JP2006004852A - 電子部品内蔵コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱部品を内蔵する電子部品内蔵コネクタとバスハーネスとを電気的に接続する構造における前記発熱部品からの発熱を効率的に放熱するようにした電子部品内蔵コネクタを提供する。
【解決手段】 電動アクチュエータと制御装置とを結ぶバスハーネス１１に接続され、電動アクチュエータの駆動回路及び制御信号を授受する通信回路とがハウジング２５に内蔵された電子部品内蔵コネクタ２１は、電子部品４１〜４３を実装したプリント基板３１がバスハーネス１１に重ねて設けられ、さらにバスハーネス１１がハウジング２５に組み込まれた放熱手段３５に当接して設けられた構造としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両等に搭載された複数の電装品をデータ通信によって制御する分散制御装置に用いられる電子部品内蔵コネクタに関する。

自動車には電装品としてモータ等による多数の電動アクチュエータが搭載されており、これらの電動アクチュエータをデータ通信により独立して分散制御する制御システムが開発されている。この分散制御システムは、図５に示すように複数の電動アクチュエータ１〜３と接続されるコネクタ４〜６に通信回路が内蔵されていて、バスハーネス７を介して車体側の制御装置（ＥＣＵ）８と電動アクチュエータ１〜３の間で通信データを授受できるようになっている。

ここで用いられるバスハーネス７は、電源ラインとアースライン、制御信号ラインの通常絶縁被覆された電線が用いられ、電動アクチュエータ１〜３と接続されたコネクタ４〜６に内蔵されて電子部品が実装されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の導体回路と接続されている。これらのコネクタ４〜６は、電子部品内蔵コネクタと称されている。

ところで、通常フレキシブルプリント基板に実装された電子部品、特にアクチュエータ駆動回路（パワー系回路）からの発熱は、コネクタのハウジング内にこもり高温になるため、発熱部品を実装したフレキシブルプリント基板の非実装面を放熱板に密着固定させて放熱する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２２９２５５号公報（２頁〜３頁、図１）

しかしながら、上記放熱構造では図５に示すような発熱部品を実装したフレキシブルプリント基板を内蔵する複数の電子部品内蔵コネクタ４〜６と車体側の制御装置８を一貫して接続するバスハーネス７とを電気的に接続した構造における前記発熱部品からの発熱を効率的に放熱することはできないという問題がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、発熱部品を内蔵する電子部品内蔵コネクタとバスハーネスとを電気的に接続する構造における前記発熱部品からの発熱を効率的に放熱するようにした電子部品内蔵コネクタを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために本発明にかかる電子部品内蔵コネクタは、電動アクチュエータと制御装置とを結ぶバスハーネスに接続され、前記電動アクチュエータの駆動回路及び制御信号を授受する通信回路とがハウジングに内蔵された電子部品内蔵コネクタにおいて、前記電子部品を実装したプリント基板が前記バスハーネスに重ねて設けられ、さらに前記バスハーネスが前記ハウジングに組み込まれた放熱手段に当接して設けられていることを特徴としている。

このような電子部品内蔵コネクタを採用することによって、発熱体の熱は、接続された熱容量の大きいバスハーネスを通して放熱されると共に、最下層部の放熱板によってフレキシブルプリント基板及びバスハーネスにこもった熱を放熱することができ、ハウジング内の限られたスペースで効率的な放熱を行うことができる。

また、本発明の請求項２に記載の電子部品内蔵コネクタは、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタにおいて、前記放熱手段が、金属板、シールド板、熱伝導樹脂シート、あるいは平板状ヒートパイプの何れかから構成されていることを特徴としている。

このような放熱手段を用いることで、効率よく確実な放熱を行うことができる。

また、本発明の請求項３に記載の電子部品内蔵コネクタは、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタにおいて、前記バスハーネスが、フラット導体を絶縁したフラットケーブル、あるいは丸線導体をフラット状に配置して絶縁したリボンもしくはフラットケーブルの何れかにより構成されていることを特徴としている。

