DE102021130506A1 - Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer und Befestigung von Bauteilen des Lichtmoduls - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer oder eine Kraftfahrzeugleuchte mit einem Lichtmodul (10) und das Lichtmodul (10), umfassend einen Kühlkörper (16), ein wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (18) tragendes Trägerelement (14) und eine Vorsatzoptik (12) für die Halbleiterlichtquelle (18). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorsatzoptik (12) wenigstens ein erstes Rastelement (24) umfasst, das in einer Endmontageposition mit einem zweiten Rastelement (26) des Kühlkörpers (16) zusammenwirkt und wenigstens eine Rastverbindung bildet, wobei das Trägerelement (14) durch die Rastverbindung erzeugte Vorspannkraft (Fv) zwischen dem Trägerelement (12) und dem Kühlkörper (16) gehalten wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer oder eine Kraftfahrzeugleuchte, umfassend einen Kühlkörper, ein wenigstens eine Halbleiterlichtquelle tragendes Trägerelement und eine Vorsatzoptik für die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle und einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bzw. eine Kraftfahrzeugleuchte mit einem solchen Lichtmodul.
- Eine Herausforderung bei der Fertigung von Kraftfahrzeugscheinwerfern und Kraftfahrzeugleuchten besteht darin, optische wirksame Bauteile wie beispielsweise Lichtquellen und die optischen Elemente, beispielsweise Reflektoren, Linsen, Blenden und Vorsatzoptiken in erforderlicher Genauigkeit zueinander zu positionieren. Bereits geringe Toleranzüberschreitungen können zum einen zu Lichteinbußen und andererseits dazu führen, dass die gesetzlichen Vorgaben in Bezug auf vorgegebene Lichtverteilungen nicht mehr eingehalten werden können.
- Aus der
DE 10 2013 207 850 A1 ist es bekannt, eine Optik mit einem Kühlkörper zu verschrauben. Die Befestigung der Optik erfolgt mittels Gewindefurchschrauben, mit denen sowohl die Optik und als auch die mit der Halbleiterlichtquelle bestückte Trägerplatte zusammen mit dem Kühlkörper verschraubt wird. Nachteilig bei dem bekannten Lichtmodul ist zum einen, dass ein zusätzlicher Bauraum für die Schrauben und Zugänglichkeit derselben bereitgestellt werden muss. Auch die Trägerplatte muss mit Durchgangslöchern für die Schrauben versehen werden. Um notwendigen Kontaktflächen bereitzustellen, muss die Trägerplatte größer ausgelegt werden als es aus elektronischer Sicht notwendig wäre. Im Übrigen ist der Schraubprozess ein verhältnismäßig aufwändiger Montageprozess. Durch das Anschraubmoment kann es zum Verzug der Bauteile und damit zu Toleranzüberschreitungen kommen. Weiter können große Anpresskraftunterschiede auftreten, da das erforderliche Drehmoment beim Gewindefurchen sehr stark schwankt. - Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
- Diese Aufgabe wird mit einem Lichtmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorsatzoptik wenigstens ein erstes Rastelement umfasst, das in einer Endmontageposition mit einem zweiten Rastelement des Kühlkörpers zusammenwirkt und wenigstens eine Rastverbindung bildet, wobei die Vorsatzoptik wenigstens eine erste Auflagefläche für das Trägerelement umfasst und der Kühlkörper wenigstens eine zweite Auflagefläche für das Trägerelement umfasst, sodass das Trägerelement durch eine durch die wenigstens eine Rastverbindung erzeugte Vorspannkraft zwischen der ersten Auflagefläche des Trägerelements und der zweiten Auflagefläche des Kühlkörpers gehalten wird.
- Vorzugsweise umfasst die Vorsatzoptik wenigstens zwei erste Rastelemente und der Kühlkörper wenigstens zwei zweite Rastelemente, sodass wenigstens zwei Rastverbindungen gebildet werden.
