JP5468807B2 - 配電器のラック収納 - Google Patents

Description

本発明の実施例は、一般に配電器に関し、特に配電器、例えば回路遮断器のラック収納に関する。

従来の配電設備は、一般に、１個以上の回路遮断器を含んでおり、しばしば開閉装置ハウジングの引出しユニット内に収容される複数の回路遮断器とその他の電気装置とを含む。関連ある開閉装置の保守および／または交換を容易にするためには、定期的に回路遮断器の引出しユニットを取り出すことが必要である。同様に、追加の開閉装置が引出しユニット内に配設されることもある。追加の装置の配設および／または既存の装置の取出しを容易にするために、回路遮断器は、それぞれ「ラック入れ」または「ラック出し」される。

一般に、典型的な回路遮断器は、一次断路器と呼ばれる断路器を介して外部電源に接続されることがある。この一次断路器は、回路遮断器を外部電源に接続するのに役立つ。一次断路器は、さらに、保守または検査手順のために回路遮断器を外部電源から接続解除するのに役立つ。一次断路器は、クラスタと呼ばれることもある。

典型的な回路遮断器は、３つの位置を有する。第１の位置は、回路遮断器の一次および二次断路器が回路に接続される「接続位置」である。第２の位置は、一次および二次断路器が接続解除される「接続解除位置」である。第３の位置は、一次断路器は接続解除されるが二次断路器は接続される「検査位置」である。この検査位置によって、使用者は、例えば二次電源または制御電源の機能をチェックすることができる。これらの３つの位置間において遮断器をラック収納することができる。ラック入れすると、遮断器は接続解除位置から検査位置を介して接続位置に移動する。ラック出しすると、遮断器は、接続位置から検査位置を介して接続解除位置に移動する。

ラック収納機構を回転させて回路遮断器を接続位置に移動させるラック軸等のラック収納機構が回路遮断器とともに含まれる。さらに、複数の回路遮断器が引出し箱内に含まれる場合は、追加のラック収納機構が用いられる。すなわち、一次断路器またはクラスタの個数が増えると、回路遮断器の挿入／取出しに必要な力が実質的に増大することになる。

このため、ひとつの用途において異なる電流制限要件および／または熱要件を有する回路遮断器がより多く必要とされる場合またはより一層大型の回路遮断器が必要となる場合は、ラック収納力が大きいことによって、遮断器の挿入／取出しが妨げられることがある。

本発明の実施例は、配電装置を含む。この装置は、固定端子と、装置のそれぞれの旋回点に取り付けられる少なくとも２個のフィンガと、これらの少なくとも２個のフィンガと作用可能に連通して、少なくとも２個のフィンガが分離されるときに張力を付与するように構成される機械ばねとを含む。この装置によれば、少なくとも２個のフィンガは、異なる長さを有し、この長さは、フィンガの旋回点からそのフィンガの端部までの距離の測定値であり、それぞれの各旋回点は、固定端子と２個の各々のフィンガとの間に形成される。

本発明のまた他の実施例は、配電システムを含む。このシステムは、少なくとも１個の配電装置と、固定端子として構成される、配電器のフットプリントの長さまたは幅に沿って配置される少なくとも１つの端子長とを含む。この配電装置は、固定端子と、装置のそれぞれの旋回点に取り付けられる少なくとも２個のフィンガと、これらの少なくとも２個のフィンガと作用可能に連通して、これらの少なくとも２個のフィンガの分離時に張力を付与するように構成される機械ばねとを含む。この装置によれば、少なくとも２個のフィンガは、異なる長さを有し、この長さは、フィンガの旋回点からそのフィンガの端部までの距離の測定値であり、それぞれの各旋回点は、固定端子と２個の各々のフィンガとの間に形成される。さらに、少なくとも１つの端子長は、旋回点間において装置のフィンガと作用可能に連通する。

