がオンの状態が安定に維持される。
しかし図9、図10の状態からコンセントプラグを引き抜こうとすると、通電プラグ13が未だコンセントタップに差し込まれたままの状態において、トリップバー15がコンセント接続面12側に前進する。するとトリップバー15の突起27がトリガーレバー2の上方屈曲部56と接触し、弾性力に抗してトリガーレバー2を時計方向に回転させる。この状態からさらにコンセントプラグを引き抜いてトリップバー15がコンセント接続面12側に前進すると、トリガーレバー2のラッチ係合部5は上方に移動するためにラッチ部材32の上部片40との係合が外れる。
その瞬間、上部の支えを失ったラッチ部材32はリンクピン31から加えられている弾発力によって図12の反時計方向に回転し、リンクピン31の連結部Aが左側に移動する。そのためそれまで維持されていた図12の安定状態が崩れ、回転体30は弾性力により急速に図5の状態まで回転し、これと同時にラッチ部材32の下部片41によるクロスバー33の押圧も解除されるので、可動接触子24は下部が右側に回転し、可動接点23は固定接点21から離れてトリップし、接点がオフとなる。またラッチ部材32も図5の位置に戻る。
このようにコンセントプラグを引き抜こうとすると、まだ通電プラグ13がコンセントタップに差し込まれた状態において、トリップバー15のコンセント接続面12から外側への移動に連動して接点が開かれるので、アークは可動接点23と固定接点21との間に形成されることとなり、コンセントプラグの外部にアークが飛ぶ危険を防止することができる。可動接点23と固定接点21との間に形成されるアークは通常のブレーカ作動時に発生するアークと同じであるから容易に消弧可能であり、問題はない。この機能を確実に発揮させるために、コンセント接続面12からの通電プラグ13の突設長はトリップバー
15の先端部の突設長よりも十分に長くしてある。
コンセントタップから充電自動車の間で漏電が発生した場合は、ZCT51で漏電が検出され、判定回路52にて漏電が所定値以上であると判断した場合に、リンク機構を動作させてトリップ状態とする。すなわち、判定回路52から出力信号が出されるとトリップコイル6に電流が流れ、プランジャ8を吸引して軸3を中心としてトリガーレバー2を回転させる。これによりラッチ部材32とトリガーレバー2との係合が外れて、可動接触子24自体の弾性力により接点が開かれる。従って漏電による感電事故を防止することができる。
判定回路から出力される信号は所定時間のみ継続し、その後はプランジャ7は復帰バネ8によって元の位置まで押し上げられる。これに連れてトリガーレバー2も同時に押し上げられてリセットされる。このように、本発明の漏電引き外し機構はプランジャ7の復帰動作に連動してバネ8によりトリガーレバー2を復帰させる構造であるから、従来のように軸3の回りに復帰用の別のバネを組み込む必要がなく、構造の簡素化と組立て工程の容易化を図ることができる利点がある。なお、図13に示すように、漏電はコンセントプラグがコンセントタップに差し込まれた状態で発生するため、回転体30は、突起36の当接部38がトリップバー15の後端部26に当接して回転せず保持される。
トリップコイル6の励磁が解除されると、プランジャ7がトリップコイル6内の復帰バネ8に押圧されてもとの位置に復帰し、これに連動してトリガーレバー2も漏電発生前の位置に復帰する。その後、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれると、トリップバー15が弾性手段25により外側に突出する。このとき、回転体30の突起36の当接部38とトリップバー15との当接がなくなるため、回転体30に作用している弾性力(図示せず)により回転し、コンセントプラグ差込前の図5の状態に復帰する。これにより、別途リンク機構のリセット手段等を設けなくてもよい。
図14から図16は自動車用充電ケーブルのコンセントタップの実施形態を示す説明図である。本実施形態は上述した自動車用充電ケーブルのコンセントプラグの機構を建物や柱状の構造物等の壁面に設置するコンセントタップ本体60内に組み込んだものであり、その機能は実質的に同一であるため、同一構造については共通の番号を付して説明する。
コンセントタップ本体60は上部に形成した空間部61にコンセントプラグの機構を組込むと共に、その下方に斜下向きに傾斜させたコンセントプラグとの当接面62を備えたものである。またコンセントプラグとの当接面62について、手前側に通電プラグ差込み部63を、また奥側にはアースプラグ差込み部64をそれぞれ形成してある。空間部61には上述した実施形態と同様のコンセントプラグの機構が内蔵されていて、通電プラグ差込み部63に対応する位置に通電プラグ受刃65が、アースプラグ差込み部64に対応する位置にアースプラグ受刃66がそれぞれ設けられている。通電プラグ受刃65は固定接点21と電気的に接続されていて、後述するようにコンセントプラグを差し込んだ時に固定接点と可動接点23とが接触することにより通電可能な状態としている。
