DE3245072A1 - Thermal plug connection - Google Patents
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Abstract
Description
Thermische SteckverbindungThermal plug connection
Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Steckverbindung.The invention relates to a thermal connector.
Die Ableitung der Verlustwärme elektronischer Bauteile oder Baugruppen, die mit hoher Packungsdichte in geschlossenen Behältern bzw.The dissipation of heat loss from electronic components or assemblies, those with high packing density in closed containers or
Geräte- oder Schaltschränken angeordnet sind, bereitet insbesondere dann Schwierigkeiten, wenn eine Belüftung des Gehäuses oder der Bauteile mittels freier oder erzwungener Konvektion aus Konstruktions-oder schaltungstechnischen Gründen nicht möglich ist.Equipment or switch cabinets are arranged, prepares in particular then difficulties when a ventilation of the housing or the components means free or forced convection from construction or circuitry Reasons is not possible.
Es ist bekannt, Verlustwärme abgebende Bauteile über Wärmeleitbleche an Kühlkörper oder an Außenflächen eines Gerätegehäuses oder Geräteschranks thermisch anzukoppeln.It is known to use heat conducting plates to dissipate heat loss components on heat sinks or on the outer surfaces of a device housing or device cabinet thermally to couple.
Bei Geräteschränken zur Aufnahme von mit bestückten Leiterplatten oder Steckbaugruppen besetzten Baugruppenträgern wird jedoch häufig gefordert, daß die Baugruppen sowohl von der Frontseite zu Bedienungs-oder Einstellzwecken wie auch von der Rückseite, in der die Verdrahtungsebene liegt, zugänglich sind. Dazu müssen die entsprechenden Wandteile der Gehäuse oder Schränke abnehm- oder abklappbar ausgeführt sein.For equipment cabinets for holding printed circuit boards with components or plug-in modules occupied subracks, however, is often required that the assemblies both from the front for operating or setting purposes such as can also be accessed from the rear where the wiring level is located. In addition the corresponding wall parts of the housing or cabinets must be removable or hinged be executed.
Es besteht die Aufgabe, eine ohne Hilfsmittel lösbare wärmeleitende Verbindung zwischen den Verlustwärme erzeugenden Bauelementen und einer wärmeabstrahlenden Fläche, insbesondere einer abnehmbaren Gehäuse- oder Schrankwand, herzustellen.The task is to create a thermally conductive one that can be detached without tools Connection between the components that generate heat loss and one that emits heat Surface, in particular a removable housing or cabinet wall to produce.
Die Aufgabe läßt sich mit Hilfe einer thermischen Steckverbindung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 lösen.The task can be done with the help of a thermal connector solve according to the teaching of claim 1.
Die über die Front- bzw. rückwärtige Verdrahtungsebene der in Baugruppenträgern oder Einschubgestellen angeordneten Baugruppen hinausragenden, insbesondere plattenförmigen Steckerteile geben im zusammengesteckten Zustand über die Kontaktelemente der auf der Innenseite einer Schrank-oder Gehäusewand angeordneten Buchsenteile die Wärme an die Gehäusewand ab, von welcher sie großflächig nach außen abgestrahlt wird.The wiring level in the subracks via the front or rear or assemblies arranged in racks protruding, in particular plate-shaped Plug parts give in the plugged together State of the contact elements the socket parts arranged on the inside of a cabinet or housing wall the heat is transferred to the housing wall, from which it is radiated to the outside over a large area will.
Die gute Zugänglichkeit des Schrank- bzw. Gehäuseinhalts ist gesichert.The good accessibility of the cabinet or housing contents is ensured.
