KR100385684B1 - 회전전기의 고정자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각상의 권선에 통전되는 전류의 언밸런스가 억제되는 소형의 회전전기의 고정자를 얻는다.
제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)의 각각은 슬로트외에서 한쪽의 슬로트(6)에서 고정자 철심(5)의 단면으로 연출하고, 이 고정자 철심(5)의 단면을 따라 또 경방향 위치를 유지해서 주방향으로 뻗어 다른쪽의 슬로트(6)에 들어가는 브리지부(11b),(12b),(13b)를 소유하고, 이들 브리지부(11b),(12b),(13b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향으로 2층으로 나란히 되어 주방향으로 배열되고 코일엔드군 (10a),(10b)를 구성하고 있다.
Description
본 발명은 예를들면 3상 유도전동기의 회전전기의 고정자에 관해 특히 고정자에 권장되는 전기자 코일구조에 관한 것이다.
종래의 전기자 코일은 예를들면 일본국 특개평 7 - 44797호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 U자상으로 성형된 코일엔드 세그멘트를 고정자 철심의 일단측에서 3슬로트 마다에 순차 삽입하고, 고정자 철심의 타단측에 연출하는 코일 세그멘트의개방 단부끼리를 접합해서 소정의 권선구조를 취하도록 구성되어 있다.
이 종래의 전기자 코일에서는 코일 세그멘트의 V자상의 턴부가 고정자 철심의 일단측에 주방향으로 배열되어서 한쪽의 코일엔드군을 구성하고, 코일 세그멘트의 개방부 끼리의 접합부가 고정자 철심의 타단측에 주방향으로 배열되어서 다른쪽의 코일엔드군을 구성하고 있다.
그래서, 이 종래의 전기자 코일에서는 코일엔드군의 축방향 높이가 높아지고 고정자의 소형화를 도모할수 없다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 코일엔드를 고정자 철심의 단면에 따라 배치해서 코일엔드군의 축방향 높이를 낮게한 전기자 코일에 제한되고 있다.
도 5는 종래의 3상 유도전동기의 고정자에 적용되는 개선책으로서의 전기자 코일의 요부를 표시하는 전개사시도, 도 6은 도 5에 표시되는 전기자 코일의 분해 사시도이다.
도 10 및 도 11에서 전기자 코일(1)은 예를들면 U상, V상 및 W상에 상당하는 제1상 내지 제3상의 권선(2),(3),(4)로 구성되어 있다. 제1상 내지 제3상의 권선 (2),(3),(4)는 각각 겹쳐진 다수개의 에나멜 피복의 동선군을 프레스로 성형해서 소망의 형상으로 형성되어 있다.
제1상의 권선(2)은 소정피치(3P)로 배열된 슬로트 수납부(2a)와, 인접하는 슬로트 수납부(2a)의 단부간을 연결하는 코일엔드로서의 브리지부(2b)로 된 크랭크상으로 구성되어 있다.
그리고, 각 슬로트 수납부(2a)는 고정자 철심의 슬로트(도시않음)의 내경형상과 대략 동등한 외경형상으로 성형되어 있다.
또, 브리지부(2b)는 슬로트 깊이방향의 폭(W)이 슬로트 수납부(2a)의 슬로트 깊이방향의 폭(2W)의 대략 반으로 형성되고 인접하는 슬로트 수납부(2a)의 슬로트 깊이방향의 한쪽의 단부끼리를 연결하고 있다.
제2상의 권선(3)은 소정피치(3P)로 배열된 슬로트 수납부(3a)과 인접하는 슬로트 수납부(3a)의 단부간을 연결하는 코일엔드로서의 브리지부(3b)로 된 크랭크상으로 구성되어 있다.
