CN111149260B - 具有按压装配紧固件的触头 - Google Patents

Abstract

公开了一种导电触头，其包括一体地结合在主体和锥形导入部之间的紧固部。所述紧固部适于按压装配到诸如印刷电路板的基板的孔中。所述紧固部包括一对柱梁，所述柱梁之间结合有腹板。所述腹板具有设置在一对斜坡部分之间的中心部分。每个斜坡部分具有倾斜的平坦表面。所述中心部分具有延伸穿过其中的开口并且在法向方向上偏移。所述紧固部被配置成使得，当将所述紧固部按压装配到所述基板的孔中时，所述柱梁既在侧向上又在角度上偏转。

Description

具有按压装配紧固件的触头

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年9月28日提交的、申请号：62/564,573的临时专利申请和2018年1月8日提交的申请号：62/614,640的临时专利申请的优先权，所述临时专利申请都通过引用合并于本文中。

技术领域

本公开涉及一种电触头，并且更具体地涉及一种具有紧固件的电触头，该紧固件适于按压装配至诸如印刷电路板(PCB)的基板的孔中。

背景技术

在利用一个或多个PCB的电子系统中，PCB通常通过电连接器而电连接到其他电气装置(例如其他PCB)。在许多情况下，电连接器将利用多个触头，每个触头具有至少一个固定在PCB的导电(电镀)孔中的端部。这样的端部可以通过焊接或通过弹性紧固件固定在电镀孔内。在后一种情况下，弹性紧固件通常被称为按压装配紧固件。

常规地，按压装配紧固件在插入到PCB孔中时会发生塑性和弹性变形。这种变形会产生将紧固件保持在PCB孔中的保持力。针对紧固件已使用了多种不同类型的构造，其中一种被称为“针眼”(EON)类型的构造。在这种类型的构造中，在紧固件中形成有开口或穿孔，以便限定一对柱梁，所述一对柱梁可朝向彼此和远离彼此弹性地移动以对PCB孔施加法向力。用于紧固件的另一种类型的构造利用通过腹板连接在一起的柱梁，该腹板允许柱梁向内滚动以顺应PCB孔。

常规的EON按压装配紧固件提供与PCB的电镀孔的有限接触面积，而常规的腹板按压装配紧固件难以制造并且会经历较大的塑性变形。因此，期望提供一种改进的按压装配紧固件，其易于制造并且其与PCB的电镀孔的接触面积增大。

发明内容

公开了一种导电触头。所述触头包括导电主体和具有锥形尖端的导入部。紧固部一体地结合在所述主体和所述导入部之间。所述紧固部具有纵向轴线，并且适于按压装配至诸如印刷电路板的基板的孔中。所述紧固部包括在所述主体和所述导入部之间沿着所述纵向轴线的方向延伸的一对柱梁。所述柱梁在法向方向上具有厚度，该厚度的中点被设置在沿着所述纵向轴线的方向延伸的平面中。腹板被结合在所述一对柱梁之间。所述腹板的至少一部分在法向方向上偏移，以使得该部分不与所述平面相交。所述紧固部被配置成使得，当将所述紧固部按压装配至所述基板的孔中时，所述柱梁围绕平行于所述纵向轴线延伸的轴线向内枢转。

在本公开的一个方面中，一个或多个开口在垂直于所述紧固部的纵向轴线的方向上延伸穿过所述腹板。所述一个或多个开口不与所述平面相交。

在本公开的另一方面中，所述腹板具有设置在一对斜坡部分之间的中心部分。每个斜坡部分具有与所述平面成一定角度地设置的平坦表面。所述中心部分在法向方向上偏移，以使得所述中心部分不与所述平面相交。