Ist der Abstand zwischen der Frontebene der elektrischen Baugruppen und der abnehmbaren Gehäusewand relativ groß, wie es häufig bei solchen Baugruppenanordnungen vorkommt, bei denen sogenannte Frontstecker verwendet werden, ragen die als Wärmeleitbleche ausgebildeten Steckerteile bis zu einem Drittel ihrer Länge über die Front- bzw.Is the distance between the front level of the electrical assemblies and the removable housing wall is relatively large, as is often the case with such assembly arrangements occurs where so-called front connectors are used, they protrude as heat conducting plates formed connector parts up to a third of their length over the front or
Verdrahtungsebene heraus, um mit den Buchsenteilen in Kontakt zu kommen. Das bringt den Vorteil mit sich, daß auch bei abgenommenem Wandteil, also bei gelöster Steckverbindung, ein gewisser Kühleffekt aufrechterhalten wird, da die herausragenden Steckerteile als Kühirippen wirken.Wiring level out to make contact with the socket parts. This has the advantage that even when the wall part is removed, i.e. when it is loosened Connector, a certain cooling effect is maintained because the outstanding Connector parts act as cooling ribs.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steckverbindung ist darin zu sehen, daß die vorzugsweise plattenförmig ausgebildeten Steckerteile sowohl an oder in den Baugruppen mit Verlustwärme erzeugenden Elementen angebracht werden können als auch als einzelne Platten zwischen Baugruppen in Baugruppenträgern eingeschoben werden können.Another advantage of the connector according to the invention is therein to see that the preferably plate-shaped connector parts both on or in the assemblies with heat-generating elements can also be inserted as individual plates between modules in racks can be.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 7 Ausführungsbeispiele der thermischen Steckverbindung sowie einige Anwendungen dargestellt und im folgenden beschrieben.In order to explain the invention, FIGS. 1 to 7 show exemplary embodiments the thermal connector and some applications are shown below described.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus dieser Beschreibung in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further details and advantages emerge from this description in connection with the subclaims.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine thermische Steckverbindunq, deren Steckerteil 1 aus gut wärmeleitendem Material plattenförmig ausgebildet und mit seinem rückwärtigen Teil in später erläuterter Weise an die wärmeerzeugenden Elemente oder Baugruppen angekoppelt ist. Der Buchsenteil 2 der Steckverbindung ist eine Buchsenleiste und weist einen quaderförmigen Leistenkörper 3 auf mit einer auf einer Seitenfläche längs verlaufenden, schlitzartigen Einstecköffnung 4 für den Steckerteil 1, welche in eine Kontaktkammer 5 im Innern des Leistenkörpers 3 führt. Von der Kontaktkammer 5 führt eine weitere schlitzartige Öffnung 6 durch die Bodenfläche 7 des Leistenkörpers 3.Figure 1 shows a cross section through a thermal connector, whose plug part 1 is made of a material with good thermal conductivity and is plate-shaped with its rear part in a manner explained later to the heat-generating Elements or assemblies is coupled. The socket part 2 of the connector is a socket strip and has a cuboid strip body 3 with a on a side surface longitudinally extending, slot-like insertion opening 4 for the plug part 1, which is inserted into a contact chamber 5 in the interior of the strip body 3 leads. Another slot-like opening 6 leads through the contact chamber 5 the bottom surface 7 of the last body 3.
In der Kontaktkammer 5 befinden sich Kontaktelemente 8, deren gegeneinander federnde Schenkel symmetrisch zur Einsteckebene angeordnet sind, ihre Fußteile 10 sind durch die Öffnung 6 herausgeführt und rechtwinklig abgebogen parallel zu der der Einsteckseite gegenüberliegenden Bodenfläche 7 des Leistenkörpers 3. Zwischen den abgebogenen Fußteilen 10 der Kontaktelemente 8 und der Bodenfläche des Leistenkörpers sind elastische Zwischenlagen 11 angebracht. Dadurch wird erreicht, daß bei der Montage des Buchsenteils 2 auf einer wärmeabstrahlenden Wand 12 die Fußteile 10 der Kontaktelemente großflächig und satt zur Auflage kommen und damit ein guter Wärmeübergang zwischen den Kontaktelementen und der wärmeabstrahlenden Wand 12 erreicht wird.In the contact chamber 5 there are contact elements 8, their against each other resilient legs are arranged symmetrically to the insertion plane, their foot parts 10 are led out through the opening 6 and bent at right angles parallel to the the insertion side opposite bottom surface 7 of the strip body 3. Between the bent foot parts 10 of the contact elements 8 and the bottom surface of the strip body elastic intermediate layers 11 are attached. This ensures that the Mounting of the socket part 2 on a heat-radiating wall 12, the foot parts 10 the contact elements come to rest over a large area and thus a good one Heat transfer between the contact elements and the heat radiating wall 12 is achieved will.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Kontaktelemente 8 zweiteilig ausgeführt. Sie bestehen aus gut wärmeleitenden Metallstreifen 9 und sich gegen die parallelen Innenflächen 14 der Kontaktkammer 5 abstützenden, zu einer nicht geschlossenen, ovalen Form gebogenen Blattfedern 13, die die Metallstreifen 9 an die Seitenflächen des Steckerteils 1 andrücken.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the contact elements 8 are executed in two parts. They consist of highly thermally conductive metal strips 9 and against the parallel inner surfaces 14 of the contact chamber 5 supported, to one not closed, oval shape curved leaf springs 13, which the metal strips Press 9 on the side surfaces of the connector part 1.
