KR101426622B1 - Rotor Structure of Electric Rotating Machine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동기의 회전자 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도 전동기에 사용되는 농형 회전자의 내부 구조에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 구조는, 회전축에 결합되어 있으며 내부에 하나 이상 다수의 제1 냉각유로가 형성된 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 일단부에 결합되는 압축판; 상기 회전자 코어 및 상기 압축판을 관통하는 회전자 동바, 및 상기 회전자 동바의 일단부에 결합되어 있는 엔드링을 포함하되, 상기 제1 냉각유로를 통해 유입되는 공기를 상기 압축판과 상기 회전축에 형성된 돌기에 의해 형성되는 제2 냉각유로 및 제3 냉각유로로 배출하여 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링을 냉각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 외부로부터 회전자 코어로 유입된 냉각매체를 압축판 및 회전축에 의해 형성된 냉각유로를 통해 회전자 동바 및 엔드링 쪽으로 배출하여 직접 냉각함으로써, 전동기 동작시 발생하는 열에 의해 도체 재질의 회전자 동바 및 엔드링이 가열됨에 따른 전동기의 손실 및 도체의 온도상승을 저감시키며, 아울러 전동기의 수명을 향상시키는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor structure of an electric motor, and more particularly, to an internal structure of a cage rotor used in an induction motor. A rotor structure according to an embodiment of the present invention includes a rotor core coupled to a rotating shaft and having one or more first cooling flow paths formed therein, a compression plate coupled to one end of the rotor core, And an end ring coupled to one end of the rotator bar, wherein air introduced through the first cooling passage is introduced into the compression plate and the rotation shaft And the second cooling passage and the third cooling passage formed by the protrusions formed in the first cooling passage and the second cooling passage and cooling the rotor bar and the endring.
According to the present invention, the cooling medium flowing from the outside to the rotor core is discharged through the cooling channel formed by the compression plate and the rotating shaft toward the rotor rotor bar and the end ring and directly cooled, The loss of the motor and the temperature rise of the conductor due to the heating of the rotor and end rings are reduced, and the life of the motor is also improved.
Description
본 발명은 전동기의 부하측 냉각성능을 향상한 회전자 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자 코어의 압축판과 회전축 간에 냉각유로를 확보함으로써 전동기 내부를 순환하는 공기에 의해 전동기의 회전자 동바 및 엔드링을 직접 냉각하는 회전자 구조에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a rotor structure for improving the cooling performance of a motor on the load side, and more particularly, to a rotor structure for improving the cooling performance on the load side of an electric motor by securing a cooling passage between a compression plate and a rotary shaft of the rotor core, To a rotor structure for directly cooling an end ring.
최근 화석연료의 고갈 및 환경문제가 부각됨에 따라 효율적인 전력소모에 대한 필요가 급증하고 있으며, 이를 위해 기존에 사용되고 있는 전동기의 기대수명 및 효율향상을 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 특히, 기존 전동기 중 유도 전동기(Induction motor)의 경우 전동기의 동작 시 회전자 코어 내 삽입된 도체 재질의 회전자 동바 및 상기 회전자 동바에 결합되어 있는 회전자 엔드링의 온도 상승으로 인해 전동기의 효율 및 수명이 저감되는 문제를 해결하는 것이 중요한 실정이다.In recent years, as exhaustion of fossil fuels and environmental problems have been highlighted, there has been a rapid increase in the need for efficient power consumption. Various techniques for improving the life expectancy and efficiency of motors used in the past have been developed. Particularly, in the case of an induction motor of a conventional motor, due to the temperature rise of the rotor end bar of the conductor material inserted in the rotor core and the rotor end ring coupled to the rotor copper bar during operation of the motor, And the problem of reducing the lifetime is important.
이러한 기술적 문제를 해결하기 위해 회전자 코어 내 공기의 흐름을 위한 복수의 유로를 설계하여 전동기의 동작에 따라 회전자 코어 내부의 공기를 순환시킴으로써 회전자 코어를 냉각하고자 하는 종래기술(일본공개공보 1994-153471호) 등이 출원된 바 있다.In order to solve such a technical problem, a plurality of flow paths for air flow in the rotor core are designed to circulate the air inside the rotor core according to the operation of the electric motor to thereby cool the rotor core (Japanese Patent Application Laid- -153471) have been filed.
