JPH0782898B2 - 高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材及びスタータ - Google Patents
高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材及びスタータInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
- H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/12—Manufacture of brushes
-
- H—ELECTRICITY
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Contacts (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高電流密度用の滑り接触
部材乃至しゅう動部材（sliding contact member,Gleit
kontaktstueck ）に関するものである。
部材乃至しゅう動部材（sliding contact member,Gleit
kontaktstueck ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】しゅう動部材は銅及び炭素を基材とし、
融点が銅の融点よりも有意に（significantly ）低い添
加金属又は金属合金を含有する。
融点が銅の融点よりも有意に（significantly ）低い添
加金属又は金属合金を含有する。
【０００３】このような滑り接触部材乃至すり接触部材
乃至しゅう動部材は、特に、例えばスタータに使用され
るカーボンブラシや、例えばパンタグラ用のスリッパー
（slipper ）である。
乃至しゅう動部材は、特に、例えばスタータに使用され
るカーボンブラシや、例えばパンタグラ用のスリッパー
（slipper ）である。
【０００４】従来の滑り接触部材乃至しゅう動部材は、
鉛又はアンチモンからなる添加剤を含有する。添加剤の
目的は、良好なクリーニング効果（cleaning effect
）、運転中における接触部材の冷却及びメイティング
コンタクト部材（mating contactmember ）に対する滑
り特性（slidability ）を向上させることにある。しか
しながら、これら公知の添加剤は有毒であり、環境を損
なわせるものである。
鉛又はアンチモンからなる添加剤を含有する。添加剤の
目的は、良好なクリーニング効果（cleaning effect
）、運転中における接触部材の冷却及びメイティング
コンタクト部材（mating contactmember ）に対する滑
り特性（slidability ）を向上させることにある。しか
しながら、これら公知の添加剤は有毒であり、環境を損
なわせるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これに対して、本発明
の目的は、鉛又はアンチモンの実質的な添加がなくても
機能し、滑り接触部材の運転特性に悪影響を及ぼさない
滑り接触部材乃至しゅう動部材を提供することにある。
の目的は、鉛又はアンチモンの実質的な添加がなくても
機能し、滑り接触部材の運転特性に悪影響を及ぼさない
滑り接触部材乃至しゅう動部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題の解決手段とし
て、本発明は、添加物質が銅と分離されており、且つ、
実質的な割合の鉛又はアンチモンを含有しないことを特
徴とする。
て、本発明は、添加物質が銅と分離されており、且つ、
実質的な割合の鉛又はアンチモンを含有しないことを特
徴とする。
【０００７】すなわち、本発明は、銅及び炭素を基材と
し、融点が銅の融点よりも有意に低い添加金属又は金属
合金を含有する高電流密度用の滑り接触部材乃至しゅう
動部材（sliding contact member）において、添加物質
が銅と分離しており且つ鉛及びアンチモンを実質的な割
合では含有していないことを特徴とする高電流密度用滑
り接触部材乃至しゅう動部材を提供するものである。
し、融点が銅の融点よりも有意に低い添加金属又は金属
合金を含有する高電流密度用の滑り接触部材乃至しゅう
動部材（sliding contact member）において、添加物質
が銅と分離しており且つ鉛及びアンチモンを実質的な割
合では含有していないことを特徴とする高電流密度用滑
り接触部材乃至しゅう動部材を提供するものである。
【０００８】本発明では、環境上の問題がない（enviro
nmentally unobjectionable ）添加剤、好ましくはスズ
又は亜鉛が、使用される。しかしながら、簡単には、こ
れらの添加物質を基本的な構成材（銅、グラファイト）
に混合することはできない。なぜなら、これらを添加す
ると、所望の用途のためには非常に硬すぎ、且つ、十分
に低い融点を有しない合金が生じるからである。
nmentally unobjectionable ）添加剤、好ましくはスズ
又は亜鉛が、使用される。しかしながら、簡単には、こ
れらの添加物質を基本的な構成材（銅、グラファイト）
に混合することはできない。なぜなら、これらを添加す
ると、所望の用途のためには非常に硬すぎ、且つ、十分
