(57)【要約】      （修正有）【課題】コモンモードインダクタンスを、ノーマルモードインダクタンスと同程度に高めることが可能なチョークコイルを提供する。【解決手段】チョークコイル１０は、磁芯２０と、２つのコイル６０とを備えている。磁芯２０は、第１部位３０と、２つの第２部位４０とを有している。第２部位４０は、第１部位３０と共に、２個のループ５０を形成している。ループ５０の夫々は、少なくとも１点において他のループ５０に接続されている。第２部位４０の夫々は、被巻回部４２を有している。２つのコイル６０は、２つの被巻回部４２を夫々巻回している。第１部位３０の初透磁率は、被巻回部４２の夫々の初透磁率よりも高い。【選択図】図１
2017084943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁芯と、ｎ個（ｎは２以上の整数）のコイルとを備えたチョークコイルであって、
前記磁芯は、第１部位と、ｎ個の第２部位とを有しており、
前記第２部位は、前記第１部位と共に、ｎ個のループを形成しており、
前記ループの夫々は、少なくとも１点において他の前記ループに接続されており、
前記第２部位の夫々は、被巻回部を有しており、
ｎ個の前記コイルは、ｎ個の前記被巻回部を夫々巻回しており、
前記第１部位の初透磁率である第１透磁率は、前記被巻回部の夫々の初透磁率である第２透磁率よりも高い
チョークコイル。
【請求項２】
請求項１記載のチョークコイルであって、
前記第１部位は、主部と、ｎ個の連結対とを有しており、
ｎ個の前記連結対は、ｎ個の前記第２部位に夫々対応しており、
前記連結対の夫々は、２つの連結部を含んでおり、
前記第２部位の夫々は、対応する前記連結対の前記２つの連結部によって前記主部と連結されており、
前記第２部位の夫々の前記被巻回部は、所定方向において、対応する前記連結対の２つの前記連結部の間に位置している
チョークコイル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のチョークコイルであって、
前記第１透磁率は、前記第２部位の夫々の初透磁率よりも高い
チョークコイル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチョークコイルであって、
前記第１透磁率は、前記第２透磁率の１.３倍以上である
チョークコイル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチョークコイルであって、
前記第１透磁率は、前記第２透磁率の１０倍以上である
チョークコイル。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のチョークコイルであって、
前記ｎは２であり、
２つの前記ループは、同一平面上に位置している
チョークコイル。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のチョークコイルであって、
前記ｎは３であり、
３つの前記ループは、互いに交差する３つの平面上に夫々位置している
チョークコイル。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のチョークコイルであって、
前記第２部位は、ギャップを挟んで前記第１部位と接続されている
チョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能なチョークコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、このタイプの複合コイル（チョークコイル）が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された複合コイルは、フェライトからなる第１の磁性材と、ケイ素鋼板からなる第２の磁性材と、２つの巻線（コイル）とを備えている。第１の磁性材は、ＥＥ型のコアであり、第２の磁性材は、ＵＵ型のコアである。第１の磁性材及び第２の磁性材は、上下に組み合わされており、２つの外脚部と、１つの中脚部とが形成されている。外脚部の夫々は、上下に積層されたフェライト及びケイ素鋼板からなり、中脚部は、フェライトのみからなる。２つの巻線は、２つの外脚部に夫々巻回されている。このように構成された複合コイルは、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７２９９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能なチョークコイルについては、ノーマルモードチョークコイルとして動作する際のノーマルモードインダクタンスを維持したまま、コモンモードチョークコイルとして動作する際のコモンモードインダクタンスを、ノーマルモードインダクタンスと同程度まで高めたいという要求がある。しかしながら、特許文献１のような従来の複合コイルにおいては、この要求に応えることが難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、コモンモードインダクタンスを、ノーマルモードインダクタンスと同程度に高めることが可能なチョークコイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第１のチョークコイルとして、
磁芯と、ｎ個（ｎは２以上の整数）のコイルとを備えたチョークコイルであって、
前記磁芯は、第１部位と、ｎ個の第２部位とを有しており、
前記第２部位は、前記第１部位と共に、ｎ個のループを形成しており、
前記ループの夫々は、少なくとも１点において他の前記ループに接続されており、
前記第２部位の夫々は、被巻回部を有しており、
ｎ個の前記コイルは、ｎ個の前記被巻回部を夫々巻回しており、
前記第１部位の初透磁率である第１透磁率は、前記被巻回部の夫々の初透磁率である第２透磁率よりも高い
チョークコイルが得られる。
【０００８】
また、本発明によれば、第２のチョークコイルとして、第１のチョークコイルであって、