그러나, 상기 종래기술의 경우 회전자 코어 내 공기순환을 위해 회전자 코어에 결합되는 별도의 구조물에 형성된 통기구를 포함하고 있어 전동기의 조립성 및 생산성이 저하되며, 전동기의 효율이 저하되는 주요원인인 회전자 동바 및 엔드링의 온도 상승을 직접 냉각하는 구조가 아니라는 한계점이 있으므로, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 기존 전동기의 회전자 구조를 개선한 전동기 회전자 구조에 관해 이하와 같이 개시한다.However, in the case of the above-mentioned prior art, since there is a vent hole formed in a separate structure coupled to the rotor core for air circulation in the rotor core, the assemblability and productivity of the motor are lowered, There is a limit in that it is not a structure for directly cooling the temperature rise of the rotor bus bar and the end ring. Therefore, in order to overcome the problems of the prior art, the present invention provides a motor rotor structure improved in the rotor structure of a conventional motor, .
본 발명의 목적은, 전동기의 구동 시 전동기 내부를 순환하는 냉각매체가 회전자 코어 내 형성된 냉각유로를 통해 회전자 코어 내 삽입된 회전자 동바 및 상기 동바에 결합된 엔드링을 직접 냉각할 수 있는 회전자 구조를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cooling device for an internal combustion engine in which a cooling medium circulating inside a motor when a motor is driven can directly cool a rotor diver inserted in a rotor core through a cooling channel formed in the rotor core, To provide a rotor structure.
본 발명의 제1 실시예에 따른 회전자 구조는, 회전축에 결합되어 있으며, 내부에 하나 이상 다수의 제1 냉각유로가 형성된 회전자 코어; 상기 회전자 코어의 일단부에 결합되는 압축판; 상기 회전자 코어 및 상기 압축판을 관통하는 회전자 동바; 및 상기 회전자 동바의 일단부에 결합되어 있는 엔드링;을 포함하는 전동기의 회전자 구조에 있어서, 상기 제1 냉각유로를 통해 유입되는 냉각매체를 상기 압축판과 상기 회전축에 형성된 돌기에 의해 형성되는 제2 냉각유로로 배출시켜 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링을 냉각하는 것을 특징으로 한다.A rotor structure according to a first embodiment of the present invention includes: a rotor core coupled to a rotating shaft and having one or more first cooling flow paths formed therein; A compression plate coupled to one end of the rotor core; A rotor rotor passing through the rotor core and the compression plate; And an end ring coupled to one end of the rotor bar, wherein the cooling medium flowing through the first cooling channel is formed by the protrusions formed on the compression plate and the rotating shaft And cooling the rotor bar and the end ring.
이때, 제2 냉각유로는, 상기 제1 냉각유로를 통해 유입된 냉각매체가 소정의 경사면을 갖는 압축판의 일단부와 소정의 경사면을 갖는 돌기 사이의 공간을 통해 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링 방향으로 배출되도록 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the second cooling flow passage is formed in such a manner that the cooling medium introduced through the first cooling passage flows through the space between the one end of the compression plate having the predetermined inclined surface and the protrusion having the predetermined inclined surface, Direction of the substrate.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자 구조는, 회전축에 결합되어 있으며, 내부에 하나 이상 다수의 제1 냉각유로가 형성된 회전자 코어; 상기 회전자 코어의 일단부에 결합되는 압축판; 상기 회전자 코어 및 상기 압축판을 관통하는 회전자 동바; 및 상기 회전자 동바의 일단부에 결합되어 있는 엔드링;을 포함하는 전동기의 회전자 구조에 있어서, 상기 제1 냉각유로를 통해 유입되는 전동기 내부순환 냉각매체를 상기 압축판과 상기 회전축에 형성된 돌기 사이에 형성된 제3 냉각유로를 통해 배출시켜 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링을 냉각하는 것을 특징으로 한다.A rotor structure according to a second embodiment of the present invention includes a rotor core coupled to a rotating shaft and having one or more first cooling flow paths formed therein; A compression plate coupled to one end of the rotor core; A rotor rotor passing through the rotor core and the compression plate; And an end ring coupled to one end of the rotor eccentric shaft, wherein the circulating cooling medium in the electric motor, which flows through the first cooling passage, Through the third cooling passage formed between the rotor and the end ring to cool the rotor bar and the end ring.
