CN110352356B - 分流电阻器及使用分流电阻器的电流检测装置 - Google Patents

Abstract

一种分流电阻器，包括：由导电金属材料制成的第一接线端和第二接线端；以及设于所述第一接线端和第二接线端之间的电阻器，其中，所述第一接线端和第二接线端上分别形成有通孔，所述第一接线端和第二接线端中的至少一个的与所述电阻器接合处的相反一侧上设有外凸的凸起结构。

Description

分流电阻器及使用分流电阻器的电流检测装置

技术领域

本发明涉及分流电阻器及使用分流电阻器的电流检测装置。

背景技术

分流电阻器例如用于对电动车辆安装的半导体电源模块等中的电流进行检测。

该目的下使用的分流电阻器的相关现有技术文献如下：

下述专利文献1公开一种结构，其中，先将分流电阻器的栓柱形电极插入汇流条(电流接线端排)插孔内，然后再以螺母紧固。

下述专利文献2公开一种将垫圈形分流电阻器插过电池接线端后固定的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：公开号为JP2012-109474的日本专利申请

专利文献2：公开号为JP2008-047571的日本专利申请

发明内容

本发明待解决的问题

上述专利文献1所述的分流电阻器存在电极的加工制造和安装较为繁琐的问题。

上述专利文献2所述的分流电阻器存在电阻器阻值难以控制的问题。

此外，上述各文献未公开分流电阻器在线路板上的具体安装方法。

本发明的目的在于提供一种分流电阻器及使用分流电阻器的电流检测装置，其可安装于线路板上，安装方式简单，无需过大安装空间，而且可实现高精度电流检测。

解决问题的技术手段

根据本发明的一个方面，提供一种分流电阻器，包括：由导电金属材料构成的第一接线端和第二接线端；以及设于所述第一接线端和第二接线端之间的电阻器，其中，所述第一接线端和第二接线端上分别形成通孔，所述第一接线端和第二接线端当中的至少一个在其与所述电阻器接合处的相反一侧上设有外凸的凸起结构。

优选地，所述电阻器为多个，这些电阻器并联于所述第一接线端和第二接线端之间。

优选地，所述电阻器设置于所述通孔周围。

此外，本发明还提供一种电流检测装置，包括：形成电流路径的第一布线结构和第二布线结构；含有所述第二布线结构的壳体；线路板；以及将所述第一布线结构和第二布线结构短接的分流电阻器，该分流电阻器包括：由导电金属材料构成的第一接线端和第二接线端；以及设于所述第一接线端和第二接线端之间的电阻器，其中，所述第一接线端和第二接线端上分别形成第一通孔和第二通孔，在该分流电阻器中：所述第一接线端与所述第一布线结构连接；所述第二接线端与所述第二布线结构经形成于所述线路板中的第三通孔连接；该分流电阻器和所述第二布线结构通过插置于所述第一通孔和第二通孔内的固定构件固定。