に低い融点を有しない合金が生じるからである。
【０００９】そのため、本発明では、添加物質が銅と合
金を形成することができないように添加物質を銅から分
離することによって対処する。こうして、このような添
加物質そのものが滑り接触部材乃至しゅう動部材内に存
在し、事実上鉛もアンチモンも含有しない滑り接触部材
乃至しゅう動部材により目的を達成するのである。
金を形成することができないように添加物質を銅から分
離することによって対処する。こうして、このような添
加物質そのものが滑り接触部材乃至しゅう動部材内に存
在し、事実上鉛もアンチモンも含有しない滑り接触部材
乃至しゅう動部材により目的を達成するのである。
【００１０】基本的な構成材（銅−炭素）から添加物質
を所望のように分離するためには、いくつかの可能性
（possibilities ）が存在する。第一の可能性は、添加
物質が銅と合金を形成しないように被覆されていること
を特徴とする。これは、主として、滑り接触部材乃至し
ゅう動部材が生産されるプレス成形機（press mold）へ
添加物質が導入される前の被覆に関係する。
を所望のように分離するためには、いくつかの可能性
（possibilities ）が存在する。第一の可能性は、添加
物質が銅と合金を形成しないように被覆されていること
を特徴とする。これは、主として、滑り接触部材乃至し
ゅう動部材が生産されるプレス成形機（press mold）へ
添加物質が導入される前の被覆に関係する。
【００１１】もう一つの可能性は、添加物質が銅と合金
を形成しないようにバインダー中に包含されていること
を特徴とする。ここでは、分離が、滑り接触部材乃至し
ゅう動部材の製造中に遂行される。ここでは、このバイ
ンダーは、炭素（グラファイト）であってもよく、でき
れば他のバインダー添加剤（binder additives）と共に
であってもよい。ここでは、また、添加物質がバインダ
ーによって被覆されていることに意義がある。
を形成しないようにバインダー中に包含されていること
を特徴とする。ここでは、分離が、滑り接触部材乃至し
ゅう動部材の製造中に遂行される。ここでは、このバイ
ンダーは、炭素（グラファイト）であってもよく、でき
れば他のバインダー添加剤（binder additives）と共に
であってもよい。ここでは、また、添加物質がバインダ
ーによって被覆されていることに意義がある。
【００１２】第三の可能性は、いくつかの層によって構
成されている滑り接触部材乃至しゅう動部材に関する。
これらの層は、メイティングコンタクト（電流タップ
（current tap ）、集電器）に共同して接触するように
順次に並べて配置されていると共に、銅と添加物質とを
相互に分離した状態で含む。個々の層は一緒にプレス又
は接着されて滑り接触部材乃至しゅう動部材を形成す
る。そのため、本発明に関連して「添加物質」という語
句が使用された場合、これは、相互に接続されて滑り接
触部材を形成すると共に、相互に分離された銅と添加物
質とを含有している、並列された不連続な層（juxtapos
ed,discrete layers）を有する滑り接触部材乃至しゅう
動部材も含む。
成されている滑り接触部材乃至しゅう動部材に関する。
これらの層は、メイティングコンタクト（電流タップ
（current tap ）、集電器）に共同して接触するように
順次に並べて配置されていると共に、銅と添加物質とを
相互に分離した状態で含む。個々の層は一緒にプレス又
は接着されて滑り接触部材乃至しゅう動部材を形成す
る。そのため、本発明に関連して「添加物質」という語
句が使用された場合、これは、相互に接続されて滑り接
触部材を形成すると共に、相互に分離された銅と添加物
質とを含有している、並列された不連続な層（juxtapos
ed,discrete layers）を有する滑り接触部材乃至しゅう
動部材も含む。
【００１３】添加物質の重量割合は、滑り接触部材の１
０重量％以下という一般的なものである。
０重量％以下という一般的なものである。
【００１４】好ましいバインダー及び被覆剤は、夫々、
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、タール、ピッチ、水ガラ
ス、金属及び／又はグラファイトである。ここで、これ
らの物質は、製造プロセスの間にコークス化（coking）
するため、導電性になる。
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、タール、ピッチ、水ガラ
ス、金属及び／又はグラファイトである。ここで、これ
らの物質は、製造プロセスの間にコークス化（coking）
するため、導電性になる。
【００１５】また、更に好ましいバインダー及び被覆剤
は、夫々、合成樹脂、クロム若しくはニッケル又はこれ
らの金属の合金である。
は、夫々、合成樹脂、クロム若しくはニッケル又はこれ
らの金属の合金である。
【００１６】選択された添加物質の融点は銅の融点より
も有意に低く、この添加物質の酸化物は、モース硬度ス
ケールによって測定すると、約７よりも硬くない。
も有意に低く、この添加物質の酸化物は、モース硬度ス
ケールによって測定すると、約７よりも硬くない。
【００１７】また、本発明は、上記本発明の滑り接触部
材乃至しゅう動材料として製造されたカーボンブラシを
備えているスタータを提供するものでもある。
材乃至しゅう動材料として製造されたカーボンブラシを
