JP6595781B2 - ポータブル電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、電池好ましくは繰り返し充放電が可能な二次電池をキャスタ付きのケース内に収容したポータブル電源装置に関する。

二次電池を車輪を備えたケース内に収容し、ユーザが所望の場所に移動できるように構成したポータブル電源装置が例えば特許文献１等に開示されている。

この特許文献１の装置では、蓄電池とともに充電制御回路やＤＣ／ＡＣ変換回路などがケース内に収容されているが、ケース内で発生する熱の排熱や各部の冷却については、特に記載がない。

特開２００６−２９６１０９号公報

上記のようなポータブル電源装置においては、電池やＤＣ／ＡＣ変換回路などで生じた熱による電池などの劣化を回避するために、少なくとも、ケース外部からケース内へ外気を取り込むための吸気口が必要である。しかしながら、野外でも使用されるポータブル電源装置にあっては、吸気口から雨水が容易に侵入してしまう構造は避ける必要があり、他方、吸気口部分の構成の複雑化によるポータブル電源装置の大型化は好ましくない。

この発明に係るポータブル電源装置は、
電池を収容したケースと、
このケースの底面に設けられたキャスタと、
上記ケースの背面に沿って設けられた伸縮式ハンドルと、
を備えてなり、
上記ケースの背面に吸気口が設けられるとともに、通気孔を有するカバーが上記吸気口を覆うように上記ケースの外側面に取り付けられており、
上記吸気口および上記カバーは、上記伸縮式ハンドルのハンドルベース部の一対の縦棒部の間に位置し、
上記ケースの背面に、上記ハンドルベース部が配置される凹部が上下方向に沿った凹溝状に形成されており、
上記凹部の両側に位置する一対のケース背面部分で構成される仮想の平面よりも、上記カバーの背面が上記凹部の底面寄りに位置している、ことを特徴としている。

本発明によれば、通気孔を有するカバーをケースの吸気口の外側に設けることで、吸気口への雨水の侵入が抑制される。そして、このカバーは、伸縮式ハンドルのハンドルベース部の一対の縦棒部の間に位置するので、いわゆるデッドスペースを有効利用した形に配置でき、ポータブル電源装置の外形寸法の実質的な大型化を回避できる。

この発明に係るポータブル電源装置の外観を示す斜視図。 排気口カバーを開いた状態を示す図１と同様の斜視図。 側方から見たポータブル電源装置の内部構成を模式的に示す説明図。 ポータブル電源装置の回路図。 吸気口カバーの取付状態を示す要部の分解斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿った要部の断面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２は、一実施例のポータブル電源装置の外観斜視図である。このポータブル電源装置は、ＡＢＳ樹脂等の硬質合成樹脂からなるケース１の内部に、電池、詳しくは繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池等の二次電池が収容されたものである。ケース１は、幅方向Ｗの寸法に対して厚さ方向Ｔの寸法が小さな略直方体形状をなし、一実施例では、高さ方向Ｈの寸法が幅方向Ｗの寸法と略等しい形状をなしている。従って、ケース１は、基本的な形状として、各々略長方形をなす底面２および頂面３と、同じく略長方形をなす一対の側面４，４と、最も面積の大きな正方形に近い矩形をなす前面５および背面６と、を有する六面体である。これらの各面は、略一定肉厚の合成樹脂製の壁として構成されている。

また、ケース１は、厚さ方向Ｔの中間部に位置する境界７に沿って、背面６を含む本体１Ａと、前面５を含むカバー１Ｂと、に分割構成されている。従って、底面２、頂面３および一対の側面４，４は、詳しくは、本体１Ａ側の部分とカバー１Ｂ側の部分とから構成されている。これらの本体１Ａおよびカバー１Ｂは、硬質合成樹脂によって各々深皿状に一体成形されており、枠状のシール部材９（図３参照）を介して互いに組み合わされた上で、境界７を跨ぐように複数箇所に設けられたバックル（図示せず）により締め付けることで、互いに一体に組み立てられている。なお、図示例では、本体１Ａの方がカバー１Ｂよりも厚さ方向Ｔの寸法が大きい。つまり、本体１Ａの方がカバー１Ｂよりも深い皿状となっている。

