JP7460330B2 - 電動機、および電動機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、過剰な含浸剤に起因する不良のおそれが低減された電動機、および電動機の製造方法に関する。

特許文献１に開示されたように、ステータと、ステータの両端に接合されたハウジングと、ワニス（含浸剤）と、を備えるモータ（電動機）が知られている。含浸剤は、ステータのコイルに含浸させることを主な目的として電動機に備わることが多い。特許文献１では、その含浸剤を、ステータに接触するハウジングの接触面に形成した、軸芯を囲む環状の溝に充填することで、水や油が接合部分から電動機の内部に浸入することを防止している。

特開平７－１７７６９８号公報

特許文献１では、多量の含浸剤を電動機に含ませるための電動機の構造が提案されている。しかしながら、電動機に過剰な含浸剤が残留してしまうと、不良の原因になってしまう。その不良とは、例えば、硬化した過剰な含浸剤の一部が、電動機に生じる振動によって砕けて破片となり、ステータに設けられたコイルが当該破片に接触して傷付いてしまうことである。

そこで、本発明は、過剰な含浸剤に起因する不良のおそれが低減された電動機、および電動機の製造方法を提供することを目的とする。

発明の一つの態様は、電動機であって、コイルが設けられたステータと、前記コイルを覆うように前記ステータに取り付けられ、内側表面から外側表面までを貫通する孔が形成されたハウジングと、前記コイルに含浸した含浸剤と、前記孔を塞いだ弾性を有する栓部材と、を備える。

発明のもう一つの態様は、電動機の製造方法であって、内側表面から外側表面までを貫通する孔が形成されたハウジングを、コイルが設けられたステータに取り付ける取り付け工程と、前記取り付け工程の後、前記ステータと前記ハウジングとを含浸剤に浸漬する浸漬工程と、前記浸漬工程の後、前記ステータ内の余分な前記含浸剤を前記孔から排出させる排出工程と、前記排出工程の後、前記コイルに含浸した前記含浸剤を硬化させる硬化工程と、前記排出工程の後、弾性を有する栓部材で前記孔を塞ぐ栓塞工程と、を含む。

本発明によれば、過剰な含浸剤に起因する不良のおそれが低減された電動機、および電動機の製造方法が提供される。

実施の形態の電動機の断面図である。 実施の形態の電動機の製造方法の一部が示されたフローチャートである。 実施の形態の電動機の製造中の様子（その１）である。 実施の形態の電動機の製造中の様子（その２）である。 変形例１の電動機の断面図である。

以下、本発明について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施の形態］
図１は、実施の形態の電動機１０の断面図である。

電動機１０は、コイル２２が設けられたステータ１２と、コイル２２を覆うようにステータ１２に取り付けられたハウジング１４と、コイル２２に含浸した含浸剤１６と、を備える。本実施の形態のステータ１２は、電動機１０の回転軸であるシャフト１８と、シャフト１８に取り付けられたロータ２０と、の周囲を囲むように配置される円筒状のパーツである。図１では、上記のシャフト１８およびロータ２０が二点鎖線で示されている。なお、本実施の形態のステータ１２の形状は、シャフト１８およびロータ２０の周囲を囲むことのできる筒状であれば、円筒状に限定されない。

ステータ１２に設けられたコイル２２は、シャフト１８の軸方向でのステータ１２の両端（一方の端１２ａ、他方の端１２ｂ）側においてコイルエンド２２ａを有する。コイル２２に電流を流すことで、ロータ２０にトルクが発生し、そのトルクによってシャフト１８が回転する。

ハウジング１４は、本実施の形態では、図１のように断面がΠ字状の形状を有する。ハウジング１４は、ステータ１２の両端１２ａ、１２ｂをコイル２２ごと覆っている。これにより、例えば、外部の物体にコイルエンド２２ａが接触して破損するおそれが防止される。

