(57)【要約】【課題】コストの増加を抑制し、信頼性を確保する。【解決手段】圧縮機の収容された電動機２０は、ステータ１と、ロータ２２とを備える。ステータ１は、円筒部の内壁から内側に向かって突出する複数の突極２ａを有するステータコア２と、外壁部５ｂとこの外壁部５ｂから内側に突出する複数の巻胴部５ａとを有し、ステータコア２の端部に配置されたインシュレータ５と、突極２ａ及び巻胴部５ａに巻回された複数の巻線８とを備える。インシュレータ５には、外壁部５ｂからステータコア２の反対側に向かって突出し、巻線８の外径よりも大きく形成された複数の外壁山部５０と、隣り合う外壁山部５０同士の間に形成された外壁谷部５１とを備え、外壁山部５０と外壁谷部５１とをＲ形状にて接続した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に配置された圧縮機構部と、前記密閉容器内に配置され前記圧縮機構部を駆動する電動機とを備え、
前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータとを備え、
前記ステータは、円筒部の内壁から内側に向かって突出する複数の突極を有するステータコアと、外壁部と前記外壁部から内側に突出する複数の巻胴部とを有し、前記ステータコアの端部に配置されたインシュレータと、前記突極及び前記巻胴部に巻回された複数の巻線と、
を備えた電動圧縮機であって、
前記インシュレータには、前記外壁部から前記ステータコアの反対側に向かって突出し、前記巻線の外径よりも大きく形成された複数の外壁山部と、隣り合う前記外壁山部同士の間に形成された外壁谷部とを備え、
前記外壁山部と前記外壁谷部とをＲ形状にて接続したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記外壁山部は円弧状に形成したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、
前記外壁山部は多角形状に形成したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項４】
請求項３において、
前記外壁山部は四角形状に形成したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項において、
前記外壁谷部の底は平面とし、前記平面と前記外壁山部とをＲ形状にて接続したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、室外送風ファンとを備えた室外機と、
室内熱交換器と、前記室内熱交換器に送風する室内送風ファンとを備え、前記室外機と冷媒配管で接続された室内機と、
を備えた空気調和機であって、
前記圧縮機は、密閉容器内に配置された圧縮機構部と、前記密閉容器内に配置され前記圧縮機構部を駆動する電動機とを備え、
前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータとを備え、
前記ステータは、円筒部の内壁から内側に向かって突出する複数の突極を有するステータコアと、外壁部と前記外壁部から内側に突出する複数の巻胴部とを有し、前記ステータコアの端部に配置されたインシュレータと、前記突極及び前記巻胴部に巻回された複数の巻線とを備え、
前記インシュレータには、前記外壁部から前記ステータコアの反対側に向かって突出し、前記巻線の外径よりも大きく形成された複数の外壁山部と、隣り合う前記外壁山部同士の間に形成された外壁谷部とを備え、
前記外壁山部と前記外壁谷部とをＲ形状にて接続したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動圧縮機及びこれを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機等の圧縮機の用いられる電動機には、絶縁部材として、一般的にインシュレータと、絶縁紙が用いられる。インシュレータはステータの軸方向の上下に配置され、樹脂で形成されている。ステータの内壁面には、軸方向に向かって突出する複数の突極が周方向に沿って形成される。インシュレータには、内壁と、外壁と、巻胴部が形成されている。巻胴部は、ステータの突極の数に合わせ、複数形成されている。ステータには巻線が配置され、巻線は突極と巻胴部とが重なった状態で、両者に巻回される。巻線の端部は、渡り線としてステータの外部に導かれる。インシュレータには、渡り線を固定するための溝が複数形成されている。このような技術として、例えば特許文献１に記載の技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６-６３５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年地球温暖化防止のため、GWP(地球温暖化系数)が小さい冷媒への移行が進められている。例えば、空気調和機の用いられる冷媒は、R410A(GWP=2088)からR32(GWP=675)への切り替えが進められている。R32はR410Aよりも使用温度が高くなるため耐熱温度の高いインシュレータ材が必要となる。また、インシュレータの外壁は、複数の溝が形成され凹凸形状を成している。溝には、角部が形成されている。モータ部品として着磁を行う場合、インシュレータには着磁による強いショックが加わるため、凹凸形状の溝の角部分に亀裂が入らぬよう強度が求められる。これらの事から、インシュレータに使用する材料のコストが増加するといった課題があった。
