JP5288024B2 - 固定子の製造方法およびコイル挿入装置 - Google Patents
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Description
電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、固定子鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともにスロット開口部を塞ぐためのウェッジと、巻回したコイルと、を挿入するコイル挿入工程を有する固定子の製造方法であって、円周上に複数配置された固定子軸方向に可動のブレードに前記巻き回したコイルを掛け、複数のブレードが配置された面を端面としたブレードと同方向に移動可能なストリッパとブレードとにより、ブレードに掛けられたコイルを保持するとともに、ウェッジをスロット内に挿入する際にウェッジの動きをガイドするウェッジガイドをスロットのコイル挿入端に配置する工程と、スロット内にコイルの一部を挿入するとともに、コイル挿入方向にウェッジガイドに沿ってスロット内にウェッジの一部を挿入する工程と、コイルとウェッジがスロット内に一部挿入された後、鉄心のコイル挿入端と鉄心側のウェッジガイドの先端部との間を所定の距離離す退避工程とを、備えたコイル挿入工程を有するものである。
電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、固定子鉄心を支持する鉄心支持部を備え、支持された鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともにスロット開口部を塞ぐためのウェッジと、巻き回したコイルとを挿入するコイル・ウェッジ挿入装置であって、円周上に複数配置され、固定子軸方向に可動に構成され、巻き回したコイルを掛けるためのブレードと、複数のブレードが配置された面を端面とし、ブレードと同方向に可動に構成され、各ブレードに掛けられたコイルを押圧するためのストリッパと、同じく円周上、ブレード配置位置の間にそれぞれ配置された、ストリッパと同方向に可動のウェッジ押圧用ウェッジプッシャと、ウェッジプッシャ配置位置に対応して、ウェッジのスロット内挿入時のガイド用に円周上に配置されたウェッジガイドと、コイルとウェッジがスロット内に一部挿入された後、鉄心のコイル挿入端と鉄心側のウェッジガイドの先端部との間の距離を変える退避機構と、を備えるとともに、ストリッパは円周上の各ウェッジガイドに対応する位置で、その可動方向に直交する外周側面に突起を備えたものである。
本実施の形態1に係る発明は、ブレードと、ストリッパと、ウェッジプッシャと、ウェッジガイドとを備えたコイル挿入装置を使って、巻回したコイルと、当該コイルの各スロット挿入単位を束ね絶縁するウェッジとを、電動機を構成する鉄心のスロットに挿入する際に、コイル挿入工程の途中で、鉄心のコイル挿入端とウェッジガイド先端部との間を所定の距離離した後にコイル挿入工程を継続するというものである。
図のコイル挿入装置は側面断面図である。図において、1は電動機を構成する固定子鉄心で、その内周に複数の歯部と呼ばれる突起部を有している。また、図示していないが、鉄心1を支持する鉄心支持部と、鉄心の軸方向に鉄心の支持位置を動かすことができる鉄心支持部駆動機構がある。2は前記隣り合う歯部間のスロットと呼ばれる空間に挿入されたスロットセル、3は巻回されたコイル、4は巻回されたコイル3を鉄心スロット内のスロットセル2に挿入するための治具であるストリッパ、5はストリッパ4の外周部に、巻回されたコイル3を鉄心スロット内への挿入単位毎に分けて挟持するために配置された複数個のブレード、6はブレード5を取り付けたブレードホルダ、7はストリッパ4を駆動するストリッパ駆動軸、8はブレードホルダ6を駆動するブレードホルダ駆動軸、9はスロット内に挿入されたコイルに対して、スロット開口部を塞ぐとともにコイル3を束ね当該コイルとスロットを形成する鉄心歯部側面との間を絶縁するウェッジ、10はウェッジ9を鉄心スロット内のスロットセル2に挿入するために押圧するウェッジプッシャ、11はウェッジ9を鉄心スロット内のスロットセル2に挿入するときにウェッジ及びウェッジプッシャ10をガイドするウェッジガイドである。