JP5896928B2 - Coil device - Google Patents
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Description
この発明は、電源装置若しくはトランス等に用いられるコイル装置に関するものである。 The present invention relates to a coil device used for a power supply device or a transformer.
電源装置やトランス等に用いられるコイル装置は、磁性部品の薄型化のため、コイルをプリント配線基板を利用して構成される場合がある。この場合、プリント配線基板がコイルの発熱により加熱され、プリント配線基板の耐熱温度を超える可能性があるという課題があった。従来、このような課題への対策として、コイルを構成するプリント配線基板に発生した熱を、放熱性を有する絶縁シートを介して筐体に放熱するようにした装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A coil device used for a power supply device, a transformer, or the like may be configured with a coil using a printed wiring board in order to reduce the thickness of a magnetic component. In this case, there is a problem that the printed wiring board is heated by the heat generated by the coil, and may exceed the heat resistance temperature of the printed wiring board. Conventionally, as a countermeasure for such a problem, an apparatus has been proposed in which heat generated in a printed wiring board constituting a coil is radiated to a housing through an insulating sheet having heat dissipation (for example, Patent Document 1).
しかしながら特許文献1に示された従来の装置は、コイル装置のコイルパターンを複数の層にわたって設けた場合に、筐体に最も近い最下層のプリント配線層以外のプリント配線層のコイルパターンから発生した熱は、プリント配線基板の基材を介して筐体に放熱されることとなるが、一般的にプリント配線基板の基材は熱伝達率が低く、効率的に熱を伝搬することができないため、例えばコイルパターンが含まれるプリント配線基板を耐熱性の高い基材で構成しなければならない場合があった。
However, the conventional device disclosed in
この場合、プリント配線基板に通常の耐熱性の基材を用いる場合と比較して、装置全体のコストがかさむという問題があるほか、制御回路を通常の耐熱性の基材を用いたプリント配線基板を用いる場合、コイルパターンが含まれる基板と、制御回路が含まれる基板という、2枚の基板を接続するのに使用する部材のために追加のコストと実装スペースが必要となるという課題が存在する。 In this case, there is a problem that the cost of the entire apparatus is increased compared to the case where a normal heat-resistant base material is used for the printed wiring board, and the control circuit is a printed wiring board using a normal heat-resistant base material. However, there is a problem that additional cost and mounting space are required for a member used to connect two substrates, a substrate including a coil pattern and a substrate including a control circuit. .
この発明は、従来のコイル装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、プリント配線基板に形成したコイルパターンによりコイル装置を構成した場合に、最下層以外の層で発生した熱を、効率よく金属製筐体へ放熱することができるコイル装置を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the conventional coil device, and is generated in a layer other than the lowest layer when the coil device is constituted by a coil pattern formed on a printed wiring board. An object of the present invention is to provide a coil device that can efficiently dissipate the generated heat to the metal casing.
この発明によるコイル装置は、
金属製筐体と、前記金属製筐体に固定されたコア部と、前記コア部と磁気的に結合し、コイルの巻線として用いられるコイルパターンを有するプリント配線基板とを備えたコイル装置であって、
前記プリント配線基板は、最も前記金属製筐体側に配置される最下層と、前記最下層以外の層と、の少なくとも2層のプリント配線層により構成され、
前記最下層と最下層以外の層のプリント配線層は、夫々前記コイルパターンを備え、
前記最下層と最下層以外の層のプリント配線層の夫々のコイルパターンは、夫々のコイルパターンに夫々設けられた電気的接続部を介して電気的に接続され、
前記最下層のプリント配線層のコイルパターンに設けられた前記電気的接続部と、前記最下層以外の層のプリント配線層のコイルパターンに設けられた前記電気的接続部は、直接重ねられることにより電気的に接続されると共に前記夫々の電気的接続部を貫通するスルーホールにより接続され、前記最下層のプリント配線層に於ける前記電気的接続部と前記金属製筐体との間に放熱シートが配置されている、
ことを特徴とする。
The coil device according to the present invention comprises :
A coil device comprising: a metal casing; a core portion fixed to the metal casing; and a printed wiring board that is magnetically coupled to the core portion and has a coil pattern used as a coil winding. There,
The printed wiring board is composed of at least two printed wiring layers of a lowermost layer disposed closest to the metal casing and a layer other than the lowermost layer,
The lowermost layer and the printed wiring layer other than the lowermost layer each include the coil pattern,
Each coil pattern of the printed wiring layer of the layer other than the lowermost layer and the lowermost layer is electrically connected via an electrical connection portion provided in each of the coil patterns ,
Before SL and the electrical connecting portion provided on the coil pattern of the bottom layer of the printed wiring layer, wherein the electrical connecting portion provided on the coil pattern of the printed wiring layer of the lowermost other layers may be overlaid directly And is connected by a through-hole penetrating each of the electrical connection portions, and dissipates heat between the electrical connection portion and the metal casing in the lowermost printed wiring layer. The sheet is placed ,
It is characterized by that.