前記第１部位は、主部と、ｎ個の連結対とを有しており、
ｎ個の前記連結対は、ｎ個の前記第２部位に夫々対応しており、
前記連結対の夫々は、２つの連結部を含んでおり、
前記第２部位の夫々は、対応する前記連結対の前記２つの連結部によって前記主部と連結されており、
前記第２部位の夫々の前記被巻回部は、所定方向において、対応する前記連結対の２つの前記連結部の間に位置している
チョークコイルが得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、第３のチョークコイルとして、第１又は第２のチョークコイルであって、
前記第１透磁率は、前記第２部位の夫々の初透磁率よりも高い
チョークコイルが得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、第４のチョークコイルとして、第１乃至第３のいずれかのチョークコイルであって、
前記第１透磁率は、前記第２透磁率の１.３倍以上である
チョークコイルが得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、第５のチョークコイルとして、第１乃至第３のいずれかのチョークコイルであって、
前記第１透磁率は、前記第２透磁率の１０倍以上である
チョークコイルが得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、第６のチョークコイルとして、第１乃至第５のいずれかのチョークコイルであって、
前記ｎは２であり、
２つの前記ループは、同一平面上に位置している
チョークコイルが得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、第７のチョークコイルとして、第１乃至第５のいずれかのチョークコイルであって、
前記ｎは３であり、
３つの前記ループは、互いに交差する３つの平面上に夫々位置している
チョークコイルが得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、第８のチョークコイルとして、第１乃至第７のいずれかのチョークコイルであって、
前記第２部位は、ギャップを挟んで前記第１部位と接続されている
チョークコイルが得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるチョークコイルの磁芯において、ｎ個の第２部位は、第１部位と共に、ｎ個のループを形成しており、ループの夫々は、少なくとも１点において他のループに接続されている。また、第２部位の被巻回部には、コイルが夫々巻回されている。この構造により、チョークコイルは、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能である。
【００１６】
また、被巻回部の透磁率は、第１部位の透磁率よりも低い。被巻回部の透磁率を十分に低くすることで、被巻回部において発生する磁束の量を低減できる。この結果、チョークコイルがノーマルモードチョークコイルとして動作する際においても、コモンモードチョークコイルとして動作する際においても、被巻回部において生じた磁束が、他の被巻回部と交差することを抑制できる。これにより、コモンモードインダクタンスを、ノーマルモードインダクタンスと同程度に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態によるチョークコイルを示す斜視図である。チョークコイルの磁芯に形成されたループを２点鎖線によって模式的に描画している。
【図２】図１のチョークコイルを示す正面図である。磁芯の各部の境界を破線で描画している。コイルの巻回部の輪郭を１点鎖線で描画している。また、磁芯に形成されたループの輪郭を２点鎖線によって模式的に描画している。
【図３】図２のチョークコイルを、ノーマルモード信号によって生じた磁束と共に示す正面図である。コイルの巻回部の輪郭を１点鎖線で描画している。
【図４】図２のチョークコイルを、コモンモード信号によって生じた磁束と共に示す正面図である。コイルの巻回部の輪郭を１点鎖線で描画している。
【図５】図１のチョークコイルの第１の変形例を示す斜視図である。コイルの巻回部を模式的に描画している。また、チョークコイルの磁芯に形成されたループを、１点鎖線によって模式的に描画している。
【図６】図１のチョークコイルの第２の変形例を示す正面図である。コイルの巻回部の輪郭を破線で描画している。また、チョークコイルの磁芯に形成されたループを、１点鎖線によって模式的に描画している。
【図７】図１のチョークコイルの第３の変形例を示す斜視図である。コイルの巻回部を模式的に描画している。また、チョークコイルの磁芯に形成されたループを、１点鎖線によって模式的に描画している。
【図８】図７のチョークコイルを示す上面図である。隠れた磁芯の主部の輪郭を破線で描画している。コイルの巻回部を模式的に描画している。また、磁芯に形成されたループを、１点鎖線によって模式的に描画している。
【図９】本発明の実施例によるチョークコイルを示す斜視図である。
【図１０】図９のチョークコイルを示す正面図である。コイルの巻回部の輪郭を１点鎖線で描画している。
【図１１】本発明の比較例によるチョークコイルを示す斜視図である。
【図１２】図１１のチョークコイルを示す正面図である。コイルの巻回部の輪郭を１点鎖線で描画している。
【図１３】図１１のチョークコイルを示す側面図である。コイルの巻回部の輪郭を１点鎖線で描画している。
【図１４】図９のチョークコイル及び図１１のチョークコイルの夫々について、ノーマルモードインダクタンスの直流重畳特性を示すグラフである。
【図１５】図９のチョークコイル及び図１１のチョークコイルの夫々について、コモンモードインダクタンスの直流重畳特性を示すグラフである。
【図１６】図９のチョークコイルのノーマルモードインダクタンス及びコモンモードインダクタンスの夫々について、３Ａの直流電流を重畳した際の透磁率比と（第２部位の透磁率に対する第１部位の透磁率の比率）インダクタンスとの間の関係を示すグラフである。