ストリッパ駆動軸7、ブレードホルダ駆動軸8、ウェッジプッシャ10をそれぞれ軸方向に駆動する駆動装置は図示していない。なお、コイル挿入装置を構成するのは上記図示していない鉄心支持部、同じく図示していない鉄心支持部駆動機構、ストリッパ4、ブレード5、ブレードホルダ6、ストリッパ駆動軸7、ブレードホルダ駆動軸8、ウェッジプッシャ10、ウェッジガイド11、及び上記図示していない駆動装置である。
なお、以下ではスロット内への挿入とスロットセル内への挿入とは同義として使用する。
(1)第一の工程(図2の200)
この工程は以下のステップ1から3までの手順で構成される。
ステップ1(図2の210):準備手順
コイル挿入装置に対して巻回したコイル3およびウェッジ9が所定数装着される。コイル3は鉄心の各スロットセル2内に挿入する単位毎に各ブレードで挟持する形にしてコイル挿入装置に装着される。また、コイル3が挿入されるスロット数と同数のウェッジ9がコイル挿入装置内に配置される。
鉄心支持部を介してコイル挿入装置に鉄心1が装着される。このとき、ウェッジガイド11の先端部は鉄心1のコイル挿入端に接触、もしくはごく近傍に配置された状態である。この状態は、従来技術を示す図14(a)と同様である。すなわち、この例ではウェッジガイド11の先端部が鉄心1のコイル挿入端に接触している。これは、挿入初期には、コイル3及びウェッジ9を鉄心の所定のスロットセル2に適正に挿入するための位置あわせ及び保持のためのガイドが必要なことによる。すなわち、コイル3の挿入初期段階では、コイル3とウェッジ9を所定のスロット2内に正常な形で挿入するために、鉄心1とコイル挿入装置の位置関係を規定すると共にウェッジ9のスロットセル2への挿入のガイドとなるウェッジガイド11を鉄心1のコイル挿入端に接触もしくはごく近傍に配置する必要がある。
コイル挿入装置の図示していない駆動装置を介してストリッパ4とブレード5とウェッジプッシャ10とを軸方向に動かす。この動きによりコイル3はブレード5で挟持されたままストリッパ4で押圧され、ストリッパ4が鉄心内に挿入されることにより、コイル3が鉄心のスロットセル2内に挿入されていく。また、これにあわせてウェッジプッシャ10もストリッパ4と同方向に動き、コイル挿入装置内に供給されたウェッジ9の一端をウェッジプッシャ10が押圧することによりウェッジガイド11間をとおりウェッジ9を鉄心スロット内に挿入する。
この工程以降が本願発明の特徴となる部分である。
ステップ4(図2の310):退避手順
コイル3とウェッジ9とが所定量スロットセル2内に挿入された時点で、鉄心支持部駆動機構を介して鉄心支持部を鉄心1の軸方向に動かすことにより、鉄心1のコイル挿入端を第一の工程で設定された位置に対してウェッジガイド11の先端部から遠ざける方向に所定距離、鉄心1を退避させる。ここで、所定量のコイル3とウェッジ9とをスロットセル2内に挿入したことを条件としたのは、これにより、コイル3とウェッジ9との配置関係を安定させ、その後のコイル3とウェッジ9のスロットセル2内への挿入をスムーズにするためである。
ステップ5(図2の410):再挿入手順
ウェッジガイド11の先端部と鉄心1のコイル挿入端とを所定距離離した状態で、コイル挿入装置の図示していない駆動装置を介してストリッパ4とブレード5とウェッジプッシャ10とを再度挿入方向に動かす。この動きによりコイル3はブレード5で挟持されたままストリッパ4で押圧され、ストリッパ4が鉄心内に挿入されることにより、コイル3も鉄心1のスロット内に挿入されていく。また、ウェッジ9はコイル3とストリッパ4の側面とではさまれる形になるのでストリッパ4の側面と、これに対向するウェッジ9の面との摩擦力が大きくなるような処置を施すことにより、ストリッパ4を鉄心内に挿入するに伴い、あわせてウェッジ9もスロット2内に挿入されることになる。挿入が完了したら、例えば特許文献1に記載されているような従来と同様の方法でコイル3をブレード5から取り外した後、コイル挿入装置から鉄心を取り外す。以上で、鉄心1のスロット内へのコイル3とウェッジ9の挿入が完了する。