ステータ１２の両端１２ａ、１２ｂのうちの一方の端１２ａ側を覆ったハウジング１４には、内側表面１４ａから外側表面１４ｂまでを貫通する孔２４が、２つ形成されている。本実施の形態では、電動機１０の軸方向での、コイルエンド２２ａを挟んでステータ１２とは反対側に位置する内側表面１４ａおよび外側表面１４ｂを貫通する位置に、２つの孔２４が形成されている。

孔２４は、本実施の形態では、図１のように漏斗形状を有する。このように、孔２４は、ハウジング１４の内側表面１４ａから外側表面１４ｂに向かって径が連続的に縮小する形状を有することが好ましい。内側表面１４ａから外側表面１４ｂに向かって径が連続的に縮小する形状とは、漏斗形状以外では、例えばテーパー形状である。

ハウジング１４に形成される孔２４の位置は、図１に限定されない。また、孔２４の数は、２つに限定されない。また、孔２４は、内側表面１４ａから外側表面１４ｂまでを貫通するのであれば、内側表面１４ａから外側表面１４ｂに向かって径が連続的に縮小する形状を有さなくてもよい。例えば、円柱状の孔２４がハウジング１４に形成されていても構わない。

電動機１０は、上記の孔２４を塞ぐ栓部材２６をさらに備える。栓部材２６は、例えばゴムからなり、弾性を有する。これにより、栓部材２６が孔２４の表面に密着するので、孔２４が良好に塞がれる。

栓部材２６は、ハウジング１４の外側に栓部材２６が抜け落ちることを抑止するようにハウジング１４に引掛かる第１引掛け部２６ａを有する。本実施の形態では、図１のように、第１引掛け部２６ａが孔２４の表面に引っ掛っている。これにより、ハウジング１４の外側に栓部材２６が抜け落ちることが抑止される。第１引掛け部２６ａは、ハウジング１４の内側表面１４ａに引っ掛ってもよい。

また、栓部材２６は、ハウジング１４の内側に栓部材２６が抜け落ちることを抑止するように外側表面１４ｂに引っ掛かる第２引掛け部２６ｂを有する。これにより、ハウジング１４の内側に栓部材２６が抜け落ちることが抑止される。

含浸剤１６は、本実施の形態では絶縁性の樹脂を材料に含んだワニスである。含浸剤１６は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に充填された状態で硬化している。これにより、ステータ１２とハウジング１４とが含浸剤１６によって接合され、且つ、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８から油や水が電動機１０の内部に浸入することが防止される。また、含浸剤１６は、コイル２２の線間にも充填されている。これにより、例えば、コイル２２がステータ１２に良好に固定される。

上記の電動機１０は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８と、コイル２２の線間と、を除いた場所に付着した含浸剤１６の量が最小限に抑えられている。すなわち、上記の電動機１０には、過剰な含浸剤１６が含浸されていない。したがって、上記の電動機１０は、硬化した含浸剤１６の破片が電動機１０の内部に生じるおそれが最小限に抑えられており、電動機１０の内部に備わったコイル２２等の部材が当該破片との接触によって傷付くおそれも最小限に抑えられている。このように、上記の電動機１０は、過剰な含浸剤１６に起因する不良のおそれが低減されている。

図２は、実施の形態の電動機１０の製造方法の一部が示されたフローチャートである。図３は、実施の形態の電動機１０の製造中の様子（その１）である。

以下、上記の電動機１０の製造方法を説明する。前提として、内側表面１４ａから外側表面１４ｂまでを貫通する孔２４をハウジング１４に形成する作業、およびステータ１２にコイル２２を設ける作業は、予め済んでいることとする。

まず、ハウジング１４をステータ１２に取り付ける（取り付け工程Ｓ１）。本実施の形態では、軸方向でのステータ１２の両端１２ａ、１２ｂ側にハウジング１４を取り付ける。これにより、ステータ１２の両端１２ａ、１２ｂ側を、コイルエンド２２ａごとハウジング１４によって覆う。

ハウジング１４は、断面がΠ字状の形状を有する。ハウジング１４に形成された孔２４の数は、本実施の形態では２つである。２つの孔２４は、いずれも、内側表面１４ａから外側表面１４ｂに向かって径が連続的に縮小する漏斗形状を有する。なお、既に説明した通り、本実施の形態の孔２４の数は２つに限定されず、孔２４は例えばテーパー形状を有してもよい。

