JPH09170893A - 熱交換器、特に冷媒蒸発器 - Google Patents

熱交換器、特に冷媒蒸発器

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JPH09170893A
JPH09170893A JP8279863A JP27986396A JPH09170893A JP H09170893 A JPH09170893 A JP H09170893A JP 8279863 A JP8279863 A JP 8279863A JP 27986396 A JP27986396 A JP 27986396A JP H09170893 A JPH09170893 A JP H09170893A
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heat exchanger
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JP8279863A
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Thomas Baechner
ベッハナー トーマス
Josef Kreutzer
クロイッツェル ヨゼフ
Christoph Walter
ヴァルター クリストフ
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Mahle Behr GmbH and Co KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品の品質を高めながら、なおかつシンプル
で低価格の熱交換器を提供する。 【解決手段】 柱列の集積体から成る熱交換器において
は、打ち出し加工を施した金属板が張り合わされて管要
素を形成する。金属板の内部にかたちづくられる中空は
互いに完全に重なり合う開口部を介して、それぞれ隣接
する柱の中空と連結する。集積した金属板相互の位置を
固定し、柱列の平面部分が滑ることによって生ずるずれ
を確実に回避するために、熱交換器のすべての金属板
に、固定棒が完全にはまる寸法形状の穴を開ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換器に関し、特
に、何本かを集めて組み立てた柱列を有し、これらの柱
列が管要素として構成されており且つそれぞれ2枚のプ
レス加工を施した金属板からなり、これらの金属板がそ
の間に中空を形成し、柱列の少なくとも一端の近傍に、
内部に開口部を有する打ち出し部分が設けられており、
打ち出し部分が隣接柱に当接し且つ開口部を経てその中
空に接続されており、それぞれ相隣接する2本の柱の間
に波型フィンが配置されている種類の冷媒蒸発器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】米国特許第5176206号によれば、
熱交換器は多数の平たい管要素から成り、その際、管要
素は打ち出し加工が施された各々二枚の金属板で形成さ
れる。また、管要素は波型フィンを間に挟んで集積した
柱列の形状を示すとされる。その際、柱列の両側端には
それぞれ側面板が配置される。柱列を構成する金属板は
縦方向の末端に、内に開口部を含む打ち出し部分を有す
る。その際、打ち出し部分はそれぞれ隣り合う管要素の
方向を向いており、よって、打ち出し部分を持つ連続し
た柱が互いに接合しながら並ぶことになる。打ち出し部
分の開口部はそれぞれ隣接する柱の中空に連結路を形成
するので、熱交換器内を流れる流体に流路を与えること
になる。
【0003】公知のところによれば、管要素を構成する
二枚の金属板が互いに張り合わさる平面は同一の形状で
造られる。同様に、隣接する各々の柱列も専ら平面での
み連結するので、溶接することによって金属板のずれが
相対的に取り除かれるまで、柱と波型フィンを組み立て
た集積全体を極端に注意深く取り扱わなくてはならな
い。しかし、柱によって構成される集積体のこのような
取り扱い方法は、実行不可能である。このため、個々の
金属板ないしは柱を全体の配置のなかで相対的に正しい
位置に確保するために、高価な固定装置および引張装置
が必要となる。しかし、この種の引張装置は高価であ
り、製造工程を複雑にし、ひいては熱交換器の製造コス