本発明のさらに他の実施例は、配電システムを含む。このシステムは、複数の配電装置と、固定端子として構成される、配電装置のフットプリントの長さまたは幅に沿って配置される少なくとも１つの端子長とを含む。この配電装置は、固定端子と、装置のそれぞれの旋回点に取り付けられる少なくとも２個のフィンガと、これらの少なくとも２個のフィンガと作用可能に連通して、これらの少なくとも２個のフィンガの分離時に張力を付与するように構成される機械ばねとを含む。この装置によれば、少なくとも２個のフィンガは、異なる長さを有し、この長さは、フィンガの旋回点からそのフィンガの端部までの距離の測定値である。さらに、少なくとも１つの端子長は、旋回点間において装置の複数の各フィンガと作用可能に連通する。

本発明の前記およびその他の特徴、態様および利点は、図面を通して同様の参照符号が同様の要素を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、よりよく理解されよう。

実施例に従った配電システムの線図である。 ひとつの実施例に従った配電システムの線図である。 実施例に従った配電システムの例を示す図である。 異なる配電システムのラック収納力の実験結果を示すグラフである。

詳細な例証的な実施例を本明細書に開示する。ただし、本明細書に開示される特定の詳細な機能は、実施例を説明するための具体例にすぎない。しかしながら、実施例は、また他の多くの形態で実施されることができるとともに、本明細書に記載の実施例のみに限定されるものと解釈されるべきではない。

従って、実施例をさまざまに改変することおよび代替の形態にすることが可能である一方で、実施例を例として図面に示し、かつ本明細書において詳細に説明するものである。しかし、実施例を開示された特定の形態に限定することを意図するものではなく、逆に実施例が実施例の範囲内に含まれる全ての改変形態、同等物および代替形態を網羅すると理解するべきである。

本明細書において、さまざまな段階または計算を表すために第１、第２等の用語が用いられることがあるが、これらの段階または計算は、これらの用語に限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある段階または計算をまた別のものと区別するために用いられるにすぎない。例えば、本開示の範囲から逸脱することなしに、第１の計算を第２の計算と呼ぶこともでき、同様に第２の段階を第１の段階と呼ぶこともできる。本明細書で用いられる場合、「および／または」および「／」の符号は、１個以上の関連ある一連の項目のあらゆる組合せを含む。

本明細書で用いられる場合、文脈に別段の明示がない限り、単数形の「１個」、「ある」および「この」は、複数形をも含むことを意図している。さらに、「からなる」、「からなり」、「含む」および／または「含んで」という用語は、本明細書において用いられる場合、記載の特徴、整数、段階、作用、要素および／または構成要素が存在することを指示するが、１個以上のその他の特徴、整数、段階、作用、要素、構成要素および／またはこれらのグループの存在または追加を排除するわけではないことが理解されよう。従って、本明細書において用いられる用語は、特定の実施例を説明するためだけのものであって、実施例を限定することを意図するものではない。

さらにまた、いくつかのまた他の実施形態において、記載の機能／動作は、図に示される順序以外の順序で起こることもあることに注意されたい。例えば、連続して示される２個のフィンガは、関連ある機能性／動作によって、実際には実質的に同時に実施されてもよく、または場合によっては逆の順序で実施されてもよい。

以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。実施例によれば、例えば回路遮断器等の配電器のラック収納力を低下させる配電システムが得られる。この配電システムは、配電器のラック収納用の多数の「フィンガ」を含む。各フィンガを異なる長さの隣接するフィンガとして、装置のラック収納力を低下させることができる。各フィンガの入口形状もラック収納力を低下させる形状とすることができる。さらに、多数のフィンガを含めることにより、配電器を異なる長さおよび異なるフレーム寸法にすることができる。多数のフィンガ組立体を配電器のフットプリントの範囲内でいずれかの座標軸の方向に垂直または水平に積み重ねて、熱性能を相対的に向上させることができる。

図１に、配電システム１０１および１１０を示す。システム１０１は、例証目的のみにおいて単純化した構造である。システム１０１は、多数の組立体の装置１０２を含む。各装置１０２は、フィンガ１０３および１０４を含む。フィンガ１０３および１０４は、同じ長さを有しており、ラック収納力を低下させる形状とされる内側湾曲部１２０、または形状を有する。配電器の挿入およびラック収納力については、図２および４を参照して詳細に説明する。

