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JP2003530061A - 自動車用の電源装置 - Google Patents

自動車用の電源装置

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Publication number
JP2003530061A
JP2003530061A JP2001573618A JP2001573618A JP2003530061A JP 2003530061 A JP2003530061 A JP 2003530061A JP 2001573618 A JP2001573618 A JP 2001573618A JP 2001573618 A JP2001573618 A JP 2001573618A JP 2003530061 A JP2003530061 A JP 2003530061A
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JP
Japan
Prior art keywords
power supply
bridge rectifier
paux1
supply device
auxiliary bridge
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001573618A
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English (en)
Inventor
プラッセ セドリク
バズ ジャン・ミシェル
ウアル ダヴィッド
ヴォジュルベルジュール マルセル
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of JP2003530061A publication Critical patent/JP2003530061A/ja
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
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    • H02M7/10Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明は、アース及び供給線に接続され、少なくとも1つの誘導電流巻線とブリッジ整流回路(P1)(P2)とを有する少なくとも2つの電源部(1)(2)を備える自動車の電気装置用の電源装置において、2つの前記電源部(1)(2)の一方は、正型の補助ブリッジ整流回路(Paux1)を備え、他方は、負型の補助ブリッジ整流回路(Paux2)を備え、補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)に制御手段(I)(DC1、DC2、DC3)(Id)を接続し、−第1の状態において、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)を直列接続し、供給線に供給される整流電圧を、各電源部(1)(2)の誘導電流巻線により供給される電圧の和とし、−第2の状態において、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)間を切断し、並列接続された2つの電源部(1)(2)から供給線に電圧を供給するように制御するようにした電源装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の電気装置に給電するオルタネータは、回転速度が変化するエンジンに
より駆動される。そのため、次のような問題が発生する。
【0003】 オルタネータの性能は、エンジンの走行モードに基づいて変化する。一方、電
気装置には、一定電力を供給する必要がある。
【0004】 オルタネータの重さ、寸法及びコストを極端に増加させることなく、上述した
問題を解決するために、種々の装置が提案されている。
【0005】 上述した装置は、次の2つの原理のうちのいずれかに基づいている。 −可変比装置により、オルタネータを駆動する。 −2重オルタネータ、または2重の三相巻線を有するオルタネータを、エンジ
ンの低速モード時には直列に、高速モード時には並列に接続する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の上述した電源装置は、複雑かつ高価であり、性能が低い。
【0007】 本発明の目的は、上述した欠点を解消することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、ともにアース及び供給線に接続され、かつ、少なくとも
1つの誘導電流巻線とブリッジ整流回路とを有する少なくとも2つの電源部を備
える自動車の電気装置用の電源装置において、2つの前記電源部の一方は、正型
の補助ブリッジ整流回路を備え、他方は、負型の補助ブリッジ整流回路を備える
とともに、前記両補助ブリッジ整流回路に接続されて、 −第1の状態においては、2つの補助ブリッジ整流回路を直列接続し、供給線