附图说明

通过以下描述、所附权利要求和附图，本发明的特征、方面和优点将变得更好理解，其中：

图1示出了具有紧固部的第一实施例的触头的一部分的平面图；

图2示出了触头的第一实施例的平面图；

图3示出了图2中所示的触头的第一实施例的侧视图；

图4示出了紧固部的截面图；

图5示出了定位于印刷电路板中的孔的上方的触头的一部分的立体图；

图6a、6b、6c示出了设置在不同尺寸的PCB孔中的紧固部的截面图；

图7示出了设置在印刷电路板中的孔中的触头的一部分的截面图；

图8示出了触头的第二实施例的立体图；

图9示出了触头的第三实施例的立体图；

图10示出了紧固部的第二实施例的平面图；

图11示出了紧固部的第二实施例的立体图；

图12示出了紧固部的第三实施例的平面图；

图13示出了紧固部的第三实施例的立体图；

图14示出了紧固部的第四实施例的平面图；

图15示出了紧固部的第四实施例的立体图；以及

图16示出了紧固部的第二实施例的示意性截面图。

具体实施方式

应当注意，在以下的详细描述中，相同的部件具有相同的附图标记，无论它们是否在本公开的不同实施例中示出。还应当注意，为了清楚和简洁起见，附图不一定是按比例绘制的，并且本公开的某些特征可以以示意性的形式示出。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，例如“顶部”，“底部”，“下部”，“上方”，“上部”等，以描述如附图所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解的是，除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。

现在参考图1，其中示出了根据本公开构造的触头10的一部分。触头10具有统一或整体结构，并且包括一体地结合在主体16和导入部18之间的紧固部14。如下文将更充分地描述的，紧固部14适于插入并保持在PCB90中的电镀孔92(图5和图7所示)内，以便与其形成牢固的电连接。主体16的构造取决于触头10的特定应用。因此，主体16可以具有许多不同的配置。

触头10的一般应用可以是简单的插针端子。对于该一般应用，所述触头可以采取由附图标记10a所表示的实施例的形式，该实施例在图2和图3中示出并且现在参考该实施例。在触头10a中，所述主体可以采取由附图标记16a所表示的实施例的形式，所述主体包括适于插入阴连接器(未示出)中以便进行电连接的细长插针26。插针26具有远离紧固部14的自由端28，该自由端28呈锥形以利于插入。根据特定的应用，插针26可以具有围绕插针26的四周(圆周)布置的一个或多个保持结构(未示出)。所述保持结构可以用于将插针固定到连接器壳体或其他类型的部件或零件。肩部30可被结合至插针26，所述肩部30靠近紧固部14。肩部30提供可对其施加力以将紧固部14插入PCB 90的孔92中或其他基板(基底)中的表面。

触头10a可以由具有矩形横截面的一定长度的金属线材形成，或者由扁平原料形成。所使用的线材或扁平原料的尺寸取决于触头10a的应用。然而，触头10a的结构非常适合于利用小尺寸的线材(例如，直径或宽度小于0.018英寸的线材)来生产小触头10a。尽管触头10a及其制造方法非常适合于该应用，但是应当理解，它们可以用于使用较大尺寸的线材或使用扁平原料来生产不同尺寸的触头10a的其他应用。例如，可以使用具有0.018英寸或更大(例如0.025英寸或0.045英寸)的宽度、或适合于诸如在PCB中使用的特定应用的任何其他尺寸的线材或扁平原料。用于具有小孔的典型PCB应用的触头10a将具有紧固部14，该紧固部14的宽度(未变形)在大约0.016英寸(0.4mm)至大约0.024英寸(0.6mm)的范围内。

返回参考图1，并且现在还参考图4和图5，导入部18包括实心的外部尖端32。尖端32呈锥形以具有相反的主表面和相反的次表面，所述主表面和所述次表面朝向彼此倾斜以形成钝点。尖端32的锥形有助于将紧固部14插入PCB的孔中。尖端32毗邻彼此平行并且沿着纵向方向延伸的顶表面36和相反的底表面(未示出)。

紧固部14具有纵向轴线L和在侧向方向上彼此平行地设置的一对细长柱梁40。柱梁40在主体16和导入部18之间沿着所述纵向轴线的方向延伸。柱梁40从导入部18开始侧向向外弯曲或弓曲，以使得在侧向方向上紧固部14的最大宽度大于导入部18的最大宽度。每个柱梁40具有在主体16和导入部18之间延伸的上表面42和下表面44。在每个柱梁40中，上表面42和下表面44限定了柱梁40的厚度T。厚度T的中点M被设置在沿着所述纵向轴线的方向延伸的参考平面P中。

