(57)【要約】【課題】アークが十分に分断されていない場合でも確実にアークを遮断できる開閉装置を得ることを目的としている。【解決手段】固定接点３ａを有する固定接触子３と、可動接点４ａを有する可動接触子４と、上記固定接触子３ａと上記可動接触子４ａとの開閉動作を行う開閉機構部５と、２枚の導体板で構成され、前記２枚の導体板の一方の端部は電気的に接続されており、他方の端部は上記固定接触子３と上記可動接触子４との開離時に上記固定接点３ａと上記可動接点４ａとの間に発生するアークを横切る位置に配置された駆動板６とを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を有する固定接触子と、
可動接点を有する可動接触子と、
上記固定接触子と上記可動接触子との開閉動作を行う開閉機構部と、
２枚の導体板で構成され、前記２枚の導体板の一方の端部は電気的に接続されており、他方の端部は上記固定接触子と上記可動接触子との開離時に上記固定接点と上記可動接点との間に発生するアークを横切る位置に配置された駆動板と
を備えたことを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
前記駆動板は、一部の表面が絶縁物で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
【請求項３】
前記駆動板は、前記一方の端部側に消弧板を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の開閉装置。
【請求項４】
前記駆動板と前記消弧板とは一体であることを特徴とする請求項３に記載の開閉装置。
【請求項５】
前記駆動板と前記消弧板との間に切り込み部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の開閉装置。
【請求項６】
前記駆動板の上下面の少なくともいずれか一方に磁性体を近接配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流を遮断するスイッチ、開閉器、遮断器、電磁接触器、継電器などの開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
開閉装置では、接点間に発生したアークを引き伸ばして消弧装置で分断および冷却することでアーク抵抗を高めて電流を遮断する。従来の消弧装置に搭載される消弧板にはＵ字状に折り曲げられたものがある。このＵ字状に折り曲げられた消弧板を備えた消弧装置においては、消弧板で分断されたアークはその消弧板内を流れる電流に起因して発生する磁場により、更に消弧板の奥側へと駆動および伸張され、高いアーク抵抗が維持される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２３２６２８号公報（２頁、第５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の開閉装置に搭載されたＵ字状に折り曲げられた消弧板では、アークの大部分がその消孤板で分断された場合には、アークは消弧板の奥側へ駆動される。しかしながら、Ｕ字状の折り曲げ部がアークの発生側に存在するために、アークが十分に分断されていない場合には、Ｕ字状の消弧板で挟まれた空間で発生する磁場により、アークは消弧板の手前側（アーク発生側）に引き戻される。その結果、アークが消弧板で分断されず遮断不能になる場合がある。また、遮断不能とならない場合でも、電流が遮断されるまでの時間が長くなるため、アークの熱によって接点やアーク周辺部材が溶融し、開閉装置の不動作不良や接点の接触信頼性が低下するという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アークが十分に分断されていない場合でも確実にアークを遮断できる開閉装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる開閉装置は、
固定接点を有する固定接触子と、
可動接点を有する可動接触子と、
上記固定接触子と上記可動接触子との開閉動作を行う開閉機構部と、
２枚の導体板で構成され、前記２枚の導体板の一方の端部は電気的に接続されており、他方の端部は上記固定接触子と上記可動接触子との開離時に上記固定接点と上記可動接点との間に発生するアークを横切る位置に配置された駆動板と
を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、２枚の導体板で構成された駆動板をアークの発生する側とは反対側で電気的に接続しているので、接点間で発生したアークは、駆動板から発生する磁場によって確実に駆動板に沿うように駆動され伸張される。