富士 igbt 模块 u · 技术资料mt5f14514 quality is our message 1 富士igbt 模块 u 系列 2...

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富士 IGBT 模块 U 系列技术资料

1. 功率周期生命 ............................................................................. MT5F12959

2. 反向偏压安全操作区 .................................................................. MT5F13198

3. 高电流输出特性 ......................................................................... MT5F13582

4. 短路电流和 VGE特性 .................................................................. MT5F14993

5. 2in1 模块并联应用 ..................................................................... MT5F14514

6. 交换损耗、dv/dt 和 CGE、RG ..................................................... MT5F14571

7. -VGE和交换损耗特性 ..................................................................... MT5F13288

8. 阻断电压和结合部温度的依存性 .................................................... MT5F13015

9. VCES和 Tj 特性 ............................................................................... MT5F14432

10. -dIc/dt 和 Tj特性 ............................................................................ MT5F14433

11. 动态雪崩电压和 Tj特性.................................................................. MT5F14434

12. IGBT 模块的瞬时热阻.................................................................... MT5F14621

13. 安装方法 EconoPack-Plus ......................................................MT5Q1070a

14. 安装方法 2MBI400U(4)H-120 ....................................................MT5Q1098

15. 安装方法 Small-Pack and Small-PIM .................................... MT5F14628a

1. 本目录包含截止至 2005 年 7 月的产品规格、特性、数据、材质以及结构。

因规格改变或其它原因而使本内容变更，恕不另行通知。在使用本目录中所列的产品时，请务必获取最新版本的规格说明。

2. 本目录中所述的所有应用乃举例说明富士电机电子设备技术株式会社产品的使用，仅供参考。并不授予（或被视为授予）富士电

机电子设备技术株式会社所拥有的任何专利、版权、商业机密或其它知识产权的任何授权或许可，无论是明示的或暗示的。对于

可能因使用此处所述的应用而造成侵犯或涉嫌侵犯他人知识产权的，富士电机电子设备技术株式会社不予作出任何明示或暗示的

声明或保证。

3. 尽管富士电机电子设备技术株式会社不断加强产品质量和可靠性，但仍可能会有一小部分的半导体产品出现故障。当在您的设备

中使用富士电机电子半导体产品时，您应采取足够的安全措施以防止当任何产品出现故障时，导致该设备造成人身伤害、火灾或

其它问题。我们建议，您的设计应能够自动防故障、阻燃并且无故障。

4. 本目录中介绍的产品用于以下具有普通可靠性要求的电子和电气设备。

・计算机・ OA 设备・・通信设备（终端设备）测量设备・机床

・・视听设备家用电气设备・个人设备・工业机器人等

5. 如果您要将本目录中的产品用于具有比普通要求更高可靠性要求的设备，例如以下所列设备，则必须联系富士电机电子设备技术

株式会社，得到事先同意方可使用。在将这些产品用于下述设备时，您应采取足够措施（如建立备份系统），使得即使用于该设

备的富士电机电子设备技术株式会社产品出现故障，也不会导致该设备发生故障。

・运输设备（安装在汽车和船上）・・干线通信设备交通信号控制设备

・・具有自动关闭功能的漏气检测装置防灾／防盗装置・安全装置

6. 请勿将本目录中的产品用于具有严格可靠性要求的设备，例如（但不限于以下设备）

・航天设备・航空设备・核反・制设备海底中继器・医疗设备

7. 版权(c)1996-2004 富士电机电子设备技术株式会社。版权所有。

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8. 如果您对本目录中的内容存有疑问，请在使用该产品前咨询富士电机电子设备技术株式会社或其销售代理商。

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警告

技术资料 MT5F12959 Quality is our message

1

富士 IGBT 模块 U 系列功率周期生命錫锡银焊

∆

∆


1

富士 IGBT 模块 U 系列反向偏压安全操作区 1200V


1

富士 IGBT 模块 U 系列高电流输出特性 1200V（典型值）

条件：Tj=25 / 125°C

VGE=15V 注：这些数据不包括因为模块内部电阻造成的内部漏电压。


1

8 10 12 14 16 10

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

150UA-120 200UB-120 300UD-120

I SC (A

)

