CN109196724B - 具有过折弯焊接引脚的电气连接组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于表面安装在电路板(19)上的电气连接组件(1)，其包括用于电气连接电路板(19)的至少一个焊接引脚(5)，其中至少一个焊接引脚(5)包括组件侧的起始部分(7)、中间部分(9)和末端部分(11)，所述末端部分(11)设置在背离电气连接组件(1)的端部(61)处，用于电气接触(49)电路板(19)。现有技术中的电气连接组件(1)具有焊接引脚(5)的超出长度(43)增加，或者电气接触(49)，即焊点(51)，被限制或不可见并因此限制了验证它或让验证它不可能的劣势。前者增加了电气连接组件(1)的尺寸，后者妨碍了焊点(51)的质量控制。本发明的电气连接组件(1)通过中间部分(9)弯回电气连接组件(1)并且末端部分(11)远离电气连接组件(1)弯曲，并且通过起始部分(7)和中间部分(9)、中间部分(9)和末端部分(11)之间均围成锐角(38)而解决了该问题。

Description

具有过折弯焊接引脚的电气连接组件

技术领域

本发明涉及一种用于表面安装在电路板上的电气连接组件，包括用于电气接触电路板的至少一个焊接引脚，其中至少一个焊接引脚包括组装侧的起始部分、中间部分和末端部分，该末端部分设置于背离连接组件的端部处，用于电气接触电路板。

背景技术

从现有技术中可以得知例如SMD外壳或SMD器件形式的电气连接组件。SMD外壳或器件具有弯曲的焊接引脚，通过其可以将能够位于例如SMD外壳中的电气设备电气连接到电路板。现有技术的焊接引脚基本上可以分为两种类型。首先，焊接引脚可以具有S形，其中具有S形的焊接引脚具有起始部分、中间部分和末端部分，并且其中起始部分和中间部分之间、中间部分和末端部分之间围成的角度均小于或至多等于90°。在这种情况下，弯曲的方向的意义是相反的，即焊接引脚具有凸弯曲和凹弯曲。

现有技术的焊接引脚的S形让验证焊点(solder joint)变得非常简单，但是需要非常长的焊接引脚，此外由于他们的形状，SMD外壳或SMD器件的尺寸显著增大了。

现有技术中的另一种形式的焊接引脚是J形，其同样具有焊接引脚的起始、中间、末端部分，其中起始部分和中间部分之间、中间部分和末端部分之间围成的角度均基本上是90°。J形中弯曲的方向的意义是一致的，即焊接引脚具有两个凸或两个凹弯曲，使得起始部分和末端部分基本上在相同方向上指向。

现有技术中的焊接引脚的J形的优势在于应用更短的焊接引脚，并且SMD外壳或SMD器件可以具有更小的几何尺寸。

另一方面，J形的劣势在于验证焊点困难，因为这些焊点基本上位于SMD外壳或SMD器件和电路板之间，很难目视观察和验证。

发明内容

因此，本发明的目标是构建一种电气连接组件，其结合了更小几何尺寸的优势和可以目视验证焊点的优势。

此外，以这种方式将电气连接组件变得更小的优势在于由此制造的器件可以具有更小的配置，具有此电气连接组件的印制电路板同样可以制造得更小，制造成本可以降低并且所需安装空间可以最小化。

能够验证焊点让执行有效和简单的质量控制和优化工艺变得可能，其同样可以导致成本降低。

本发明的另一个目标是提供特定公差补偿，例如，如果在两个不同焊接引脚具有不同弯曲，并且因此导致电气连接组件位于距电路板的不同距离处，则该公差补偿可以变得重要。

在开始时提到的类型的本发明的电气连接组件解决了上述劣势，其中中间部分弯曲回电气连接组件并且末端部分远离电气连接组件弯曲，并且其中起始部分和中间部分、中间部分和末端部分均围成锐角。

因此，本发明的至少一个焊接引脚是Z形。

如果热施加到电气连接组件，则至少一个焊接引脚的这样的实施例是有利的，因为在由于热导致焊接引脚的线性膨胀的情况下，电气连接组件相对于电路板平面的位置可以不变。在焊接引脚线性膨胀的情况下，可以轻易地导致电气连接组件从电路板的轻微提高，然而电气连接组件不会平行于电路板横向移位。