그리고, 각 슬로트 수납부(3a)는 고정자 철심의 슬로트의 내경형상과 대략 동등한 외경형상으로 형성되어 있다. 또 브리지부(3b)는 슬로트 깊이방향의 폭(W)이 슬로트 수납부(3a)의 슬로트 깊이방향의 폭(2W)의 대략 반으로 형성되고, 인접하는 슬로트 수납부(3a)의 슬로트 깊이방향의 다른쪽의 단부끼리를 연결하고 있다.
제3상의 권선(4)는 소정피치(3P)로 배열된 슬로트 수납부(4a)와, 인접하는슬로트 수납부(4a)의 단부간을 연결하는 코일엔드로서의 브리지부(4b)로 된 크랭크상으로 구성되어 있다.
그리고, 각 슬로트 수납부(4a)는 고정자 철심의 슬로트의 내경형상과 대략 같은 외경형상으로 성형되어 있다.
또, 브리지부(4b)는 슬로트 깊이방향의 폭(W)이 슬로트 수납부(4a)의 슬로트 깊이방향의 폭(2W)의 대략 반으로 형성되고, 인접하는 슬로트 수납부(4a)의 슬로트 깊이방향의 한쪽의 단부와 다른쪽의 단부를 연결하고 있다.
즉, 브리지부(4b)는 중간부에서 슬로트 깊이방향의 한쪽에서 다른쪽으로 시프트하고 있다.
이와같이 형성된 제1상 내지 제3상의 권선(2),(3),(4)는 슬로트 수납부(2a), (3a),(4a)이 서로 1슬로트(P) 어긋나게해서 배열되고, 도 5에 표시되는 전기자 코일(1)을 구성하고 있다.
이와같이 구성된 전기자 코일(1)은 구부림 가공에 의해 링상으로 성형된다. 그리고, 슬로트 수납부(2a),(3a),(4a)를 각 슬로트(6)내에 수납 하도록 분할 고정자 철심(5a),(5b)를 외주측에서 링상의 전기자 코일(1)로 보내 분할 고정자 철심 (5a),(5b)이 단면끼리를 당접 시켜서 용접 일체화 함으로써 도 7에 표시된 고정자 (8)이 얻어진다.
이와같이 구성된 고정자(8)에서는 전기자 코일(1)을 구성하는 제1상 내지 제3상의 권선(2),(3),(4)가 슬로트 수납부(2a),(3a),(4a)를 서로 1 슬로트씩 어긋나게해서 각각 3 슬로트 마다에 수납된 고정자 철심(5)에 권장되어 있다.
그리고, 제1상의 권선(2)의 브리지부(2b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 외주측에 배열되고, 제2상의 권선(3)의 브리지부(3b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측에 배열되고 제3상의 권선(4)의 브리지부(4b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측에서 경방향의 외주측에 시프트 하도록 배열되어 코일엔드군을 구성하고 있다.
그리고, 제1상 내지 제3상의 권선(2),(3),(4)는 크랭크 상태로 성형되어 있으므로 브리지부(2b),(3b),(4b)는 고정자 철심(5)의 단면을 따라 배치되어 코일엔드군의 축방향 높이를 낮게할 수가 있다.
종래의 전기자 코일에서는 U자상의 코일 세그멘트를 사용하고 있으므로 코일엔드군의 축방향 높이가 높아지고 고정자의 소형화가 도모되지 않는다는 과제가 있었다.
또, 개선책으로서의 전기자 코일(1)에서는 전기자 코일(1)을 구성하는 제1상 내지 제3상의 권선(2),(3),(4)는 각각의 브리지부(2b),(3b),(4b)가 고정자 철심(5)의 단면을 따라 경방향으로 2층이 되어 주방향으로 배열 되도록 고정자 철심(5)에 권장되어 있다.
그리고, 제1상의 권선(2)의 브리지부(2b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 외주측에 위치 하도록 배열되고, 제2상의 권선(3)의 브리지부(3b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측에 위치 하도록 배열되고, 또 제3상의 권선(4)의브리지부(4b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측에서 외주측에 시프트 하도록 배열되어 있다.