ケース１は、底面２の四隅にキャスタ８をそれぞれ備えている。詳しくは、本体１Ａ側に一対のキャスタ８が配置され、カバー１Ｂ側に同じく一対のキャスタ８が配置されている。これらのキャスタ８としては、好ましくは、ケース１を斜め方向などを含む任意の方向に移動できるように、ケース１底面２に対する取付軸を中心に３６０°旋回可能な形式のキャスタ８が用いられている。

ケース１の背面６には、ポータブル電源装置の移動時に上方へ引き出して用いる伸縮式ハンドル１０が設けられている。この伸縮式ハンドル１０は、一対の縦棒１０ａを上端の横棒状のグリップ部１０ｂが連結した構成であり、縦棒１０ａがケース１の背面６に固定されたハンドルベース部２０（図３，図５参照）からスライドするようにして伸縮し、不使用時にはグリップ部１０ｂがケース１の頂面３にほぼ揃った高さ位置となるように格納可能となっている。なお、図１は、伸縮式ハンドル１０を引き出した状態を示しており、図２は、伸縮式ハンドル１０を格納した状態を示している。

詳しくは、ケース１の背面６の中央部（幅方向Ｗの中央部）に、伸縮式ハンドル１０をハンドルベース部２０とともに収容する凹部６Ａが、上下方向（高さ方向Ｈ）に細長く延びた凹溝状に形成されており、この凹部６Ａ内にハンドルベース部２０が固定されている。従って、図２に示すように伸縮式ハンドル１０を格納した状態では、上端のグリップ部１０ｂが凹部６Ａの上端部内に嵌合し、頂面３および背面６とほぼ同一面を呈するようになっている。

さらに、本体１Ａ側の一方の側面４には、図２に示すように、１００Ｖ交流を出力する給電コンセント３１と、排気口３２と、が上下に隣接して配置されている。給電コンセント３１は、家電製品等のプラグが挿入されるものである。排気口３２は、合成樹脂等からなる板状部材に多数の小孔を貫通形成したものであり、ケース１の内部空間と外部とを互いに連通している。このように上下に近接して配置された給電コンセント３１および排気口３２は、ケース１に開閉可能に取り付けられた一つの排気口カバー３３によって共に覆われている。換言すれば、共通の排気口カバー３３によって同時に開閉される。図示例では、排気口カバー３３は、ケース１の側面４に矩形の板状部材が上下スライド可能に取り付けられたスライド式の構成となっている。排気口カバー３３は、他の形式のものであってもよく、例えば、ヒンジを中心に開閉されるドア型の構成とすることもできる。なお、図１は、排気口カバー３３を閉じた状態を示し、図２は、ポータブル電源装置を使用するために排気口カバー３３を上方へスライドさせて開いた状態を示している。

図３は、一方の側面４の方向からポータブル電源装置の内部構成を見た状態を模式的に示した断面説明図である。図示するように、本体１Ａの内側には、略矩形の金属板からなるベースプレート１２が背面６の壁に沿って配置されている。このベースプレート１２は、背面６を構成する壁のほぼ全体を内側から覆う大きさを有し、背面６の外側に位置するハンドルベース部２０に対し、ケース１の壁を貫通する複数のリベット１３を介して固定されている。つまり、リベット１３をかしめることによって、背面６の合成樹脂製の壁をベースプレート１２とハンドルベース部２０とで両側から挟んだ構成となっている。

ベースプレート１２には、柱状に突出した複数のスタッド１４が設けられており、この複数のスタッド１４の先端に、略矩形の金属板からなるモジュール支持プレート１６が固定されている。つまり、モジュール支持プレート１６は、ベースプレート１２と平行でかつベースプレート１２から所定間隔離れた形に、ベースプレート１２によって支持されている。このベースプレート１２とモジュール支持プレート１６との間に形成される空間には、二次電池の直流電流を商用電源と同じ１００Ｖ交流に変換するインバータユニット１８と、ケース１内に冷却用の空気を強制循環させるファンユニット１９と、が収容されている。これらのインバータユニット１８およびファンユニット１９は、ベースプレート１２に支持されている。