- Erfindungsgemäß wird also eine Rastverbindung vorgeschlagen. Auf eine Schraubverbindung wird verzichtet.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das wenigstens eine erste Rastelement der Vorsatzoptik eine Rastlasche umfasst. Die Rastlasche ist vorzugsweise zu einem gewissen Grad elastisch ausgebildet ist und kann unter Krafteinwirkung zumindest zu einem gewissen Grad eingelenkt werden. Bei der Montage kontaktiert die Rastlasche beispielsweise das Rastelement des Kühlkörpers und wird dadurch eingelenkt und anschließend wenn die Krafteinwirkung reduziert wird, wieder ausgelenkt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das wenigstens eine erste Rastelement der Vorsatzoptik einen Grundkörper umfasst und die Rastlasche von dem Grundkörper abragend ausgebildet ist. Die Rastlasche ist vorzugsweise gegenüber dem Grundkörper zu einem gewissen Grad elastisch ausgebildet. Bei der Montage wird die Rastlasche unter Krafteinwirkung in Richtung des Grundkörpers eingelenkt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das wenigstens eine zweite Rastelement der Kühlkörper einen Rastabschnitt umfasst, wobei das wenigstens eine erste Rastelement der Vorsatzoptik, insbesondere die Rastlasche des ersten Rastelements der Vorsatzoptik, den Rastabschnitt des zweiten Rastelements des Kühlkörpers in der Endmontageposition wenigstens teilweise hintergreift.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das wenigstens eine zweite Rastelement des Kühlkörpers eine Öffnung im Kühlkörper umfasst und der Rastabschnitt durch wenigstens einen Teil einer die Öffnung begrenzenden Umrandung gebildet wird. Das erste Rastelement der Vorsatzoptik wird bei der Montage zumindest teilweise in die Öffnung eingeführt und ist in der Endmontageposition zumindest teilweise darin angeordnet. Über die Öffnung wird vorteilhafterweise eine Positionierung der Vorsatzoptik gegenüber dem Kühlkörper vorgegeben.
- Weiter ist vorgesehen, dass der Rastabschnitt eine, insbesondere schräge, Kontaktfläche für das wenigstens eine erste Rastelement der Vorsatzoptik, insbesondere für die Rastlasche des Rastelements, bereitstellt. Bei der Montage wird die Rastlasche zunächst durch Kontaktierung mit dem Rastabschnitt eingelenkt und anschließend, wenn die Rastlasche weit genug in die Öffnung eingeführt ist, wieder ausgelenkt. Dadurch, dass die Kontaktfläche schräg ausgebildet ist, wird die Rastlasche nicht vollständig ausgelenkt. Die Auslenkung wird durch die Kontaktfläche begrenzt.
- Vorteilhafterweise ist die Rastlasche des wenigstens einen ersten Rastelements der Vorsatzoptik in einer Endmontagesituation gegenüber dem zweiten Rastelement des Kühlkörpers, insbesondere gegenüber dem Rastabschnitt, insbesondere gegenüber der, insbesondere schrägen, Kontaktfläche, verspannt.
- Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Rastelement der Vorsatzoptik und die Vorsatzoptik einstückig als ein integrales Bauteil ausgebildet sind. Beispielsweise wird die Vorsatzoptik in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
- Weiter erweist es sich als vorteilhaft, wenn die wenigstens eine erste Auflagefläche der Vorsatzoptik für das Trägerelement benachbart zu, insbesondere direkt anschließend bei, einem jeweiligen ersten Rastelement der Vorsatzoptik angeordnet oder angeformt ist. Dadurch, dass die Auflageflächen an den Bereichen vorgesehen sind, wo auch die Vorspannkraft wirkt, nämlich im Bereich der Rastverbindungen, kann ein Verzug der Bauteile, insbesondere der Vorsatzoptik und der Trägerplatte bei der Befestigung vermieden werden.
- Weitere Ausführungsformen betreffen einen Kraftfahrzeugscheinwerfer oder eine Kraftfahrzeugleuchte, mit einem Lichtmodul nach wenigstens einer der beschriebenen Ausführungsformen.
- Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert sind.
- In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine Explosionsdarstellung von Bauteilen eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls; -
2a bis2c verschiedene Ansichten des erfindungsgemäßen Lichtmoduls; -
3 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Lichtmoduls in einer Schnittansicht, und -
4 eine Detailansicht eines Bauteils des erfindungsgemäßen Lichtmoduls. -
1 zeigt eine Explosionsdarstellung von Bauteilen eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10. - Das Lichtmodul 10 umfasst eine Vorsatzoptik 12, eine Trägerplatte 14 und einen Kühlkörper 16.