この発明によるコイル装置によれば、プリント配線基板は、最も金属製筐体側に配置される最下層と、前記最下層以外の層と、の少なくとも2層のプリント配線層により構成され、前記最下層と最下層以外の層のプリント配線層は、夫々前記コイルパターンを備え、前記最下層と最下層以外の層のプリント配線層の夫々のコイルパターンは、夫々のコイルパターンに夫々設けられた電気的接続部を介して電気的に接続され、前記最下層のプリント配線層のコイルパターンに設けられた前記電気的接続部と、前記最下層以外の層のプリント配線層のコイルパターンに設けられた前記電気的接続部は、直接重ねられることにより電気的に接続されると共に前記夫々の電気的接続部を貫通するスルーホールにより接続され、前記最下層のプリント配線層に於ける前記電気的接続部と前記金属製筐体との間に放熱シートが配置されているので、少なくとも最下層以外のプリント配線層のコイルパターンで生じた発熱をスルーホール及び放熱シートを介して金属製筐体に放熱することができ、効果的に放熱することができ、小型で安価なコイルを得ることができる。 According to the coil device according to the present invention, the printed wiring board is configured by at least two printed wiring layers including a lowermost layer disposed closest to the metal casing and a layer other than the lowermost layer, and the lowermost layer. The printed wiring layers other than the lowermost layer are each provided with the coil pattern, and the coil patterns of the printed wiring layers other than the lowermost layer and the lowermost layer are respectively provided in the respective coil patterns. are electrically connected via the connecting portion, the said electrical connection portion provided on the coil pattern of the bottom layer of the printed wiring layer, the provided coil pattern of the printed wiring layer of the lowermost other layers the The electrical connection portions are electrically connected by being directly stacked and connected by through holes penetrating the respective electrical connection portions. Runode heat radiation sheet is not disposed between the in the electrical connection to the layer and the metal housing, the through-hole and the heat radiating sheet heat generation caused by the coil pattern of at least the lowermost layer other than the printed wiring layer The heat can be radiated to the metal casing, and the heat can be effectively radiated, and a small and inexpensive coil can be obtained.
