JPH0241275B2 - - Google Patents
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- JPH0241275B2 JPH0241275B2 JP19419184A JP19419184A JPH0241275B2 JP H0241275 B2 JPH0241275 B2 JP H0241275B2 JP 19419184 A JP19419184 A JP 19419184A JP 19419184 A JP19419184 A JP 19419184A JP H0241275 B2 JPH0241275 B2 JP H0241275B2
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- Japan
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 71
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はトランジスタ、GTOなどのスイツチ
ング半導体素子を備えた電流帰還型のインバー
タ、DC−DCコンバータのような電力変換装置に
関する。
ング半導体素子を備えた電流帰還型のインバー
タ、DC−DCコンバータのような電力変換装置に
関する。
先ず、従来の電流帰還型の電力変換装置(例え
ば特開昭59−70181号公報)を第3図により説明
すると、1は主スイツチング半導体素子(例えば
バイポーラトランジスタ、以後主トランジスタと
する)、2は主トランジスタ1をオン、オフ駆動
するトランジスタような駆動スイツチ、3は第1
の巻線である駆動巻線N1、第2の巻線である帰
還巻線N2、第3の巻線である短絡巻線N3を有す
る駆動トランスで図示黒点は各巻線の同一極性端
を表示する。更に4は駆動トランス3の帰還巻線
N2に直列に接続された電流帰還巻線Naと電流出
力巻線Nbとを有する変流器、5は駆動トランス
3の励磁電流を通流させる抵抗器、6は駆動スイ
ツチ2の導通初期に導通して短絡ループを形成す
るダイオード、7は逆電流防止用のダイオード、
8は1次巻線Npと2次巻線Nsとを有する主トラ
ンス、9及び10は2次巻線Ns間の電圧を整流
する整流器、11,12は平滑回路を構成するリ
アクトル、コンデンサ、13,13′は直流入力
端子、14,14′は制御電源入力端子、15,
15′は直流出力端子である。第4図は第3図の
電力変換装置の各部の動作波形を示す図であり、
aは駆動スイツチ2の両端に印加される電圧、b
は前記駆動スイツチ2を通流する電流、c,dは
夫々主トランジスタ1のコレクタ電流、ベース電
流、eはダイオード6を通流する電流である。
ば特開昭59−70181号公報)を第3図により説明
すると、1は主スイツチング半導体素子(例えば
バイポーラトランジスタ、以後主トランジスタと
する)、2は主トランジスタ1をオン、オフ駆動
するトランジスタような駆動スイツチ、3は第1
の巻線である駆動巻線N1、第2の巻線である帰
還巻線N2、第3の巻線である短絡巻線N3を有す
る駆動トランスで図示黒点は各巻線の同一極性端
を表示する。更に4は駆動トランス3の帰還巻線
N2に直列に接続された電流帰還巻線Naと電流出
力巻線Nbとを有する変流器、5は駆動トランス
3の励磁電流を通流させる抵抗器、6は駆動スイ
ツチ2の導通初期に導通して短絡ループを形成す
るダイオード、7は逆電流防止用のダイオード、
8は1次巻線Npと2次巻線Nsとを有する主トラ
ンス、9及び10は2次巻線Ns間の電圧を整流
する整流器、11,12は平滑回路を構成するリ
アクトル、コンデンサ、13,13′は直流入力
端子、14,14′は制御電源入力端子、15,
15′は直流出力端子である。第4図は第3図の
電力変換装置の各部の動作波形を示す図であり、
aは駆動スイツチ2の両端に印加される電圧、b
は前記駆動スイツチ2を通流する電流、c,dは
夫々主トランジスタ1のコレクタ電流、ベース電
流、eはダイオード6を通流する電流である。
次に第3図に示す電力変換装置の動作を第4図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
先ず導通状態にある主トランジスタ1をターン
オフさせるべく時刻t1で駆動スイツチ2をオンさ
せると、これに伴い主トランジスタ1のベースに
