JP2014096310A - コネクタの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタの接続作業時の安全性を確保しつつ、インターロックの信頼性を高め、かつ、端子台の設計自由度を向上させること。
【解決手段】コネクタ１の先端部が挿入される挿入口７を有して電気機器が収容されるケース５と、ケースに収納されて複数の導体を絶縁支持する端子台３と、ケースの作業口９と、インターロックを備え、インターロックは、コネクタの挿入方向の先端部に支持される一対の端子１５を備える。一対の端子の挿入方向の一端部は、端子台の支持面６１のボルト孔とそれぞれ対向し、支持面とそれぞれ離間させて配置され、他端部を支点として支持面に対して接離可能となる。ボルト孔は、導電性のボルト６４が螺合されるとともに、作業口を臨む位置に設けられ、作業口から見たときに、一対の端子間に挟まれて配置され、ボルト孔の孔径は、一対の端子の互いに対向する側面同士の離間距離よりも小さく形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気機器を収納するケースの端子台にコネクタを接続するためのコネクタの接続構造に係り、特にインターロックを有するコネクタの接続構造に関する。

従来から、移動体としての自動車には、種々の電気機器が搭載されている。例えば、ハイブリッドカーや電気自動車には、モータやバッテリからの直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータ等の電気機器が搭載されている。これらの電気機器は、それぞれ別々のシールドケースに収納され、ケーブルを介して互いに接続される。ケーブルは、複数の電線の端末にコネクタを接続して構成される。コネクタは、各電線の端末にそれぞれ接続される複数の端子金具を備える。コネクタの端子金具は、シールドケースに収納される端子台と接続されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

シールドケースには、コネクタが挿入される挿入口と、挿入口から挿入されたコネクタの端子金具と端子台とをボルトによって締結するための作業口が設けられている。この作業口は、シールドケースにボルトで固定される蓋部を取り外すことで開口する。

一方、このようにコネクタを端子台に接続する構造には、電線から電気機器への通電の許容と阻止を切り替えるインターロックが設けられている。この種のインターロックは、コネクタが挿入口に挿入されているか否かを検知するインターロックと、作業口が開口しているか否かを検知するインターロックの２つのインターロックから構成される。これらのインターロックは、いずれも一対のインターロック部（例えば、内部に導体が収納された筒状の部材）を備えており、この一対のインターロック部が互いに電気的に接続されたときにインターロックがオンになる。そして、両方のインターロックがオンしていないときは、電線から電気機器への導通が阻止され、両方のインターロックがオンのときは、電線から電気機器への導通が許容される。

例えば、前者のインターロックは、端子台とコネクタの先端部にそれぞれインターロック部が設けられ、挿入口よりコネクタが挿入されると、コネクタのインターロック部が端子台のインターロック部と接続されるようになっている。同様に、後者のインターロックは、端子台と蓋部にそれぞれインターロック部が設けられ、蓋部が閉じられると、蓋部のインターロック部が端子台のインターロック部と接続されるようになっている。このように２つのインターロックを組み込むことで、コネクタの接続作業時に、挿入口や作業口を介して作業者が誤って端子台に触れたとしても、感電を防ぐことができる。

特開２０１１−１２４０６２号公報

ところで、前者のインターロック、つまりコネクタが挿入口に挿入されているか否かを検知するインターロックは、例えばコネクタが本来の挿入方向に対して傾いて挿入されると、コネクタに設けられるインターロック部が端子台に設けられるインターロック部に対して傾いて接触する可能性がある。この場合、インターロック部が破損したり、インターロック部間の電気的な接続が不十分となり、インターロックの信頼性の低下を招くおそれがある。

一方、端子台に設けられるインターロック部は、シールドケースの挿入口と対向する位置、つまり、コネクタに設けられるインターロック部の挿入方向と対向する位置に配置しなければならず、端子台の設計自由度が制限されるという問題がある。

