JP3371718B2 - 充電装置 - Google Patents
充電装置Info
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- JP3371718B2 JP3371718B2 JP26746996A JP26746996A JP3371718B2 JP 3371718 B2 JP3371718 B2 JP 3371718B2 JP 26746996 A JP26746996 A JP 26746996A JP 26746996 A JP26746996 A JP 26746996A JP 3371718 B2 JP3371718 B2 JP 3371718B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源からの電
力を二次電池に充電する充電装置に関し、特に充電前に
前回充電された電力の残余分を放電するリフレッシュ放
電に関する。
力を二次電池に充電する充電装置に関し、特に充電前に
前回充電された電力の残余分を放電するリフレッシュ放
電に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯可能な電気機器、また電気自動車の
電源として二次電池が用いられている。特に、環境に対
する配慮から電気自動車の開発が進められている。この
電気自動車の開発において、最大の課題は二次電池であ
り容量が大きく、かつ充電時間の短い電池の開発が進め
られている。
電源として二次電池が用いられている。特に、環境に対
する配慮から電気自動車の開発が進められている。この
電気自動車の開発において、最大の課題は二次電池であ
り容量が大きく、かつ充電時間の短い電池の開発が進め
られている。
【０００３】このような二次電池においては、Ｎｉ−Ｍ
Ｈ（水素貯蔵合金）またはＮｉ−Ｃｄ電池のように充電
時に前回充電時の電力が残っていると、初期の電力が蓄
えられなくなる現象が知られている。この実質的な容量
の低下はメモリ効果と呼ばれている。このメモリ効果を
防止するため、従来充電前に残余の電力を二次電池に並
列して設けられた負荷抵抗に流すリフレッシュ放電が行
なわれている。特開平４−２６１３３８号公報には、こ
のようなリフレッシュ放電を行う充電回路が開示されて
いる。
Ｈ（水素貯蔵合金）またはＮｉ−Ｃｄ電池のように充電
時に前回充電時の電力が残っていると、初期の電力が蓄
えられなくなる現象が知られている。この実質的な容量
の低下はメモリ効果と呼ばれている。このメモリ効果を
防止するため、従来充電前に残余の電力を二次電池に並
列して設けられた負荷抵抗に流すリフレッシュ放電が行
なわれている。特開平４−２６１３３８号公報には、こ
のようなリフレッシュ放電を行う充電回路が開示されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のリフレッシュ放
電は、前述したように残余の電力を抵抗に流し熱エネル
ギに変換するものである。発生した熱エネルギは仕事を
することなく大気中に放出され無駄となるという問題が
あった。もちろん、これは省エネルギーという時代の流
れに沿うものとはいえない。
電は、前述したように残余の電力を抵抗に流し熱エネル
ギに変換するものである。発生した熱エネルギは仕事を
することなく大気中に放出され無駄となるという問題が
あった。もちろん、これは省エネルギーという時代の流
れに沿うものとはいえない。
【０００５】さらに、抵抗で発生した熱により周囲の電
気機器などが加熱し、故障の原因となる場合があるとい
う問題があった。
気機器などが加熱し、故障の原因となる場合があるとい
う問題があった。
【０００６】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、リフレッシュ放電時の電力を無駄に
しない充電装置を提供することを目的とする。
されたものであり、リフレッシュ放電時の電力を無駄に
しない充電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる充電装置は、三相交流永久磁石電
動機に電力を供給する二次電池に電源からの電力を充電
する充電装置であって、充電前に、二次電池に蓄えられ
た残余の電力を放電するリフレッシュ放電を行う際に、
放電電力を電源に返還する電力返還手段を備え、前記電
力返還手段は、前記電動機のコイルを含み、前記リフレ
ッシュ放電時において前記電動機の中性点と前記二次電
池の極に商用電源の二つの端子がそれぞれ接続され、こ
の電動機の三相全てのコイルを介して電源に電力を返還
するものである。さらに、リフレッシュ放電時、放電電
流の各相に流れる電流量を各相の電流が発生するトルク
が釣り合うように制御することが好ましい。三相のトル
クが釣り合うためには、例えば、各相に同時に等しい電
流が流れるように制御することができる。
めに、本発明にかかる充電装置は、三相交流永久磁石電
動機に電力を供給する二次電池に電源からの電力を充電
する充電装置であって、充電前に、二次電池に蓄えられ
た残余の電力を放電するリフレッシュ放電を行う際に、
放電電力を電源に返還する電力返還手段を備え、前記電