に供給される整流電圧を、各電源部の誘導電流巻線により供給される電圧の和と
し、 −第2の状態においては、2つの補助ブリッジ整流回路間を切断し、並列接続
された2つの電源部から供給線に電圧を供給するように制御するようになってい
る電源装置を提案するものである。
【0009】 この電源装置は、次のような特徴を備えているのが好ましい。
【0010】 −2つの電源部は、三相電源である。 −制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路間に設けられた制御可能なインタ
ラプタである。 −制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路間に設けられた制御型ダイオード
である。 −制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路間に設けられたCMOSトランジ
スタである。 −制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路の一方、他方または両方の整流素
子をなす制御ダイオードを備えている。 −2つの補助ブリッジ整流回路のダイオードは、共通の金属板で保持されてい
る。 −2つの電源は、2つの補助ブリッジ整流回路がそれぞれ取り付けられた2つ
のオルタネータである。 −2つの電源部は、同期しており、2つの補助ブリッジ整流回路の整流素子を
対にして接続し、2つの電源部の対応する相を接続し、各補助ブリッジ整流回路
の各整流素子を接続する線を、制御手段である2重インタラプタを介して対にし
て接続する。 −2つの電源部は、同期型三相電源であり、制御手段は、少なくとも1つの2
重インタラプタを備えている。 −誘導電流巻線は、デルタ型の誘導電流巻線、及びスター型の誘導電流巻線か
らなっている。 −デルタ型の誘導電流巻線の巻き数を、電気機械の相数の二乗根と、スター型
の誘導電流巻線の各スロットの巻き数とを乗算した数とする。
【0011】 本発明の他の特徴及び利点は、図面を参照して説明する、単に例示的で非限定
的な詳細な説明から明らかになると思う。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1に示す電源装置は、ブリッジ整流回路(P1)(P2)に接続された誘導
電流巻線(N1)(N2)を有する単相の第1の電源部(1)及び第2の電源部
(2)を備えている。
【0013】 誘導電流巻線(N1)(N2)は、2つのトランスフォーマーの二次巻線、ま
たは1つのオルタネータの2つのステータ巻線である。
【0014】 各ブリッジ整流回路(P1)(P2)は、公知のように、一方が正であり、他
方が負である2つの半ブリッジダイオードを備えている。
【0015】 図1において、ブリッジ整流回路(P1)の正ダイオードを(D11)(D1
2)で、負ダイオードを(D13)(D14)で示してある。また、ブリッジ整
流回路(P2)の正ダイオードを(D21)(D22)で、負ダイオードを(D
23)(D24)で示してある。
【0016】 各電源部(1)(2)には、補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux
2)が接続されている。
【0017】 より詳しく言うと、補助ブリッジ整流回路(Paux1)の2つのダイオード
のアノードは、誘導電流巻線(N1)に接続されて、正型の整流回路を形成し、
補助ブリッジ整流回路(Paux2)の2つのダイオードのカソードは、誘導電
流巻線(N2)に接続されて、負型の整流回路を形成している。
【0018】 補助ブリッジ整流回路(Paux1)の2つのダイオードの接続点(A1)は
、制御型のインタラプタ(I)を介して、補助ブリッジ整流回路(Paux2)
の2つのダイオードの接続点(A2)に接続されている。
【0019】 また、図1には、本発明による電源装置により、自動車の電気的ネットワーク
に供給される出力電流(Is)と出力電圧(Vs)とが示されている。電流(I
1)が流れるブリッジ整流回路(P1)は、接続点(S1)を介して電気的ネッ
トワークに接続されているとともに、接続点(M1)を介して接地されている。
また、電流(I2)が流れるブリッジ整流回路(P2)は、接続点(S2)を介
して電気的ネットワークに接続されているとともに、接続点(M2)を介して接
地されている。
【0020】 上述した電源装置は、次のように動作する。
【0021】 インタラプタ(I)が開いている時には、2つの電源部(1)(2)は並列接
続されており、ブリッジ整流回路(P1)(P2)に接続されている各補助ブリ
ッジ整流回路(Paux1)(Paux2)は作動しない。従って、出力電流(
Is)は、電流(I1)と電流(I2)との和となる。出力電圧(Vs)は、接
続点(M1)(A1)間、または接続点(M2)(A2)間の電圧(V’)に等
しい。接続点(A1)における電圧は、接続点(S2)における電圧と等しく、
接続点(A2)における電圧は、接続点(M2)における電圧と等しい。
