JPS63134114A - スパーク浸食材料加工用パルス発生器 - Google Patents

スパーク浸食材料加工用パルス発生器

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JPS63134114A
JPS63134114A JP62287587A JP28758787A JPS63134114A JP S63134114 A JPS63134114 A JP S63134114A JP 62287587 A JP62287587 A JP 62287587A JP 28758787 A JP28758787 A JP 28758787A JP S63134114 A JPS63134114 A JP S63134114A
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power supply
diode
terminal
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JP62287587A
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エルンスト ヴューラー
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Agie Charmilles SA
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Agie Charmilles SA
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/357Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bulk negative resistance devices, e.g. Gunn-effect devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • B23H1/022Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H2300/00Power source circuits or energization
    • B23H2300/20Relaxation circuit power supplies for supplying the machining current, e.g. capacitor or inductance energy storage circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、金属のようなスパーク浸食材料の加工に用い
るパルス発生器に関し、特に、直流電源と、蓄電手段と
、該蓄電手段の充電を制御する充電調整手段と、前記蓄
電手段をスパークギャップ部に接続する切換手段と、前
記蓄電手段および前記スパークギャップ部の間の回路部
位に配置された逆共振阻止手段とを含むスパーク浸食材
料加工用パルス発生器に関する。
(従来技術) 放電加工のようなスパーク侵食波i+FTは、こ:FN
まで高能率の作業すなわち加工に向けられている。
このため、高エネルギーレベルのパルスを高反復比でス
パークギャップ部に供給することができるパルス発生器
が必要とされている。非常に短いパルス時間の高エネル
ギーパルスは、特に、ワイヤ放電加工機による切断およ
び穿孔の分野で求められている。
米国特許第4163887号(西独特許第273540
3号)明細書には、1μ秒で50OAに達するパルス電
流を供給するパルス発生器が記載されている。現在では
、はぼ2μ秒で100OAに達するパルス電流が必要と
されている。このように過度の場合、上記米国特許明細
書に記載されたパルス発生器では、装置自体が大きくな
りすぎ、また、特に10%という非能率のために不経済
である。
西独特許第3419945号明細書には、能率が60%
を越えるパルス発生器が記載されている。この発生器は
、これが各種のスパーク浸食加工用に設計されているの
で、上記の使用のためには技術的に複雑化してしまう。
加えて、前記発生器に使用される切換器は、充分なピー
ク電流で切り換えをしなければならず、不必要な切り換
え損失を導く。
西独特許第2441734号明細書には、電子的に制御
される充電調整器により、蓄電キャパシタに直線的に充
電させ、充電電圧を、切換器およびスパークギャップ部
の絶縁トランスを経て放電させるパルス発生器が記載さ
れている。この種のパルス発生器では、技術的に複雑で
あり、また、蓄電キャパシタがスパークギャップ部の不
都合な状態と一致する一定の情況に完全に充電されたと