以下、この発明のコイル装置を電源装置に用いた場合について、図面に基づいて説明する。図中、同一若しくは相当部分には同一の符号を付してある。尚、この発明のコイル装置は、トランスのコイル装置等についても適用可能であることは勿論である。 Hereinafter, the case where the coil apparatus of this invention is used for a power supply device is demonstrated based on drawing. In the figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. Of course, the coil device of the present invention can also be applied to a coil device of a transformer.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるコイル装置を示す斜視図、図2は、この発明の実施の形態1によるコイル装置を示す分解斜視図である。図1及び図2に於いて、電源装置に適用したコイル装置100は、放熱フィン80を備えた金属製筐体1と、後述する橋絡部21が金属製筐体1に固定されたE形コア2と、E形コア2の開放部を橋絡するI形コア3と、プリント配線基板4と、絶縁性を有する放熱シート62、5とから構成されている。E形コア2とI形コア3は、コイル装置100に於けるコア部20を構成している。
1 is a perspective view showing a coil device according to
E形コア2は、円筒形状の中央脚部22と、この中央脚部22を挟んで対向する一対の側脚部23、24と、中央脚部22と側脚部23、24とを橋絡する橋絡部21とから構成されている。金属製筐体1は、コア部20を挟んで上向きに形成された後述する突出部60、6を備えている。
The E-shaped
プリント配線基板4は、最も金属製筐体1側に配置される最下層のプリント配線層401と、最下層以外のプリント配線層402との2層のプリント配線層を有する多層プリント配線基板として構成されている。最下層以外の層のプリント配線層402は、最下層のプリント配線層401の上に配置されている。尚、プリント配線基板4は、2層に限られるものではなく、少なくとも前述の2層を含む多相のプリント配線基板であっても良いことは勿論である。
The printed
プリント配線基板4を構成する最下層のプリント配線層401と最下層以外のプリント配線層402は、夫々コイルパターン8及びコイルパターン7が形成されている。この実施の形態1では、プリント配線基板4は前述のように2層のプリント配線層から構成されており、コイルの巻数は2ターンである。プリント配線基板4を構成する最下層のプリント配線層401、及び最下層以外のプリント配線層402には、E形コア2の一対の側脚部23、24を組み込むための一対の貫通穴11、12が設けられている。
A
最下層以外のプリント配線層402に於けるコイルパターン7は、コイル端部41から巻始め部71を経由して巻終わり部72まで形成され、中央部がE形コア2の中央脚部22により貫通されている。このコイルパターン7によりコイルの1ターンが形成される。コイルパターン7の巻始め部71と巻終わり部72は、コア部20に対して同じ側に存在している。コイルパターン7の巻終わり部72には、電気的接続部73が設けられている。
The
コイルパターン7の巻終わり部72に設けられた電気的接続部73は、最下層のプリント配線層401に於けるコイルパターン8の巻始め部81に設けられた電気的接続部83に電気的に接続されている。最下層のプリント配線層401に形成されたコイルパターン8は、電気的接続部83が設けられた巻始め部81から巻終わり部82を経由してコイル端部45に至る。コイルパターン8は、その中央部がE形コア2の中央脚部22により貫通されている。コイルパターン8により、コイルの1ターンが形成される。最下層以外のプリント配線層402のコイルパターン7と最下層のプリント配線層401のコイルパターン8は、夫々の電気的接続部73、83により電気的に接続されることで、2ターンのコイルを構成することになる。
The
コイルパターン7の電気的接続部73とコイルパターン8の電気的接続部83は、重ねられることにより電気的に接続されている。更に、コイルパターン7の電気的接続部73とコイルパターン8の電気的接続部83は、これ等を貫通する多数のスルーホール44により接続されている。これ等のスルーホール44は、内周面が銅メッキされており、良好な熱伝導性を有する。
The
金属製筐体1に形成された突出部60は、最下層のプリント配線層401の電気的接続部83に対応した位置に設けられている。金属製筐体1に形成された突出部6は、最下層のプリント配線層401のコア部20からはみ出しているコイル外側部46に対応した位置に設けられている。放熱シート62は、最下層のプリント配線層401に於ける電気的接続部83と突出部60の表面との間に配置されている。放熱シート5は、最下層のプリント配線層401に於けるコイル外側部46と突出部6の表面との間に配置されている。
The
以上のように構成されたこの発明の実施の形態1によるコイル装置に於いて、コイルパターン7及び8に電流を流したとき、コイルパターン7及び8が発熱する。コイルパターン8はプリント配線基板4の最下層のプリント配線層401に形成されており、このコイルパターン8で発生した熱は、電気的接続部83の下面に配置された絶縁性を有する放熱シート62を介して金属製筐体1の突出部60へ放熱される。
In the coil device according to
一方、最下層以外のプリント配線層402に形成されたコイルパターン7に発生した熱は、先ず、その電気的接続部73に伝えられる。次に、スルーホール44を経由して最下層のプリント配線層401の電気的接続部83に伝えられ、更に放熱シート62を介して金属製筐体1の突出部60へ放熱される。前述したようにスルーホール44の内面は銅メッキされており、良好な熱伝導性を有する。
On the other hand, heat generated in the