その結果、アークが十分に分断されていない場合でも、アークは速やかに接点間から離脱し、接点間へ戻ることなく確実に遮断される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における開閉装置の概略断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における駆動板とアークとの位置関係を示した斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるアークの伸張を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１における駆動板の例を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２における駆動板の例を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３における駆動板の例を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４における開閉装置の例を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５における開閉装置の例を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態６における開閉装置の例を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態５におけるアークの伸張を説明する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態６におけるアークの伸張を説明する説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態６における消弧板一体型駆動板の例を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態７における消弧板一体型駆動板の例を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態７におけるアークの伸張を説明する説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態８における消弧板一体型駆動板の例を示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態８における消弧板一体型駆動板の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における開閉装置の概略断面図である。本実施の形態の開閉装置１は、絶縁物で構成されたケース２の両端部に外部の電力回路と接続される固定側端子部３ｂおよび可動側端子部４ｂが設けられている。さらに、固定側端子部３ｂと一体的に形成され、固定接点３ａを有する固定接触子３と、可動側端子部４ｂと電気的に接続され、可動接点４ａを有する可動接触子４と、固定接触子３と可動接触子４との開閉動作を行う開閉機構部５と、両接点の開離時に両接触子間で発生したアークＡを横切る位置に一方の端部を配置した駆動板６とを備えている。なお、開閉装置を自動で駆動する場合は、固定側端子部３ｂと可動側端子部４ｂとの間に流れる電流の異常を検知して開閉機構部５へ開極局指令を出力するリレー部７を備えていてもよい。
【００１０】
駆動板６は、導電性を有する２枚の金属板がアークＡの発生空間とは逆の位置で電気的に接続されている。図２は、本実施の形態にける駆動板６とアークＡとの位置関係を示した斜視図である。本実施の形態においては、駆動板６は長尺状の１枚の金属板をＵ字状に折り曲げて構成されている。図２に示すように、駆動板６の解放された一方の端部はアークＡを横切る位置に配置され、駆動板６の電気的に接続された他方の端部はアークＡの発生する位置から遠い位置に配置されている。導電性を有する金属板として、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ステンレスなどを用いることができる。
【００１１】
次に、駆動板６によるアークＡが伸張、駆動される動作について説明する。図３は、本実施の形態におけるアークの伸張を説明する説明図である。図２に示したようにアークＡが下から上へ（図１では固定接点３ａから可動接点４ａへ）電流が流れた場合、アークＡあるいは周辺のホットガスが駆動板６に触れることで、図３に示すように、駆動板６にはＩｐの電流が流れる。この電流Ｉｐに起因して駆動板６の２枚の板の間の空間にアークＡと交差する方向に磁場Ｍｐが励起される。この磁場ＭｐとアークＡ自身の電流Ｉａとの間にローレンツ力Ｆａが働き、アークＡは駆動板６の奥側、つまりアーク発生位置から遠ざかる方向へ伸張、駆動される。
【００１２】
このように構成された開閉装置においては、駆動板６の解放された一方の端部をアークＡを横切る位置に配置し、駆動板６の電気的に接続された他方の端部をアークＡの発生する位置から遠い位置に配置しているので、駆動板６内を流れる電流に起因する磁場によって、アークを確実に駆動板に沿うように伸張して駆動させることができる。その結果、アークが十分に分断されていない場合でも、アークは速やかに接点間から離脱し、接点間へ戻ることなく確実に遮断される。
【００１３】
なお、図２および図３においては、アーク内部の電流の向きが下から上へと流れる図で説明したが、電流の向きが逆（上から下）であっても同様の効果がある。
【００１４】
また、駆動板６の幅を狭くする、あるいは２枚の金属板の間隔を狭くすることで図３に示したローレンツ力Ｆａを強めることも可能能である。
【００１５】