优选地，所述第二接线端上形成有凸起结构，该凸起结构容纳于所述第三通孔内。

优选地，所述第二接线端压抵所述线路板的第三通孔周围部位。

本说明书包含作为本申请优先权基础的申请号为JP2017-026361的日本专利申请的公开内容。

发明效果

本发明的分流电阻器及使用分流电阻器的电流检测装置在线路板上的安装方式简单便捷，无需过大安装空间，而且能够实现高精度电流检测。

附图说明

图1为本发明第一实施方式分流电阻器的一种例示结构斜视图，其中，图1(a)为俯视图；图1(b)为分解斜视图；图1(c)为仰视图。

图2所示为通过将图1所示分流电阻器经安装线路板连接于壳体之上的过程。

图3为图2的续图。

图4为沿图3(d)中Ia-Ib线的截面图。

图5所示为本发明第二实施方式分流电阻器的固定结构。

图6为沿图5(c)中Ia-Ib线的最终固定结构截面图。

图7所示为本发明第三实施方式分流电阻器的固定结构。

图8为沿图7(c)中Ia-Ib线的最终固定结构截面图。

图9所示为本发明第四实施方式分流电阻器的固定结构，其中，图9(a)为分解斜视图，图9(b)为螺固状态下斜视图。

图10为沿图9(b)中Ia-Ib线的最终固定结构截面图。

图11为第五实施方式分流电阻器的其他例示结构的斜视图。

图12为图11所示分流电阻器当中的任何一者安装于壳体上的状态。

图13为沿图12(c)中Ia-Ib线的最终固定结构截面图。

图14所示为在本发明第六实施方式中第一实施方式所述分流电阻器的组装方法的其他示例。

图15所示为本发明第七实施方式中第一和第六实施方式所述分流电阻器的组装方法的其他示例。

图16所示为本发明第八实施方式中第一和第六实施方式所述分流电阻器的制造过程一例。

图17所示为本发明第九实施方式中图11(c)分流电阻器的批量生产过程一例。

具体实施方式

以下，参照附图，详细描述本发明实施方式的分流电阻器及使用分流电阻器的电流检测装置的安装结构。

第一实施方式

首先，对本发明第一实施方式进行描述。

图1为本发明第一实施方式分流电阻器的一种例示结构斜视图，其中，图1(a)为俯视图；图1(b)为分解斜视图；图1(c)为仰视图。

本实施方式分流电阻器A由铜等导电金属材料制成，并且包括：第一接线端(电极)1，该第一接线端具有第一平面11a，处于该第一平面反面的第二平面11b以及围绕上述两平面的外周面(侧面)11c；以及第二接线端(电极)3，该第二接线端由铜等导电金属材料制成，并具有第一平面13a，第二平面13b以及围绕上述两平面的外周面(侧面)13c。

第一接线端1和第二接线端3上均形成自第一平面11a，13a贯通至第二平面11b，13b的开孔(通孔)1a，3a。其中，1a下称第一通孔，3a下称第二通孔。为了使下述螺钉能够贯穿开孔(通孔)1a，3a，此两开孔几乎形成于同一轴线上。

第一接线端1和第二接线端3各自的第一平面11a，13a彼此相对，而且此两第一平面11a，13a上设有并联连接第一接线端1和第二接线端3的多个电阻器5。电阻器5的材料可采用铜镍系列、铜锰系列、镍铬系列的金属材料。电阻器5的顶面5a和底面5b分别与第一平面11a，13a连接。

电阻器5的顶面5a和底面5b分别与第一平面11a，13a的总接合面积小于第一平面11a，13a的面积。也就是说，如图1(a)和图1(c)所示，所述多个电阻器5在第一平面11a和第二平面13b分别与该多个电阻器5接合的接合区域11d，11d……，13d，13d……上例如通过焊接固定。此外，也可通过锡焊等方式固定。在本实施方式中，所述多个电阻器5以分别形成于第一接线端1和第二接线端3中的开孔1a，3a为中心例如沿周向等间距排列为同心圆。

此外，在第一接线端1和第二接线端3当中的至少一个(图示为第二接线端3)的与电阻器5接合处相反的一侧上设有外凸的凸起结构6。

凸起结构6例如为中央部位设有通孔6a的环状结构。凸起结构6也可与电极一样，以具有良好导电性的铜等材料制成。凸起结构6例如既可与第二接线端3形成一体，也可在制造为独立部件后连接于其上。此外第一接线端1和第二接线端3也可同时设置凸起结构6。

以下，对分流电阻器A的组装方法进行简单描述。首先，提供第一接线端1、第二接线端3以及电阻器(如圆柱形电阻器)5。然后，例如通过焊接，将电阻器5连接于第一接线端1和第二接线端3之间，从而形成第一接线端1和第二接线端3各自的第一平面11a，13a彼此相对且电阻器5连接于第一平面11a，13a之间的结构。

分流电阻器A的阻值可通过电阻器5的数目、粗细以及第一接线端1与第二接线端3之间的距离等参数进行调节。

第一接线端1和第二接线端3各自处于外侧的第二平面11b，13b上可连接汇流条等布线装置。通过这种方式，可在第二平面11b，13b上确保大电流所需的连接面积。

另一方面，通过将电阻器5例如制造为柱形，并以小于第一平面11a，13a面积的接合面积进行接合，可以防止分流电阻器的阻值过低，易于实现阻值设计，并有助于降低分流电阻器的高度。

此外，通过将多个电阻器以分别形成于第一接线端1和第二接线端3中的开孔(通孔)1a，3a为中心在其周围排列为同心圆形，不但可以使得分流电阻器A整体具有稳定的机械结构，而且有助于使得其具有在频率变化下较为稳定的检测精度。