In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform der Steckverbindung dargestellt, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 gekennzeichnet sind. Aufbau und Ausführung von Steckerteil 1 und Leistenkörper 3 entsprechen der bereits beschriebenen. Die Kontaktelemente 8 bestehen hier aus Metallstreifen 9#, die entlang der Längskanten der Einstecköffnung 4 befestigt, durch die Öffnung 6 über den anschließenden Teil der Bodenfläche 7 der Buchsenleiste 3 gezogen und dort befestigt sind. Die Metallstreifen 9' sind Kupferfolien von 0,05 bis 1 mm Dicke, die sich mit gutem Flächenkontakt an den Steckerteil 1 anlegen und einen guten Wärmeübergang gewährleisten.In Figure 2, another embodiment of the connector is shown, Identical parts are identified by the same reference numerals as in FIG are. Structure and design of connector part 1 and strip body 3 correspond to already described. The contact elements 8 here consist of metal strips 9 #, which is fastened along the longitudinal edges of the insertion opening 4, through the opening 6 pulled over the adjoining part of the bottom surface 7 of the socket strip 3 and there are attached. The metal strips 9 'are copper foils from 0.05 to 1 mm thick, which lay on the plug part 1 with good surface contact and good heat transfer guarantee.
Die federnden Mittel zur Erzeugung des Anpreßdrucks der wärmeleitenden Metallstreifen 9'an den Steckerteil 1 bestehen hier aus je einem, in eine Längsnut der gegenüberliegenden Innenflächen 14 der Kontaktkammer 5 eingelegten walzenförmigen Körper 15 aus hochelastischem Werkstoff, beispielsweise aus Zellschaumstoff.The resilient means for generating the contact pressure of the thermally conductive Metal strips 9 'on the plug part 1 each consist of one in a longitudinal groove the opposite inner surfaces 14 of the contact chamber 5 inserted roller-shaped Body 15 made of highly elastic material, for example made of cellular foam.
Der walzenförmige Körper 15 kann mit einem Fortsatz 16 geringer Dicke versehen sein, welcher über den an die Längsnuten nach unten anschließenden Teil der Innenfläche 14 der Kontaktkammer 5 und durch die Öffnung 6 über den anschließenden Teil der Bodenfläche 7 des Leistenkörpers 3 gezogen ist. Er bildet dort die elastische Zwischenlage zwischen der Bodenfläche des Leistenkörpers 3 und dem Fußteil 10 der Kontaktelemente 8, die auf diese Weise, wie bereits beschrieben, mit gutem Wärmeübergang an die wärmeabstrahlende Wand 12 angekoppelt sind.The roller-shaped body 15 can have an extension 16 of small thickness be provided, which over the part adjoining the longitudinal grooves downwards the inner surface 14 of the contact chamber 5 and through the opening 6 over the subsequent Part of the bottom surface 7 of the last body 3 is drawn. There it forms the elastic one Intermediate layer between the bottom surface of the last body 3 and the foot part 10 of the Contact elements 8, in this way, as already described, with good heat transfer are coupled to the heat radiating wall 12.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Anwendungsform der thermischen Steckverbindung bei einer elektrischen Steckbaugruppe 17 gezeigt.In Figures 3 and 4 is a form of application of the thermal connector shown in an electrical plug-in assembly 17.