上記モジュール支持プレート１６には、複数の単電池を収容してなる偏平な箱状をなす２つのモジュール２１が、互いに積層された状態で支持されている。詳しくは、２つのモジュール２１を挟んでモジュール支持プレート１６に対向する略矩形の金属板からなるエンドプレート２２が配置されており、モジュール２１の四隅を貫通する４本のボルト２３でもってエンドプレート２２をモジュール支持プレート１６に向けて締め付けることにより、一対のモジュール２１が両者間に挟まれた形に固定支持されている。なお、モジュール２１の側面の端子２４には、図示しないバスバーがネジを介して取り付けられ、２つのモジュール２１を直列に接続することで、後述する図４の二次電池１０２を構成している。

上記モジュール２１に収容される単電池としては、図示しないが、例えば、シート状の正極および負極をセパレータを介して交互に多数積層してなる電極積層体を、ラミネートフィルムからなる可撓性を有する外装体の内部に電解液とともに収容した偏平なリチウムイオン電池が用いられている。複数の偏平な単電池は、ケース１の厚さ方向Ｔに積層されている。

ケース１の本体１Ａ側の底部には、底面２の壁に沿って金属板からなるキャスタ補強ブラケット２５が設けられている。このキャスタ補強ブラケット２５は、ケース１の幅方向Ｗの全体に亘って延びており、両端の矩形状の座部に本体１Ａ側のキャスタ８がそれぞれ取り付けられている。詳しくは、キャスタ８の取付基部８ａがケース１の底面２の壁を貫通する複数のボルト２６を介してキャスタ補強ブラケット２５に固定されており、ケース１の合成樹脂製の壁がキャスタ補強ブラケット２５とキャスタ８の取付基部８ａとの間に挟まれている。

キャスタ補強ブラケット２５の前縁部２５ａは、ケース１の底面２の壁から離れてステップ状に立ち上がっている。一方、エンドプレート２２の下端には、モジュール支持プレート１６へ向かって９０°折れ曲がった折曲部２２ａが設けられている。この折曲部２２ａは、キャスタ補強ブラケット２５の前縁部２５ａの上に重なっており、図示せぬ複数のボルトを介して互いに結合されている。つまり、エンドプレート２２は、モジュール２１を貫通する複数のボルト２３を介してモジュール支持プレート１６ひいてはベースプレート１２に支持される一方で、キャスタ補強ブラケット２５を介して本体１Ａ側のキャスタ８の取付基部８ａに連結されている。

また、モジュール支持プレート１６の上端には、モジュール２１の上方に位置するＢＭＳ支持ブラケット２７が図示せぬボルトを介して取り付けられている。このＢＭＳ支持ブラケット２７の上面に、ＢＭＳ（バッテリマネジメントシステム）ユニット２８が支持されている。

以上のように、ケース１内に収容される構成要素は、全て本体１Ａ側に直接ないし間接に支持されている。なお、カバー１Ｂ側のキャスタ８は、カバー１Ｂ側の底面２に取り付けられており、必要に応じて、底面２の壁の内側に金属製の補強板を設けることができる。

図４の回路図は、上記のポータブル電源装置（図４には符号１０１で示す）の基本的な回路構成を示しており、ポータブル電源装置１０１は、図示するように、２つのモジュール２１を直列接続した二次電池１０２、インバータ１０３、ＢＭＳ（バッテリマネジメントシステム）１０４、ファン１０５、操作表示部１１０、電流検出器１１１、およびスイッチ１１２，１１３を備えている。このポータブル電源装置１０１の二次電池１０２への充電は、ＡＣ／ＤＣコンバータを具備した充電器１０６を用いて、一般的な交流１００Ｖの商用電源により行われる。まず、充電器１０６は、充電端子１０７に接続される。ＢＭＳ１０４は、充電端子１０７の電圧を検出し、充電器１０６が接続されたことを判定し、スイッチ１１２を導通状態とすることで、二次電池１０２への充電が開始される。充電中は、ＢＭＳ１０４は、二次電池１０２の電圧および電流を検出し、充電が完了したと判定した場合は、充電を停止すべくスイッチ１１２を非導通状態とするとともに、操作表示部１１０にて充電が終了した旨の表示を行う。