【図１７】図９のチョークコイル及び図１１のチョークコイルの夫々について、３Ａの直流電流を重畳した際の磁束量のアンバランスによるノーマルモードインダクタンスの変化を示すグラフである。
【図１８】図９のチョークコイル及び図１１のチョークコイルの夫々について、３Ａの直流電流を重畳した際の磁束量のアンバランスによるコモンモードインダクタンスの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照すると、本発明の実施の形態によるチョークコイル１０は、磁芯２０と、２つのコイル６０とを備えている。後述するように、チョークコイル１０は、コイル６０に発生するノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズの夫々を除去可能である。換言すれば、チョークコイル１０は、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能である。このようなチョークコイル１０は、例えば、家電（図示せず）やＩＴ機器（図示せず）などの電子機器に組み込んで、チョークコイルとして使用できる。
【００１９】
磁芯２０は、１つの第１部位３０と、２つの第２部位４０とを有している。第１部位３０の初透磁率である第１透磁率は、第２部位４０の夫々の初透磁率である第２透磁率よりも高い。換言すれば、第１部位３０は、比較的高い透磁率を有するコアであり、第２部位４０の夫々は、比較的低い透磁率を有するコアである。例えば、第１部位３０は、フェライトコアであり、第２部位４０の夫々は、圧粉磁芯（ダストコア）である。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、第１部位３０は、所定方向（上下方向：Ｚ方向）に延びるＩ字形状を有している。第２部位４０の夫々は、Ｚ方向に長く延びる四角柱形状を有している。第２部位４０は、幅方向（Ｙ方向）において第１部位３０の両側に夫々連結されている。換言すれば、第１部位３０は、Ｙ方向において２つの第２部位４０の間に位置している。Ｉ字形状の第１部位３０と２つの四角柱形状の第２部位４０との連結によって、磁芯２０には、２つの孔部２２が形成されている。孔部２２は、磁芯２０を厚さ方向（Ｘ方向）に貫通している。
【００２１】
第２部位４０の夫々は、ギャップ７０を挟んで第１部位３０と接続されている。本実施の形態による磁芯２０は、樹脂等の絶縁体からなる４つのギャップ７０を有している。ギャップ７０は、例えば、エアギャップであってもよい。
【００２２】
図２を参照すると、第１部位３０は、主部３２と、４つの連結部３４２とを有している。主部３２は、概ね四角柱形状を有しており、Ｚ方向に延びている。連結部３４２の夫々は、Ｙ方向に延びる四角柱形状を有している。連結部３４２のうちの２つは、主部３２の上（＋Ｚ側）に位置しており、連結部３４２のうちの他の２つは、主部３２の下（−Ｚ側）に位置している。主部３２は、上側の接続端３２２において、上側の２つの連結部３４２に接続されており、下側の接続端３２２において、下側の２つの連結部３４２に接続されている。
【００２３】
本実施の形態において、主部３２及び連結部３４２の夫々は、第１部位３０の一部であり、部位の間に視認可能な境界はない。主部３２の接続端３２２も、主部３２と連結部３４２との間の境界に付与した名称に過ぎない。但し、本発明は、これに限られない。例えば、主部３２及び連結部３４２を、互いに別体に形成した後に、ギャップを挟んで又はギャップを設けずに、接続してもよい。この場合、上側の接続端３２２は、主部３２の上端面であり、下側の接続端３２２は、主部３２の下端面である。
【００２４】
連結部３４２のうちの＋Ｙ側の２つは、ギャップ７０を挟んで、＋Ｙ側の第２部位４０の上端部及び下端部に夫々接続されている。同様に、連結部３４２のうちの−Ｙ側の２つは、ギャップ７０を挟んで、−Ｙ側の第２部位４０の上端部及び下端部に夫々接続されている。この構造から理解されるように、＋Ｙ側の２つの連結部３４２は、１つの＋Ｙ側の連結対３４を構成しており、−Ｙ側の２つの連結部３４２は、１つの−Ｙ側の連結対３４を構成している。換言すれば、第１部位３０は、２つの第２部位４０に夫々対応する２つの連結対３４を有しており、連結対３４の夫々は、２つの連結部３４２を含んでいる。第２部位４０の夫々は、対応する連結対３４の２つの連結部３４２によって主部３２と連結されている。
【００２５】
図１及び図２を参照すると、＋Ｙ側の第２部位４０，＋Ｙ側の連結対３４及び主部３２は、上述のように互いに連結されて、１つのループ５０を形成している。同様に、−Ｙ側の第２部位４０，−Ｙ側の連結対３４及び主部３２は、互いに連結されて、別の１つのループ５０を形成している。２つのループ５０は、主部３２を共有している。換言すれば、第２部位４０は、第１部位３０と共に、２つのループ５０を形成しており、ループ５０の夫々は、少なくとも１点において他のループ５０に接続されている。
【００２６】
図１に示されるように、コイル６０は、第２部位４０に夫々対応して設けられている。コイル６０の夫々は、巻回部６２と、２つの端部６４とを有している。端部６４は、チョークコイル１０が使用される際、電子機器（図示せず）の端子（図示せず）に接続される。本実施の形態によるコイル６０は、絶縁被覆された丸形導線である。但し、コイル６０としては、様々な導線が使用可能である。
【００２７】
巻回部６２は、対応する第２部位４０に巻回されている。詳しくは、磁芯２０を作製する際、まず、樹脂等の絶縁体からなるボビン８０にコイル６０を巻回する。次に、第２部位４０の夫々に、コイル６０を巻回したボビン８０を取り付ける。次に、第２部位４０を第１部位３０に接続する。この製造方法から理解されるように、本実施の形態によれば、コイル６０をボビン８０に巻回する工程を自動化できる。このため、磁芯２０の製造コストを低減できる。但し、ボビン８０を備えることなく、第２部位４０の夫々に、コイル６０を直接巻回してもよい。この場合、コイル６０を巻回する工程を自動化できるだけでなく、部品点数の削減によって製造コストを低減できる。