力返還手段は、前記電動機のコイルを含み、前記リフレ
ッシュ放電時において前記電動機の中性点と前記二次電
池の極に商用電源の二つの端子がそれぞれ接続され、こ
の電動機の三相全てのコイルを介して電源に電力を返還
するものである。さらに、リフレッシュ放電時、放電電
流の各相に流れる電流量を各相の電流が発生するトルク
が釣り合うように制御することが好ましい。三相のトル
クが釣り合うためには、例えば、各相に同時に等しい電
流が流れるように制御することができる。
【０００８】充電前に二次電池に残った電力を放電する
ことにより、メモリ効果を抑制することができ、この放
電電力を電源に返還するので無駄になる電力を減少させ
ることができる。また、放電電力を抵抗によって消費す
る場合に発生する熱の対策を行う必要がなくなり、装置
全体の構成が簡素化する。さらに、三相交流永久磁石電
動機の三相のコイルに電流を流し、このときの電流量を
各相の電流が発生するトルクが釣り合うように制御する
ことにより、電動機が回転することを防止することがで
きる。前記のようにトルクが釣り合うようにするために
は、例えば、三相のコイルに同時に等しい電流を流すよ
うにすればよい。
ことにより、メモリ効果を抑制することができ、この放
電電力を電源に返還するので無駄になる電力を減少させ
ることができる。また、放電電力を抵抗によって消費す
る場合に発生する熱の対策を行う必要がなくなり、装置
全体の構成が簡素化する。さらに、三相交流永久磁石電
動機の三相のコイルに電流を流し、このときの電流量を
各相の電流が発生するトルクが釣り合うように制御する
ことにより、電動機が回転することを防止することがで
きる。前記のようにトルクが釣り合うようにするために
は、例えば、三相のコイルに同時に等しい電流を流すよ
うにすればよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる充電装置の
好適な実施の形態（以下、実施形態と記す）を図面に従
って説明する。
好適な実施の形態（以下、実施形態と記す）を図面に従
って説明する。
【００１０】図１は本実施形態の構成を示す回路図であ
る。本実施形態は、電気自動車に搭載されるものであり
車両を駆動するモータ１０の界磁コイル１２、二次電池
１４の電力を三相交流に変換して駆動モータ１０に供給
するインバータ１６及びインバータ１６のトランジスタ
を制御する制御回路１８を含んでいる。これらの構成
は、従来より電気自動車の駆動系回路として採用されて
いるものである。さらに、本実施形態は、リフレッシュ
放電時に使用される放電回路２０を含んでいる。図１に
示す状態は、コネクタ２２を介して単相交流の商用電源
２４に接続された状態が示され、商用電源２４の一方の
端子がモータ１０の中立点に、他方の端子が二次電池１
４の正極および負極に各々ダイオード２６ａ，２６ｂを
介して接続されている。インバータ１６に含まれるトラ
ンジスタ２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３
２ｂおよび放電回路のトランジスタ３４ａ，３４ｂのベ
ース端子は、制御回路１８の制御信号端子３６に接続さ
れているが、図１においては制御信号線を省略してい
る。また、前記トランジスタ２８ａ〜３２ｂの各々に並
列してダイオード３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４
２ａ，４２ｂが設けられている。図示するように、放電
回路２０のトランジスタ３４ａは、商用電源２４の一方
の端子と二次電池１４の正極の間に設けられ、トランジ
スタ３４ｂは、同じ商用電源の端子と二次電池１４の負
極の間に設けられている。
る。本実施形態は、電気自動車に搭載されるものであり
車両を駆動するモータ１０の界磁コイル１２、二次電池
１４の電力を三相交流に変換して駆動モータ１０に供給
するインバータ１６及びインバータ１６のトランジスタ
を制御する制御回路１８を含んでいる。これらの構成
は、従来より電気自動車の駆動系回路として採用されて
いるものである。さらに、本実施形態は、リフレッシュ
放電時に使用される放電回路２０を含んでいる。図１に
示す状態は、コネクタ２２を介して単相交流の商用電源
２４に接続された状態が示され、商用電源２４の一方の
端子がモータ１０の中立点に、他方の端子が二次電池１
４の正極および負極に各々ダイオード２６ａ，２６ｂを
介して接続されている。インバータ１６に含まれるトラ
ンジスタ２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３
２ｂおよび放電回路のトランジスタ３４ａ，３４ｂのベ
ース端子は、制御回路１８の制御信号端子３６に接続さ
れているが、図１においては制御信号線を省略してい
る。また、前記トランジスタ２８ａ〜３２ｂの各々に並
列してダイオード３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ，４
２ａ，４２ｂが設けられている。図示するように、放電
回路２０のトランジスタ３４ａは、商用電源２４の一方
の端子と二次電池１４の正極の間に設けられ、トランジ
スタ３４ｂは、同じ商用電源の端子と二次電池１４の負
極の間に設けられている。