【0022】 インタラプタ(I)が閉じている時には、接続点(A1)(A2)における電
圧は同等(電圧V’)となる。負ダイオード(D23)(D24)の極性は反転
し、誘導電流導線(N2)がアースから分離される。この時の出力電圧(Vs)
は、2つの誘導電流巻線(N1)(N2)により発生される2つの電圧の和、す
なわち(2V’)となる。
【0023】 この場合には、正ダイオード(D11)(D12)の極性も反転し、誘導電流
巻線(N1)は、出力電圧(Vs)から分離される。
【0024】 図1に示す実施例の単相電源を、n相の電源、特に三相電源と置換することが
できる。
【0025】 図2は、三相電源を用いた電源装置の回路図である。
【0026】 第1の電源部(1)の三相巻線を、(N11)(N12)(N13)とし、第
2の電源部(2)の三相巻線を、(N21)(N22)(N23)とする。
【0027】 第1の電源部(1)におけるブリッジ整流回路(P1)の正ダイオードを(D
11)(D12)(D17)とし、負ダイオードを(D14)(D15)(D1
6)とする。
【0028】 第2の電源部(2)におけるブリッジ整流回路(P2)の正ダイオードを(D
21)(D22)(D27)とし、負ダイオードを(D24)(D25)(D2
6)とする。
【0029】 正型の補助ブリッジ整流回路を(Paux1)とし、負型の補助ブリッジ整流
回路を(Paux2)とする。補助ブリッジ整流回路(Paux1)のダイオー
ドの各アノードは、第1の電源部(1)の誘導電流巻線(N11)(N12)(
N13)の各接続点に接続されており、補助ブリッジ整流回路(Paux2)の
ダイオードの各カソードは、第2の電源部(2)の誘導電流巻線(N21)(N
22)(N23)の各接続点に接続されている。
【0030】 制御型のインタラプタ(I)は、補助ブリッジ整流回路(Paux1)のダイ
オードのカソードが接続された接続点(A1)と、補助ブリッジ整流回路(Pa
ux2)のダイオードのアノードが接続された接続点(A2)との間に設けられ
ている。
【0031】 上述した電源装置は、次のように動作する。
【0032】 インタラプタ(I)が閉じている場合、接続点(A1)の電圧(V’1)は、
三相電源である第1の電源部(1)により整流電圧とされている。従って、出力
電圧(Vs)の値は、電圧(V’1)と電圧(V’2)との和になる。電圧(V
’2)は、三相電源である第2の電源部(2)により整流電圧とされている。
【0033】 出力電圧(Vs)は、電圧(V’1)よりも大きく、ブリッジ整流回路(P1
)の正ダイオード(D11)(D12)(D17)の極性が反転する。それによ
り、第1の電源(1)が出力電圧(Vs)から分離され、電流(I1)が0とな
る。
【0034】 ブリッジ整流回路(P2)の負ダイオード(D24)(D25)(D26)は
、0ボルトよりも大きい電圧(V’1)により極性が定められる。それにより、
負ダイオード(D24)(D25)(D26)は作動しなくなり、第2の電源(
2)は、アースから分離される。
【0035】 インタラプタ(I)が開くと、三相電源である2つの電源(1)(2)は、並
列接続され、出力電流(Is)は、電流(I1)(I2)の和となる。
【0036】 上述した電源装置を、種々に変形することができる。
【0037】 図3に示すように、インタラプタ(I)を、制御ダイオードやCMOSトラン
ジスタと置換することができる。
【0038】 CMOSトランジスタを用いる場合には、それと並列接続される真性ダイオー
ドを、2つの補助ブリッジ整流回路のダイオードと対向するように設ける必要が
ある。
【0039】 また、インタラプタ(I)を、正型の補助ブリッジ整流回路(Paux1)の
3つのダイオードである制御ダイオード(DC1)(DC2)(DC3)に置換
することもできる。3つの制御ダイオード(DC1)(DC2)(DC3)は、
全て導通または非導通となるように制御される。
【0040】 図4に示すように、補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)の2
つの接続点を、例えば、抵抗(R)を介してアース接続された一枚の金属板(S
P)に置換することができる。金属板(SP)の極性は、抵抗(R)により定め
られている。
【0041】 3つの制御ダイオード(DC1)(DC2)(DC3)を、負補助ブリッジ整
流回路(Paux2)側の最適な位置に、または電子回路の設計に基づく所定の
位置に設けることができる(図5)。
【0042】 図6に示すように、本発明を、2つの整流オルタネータ(ALT1)(ALT
2)の直列−並列スイッチに用いることもできる。
【0043】 2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)を容易に取り付け
るために、それらを2つの整流オルタネータ(ALT1)(ALT2)に別々に
設けるのが好ましい。別個の素子(図6のインタラプタ)や2つの補助ブリッジ
整流回路の一方に設けられた制御型ダイオードにより、スイッチを構成すること
ができる。この場合の利点は、2つのオルタネータの外部にあるコンダクタが直
