JPH10271725A - 超高速回転電機の永久磁石回転子 - Google Patents
超高速回転電機の永久磁石回転子Info
- Publication number
- JPH10271725A JPH10271725A JP9073948A JP7394897A JPH10271725A JP H10271725 A JPH10271725 A JP H10271725A JP 9073948 A JP9073948 A JP 9073948A JP 7394897 A JP7394897 A JP 7394897A JP H10271725 A JPH10271725 A JP H10271725A
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- Japan
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- permanent magnet
- electric machine
- outer cylinder
- rotating electric
- rotor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転電機の効率低下及び大型化を招くことな
く、永久磁石を被覆する外筒の耐遠心強度を向上させる
こと。 【解決手段】 円筒状の永久磁石２１と、該永久磁石の
外周及び側部を被覆する円筒状の外筒２２、２３とから
なる超高速回転電機の永久磁石回転子１６において、該
外筒の永久磁石側部を覆う部分２２ｂ、２３に、回転時
に永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方向に延びる
突部２２ｃ、２３ａを設けた。
く、永久磁石を被覆する外筒の耐遠心強度を向上させる
こと。 【解決手段】 円筒状の永久磁石２１と、該永久磁石の
外周及び側部を被覆する円筒状の外筒２２、２３とから
なる超高速回転電機の永久磁石回転子１６において、該
外筒の永久磁石側部を覆う部分２２ｂ、２３に、回転時
に永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方向に延びる
突部２２ｃ、２３ａを設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速回転電機の
永久磁石回転子に関し、エンジンの排気ガスにより駆動
されるタービンロータの回転軸に電動−発電機となる回
転電機を配置し、排気エネルギーを電気エネルギーとし
て回収しようとする回転電機付ターボチャージャの回転
電機に利用される。
永久磁石回転子に関し、エンジンの排気ガスにより駆動
されるタービンロータの回転軸に電動−発電機となる回
転電機を配置し、排気エネルギーを電気エネルギーとし
て回収しようとする回転電機付ターボチャージャの回転
電機に利用される。
【０００２】
【従来の技術】従来より超高速回転電機の一適用例とし
て、回転電機付ターボチャージャが種々提案されてい
る。回転電機付ターボチャージャとは、エンジンの排気
エネルギーをタービンロータに導いて高速回転させ、タ
ービンロータの回転軸に接続されたコンプレッサロータ
を回転駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャ
ージャの回転軸に電動−発電機となる回転電機を配置
し、排気エネルギーを電気エネルギーとして回収すると
共に排気エネルギー不足時に電気エネルギーによりコン
プレッサロータを回転駆動させようとするものである。
て、回転電機付ターボチャージャが種々提案されてい
る。回転電機付ターボチャージャとは、エンジンの排気
エネルギーをタービンロータに導いて高速回転させ、タ
ービンロータの回転軸に接続されたコンプレッサロータ
を回転駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャ
ージャの回転軸に電動−発電機となる回転電機を配置
し、排気エネルギーを電気エネルギーとして回収すると
共に排気エネルギー不足時に電気エネルギーによりコン
プレッサロータを回転駆動させようとするものである。
【０００３】この種の回転電機付ターボチャージャに用
いられる回転電機の永久磁石回転子は、例えば、特開昭
６２−２５４６４９号公報及び、特開平４−７９７４０
号公報に開示されており、円筒状の永久磁石と、該永久
磁石の遠心力による破壊防止及び飛散防止のために永久
磁石外周及び側部を密着状態で被覆する非磁性材料から
なる円筒状の外筒とから構成されている。
いられる回転電機の永久磁石回転子は、例えば、特開昭
６２−２５４６４９号公報及び、特開平４−７９７４０
号公報に開示されており、円筒状の永久磁石と、該永久
磁石の遠心力による破壊防止及び飛散防止のために永久
磁石外周及び側部を密着状態で被覆する非磁性材料から
なる円筒状の外筒とから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の永久磁
石回転子においては、永久磁石に作用する遠心力を永久
磁石外周を被覆する外筒の外周部で受ける構成であるこ
とから、ターボチャージャのような１０万ｒｐｍ以上の
超高速回転域では、外筒の外周部に過大な遠心力が加わ
る。そのため、この遠心力により外筒外周部に変形が生