図４は、本実施の形態における駆動板６の構成を示す斜視図である。図４（ａ）に示すように、駆動板６を長尺状の１枚の金属板をＵ字状に折り曲げて構成してもよい。また、図４（ｂ）に示すように駆動板６を２枚の金属板の一方の端部を銅線６ａなどの別部品で電気的に接続して構成してもよい。
【００１６】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２における駆動板の構成を示す斜視図である。実施の形態１においては、金属板が露出した状態の駆動板を用いたが、本実施の形態においては、金属板の一部を絶縁物で覆った構成の駆動板を用いている。
【００１７】
図５において、駆動板６は、金属板６ｂと絶縁物６ｃとで構成されており、金属板６ｂはＵ字状に折り曲げられている。金属板６ｂの解放された一方の端部はアークを横切る位置に配置され、金属板６ｂの折り曲げられた方の端部はアークの発生する位置から遠い位置に配置される。さらに、金属板６ｂの一部の表面は絶縁物６ｃで覆われているが、金属板６ｂの接点側に対向する一部の表面は露出部６ｄが設けられている。
【００１８】
図５（ａ）は、金属板６ｂの表面に絶縁物６ｃを薄くコーティングしたものである。また、図５（ｂ）は、金属板６ｂのほぼ全体を絶縁物６ｃでほぼ全面を覆ったものである。
【００１９】
図５（ａ）に示す駆動板６は、金属板６ｂの上下の面には絶縁物６ｃがコーティングされているが、側面には絶縁物６はコーティングされておらず露出部６ｄとなっている。また、図５（ｂ）に示す駆動板６は、金属板６ｂの離間部も含めてほぼ全面に絶縁物６ｃがコーティングされているが、アークと接触する接点側に金属板６ｂが露出する露出部６ｄが設けられている。本実施の形態で用いる絶縁物としては、例えば、ポリアミド系の合成繊維などの樹脂を用いことができる。
【００２０】
このように構成された駆動板を用いた開閉装置においては、金属板６ｂ内を流れる電流に起因する磁場によって、アークを確実に駆動板に沿うように伸張して駆動させることができる。その結果、アークが十分に分断されていない場合でも、アークは速やかに接点間から離脱し、接点間へ戻ることなく確実に遮断される。
【００２１】
さらに、アークで発生する熱によって絶縁物がガス化され、この溶発ガスでアークはさらに冷却されるので、遮断の信頼性をより一層高めることもできる。
【００２２】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３における駆動板の構成を示す斜視図である。実施の形態１においては、金属板をＵ字状に折り曲げた駆動板を単独で用いたが、本実施の形態においては、２つの金属板をＵ字状に折り曲げた駆動板でアークを挟み込む構成にしたものである。
【００２３】
図６に示すように、本実施の形態の２つの駆動板６は、それぞれ駆動板６の解放された一方の端部はアークを横切る位置に配置され、駆動板６の折り曲げられた方の端部はアークの発生する位置から遠い位置に配置される。
【００２４】
このように構成された駆動板を用いた開閉装置においては、駆動板６内を流れる電流に起因する磁場によって、アークを確実に駆動板に沿うように伸張して駆動させることができる。その結果、アークが十分に分断されていない場合でも、アークは速やかに接点間から離脱し、接点間へ戻ることなく確実に遮断される。
【００２５】
さらに、アーク伸張後でもアークまたは周辺のホットガスが確実に駆動板６に触れるので、遮断の信頼性をより一層高めることもできる。
【００２６】
なお、本実施の形態の２つの駆動板のうち少なくとも一方を、実施の形態２で説明したような金属板の一部を絶縁物で覆った構成の駆動板としてもよい。このように構成することで、アークで発生する熱によって絶縁物がガス化され、この溶発ガスでアークはさらに冷却されるので、遮断の信頼性をより一層高めることもできる。
【００２７】
実施の形態４．
図７は、実施の形態４における開閉装置の構成を示す斜視図である。図７においては、駆動板６の近辺のみを示している。本実施の形態において、駆動板６は実施の形態１と同様に金属板をＵ字状に折り曲げた駆動板を用いている。さらに、図７に示すように駆動板６のアーク伸張側に消弧板８を配置している。消弧板８は、例えば駆動板６と同じ金属で構成している。１つの駆動板６に対して１つの消弧板８を配置した構成を図７（ａ）に、２つの駆動板６に対して１つの消弧板８をそれらの間に配置した構成を図７（ｂ）に示している。
【００２８】
このように構成された駆動板を用いた開閉装置においては、駆動板６内を流れる電流に起因する磁場によって、アークを確実に駆動板に沿うように伸張して駆動させることができる。その結果、アークが十分に分断されていない場合でも、アークは速やかに接点上から離脱し、接点間へ戻ることなく確実に遮断される。
【００２９】
さらに、アーク伸張側に消弧板８が配置されているので、アーク伸張側に引き込まれたアークは、この消弧板８でさらに冷却される。その結果、開閉装置の遮断性能をさらに高めることができる。
【００３０】
なお、消弧板８を鉄などの磁性体で構成することで、アークにデアイオンの効果も作用させることができ、アークをより素早く接点間から離脱させ、接点間に戻ることなく確実にアークを遮断できる。ここで、デアイオンの原理とは、アーク電流に起因する磁場の一部が磁性体内を通過することでアーク周辺部の磁場に偏りが生じ、アークを磁性体方向へ伸長させるという原理である。磁性体としては、例えば鉄、ニッケルなどを用いることができる。