蓄積されたキヤリアは駆動トランス3の駆動巻線
N1と短絡巻線N3の変成器作用により、駆動スイ
ツチ2、ダイオード6及び短絡巻線N3の閉回路
を流れる。すなわち短絡巻線N3は短絡状態とな
り、駆動巻線N1と帰還巻線N2の変成器作用は失
われ、帰還巻線N2から駆動巻線N1へ供給してい
たベース電流も短絡巻線N3側に吸い出される。
さらに時刻t1において駆動スイツチ2をオンさせ
ることに伴い、変流器4の電流帰還巻線Naを流
れていた主回路電流が出力電流巻線Nb、ダイオ
ード7、短絡巻線N3及び駆動スイツチ2から成
る閉ループにも電流帰還巻線Naと出力電流巻線
Nbの巻数比に反比例した電流、すなわち主回路
電流に依存する大きさの電流が流れるので、駆動
トランス3の短絡巻線N3には、これら2つの閉
ループを流れる電流の和に等しい大きさの電流が
流れ(第4図b)、これに伴い駆動巻線N1には無
印側を正、黒印側を負とする有効な値の電圧が誘
起される。この電圧は主トランジスタ1のベー
ス・エミツタ間を有効に逆バイアスして、第4図
dに示すように主トランジスタ1のベース極に十
分有効な逆ベース電流を流し、主トランジスタ1
のストレージタイムを大幅に短縮する。次に同図
cに示す様に、時刻t2で主トランジスタ1が完全
にターンオフしてそのコレクタ電流が零になる
と、変流器4の巻線Na,Nbを流れる電流も零と
なる。従つて時刻t2後は制御電源入力端子14か
ら抵抗器5を介して駆動トランス3の巻線N3に
励磁電流が流れ、駆動トランス3を励磁する。更
に励磁が進むと、抵抗器5を通流していた電流が
一定となり、短絡巻線N3の両端の電圧はほぼ零
になる。この後、時刻t3で駆動スイツチ2をオフ
させると今まで駆動トランス3に蓄えられていた
エネルギによつて駆動巻線N1には黒印側を正と
する電圧が誘起され、主トランジスタ1のベー
ス・エミツタ間を順バイアスしてこれを導通に至
らしめる。この主トランジスタ1のスイツチング
オンの際、帰還巻線N2の正帰還作用によつて主
トランジスタ1は急速に導通状態に至る。次に時
刻t4で駆動スイツチ2がオンし以下同様の動作を
繰り返す。
オフさせるべく時刻t1で駆動スイツチ2をオンさ
せると、これに伴い主トランジスタ1のベースに
蓄積されたキヤリアは駆動トランス3の駆動巻線
N1と短絡巻線N3の変成器作用により、駆動スイ
ツチ2、ダイオード6及び短絡巻線N3の閉回路
を流れる。すなわち短絡巻線N3は短絡状態とな
り、駆動巻線N1と帰還巻線N2の変成器作用は失
われ、帰還巻線N2から駆動巻線N1へ供給してい
たベース電流も短絡巻線N3側に吸い出される。
さらに時刻t1において駆動スイツチ2をオンさせ
ることに伴い、変流器4の電流帰還巻線Naを流
れていた主回路電流が出力電流巻線Nb、ダイオ
ード7、短絡巻線N3及び駆動スイツチ2から成
る閉ループにも電流帰還巻線Naと出力電流巻線
Nbの巻数比に反比例した電流、すなわち主回路
電流に依存する大きさの電流が流れるので、駆動
トランス3の短絡巻線N3には、これら2つの閉
ループを流れる電流の和に等しい大きさの電流が
流れ(第4図b)、これに伴い駆動巻線N1には無
印側を正、黒印側を負とする有効な値の電圧が誘
起される。この電圧は主トランジスタ1のベー
ス・エミツタ間を有効に逆バイアスして、第4図
dに示すように主トランジスタ1のベース極に十
分有効な逆ベース電流を流し、主トランジスタ1
のストレージタイムを大幅に短縮する。次に同図
cに示す様に、時刻t2で主トランジスタ1が完全
にターンオフしてそのコレクタ電流が零になる
と、変流器4の巻線Na,Nbを流れる電流も零と
なる。従つて時刻t2後は制御電源入力端子14か
ら抵抗器5を介して駆動トランス3の巻線N3に
励磁電流が流れ、駆動トランス3を励磁する。更
に励磁が進むと、抵抗器5を通流していた電流が
一定となり、短絡巻線N3の両端の電圧はほぼ零
になる。この後、時刻t3で駆動スイツチ2をオフ
させると今まで駆動トランス3に蓄えられていた
エネルギによつて駆動巻線N1には黒印側を正と
する電圧が誘起され、主トランジスタ1のベー
ス・エミツタ間を順バイアスしてこれを導通に至
らしめる。この主トランジスタ1のスイツチング
オンの際、帰還巻線N2の正帰還作用によつて主
トランジスタ1は急速に導通状態に至る。次に時
刻t4で駆動スイツチ2がオンし以下同様の動作を
繰り返す。
しかし、この従来装置においては、駆動スイツ