じ、その結果、外筒と永久磁石間に隙間が発生して永久
磁石を保持できなくなり、過大な遠心力により永久磁石
に割れが生じる恐れがあった。この永久磁石の割れは、
回転子の回転バランスがくずれる原因となり、ひいては
回転軸の折損等を引き起こすことになる。
石回転子においては、永久磁石に作用する遠心力を永久
磁石外周を被覆する外筒の外周部で受ける構成であるこ
とから、ターボチャージャのような１０万ｒｐｍ以上の
超高速回転域では、外筒の外周部に過大な遠心力が加わ
る。そのため、この遠心力により外筒外周部に変形が生
じ、その結果、外筒と永久磁石間に隙間が発生して永久
磁石を保持できなくなり、過大な遠心力により永久磁石
に割れが生じる恐れがあった。この永久磁石の割れは、
回転子の回転バランスがくずれる原因となり、ひいては
回転軸の折損等を引き起こすことになる。
【０００５】これに対処するためには、外筒の肉厚を増
やして強度を高めることが考えられるが、これによると
回転子と固定子間のギャップの増加をもたらし、当該回
転電機の効率を低下させると共に大型化を招く。
やして強度を高めることが考えられるが、これによると
回転子と固定子間のギャップの増加をもたらし、当該回
転電機の効率を低下させると共に大型化を招く。
【０００６】それゆえ、本発明は当該回転電機の効率低
下及び大型化を招くことなく、永久磁石を被覆する外筒
の耐遠心強度を向上させることを、その課題とする。
下及び大型化を招くことなく、永久磁石を被覆する外筒
の耐遠心強度を向上させることを、その課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために本発明において講じた技術的手段は、円筒
状の永久磁石と、該永久磁石の外周及び側部を被覆する
円筒状の外筒とからなる超高速回転電機の永久磁石回転
子において、該外筒の前記永久磁石側部を覆う部分に、
回転時に前記永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方
向に延びる突部を設けたことである。
決するために本発明において講じた技術的手段は、円筒
状の永久磁石と、該永久磁石の外周及び側部を被覆する
円筒状の外筒とからなる超高速回転電機の永久磁石回転
子において、該外筒の前記永久磁石側部を覆う部分に、
回転時に前記永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方
向に延びる突部を設けたことである。
【０００８】上記した手段によれば、回転時に発生する
永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて受けるた
め、外筒外周部に加わる遠心力が軽減され、外筒の耐遠
心強
永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて受けるた
め、外筒外周部に加わる遠心力が軽減され、外筒の耐遠
心強
【０００９】度が向上される。
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った超高速回転
電機の永久磁石回転子の一実施形態を図面に基づき、説
明する。
電機の永久磁石回転子の一実施形態を図面に基づき、説
明する。
【００１０】図１は、本発明に従った超高速回転電機の
永久磁石回転子を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図を示す。図１において、回転電機付ターボチャ
ージャ１０は、車両の原動機、或いは電気自動車におい
ては主発電機の動力源としての図示しないエンジンの吸
気管と排気管とに接続されている。回転電機付ターボチ
ャージャ１０は、タービンハウジング１４Ａ、コンプレ
ッサハウジング１４Ｂ、ベアリングハウジング１４Ｃ及
び回転電機ハウジング１４Ｄからなるハウジング１４
と、タービンハウジング１４Ａ内に収容され、排気入口
１４ａ１から排気ガスが導入されることにより排気ガス
エネルギーによって回転駆動されるタービンロータ１１
と、コンプレッサハウジング１４Ｂ内に収容され、ター
ビンロータ１１と回転軸１３を介して接続されてタービ
ンロータ１１と一体回転するコンプレッサロータ１２と
を備えている。尚、図１中、１４ａ２、１４ｂ１、１４
ｂ２は夫々、排気出口、吸気入口、吸気出口である。回
転軸１３は、タービンハウジング１４Ａに気密的に固定
されるベアリングハウジング１４に２つのベアリング１
８ａ、１８ｂを介して回転可能に支承されている。ター
ビンロータ１１が回転駆動されて、回転軸１３を介して
コンプレッサロータ１２が回転駆動されると、図示しな
いエアクリーナから吸気入口１４ｂ１を介して導入され
た空気は圧縮され、吸気出口１４ｂ２より過給気として
図示しないエンジンに供給される。
永久磁石回転子を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図を示す。図１において、回転電機付ターボチャ
ージャ１０は、車両の原動機、或いは電気自動車におい
ては主発電機の動力源としての図示しないエンジンの吸
気管と排気管とに接続されている。回転電機付ターボチ
ャージャ１０は、タービンハウジング１４Ａ、コンプレ
ッサハウジング１４Ｂ、ベアリングハウジング１４Ｃ及
び回転電機ハウジング１４Ｄからなるハウジング１４