両機構とも、前記鉄心及び前記ウェッジガイドの鉄心側の先端部の間の距離を変えるための退避機構として位置づけることができる。
本実施の形態は、実施の形態1のステップ5に記載した「ストリッパ4の側面と、これに対向するウェッジ9の面との摩擦力」を大きくして、ウェッジ9の鉄心スロットセル2への挿入を確実にするための具体的な方法およびコイル挿入装置についての発明を記載したものである。
図6は、この発明の実施の形態3によるコイル挿入方法を示すものであり、この方法に使用するコイル挿入装置の側面断面図を併せて示している。図7(a)は、この方法に使用するウェッジ9の形状を示す斜視図、図7(b)は図7(a)に示す方向Aから見たウェッジ9の側面図、図8はこの方法に使用するコイル挿入装置のストリッパ4の形状を示す側面断面図である。
図9はこの発明の実施の形態4によるコイル挿入方法を示すものであり、この方法に使用するコイル挿入装置の側面断面図を併せて示している。
この方法の特徴は、ウェッジ9の長さを延長したことである。ウェッジ9の延長された長さは、実施の形態1のステップ4で説明したウェッジガイド11を退避させた後のウェッジガイド先端と鉄心1のコイル挿入端との距離Lに相当する長さとする。ウェッジ9の長さを延長することで、ウェッジガイド11の先端部が鉄心1のコイル挿入端から離れていても、ウェッジ9の長さの延長された部分が離れた位置にあるウェッジガイド11の先端部にまで届く。そのためウェッジ9の下端部はぎりぎりまでウェッジガイド11にガイドされる長さが残っており、更に、ウェッジプッシャ10の先端部もウェッジガイド11の先端部から飛び出すこともない。従って、鉄心1とウェッジガイド11を離した状態で、従来と同様にウェッジプッシャ10を使った押圧によりウェッジ9をスロットセル2内に挿入することができる。
なお、この方法ではコイル挿入装置は長さが延長されたウェッジ9を装着できるようなものであれば、従来装置をそのまま使用することができる。
なお、本実施の形態にかかる発明を実施の形態2および3に係る発明と併用しても良い。
図10はこの発明の実施の形態5に係るコイル挿入方法を示すものであり、この方法に使用するコイル挿入装置の側面断面図を併せて示している。この図はこの方法によりコイル3及びウェッジ9をスロットセル2に挿入し終わった状態を示している。図11(a)は本実施の形態によるウェッジプッシャ10の形状を示す斜視図である。本実施の形態に係る発明の特徴は、ウェッジプッシャ10の厚さを、ウェッジ9を押圧する先端部から所定の長さにわたり、所定量薄くしたことにある。図11(a)の101が厚さを薄くした薄肉部を示している。これに対して薄くしていない部分102を以下では非薄肉部と呼ぶことにする。この薄肉部101は、ストリッパ4のある側とは反対側の面を削ることにより所定量薄くしたものである。上記薄肉部101の長さは、実施の形態1のステップ4、すなわち退避手順後のウェッジガイド11の先端と鉄心1のコイル挿入端との間の距離Lに相当する長さである。薄肉部101と非薄肉部102との間には、両面をスムーズな面で結ぶ肉厚傾斜部103が配置されている。薄肉部101の先端にはウェッジ押圧面104が配置されており、この面でウェッジ9を押圧してウェッジ9をスロット内に挿入する。
図11(b)は、本実施の形態に係るウェッジプッシャ10でウェッジ9を押圧している状態を図11(a)に示す方向Aから見たときの側面図である。
本実施の形態による挿入方法では実施の形態1のステップ1からステップ4はそのまま踏襲され、ステップ5の手順が次のように変わる。