本実施の形態では、ステータ１２の両端１２ａ、１２ｂのうちの一方の端１２ａ側、且つ、電動機１０の軸方向でコイルエンド２２ａを挟んでステータ１２とは反対側の面（内側表面１４ａおよび外側表面１４ｂ）に孔２４が形成されている。

取り付け工程Ｓ１を完了することにより、図３の構成を得る。取り付け工程Ｓ１を行うことにより、図３のように、ステータ１２と、一方の端１２ａ側のハウジング１４と、他方の端１２ｂ側のハウジング１４と、で囲われた空間３０が形成される。空間３０は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８（図４）、および、ハウジング１４に形成された孔２４を介して、外側と連通している。

次に、ステータ１２とハウジング１４とを含浸剤１６に浸漬する（浸漬工程Ｓ２）。本工程で使用される含浸剤１６は、本実施の形態では絶縁性の樹脂を材料に含んだ流体状のワニスである。含浸剤１６は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８、およびハウジング１４の孔２４を介して、空間３０に入り込む。これにより、含浸剤１６がコイル２２に到達し、コイル２２の線間に含浸剤１６が含浸する。なお、含浸剤１６は上記に限定されず、例えばエステル系の無溶剤でもよい。

図４は、実施の形態の電動機１０の製造中の様子（その２）である。

次に、含浸剤１６の中からステータ１２とハウジング１４とを引き揚げてから、空間３０内の余分な含浸剤１６を孔２４から排出させる（排出工程Ｓ３）。ここでいう「余分な含浸剤１６」とは、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に含浸した含浸剤１６と、コイル２２の線間に含浸した含浸剤１６と、を除いて空間３０に残留した含浸剤１６のことを指す。

余分な含浸剤１６は、ハウジング１４の孔２４がステータ１２よりも重力方向で下に位置するように置いた後、所定の時間が経過するまで放置することで、重力に従って孔２４から自然に排出される。このとき、内側表面１４ａから外側表面１４ｂに向かって径が連続的に縮小する形状を孔２４が有していることで、含浸剤１６の排出が促される。

排出工程Ｓ３の間、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に含浸した含浸剤１６は、隙間２８において含浸剤１６に作用する表面張力、あるいは含浸剤１６自体の粘性によって、隙間２８から抜け落ちることなく残留する。同様に、コイル２２の線間に含浸した含浸剤１６は、コイル２２の線間において含浸剤１６に作用する表面張力、あるいは含浸剤１６自体の粘性によって、コイル２２の線間から抜け落ちることなく残留する。これにより、図４の構成を得る。

次に、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に含浸した含浸剤１６を硬化させる（硬化工程Ｓ４）。含浸剤１６を硬化させることにより、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８から油や水が空間３０に浸入することが防止される。本実施の形態では、含浸剤１６を加熱することで硬化させる。

次に、栓部材２６で孔２４を塞ぐ（栓塞工程Ｓ５）。これにより、水や油が孔２４から空間３０に浸入することが、栓部材２６によって防止される。

本実施の形態の栓部材２６は、材料にゴムを含み、弾性を有する。これにより、仮に、微量な含浸剤１６が孔２４の表面に硬化したまま付着していたとしても、ネジやボルトを孔２４に挿入する場合と比較して、栓部材２６を容易に孔２４に挿入することができる。また、弾性を有する栓部材２６は、孔２４に密着するようにして孔２４を塞ぐ。したがって、本実施の形態では、水や油が孔２４から空間３０に浸入することが良好に防止される。

栓部材２６は、ハウジング１４の内側表面１４ａまたは孔２４の表面に引っ掛かる第１引掛け部２６ａを有する。これにより、ハウジング１４の外側に栓部材２６が抜け落ちることが抑止される。また、栓部材２６は、ハウジング１４の外側表面１４ｂに引っ掛かる第２引掛け部２６ｂを有する。これにより、ハウジング１４の内側（空間３０）に栓部材２６が抜け落ちることが抑止される。

