JP5510163B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、低圧配電路に適用する配線用遮断器を対象に、各極の電流遮断部に２対の開閉接点を直列に組み合わせて過電流を遮断する２点切り方式の回路遮断器に関する。

各極の電流遮断部に２対の開閉接点を直列に組み合わせて過電流を遮断するようにした２点切り方式の回路遮断器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図８は、回路遮断器を示す断面図であり、ケース１ａとカバー１ｂとからなる絶縁容器内に、トグルリンク機構３、電流遮断部４、過電流引外し装置５及び消弧装置１１が配置されているとともに、トグルリンク機構３を操作する操作ハンドル２がカバー１ｂから上方に突出して配置されている。

電流遮断部４は、図９に示すように、電源側端子に接続された第１の固定接触子６と、過電流引外し装置５の作動素子を経由して負荷側端子に接続された第２の固定接触子７と、第１及び第２の固定接触子６，７の先端に固着された固定接点６ａ，７ａと、固定接点６ａ，７ａを橋絡する一対の可動接点８ｃ，８ｄを設けた橋絡形の可動接触子８と、可動接触子８に端部が連結し、トグルリンク機構３からのトリップ動作により可動接触子８を固定接点６ａ，７ａから開離する方向に回動させる可動接触子アーム９と、を備えている。図中符号１０は可動接触子アーム９を回動自在に支持する接触子ホルダーであり、この接触子ホルダー１０はトグルリンク機構３にリンク結合されている。

可動接触子８は、板状の橋絡部８ｅの両縁部から互いに平行に延在してＵ字形状をなす板状の電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂと、それら電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂに固着した直方体形状の可動接点８ｃ，８ｄとを備えている。可動接点８ｃ，８ｄは、電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂの板幅より幅方向が突出した状態で固定されている。そして、消弧装置１１は、可動接触子８の開極移動経路の前方に配置されている。

図１０に示すように、可動接触子アーム９の一端側は可動接触子８の橋絡部８ｅの中心部に回動自在に連結されている。これにより、可動接触子８は、開閉方向及び可動接触子アーム９の軸回りに回動自在に支持されている。
そして、第１及び第２の固定接触子６，７への固定接点６ａ，７ａの固着位置が加工誤差、組立誤差等によって変化しても電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂがシーソー状に傾いて移動することで、投入状態における固定接点６ａ，７ａ及び可動接点８ｃ，８ｄの接触圧力のアンバランスが吸収され、固定接点６ａ，７ａ及び可動接点８ｃ，８ｄの接触安定性が図られるようになっている。

上記構成の回路遮断器の過電流保護動作は、配電路に過電流が流れる際に、第１及び第２の固定接触子６，７と可動接点８ｃ，８ｄとの間に電磁反発力が働いて可動接触子８が開極し始め、可動接点８ｃ，８ｄが固定接点６ａ，７ａから開離する。同時にトグルリンク機構３がトリップ動作し、可動接触子アーム９を介して可動接触子８を開極終端位置に向けて移動させる。

また、開極過程では、図１０に示すように第１及び第２の固定接触子６，７の固定接点６ａ，７ａと可動接触子８の可動接点８ｃ，８ｄとの間に２本のアークＡ１，Ａ２が発生し、可動接触子８の開極動作がさらに進むと可動接点８ｃ，８ｄ及び固定接点６ａ，７ａの距離が大きくなって２本のアークＡ１，Ａ２が伸長するとともに、電磁駆動力を受けて消弧装置１１に押し込まれる。これにより、アークＡ１，Ａ２は、消弧装置１１により分断され、その電極降下によりアーク電圧が高まるとともに、冷却効果も加わって消滅し、過電流が限流遮断される。

特開平１１−２７３５３６号公報

ところで、回路遮断器の限流開極過程では、図９に示すように、電流経路が第１の固定接触子６から、固定接点６ａ、可動接点８ｃ、電源側接点アーム８ａ、負荷側接点アーム８ｂ、可動接点８ｄ、固定接点７ａ、第２の固定接触子７の順に流れるため、可動接触子８の電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂは、異なった大きさの電磁反発力を受ける。