と、タービンハウジング１４Ａ内に収容され、排気入口
１４ａ１から排気ガスが導入されることにより排気ガス
エネルギーによって回転駆動されるタービンロータ１１
と、コンプレッサハウジング１４Ｂ内に収容され、ター
ビンロータ１１と回転軸１３を介して接続されてタービ
ンロータ１１と一体回転するコンプレッサロータ１２と
を備えている。尚、図１中、１４ａ２、１４ｂ１、１４
ｂ２は夫々、排気出口、吸気入口、吸気出口である。回
転軸１３は、タービンハウジング１４Ａに気密的に固定
されるベアリングハウジング１４に２つのベアリング１
８ａ、１８ｂを介して回転可能に支承されている。ター
ビンロータ１１が回転駆動されて、回転軸１３を介して
コンプレッサロータ１２が回転駆動されると、図示しな
いエアクリーナから吸気入口１４ｂ１を介して導入され
た空気は圧縮され、吸気出口１４ｂ２より過給気として
図示しないエンジンに供給される。
【００１１】コンプレッサハウジング１４Ｂとベアリン
グハウジング１４Ｃ間に気密的に固定される回転電機ハ
ウジング１４Ｄ内には、回転電機１５が配設されてい
る。回転電機１５は、ベアリング１８ａとコンプレッサ
ロータ１２間の回転軸１３上に固定される永久磁石等か
ら成る回転子１６、該回転子１６を包囲するようにハウ
ジング１４に固定される固定子１７及び該固定子１７に
巻回された複数のコイル１９（例えば、３相）とからな
り、電動機または発電機として選択的に作動可能なもの
である。固定子１７に巻回されたコイルは、インバータ
とコンバータとを備えた交直両方向変換器から成る図示
しない電力変換器を介して図示しないバッテリに接続さ
れており、これにより、タービンロータ１１が回転駆動
されて固定子１７内にて回転子１６が回転されると、固
定子１７に巻回された各コイルに励磁作用により交流電
流が生じ、電力変換器を介してバッテリに充電される。
また、この逆に、例えば、発進時や急加速時等に固定子
１７に巻回されたコイルに電流が供給されると、回転子
１６が回転されてコンプレッサロータ１２による過給作
動が付勢される。
グハウジング１４Ｃ間に気密的に固定される回転電機ハ
ウジング１４Ｄ内には、回転電機１５が配設されてい
る。回転電機１５は、ベアリング１８ａとコンプレッサ
ロータ１２間の回転軸１３上に固定される永久磁石等か
ら成る回転子１６、該回転子１６を包囲するようにハウ
ジング１４に固定される固定子１７及び該固定子１７に
巻回された複数のコイル１９（例えば、３相）とからな
り、電動機または発電機として選択的に作動可能なもの
である。固定子１７に巻回されたコイルは、インバータ
とコンバータとを備えた交直両方向変換器から成る図示
しない電力変換器を介して図示しないバッテリに接続さ
れており、これにより、タービンロータ１１が回転駆動
されて固定子１７内にて回転子１６が回転されると、固
定子１７に巻回された各コイルに励磁作用により交流電
流が生じ、電力変換器を介してバッテリに充電される。
また、この逆に、例えば、発進時や急加速時等に固定子
１７に巻回されたコイルに電流が供給されると、回転子
１６が回転されてコンプレッサロータ１２による過給作
動が付勢される。
【００１２】回転子１６は、図２に示すように、回転軸
１３上に固定され、磁束の通路を形成する円筒状のヨー
ク２０と、該ヨーク２０の外周に固定される希土類磁石
からなる円筒状の永久磁石２１と、該永久磁石２１の外
周及び側部を被覆する非磁性材料からなる外筒とから構
成されている。外筒は、永久磁石２１の外周面を覆う円
筒部２２ａと永久磁石２１のベアリングハウジング１４
Ｄ側側部を覆う円環状部２２ｂとを一体に有する第１外
筒２２と、永久磁石２１のコンプレッサハウジング１４
Ｂ側側部を覆う円環状の第２外筒２３とから構成されて
いる。第１外筒２２は、円環状部２２ｂの軸方向位置を
ヨーク２０のベアリングハウジング１４Ｄ側端部に形成
される外方フランジ部にて位置決めされて、該円環状部
２２ｂ内周部をヨーク２０外周面に固定されている。ま
た、第２外筒２３はその内周部を回転軸１３上に固定さ
れていると共に、第１外筒２２側のその外周縁部に形成
される円筒突部を第１外筒２２の円筒部２２ａの第２外
筒２３側端部外周に形成される環状溝に嵌合固定されて
いる。第１外筒２２の円環状部２２ｂの永久磁石２１側
側面には、永久磁石２１に作用する遠心力を受容可能な
軸方向に延びる円筒状の突部２２ｃが形成されており、
また、第２外筒２３の永久磁石２１側側面には、突部２
２ｃと同内径の軸方向に延びる円筒状の突部２３ａが形
成されている。
１３上に固定され、磁束の通路を形成する円筒状のヨー
ク２０と、該ヨーク２０の外周に固定される希土類磁石
からなる円筒状の永久磁石２１と、該永久磁石２１の外
周及び側部を被覆する非磁性材料からなる外筒とから構
成されている。外筒は、永久磁石２１の外周面を覆う円
筒部２２ａと永久磁石２１のベアリングハウジング１４
Ｄ側側部を覆う円環状部２２ｂとを一体に有する第１外
筒２２と、永久磁石２１のコンプレッサハウジング１４
Ｂ側側部を覆う円環状の第２外筒２３とから構成されて
いる。第１外筒２２は、円環状部２２ｂの軸方向位置を
ヨーク２０のベアリングハウジング１４Ｄ側端部に形成
される外方フランジ部にて位置決めされて、該円環状部
２２ｂ内周部をヨーク２０外周面に固定されている。ま