栓部材２６の材料は上記に限定されず、例えばゴム以外の弾性材料が栓部材２６に含まれてもよい。また、第１引掛け部２６ａおよび第２引掛け部２６ｂのうちの少なくとも一方は、栓部材２６から省略されてもよい。

栓塞工程Ｓ５まで完了した後は、上記のステータ１２およびハウジング１４を含めた必要なパーツを適宜組み合わせることで、電動機１０を組み立てる。上記のパーツには、例えば、シャフト１８およびロータ２０も含まれる。

以上の製造方法により、図１の構成を得る。本実施の形態では、内側表面１４ａから外側表面１４ｂまでを貫通する孔２４が形成されたハウジング１４をステータ１２に取り付けた。これにより、排出工程Ｓ３において空間３０に残留した余計な含浸剤１６を、空間３０の外へと良好に排出することができる。その結果、硬化した含浸剤１６の破片が電動機１０の内部に生じるおそれが低減され、電動機１０の内部に備わったコイル２２等の部材が当該破片との接触によって傷付くおそれも低減される。

とくに、本実施の形態では、ハウジング１４の内側表面１４ａから外側表面１４ｂに向かって径が連続的に縮小する形状を孔２４が有する。これにより、排出工程Ｓ３において空間３０に残留した余計な含浸剤１６の排出が促され、余計な含浸剤１６を空間３０の外へと良好に排出することができる。その結果、硬化した含浸剤１６の破片が電動機１０の内部に生じるおそれがより一層低減され、電動機１０の内部に備わったコイル２２等の部材が当該破片との接触によって傷付くおそれが最小限に抑えられる。

また、本実施の形態では、上記の通り、硬化工程Ｓ４と栓塞工程Ｓ５とがこの順序で行われる。これにより、例えば流体状の含浸剤１６を隙間２８に維持したまま孔２４を塞ぐための手法または専用設備（例えば、工場内に設置するステーション）を考慮する必要がなくなり、電動機１０の製造が容易となる。

このように、上記の製造方法によれば、過剰な含浸剤１６に起因する不良のおそれが低減された電動機１０を製造することができる。

［変形例］
以上、本発明の一例として実施の形態が説明されたが、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

（変形例１）
図５は、変形例１の電動機１０の断面図である。

実施の形態において、ハウジング１４に形成される孔２４の数および位置は図１に限定されないことを説明した。本変形例に、その具体的な一例を示す。

例えば、図５のように、ステータ１２の一方の端１２ａ側のハウジング１４と、他方の端１２ｂ側のハウジング１４と、のそれぞれに孔２４が１つずつ形成されてもよい。また、同じく図５のように、孔２４は、ハウジング１４の側面１４ｃに形成されてもよい。

（変形例２）
電動機１０の製造方法は、上記の実施の形態および変形例に矛盾が生じない範囲内において、適宜変更されてもよい。例えば、流体状の含浸剤１６を隙間２８に維持したまま孔２４を塞ぐための手法または専用設備を考慮することが可能であれば、実施の形態で説明した硬化工程Ｓ４と栓塞工程Ｓ５との順序は入れ替わってもよい。

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

＜第１の発明＞
電動機（１０）であって、コイル（２２）が設けられたステータ（１２）と、前記コイル（２２）を覆うように前記ステータ（１２）に取り付けられ、内側表面（１４ａ）から外側表面（１４ｂ）までを貫通する孔（２４）が形成されたハウジング（１４）と、前記コイル（２２）に含浸した含浸剤（１６）と、前記孔（２４）を塞いだ栓部材（２６）と、を備える。

これにより、過剰な含浸剤（１６）に起因する不良のおそれが低減された電動機（１０）が提供される。

前記ハウジング（１４）は、前記電動機（１０）の回転軸（１８）の軸方向での前記ステータ（１２）の両端（１２ａ、１２ｂ）側を覆ってもよい。これにより、軸方向でのステータ（１２）の両端（１２ａ、１２ｂ）側がハウジング（１４）で覆われるタイプであって、過剰な含浸剤（１６）に起因する不良のおそれが低減された電動機（１０）が提供される。