第一接线端1和第二接线端3除了四边形之外，也可以为三角形等多边形或圆形。此外，开孔1a，3a除了圆形之外，也可以为四边形等多边形。其他实施方式与此同。

图2所示为通过将图1所示分流电阻器A经线路板(也称“安装线路板”)41连接于壳体81之上而形成电流检测装置的过程。安装线路板41上装有线路及各种电子器件，并且装有通过分流电阻器A进行电流信号处理的集成电路等。壳体81为内部容纳有内含功率半导体等物的电源模块等物的外壳等物。

如图2(a)和图2(b)所示，壳体81上形成有第二布线结构51。安装线路板41装于该第二布线结构51上。安装线路板41上形成有内径与凸起结构6外径大略相等的通孔41c，41c下称第三通孔。通孔41c设置为与形成于第二布线结构51中的通孔51a相对。安装线路板41中还设有电压检测接线端连接通孔41a，41b，用于连接分流电阻器的电压检测接线端。

如图2(b)所示，在安装线路板41安装于壳体81上的状态下，分流电阻器A的凸起结构6容纳于通孔41c内，而且第一接线端1和第二接线端3上分别形成第一和第二电压检测接线端61a，61b。第一和第二电压检测接线端61a，61b的一端分别固定于第一接线端侧面11c和第二接线端侧面13c上。第一和第二电压检测接线端的另一端分别插入形成于安装线路板41内的通孔41a，41b内后以锡焊固定。

凸起结构6在嵌入并容纳于通孔41c内的同时，凸起结构6的底面与第二布线结构51的顶面相抵，从而可将分流电阻器A临时固定至安装线路板41上。

举例而言，通过将凸起结构6的厚度设为与安装线路板41厚度相等，可使得凸起结构6底面与第二布线结构51顶面相抵，从而将第二接线端3与第二布线结构51导通。此外，通过使第二接线端3的底面(图4中S1)与安装线路板41顶面部分(四个拐角区域)相抵，可产生使分流电阻器A压抵安装线路板41的效果。

图3(c)为将临时固定的分流电阻器A和安装线路板41完全固定于壳体81上时的分解斜视图。图3(d)为螺固后状态的斜视图。图4为沿图3(d)中Ia-Ib线的截面图。

临时固定的分流电阻器A和安装线路板41通过形成于汇流条71中的通孔71a、形成于分流电阻器A第一接线端1和第二接线端3中的第一通孔1a和第二通孔3a、形成于安装线路板41中的第三通孔41c、形成于第二布线结构51中的通孔51a以及螺钉101，并通过具有电绝缘性的绝缘构件91，螺固于壳体81上。其中，壳体81一侧设有螺母87，作为螺钉101的容纳端。由于第二接线端3被压抵至从上而下覆盖安装线路板41的一部分，因此起到对安装线路板41和分流电阻器A进行定位的作用。通过这一方式，尤其在当对安装线路板41等部件进行操作时，可以较好地防止产生有可能使电压检测接线端61a，61b与电压检测接线端连接通孔41a，41b之间的连接部分断开的过大负载。

绝缘构件91包括平板状头部93以及与该头部相接的筒状部分95。平板状头部93将螺钉103与汇流条71表面绝缘，筒状部分95内部用于插入螺钉101的杆部105，从而将杆部105的外周面与汇流条71和第一接线端1的侧面绝缘。如此，可以使各接线端之间保持绝缘状态。此外，螺钉101的杆部105粗细和通孔3a内径设置为使得第二接线端3的通孔3a内表面不与螺钉101的外周面接触。

也就是说，第二接线端3与第二布线结构51通过形成于安装线路板41中的通孔41c连接。

由于通孔41c内表面与凸起结构6外周面沿整个圆周相接合，因此可以限制分流电阻器A的水平移动，从而切实实现分流电阻器A在水平方向的固定。此外，在图4固定结构中，由于第二接线端3的底面在凸起结构6之外的区域与安装线路板41的顶面部分相抵，因此随着螺钉101的固定，使得分流电阻器A和安装线路板41在垂直方向上的固定更加牢固。也就是说，由于分流电阻器A上下两侧均因受压而固定，因此使得固定结构更加牢固。