このため、図１０の矢印方向で示すように、電磁反発力が大きい負荷側接点アーム８ｂ側の可動接点８ｄ及び第２の固定接触子７側の固定接点７ａの間の距離が、電源側接点アーム８ａ側の可動接点８ｃ及び第１の固定接触子６の固定接点６ａの間の距離より長くなるように、可動接触子８が可動接触子アーム９の軸回りに傾いていく。
限流開極過程において可動接触子８が傾くと、可動接触子８側で発生する一方のアークＡ１が、可動接点８ｃの下面（固定接点６ａに対向する面）の一部及び側面に片寄りし、可動接触子８側で発生する他方のアークＡ２も、可動接点８ｄの下面（固定接点７ａに対向する面）の一部及び側面に片寄りし、これら可動接点８ｃ，８ｄの片寄りした位置が、アークエネルギーによって溶融，蒸散して消耗しやすくなる。

このように、限流開極過程における可動接触子８の傾きによって可動接点８ｃ，８ｄが部分的に消耗してしまうと、閉極過程において固定接点６ａ及び可動接点８ｃの間、固定接点７ａ及び可動接点８ｄの間で接触不良を引き起こすおそれがある。
そこで、本発明は、開極移動時における可動接触子の回動を抑制して可動接点の部分的な消耗を防止することができる回路遮断器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本願請求項１の回路遮断器は、電源側端子に接続された第１の固定接点と、負荷側端子に接続された第２の固定接点と、これら第１及び第２の固定接点にそれぞれ橋絡する可動接点を固着した電源側接点アーム及び負荷側接点アームを有し、過電流発生時に開閉機構の限流開極動作により前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームが全開離位置まで移動する回動式の可動接触子と、前記第１及び第２の固定接点をそれぞれ左右から包囲して前記可動接触子の開極移動方向に側辺部が起立延在するＵ字形の磁気ヨークと、前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームのそれぞれの開極移動方向を左右側壁で覆う逆Ｕ字形の絶縁壁であり、それら側壁が前記磁気ヨークの側辺部を覆う一対のヨークカバーと、を備えた回路遮断器において、前記可動接触子が全開離位置の近くまで開極移動した際に、前記一対のヨークカバーのうちの一方のヨークカバーが、当該ヨークカバーに覆われている前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームの一方の接点アームの一部に係合して前記可動接触子の回動を規制するようにした。

この発明によると、全開離位置の近くまで開極移動した可動接触子は、一方のヨークカバーに覆われている電源側接点アーム及び負荷側接点アームの一方の接点アームの一部に係合して回動が規制されるので、第１及び第２の固定接触子の固定接点と電源側接点アーム及び負荷側接点アームの可動接点との間に発生したアークは、可動接点の端部側に片寄りせず、可動接点には、アークエネルギーによって溶融，蒸散して消耗しやすくなる部位が発生しない。

また、本願請求項２記載の発明は、請求項１記載の回路遮断器において、前記一方のヨークカバーの左右側壁の基端側の内壁幅を、前記一方の接点アームの可動接点の幅寸法と同一寸法に設定し、前記可動接触子が全開離位置の近くまで開極移動した際に、前記一方のヨークカバーの基端側の左右側壁に前記一方の接点アームの可動接点が係合して前記可動接触子の回動が規制されるようにした。
この発明によると、一方のヨークカバーの基端側の左右側壁に前記一方の接点アームの可動接点が係合することで、アークが可動接点の端部側に片寄りしないように、可動接触子の回動を規制する。

また、本願請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の回路遮断器において、前記一対のヨークカバーの間に装着されて前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームの間を絶縁する剛性を有する絶縁体が、前記一方のヨークカバーに一体化されている。
この発明によると、全開離位置の近くまで開極移動した可動接触子の可動接点が衝突しても一方のヨークカバーは容易に変形せず、可動接触子の軸回りの回転を抑制する。
さらに、本願請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の回路遮断器において、前記一方のヨークカバーの基端側の外周に、剛性を有するカバー剛性補助部材が装着されている。
この発明によると、一方のヨークカバーの剛性が確保されるので、可動接触子の軸回りの回転をさらに抑制することができる。

