KR20220121126A - A generator - Google Patents

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KR20220121126A
KR20220121126A KR1020210025166A KR20210025166A KR20220121126A KR 20220121126 A KR20220121126 A KR 20220121126A KR 1020210025166 A KR1020210025166 A KR 1020210025166A KR 20210025166 A KR20210025166 A KR 20210025166A KR 20220121126 A KR20220121126 A KR 20220121126A
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Abstract

The present invention relates to a generator, and more specifically to the generator using a permanent magnet in which the rotational efficiency of a rotor is improved. According to the present invention, the generator is provided which comprises a rotor (200) rotating around a shaft (100) and a coil housing (300) installed on a rotation plane of the rotor (200). In addition, a permanent magnet (400) is radially installed on a circumferential surface of the rotor (200). The coil housing (300) includes a coil (310) corresponding to the permanent magnet (400) and an iron core (320) penetrating the center of a coil (310). Moreover, the iron core (320) has an extension portion (321) surrounding the coil housing (300), and the extension portion (321) includes a secondary extension portion (322) bent toward the permanent magnet (400). Accordingly, rotation of the rotor is facilitated to improve power generation efficiency.

Description

발전기{A GENERATOR}Generator {A GENERATOR}

본 발명은 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석을 이용한 발전기에 있어서 회전자의 회전효율을 개선한 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a generator, and more particularly, to a generator with improved rotational efficiency of a rotor in a generator using a permanent magnet.

발전기의 발전효율을의 개선의 노력은 현재에도 계속되고 있다. 발전기의 발전효율은 에너지절감은 물론 차량, 자전거 및 설비의 중량감소 등 많은 부분에서 유익하다. Efforts to improve the power generation efficiency of generators are still ongoing. The power generation efficiency of the generator is beneficial in many areas such as energy saving as well as weight reduction of vehicles, bicycles and equipment.

이하 관련된 선행문헌들을 소개한다. 하기 선행문헌에서의 식별부호는 본원발명과는 무관하다. Hereinafter, related prior literatures are introduced. Identifiers in the following prior art are irrelevant to the present invention.

대한민국 등록실용신안 제20-0298561호 '자전거용 발전기'는 자가발전에 의한 유도전류로 발광이 가능한 자전거용 발전기에 대하여 개시한다. 이는 소정의 내부공간(40)을 형성하 는 발전기몸체(100)와, 내부공간(40)에 회전 가능하게 지지되고 중력의 영향을 받는 무게추(5)가 부착되어 있는 링형 영구자석조립체(3)와, 링형영구자석조립체의 외주로 원주방향으로 비접촉상태로 발전기몸체(100)에 고정 부착되는 전기자코일조립체(50)와, 링형영구자석조립체와 전기자코일조립체(50)와의 상대회전운동으로 발생된 유도전류를 이용 발광되는 발광소자(60)를 구비한다. 이와 같은 자전거용 발전기는 자전거휠의 휠축에 고정 부착되어 휠과 함께 회전시 링형영구자석조립체와 전기자코일조립체와의 상대회전운동으로 유도전류를 발생 이를 이용함으로써 발광소자를 발광토록 함으로써 배터리의 채용 없이 장기간 이용을 가능하게 함으로써 사용자 및 타인에게 흥미를 유발시키며, 자전 거의 위치확인이 용이하여 야간 자전거의 안전에 도움을 준다.Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0298561 'Generator for bicycles' discloses a generator for bicycles that can emit light by induced current by self-generation. This is a ring-type permanent magnet assembly (3) to which a generator body (100) forming a predetermined internal space (40) and a weight (5) rotatably supported in the internal space (40) and affected by gravity are attached. ), the armature coil assembly 50 fixedly attached to the generator body 100 in a non-contact state in the circumferential direction to the outer periphery of the ring-type permanent magnet assembly, and the ring-type permanent magnet assembly and the armature coil assembly 50. A light emitting device 60 that emits light using the induced current is provided. Such a bicycle generator is fixedly attached to the wheel shaft of the bicycle wheel and, when rotated with the wheel, generates an induced current through relative rotation between the ring-type permanent magnet assembly and the armature coil assembly. By making it possible to use it for a long time, it induces interest in users and others, and it helps to ensure the safety of night bikes because it is easy to check the position of the bicycle.

