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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einer der Lichtquelle zugeordneten Reflektoreinheit, die ein von der Lichtquelle abgesandtes Lichtbündel in Hauptabstrahlrichtung umlenkt zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung und mit einer Antriebseinheit zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Lichtquelle und der Reflektoreinheit.
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Aus der
US 7 901 122 B2 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor aufweist. Die Lichtquelle ist mittels einer Antriebseinheit verdrehbar angeordnet, so dass sie zwei unterschiedliche Relativpositionen zu dem Reflektor einnehmen kann. In einer ersten Relativposition kann eine erste Lichtverteilung und in einer zweiten Relativposition eine zweite Lichtverteilung erzeugt werden, die sich von der ersten Lichtverteilung beispielsweise dadurch unterscheidet, dass sie sich besonders gut bei regennassen Straßen einsetzen lässt. Die bekannte Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht die Bereitstellung von mehreren Lichtverteilungen, wobei zur Erzeugung der Lichtverteilung die Lichtquelle stets in einer definierten Relativlage zu dem Reflektor befindet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge und ein Beleuchtungsverfahren derart weiterzubilden, dass platzsparend eine Mehrzahl von Lichtverteilungen erzeugbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit die Lichtquelle und/oder die Reflektoreinheit derart in Bewegung setzt, dass eine vorgegebene Lichtverteilung durch eine Vielzahl von zeitlich nacheinander mittels der Reflektoreinheit erzeugten Teillichtverteilungen gebildet ist.
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Die Erfindung ermöglicht eine alternative Generierung von Lichtverteilungen. Erfindungsgemäß ist eine Antriebseinheit vorgesehen, so dass zur Erzeugung der Lichtverteilung stets eine Relativbewegung zwischen einer Lichtquelle und einer Reflektoreinheit bzw. einem Reflektor erfolgt. Die Relativbewegung kann beispielsweise als eine Drehbewegung oder als eine periodische Hin- und Herbewegung ausgebildet sein. Erfolgt die Relativbewegung bei einer relativ geringen Geschwindigkeit, werden mehrere vom Auge wahrnehmbare Teillichtverteilungen erzeugt. Erfolgt die Relativbewegung bei einer relativ hohen Geschwindigkeit, wird lediglich eine einzige, aus laufenden Teillichtverteilungen gebildete Lichtverteilung wahrgenommen. Ein ansonsten bei geringerer Relativgeschwindigkeit auftretendes Flimmern der laufenden Teillichtverteilungen ist dann für ein menschliches Auge nicht mehr wahrnehmbar. Die Relativgeschwindigkeit sollte so hoch gewählt werden, dass der Betrachter ein „feststehendes“ Reflexionsbild des Reflektors sieht. Es kann davon ausgegangen werden, dass eine Lichtverteilung immer nur dann erzeugt wird, wenn sich die Lichtquelle in einem Brennpunkt bzw. entlang einer Brennlinie des Reflektors angeordnet ist. Durch Variation der Relativgeschwindigkeit kann somit die in die Umgebung abstrahlende Lichtstärke der Beleuchtungsvorrichtung gesteuert werden, so dass beispielsweise mittels derselben Beleuchtungsvorrichtung eine Bremslicht- und eine Schlusslichtfunktion erzeugbar ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung können mehrere Lichtquellen entlang eines Brennpunktkreises des vorzugsweise feststehenden Reflektors angeordnet sein, so dass hierdurch ein von dem Reflektor erfasster Lichtstrom erhöht werden kann. Die Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der abzugebenden Lichtstärke und damit der unterschiedlichen Lichtverteilungen lässt sich dadurch verbessern.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lichtquelle drehbeweglich um eine Drehachse gelagert. Vorzugsweise wird die Lichtquelle lediglich in einem Bereich des Brennpunktes oder einer Brennlinie des feststehenden Reflektors eingeschaltet und ist während der Bewegung in dem anderen Bereich ausgeschaltet. Auf diese Weise kann eine Fehlabstrahlung von Licht verhindert werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Lichtquelle auf einem Träger angeordnet sein, der auf einer dem feststehenden Reflektor abgewandten Seite eine weitere Lichtquelle bzw. zusätzlich eine vorgelagerte Optikelement aufweist. Vorteilhaft kann hierdurch der Wirkungsgrad erhöht werden. Darüber hinaus wird hierdurch gewährleistet, dass eine Reflektorfläche des feststehenden Reflektors hell erscheint, obwohl sie durch die Lichtquelle abgedeckt ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann auch mindestens eine Lichtquelle feststehend ausgebildet sein, wobei ein der Lichtquelle zugeordneter Umlenkreflektor drehbar gelagert ist. Der Umlenkreflektor