여기에서 제1상 내지 제3상의 권선(2),(3),(4)의 길이가 서로 다르고, 즉 3상의 권선의 저항치가 언밸런스가 되고, 각상의 권선에 통전되는 전류가 언밸런스가 되어 버린다는 과제가 있었다.
이 각상의 권선에 통전되는 전류의 언밸런스는 토크변동 소음 그리고 진동을 유발 시키는데 까지 연결된다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로 코일엔드의 축방향의 높이를 낮게해서 소형화를 가능케하고 각상의 권선에 통전되는 전류의 언밸런스를 억제할 수 있는 회전전기의 고정자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 회전전기의 고정자는 슬로트가 내주측에 개구 하도록 주방향으로 다수 설치된 원통상의 고정자 철심과, 제1상 내지 제3상의 권선이 각각 삽입되는 슬로트를 1슬로트씩 어긋나게해서 3슬로트 마다에 웨이브 와인딩으로 권장된 전기자 코일을 구비하고, 상기 권선의 각각을 슬로트외에서 한쪽의 슬로트에서 상기 고정자 철심의 단면으로 연출하고, 이 고정자 철심의 단면을 따라 또 경방향 위치를 유지하면서 주방향으로 뻗어 다른쪽의 슬로트에 들어가는 코일엔드를 형성하고 있고, 상기 코일엔드가 상기 고정자 철심의 단면에 경방향으로 2층으로 나란히주방향으로 배열되어서 코일엔드군을 구성하고 있는 것이다.
또, 상기 코일엔드군의 내층측에서는 상기 제1상의 권선 코일엔드 상기 제2상의 권선의 코일엔드 및 상기 제3상의 권선의 코일엔드순으로 주방향으로 배열되고, 상기 코일엔드군의 외층측에서는 상기 코일엔드군의 내층측에 대해 6슬로트 어긋나게 해서 상기 제1상의 권선의 코일엔드, 상기 제2상의 권선의 코일엔드 및 제3상의 권선의 코일엔드순으로 주방향으로 배열되어 있는 것이다.
또, 상기 코일엔드군의 내층측의 코일엔드와 외층측의 코일엔드 사이에 인슐레이터가 개장되어 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 3상 유도전동기의 고정자에 적용되는 전기자 코일의 요부를 표시하는 전개사시도,
도 2는 도 1에 표시된 전기자 코일의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 3상 유도전동기의 고정자를 표시하는 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 3상 유도전동기의 고정자에 적용되는 전기자 코일의 요부를 표시하는 전개사시도,
도 5는 3상 유도전동기의 고정자에 적용되는 종래의 전기자 코일의 요부를 표시하는 전개사시도,
도 6은 도 5에 표시된 전기자 코일의 분해사시도,
도 7은 종래의 3상 유도전동기의 고정자를 표시하는 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 : 고정자 철심 6 : 슬로트
9 : 고정자 10 : 전기자 코일
10a,10b : 코일엔드군 11 : 제1상의 권선
11b : 브리지부(코일엔드) 12 : 제2상의 권선
12b : 브리지부(코일엔드) 13 : 제3상의 권선
13b : 브리지부(코일엔드) 15 : 인슐레이터
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 따라 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 3상 유도전동기의 고정자에 적용되는 전기자 코일의 요부를 표시하는 전개사시도, 도 2는 도1에 표시된 전기자 코일의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에서 전기자 코일(10)은 예를들면 U상, V상 및 W상에 상당하는 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)으로 구성되어 있다. 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)은 각각 겹쳐진 다수의 에나멜 피복의 동선군을 프레스로 성형해서 소망의 형상으로 형성되어 있다.
제1상의 권선(11)은 소정피치(3P)로 배열된 슬로트 수납부(11a)와 인접하는 슬로트 수납부(11a)의 단부간을 연결하는 코일엔드로서의 브리지부(11b)로 된 크랭크상으로 구성되어 있다.
