JP2014186899A - 車両用前照灯の灯具ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】ロービーム又はハイビーム用配光パターンを形成する車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、光源のコストや組み立て工数を削減する。
【解決手段】基板と、基板の表面に二列に配置された半導体発光素子により構成される第1発光部12b及び第2発光部12cを含む光源と、第1発光部12bからの光を制御し、前方に照射してロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成する第1光学系と、第2発光部からの光を制御し、前方に照射してハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成する第2光学系と、第1発光部12bからの光が第2光学系に入射しないように、第1発光部12bと第2発光部12cとの間に配置された遮光部14dと、第1発光部12b及び第2発光部12cの点灯状態を制御することで、ハイビーム用配光パターン又はロービーム用配光パターンに切り換える制御手段を備えた。
【選択図】図3

Description

本発明は、車両用前照灯の灯具ユニットに係り、特に、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットに関する。
従来、車両用前照灯の分野においては、ロービーム用配光パターンを形成するための灯具ユニットや、ハイビーム用配光パターンを形成するための灯具ユニットを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような車両用前照灯においては、ロービーム用の灯具ユニットを点灯することでロービーム用配光パターンを形成し、ハイビーム用の灯具ユニットを点灯することでハイビーム用配光パターンを形成している。
特開2005−141919号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の車両用前照灯においては、ロービーム用の灯具ユニットとハイビーム用の灯具ユニットとが物理的に分離した少なくとも二つの灯具ユニットとして構成されており、灯具ユニットごとに光源が必要となる結果、光源のコストや組み立て工数が増大する等の問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、光源のコストや組み立て工数を削減することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、基板と、前記基板の表面に二列に配置された少なくとも一つの半導体発光素子により構成される第1発光部及び少なくとも一つの半導体発光素子により構成される第2発光部と、を含む光源と、前記第1発光部からの光を制御し、前方に照射してロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成する第1光学系と、前記第2発光部からの光を制御し、前方に照射してハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成する第2光学系と、前記第1発光部からの光が前記第2光学系に入射しないように、前記第1発光部と前記第2発光部との間に配置された遮光部と、前記第1発光部及び前記第2発光部の点灯状態を制御することで、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンに切り換える制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、光源のコストや組み立て工数を削減することができる。これは、光源として、物理的に分離した二つの発光部を用いるのではなく、基板の表面に二列に配置された第1発光部と第2発光部とを含むものを用いていることによるものである。
光源として、基板の表面に二列に配置された第1発光部と第2発光部とを含むものを用いる場合、第1発光部からの光が第2光学系に入射することに起因してグレア等が発生する恐れがある。
これに対して、請求項1に記載の発明によれば、第1発光部と第2発光部との間に配置された遮光部の作用により、第1発光部からの光が第2光学系に入射しないように遮光されるため、上記グレア等の発生を抑制することができる。