VGE (V)

------ ISC

富士 IGBT 模块 U 系列短路电流和 VGE特性 1200V

例如: 2MBI150UA-120，2MBI200UB-120，2MBI300UD-120 条件: VDC=600V

+VGE=8，10，13，15，18V –VGE=15V Tj=125°C RG (推荐值)= 2.2Ω (2MBI150UA-120) 3.0Ω (2MBI200UB-120) 1.1Ω (2MBI300UD-120)

结果: VGE - ISC特性··········图 1 ISC的定义；短路状况下的饱和电流

图 1 VGE - ISC特性波形 : 2MBI150UA-120 ········图 2～图 6

2MBI200UB-120 ········图 7～图 11 2MBI300UD-120 ········图 12～图 16

2

2MBI150UA-120

图 2 VGE=8V 图 3 VGE=10V


图 6 VGE=18V

ISC = 43A

VCE ; 200V/div.

IC ; 25A/div.

ISC = 180A

VCE ; 200V/div.

IC ; 100A/div.

ISC = 460A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

ISC = 640A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

ISC = 925A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

3

2MBI200UB-120



图 11 VGE=18V

ISC = 29A

VCE ; 200V/div.

IC ; 25A/div.

ISC = 168A

VCE ; 200V/div.

IC ; 50A/div.

ISC = 520A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

ISC = 780A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

ISC = 1140A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

4

2MBI300UD-120



图 16 VGE=18V

ISC = 50A

VCE ; 200V/div.

IC ; 50A/div.

ISC = 268A

VCE ; 200V/div.

IC ; 100A/div.

ISC = 770A

VCE ; 200V/div.

IC ; 250A/div.

ISC = 1150A

VCE ; 200V/div.

IC ; 500A/div.

ISC = 1520A

VCE ; 200V/div.

IC ; 500A/div.


1

富士 IGBT 模块 U 系列 2 in 1 模块并联应用 1200V

并联时的电流不均衡

电路構成和计算式 ∆Von = Von2 – Von1

电流不均衡是由 Von1 和 Von2 不同所致。电流将分

为 I1 和 I2 两部分。在这种情况下，可根据下计算式确

定电流不均衡率。

α = [I1 / Ic(ave) – 1] × 100(%)

Von1

I1↓ ↓I2

Von2

2

VCE(sat)、VF分布

!" #

$%&

'()*# !" + %( #

1200V U 系列的电压分布并联应用（Von 分类）应用类型：2MBI300UC-120、2MBI300UD-120、2MBI300UE-120、2MBI450UE-120

规格 VCE(sat) VF等级电流不均衡率

标准 0.5V 幅 0.5V 幅 20%（最大值）

可选 (–03)

0.3V 幅 1 级

0.25 – 0.3V 幅 4 级

13%（最大值）

标准部件可用于电流不均衡率为 20%的并联应用。如果需要更低的电流不均衡率，则建议使用可选的型号

（型号名称以–03 结尾）。在这种情况下，必须在变频器支脚臂上使用同一等级的设备。


1

富士 IGBT 模块 U 系列交换损耗、dv/dt 和 CGE、RG 6MBI450U-120

反向恢复 dv/dt 例如：6MBI450U-120 #38001-11 Y 相驱动 Tj=25，Vcc=800V，Ic=22.5A (额定值的 5%) VGE=±15V，Ls=45nH，Snubber C=0

交换损耗 Eon Tj=125，Vcc=600V，Ic=450A VGE=±15V，Ls=75nH，Snubber C=0

交换损耗 Eoff Tj=125，Vcc=600V，Ic=450A VGE=±15V，Ls=75nH，Snubber C=0

交换损耗 Err Tj=125，Vcc=600V，Ic=450A VGE=±15V，Ls=75nH，Snubber C=0

・为了解决反向恢复时的 dv/dt 或者振荡现象，需要附加 CGE和使用较小的 RG。・为了保持交换损耗相同，建议（Cies 等于 CGE）+（0.7×RG），或者（CGE 等于两倍的 Cies）+（0.5×