流電流を流すことである。
【0044】 上述したダイオードを、適切なピーク電圧を有するツェナーダイオードやショ
ットキーダイオードと置換することができる。
【0045】 図7は、本発明の変形例を示す回路図であり、電源装置は、補助ブリッジ整流
回路(Paux1)のダイオードと補助ブリッジ整流回路(Paux2)のダイ
オードとを接続する接続点(A1)(A2)(A3)間に取り付けられた2重イ
ンタラプタ(Id)により制御されている。
【0046】 2重インタラプタ(Id)が開いている場合、補助ブリッジ整流回路(Pau
x1)の各ダイオードは、同相の巻線間で、補助ブリッジ整流回路(Paux2
)の各ダイオードと対になって直列接続されている。その場合、接続点(10)
(10’)、(20)(20’)(30)(30’)における電圧は同じとなり
、補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)は動作せず、電源部は並
列接続される。
【0047】 2重インタラプタ(Id)が閉じた場合には、電源部は、図2の場合と同様に
直列接続される。2つの三相電源部を完全に同期させてある場合、2重インタラ
プタ(Id)を用いるのが好適である。
【0048】 また、図3において、第2の電源部(2)に設けられたデルタ型の三相巻線(
N21)(N22)(N23)を、図8のスター型の三相巻線(N81)(N8
2)(N83)と置換することができる。
【0049】 2つの誘導電流巻線の起電力を等しくするために、2つの誘導電流巻線の各ス
ロットにおける巻き数を、次式より求める。 NT=(n)1/2×NE −NT=デルタ型の誘導電流巻線における各スロットの巻き数 −NE=スター型の誘導電流巻線における各スロットの巻き数 −n=相数
【0050】 図2〜図6に示した直列−並列回路と、デルタ型誘導電流巻線及びスター型電
流巻線とを組み合わせた図8の変形例では、整流回路の出力側から車両の電気装
置へ供給される電圧の最大最小電圧値の変動を低下させることができる。この変
動の低下は、2つの誘導電流巻線が、直列または並列接続されている場合に実現
できる。
【0051】 バッテリ容量の電圧損失による影響が低下するので、バッテリがオルタネータ
からかなり離れている場合に好適である。
【0052】 また、磁気的な騒音が低減し、それにより、電気機械のロータとステータとに
より発生される振動が低減する。
【0053】 その結果、電圧変動は、各誘導電流巻線の相数の4倍、例えば、三相巻線の場
合には12倍となる。
【0054】 一方、2つのデルタ型誘導電流巻線を有する回路は、各誘導電流巻線における
相数の2倍の電圧変動となり、三相巻線の場合には6倍となる。
【0055】 上述した変形例において、スター型誘導電流巻線とデルタ型誘導電流巻線とは
、互換性を有している。
【0056】 本発明は、自動車の上述した種類のオルタネータの他に、棒状で大径のコンダ
クタとともに、巻線形ステータを有するオルタネータにも用いることができる。
このような巻線形ステータは、例えば国際公開第WO92-6257号に記載されている
【0057】 棒状のコンダクタは、ステータ本体のスロットに嵌合され、好ましくは円形、
正方形または長方形の断面を有するヘアピン形状となっている。折り曲げ棒形状
のコンダクタを、例えばヘアピン形状のコンダクタと置換することができる。
【0058】 本発明により、棒状の大きなコンダクタを有する巻線形ステータを、容易に冷
却することができる。
【0059】 本発明によるケーシング内のステータの構成を、自動車のオルタネータや、必
要に応じてスタータモータやオルタネータとして動作する公知の「スタータ−オ
ルタネータ」型の電気機械に適用すると有利である。詳細は、2000年3月1
0日出願のフランス国特許願第00 03131号を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 2つの単相電源を有する、本発明の一実施形態としての電源装置の回路図であ
る。
【図2】 2つの三相電源を有する、本発明の一実施形態としての電源装置の回路図であ
る。
【図3】 本発明による電源装置の変形例を示す回路図である。
【図4】 本発明による電源装置の変形例を示す回路図である。
【図5】 本発明による電源装置の変形例を示す回路図である。
【図6】 本発明による電源装置の変形例を示す回路図である。
【図7】 本発明による電源装置の変形例を示す回路図である。
【図8】 本発明による電源装置の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】 1 第1の電源部 2 第2の電源部 10、10’、20、20’、30、30’ 接続点 A1、A2、A3 接続点 ALT1、ALT2 オルタネータ D11、D12、D17、D21、D22、D27 正ダイオード D13、D14、D15、D16、D23、D24、D25、D26 負ダイオ