通过这种方式，在电流检测装置的固定结构中，可以使得分流电阻器A和安装线路板41与壳体81的连接更加牢固。

第二实施方式

以下，对本发明第二实施方式进行描述。图5所示为本实施方式分流电阻器的固定结构，其中，图5(a)对应于图2(a)，图5(b)对应于图2(b)，图5(c)对应于图3(c)(省略螺钉101)。

安装线路板41上设有用于壳体上所设第二布线结构51的通孔41d。在本实施方式中，与第二接线端3相比，通孔41d的开口足够大。如图5(a)和图5(b)所示，安装线路板41设置为使得通孔41d与第二布线结构51相对。安装线路板41置于间隔件122上，并通过螺钉122a固定于壳体81上。此时，第二布线结构51不与安装线路板41接触。随后，如图5(b)和图5(c)所示，分流电阻器A安装为容纳于安装线路板41中形成的通孔41d内。其中，第二接线端3与第二布线结构51相连接，而安装线路板41与第二接线端3和第二布线结构51相分离。电压接线端61a，61b插入安装线路板41的电压检测接线端连接通孔41a，41b中，并实现连接。

图6为在图5(c)所示状态的基础上将螺钉101穿过形成于电极1，3中的通孔并紧固于壳体一侧的螺母87上后沿Ia-Ib线的截面图。其中，通孔41d的大小使得除电压检测接线端61a，61b之外，分流电阻器A不与安装线路板41相接触。虽然分流电阻器A在使用过程中会生热，但是通过本实施方式的结构，可以抑制分流电阻器A所发热量向安装线路板41的传递。

第三实施方式

以下，对本发明第三实施方式进行描述。图7所示为本实施方式分流电阻器A的固定结构，其中，图7(a)对应于第一实施方式图2(a)，图7(b)对应于第二实施方式图2(b)，图7(c)对应于第二实施方式图3(c)。

在本实施方式中，设于壳体81上的第二布线结构51的顶面上设有环状固定构件85。含有环状固定构件85的第二布线结构51中设有通孔85a。安装线路板41的通孔41c具有供环状固定构件85嵌入的大小和形状。

当将安装线路板41设于壳体81上时，环状固定构件85嵌入安装线路板41的通孔41c中。优选地，在该状态下，安装线路板41与固定构件85齐平。

此外，分流电阻器A安装于安装线路板41上。在该状态下，如图8所示，可通过螺钉101等将分流电阻器A和安装线路板41固定至壳体81上。就绝缘构件91形成的绝缘结构而言，其与以上参考图3和图4描述的第一实施方式相同。

第二接线端3底面的外围边缘部分与安装线路板41通孔41c的外围边缘相抵(抵接面以附图标记S表示)，从而产生对安装线路板41产生压抵作用。

根据本实施方式，可以在将安装线路板41和固定构件85固定的状态下，在其上稳定地安装分流电阻器A。

第四实施方式

以下，对本发明第四实施方式进行描述。图9所示为本实施方式分流电阻器的固定结构，其中，图9(a)为分解斜视图，图9(b)为螺固状态下斜视图。图10所示为螺固后的结构，其与图4的不同点如下：

(一)汇流条73的下方设置螺母87，分流电阻器夹于第一和第二汇流条71，73之间，并通过螺钉101实现螺固；

(二)分别从第一接线端1和第二接线端3延伸而出的电压检测接线端61a，61b在穿过弹性体制成的接线端加强构件(缓冲材料)82后，插入并固定于安装线路板41的电压检测接线端连接通孔41a，41b中。

在本实施方式中，分流电阻器A和安装线路板41通过电压检测接线端61a，61b固定。

此外，通过在分流电阻器A和安装线路板41之间插置弹性体接线端加强构件82，可以增大电压检测接线端61a，61b的强度。

第五实施方式

以下，对本发明第五实施方式进行描述。图11(a)至图11(c)为本实施方式分流电阻器其他示例斜视图。图11(a)所示分流电阻器A1包括电阻器153和第一和第二电极(接线端)151a，151b。其中，电极弯曲为使得电阻器具有U形(C形)截面。在图11(b)所示分流电阻器A2中，电阻器153a与电极151a，151b在电阻器153a端面及电极端部的表面或背面处连接。在图11(c)所示分流电阻器A3中，在图11(b)所示分流电阻器A2的基础上，在电极151a，151b的与电阻器153a相对的一侧的端部上还设有一个电阻器153a，即含有两个电阻器153a。