本発明は、コネクタの接続作業時の安全性を確保しつつ、インターロックの信頼性を高め、かつ、端子台の設計自由度を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、複数の電線の端末がそれぞれ接続される複数の端子金具を有するコネクタと、このコネクタの先端部が挿入される挿入口が設けられ、電気機器が収容されるケースと、このケースに収納されて端子金具がそれぞれ接続される複数の導体を絶縁支持する端子台と、ケースに挿入されたコネクタの端子金具を端子台に接続する際に使用するケースの作業口と、電線から電気機器への通電の許容と阻止を切り替えるインターロックとを備えるコネクタの接続構造において、インターロックは、コネクタの挿入方向の先端部に支持される一対の端子を備え、この一対の端子の挿入方向の一端部は、コネクタの先端部がケースに挿入されたときに端子台の支持面のボルト孔とそれぞれ対向し、この支持面とそれぞれ離間させて配置されるとともに、他端部を支点として支持面に対して揺動して接離可能に形成され、ボルト孔は、導電性のボルトが螺合されるとともに、作業口を臨む位置に設けられ、この作業口から見たときに、一対の端子間に挟まれて配置され、ボルト孔の孔径は、一対の端子の互いに対向する側面同士の離間距離よりも小さく形成され、インターロックは、一対の端子が短絡していないときは、電線から電気機器への通電を阻止し、一対の端子が短絡したときは、電線から電気機器への通電を許容することを特徴とする。

これによれば、コネクタの先端部がケースに挿入されたときに、コネクタに支持された一対の端子が端子台の支持面と対向して配置される。そして、ケースの作業口を介して支持面のボルト孔にボルトを締め付けると、ボルトの頭部が一対の端子を支持面に押し付ける。これにより、一対の端子は、ボルトを介して端子同士が短絡される。ここで、インターロックは、一対の端子が短絡したときに電線から電気機器への通電を許容するため、コネクタの先端部がケース内に挿入されるまでは、電線から電気機器への通電が阻止される。したがって、本発明によれば、一対の端子をボルト締結するだけの極めて簡単な構成でコネクタの接続作業時の安全性を確保することができる。また、一対の端子は、支持面とボルトの頭部との間に挟まれて短絡されるため、端子間の接続状態を常に安定に維持することができ、インターロックの信頼性を高めることができる。また、一対の端子と対向する支持面は、複数の導体とともに、作業口を臨む位置に設けられていればよいため、端子台の設計自由度を高めることができる。

この場合において、端子台は、支持面の上に金属導体を絶縁支持し、この金属導体は、支持面のボルト孔に螺合するボルトが挿通可能な貫通孔が設けられてなるものとする。

これによれば、一対の端子は、ボルトの締結によって金属導体に押し付けられ、金属導体を介して互いに短絡されるから、一対の端子間の導通状態をより安定に維持することができ、インターロックの信頼性をより高めることができる。

また、一対の端子は、互いに対向する側面間の部位にボルトが挿通可能な凹所が形成されてなるものとする。

これによれば、ボルトを取り囲むように形成される凹所の周縁に沿ってボルトの頭部を当接させることができ、一対の端子を支持面や金属導体に安定して押し付けることができるため、インターロックの信頼性をより高めることができる。

また、複数の端子金具は、端子台の導体とそれぞれボルト締結により接続され、このボルト締結に用いるボルトが螺合されるボルト孔は、支持面に形成されるボルト孔と同径であるものとする。

これによれば、例えば、複数の端子金具をそれぞれ端子台の導体に接続するボルト締結作業の後、一対の端子を短絡させるボルト締結作業を連続して行うことができるため、一対の端子のボルト締結作業を漏れなく行うことができ、効率良く作業を行うことができる。また、すべてのボルト孔を同径とすれば、一対の端子を支持台にボルト締結するためのボルト孔として、端子金具を端子台にボルト締結するためのボルト孔（端子台に既設のボルト孔）を利用することができるため、端子台の製造コストを低減することができる。

本発明によれば、コネクタの接続作業時の安全性を確保しつつ、インターロックの信頼性を高め、かつ、端子台の設計自由度を向上させることができる。

本発明に係るコネクタの接続構造に係るコネクタの分解斜視図である。 本発明に係るコネクタの接続構造に係る端子台の外観斜視図である。 本発明に係るコネクタの接続構造において、コネクタが端子台に接続される構造をシールドケースの内側から見たときの斜視図である。 図３において、一対の端子が短絡するときの斜視図である。