术语“锐角”表示小于90°的角度，其中，起始部分与中间部分之间、相对于起始部分的初始取向的角度表示两个产生的补角中较小的角度。因此，焊接引脚的起始部分从其初始延伸方向弯曲的角度大于90°。中间部分因而朝向电气连接组件弯曲。

起始部分和中间部分之间的锐角朝向连接组件张开，反之，中间部分和末端部分之间的锐角背向连接组件张开。

电气连接组件被理解为包括至少两个元件或子组件的组件，并且其配置连接组件的至少一个元件，使得其可以通过至少一个焊接引脚与电路板电气接触。

表面安装或SMD(表面安装设备)安装是用于描述固定器件的技术的术语，其基本上通过焊接实现，其中，不同于直插技术，焊接引脚焊接在电路板的表面，不用通过将焊接引脚插入电路板的孔中随后焊接它来将所述焊接引脚连接到电路板。

焊接引脚可以具有任意的横截面，但最好是矩形。焊接引脚可以在组件侧的起始部分具有至少一个偏平导入斜角，其使将组件侧的起始部分插入到或接收在电气连接组件中变得更简单。位于组件侧起始部分的远侧的焊接引脚的自由端可以以对附加工作步骤(例如固定电器连接组件到电路板上)有益的方式处理。例如，所述自由端的一个可能的处理方式是镀锡，其可以对随后的焊接有益。

末端部分可以基本平行地与起始部分对齐，其中作为焊接引脚的三个部分，起始部分和中间部分之间、中间部分和末端部分之间的部分基本位于相同平面中。换句话说，末端部分到中间部分的弯曲和中间部分到起始部分的弯曲时相反的。

相对于起始部分的取向，中间部分可以从所述起始部分远离弯曲大约130°。同样地，末端部分可以从中间部分朝向起始部分弯曲大约130°。

本发明的解决方案可以基于之后的附属实施例任意补充和进一步改进，每一个实施例有各自的优势。

电气连接组件的第一个实施例中，末端部分延伸至少部分地超过起始部分。这样布置的优势在于可以确保提供与电路板的电气连接的末端部分可以目视验证。

在这种情况下，可以理解的是末端部分沿平行于起始部分的取向的方向延伸超过起始部分。焊接引脚的末端部分因此可以延伸超过焊接引脚的所有其他部分。

在本发明的电气连接组件的第二个实施例中，第一弯曲部分成形于起始部分和中间部分之间，并且第二弯曲部分成形于中间部分和末端部分之间，其中第一弯曲部分弯转到第二弯曲部分。弯曲部分直接过渡到彼此的优势在于可以最小化焊接引脚在垂直于起始部分延伸方向的方向上的几何尺寸的扩大。

因此，中间部分可以简单包括凸弯曲和凹弯曲，而没有直部分。

本发明的电气连接组件的第三实施例中，第一弯曲部分和第二弯曲部分中的至少一个的弯曲半径大于焊接引脚材料厚度的两倍。弯曲半径的这个限制的优势在于焊接引脚的材料应力可以保持尽可能小。这样又防止由于焊接引脚弯曲变形导致的拉伸和压缩而发生的表面损伤。

然而，更小的弯曲半径在理论上是可行的，尽管这需要焊接引脚的材料厚度小。

在本发明的电气连接组件的另一实施例中，末端部分的自由端朝向起始部分弯曲。这样的优势在于末端部分与电路板的触点可以精确地限定和调整。此外，这个弯曲自由端的优势在于避免电路板的损伤。例如，这种损伤可能由于毛刺而产生，毛刺可能在切割末端部分自由端的焊接引脚期间发生。这样的毛刺可以损伤电路板的表面涂层或密封或安装在电路板上的引线，此外，可以导致焊接引脚的末端部分仅通过毛刺放置成与电路板接触。

如果可以观察到焊接引脚在垂直于起始部分的取向上的延伸，中间部分和末端部分之间的第二弯曲部分的位置比末端自由端更远离起始部分。

在起始部分方向上弯曲的末端部分的自由端可以从中间部分和末端部分之间的第二弯曲部分产生，或可以通过第三弯曲部分产生。末端部分的直部分可以位于可能的第三弯曲部分和第二弯曲部分之间。弯曲自由端的弯曲半径优选地大于第一和/或第二弯曲部分的弯曲半径。