本発明に係る回路遮断器によれば、全開離位置の近くまで開極移動した可動接触子は、一方のヨークカバーに覆われている電源側接点アーム及び負荷側接点アームの一方の接点アームの一部に係合して回動が規制されるので、第１及び第２の固定接触子の固定接点と電源側接点アーム及び負荷側接点アームの可動接点との間に発生したアークは、可動接点の端部側に片寄りせず、可動接点には、アークエネルギーによって溶融，蒸散して消耗しやすくなる部位が発生しない。したがって、可動接触子の可動接点の部分的な消耗が防止されるので、閉極時における第１及び第２の固定接点及び可動接触子の可動接点の間の接触不良を防止することができる。

第１実施形態の回路遮断器を示す側方断面図である。 第１実施形態の回路遮断器を構成する部材の分解斜視図である。 第１実施形態の回路遮断器を構成する部材の側面図である。 第１実施形態の回路遮断器を構成する一対のヨークカバーの一方の部材の形状を示す図である。 第１実施形態の回路遮断器を構成する一対のヨークカバー及び閉極状態の固定接点及び可動接点を示す図である。 第１実施形態の回路遮断器を構成する一対のヨークカバー及び可動接触子が全開離位置の近くまで開極移動した状態を示す図である。 第２実施形態の回路遮断器を構成する一対のヨークカバーの一方の部材の形状を示す図である。 従来の回路遮断器を示す側方断面図である。 従来の２点切り方式の回路遮断器の電流遮断部の構造を示す図である。 従来の２点切り方式の回路遮断器において可動接触子の電源側接点及び負荷側接点に異なる電磁反発力が発生することで可動接触子が回転する状態を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図９で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図１は、本発明に係る回路遮断器の第１の実施形態を示すものである。
本実施形態の回路遮断器は、ケース１ａとカバー１ｂとからなる絶縁容器内に、トグルリンク機構３、電流遮断部４、過電流引外し装置５、消弧装置１２、磁気ヨーク１３（図２参照）及び一対のヨークカバー１４，１５が搭載されている。

図２は、電流遮断部４の組立ユニット構造を示すものであり、モールド樹脂製のユニット組立フレーム１６に、第１及び第２の固定接触子６，７、消弧装置１２、第１及び第２の固定接触子６，７の固定接点６ａ，７ａに付設する磁気ヨーク１３及び一対のヨークカバー１４，１５の各部品が搭載されている。
磁気ヨーク１３は磁性板をＵ字形に曲げ加工した部材であり、その左右に起立する側辺部を上に向けて固定接点６ａ，７ａを左右から囲むように第１及び第２の固定接触子６，７の底面側に重ね合わせて配置されている。なお、図２における符号６ｂ，７ｂは第１及び第２の固定接触子６，７の先端に形成したアークランナーであり、符号１７は電源側端子である。

ユニット組立フレーム１６の中央には前後方向に延在する衝立状の絶縁バリア１６ａが形成されている。この絶縁バリア１６ａは、壁の下端部が、図２で示すように、第１の固定接触子６と第２の固定接触子７との間に分け入って上方に延び、後端が可動接触子８の開極移動経路の領域まで延びている。
消弧装置１２は、第１の固定接触子６及び第２の固定接触子７の個々に対応する左右の消弧室に仕切られており、その側壁の間には上下段にグリッド板１２ａが配列されている。この消弧装置１２は、ユニット組立フレーム１６の絶縁バリア１６ａを上方から跨ぐようにして組み付けられる。