이때, 제3 냉각유로는 상기 돌기(310)가 상기 압축판(103)의 축방향으로 소정의 간격을 두고 이격됨으로써 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the third cooling channel is formed by spacing the
아울러, 제1 냉각유로는 상기 회전축의 수직방향으로 상기 회전자 동바를 관통하여 형성되거나, 상기 회전축의 축방향으로 회전축과 회전자 코어 사이에 형성되는 것이 바람직하다. The first cooling passage may be formed through the rotor copper bar in a direction perpendicular to the rotation axis, or may be formed between the rotation axis and the rotor core in the axial direction of the rotation axis.
본 발명에 따르면, 전동기 내부를 순환하는 냉각매체를 압축판과 돌기에 의해 형성된 냉각유로를 통해 회전자 동바 및 엔드링 쪽으로 배출하여 직접 냉각함으로써, 전동기 동작시 발생하는 열에 의해 도체 재질의 회전자 동바 및 엔드링이 가열됨에 따라 전동기의 효율저하를 저감시키며, 아울러 전동기의 수명을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, the cooling medium circulating inside the electric motor is discharged to the rotor rotor bar and the end ring via the cooling flow path formed by the compression plate and the projection, and is directly cooled, And the efficiency of the motor is reduced as the end ring is heated, and the life of the motor is also improved.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동기의 회전자 구조를 설명하기 위한 예시도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기의 회전자 구조를 설명하기 위한 예시도면이다. 1 is an exemplary view for explaining a rotor structure of a motor according to a first embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view for explaining a rotor structure of a motor according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석하여야 할 것이다.Before describing the embodiments of the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be modified and changed without departing from the scope and spirit of the invention. It is also to be understood that the terminology or words used in the present specification and claims should be interpreted with reference to the meaning of the inventive concept of the present invention based on the principle that the inventor can define the concept of appropriate terms to describe his invention in the best way It should be interpreted as a concept.
설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 전동기의 회전자 구조는 유도 전동기에 사용되는 농형 로터(Squirel cage rotor)인 것이 바람직하나, 다만 이에 한정되지 아니한다.
Prior to the description, the rotor structure of the motor according to the present invention is preferably a squire cage rotor used in an induction motor, but is not limited thereto.
이하, 본 발명에 따른 전동기의 회전자 구조에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동기의 회전자 구조 단면을 간략히 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기의 회전자 구조 단면을 간략히 도시한 도면이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a rotor structure of a motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor of a motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a rotor of a motor according to a second embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 전동기의 회전자 구조는, 전동기의 회전축에 결합되어 있는 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 양측단부에 형성되어 상기 회전자 코어의 변형을 방지하는 압축판(End plate), 상기 회전자 코어 및 상기 압축판을 상기 전동기의 회전축 방향으로 관통하여 형성되는 도체 재질의 회전자 동바(Rotor bar) 및 상기 회전자 동바의 일단부와 결합하는 도체 재질의 엔드링(End ring)을 포함한다.A rotor structure of a motor according to the present invention includes a rotor core coupled to a rotation shaft of an electric motor, an end plate formed at both ends of the rotor core to prevent deformation of the rotor core, An electronic core and a rotator bar made of a conductive material formed to penetrate the compression plate in the direction of the rotation axis of the motor and an end ring made of a conductive material that engages with one end of the rotor copper bar .
이때, 상기 회전자 동바 및 엔드링을 구성하는 도체는 구리 및 알루미늄 중 어느 하나인 것이 바람직하나, 다만 이에 한정되지 아니한다.