在本发明的电气连接组件的另一实施例中，示出了具有支撑表面的外壳，所述支撑表面布置在中间部分下方，朝向末端部分。外壳可以首先增加电气连接组件的稳定性，并且保护所述电气连接组件免受外部等其他事物的影响(仅以示例的方式，避免电气连接组件触碰电气器件)。

术语“支撑表面”用于表示当表面安装在电路板上，指向电路板方向的外壳的表面。在电路板上，外壳搁置在支撑表面上，或者，由于焊接引脚，其可以位于距电路板一定距离处。这种情况下，支撑表面优选地与电路板平行取向。

外壳的支撑表面可以位于平面中，焊接引脚的末端部分也优选地位于该平面中或上。至少一个焊接引脚优选地不延伸超过支撑表面的平面。那意味着当外壳以支撑表面在水平电路板上放置时，至少一个焊接引脚同样可以机械接触电路板，而不用至少一个焊接引脚构成构成在电路板上的电气连接组件的支撑点。

在电气连接组件的另一实施例中，外壳具有槽腔(pocket)，其中至少部分地接收至少一个焊接引脚。这个槽腔的优势在于至少一个焊接引脚的部分可以接收在外壳的容积内，使得所述部分不增大电气连接组件的几何尺寸。

电气连接组件的槽腔可以理解为外壳中的凹陷，其中槽腔可以朝支撑表面的方向开口，并且可以被电气连接组件与支撑表面相对的一侧隐藏。

槽腔可以被与支撑表面相对的一侧限定，或者还可以被侧壁限定，该侧壁可以基本垂直于支撑表面延伸。

在电气连接组件的另一实施例中，中间部分和末端部分之间的过渡落入槽腔中。中间部分和末端部分之间的过渡可以是第二弯曲部分，该第二弯曲部分由于落入槽腔中，其不增加电气连接组件的尺寸，但其可以以节省空间的方式布置于外壳的容积中。

而且，槽腔的优势可以在于过折弯焊接引脚与槽腔的内壁接触，因此可以限定焊接引脚插入外壳的深度。另外可能的是，槽腔可以以与过折弯焊接引脚互补的方式配置，使得焊接引脚紧贴腔槽的轮廓，增加焊接引脚对于弯曲变形或移位的稳定性。

如果沿平行于支撑表面的表面法线的方向观察电气连接组件，槽腔可以通过外壳隐藏。如果观察方向围绕第一弯曲半径的中轴旋转，则可以再次观察槽腔和接收在其中的焊接引脚的部分。

在本发明的电气连接组件的另一个实施例中，至少一个焊接引脚的末端部分基本位于具有外壳的支撑表面的平面上。这种末端部分朝向外壳的支撑表面布置的优势在于，在将外壳放置成支撑表面在电路板上的情况下，末端部分也可以与电路板机械接触。

当壳体搁置成支撑表面在电路板上时，焊接引脚的末端部分可以据此位于距电路板大约一半或全部材料厚度的距离处，而不会因此降低末端部分与电路板的焊接连接的质量。如果末端部分位于距电路板远于一个材料厚度，焊接引脚的末端部分和电路板之间的焊接连接在原理上也是可能的，但是在这种情况下焊接材料(锡)的消耗增加，这可能伴随着生产成本的增加。优选地，电气连接组件搁置成支撑表面在电路板上，并且焊接引脚的末端部分不接触电路板。

在本发明的电气连接组件的另一个实施例中，至少一个焊接引脚的末端部分具有接触区域，用于使至少一个焊接引脚与电路板永久地电气接触，其中小于50％的接触区域被接收在外壳的槽腔中。预先确定接触区域(仅作为示例，该接触区域可以通过镀锡来配置)的优势在于，末端部分与电路板的电气接触可以快速地、容易地、成本有效地进行。限定接触区域接收在外壳的槽腔中是有利的，因为在目视检查焊接引脚的末端部分和电路板之间的电气接触(例如其通过焊接实现)时，至少50％的电气接触的检查应该可以目视进行。