以下、本発明を適用してなるコネクタの接続構造の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態のコネクタの接続構造は、複数の電線と電気機器の端子台とを電気的に接続するためのものであり、例えば、ハイブリッドカーや電気自動車などに搭載されるモータやバッテリなどに一端が接続された複数の電線の他端に接続されるコネクタを所定の電気機器（例えば、インバータ）の端子台に接続するためのものである。なお、図１に示す矢印Ｘは、電線の配列方向、及び、コネクタの幅方向を示し、矢印Ｙは、電線の軸方向及びコネクタの挿入方向を示し、矢印Ｚは、電線の配列方向と直交する方向、及び、コネクタの厚み方向を示している。

図１に示すコネクタ１は、図２に示す端子台３に接続される。端子台３は、図２の点線で示す導電性のシールドケース５内に図示しないインバータとともに収納される。端子台３は、コネクタ１の電線とインバータを電気的に接続するためのものである。シールドケース５には、端子台３と対向する側壁にコネクタ１の先端部を挿入するための挿入口７と、挿入口７に挿入されたコネクタ１の端子金具を端子台３のバスバに接続する際に使用する作業口９と、作業口９を開閉する導電性の蓋部１１が設けられている。作業口９は、後述するように、端子台３のバスバを下方に臨む位置に設けられ、端子台３と略同じ外形形状に形成される。蓋部１１は、複数のボルトによってシールドケース５に固定され、コネクタ１の取付作業時には、これらのボルトを外すことでシールドケース５から取り外すことが可能になっている。

本実施形態のコネクタ１は、図１に示すように、２本の電線１３と、これらの電線１３の端末がそれぞれ圧着される端子金具１５と、端子金具１５を支持する絶縁性のハウジング１７と、ハウジング１７を収納する導電性のシールドシェル１９と、シールドシェル１９の外周面に沿って取り付けられるリング２１と、電線１３を保持するホルダ２３と、ハウジング１７の外周面に沿って取り付けられるパッキン２５と、電線１３の外周面に沿って取り付けられるゴム栓２７と、ハウジング１７に支持される一対の端子２９を備えている。

ハウジング１７は、図示しない貫通孔が設けられた平板状の端子ブロック３１と、端子ブロック３１の一方の面、つまりコネクタ１の挿入方向の面には、挿入口７と略同じ形状の外形形状を有する筒状部３３が突出して形成され、筒状部３３の内側には端子金具１５が通される貫通孔３５が並列に２個形成されている。筒状部３３の外周面にはパッキン２５が装着され、筒状部３３の外周面と挿入口７の内周面との隙間がシールされる。

ハウジング１７の他方の面、つまり端子ブロック３１の筒状部３３と反対側の面には、電線１３が通される図示しない貫通孔を有する電線支持部３７が形成されている。電線支持部３７の貫通孔に通された電線１３の外周面にはそれぞれゴム栓２７が装着され、電線１３の外周面と貫通孔の内周面との隙間がシールされる。ホルダ２３は、各電線１３をそれぞれ包み込む円環状の部材を連結するとともに、上下２つに分割可能に形成される。ホルダ２３は、各電線１３に取り付けられた後、電線１３に沿って移動させることにより、電線支持部３７に嵌着される。このとき、ホルダ２３の外周部に設けられた被係止部３９は、電線支持部３７の外周部に設けられた係止部４１に係止されるようになっている。

シールドシェル１９は、ハウジング１７の端子ブロック３１と電線支持部３７をそれぞれ包み込むように形成され、コネクタ１を挿入する側に折り曲げられた２つの取付部４３を有している。各取付部４３には、シールドシェル１９をシールドケース５に取り付けるためのボルト孔４５が設けられている。

端子金具１５は、導電性を有する帯状の平板材を加工して形成され、コネクタ１の挿入方向の先端側には、端子金具１５を端子台３に固定するためのボルト孔４７が設けられ、基端側には、電線の露出した芯線が圧着接続される。

ハウジング１７には、一対の端子２９が通される貫通孔４９が他の２つの貫通孔３５と並列に設けられている。貫通孔４９は、ハウジング１７の電線支持部３７の外側に配置され、端子ブロック３１と筒状部３３を貫通させて形成される。貫通孔４９は、例えば、端子ブロック３１の断面が円形に形成され、筒状部３３の断面が矩形に形成される。