次に、充電器１０６をポータブル電源装置１０１から取り外し、出力端子１０８に家電製品等の負荷１０９が接続される。ＢＭＳ１０４は、操作表示部１１０の給電開始ボタンが押下されたことを検出したとき、スイッチ１１３を導通状態とするとともに、インバータ１０３内のコントローラに開始指示を伝える。これにより、商用電源と同じ交流１００Ｖに変換した上で、負荷１０９への給電が行われる。また、ＢＭＳ１０４は、インバータ１０３の動作状態をモニタし、異常であると判定したり、二次電池１０２の電圧や電流を検出し、過放電状態と判定したら、スイッチ１１３を非導通状態にすることで給電を停止する。この際、操作表示部１１０にてアラーム表示も行う。さらに、ＢＭＳ１０４は、充電の際や給電の際、インバータ１０３の温度および二次電池１０２の温度を検出し、インバータ１０３の温度が所定値以上の高温になると、ファン１０５を作動させ、二次電池１０２の温度が所定値以上の高温になると、スイッチ１１３を非導通状態とする。

なお、図４の回路図における二次電池１０２は２つのモジュール２１を直列接続したものに対応し、インバータ１０３、ＢＭＳ１０４、ファン１０５、出力端子１０８、は、それぞれ、インバータユニット１８、ＢＭＳユニット２８、ファンユニット１９、給電コンセント３１、に対応する。充電端子１０７および操作表示部１１０は具体的には図示しないが、ケース１の適宜位置に設けられている。

次に、本発明の要部であるケース１の吸気口部分の構成について、図５および図６を参照して説明する。

図５は、ケース１の背面６に取り付けられるハンドルベース部２０等の分解斜視図であり、図６は、図１のＡ−Ａ線に沿った要部の断面図である。上述したように、実施例のポータブル電源装置は、ケース１内部のモジュール２１やインバータユニット１８等の放熱ないし冷却のために、空気の強制循環を行うファンユニット１９を備えているが、このファンユニット１９によって外気を導入するために、合成樹脂製のケース１の背面６の壁に、複数の吸気口４１が開口形成されている。そして、この吸気口４１からの雨水の侵入を抑制するために、ケース１の外側面に、比較的薄い金属板をプレス成形してなる吸気口カバー４２が取り付けられている。

詳しくは、上述したように、ケース１の背面６には、ハンドルベース部２０を収容するための凹部６Ａが形成されており、この凹部６Ａの底面に複数の吸気口４１が開口形成されている。なお、ケース１の背面６の壁の内側に重なるベースプレート１２には、吸気口４１に対応して適宜な連通孔４４が開口形成されており、図６に示すようにベースプレート１２上に固定されたファンユニット１９の吸入側が、ベースプレート１２の連通孔４４を介して吸気口４１に臨んでいる。そして、発熱量が比較的大きな部品であるインバータユニット１８は、やはりベースプレート１２の連通孔４４を介して、インバータユニット１８の最も広い面が吸気口４１に対向するような位置に配置されている。

ハンドルベース部２０は、伸縮式ハンドル１０の一対の縦棒１０ａがスライド可能に嵌合する中空管状の一対の支持パイプ２０ａと、この一対の支持パイプ２０ａを上下２箇所で互いに一体に結合する横棒状の一対のハンドルブラケット２０ｂと、から構成されており、両者が細長い矩形をなすように組み合わせられている。つまり、一対の支持パイプ２０ａがケース１の高さ方向Ｈに延びる長辺を構成し、一対のハンドルブラケット２０ｂがケース１の幅方向Ｗに延びる短辺を構成することで、矩形の枠状に構成されている。そして、上下のハンドルブラケット２０ｂがケース１に（厳密にはケース１を通してベースプレート１２に）前述したリベット１３によって固定されている。なお、上記支持パイプ２０ａがハンドルベース部２０の「縦棒部」に相当する。

吸気口カバー４２は、図１に示したケース１の姿勢を基準として、頂面４２ａおよび底面４２ｂと、一対の側面４２ｃと、最も広い主面となる背面４２ｄと、を有し、前面が開口した偏平な箱状をなす。開口面を囲む頂面４２ａ、底面４２ｂおよび側面４２ｃの開口縁には、取付孔４２ｆを有する取付フランジ４２ｅが全周に亘って折曲形成されている。背面４２ｄには、斜め下方へ向かって開口する幅方向Ｗに沿って細長いルーバー状の通気孔４３が複数形成されている。