また、請求項1に記載の発明によれば、一つの灯具ユニットでロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成することができるため、従来と比べ、灯具ユニットが搭載されるスペースを縮小することができる。これにより、小型の車両用前照灯の灯具ユニットを提供することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1発光部及び前記第2発光部は略鉛直下方に向けられており、前記第1発光部は車両後方側に配置され、前記第2発光部は車両前方側に配置されており、前記第1光学系は、前記第1発光部から下方に放出されて、前記遮光部で遮光されない光が入射するように、前記光源の下方に配置された下反射面を含んでおり、前記下反射面は、前記第1発光部からの光を反射し、前方に照射して前記ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成されており、前記第2光学系は、前記光源の前方、かつ、前記下反射面に入射する前記第1発光部からの光を遮らない位置に配置され、前記第2発光部からの光を上方に向けて反射するサブ反射面と、前記サブ反射面からの反射光が入射するように、前記光源の上方に配置された上反射面と、を含んでおり、前記上反射面は、前記サブ反射面で反射された前記第2発光部からの光を反射し、前方に照射してハイビーム用配光パターン中の集光領域を形成するように構成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1と同様の効果を奏することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記光源が取り付けられる取付部と、前記光源を前記取付部との間に保持するホルダと、を備えており、前記遮光部は、前記ホルダに設けられていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、ホルダで光源を取付部との間に保持するだけで、遮光部を第1発光部と第2発光部との間に適切に配置することができる。
本発明によれば、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、光源のコストや組み立て工数を削減することが可能となる。
本発明の一実施形態である自動車等の車両の前部の左右に配置される車両用前照灯の灯具ユニット10の斜視図である。 車両用前照灯の灯具ユニット10の分解斜視図である。 車両用前照灯の灯具ユニット10の縦断面図である。 (a)車両用前照灯の灯具ユニット10により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に形成されるロービーム用配光パターンPLoの例、(b)ハイビーム用配光パターンPHiの例である。 LEDデバイス12の斜視図である。 (a)ヒートシンク18の取付部18a付近を上方から見た拡大斜視図、(b)ヒートシンク18の取付部18a付近を下方から見た拡大斜視図である。 (a)ホルダ14を上方から見た斜視図、(b)ホルダ14を下方から見た斜視図である。 LEDデバイス12を、ヒートシンク18の取付部18aに固定する方法を説明するための図である。 ヒートシンク18の取付部18aに固定されたLEDデバイス12を下方から見た斜視図である。 ロービーム用配光パターンPLo時の光路を説明するための図である。 ハイビーム用配光パターンPHi時の光路を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態である車両用前照灯の灯具ユニット10について、図面を参照しながら説明する。
図1は自動車等の車両の前部の左右に配置される車両用前照灯の灯具ユニット10の斜視図、図2は分解斜視図、図3は縦断面図である。図4(a)は車両用前照灯の灯具ユニット10により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に形成されるロービーム用配光パターンPLoの例、図4(b)はハイビーム用配光パターンPHiの例である。
本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10は、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に、ロービーム用配光パターンPLo(図4(a)参照)又はハイビーム用配光パターンPHi(図4(b)参照)を形成するように構成された灯具ユニットである。
図1〜図3に示すように、車両用前照灯の灯具ユニット10は、LEDデバイス12、ホルダ14、リフレクタ16、ヒートシンク18等を備えたいわゆる反射型の一つの灯具ユニット(光学モジュールとも称される)として構成されている。
図5は、LEDデバイス12の斜視図である。
図5に示すように、LEDデバイス12(本発明の光源に相当)は、金属製の基板12a、基板12aの表面に二列に配置された横長矩形の第1発光部12b(発光面)及び第2発光部12c(発光面)、複数の端子12d等を備えている。
横長矩形の発光部12b、12cは、例えば、発光色が青系のLEDとこれを覆う黄色系の蛍光体(例えば、YAG蛍光体)とを組み合わせた構造の半導体発光素子(例えば、1mm角の発光面を含む発光ダイオード×4)を、基板12aの表面に所定間隔をおいて各列に実装することで構成することができる。端子12dは、発光部12b、12c(半導体発光素子)に電気的に接続されている。第1発光部12bと第2発光部12cとの間隔hは、例えば、3mm程度である。