【００３１】
また、消弧板８を絶縁物で構成してもよい。このように構成することで、アークで発生する熱によって絶縁物がガス化され、この溶発ガスでアークはさらに冷却されるので、遮断の信頼性をより一層高めることもできる。
【００３２】
実施の形態５．
図８は、実施の形態５における開閉装置の構成を示す斜視図である。図８においては、駆動板の近辺のみを示している。実施の形態７においては、駆動板と消弧板とは別部材で構成したが、本実施の形態においては、駆動板と消弧板とを一体で構成した消弧板一体型駆動板９を用いるものである。
【００３３】
図８（ａ）に示すように、本実施の形態の消弧板一体型駆動板９は、駆動板に相当する部分９ａと消弧板に相当する部分９ｂとを備えた金属板を、断面がＵ字状になるように折り曲げ、解放された一方の端部をアークＡを横切る位置に配置し、折り曲げられた他方の端部をアークＡの発生する位置から遠い位置に配置したものである。
【００３４】
このように構成された開閉装置においては、駆動板に相当する部分９ａ内を流れる電流に起因する磁場によって、アークを確実に駆動板に沿うように伸張して駆動させることができる。その結果、アークが十分に分断されていない場合でも、アークは速やかに接点間から離脱し、接点間へ戻ることなく確実に遮断される。
【００３５】
さらに、アーク伸張側に消弧板に相当する部分９ｂが配置されているので、アーク伸張側に引き込まれたアークは、この消弧板に相当する部分９ｂでさらに冷却される。その結果、開閉装置の遮断性能をさらに高めることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態の駆動板を磁性体である鉄で構成することで、実施の形態７と同様に、アークにデアイオンの効果も作用させることができ、アークをより迅速に接点間から離脱させ、接点間に戻ることなく確実に遮断できる。
【００３７】
また、駆動板と消弧板とを一体で形成することができるので、部品点数が減少するという効果もある。
【００３８】
また、図８（ｂ）に示すように、本実施の形態の消弧板一体型駆動板９として、駆動板に相当する部分９ａを２か所設けたものを用いてもよい。
【００３９】
なお、本実施の形態の消弧板一体型駆動板９を、実施の形態２で説明したような金属板の一部を絶縁物で覆った構成の駆動板としてもよい。このように構成することで、アークで発生する熱によって絶縁物がガス化され、この溶発ガスでアークはさらに冷却されるので、遮断の信頼性をより一層高めることもできる。
【００４０】
実施の形態６．
図９は、実施の形態６における開閉装置の構成を示す斜視図である。図９においては、駆動板の近辺のみを示している。実施の形態８において説明した消弧板一体型駆動板９において、２枚の駆動板を電気的に接続する箇所を変更したものである。具体的には、図８（ｂ）に示した実施の形態５の消弧板一体型駆動板９において、金属板の折り曲げ箇所を消弧板に相当する部分９ｂには設けず、駆動板に相当する部分９ａのみに設けたものである。
【００４１】
図９（ａ）は、両端の駆動板に相当する部分に折り曲げ部を設けた構成、図９（ｂ）は、一方の端部の駆動板に相当する部分にのみ折り曲げ部を設けた構成、図９（ｃ）、（ｄ）は、一方の端部の駆動板に相当する部分にのみ折り曲げ部を横に設けた構成を示している。
【００４２】
図１０は、実施の形態５における図８（ｂ）で示した金属板の折り曲げ箇所を消弧板に相当する部分には設けた消弧板一体型駆動板９を用いたときのアークの挙動を説明する説明図である。図１０において、実施の形態５で示した消弧板一体型駆動板９でアークが消弧板の奥まで引き込まれると、図１０（ａ）に示すように、消弧板一体型駆動板９内には電流Ｉｐが流れる。このとき、図１０（ｂ）に示すように、この電流Ｉｐによって、励起される磁場Ｍｐがアーク自身を流れる電流Ｉａと鎖交する。この磁場Ｍｐによって、消弧板に相当する部分まで引き込まれたアークに対しては、消弧板一体型駆動板９から接点方向へと押し戻す向きにローレンツ力Ｆａが誘起される。
【００４３】
次に、本実施の形態のように、金属板の折り曲げ箇所を消弧板に相当する部分には設けず、駆動板に相当する部分のみに設けた消弧板一体型駆動板９を用いたときのアークの挙動を説明する。図１１は、本実施の形態における消弧板一体型駆動板９を用いたときのアークの挙動を説明する説明図である。本実施の形態の消弧板一体型駆動板９の場合、図１１に示すように、アークが消弧板の奥まで引き込まれたときに消弧板一体型駆動板９内に流れる電流Ｉｐは、引き込まれたアークに対して横方向に流れる。その結果、アークを接点方向へと押し戻す向きに働くローレンツ力Ｆａの原因となる磁場Ｍｐを低減できる。したがって、アーク分断後も消弧板一体型駆動板９からアークが接点方向へ押し戻されるのを防ぐことができので、アーク分断による冷却効果を維持することが可能となり、遮断の信頼性を高めることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態の消弧板一体型駆動板９を、実施の形態２で説明したような金属板の一部を絶縁物で覆った構成の駆動板としてもよい。このように構成することで、アークで発生する熱によって絶縁物がガス化され、この溶発ガスでアークはさらに冷却されるので、遮断の信頼性をより一層高めることもできる。