ここで、吸気口カバー４２の一対の側面４２ｃの間の幅方向Ｗに沿った外側寸法は、ハンドルベース部２０の一対の支持パイプ２０ａの間の幅方向Ｗに沿った内側寸法よりも僅かに小さく、また、吸気口カバー４２の頂面４２ａと底面４２ｂとの間の高さ方向Ｈに沿った外側寸法は、ハンドルベース部２０の一対のハンドルブラケット２０ｂの間の高さ方向Ｈに沿った内側寸法よりも十分に小さい。このような寸法を有する吸気口カバー４２の箱状部分は、矩形の枠状に構成されたハンドルベース部２０の内側（特に上方に片寄った位置）に配置されており、頂面４２ａから延びた取付フランジ４２ｅが、取付孔４２ｆを貫通したリベット１３によって上側のハンドルブラケット２０ｂとともにいわゆる共締めされている。また、他の部分の取付フランジ４２ｅは、取付孔４２ｆならびにケース１の背面６の壁を貫通したリベット（図示せず）によってベースプレート１２に結合されている。なお、側面４２ｃから延びた左右の取付フランジ４２ｅは、一対の支持パイプ２０ａよりも内側に位置するように構成してもよく、支持パイプ２０ａが取付フランジ４２ｅの上に重なるように構成してもよい。取付状態において、吸気口カバー４２は、上側のハンドルブラケット２０ｂと左右一対の支持パイプ２０ａとによって三方が囲まれており、伸縮式ハンドル１０が格納された状態では、さらに該伸縮式ハンドル１０のグリップ部１０ｂが吸気口カバー４２の上方を覆っている。

また、図６に示すように、吸気口カバー４２は、その全体がケース１の背面６の凹部６Ａ内に収容され、該凹部６Ａからケース１の厚さ方向Ｔに突出していない。つまり、ケース１の背面６は、中央部が凹部６Ａとして窪んでいる結果、その両側部分（図６に符号６Ｂとして示す）が相対的に外側へ張り出した構成となるが、これら一対の背面部分６Ｂを結ぶように仮想の平面を想定したときに、吸気口カバー４２の背面４２ｄはルーバー状の突起物をも含めて、この仮想平面よりも凹部６Ａの底面寄りに引っ込んでいる。なお、実施例では、グリップ部１０ｂの後縁も上記の仮想平面に沿って位置しており、一対の背面部分６Ｂとグリップ部１０ｂとの三者によって上記の仮想平面が構成され、これよりも後退した状態に吸気口カバー４２が設けられている。

上記のように構成されたポータブル電源装置は、キャスタ８と伸縮式ハンドル１０とを利用して、一般的なキャスタ付きスーツケースなどと同様に、ユーザが引っ張って歩くことができ、野外を含めて所望の位置まで容易に移動させることができる。なお、ケース１の基本形状として幅方向Ｗの寸法に対して厚さ方向Ｔの寸法が小さな直方体形状をなすので、移動の際に、必要に応じて、ケース１を傾けた状態で移動させることも可能である。そして、所望の位置において、図２のように排気口カバー３３を開いて、負荷１０９となる電気製品のプラグを給電コンセント３１に差し込み、給電を行うことができる。

ここで、上記のポータブル電源装置では、ケース１の内部にファンユニット１９を具備しており、内部の温度に応じたＢＭＳユニット２８の制御によりファンユニット１９が適宜に駆動される。ファンユニット１９が駆動されると、図６に示すように、外気が吸気口カバー４２の通気孔４３から取り込まれ、ケース１の吸気口４１ならびにベースプレート１２の連通孔４４を通してケース１内部に導入される。このとき、導入された低温の外気は、吸気口４１に対向するようにベースプレート１２上に支持されたインバータユニット１８の付近を通過するので、比較的発熱量の大きなインバータユニット１８が優先的に冷却される。そして、外気は、ファンユニット１９によってケース１内に強制的に循環され、モジュール２１の周囲を通過した後、最終的に給電コンセント３１に隣接した排気口３２から外部へ流出する。