貫通孔４９に挿入された一対の端子２９は、図１のＸ方向で互いに所定の間隔を開けてハウジング１７に支持される。一対の端子２９は、端子ブロック３１の貫通孔４９に挿入されて筒状部３３の貫通孔４９から一端部が突き出された状態で、他端部がそれぞれ貫通孔４９の内部に位置するようになっている。端子ブロック３１の貫通孔４９の開口は、弾性材料により形成される円柱状のゴム栓５１によって封止される。ゴム栓５１は、外周面に断面凹凸の溝が周状に形成され、ゴム栓５１と貫通孔４９の内周面との隙間をシールするようになっている。

本実施形態では、ゴム栓５１の一端面に２つの凹み５３が形成され、これらの凹み５３にそれぞれ一対の端子２９の他端部が差し込まれて保持されるようになっている。また、貫通孔４９は、Ｚ方向の寸法が端子２９の厚み寸法よりも大きく形成されている。これにより、一対の端子２９は、ゴム栓５１に保持された他端部を支点として、一端部がＺ方向（周方向）で揺動可能に支持される。また、一対の端子２９には、後述するインターロック回路が接続されている。

このようにして構成されるコネクタ１は、例えば、端子金具１５が接続された電線１３と一対の端子２９をそれぞれハウジング１７に挿入し、これらが挿入されたハウジング１７をシールドシェル１９に収納することによって組み立てられる。組み立てられたコネクタ１は、２つの端子金具１５と一対の端子２９がそれぞれハウジング１７の筒状部３３からコネクタ１の挿入方向（Ｙ方向）に向かって略同じ長さで突出し、互いに平行に配置される。

端子台３は、金属製の導体である複数の平板状のバスバ５５を絶縁支持する樹脂製の部材であり、囲い壁５７ａ〜５７ｃと、これらの隣り合う囲い壁５７ａ〜５７ｃ同士を互いに連結する連結部５９とが一体的に形成されている。囲い壁５７ａ〜５７ｃはそれぞれ支持面６１を取り囲んで形成され、各支持面６１の上にはそれぞれ３つのバスバ５５ａ〜５５ｃが絶縁支持されている。バスバ５５ａ〜５５ｃは、互いに同径のボルト孔６３が形成され、これらのボルト孔６３を含めていずれも作業口９を臨む位置に配置されている。なお、本実施形態では、囲い壁５７ａのバスバ５５にコネクタ１を接続する例について説明する。

囲い壁５７ａの支持面６１に支持される３つのバスバ５５ａ〜５５ｃは、いずれも矩形に形成され、このうち端子金具１５と接続される２つのバスバ５５ａ，５５ｂは、インバータと電気的に接続されている。支持面６１には、各バスバ５５ａ〜５５ｃのボルト孔６３に挿通されたボルトが螺合するボルト孔がそれぞれ設けられている。これらの支持面６１のボルト孔は、いずれも同径で同じ大きさのボルトが螺合するようになっている。

次に、コネクタ１をシールドケース５及び端子台３に接続する手順について説明する。まず、蓋部１１をシールドケース５に固定しているボルトを抜いて蓋部１１を取り外すことにより、作業口９を全開にする。続いて、挿入口７からコネクタ１の筒状部３５を挿入し、コネクタ１の挿入方向に面する端子ブロック３１の端面をシールドケース５の挿入口７の周縁に当接させる。そして、シールドシェル１９の取付部４３のボルト孔４５にボルトを通し、図示しないシールドケース５の孔に螺合させることでコネクタ１をシールドケース５に固定する。

コネクタ１がシールドケース５に固定されると、シールドケース５の内部では、図３に示すように、コネクタ１から突出する２本の端子金具１５が、それぞれ端子台３のバスバ５５ａ，５５ｂと当接するか、或いは、端子台３と僅かの隙間をあけて対向して配置される。そして、開放された作業口９を介してそれぞれの端子金具１５のボルト孔４７に通されたボルト６４を対向するバスバ５５ａ，５５ｂのボルト孔６３に通し、ボルト孔６３に通されたボルト６４を支持面６１の孔にそれぞれ螺合して締め付けることにより、端子金具１５をバスバ５５に接続する（図４）。