システム１１０も例証のためだけの単純化された構造である。システム１１０は、多数の組立体の装置１１１を含む。各装置１１１は、フィンガ１０５および１０６を含む。フィンガ１０５は、フィンガ１０６とは異なる長さを有する。例えば、図示されているように、フィンガ１０５は、長さにおいてフィンガ１０６を相対的に上回る。一般に、いくつかの実施例によれば、約１０パーセント（１０％）〜１５パーセント（１５％）の長さの差を用いることができる。しかし、その他の実施例には、何らかの特定の実施形態に従って、より大きい長さの差またはより小さい長さの差が含まれてもよい。本明細書において用いられる場合、長さは、フィンガの旋回点から端部までの長さの測定値であってもよい。フィンガ１０５および１０６は、ラック収納力を低下させる形状とされる内側湾曲部１２０、または形状を有する。以下に、ラック収納力と配電器の挿入／取出しとについて、図２を参照して説明する。

図２に、一例となる配電システム２１０を、二つの異なる図を用いて示す。具体的には、図Ａには、配電器の初期挿入時点の移動端子２０１を有するシステム２１０が図示されている。図Ｂには、同じ配電器の挿入終了時点の移動端子２０１を有するシステム２１０が図示されている。

図Ａに注目すると、移動端子２０１は、配電器の初期挿入時点にある。移動端子２０１は、システム２１０のフィンガ２０２に係合するとともに、該移動端子２０１が引き続き挿入されると、フィンガ２０２を分離させ始める。移動端子２０１がフィンガ２０２に係合すると、フィンガ２０２の内側湾曲部２２０、または形状が、移動端子２０１を内方に（すなわち、例えば図Ｂの最終挿入位置の方へと）誘導する。

ロック形状２０３（固定端子２１０の凹部およびフィンガ２０２の凸部）を用いて、水平軸におけるフィンガ２０２の移動が拘束され（図２の例の構成によれば）、かつフィンガ２０２を凹部２０３のまわりにおいて旋回させることができる。これに代わる方法として、凹部は、フィンガ２０２に含まれてもよく、凸部は、固定端子２１０に含まれてもよい。これらのロック機能は、ピンまたは穴等の追加の機構を用いることなしに旋回動作が得られるという点において有利である。

移動端子２０１がさらにシステム２１０内に挿入されると、この移動端子がフィンガ２０２を分離させるとともに、ばね２０４を引くことになる。このため、ばね２０４を用いて得られる連続的な圧力によって、フィンガ２０２と移動端子２０１との間における定常的な電気的接触が容易になる。さらに、フィンガ２０２と固定端子２１０とが電気的接触状態にあるため、移動端子２０１の挿入と同時に、移動端子２０１と固定端子２１０との間において電気的接触が確立される。巻ばねが図示されているが、実施例は、これに限定されるわけではないことに注意されたい。例えば、あらゆる適切なばねをフィンガ２０２間において用いることができる。例えば、板ばね、片持ちばね、ねじりばねまたは何らかのその他の適切なばねを用いることができる。例えば、ねじりばねを用いる場合は、このばねをフィンガ２０２の旋回点内に配置することができる。

さらにまた、移動端子２０１が挿入されると、摩擦が内方への動きに抵抗するとともに、フィンガ２０２の分離が内方への動きに抵抗して、その結果として「ラック収納力」が生じることになる。しかし、内側湾曲部２２０から容易にわかるように、内側湾曲部２２０によりもたらされるより小さい接触面２２１が摩擦を、従ってラック収納力を低下させる。さらに、内側湾曲部２２０の外側部分は、移動端子２０１の挿入時において、フィンガ２０２を着実に分離させて、さらにラック収納力を低下させる。図１を参照してすでに説明したように、より大きいフットプリント、より大きい電流要件、異なる熱要件を有する装置の収納および／または何らかの適切な目的のために多重フィンガ構成を用いることができる。以下に、異なる構成について、図３を参照して説明する。