그리고, 각 슬로트 수납부(11a)는 고정자 철심의 슬로트(도시않음)의 내경형상과 대략 같은 외경형상의 구형단면으로 형성되어 있다.
또, 브리지부(11b)는 슬로트 깊이방향의 폭(W)이 슬로트 수납부(11a)의 슬로트 깊이방향의 폭(2W)의 대략 반으로 형성되어 있고, 인접하는 슬로트 수납부 (11a)의 슬로트 깊이방향의 한쪽의 단부끼리와 슬로트 깊이방향의 다른쪽의 단부 끼리를 교호로 연결하고 있다.
제2상의 권선(12)은 소정피치(3P)로 배열된 슬로트 수납부(12a)와, 인접하는 슬로트 수납부(12a)의 단부간을 연결하는 코일엔드로서의 브리지부(12b)로 된 크랭크상으로 구성되어 있다.
그리고, 각 슬로트 수납부(12a)는 고정자 철심의 슬로트의 내경형상과 대략같은 외경형상의 구형단면으로 성형되어 있다. 또 브리지부(12b)는 슬로트 깊이방향의 폭(W)이 슬로트 수납부(12a)의 슬로트 깊이방향의 폭(2W)의 대략 반으로 형성되고 인접하는 슬로트 수납부(12a)의 슬로트 깊이방향의 한쪽 단부끼리와 슬로트 깊이방향의 다른쪽의 단부끼리를 교호로 연결하고 있다.
제3상의 권선(13)은 소정피치(3P)로 배열된 슬로트 수납부(13a)와 인접하는 슬로트 수납부(13a)의 단부간을 연결하는 코일엔드로서의 브리지부(13b)로 된 크랭크상으로 구성되어 있다.
그리고, 슬로트 수납부(13a)는 고정자 철심의 슬로트의 내경형상과 대략 같은 외경형상의 구형단면으로 성형되어 있다.
또, 브리지부(13b)는 슬로트 깊이방향의 폭(W)이 슬로트 수납부(13a)의 슬로트 깊이방향의 폭(2W)의 대략 반으로 형성되고, 인접 슬로트 수납부(13a)의 슬로트 깊이방향의 한쪽의 단부끼리와 슬로트 깊이방향의 다른쪽의 단부끼리를 교호로 연결하고 있다.
이와같이 형성된 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)은 슬로트 수납부 (11a),(12a),(13a)가 서로 1슬로트(P)분 어긋나서 배열되어 도1에 표시된 전기자 코일(10)을 구성하고 있다.
이와같이 구성된 전기자 코일(10)은 구부림 가공에 의해 링상으로 형성된다. 그리고, 슬로트 수납부(11a),(12a),(13a)를 각 슬로트(6)내에 수납 하도록 분할 고정자 철심(5a),(5b)를 외주측에서 링상의 전기자 코일(10)에 할당해 분할 고정자 철심(5a),(5b)의 단면끼리를 당접시켜서 용접 일체화 함으로써 도 3에 표시된 고정자(9)가 얻어진다.
이와같이 구성된 고정자(9)에서는 전기코일(10)을 구성하는 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)이 슬로트 수납부(11a),(12a),(13a)를 서로 1슬로트씩 미루어 각각 3슬로트 마다에 수납되어서 고정자 철심(5)에 권장되어 있다.
그리고, 제1상의 권선(11)의 브리지부(11b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측과 외주측을 교호로 취하도록 주방향으로 배열되고, 제2상의 권선(12)의 브리지부(12b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측과 외주측을 교호로 취하도록 주방향으로 배열되고, 또 제3상의 권선(13)의 브리지부(13b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향의 내주측과 외주측을 교호로 취하도록 주방향으로 배열되어 있다.
