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CN114446902A - 一种用于压接型igbt模块压力平衡夹具 - Google Patents

一种用于压接型igbt模块压力平衡夹具 Download PDF

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CN114446902A CN202210107019.0A CN202210107019A CN114446902A CN 114446902 A CN114446902 A CN 114446902A CN 202210107019 A CN202210107019 A CN 202210107019A CN 114446902 A CN114446902 A CN 114446902A
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Abstract

本发明公开了一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，包括：支架，支架上滑动安装有均压板，且均压板纵向设置两个，均压板之间通过压力传感器相连接，支架内部上下两端分别通过液压装置和位移补偿装置与均压板相连接，两个均压板的相对面分别设置有散热汇流装置，两个散热汇流装置夹持固定压接型IGBT模块。具有调节不平衡压力的功能，该装置根据上下均压板之间对应位置的压力传感器所示数字，对不平衡的压力进行调节，通过压力传感器与液压装置一一对应并且电连接，能够做到单一点位的单独控制，四个压力传感器示数可表示四个方向上施加压力的大小，液压装置根据对应方向的压力传感器的示数，进行压力的调节，使压接型IGBT模块的压力平衡。

Description

一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具
技术领域
本发明涉及压接型IGBT模块测试技术领域，具体而言，涉及一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是电力系统中常用的功率半导体器件。压接型IGBT模块是一种具有先进封装形式的IGBT模块，具有高可靠性，双面散热，失效短路模式等特点，目前已广泛应用于电网领域；
在压接IGBT模块工作时，需要使用专用夹具给IGBT模块，提供压力，散热功能，引线连接功能。夹具需要提供的额定的压力将压接IGBT内部各层结构夹紧，使其界面间的接触热阻，接触电阻减小到不会对模块可靠性产生较大影响。在实际中，对于压接IGBT模块，芯片上的应力分布并不均匀，芯片表面压力过大可能会压碎芯片，芯片表面压力过小会使接触热阻、接触电阻增大，导致结温升高，影响芯片可靠性。在目前使用的给模块提供压力的夹具中，会使用均压板提供给压接模块尽量均匀的压力，用一个压力传感器来测量夹具提供的总的压力大小，不能测量各方向的压力是否均匀。在目前使用的夹具中，结构层数较多，安装和拆卸较复杂；
因此，需要提出一种新的压接IGBT模块的夹具，能够给压接IGBT模块均匀地施加压力，在施加压力不均匀时也可以进行调节，并且减少了夹具结构的层数，此夹具调节压力和安装拆卸更加便捷，并且用在此夹具上的模块与用在其他夹具上的模块相比，此模块可靠性更好。
发明内容
根据本发明的实施例旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
根据本发明的实施例的第一方面在于提供一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具。
本发明第一方面的实施例提供了一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，包括：支架，所述支架上滑动安装有所述均压板，且所述均压板纵向设置两个，所述均压板之间通过压力传感器相连接，所述支架内部上下两端分别通过液压装置和位移补偿装置与所述均压板相连接，两个所述均压板的相对面分别设置有散热汇流装置，两个所述散热汇流装置夹持固定压接型IGBT模块；其中，所述液压装置设置至少三个，且沿所述压接型IGBT模块的周向依次设置，所述压力传感器与液压装置纵向一一对应设置，且纵向对应的所述液压装置与所述压力传感器之间电连接。
根据本发明提供的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，具有调节不平衡压力的功能，该装置根据上下均压板之间对应位置的压力传感器所示数字，对不平衡的压力进行调节，通过压力传感器与液压装置一一对应并且电连接，能够做到单一点位的单独控制，四个压力传感器示数可表示四个方向上施加压力的大小，液压装置根据对应方向的压力传感器的示数，进行压力的调节，使压接型IGBT模块的压力平衡；