【００４５】
図１２は、本実施の形態における消弧板一体型駆動板９の別の構造を示したものである。本実施の形態の消弧板一体型駆動板９は、金属板の折り曲げ箇所を消弧板に相当する部分には設けず、駆動板に相当する部分のみに設けたものであるが、図１２に示すように、別構造の消弧板一体型駆動板９として、消弧板に相当する部分を上下どちらか一方に設けてもよい。
【００４６】
このように構成することにより、アーク分断後も消弧板一体型駆動板９からアークが接点方向へ押し戻されるのを防ぐことができので、アーク分断による冷却効果を維持することが可能となり、遮断の信頼性を高めることができる。また、この別構造の消弧板一体型駆動板９は、図９に示したものより構造が簡単になる。
【００４７】
実施の形態７．
図１３は、実施の形態７における消弧板一体型駆動板の構成を示す斜視図である。本実施の形態の消弧板一体型駆動板９は、実施の形態６において説明した消弧板一体型駆動板において、駆動板に相当する部分９ａと消弧板に相当する部分９ｂとの間に切り込み９ｃを設けたものである。図１３は、実施の形態６の図９に示した消弧板一体型駆動板に対して、切り込み９ｃを設けた本実施の形態の消弧板一体型駆動板９を示している。これらの切り込み９ｃの開口部は、アーク発生側とは逆側に設けられている。
【００４８】
図１４は、本実施の形態における図１３（ａ）で示した消弧板一体型駆動板９を用いたときのアークの挙動を説明する説明図である。図１４において、消弧板一体型駆動板９でアークが消弧板の奥まで引き込まれると、消弧板一体型駆動板９内には電流Ｉｐが流れる。このとき、図１４に示すように、この電流Ｉｐは、切り込み９ｃがあるために、駆動板に相当する部分９ａの奥側から消弧板に相当する部分９ｂへ横方向に直接には流れず、スリットを迂回するように一旦アーク発生側に流れてから消弧板に相当する部分に到達する。この電流Ｉｐによって励起される磁場によって、アークに対して接点から遠ざける方向（アーク伸張側）にローレンツ力Ｆａが誘起される。その結果、アーク分断による冷却効果を維持させることが可能となり、遮断の信頼性をさらに高めることができる。
【００４９】
実施の形態８．
図１５は、実施の形態８における消弧板一体型駆動板の構成を示す斜視図である。本実施の形態においては、図１５（ａ）に示すように、消弧板一体型駆動板９の上下にそれぞれ磁性体１０を設けたものである。
【００５０】
図１５（ｂ）に示すように、駆動板に相当する部分に流れる電流Ｉｐによって、消弧板一体型駆動板９の上下に発生する磁場Ｍｐが発生する。この磁場Ｍｐによって、消弧板に相当する部分まで引き込まれたアークに対しては、消弧板一体型駆動板９から接点方向へと押し戻す向きにローレンツ力Ｆａが誘起される。しかしながら、本実施の形態のように、消弧板一体型駆動板９の上下にそれぞれ磁性体１０を設けているので、発生する磁場Ｍｐを低減することができる。その結果、消弧板一体型駆動板９からアークが接点方向へ押し戻される効果を抑制することができるので、アーク分断による冷却効果を維持することが可能となり、遮断の信頼性を高めることができる。
【００５１】
図１６は、本実施の形態における消弧板一体型駆動板の別の構成を示す斜視図である。図１６に示すように、消弧板一体型駆動板のアーク発生側の端部をアークが発生する側へ拡大してもよい。このように構成することにより、アークが駆動板に触れるまでの時間を短縮できるため、アークを伸張、冷却するまでに要する時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  開閉装置
２  ケース
３  固定接触子、  ３ａ  固定接点、  ３ｂ  固定側端子部
４  可動接触子、  ４ａ  可動接点、  ４ｂ  可動側端子部
５  開閉機構部
６  駆動板、  ６ａ  銅線、  ６ｂ  金属板、  ６ｃ  絶縁物、  ６ｄ  露出部
７  リレー部
８  消弧板
９  消弧板一体型駆動板、  ９ａ  駆動板に相当する部分
９ｂ  消弧板に相当する部分、  ９ｃ  切り込み
１０  磁性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015144039.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015144039.tif 000008
【図７】
2015144039.tif 000009
【図８】
2015144039.tif 000010
【図９】
2015144039.tif 000011
【図１０】
2015144039.tif 000012
【図１１】
2015144039.tif 000013
【図１２】
2015144039.tif 000014
【図１３】
2015144039.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2015144039.tif 000017
【図１６】
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