トに影響を及ぼす。
【0004】米国特許第5086832号によれば、集
積した柱列から成る熱交換器は、打ち出し加工を施した
二枚の金属板でできた個々の柱が平たい管要素を形成す
るとされている。この場合、金属板の末端部に、隣との
間隔を保つための変形加工、および固定するための変形
加工が施される。こうして隣接する各々の金属板がこの
末端部で隣の金属板と固定される。しかしこれにはそれ
相当の造形が必要であり、材料投入量を高め熱交換器の
重量を高めることになる。そして、このようなコストの
かかる措置は最終的に熱交換器の価格に響いてくるので
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、何本
かを集めて組み立てた柱列を有し、これらの柱列が管要
素として構成されており且つそれぞれ2枚のプレス加工
を施した金属板からなり、これらの金属板がその間に中
空を形成し、柱列の少なくとも一端の近傍に、内部に開
口部を有する打ち出し部分が設けられており、打ち出し
部分が隣接柱に当接し且つ開口部を経てその中空に接続
されており、それぞれ相隣接する2本の柱の間に波型フ
ィンが配置されている、シンプルな柱列構成でありなが
ら製品の品質が高められるような熱交換を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1〜1
3のいずれかに記載の熱交換器を要旨としている。
【0007】
【発明の実施の態様】本発明によれば、上記課題は、何
本かを集めて組み立てた柱列を有し、これらの柱列が管
要素として構成されており且つそれぞれ2枚のプレス加
工を施した金属板からなり、これらの金属板がその間に
中空を形成し、柱列の少なくとも一端の近傍に、内部に
開口部を有する打ち出し部分が設けられており、打ち出
し部分が隣接柱に当接し且つ開口部を経てその中空に接
続されており、それぞれ相隣接する2本の柱の間に波型
フィンが配置されている熱交換器において、熱交換器の
すべての金属板にこれと完全に等しい固定穴を備え、熱
交換器の集積柱の固定穴内に固定棒を差し込み可能にす
ることによって解決される。
【0008】本発明の基本的特徴は、製品の品質を高め
ながら、なおかつシンプルで低価格の熱交換器を製造す
ることにある。というのも、本発明は、柱列を構成する
金属板にコストのかかる固定用の変形加工を施す必要が
一切なく、また、集積した柱列の位置を固定するための
引張装置を必要としないからである。
【0009】本発明の対象としてさらに優れた点は、打
ち出し部分の外側であるが、しかしその近傍に固定用の
穴を配置したことである。この方法では、固定措置が流
体が流れる熱交換器の流体路の外に位置する、すなわ
ち、流体路の領域に何ら付加的溶接箇所がないのであ
る。固定措置が打ち出し部分の近傍に位置することで、
次のような利点も加わる。打ち出し部分、および、その
内部にあり隣り合う柱列の中空と連結する開口部が確実
に結合するようになる。そしてこれに伴い、開口部を取
り囲むすべての溶接面が使用可能となる。固定用の穴が
柱列の縦方向に走る対象軸上に位置するということは、
柱列により構成される熱交換器を製造する際、金属板で
柱列を形成するにあたって、均一の形に打ち出し加工し
た金属板を使用できる、という利点がある。
【0010】通常、柱列の集積で構成される熱交換器
の、最初と最後の柱のどちらの側面にも波型フィンが装
備され、その際、各々外側の波型フィンが側面板に覆わ
れる。柱列に開けた固定用穴と完全に等しい固定用穴を
側面板にも開けるということは、これらの側面板をも含
めて柱状要素の集積体を固定するうえで利点がある。柱
列を形成する金属板、並びに側面板の固定用穴は、固定
棒と同様に、主として円形断面を持つ。
【0011】固定棒は熱交換器の重量をとりたてて上昇
させるものではないため、固定棒を熱交換器の内部にと
どめておき、これを柱列と側面板に接続する溶接プロセ
スにおいて有利に機能させる。その際、固定用穴は金属
板の素材で形成された突起開口部に囲まれており、結果
として固定棒と金属板の間に十分な溶接面が得られるこ
とが、特に優れた点と見られる。金属板と固定棒の間で
このような溶接加工が行われると、熱交換器の強度が高
まり、特に内圧が高まる。一本の柱を形成するのに一対
の金属板が鏡合わせに張り合わされるので、一本の柱を