ード DC1、DC2、DC3 制御ダイオード I インタラプタ Id 2重インタラプタ M1、M2 接続点 Paux1、Paux2 補助ブリッジ整流回路 P1、P2 ブリッジ整流回路 N1、N2、N11、N12、N13、N21、N22、N23 誘導電流巻線 S1、S2 接続点 SP 金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダヴィッド ウアル フランス国 エフ−75012 パリ アヴニ ュ デュ ジェネラル ドッド 7 (72)発明者 マルセル ヴォジュルベルジュール フランス国 エフ−91320 ウィスー リ ュ パスカル ラ・セリゼレー ビー(番 地なし) Fターム(参考) 5H006 AA06 CA07 CB01 CC01 CC02 CC03 CC04 DA04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アース及び供給線に接続され、少なくとも1つの誘導電流巻
    線とブリッジ整流回路(P1)(P2)とを有する少なくとも2つの電源部(1
    )(2)を備える自動車の電気装置用の電源装置において、 2つの前記電源部(1)(2)の一方は、正型の補助ブリッジ整流回路(Pa
    ux1)を備え、他方は、負型の補助ブリッジ整流回路(Paux2)を備え、
    補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)に制御手段(I)(DC1
    、DC2、DC3)(Id)を接続し、 −第1の状態においては、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Pa
    ux2)を直列接続し、供給線に供給される整流電圧を、各電源部(1)(2)
    の誘導電流巻線により供給される電圧の和とし、 −第2の状態においては、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Pa
    ux2)間を切断し、並列接続された2つの電源部(1)(2)から供給線に電
    圧を供給するように制御するようになっている電源装置。
  2. 【請求項2】 2つの電源部(1)(2)は三相電源である、請求項1に記
    載の電源装置。
  3. 【請求項3】 制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(
    Paux2)間に設けられた制御可能なインタラプタ(I)である、請求項1に
    記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(
    Paux2)間に設けられた制御型ダイオードである、請求項1または2に記載
    の電源装置。
  5. 【請求項5】 制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(
    Paux2)間に設けられたCMOSトランジスタである、請求項1または2に
    記載の電源装置。
  6. 【請求項6】 制御手段は、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(
    Paux2)の一方、他方または両方の整流素子をなす制御ダイオード(DC1
    )(DC2)(DC3)を備えている、請求項1または2に記載の電源装置。
  7. 【請求項7】 2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)
    のダイオードを、共通の金属板(SP)で保持するようにした、請求項6に記載
    の電源装置。
  8. 【請求項8】 2つの電源部は、2つの補助ブリッジ整流回路(Paux1
    )(Paux2)がそれぞれ取り付けられた2つのオルタネータ(ALT1)(
    ALT2)である、請求項1〜7のいずれかに記載の電源装置。
  9. 【請求項9】 2つの電源部は同期しており、2つの補助ブリッジ整流回路
    (Paux1)(Paux2)の整流素子を対にして接続し、2つの電源部の対
    応する相を接続し、各補助ブリッジ整流回路(Paux1)(Paux2)の各
    整流素子を接続する線を、制御手段である2重インタラプタ(Id)を介して対
    にして接続するようにした、請求項1〜8のいずれかに記載の電源装置。
  10. 【請求項10】 2つの電源部は同期型三相電源であり、制御手段は少なく
    とも1つの2重インタラプタ(Id)を備えている、請求項9に記載の電源装置
  11. 【請求項11】 誘導電流巻線は、デルタ型の誘導電流巻線(N11)(N
    12)(N13)及びスター型の誘導電流巻線(N81)(N82)(N83)
    からなる、請求項1〜8のいずれかに記載の電源装置。
  12. 【請求項12】 デルタ型の誘導電流巻線(N11)(N12)(N13)
    の巻き数を、電気機械の相数の二乗根と、スター型の誘導電流巻線(N81)(
    N82)(N83)の各スロットの巻き数とを乗算した数とする、請求項11に
    記載の電源装置。
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