た、第２外筒２３はその内周部を回転軸１３上に固定さ
れていると共に、第１外筒２２側のその外周縁部に形成
される円筒突部を第１外筒２２の円筒部２２ａの第２外
筒２３側端部外周に形成される環状溝に嵌合固定されて
いる。第１外筒２２の円環状部２２ｂの永久磁石２１側
側面には、永久磁石２１に作用する遠心力を受容可能な
軸方向に延びる円筒状の突部２２ｃが形成されており、
また、第２外筒２３の永久磁石２１側側面には、突部２
２ｃと同内径の軸方向に延びる円筒状の突部２３ａが形
成されている。
【００１３】以上の構成において、図示しないエンジン
が始動されると、タービンロータ１１が排気エネルギー
により回転され、コンプレッサロータ１２による過給が
開始される。このとき、回転電機１５はエンジンの運転
状態に応じて、図示しないコントローラにより上記した
ように電動機又は発電機として選択的に作動される。即
ち、エンジンの低、中負荷運転時及び加速時には、回転
電機１５は電動機として作動されて、コンプレッサロー
タ１２による過給作動を付勢し、吸気圧を増大させてエ
ンジントルクの向上が図られる。また、エンジンの高負
荷運転時には、回転電機１５は発電機として作動され
て、上記したように図示しないバッテリを充電する。
が始動されると、タービンロータ１１が排気エネルギー
により回転され、コンプレッサロータ１２による過給が
開始される。このとき、回転電機１５はエンジンの運転
状態に応じて、図示しないコントローラにより上記した
ように電動機又は発電機として選択的に作動される。即
ち、エンジンの低、中負荷運転時及び加速時には、回転
電機１５は電動機として作動されて、コンプレッサロー
タ１２による過給作動を付勢し、吸気圧を増大させてエ
ンジントルクの向上が図られる。また、エンジンの高負
荷運転時には、回転電機１５は発電機として作動され
て、上記したように図示しないバッテリを充電する。
【００１４】上記した作動において、回転電機１５の回
転子１６は回転軸１３と共に１０万ｒｐｍ以上の速度で
回転し、永久磁石２１には大きな遠心力が働く。この大
きな遠心力は第１外筒２２の円筒部２２ａ（及び第２外
筒２３の円筒突部）で受けられると共に、本実施形態で
は、遠心力の一部が第１外筒２２の突部２２ｃ及び第２
外筒２３の突部２３ａにて受けられる。そのため、第１
外筒２２の円筒部２２ａ及び第２外筒２３の円筒突部の
遠心力による負荷が軽減されるので、１０万ｒｐｍ以上
の超高速回転に対しても円筒部２２ａ及び第２外筒２３
の円筒突部の耐遠心強度を向上させることができ、円筒
部２２ａ及び第２外筒２３の円筒突部の変形及び、該変
形に起因する永久磁石２１の破壊を防止することができ
る。
転子１６は回転軸１３と共に１０万ｒｐｍ以上の速度で
回転し、永久磁石２１には大きな遠心力が働く。この大
きな遠心力は第１外筒２２の円筒部２２ａ（及び第２外
筒２３の円筒突部）で受けられると共に、本実施形態で
は、遠心力の一部が第１外筒２２の突部２２ｃ及び第２
外筒２３の突部２３ａにて受けられる。そのため、第１
外筒２２の円筒部２２ａ及び第２外筒２３の円筒突部の
遠心力による負荷が軽減されるので、１０万ｒｐｍ以上
の超高速回転に対しても円筒部２２ａ及び第２外筒２３
の円筒突部の耐遠心強度を向上させることができ、円筒
部２２ａ及び第２外筒２３の円筒突部の変形及び、該変
形に起因する永久磁石２１の破壊を防止することができ
る。
【００１５】また、本実施形態によれば、円筒部２２ａ
及び第２外筒２３の円筒突部の遠心力による負荷が軽減
されることから、円筒部２２ａ及び第２外筒２３の円筒
突部の肉厚の薄肉化が可能となり、それにより固定子１
７と回転子１６間のギャップを小さくでき、回転電機の
小型化及び高効率化が図れる。
及び第２外筒２３の円筒突部の遠心力による負荷が軽減
されることから、円筒部２２ａ及び第２外筒２３の円筒
突部の肉厚の薄肉化が可能となり、それにより固定子１
７と回転子１６間のギャップを小さくでき、回転電機の
小型化及び高効率化が図れる。
【００１６】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、回転時に
発生する永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて
受けるため、遠心力による外筒外周部の負荷が軽減され
る。これにより、１０万ｒｐｍ以上の超高速回転に対す
る外筒外周部の耐遠心強度を向上することができ、外筒
外周部の変形及び、該変形に起因する永久磁石の破壊を
防止することができる。
発生する永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて
受けるため、遠心力による外筒外周部の負荷が軽減され
る。これにより、１０万ｒｐｍ以上の超高速回転に対す
る外筒外周部の耐遠心強度を向上することができ、外筒
外周部の変形及び、該変形に起因する永久磁石の破壊を
防止することができる。
【００１７】また、外筒外周部の遠心力による負荷が軽
減されることから、外筒外周部の肉厚の薄肉化が可能と
なり、それにより固定子と回転子間のギャップを小さく
でき、回転電機の小型化及び高効率化を図ることができ
る。
減されることから、外筒外周部の肉厚の薄肉化が可能と
なり、それにより固定子と回転子間のギャップを小さく
でき、回転電機の小型化及び高効率化を図ることができ