ist derart geformt, dass er das von der Lichtquelle abgesandte Licht in Richtung des als feststehend ausgebildeten Reflektors umlenkt, der das Licht in Hauptabstrahlrichtung abgibt. Vorteilhaft kann hierdurch der Bewegungsaufwand gering gehalten werden, da der zu bewegende Umlenkreflektor keine elektrischen Anschlüsse benötigt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind Bereiche der Reflektorfläche derart geformt, dass ein auf den Bereich treffendes Teillichtbündel ausschließlich zu einem Teilbereich der Lichtverteilung beiträgt. Vorteilhaft können hierdurch beispielsweise fahrzeuginnere 45°-Lichtwerte oder fahrzeugäußere 80°-Lichtwerte direkt bedient werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Bereich der Reflektorflächen derart geformt sein, dass ein auf ihn treffendes Lichtbündel zu der gesamten Lichtverteilung umgelenkt wird. Hierbei werden alle Bereiche der Reflektorflächen, d. h. Optikelemente derselben so geformt, dass eine vollständige Teillichtverteilung erzeugt wird. Eine Segmentierung der Lichtverteilung, bei der unterschiedliche Teilbereiche der Lichtverteilung durch unterschiedliche Bereiche der Reflektorflächen ausgeleuchtet werden, tritt hierbei nicht auf.
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Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen der Lichtquelle und der Optikeinheit mit einer Geschwindigkeit erfolgt, so dass die Lichtverteilung durch sequenzielle Überlagerung von einer Vielzahl von Teillichtverteilungen erfolgt, wobei die Teillichtverteilungen abhängig sind von einer aktuellen Relativlage der Lichtquelle zu der Optikeinheit. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Lichtverteilung durch ein sequentielles Überlagern von Teillichtverteilungen erzeugt, wobei die Teillichtverteilungen durch Relativbewegung zwischen der Lichtquelle und einer Optikeinheit gebildet werden. Die Relativbewegung erfolgt in einer solchen Geschwindigkeit, dass die einzelnen Teillichtverteilungen, die sich voneinander unterscheiden können, nicht wahrnehmbar sind, sondern zu einer resultierenden Lichtverteilung „verschmelzen“. Es ergibt sich ein laufendes Bild von Teillichtverteilungen, dass aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit nicht als flackerndes oder flimmerndes Bild wahrgenommen wird, sondern eine einzige resultierende Lichtverteilung bildet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Relativbewegung durch eine kontinuierliche Drehbewegung oder durch eine periodische Hin- und Herbewegung zwischen zwei Endlagen erfolgen. Bei der Drehbewegung wird in Kauf genommen, dass während eines Teils der Umdrehung keine Lichtformung des von der Lichtquelle abgesandten Lichtes erfolgt. Vorteilhaft kann hierbei allerdings die Ansteuerung der Relativbewegung einfacher erfolgen. Ein Vorteil der Hin- und Herbewegung besteht darin, dass stets eine Lichtumformung durch die Optikeinheit erfolgt. Die Amplitude der Hin- und Herbewegung ist an die Dimension der Optikeinheit angepasst, so dass stets eine Lichtformung gegeben ist.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
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2 eine schematische Darstellung einer bewegten Lichtquelle gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
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3 ein Zeitdiagramm zu der ersten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung,
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4 eine schematische Draufsicht auf eine Beleuchtungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform,
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5 eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform und
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6 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 5.
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Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann zur Erzeugung von Signalfunktionen in einem Scheinwerfer oder in einer Heckleuchte eines Fahrzeuges vorgesehen sein.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß der 1 weist die Beleuchtungsvorrichtung zwei Leuchtmodule 1, 2 auf, die jeweils über eine Lichtquelle 3 und eine Reflektoreinheit bzw. Optikeinheit 4 verfügen. Die Reflektoreinheit weist einen feststehenden Reflektor 4 auf. Die Lichtquelle 3 ist als eine LED-Lichtquelle oder als eine andere halbleiterbasierende Lichtquelle ausgebildet. Die Lichtquelle 3 befindet sich zu beiden Seiten eines scheibenförmigen Trägers 5, der als eine starre Leiterplatte ausgebildet ist. Die Leiterplatte 5 wirkt über Kopplungsmittel 6 mit einer als Elektromotor ausgebildeten Antriebseinheit 7 zusammen, wobei die Leiterplatte 5 um eine Drehachse D1 drehbar gelagert ist.
