DE974507C - Mess- und Pruefgeraet fuer Kontaktgleichrichter - Google Patents

Description

Bei einem mechanischen Präzisionsgleichrichter hängt die Genauigkeit des Meßresultates von der Schaltgenauigkeit des mechanischen Gleichrichters ab. Unter Schaltgenauigkeit ist die Einhaltung der Schaltdauer zu verstehen, die exakt eine halbe Schwingungsdauer sein soll. Unter dem Schaltdauerfehler versteht man den Unterschied zwischen der wirklichen Schaltdauer und der halben Schwingungsdauer.

Der Schaltdauerfehler hängt von Ungenauigkeiten in der Schaltgabe des gesteuerten Gleichrichters in mechanischer und elektrischer Hinsicht ab. Es ist bekannt, daß man bei einem mechanischen Gleichrichter von Zeit zu Zeit den Schaltdauerfehler zu prüfen und gegebenenfalls eine Nachjustierung des mechanischen Gleichrichters vorzunehmen hat. Bei dieser bekannten Einrichtung wird der mechanische Gleichrichter in einen äußeren Prüfkreis, bestehend aus einer Gleichstromspannungsquelle, einem regelbaren Vorwiderstand und einem Gleichstrominstrument, eingeschaltet, wobei Überbrückungslaschen, von ao denen eine das Meßinstrument überbrückt und eine den Synchronkontakt überbrückt, in vorher festgelegter Reihenfolge geöffnet bzw. geschlossen werden müssen. Zur Prüfung werden zunächst die Gleichrichterkontakte kurzgeschlossen, und eine bestimmte Stromstärke mit Vollausschlag des Gleichstrominstrumentes wird eingestellt. Wird dann der Kurzschluß des Gleichrichters aufgehoben, so wird genau der halbe Stromwert angezeigt, wenn der Schaltdauerfehler Null ist. Ein Skalenteil dieser Differenz entspricht dann einem Schaltdauerfehler von 2°/₀ (Halbwertmethode), wenn die Skala 100 Teile hat oder der Ausschlag beim Kurzschluß des Gleichrichters auf 100 eingestellt war.

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Diese bekannte Methode ist für eine betriebliche Anwendung ungeeignet, weil außerordentlich zeitraubend; denn um von einer für eine Messung geeigneten Schaltung in die Prüfschaltung überzugehen ist eine Mehrzahl von Schalterbetätigungen in richtiger Reihenfolge vorzunehmen.

Bei einer in einem mechanischen Präzisionsgleichrichter eingebauten Prüfeinrichtung zur Prüfung der Schaltdauer und Schaltphase mittels einer die Meßschaltung gleichzeitig auftrennenden Umschaltvorrichtung und einer Hilfsspannung ist erfindungsgemäß die Hilfsspannung im Verhältnis ι: 2 teilbar, und die Schaltdauerprüfung erfolgt mittels einer durch nur einen Handgriff zu bedienenden Umschalteinrichtung, wobei durch Betätigung des einen Umschalters sowohl die Kurzschließung und nachfolgend die Einschaltung des Gleichrichterkontaktes und dadurch die halbe bzw. die ganze Spannung der Hilfsstromquelle eingeschaltet wird, so daß der Schaltdauerfehler an einem Anzeigeinstrument in Prozenten ablesbar ist, und daß zur Kontrolle und Einstellung der Schaltphase eine besondere Hilfswechselspannung auf die Halbwellen- oder Vollwellenschaltung des Gleichrichters schaltbar ist.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Ausführungsbeispiele lassen aber Abwandlungen zu, die im Rahmen der Erfindung bleiben, so daß die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und die darin gezeigten Einzelheiten beschränkt sein soll.