대한민국 공개특허 제10-2017-0049218호 '자전거용 발전기'는, 원통형상의 하우징; 상기 하우징의 중심을 관통하는 중심축; 상기 중심축에 삽입되는 원통형상의 제1 코일부; 상기 하우징의 내주면에 부착되고, 상기 제1 코일부의 외주면과 기설정된 거리 이격되는 제1 자석; 상기 중심축에 삽입되며, 상기 제1 코일부의 일측에 마련되는 원통형상의 제2 자석; 및 상기 하우징의 내주면에 부착되고, 상기 제2 자석의 외주면과 기설정된 거리 이격되는 제2 코일부를 포함한다.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0049218 'Generator for a bicycle' is a cylindrical housing; a central axis passing through the center of the housing; a cylindrical first coil part inserted into the central shaft; a first magnet attached to the inner circumferential surface of the housing and spaced apart from the outer circumferential surface of the first coil unit by a predetermined distance; a cylindrical second magnet inserted into the central shaft and provided on one side of the first coil part; and a second coil part attached to the inner circumferential surface of the housing and spaced apart from the outer circumferential surface of the second magnet by a predetermined distance.

그러나, 종래의 선행기술에서는 회전자의 높은 회전효율을 기대할 수 없었다. However, in the prior art, high rotational efficiency of the rotor could not be expected.

대한민국 등록실용신안 제20-0298561호 '자전거용 발전기' 공고일자 2002년12월20일Republic of Korea Registered Utility Model No. 20-0298561 'Bicycle Generator' Announcement Date December 20, 2002 대한민국 공개특허 제10-2017-0049218호 '자전거용 발전기' 공고일자 2017년05월10일Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0049218 'Bicycle Generator' Announcement date May 10, 2017

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 회전자의 회전을 용이하게 하여 발전효율을 개선하는 발전기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a generator that improves power generation efficiency by facilitating rotation of a rotor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 발전기에 있어서, 축(100)을 중심으로 회전하는 회전자(200)와 상기 회전자(200)의 회전평면 상에 설치되는 코일하우징(300)을 포함하여 구성되며,In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention in the generator, the rotor 200 rotating about the shaft 100 and the coil housing installed on the rotation plane of the rotor 200 ( 300), including

상기 회전자(200)의 원주면 상는 영구자석(400)이 방사방향으로 설치되고,On the circumferential surface of the rotor 200, a permanent magnet 400 is installed in a radial direction,

상기 코일하우징(300)은 상기 영구자석(400)에 대응되는 코일(310)과, 상기 코일(310)의 중앙을 관통하는 철심(320)을 포함하고,The coil housing 300 includes a coil 310 corresponding to the permanent magnet 400 and an iron core 320 penetrating the center of the coil 310,

상기 철심(320)은 상기 코일하우징(300)을 둘러싸는 연장부(321)를 가지며,The iron core 320 has an extension 321 surrounding the coil housing 300,

상기 연장부(321)는 상기 영구자석(400)방향으로 꺾이는 2차연장부(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기를 제공한다.The extension portion 321 provides a generator, characterized in that it includes a secondary extension portion 322 bent in the direction of the permanent magnet (400).