【０００５】
さらに、電動機を空気調和機用の圧縮機として用いる場合、圧縮機の外郭を構成する円筒状のケーシングと蓋チャンバを溶接にて接合する必要があり、その際、スラグや金属粒が飛散する所謂スパッタが発生する。上述のようにインシュレータは複数の溝部が形成され凹凸形状を成しており、溶接時に発生するスパッタが溝部から巻線内に入り込む懸念があった。スパッタが巻線内に入ると、スパッタによって巻線が擦られ、巻線の絶縁被膜が剥がされてショートする恐れがあった。これにより、製品の不良が増加する恐れがあった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、コストの増加を抑制し、信頼性を確保する電動圧縮機及び空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、密閉容器内に配置された圧縮機構部と、前記密閉容器内に配置され前記圧縮機構部を駆動する電動機とを備え、前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータとを備え、前記ステータは、円筒部の内壁から内側に向かって突出する複数の突極を有するステータコアと、外壁部と前記外壁部から内側に突出する複数の巻胴部とを有し、前記ステータコアの端部に配置されたインシュレータと、前記突極及び前記巻胴部に巻回された複数の巻線と、を備えるものであって、前記インシュレータには、前記外壁部から前記ステータコアの反対側に向かって突出し、前記巻線の外径よりも突出して形成された複数の外壁山部と、隣り合う前記外壁山部同士の間に形成された外壁谷部とを備え、前記外壁山部と前記外壁谷部とをＲ形状にて接続したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コストの増加を抑制し、信頼性を確保する電動圧縮機及び空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例に係る空気調和機（家庭用ルームエアコン）の構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るスクロール圧縮機の断面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る電動機用ステータのステータコア及びインシュレータの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る電動機用ステータの一製造工程における平面図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る電動機用ステータの斜視図である。
【図６】図５における外壁部の拡大図である。
【図７】本発明の第２実施例に係るインシュレータの外壁部の拡大図である。
【図８】本発明の第３実施例に係るインシュレータの外壁部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る電動圧縮機及びこれを用いた空気調和機の実施例を図面に基づいて説明する。本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１実施例に係る空気調和機（家庭用ルームエアコン）の構成図である。この図を用いて、空気調和機の構成について説明する。
【００１２】
図１において、空気調和機Ｓは、室内機１００と、室外機２００とを備えている。室外機２００には、スクロール圧縮機２０１（圧縮機）と、四方弁２０２と、室外熱交換器２０４と、膨張弁２０３とが備えられ、室内機１００には室内熱交換器１０２が備えられている。これらの構成要素は冷媒配管ａを介して接続されている。また、室内送風ファン１０３は室内熱交換器１０２に送風し、室外送風ファン２０５は室外熱交換器２０４に送風する。図１に示す実線矢印は、暖房運転時において冷媒が通流する向きを示しており、破線矢印は、冷房運転時において冷媒が通流する向きを示している。空気調和機Ｓは、運転モードに応じて冷媒の通流する向きを切り替え、周知のヒートポンプサイクルによって室内を空調する。なお、当該ヒートポンプサイクルは周知であるため、その説明については省略する。