每个柱梁40还具有外侧表面46和内侧表面48。外侧表面46被结合在上表面42和下表面44之间，而内侧表面48被结合在上表面42和腹板50之间。外侧表面46和内侧表面48在主体16和导入部18之间延伸，并且分别在圆形边缘处结合至外侧表面46。外侧表面46也在圆形边缘处结合至下表面44。每个外侧表面46在所述纵向轴线的方向上具有设置在内部部分和外部部分之间的中心部分。在所述纵向轴线的方向上，所述外部部分以及所述内部部分在极小的程度上是弧形的，而所述中心部分基本上是笔直的。与所述外侧表面相似，每个内侧表面48在所述纵向轴线的方向上具有设置在内部部分48b和外部部分48c之间的中心部分48a。在所述纵向轴线的方向上，外部部分48c和内部部分48b是弧形的，而中心部分48a基本上是笔直的。以这种方式，当从顶部观察时，内侧表面48总体上限定了独木舟的轮廓，并且因此为腹板50提供了独木舟的形状。

腹板50在侧向上在两个柱梁40之间延伸，并在纵向上沿着柱梁40的长度延伸。腹板50的相反边缘以圆形弯曲形状结合至柱梁40的内部表面48。腹板50具有设置在内部斜坡部68和外部斜坡部70之间的中心部66。内部斜坡部68和外部斜坡部70在所述纵向轴线的方向上的长度大致相同，而中心部66较长，典型地为内部斜坡部68(或外部斜坡部70)的长度的大约1.4倍至大约2.4倍。在一个实施例中，内部斜坡部68和外部斜坡部70各自大于中心部66的长度的一半。

中心部66具有在与所述纵向轴线平行的平面中延伸的平坦的顶表面74。内壁限定了穿过中心部66朝向外部斜坡部70延伸的穿孔或开口78。开口78可以是圆形孔、狭槽或其他开口形状。然而，在所示的实施例中，内壁以及因此开口78均具有细长的椭圆形形状。开口78在垂直于所述纵向轴线和参考平面P的方向上延伸穿过腹板50。中心部66(包括内壁和开口78)被设置在紧固部14的参考平面P的下方。换句话说，腹板50的中心部66在法向方向上偏移并且朝向柱梁40的下表面44设置。

腹板50的内部斜坡部68被设置在主体16和中心部66之间，而腹板50的外部斜坡70部分被设置在中心部66和导入部18之间。随着内部斜坡部68从主体16朝向中心部66延伸，内部斜坡部68的顶表面80向下倾斜，而随着外部斜坡部70从中心部66向导入部18延伸，外部斜坡部70的顶表面82向上倾斜。内部斜坡部68的顶表面80是平坦的，并且具有大约20度的斜度。外部斜坡部70的顶表面82也是平坦的并且具有大约20度的斜度。腹板50的底表面84是凹形的，并且(无缝地)结合在柱梁40的向上倾斜的下表面44之间。以这种方式，紧固部14的底部也是凹形的。

上述紧固部14的配置使紧固部14具有在侧向上和角度上弹性变形的能力。当向柱梁40施加侧向向内的力时，腹板50的开口和薄度允许柱梁40在侧向方向上朝向彼此和远离彼此弹性移动。腹板50的配置由于其独木舟形状以及偏移的中心部66而允许，在向柱梁40施加侧向向内的力时，柱梁40围绕平行于所述纵向轴线的轴线向内枢转。在向柱梁40施加侧向向内的力时发生的侧向上和角度上的变形的量由于内部斜坡部68和外部斜坡部70而在所述纵向轴线的方向上变化。随着内部斜坡部68和外部斜坡部70朝向中心部66延伸，腹板50的厚度减小，而这允许柱梁40的侧向和枢转移动增大。以这种方式，紧固部14在所述纵向轴线的方向上具有以下变形轮廓，在该变形轮廓中，紧固部14的变形量(侧向上和角度上的变形量)随着紧固部14从导入部18向开口78延伸而增大，并且在开口78处最大，然后随着紧固部14从开口78向主体16延伸而减小。在这方面，应该注意的是，当紧固部14的整个宽度与PCB孔初次接触时，开口78的靠近外部斜坡70的位置允许降低峰值插入力，从而降低传递至主体16的屈曲力。