본 발명의 실시예에 따르면, 영구자석 회전자를 회전시킴에 있어서, 단면을 'E'형상으로 형성시킨 철심을 적용하여 회전자에 설치된 영구자석이 근접하는 경우 인력이 작용하게 하고, 영구자석이 인접하게 되면 철심의 2차연장부에 인접한 영구자석과 동일한 극을 유도하여 척력을 작용케하여 영구자석을 밀어내어 회전자의 회전을 용이하게 함으로써 발전효율을 극대화 시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in rotating the permanent magnet rotor, an iron core having an 'E' cross section is applied to cause attractive force to act when the permanent magnet installed in the rotor approaches, and the permanent magnet is When adjacent, the same pole as that of the permanent magnet adjacent to the secondary extension of the iron core is induced to act as a repulsive force to push the permanent magnet away, thereby facilitating the rotation of the rotor, thereby maximizing the power generation efficiency.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and it should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도1은 본 발명의 발전기의 종단면도이다.
도2는 본 발명의 발전기의 평면도이다.
도3은 본 발명의 발전기의 코일하우징의 일 실시예의 사시도이다.
도4는 본 발명의 발전기의 코일하우징의 다른 실시예의 사시도이다.
도5는 본 발명의 발전기에 있어서 가이드플레이트가 적용된 실시예의 코일하우징의 사시도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a generator of the present invention.
2 is a plan view of the generator of the present invention.
3 is a perspective view of an embodiment of the coil housing of the generator of the present invention.
4 is a perspective view of another embodiment of the coil housing of the generator of the present invention.
5 is a perspective view of a coil housing of an embodiment to which a guide plate is applied in the generator of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 발전기에 있어서, The present invention in a generator,

축(100)을 중심으로 회전하는 회전자(200)와 상기 회전자(200)의 회전평면 상에 설치되는 코일하우징(300)을 포함하여 구성되며,It is configured to include a rotor 200 rotating about the axis 100 and a coil housing 300 installed on the rotational plane of the rotor 200,

상기 회전자(200)의 원주면 상는 영구자석(400)이 방사방향으로 설치되고,On the circumferential surface of the rotor 200, a permanent magnet 400 is installed in a radial direction,

상기 코일하우징(300)은 상기 영구자석(400)에 대응되는 코일(310)과, 상기 코일(310)의 중앙을 관통하는 철심(320)을 포함하고,The coil housing 300 includes a coil 310 corresponding to the permanent magnet 400 and an iron core 320 penetrating the center of the coil 310,

상기 철심(320)은 상기 코일하우징(300)을 둘러싸는 연장부(321)를 가지며,The iron core 320 has an extension 321 surrounding the coil housing 300,

상기 연장부(321)는 상기 영구자석(400)방향으로 꺾이는 2차연장부(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기를 제공한다. The extension portion 321 provides a generator, characterized in that it includes a secondary extension portion 322 bent in the direction of the permanent magnet (400).

상기 회전자(200)는 도1 및 도2에서 도시된 바와 같이, 축(100)을 따라 회전하며, 원통형의 회전자 말단에 영구자석이 방사방향으로 설치된다. 상기 방사방향으로 설치되는 영구자석(400)은 4~12가 설치되는 것이 바람직하다. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor 200 rotates along an axis 100, and a permanent magnet is installed at the end of the cylindrical rotor in a radial direction. It is preferable that 4 to 12 of the permanent magnets 400 installed in the radial direction are installed.

상기 영구자석(400)의 극은 인접한 영구자석에 대하여 서로 반대가 되도록 설치되는 것이 회전효율을 증대시키기 때문에 바람직하다. It is preferable that the poles of the permanent magnet 400 be installed so as to be opposite to each other with respect to the adjacent permanent magnets to increase rotational efficiency.

상기 코일하우징(300)은 단면이 'E'형상인 철심(320)을 포함한다. 코일(310)이 감겨진 철심(320)의 중앙부에서 영구자석(400)이 회전하여 지나가면서 상기 코일(310)에 유도전력이 발생하여 전기가 생산된다. 상기 코일(310)에서 외부러 이어지는 배선은 도시를 생략하였다. The coil housing 300 includes an iron core 320 having an 'E' cross-section. As the permanent magnet 400 rotates and passes in the central part of the iron core 320 on which the coil 310 is wound, induced power is generated in the coil 310 to generate electricity. A wiring extending from the coil 310 to the outside is omitted.