接触区域可以简单地部分位于至少一个焊接引脚的末端部分中，或者延伸到完整的末端部分上。接触区域可以简单地配置在末端部分的一侧，该侧与外壳的支撑表面指向相同的方向。换句话说，接触区域可以以焊接引脚的末端部分镀锡的形式配置在末端部分朝向电路板指向的一侧。

在本发明的电气连接组件的另一个实施例中，外壳具有过渡凹陷，在该凹陷中，至少部分地接收至少一个焊接引脚的起始部分和中间部分之间的部分，并且该过渡凹陷弯转到槽腔。这种过渡凹陷的优势在于焊接引脚的位置可以固定和限定，并且如果提供多个焊接引脚，也可以保护相邻的焊接引脚免于电气接触(短路)。

过渡凹陷可以具有凸起的止动表面，弯曲部分可以至少部分地贴到其上。此外，过渡凹陷可以弯转到外壳的接收孔和/或槽腔中。

过渡凹陷可以使焊接引脚可以接收在组件侧端部的方向上接收在外壳中。这又可以导致电气连接组件尺寸的最小化。

在电气连接组件的另一个实施例中，其包括至少一个电气设备，其中至少一个焊接引脚的起始部分连接到至少一个电气设备。

电气连接组件可以简单地由电气设备和至少一个焊接引脚组成。此外，电气连接组件可以包括外壳，其接收至少一个电气设备并且可以部分地或完全地封闭所述至少一个电气设备，其中至少一个焊接引脚在壳体的内侧与至少一个电气设备连接，从外壳引导出，并且可以配置为使至少一个电器设备与电路板接触。

附图说明

下面将参考附图更详细地解释本发明。为了清楚起见，具有相同技术效果的技术特征用相同的附图标记表示，其中：

图1示出了现有技术中具有S形焊接引脚的电气连接组件；

图2示出了现有技术中具有J形焊接引脚的电气连接组件；

图3示出了具有Z形过折弯焊接引脚的本发明的电气连接组件；

图4示出了本发明的电气连接组件的透视图。

具体实施方式

图1以侧视截面视图示出了现有技术中电气连接组件1。

电气连接组件1包括外壳3和焊接引脚5，该焊接引脚5包括起始部分7、中间部分9和末端部分11。

示意性地绘出的电气设备4接收在外壳3中。电气设备4在其他图中没有示出。

图1中示出的焊接引脚5具有S形5a和材料厚度d。

电气连接组件1附加地包括支撑元件13，其在图1所示电气连接组件1的实施例中构成单独安装在外壳3上的元件，但其也可以在其他实施例中由外壳3的壁15成形。

图1中，支撑元件13具有支撑表面17，其搁置电路板19上，更准确的是电路板19的接触侧21上。

焊接引脚5的末端部分11以接触区域23搁置在电路板19的接触侧21上。

图1示出了在未焊接条件25中的现有技术的电气连接组件1，在接触区域23和电路板19的接触侧21之间没有任何焊接材料。

电气连接组件1的外壳3通过具有导入斜角29的接收孔27接收焊接引脚5的起始部分7。焊接引脚5的组件侧端31同样具有导入斜角29。外壳3和焊接引脚5的导入斜角29帮助将起始部分7导入外壳3的接收孔27中。

位于起始部分7和中间部分9之间的是第一弯曲部分33，其由弯曲半径35和偏转角37限定。

位于中间部分9和末端部分11之间的是第二弯曲部分39，类似于第一弯曲部分33，其由弯曲半径35(这个没有为第二弯曲部分39示出)和偏转角37确定。

如图1所示，第一弯曲部分33和第二弯曲部分39的偏转角37是不同的，这是为何图1示出了第一偏转角37a和第二偏转角37b。

焊接引脚5的超出长度43从外壳3的侧面41开始测量。焊接引脚5的超出长度43对应于长度L，外壳长度L₀由于焊接引脚5插入外壳3增大了该长度L。

图1同样地示出了观察方向45，举例来说，电气接触49(即例如焊点51)可以通过照相机47沿该观察方向45观察或检查。

图2也示出了在未焊接条件25中的现有技术的电气连接组件1，但图2所示的焊接引脚5具有J形5b。

焊接引脚5的J形5b具有第一偏转角37a，其基本上对应于直角37c。这意味着焊接引脚5的J形5b具有比图1所示的S形5a更大的第一偏转角37a。图1所示焊接引脚5的实施例具有大约80°的第一偏转角37a。