又、この発明の実施の形態1によるコイル装置では、最下層のプリント配線層401に於けるコイルパターン8のコイル外側部46は、放熱シート5を介して金属製筐体1の突出部6の表面に載置されており、コイルパターン8に発生した熱は、コイルパターン8のコイル外側部46から放熱シート5を介して突出部6へ放熱される。
In the coil device according to the first embodiment of the present invention, the coil
尚、コイルパターン7、8の両端に接続される回路については説明を省略するが、実際のコイル装置、例えばトランスのコイル装置に於いては、図示した以外の、例えば制御装置等を構成する回路が接続される。
The description of the circuits connected to both ends of the
以上のように構成されたこの発明の実施の形態1によるコイル装置によれば、プリント配線基板4に設けられたコイルパターン7、8に発生した熱を効率的に金属製筐体1へ放熱することができるようになり、プリント配線基板4の基材に高耐熱性の基材を使用する必要がなくなるほか、放熱を目的としたコイルサイズの増加の必要もなくなり、小型で安価なコイルを得ることができる。
According to the coil device according to the first embodiment of the present invention configured as described above, the heat generated in the
尚、実施の形態1では金属製筐体1は空冷のための放熱フィン80を有しているが、例えば、水路を形成して水冷としてもよい。又、実施の形態1では図示していないが、I形コア3の上部に、コア部20全体を金属製筐体1に固定する目的で、何らかの部材を追加する場合もあり得る。
In the first embodiment, the
更に、実施の形態1では、コア部20の構成として下部にE形コア2、上部にI形コア3を配する構成としているが、下部にI形コア3、上部にE形コア2を配する構成や、下部、上部共にE形コアを配する構成など、他の構成であってもよい。
Furthermore, in the first embodiment, the configuration of the
又、実施の形態1では、スルーホール44は、内周面が銅メッキされている場合について説明したが、例えばスルーホール44の内部に何らかの熱伝導率が高い物質を充填することで、更に放熱性が増し、コイルパターン7、8の温度上昇を更に抑制することができる。スルーホール44に充填する物質としては、例えば、熱伝導性グリスや、半田付材料等が考えられる。
In the first embodiment, the through hole 44 has been described with respect to the case where the inner peripheral surface is plated with copper. However, for example, by filling the through hole 44 with a material having a high thermal conductivity, further heat dissipation is achieved. Thus, the temperature increase of the
更に、実施の形態1では、プリント配線基板4の層数は2層であり、2ターンのコイルを構成する場合について説明したが、これに限られたものではなく、他の層数、ターン数でも同様に適用することができる。又、実施の形態1では、2枚の放熱シート62、5を経由する放熱経路について説明したが、スペースの都合でどちらか片方の放熱経路しか設けられない場合は、他方の放熱経路を省略してもよい。
Further, in the first embodiment, the number of layers of the printed
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2によるコイル装置を示す分解斜視図である。図3に於いて、コイルパターン7の巻始めに相当する巻始め部66には、コイルパターン8の近傍に位置するコイル近傍パターン84に接続する多数のスルーホール67が設けられている。コイルパターン7の電気的接続部73には、実施の形態1の場合と同様のスルーホール44が形成されている。
3 is an exploded perspective view showing a coil device according to
コイルパターン8の巻始めに相当する電気的接続部83には、実施の形態1の場合と同様のスルーホール44が形成されている。又、コイルパターン8の近傍に位置する前述のコイル近傍パターン84には、前述のスルーホール67が設けられている。コイルパターン7の巻始め部66とコイル近傍パターン84は、スルーホール67により接続されている。これ等のスルーホール44、67の内周面は、銅メッキされている。
A through hole 44 similar to that in the first embodiment is formed in the
金属製筐体1は、コア部20のE形コア2に沿って上向きに形成された突出部64と突出部6を有する。突出部64の上面は、コイルパターン8のスルーホール44及びスルーホール67の下面を全て覆うスルーホール存在領域63に対応している。放熱シート65は、突出部64の上面とコイルパターン8の下面との間に挿入されている。放熱シート5は、突出部6の上面とコイルパターン8のコイル外側部46の下面との間に挿入されている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
The
この発明の実施の形態2によるコイル装置に於いて、コイルパターン8で発生した熱は、コイルパターン8の電気的接続部83の下面に存在する絶縁性を有する放熱シート65を介して、金属製筐体1の突出部64へ放熱される。又、コイルパターン7で発生した熱は、電気的接続部73からスルーホール44を経由してコイルパターン8の電気的接続部83に伝達され、更に放熱シート65を介して突出部64へ放熱されると共に、スルーホール67を経由して、コイルパターン8の近傍のコイル近傍パターン84に至り放熱シート65を介して金属製筐体1の突出部64へ放熱される。