应当理解，可以修改或调整紧固部14的变形特性(包括其变形轮廓)，以更好地适合于特定的应用或适应或利用特定的制造工艺。例如，可以改变开口78的位置和/或修改其尺寸以减小或增大其长度和/或减小其宽度；这种修改改变了紧固部14的机械性能。例如，增大开口78的长度趋向于减小所需的插入力和保持力。另外，内部和外部斜坡68、70的长度、形状和斜度也可以被修改。另外，可以在腹板50中形成多个开口。下面描述具有多个且不同地布置的开口的另外的说明性实施例。

现在将关于将触头10固定至PCB 90来更全面地描述触头10的操作。如图5所示，导入部18在PCB 90中的电镀孔92的上方对准。孔92由PCB90的连续内壁94限定。将向下的力施加至触头10的主体16，例如施加至肩部30。导入部18易于进入孔92中，随后是紧固部14。由于紧固部14在侧向上比孔92的直径宽，因此柱梁40的弧形外侧表面46接触PCB 90的内壁94，从而将部分向下的力转变成向内的侧向力。这些侧向力致使柱梁40侧向向内朝向彼此移动，即，紧固部14侧向向内变形。另外，向内的力致使柱梁40围绕平行于所述纵向轴线的轴线向内枢转，即，紧固部14在角度上变形。紧固部14的侧向上和角度上的变形允许紧固部14进入并牢固地设置在孔92内。在孔92内部，柱梁40向内壁94施加侧向向外的力。此外，柱梁40向内壁94施加成角度的力(其分量包括侧向力和法向力)。由柱梁40施加的力将紧固部14摩擦地固定在孔92内。

在图6a、6b、6c中示出了处于不同尺寸的PCB孔中的紧固部14的变形，现在参考图6a、6b、6c。图6a示出了设置在PCB孔92a中的紧固部14的截面图，该PCB孔92a相对于紧固部14的标称尺寸具有最大直径。如图6a所示，紧固部14仅具有小的变形量。图6b示出了设置在PCB孔92b中的紧固部14的截面图，该PCB孔92b相对于紧固部14的标称尺寸具有标称直径。如图6b所示，紧固部14已在侧向上和角度上显著变形。柱梁40已经侧向向内朝向彼此移动，以使得柱梁40之间的腹板50的宽度减小了。另外，柱梁40已经向内朝向彼此枢转，以使得柱梁40的内侧表面48的顶部之间的上部空间减小的量大于腹板50的宽度减小的量。事实上，上部空间现在仅略大于腹板50的宽度。图6c示出了设置在PCB孔92c中的紧固部14的截面图，该PCB孔92c相对于紧固部14的标称尺寸具有最小直径。如图6c所示，紧固部14已显著变形，尤其是在角度上显著变形。柱梁40已经侧向向内朝向彼此移动，以使得柱梁40之间的腹板50的宽度略微减小。然而，柱梁40已经显著向内朝向彼此枢转，以使得上部空间显著减小。事实上，上部空间现在小于腹板50的宽度的一半。

现在参考图7，触头10被显示为安装至PCB 90。紧固部14的大部分(实质部分)被设置在孔92中。柱梁40在侧向上和角度上均变形。由于它们的变形，两个柱梁40接合内壁94的大部分长度。这种增强的摩擦接合增大了将紧固部14固定在孔92中的保持力。

现在参考图8，其中示出了根据本公开的另一实施例构造的触头10b。触头10b大体包括结合至多个紧固部14的主体16b。主体16b包括肩部100，所述肩部100被结合至具有相反的平坦表面和倾斜的自由端的细长叶片102。

现在参考图9，其中示出了根据本公开的又一实施例构造的触头10c。触头10c包括结合在两个紧固结构14之间的主体16c。主体16c包括肩部106，所述肩部106被结合在细长叶片108的第一端和紧固部14中的第一紧固部之间。叶片108的第二端被结合至紧固部14中的第二紧固部。叶片108包括相反的平坦表面。

应当理解，主体16可以具有除以上所示和所述的主体16a、16b、16c之外的配置。例如，主体16可以具有音叉配置，或者可以弯曲成直角，或者具有任何其他类型的配置。

现在参考图10-15，其中示出了一种触头(由附图标记110a、b、c表示)，除了触头110a、b、c具有紧固部(由附图标记114a、b、c表示)而非具有紧固部14之外，触头110a、b、c具有与触头10相同的构造。以与紧固部14相同的方式，每个紧固部114a、b、c一体地结合在主体16和导入部18之间。除了以下所述差异之外，每个紧固部114a、b、c具有与紧固部14类似的构造。