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Wie 2 veranschaulicht, kann auf einer Seite der Leiterplatte 5 drei Lichtquellen 3 und damit mehrere Lichtquellen 3 angeordnet sein. Die Lichtquellen 3 sind in einem konstanten Abstand R zu der Drehachse D1 angeordnet und verlaufen entlang einer Brennlinie Bx, des feststehenden Reflektors 4. Der feststehende Reflektor 4 ist ellipsoidförmig oder parabelförmig ausgebildet und auf die Lichtquellen 3 ausgerichtet, die in einem Brennpunkt oder auf einer den Brennpunkt aufweisenden Brennlinie B des feststehenden Reflektors 4 angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Brennlinie B kreisförmig ausgebildet. Aufgrund der kalottenartigen Formgebung des Reflektors 4 wird nur nutzbares Licht in einer Hauptabstrahlrichtung H abgestrahlt, wenn sich die Lichtquellen 3 in einem Erfassungsbereich 8 des Reflektors 4 erstrecken. Befinden sich die Lichtquellen 3 außerhalb dieses kreissegmentartigen Erfassungsbereiches 8, der einen spitzen oder stumpfen Winkel einschließt, werden die Lichtquellen 3 mittels einer nicht dargestellten Ansteuereinrichtung ausgeschaltet, so dass keine Fehllichtabstrahlung erfolgen kann.
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Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung wird die Leiterplatte 5 mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit d (Winkelgeschwindigkeit) in einer Drehrichtung 10 angetrieben. In einem Einschaltzeitraum TE der Lichtquellen 3 erfolgt eine Lichtumformung bzw. Reflexion des von demselben abgestrahlten Lichtes L mittels des Reflektors 4 in Hauptabstrahlrichtung H. Befinden sich die Lichtquellen 3 in einem zu dem Brennpunkt bzw. der Brennlinie B fernen Bereich, werden diese für eine Ausschaltzeitdauer TA ausgeschaltet. Die Einschaltdauer TE und die Ausschaltdauer TA bilden zusammen die Periodendauer T, die eine Umdrehung der Leiterplatte 5 repräsentiert.
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Während der Einschaltdauer TE werden in einem Zeitintervall ∆t Lichtverteilungen L1, L2, L3, Ln erzeugt, von denen sich mindestens zwei voneinander unterscheiden. Die Drehgeschwindigkeit der Leiterplatte 5 ist derart hoch gewählt, dass für einen Betrachter eine resultierende Lichtverteilung LV wahrnehmbar ist, die sich aus den sequenziell erzeugten Teillichtverteilungen L1, L2, L3, Ln zusammensetzt.
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Die Leiterplatte 5 kann beispielsweise mit einer ersten Drehzahl betrieben werden, die zur Erzeugung einer Schlusslichtverteilung dient. Wird die Drehzahl der Leiterplatte 5 auf eine zweite Drehzahl erhöht, wird der auf den Reflektor 4 wirkende Lichtstrom erhöht, so dass beispielsweise eine Bremslichtverteilung erzeugt werden kann. Alternativ kann durch zwei unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten, die eine unterschiedlich hohe Lichtstärke bewirken, auch eine Positionslicht- und Tagfahrlichtverteilung erzeugt werden.
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Nach der Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 weist eine Reflektorfläche des Reflektors 4 eine Anzahl von Kissenoptikelementen, Streifenoptikelementen oder Prismenoptikelementen auf. Die Leiterplatte 5 ist mit ihren beidseitig angeordneten Lichtquellen 3 mittels einer Sichtblende 9 in Hauptabstrahlrichtung H abgedeckt angeordnet.
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Nach einer ersten Variante des Reflektors 4 sind die Reflektorflächen derart geformt, dass ein auf sie treffendes Lichtbündel L der Lichtquelle 3 stets zu einer vollständigen Lichtverteilung umgelenkt wird. Alle Bereiche der Reflektorflächen tragen somit zur Bereitstellung der gleichen Lichtverteilung bzw. Teillichtverteilung bei.