図２に示すように、一対のヨークカバー１４，１５のうちの一方のヨークカバー１４は、左右側壁１４ａ，１４ｂが上下方向に延在する断面逆Ｕ形のモールド樹脂成形品で構成されており、左右側壁１４ａ，１４ｂの先端部（下端側）の外表面には、第１の固定接触子６に配置した磁気ヨーク１３の側辺部に対応した形状の凹部１４ｃが形成されている。
また、他方のヨークカバー１５も、左右側壁１５ａ，１５ｂが上下方向に延在する断面逆Ｕ形のモールド樹脂成形品で構成されており、左右側壁１５ａ，１５ｂの先端部（下端側）の外表面には、第２の固定接触子７に配置した磁気ヨーク１３の側辺部に対応した形状の凹部１５ｃが形成されている（図４参照）。

これら一対のヨークカバー１４，１５は、第１及び第２の固定接触子６，７、磁気ヨーク１３及び消弧装置１２をユニット組立フレーム１６に取付けた状態で、絶縁バリア１６ａの左右両側の上方から装着する。この際、一対のヨークカバー１４，１５の側壁先端部に形成した凹部１４ｃ，１５ｃを、第１及び第２の固定接触子６，７に配置した磁気ヨーク１３の側辺部に対応させ、磁気ヨーク１３の側辺部の内側に、一対のヨークカバー１４，１５の左右側壁１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを差し込むことで、絶縁バリア１６ａに一体化された状態でユニット組立フレーム１６に装着保持される。

これにより、一方のヨークカバー１４の左右側壁１４ａ，１４ｂが、第１の固定接触子６に配置した磁気ヨーク１３を内側から覆い、他方のヨークカバー１５の左右側壁１５ａ，１５ｂが、第２の固定接触子７に配置した磁気ヨーク１３を内側から覆い、一方のヨークカバー１４の内部に配置される第１の固定接触子６の固定接点６ａ及び可動接触子８の可動接点８ｃと、他方のヨークカバー１５の内部に配置される第２の固定接触子７の固定接点７ａ及び可動接触子８の可動接点８ｄとの間を絶縁隔離する。

一対のヨークカバー１４，１５の前端部は、消弧装置１２の入口側に突き合わせ、相互の内空間が前後に連なるよう配置されている。
一対のヨークカバー１４，１５の高さ寸法は、可動接触子８の全開離位置に対応し、奥行き寸法は、可動接触子８の開極移動経路を左右から覆うように設定されている。
ここで、図５に示すように、負荷側接点アーム８ｂの開極移動経路となる他方のヨークカバー１５の内部空間は、先端側（下端側）の幅寸法Ｙと比較して基端側（上端側）の幅寸法Ｘが小さくなるように左右側壁１５ａ，１５ｂが形成されている（Ｘ＜Ｙ）。

他方のヨークカバー１５の先端部の幅寸法Ｙは、図５に示すように、第２の固定接触子７の固定接点７ａに接触する負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄの幅寸法より大きな寸法に設定されている。なお、可動接点８ｄは、負荷側接点アーム８ｂの板幅より幅方向に突出して固着されている。
また、他方のヨークカバー１５の基端側の幅寸法Ｘは、図６に示すように、開極方向に移動した負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄの幅方向両側が係合する寸法に設定されている。

また、電源側接点アーム８ａの開極移動経路となる一方のヨークカバー１４の内部空間は、先端側（下端側）から基端側（上端側）にかけて電源側接点アーム８ａの可動接点８ｄの幅方向寸法より大きな寸法に設定されている。
ここで、本発明の開閉機構がグルリンク機構３に対応し、本発明の一方のヨークカバーの左右側壁の基端側の内壁幅が、他方のヨークカバー１５の基端側の幅寸法Ｘに対応している。

次に、本実施形態の回路遮断器の電流遮断動作について説明する。
配電路に過電流（短絡電流など）が流れると、第１及び第２の固定接触子６，７と可動接触子８との間に電磁反発力が働いて可動接触子８が開極し始め、可動接点８ｃ，８ｄが固定接点６ａ，７ａから開離する。同時にトグルリンク機構３がトリップ動作して可動接触子８を開極終端位置に向けて駆動する。