本发明可以使压接型IGBT模块受力更加均匀，提高了压接型IGBT模块的可靠性，有利于施加压力过程的重复操作，有利于压接型IGBT模块内部的芯片受力均匀；
散热汇流装置具有散热功能和汇流功能，减少了本发明功能实现装置的层数，并可以实现电流直接从集电极流入，发射极流出的电流路线，避免电流通过散热器中的液体介质，也没有降低散热器的散热效率。
另外，根据本发明的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
上述任一技术方案中，所述支架包括：下顶板和上顶板，所述下顶板和所述上顶板纵向对应设置，且相对面采用导杆相连接，所述均压板通过开设导向孔与所述导杆滑动连接，所述下顶板上表面固定连接所述位移补偿装置，所述上顶板下表面固定连接所述液压装置。
在该技术方案中，下顶板和上顶板通过导杆进行固定和支撑，并借助导杆对均压板进行纵向的移动和导向，以及对均压板的横向移动限制，通过下顶板和上顶板纵向对应设置，使得导杆的纵向导向更加准确，避免均压板出现偏移，将位移补偿装置设置在下顶板上表面，可对下端的均压板由压力产生的位移差进行补偿，将液压装置设置在上顶板下表面，可对上端的均压板进行不同点位的进行不同压力的输出。
上述任一技术方案中，所述上顶板具有布局轴心，所述导杆设置四个，且沿所述上顶板的布局轴心周向依次设置，所述液压装置设置在所述上顶板的布局轴心与所述导杆的轴心的连接线上。
在该技术方案中，通过将四个导杆沿上顶板的布局轴心周向依次设置，不仅能够对整个装置进行更加均匀和稳定的支撑，而且对纵向移动的均压板更够进行更加准确的导向，通过将液压装置设置在上顶板的布局轴心与导杆的轴心的连接线上，使得每个液压装置分别对应一个导杆的导向支撑点，可避免液压装置不同的输出力对均压板造成位置偏移和偏转，保证均压板的姿态稳定且端正。
具体地，上顶板和下顶板采用正方形板材，且正方形板材中心处的轴心即为布局轴心。
上述任一技术方案中，所述位移补偿装置包括：碟簧，下端的所述均压板下表面和所述下顶板通过碟簧相连接，所述碟簧纵向对应所述散热汇流装置。
在该技术方案中，通过碟簧能够对下端的均压板进行支撑和缓冲，以及在收到不同作用力时的，均压板能够更加均衡的保证姿态不会偏移，且碟簧提供一定的可向下的移动和缓冲的能力，避免在多次试验中的均压板出现破裂。
上述任一技术方案中，所述位移补偿装置还包括：碟簧导杆和碟簧垫片，所述碟簧垫片设置在所述碟簧与所述下顶板的连接处上，所述碟簧导杆设置在下端的所述均压板和所述碟簧的连接处上。
在该技术方案中，通过碟簧垫片对碟簧与下顶板的连接处进行接触和缓冲，避免碟簧在多次的反复的受力压缩中底端产生较大的磨损，保证了在长期的试验中能够保持碟簧的使用寿命正常发挥，通过碟簧导杆对碟簧的压缩方向进行导向，使得碟簧的压缩和复位方向以及均压板的移动方向更加准确，避免偏向的移动轨迹对碟簧造成伤害，保证了实验的顺利且稳定的实施。
上述任一技术方案中，所述碟簧导杆分别贯穿所述碟簧和所述碟簧垫片，且固定在下所述顶板中心的通孔中，所述碟簧导杆下表面高于所述下顶板底面。
在该技术方案中，通过将碟簧导杆分别贯穿碟簧和碟簧垫片，使用，使得碟簧导杆能够更加接近均压板、碟簧和碟簧垫片的中间处，避免了单一的导向支撑在局部位置难以实现，保证了碟簧导杆的导向作用能够同时对均压板、碟簧和碟簧垫片起作用。
上述任一技术方案中，所述散热汇流装置包括：散热汇流结构，所述散热汇流结构设置两个，且上下对称设置，两个所述均压板的相对面分别与所述散热汇流结构相连接，两个所述散热汇流结构夹持固定所述压接型IGBT模块。
在该技术方案中，通过两个散热汇流结构上下对称设置，可对压接型IGBT模块进行更加准确和稳定的夹持固定，上端的散热汇流结构下表面与压接型IGBT模块集电极上表面重合，压接型IGBT模块的下表面与下端的散热汇流结构上表面以相同方式配合，电流从上散热汇流结构流入，通过面接触流入压接型IGBT模块集电极，从压接型IGBT模块发射极流出，再通过面接触流到下端对的散热汇流结构，然后流出。
上述任一技术方案中，所述散热汇流装置还包括：绝缘板，所述绝缘板设置在所述均压板与所述散热汇流结构的连接处上。
在该技术方案中，绝缘板将电路与其他部分隔离，下端的散热汇流结构下表面中心与下端的绝缘板上表面中心打圆孔，由定位销定位，下端的绝缘板下表面中心与下端的均压板上表面中心打圆孔，由定位销定位，上端的散热汇流结构与绝缘板、均压板与绝缘板设置方式同理，对装置的连通电流向外部隔离处理，避免对外部的设备和人员造成伤害。