【００２８】
図２を参照すると、第２部位４０の夫々は、被巻回部４２と、２つの被接続部４４とを有している。被巻回部４２は、第２部位４０のうちコイル６０の巻回部６２によって巻回されている部位である。換言すれば、２つのコイル６０は、２つの被巻回部４２を夫々巻回している。一方、被接続部４４は、第２部位４０のうち巻回部６２によって巻回されていない部位である。被接続部４４は、被巻回部４２の上下に夫々位置しており、対応する連結対３４の２つの連結部３４２と夫々接続されている。従って、第２部位４０の夫々の被巻回部４２は、Ｚ方向において、対応する連結対３４の２つの連結部３４２の間に位置している。
【００２９】
本実施の形態において、被巻回部４２及び被接続部４４の夫々は、第２部位４０の一部であり、部位の間に視認可能な境界はない。従って、被巻回部４２及び被接続部４４の夫々は、同じ初透磁率を有しており、第１部位３０の初透磁率（第１透磁率）は、被巻回部４２及び被接続部４４の夫々の初透磁率（第２透磁率）よりも高い。但し、本発明は、これに限られない。例えば、被巻回部４２及び被接続部４４を、互いに別体に形成した後に、ギャップを挟んで又はギャップを設けずに、接続してもよい。この場合、被巻回部４２の透磁率は、被接続部４４の透磁率と異なっていてもよい。例えば、被接続部４４は、第１部位３０と同じ第１透磁率を有していてもよい。
【００３０】
図３を参照すると、コイル６０の夫々に通信信号やノーマルモードノイズ等のノーマルモード信号が流れると、ループ５０に沿って磁束ＦＮＲ及び磁束ＦＮＬが流れる。詳しくは、磁束ＦＮＲが＋Ｙ側のループ５０を通過し、磁束ＦＮＬが−Ｙ側のループ５０を通過する。図４を参照すると、コイル６０の夫々にコモンモードノイズ等のコモンモード信号が流れると、ループ５０に沿って磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＣＬが流れる。詳しくは、磁束ＦＣＲが＋Ｙ側のループ５０を通過し、磁束ＦＮＬが−Ｙ側のループ５０を通過する。換言すれば、ループ５０の夫々は、チョークコイル１０における閉磁路として機能する。
【００３１】
詳しくは、図３を参照すると、ノーマルモード信号に起因して、＋Ｙ側の被巻回部４２に磁束ＦＮＲが生じ、−Ｙ側の被巻回部４２に磁束ＦＮＬが生じる。一般的に、磁束は、低い透磁率を有し磁気抵抗が高い部材よりも、高い透磁率を有し磁気抵抗が低い部材の方を流れ易い。本実施の形態においては、磁束ＦＮＲは、−Ｙ側の被巻回部４２よりも主部３２の方を流れ易く、磁束ＦＮＬは、＋Ｙ側の被巻回部４２よりも主部３２の方を流れ易い。加えて、被巻回部４２の第２透磁率は比較的低いため、磁束ＦＮＲ及び磁束ＦＮＬの発生量は比較的小さい。このため、一方のコイル６０によって生じた磁束ＦＮＲ（磁束ＦＮＬ）と、他方のコイル６０との交差が抑制される。換言すれば、本実施の形態によれば、２つのコイル６０の間の結合を弱くできる。
【００３２】
第１部位３０の主部３２において、磁束ＦＮＲの向きは、磁束ＦＮＬの向きと反対であるため、磁束ＦＮＲと磁束ＦＮＬとは互いに相殺される。このため、コイル６０に直流重畳されたノーマルモード信号（即ち、大電流）が流れたとしても、主部３２は、磁気飽和することなく高い透磁率を維持できる。換言すれば、磁気飽和による実効透磁率の低下を抑制できる。
【００３３】
本実施の形態によれば、磁束ＦＮＲ（磁束ＦＮＬ）と直交するギャップ７０が第１部位３０と第２部位４０との間に設けられている。この構造によっても、主部３２の磁気飽和が防止できる。換言すれば、ギャップ７０は、チョークコイル１０の直流重畳特性を更に改善する。但し、ギャップ７０は、必要に応じて設ければよい。
【００３４】
磁束ＦＮＲ（磁束ＦＮＬ）の一部は、一方の磁束ＦＮＲの量が他方の磁束ＦＮＬの量と同じ場合（２つの磁束がバランスしている場合）にも、磁束ＲＦＮＲ（磁束ＲＦＮＬ）として他方のコイル６０と交差する。一方、例えば、２つのコイル６０の巻回数が多少異なっている等のアンバランスな構造に起因して、一方の磁束ＦＮＲ（磁束ＦＮＬ）の量が他方の磁束ＦＮＬ（磁束ＦＮＲ）の量よりも大きくなる場合がある。この場合、磁束ＲＦＮＲ（磁束ＲＦＮＬ）の量は、２つの磁束がバランスしている場合よりも増加する。しかしながら、被巻回部４２の第２透磁率は比較的低いため、被巻回部４２の磁気抵抗は比較的高い。このため、被巻回部４２は、このように磁束ＲＦＮＲ（磁束ＲＦＮＬ）が増加した場合であっても磁気飽和し難い。
【００３５】
図４を参照すると、コモンモード信号に起因して、＋Ｙ側の被巻回部４２に磁束ＦＣＲが生じ、−Ｙ側の被巻回部４２に磁束ＦＣＬが生じる。ループ５０における磁束ＦＣＲの向きは、ループ５０における磁束ＦＮＬの向きと反対である。加えて、ノーマルモード信号に起因して生じる磁束ＦＮＲ及び磁束ＦＮＬ（図３参照）と同様、磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＮＬは、基本的に主部３２を流れる。このため、一方のコイル６０によって生じた磁束ＦＣＲ（磁束ＦＣＬ）と、他方のコイル６０との交差が抑制される。
【００３６】
第１部位３０の主部３２において、磁束ＦＣＲの向きは、磁束ＦＣＬの向きと一致するため、磁束ＦＣＲと磁束ＦＣＬとは互いに強め合う。しかしながら、チョークコイル１０の通常の使用方法において、コモンモード信号は瞬発的なノイズであり、直流重畳されることもない。即ち、コモンモード信号は弱く、コモンモード信号によって生じる磁束ＦＣＲ（磁束ＦＣＬ）の量は小さい。このため、主部３２は、磁気飽和することなく高い透磁率を維持できる。
【００３７】