Die Steckbaugruppe 17 besteht aus der bestückten Leiterplatte 18 mit Verlustwärme erzeugenden elektrischen Bauteilen 20, beispielsweise einem Leistungstransistor 19 oder einer in einem Chip zusammengefaßten integrierten Schaltung 20'.The plug-in assembly 17 consists of the assembled circuit board 18 with Electrical components 20 generating heat loss, for example a power transistor 19 or an integrated circuit 20 'combined in a chip.
Auf ihrer Vorderseite ist die Steckbaugruppe 17 mit einer Frontplatte 21 abgeschlossen, am rückwärtigen Ende ist eine an das Leiterbild der Leiterplatte 18 angeschlossene Steckerleiste 22 angebracht, die in eine entsprechende, hier nicht gezeichnete Federleiste in der Verdrahtungsebene einsteckbar ist.On its front side is the plug-in assembly 17 with a front plate 21 completed, at the rear end one is attached to the conductor pattern of the circuit board 18 connected connector strip 22 attached, which is in a corresponding, not here Drawn socket connector can be plugged into the wiring level.
Parallel zur Bestückungsseite der Leiterplatte 18 ist der plattenförmige Steckerteil 1 angeordnet und an verschiedenen Stellen über Abstandshalter mit der Leiterplatte 18 verbunden. Der Abstand zwischen Leiterplatte 18 und dem als Wärmeableitplatte wirkenden Steckerteil 1 richtet sich nach der Höhe des größten Bauteils, hier des Leistunqstransistors 19, dessen Stirnfläche der Seitenfläche des Steckerteils 1 unmittelbar benachbart ist oder an ihr anliegt. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs kann der schmale Spalt zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Flächen von Steckerteil 1 und Leistungstransistor 19 mit einer Wärmeleitpaste ausgefüllt werden.The plate-shaped one is parallel to the component side of the circuit board 18 Connector part 1 arranged and at various points via spacers with the Printed circuit board 18 connected. The distance between the circuit board 18 and the heat sink acting connector part 1 depends on the height of the largest component, here the Power transistor 19, the end face of which is the side face of the plug part 1 is immediately adjacent or rests against it. To improve the heat transfer can be the narrow gap between the two opposing surfaces of Plug part 1 and power transistor 19 are filled with a thermal paste.
Infolge geringerer Bauhöhe der integrierten Schaltung 20' ist der Abstand zwischen ihrer Oberfläche und der Fläche des Steckerteils 1 größer. Falls der Wärmeübergang durch Wärmestrahlung nicht ausreichend ist, kann in dem Spalt zwischen der wärmeabgebenden und der wärmeableitenden Oberfläche ein thermisches Kontaktelement 23 angebracht werden, beispielsweise ein mit einer Kupferfolie umwickelter dauerelastischer Kunststoffstreifen, wie er aus dem DE-GM 79 33 844 bekannt ist.As a result of the lower overall height of the integrated circuit 20 'is the Distance between its surface and the surface of the plug part 1 is greater. If the heat transfer through thermal radiation is not sufficient, can in the gap between the heat-emitting and the heat-dissipating surface a thermal Contact element 23 are attached, for example one wrapped with a copper foil permanently elastic Plastic strips, as known from DE-GM 79 33 844.