In Fig. ι ist ein Meß- und Prüfgerät nach der Erfin-

■ dung dargestellt für eine Schaltung mit Vollwellengleichrichtung. Das sowohl für die Messung als auch für die Prüfung dienende Anzeigegerät ist mit M bezeichnet. Die in der Schaltung benutzten Gleichrichter sind G₁ und G₂. Die Steuerwicklung dieser Gleichrichter ist nicht dargestellt. Für eine Messung werden die beiden Anschlußklemmen A verwendet. Die eine dieser Anschlußklemmen führt zu einem Punkt N, dem gemeinsamen Nullpunkt. Die andere Anschlußklemme führt zu zwei Widerständen r_x und r₂, von denen der eine bei der Messung mit dem Gleichrichter G₁ und die andere mit dem Gleichrichter G₂ in Reihe liegt.

Das Anzeigegerät M liegt in Brückenschaltung zu den Widerständen und den Gleichrichtern.

Ein Drehumschalter mit sieben Kontaktstellungen und vier Schaltebenen ist vorgesehen für die Umschaltungen von der Meßstellung auf verschiedene Prüfstellungen für die Schaltdauer und für die Prüfung der Schaltphasen der Gleichrichter. Die einzelnen Kontaktstellungen sind mit 1...7 bzw. 11... 17, 21... 27 und 31... 37 bezeichnet.

Für die Prüfung sind eine Gleichstromquelle E von 1,5 V Spannung vorgesehen sowie eine Wechselstromquelle W zur Erzeugung einer Wechselspannung von 2 V. Mit den beiden Stromquellen liegt je ein Schutzwiderstand S₁ und S₂ in Reihe, um einen Kurzschluß der Stromquellen zu vermeiden.

Zum Verständnis der Wirkungsweise sind nun die verschiedenen Schaltstellungen zu betrachten: man hat sich vor Augen zu halten, daß die vier Schaltebenen des Umschalters abweichend von der schematischen Zeichnung auf einer gemeinsamen Achse liegen, so daß die Weiterschaltungen in allen vier Schaltebenen stets übereinstimmend erfolgen. "

Die Stellung 4 bzw. 14, 24 und 34 ist beispielsweise die Mittelstellung des Schalters, in welcher nicht geprüft, sondern gemessen wird. Die Stromverbindungen zu den beiden Prüfstromquellen sind dann abgeschaltet. Die Meßspannung, die an den Klemmend liegt, führt dann einerseits zu einem Meßstrom über die Widerstände Y₁ und r₂ und den Gleichrichter G₁ bzw. über die Widerstände T₁, r₂ und den Gleichrichter G₂ sowie andererseits über den Nullpunkt Λ^Γ der beiden Gleichrichter G₁ und G₂. Durch die Arbeit der beiden Gleichrichter G₁ und G₂ ergibt sich dann ein Gleichstrom über das Meßgerät M.

Wird der Umschalter aus der Stellung 4 in die Stellung 3 gebracht, so ist dadurch der eben beschriebene Meßstromkreis unterbrochen, und zwar an den Kontakten 4, 14, 24 und 34. Dafür ist eine Verbindung zu der Prüfstromquelle E hergestellt über den Schutzwiderstand S₂, mit dem ein regelbarer Widerstand S₃ in Reihe liegt. Es kommt jetzt ein Strom zustande aus der Stromquelle E über die Widerstände S₂ und S₃, den Schalterkontakt 3, das Meßgerät M, den Kontakt 13 zum Nullpunkt N der Gleichrichter und zurück zur Batterie E. Die Gleichrichter sind also bei dieser Schalterstellung übergangen, so daß mit Hilfe des Regelwiderstands S₃ ein Instrumentenausschlag »100« eingestellt werden kann. Wird der Schalter um noch einen weiteren Schritt verdreht, so entsteht jetzt ein Stromkreis aus der Prüf stromquelle £ über den Schalterkontakt 2, das Meßgerät M, den Schalterkontakt 32, Gleichrichter G₂ zum Nullpunkt N und zurück zur Stromquelle E. In dieser Schaltstellung wird also der eine der beiden Gleichrichter eingeschaltet, wodurch sich der Strom in dem Meßgerät M genau auf die Hälfte vermindern muß, wenn die Schaltdauer des Gleichrichters G₂ genau eine halbe Schaltperiode beträgt.