一般的に、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能なチョークコイルは、２つのコイルを備えており、ノーマルモードインダクタンスＬｎ（ノーマルモードチョークコイルとして動作する際のインダクタンス）と、コモンモードインダクタンスＬｃ（コモンモードチョークコイルとして動作する際のインダクタンス）とを有している。このようなチョークコイルにおいて、２つのコイル間の結合の程度を結合係数ｋ（ｋは０以上１以下の数値）で表すと、Ｌｎは（１＋ｋ）に比例し、Ｌｃは（１−ｋ）に比例する。この関係から理解されるように、ｋ＝０の場合、即ち、２つのコイルが全く結合しない場合、Ｌｃ＝Ｌｎとなる。従来のチョークコイルにおいては、ｋが比較的大きいため、Ｌｎを大きくできる一方、Ｌｃは小さくなる。一方、本発明によれば、ｋを０に近い値まで小さくして２つのコイルの結合を弱めることで、Ｌｃを、Ｌｎと同程度に高めることができる。
【００３８】
より具体的には、図３及び図４を参照すると、前述したように、被巻回部４２の第２透磁率は、第１部位３０の第１透磁率よりも低い。第２透磁率を十分に低くすることで、被巻回部４２において発生する磁束の量を低減できる。この結果、チョークコイル１０がノーマルモードチョークコイルとして動作する際においても、コモンモードチョークコイルとして動作する際においても、被巻回部４２において生じた発生磁束（磁束ＦＮＲ，ＦＮＬ，ＦＣＲ，ＦＣＬ）が、他の被巻回部４２と交差することを抑制できる。加えて、発生磁束は、比較的高い第１透磁率を有する第１部位３０を主として通過する。このため、発生磁束の減衰が低減される。
【００３９】
換言すれば、本発明によれば、高い第１透磁率を有する第１部位３０と低い第２透磁率を有する第２部位４０とを組み合わせて磁芯２０を形成することにより、２つのコイル６０の結合を小さくしつつ、発生磁束の減衰を低減できる。これにより、従来と同等なノーマルモードインダクタンスＬｎを維持しつつ、コモンモードインダクタンスＬｃを、Ｌｎと同程度に高めることができる。これにより、ノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズの両方を効果的に除去できる。
【００４０】
上述した効果を確実に得るという観点からは、第１透磁率は、第２透磁率に比べて、可能な限り高いことが好ましい。より具体的には、第１透磁率が第２透磁率の１.３倍以上の場合、ノーマルモードインダクタンスＬｎに対するコモンモードインダクタンスＬｃの比率を７０％程度に向上できる。また、第１透磁率が第２透磁率の１０倍以上の場合、Ｌｎに対するＬｃの比率を９０％以上の略一定値に維持できる。従って、第１透磁率は、第２透磁率の１.３倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。
【００４１】
第１透磁率が第２透磁率に比べて高い限り、２つの第２部位４０の第２透磁率は、多少異なっていてもよい。換言すれば、２つの第２部位４０は、異なる材料から作製されていてもよい。但し、上述した効果を確実に得るという観点からは、２つの第２部位４０は、同じ材料から作製されており同じ第２透磁率を有していることが好ましい。
【００４２】
本実施の形態によるチョークコイル１０は、以下に説明するように、様々に変形可能である。以下、上述した実施の形態との相違点を中心に説明する。特に、以下の変形例において、上述した実施の形態と実質的に同じ部位には同じ符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図５を参照すると、第１の変形例によるチョークコイル１０Ａは、チョークコイル１０（図１参照）と少し異なるが同様な構造を有している。
【００４４】
詳しくは、チョークコイル１０Ａは、磁芯２０Ａと、２つのコイル６０とを備えている。磁芯２０Ａは、第１部位３０と、２つの第２部位４０Ａとを有している。第２部位４０Ａの夫々は、第２部位４０（図１参照）と異なり、所定方向（上下方向：Ｚ方向）に長く延びる円柱形状を有している。第２部位４０Ａは、第１部位３０と共に、２つのループ５０を形成している。ループ５０の夫々は、少なくとも１点において他のループ５０に接続されている。
【００４５】
より具体的には、第１部位３０の２つの連結対３４は、２つの第２部位４０Ａに夫々対応している。第２部位４０Ａの夫々は、対応する連結対３４の２つの連結部３４２によって主部３２と連結されている。第２部位４０Ａの夫々は、被巻回部４２Ａを有している。２つのコイル６０は、２つの被巻回部４２Ａを夫々巻回している。第２部位４０Ａの夫々の被巻回部４２Ａは、Ｚ方向において、対応する連結対３４の２つの連結部３４２の間に位置している。
【００４６】
第１部位３０の初透磁率（第１透磁率）は、第２部位４０Ａ（被巻回部４２Ａ）の夫々の初透磁率（第２透磁率）よりも高い。例えば、第１透磁率は、第２透磁率の１．３倍以上である。
【００４７】
上述の構造を有するチョークコイル１０Ａは、チョークコイル１０（図１参照）と同様に機能し、チョークコイル１０と同様な効果を奏する。
【００４８】
図６を参照すると、第２の変形例によるチョークコイル１０Ｂは、チョークコイル１０（図１参照）と少し異なるが同様な構造を有している。
【００４９】
詳しくは、チョークコイル１０Ｂは、磁芯２０Ｂと、２つのコイル６０とを備えている。磁芯２０Ｂは、第１部位３０と、２つの第２部位４０Ｂとを有している。第２部位４０Ｂの夫々は、第２部位４０（図１参照）と異なり、弧を描くように幅方向（Ｙ方向）外側に張り出しつつ所定方向（上下方向：Ｚ方向）に長く延びている。第２部位４０Ｂは、第１部位３０と共に、２つのループ５０を形成している。ループ５０の夫々は、少なくとも１点において他のループ５０に接続されている。
【００５０】
より具体的には、第１部位３０の２つの連結対３４は、２つの第２部位４０Ｂに夫々対応している。第２部位４０Ｂの夫々は、対応する連結対３４の２つの連結部３４２によって主部３２と連結されている。第２部位４０Ｂの夫々は、被巻回部４２Ｂを有している。２つのコイル６０は、２つの被巻回部４２Ｂを夫々巻回している。第２部位４０Ｂの夫々の被巻回部４２Ｂは、Ｚ方向において、対応する連結対３４の２つの連結部３４２の間に位置している。
【００５１】