位于中间部分9和末端部分11之间的第二偏转角37b是钝角37d。

如果对比图1和图2的相应的第一偏转角37a和相应的第二偏转角37b，则可以确定的是在图1所示焊接引脚5的S形5a中，第一偏转角37a的角度测量的方向的数学意义与第二偏转角37b的角度测量的方向意义相反，反之在图2所示焊接引脚5的J形5b中，第一偏转角37a的角度测量的方向的数学意义对应于第二偏转角37b的。

在S形5a和J形5b中，从起始部分7开始，中间部分9在顺时针方向上弯曲。然而，S形5a的末端部分11逆时针弯曲，而J形5b的末端部分11相对于其中间部分9又一次顺时针弯曲。

焊接引脚5的J形5b的末端部分11同样具有指向电路板19方向的接触区域23。

如果J形5b的末端部分11的接触区域23电气连接(未示出)到电路板19，则生成的电气接触49(即焊点51)不能在沿观察方向45通过照相机47观察时看到，因为所述焊点位于外壳3下方或配置在外壳上的槽腔53中。

焊接引脚5的J形5b的超出长度43相比于图1所示焊接引脚5的S形5a的超出长度43明显减小。

即使沿倾斜的观察方向45a观察电气接触49，电气接触49至少部分地被焊接引脚5隐藏。

图3示出了本发明的电气连接组件1。这也是在未焊接条件25下。

电气连接组件1的外壳3在实施例中示出，其不同于图1和2所示的外壳3。

图3所示外壳3的槽腔53具有斜槽腔内侧55，其中焊接引脚5的第一弯曲部分33最初仍贴在斜槽腔内侧55，但在第一弯曲部分33到中间部分9的过渡处从其分开。

图3所示焊接引脚5的中间部分9和第二弯曲部分39完全接收在槽腔53中。所示焊接引脚5具有Z形5c。Z形5c的特征在于第一偏转角37a和第二偏转角37b均为钝角37d，使得起始部分7和中间部分9之间、中间部分9和末端部分11之间的补角37e为锐角38。

末端部分11从槽腔53伸出，并且突出超过起始部分7和第一弯曲部分33。

此外，第一弯曲部分33部分位于过渡凹陷57中，该过渡凹陷57将接收孔27连接到槽腔53。过渡凹陷57在起始部分7的方向上由凸支撑或止动表面59限定，第一弯曲部分33至少部分地贴着该凸支撑或止动表面59。

图3示出了第一弯曲部分33弯转到第二弯曲部分39，使得中间部分9简单地包括两个弯曲部分33、39的部分。

末端部分11具有自由端61，其在起始部分7的方向上弯曲，即远离电路板19弯曲。这样的优势在于末端部分11在限定的接触点63触碰电路板19，并不是利用可能的毛刺65，该可能的毛刺65可能由于剪切焊接引脚5成尺寸而出现在自由端61。这象征性的示于放大77中，其中毛刺65没有触碰电路板19。

焊接引脚5的Z形5c的接触区域23从槽腔53伸出，使得电气接触49(即焊点51)可以容易地看到，并且可以沿观察方向45借助于照相机47检查。

Z形5c的焊接引脚5的超出长度43比图1所示焊接引脚5的S形5a的超出长度43大幅减小，并且近似对应于图2所示的焊接引脚5的J形5b的超出长度43。

为了能够评估焊点51的质量，能够看到50％的所述焊点51是必要的。这可以由图3所示的本发明的电气连接组件1实现，即使接触区域部分地位于槽腔53内。

如果可以使用倾斜的观察方向45a，即使焊点51的大部分在槽腔53中仍可以观察到完整的焊点51。

图4以透视图示出了在未焊接条件25下没有电路板19的本发明电气连接组件1。

外壳3具有凹陷79，这里不再详细讨论。图4所示的电气连接组件1的实施例包括七个Z形5c的焊接引脚5，这些焊接引脚5的中间部分9和其相应的第二弯曲部分39被接收在槽腔53中。图4中仅示出了一个焊接引脚5的中间部分9和第二弯曲部分39。