본 발명에서는 상기 철심(320)이 상기 코일하우징(300)의 외부를 뒤쪽으로 돌아 감싸는 'E'형상으로 구성한다. 즉, 코일하우징(300)의 상하측에 연장부(321)가 형성되며, 나아가 상기 연장부(321)의 말단에 영구자석 쪽으로 꺾이는 2차연장부(322)가 형성된다. 상기 2차연장부(322)와 상기 코일하우징(300)의 인접면 까지의 거리(d)는 2~4mm인 것이 바람직하다. In the present invention, the iron core 320 is configured in an 'E' shape that wraps around the outside of the coil housing 300 to the rear. That is, the extension portion 321 is formed on the upper and lower sides of the coil housing 300 , and further, a secondary extension portion 322 bent toward the permanent magnet is formed at the end of the extension portion 321 . The distance (d) between the second extension part 322 and the adjacent surface of the coil housing 300 is preferably 2 to 4 mm.

상기의 구성에 따라, 영구자석(400)의 N극이 접근하는 경우, 규소강판 재질인 상기 2차연장부(322)에 대하여 인력이 작용하여 그 접근속도가 가속된다. 이는 상기 회전자(200)의 회전효율을 높혀주는 효과로 이어지게 된다. According to the above configuration, when the N pole of the permanent magnet 400 approaches, an attractive force acts on the secondary extension part 322 made of a silicon steel sheet, and the approach speed is accelerated. This leads to the effect of increasing the rotational efficiency of the rotor 200 .

상기 영구자석(400)의 N극이 완전히 접근하여 철심(320)의 a와 인접하게 되면, 철심(320)의 2차연장부(322)에도 N극이 유도되어 영구자석(400)의 N극을 밀어내게 된다. 이 역시 상기 회전자(200)의 회전효율을 높혀주는 효과로 이어지게 된다. 또한, N극으로 유도된 상기 2차연장부(322)는 뒤이어 따라오는 영구자석(400)의 S극과 인력이 작용하게 되어 회전효율을 더욱 높혀주기 된다. 이러한 이유로 상술한 바와 같이 상기 영구자석(400)의 극은 인접한 영구자석에 대하여 서로 반대가 되도록 설치되는 것이 회전효율을 증대되는 효과를 가져오게 된다.When the N pole of the permanent magnet 400 completely approaches and is adjacent to the a of the iron core 320 , the N pole is also induced in the secondary extension 322 of the iron core 320 , thereby forming the N pole of the permanent magnet 400 . will be pushed This also leads to the effect of increasing the rotational efficiency of the rotor 200 . In addition, the secondary extension portion 322 induced to the N pole has an attractive force with the S pole of the permanent magnet 400 that follows, thereby further increasing the rotational efficiency. For this reason, as described above, if the poles of the permanent magnets 400 are installed to be opposite to each other with respect to the adjacent permanent magnets, the rotational efficiency is increased.

상기의 철심(320)은 도3에서와 같이 'E'형 단면의 철심이 하나가 설치될 수 있으며, 도4에서와 같이 2중으로 설치되는 구성도 가능하다. As for the iron core 320, one iron core having an 'E' cross-section may be installed as shown in FIG. 3, and a configuration in which a double core is installed as shown in FIG.

또한, 본 발명은 이에 나아가 도5에서 도시되는 바와 같이 상기 2차연장부(322)에 가이드플레이트(330)가 설치되며, 상기 가이드플레이트(330)는 평판부(331)와 상기 평판부(331)에서 10~45도의 각도로 꺾이는 꺾임부(332)를 갖는 것을 특징으로 하는 발전기를 제공한다. In addition, the present invention furthermore, as shown in FIG. 5 , a guide plate 330 is installed on the secondary extension part 322 , and the guide plate 330 includes a flat plate part 331 and a flat plate part 331 . It provides a generator, characterized in that it has a bent portion 332 that is bent at an angle of 10 to 45 degrees.