【００１１】電気自動車の走行時には、主スイッチ４４
ａ，４４ｂが接続され、二次電池１４からの直流電力が
インバータ１６によって三相交流に変換され、モータ１
０に供給される。このときモータ１０に供給される電力
は、電流センサ４６により検出され、実電流信号Ｉact
として制御回路１８に送出され、フィードバック制御さ
れる。また、制動時にはモータ１０の発生した電力を二
次電池１４に回生するようインバータ１６が制御され
る。なお、抵抗４８と直列接続され、これと共に主スイ
ッチ４４ａに並列配置された突入制限スイッチ５０は、
起動時にコンデンサ５２に徐々に電荷を供給するための
ものである。そして、突入制限スイッチ５０は、コンデ
ンサ５２に所定量電荷が蓄えられると開放され、主スイ
ッチ４４ａが接続される。
ａ，４４ｂが接続され、二次電池１４からの直流電力が
インバータ１６によって三相交流に変換され、モータ１
０に供給される。このときモータ１０に供給される電力
は、電流センサ４６により検出され、実電流信号Ｉact
として制御回路１８に送出され、フィードバック制御さ
れる。また、制動時にはモータ１０の発生した電力を二
次電池１４に回生するようインバータ１６が制御され
る。なお、抵抗４８と直列接続され、これと共に主スイ
ッチ４４ａに並列配置された突入制限スイッチ５０は、
起動時にコンデンサ５２に徐々に電荷を供給するための
ものである。そして、突入制限スイッチ５０は、コンデ
ンサ５２に所定量電荷が蓄えられると開放され、主スイ
ッチ４４ａが接続される。
【００１２】本実施形態において、二次電池１４に充電
を行う場合は、まず二次電池１４に残っている電力を放
電する。いわゆるリフレッシュ放電である。これによっ
て、二次電池、特にニッケル系二次電池に見られるメモ
リ効果を抑制する。リフレッシュ放電においては、商用
電源の位相に応じて放電回路２０のトランジスタ３４
ａ，３４ｂおよびインバータ１６のトランジスタ３２
ａ，３２ｂが制御される。
を行う場合は、まず二次電池１４に残っている電力を放
電する。いわゆるリフレッシュ放電である。これによっ
て、二次電池、特にニッケル系二次電池に見られるメモ
リ効果を抑制する。リフレッシュ放電においては、商用
電源の位相に応じて放電回路２０のトランジスタ３４
ａ，３４ｂおよびインバータ１６のトランジスタ３２
ａ，３２ｂが制御される。
【００１３】図２には、商用電源とトランジスタ３２
ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂの制御信号の関係が示され
ている。制御回路１８では、入力された商用電源電圧を
示す信号Ｖac1 に基づき、これと同相の正弦波であり振
幅が所定の電池放電電流となるような放電電流指令値Ｉ
ref が算出される。商業電源電圧信号Ｖac1 は、２本の
電力線のうちダイオード２６ａ，２６ｂを介して二次電
池に接続された線の電圧と同相の信号である。また、放
電電流指令値Ｉref は、電流センサ４６に検出された実
際の放電電流信号Ｉact が制御回路１８に送出され、こ
れによってフィードバック制御される。
ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂの制御信号の関係が示され
ている。制御回路１８では、入力された商用電源電圧を
示す信号Ｖac1 に基づき、これと同相の正弦波であり振
幅が所定の電池放電電流となるような放電電流指令値Ｉ
ref が算出される。商業電源電圧信号Ｖac1 は、２本の
電力線のうちダイオード２６ａ，２６ｂを介して二次電
池に接続された線の電圧と同相の信号である。また、放
電電流指令値Ｉref は、電流センサ４６に検出された実
際の放電電流信号Ｉact が制御回路１８に送出され、こ
れによってフィードバック制御される。
【００１４】この放電電流指令値Ｉref がパルス幅変調
（ＰＷＭ）されてトランジスタ３２ａ，３２ｂ，３４
ａ，３４ｂの制御信号Ｔ32a,Ｔ32b,Ｔ34a,Ｔ34b が算出
される。トランジスタ３２ａ，３４ｂは、放電電流指令
値Ｉref が正の時にＰＷＭ制御され、トランジスタ３２
ｂ，３４ａ放電電流指令値Ｉref が負の時にＰＷＭ制御
される。これによって、二次電池１４の残余の電力が商
用電源２４に返還される。したがって、本実施形態の場
合、電力返還手段には、トランジスタ３２ａ，３２ｂ，
３４ａ，３４ｂ、これらのトランジスタを制御する制御
回路１８が含まれる。
（ＰＷＭ）されてトランジスタ３２ａ，３２ｂ，３４
ａ，３４ｂの制御信号Ｔ32a,Ｔ32b,Ｔ34a,Ｔ34b が算出
される。トランジスタ３２ａ，３４ｂは、放電電流指令
値Ｉref が正の時にＰＷＭ制御され、トランジスタ３２
ｂ，３４ａ放電電流指令値Ｉref が負の時にＰＷＭ制御
される。これによって、二次電池１４の残余の電力が商
用電源２４に返還される。したがって、本実施形態の場
合、電力返還手段には、トランジスタ３２ａ，３２ｂ，
３４ａ，３４ｂ、これらのトランジスタを制御する制御
回路１８が含まれる。
【００１５】なお、二次電池１４の端子電圧は、トラン
ジスタの変調率を考慮した上で、商用電源電圧の振幅よ
り大きい必要がある。本実施形態の二次電池１４はセル