在上述分流电阻器A1～A3中，第一和第二电极151a，151b的垂直方向对应部位上设有通孔155a，155c。此外，在第一和第二电极151a，151b的与电阻器153，153a临近的部位上分别设有电压检测接线端157a，157b，这些电压检测接线端自电阻器153，153a的表面沿垂直于该表面的方向外伸而出。

图12所示为上述分流电阻器A2安装于壳体81上的状态。如图12(a)所示，电极151a，151b之间设置具有通孔121a的间隔件121，而且分流电阻器A2安装于壳体81上的布线结构51上。具体而言，由于A1和A2的分流结构中电极的一端为开放端，因此存在易于在螺固等加压作用下发生变形的问题。间隔件121(例如由陶瓷、橡胶等电绝缘材料制成)的设置目的在于防止螺固时发生变形。

随后，如图12(b)和图12(c)所示，通过螺钉101和绝缘构件91，将分流电阻器A2以及设于其上的汇流条71固定。就绝缘构件91形成的绝缘结构而言，其与以上参考图3和图4描述的第一实施方式相同。

如此，如图13所示，可通过螺钉101将分流电阻器A2通过间隔件121固定于壳体81上。

本实施方式具有螺固时不易发生变形的优点。

此外，此等间隔件121除了上述螺固时的作用以外，还具有能够增大A1，A2所示分流结构强度的优点。

第六实施方式

以下，对本发明第六实施方式进行描述。

图14所示为第一实施方式所述分流电阻器A的组装方法一例。

如图14(a)所示，首先，提供具有凸起结构6的第二接线端3。然后，如图14(b)所示，将四片T形支托201a～201d叠置于第二接线端3上。在电阻器5为四根的情形中，为了实现对电阻器5的定位，四片T形支托201a～201d叠置为使得其T形上半部分与第二接线端3的四条边重合。T形上半部分两侧设有半圆形切口202。

通过将四个切口202叠合，可以形成将四根电阻器5保持于预定位置的四个临时固定开孔203的内表面(电阻器预定设置位置)。

随后，如图14(c)所示，将四根电阻器5分别设置于四个临时固定开孔203内，并通过基于锡焊的固定方法，或通过基于粘合剂(可使用含铜或银等元素的纳米颗粒的纳米胶等物)的固定方法，将第二接线端3与所述四根电阻器5固定。其后，如图14(d)所示，通过基于锡焊的固定方法或基于粘合剂的固定方法，将第一接线端1与所述四根电阻器5固定。如图14(e)所示，在将上述四片支托201a～201d拔除后，可形成分流电阻器A。

根据本实施方式，通过使用可拆卸定位器具，能够轻松实现电阻器的定位。

第七实施方式

以下，对本发明第七实施方式进行描述。

图15所示为第一实施方式和第六实施方式所述分流电阻器A的组装方法其他示例。如图15(a)所示，首先，提供定位器具301。定位器具301例如包括正方形底板301a以及自其四条边竖立而起的侧壁301b，从而形成用于容纳第二接线端3的容纳空间S。此外，侧壁301b上半部分中形成多个凹槽(狭槽)301c。在图15(a)中，各侧壁301b上分别形成四条凹槽301c。

如图15(b)所示，将第二接线端3设于定位器具301的容纳空间S中，以使得底板301a的顶面与第二接线端3的底面相抵。随后，如图15(c)所示，在每对相对的凹槽301c中通入一根弹性线303a。在图15(c)中，其中的一个方向上通入四根弹性线303a，在与该方向垂直的方向上通入四根弹性线303a，共计通入八根弹性线303a。如此，弹性线303a即围成3×3个大致为正方形的格子(共计9个方格)。

在这9个方格中，圆柱形电阻器5可例如竖立设置于处在所需位置的相应方格内。如图15(d)所示，当使相邻电阻器5之间相隔一个方格的空间时，可以防止电阻器5之间发生短路。在图示情形中，共竖立设置四根电阻器5。