In the coil device according to
以上のように、この発明の実施の形態2によるコイル装置によれば、プリント配線基板4に設けられたコイルパターン7、8で発生した熱は、効率的に金属製筐体1へ放熱することができるようになり、プリント配線基板4の基材に高耐熱性の基材を使用する必要がなくなるほか、放熱を目的としたコイルサイズの増加の必要もなくなり、小型で安価なコイルを得ることができる。尚、実施の形態2によるコイル装置は、前述の実施の形態1のコイル装置の場合と同様に、各種の変形を行い得ることは勿論である。
As described above, according to the coil device according to the second embodiment of the present invention, the heat generated in the
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3によるコイル装置を示す分解斜視図である。図4に於いて、コイルパターン8のコイル外側部46は、コア部20に対して巻始め部81及び巻終わり部82の反対側に存在し、そのパターン幅47は、コイルパターン8のコア内側のパターン幅48よりも大きく形成されている。コイルパターン8のコイル外側部46は、コイルパターン8に直接連結されている連結部51と、連結されていない非連結部52に分割されている。このうち、コイルパターン8に直接連結されていない非連結部52には、スルーホール54が設けられ、最下層以外のプリント配線層402のコイルパターン7に於ける、コア部20からはみ出したコイル外側部55に接続されている。スルーホール44は、実施の形態1及び2の場合と同様に、コイルパターン7の電気的接続部73とコイルパターン8の電気的接続部83に設けられている。
4 is an exploded perspective view showing a coil device according to
この発明の実施の形態3によるコイル装置に於いて、コイルパターン7で発生した熱は、スルーホール54を経由して、コイルパターン8に直接連結されていない非連結部52に伝えられる。次に、絶縁性を有する放熱シート5を介して金属製筐体1の突出部6へ放熱される。又、コイルパターン8で生じた熱は、コイルパターン8に直接連結されている連結部51から、絶縁性を有する放熱シート5を介して金属製筐体1の突出部6へ放熱される。尚、実施の形態3によるコイル装置は、前述の実施の形態1のコイル装置の場合と同様に、各種の変形を行い得ることは勿論である。又、実施の形態1及び2の場合と同様に、コイルパターン8の電気的接続部83に対応して金属製筐体1に突出部60を設け、コイルパターン7の電気的接続部73とコイルパターン8の電気的接続部83をスルーホール44により接続し、突出部60と電気的接続部83との間に放熱シートを設けるようにしても良いことは勿論である。
In the coil device according to the third embodiment of the present invention, the heat generated in the
以上のように、この発明の実施の形態2によるコイル装置によれば、プリント配線基板4に設けられたコイルパターン7、8で発生した熱を効率的に金属製筐体1へ放熱することができるようになり、プリント配線基板4の基材に高耐熱性の基材を使用する必要がなくなる他、放熱を目的としたコイルサイズの増加の必要もなくなり、小型で安価なコイルを得ることができる。又、実施の形態3では、スルーホールを設ける部分の面積を大きくとることができるため、実施例1及び2よりも良好な放熱性を得ることができる。
As described above, according to the coil device according to the second embodiment of the present invention, the heat generated in the
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
100 コイル装置、1 金属製筐体、80 放熱フィン、20 コイル部、2 E形コア、21 橋絡部、22 中央脚部、23、24 側脚部、3 i形コア、4 プリント配線基板、62、5、65 放熱シート、60、6、64 突出部、401 最下層のプリント配線層、402 最下層以外のプリント配線層、7、8 コイルパターン、11、12 貫通穴、41、45 コイル端部、71、81、66 巻始め部、72、82 巻終わり部、73、83 電気的接続部、44、67、54 スルーホール、46、55 コイル外側部、84 コイル近傍パターン、63 スルーホール存在領域、47、48 パターン幅、51 連結部、52 非連結部。 100 coil device, 1 metal case , 80 heat radiation fin, 20 coil part, 2 E-shaped core, 21 bridging part, 22 central leg part, 23, 24 side leg part, 3 i-shaped core, 4 printed wiring board, 62, 5, 65 Heat radiation sheet, 60, 6, 64 Protruding part, 401 Bottom layer printed wiring layer, 402 Bottom layer printed wiring layer, 7, 8 Coil pattern, 11, 12 Through hole, 41, 45 Coil end Part, 71, 81, 66 Winding start part, 72, 82 Winding end part, 73, 83 Electrical connection part, 44, 67, 54 Through hole, 46, 55 Coil outer part, 84 Coil near pattern, 63 Through hole existence Area, 47, 48 Pattern width, 51 connection part, 52 non-connection part.