- Auf der Trägerplatte 14 ist wenigstens eine Halbleiterlichtquelle 18 (in der Zeichnung nicht im Detail dargestellt) angeordnet. In
1 sind schematisch zwei Reihen von Halbleiterlichtquellen 18 dargestellt. In einer oberen Reihe sind sieben Halbleiterlichtquellen 18 angedeutet, in einer unteren Reihe sind fünf Halbleiterlichtquellen 18 angedeutet. Die Anzahl und Anordnung ist beispielhaft. - Die Vorsatzoptik 12 umfasst gemäß der dargestellten Ausführungsform ein Linsenarray 20, vgl.
4 . Das Linsenarray umfasst schematisch zwei Reihen Linsenelementen 22. In einer oberen Reihe sind sieben Linsenelemente 22 angeordnet, in einer unteren Reihe sind fünf Linsenelemente 22 angeordnet. Jedes Linsenelement 22 ist beispielsweise einer jeweiligen Halbleiterlichtquelle 18 zugeordnet. Die Anzahl und Anordnung ist beispielhaft. - Die Vorsatzoptik 12 umfasst gemäß der dargestellten Ausführungsform vier erste Rastelemente 24. Die Anzahl und Anordnung der Rastelemente 24 bei der Vorsatzoptik ist beispielhaft.
- Die Rastelemente 24 der Vorsatzoptik wirken in einer Endmontageposition mit zweiten Rastelementen 26 des Kühlkörpers zusammen und bilden so eine jeweilige Rastverbindung.
- Eine Endmontageposition ist in den
2a bis2c in verschiedenen Ansichten und einer Detailansicht in3 dargestellt.3 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittkante A-A aus2c . - Ein jeweiliges erstes Rastelement 24 der Vorsatzoptik umfasst gemäß der dargestellten Ausführungsform eine Rastlasche 28. Die jeweilige Rastlasche 28 ist von einem Grundkörper 30 eines jeweiligen ersten Rastelements 24 abragend ausgebildet.
- Ein jeweiliges zweites Rastelement 26 des Kühlkörpers umfasst einen Rastabschnitt 32, wobei in der Endmontageposition ein jeweiliges erstes Rastelement 24 der Vorsatzoptik 12, insbesondere die Rastlasche 28 des Rastelements 24 der Vorsatzoptik 12, den Rastabschnitt 32 eines jeweiligen zweiten Rastelements 26 des Kühlkörpers 16 wenigstens teilweise hintergreift, vgl.
4 . - Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst ein jeweiliges zweites Rastelement 26 des Kühlkörpers 16 eine Öffnung 34 im Kühlkörper 16, vgl.
1 und4 . Der Rastabschnitt 32 ist bei einem jeweiligen zweiten Rastelement 16 durch einen Teil einer die Öffnung 34 begrenzenden Umrandung 36 gebildet. - Der Rastabschnitt 32 eines jeweiligen zweiten Rastelements stellt eine Kontaktfläche 38 für ein jeweiliges erstes Rastelement 24 der Vorsatzoptik 12, insbesondere für die Rastlasche 28 des jeweiligen Rastelements 24, bereit. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Kontaktfläche 38 schräg in Bezug auf eine vertikale Achse der Darstellungen.
- In der Endmontageposition ist die Rastlasche 28 eines jeweiligen ersten Rastelements 24 der Vorsatzoptik 12 gegenüber einen jeweiligen zweiten Rastelement 26 des Kühlkörpers 16, insbesondere gegenüber einem jeweiligen Rastabschnitt 32, insbesondere gegenüber der schrägen Kontaktfläche 38, verspannt.
- Bei der Montage des Lichtmoduls 10 werden die Vorsatzoptik 12 und der Kühlkörper 16 relativ zueinander aufeinander zubewegt. Dabei gelangt ein jeweiliges erstes Rastelement 24 der Vorsatzoptik 12 mit einem jeweiligen zweiten Rastelement 26 des Kühlkörpers 26 in eine Rastverbindung.
- Eine Rastverbindung wird dabei folgendermaßen gebildet. Der Grundkörper 30 mit der Rastlasche 28 wird zumindest teilweise in die Öffnung 34 eingeführt. Die von dem Grundkörper 30 abragende Rastlasche 28 gelangt dabei in Kontakt mit einem Teil der die Öffnung 34 begrenzenden Umrandung 36, insbesondere mit einer Kante 40 der Umrandung. Dadurch wird die Rastlasche 28 in Richtung des Grundkörper 30 gedrückt und das Rastelement 24 wird weiter in die Öffnung 34 eingeführt soweit bis die Rastlasche 28 entlang der schrägen Kontaktfläche 38 wieder weg von dem Grundkörper 30 ausgelenkt wird. Durch Anlage an der schrägen Kontaktfläche 38 kann die Rastlasche 28 nicht vollständig ausgelenkt werden, und verspannt sich so gegen die schräge Kontaktfläche 38.