Es kann der Drehschalter um noch einen Schritt weitergedreht werden, dann wird dadurch die Gleichstromquelle E abgeschaltet und die Wechselstromquelle W eingeschaltet. Es entsteht dann ein Stromkreis über den Schalterkontakt 1, das Meßgerät M, den Kontakt 31 und den Gleichrichter G₂, den Nullpunkt N zur Stromquelle W. In dieser Stellung des Prüfschalters ergibt sich ein bestimmter Ausschlag am Meßgerät M. Beim nächsten Schritt des Drehschalters wird der Kontakt 1 unterbrochen und der Kontakt 7 hergestellt. Dieser führt wiederum zu einem Stromkreis über das Meßgerät M, der aber weiterhin über den Kontakt 27 geführt ist, und über den Gleichrichter G₁ zur Wechselspannungsquelle W. Bei dem Übergang von der Stellung 1 zur Stellung 7, die auf dem Drehschalter nebeneinanderliegen, wird also umgeschaltet von Gleichrichter G₂ auf den Gleichrichter G₁. Man kann nun am Meßgerät beobachten, ob diese Umschaltung eine Änderung der Ausschlaggröße des Meßgeräts zur Folge hat. Dies wäre dann ein Anzeichen dafür, daß die beiden Gleichrichter G₁ und G₂ nicht die gleiche Phaseneinstellung haben.

Zu erläutern sind noch die Schalterstellungen 5 und 6. Bei der Schalterstellung 5 ist die Gleichstromquelle E eingeschaltet, so daß ein Gleichstrom über den Schalt-

kontakt 5 des Meßgeräts M, den Schaltkontakt 15, den Nullpunkt N zur Stromquelle E fließt. Dies ist wiederum eine Schaltstellung unter Umgehung der beiden Gleichrichter. Hierbei empfiehlt sich wiederum eine Einstellung der Stromstärke bis zu dem Meßgerätausschlag »100«. Wenn dann der Schalter aus der Stellung 5 in die Stellung 6 weitergeschaltet wird, bleibt der Anschlag an die Prüfstromquelle E erhalten, aber das Meßgerät M liegt über die Kontakte 6 und 26 in Reihe mit dem Gleichrichter G₁, so daß auch mit diesem Gleichrichter G₁ die selbe Prüfung durchführbar ist, wie vorher bei der Stellung 2 für den Gleichrichter G₁ beschrieben wurde, indem das Meßgerät M in der Schalterstellung 6 genau die halbe Stromstärke anzeigt im Vergleich zur Stromstärke bei der Schalterstellung 5.

Mit der schematisch angedeuteten Schalteinrichtung ist es also möglich, die Gleichrichter G₁ und G₂ sowohl hinsichtlich der Schaltdauer wie auch hinsichtlich ihrer gegenseitigen Phasenlage zu prüfen.

Bei der beschriebenen Anordnung erfolgt die Prüfung auf Schaltdauer mittels einer Stromstärke, die bei Kurzschließung des Gleichrichters genau den doppelten Wert haben soll wie bei eingeschaltetem Gleichrichter. Es ist nun günstiger, wenn der Ausschlag des Meßgeräts in beiden Fällen, d. h. bei kurzgeschlossenem und bei eingeschaltetem Gleichrichter die gleiche Höhe hat, weil man dadurch die unbedingte Gewißheit hat, daß die Prüfung unabhängig von etwaigen Anzeigefehlern des Anzeigeinstruments ist. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. In Übereinstimmung mit Fig. 1 ist das Meßgerät oder Anzeigegerät mit M bezeichnet. Die in gleicher Schaltung verwendeten Widerstände r_x und r_% sowie die Prüfstromquellen E und W sowie die Gleichrichtersymbole G₁ und G₂ sind ebenfalls wieder verwendet. Der Umschalter hat bei dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung fünf Schaltebenen, und die Spannungsquelle E ist mit einem Spannungsteiler T₁ und T₂ ausgestattet und ermöglicht es dadurch, einmal die halbe und ein anderes Mal genau die ganze Prüf spannung zu verwenden. Um die Übersichtlichkeit der Figur zu erhöhen, sind nur bei der obersten Schaltebene des Schalters die Stellungen bezeichnet, und zwar mit den Zahlen von 41.. .51. Eine Verstellung dieser Schaltebene erfolgt genau übereinstimmend in sämtlichen übrigen Schaltebenen.