第１部位３０の初透磁率（第１透磁率）は、第２部位４０Ｂ（被巻回部４２Ｂ）の夫々の初透磁率（第２透磁率）よりも高い。例えば、第１透磁率は、第２透磁率の１．３倍以上である。
【００５２】
上述の構造を有するチョークコイル１０Ｂは、チョークコイル１０（図１参照）と同様に機能し、チョークコイル１０と同様な効果を奏する。
【００５３】
上述した本実施の形態（図１参照），第１の変形例（図５参照）及び第２の変形例（図６参照）から理解されるように、第２部位にコイル６０が巻回されており、且つ、Ｚ方向における第２部位の両端部が第１部位３０のＺ方向における両端部とＹ方向において対向している限り、第２部位は、多角柱形状、円柱形状、円弧状に曲がった柱形状等の様々な形状を有することができる。
【００５４】
第１部位３０も、２つのループ５０に沿った磁束の流れを邪魔しない限り、様々な形状を有することができる。例えば、主部３２のＺ方向における中間部は、多少膨らんだり凹んでいてもよい。また、２つのループ５０が主部３２の少なくとも１点で繋がっている限り、主部３２のＺ方向における長さは短くてもよい。
【００５５】
但し、本発明による効果を確実に得るという観点からは、第２部位が長く延びる四角柱形状を有しており、且つ、長い脚状の主部３２が２つのループ５０を連結していることが好ましい。換言すれば、第１部位３０及び第２部位４０の夫々は、本実施の形態（図１参照）と同じ形状を有していることが好ましい。
【００５６】
図１、図５及び図６を参照すると、上述したチョークコイル（チョークコイル１０，チョークコイル１０Ａ及びチョークコイル１０Ｂ）において、２つのループ５０は、同一平面（ＹＺ平面）上に位置している。２つのループ５０は、多少斜交していてもよい。より具体的には、上側の２つの連結部３４２や下側の２つの連結部３４２は、ＸＹ平面において多少斜交していてもよい。但し、本発明による効果を確実に得るという観点からは、２つのループ５０は、同一平面上に位置していることが好ましい。
【００５７】
上述したチョークコイル（チョークコイル１０，チョークコイル１０Ａ及びチョークコイル１０Ｂ）を一般化すると、チョークコイルは、磁芯と、ｎ個（ｎは２以上の整数）のコイル６０とを備えている。磁芯は、ｎ個の第２部位を有しており、第２部位は、第１部位３０と共に、ｎ個のループ５０を形成している。ｎ個のループ５０は、少なくとも主部３２の少なくとも１点を共有している。換言すれば、ループ５０の夫々は、少なくとも１点において他のループ５０に接続されている。より具体的には、第１部位３０は、ｎ個の第２部位に夫々対応するｎ個の連結対３４を有している。ｎ個のコイル６０は、ｎ個の被巻回部を夫々巻回している。上述したチョークコイルにおいて、ｎは２である。但し、本発明は、ｎが３以上であるチョークコイルにも適用可能である。
【００５８】
図７及び図８を参照すると、第３の変形例によるチョークコイル１０Ｃは、ｎが３である場合の一例である。
【００５９】
チョークコイル１０Ｃは、磁芯２０Ｃと、３つのコイル６０とを備えている。磁芯２０Ｃは、第１部位３０Ｃと、３つの第２部位４０とを有している。第２部位４０は、第１部位３０Ｃと共に、３つのループ５０を形成している。３つのループ５０は、互いに交差する３つの平面上に夫々位置している。特に、本変形例の３つのループ５０が夫々位置する３つの平面は、１２０°の角度で互いに交差している。ループ５０の夫々は、少なくとも１点において他のループ５０に接続されている。
【００６０】
より具体的には、第１部位３０Ｃは、主部３２Ｃと、３つの連結対３４Ｃとを有している。３つの連結対３４Ｃは、３つの第２部位４０に夫々対応している。連結対３４Ｃの夫々は、２つの連結部３４２Ｃを含んでいる。第２部位４０の夫々は、対応する連結対３４Ｃの２つの連結部３４２Ｃによって主部３２Ｃと連結されている。換言すれば、ループ５０の夫々は、主部３２Ｃにおいて他のループ５０に接続されている。
【００６１】
３つのコイル６０は、３つの被巻回部４２を夫々巻回している。第２部位４０の夫々の被巻回部４２は、所定方向（上下方向：Ｚ方向）において、対応する連結対３４Ｃの２つの連結部３４２Ｃの間に位置している。第１部位３０Ｃの初透磁率（第１透磁率）は、第２部位４０（被巻回部４２）の夫々の初透磁率（第２透磁率）よりも高い。例えば、第１透磁率は、第２透磁率の１．３倍以上である。
【００６２】
上述の構造を有するチョークコイル１０Ｃは、チョークコイル１０（図１参照）と同様に機能し、チョークコイル１０と同様な効果を奏する。例えば、チョークコイル１０Ｃは、風力発電や太陽光発電を行う際の３相交流リアクトルとして使用できるし、一般的なモーターの３相交流リアクトルとしても使用できる。
【００６３】
上述した実施の形態や変形例を纏めると、本発明によるチョークコイルの磁芯において、ｎ個の第２部位は、第１部位と共に、ｎ個のループを形成しており、ループの夫々は、少なくとも１点において他のループに接続されている。また、第２部位の被巻回部には、コイルが夫々巻回されている。この構造により、チョークコイルは、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルの夫々として動作可能である。
【００６４】
また、被巻回部の透磁率は、第１部位の透磁率よりも低い。被巻回部の透磁率を十分に低くすることで、被巻回部において発生する磁束の量を低減できる。この結果、チョークコイルがノーマルモードチョークコイルとして動作する際においても、コモンモードチョークコイルとして動作する際においても、被巻回部において生じた磁束が、他の被巻回部と交差することを抑制できる。これにより、コモンモードインダクタンスＬｃを、ノーマルモードインダクタンスＬｎと同程度に高めることができる。
【００６５】
更に、本発明による１つのチョークコイルは、ｎ個のトロイダルコイル（図示せず）と同等に機能するため、ｎ個のトロイダルコイルに置き換えて使用できる。これにより、電子機器（図示せず）の部品点数を削減できる。
【００６６】