備えているスタータを提供するものでもある。
【００１８】以下、本発明の滑り接触部材乃至しゅう動
部材の製造方法について具体的に説明する。
部材の製造方法について具体的に説明する。
【００１９】まず、本発明の部材に使用する炭素として
は、コークス化バインダー物質（cokified binder mate
rial）を添加した人造の又は天然のグラファイトを挙げ
ることができる。特に、パンタグラフのスリッパー用の
滑り接触においては、炭素としては、実質上コークスで
あるのが好ましい。
は、コークス化バインダー物質（cokified binder mate
rial）を添加した人造の又は天然のグラファイトを挙げ
ることができる。特に、パンタグラフのスリッパー用の
滑り接触においては、炭素としては、実質上コークスで
あるのが好ましい。
【００２０】次に、前記の炭素を銅粉末と混合する。こ
の混合比（its mixture ）は、当該接触部材の用途によ
って決定することができる。銅と炭素との間のみの関係
としては、整流子のブラシ用のものについては、約２０
〜７０重量％が銅、残部が炭素とするのが好ましい。パ
ンタグラフのスリッパー用のものについては、約１０〜
３０重量％が銅、残部が炭素とするのが好ましい。
の混合比（its mixture ）は、当該接触部材の用途によ
って決定することができる。銅と炭素との間のみの関係
としては、整流子のブラシ用のものについては、約２０
〜７０重量％が銅、残部が炭素とするのが好ましい。パ
ンタグラフのスリッパー用のものについては、約１０〜
３０重量％が銅、残部が炭素とするのが好ましい。
【００２１】本発明で使用する銅粉末は、一般に、樹枝
状の形態（dendritic form）のもの、フレーク状のもの
又は微細形態（atomized form ）のものが好ましい。炭
素としては、一般にフレーク状のものが好ましい。添加
物質としては、一般に、粉末状のものが好ましい。
状の形態（dendritic form）のもの、フレーク状のもの
又は微細形態（atomized form ）のものが好ましい。炭
素としては、一般にフレーク状のものが好ましい。添加
物質としては、一般に、粉末状のものが好ましい。
【００２２】スタータ用のブラシ（スタータ用滑り接触
部材乃至しゅう動部材）の場合、使用する炭素として
は、粒径が１５μｍよりも大きいものが好ましく、ま
た、約５００μｍ以下の範囲にあるものが好ましい。パ
ンタグラフ用スリッパーの場合、使用する炭素として
は、一般的に、粒径が１００μｍよりも大きいものが好
ましく、その上限が約５００μｍのものが好ましい。
部材乃至しゅう動部材）の場合、使用する炭素として
は、粒径が１５μｍよりも大きいものが好ましく、ま
た、約５００μｍ以下の範囲にあるものが好ましい。パ
ンタグラフ用スリッパーの場合、使用する炭素として
は、一般的に、粒径が１００μｍよりも大きいものが好
ましく、その上限が約５００μｍのものが好ましい。
【００２３】前記してあるように本発明の滑り接触部材
乃至しゅう動部材中には、有意な量の鉛及びアンチモン
は存在しない。これは、不純物としてのみ、これらの元
素が存在できることを意味する。すなわち、本発明の滑
り接触部材乃至しゅう動部材を製造する際には、これら
の元素を自発的には添加しない。
乃至しゅう動部材中には、有意な量の鉛及びアンチモン
は存在しない。これは、不純物としてのみ、これらの元
素が存在できることを意味する。すなわち、本発明の滑
り接触部材乃至しゅう動部材を製造する際には、これら
の元素を自発的には添加しない。
【００２４】
〔スタータ用ブラシに使用する接触部材の製造〕グラフ
ァイトフレーク及び熱硬化性樹脂、例えばノボラック樹
脂（NOVOLACK）と混合したスズ又は亜鉛粉末を３〜１５
重量％含有する予備混合物を調製する。この予備混合物
は、４〜２０重量％が熱硬化性樹脂であり、残りが炭素
である。
ァイトフレーク及び熱硬化性樹脂、例えばノボラック樹
脂（NOVOLACK）と混合したスズ又は亜鉛粉末を３〜１５
重量％含有する予備混合物を調製する。この予備混合物
は、４〜２０重量％が熱硬化性樹脂であり、残りが炭素
である。
【００２５】この場合、亜鉛又はスズ粉末は、バインダ
ーであるノボラック樹脂で接着されたグラファイトフレ
ークによって内部に封入（encapsulate ）されている。
ーであるノボラック樹脂で接着されたグラファイトフレ
ークによって内部に封入（encapsulate ）されている。
【００２６】前記の予備混合物は、十部に混合され、粉
砕され、ふるいにかけられた後、最終的に、銅及び二硫
化モリブデン（ＭｏＳ2）と混合される。
砕され、ふるいにかけられた後、最終的に、銅及び二硫
化モリブデン（ＭｏＳ2）と混合される。
【００２７】この最終的な混合には、高温潤滑剤として
作用する二硫化モリブデン２〜５重量％及び６０〜７０
重量％の銅粉末が使用され、残部は予備混合物である。
作用する二硫化モリブデン２〜５重量％及び６０〜７０
重量％の銅粉末が使用され、残部は予備混合物である。
【００２８】得られた最終的な混合物を、１〜６ｔｏｎ
／ｃｍ2の圧力で冷成形（cold molded ）し、温度約４
５０℃の還元雰囲気中において（回分又は連続処理で）
焼成する。
／ｃｍ2の圧力で冷成形（cold molded ）し、温度約４
５０℃の還元雰囲気中において（回分又は連続処理で）