上述任一技术方案中，所述散热汇流结构侧壁开设通孔，两个所述散热汇流结构的相对面分别设置有弧形凸起和条形槽，所述条形槽贯穿所述弧形凸起的缺口处，所述散热汇流结构的汇流一端开设三个导出孔。
在该技术方案中，通过散热汇流结构汇流一端导出孔的设置，能够对外部的电力缆线进行导通设置，以便对两个散热汇流结构之间的压接型IGBT模块进行电力导通，通过所述散热汇流结构侧壁开设通孔，连接水管后，冷却液流过散热汇流结构，为压接型IGBT模块提供散热功能，通过弧形凸起能够对夹持固定的压接型IGBT模块进行更加稳定的固定，条形槽贯穿弧形凸起的缺口处，能够方便用热电偶对压接型IGBT模块的壳温进行测量，条型槽为热电偶预留位置。
上述任一技术方案中，所述导杆侧壁上端螺接螺母，所述螺母下表面和所述上顶板上表面夹持垫环。
在该技术方案中，导杆上端设置有螺纹，且导杆的未开设螺纹与开设螺纹的连接处设置有横向的平面，上顶板向下穿插导杆时进行拦截支撑，用于支撑上顶板，通过螺母与导杆螺接压制上顶板，以便对上顶板进行固定，并加设垫环，有助于螺母的稳定装配。
根据本发明的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实施例的实践了解到。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的散热汇流结构示意图。
其中，图1至图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1支架、101下顶板、102上顶板、103导杆、2均压板、3压力传感器、4液压装置、5位移补偿装置、501碟簧、502碟簧导杆、503碟簧垫片、6散热汇流装置、601散热汇流结构、6011弧形凸起、6012条形槽、6013通孔、6014导出孔、602绝缘板、7压接型IGBT模块、8螺母、9垫环。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1-2，本发明第一方面的实施例提供了一种用于压接型IGBT模块7压力平衡夹具，包括：支架1，支架1上滑动安装有均压板2，且均压板2纵向设置两个，均压板2之间通过压力传感器3相连接，支架1内部上下两端分别通过液压装置4和位移补偿装置5与均压板2相连接，两个均压板2的相对面分别设置有散热汇流装置6，两个散热汇流装置6夹持固定压接型IGBT模块7；其中，液压装置4设置至少三个，且沿压接型IGBT模块7的周向依次设置，压力传感器3与液压装置4纵向一一对应设置，且纵向对应的液压装置4与压力传感器3之间电连接。
根据本发明提供的一种用于压接型IGBT模块7压力平衡夹具，具有调节不平衡压力的功能，该装置根据上下均压板2之间对应位置的压力传感器3所示数字，对不平衡的压力进行调节，通过压力传感器3与液压装置4一一对应并且电连接，能够做到单一点位的单独控制，四个压力传感器3示数可表示四个方向上施加压力的大小，液压装置4根据对应方向的压力传感器3的示数，进行压力的调节，使压接型IGBT模块7的压力平衡；
本发明可以使压接型IGBT模块7受力更加均匀，提高了压接型IGBT模块7的可靠性，有利于施加压力过程的重复操作，有利于压接型IGBT模块7内部的芯片受力均匀；
散热汇流装置6具有散热功能和汇流功能，减少了本发明功能实现装置的层数，并可以实现电流直接从集电极流入，发射极流出的电流路线，避免电流通过散热器中的液体介质，也没有降低散热器的散热效率。
具体地，液压装置4采用液压杆，以便进行在保证纵向指向推动的同时，本身的结构形状也方便进行自身轴线的选定。
具体地，压力传感器的底端与下端的均压板固定连接，压力传感器的顶端检测端与上端的均压板抵接。
具体地，上顶板、均压板和下顶板纵向重合设置，以便保持整个装置的重心和夹持检测时的稳定设置。
上述任一实施例中，如图1-2所示，支架1包括：下顶板101和上顶板102，下顶板101和上顶板102纵向对应设置，且相对面采用导杆103相连接，均压板2通过开设导向孔与导杆103滑动连接，下顶板101上表面固定连接位移补偿装置5，上顶板102下表面固定连接液压装置4。
在该实施例中，下顶板101和上顶板102通过导杆103进行固定和支撑，并借助导杆103对均压板2进行纵向的移动和导向，以及对均压板2的横向移动限制，通过下顶板101和上顶板102纵向对应设置，使得导杆103的纵向导向更加准确，避免均压板2出现偏移，将位移补偿装置5设置在下顶板101上表面，可对下端的均压板2由压力产生的位移差进行补偿，将液压装置4设置在上顶板102下表面，可对上端的均压板2进行不同点位的进行不同压力的输出。