Die Betriebsstellung, d. h. die Schalterstellung für die Ausführung einer Messung ist in der Schalterstellung 46 hergestellt. Von den Anschlußklemmen A führt dann die linke über die Kontaktstellung 46, die beiden Widerstände r_x und r₂ über das Meßgerät M und die beiden Gleichrichter G₁ und G₂ zur rechten Anschlußklemme A in dem bekannten Doppelweggleichrichterschalter.

Wird der Schalter um einen Schritt nach links verstellt auf den Kontakt 45, dann ist der Meßkreis unterbrochen; es ist aber ein Stromkreis vorbereitet von der Mitte des Spannungsteilers TJT₂ über den einen Gleichrichter G₁. Da die Rückverbindung des unteren Endes des Spannungsteilers T₂ zu dem einen Pol der Prüfbatterie E noch fehlt, ist also die Gleichstromquelle noch nicht eingeschaltet. Erst nach dem zweiten Schaltschritt ist die Teilspannung am Spannungsteiler T₂ eingeschaltet über den Kontakt 44 in der obersten Schaltebene ScH₁ und den entsprechenden Kontakt in der Schaltebene Sch^ Außerdem ist durch den entsprechenden Kontakt in der Schaltebene Sch_s das untere Ende des Spannungsteilerwiderstands T₂ mit dem Batteriepol verbunden. Es fließt also über das Meßgerät M eine Stromstärke, die auf den Ausschlag »100« eingestellt werden kann. Beim nächsten Schritt des Schalters wird die Schaltstellung 43 erreicht. Über diese liegt dann das obere Anschlußende des Spannungsteilers T₁ an der Zuleitung zu den Widerständen r_x und r₂. Gleichzeitig ist über den entsprechenden Kontakt der Schaltebene ScH₃ der Gleichrichter G₁ wieder eingeschaltet, und in der Schaltebene Sch_s ist das untere Anschlußende des Spannungsteilerwiderstands T₂ mit der Batterie verbunden. Es liegt jetzt eine doppelt so hohe Spannung an diesem Prüfkreis als bei der vorangehenden Schalterstellung, bei welcher der Gleichrichter G₁ kurzgeschlossen war. Da jetzt der Gleichrichter G₁ eingeschaltet ist, ergibt sich, wenn dieser Gleichrichter die richtige Schaltdauer hat, genau der gleiche Zeigerausschlag wie vorher.

Für die Phasenprüfung wird der Schaltknopf auf die Stellung 42 gestellt. Es liegt dann eine Wechselspannung aus dem Transformator W über den Kontakt 42 an der Zuleitung zu den Widerständen V₁ und r₂. Über die entsprechende Kontaktstellung in der Schaltebene Sch_s ist der Gleichrichter G₁ eingeschaltet, und der weitere Stromverlauf führt vom Nullpunkt N zurück zum Transformator W. In dieser Stellung schaltet also der Gleichrichter G₁ eine Halbwelle aus dem Wechselstrom des Transformators W heraus. Es ergibt sich daraus ein bestimmter Zeigerausschlag am Meßgerät M, der sich nicht ändern darf, wenn bei Schaltung auf die Stellung 51 des Umschalters sich eine Halbwelle des gleichen Wechselstroms über den anderen Gleichrichter G₂ einstellt.

Es ist beim Umschalter auch noch eine Kontaktstellung 41 vorgesehen, über welche eine Verwendung des Meßgeräts M als empfindliches Gleichstrommeßgerät möglich ist. Über den Kontakt 41 verläuft dann der an die Klemmen A anzuschließende und zu messende Gleichstrom, der sich über den entsprechenden Kontakt in der Schaltebene.ScA₄ schließt. Die Gleichrichter sind dabei kurzgeschlossen.