Claims (6)
前記プリント配線基板は、最も前記金属製筐体側に配置される最下層と、前記最下層以外の層と、の少なくとも2層のプリント配線層により構成され、
前記最下層と最下層以外の層のプリント配線層は、夫々前記コイルパターンを備え、
前記最下層と最下層以外の層のプリント配線層の夫々のコイルパターンは、夫々のコイルパターンに夫々設けられた電気的接続部を介して電気的に接続され、
前記最下層のプリント配線層のコイルパターンに設けられた前記電気的接続部と、前記最下層以外の層のプリント配線層のコイルパターンに設けられた前記電気的接続部は、直接重ねられることにより電気的に接続されると共に前記夫々の電気的接続部を貫通するスルーホールにより接続され、前記最下層のプリント配線層に於ける前記電気的接続部と前記金属製筐体との間に放熱シートが配置されている、
ことを特徴とするコイル装置。 A coil device comprising: a metal casing; a core portion fixed to the metal casing; and a printed wiring board that is magnetically coupled to the core portion and has a coil pattern used as a coil winding. There,
The printed wiring board is composed of at least two printed wiring layers of a lowermost layer disposed closest to the metal casing and a layer other than the lowermost layer,
The lowermost layer and the printed wiring layer other than the lowermost layer each include the coil pattern,
Each coil pattern of the printed wiring layer of the layer other than the lowermost layer and the lowermost layer is electrically connected via an electrical connection portion provided in each of the coil patterns ,
Before SL and the electrical connecting portion provided on the coil pattern of the bottom layer of the printed wiring layer, wherein the electrical connecting portion provided on the coil pattern of the printed wiring layer of the lowermost other layers may be overlaid directly And is connected by a through-hole penetrating each of the electrical connection portions, and dissipates heat between the electrical connection portion and the metal casing in the lowermost printed wiring layer. The sheet is placed ,
The coil apparatus characterized by the above-mentioned.
前記コイル近傍パターンと前記金属製筐体との間に、放熱シートが配置されている、A heat dissipation sheet is disposed between the coil vicinity pattern and the metal casing.
ことを特徴とする請求項1に記載のコイル装置。The coil device according to claim 1.
前記最下層のプリント配線層の前記コイルパターンから分離された部と前記金属製筐体との間に、放熱シートが配置されている、Between the part separated from the coil pattern of the lowermost printed wiring layer and the metal casing, a heat dissipation sheet is disposed.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のコイル装置。The coil device according to claim 1 or 2, wherein
前記最下層のプリント配線層と前記最下層以外の層のプリント配線層に夫々形成されたコイルパターンは、その中央部が前記コア部の前記中央脚部により貫通され、外周部の少なくとも一部は前記コア部の一対の側脚部の内側に配置されている、The coil pattern formed in each of the lowermost printed wiring layer and the printed wiring layer other than the lowermost layer has a central portion penetrated by the central leg portion of the core portion, and at least a part of the outer peripheral portion is It is arranged inside a pair of side legs of the core part,
ことを特徴とする請求項1から3のうちの何れか一項に記載のコイル装置。The coil device according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項3に記載のコイル装置。The coil device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1から5のうちの何れか一項に記載のコイル装置。The coil device according to any one of claims 1 to 5, wherein
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