き、放電を開始させなければならないため、制御性に制
限がある。
米国特許第3485987号明細書には、蓄電キャパシ
タ用充電回路を絶縁トランスを横切る浸食回路に結合し
た他のパルス発生器が記載されている。蓄電キャパシタ
は、第1の切換器により充電し、第2の切換器により放
電する作用を交互に行なう。しかし、この発生器は、無
負荷パルスの場合、すなわちスパークギャップ部が点弧
されないとき、蓄電キャパシタか再充電されず、その結
果、回路が必然的に次の1パルスたけ作動するにすぎな
いという重大な欠点がある。また、高価な保護用配線に
よってだけ制御することかてきる反作用が絶縁トランス
を経て2つの切換器間に作用する。
切換器が無電流またはわずかな電流を整流するという利
点を有する種々の他の共振式発生器は既知である。
電子的に制御される充電調節器を備えるパルス発生器の
重要な欠点は、技術的経費が高いことと、全体的な能率
の低下を招くことである。充電調整器を制御しない共振
式発生器は、蓄電キャパシタの充電状態が先行するパル
スにより影響されるから、スパークギャップ部を経るパ
ルス電流の制御が困難であるという欠点がある。
(発明の目的) 本発明の目的は、高エネルギーパルスを高能率で発生ず
ることができるように現在のパルス発生器を改良するこ
とにある。上記目的のために、回路構成を簡単にかつ空
間的に小さくし、操作を確実にするとともに、蓄電キャ
パシタの充電状態を先行する放電から独立させなけわば
ならない。
(発明の構成) 本発明のパルス発生器の場合、この目的は、直流電源と
、蓄電手段と、該蓄電手段の充電を制御する充電調整手
段と、前記蓄電手段をスパークギャップ部に接続する切
換手段と、前記蓄電手段および前記スパークギャップ部
の間の回路部位に配置された逆共振阻と手段とを含むス
パーク浸食材料加工用パルス発生器であフて、n「記充
電調整手段は制御されない要素だけからなる構成要素を
含み、また、前記充電調整手段は、前記蓄電手段がエネ
ルギー過多に充電され、前記構成要素の一部である充電
反転用ダイオードを経る前記蓄電手段の反転充電か前記
構成要素の一部である充電反転ダイオード経て前記直流
電源に戻された後に前記エネルギー過多が生じ、および
、放電電流の衰退後前記切換器が非伝導性に切換られる
ように、構成されていることにより解決される。
本発明の好ましい実施例によれば、補記蓄電手段は1つ
の蓄電キャパシタを備え、該蓄電キャパシタの一方の端
子は前記直流電源の正端子に接続され、前記蓄積キャパ
シタの他方の端子は@記充電反転用ダイオードと前記構
成要素の一部であるフライバック変換トランスの一次巻
線とを経て前記直流電源の負端子に接続され、前記フラ
イバック変換トランスの二次巻線は、該二次巻線の自己
誘導電圧が前記直流電源の電圧を越えているとき、前記
反転用ダイオードが導電性になるように、荷記反転用タ
イオートを軒で前記直流電源に接続され、補記蓄積キャ
パシタの充電電圧は前記直流電源と前記フライバック変
換トランスの変換比とにより固定されることを特徴とす
る。
本発明の好ましい他の実施例によれば、前記蓄′准手段
は第1および第2の蓄電キャパシタを含み、首記切換手
段は第1および第2の切換器を含み、11f「記述共振
阻止手段は第1および第2の逆共振itt止用ダイオー
ドを含み、@記充電調整回路は、第1および第2の反転
用ダイオードと、インダクションコ・rルとを含み、前
記第1の蓄積キャパシタの一方の端子は前記直流電源の
負端子に接続され、前記第1の蓄電キャパシタの他方の
端子は前記第1の反転用ダイオードを経て補記直流電源
の正端子に接続され、前記第2の蓄電キャパシタの一方
の端子は航記直流電源の正端子に接続され、前記第2の
蓄電キャパシタの他方の端子は前記第2の反転用ダイオ
ードを経て前記直流電源の負端子に接続され、前記両蓄
電キャパシタは、そわぞわ、絶縁トランスの一次巻線の
1つ、前記逆共振阻止ダイオードの1つおよび前記切換
器の1つを経て同期して同時に放置され、前記蓄電キャ
パシタは、前記反転ダイオードが導通するまで、前記反
転ダイオードと前記インダクションコイルとを経て再充
電され、前記蓄電キャパシタの充電電圧は前記直流電源
により決定されることを特徴とする。
(発明の効果) 本発明によれば、切換が無′ポ流状、態においてだけな
されるので、電圧が切換手段により@適に利用される利
点かある。また、木質的に正弦波状のパルスたけか充放
電回路部に流れることから、同じビーク′准流値であれ
ば、従来の矩形状パルスより27%以上の高いエネルギ
ーとなる。さらに、従来の回路の欠点が回避される。こ
わは、特に、効率と、蓄電キャパシタの充電状態の確さ
と、複雑さとに影響し、その結果として回路の信頼性お
よび構造上の寸法に影響する。
高エネルギーパルスを使用することにより、工作物と′