每个紧固部114a、b、c具有柱梁116，除了每个柱梁116具有内侧表面118而非内侧表面48之外，柱梁116与柱梁40相似。内侧表面118被结合在上表面42和腹板120之间。外侧表面46和内侧表面118均在主体16和导入部18之间延伸，并分别在圆形边缘处结合至外侧表面46。在所述纵向轴线的方向上，与大致呈弧形相反，内侧表面118与内侧表面48一样大致呈线性(直线型)。

腹板120在侧向上在两个柱梁116之间延伸并且在纵向上沿着柱梁116的长度延伸。腹板120的相反边缘被结合至柱梁116的内侧表面118。腹板120具有中心部122，所述中心部122被设置在内部和外部斜坡部124、126之间。腹板120的内部斜坡部124被设置在主体16和中心部122之间，而腹板120的外部斜坡部126被设置在中心部122和导入部18之间。随着内部斜坡部124从主体16向中心部122延伸，内部斜坡部124的顶表面向下倾斜，而随着外部斜坡部126从中心部122向导入部18延伸，外部斜坡部126的顶表面向上倾斜。外部斜坡部126实质上小于内部斜坡部124。

中心部122具有在与所述纵向轴线平行的平面中延伸的平坦的顶表面。一个或多个穿孔或开口在垂直于所述纵向轴线和参考平面P的方向上延伸穿过中心部122。所述开口的数量可以是一个，两个，三个，四个或更多个。另外，所述开口可以呈圆形，椭圆形或任何其他合适的形状。在具有多个开口的实施例中，所述开口的形状可以相同或不同。出于说明而非限制的目的，在图10和11、图12和13、图14和15中分别示出了具有不同开口配置的实施例。

在图10和11中，触头110a的紧固部114a被显示为具有延伸穿过中心部122的第一穿孔或开口130和第二穿孔或开口132。第一开口130具有椭圆形形状并且被设置成靠近外部斜坡部126，而第二开口132具有圆形形状并且被设置成靠近内部斜坡部124。第一开口130实质上大于第二开口132。

在图12和13中，触头110b的紧固部114b被显示为具有延伸穿过中心部122的一对第二开口132。第二开口132中的一个被设置成靠近内部斜坡部124，而第二开口132中的另一个被设置成靠近外部斜坡部126。

在图14和15中，触头110c的紧固部114c被显示为具有延伸穿过中心部122的单个第三开口134。第三开口134具有圆形形状，并且被设置成靠近外部斜坡部126。第三开口134的直径小于圆形的第二开口132的直径。

现在参考图16，中心部122(在其中包括开口)被显示为设置于紧固部114a的参考平面P的下方。换句话说，腹板120的中心部122在法向方向上偏移并且朝向柱梁116的下表面44设置。

应当理解，尽管前述描述集中在用于与PCB的导电孔进行连接的触头上，但是所描述的实施例通常可以应用于需要按压装配至开口中的任何构件。应当进一步理解，前述示例性实施例的描述仅是说明性的，而不是穷举性的。普通技术人员将能够在不脱离本公开的精神或其范围的情况下对所公开的主题的实施例进行某些添加、删除和/或修改。

Claims (19)

1.一种用于安装至具有在其中形成的孔的基板的导电触头，所述触头包括：

导电主体；

具有锥形尖端的导入部；

紧固部，所述紧固部一体地结合在所述主体和所述导入部之间，并适于按压装配至所述基板的孔中，所述紧固部具有在垂直于所述紧固部的纵向轴线的方向上延伸穿过其中的开口，所述紧固部包括：

在所述主体和所述导入部之间沿着所述纵向轴线的方向延伸的一对柱梁，所述柱梁在法向方向上具有厚度，并且所述厚度的中点被设置在沿着所述纵向轴线的方向延伸的第一平面中；和

结合在所述一对柱梁之间的腹板，所述腹板具有第一表面和第二表面，所述开口延伸穿过所述第一表面和所述第二表面，所述第一表面具有朝向所述开口纵向倾斜的部分，并且所述第二表面的横截面呈凹形，所述腹板的至少一部分在法向方向上偏移，以使得所述开口不与所述第一平面相交；并且