【００１３】
次に、スクロール圧縮機２０１の構成について図２を参照し説明する。図２は、本発明の第１実施例に係るスクロール圧縮機の断面図である。スクロール圧縮機２０１は、高圧チャンバ方式の密閉型スクロール圧縮機で構成され、旋回スクロール３２、及び固定スクロール３４を有する圧縮機構部３０と、この圧縮機構部３０を駆動する電動機２０と、圧縮機構部３０および電動機２０を収納した筒状縦長の密閉容器４０とを備えている。なお、圧縮機構部３０は、密閉容器４０内の上部に配置され、電動機２０は、密閉容器４０内の下部に配置されている。そして、密閉容器４０内の底部には、冷凍機油６０が貯留されている。なお、本明細書において「上」または「下」という用語は、図２の右端に示す向きによって定められる。
【００１４】
密閉容器４０は、円筒状のケーシング４２に蓋チャンバ４４と底チャンバ４６とが上下に溶接されて構成されている。蓋チャンバ４４には、吸入管４５が設けられ、その下部には逆流防止弁４７が設けられている。ケーシング４２の側面には、排出管４８が設けられている。密閉容器４０の内部は吐出圧室４９になる。吸入管４５は、密閉容器４０をその上面部から貫通して圧縮機構部３０の吸入側に冷媒ガスを導くためのものである。排出管４８は、密閉容器４０内の吐出圧室４９に連通するように側面に接続されている。電動機２０は、ステータ１とロータ２２とを備えている。ステータ１はケーシング４２に固定され、ロータ２２はステータ１に回転可能に配置され、その内部には永久磁石が埋設されている。これにより、電動機２０は、永久磁石同期機として機能し、ロータ２２に固定されたクランク軸３６を介して、旋回スクロール３２を旋回運動させるようになっている。
【００１５】
電動機２０は、ステータ１において巻線を９ヶ所に分けて集中的に巻く、いわゆる９スロット集中巻電動機と呼ばれるものである。ここで、ステータ１を構成する部品であるステータコア２およびインシュレータ５の詳細について図３を参照し説明する。図３は、本発明の第１実施例に係る電動機用ステータのステータコア及びインシュレータの斜視図である。
【００１６】
図３においてステータコア２は、略円筒状に形成された円筒部２ｂと、円筒部２ｂの周回方向等分９箇所において形成された突極２ａ，…，２ａとから構成されている。突極２ａ，…，２ａは、円筒部２ｂの内周面からその中心軸に向かって略直方体状に突出して成るものである。突極２ａ，…，２ａの相互間に形成された空間をスロット３，…，３という。ステータコア２の外周面において、突極２ａ，…，２ａの裏側にあたる位置には、やや外径が小となる凹部２ｄ，…，２ｄが形成され、これによって各スロット３，…，３の裏側にあたる位置には、凸部２ｃ，…，２ｃが形成されている。
【００１７】
各スロット３，…，３には、その形状に沿うように絶縁紙を折り曲げて成るスロット絶縁紙４が挿入される。なお、図３においては、一のスロット３にのみスロット絶縁紙４が挿入されている状態を示すが、９箇所のスロット３，…，３の全てにスロット絶縁紙４が挿入される。スロット絶縁紙４は、ステータコア２の上面から突出長ｄ1（約３mm）だけ突出している。スロット絶縁紙４の長さは、ステータコア２の長さよりも「２×ｄ1」だけ長くなっており、ステータコア２の下面（図示せず）からもスロット絶縁紙４は、突出長ｄ1だけ突出している。
【００１８】
ステータコア２の上面には、インシュレータ５が衝合される。インシュレータ５は、略円環状の外壁部５ｂと、外壁部５ｂの周回方向等分９箇所において形成され中心に向かって突出する巻胴部５ａ，…，５ａと、巻胴部５ａ，…，５ａの先端をそれぞれ広げるように形成された内壁部５ｃ，…，５ｃとから構成されている。また、外壁部５ｂの周方向に外壁山部５０と、外壁谷部５１が形成されている。外壁山部５０と、外壁谷部５１の詳細については後述する。また、ステータコア２の図示せぬ下面には、インシュレータ５とほぼ同様に形成されたインシュレータが衝合される。
【００１９】
さらに、外壁部５ｂの周方向には、外壁山部５０と、外壁谷部５１とは別に、複数の突出壁部５２と、この複数の突出壁部５２間に溝部５４が形成されている。溝部５４は、巻線８の渡り線１４（図５）を通すために設けられている。渡り線１４は溝部５４に嵌め込まれて固定される。溝部５４に渡り線１４を通すことにより、巻線８がステータコア２の外部電源と電気的に接続される。
【００２０】