RG）。对于其他的 1200V U 系列 IGBT 模块，也采取同样的措施。

RG[Ω]

RG[Ω]

RG[Ω]

RG[Ω]

2

6MBI450U-120 反向恢复 dv/dt 例如：6MBI450U-120 #38001-11 Y 相驱动 Tj=25，Vcc=800V，Ic=22.5A，VGE=±15V，Ls=45nH，Snubber C=0

RG[Ω] CGE=0nF

3

6MBI450U-120 Eon 例如：6MBI450U-120 #38001-11 Y 相驱动 Tj=125，Vcc=600V，Ic=450A，VGE=±15V，Ls=75nH，Snubber C=0

RG[Ω] CGE=0nF

4

6MBI450U-120 Eoff 例如： 6MBI450U-120 #38001-11 Y 相驱动 Tj=125，Vcc=600V，Ic=450A，VGE=±15V，Ls=75nH，Snubber C=0

RG[Ω] CGE=0nF

5

6MBI450U-120 Err 例如：6MBI450U-120 #38001-11 Y 相驱动 Tj=125，Vcc=600V，Ic=450A，VGE=±15V，Ls=75nH，Snubber C=0

RG[Ω] CGE=0nF


1

富士 IGBT 模块 U 系列 –VGE和交换损耗特性 6MBI150UB-120


1

富士 IGBT 模块 U 系列阻断电压和结合部温度的依存性 1700V

此数据可适用于 1700V 系列（工程领域产品），例如 6MBI450U-170 等。


1

富士 IGBT 模块 U 系列 VCES和 Tj特性 1200V


1

富士 IGBT 模块 U 系列 –dlc/dt 和 Tj特性 1200V，6MBI450U-120

!

" Ω


1

富士 IGBT 模块 U 系列动态雪崩电压和 Tj特性 1200V，6MBI450U-120

!


1

富士 IGBT 模块 U 系列 IGBT 模块的瞬时热阻（计算值）

外壳温度位置的定义

Tc ( )

Tb ( )

2MBI150UA-120 Rth(j-c)

!"

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#

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)*

2

2MBI150UB-120 Rth(j-c)

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2MBI200UB-120 Rth(j-c)

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3

2MBI300UC-120 Rth(j-c)

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% () & * ' 2MBI450UE-120 Rth(j-c)

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( +, ) - *

4

2MBI300U2B-060 Rth(j-c)

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% () & * ' 2MBI400U2B-060 Rth(j-c)

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5

6MBI225U-120 Rth(j-c)

!

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(

) !

*

( +, ) - * 6MBI300U-120 Rth(j-c)

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*

( +, ) - *

6

6MBI450U-120 Rth(j-c)

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( +, ) - *

技术资料 MT5Q1070a Quality is our message

富士 IGBT 模块 U 系列安装方法 EconoPACK-Plus

目录页码

1. 安装方法 ........................................................................................................... 1

2. 主端子的连接 .................................................................................................... 3

3. 向模块安装印刷线路板（PCB） ....................................................................... 3 本说明书将对如何安全地装载以及使用 EconoPACK-Plus 进行说明。

1 安装方法

1.1 安装在散热器（heat sink）上模块的安装位置不同会导致热阻产生变化，请注意以下要点。 a. 仅安装 1 个模块时，为了使热阻最小化，请将其安装于散热器的正中央。 b. 安装多个模块时，请根据各模块产生热量的具体干涉情况决定其各自在散热器上的位置。产生热量出现较

多干涉时，请留出较大空间。 1.2 散热器的表面处理（模块安装部）关于散热器安装表面的具体要求如下：表面粗糙度应控制在 10μm 以下、在螺钉安装位置间，每 100mm 的