如图15(e)所示，在四根电阻器5上放置并连接于第一接线端1。

如图15(f)所示，将弹性线303a撤走后移除定位器具301，从而与图1所示情形一样，可形成分流电阻器。

根据本实施方式，利用定位器具301上的凹槽(狭槽)301c和弹性线303a，可以将电阻器5设置于第一接线端1和第二接线端3之间的所需位置上，并可提高电阻器的设置形状和设置数目的自由度。其次，由于仅需通入弹性线即可，因此还可降低组装所需的成本。再次，本实施方式还具有电阻器固定后弹性线易于撤除的优点。

第八实施方式

以下，对本发明第八实施方式进行描述。

图16所示为第一实施方式和第六实施方式所述分流电阻器A制造过程的部分环节的一种示例。

如图16(a)所示，首先，在长条形电阻材料外表面涂敷树脂，如环氧树脂5x，然后使其硬化。

然后，将所述电阻材料截成所需长度，从而形成各个电阻器5。

如图16(b)侧视图所示，电阻器5设置于第一接线端1和第二接线端3之间。第二接线端3上可设置第一实施方式所述凸起结构6。

根据本实施方式，由于电阻器5外表面形成绝缘涂层，因此例如在第七实施方式中，即使当将电阻器5设置于相邻位置上时，也可防止电阻器5之间发生短路，从而提高电阻器5的设置自由度。

此外，在电阻器5通过锡焊与第一接线端1和第二接线端3连接的情形中，还可减轻因爬锡导致的阻值波动。

第九实施方式

以下，对本发明第九实施方式进行描述。

图17所示为图11(c)分流电阻器的批量生产步骤的一例。如图17(a)所示，先使第一接线端材料151a和第二接线端材料151b处于相对而立的状态，然后在两者之间设置彼此相对的第一电阻材料153a和第二电阻材料153b，从而形成如图17(b)所示的大致呈长方体的结构。

如图17(c)所示，在第一接线端材料151a和第二接线端材料151b的相对位置上分别形成多个通孔155a，155c。

如图17(d)所示，通过在预定位置进行切割，形成各个分流电阻器。随后，如图17(e)所示，在第一接线端151a和的第二接线端151b的端面通过焊接等方式设置电压检测接线端107a，107b。

通过如上步骤，可以实现图11(c)所示分流电阻器的批量生产。

上述实施方式并不局限于附图所示的各种结构，在能够实现本发明效果的范围内还可进行适当改变。此外，只要不脱离本发明目的的范围，还可在适当变更后进行实施。

另外，本发明的各组成要素可以进行任意的取舍和选择，所有具备通过此等取舍和选择而获得的结构的发明同样涵盖于本发明中。

工业实用性

本发明可用于分流电阻器。

附图标记

A 分流电阻器

1 第一接线端(电极)

1a 开孔(第一通孔)

3a 开孔(第二通孔)

3 第二接线端(电极)

5 电阻器

6 凸起结构

41 安装线路板(线路板)

41a 电压检测接线端连接通孔

41b 电压检测接线端连接通孔

41c 第三通孔

61a 第一电压检测接线端

61b 第二电压检测接线端

71 汇流条

81 壳体

85 固定构件

91 绝缘构件

103 螺钉

本说明书中引用的所有出版物、专利及专利申请均因该引用而完整并入本说明书中。

Claims (2)

1.一种电流检测装置，其特征在于，包括：

形成电流路径的第一布线结构和第二布线结构；

设有所述第二布线结构的壳体；

线路板；以及

将所述第一布线结构和所述第二布线结构短接的分流电阻器，所述分流电阻器包括：由导电金属材料制成的第一接线端和第二接线端；以及设于所述第一接线端和所述第二接线端之间的多个柱形电阻器，其中，所述第一接线端和所述第二接线端上分别形成有第一通孔和第二通孔，所述第二接线端上形成有凸起结构，其中所述凸起结构为环状结构，

在所述分流电阻器中：

所述第一接线端与所述第一布线结构连接；

所述第二接线端与所述第二布线结构经形成于所述线路板中的第三通孔连接；

所述分流电阻器和所述第二布线结构通过插置于所述第一通孔和所述第二通孔内的固定构件固定，

所述电阻器并联于所述第一接线端和所述第二接线端之间，

所述凸起结构容纳于所述第三通孔内。

2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，

所述第二接线端压抵所述线路板的所述第三通孔的周围部位。

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