本発明によるチョークコイルは、上述の実施の形態や変形例に加えて、更に様々に応用可能である。
【００６７】
例えば、１つの被巻回部に巻回されるコイルの夫々は、２以上のコイルを含んでいてもよい。
【００６８】
チョークコイルには、磁芯及びコイルを固定するためのケースやカバーなどの固定具（図示せず）が取り付けられていてもよい。また、磁芯に固定具を取り付けるための孔、凹みや突起を形成してもよいし、磁芯に孔や凹みを形成して磁芯を軽量化してもよい。
【実施例】
【００６９】
以下、上述した本発明の実施の形態によるチョークコイル１０について、実施例及び比較例を参照しながら更に具体的に説明する。
【００７０】
図９乃至図１３を参照すると、本発明の実施例であるチョークコイル１０Ｘ（図９及び図１０参照）と、比較例であるチョークコイル１０Ｚ（図１１乃至図１３参照）とを作製した。
【００７１】
図９及び図１０を参照すると、チョークコイル１０Ｘは、チョークコイル１０（図１参照）と同じ構造を有している。詳しくは、チョークコイル１０Ｘは、磁芯２０Ｘと、２つのコイル６０Ｘとを備えている。磁芯２０Ｘは、１つの第１部位３０Ｘと、２つの第２部位４０Ｘと、樹脂からなる４つのギャップ７０Ｘと、樹脂からなる２つのボビン８０Ｘとを有している。第１部位３０Ｘは、フェライトコアである。第１部位３０Ｘの初透磁率μ（第１透磁率：比透磁率）は３０００である。第２部位４０Ｘの夫々は、Ｓｉ−Ｆｅからなる磁性粉末を６．５重量％含むダストコアである。第２部位４０Ｘの夫々の初透磁率μ（第２透磁率：比透磁率）は８０である。
【００７２】
第１部位３０Ｘは、ＹＺ平面においてＩ字形状を有している。詳しくは、第１部位３０Ｘは、概ね四角柱形状を有する１つの主部３２Ｘと、四角柱形状を有する４つの連結部３４２Ｘとを有している。第１部位３０ＸのＸ方向（厚さ方向）におけるサイズは７ｍｍであり、Ｚ方向（上下方向：所定方向）におけるサイズは２７．７ｍｍである。主部３２ＸのＹ方向（幅方向）におけるサイズは３ｍｍである。連結部３４２Ｘの夫々のＹ方向におけるサイズは７ｍｍであり、Ｚ方向におけるサイズは７ｍｍである。従って、２つの連結部３４２Ｘからなる第１部位３０Ｘの上部及び下部のＹ方向におけるサイズは１４ｍｍである。
【００７３】
第２部位４０Ｘは、四角柱形状を有している。第２部位４０ＸのＸ方向におけるサイズは７ｍｍであり、Ｙ方向におけるサイズは７ｍｍであり、Ｚ方向におけるサイズは２７．７ｍｍである。
【００７４】
コイル６０Ｘの夫々は、絶縁被覆された直径０．７ｍｍの丸形銅線である。コイル６０Ｘは、自動巻線機を使用して、ボビン８０Ｘに６１ターンだけ図示されたように巻回されている（図９参照）。コイル６０Ｘが巻回されたボビン８０Ｘは、第２部位４０ＸのＺ方向における中間部分に夫々取り付けられている。換言すれば、コイル６０Ｘの夫々は、対応する第２部位４０ＸのＺ方向における中間部分を巻回する巻回部６２Ｘを有している。
【００７５】
２つの第２部位４０Ｘは、Ｙ方向において第１部位３０Ｘを挟むようにして、第１部位３０Ｘと連結されている。詳しくは、第１部位３０Ｘの連結部３４２ＸのＹ方向における端面は、平らに削られている。また、第２部位４０ＸのうちＹ方向において連結部３４２Ｘと対向する部位は、平らに削られており、０．１５ｍｍの幅を有するギャップ７０Ｘを介して連結部３４２Ｘの端面に接着されている。
【００７６】
上述のように作製されたチョークコイル１０Ｘにおいて、コイル６０Ｘの夫々にノーマルモード信号が流れたとき、図３に示される磁束ＦＮＲ及び磁束ＦＮＬが発生する。また、コイル６０Ｘの夫々にコモンモード信号が流れたとき、図４に示される磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＣＬが発生する。
【００７７】
図１１乃至図１３を参照すると、チョークコイル１０Ｚは、全体としてチョークコイル１０Ｘ（図９及び図１０参照）と同じサイズを有しており、且つ、特許文献１（特許第２７２９９３７号公報）に開示された複合コイル（従来のチョークコイル）と同じ構造を有している。
【００７８】
詳しくは、チョークコイル１０Ｚは、磁芯２０Ｚと、２つのコイル６０Ｘとを備えている。磁芯２０Ｚは、第１磁芯３０Ｚと、第２磁芯４０Ｚと、樹脂からなる２つのギャップ７２Ｚと、樹脂からなる１つのギャップ７４Ｚとを有している。第１磁芯３０Ｚは、フェライトコアである。第１磁芯３０Ｚの初透磁率μ（比透磁率）は３０００である。第２磁芯４０Ｚは、ケイ素鋼板からなるコアである。第２磁芯４０Ｚの初透磁率μ（比透磁率）は６００である。
【００７９】
第１磁芯３０Ｚは、ＹＺ平面において、２つの中空と１つの中脚部３２Ｚとを有するフレーム形状を有している。第１磁芯３０ＺのＸ方向におけるサイズは２．４ｍｍであり、Ｙ方向におけるサイズは２７．７ｍｍであり、Ｚ方向におけるサイズは２７．７ｍｍである。第１磁芯３０Ｚの外枠の幅は７ｍｍである。中脚部３２ＺのＹ方向におけるサイズは３ｍｍである。
【００８０】
第２磁芯４０Ｚは、ギャップ７２Ｚを挟んで接着された２つのＵ型コアからなる。第２磁芯４０Ｚは、ＹＺ平面において、１つの中空を有するフレーム形状を有している。第２磁芯４０ＺのＸ方向におけるサイズは２．４ｍｍであり、Ｙ方向におけるサイズは２７．７ｍｍであり、Ｚ方向におけるサイズは２７．７ｍｍである。第２磁芯４０Ｚの外枠の幅は７ｍｍである。ギャップ７２ＺのＺ方向におけるサイズは０．４ｍｍである。
【００８１】
第１磁芯３０Ｚと第２磁芯４０Ｚとは、Ｘ方向においてギャップ７４Ｚを挟んで積層され、これにより磁芯２０Ｚが形成されている。ギャップ７４ＺのＸ方向におけるサイズは1ｍｍである。
【００８２】
コイル６０Ｘは、磁芯２０ＺのＹ方向における両側の脚部に６１ターンだけ図示されたように巻回されている（図１１参照）。
【００８３】
上述のように作製されたチョークコイル１０Ｚは、直流電流が重畳されない初期状態において、チョークコイル１０Ｘ（図９参照）と同じノーマルモードインダクタンスＬｎを有するように調整されていた。但し、チョークコイル１０Ｘにおける２つのコイル６０Ｘ間の結合係数は０．００７と極めて小さい一方、チョークコイル１０Ｚにおける２つのコイル６０Ｘ間の結合係数は０．２と比較的大きかった。