図３に、実施例に従った配電システムの例を示す。例えば、あるシステムは、複数の装置（図１参照）により形成されて、異なる長さのフィンガ機構を用いて電気的接触面を大きくする（これによって、例えば熱伝達接触面を増大させる）ことができるようにされてもよい。例えば、システム３０１は、ラック収納システム３０１を通って垂直方向に延在する端子３１０を含む。端子３１０は、装置フィンガの配向によって、移動端子または固定端子のいずれとも考えられる。例えば、図２を参照すると、配電器が固定端子２１０を含む場合は、端子長３１０は固定端子であることになる。これに代わる方法として、配電器が移動端子２０１を含む場合は、端子長３１０は移動端子であることになる。再び図３を参照すると、端子３１０の長さは、配電器のフットプリントと実質的に同じ長さとされてもよい。このように、より大きい接触面が、従来装置に比べてラック収納システム３０１の長さを増大させることによって容易に得られる。さらに、接触面を大きくすることにより、熱伝達の増大を起こさせることができ、その結果として熱問題が減少する。さらに、システムに含まれる装置の内側湾曲部または形状は、配電器の挿入時に見られるラック収納力を低下させる。さらにまた、異なる長さのフィンガも含まれる場合は、ラック収納力をさらに低下させることができる。

例えば、システム３０２は、該システム３０２を通って垂直方向に延在する端子３２０を含む。各々の端子３２０は、装置フィンガの配向によって、移動端子または固定端子のいずれとも考えられる。例えば、図２を参照すると、配電器が固定端子２１０を含む場合は、端子３２０の端子長は、固定端子であることになる。これに代わる方法として、配電器が移動端子２０１を含む場合は、端子長または端子３２０は移動端子であることになる。再び図３を参照すると、端子３２０は、配電器のフットプリントと実質的に同じ長さとされてもよい。さらに、端子３２０は、水平方向に離間して、配電器のフットプリントのより大きい表面積を包含してもよい。このように、より大きい接触面は、従来装置に比べてシステム３０２の長さを増大させることによって容易に得られる。さらに、接触面を大きくすることにより、熱伝達の増大を生じることができ、その結果として熱問題が減少する。さらに、システムに含まれる装置の内側湾曲部または形状は、配電器の挿入時に見られるラック収納力を低下させる。さらにまた、異なる長さのフィンガも含まれる場合は、ラック収納力をさらに低下させることができる。

例えば、システム３０３は、該システム３０３を通って水平方向に延在する端子３３０を含む。各々の端子３３０は、装置フィンガの配向によって、移動端子または固定端子のいずれとも考えられる。例えば、図２を参照すると、配電器が固定端子２１０を含む場合は、端子３３０の端子長は、固定端子であることになる。これに代わる方法として、配電器が移動端子２０１を含む場合は、端子長または端子３３０は移動端子であることになる。再び図３を参照すると、端子３３０は、配電器のフットプリントと実質的に同じ幅とされてもよい。さらに、端子３３０は、垂直方向に離間して、配電器のフットプリントのより大きい表面積を包含してもよい。このように、より大きい接触面は、従来装置に比べてシステム３０３の幅を増大させることによって容易に得られる。さらに、接触面を大きくすることにより、熱伝達の増大を起こさせることができ、その結果として熱問題が減少する。さらに、システムに含まれる装置の内側湾曲部または形状は、配電器の挿入時に見られるラック収納力を低下させる。さらにまた、異なる長さのフィンガも含まれる場合は、ラック収納力をさらに低下させることができる。

例えば、システム３０４は、該システム３０４を通って垂直方向に延在する端子３４０を含む。各々の端子３４０は、装置フィンガの配向によって、移動端子または固定端子のいずれとも考えられる。例えば、図２を参照すると、配電器が固定端子２１０を含む場合は、端子３４０の端子長は、固定端子であることになる。これに代わる方法として、配電器が移動端子２０１を含む場合は、端子長または端子３４０は移動端子であることになる。再び図３を参照すると、端子３４０は、配電器のフットプリントと実質的に同じ長さとされてもよい。さらに、端子３４０は、水平方向に離間して、配電器のフットプリントのより大きい表面積を包含してもよい。このように、より大きい接触面は、従来装置に比べてシステム３０２の長さを増大させることによって容易に得られる。さらに、接触面を大きくすることにより、熱伝達の増大を起こさせることができ、その結果として熱問題が減少する。さらに、システムに含まれる配電器固定装置の内側湾曲部または形状は、配電器の挿入時に見られるラック収納力を低下させる。さらにまた、異なる長さのフィンガも含まれる場合は、ラック収納力をさらに低下させることができる。

