KR101037021B1 - 차량용 배터리 릴레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 배터리 릴레이는, 상측이 개방된 하우징 내에 장착되는 여자코일; 상기 여자코일의 상측에 위치되도록 상기 하우징에 결합되는 고정판; 상기 여자코일의 중심홀에 위치되어, 상기 여자코일에 전류가 인가됨에 따라 상승하는 자성체; 상기 고정판의 상측에 위치되도록 상기 자성체와 일체로 결합되며, 가동접점이 구비되는 가동부재; 상기 가동부재를 덮도록 상기 하우징에 결합되며, 상기 가동부재가 상승될 때 상기 가동접점과 통전되는 고정접점을 구비하는 캡;을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 배터리 릴레이는, 가동접점과 고정접점을 은 산화물로 대체시키더라도 제조원가가 크게 상승하지 아니하고, 장기간 사용하더라도 사용자의 의사에 반하여 가동접점이 고정접점에 접촉되는 현상이 발생되지 아니하며, 가동접점의 이동방향이 일정하게 가이드되고, 다른 전기장치의 케이블단자가 안정적으로 연결될 수 있다는 장점이 있다.
배터리, 릴레이, 고정접점, 가동접점, 여자코일, 리턴스프링

Description

차량용 배터리 릴레이 {Battery relay for vehicle}
본 발명은 차량용 배터리 릴레이에 관한 것으로, 더 상세하게는 대용량화가 가능해지고, 가동접점과 고정접점의 불필요한 접촉현상이 발생되지 아니하며, 가동접점의 이동방향을 일정하게 가이드할 수 있고, 다른 전기장치의 케이블단자가 안정적으로 연결될 수 있도록 구성되는 차량용 배터리 릴레이에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 차량용 배터리 릴레이의 동작을 도시하는 부분 절개 사시도이고, 도 3은 종래의 차량용 배터리 릴레이의 평면도이다.
일반적으로 차량용 배터리 릴레이는 부하측으로 공급되는 배터리 전원을 단속하는 수단으로서, 일체형의 플런저(10) 및 가동접점(11)과, 이 플런저(10) 및 가동접점(11)을 플런저(10) 하측에서 탄력 지지하는 리턴 스프링(12)과, 가동접점(11)의 하측에 고정 배치되는 고정접점(13)과, 배터리 스위치(14)와 접속되는 여자 코일(15)로 구성되어 있다.
배터리 스위치(14)에 의해 여자 코일(15)이 여자되면 가동접점(11)이 아래로 내려오면서 고정접점(13)과 접점을 형성하게 되어 부하측으로 배터리 전원이 공급 될 수 있게 된다. 또한, 배터리 스위치(14)를 오프(off)시키면 리턴 스프링(12)에 의해 접점이 떨어지게 된다.
가동접점(11)의 저면에는 전체 면적에 걸쳐 규칙적으로 배열되는 다수의 엠보싱(16)을 형성하여 고정접점(13)과의 점접촉을 이루게 된다. 플런저(10)의 길이 중간정도의 위치에는 플런저 몸체의 전체 둘레를 따라가면서 연속되는 홈(18)을 형성하고, 여자 코일(15)을 감싸고 있는 프레임의 벽면에는 상기 홈(18)에 안착가능한 볼(17)과 이것을 바깥쪽으로 항상 탄력 지지하는 볼 스프링(19)을 설치하여 플런저(10)의 상하 동작시 상기 볼(17)이 홈(18)에 안착될 수 있도록 한다. 이에 따라, 플런저(10)의 홈(18)에 상기 볼(17)이 안착되면, 가동접점(11)과 고정접점(13)의 접촉상태가 평형을 유지할 수 있게 된다.
배터리 스위치(14)에 의해 여자 코일(15)이 여기되면 도 1에 도시된 바와 같이, 가동접점(11)이 아래로 내려오면서 고정접점(13)과 접점을 형성하게 되므로 배터리 전원이 부하측으로 공급될 수 있게 된다. 이때, 상기 접점단의 접점 형성과 동시에 플런저(10)의 홈(18)에 볼(17)이 안착되면서 플런저(10)의 좌우 유동을 잡아주게 되므로 가동접점(11)과 고정접점(13) 간의 점접촉상태가 평형을 유지하게 되고, 이에 따라 접점단의 접촉력이 향상되면서 단자의 통전용량을 높여줄 수 있게 된다.