本実施の形態ではステップ5でのウェッジ9をスロットセル2内に挿入する手段として、ステップ3の手順をそのまま踏襲する。その結果、これまで述べてきた各実施の形態の場合と同様、コイルエンド部31とウェッジガイド11との干渉が低減されるが、ステップ5でのウェッジ9の挿入手順の途中から、ウェッジプッシャ10の先端部が、ステップ4の退避手順後のウェッジガイド11先端部と鉄心1のコイル挿入端との間に露出し、コイルエンド部31と干渉することになる。しかし、本実施の形態によれば、ウェッジプッシャ10の露出する部分は薄肉部101であり、薄肉化された分だけコイルエンド部31との干渉が低減されることになる。従ってコイル3の損傷も低減する。
本実施の形態は実施の形態5を改良したものである。改良点はウェッジ9を押圧するウェッジプッシャ10の先端部の構造にある。ウェッジ9はウェッジプッシャ10の薄肉部に対応した厚さの先端部で押圧されてスロット2内に挿入されるが、押圧時にこの先端部からウェッジ9の押圧を受けている部分がウェッジプッシャ10の先端部からずれることによりウェッジプッシャ10のウェッジ9を押圧する面から外れてしまい、ウェッジ9を正常にスロット2内に挿入することができなくなるという事故が起こることがある。本実施の形態はこのようなずれによるウェッジ9の挿入不良事故を防止するために、ウェッジプッシャ10のウェッジ9を押圧する面にウェッジの位置ずれ防止構造を備えたというものである。
図13(a)(b)からわかるように、ウェッジプッシャ10のウェッジ9を押圧するウェッジプッシャ10のウェッジ押圧面104には、押圧されるウェッジ9の先端部を挟み込む形で位置ずれ防止用の突起105を設け、ウェッジ9がウェッジ押圧面104から位置ずれが起こることを防止している。これによりウェッジ9の位置ずれによる挿入不備を防止できる。
なお、上記ウェッジプッシャ10の薄肉部101の厚さは図12(a)に示す従来のウェッジプッシャ10の先端部の厚さと同程度とする。
Claims (20)
- 電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、前記固定子鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻回したコイルと、を挿入するコイル挿入工程を有する固定子の製造方法であって、
円周上に複数配置された前記固定子軸方向に可動のブレードに前記巻き回したコイルを掛け、前記複数のブレードが配置された面を端面とした前記ブレードと同方向に移動可能なストリッパと前記ブレードとにより、前記ブレードに掛けられたコイルを保持するとともに、前記ウェッジを前記スロット内に挿入する際に前記ウェッジの動きをガイドするウェッジガイドを前記スロットの前記コイル挿入端に配置する工程と、
前記スロット内に前記コイルの一部を挿入するとともに、前記コイル挿入方向に前記ウェッジガイドに沿って前記スロット内に前記ウェッジの一部を挿入する工程と、
前記コイルと前記ウェッジが前記スロット内に一部挿入された後、前記鉄心のコイル挿入端と前記鉄心側の前記ウェッジガイドの先端部との間を所定の距離離す退避工程とを、
備えたコイル挿入工程を有することを特徴とする固定子の製造方法。 - 前記コイル挿入工程は、コイルとウェッジとがスロット内に一部挿入された後、鉄心のコイル挿入端と鉄心側のウェッジガイドの先端部との間を所定の距離離した状態を保ったまま、前記コイルおよび前記ウェッジを前記スロット内へ挿入させる工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の固定子の製造方法。
- スロット内へのウェッジの挿入は、ストリッパを鉄心内に挿入するときに、前記ストリッパの内蔵機構により、所定の条件で、前記ウェッジに対向する前記ストリッパ外周側面に摩擦力を生じさせる摩擦部材を張り出させ、前記スロット開口部を介して、この摩擦部材と前記ウェッジとを接触させ、両者間の摩擦力により、前記ストリッパの鉄心内への挿入に合わせて前記ウェッジを前記スロット内に挿入する方法によることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の固定子の製造方法。
- 摩擦部材は、ウェッジ側面に向けて鋸状の歯を突出させたものであることを特徴とする請求項3に記載の固定子の製造方法。