形成する二枚の金属板の突起開口部は逆方向を向く。個
別的に溶接用塗装を行うことを避けるために、金属板は
溶接用コーティングを施したアルミニウム製とする。こ
れにより、突起開口部と固定棒の間の面に十分な溶接面
を得ることができる。個々の熱交換器の構造に応じて固
定棒の強度を定めてかまわないが、その際、固定棒も、
これを受け入れる固定穴も、直径約2mmから5mm、
特に3mmとなるのが有益と見られる。
【0012】
【実施例】図1は、平行に走る多数の柱列2、2′、
2″から成る熱交換器1を図示するものである。柱列
2、2′、2″では、連続するそれぞれ2本の柱列2、
2′、2″の間に配置された波型フィン5が集積してい
る。最も外側の柱2に平行して側面板6が延びている
が、その際、側面板6と最も外側の柱2との間隔は、隣
接する二本の柱列2、2′、2″の間隔と等しく、よっ
て、側面板6と最も外側の柱2の間にも波型フィン5の
配置が可能となる。個々の柱2、2′、2″は、二枚の
プレスした金属板3、4から成る。二枚の金属板は、熱
交換器の流体、主としてエアーコンディショナーの冷媒
を通すための中空ができるように形成されている。金属
板3および4は同一の形状で造られ、互いに鏡合わせに
張り合わされているので、その両側面は同一の輪郭を示
すことになる。
【0013】柱2では、金属板が下端11において単に
折れ曲がっているだけで他に何らプレス加工が施されて
いないので、柱列の中空部分に形成される流体路は、柱
列の下方領域で逆転させられることになる。柱2を形成
する金属板3と4は、上端12において相対する方向に
打ち出されている(7および8)。その際、柱2の打ち
出し部分7とこれに続く2′ないしは2″の打ち出し部
分8とはそれぞれ相対することになる。この打ち出し部
分7と8には開口部が備わっており、張り合わせ板2の
すべての開口部は完全に重ね合わすことができるので、
張り合わせ板2の中空が隣接する張り合わせ板2′なし
は2″の中空と連結する。このように、張り合わせ板2
の打ち出し部分7および8を多数設けることによって、
ひとつ或いは幾つかの集合中空を造り出すことができ
る。図1の実施例では、集合中空の軸は10で記されて
いる。
【0014】柱列2、2′、2″の上端12では、固定
棒13が張り合わせ板面に垂直に、熱交換器1全体を貫
いている。固定棒13の末端14は、側面板6を折り曲
げた部分9を通り外面部に突き出ている。側面板6の折
り曲げ部分9は、柱2の金属板3を打ち出した部分7に
密着しており、柱列2、2′、2″の上端12に形成さ
れる集合中空を外部へ密閉するために、打ち出し部分7
と溶接されている。
【0015】図2は、金属板3を打ち出した上端12の
上部断面を拡大して図示したものである。この金属板3
は、打ち出し部分が金属板3の縦方向に走る対称軸16
に対して鏡合わせになるように設計されている。中央の
ブリッジ23と外縁部24、24′の間に平らな窪み2
5、25′がある。金属板3と4を張り合わせて、その
平らな外縁部24と24′およびブリッジ23をそれぞ
れ接合させると、窪み25、25′によって流体の通路
となる中空が形成される。この平らな窪み25、25′
には多数のいぼ状突起22が配置されている。このいぼ
状突起は、ひとつの柱を構成する反対側の金属板のいぼ
状突起と密着し、完全に結合される。こうすることによ
り、平らな窪み25、25′から成る中空内での流体の
流れに影響を及ぼすばかりでなく、中空内の流体圧によ
って起こる金属板の膨張を阻止する経路アンカーも形成
されることになる。
【0016】金属板3の上端12近くに、二つの打ち出
し部分7、7′があり、これら自体を打ち抜いて、柱列
側面に平行な接続面18、18′に取り囲まれた開口部
15、15′がある。接続面18、18′は、隣接する
柱列の該当面と密着し、同時に、柱列内に造られる中
空、あるいはすべての柱列の開口部15によって造られ
る集合管が外部に完全に閉ざす溶接面となる。金属板3
の対称軸16上には、上端12に、図1で示した固定棒
を通すための固定穴17がある。固定穴17は打ち出し
部分7、7′の外にあり、ゆえに、流体を導く中空ない
しは開口部15、15′によって形成される集合管の外
にあることになる。
【0017】図3は、図2上の線III−IIIに沿っ
た断面図である。側部の縁24、24′と中央のブリッ