上述任一实施例中，如图1-2所示，上顶板102具有布局轴心，导杆103设置四个，且沿上顶板102的布局轴心周向依次设置，液压装置4设置在上顶板102的布局轴心与导杆103的轴心的连接线上。
在该实施例中，通过将四个导杆103沿上顶板102的布局轴心周向依次设置，不仅能够对整个装置进行更加均匀和稳定的支撑，而且对纵向移动的均压板2更够进行更加准确的导向，通过将液压装置4设置在上顶板102的布局轴心与导杆103的轴心的连接线上，使得每个液压装置4分别对应一个导杆103的导向支撑点，可避免液压装置4不同的输出力对均压板2造成位置偏移和偏转，保证均压板2的姿态稳定且端正。
上述任一实施例中，如图1-2所示，位移补偿装置5包括：碟簧501，下端的均压板2下表面和下顶板101通过碟簧501相连接，碟簧501纵向对应散热汇流装置6。
在该实施例中，通过碟簧501能够对下端的均压板2进行支撑和缓冲，以及在收到不同作用力时的，均压板2能够更加均衡的保证姿态不会偏移，且碟簧501提供一定的可向下的移动和缓冲的能力，避免在多次试验中的均压板2出现破裂。
上述任一实施例中，如图1-2所示，位移补偿装置5还包括：碟簧导杆502和碟簧垫片503，碟簧垫片503设置在碟簧501与下顶板101的连接处上，且碟簧导杆502与下顶板101中心的中心孔同心配合，碟簧导杆502下表面高于下顶板101下表面。
在该实施例中，通过碟簧垫片503对碟簧501与下顶板101的连接处进行接触和缓冲，避免碟簧501在多次的反复的受力压缩中底端产生较大的磨损，保证了在长期的试验中能够保持碟簧501的使用寿命正常发挥，通过碟簧导杆502对碟簧501的压缩方向进行导向，使得碟簧501的压缩和复位方向以及均压板2的移动方向更加准确，避免偏向的移动轨迹对碟簧501造成伤害，保证了实验的顺利且稳定的实施。
上述任一实施例中，如图1-2所示，碟簧导杆502分别贯穿碟簧501和碟簧垫片503，且固定在下顶板101中心的通孔中，碟簧导杆502下表面高于下顶板101底面。
在该实施例中，通过将碟簧导杆502分别贯穿碟簧501和碟簧垫片503，使用，使得碟簧导杆502能够更加接近均压板2、碟簧501和碟簧垫片503的中间处，避免了单一的导向支撑在局部位置难以实现，保证了碟簧导杆502的导向作用能够同时对均压板2、碟簧501和碟簧垫片503起作用。
上述任一实施例中，如图1-2所示，散热汇流装置6包括：散热汇流结构601，散热汇流结构601设置两个，且上下对称设置，两个均压板2的相对面分别与散热汇流结构601相连接，两个散热汇流结构601夹持固定压接型IGBT模块7。
在该实施例中，通过两个散热汇流结构601上下对称设置，可对压接型IGBT模块7进行更加准确和稳定的夹持固定，上端的散热汇流结构601下表面与压接型IGBT模块7集电极上表面重合，压接型IGBT模块7的下表面与下端的散热汇流结构601上表面以相同方式配合，电流从上散热汇流结构601流入，通过面接触流入压接型IGBT模块7集电极，从压接型IGBT模块7发射极流出，再通过面接触流到下端对的散热汇流结构601，然后流出。
上述任一实施例中，如图1-2所示，散热汇流装置6还包括：绝缘板602，绝缘板602设置在均压板2与散热汇流结构601的连接处上。
在该实施例中，绝缘板602将电路与其他部分隔离，下端的散热汇流结构601下表面中心与下端的绝缘板602上表面中心打圆孔，由定位销定位，下端的绝缘板602下表面中心与下端的均压板2上表面中心打圆孔，由定位销定位，上端的散热汇流结构601与绝缘板602、均压板2与绝缘板602设置方式同理，对装置的连通电流向外部隔离处理，避免对外部的设备和人员造成伤害。
具体地，散热汇流装置中电流从上端的散热汇流结构流入，通过面接触流入压接型IGBT模块的集电极，从压接型IGBT模块的发射极流出，再通过面接触流到下散热汇流结构流出。所述上下的绝缘板，将电路与本装置中其他部分隔离。
上述任一实施例中，如图1-2所示，散热汇流结构601侧壁开设通孔6013，两个散热汇流结构601的相对面分别设置有弧形凸起6011和条形槽6012，条形槽6012贯穿弧形凸起6011的缺口处，散热汇流结构601的汇流一端开设三个导出孔6014。
在该实施例中，通过导出孔6014设置，能够对外部的电力缆线进行导通设置，以便对两个散热汇流结构601之间的压接型IGBT模块7进行电力导通，通过所述散热汇流结构侧壁开设通孔6013，连接水管后，冷却液流过散热汇流结构601，为压接型IGBT模块7提供散热功能，通过弧形凸起6011能够对夹持固定的压接型IGBT模块7进行更加稳定的固定，条形槽6012贯穿弧形凸起6011的缺口处，能够方便用热电偶对压接型IGBT模块7的壳温进行测量，条型槽为热电偶预留位置。