도 2는 배터리 스위치(14)의 OFF 상태를 나타내는 것으로서, 리턴 스프링(12)의 복원력에 의해 접점이 떨어지게 되므로 부하측으로 공급되는 배터리 전원 이 차단될 수 있게 된다.
또한, 종래의 배터리 릴레이는 다른 전기장치의 케이블단자가 연결될 수 있도록 외부로 돌출되는 고정접점단자(13a)가 형성되고, 상기 고정접점단자(13a)에는 볼팅홀(13b)이 형성된다.
따라서 다른 전기장치의 케이블단자는 상기 고정접점단자(13a)와 겹쳐지도록 안착된 후, 상기 볼팅홀(13b)을 관통하도록 장착되는 별도의 체결볼트에 의해 상기 고정접점단자(13a)와 결합된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 배터리 릴레이는, 가동접점과 고정접점이 각각 구리합금으로 제작되는데, 이와 같이 구리합금으로 제작되는 가동접점과 고정접점으로는 배터리 릴레이의 용량을 키우는데 한계가 있으므로, 상기 가동접점과 고정접점을 은 산화물로 제작하는 방안이 제안된 바 있다. 이때, 종래의 배터리 릴레이에 적용되는 가동접점과 고정접점은 크기가 매우 크므로, 구리합금에 비해 고가인 은 산화물로 제작하게 되면 원가가 대폭 상승된다는 단점이 있다.
또한, 종래의 배터리 릴레이는, 사용기간이 오래됨에 따라 리턴 스프링이 노후되는 경우 상기 가동접점이 자중에 의해 아래로 떨어지게 되어 사용자의 의도에 상관없이 항상 고정접점과 접촉된 상태를 유지하는 상태가 발생될 수 있고, 상기 리턴스프링은 하우징 바닥면에 수직으로 세워지도록 장착되어야 하는바 조립이 난해하며, 리턴스프링이 쓰러지는 경우 가동접점이 고정접점과 이격되지 못하게 된다는 치명적인 문제가 발생된다는 단점이 있다.
또한, 여자코일의 내부로 삽입 장착되는 플런저는, 측방향으로의 흔들림 방지를 위하여 외주면이 여자코일의 내주면과 접촉되도록 구성된다. 그러나 플런저의 외주면과 여자코일의 내주면 치수관리에 한계가 있어 플런저의 외주면과 여자코일의 내주면 사이에는 이격 공간이 발생될 수밖에 없으므로, 상기 플런저와 일체로 결합된 가동접점의 이동방향이 일정하게 가이드될 수 없다는 단점이 있다.
또한, 종래의 배터리 릴레이의 고정접점단자는 별도의 체결볼트에 의해 다른 전기장치의 케이블단자와 연결되는데, 상기 고정접점단자는 플레이트 형상으로 형성되는바 체결볼트가 체결되는 과정에서 볼팅홀 내주면의 나사산이 손상되고, 이에 따라 다른 전기장치의 케이블단자가 고정되지 못하게 된다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가동접점과 고정접점을 은 산화물로 대체시키더라도 제조원가가 크게 상승하지 아니하고, 장기간 사용하더라도 사용자의 의도에 반하여 가동접점이 고정접점에 접촉되는 현상이 발생되지 아니하며, 가동접점의 이동방향을 일정하게 가이드할 수 있고, 다른 전기장치의 케이블단자가 안정적으로 연결될 수 있도록 구성되는 배터리 릴레이를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배터리 릴레이는,
상측이 개방된 하우징 내에 장착되는 여자코일;
상기 여자코일의 상측에 위치되도록 상기 하우징에 결합되는 고정판;
상기 여자코일의 중심홀에 위치되어, 상기 여자코일에 전류가 인가됨에 따라 상승하는 자성체;
상기 고정판의 상측에 위치되도록 상기 자성체와 일체로 결합되며, 가동접점이 구비되는 가동부재;
상기 가동부재를 덮도록 상기 하우징에 결합되며, 상기 가동부재가 상승될 때 상기 가동접점과 통전되는 고정접점을 구비하는 캡;
을 포함하여 구성된다.
상기 자성체에 하향 탄성력을 인가하는 리턴스프링을 더 포함한다.
상기 고정판의 저면에는 상기 자성체를 향해 하향 연장되는 플런저가 구비되며,
상기 리턴스프링은 양단이 상기 플런저와 자성체에 각각 안착되는 코일스프링으로 적용된다.
상기 하우징의 바닥면에는, 상기 자성체의 외측면에 접촉되며 상기 자성체의 이동방향으로 상향 연장되어 상기 자성체의 측방향 흔들림을 가이드하는 가이드벽이 형성된다.