以下では、異なるラック収納システムのラック収納力を、実験結果を用いて比較する。図４は、異なる配電システムのラック収納力の実験結果を示すグラフである。このグラフは、４本の力曲線４０１、４０２および４０３を含む。グラフの縦軸は、力の値を表し、横軸は、内方への配電器挿入ストロークを表す。例えば、図２を参照して説明した移動端子の動きである。力曲線４０１は、従来のラック収納システム設計のラック収納力の形を表す実線である。例えば、本明細書に記載のあらゆる特徴を排除するか、またはその他の点で従来式と考えられる設計である。曲線４０１は、内方への配電器挿入ストロークの最初の三分の一寄りに鋭いピークを含む。このピークは、最大ラック収納力であって、配電器を適正に挿入する能力を妨げかねない。

力曲線４０２は、配電器固定装置フィンガの内側湾曲部が改良された実施例のラック収納力の形を表す破線である。例えば、図１〜２の湾曲部１２０および２２０に少なくとも多少は類似するフィンガ内側湾曲部を含む設計である。曲線４０２は、内方への配電器挿入ストロークの最初の三分の一寄りに平坦なピークを含む。このピークは、最大ラック収納力であって、従来のラック収納システムの曲線４０１と比べて実質的に小さい力となっている。このため、配電器の挿入が相対的により容易になり、その結果として、配電器を適正に挿入することができる。

力曲線４０３は、配電器固定装置フィンガの内側湾曲部が改良されるとともに、異なる長さのフィンガを含む実施例のラック収納力の形を表す点線である。例えば、図１〜２の湾曲部１２０および２２０に少なくとも多少は類似するフィンガ内側湾曲部と図１に示したような異なる長さのフィンガとを含む設計である。曲線４０３は、内方への配電器挿入ストロークの最初の三分の一寄りに平坦なピークを含むとともに、この平坦なピークに沿って極小値を有する。この平坦なピークは、最大ラック収納力であって、従来のラック収納システムの曲線４０１および力曲線４０２と比べて実質的に小さい力である。このため、前記の方法より配電器の挿入が相対的に容易なり、その結果として配電器を適正に挿入することができる。

以上、本発明をいくつかの例示的実施形態についてのみ説明してきたが、これらを様々に改変可能であることは明らかである。最良の実施形態をはじめとする例を用いた本発明の説明によって、当業者は、本発明に係るあらゆるデバイスまたはシステムを作製すること、および本発明に係るあらゆる方法を実施することができる。本発明の特許可能な範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されるとともに、当業者に想起可能なその他の実施例を包含する。かかるその他の例は、添付の特許請求の範囲に記載の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲に記載の文言と実質的に同等な構成要素を有する場合、本発明の特許請求の範囲の範疇にあるものとみなされる。かかる変形例は、本発明の精神および本質から逸脱しないものとみなされるべきであり、かかる全ての改変は、添付の特許請求の範囲に定義する本発明の精神に含まれるものとみなす。

１０１ 配電システム
１０２ 配電システム
１０３ フィンガ
１０４ フィンガ
１０５ フィンガ
１０６ フィンガ
１１０ 配電システム
１１１ 配電装置
１２０ 内側湾曲部（形状）
２０１ 移動端子
２０２ フィンガ
２０３ 旋回点
２０４ ばね
２１０ 固定端子
２２０ 内側湾曲部（形状）
２２１ 接触面
３０１ ラック収納システム
３１０ 端子
３０２ ラック収納システム
３２０ 端子
３０３ ラック収納システム
３３０ 端子
３０４ ラック収納システム
３４０ 端子
４０１ 力曲線グラフ
４０２ 力曲線グラフ
４０３ 力曲線グラフ

Claims (9)