a極との間の金属の短絡回路さえも、工作物または電極
の部位を蒸発させるまで上昇する抵抗加熱より溶かし、
除去効果のあるプラズマ放電に変換することができるの
で、ワイヤによる切断加工の間中およびスパーク浸食に
よる穿孔加工の間中、浸食プロセスをかなり改良するこ
とができる。しかし、これは、低固有抵抗のため、はぼ
500Aを越えるパルス電流から有効なたけである。
本発明のパルス発生器は、特に小さく、軽量である。従
って、たとえば、2重の西洋ボード上に、ピーク電流1
50Aの回路を容易に組み付けることができ、また、9
00Aのパルス発生器を19インチのラックに製作する
ことができる。これは、現存の発生器と比較して少なく
とも10のファクタにより体積減少をもたらす。
(実施例) 以下、図面に示す本発明の実施例について説明する。
第1図は、本発明のパルス発生回路の簡単な構成を示す
。直流電源1の正端子は、蓄電キャパシタ2の一方の端
子に接続されている。切換器3と、逆流阻止用ダイオー
ドすなわち逆共振阻止用ダイオード4と、誘導インダク
タンスコイル10と、スパークギャップ部11とを直列
に接続した回路部位を備える放電回路が蓄電キャパシタ
2と並列に配置されている。パスル発生器の出力端子は
、符号G+と符号G−とで示さねている。・蓄電キャパ
シタ2を充電させるための充電回路は、蓄電キャパシタ
2の他方の棒に接続された充電反転用ダイオード5と、
該ダイオード5に直列に接続されたフライバック変換ト
ランス7の一次巻線7aとを含む。−次巻線7aの、ダ
イオード5と反対の側の端子は、直流電源1の負端子に
接続されている。フライバック変換トランス7の二次巻
線7bと、復元すなわち回復用り゛イ才一ト6とを直列
に接続した回路部位は、直流電源1と並列に接続されて
いる。フライバック変換トランス7の両巻線7a、7b
は、第1図に黒丸で示す点ような磁気的極性を有する。
第1図の回路は、以下のように作用する。直流電源1か
オンにされると、蓄電キャパシタ2は、充電反転用ダイ
オード5と、−次巻線7aのインダクタンスコイルとを
横切って、電源電圧のほぼ2倍の電圧に充電される。回
復用ダイオード6は、フライバック変換トランス7の変
換比(7aニアb)か1より小さいと、この過程の間、
伝導性になる。
もし、切換器3かすくに伝導性にすなわちオンに切り換
えらねると、蓄電キャパシタ2の電荷は、スパークギャ
ップ部11と、誘導インダクタンスコイル10と、逆共
振阻止用ダイオード4と、切換器3とを経て放電され、
充電されたエネルギーの一部はスパークエネルギーに変
換される。蓄積されたエネルギーの大部分は、蓄電キャ
パシタ2に逼流し、また、逆極性でキャパシタ2に充′
セされる。逆共振阻止用ダイオード4は、電極の重要な
損耗を生じる希望しない負電流パルスを導く再放電を防
止する。
蓄電キャパシタ2の電圧が放電の間に直流電源1の7a
圧より低くなるやいなや、正弦波状充電電流が、充電反
転用ダイオード5と、−次巻線7aのインダクタンスコ
イルと、直流電源1とを経て流れ始める。フライバック
変換トランス7は、この移相において回復用ダイオード
6が阻止方向に付勢されるような極性を与えられる。こ
の充電反転プロセスの間、直流TL源1は、充′π電圧
の電流一時間の積分値と直流電源1の電圧との積と同じ
であるエネルギー過多になる。
この発生回路は、このエネルギー過多かスパークエネル
ギーおよび回路損失を補うのに充分な大きさとなるよう
に設計されている。もし、放電の間に消費されたエネル
ギーが与えられたエネルギー過多より少ないと、蓄電キ
・ドパシタ2は、二次巻線7bの自己誘導電圧が電源1
のそれより犬きくなるような大きさに充電される。この
ときから反転用ダイオード6は伝導性すなわち導通にな
り、その結果フライバック変換トランス7のインダクタ
ンコイルに蓄積された過剰エネルギーは直流電源1に戻
される。
トランス7は、好ましくはフェライトコアおよび空隙で
構成され、また、既知の2本巻波i4スは前記空隙にか
かわらず両磁気的結合を達成するために使用される。
電#、1の電圧かEてあり、二次巻線7bに対する一次
巻線7aの変成比がnであるとすると、蓄電キャパシタ
2の充電電圧はE・(1+n)になる。このため、充電
反転用タイオート5は、少なくともE・2nの電圧用に
設計されなけわばならず、また、回復用タイオート6は
E・ (2+2 / n )の電圧用に設計されなけわ
ばならない。小さい発生器の場合、E=100Vおよび
n=2であると、300■の充電電圧となり、また、効
率の良い400vのダイオードを使用することになる。
より大きい放電′電流およびより高い値の誘導インダク
タンスコイル10のためには、500Vから100OV
を越える充′ポ電流で作業することか必要になる。
第1図の回路は、ル制御されない各構成要素をキ・ドパ