平面度应控制在 50μm 以下。如果散热器表面的平面度不佳，将导致接触热阻 Rth（c-f）过大。当散热器的平面度不能满足以上要求时，

已安装模块的 DBC 基板将承受过渡的应力，有时甚至会破坏绝缘层。表面粗糙度：10μm 以下散热器的平面度：50μm 以下（每 100mm 长）

安装方法 EconoPACK-Plus

2

1.3 散热绝缘混合剂的涂敷为了减小接触热阻，建议使用丝印片、轧辊、圆头刮刀，在散热器和模块安装面之间涂敷散热绝缘混合剂。建议散热绝缘混合剂涂敷的厚度大约在 100μm 左右。散热绝缘混合剂的建议特性浸透性（标准值） 338 以上导热系数 0.92W/m·K 以上散热绝缘混合剂的厚度 100μm±30μm

注意事项： 1) 接触热阻取决于散热绝缘混合剂的性能与厚度。

如果可以减少散热器的弯曲程度，则可以适当地减少散热绝缘混合剂的厚度。有关散热绝缘混合剂的使用厚度请参照上表决定。

2) 装载使用高粘着性散热绝缘混合剂的模块时，应注意散热绝缘混合剂的延伸。另一方面，低粘着性散热绝缘混合剂在温度循

环时可能会流出，请予注意。 1.4 安装顺序 1) 建议紧固力矩：3～6N·m（M5 螺钉时） 2) 预紧：力矩 0.5～1.0N·m，顺序(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)→(8) 3) 正式紧固：规定力矩（3～6N·m），顺序(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)→(8)

13 5

8

7

6 42

M5

13 5

8

7

6 42

13 5

8

7

6 42

M5

1.5 ESD 静电如果控制端子中积聚了过度的静电时，易导致元件损坏。此时，需要采取相应的防静电措施。具体情况请参

考 IGBT 使用说明书的 3-2 章节。


3

2 主端子的连接 2.1 主电路布线 1) 螺钉：M6 2) 螺钉的长度：主电路布线定位条厚度＋7mm～9mm 3) 紧固力矩：3～6N·m 4) 端子容许温度：100以下注意事项：向主端子连接主电路布线定位条时，请避免使主端子部分承受过度的应力。特别是向布线定位条的末端施力时，主端子将承受

与布线定位条的长度成正比的扭距力，从而导致主端子承受更大的应力。另外，在布线定位条与主端子之间存在缝隙的情况下紧固螺钉时，主端子部分将承受持续的力，容易出现受损、破坏等情况。

因此，请先确认没有缝隙后，再紧固螺钉。 2.2 布线导体的允许应力应力方向 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 应力* 5N•m 3N•m 500N 500N 5N•m 5N•m 500N 1000N

*这里的应力是指紧固时短时间内产生的力。 3 向模块安装印刷线路板（PCB）

3.1 通过螺钉固定安装孔的直径应为 2.25mm 和 2.6mm。建议直径为 2.4mm 至 2.6mm。 1. 螺钉形状：自攻螺钉（日本：M2.6 自攻螺钉）

2.4~2.6mm2.4~2.6mm

安装孔螺钉

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧


4

2. 螺钉的长度：印刷线路板（PCB）厚度+5mm 至 8mm 注意事项：建议紧固力矩

（请从模块的垂直方向拧入） 3. 建议紧固方法：用手拧紧注意事项：使用高速紧固工具时，易导致模块箱体受损。请事先确认高速紧固器具的力矩。

注意事项：不使用建议的螺钉可能导致箱体损坏。使用前请务必确认螺钉。 3.2 焊接针型端子 1) 针型端子的镀层：Sn/Cu（无铅镀层） 2) 建议焊接方法：流动焊接或手工焊接 3) 焊接条件 a. 流动焊接预备加热：125以下正式加热：265以下 11 秒 b. 手工焊接（使用焊接烙铁）焊锡前端温度：410以下焊接时间：5 秒以下/末端