この場合、第１及び第２の固定接触子６，７に磁気ヨーク１３が配置されているので、第１及び第２の固定接触子６，７に過電流が流れると磁気ヨーク１３に発生した磁束が可動接触子８に作用して電磁反発力を強め、可動接触子８の開極速度を高める。
可動接触子８の開離に伴い、図６に示すように、第１及び第２の固定接触子６，７の固定接点６ａ，７ａと、可動接触子８を構成する電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｃ，８ｄとの間にアークＡ１，Ａ２が発弧し、可動接触子８の開極移動に連れてアークＡ１，Ａ２が伸長してアーク電圧も増加する。

この場合に、左右に並ぶ第１及び第２の固定接触子６，７の間及び可動接触子８の開極移動経路がユニット組立フレーム１６の絶縁バリア１６ａで絶縁隔離されている。さらに、可動接触子８の電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂの開極移動経路も一対のヨークカバー１４，１５でそれぞれ覆われ、第１及び第２の固定接触子６，７の間には可動接触子８の移動経路を含めた領域で十分な絶縁強度が確保されている。

ここで、可動接触子８の電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂは、異なった大きさの電磁反発力を受け、電磁反発力が大きい負荷側接点アーム８ｂ側の可動接点８ｄ及び第２の固定接触子７側の固定接点７ａの間の距離が、電源側接点アーム８ａ側の可動接点８ｃ及び第１の固定接触子６の固定接点６ａの間の距離より長くなるように、可動接触子８が軸回りに回ろうとする。

しかし、図６に示すように、可動接触子８の電源側接点アーム８ａ及び負荷側接点アーム８ｂが全開離位置の近くまで開極移動すると、負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄの幅方向両側が係合する幅寸法Ｘに設定されている他方のヨークカバー１５の左右側壁１５ａ，１５ｂの内壁が、負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄに係合することで、可動接触子８の軸回りの回転を規制する。

全開離位置の近くまで開極移動した可動接触子８の回転が規制されると、可動接触子８の可動接点８ｃ，８ｄで発生しているアークＡ１，Ａ２は、可動接点８ｃ，８ｄの端部側に片寄りせず、可動接点８ｃ，８ｄには、アークエネルギーによって溶融，蒸散して消耗しやすくなる部位が発生しない。
したがって、全開離位置の近くまで開極移動した可動接触子８は、他方のヨークカバー１５の左右側壁１５ａ，１５ｂの内壁が負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄの幅方向両側に係合することで可動接触子８の回転を規制し、限流開極過程における可動接点８ｃ，８ｄの部分的な消耗を防止しているので、閉極過程における固定接点６ａ及び可動接点８ｃの間、固定接点７ａ及び可動接点８ｄの間の接触不良を防止することができる。

また、図５に示すように、一対のヨークカバー１４，１５は、一方のヨークカバー１４の左側壁１４ｂと他方のヨークカバー１５の右側壁１５ｂの間に絶縁バリア１６ａを当接した状態でユニット組立フレーム１６に装着されており、他方のヨークカバー１５の剛性が高められた構造とされているので、全開離位置の近くまで開極移動した可動接触子８の可動接点８ｄが衝突しても他方のヨークカバー１５は容易に変形せず、可動接触子８の軸回りの回転を確実に抑制することができる。
なお、上記実施形態では、他方のヨークカバー１５が負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄの幅方向両側に係合して可動接触子８の軸回りの回転を規制するようにしているが、一方のヨークカバー１４が電源側接点アーム８ａの可動接点８ｃの幅方向両側に係合して可動接触子８の軸回りの回転を規制するようにしてもよい。

次に、図７は、本発明に係る回路遮断器の第２の実施形態を示すものである。
本実施形態は、他方のヨークカバー１５の基端部（上端側）の左右側壁を外側から囲むカバー剛性補助部材１８が装着されている。
このカバー剛性補助部材１８はモールド樹脂成形品で形成されており、左側壁１５ａに当接する第１当接板部１８ａと、右側壁１５ｂに当接する第２当接板部１８ｂと、これら第１及び第２当接部材１８ａ，１８ｂの上端部を繋ぐ連結板１８ｃとで構成されている。