상기 고정접점과 통전되도록 상기 캡의 외측으로 돌출되는 고정접점단자와,
상기 고정접점단자에 나사결합되는 체결너트를 더 포함한다.
상기 고정접점단자의 하측에는, 상기 고정접점단자의 돌출방향과 교차하는 방향으로 연장되며 상기 고정접점단자와 통전되는 단자받침이 마련된다.
상기 고정접점단자는 쌍으로 구비되며,
상기 캡은 상기 한 쌍의 고정접점단자 사이에 위치되는 격리벽을 더 포함한다.
상기 격리벽에는 다이오드가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되고, 상기 다이오드는 상기 여자코일의 입력단자 및 출력단자에 각각 전기적으로 연결된다.
본 발명에 의한 배터리 릴레이는, 가동접점과 고정접점을 은 산화물로 대체시키더라도 제조원가가 크게 상승하지 아니하고, 장기간 사용하더라도 사용자의 의사에 반하여 가동접점이 고정접점에 접촉되는 현상이 발생되지 아니하며, 가동접점의 이동방향이 일정하게 가이드되고, 다른 전기장치의 케이블단자가 안정적으로 연결될 수 있다는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 의 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 배터리 릴레이의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 배터리 릴레이의 분해사시도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 배터리 릴레이의 동작을 도시하는 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리 릴레이는, 상측이 개방된 하우징(200) 내에 장착되는 여자코일(100)과, 상기 여자코일(100)의 상측에 위치되도록 상기 하우징(200)에 결합되는 고정판(300)과, 상기 여자코일(100)의 중심홀(110)에 삽입되도록 위치되어 상기 여자코일(100)에 전류가 인가됨에 따라 상승하는 자성체(600)와, 상기 고정판(300)의 상측에 위치되도록 상기 고정판(300)을 관통하는 샤프트(520)에 의해 상기 자성체(600)와 일체로 결합되며 상면에 가동접점(510)이 구비되는 가동부재(500)와, 상기 가동부재(500)를 덮도록 상기 하우징(200)에 결합되는 캡(700)을 포함하여 구성된다. 상기 캡(700)의 천정면에는 며 상기 가동부재(500)가 상승될 때 상기 가동접점(510)과 통전되는 고정접점(710)을 구비하는 캡(700)을 포함하여 구성된다.
상기 여자코일(100)에 전류가 인가되지 아니하는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 자성체(600)의 저면이 하우징(200)의 바닥면에 접촉된 상태를 유지한다. 이때, 상기 샤프트(520)에 의해 자성체(600)와 일체로 결합된 가동부재(500)는 아래로 내려가 있는 상태로서, 상기 가동부재(500)의 상면에 구비된 가동접점(510)은 고정접점(710)과 이격된다.
도 6에 도시된 상태에서 상기 여자코일(100)에 전류가 인가되면, 자성체(600) 및 이에 결합된 샤프트(520) 및 고정부재는 도 7에 도시된 바와 같이 상승하게 되고, 이에 따라 상기 고정부재의 상면에 구비된 가동접점(510)은 캡(700)의 천정면에 구비된 고정접점(710)에 접촉된다.
이때, 본 발명에 의한 배터리 릴레이는, 가동부재(500) 및 가동접점(510) 전체가 무거운 금속으로 제작되는 것이 아니라, 상기 가동부재(500)는 합성수지와 같 은 비교적 재료로 제작되고, 상기 가동접점(510)만이 통전성이 있는 금속(바람직하게는 은 산화물)으로 제작된다. 따라서 상기 자성체(600)에 의해 상승되는 부재(가동부재(500) 및 가동접점(510))는 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 가동접점(11)보다 가벼워지므로, 여자코일(100)에 의해 발생되는 힘이 동일하다 하더라도 보다 확실하게 고정접점(710)에 접촉될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 적용되는 가동접점(510)은 종래의 가동접점(11)에 비해 매우 작으므로, 상기 가동접점(510)을 고가의 은 산화물로 제작하더라도 제조원가가 크게 상승하지 아니하게 된다. 더욱이, 가동부재(500)를 저가의 합성수지로 제작하는 경우 제조원가는 오히려 절감될 수 있다.
도 7에 도시된 상태에서 상기 여자코일(100)에 전류가 흐르지 아니하게 되면, 도 6에 도시된 상태로 자성체(600)와 샤프트(520)와 가동부재(500)는 하강된다. 이때 자성체(600)와 샤프트(520)와 가동부재(500)는 자중에 의해 하강되도록 구성될 수도 있으나, 보다 확실하게 하강될 수 있도록 상기 자성체(600)에 하향 탄성력을 인가하는 리턴스프링(610)이 추가로 구비된다.