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Nach einer zweiten Alternative des Reflektors 4 können die Bereiche der Reflektorflächen auch so geformt sein, dass ein auf sie treffendes Lichtbündel L ausschließlich in einem Teilbereich der zu erzeugenden Lichtverteilung bzw. Teillichtverteilung umgelenkt wird. Beispielsweise können somit bestimmte Bereiche der Reflektorfläche für fahrzeuginnere 45°-Lichtwerte und fahrzeugäußere 80°-Lichtwerte herangezogen werden. Hierdurch wird eine breite Sichtbarkeit des Reflektors 4 und eine sichere Auslegung der Lichtverteilung erzeugt.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung kann die Relativbewegung zwischen der Optikeinheit 4 und der Lichtquelle 3 durch eine periodische Hin- und Herbewegung der Leiterplatte 5 erfolgen. Hierbei wird die Leiterplatte 5, die einen spitzen oder stumpfen Winkel überstreichend, zwischen zwei Endlagen hin- und herbewegt. Vorteilhaft brauchen bei dieser Variante die Lichtquellen 3 nicht ausgeschaltet zu werden. Fortwährend kann der Lichtstrom der Lichtquellen 13, 13‘ zur Bildung der Teillichtverteilungen L1, L2, L3, Ln bzw. der Lichtverteilung dienen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 kann ein plattenförmiger Träger (Leiterplatte) 15 zusammen mit beidseitig angeordneten Lichtquellen 13, 13‘ auch um eine Drehachse D2 bewegt werden, die im Gegensatz zu der Leiterplatte 5 gemäß erster Ausführungsform n die Leiterplatte 15 nur in einer einzigen Drehlage derselben schneidet. Der einem feststehenden Reflektor 14 abgewandte Lichtquelle 13, 13‘ ist eine Optikeinheit 16 vorgelagert, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Fresnellinse ausgebildet ist. Alternativ kann die Optikeinheit auch eine Linse und/oder einen Reflektor aufweisen. Auf diese Weise ist stets sichergestellt, dass der in Hauptabstrahlrichtung H vor dem Reflektor 14 angeordnete Träger 15 nicht dunkel erscheint, was zu einer harmonischen Lichtabstrahlerscheinungsbild führt. Zusätzlich kann das von der Lichtquelle 13‘ abgestrahlte Licht für eine Lichtfunktion genutzt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den 5 und 6 ist eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen, bei der eine Lichtquelle 23 feststehend ausgebildet ist. Die Lichtquellen 23 sind kreisringförmig in einer Ebene angeordnet. Den Lichtquellen 23 ist ein Umlenkreflektor 25 zugeordnet, der drehbar um eine Drehachse D3 gelagert ist. Der Umlenkreflektor 25 weist eine kleinere Dimension auf als ein feststehender Reflektor 24, der das von dem Umlenkreflektor 25 umgelenkte Licht in Hauptabstrahlrichtung H zur Erzeugung der Lichtverteilung abstrahlt. Die Dimension des Umlenkreflektors 25 in Drehrichtung 10 ist wesentlich kleiner als die Dimension des Reflektors 24 und/oder entspricht im Wesentlichen der Dimension in Umfangsrichtung 10 der Lichtquellen 23. Mit Drehung des Umlenkreflektors 25 werden somit nach und nach Lichtbündel der Lichtquellen 23 auf die Reflektorflächen des Reflektors 24 umgelenkt. Die Reflektoreinheit bzw. Optikeinheit wird nach dieser Ausführungsform durch den feststehenden Reflektor 24 und den Umlenkreflektor 25 gebildet.
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Der feststehende Reflektor 24 ist rinnenförmig und/oder kreisringförmig angeordnet, so dass das Licht der auf einer Brennlinie des Reflektors 24 angeordneten Lichtquellen 23 zur Bildung einer annährend gleichen Teillichtverteilung abgestrahlt wird. Entsprechend des Zeitdiagramms in 3 werden Teillichtverteilungen erzeugt, die zu einer resultierenden Lichtverteilung LV führen. Der Umlenkreflektor 25 wird – wie die Leiterplatte 5 – mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit d bewegt.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Umlenkreflektor 25 auch zwischen zwei Endlagen hin- und herbewegt werden, so dass der Lichtstrom erhöht werden kann. Der Reflektor 4, 14, 24 kann alternativ auch kugelförmig oder als ein Freiformreflektor ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtmodul
- 2
- Leuchtmodul
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Optikeinheit/Reflektor
- 5
- Träger/Leiterplatte
- 6
- Kopplungsmittel
- 7
- Antriebseinheit
- 8
- Erfassungsbereich
- 9
- Sichtblende
- 10
- Drehrichtung
- 13
- Lichtquelle
- 13‘
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- 14
- Reflektor
- 15
- Träger
- 16
- Optikeinheit
- 23
- Lichtquelle
- 24
- Reflektor
- 25
- Umlenkreflektor
- B
- Brennlinie
- R
- Abstand
- H
- Hauptabstrahlrichtung
- TE
- Einschaltzeitraum
- L
- Licht
- TA
- Ausschaltzeitdauer
- T
- Periodendauer
- D1, D2, D3
- Drehachse
- ∆t
- Zeitintervall
- LV
- Lichtverteilung
- L1, L2, L3, Ln
- Teillichtverteilung
- d
- Drehgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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