【００８４】
図１４乃至図１８を参照すると、チョークコイル１０Ｘ及びチョークコイル１０Ｚについて、様々な条件におけるノーマルモードインダクタンスＬｎ及びコモンモードインダクタンスＬｃを測定した。
【００８５】
図１４及び図１５を参照すると、コイル６０Ｘ（図９及び図１１参照）に様々な値の直流電流を重畳しつつノーマルモード信号を加えた状態で、チョークコイル１０Ｘ及びチョークコイル１０ＺのノーマルモードインダクタンスＬｎ及びコモンモードインダクタンスＬｃを測定した。図１４に示されるように、チョークコイル１０ＸのＬｎは、チョークコイル１０ＺのＬｎと殆ど同じである。換言すれば、本発明の実施例によるチョークコイル１０Ｘは、従来のチョークコイル１０Ｚと同等のＬｎを有している。図１４及び図１５から理解されるように、チョークコイル１０Ｚにおいては、ＬｃがＬｎに比べて１／２程度に低下するのに対し、チョークコイル１０ＸにおいてはＬｃがＬｎと殆ど同じである。換言すれば、本発明の実施例によるチョークコイル１０ＸのＬｃは、Ｌｎと同程度に高めることができる。
【００８６】
図１６を参照すると、チョークコイル１０Ｘの構造を維持しつつ、第１部位３０Ｘの第１透磁率及び第２部位４０Ｘの第２透磁率を変えた場合におけるチョークコイル１０ＸのノーマルモードインダクタンスＬｎ及びコモンモードインダクタンスＬｃを測定した。
【００８７】
図１６から理解されるように、第２透磁率に対する第１透磁率の比率（透磁率比）が１０以上の場合、Ｌｎに対するＬｃの比率を９０％以上の略一定値にできる。また、第２透磁率が８０であり第１透磁率が１００である場合、透磁率比は１．２５（約１．３）と１０未満であるものの、Ｌｎに対するＬｃの比率を７０％程度まで向上できる。詳しくは、この場合のＬｃは１７２μＨであり、同じ条件下におけるチョークコイル１０ＺのＬｃ（１２６μＨ）に比べても大きく向上している。この測定結果から、透磁率比は、１.３以上であることが好ましく、１０以上であることが更に好ましいことが分かる。
【００８８】
図１７及び図１８を参照すると、チョークコイル１０Ｘ及びチョークコイル１０Ｚの夫々について、２つのコイル６０Ｘから発生する磁束の量の比率（磁束量比）に対するノーマルモードインダクタンスＬｎ及びコモンモードインダクタンスＬｃの変化を測定した。本測定において、磁束量比が１の場合、２つのコイル６０Ｘから同じ量の磁束が発生している。磁束量比が０の場合、２つのコイル６０Ｘの一方から磁束が発生していない。換言すれば、磁束量比が０以上且つ１未満の場合、磁束量のアンバランスが発生している。
【００８９】
図１７及び図１８から理解されるように、チョークコイル１０Ｚにおいて、磁束量のアンバランスが発生すると、ノーマルモードインダクタンスＬｎ及びコモンモードインダクタンスＬｃの夫々が不安定になる。これは、高い透磁率を有する第１磁芯３０Ｚ（フェライトコア）が磁気飽和することに起因していると考えられる。一方、チョークコイル１０ＸのＬｎ及びＬｃの夫々は、磁束量比が０．３から１．０までの間において安定している。この測定結果から、本発明によるチョークコイル１０Ｘの磁心２０Ｘは、磁束量のアンバランスが発生しても磁気飽和し難いことが分かる。
【符号の説明】
【００９０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｘ，１０Ｚ  チョークコイル
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｘ，２０Ｚ  磁芯
２２                                          孔部
３０，３０Ｃ，３０Ｘ                          第１部位
３０Ｚ                                        第１磁芯
３２，３２Ｃ，３２Ｘ                          主部
３２Ｚ                                        中脚部
３２２                                        接続端
３４，３４Ｃ                                  連結対
３４２，３４２Ｃ，３４２Ｘ                    連結部
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｘ                  第２部位
４０Ｚ                                        第２磁芯
４２，４２Ａ，４２Ｂ                          被巻回部
４４                                          被接続部
５０                                          ループ
６０，６０Ｘ                                  コイル
６２，６２Ｘ                                  巻回部
６４                                          端部
７０，７０Ｘ，７２Ｚ，７４Ｚ                  ギャップ
８０，８０Ｘ                                  ボビン
ＦＮＲ，ＦＮＬ，ＦＣＲ，ＦＣＬ                磁束
ＲＦＮＲ，ＲＦＮＬ                            磁束
【図１】
2017084943.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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