前記孔（２４）は、前記内側表面（１４ａ）から前記外側表面（１４ｂ）に向かって径が連続的に縮小する形状を有してもよい。これにより、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３０）内に残留した水、油、あるいは余分な含浸剤（１６）を孔（２４）から排出するとき、その排出が促される。

前記孔（２４）は、テーパー形状または漏斗形状を有してもよい。これにより、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３０）内に残留した水、油、あるいは余分な含浸剤（１６）を孔（２４）から排出するとき、その排出が促される。

前記栓部材（２６）は弾性を有してもよい。これにより、孔（２４）に密着するようにして栓部材（２６）が孔（２４）を塞ぐので、水や油が孔（２４）から空間（３０）に浸入することが防止される。

前記栓部材（２６）は、前記ハウジング（１４）の外側に前記栓部材（２６）が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジング（１４）の前記内側表面（１４ａ）または前記孔（２４）の表面に引掛かる第１引掛け部（２６ａ）を有してもよい。これにより、ハウジング（１４）の外側に栓部材（２６）が抜け落ちることが抑止される。

前記栓部材（２６）は、前記ハウジング（１４）の内側に前記栓部材（２６）が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジング（１４）の前記外側表面（１４ｂ）に引っ掛かる第２引掛け部（２６ｂ）を有してもよい。これにより、ハウジング（１４）の内側（空間（３０））に栓部材（２６）が抜け落ちることが抑止される。

＜第２の発明＞
電動機（１０）の製造方法であって、内側表面（１４ａ）から外側表面（１４ｂ）までを貫通する孔（２４）が形成されたハウジング（１４）を、コイル（２２）が設けられた前記ステータ（１２）に取り付ける取り付け工程と、前記取り付け工程の後、前記ステータ（１２）と前記ハウジング（１４）とを含浸剤（１６）に浸漬する浸漬工程と、前記浸漬工程の後、前記ステータ（１２）内の余分な前記含浸剤（１６）を前記孔（２４）から排出させる排出工程と、前記排出工程の後、前記コイル（２２）に含浸した前記含浸剤（１６）を硬化させる硬化工程と、前記排出工程の後、栓部材（２６）で前記孔（２４）を塞ぐ栓塞工程と、を含む。

これにより、過剰な含浸剤（１６）に起因する不良のおそれが低減された電動機（１０）の製造方法が提供される。

前記取り付け工程では、前記電動機（１０）の回転軸（１８）の軸方向での前記ステータ（１２）の両端（１２ａ、１２ｂ）側に前記ハウジング（１４）を取り付けてもよい。これにより、軸方向でのステータ（１２）の両端（１２ａ、１２ｂ）側がハウジング（１４）で覆われるタイプの電動機（１０）であって、過剰な含浸剤（１６）に起因する不良のおそれが低減された電動機（１０）の製造方法が提供される。

前記栓塞工程は、前記硬化工程の後に行われてもよい。これにより、例えば流体状の含浸剤（１６）を隙間２８に維持したまま孔（２４）を塞ぐための手法または専用設備（例えば、工場内に設置するステーション）を考慮する必要がなくなり、製造が容易となる。

前記孔（２４）は、前記内側表面（１４ａ）から前記外側表面（１４ｂ）に向かって径が連続的に縮小する形状を有してもよい。これにより、例えば排出工程において、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３０）内に残留した余分な含浸剤（１６）を孔（２４）から排出するとき、その排出が促される。

前記孔（２４）は、テーパー形状または漏斗形状を有してもよい。これにより、例えば排出工程において、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３０）内に残留した余分な含浸剤（１６）を孔（２４）から排出するとき、その排出が促される。

前記栓部材（２６）は弾性を有してもよい。これにより、孔（２４）に密着するようにして栓部材（２６）が孔（２４）を塞ぐので、水や油が孔（２４）から空間（３０）に浸入することが防止される。