シタの充電制御のために使用している。実際上、ダイオ
ード、フライバック変換器のインダクタンスコイルのよ
うな受動阻止だけを使用することがてきる。蓄電キャパ
シタの過剰エネルギーがスパーク放電後に直流電源1に
戻されることから、充電反転用ダイオード5を経る充電
反転電流か木質的に衰退したとき、切換器3は再びオン
に切り換えられる。切換器3は、反転が終了したとき、
新たな放電を開始させる(切換器3をオンにする)こと
を確実にするように、最大切換周波数を制限する図示さ
れていないパルス発生器により作動される。切換器3用
の駆動パルスのパルス持続時間は、放電電流がR退する
ときに切!!8器3が阻止状態になるような値に選択さ
れている。
第2図は、第1図の原理に非常に類似する原理である第
2の実施例を示する。第1図の回路と異なる点は、2つ
の蓄電キャパシタ2a、2bと、2つの放電回路3a、
3a、9aおよび3b。
4b、9bとを備える点である。この回路は、以下のよ
うに構成されている。第1の蓄電キャパシタ2aと、阻
止方向に接続された回復用ダイオード6bとを直列に接
続したS回路部位が直流電源1と並列に接続されている
。また、回復用ダイオード6aと、第2の蓄電キャパシ
タ2bとを直列に接続した回路部位が直流電源1と並列
に接続されている。なお、図において、文字aは第1の
回路部を指示し、文字すは第2の回路部位を指示する。
一方の蓄電キャパシタ2aと回復用タイオート6bとの
共通接続点および他方のZ zキャパシタ2bと回復用
ダイオーフォ6aとの共通接続点は、充電反転用ダイオ
ード5とインダクタンスコイル8とを直列に接続した回
路部位により互いに接続されている。
絶縁トランス9の一次巻線9aと、逆共振阻止用タイオ
ート4aと、切換器3aとを直列に接続した回路部位は
、第1の蓄電キャパシタ2aと並列に接続されている。
これに対し、絶縁トランス9の他の一次巻線9bと、逆
共振阻止用ダイオード4bと、切換器3bとを直列に接
続した回路部位は、第2の蓄電キャパシタ2bと並列に
接続されている。絶縁トランス9の二次巻線9Cは、2
つの一次巻線9a、9bに磁気的に結合されてい゛る。
二次巻線9Cの2つの端子は、発生器の端子G+、G−
で表わされ、また、第1図の回路のように、誘導インダ
クタンスコイル1oを備えるスパークギャップ部11に
接続されている。
この回路は、以下のように作用する。構成要素5〜8を
備える充電調整回路は、蓄電キャパシタ2a、2b毎に
、直流電源1の電圧の2分の1と、充電電流の積分値と
の積のである固定のエネルギー過多で作動する。
直流電源1がオンにされると、充電反転用ダイオード5
とインダクタンスコイル8とを経て、2つの蓄電キャパ
シタ2a、2bは直流電源1の電圧とほぼ同じ電圧に充
電される。放電プロセスは、2つの切換器3a、3bが
同期して同時に接続され、それによりキャパシタ2a、
2bか放電を開始し、両キャパシタの2つのパルス電流
が一次石線9a、9bを経てパルス発生器から結合され
て出力される点で相違することを除いて第1の回路と同
様に行なわれる。これは、直流電源1が主要部から直流
的に絶縁ざわないとつい利点を存する。出力G十、G−
の電圧は絶縁トランスの変換比に整合させることかでき
る。
蓄電キャパシタ2a、2bの以下の充電プロセスは、蓄
電キャパシタ2a、2bの充電電圧が直流電源1の電圧
に達するまで、充電反転用ダイオード5とインダクショ
ンコイル8とを経て行なわわる。回復用ダイオ−):’
6a、6bはその後導通状態になり、インダクションコ
イル8に残存する過剰エネルギーは電源1に戻される。
充電反転時間は、インダクタンスコイル8のサイズによ
り選択することかできる。この充電反転時間は、一方に
おいてはパルス周波数が高くなるように可能な限り短く
(5〜10μ秒)、他方においては過度に短い充電反転
時間の場合、充電電流が不必要に高くなり、また、切換
器3a、3bをオフ状態におくために時間が余りに短く
なる。こねは、第1図の回路に関し・ても適用される。
各回路用の切換器3.3a、3bは、現在入手できる高
速電子的スイッチにより構成することかできる。このよ
うな高速電子的スイッチには、バイポーラ・トランジス
タ、モス型トランジスタ(MOSFET)、ゲート・タ
ーンオフ・サイリスタ(GTO)、ニス・シー・アール
(SCR)、極端な場合サイラトロン等がある。
サイリスタのような逆流阻止スイッチは、逆共振阻止用
ダイオード4,4a、4bとして用いることができ、回
路がより単純になる。第2図の回路において、巻線9a
’、9b、9c付近の黒丸は、そわらの巻棒性を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は充電調節回路のフライバック変換トランスを備