ポータブル電源装置は野外でも使用されることがあるが、上記構成では、ケース１の吸気口４１がさらに吸気口カバー４２によって覆われているため、雨水が吸気口４１からケース１内に侵入することがない。仮に少量の雨滴が吸気口カバー４２の通気孔４３から吸気口カバー４２内に侵入したとしても、ケース１の吸気口４１と吸気口カバー４２の通気孔４３とは十分に離れており、両者間に大きな容積が確保されているので、ケース１内へ侵入することはない。特に、吸気口カバー４２は上方に頂面４２ａを有するとともに、この頂面４２ａがさらに上側のハンドルブラケット２０ｂおよびグリップ部１０ｂによって上方から覆われているので、吸気口カバー４２への雨滴の直接的な衝突も少なくなる。

そして、上記実施例では、箱状をなす吸気口カバー４２が矩形の枠状をなすハンドルベース部２０の内側空間に収容されているため、いわゆるデッドスペースを有効に利用した形で十分に大きな吸気口カバー４２を設けることができ、ポータブル電源装置の実質的な外形寸法の大型化を伴うことがない。特に、上記実施例では、吸気口カバー４２は、その全体がハンドルベース部２０とともにケース１の背面６の凹部６Ａ内に収容されているため、ケース１の外形状を凹凸の少ない直方体形状に保つことができる。

さらに、前述したように、凹部６Ａ両側の一対の背面部分６Ｂとグリップ部１０ｂとの三者によって構成される仮想平面に対して、これよりも凹部６Ａ内に後退した状態に吸気口カバー４２が設けられているので、仮にケース１の背面６が下側となる姿勢でもってポータブル電源装置を床面上に置いた場合でも、ケース１は、背面６の凹部６Ａの両側部分６Ｂでもって支持される形となり、吸気口カバー４２に荷重が作用して変形したりすることがない。また、使用時にケース１の背面６が壁面等に近接している状態でも、吸気口カバー４２の背面４２ｄの通気孔４３が壁面等で塞がれてしまうことがなく、通気が確保される。

また上記実施例では、排気口３２が給電コンセント３１とともに同じ排気口カバー３３によって覆われているので、ポータブル電源装置の使用時つまり電気製品のプラグが給電コンセント３１に差し込まれている状態では、排気口カバー３３が必ず開かれている。つまり、ポータブル電源装置の使用時にユーザが排気口カバー３３を開き忘れることがない。逆に、給電を終了して電気製品のプラグを抜く際には、ユーザは給電コンセント３１を覆うために排気口カバー３３で閉めるので、同時に排気口３２が覆われ、ケース１内部への雨水や異物の侵入が防止される。

１…ケース
６…背面
６Ａ…凹部
８…キャスタ
１０…伸縮式ハンドル
１０ａ…縦棒
１０ｂ…グリップ部
１２…ベースプレート
１８…インバータユニット
１９…ファンユニット
２０…ハンドルベース部
２０ａ…支持パイプ
２０ｂ…ハンドルブラケット
２１…モジュール
３１…給電コンセント
３２…排気口
３３…排気口カバー
４１…吸気口
４２…吸気口カバー

Claims (4)

1. 電池を収容したケースと、
   このケースの底面に設けられたキャスタと、
   上記ケースの背面に沿って設けられた伸縮式ハンドルと、
   を備えてなり、
   上記ケースの背面に吸気口が設けられるとともに、通気孔を有するカバーが上記吸気口を覆うように上記ケースの外側面に取り付けられており、
   上記吸気口および上記カバーは、上記伸縮式ハンドルのハンドルベース部の一対の縦棒部の間に位置し、
   上記ケースの背面に、上記ハンドルベース部が配置される凹部が上下方向に沿った凹溝状に形成されており、
   上記凹部の両側に位置する一対のケース背面部分で構成される仮想の平面よりも、上記カバーの背面が上記凹部の底面寄りに位置している、ことを特徴とするポータブル電源装置。
2. 上記ケースが、さらに、
   排気口と、
   この排気口を開閉可能に覆う排気口カバーと、
   を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル電源装置。
3. 上記排気口に近接した位置に給電コンセントが配置されており、
   上記排気口カバーが上記給電コンセントを上記排気口とともに開閉する、ことを特徴とする請求項２に記載のポータブル電源装置。
4. 上記ケースの内部で、上記吸気口に対向してインバータユニットが配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポータブル電源装置。

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