图4所示电气连接组件1的槽腔53配置成使得所有七个焊接引脚5各自部分地、但共同地接收在槽腔53中。

为了防止单个焊接引脚5彼此间的机械接触并且特别是电气接触，七个焊接引脚5中的每个都具有相应的过渡凹陷57，其中单个过渡凹陷57通过分隔壁81彼此分开。为了清楚起见，图4仅示出了一个分隔壁81。

附图标记列表

1 电气连接组件

3 外壳

4 电气设备

5 焊接引脚

5a S形

5b J形

5c Z形

7 起始部分

9 中间部分

11 末端部分

13 支撑元件

15 壁

17 支撑表面

19 电路板

21 接触侧

23 接触区域

25 未焊接条件

27 接收孔

29 导入斜角

31 组件侧端

33 第一弯曲部分

35 弯曲半径

37 偏转角

37a 第一偏转角

37b 第二偏转角

37c 直角

37d 钝角

37e 补角

38 锐角

39 第二弯曲部分

41 侧面

43 超出长度

45 观察方向

45a 倾斜的观察方向

47 照相机

49 电气接触

51 焊点

53 槽腔

55 倾斜槽腔内侧

57 过渡凹陷

59 支撑或止动表面

61 自由端

63 接触点

65 毛刺

77 放大

79 凹陷

81 分隔壁

d- 材料厚度

L 长度

Claims (11)

1.一种用于表面安装在电路板(19)上的电气连接组件(1)，其包括:

外壳(3)，具有接收孔(27)、槽腔(53)和将接收孔(27)连接到槽腔(53)的过渡凹陷(57)，

用于电气接触电路板(19)的至少一个焊接引脚(5)，其中，至少一个焊接引脚(5)包括组件侧的起始部分(7)、中间部分(9)和末端部分(11)，

其中，所述末端部分(11)设置在背离电气连接组件(1)的端部(61)处，用于电气接触(49)电路板(19)，末端部分(11)基本平行地与起始部分(7)对齐，中间部分(9)弯回电气连接组件(1)，并且末端部分(11)远离电气连接组件(1)弯曲，并且，起始部分(7)和中间部分(9)、中间部分(9)和末端部分(11)之间均围成锐角(38)，

其中，起始部分(7)接收在外壳(3)的接收孔(27)中，

其中，第一弯曲部分(33)形成于起始部分(7)和中间部分(9)之间，第二弯曲部分(39)形成于中间部分(9)和末端部分(11)之间，第一弯曲部分(33)部分位于过渡凹陷(57)中，

其中，外壳(3)的过渡凹陷(57)由凸支撑或止动表面(59)限定，第一弯曲部分(33)至少部分地贴着该凸支撑或止动表面(59)。

2.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，其特征在于，末端部分(11)至少部分延伸超过起始部分(7)。

3.根据权利要求1或2所述的电气连接组件(1)，其特征在于，第一弯曲部分(33)弯转到第二弯曲部分(39)。

4.根据权利要求3所述的电气连接组件(1)，其特征在于，第一弯曲部分(33)和第二弯曲部分(39)中至少一个的弯曲半径(35)大于焊接引脚(5)的材料厚度(d)的两倍。

5.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，其特征在于，末端部分(11)朝向起始部分(7)弯曲。

6.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，其特征在于，外壳(3)具有支撑表面(17)，所述支撑表面(17)布置于中间部分(9)下方、朝向末端部分(11)。

7.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，其特征在于，中间部分(9)和末端部分(11)之间的过渡落入槽腔(53)中。

8.根据权利要求6所述的电气连接组件(1)，其特征在于，至少一个焊接引脚(5)的末端部分(11)基本上位于具有外壳(3)的支撑表面(17)的平面上。

9.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，其特征在于，至少一个焊接引脚(5)的末端部分(11)具有用于使至少一个焊接引脚(5)与电路板(19)永久地电气接触(49)的接触区域(23)，其中，接触区域(23)的不足50％接收在外壳(3)的槽腔(53)中。

10.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，其特征在于，所述过渡凹陷(57)弯转到槽腔(53)中。

11.根据权利要求1所述的电气连接组件(1)，包括至少一个电气设备(4)，其中至少一个焊接引脚(5)的起始部分(7)连接到至少一个电气设备(4)。

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