- Über ein Vorspannmoment Mkv der Rastlasche wird eine Kraft Fk auf die schräge Kontaktfläche 38 ausgeübt. Aus der senkrecht auf die schräge Kontaktfläche 38 wirkende Normalkraft Fn resultiert daraus eine Vorspannkraft Fv. Diese Vorspannkraft Fv wird die Vorsatzoptik in Richtung des Kühlkörpers 16 ausgeübt, sodass die Vorsatzoptik 12 in Richtung des Kühlkörpers gerückt wird.
- Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Trägerplatte 14 zwischen der Vorsatzoptik 12 und dem Kühlkörper 16 angeordnet. Durch die wirkende Vorspannkraft Fv wird die Trägerplatte 14 zwischen der Vorsatzoptik 12 und dem Kühlkörper gehalten.
- Die Trägerplatte 14 kontaktiert beziehungsweise liegt auf wenigstens eine ersten Auflagefläche 42 der Vorsatzoptik 12 auf. Weiter kontaktiert beziehungsweise liegt die Trägerplatte 14 auf wenigstens eine zweiten Auflagefläche 44 des Kühlkörpers auf, vgl.
4 . - Das Trägerelement 14 wird also durch die Rastverbindung erzeugte Vorspannkraft Fv zwischen der ersten Auflagefläche 42 des Trägerelements 12 und der zweiten 44 Auflagefläche des Kühlkörpers 16 gehalten. Auf diese Weise ist eine spaltfreie und sichere Positionierung der Bauteile des Lichtmoduls 10 sichergestellt.
- Gemäß der dargestellten Ausführungsformen umfasst die Vorsatzoptik 12 vier erste Auflageflächen 42 für das Trägerelement 14, vgl.
4 . Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die ersten Auflageflächen 42 der Vorsatzoptik 12 benachbart zu den ersten Rastelementen 24 angeordnet. Die ersten Auflageflächen 42 können beispielsweise direkt an einem jeweiligen ersten Rastelement 24 der Vorsatzoptik 12 angeordnet beziehungsweise angeformt sein. - Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die ersten Rastelemente 24 der Vorsatzoptik 12 und die Vorsatzoptik 12 einstückig als ein integrales Bauteil ausgebildet.
- Beispielsweise wird die Vorsatzoptik 12 in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
- Gemäß der dargestellten Ausführungsform befinden sich die Rastverbindungen der ersten und zweiten Rastelemente 24, 26 in der Endmontageposition neben der Trägerplatte 14. Die Trägerplatte 14 muss also nicht mit Durchbrüchen oder Löchern für die Rastverbindungen versehen werden. Die Abmessungen der Trägerplatte 14 kann dadurch vorteilhafterweise relativ gering, insbesondere auf die aus elektronischer Sicht notwendigen Abmessungen beschränkt gehalten werden. Dadurch können Materialkosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
- Wie aus
4 ersichtlich ist, kann durch die Rastelemente 24 gleichzeitig eine Positionierung der Trägerplatte 14 in Bezug auf die Vorsatzoptik 12 vorgegeben werden, dadurch, dass die Trägerplatte 14 zwischen den Rastelementen 24 angeordnet wird. - Weiter können Elemente zur Positionierung der Trägerplatte 14 und in Bezug auf den Kühlkörper 16 und/oder die Vorsatzoptik 12 vorgesehen sein. Gemäß den
1 und4 ist an der Vorsatzoptik 12, wenigstens ein Passstift 46, gemäß der Darstellung zwei Passstifte 46, vorgesehen. In der Trägerplatte 14 ist wenigstens eine Durchgangsöffnung 48, gemäß der Darstellung zwei Durchgangsöffnungen 48, vorgesehen. Im Kühlkörper 16 ist wenigstens eine Positionieröffnung 50, gemäß der Darstellung zwei Positionieröffnungen 50, vorgesehen. Die Passstifte 46 der Vorsatzoptik werden durch die Durchgangsöffnungen 48 der Trägerplatte 14 in die Positionieröffnungen 50 des Kühlkörpers 16 gesteckt. Durch die beschriebenen Elemente zur Positionierung kann die Positionierung von Vorsatzoptik 12, Trägerplatte 14 und Kühlkörper 16 bei der vorstehend beschriebenen Fixierung mittels den Rastverbindungen verbessert werden. - Weiter können Elemente zur Vorpositionierung vorgesehen sein. In dem Kühlkörper 16 und in der Trägerplatte 14 sind jeweils wenigstens eine Öffnung 52 zur Vorpositionierung vorgesehen. Gemäß