このようにバスハーネスをフラット形状とすることで、車体への配索が容易となり、特にフラット導体を用いたフラットケーブルでは放熱面積が広くなり、発熱体からの熱を効率的に逃がすことができる。

また、本発明の請求項４に記載の電子部品内蔵コネクタは、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタにおいて、前記プリント基板が前記バスハーネスに所定位置で導通接続されていることを特徴としている。

これにより、バスハーネスにプリント基板を正確にかつ確実に接続することができる。

また、本発明の請求項５に記載の電子部品内蔵コネクタは、請求項４に記載の電子部品内蔵コネクタにおいて、前記バスハーネスの一部と前記電子部品を実装したプリント基板とを重ね合わせ、前記バスハーネスの同一電気回路と前記プリント基板の対応する電線の少なくとも二箇所以上で接続したことを特徴としている。

このようにバスハーネスの同一回路にプリント基板の同一回路を異なった少なくとも二箇所以上で電気接続することで、一箇所の電気結合点に何らかの原因で不具合が発生しても他の箇所での電気結合が確保されていることにより、バスハーネスとプリント基板との間には必要な電流路が確保されて分散制御システムとして品質上優れたものとなる。

また、本発明の請求項６に記載の電子部品内蔵コネクタは、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタにおいて、前記プリント基板に実装される前記アクチュエータ駆動回路と前記通信回路とが一定の空間を存して実装されて前記ハウジングに内蔵されていることを特徴としている。

このような実装構造によって、アクチュエータ駆動回路の例えば、パワーＩＣと通信回路の通信用ＩＣとが空間により熱的に隔離されるので、前記通信用ＩＣがパワーＩＣから熱的に影響されにくくなる。これにより、確実な制御信号の授受を行うことができる。

また、本発明の請求項７に記載の電子部品内蔵コネクタは、請求項６に記載の電子部品内蔵コネクタにおいて、前記ハウジングがロアケースと開閉自在に設けられたアッパケースとからなり、前記プリント基板が前記ロアケース底部からアッパケース内面に延在して配置されると共に前記アクチュエータ駆動回路が前記ロアケース底部に装着された前記プリント基板に配置され、前記通信回路が前記アッパケース内面に装着された領域の前記プリント基板に実装されて、前記ロアケースと前記アッパケースが閉じられたときに前記アクチュエータ駆動回路と前記通信回路とが対向して実装配置されていることを特徴としている。

このような実装構造によって、発熱するアクチュエータ駆動回路と通信回路が熱的に隔離されているので、通信回路が熱的に影響されることが少なくなる。

本発明によれば、電装部品実装のプリント基板としてのフレキシブルプリント基板とバスハーネスとが接続された複合構造であっても効率の良い放熱構造を提供できると共にアクチュエータ駆動回路と通信回路が混載された電子部品内蔵コネクタの場合、通信回路への熱的影響を少なくすることができる。これにより、確実な制御信号の授受を行うことができ、電動アクチュエータの誤動作等を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、車両の分散制御システムに使用されるバス配線体としてのバスハーネス１１の途中に接続された電子部品内蔵コネクタ（以下単に「コネクタ」という）２１の分解斜視図を示す。バスハーネス１１は、帯状をなす平たいハーネスで内部に３本の帯状の導電体が間隔を存して平行に設けられて絶縁体で被覆されたハーネスをなしている。より具体的には、バスハーネス１１は、厚さ０.１５ｍｍ、幅２.５ｍｍのフラット銅導体３芯をポリエチレンテレフタレートフィルムで絶縁したフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）で電源ライン１２、アースライン１３、及び制御信号ライン１４の３芯とされている。

本実施形態に使用するバスハーネス１１のように極端に芯数の少ない分散制御ハーネスの場合は、ハーネスの配索、固定作業や、コネクタ嵌合作業時に引張りや引っ掛けといった外力に非常に弱く、プロテクタや保護チューブ等の特別の保護対策が必要となるために比較的外力に強い被覆を持つフレキシブルフラットケーブルを使用することが望ましい。