える本発明の第1の実施例を示す図であり、第2図は充
電調節回路に2つの蓄電キャパシタとインダクタンスコ
イルとを備える本発明の他の実施例を示す図である。 1:直流電源、 2.2a、2b:蓄電キャパシタ、 3.3a、3b:切換器、 4.4a、4b:逆共振阻止ダイオード、5:充電反転
用グイオート、 6.6a、6b:回復用ダイオ−4トい7:フライバッ
ク変換トランス、 7a、7b:@線、 8:インダクタンスコイル、 9:絶縁トランス、 9a、9b:巻線、 11ニスパ一クギヤツプ部。 代理人 弁理士 松 永 宣 行 す弗グ F、ン、2

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源と、蓄電手段と、該蓄電手段の充電を制
    御する充電調整手段と、前記蓄電手段をスパークギャッ
    プ部に接続する切換手段と、前記蓄電手段および前記ス
    パークギャップ部の間の回路部位に配置された逆共振阻
    止手段とを含むスパーク浸食材料加工用パルス発生器で
    あって、前記充電調整手段は制御されない要素だけから
    なる構成要素を含み、また、前記充電調整手段は、前記
    蓄電手段がエネルギー過多に充電され、前記構成要素の
    一部である充電反転用ダイオードを経る前記蓄電手段の
    反転充電が前記構成要素の一部である充電反転ダイオー
    ドを経て前記直流電源に戻された後に前記エネルギー過
    多が生じ、および、放電電流の衰退後前記切換器が非伝
    導性に切換られるように、構成されている、パルス発生
    器。
  2. (2)前記蓄電手段は1つの蓄電キャパシタを備え、該
    蓄電キャパシタの一方の端子は前記直流電源の正端子に
    接続され、前記蓄電キャパシタの他方の端子は前記充電
    反転用ダイオードと前記構成要素の一部であるフライバ
    ック変換トランスの一次巻線とを経て前記直流電源の負
    端子に接続され、前記フライバック変換トランスの二次
    巻線は、該二次巻線の自己誘導電圧が前記直流電源の電
    圧を越えているとき、前記反転用ダイオードが導電性に
    なるように、前記反転用ダイオードを経て前記直流電源
    に接続され、前記蓄積キャパシタの充電電圧は前記直流
    電源と前記フライバック変換トランスの変換比とにより
    固定される、特許請求の範囲第(1)項に記載のパルス
    発生器。
  3. (3)前記蓄電手段は第1および第2の蓄電キャパシタ
    を含み、前記切換手段は第1および第2の切換器を含み
    、前記逆共振阻止手段は第1および第2の逆共振阻止用
    ダイオードを含み、前記充電調整回路は、第1および第
    2の反転用ダイオードと、インダクションコイルとを含
    み、前記第1の蓄積キャパシタの一方の端子は前記直流
    電源の負端子に接続され、前記第1の蓄電キャパシタの
    他方の端子は前記第1の反転用ダイオードを経て前記直
    流電源の正端子に接続され、前記第2の蓄電キャパシタ
    の一方の端子は前記直流電源の正端子に接続され、前記
    第2の蓄電キャパシタの他方の端子は前記第2の反転用
    ダイオードを経て前記直流電源の負端子に接続され、前
    記両蓄電キャパシタは、それぞれ、絶縁トランスの一次
    巻線の1つ、前記逆共振阻止ダイオードの1つおよび前
    記切換器の1つを経て同期して同時に放電され、前記蓄
    電キャパシタは、前記反転ダイオードが導通するまで、
    前記反転ダイオードと前記インダクションコイルとを経
    て再充電され、前記蓄電キャパシタの充電電圧は前記直
    流電源により決定される、特許請求の範囲第(1)項に
    記載のパルス発生器。
JP62287587A 1986-11-17 1987-11-16 スパーク浸食材料加工用パルス発生器 Pending JPS63134114A (ja)

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DE19863639256 DE3639256A1 (de) 1986-11-17 1986-11-17 Impulsgenerator zur funkenerosiven metallberarbeitung
DE3639256.1 1986-11-17

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JP62287587A Pending JPS63134114A (ja) 1986-11-17 1987-11-16 スパーク浸食材料加工用パルス発生器
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