が２４個直列接続されている。二次電池が劣化した場合
を想定して、各々のセルが１１Ｖを発生した場合、トラ
ンジスタの変調率が約０．６１２であるので、放電電圧
は約１６１Ｖとなる。よって、我が国の商用電源電圧の
振幅約１４１Ｖ以上となり、二次電池が多少劣化した場
合であっても、十分放電電力を商用電源に返還すること
ができる。
ジスタの変調率を考慮した上で、商用電源電圧の振幅よ
り大きい必要がある。本実施形態の二次電池１４はセル
が２４個直列接続されている。二次電池が劣化した場合
を想定して、各々のセルが１１Ｖを発生した場合、トラ
ンジスタの変調率が約０．６１２であるので、放電電圧
は約１６１Ｖとなる。よって、我が国の商用電源電圧の
振幅約１４１Ｖ以上となり、二次電池が多少劣化した場
合であっても、十分放電電力を商用電源に返還すること
ができる。
【００１６】リフレッシュ放電が終了した後、充電が行
われる。このときの制御をモータの三相のうち、トラン
ジスタ３２ａ，３２ｂに接続された相に関し説明する。
商用電源２４に接続されるモータ１０の中性点の電圧が
正となるときは、トランジスタ３２ｂがオン・オフ制御
され、トランジスタ３２ａはオフに制御される。トラン
ジスタ３２ｂがオンからオフとされると、界磁コイル１
２により昇圧され、ダイオード４２ａ，２６ｂに電流が
流れ、二次電池１４に充電が行われる。中性点の電圧が
負となる時は逆にトランジスタ３２ａがオン・オフ制御
され、トランジスタ３２ｂはオフに制御される。トラン
ジスタ３２ａがオンからオフとされると、界磁コイル１
２により昇圧され、ダイオード２６ａ，４２ｂに電流が
流れ二次電池１４に充電が行われる。他の相についても
同様の制御が行われ、充電が行われる。
われる。このときの制御をモータの三相のうち、トラン
ジスタ３２ａ，３２ｂに接続された相に関し説明する。
商用電源２４に接続されるモータ１０の中性点の電圧が
正となるときは、トランジスタ３２ｂがオン・オフ制御
され、トランジスタ３２ａはオフに制御される。トラン
ジスタ３２ｂがオンからオフとされると、界磁コイル１
２により昇圧され、ダイオード４２ａ，２６ｂに電流が
流れ、二次電池１４に充電が行われる。中性点の電圧が
負となる時は逆にトランジスタ３２ａがオン・オフ制御
され、トランジスタ３２ｂはオフに制御される。トラン
ジスタ３２ａがオンからオフとされると、界磁コイル１
２により昇圧され、ダイオード２６ａ，４２ｂに電流が
流れ二次電池１４に充電が行われる。他の相についても
同様の制御が行われ、充電が行われる。
【００１７】前述の実施形態においては、リフレッシュ
放電時にはトランジスタ３２ａ，３２ｂに関する相のみ
により放電が行われたが、他の相に関するトランジスタ
２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂも同時に制御を行うこ
とも可能である。特に、モータ１０が、ロータに永久磁
石からなる磁極をもつ永久磁石モータである場合、三相
全てに放電電流を流すことにより、各相電流が発生する
トルクを釣り合わせて、モータ１０が回転することを防
止することができる。
放電時にはトランジスタ３２ａ，３２ｂに関する相のみ
により放電が行われたが、他の相に関するトランジスタ
２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂも同時に制御を行うこ
とも可能である。特に、モータ１０が、ロータに永久磁
石からなる磁極をもつ永久磁石モータである場合、三相
全てに放電電流を流すことにより、各相電流が発生する
トルクを釣り合わせて、モータ１０が回転することを防
止することができる。
【００１８】また、前述の実施形態においては、トラン
ジスタ３２ａ，３４ｂを同期してオン・オフ制御した
が、放電電流指令値Ｉref が正のとき、一方たとえばト
ランジスタ３４ｂをオンに制御し、他方３２ａをＰＷＭ
制御することもできる。同様にトランジスタ３２ｂ，３
４ａに関しても、放電電流指令値Ｉref が負のとき、一
方たとえばトランジスタ３４ａをオンに制御し、他方３
２ｂをＰＷＭ制御することができる。
ジスタ３２ａ，３４ｂを同期してオン・オフ制御した
が、放電電流指令値Ｉref が正のとき、一方たとえばト
ランジスタ３４ｂをオンに制御し、他方３２ａをＰＷＭ
制御することもできる。同様にトランジスタ３２ｂ，３
４ａに関しても、放電電流指令値Ｉref が負のとき、一
方たとえばトランジスタ３４ａをオンに制御し、他方３
２ｂをＰＷＭ制御することができる。
【００１９】以上、本実施形態によれば、二次電池のリ
フレッシュ放電を行う際に、放電電力を交流電源に返還
することができるので、電力の無駄を低減することがで
きる。また、前記公報のようにリフレッシュ放電を抵抗
により行う場合に比べ、抵抗により発生する熱の対策、
たとえば遮熱板の追加、耐熱性の高い回路素子の採用な
どを行う必要がない。よって、より簡素で安価な装置を
提供することができる。
フレッシュ放電を行う際に、放電電力を交流電源に返還
することができるので、電力の無駄を低減することがで
きる。また、前記公報のようにリフレッシュ放電を抵抗
により行う場合に比べ、抵抗により発生する熱の対策、
たとえば遮熱板の追加、耐熱性の高い回路素子の採用な