其中，所述紧固部被配置成使得，当所述紧固部被按压装配至所述基板的孔中时，所述柱梁围绕平行于所述纵向轴线延伸的轴线向内枢转。

2.根据权利要求1所述的触头，其中，所述紧固部被配置成使得，当所述紧固部被按压装配至所述基板的孔中时，所述柱梁侧向向内朝向彼此移动。

3.根据权利要求1所述的触头，其中，所述紧固部具有在法向方向上彼此相反地设置的第一侧和第二侧，并且其中，所述腹板包括：

设置在所述主体和所述开口之间的内部斜坡部分，随着所述内部斜坡部分朝向所述开口延伸，所述腹板的第一表面在所述内部斜坡部分中朝向所述第二侧倾斜；和

设置在所述开口和所述导入部之间的外部斜坡部分，随着所述外部斜坡部分朝向所述导入部延伸，所述腹板的第一表面在所述外部斜坡部分中朝向所述第一侧倾斜。

4.根据权利要求3所述的触头，其中，所述腹板还包括结合在所述内部斜坡部分和所述外部斜坡部分之间的中心部分，所述腹板的第一表面在所述中心部分中在平行于所述纵向轴线的第二平面中延伸。

5.根据权利要求4所述的触头，其中，所述开口延伸穿过所述腹板的中心部分。

6.根据权利要求3所述的触头，其中，所述腹板的第一表面在所述内部斜坡部分中是平坦的，并且所述腹板的第一表面在所述外部斜坡部分中是平坦的。

7.根据权利要求3所述的触头，其中，所述柱梁从所述导入部向外弓曲并且具有内部表面和外部表面。

8.根据权利要求7所述的触头，其中，所述柱梁的内部表面中的每一个具有设置在内部部分和外部部分之间的中心部分，所述内部部分朝向所述主体设置，并且所述外部部分朝向所述导入部设置，并且其中在所述纵向轴线的方向上，所述中心部分基本上是笔直的，而所述内部部分和所述外部部分是弧形的。

9.根据权利要求1所述的触头，其中，所述紧固部具有多个开口，所述多个开口在垂直于所述紧固部的纵向轴线的方向上延伸穿过所述紧固部，并且其中，所述开口延伸穿过所述腹板的沿着法向方向偏移的部分，以使得所述开口不与所述第一平面相交。

10.根据权利要求1所述的触头，其中，所述腹板具有设置在一对斜坡部分之间的中心部分，所述一对斜坡部分包括所述第一表面的纵向倾斜部分，所述纵向倾斜部分是平坦的并且分别与所述第一平面成角度地设置，并且其中所述中心部分在法向方向上偏移，以使得所述中心部分不与所述第一平面相交。

11.根据权利要求10所述的触头，其中，多个开口延伸穿过所述腹板的中心部分。

12.根据权利要求11所述的触头，其中，第一开口被设置成靠近所述斜坡部分中的第一斜坡部分，并且第二开口被设置成靠近所述斜坡部分中的第二斜坡部分，并且其中，所述腹板的第一表面在所述第一开口和所述第二开口之间是平坦的并且处于与所述纵向轴线平行的第二平面中。

13.根据权利要求11所述的触头，其中，所述开口中的至少一个是圆形的。

14.根据权利要求13所述的触头，其中，所述开口之一是圆形的，并且所述开口之一是椭圆形的。

15.根据权利要求10所述的触头，其中，所述第一表面在所述斜坡部分中的纵向倾斜部分各自以大约20度的角度设置。

16.根据权利要求1所述的触头，其中，所述主体包括结合至肩部的细长插针，并且其中，所述插针具有圆形横截面。

17.根据权利要求1所述的触头，其中，所述主体包括肩部，所述肩部被结合至具有相反的平坦表面和倾斜的自由端的细长叶片。

18.根据权利要求1所述的触头，其中，所述导入部是多个导入部之一，并且所述紧固部是多个紧固部之一，并且其中，所述主体被结合至所述紧固部中的每一个，并且每个导入部被结合至所述紧固部之一。

19.根据权利要求1所述的触头，其中，所述触头由铜合金构成。

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