At this time, the conductor constituting the rotor copper bar and the end ring is preferably copper or aluminum, but is not limited thereto.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전자 구조를 설명하면, 전동기의 회전축(300)에 결합되어 있는 회전자 코어(100)는 내부에 하나 이상 다수의 제1 냉각유로(111,113)가 형성되어 있으며, 이때 상기 제1 냉각유로(111,113)는 상기 회전축(300)의 수직방향으로 상기 회전자 코어(100)를 관통하여 형성되거나(111), 상기 회전축(300)의 축방향으로 상기 회전축(300)과 회전자 코어(100) 사이에 형성되는 것(113)이 바람직하나 다만 이에 한정되지 아니한다.First, referring to FIG. 1, a rotor structure according to a first embodiment of the present invention will be described. A
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전자 구조는 회전자 코어(100)의 일단부에 압축판(101)이 결합되어 있고, 상기 회전자 코어(100) 및 상기 압축판(101)를 적어도 하나 이상의 도체 재질인 회전자 동바(131)가 관통하고 있으며, 상기 적어도 하나 이상의 도체 재질인 회전자 동바(131)의 일단부는 엔드링(133)에 결합되어 있다.1, the rotor structure according to the first embodiment of the present invention has a structure in which a
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전자 구조는 상기 압축판(101)과 상기 회전축(300)에 형성된 돌기(310)에 의해 형성되며, 냉각매체는 제1 냉각유로(111,113)와, 상기 회전자 동바(131) 및 상기 엔드링(133) 방향으로 배출하는 제2 냉각유로(103)를 흐른다.The rotor structure according to the first embodiment of the present invention is formed by the
이때, 상기 제2 냉각유로(103)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1 냉각유로(111,113)를 통해 유입된 냉각매체가, 소정의 경사면을 갖는 압축판(101)의 일단부와 소정의 경사면을 갖는 돌기(310) 사이의 공간을 통해 상기 회전자 동바(131) 및 상기 엔드링(133) 방향으로 배출되도록 형성되는 것이 바람직하나, 다만 이에 한정되지 아니한다.1, the cooling medium introduced through the
예를 들어, 전동기의 냉각방식이 공냉식인 경우(즉, 전술한 냉각매체가 공기인 경우), 전동기의 동작 시 전동기 내 별도로 구비된 팬(Fan)으로부터 전동기 내부를 순환되는 공기가 전술한 제1 냉각유로(111,113)를 통해 회전자 코어(100)로 유입되며, 회전자 코어(100)로 유입된 공기는 전술한 제2 냉각유로(103)를 통해 회전자 동바(131) 및 엔드링(133) 방향으로 배출되어 회전자 동바(131) 및 엔드링(133)을 직접 냉각하게 된다.
For example, when the cooling system of the motor is of the air-cooling type (that is, when the cooling medium is air), air circulated inside the motor from the fan, which is separately provided in the motor, The air flowing into the
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자 구조를 설명한다. Next, a rotor structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자 구조는, 회전축(300)에 결합되어 있으며 내부에 하나 이상 다수의 제1 냉각유로(111,113)가 형성된 회전자 코어(100), 상기 회전자 코어(100)의 일단부에 결합되는 압축판(101), 상기 회전자 코어(100) 및 상기 압축판(101)을 관통하는 회전자 동바(131), 상기 회전자 동바(131)의 일단부에 결합된 엔드링(133), 상기 회전축(300)에 형성된 돌기(310)를 포함하며, 이때 상기 제1 냉각유로(111,113)의 경우 전술한 제1 실시예와 동일하다.A rotor structure according to a second embodiment of the present invention includes a
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자 구조는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 돌기(310)가 압축판(103)의 축방향으로 소정의 간격을 두고 이격됨으로써 형성되며, 외부로부터 상기 제1 냉각유로(111,113)를 통해 유입되는 냉각매체를 상기 회전자 동바(131) 및 상기 엔드링(133) 방향으로 배출하는 제3 냉각유로(105)를 포함하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the rotor structure according to the second embodiment of the present invention is formed by spacing the
예를 들어, 전동기의 냉각방식이 공냉식인 경우(즉, 전술한 냉각매체가 공기인 경우), 전동기의 동작 시 전동기 내 별도로 구비된 팬(Fan)으로부터 전동기 내부를 순환되는 공기가 전술한 제1 냉각유로(111,113)를 통해 회전자 코어(100)로 유입되며, 회전자 코어(100)로 유입된 공기는 전술한 제3 냉각유로(105)를 통해 배출될 때 압축판(101)과 돌기(310) 부근의 공간에서 축방향으로 유동이 발생하여 회전자 동바(131) 및 엔드링(133)을 직접 냉각하게 된다.For example, when the cooling system of the motor is of the air-cooling type (that is, when the cooling medium is air), air circulated inside the motor from the fan, which is separately provided in the motor, The air flowing into the
아울러, 이때 상기 회전자 코어(100)에 유입되는 냉각매체는, 전동기의 냉각방식에 관계없이 대부분이 공기이나, 다만 이에 한정되지 아니하며 전동기의 냉각방식에 따라 다양한 냉각물질이 사용될 수 있다.