Die Steckbaugruppe 17 wird mit vielen anderen ihrer Art in bekannter Weise in einem rahmenartigen Baugruppenträger 29 (Fig. 7) gehalten, welcher wiederum mit anderen in einem Schrank oder in einem Gehäuse angeordnet ist. Um den Zugang zu den Bedien- und Einstellelemente enthaltenden Frontplatten 21 der Steckbaugruppen 17 zu ermöglichen, ist die ihnen gegenüberliegende Wand des Gerätegehäuses oder des Schranks abnehm- oder abklappbar. Dieser Wandteil soll als wärmeabstrahlende Fläche 12 wirken. Auf seiner #Innenseite sind demgemäß Buchsenteile 2 der thermischen Steckverbindung angeordnet, in die bei geschlossenem Gehäuse die aus der Frontebene ragenden Teile 1 der Stekkerteile 1 eintreten.The plug-in assembly 17 is known with many others of its kind Way held in a frame-like rack 29 (Fig. 7), which in turn is arranged with others in a cabinet or in a housing. To access to the control and setting elements containing front panels 21 of the plug-in modules 17 is the opposite wall of the device housing or of the cabinet can be removed or folded down. This wall part is said to be heat-radiating Area 12 act. On its inner side are accordingly socket parts 2 of the thermal Plug connection arranged in which when the housing is closed from the front level protruding parts 1 of the plug parts 1 enter.
Insbesondere bei der Verwendung sogenannter Frontstecker ist der Abstand der die Frontplatten 21 enthaltenden Frontebene der Baugruppenträger und dem die wärmeabstrahlende Fläche 12 bildenden Wandteil relativ groß, er beträgt zwischen 50 und 60 mm.The distance is particularly important when using so-called front connectors the front plane containing the front panels 21 of the rack and the heat-radiating surface 12 forming wall part is relatively large, it is between 50 and 60 mm.
Zur Überbrückung dieses Abstandes ragt der plattenförmige Steckerteil 1 in entsprechender Länge über die Frontplatte 21 heraus.The plate-shaped plug part protrudes to bridge this distance 1 in a corresponding length over the front plate 21 out.
Die Länge des herausragenden Teils 1 kann bis zu 30 % der Gesamtlänge des plattenförmigen Steckerteils 1 betragen.The length of the protruding part 1 can be up to 30% of the total length of the plate-shaped connector part 1.
Wird die thermische Steckverbindung bei Abnahme des Wandteils gelöst, so wirken die Teile 1 auch weiterhin als Kühlrippen, so daß eine, wenn auch verminderte, jedoch für eine relativ kurze Zeit ausreichende Kühlwirkung erzielt wird.If the thermal plug connection is released when the wall part is removed, so the parts 1 continue to act as cooling fins, so that one, albeit reduced, however, sufficient cooling effect is achieved for a relatively short time.
Der plattenförmige Steckerteil 1 kann auch Bestandteil einer sogenannten "Sandwich"-Baugruppe sein, die in bekannter und deshalb hier nicht gezeigter Weise aus mehreren Leiterplatten und Zwischenlagen aufgebaut ist.The plate-shaped plug part 1 can also be part of a so-called "Sandwich" assembly in a known manner and therefore not shown here is made up of several circuit boards and intermediate layers.
Wie Figur 5 zeigt, kann die thermische Steckverbindung auch über die rückwärtige Verdrahtungsebene 24 eines Baugruppenträgers geführt werden. Wie bereits beschrieben, ist an der rückwärtigen Kante der Leiterplatte 18 einer Steckbaugruppe 17 die Steckerleiste 22 eines elektrischen Steckverbinders angeordnet und in die in der Verdrahtungs- ebene 24 angebrachte Federleiste 25 eingesteckt. Neben dieser Federleiste ist der Buchsenteil 2 der thermischen Steckverbindung angebracht, seine Bodenfläche steht mit einem Wärmeableitblech 26 oder einer anderen wärmeabstrahlenden Fläche in Verbindung. Der plattenförmige Steckerteil 1 ist, wie bereits beschrieben, in oder auf der Steckbaugruppe 17 befestigt und steht in Wärmekopplung zu den Verlustwärme erzeugenden Bauteilen 20. Sein rückwärtiges Ende 27 ist hier so weit abgekröpft, daß seine Steckkante in der Einsteckebene des Buchsenteils 2 liegt.As Figure 5 shows, the thermal connector can also use the rear wiring level 24 of a rack are performed. As already is described on the rear edge of the circuit board 18 of a plug-in module 17, the connector strip 22 of an electrical connector is arranged and in the in the wiring level 24 attached spring strip 25 inserted. The socket part 2 of the thermal plug connection is attached next to this socket strip, its bottom surface is with a heat sink 26 or some other heat radiating Area in connection. The plate-shaped plug part 1 is, as already described, attached in or on the plug-in module 17 and is in thermal coupling to the heat loss generating components 20. Its rear end 27 is bent so far here that that its insertion edge lies in the insertion plane of the socket part 2.