一方、本実施形態のインターロックは、電線１３からインバータへの通電の許容と阻止を切り替えるためのものであり、一対の端子２９と、これらの端子２９に接続されるインターロック回路を有している。インターロック回路は、一対の端子２９が互いに短絡されているか否かを電気的に検知する機能を有しており、一対の端子２９が短絡されていないときは、電線１３からインバータへの通電を阻止し、一対の端子２９が短絡されているときは、電線１３からインバータへの通電を許容する。

一対の端子２９は、コネクタ１がシールドケース５に固定されると、図３に示すように、それぞれ端子台３のバスバ５５ｃのボルト孔６３と所定の隙間をあけて対向して配置される。一対の端子２９は、バスバ５５ｃに向かって挿入方向の一端部が押し付けられると、他端部を支点として一端部がバスバ５５ｃと当接し、一端部への押し付けがなくなると、他端部を支点として一端部がバスバ５５ｃと離れるようになっている。

バスバ５５ｃのボルト孔６３は、作業口９から見たときに、一対の端子２９間に挟まれて配置される。すなわち、本実施形態では、一対の端子２９の互いに対向する側面間の部位にボルト６４が挿通可能な略円形の凹所６５が形成され、作業口９から見ると、この凹所６５の内側にボルト孔６３が配置される。凹所６５は、一対の端子２９の互いに対向する側面をそれぞれ半円状に切欠いて形成される凹部６７に挟まれて形成される。なお、凹所６５は、略円形に限られるものではなく、一対の端子２９の互いに対向する側面同士の離間距離が、端子２９の軸方向において、ボルト孔６３の孔径よりも大きく形成されていれば、この形状に限られるものではない。

このようにして構成される一対の端子２９は、凹所６５に通されたボルト６４がバスバ５５ｃのボルト孔６３を通り、ボルト孔６３を通ったボルト６４の先が、支持面６１のボルト孔に螺合されることにより、ボルト６４の頭部が一対の端子２９の凹部６７の周縁と当接する。そして、更にボルト６４を締め付けることで、図４に示すように、一対の端子２９はボルト６４によってバスバ５５ｃに押し付けられる。これにより、一対の端子２９は、導電性のバスバ５５ｃ及び導電性のボルト６４を介して互いに短絡される。こうして一対の端子２９が短絡されると、これらの端子２９を介してインターロックがこれを検知し、電線１３からインバータへの通電が許容される。

本実施形態によれば、一対の端子２９をボルト締結するだけの極めて簡単なインターロックの構造で、コネクタ１の挿入の有無を検知することができる。そして、コネクタ１が挿入口７から挿入され、一対の端子２９がボルト６４の締結によって短絡されたときだけ、電線１３からインバータへの通電が許容されるため、コネクタ１の接続作業時の安全性を確保することができる。

また、本実施形態のインターロックとともに、作業口９が開放されているか否かを検知する別のインターロックを設置して本実施形態のインターロックと連携させ、一対の端子２９が短絡していても、作業口９が蓋部１１によって閉じられていないときは、電線１３からインバータへの通電を許容せず、一対の端子２９が短絡され、かつ、作業口９が蓋部１１によって閉じられたときだけ、電線１３からインバータへの通電を許容するように構成してもよい。これによれば、コネクタ１の接続作業時の安全性をより高めることができる。

また、本実施形態によれば、一対の端子２９と対向するバスバ５５ｃは、他のバスバ５５ａ，５５ｂとともに、作業口９を臨む位置に配置されていればよいため、端子台３の設計自由度を高めることができる。この点、本実施形態では、バスバ５５ａ〜５５ｃが並列に配置されているため、作業口９を通じて、例えば、２本の端子金具１５をそれぞれ端子台３のバスバ５５ａ，５５ｂに接続するボルト締結作業の後、一対の端子２９をバスバ５５ｃを介して短絡させるボルト締結作業を連続して行うことができ、一対の端子２９のボルト締結作業を漏れなく行うことができるとともに、作業効率の向上を図ることができる。また、これらのボルト締結作業は、いずれも端子台３の支持面６１に形成される同径のボルト孔を用いてなされるため、本実施形態のように２極のコネクタ１を接続する際に既設の３極の端子台３を流用することができ、経済的である。