なお、バスハーネス１１としてフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）を用いているが、配線材としてフラット状の樹脂押出し被覆されたフラットケーブル、あるいは丸線導体をフラット状に配置して絶縁したリボンもしくはフラットケーブル等を用いても良い。

コネクタ２１は、ロアケース２２とアッパケース２３からなるハウジング２５内にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）（以下単に「プリント基板」という）３１、放熱手段としての放熱板３５、雌端子３６等を有している。ハウジング２５は、ロアケース２２の一側側壁の上端とアッパケース２３の対応する側壁の下端とが薄肉部２４により連設されてヒンジ部（以下「ヒンジ部２４」という）とされ、当該ヒンジ部２４により開閉可能とされている。なお、図１においてアッパケース２３は、ロアケース２２からヒンジ部２４で切り離して描いてある。ロアケース２２の底部は両側部２２ａ，２２ａを残して大きく開口する開口２２ｂとされている。

図１及び図２に示すようにロアケース２２、アッパケース２３は、長手方向両側に夫々突縁部２２ｃ，２３ｃが対向して形成されており、ロアケース２２とアッパケース２３と閉じることでこれらの間にバスハーネス１１を略逆Ｕ字形状に屈曲させて導入し係止する係止部が形成される。ロアケース２２のヒンジ部２４が設けられている側壁と反対側の側壁の略中央が切り欠かれて開口２２ｄとされており、その下縁部に僅かに斜め下方外方に向かって突出する保護フランジ２２ｅが設けられている。アッパケース２３の対応する側壁には保護フランジ２２ｅと対応して保護フランジ２３ｅが設けられ、上部に係合突起２３ｆが設けられている。このハウジング２５は、例えば、絶縁性を有するポリエチレン等の樹脂部材により一体に形成されている。

一方、放熱板３５は、例えば、アルミニウム等の金属板で形成されており、ロアケース２２の底部の開口２２ｂに装着されて四隅を当該ロアケース２２の両側部２２ａのねじ孔２２ｆにねじ３７で固定される。この放熱板３５は、図２に示すようにロアケース２２の開口２２ｂに装着された状態において、上下両面が露出し、かつ上面及び下面がロアケース２２の両側部２２ａの上面及び下面と面一とされている。なお、放熱手段としては、アルミニウム板に限るものではなく、他の金属板や、厚肉シールド板、熱伝導樹脂シート、あるいは平板状のヒートパイプを使用しても良い。

図１に戻り、プリント基板３１には、制御すべきアクチュエータに応じた電気回路パターンが形成され、ロアケース２２に収納される下部基板３１ａとアッパケース２３に収納される上部基板３１ｂとがヒンジ部２４側の側部３１ｃを複数回折り返されて重ねられる形状とされている。そして、下部基板３１ａのバスハーネス１１に沿う両側部が電線接続部３１ｄ，３１ｄとされ、ロアケース２２の保護フランジ２２ｅと対応する側部がコネクタ端子接続部３１ｅとされている。この下部基板３１ａは、両側の電線接続部３１ｄが夫々ロアケース２２の両側部２２ａと対向し、これらの電線接続部３１ｄを除く部位が放熱板３５と対向するようになっている。

下部基板３１ａの両側の電線接続部３１ｄには、バスハーネス１１の電源ライン１２、アースライン１３、制御信号ライン１４と対応して図示しない電源ライン、アースライン、制御信号ラインが設けられている。また、下部基板３１ａ、上部基板３１ｂには実装される電子部品を接続する図示しない回路パターンが形成されており、コネクタ端子接続部３１ｅには制御すべきアクチュエータに対応した接続回路パターン（何れも図示せず）が形成されている。これらの電源ライン、アースライン、制御信号ライン、回路パターン及び接続回路パターン等は、２枚の絶縁フィルムの間に挟まれてサンドイッチ状に形成されている。