그래서, 전기자 코일(10)의 각 코일엔드군(10a),(10b)는 브리지부(11b), (12b),(13b)가 경방향으로 2층으로 나열해 주방향으로 배열되어서 구성되어 있다.
그리고, 각 코일엔드군(10a),(10b)의 내층측에서는 브리지부(11b),(12b), (13b)가 (11b),(12b),(13b)의 순서대로 나열되어 있다. 한편, 외층측에서는 브리지부(11b),(12b),(13b)가 내층측에 대해 6슬로트(6P) 밀려서 브리지부(11b),(12b), (13b)의 순으로 나열되어 있다.
이 실시의 형태 1에 의하면 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)이 크랭크상으로 성형되어 있으므로 브리지부(11b),(12b),(13b)는 고정자 철심(5)의 단면을 따라 배치되고 코일엔드군(10a),(10b)의 축방향 높이를 낮게할 수 있고 고정자 (9)의 소형화가 도모된다.
또, 코일엔드군의 축방향 높이가 낮아지는 만큼 코일엔드의 코일의 누설 리엑턴스가 감소하고 출력의 향상이 도모된다.
또, 브리지부(11b),(12b),(13b)가 한쪽의 슬로트(6)에서 연출하고, 고정자 철심(5)의 단면에 따라 경방향 위치를 유지해서 주방향으로 뻗어 다른쪽의 슬로트 (6)에 들어 가도록 형성되고, 다시 브리지부(11b),(12b),(13b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향으로 2층으로 나란히 주방향으로 배열되어 있으므로 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)의 길이가 거의 같아지고 각 권선(11),(12),(13)의 저항치가 거의 같아진다.
그래서, 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)을 3상 교류로 결선 했을때에 각상의 권선을 흐르는 전류의 밸런스가 취해진다. 이 결과 이 각상의 권선에 통전되는 전류의 언밸런스에 기인하는 토크변동 소음 및 진동을 억제할 수 잇다.
또, 각 코일엔드군(10a),(10b)의 내층측에서는 브리지부(11b),(12b),(13b)가 브리지부(11b),(12b),(13b)의 순으로 나열되고 외층측에서는 브리지부(11b),(12b), (13b)가 내층측에 대해 6슬로트(6P) 밀려서 브리지부(11b),(12b),(13b)의 순으로 나열되어 있으므로 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)의 길이가 대략 같아지는 전기자 코일(10)이 얻어진다.
실시의형태 2.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 3상 유도전동기의 고정자에 적용되는 전기자 코일의 요부를 표시하는 전개사시도이다.
이 실시의 형태 2에서는 내층측의 브리지부(11b),(12b),(13b)와 외층측의 브리지부(11b),(12b),(13b)사이에 인슐레이터(15)를 개장하는 것으로 하고 있다.
또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다
이 실시의 형태 2에서는 코일엔드군(10a),(10b)에서의 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)간의 절연이 확실하게 확보된다.
여기서 브리지부(11b),(12b),(13b)가 한쪽의 슬로트(6)에서 연출하고 고정자 철심(5)의 단면을 따라 경방향 위치를 유지해서 주방향으로 뻗어서 다른쪽의 슬로트(6)에 들어가도록 형성되고, 또 브리지부(11b),(12b),(13b)가 고정자 철심(5)의 단면에 경방향으로 2층으로 나열되어 주방향으로 배열되어 있으므로 내층측의 브리지부(11b),(12b),(13b)와 외층측의 브리지부(11b),(12b),(13b)가 평행이 되고, 인슐레이터(15)의 개장이 쉬워지는 동시에 각 코일엔드군(10a),(10b)에 대해 각각 하나의 인슐레이터(15)로 상간 절연이 가능해 진다.
또, 상기 각 실시의 형태에서는 3상 유도전동기의 고정자에 적용하는 것으로 설명되고 있으나, 본 발명은 3상 유도전동기에 한정되는 것은 아니고 예를들면 교류발전기와 같은 다른 회전전기의 고정자에 적용해도 같은 효과가 얻어진다.