チ2がオフ状態にあるとき変流器4の電流帰還巻
線Naには主回路電流が流れ、電流出力巻線Nbが
開放状態にあるため、巻線Nb側の各部品には非
常に高い電圧が印加されることになり、各部品の
破損、劣化を招くという欠点があつた。
チ2がオフ状態にあるとき変流器4の電流帰還巻
線Naには主回路電流が流れ、電流出力巻線Nbが
開放状態にあるため、巻線Nb側の各部品には非
常に高い電圧が印加されることになり、各部品の
破損、劣化を招くという欠点があつた。
本発明は上述の様な従来装置の欠点を除去する
ため、従来の変流器4の電流出力巻線Nbに対し
て短絡用半導体スイツチを並設したことを特徴と
している。
ため、従来の変流器4の電流出力巻線Nbに対し
て短絡用半導体スイツチを並設したことを特徴と
している。
この短絡用半導体スイツチを駆動スイツチのオ
フ期間中にオンさせることにより、変流器の電流
帰還巻線に電流が流れているときにその出力巻線
側が開放状態になるのを防止し、これによつてそ
の出力巻線側に高電圧が誘起されるのを防止する
のである。
フ期間中にオンさせることにより、変流器の電流
帰還巻線に電流が流れているときにその出力巻線
側が開放状態になるのを防止し、これによつてそ
の出力巻線側に高電圧が誘起されるのを防止する
のである。
第1図によつて本発明の一実施例を説明する
と、この実施例は第3図に示したダイオード7の
カソード側と変流器4の出力電流巻線Nbの無印
側間に短絡用半導体スイツチ16を設けたもので
ある。尚、ここで第1図において第3図で用いた
記号と同一の記号は第3図の部材に相当する部材
を示しており、主トランジスタ1のターンオフ時
の回路動作は第4図のものとほぼ同様なので省略
し、そのターンオフ時における回路動作について
主に述べる。
と、この実施例は第3図に示したダイオード7の
カソード側と変流器4の出力電流巻線Nbの無印
側間に短絡用半導体スイツチ16を設けたもので
ある。尚、ここで第1図において第3図で用いた
記号と同一の記号は第3図の部材に相当する部材
を示しており、主トランジスタ1のターンオフ時
の回路動作は第4図のものとほぼ同様なので省略
し、そのターンオフ時における回路動作について
主に述べる。
主トランジスタ1がオン状態にあるとき、駆動
スイツチ2はオフ状態、短絡用半導体スイツチ1
6はオン状態にあるものとすると、変流器4の電
流帰還巻線Naには主回路電流が流れ、その出力
電流巻線Nb、ダイオード7および短絡用半導体
スイツチ6からなる閉ループにも巻線Naと巻線
Nbの巻数比に反比例した電流が流れる。
スイツチ2はオフ状態、短絡用半導体スイツチ1
6はオン状態にあるものとすると、変流器4の電
流帰還巻線Naには主回路電流が流れ、その出力
電流巻線Nb、ダイオード7および短絡用半導体
スイツチ6からなる閉ループにも巻線Naと巻線
Nbの巻数比に反比例した電流が流れる。
主トランジスタ1をターンオフさせるため時刻
t1で駆動スイツチ2を閉じ、短絡用半導体スイツ
チ16を開くと今まで変流器4の出力電流巻線
Nb、ダイオード7および短絡用半導体スイツチ
16とからなる閉ループを通流していた主トラン
ジスタ1のコレクタ電流に比例する値の電流は、
巻線Nbの黒印側からダイオード7、駆動トラン
ス3の巻線N3及び駆動スイツチ2を介して巻線
Nbの無印側に流れる。このとき巻線N3、駆動ス
イツチ2及びダイオード7からなる閉ループにも
電流が流れるので、駆動トランス3の巻線N3に
はそれらの電流の和に等しい大きな電流が流れ、
これに伴い巻線N1には無印側を正、黒印側を負
とする有効な値の電圧が誘起される。この電圧は
主トランジスタ1のベース・エミツタ間を有効に
逆バイアスして主トランジスタ1のベース極に十
分有効な逆ベース電流を流す。次に時刻t2でトラ
ンジスタ1が完全にターンオフしてそのコレクタ
電流が零になると、変流器4の巻線Na,Nbを流
れる電流も零になる。従つて時刻t2後は制御電流
入力端子から抵抗器5を介して駆動トランス3を
励磁する。次に時刻t3で短絡用半導体スイツチ1
6が閉じられると共に駆動スイツチ2が開かれ主
トランジスタ1がオン駆動される。ここで時刻t3
で短絡用半導体スイツチ16を閉じ変流器4の出
力電流巻線Nbを短絡することにより、巻線Nb側
に接続されている各部品にかかる電圧を抑制し、
部品の劣化・破壊を防止するとともに、各部品の
損失を低減し、効率を上げることができる。な