不合格例プリント板

モジュール

8mm以下

プリント板

モジュール

8mm以下

裂痕

印刷线路板

模块

8mm 以下

技术资料 MT5Q1098 Quality is our message

富士 IGBT 模块 U 系列安装方法 2MBI400U(4)H-120

目录页码

1. 安装方法 ........................................................................................................... 1

2. 主端子的连接 .................................................................................................... 3

3. 外形尺寸 ........................................................................................................... 3 本说明书将对如何安全地装载以及使用 2MBI400U(4)H-120 进行说明。

1 安装方法 1.1 安装在散热器（heat sink）上模块的安装位置不同会导致热阻产生变化，请注意以下要点。 a. 仅安装 1 个模块时，为了使热阻最小化，请将其安装于散热器的正中央。 b. 安装多个模块时，请根据各模块产生热量的具体干涉情况决定其各自在散热器上的位置。产生热量出现较

多干涉时，请留出较大空间。 1.2 散热器的表面处理（模块安装部）关于散热器安装表面的具体要求如下：表面粗糙度应控制在 10μm 以下、在螺钉安装位置间，每 100mm 的



安装方法 2MBI400U(4)H-120

2

1.3 散热绝缘混合剂的涂敷为了减小接触热阻，建议使用丝印片、轧辊、圆头刮刀，在散热器和模块安装面之间涂敷散热绝缘混合剂。建议散热绝缘混合剂涂敷的厚度大约在 100μm 左右。散热绝缘混合剂的建议特性浸透性（标准值） 338 以上导热系数 0.92W/m·K 以上散热绝缘混合剂的厚度 100μm±30μm

注意事项： 1) 接触热阻取决于散热绝缘混合剂的性能与厚度。

如果可以减少散热器的弯曲程度，则可以适当地减少散热绝缘混合剂的厚度。有关散热绝缘混合剂的使用厚度请参照上表决定。

2) 装载使用高粘着性散热绝缘混合剂的模块时，应注意散热绝缘混合剂的延伸。另一方面，低粘着性散热绝缘混合剂在温度循

环时可能会流出，请予注意。 1.4 安装顺序 1) 建议紧固力矩：2.5～3.5N·m（M5, M6 螺钉时） 2) 预紧：力矩 0.5～1.0N·m，顺序 (1)→(2)→(3)→(4) 3) 正式紧固：规定力矩（3.5N·m），顺序 (1)→(2)→(3)→(4)

M5 or M6

1

4

3

2

M5 or M6

1

4

3

2

1.5 ESD 静电如果控制端子中积聚了过度的静电时，易导致元件损坏。此时，需要采取相应的防静电措施。具体情况请参

考 IGBT 使用说明书的 3-2 章节。

安装方法 2MBI400U(4)H-120

3

2 主端子的连接 2.1 主电路布线 1) 螺钉： M6 2) 螺钉的长度：主电路布线定位条厚度＋7mm～9mm 3) 紧固力矩：3.5～4.5N·m 4) 端子容许温度：100以下 5) 末端容许牵引力：40N 以下注意事项：向主端子连接主电路布线定位条时，请避免使主端子部分承受过度的应力。特别是向布线定位条的末端施力时，主端子将承受

与布线定位条的长度成正比的扭距力，从而导致主端子承受更大的应力。另外，在布线定位条与主端子之间存在缝隙的情况下紧固螺钉时，主端子部分将承受持续的力，容易出现受损、破坏等情况。

因此，请先确认没有缝隙后，再紧固螺钉。 3 外形尺寸 mm

技术资料 MT5F14628a Quality is our message

富士 IGBT 模块 U 系列安装方法 Small-Pack and Small-PIM

目录页码

1. 封装设计 ........................................................................................................... 1

2. 向印刷线路板（PCB）装载 .............................................................................. 2

3. 安装在散热器（heat sink）时的注意事项 ........................................................ 3 本说明书将对如何安全地装载以及使用 Small-Pack and Small-PIM 进行说明。