また、アースプラグ差込み部64よりも手前側のトリップバー15を設けたものである。コンセントタップ本体60の内部に、コンセントプラグが接続されていない状態では、トリップバー15の先端部は当接面62からコイルスプリング等の弾性手段25により外側に付勢されて突出している。コンセントを差し込むとトリップバー15はコンセントタップ本体60の内側方向に押し込まれ、トリップバー15の後端部26が回転体30の突起36を押圧する。また、回転体30の回転に連動して可動接点23と固定接点21とを接触させるリンク機構はリンクピン31、ラッチ部材32、クロスバー33、トリガーレバー34より構成されている。
このようなコンセントタップ本体60の内部に、漏電検出時にリンク機構を引き外して接点を開く漏電引き外し機構として、フレーム42に軸支され、接点を引き外すトリガーレバー2と、漏電発生時にトリガーレバー2を回転させるプランジャ7とを備え、このトリガーレバー2の端部をプランジャ7に係合させることにより、プランジャ7の復帰バネよりトリガーレバー2を復帰させる構造を組み込んだものである。このような自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップ60を用いれば、トリガーレバーに復帰用のバネを組み込む必要がなく、コンセントタップ60の組立て工程の容易化を図ることができるという利点がある。
また、漏電発生時に回転体30は、突起36がトリップバー15の後端部26に当接して保持され、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれた時に、回転体30は弾性力により回転し、該リンク機構がコンセントプラグ差込前の状態に復帰する構造となっている。このような充電ケーブル用コンセントを用いれば、プランジャ7を吸引する電磁力を開放した後、コンセントプラグを引き抜くのみでリンク機構が差込前の状態に復帰するので、別途リセット手段等を設けなくてもよいという利点を有する。
1 フレーム
2 トリガーレバー
3 軸
4 ラッチ係合部
5 プランジャ係合部
6 トリップコイル
7 プランジャ
8 復帰バネ
9 細径部
10 コンセントプラグ本体
11 充電ケーブル
12 コンセント接続面
13 通電プラグ
14 アースプラグ
15 トリップバー
16 通電表示灯
17 テストボタン
20 絶縁性のプレート
21 固定接点
22 固定接触子
23 可動接点
24 可動接触子
25 弾性手段
26 後端部
27 突起
30 回転体
31 リンクピン
32 ラッチ部材
33 クロスバー
36 突起
37 斜面
38 当接部
40 上部片
41 下部片
43 長孔
44 軸
51 ZCT
52 判定回路
56 上方屈曲部

Claims (5)

  1. フレームに軸支され、接点を引き外すためのリンク機構のラッチ部材と係合するラッチ係合部を備えたトリガーレバーと、漏電発生時にこのトリガーレバーを回転させるプランジャとを備え、このトリガーレバーの端部をプランジャに係合させることにより、プランジャの復帰バネによりトリガーレバーを復帰させる構造としたことを特徴とする漏電引き外し機構。
  2. 自動車用充電ケーブルの端部に配置されるコンセントプラグであって、コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には内側方向に押し込まれるトリップバーと、コンセント差込み時にトリップバーの後端部によって押圧されて回転する回転体と、この回転体の回転に連動して接点を閉じるリンク機構とを備え、該コンセントプラグ本体の内部に、漏電検出時にリンク機構を引き外して接点を開く漏電引き外し機構として、請求項1記載の漏電引き外し機構を組み込んだことを特徴とする自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
  3. 漏電発生時に回転体は、突起がトリップバーの後端部に当接して保持され、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれた時に、回転体は弾性力により回転し、該リンク機構がコンセントプラグ差込前の状態に復帰する請求項2に記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
  4. 電気自動車用の充電ケーブル先端に取付けられるコンセントプラグが差し込まれるコンセントタップであって、コンセントタップ本体の内部に、常時は先端部がコンセントプラグとの当接面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には内側方向に押し込まれるトリップバーと、コンセント差込み時にトリップバーの後端部によって押圧されて回転する回転体と、この回転体の回転に連動して接点を閉じるリンク機構とを備え、該コンセントタップ本体の内部に、漏電検出時にリンク機構を引き外して接点を開く漏電引き外し機構として、請求項1記載の漏電引き外し機構を組み込んだ自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップ。
  5. 漏電発生時に回転体は、突起がトリップバーの後端部に当接して保持され、コンセントプラグがコンセントタップより引き抜かれた時に、回転体は弾性力により回転し、該リンク機構がコンセントプラグ差込前の状態に復帰する請求項4に記載の自動車用充電ケーブル接続用のコンセントタップ。
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