次に、全てのスロット３，…，３にスロット絶縁紙４を挿入し、ステータコア２の上面にインシュレータ５を衝合し、巻線８の巻回を開始した状態の平面視を図４に示す。図４は、本発明の第１実施例に係る電動機用ステータの一製造工程における平面図である。なお、図４においてインシュレータ５の最内端には、複数の内壁部５ｃが環状に配列されているが、これら内壁部５ｃの相互間には、コイルノズル６を挿通するための通路７が形成されている。ここで、コイルノズル６とは、自動巻線装置のワイヤガイドとして用いられる部材であり、略筒状に形成されている。コイルノズル６は、ステータコア２の突極２ａの周囲を長円軌道に沿って周回運動する。すなわち、インシュレータ５の巻胴部５ａ付近および図示せぬ下側のインシュレータの巻胴部付近では略半円形の軌道を描き、両インシュレータ間ではスロット３内で上下方向に直線的な軌道を描く。そして、コイルノズル６は、周回運動しつつ、その先端部６ａから巻線８を吐出し、これによって各突極２ａ，…，２ａには、インシュレータ５の巻胴部５ａおよびスロット絶縁紙４を挟んで、巻線８が巻回される。ここで、自動巻線装置においては、巻線８の傷つきを防止するため、コイルノズル６がインシュレータ５やスロット絶縁紙４に接触することが無いように、コイルノズル６の稼働範囲がプログラムされている。また、巻線８の崩れを防止するため、外壁部５ｂおよび内壁部５ｃは、巻線８の巻付け高さ以上の高さを有している。
【００２１】
さて、近年、地球温暖化防止のため、GWP(地球温暖化系数)が小さい冷媒への移行が進められている。例えば、空気調和機の用いられる冷媒として、R410AからR32への切り替えが進められている。R32はR410Aよりも使用温度が高くなるため耐熱温度の高いインシュレータ材が必要となる。また、インシュレータの外壁は、複数の溝が形成され凹凸形状を成している。溝には角部が形成されている。モータ部品として着磁を行う場合、インシュレータには着磁による強いショックが加わるため、凹凸形状の溝の角部分に亀裂が入らぬよう強度が求められる。この結果、インシュレータに使用する材料のコストが増加するといった課題があった。
【００２２】
さらは、圧縮機の外郭を構成する円筒状のケーシングと蓋チャンバを溶接にて接合する際、スパッタが発生し、スパッタによって巻線が擦られ、巻線の絶縁被膜が剥がされてショートする恐れがあった。これらの課題を解決する手段について、図３、図５及び図６を参照し説明する。
【００２３】
図５は、本発明の第１実施例に係る電動機用ステータの斜視図、図６は、図５における外壁部の拡大図である。第１実施例は、インシュレータ５の外壁部５ｂの形状に特徴がある。
【００２４】
インシュレータ５の巻胴部５ａの部分、すなわち、巻線８が巻回される部分には、外壁部５ｂからステータコア２の反対側に向かって突出した複数の外壁山部５０が形成されている。図６に示すように外壁山部５０は、巻線８の外径よりも大きく、突出して円弧状に形成されている。巻線８の径方向外側は、外壁山部５０によって覆われることとなる。
【００２５】
また、複数の外壁山部５０のうち、隣り合う外壁山部５０同士の間には、外壁山部５０の頂部からステータコア２側に向かってなだらかに凹んだ外壁谷部５１が形成されている。
【００２６】
そして、外壁山部５０と外壁谷部５１とはＲ形状にて接続されている。外壁谷部５１の底５１ａは平面に形成され、底５１ａの周方向両側は、二つのＲ１，Ｒ２が形成されている。この二つのＲ１，Ｒ２により、平面の底５１ａと外壁山部５０とがＲ形状（Ｒ１，Ｒ２）で接続される。
【００２７】
巻線８の渡り線１４は、溝部５４を通してステータコア２の外部に導かれる。図５では、渡り線１４を溝部５４に通したものと、溝部５４に通す前ものを示している。また、渡り線１４の端部には、外部電源と接続するための接続部１５が備えられている。
【００２８】
以上説明したように第１実施例によれば、巻線８の径方向外側を巻線８の外径より大きく形成された外壁山部５０で覆うようにしているので、密閉容器４０の溶接時に発生するスパッタが巻線８の内側に入るのを抑制することができ、巻線８の絶縁膜の擦れを抑制できる。このため、巻線８のショートを抑制できる。
【００２９】
また、第１実施例によれば、外壁山部５０と外壁谷部５１とをＲ形状にて接続するようにしているので、着磁時インシュレータ５に大きなショックが加わったとしてもインシュレータ５に亀裂が入るのを抑制することができるこのため、インシュレータ５の材料として、高価格のグレードを使用するのを抑制でき、製造コストの増加を抑制することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に本発明の第２実施例について、図７を参照し説明する。図７は、本発明の第２実施例に係るインシュレータの外壁部の拡大図である。第１実施例と共通する構成は同一の符号を付している。第２実施例において、第１実施例と異なるところは、外壁山部の形状にある。
【００３１】
インシュレータ５の巻胴部５ａの部分、すなわち、巻線８が巻回される部分には、外壁部５ｂからステータコア２の反対側に向かって突出した複数の外壁山部５３が形成されている。図７に示すように外壁山部５３は、巻線８の外径よりも大きく、突出して四角形（多角形）に形成されている。巻線８の径方向外側は、外壁山部５３によって覆われることとなる。