ジ23は同一平面上にあり、金属板3と共に一本の柱を
構成するもう一方の金属板との接続面26として機能す
ることが見てとれる。中央のブリッジ23と側部の縁2
4、24′の間に打ち出し部分7、7′があり、ここか
ら開口部15、15′が打ち抜かれている。開口部1
5、15′は柱列側面26に対し平行で、隣接する柱と
接続する際に溶接面となる接続面18、18′によって
囲まれている。打ち出し部分7と7′の間に突起部分1
9が計画されているが、これは、図2で示した固定穴を
取り囲み、打ち出し部分7、7′と同様に、同方向で金
属板平面26から突き出ている。
【0018】図4は、図2上の線IV−IVに沿った断
面図である。切り口は、対称軸上にあって突起開口部1
9に囲まれた固定穴17を貫いて走っている。打ち出し
部分7′は金属板平面26から著しく起立しており、柱
内で流体路を形成する平らな窪み25とつながってい
る。
【0019】図5は、図2上の線V−Vに沿った断面
図、すなわち金属板3の打ち出し部分7を貫く断面図で
ある。平らな窪み25は打ち出し部分7まで延びてお
り、ここでは、一本の柱を構成する二枚の金属板が、集
合管とつながる柱内部の中空を形成していることが見て
とれる。図5には隠れて見えない突起開口部19は、点
線で示した。
【0020】図6は、クランク状の折れ曲がり部分9を
含む側面6の断面図である。図7は、図6上の線VII
−VIIに沿った断面図である。図7の断面図から明ら
かなとおり、折れ曲がり部分9には二つの湾曲部20が
ある。これらは側面板6の、熱交換器本体の柱と隣り合
った面から外へ向かって湾曲している。湾曲部20は、
柱列が集まって構成される熱交換器の一番外側の開口部
15、15′にはまるように設けられている。側面板6
のクランク状に折れ曲がった部分9には、図6および7
にあるように、柱を形成する金属板上の固定穴と少なく
ともほぼ同じ径を有する固定穴21がある。側面板6の
素材強度を考慮して、固定穴21の内側に固定棒を溶接
するための十分な面を設けた。こうすることで、柱を形
成する金属板にあるような突起部分を設ける必要がなく
なった。
【0021】図8は、図1に示したVIII部分の拡大
図である。柱2の上端部12に隣接する領域を開いて、
柱2を形成する金属板3と4の内部における固定棒13
の配置が見てとれるようにした。柱列2、2′、2″の
打ち出し部分7と8は、破線で示した集合管10′を形
成する。熱交換器の流体を注入あるいは抜き取ることを
考慮して、側端部、すなわち側面板6の折れ曲がり部分
9に、湾曲部20の代わりに開口部や接続ノズルを設け
てもかまわない。
【0022】柱列2、2′、2″を構成する金属板3お
よび4の、集合管10′の外側に位置する面には、固定
穴17を囲んで、それぞれ逆方向を向いた突起開口部1
9、19′がある。すべての金属板3、4の固定穴17
および突起開口部19、19′は、側面板6の折れ曲が
り部分9にある固定穴21も含めて、完全に重なるよう
に造られている。固定棒13は、金属板3、4を張り合
わせたすべての柱2と側面板6を貫き、その断面直径は
固定穴17および21の直径に完全に合わせて決められ
る。これにより、突起開口部19、19′ないし折れ曲
がり部分9と固定棒13は完全に面で接触し、熱交換器
を溶接した時点ですべての金属板3、4および側面板6
は固定棒13と一体的に結合されることになる。固定棒
13の長さは、柱2を全部つなげた長さに相当し、その
際、固定棒13の末端14が側面板6の折れ曲がり部分
9から少しだけ突出するようにする。
【0023】金属板3、4および側面板6は、主として
溶接用コーティングを施したアルミニウムから成るが、
側面板6については片面だけに溶接用コーティング施せ
ば十分である。これに対して金属板3、4には両面に溶
接用コーティングが施される。これは、一本の柱を構成
するために張り合わされる面のほかに、隣り合う柱と触
れ合う面にも溶接を必要とする部分があるからである。
固定棒13はその目的を考えてアルミニウムワイヤから
成り、突起開口部19、19′の内側に溶接用コーティ
ングを施すことによって、金属板3、4と溶接される。
溶接を行うことにより、固定棒はすべての金属板の位置
がいささかもずれないようにするだけでなく、集中管1
0′にはさまれた領域における柱列2、2′、2″の強