そして、下部基板３１ａにはアクチュエータ駆動回路（パワー系回路）を構成する電子部品としての例えば、パワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２、及び他の図示しない電子部品等が実装されている。なお、これらのパワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の電子部品は、発熱部品である。また、上部基板３１ｂには通信回路を構成する電子部品としての例えば通信制御用ＩＣ４３や他の不図示の電子部品等がパワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の発熱部品からできるだけ離隔した位置に実装されている。

図１及び図２に示すようにプリント基板３１は、下部基板３１ａがバスハーネス１１の所定位置に載置される。この状態において下部基板３１ａの両側の電線接続部３１ｄに形成されている電源ライン、アースライン及び制御信号ラインは、バスハーネス１１の対応する電源ライン１２、アースライン１３及び制御信号ライン１４と対向しており、夫々接続子（ピアス端子）４５により電気的に接続され、かつ固定される。

図３及び図４は、接続子４５によりバスハーネス１１の電源ライン１２とプリント基板３１の下部基板３１ａの対応する電源ライン３２とを接続する場合の説明図である。図３に示すように接続子４５は、底部４５ａの一側の両端に２つの突刺し片４５ｂ，４５ｄが、他側の中央に突刺し片４５ｃが夫々略垂直に立設され、これらの突刺し片４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、交互に並んで端面視略Ｕ字形状をなして形成されている。なお、接続子４５は、導電性を有する金属部材により形成されている。

バスハーネス１１の電源ライン１２上にプリント基板３１の下部基板３１ａの電源ライン３２が配置され、下方から接続子４５の突刺し片４５ｂ，４５ｃ，４５ｄがこれらを突き刺して貫通し、下部基板３１ａの上方に突出される。そして、図４の断面図に示すように突刺し片４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの各先端が内方に円弧状に折曲されて加締め固定される。そして、バスハーネス１１の電源ライン１２とプリント基板３１の電源ライン３２とが接続子４５の突刺し片４５ｂ〜４５ｄにより導通されて電気的に接続される。このようにして、下部基板３１ａの両側の電線接続部３１ｄ（図１参照）に形成された電源ライン３２がバスハーネス１１の電源ライン１２に二箇所で接続固定される。他のアースライン、制御信号ラインについても同様にして接続される。なお、本実施形態とは異なり、バスハーネス１１の電源ライン１２上にプリント基板３１の下部基板３１ａの電源ライン３２が配置された状態で、上方（プリント基板３１側）から接続子４５の突刺し片４５ｂ，４５ｃ，４５ｄがこれらを突き刺して貫通するようにしても良い。

このようにプリント基板３１の両側の電線接続部３１ｄである異なる二箇所でバスハーネス１１に接続することで、一箇所の電気結合点に何らかの原因で不具合が発生しても他の箇所での電気結合が確保されていることにより、バスハーネス１１とプリント基板３１との間には必要な電流路が確保されて分散制御システムとして品質上優れたものとなる。

そして、バスハーネス１１の上側にプリント基板３１の下部基板３１ａを配置するとともにバスハーネス１１の下側に放熱板３５を配置することによって、下部基板３１ａに実装された電子部品の脚が当該下部基板３１ａの下面から露出している場合であっても、バスハーネス１１の表面絶縁被覆によって絶縁され、金属製の放熱板３５を介してショートすることがない。

また、図１に示すようにコネクタ端子接続部３１ｅにはアクチュエータ側のコネクタの雄端子と嵌合する雌端子３６の基端部が上述と同様に接続子４５により複数箇所で接続固定される。このような接続子４５を使用していわゆるピアッシング接続（以下、単に「接続」という）することにより、従来の圧接接続のように接続部が大きくならずコネクタ自体を薄型化することができる利点がある。

図１及び図２に示すようにプリント基板３１が載置固定されたバスハーネス１１は、ロアケース２２に収納され、下部基板３１ａが載置された部位の下面が例えば粘着熱伝導性樹脂シート４７などの接着剤により放熱板３５の上面に貼着固定されている。この粘着熱伝導性樹脂シート４７は、熱伝導性が良く、しかも放熱板３５に密着するバスハーネス１１の凹凸を平板状に埋める作用があり、効率の良い熱伝導を行うことができる。また、下部基板３１ａの両側の電線接続部３１ｄをバスハーネス１１に接続固定する各接続子４５は、絶縁性を有するロアケース２２の両側部２２ａ上に配置されており、放熱板３５とは電気的に切り離されており、ショートすることがないようになっている。