In Fig. 2 ist die gleiche Schaltung in der rechten Bildhälfte nochmals angedeutet für die Annahme, daß es sich um eine Apparatur zur Ausführung zweier verschiedener Messungen handelt. Die gleiche Annahme ist bei der Darstellung in Fig. 3 gemacht, welche ungefähr das Aussehen eines Meß- und Prüfgeräts nach der Erfindung wiedergibt. Das Gerät besitzt zwei Meßkreise I und II bzw. Klemmenpaare für den Anschluß zweier Anzeigegeräte. Zu jedem Meßgerät gehört ein Regel widerstand Dj und Z)_n und gehört ein Schwingkontaktgleichrichtersatz Gj oder G$. Für die Voraussetzung, daß zwei Meßkreise mit den zugehörigen Gleichrichtersätzen an das Meß- und Prüfgerät anschließbar sein sollen, ist auch der Umschalter U gebaut, der Schaltstellungen für den Meßkreis I wie auch für den Meßkreis II aufweist.

In Fig. 4 ist eine vereinfachte Umschalteinrichtung für eine Halbwellen-Gleichrichteranordnung schematisch wiedergegeben. Eine Prüfung der gegenseitigen Phasenlage ist bei einer Halbwellenschaltung, die mit nur einem Gleichrichter arbeitet, nicht möglich. Es beschränkt sich die Prüfung deshalb auf die Schaltdauer. Für diese Prüfung ist nur eine Gleichstromquelle notwendig.

Unter der Annahme, daß das Meßgerät für vier ίο Meßkreise mit je einem Gleichrichter verwendbar sein soll, sind in Fig. 4 vier derartige Meßkreise I... IV angedeutet. Jeder der Meßkreise besitzt einen Gleichrichter G₁ und ein Anzeigegerät M. Für die Prüfung ist eine gemeinsame Batterie B vorgesehen. In Reihe ig mit dieser liegt je ein Schutzwiderstand S und ein Regelwiderstand R. Der Umschalter besitzt zwei Schaltebenen mit den Kontakten a_x, B₁ und C₁ sowie a_z, δ₂ und C₂. In der Stellung c sind die Kontaktbrücken C₁ und C₂ so eingestellt, daß der Meßkreis über das Instrument M und den Gleichrichter G₁ geschlossen ist. Wird der Umschalter in die Kontaktstellung b gebracht, so ist die Batterie B über das Meßinstrument und den Regulierwiderstand R eingeschaltet unter gleichzeitiger Kurzschließung des Gleichrichters G₁. Mit Hilfe des Widerstands R kann ein bestimmter Ausschlag des Instruments M eingestellt werden.

In der dritten Schaltstellung α sind die Kontakte a_x

und a₂ geschlossen, so daß bei unveränderter Stellung des Regelwiderstands R infolge Wiedereinschaltung des Gleichrichters G₁ der Ausschlag des Gerätes M auf den halben Wert verringert wird.