度を高めるはたらきもする。固定穴と固定棒の直径は、
必要とされる強度に合わせて決めてもかまわないが、約
2mmから5mmが妥当である。特に好ましくは直径3
mmである。
【0024】図9は、熱交換器の部分透視図である。こ
の部分には溶接によって接続パイプが固定されるが、こ
の溶接は熱交換器の溶接と同時に、いわゆる一体溶接に
よって行う。熱交換器1は、金属板33と34を張り合
わせた柱32と、その間に取り付けた波型フィン35か
ら成る。熱交換器の側端は折れ曲がり部分39を含む側
面板36から成り、この折れ曲がり部分には、開口部を
取り囲むかたちで、側面に対し直角に突き出た突起開口
部40が設けられている。この突起開口部40へは、隣
りの柱32からつながるようになっている。突起開口部
40の中に、接続パイプ30の末端を溶接する。金属板
33と34には打ち出し部分37と38がある。それゆ
え、熱交換器の構造は、おおむね、すでに図1に図示し
た通りである。図9に示した部分にも固定棒が差し込ま
れるが、ここでは表示されていない。
【0025】図10は、側面板36と、そこに接続され
たパイプ30の断面を拡大した図である。側面板36に
は折れ曲がり部分39があり、この部分は、図9に示し
た金属板33の打ち出し部分37と接触して、これを受
ける。折れ曲がり部分39には開口部42が設けられて
おり、それを囲むように突起開口部40が突き出てい
る。この開口部42は、打ち出し部分37に開けられた
開口部50と合わさる。側面板36の、熱交換器ブロッ
クに向いた側面41には、溶接用コーティングを施す。
これによって、折れ曲がり部分39から形成される突起
開口部40の内側にも、接続パイプ30の細くなった首
の部分29と溶接する準備が十分に施されることにな
る。細首部29は、たとえば回転工法によって製造する
ことができるが、その先端にはテーパ28がつけられ
る。このテーパは接続パイプを突起開口部に差し込む際
にガイドの役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【図1】柱列から成る熱交換器を示す。
【図2】柱列を構成する、打ち出し加工を施した金属板
部分を示す。
【図3】図2の線III−IIIに沿った断面図であ
る。
【図4】図2の線IV−IVに沿った断面図である。
【図5】図2の線V−Vに沿った断面図である。
【図6】側面の部分図である。
【図7】図6の線VII−VIIに沿った断面図であ
る。
【図8】図1にある細部の部分的拡大図である。
【図9】接続パイプを含む、熱交換器の末端部分の一部
の透視図である。
【図10】側面板と接続パイプの断面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2、2′、2″ 柱列 3、4 金属板 5 波型フィン 6 側面板 7 打ち出し部分 8 打ち出し部分 9 折り曲げ部分 11 下端 12 上端 13 固定棒 14 末端 15、15′ 開口部 16 対称軸 18、18′ 接続面 19、19′ 突起開口部 23 ブリッジ 24、24′ 外縁部 25、25′ 窪み 26 金属板平面 29 細首部 30 接続パイプ 32 柱 33、34 金属板 35 波型フィン 36 側面板 37、38 打ち出し部分 39 折れ曲がり部分 40 突起開口部 41 側面 42 開口部 50 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年10月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【図1】
【図2】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図9】
【図10】
【図8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフ ヴァルター ドイツ連邦共和国 70599 ストットガル ト、 ヴェルフェンストラッセ 52 アー

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器(1)、特に冷媒蒸発器であっ
    て、何本かを集めて組み立てた柱列(2、2′、2″、
    32)を有し、これらの柱列が管要素として構成されて
    おり且つそれぞれ2枚のプレス加工を施した金属板