In addition, at this time, the cooling medium flowing into the
이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 상기 설명 및 도시대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니다. 아울러, 본 발명의 기술적 사상의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 모든 적절한 변경 및 수정이 가해진 발명 및 본 발명의 균등물에 속하는 발명들도 본 발명에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, it is intended that the invention pertains to all such appropriate variations and modifications as well as those belonging to the invention equivalents of the invention.
100 : 회전자 코어(Rotor core)
101 : 압축판(End plate) 103 : 제2 냉각유로
105 : 제3 냉각유로
111, 113 : 제1 냉각유로
131 : 회전자 동바(Rotor bar) 133 : 엔드링(End ring)
300 : 회전축(Shaft) 310 : 회전축 돌기100: Rotor core
101: End plate 103: Second cooling flow path
105: third cooling flow passage
111, 113: first cooling flow passage
131: Rotor bar 133: End ring
300: Shaft 310: Rotation shaft projection
Claims (5)
상기 제1 냉각유로는 상기 회전축의 축방향으로 상기 회전축과 상기 회전자 코어 사이에 형성되고,
상기 회전축의 돌기가 상기 압축판의 축방향으로 상기 압축판과 소정 간격을 두고 이격되게 돌출됨에 따라 상기 회전축의 돌기와 상기 압축판 사이에 제3 냉각유로가 형성되며,
상기 제3 냉각유로는 상기 압축판의 축방향으로 상기 제1 냉각유로의 폭보다 더 큰 높이로 일정 모양으로 상기 회전축과 상기 회전자 코어 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자 구조.The rotor core is coupled to the rotor shaft through a plurality of holes in a vertical direction of the rotor shaft to form a first cooling channel. A compression plate is coupled to one end of the rotor core. A rotor structure of an electric motor in which a copper bar penetrates and an end ring is coupled to one end of the rotor copper bar,
The first cooling passage is formed between the rotary shaft and the rotor core in the axial direction of the rotary shaft,
A third cooling channel is formed between the projection of the rotation shaft and the compression plate as the projection of the rotation shaft is protruded so as to be spaced apart from the compression plate by a predetermined distance in the axial direction of the compression plate,
Wherein the third cooling passage is formed between the rotation shaft and the rotor core in a predetermined shape at a height greater than the width of the first cooling passage in the axial direction of the compression plate.
상기 전동기 내부를 순환하는 냉각매체가 상기 제1 냉각유로를 통해 상기 회전자 코어로 유입되며, 상기 회전자 코어로 유입된 냉각매체는 상기 제3 냉각유로를 통해 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링 방향으로 배출되어 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링을 직접 냉각하는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자 구조.The method according to claim 1,
Wherein a cooling medium circulating in the motor flows into the rotor core through the first cooling passage and the cooling medium flowing into the rotor core flows through the third cooling passage into the rotor and the end ring So as to directly cool the rotor ears and the end ring.
상기 전동기 내부를 순환하는 냉각매체가 상기 제1 냉각유로를 통해 상기 회전자 코어로 유입되며, 상기 회전자 코어로 유입된 냉각매체는 상기 제3 냉각유로를 통해 배출될 때, 상기 압축판과 상기 회전축의 돌기 부근의 공간에서 축방향으로 유동이 발생하여 상기 회전자 동바 및 상기 엔드링을 직접 냉각하는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자 구조.3. The method of claim 2,
Wherein a cooling medium circulating in the motor flows into the rotor core through the first cooling channel, and when the cooling medium flowing into the rotor core is discharged through the third cooling channel, Wherein a flow is generated axially in a space in the vicinity of the projection of the rotating shaft to directly cool the rotor ears and the endring.
상기 냉각매체는 공기인 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자 구조.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the cooling medium is air.
상기 전동기 내부를 순환하는 냉각매체는 상기 전동기 내 별도로 구비된 팬(Fan)으로부터 상기 전동기 내부를 순환하는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자 구조.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the cooling medium circulating in the electric motor circulates in the electric motor from a fan provided separately in the electric motor.
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