どを行う必要がない。よって、より簡素で安価な装置を
提供することができる。
【図１】 本発明の充電装置にかかる実施形態の回路構
成図である。
成図である。
【図２】 本実施形態の制御を示すタイムチャートであ
る。
る。
１０ 駆動モータ、１２ 界磁コイル、１４ 二次電
池、１６ インバータ、１８ 制御回路、２０ 放電回
路、２４ 商用電源。
池、１６ インバータ、１８ 制御回路、２０ 放電回
路、２４ 商用電源。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−292304（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−163787（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−126121（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−186907（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 7/00 - 7/36
B60L 11/18
Claims (3)
- 【請求項１】 三相交流永久磁石電動機に電力を供給す
る二次電池に、電源からの電力を充電する充電装置であ
って、 充電前に、前記二次電池に蓄えられた残余の電力を放電
するリフレッシュ充電を行う際に、放電電力を電源に変
換する電力返還手段を備え、 前記電力返還手段は、前記電動機のコイルを含み、前記
リフレッシュ放電時において、前記電動機の中性点と前
記二次電池の極に商用電源の二つの端子がそれぞれ接続
され、この電動機の三相全てのコイルを介して電源に電
力を変換する、発電装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の充電装置であって、前 記電力返還手段は、前記リフレッシュ放電時、前記三
相のコイルを流れる電流量を、各相の電流が発生するト
ルクが釣り合うように制御する、 充電装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の充電装置であって、前
記電力返還手段は、リフレッシュ放電時に前記三相のコ
イルに同時に等しい電流が流れるように制御を行う、充
電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26746996A JP3371718B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26746996A JP3371718B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117445A JPH10117445A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3371718B2 true JP3371718B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=17445284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26746996A Expired - Fee Related JP3371718B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371718B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW553868B (en) * | 1998-12-28 | 2003-09-21 | Yamaha Motor Co Ltd | Power system for electric vehicle |
| JP4635710B2 (ja) | 2005-05-11 | 2011-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | 交流電圧出力装置 |
| JP4367391B2 (ja) | 2005-09-01 | 2009-11-18 | トヨタ自動車株式会社 | 充電制御装置および電動車両 |
| JP4447001B2 (ja) * | 2006-12-19 | 2010-04-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電力制御装置およびそれを備えた車両 |
| KR100999969B1 (ko) | 2007-12-12 | 2010-12-09 | 현대자동차주식회사 | 배터리 충전 장치 |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP26746996A patent/JP3371718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10117445A (ja) | 1998-05-06 |
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