1 封装设计

富士 Small-Pack2 & PIM 有以下所示的两类封装，利用罩壳上部的锁定钩扣安装到印刷线路板（PCB）上。为了固定模块，钩扣需插入 PCB 的孔内。为了将模块固定于散热器上，需安装两个螺钉夹。 Small-Pack1 & PIM1

钩扣

安装方法 Small-Pack and Small-PIM

2

Small-Pack2 & PIM2

Hook

2 向印刷线路板（PCB）装载

PCB 的锁紧孔必须位于以下所示的指定位置（打孔布局）。模块被固定在 PCB 中。固定后，将所有的输出端

子焊接在上面。PCB 的允许厚度为：Small-Pack1 与 PIM1 的场合下 1.6±0.2mm、Small-Pack2 与 PIM2的场合下 1.8±0.2mm。 Small-Pack1 & PIM1 Small-Pack2 & PIM2

注意事项： T 形止动叉的一部分会被焊锡灼伤。必须避免因加温而导致的热应力。封装的材料特性：熔（溶化）点 224 偏向温度 200 ASTM D648 耐热温度 260、3s

钩扣


3

3 安装在散热器（heat sink）时的注意事项 3.1 安装在散热器（heat sink）上模块的安装位置不同会导致热阻产生变化，请注意以下要点。 a. 仅安装 1 个模块时，为了使热阻最小化，请将其安装于散热器的正中央。 b. 安装多个模块时，请根据各模块产生热量的具体干涉情况决定其各自在散热器上的位置。产生热量出现较

多干涉时，请留出较大空间。两个螺钉夹的螺距间隔应为 53±0.1mm。

3.2 散热器的表面处理（模块安装部）关于散热器安装表面的具体要求如下：表面粗糙度应控制在 10μm 以下、在螺钉安装位置间，每 100mm 的



3.3 散热绝缘混合剂的涂敷为了减小接触热阻，建议使用丝印片、轧辊、圆头刮刀，在散热器和模块安装面之间涂敷散热绝缘混合剂。建议散热绝缘混合剂涂敷的厚度大约在 100μm 左右。下面举例说明如何用丝印片进行涂敷。注意事项：装载使用高粘着性散热绝缘混合剂的模块时，应注意散热绝缘混合剂的延伸。另一方面，低粘着性散热绝缘混合剂在温度循环

时可能会流出，请予注意。


4

7.0mm

2.0mm

在此场合下，为使模块安装完成后散热绝缘混合剂的厚

度能达到约 100μm，建议金属罩的厚度为 150μm。模块安装后的散热绝缘混合剂的厚度建议为 80μm 至

150μm 之间。

金属罩

请将金属罩置于散热器与丝印片之上

请将模块安装于散热器之上请卸下金属罩

Small-Pack2 & PIM2 用

Small-Pack2 & PIM2 用

金属罩

7.0mm×7.0mm

2.0mm


5

3.4 安装顺序以下图解所示为安装螺钉的紧固方法。各螺钉（带 9mm 垫片的 M4 螺钉）必须依照指定力矩进行紧固。适

当的紧固力矩建议值为 1.3～1.7N·m。紧固力矩不足将导致接触热阻增加，并且螺钉在运动中容易松脱。注意事项：拆卸后再次装载模块时，为了能保证适当的接触热阻值，建议使用新的螺钉夹。

Step 1 Step 2 Step 3 Step 4 决定 PCB 的设计和模块的配置时，必须考虑模块和 PCB 之间的绝缘距离。在此模块中装载 PCB 时，应确

保螺钉夹顶部和 PCB 底部之间的最小内部空间距离和最小外部沿面距离。 Clearance Creepage = 6.1mm

(typ.)=

使用建议力矩值的 1/3紧固螺钉

使用建议力矩值的 1/3 紧固相反一侧的螺钉

使用指定转矩紧固相反一侧的螺

使用指定转矩紧固相反一侧的螺钉

最小外部沿面距离＝6.1mm

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