このカバー剛性補助部材１８を他方のヨークカバー１５の基端部に装着した回路遮断器は、全開離位置の近くまで可動接触子８が開極移動した際に、負荷側接点アーム８ｂの可動接点８ｄが他方のヨークカバー１５に衝突しても、カバー剛性補助部材１８が他方のヨークカバー１５の変形を抑制して剛性を増大させているので、可動接触子８の軸回りの回転をさらに確実に抑制することができる。
なお、一方のヨークカバー１４が電源側接点アーム８ａの可動接点８ｃの幅方向両側に係合して可動接触子８の軸回りの回転を規制する場合には、上記カバー剛性補助部材１８に類似した部材を、一方のヨークカバー１４の基端部（上端側）の左右側壁を外側から囲むように装着すればよい。

１ａ…ケース、１ｂ… カバー、２…操作ハンドル、３… トグルリンク機構、４… 電流遮断部、５…過電流引外し装置、６…第１の固定接触子、６ａ，７ａ…固定接点、７…第２の固定接触子、８…可動接触子、８ａ…電源側接点アーム、８ｂ…負荷側接点アーム、８ｃ，８ｄ…可動接点、８ｅ…橋絡部、９…可動接触子アーム、１０…接触子ホルダー、１２…消弧装置、１２ａ…グリッド板、１３…磁気ヨーク、１４… ヨークカバー、１４ａ，１４ｂ…左右側壁、１４ｃ…凹部、１５…ヨークカバー、１５ａ，１５ｂ…左右側壁、１５ｃ…凹部、１６…ユニット組立フレーム、１６ａ…絶縁バリア、１７…電源側端子、１８…カバー剛性補助部材、１８ａ…第１当接板部、１８ｂ…第２当接部材、１８ｃ…連結板、Ａ１，Ａ２…アーク、Ｘ… 可動接触子の回転規制を行なうヨークカバーの基端側（上端側）の幅寸法）、Ｙ…可動接触子の回転規制を行なうヨークカバーの先端側（下端側）の幅寸法

Claims (4)

1. 電源側端子に接続された第１の固定接点と、負荷側端子に接続された第２の固定接点と、これら第１及び第２の固定接点にそれぞれ橋絡する可動接点を固着した電源側接点アーム及び負荷側接点アームを有し、過電流発生時に開閉機構の限流開極動作により前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームが全開離位置まで移動する回動式の可動接触子と、前記第１及び第２の固定接点をそれぞれ左右から包囲して前記可動接触子の開極移動方向に側辺部が起立延在するＵ字形の磁気ヨークと、前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームのそれぞれの開極移動方向を左右側壁で覆う逆Ｕ字形の絶縁壁であり、それら側壁が前記磁気ヨークの側辺部を覆う一対のヨークカバーと、を備えた回路遮断器において、
   前記可動接触子が全開離位置の近くまで開極移動した際に、前記一対のヨークカバーのうちの一方のヨークカバーが、当該ヨークカバーに覆われている前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームの一方の接点アームの一部に係合して前記可動接触子の回動を規制するようにしたことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記一方のヨークカバーの左右側壁の基端側の内壁幅を、前記一方の接点アームの可動接点の幅寸法と同一寸法に設定し、
   前記可動接触子が全開離位置の近くまで開極移動した際に、前記一方のヨークカバーの基端側の左右側壁に前記一方の接点アームの可動接点が係合して前記可動接触子の回動が規制されることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
3. 前記一対のヨークカバーの間に装着されて前記電源側接点アーム及び前記負荷側接点アームの間を絶縁する剛性を有する絶縁体が、前記一方のヨークカバーに一体化されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回路遮断器。
4. 前記一方のヨークカバーの基端側の外周に、剛性を有するカバー剛性補助部材が装着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回路遮断器。

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