焼成する。
【００２９】本発明の滑り接触部材乃至しゅう動部材に
使用できる熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、
例えば、ノボラック樹脂、クレゾール樹脂又はレゾール
樹脂を基とする全ての熱硬化性樹脂を挙げることができ
る。
使用できる熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、
例えば、ノボラック樹脂、クレゾール樹脂又はレゾール
樹脂を基とする全ての熱硬化性樹脂を挙げることができ
る。
【００３０】また、熱可塑性樹脂としては、高温抵抗性
熱可塑性樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド、
例えばレイトン（ＲＡＹＴＯＮ、デュポン（DuPont）社
製）を挙げることができる。
熱可塑性樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド、
例えばレイトン（ＲＡＹＴＯＮ、デュポン（DuPont）社
製）を挙げることができる。
【００３１】〔従来の接触部材との性能比較〕４〜５重
量％の鉛と残部グラファイト及び銅とによって従来の滑
り接触部材Ａを製造した。一方、２〜４重量％のスズと
残部グラファイトと銅とによって本発明の滑り接触部材
Ｂを製造した。
量％の鉛と残部グラファイト及び銅とによって従来の滑
り接触部材Ａを製造した。一方、２〜４重量％のスズと
残部グラファイトと銅とによって本発明の滑り接触部材
Ｂを製造した。
【００３２】以下のような試験によって部材Ａと部材Ｂ
とを比較した： （１）部材Ａと部材Ｂとのそれぞれを使用して製造した
スタータの性能は同一、即ち２．７キロワットであっ
た； （２）部材Ａでは悪化するまでに約１１００００回の接
触（スイッチング）を行うことができた。一方、部材Ｂ
では悪化するまでに１０００００回の接触を行うことが
できた。使用者は６００００回の接触という最低値だけ
を必要とするので、この差は無視できるものである。
とを比較した： （１）部材Ａと部材Ｂとのそれぞれを使用して製造した
スタータの性能は同一、即ち２．７キロワットであっ
た； （２）部材Ａでは悪化するまでに約１１００００回の接
触（スイッチング）を行うことができた。一方、部材Ｂ
では悪化するまでに１０００００回の接触を行うことが
できた。使用者は６００００回の接触という最低値だけ
を必要とするので、この差は無視できるものである。
【００３３】部材Ｂは、有毒な鉛を全く使用することな
く製造されている点で改善されている。
く製造されている点で改善されている。
【００３４】
【発明の効果】有害金属（鉛、アンチモン）の使用を回
避することができる。品質を低下させることなく、有害
金属を有害でない金属又は金属合金（スズ、亜鉛及び／
又はその合金など）によって置換えることができる。
避することができる。品質を低下させることなく、有害
金属を有害でない金属又は金属合金（スズ、亜鉛及び／
又はその合金など）によって置換えることができる。
【００３５】
フロントページの続き (72)発明者 クラウス グロート ドイツ連邦共和国 ディー−6163 ニツダ タール １ フォンターネシユトラーセ 10 (72)発明者 コンラド レインバアン フランス エフ−92150 ズレスネス ア ヴェニュジョルジュ ポンピドウ ９ (72)発明者 ユルゲン スパンゲンベルク ドイツ連邦共和国 ディー−6368 バド フィルベル ニツダブリツク ３ (72)発明者 アルベツト ウエツカー ドイツ連邦共和国 ディー−6231 シユヴ アルバツハ ／ テーエス． ブランデン ブルガーシユトラーセ ６ (56)参考文献 特開 昭56−123340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−2760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−147609（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−88291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−5583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−4903（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】 銅及び炭素を基材とし、融点が銅の融点
よりも有意に低い添加金属又は金属合金を１０重量％未
満含有する高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材
において、添加物質が銅と分離しており且つ鉛及びアン
チモンを実質的な割合では含有していないことを特徴と
する高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材。 - 【請求項２】 添加物質が銅と合金を形成しないように
被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の滑り
接触部材乃至しゅう動部材。 - 【請求項３】 添加物質が銅と合金を形成しないように
バインダー中に包含されていることを特徴とする請求項