上述任一实施例中，如图1-2所示，导杆103侧壁上端螺接螺母8，螺母8下表面和上顶板102上表面夹持垫环9。
在该实施例中，导杆103上端设置有螺纹，且导杆103的未开设螺纹与开设螺纹的连接处设置有横向的平面，上顶板102向下穿插导杆103时进行拦截支撑，用于支撑上顶板102，通过螺母8与导杆103螺接压制上顶板102，以便对上顶板102进行固定，并加设垫环9，有助于螺母8的稳定装配。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，包括：支架(1)，所述支架(1)上滑动安装有均压板(2)，且所述均压板(2)纵向设置两个，所述均压板(2)之间通过压力传感器(3)相连接，所述支架(1)内部上下两端分别通过液压装置(4)和位移补偿装置(5)与所述均压板(2)相连接，两个所述均压板(2)的相对面分别设置有散热汇流装置(6)，两个所述散热汇流装置(6)夹持固定压接型IGBT模块(7)；
其中，所述液压装置(4)设置至少三个，且沿所述压接型IGBT模块(7)的周向依次设置，所述压力传感器(3)与液压装置(4)纵向一一对应设置，且纵向对应的所述液压装置(4)与所述压力传感器(3)之间电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述支架(1)包括：下顶板(101)和上顶板(102)，所述下顶板(101)和所述上顶板(102)纵向对应设置，且相对面采用导杆(103)相连接，所述均压板(2)通过开设导向孔与所述导杆(103)滑动连接，所述下顶板(101)上表面固定连接所述位移补偿装置(5)，所述上顶板(102)下表面固定连接所述液压装置(4)。
3.根据权利要求2所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述上顶板(102)具有布局轴心，所述导杆(103)设置四个，且沿所述上顶板(102)的布局轴心周向依次设置，所述液压装置(4)设置在所述上顶板(102)的布局轴心与所述导杆(103)的轴心的连接线上。
4.根据权利要求2所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述位移补偿装置(5)包括：碟簧(501)，下端的所述均压板(2)下表面和所述下顶板(101)通过碟簧(501)相连接，所述碟簧(501)纵向对应所述散热汇流装置(6)。
5.根据权利要求4所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述位移补偿装置(5)还包括：碟簧导杆(502)和碟簧垫片(503)，所述碟簧垫片(503)设置在所述碟簧(501)与所述下顶板(101)的连接处上，所述碟簧导杆(502)设置在下端的所述均压板(2)和所述碟簧(501)的连接处上。
6.根据权利要求5所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述碟簧导杆(502)分别贯穿所述碟簧(501)和所述碟簧垫片(503)，且固定在所述下顶板(101)中心的中心孔中，所述碟簧导杆(502)下表面高于所述下顶板(101)底面。
7.根据权利要求1所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述散热汇流装置(6)包括：散热汇流结构(601)，所述散热汇流结构(601)设置两个，且上下对称设置，两个所述均压板(2)的相对面分别与所述散热汇流结构(601)相连接，两个所述散热汇流结构(601)夹持固定所述压接型IGBT模块(7)。
8.根据权利要求7所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述散热汇流装置(6)还包括：绝缘板(602)，所述绝缘板(602)设置在所述均压板(2)与所述散热汇流结构(601)的连接处上。
9.根据权利要求7所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述散热汇流结构(601)侧壁开设通孔(6013)，两个所述散热汇流结构(601)的相对面分别设置有弧形凸起(6011)和条形槽(6012)，所述条形槽(6012)贯穿所述弧形凸起(6011)的缺口处，所述散热汇流结构(601)的汇流一端开设三个导出孔(6014)。
10.根据权利要求2所述的一种用于压接型IGBT模块压力平衡夹具，其特征在于，所述导杆(103)侧壁上端螺接螺母(8)，所述螺母(8)下表面和所述上顶板(102)上表面夹持垫环(9)。
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