1. 移動端子と動作的に接続するように構成された配電装置（１０２、１１１）であって、
   第１の側壁及び第２の側壁の各々に凸部又は凹部を有する固定端子（２１０）と；
   前記固定端子（２１０）の前記第１の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備える第１のフィンガ（１０３、１０５）と、
   前記固定端子（２１０）の前記第２の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備え、前記第１のフィンガ（１０３、１０５）と異なる長さを有する第２のフィンガ（１０４、１０６）と、
   前記第１及び第２のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）と作用可能に連通しており、前記第１及び第２のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）の分離時に張力を付与するように構成される機械ばね（２０４）と、
   を含み、
   前記固定端子（２１０）の前記第１の側壁の凸部又は凹部が前記第１のフィンガ（１０３、１０５）の旋回点となり、
   前記固定端子（２１０）の前記第２の側壁の凸部又は凹部が前記第２のフィンガ（１０４、１０６）の旋回点となる、配電装置（１０２、１１１）。
2. 前記第１及び第２のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）の各フィンガは、その内面に配置される内側湾曲部（１２０、２２０）を含む、請求項１に記載の配電装置。
3. 各内側湾曲部は、前記少なくとも２個のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）間における移動端子（２０１）の挿入時にラック収納力を低下させるように構成される、請求項２に記載の配電装置。
4. 各内側湾曲部は、前記移動端子（２０１）と係合するように構成されて、配電器が前記配電装置（１０２、１１１）に取り付けられるようになっている、請求項３に記載の配電装置。
5. 前記固定端子（２１０）の前記第１の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備える第３のフィンガ（１０３、１０５）と、
   前記固定端子（２１０）の前記第２の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備え、前記第３のフィンガ（１０３、１０５）と異なる長さを有する第４のフィンガ（１０４、１０６）と、
   前記固定端子（２１０）の前記第１の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備える第５のフィンガ（１０３、１０５）と、
   前記固定端子（２１０）の前記第２の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備え、前記第５のフィンガ（１０３、１０５）と異なる長さを有する第６のフィンガ（１０４、１０６）と、
   そ含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配電装置。
6. 固定端子と動作的に接続するように構成された配電装置（１０２、１１１）であって、
   第１の側壁及び第２の側壁の各々に凸部又は凹部を有する移動端子と；
   前記移動端子の前記第１の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備える第１のフィンガ（１０３、１０５）と、
   前記移動端子の前記第２の側壁の凸部又は凹部に配置される凹部又は凸部を備え、前記第１のフィンガ（１０３、１０５）と異なる長さを有する第２のフィンガ（１０４、１０６）と、
   前記第１及び第２のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）と作用可能に連通しており、前記第１及び第２のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）の分離時に張力を付与するように構成される機械ばね（２０４）と、
   を含み、
   前記移動端子の前記第１の側壁の凸部又は凹部が前記第１のフィンガ（１０３、１０５）の旋回点となり、
   前記移動端子の前記第２の側壁の凸部又は凹部が前記第２のフィンガ（１０４、１０６）の旋回点となる、配電装置（１０２、１１１）。
7. 前記第１及び第２のフィンガ（１０３、１０４、１０５、１０６）の各々の長さは、１０パーセント〜１５パーセントの範囲内で互いに異なる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配電装置。
8. 前記機械ばね（２０４）は、巻きばね、板ばね、片持ちばねまたは、前記旋回点内に取り付けられたねじりばねである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の配電装置。
9. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配電装置を含むラックと、
   前記第１のフィンガ（１０３、１０５）の内面に配置された内側湾曲部（１２０、２２０）に接触する第１の接触面と、前記第２のフィンガ（１０４、１０６）の内面に配置された内側湾曲部（１２０、２２０）に接触する第２の接触面とを備える前記移動端子（２０１）を含む回路遮断器と、
   前記回路遮断器を接続位置に移動させるラック収納機構と、
   を備え、
   前記移動端子（２０１）が挿入位置にあるときに、前記機械ばね（２０４）が、前記移動端子（２０１）と、前記固定端子（２１０）との間に配置される、配電システム。
   

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