1 sind im Kühlkörper 16 und in der Trägerplatte 16 jeweils zwei Öffnungen 52 zur Vorpositionierung vorgesehen. Die Öffnungen sind beispielsweise als runde Löcher oder als Langlochöffnungen ausgebildet. Durch die Öffnungen 52 können bei der Montage jeweils zwei Montierstifte, insbesondere von hinten durch den Kühlkörper 16, gesteckt werden. Die Montierstifte sind Bestandteil einer Montagevorrichtung und verbleiben insbesondere nicht im montierten Lichtmodul 10. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013207850 A1 [0003]
Claims (10)
- Lichtmodul (10), insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer oder eine Kraftfahrzeugleuchte, umfassend einen Kühlkörper (16), ein wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (18) tragendes Trägerelement (14) und eine Vorsatzoptik (12) für die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik (12) wenigstens ein erstes Rastelement (24) umfasst, das in einer Endmontageposition mit einem zweiten Rastelement (26) des Kühlkörpers (16) zusammenwirkt und wenigstens eine Rastverbindung bildet, wobei die Vorsatzoptik (12) wenigstens eine erste Auflagefläche (42) für das Trägerelement (14) umfasst und der Kühlkörper (16) wenigstens eine zweite Auflagefläche (44) für das Trägerelement (14) umfasst, sodass das Trägerelement (14) durch eine durch die wenigstens eine Rastverbindung erzeugte Vorspannkraft (Fv) zwischen der ersten Auflagefläche (42) des Trägerelements (12) und der zweiten Auflagefläche (44) des Kühlkörpers (16) gehalten wird.
- Lichtmodul (10) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Rastelement (24) der Vorsatzoptik (12) eine Rastlasche (28) umfasst. - Lichtmodul (10) nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Rastelement (24) der Vorsatzoptik (12) einen Grundkörper (30) umfasst und die Rastlasche (28) von dem Grundkörper (30) abragend ausgebildet ist. - Lichtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Rastelement (26) des Kühlkörpers (16) einen Rastabschnitt (32) umfasst, wobei das wenigstens eine erste Rastelement (24) der Vorsatzoptik (12), insbesondere die Rastlasche (28) des ersten Rastelements (24) der Vorsatzoptik (12), den Rastabschnitt (32) des zweiten Rastelements (26) des Kühlkörpers (16) in der Endmontageposition wenigstens teilweise hintergreift.
- Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Rastelement (26) des Kühlkörpers (16) eine Öffnung (34) im Kühlkörper (16) umfasst und der Rastabschnitt (32) durch wenigstens einen Teil einer die Öffnung (34) begrenzenden Umrandung (36) gebildet wird.
- Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastabschnitt (32) eine, insbesondere schräge, Kontaktfläche (38) für das wenigstens eine erste Rastelement (24) der Vorsatzoptik (12), insbesondere für die Rastlasche (28) des ersten Rastelements (24), bereitstellt.
- Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastlasche (28) des wenigstens einen ersten Rastelements (24) der Vorsatzoptik (12) in einer Endmontagesituation gegenüber dem zweiten Rastelement (26) des Kühlkörpers (16), insbesondere gegenüber dem Rastabschnitt (32), insbesondere gegenüber der, insbesondere schrägen, Kontaktfläche (38), verspannt ist.
- Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Rastelement (24) der Vorsatzoptik (12) und die Vorsatzoptik (12) einstückig als ein integrales Bauteil ausgebildet sind.
- Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Auflagefläche (42) der Vorsatzoptik (12) für das Trägerelement (14) benachbart zu, insbesondere direkt anschließend bei, einem jeweiligen ersten Rastelement (24) der Vorsatzoptik (12) angeordnet oder angeformt ist.
- Kraftfahrzeugscheinwerfer oder Kraftfahrzeugleuchte, mit wenigstens einem Lichtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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