前記栓部材（２６）は、前記ハウジング（１４）の外側に前記栓部材（２６）が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジング（１４）の前記内側表面（１４ａ）または前記孔（２４）の表面に引っ掛かる第１引掛け部（２６ａ）を有してもよい。これにより、栓塞工程の後に、ハウジング（１４）の外側に栓部材（２６）が抜け落ちることが抑止される。

前記栓部材（２６）は、前記ハウジング（１４）の内側に前記栓部材（２６）が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジング（１４）の前記外側表面（１４ｂ）に引っ掛かる第２引掛け部（２６ｂ）を有してもよい。これにより、栓塞工程の後に、ハウジング（１４）の内側（空間（３０））に栓部材（２６）が抜け落ちることが抑止される。

１０…電動機 １２…ステータ
１２ａ…一方の端 １２ｂ…他方の端
１４…ハウジング １４ａ…内側表面
１４ｂ…外側表面 １６…含浸剤
１８…シャフト（回転軸） ２２…コイル
２４…孔 ２６…栓部材
２６ａ…第１引掛け部 ２６ｂ…第２引掛け部

Claims (9)

1. コイルが設けられたステータと、
   前記コイルを覆うように、前記ステータのうちの、回転軸の軸方向における端に取り付けられ、内側表面から外側表面までを貫通する孔が形成されたハウジングと、
   前記コイルに含浸した含浸剤と、
   前記孔を塞いだ弾性を有する栓部材と、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記ステータの前記端と前記ハウジングとの前記軸方向における隙間に充填されている含浸剤を介して、前記ステータに取り付けられ、
   前記孔は、前記内側表面から前記外側表面に向かって径が連続的に縮小するテーパー形状または漏斗形状を有する、電動機。
2. 請求項１に記載の電動機であって、
   前記ハウジングは、前記軸方向での前記ステータの両端側を覆っている、電動機。
3. 請求項１に記載の電動機であって、
   前記栓部材は、前記ハウジングの外側に前記栓部材が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジングの前記内側表面または前記孔の表面に引掛かる第１引掛け部を有する、電動機。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の電動機であって、
   前記栓部材は、前記ハウジングの内側に前記栓部材が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジングの前記外側表面に引っ掛かる第２引掛け部を有する、電動機。
5. 内側表面から外側表面までを貫通する孔が形成されたハウジングを、コイルが設けられたステータのうちの、回転軸の軸方向における端に取り付ける取り付け工程と、
   前記取り付け工程の後、前記ステータと前記ハウジングとを含浸剤に浸漬する浸漬工程と、
   前記浸漬工程の後、前記ステータ内の余分な前記含浸剤を前記孔から排出させる排出工程と、
   前記排出工程の後、前記コイルに含浸、および前記ステータの前記端と前記ハウジングとの前記軸方向における隙間に充填された前記含浸剤を硬化させる硬化工程と、
   前記排出工程の後、弾性を有する栓部材で前記孔を塞ぐ栓塞工程と、
   を含み、
   前記孔は、前記内側表面から前記外側表面に向かって径が連続的に縮小するテーパー形状または漏斗形状を有する、電動機の製造方法。
6. 請求項５に記載の電動機の製造方法であって、
   前記取り付け工程では、前記軸方向での前記ステータの両端側に前記ハウジングを取り付ける、電動機の製造方法。
7. 請求項５または６に記載の電動機の製造方法であって、
   前記栓塞工程は、前記硬化工程の後に行われる、電動機の製造方法。
8. 請求項５に記載の電動機の製造方法であって、
   前記栓部材は、前記ハウジングの外側に前記栓部材が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジングの前記内側表面または前記孔の表面に引っ掛かる第１引掛け部を有する、電動機の製造方法。
9. 請求項５～８のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であって、
   前記栓部材は、前記ハウジングの内側に前記栓部材が抜け落ちることを抑止するように前記ハウジングの前記外側表面に引っ掛かる第２引掛け部を有する、電動機の製造方法。

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