Auch bei dieser Schaltung kann man, ähnlich wie bei der Schaltung nach Fig. 2 in beiden Prüfstellungen α und b einmal mit der halben Spannung bei kurzgeschlossenem Gleichrichter und einmal mit der vollen Spannung bei eingeschaltetem Gleichrichter arbeiten, so daß der Ausschlag des Instruments M in beiden Fällen der gleiche bleibt.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist der Umschalter U bei dieser Anordnung in vier gleiche Sektoren eingeteilt, so daß für jeden der vier vorgesehenen Meßkreise die Prüfung mittels ein und desselben Umschalters durchführbar ist. Zu diesem einen Umschalter gehören dann vier Drehwiderstände D₁ und D₁, D₁₁I, DiY, um unabhängig voneinander die Ausschlaggrößen des Meßinstruments für jeden Meßzweig und für jeden zu prüfenden Gleichrichter einstellen zu können.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. In einem mechanischen Präzisionsgleichrichter eingebaute Prüfeinrichtung zur Prüfung der Schaltdauer und Schaltphase mittels einer die Meßschaltung gleichzeitig auftrennenden Umschaltvorrichtung und einer Hilfsspannung, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hilfsspannung im Verhältnis 1:2 teilbar ist und die Schaltdauerprüfung mittels einer durch nur einen Handgriff zu bedienenden Umschalteinrichtung dadurch erfolgt, daß durch Betätigung des einen Umschalters sowohl die Kurzschließung und nachfolgend die Einschaltung des Gleichrichterkontaktes und dadurch die halbe bzw. die ganze Spannung der Hilfsstromquelle eingeschaltet wird, so daß der Schaltdauerfehler an einem Anzeigeinstrument in Prozenten ablesbar ist, und daß zur Kontrolle und Einstellung der Schaltphase eine besondere Hilfswechselspannung auf die Halbwellenschaltung oder Vollwellenschaltung des Gleichrichters schaltbar ist.
2. 2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaltdauerprüfung in an sich bekannter Weise Gleichrichter und Gleichstrominstrument mit drei festen Widerständen zu einer Brückenschaltung vereint werden, wobei die Widerstände so ■ gewählt werden, daß bei der Schaltdauer gleich der halben Schwingungsdauer der Meßfrequenz das Instrument Nullabgleich zeigt.
3. 3. Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßkreisspannung zum Phasenvergleich herangezogen wird.
4. 4. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstrominstrument und jedem Kontaktgleichrichter je eine doppelpolige Schaltebene auf gemeinsamer Achse zugeordnet ist.
5. 5. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgleichrichter einpolig untereinander verbunden und direkt mit dem Nullpol verbunden sind und daß ihren freien Anschlüssen je eine Schaltebene des gemeinsamen Umschalters zugeordnet ist.
6. 6. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schalterstellung »Messung« die Halbwellen- oder die Vollwellenschaltung im Meßzustand durchgeschaltet ist.
7. 7. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Umschalterstellung »Schaltdauer« entweder die Prüf-Brückenschaltung oder die Prüf-Reihenschaltung mit der Gleichstromspannungsquelle entsteht.
8. 8. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schalterstellung »0« in der Prüfschaltung die Prüf-Spannungsquelle abgeschaltet ist und daß mittels des Phasenschiebers ein etwaiger Ausschlag des Galvanometers durch Einstreuungen auf Stellung »0« gebracht wird.
9. 9. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schalterstellung »100« die Prüfschaltung mit dem kurzgeschlossenen Gleichrichter in Betrieb ist und mittels des Vorwiderstandes der Ausschlag des Instrumentes auf genau 100 Skalenteile eingeregelt wird.
10. 10. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schaltstellung »50« die Prüfschaltung mit dem freigegebenen Gleichrichter in Betrieb ist, so daß bei richtig eingestelltem Gleichrichter das Instrument vom Ausschlag »100« auf den Ausschlag »50« zurückgeht.
11. 11. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf Schalterstellung »Phase« die Halbwellenschaltung oder die Vollwellenschaltung

    mit nur einem Gleichrichter an die Kontrollwechselspannung oder an die Meßwechselspannung gelegt wird, wobei dann die Phasengleichheit in an sich bekannter Weise mittels des die Schwinggleichrichter steuernden Phasenschiebers eingestellt wird.
12. 12. Prüfgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandssätze der Halbwellen- und Vollwellenmeßschaltung sowie der Brücken- und Reihenprüf schaltung je von einer Trägerplatte getragen und zweckmäßig in unmittelbarer Nähe der Schaltebene am gleichen Schaltergestell angeordnet sind.
13. 13. Prüfgerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zu den Schalterebenen untereinander verdrillt und die Widerstandssätze so zusammengelegt sind, daß kleinstmögliche Windungsflächen zwecks kleinstmöglicher Einstreuungen entstehen.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 851 382.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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