お、短絡用半導体スイツチ16はノイズ・マージ
ンを大きくするには、時刻t3まで開いた状態にあ
るのが好ましいが、主トランジスタ1が完全にタ
ーンオフした後ならば、時刻t3以前に閉じてもよ
い。
t1で駆動スイツチ2を閉じ、短絡用半導体スイツ
チ16を開くと今まで変流器4の出力電流巻線
Nb、ダイオード7および短絡用半導体スイツチ
16とからなる閉ループを通流していた主トラン
ジスタ1のコレクタ電流に比例する値の電流は、
巻線Nbの黒印側からダイオード7、駆動トラン
ス3の巻線N3及び駆動スイツチ2を介して巻線
Nbの無印側に流れる。このとき巻線N3、駆動ス
イツチ2及びダイオード7からなる閉ループにも
電流が流れるので、駆動トランス3の巻線N3に
はそれらの電流の和に等しい大きな電流が流れ、
これに伴い巻線N1には無印側を正、黒印側を負
とする有効な値の電圧が誘起される。この電圧は
主トランジスタ1のベース・エミツタ間を有効に
逆バイアスして主トランジスタ1のベース極に十
分有効な逆ベース電流を流す。次に時刻t2でトラ
ンジスタ1が完全にターンオフしてそのコレクタ
電流が零になると、変流器4の巻線Na,Nbを流
れる電流も零になる。従つて時刻t2後は制御電流
入力端子から抵抗器5を介して駆動トランス3を
励磁する。次に時刻t3で短絡用半導体スイツチ1
6が閉じられると共に駆動スイツチ2が開かれ主
トランジスタ1がオン駆動される。ここで時刻t3
で短絡用半導体スイツチ16を閉じ変流器4の出
力電流巻線Nbを短絡することにより、巻線Nb側
に接続されている各部品にかかる電圧を抑制し、
部品の劣化・破壊を防止するとともに、各部品の
損失を低減し、効率を上げることができる。な
お、短絡用半導体スイツチ16はノイズ・マージ
ンを大きくするには、時刻t3まで開いた状態にあ
るのが好ましいが、主トランジスタ1が完全にタ
ーンオフした後ならば、時刻t3以前に閉じてもよ
い。
またダイオード6をツエナーダイオードにする
と従来のダイオード6と同様な機能を果すととも
に時刻t1〜t2における巻線Nb、ダイオード7、巻
線N3、駆動スイツチ2の閉ループにおけるイン
ピーダンスが高い場合の巻線Nbの電圧抑制の役
目を果し、駆動スイツチ2、短絡用半導体スイツ
チ16の耐圧を軽減する。
と従来のダイオード6と同様な機能を果すととも
に時刻t1〜t2における巻線Nb、ダイオード7、巻
線N3、駆動スイツチ2の閉ループにおけるイン
ピーダンスが高い場合の巻線Nbの電圧抑制の役
目を果し、駆動スイツチ2、短絡用半導体スイツ
チ16の耐圧を軽減する。
さらに第2図に示すように抵抗器5に対して並
列に制御電源入力端子14側がカソードなるよう
にダイオード17を設けると、時刻t1〜t2の期間
のように巻線Nb、ダイオード8、ダイオード1
8、巻線N3、FETのような駆動スイツチ2の閉
ループにおけるインピーダンスが高い場合、ダイ
オード18と巻線N3の無印側の接続点における
電位は制御電源電圧でクランプされるため、駆動
スイツチ2、FETのような短絡用半導体スイツ
チ16の耐圧を軽減できる。
列に制御電源入力端子14側がカソードなるよう
にダイオード17を設けると、時刻t1〜t2の期間
のように巻線Nb、ダイオード8、ダイオード1
8、巻線N3、FETのような駆動スイツチ2の閉
ループにおけるインピーダンスが高い場合、ダイ
オード18と巻線N3の無印側の接続点における
電位は制御電源電圧でクランプされるため、駆動
スイツチ2、FETのような短絡用半導体スイツ
チ16の耐圧を軽減できる。
ここでダイオード18は励磁電流などの逆流防
止用ダイオードである。
止用ダイオードである。
以上述べたように本発明では、主スイツチング
半導体素子のターンオフ時に、この主スイツチン
グ半導体素子を通流している主回路電流を変流器
を介して逆バイアス電流として流すとともに、主
スイツチング半導体素子がオフに至るまでは、変
流器の2次側を短絡用半導体スイツチで短絡して
いるので、変流器の2次側に接続されている部品
の劣化・破損を防ぎ安定な動作をさせることがで
きる。
半導体素子のターンオフ時に、この主スイツチン
グ半導体素子を通流している主回路電流を変流器
を介して逆バイアス電流として流すとともに、主
スイツチング半導体素子がオフに至るまでは、変
流器の2次側を短絡用半導体スイツチで短絡して
いるので、変流器の2次側に接続されている部品