이때, 상기 고정판(300)의 저면에는 상기 자성체(600)를 향해 하향 연장되는 플런저(400)가 구비되며, 상기 리턴스프링(610)은 양단이 상기 플런저(400)와 자성체(600)에 각각 안착되는 코일스프링으로 적용될 수 있다. 물론, 상기 자성체(600)에 하향 탄성력을 인가할 수만 있다면 상기 리턴스프링(610)은 어떠한 탄성체로도 대체될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 자성체(600)와 샤프트(520)와 가동부재(500)가 상승되었을 때 상기 플런저(400)의 하단과 자성체(600)의 상단 간의 거리가 좁아지게 되므로, 상기 자성체(600)의 상단과 플런저(400)의 하단에 삽입된 리턴스프링(610)은 압축된 상태가 된다. 이와 같은 상태에서 상기 자성체(600)를 상승시키는 여자코일(100)의 힘이 없어지게 되면, 상기 자성체(600)는 리턴스프링(610)의 탄성력에 의해 하향으로 밀리게 되고, 상기 자성체(600)와 일체로 결합된 가동부재(500)의 가동접점(510)은 고정접점(710)과 떨어지게 된다.
이때, 본 발명에 적용되는 리턴스프링(610)은 자성체(600)와 샤프트(520)와 가동부재(500)의 자중방향과 반대 방향으로 탄성력을 가하는 것이 아니라, 자성체(600)와 샤프트(520)와 가동부재(500)의 자중방향과 동일한 방향으로 탄성력을 가하도록 구성된다. 따라서 상기 리턴스프링(610)이 노후되더라도 상기 여자코일(100)에 의해 발생되는 힘이 해제되었을 때 상기 자성체(600)와 샤프트(520)와 가동부재(500)는 자중에 의해 하강되는바, 상기 가동접점(510)이 의도치 아니하게 고정접점(710)과 접촉되는 상황은 발생하지 아니하게 된다.
또한 상기 하우징(200)의 바닥면에는, 상기 자성체(600)의 외측면에 접촉되며 상기 자성체(600)의 이동방향으로 상향 연장되어 상기 자성체(600)의 측방향 흔들림을 가이드하는 가이드벽(210)이 형성된다.
따라서 상기 여자코일(100)의 중심홀(110) 내주면과 플런저(400)의 외주면이 상호 이격되더라도, 상기 가동부재(500) 및 이에 결합된 가동접점(510)은 측방향으 로 흔들리지 아니하고 안정적으로 승강 동작이 가능해진다는 장점이 있다.
또한 배터리 릴레이에는, 고정접점단자(720)에 다른 전기장치의 케이블단자(20)를 연결할 수 있도록 외부로 돌출되는 고정접점단자(720)가 쌍으로 구비되는데, 상기 캡(700)에는 상기 한 쌍의 고정접점단자(720) 사이를 가르도록 상향 연장되는 격리벽(760)이 형성된다. 이와 같이 격리벽(760)이 형성되면 서로 다른 두 개의 고정접점단자(720)가 의도치 아니하게 연결되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한 배터리 릴레이에는, 접지단으로부터의 순간적인 역전압 발생 시 흐르게 되는 전류를 여자코 일의 출력단자(120)에서 입력단자(130)로 바로 바이패스시키는 다이오드(800)가 구비되는데, 본 발명에 의한 배터리 릴레이에 구비되는 다이오드(800)는 하우징(200)과 캡(700) 내부에 장착되지 아니하고 캡(700) 외부에 장착된다. 이와 같이 다이오드(800)가 캡(700) 외부에 장착되면, 다이오드(800)에 연결되는 전선이 여자코일(100)이나 가동접점(510) 및 고정접점(710)과 연결될 우려가 없어지게 된다. 또한, 다이오드(800)를 결합시키기 위한 납땜 작업이 매우 용이해진다는 장점이 있다.
이때, 상기 다이오드(800)가 캡(700)의 외측면보다 돌출되면 다른 장치들과의 접촉에 의해 쉽게 파손될 우려가 있으므로, 상기 격리벽(760)에는 다이오드(800)가 삽입될 수 있는 크기 및 형상의 삽입홈(762)이 형성되고, 상기 다이오드(800)는 상기 삽입홈(762)에 삽입되도록 장착됨이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 의한 배터리 릴레이에 구비되는 고정접점단자(720)에 케이블단자(20)를 연결하는 구조를 도시하는 분해사시도이다.