１に記載の滑り接触部材乃至しゅう動部材。 - 【請求項４】 複数の層からなっており、該複数の層が
メイティングコンタクト（mating contact）に共同して
接触するように並べて配置されると共に、銅と添加物質
とを相互に分離した状態で含んでいることを特徴とする
請求項１に記載の滑り接触部材乃至しゅう動部材。 - 【請求項５】 添加物質が本質的にスズ及び／又は亜鉛
又はそれらの合金を含んでいることを特徴とする請求項
１〜請求項４のいずれかに記載の滑り接触部材乃至しゅ
う動部材。 - 【請求項６】 バインダー又は被覆剤が、それぞれ、熱
硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、タール、ピッチ、水ガラ
ス、金属及び／又はグラファイトであることを特徴とす
る請求項２又は請求項３に記載の滑り接触部材乃至しゅ
う動部材。 - 【請求項７】 バインダー又は被覆剤が、それぞれ、合
成樹脂、クロム又はニッケル又はこれらの金属の合金で
あることを特徴とする請求項６に記載の滑り接触部材乃
至しゅう動部材。 - 【請求項８】 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の
滑り接触部材乃至しゅう動部材として製造されたカーボ
ンブラシを備えているスタータ。
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| EP91112222A EP0525222B1 (de) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | Gleitkontaktstück für hohe Stromdichten |
| DE91112222.4 | 1991-07-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226048A JPH05226048A (ja) | 1993-09-03 |
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Country Status (8)
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| CH589917A5 (en) * | 1974-05-13 | 1977-07-29 | Lonza Ag | Graphite mouldings contg. fine metal powder - with optimum electrical conductivity and abrasion resistance, suitable for brushes |
| JPS589823B2 (ja) * | 1977-05-31 | 1983-02-23 | 三菱マテリアル株式会社 | ブラシ材用Ｃｕ基焼結合金 |
| JPS5818978B2 (ja) * | 1980-03-03 | 1983-04-15 | 日立化成工業株式会社 | 金属黒鉛質電刷子成形用組成物 |
| US4332988A (en) * | 1980-11-12 | 1982-06-01 | General Motors Corporation | Radio frequency interference suppressing ignition distributor |
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- 1991-07-22 DE DE59105627T patent/DE59105627D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-22 EP EP91112222A patent/EP0525222B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-22 AT AT91112222T patent/ATE123360T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-07-22 ES ES91112222T patent/ES2072489T3/es not_active Expired - Lifetime
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1992
- 1992-07-21 KR KR1019920012995A patent/KR950012479B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1992-07-21 US US07/917,712 patent/US5270504A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-21 BR BR929202788A patent/BR9202788A/pt not_active IP Right Cessation
- 1992-07-22 JP JP4195049A patent/JPH0782898B2/ja not_active Expired - Fee Related
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