また、本実施形態では、一対の端子２９間にボルト６４を挿入する凹所６５を形成しているため、ボルト６４の頭部を凹部６７の周縁に沿って均一に押し付けることができる。これにより、一対の端子をバスバ５５ｃに押し付ける力を高く維持することができ、インターロックの接触信頼性を高めることができる。また、本実施形態で使用するボルト６４は、座付き頭部を有しているため、通常の六角ボルト等と比べて、一対の端子２９と当接する面積をより広く確保することができる。これにより、一対の端子２９をより均一に押し付けることが可能となる。なお、ボルト６４の形状は、一対の端子２９を押し付けることができれば、座付きタイプに限られるものではない。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、上記の実施の形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記の実施の形態の構成だけに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、本実施形態では、支持面６１の上にバスバ５５ｃを設置し、一対の端子２９をバスバ５５ｃとボルト６４をそれぞれ介して短絡させるようにしているが、バスバ５５ｃは必ずしも必要ではなく、一対の端子２９を端子台３の絶縁性の支持面６１とボルト６４との間に挟み、ボルト６４のみを介して短絡させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、囲い壁５７ａのバスバ５５に、２相のコネクタ１を接続する例を説明したが、囲い壁５７ｂ、５７ｃのバスバ５５に、それぞれ３相のコネクタを接続する場合についても、本実施形態と同様の構造を適用することができる。この場合、一対の端子を短絡させる支持面のスペースを新たに設けることが必要になる。

１ コネクタ
３ 端子台
５ シールドケース
７ 挿入口
９ 作業口
１１ 蓋部
１３ 電線
１５ 端子金具
１７ ハウジング
２９ 端子
５５ バスバ
６１ 支持面
６３ ボルト孔
６４ ボルト
６５ 凹所
６７ 凹部

Claims (4)

1. 複数の電線の端末がそれぞれ接続される複数の端子金具を有するコネクタと、前記コネクタの先端部が挿入される挿入口が設けられ、電気機器が収容されるケースと、該ケースに収納されて前記端子金具がそれぞれ接続される複数の導体を絶縁支持する端子台と、前記ケースに挿入された前記コネクタの前記端子金具を前記端子台に接続する際に使用する前記ケースの作業口と、前記電線から前記電気機器への通電の許容と阻止を切り替えるインターロックとを備えるコネクタの接続構造において、
   前記インターロックは、前記コネクタの挿入方向の先端部に支持される一対の端子を備え、この一対の端子の挿入方向の一端部は、前記コネクタの先端部が前記ケースに挿入されたときに前記端子台の支持面のボルト孔とそれぞれ対向し、該支持面とそれぞれ離間させて配置されるとともに、他端部を支点として前記支持面に対して揺動して接離可能に形成され、
   前記ボルト孔は、導電性のボルトが螺合されるとともに、前記作業口を臨む位置に設けられ、該作業口から見たときに、前記一対の端子間に挟まれて配置され、該ボルト孔の孔径は、前記一対の端子の互いに対向する側面同士の離間距離よりも小さく形成され、
   前記インターロックは、前記一対の端子が短絡していないときは、前記電線から前記電気機器への通電を阻止し、前記一対の端子が短絡したときは、前記電線から前記電気機器への通電を許容することを特徴とするコネクタの接続構造。
2. 前記端子台は、前記支持面の上に金属導体を絶縁支持し、該金属導体は、前記支持面のボルト孔に螺合する前記ボルトが挿通可能な貫通孔が設けられてなることを特徴とする請求項１に記載のコネクタの接続構造。
3. 前記一対の端子は、互いに対向する側面間の部位に前記ボルトが挿通可能な凹所が形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタの接続構造。
4. 前記複数の端子金具は、前記端子台の前記導体とそれぞれボルト締結により接続され、このボルト締結に用いるボルトが螺合されるボルト孔は、前記支持面に形成されるボルト孔と同径であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコネクタの接続構造。

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