Figur 6 zeigt eine andere Ausführung des Steckerteils 1 in Form einer rechteckigen Platte, deren Dicke und Breite so bemessen ist, daß sie in ein Führungsnutenpaar 30, 30' eines Baugruppenträgers 29 (Fig. 7) einführ- und verriegelbar ist. Die Länge des Steckerteils 1 hängt von dem Anbringungsort des Buchsenteils 2 ab.Figure 6 shows another embodiment of the plug part 1 in the form of a rectangular plate, the thickness and width of which is dimensioned so that they are in a pair of guide grooves 30, 30 'of a rack 29 (FIG. 7) can be inserted and locked. The length of the plug part 1 depends on the location of the socket part 2.
Um das Steckerteil 1 in dem Baugruppenträger beim Trennen der thermischen Steckverbindung zu sichern, ist in Höhe der Frontplatte eine Rastkerbe 28 vorgesehen, in welche eine hier nicht gezeichnete federnde Rastnase am Baugruppenträger einrastet.To the connector part 1 in the rack when disconnecting the thermal To secure the plug connection, a locking notch 28 is provided at the level of the front panel, in which a resilient locking lug, not shown here, engages on the rack.
Figur 7 zeigt die Frontansicht eines Baugruppenträgers 29, dessen Rahmengestell parallele ProFilschienen 31 aufweist mit Führungsnutenpaaren 30, 30' zur Führung der Steckbaugruppen 17. Die links gezeigte Steckbaugruppe 17 ist von der in Figur 3 und 4 dargestellten Art mit einer Frontplatte 21 und dem darüber hinaustretenden Steckerteil 1. Die rechte Steckbaugruppe 17 ist der Übersichtlichkeit halber ohne Frontplatte dargestellt. Man erkennt die bestückte Leiterplatte 18 mit verschiedenen Verlustwärme erzeugenden Bauteilen 20 auf ihrer Bestückungsseite. Parallel zur Bestückungsseite ist in dem nächsten Führungsnutenpaar 30, 30' ein plattenförmiger Steckerteil 1 gemäß Figur 6 eingeschoben und verriegelt. Der Wärmeübergang zwischen den Verlustwärme erzeugenden Bauteilen 20 und dem Steckerteil 1 erfolgt durch Strahlungsübergang zwischen ihren benachbarten Flächen, falls dies nicht ausreicht, können auf den Oberflächen der Bauteile die bereits erwähnten thermischen Kontaktelemente oder Wärmeleitpasten aufgebracht werden.Figure 7 shows the front view of a rack 29, the The frame has parallel profile rails 31 with pairs of guide grooves 30, 30 ' for guiding the plug-in assemblies 17. The plug-in assembly 17 shown on the left is from of the type shown in Figures 3 and 4 with a front plate 21 and the above protruding plug part 1. The right plug-in assembly 17 is for clarity half shown without front panel. The populated circuit board 18 can also be seen various heat loss generating components 20 on their component side. A pair of guide grooves 30, 30 ′ is parallel to the component side plate-shaped plug part 1 according to Figure 6 inserted and locked. The heat transfer takes place between the heat loss generating components 20 and the connector part 1 through radiation transfer between their neighboring surfaces, if this is not sufficient, the above-mentioned thermal contact elements can be used on the surfaces of the components or thermal paste can be applied.
12 Patentansprüche 7 Figuren12 claims 7 figures
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823245072 DE3245072A1 (en) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | Thermal plug connection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823245072 DE3245072A1 (en) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | Thermal plug connection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3245072A1 true DE3245072A1 (en) | 1984-06-07 |
Family
ID=6179909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823245072 Withdrawn DE3245072A1 (en) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | Thermal plug connection |
Country Status (1)
| Country | Link |
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