    (3、4、33、34)からなり、これらの金属板がそ
    の間に中空を形成し、柱列(2、2′、2″、32)の
    少なくとも一端(12)の近傍に、内部に開口部(1
    5、15′)を有する打ち出し部分(7、8、7′、3
    7、38)が設けられており、打ち出し部分(7、8、
    7′37、38)が隣接柱(2、2′、2″、32)に
    当接し且つ開口部(15、15′)を経てその中空に接
    続されており、それぞれ相隣接する2本の柱(2、2′
    ないしは2′、2″)の間に波型フィン(5、35)が
    配置されているものにおいて、 熱交換器(1)のすべての金属板(3、4、33、3
    4)がこれと完全に等しい固定穴(17)を備えてお
    り、熱交換器(1)の集積柱(3、4、33、34)の
    固定穴(17)内に固定棒(13)が差し込み可能であ
    ることを特徴とする、熱交換器。
  2. 【請求項2】 固定穴(17)が、打ち出し部分(7、
    8、7′37、38)の外ではあるがその近傍に配置さ
    れていることを特徴とする、請求項1に記載の熱交換
    器。
  3. 【請求項3】 固定穴が、柱列(2、2′、2″、3
    2)を構成する金属板(3、4、33、34)の縦方向
    に走る対称軸(16)上に位置することを特徴とする、
    請求項2に記載の熱交換器。
  4. 【請求項4】 金属板を張り合わせた柱列(2、2′、
    2″、32)の端に側面板(6、36)を有し、同じく
    ここに、柱列(2、2′、2″32)の固定穴(17)
    と等しい固定穴(21)を備えることを特徴とする、請
    求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換器。
  5. 【請求項5】 固定穴(17、21)と固定棒(13)
    が円形断面を有することを特徴とする、請求項1から4
    のいずれか1項に記載の熱交換器。
  6. 【請求項6】 固定棒(13)が柱列(2、2′、
    2″)と溶接されることを特徴とする、請求項1から5
    のいずれか1項に記載の熱交換器。
  7. 【請求項7】 固定穴(17)が、金属板(3、4、3
    3、34)と同じ素材で造られた突起開口部(19、1
    9′)に囲まれていることを特徴とする、請求項1から
    6のいずれか1項に記載の熱交換器。
  8. 【請求項8】 柱(2)を構成する二枚の金属板(3、
    4)の突起開口部(19、19′)がそれぞれ逆方向を
    向いていることを特徴とする、請求項7に記載の熱交換
    器。
  9. 【請求項9】 金属板(3、4、33、34)が溶接用
    コーティングを施したアルミニウム製で、固定棒(1
    3)がアルミニウムワイヤであることを特徴とする、請
    求項1から7のいずれか1項に記載の熱交換器。
  10. 【請求項10】 固定穴(17、21)と固定棒(1
    3)の直径が約2mmから5mmまで、特に3mmであ
    ることを特徴とする、請求項5に記載の熱交換器。
  11. 【請求項11】 側面板(36)が片面だけ溶接用コー
    ティングを施した素材から成り、その際、溶接用コーテ
    ィングを施した面(41)が隣の柱(32)の方を向い
    ていることを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。
  12. 【請求項12】 側面板(36)に、開口部(42)を
    囲む突起開口部(40)が設けられており、開口部(4
    2)が打ち出し部分(37)の開口部(15)にそのま
    ま連通していることを特徴とする、請求項4または11
    に記載の熱交換器。
  13. 【請求項13】 接続パイプ(30)が側面板(36)
    の突起開口部(40)において先細りの断面(29)を
    持つことを特徴とする、請求項12に記載の熱交換器。
JP8279863A 1995-11-18 1996-10-02 熱交換器、特に冷媒蒸発器 Pending JPH09170893A (ja)

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