상기 가이드플레이트(330)는 영구자석(400)에 대하여 인접거리를 보다 가깝게 해주어 상술한 유도되는 극성에 대한 회전효율 증대효과를 극대화시키게 된다. The guide plate 330 maximizes the effect of increasing the rotational efficiency with respect to the above-described induced polarity by making the adjacent distance to the permanent magnet 400 closer.

상기 꺾임부(332)는 축(100)을 중심으로 회전하는 영구자석(400)에 대하여 회전방향에 대햐여 가이드플레이트(330)가 수직방향이 되도록 하는 역할을 함으로써 상기의 유도되는 극성에 대한 회전효율을 더욱 높여주게 된다.The bending part 332 serves to make the guide plate 330 in a vertical direction with respect to the rotational direction with respect to the permanent magnet 400 rotating about the axis 100, thereby rotating with respect to the induced polarity. will further increase the efficiency.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다. 또한, 청구항 부호는 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 형상과 구조를 첨부된 도면에 한정한다는 뜻이 아니다. Although the present invention has been described in conjunction with the accompanying drawings, this is only one embodiment of various embodiments including the gist of the present invention, and is intended to be easily implemented by those of ordinary skill in the art. For the purpose, it is clear that the present invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range by changes, substitutions, substitutions, etc. within the scope not departing from the gist of the present invention are the rights of the present invention. will be included in the scope. In addition, it is clarified that some components of the drawings are provided in an exaggerated or reduced form than in reality to more clearly describe the components. In addition, the claim signs are only for helping understanding, and do not mean to limit the shape and structure of the present invention to the accompanying drawings.

100. 회전축
200. 회전자
300. 코일하우징
310. 코일
320. 철심
321. 연장부
322. 2차연장부
330. 가이드플레이트
331. 평판부
332. 꺾임부
400. 영구자석100. Rotation shaft
200. Rotor
300. Coil housing
310. Coil
320. Iron Core
321. Extension
322. Second extension
330. Guide plate
331. Flat panel
332. Bend
400. Permanent Magnet

Claims (2)

발전기에 있어서,
축(100)을 중심으로 회전하는 회전자(200)와 상기 회전자(200)의 회전평면 상에 설치되는 코일하우징(300)을 포함하여 구성되며,
상기 회전자(200)의 원주면 상는 영구자석(400)이 방사방향으로 설치되고,
상기 코일하우징(300)은 상기 영구자석(400)에 대응되는 코일(310)과, 상기 코일(310)의 중앙을 관통하는 철심(320)을 포함하고,
상기 철심(320)은 상기 코일하우징(300)을 둘러싸는 연장부(321)를 가지며,
상기 연장부(321)는 상기 영구자석(400)방향으로 꺾이는 2차연장부(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
in the generator,
It is configured to include a rotor 200 rotating about the axis 100 and a coil housing 300 installed on the rotation plane of the rotor 200,
On the circumferential surface of the rotor 200, a permanent magnet 400 is installed in a radial direction,
The coil housing 300 includes a coil 310 corresponding to the permanent magnet 400 and an iron core 320 penetrating the center of the coil 310,
The iron core 320 has an extension 321 surrounding the coil housing 300,
The extension part (321) is a generator, characterized in that it includes a secondary extension part (322) bent in the direction of the permanent magnet (400).
 제1항에 있어서,
상기 2차연장부(322)에 가이드플레이트(330)가 설치되며,
상기 가이드플레이트(330)는 평판부(331)와 상기 평판부(331)에서 10~45도의 각도로 꺾이는 꺾임부(332)를 갖는 것을 특징으로 하는 발전기.
According to claim 1,
A guide plate 330 is installed on the second extension 322,
The guide plate 330 is a generator, characterized in that it has a flat plate portion (331) and a bent portion (332) bent at an angle of 10 to 45 degrees from the flat plate portion (331).
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