の劣化・破損を防ぎ安定な動作をさせることがで
きる。
また変流器4の巻線Nbと直列に電流検出用抵
抗などを接続して電流検出を行えば、別途電流検
出用の変流器を設ける必要がないので経済的に有
効である。
抗などを接続して電流検出を行えば、別途電流検
出用の変流器を設ける必要がないので経済的に有
効である。
第1図及び第2図は本発明に係る電力変換装置
の夫々異なる実施例を示す図、第3図は従来の電
力変換装置の一例を示す図、第4図は第3図に示
した回路における各部の波形を示す図である。 1……主スイツチング半導体素子、2……駆動
スイツチ、3……駆動トランス、4……変流器、
8……主トランス、13,13′……直流入力端
子、14,14′……制御電源入力端子、15,
15′……直流出力端子、16……短絡用半導体
スイツチ。
の夫々異なる実施例を示す図、第3図は従来の電
力変換装置の一例を示す図、第4図は第3図に示
した回路における各部の波形を示す図である。 1……主スイツチング半導体素子、2……駆動
スイツチ、3……駆動トランス、4……変流器、
8……主トランス、13,13′……直流入力端
子、14,14′……制御電源入力端子、15,
15′……直流出力端子、16……短絡用半導体
スイツチ。
Claims (1)
- 1 少なくとも3巻線を有する第1の変成器の第
1の巻線に主スイツチング半導体素子の制御極を
接続するとともに、上記第1の巻線に対して正帰
還特性を呈する第2の巻線を上記主スイツチング
半導体素子の主端子に直列に接続し、更にその第
3の巻線に駆動スイツチを直列に接続し、かつ上
記主スイツチング半導体素子及び上記第1の変成
器の第2の巻線に直列に挿入された電流帰還巻線
と電流出力巻線とを少なくとも有する第2の変成
器を設け、該駆動スイツチをオン又はオフさせる
ことにより、上記主スイツチング半導体素子をオ
フ又はオンさせ、かつ上記主スイツチング半導体
素子のターンオフ期間中には、上記主スイツチン
グ半導体素子を通流する主回路電流に依存する大
きさの電流を上記第2の変成器を介して、上記主
スイツチング半導体素子の制御極に逆バイアス電
流として供給する電力変換装置において、上記第
2の変成器の出力電流巻線に並列に短絡用半導体
スイツチを設け、上記駆動スイツチのオフ期間
中、該短絡用半導体スイツチをオンさせ上記第2
の変成器の出力電流巻線側の各部品にかかる電圧
を抑制することを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19419184A JPS6173576A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19419184A JPS6173576A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6173576A JPS6173576A (ja) | 1986-04-15 |
JPH0241275B2 true JPH0241275B2 (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=16320457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19419184A Granted JPS6173576A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6173576A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000260639A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Murata Mfg Co Ltd | コイル装置およびこれを用いたスイッチング電源装置 |
-
1984
- 1984-09-17 JP JP19419184A patent/JPS6173576A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6173576A (ja) | 1986-04-15 |
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EXPY | Cancellation because of completion of term |