下部基板３１ａのコネクタ端子接続部３１ｅは、ロアケース２２の開口２２ｄから導出され、雌端子３６の基端部及び当該基端部とコネクタ端子接続部３１ｅとを接続する接続子４５が絶縁性を有する保護フランジ２２ｅに載置されている。プリント基板３１は、ヒンジ部２４側の側部３１ｃを複数回折り返されたまま上部基板３１ｂがアッパケース２３に収納され、その上面がアッパケース２３の上壁の内面（裏面）に例えば、接着剤４８で固定される。なお、接着剤４８に代えて粘着熱伝導性樹脂シート４７を使用しても良い。

バスハーネス１１は、電線接続部３１ｄの外側の部分が逆Ｕ字形状に折り曲げられて余長部分１１ａ，１１ｂとされ、この部分がロアケース２２の突縁部２２ｃを跨ぐように装着され、アッパケース２３を閉じたときに当該アッパケース２３の突縁部２３ｃとの間に狭持固定される。また、雌端子３６が上下の保護フランジ２２ｅ，２３ｅに狭持された後、雌端子カバー３８が外嵌装着される。雌端子カバー３８は、上部に形成された係合孔３８ａがアッパケース２３の係合突起２３ｆに係合して固定される。そして、ロアケース２２とアッパケース２３が閉じた状態に固定される。

このようにして、アクチュエータ駆動回路及び通信回路を構成する電子部品がハウジング２５に収納されて電子部品内蔵コネクタ２１が構成され、内蔵される電子回路が保護される。そして、雌端子３６と雌端子カバー３８とにより雌コネクタが構成され、対応するアクチュエータのコネクタの雄端子が嵌合接続される。

バスハーネス１１には上述したようにして複数のアクチュエータに対応した位置に夫々電子部品内蔵コネクタ２１が接続される。そして、このバスハーネス１１は、例えば、車体のドアインナパネルの上面に密着して配索され、各電子部品内蔵コネクタ２１の放熱板３５も前記ドアインナパネルの上面に密着される。これにより、バスハーネス１１及び放熱板３５が車体側に熱的に接続される。

また、図２に示すように発熱体となるアクチュエータ駆動回路のパワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の電子部品は下部基板３１ａに実装され、通信回路を構成する通信制御用ＩＣ４３等の電子部品は上部基板３１ｂに実装されていることで、ロアケース２２にアッパケース２３を閉じて固定したときには、パワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の電子部品と通信制御用ＩＣ４３等の電子部品とが上下に分離され、かつ空間を存して配置されるために、パワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の電子部品の発熱が通信制御用ＩＣ４３等の電子部品に及ぼす熱影響を軽減することができる。

すなわち、パワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の電子部品から発熱された熱は、バスハーネス１１、粘着熱伝導性樹脂シート４７を通して放熱板３５に伝達され、当該放熱板３５からドアインナパネル等の車体に放熱される。また、パワーＩＣ４１、アクチュエータ制御用ＩＣ４２等の電子部品から発熱された熱の一部は、バスハーネス１１から前記ドアインナパネルや大気に放熱される。なお、バスハーネス１１は、フラット導体を用いたフラットケーブルとされていることで放熱面積が広く、これに伴い放熱容量が大きく、発熱体からの熱を効率的に逃がすことができる。さらに、各接続子４５からの放熱効果も加わり更なる放熱効果が得られる。これにより、発熱電子部品から発熱された熱がハウジング２５内にこもることがなくなり、通信回路の誤動作が防止され確実な制御信号の授受を行うことができると共に電子部品の耐久性の向上が図られる。

本発明は、自動車用分散制御に用いられる電子部品内蔵コネクタについて説明したが、本発明の電子部品内蔵コネクタは、鉄道車両やコピー機等の事務機、ビルや家屋のバスハーネスに接続する電子部品内蔵コネクタとして広く利用することが可能である。