본 발명에 포함되는 고정접점단자(720)는 도 8에 도시된 바와 같이 외주면에 나사산이 형성되어, 별도의 체결너트(740)가 나사결합될 수 있도록 구성된다. 따라서 다른 전기장치의 케이블단자(20)를 고정접점단자(720)에 연결하고자 하는 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이 케이블단자(20)를 고정접점단자(720)에 끼운 후, 체결너트(740)를 체결시킴으로써 상기 케이블단자(20)와 고정접점단자(720)가 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있게 한다. 이때, 상기 체결너트(740)와 케이블단자(20) 사이에는 결합력 향상을 위해 와셔(750)가 추가로 구비될 수 있다.
이와 같이 체결너트(740)의 체결력에 의해 케이블단자(20)가 고정접점단자(720)에 결합되는 구조는, 도 3을 참고하여 언급한 바와 같이 체결볼트를 이용하는 경우에 비해 나사산이 손상될 우려가 현저히 적어지고, 이에 따라 상기 케이블단자(20)는 고정접점단자(720)에 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 고정접점단자(720)와 케이블단자(20) 간의 접촉면적 증대를 위해, 상기 고정접점단자(720)의 하측에는 단자받침(730)이 형성될 수 있다. 상기 단자받침(730)은, 상기 고정접점단자(720)의 돌출방향과 교차하는 방향으로 연장되며 상기 고정접점단자(720)와 통전되도록 구성된다.
따라서 상기 고정접점단자(720)에 끼워지는 케이블단자(20)는 보다 넓은 면 적이 단자받침(730)과 접촉되고, 결과적으로 상기 고정접점단자(720)와의 전기적 연결이 안정적으로 유지될 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 차량용 배터리 릴레이의 동작을 도시하는 부분 절개 사시도이다.
도 3은 종래의 차량용 배터리 릴레이의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 배터리 릴레이의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 배터리 릴레이의 분해사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 배터리 릴레이의 동작을 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 배터리 릴레이에 구비되는 고정접점단자에 케이블단자를 연결하는 구조를 도시하는 분해사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 여자코일 110 : 중심홀
120 : 여자코일 출력단자 130 : 여자코일 입력단자
200 : 하우징 210 : 가이드벽
300 : 고정판 400 : 플런저
500 : 가동부재 510 : 가동접점
520 : 샤프트 600 : 자성체
610 : 리턴스프링 700 : 캡
710 : 고정접점 720 : 고정접점단자
730 : 단자받침 740 : 체결너트
750 : 와셔 760 : 격리벽
762 : 삽입홈 800 : 다이오드

Claims (8)

  1. 상측이 개방된 하우징 내에 장착되는 여자코일;
    상기 여자코일의 상측에 위치되도록 상기 하우징에 결합되는 고정판;
    상기 여자코일의 중심홀에 위치되어, 상기 여자코일에 전류가 인가됨에 따라 상승하는 자성체;
    상기 고정판의 상측에 위치되도록 상기 자성체와 일체로 결합되며, 가동접점이 구비되는 가동부재;
    상기 가동부재를 덮도록 상기 하우징에 결합되며, 상기 가동부재가 상승될 때 상기 가동접점과 통전되는 고정접점을 구비하는 캡;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성체에 하향 탄성력을 인가하는 리턴스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정판의 저면에는 상기 자성체를 향해 하향 연장되는 플런저가 구비되 며,
    상기 리턴스프링은 양단이 상기 플런저와 자성체에 각각 안착되는 코일스프링으로 적용되는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥면에는, 상기 자성체의 외측면에 접촉되며 상기 자성체의 이동방향으로 상향 연장되어 상기 자성체의 측방향 흔들림을 가이드하는 가이드벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정접점과 통전되도록 상기 캡의 외측으로 돌출되는 고정접점단자와,
    상기 고정접점단자에 나사결합되는 체결너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정접점단자의 하측에는, 상기 고정접점단자의 돌출방향과 교차하는 방향으로 연장되며 상기 고정접점단자와 통전되는 단자받침이 마련되는 것을 특징 으로 하는 배터리 릴레이.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고정접점단자는 쌍으로 구비되며,
    상기 캡은 상기 한 쌍의 고정접점단자 사이에 위치되는 격리벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 격리벽에는 다이오드가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되고, 상기 다이오드는 상기 여자코일의 입력단자 및 출력단자에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 릴레이.
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