る。
【図１】本発明に従った超高速回転電機の永久磁石回転
子の一実施形態を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図である。
子の一実施形態を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図である。
【図２】図１における回転子の詳細断面図である。
１０ ターボチャージャ １１ タービンロータ １２ コンプレッサロータ １３ 回転軸 １４ ハウジング １５ 回転電機 １６ 回転子（永久磁石回転子） １７ 固定子 １９ コイル ２０ ヨーク ２１ 永久磁石 ２２ 第１外筒（外筒） ２２ａ 円筒部 ２２ｂ 円環状部 ２２ｃ 突部 ２３ 第２外筒（外筒） ２３ａ 突部
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒状の永久磁石と、該永久磁石の外周
及び側部を被覆する円筒状の外筒とからなり、該外筒の
前記永久磁石側部を覆う部分に、回転時に前記永久磁石
に作用する遠心力を受容する軸方向に延びる突部が設け
られていることを特徴とする超高速回転電機の永久磁石
回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9073948A JPH10271725A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超高速回転電機の永久磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9073948A JPH10271725A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超高速回転電機の永久磁石回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271725A true JPH10271725A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13532831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9073948A Pending JPH10271725A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超高速回転電機の永久磁石回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10271725A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006025509A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置用モータ及び電動パワーステアリング装置 |
| JP2015142484A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | Ntn株式会社 | 表面磁石型回転電機 |
| WO2015162956A1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-10-29 | カヤバ工業株式会社 | ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 |
| WO2018216257A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 三菱電機株式会社 | Ｓｐｍモータ回転子およびその製造方法 |
| CN111917204A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-10 | 卧龙电气驱动集团股份有限公司 | 一种高速电机转子及采用该转子的电机 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9073948A patent/JPH10271725A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006025509A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置用モータ及び電動パワーステアリング装置 |
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| WO2015162956A1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-10-29 | カヤバ工業株式会社 | ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 |
| JP2015211499A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | カヤバ工業株式会社 | ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 |
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