本発明の一実施形態にかかる電子部品内蔵コネクタの分解斜視図である。 図１に示す電子部品内蔵コネクタを組み付けた状態の断面図である。 図１に示すバスハーネスの電源ラインとプリント基板の電源ラインとの接続構造を一部切欠いて示した分解斜視図である。 図３に示すバスハーネスの電源ラインとプリント基板の電源ラインとを接続した状態の断面図である。 電子部品内蔵コネクタを用いた分散制御システムを示す概略構成図である。

符号の説明

１〜３ 電動アクチュエータ
４〜６ 電子部品内蔵コネクタ
７ バスハーネス
８ 制御装置（ＥＣＵ）
１１（１１ａ 〜１１ｃ） バスハーネス（フレキシブルフラットケーブル）
１２ 電源ライン
１３ アースライン
１４ 制御信号ライン
２１ 電子部品内蔵コネクタ（コネクタ）
２２ ロアケース
２２ａ 側部
２２ｂ 開口
２２ｃ 突縁部
２２ｄ 開口
２２ｅ 保護フランジ
２２ｆ ねじ孔
２３ アッパケース
２３ｃ 突縁部
２３ｅ 保護フランジ
２３ｆ 係合突起
２４ ヒンジ部（薄肉部）
２５ ハウジング
３１ フレキシブルプリント基板（プリント基板）
３１ａ 下部基板
３１ｂ 上部基板
３１ｃ 側部
３１ｄ 電線接続部
３１ｅ コネクタ端子接続部
３２ 電源ライン
３５ 放熱板
３６ 雌端子
３７ ねじ
３８ 雌端子カバー
３８ａ 係合孔
４１ パワーＩＣ
４２ アクチュエータ制御用ＩＣ
４３ 通信制御用ＩＣ
４５ 接続子（ピアス端子）
４５ａ 底部
４５ｂ〜４５ｄ 突刺し片
４７ 粘着熱伝導性樹脂シート
４８ 接着剤

Claims (7)

1. 電動アクチュエータと制御装置とを結ぶバスハーネスに接続され、前記電動アクチュエータの駆動回路及び制御信号を授受する通信回路とがハウジングに内蔵された電子部品内蔵コネクタにおいて、
   前記電子部品を実装したプリント基板が前記バスハーネスに重ねて設けられ、さらに前記バスハーネスが前記ハウジングに組み込まれた放熱手段に当接して設けられていることを特徴とする電子部品内蔵コネクタ。
2. 前記放熱手段が、金属板、シールド板、熱伝導樹脂シート、あるいは平板状ヒートパイプの何れかから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタ。
3. 前記バスハーネスが、フラット導体を絶縁したフラットケーブル、あるいは丸線導体をフラット状に配置して絶縁したリボンもしくはフラットケーブルの何れかにより構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタ。
4. 前記プリント基板が前記バスハーネスに所定位置で導通接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタ。
5. 前記バスハーネスの一部と前記電子部品を実装したプリント基板とを重ね合わせ、前記バスハーネスの同一電気回路と前記プリント基板の対応する電線の少なくとも二箇所以上で接続したことを特徴とする、請求項４に記載の電子部品内蔵コネクタ。
6. 前記プリント基板に実装される前記アクチュエータ駆動回路と前記通信回路とが一定の空間を存して実装されて前記ハウジングに内蔵されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品内蔵コネクタ。
7. 前記ハウジングがロアケースと開閉自在に設けられたアッパケースとからなり、前記プリント基板が前記ロアケース底部からアッパケース内面に延在して配置されると共に前記アクチュエータ駆動回路が前記ロアケース底部に装着された前記プリント基板に配置され、前記通信回路が前記アッパケース内面に装着された領域の前記プリント基板に実装されて、前記ロアケースと前記アッパケースが閉じられたときに前記アクチュエータ駆動回路と前記通信回路とが対向して実装配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の電子部品内蔵コネクタ。
   

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