- スロット内へのウェッジの挿入は、ウェッジと対向する外周側面に突起を設けたストリッパと、前記スロットへの挿入側先端部を前記ストリッパ側に折り返した折り返し部を設けたウェッジとを用い、前記ストリッパの前記鉄心内への挿入の際に、前記突起で前記ウェッジの折り返し部を引っ掛けることにより、前記ストリッパによるコイルの前記スロット内への挿入とともに前記ウェッジを前記スロット内に挿入する方法によることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の固定子の製造方法。
- スロット内へのウェッジの挿入は、退避工程における鉄心のコイル挿入端とウェッジガイド先端部との間の退避後の距離に相当する長さに前記スロットの軸方向長を加えた長さよりも長いウェッジを用い、前記退避工程中、ウェッジプッシャによる前記ウェッジの押圧端が、ウェッジガイド先端部よりも実効的に突出しない状態で、前記長くしたウェッジの一端を、ウェッジプッシャを介して押圧することにより、コイル挿入時の前記ストリッパの鉄心内への挿入に合わせて前記ウェッジを前記スロット内に挿入する方法によることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の固定子の製造方法。
- スロット内へのウェッジの挿入は、退避工程における鉄心のコイル挿入端とウェッジガイド先端部との間の退避後の距離に相当する長さに前記スロットの軸方向長を加えた長さよりも長いウェッジプッシャを用い、前記工程中、ウェッジプッシャをウェッジガイド先端部から突出して移動可能とし、コイル挿入時のストリッパの鉄心内への挿入に合わせて、前記ウェッジの一端を押圧する方法によることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の固定子の製造方法。
- ウェッジプッシャは、ウェッジガイド先端部から突出する部分を突出部として、この突出部のストリッパ対向面と反対側の面を内径方向に凹ませることによりウェッジプッシャの非突出部の厚さよりも薄くし、コイル挿入時のストリッパの鉄心内への挿入に合わせて、ウェッジの一端を押圧することを特徴とする請求項7に記載の固定子の製造方法。
- 電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、前記固定子鉄心を支持する鉄心支持部を備え、前記支持された鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻き回したコイルとを挿入するコイル挿入装置であって、
円周上に複数配置され、前記固定子軸方向に可動に構成され、前記巻き回したコイルを掛けるためのブレードと、前記複数のブレードが配置された面を端面とし、前記ブレードと同方向に可動に構成され、前記各ブレードに掛けられた前記コイルを押圧するためのストリッパと、同じく円周上、前記ブレード配置位置の間にそれぞれ配置された、前記ストリッパと同方向に可動の前記ウェッジ押圧用ウェッジプッシャと、前記ウェッジプッシャ配置位置に対応して、前記ウェッジのスロット内挿入時のガイド用に円周上に配置されたウェッジガイドと、前記コイルと前記ウェッジが前記スロット内に一部挿入された後、前記鉄心のコイル挿入端と前記鉄心側の前記ウェッジガイドの先端部との間の距離を変える退避機構と、を備えるとともに、
前記ストリッパは円周上の前記各ウェッジガイドに対応する位置で、その可動方向に直交する外周側面に突起を備えたコイル挿入装置。 - 電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、前記固定子鉄心を支持する鉄心支持部を備え、前記支持された鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻き回したコイルと、を挿入するコイル挿入装置であって、