또, 상기 각 실시의 형태에서는 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)이 각각 에나멜 피복된 동선을 겹쳐서 프레스로 성형해서 형성되어 있는 것으로 하고 있으나 제1상 내지 제3상의 권선(11),(12),(13)는 각각 에나멜 피복된 하나의 동선재를 프레스로 성형해서 형성해도 된다
본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로 아래에 기재되어 있는바와 같은 효과를 나타낸다.
본 발명에 의하면 슬로트와 내주측에 개구 하도록 주방향으로 다수 설치된 원통상의 고정자 철심과, 제1상 내지 제3상의 권선이 각각 삽입되는 슬로트를 1슬로트씩 미루어서 3슬로트 마다에 웨이브 와인딩으로 권장된 전기자 코일을 구비하고, 상기 권선의 각각에는 슬로트외에서 한쪽의 슬로트에서 상기 고정자 철심의 단면으로 연출하고, 이 고정자 철심의 단면을 따라 그리고 또 경방향 위치를 유지해서 주방향으로 뻗어 다른쪽의 슬로트에 들어가는 코일엔드를 형성하고 있고, 상기 코일엔드가 상기 고정자 철심의 단면에 경방향으로 2층으로 나열되어 주방향으로배열되어서 코일앤드군을 구성하고 있으므로 각상의 권선에 통전되는 전류의 언밸런스가 억제되는 동시에 소형화가 실현될 수 있는 회전전기의 고정자가 얻어진다.
상기, 코일엔드군의 내층측에서는 상기 제1상의 권선의 코일엔드, 제2상의 권선의 코일엔드 및 상기 제3상의 코일엔드의 순으로 주방향으로 배열되고, 상기 코일엔드군의 외층측에서는 상기 코일엔드군의 내층측에 대해 6슬로트씩 미루어서 상기 제1상의 권선의 코일엔드, 상기 제2상의 권선의 코일엔드 및 제3상의 권선의 코일엔드의 순으로 주방향으로 배열되어 있으므로 제1상 내지 제3상의 권선의 길이가 거의 같아지는 전기자 코일을 쉽게 실현 시킬수가 있다.
또, 상기 코일엔드군의 내층측의 코일엔드와 외층측의 코일엔드 사이에 인슐레이터가 개장되어 있으므로 각상의 권선간의 절연이 확실하게 확보된다.
Claims (3)
- 슬로트가 내주측으로 개구 하도록 주방향으로 다수 설치된 원통상의 고정자 철심과, 제1상 내지 제3상의 권선이 각각 삽입되는 슬로트를 1슬로트씩 미루어 3슬로트 마다에 웨이브 와인딩으로 권장된 전기자 코일을 구비하고, 상기 권선의 각각은 슬로트외에서 한쪽의 슬로트에서 상기 고정자 철심의 단면에 연출하고, 이 고정자 철심의 단면을 따라 또 경방향 위치를 유지해서 주방향으로 뻗어서 다른쪽의 슬로트에 들어가는 코일엔드를 형성하고 있고, 상기 코일엔드가 상기 고정자 철심의단면에 경방향으로 2층으로 나열해 주방향으로 배열되어서 코일엔드군을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 코일엔드군의 내층측에서는 상기 제1상의 권선의 코일엔드, 상기 제2상의 권선의 코일엔드 및 상기 제3상의 권선의 코일엔드 순으로 주방향으로 배열되고, 상기 코일엔드군의 외층측에서는 상기 코일엔드군의 내층측에 대해 6슬로트씩 미루어 상기 제1상의 권선의 코일엔드, 상기 제2상의 권선의 코일엔드 및 제3상의 권선의 코일엔드의 순으로 주방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 코일엔드군의 내층측의 코일엔드와 외층측의 코일엔드 사이에 인슐레이터가 개장되어 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자.
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