【００３２】
また、複数の外壁山部５３のうち、隣り合う外壁山部５３同士の間には、外壁山部５３の頂部からステータコア２側に向かって凹んだ外壁谷部５１が形成されている。
【００３３】
そして、外壁山部５３と外壁谷部５１とはＲ形状にて接続されている。外壁谷部５１の底５１ａは平面に形成され、底５１ａの周方向両側は、二つのＲ１，Ｒ２が形成されている。この二つのＲ１，Ｒ２により、平面の底５１ａと外壁山部５３とがＲ形状（Ｒ１，Ｒ２）で接続される。
【００３４】
第２実施例によれば、巻線８の径方向外側を巻線８の外径より大きく形成された外壁山部５３で覆うようにしているので、密閉容器４０の溶接時に発生するスパッタが巻線８の内側に入るのを抑制することができ、巻線８の絶縁膜の擦れを抑制できる。このため、巻線８のショートを抑制できる。第２実施例では第１実施例に比べ、巻線８の径方向外側をより広い面積で覆うことができる。
【００３５】
また、第２実施例によれば、外壁山部５３と外壁谷部５１とをＲ形状にて接続するようにしているので、着磁時インシュレータ５に大きなショックが加わったとしてもインシュレータ５に亀裂が入るのを抑制することができるこのため、インシュレータ５の材料として、高価格のグレードを使用するのを抑制でき、製造コストの増加を抑制することができる。
【実施例３】
【００３６】
次に本発明の第３実施例について、図８を参照し説明する。図８は、本発明の第３実施例に係るインシュレータの外壁部の拡大図である。第１実施例と共通する構成は同一の符号を付している。第３実施例において、第１実施例と異なるところは、外壁山部の形状にある。
【００３７】
インシュレータ５の巻胴部５ａの部分、すなわち、巻線８が巻回される部分には、外壁部５ｂからステータコア２の反対側に向かって突出した複数の外壁山部５５が形成されている。図８に示すように外壁山部５５の両側には、両角部が切欠かれたように傾斜部５５ａ，５５ｂが形成されている。外壁山部５５は、巻線８の外径よりも大きく、突出して台形（多角形）に形成されている。巻線８の径方向外側は、外壁山部５５によって覆われることとなる。
【００３８】
また、複数の外壁山部５５のうち、隣り合う外壁山部５５同士の間には、外壁山部５５の傾斜部５５ａ，５５ｂからステータコア２側に向かって凹んだ外壁谷部５１が形成されている。
【００３９】
そして、外壁山部５５（傾斜部５５ａ，５５ｂ）と外壁谷部５１とはＲ形状にて接続されている。外壁谷部５１の底５１ａは平面に形成され、底５１ａの周方向両側は、二つのＲ１，Ｒ２が形成されている。この二つのＲ１，Ｒ２により、平面の底５１ａと外壁山部５５（傾斜部５５ａ，５５ｂ）とがＲ形状（Ｒ１，Ｒ２）で接続される。
【００４０】
第３実施例によれば、巻線８の径方向外側を巻線８の外径より大きく形成された外壁山部５５で覆うようにしているので、密閉容器４０の溶接時に発生するスパッタが巻線８の内側に入るのを抑制することができ、巻線８の絶縁膜の擦れを抑制できる。このため、巻線８のショートを抑制できる。第３実施例では第１実施例に比べ、巻線８の径方向外側をより広い面積で覆うことができる。
【００４１】
また、第３実施例によれば、外壁山部５５と外壁谷部５１とをＲ形状にて接続するようにしているので、着磁時インシュレータ５に大きなショックが加わったとしてもインシュレータ５に亀裂が入るのを抑制することができるこのため、インシュレータ５の材料として、高価格のグレードを使用するのを抑制でき、製造コストの増加を抑制することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。また、上述した実施例では、スクロール圧縮機の例で説明したが、ロータリ圧縮機にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ステータ、 ２…ステータコア、 ２ａ 突極、 ２ｂ 円筒部、 ２ｃ… 凸部、２ｄ…凹部、２ｅ…内面最外周位置、３…スロット、４…スロット絶縁紙、５…インシュレータ、 ５ａ…巻胴部、 ５ｂ…外壁部、５ｃ…内壁部、５ｄ…外壁部内面、６…コイルノズル、６ａ…先端部、７…通路、 ８…巻線、１４…渡り線、２０ 電動機、３０…圧縮機構部、４０…密閉容器、４２…ケーシング、４２ａ…内壁、５０，５３，５５…外壁山部、５１…外壁谷部、５１ａ…底、５２…突出壁部、５４…溝部、５５ａ，５５ｂ…傾斜部、１００…室内機、１０２…室内熱交換器、１０３…室内送風ファン、２００…室外機、２０１…スクロール圧縮機、２０２…四方弁、２０３…膨張弁、２０４…室外熱交換器、２０５…室外送風ファン、Ｓ…空気調和機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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