円周上に複数配置され、前記固定子軸方向に可動に構成され、前記巻き回したコイルを掛けるためのブレードと、前記複数のブレードが配置された面を端面とし、前記ブレードと同方向に可動に構成され、前記各ブレードに掛けられた前記コイルを押圧するためのストリッパと、同じく円周上、前記ブレード配置位置の間にそれぞれ配置された、前記ストリッパと同方向に可動の前記ウェッジ押圧用ウェッジプッシャと、前記ウェッジプッシャ配置位置に対応して、前記ウェッジのスロット内挿入時のガイド用に円周上に配置されたウェッジガイドと、前記コイルと前記ウェッジが前記スロット内に一部挿入された後、前記鉄心のコイル挿入端と前記鉄心側の前記ウェッジガイドの先端部との間の距離を変える退避機構と、を備えたコイル挿入装置。 - ストリッパは、対向面との間の摩擦を増加させる摩擦部材を収納するとともに、当該ストリッパの側面から、径方向に向かって前記摩擦部材の位置を拡張する拡張機構を備えたことを特徴とする請求項10に記載のコイル挿入装置。
- 摩擦部材は、鋸状の歯であることを特徴とした請求項11に記載のコイル挿入装置。
- 電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、前記固定子鉄心を支持する鉄心支持部を備え、前記支持された鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻き回したコイルと、を挿入するコイル挿入装置であって、
円周上に複数配置され、前記固定子軸方向に可動に構成され、前記巻き回したコイルを掛けるためのブレードと、前記複数のブレードが配置された面を端面とし、前記ブレードと同方向に可動に構成され、前記各ブレードに掛けられた前記コイルを押圧するためのストリッパと、同じく円周上、前記ブレード配置位置の間にそれぞれ配置された、前記ストリッパと同方向に可動の前記ウェッジ押圧用ウェッジプッシャと、前記ウェッジプッシャ配置位置に対応して、前記ウェッジのスロット内挿入時のガイド用に円周上に配置されたウェッジガイドと、前記コイルと前記ウェッジが前記スロット内に一部挿入された後、前記鉄心のコイル挿入端と前記鉄心側の前記ウェッジガイドの先端部との間の距離を変える退避機構と、を備え、前記ウェッジプッシャは、前記ウェッジガイドのコイル挿入側端部から突出して移動可能で、前記突出可能な部分の長さを前記スロットの軸方向長に別途定める所定の長さを加えた長さとしたコイル挿入装置。 - ウェッジプッシャは、ウェッジガイド先端部から突出する部分を突出部として、この突出部のストリッパ対向面と反対側の面を内径方向に凹ませることによりウェッジプッシャの非突出部の厚さよりも薄くしたものであることを特徴とする請求項13に記載のコイル挿入装置。
- ウェッジプッシャはその先端部のウェッジ押圧面に、押圧されるウェッジの位置ずれ防止用構造を備えたものであることを特徴とする請求項13または請求項14のいずれかに記載のコイル挿入装置。
- ウェッジプッシャ先端部のウェッジ位置ずれ防止用構造は、径方向内側と外側の少なくとも一方に突起を設けたものであることを特徴とする請求項15に記載のコイル挿入装置。
- ウェッジプッシャ先端部のウェッジ位置ずれ防止用構造は、当該先端部のウェッジ押圧面にウェッジを挟み込む溝部を有するものであることを特徴とする請求項15に記載のコイル挿入装置。
- ウェッジプッシャ先端部のウェッジ位置ずれ防止用構造は、当該先端部のウェッジ押圧面を粗面化したものであることを特徴とする請求項15に記載のコイル挿入装置。
- 退避機構は、鉄心軸方向に、鉄心支持部の位置を可変にする鉄心支持部駆動機構であることを特徴とする請求項9乃至18のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
- 退避機構は、鉄心軸方向に、ウェッジガイドの鉄心側の先端部位置を可変にするウェッジガイド駆動機構であることを特徴とする請求項9乃至18のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
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