半導体発光素子は、上記に限られず、RGB三色のLEDを組み合わせた構造の半導体発光素子であってもよいし、その他構造の半導体発光素子であってもよい。なお、発光部12b、12cを構成する半導体発光素子は、1以上であればよい。
図3に示すように、LEDデバイス12は、発光部12b、12cを略鉛直下方に向け、ホルダ14とヒートシンク18の取付部18aとの間に保持(例えば、挟持)された状態で、ヒートシンク18の取付部18aに固定されている。第1発光部12bは車両後方側に配置され、第2発光部12cは車両前方側に配置されている。
ヒートシンク18は、アルミダイカスト製で、図1、図2に示すように、LEDデバイス12が取り付けられる取付部18a、LEDデバイス12で発生する熱を放熱する複数の放熱フィン18b等を含んでおり、リフレクタ16の後方に配置されている。複数の放熱フィン18bは、ヒートシンク18の後面に水平方向に間隔をおいて配置されている。ヒートシンク18は、ロービーム及びハイビーム兼用のヒートシンクとされている。
図6(a)はヒートシンク18の取付部18a付近を上方から見た拡大斜視図、図6(b)はヒートシンク18の取付部18a付近を下方から見た拡大斜視図である。
図6(a)、図6(b)に示すように、ヒートシンク18の取付部18aは、ヒートシンク18の前面から前方に突出した部分で、ホルダ14のフック部14e、14fが係合する溝部18c、18d、LEDデバイス12が載置される載置面18g等を含んでいる。
図7(a)はホルダ14を上方から見た斜視図、図7(b)はホルダ14を下方から見た斜視図である。
ホルダ14は、高耐熱樹脂製で、図7(a)、図7(b)に示すように、一対の基板支持部14a、14b、連結部14c、遮光部14d等を含んでいる。ホルダ14を金属製でなく高耐熱樹脂製としたのは、軽量化及び精度を確保するためである。また、ホルダ14は、発光部12b、12cの近傍に配置されるため、高耐熱樹脂製とされている。
一対の基板支持部14a、14bは一定間隔をおいて平行に配置されている。一対の基板支持部14a、14bは、先端部近傍の位置において連結部14cにより連結されている。また、一対の基板支持部14a、14bは、連結部14cより基板支持部14a、14bの基端部寄りの位置において遮光部14dにより連結されている。
各基板支持部14a、14bの先端部には、ヒートシンク18の取付部18aの溝部18c、18dに係合するフック部14e、14fが形成されている。各基板支持部14a、14bの基端部には、ヒートシンク18の取付部18aの両側に位置する部分18e、18fに固定される固定部が14g、14h形成されている。
各基板支持部14a、14bは、LEDデバイス12を支持する支持片14i、14j、LEDデバイス12の基板12aの先端部が当接する当接面14k、14l等を含んでいる。
LEDデバイス12は、次のようにしてヒートシンク18の取付部18aに固定される。
図8は、LEDデバイス12を、ヒートシンク18の取付部18aに固定する方法を説明するための図である。図9は、ヒートシンク18の取付部18aに固定されたLEDデバイス12を下方から見た斜視図である。
まず、図8に示すように、発光部12b、12cを略鉛直下方に向けたLEDデバイス12を、ホルダ14の一対の基板支持部14a、14b間の支持片14i、14j上に載置する。次に、図6(a)、図6(b)に示すように、ホルダ14を移動させて、ホルダ14のフック部14e、14fをヒートシンク18の取付部18aの溝部18c、18dに係合させるとともに、ホルダ14の固定部14g、14hをヒートシンク18の取付部18aの両側に位置する部分18e、18fにネジ止め固定する(図9参照)。これにより、遮光部14dは、第1発光部12bと第2発光部12cとの間に適切に配置される。
ホルダ14の遮光部14dは、第1発光部12bからの光がサブ反射面16cに入射しないように、第1発光部12bからの光の一部を遮るための部分で、第1発光部12bと第2発光部12cとの間に配置されている。遮光部14dは、第1発光部12bからの光がサブ反射面16cに入射しないように、かつ、第1発光部12bからの光がより多く下反射面16aへ入射するように、前方斜め下方に向かって延びている(図3参照)。遮光部14dの形状は、第1発光部12bからの光がサブ反射面16cに入射しないように、第1発光部12bからの光の一部を遮ることができる形状であればよく、その形状は特に限定されない。また、遮光部14dが下方に延びる方向(又は角度)も特に限定されない。
以上のようにして、LEDデバイス12は、発光部12b、12cを略鉛直下方に向け、ホルダ14(支持片14i、14j)とヒートシンク18の取付部18a(載置面18g)との間に保持(例えば、挟持)された状態で、ヒートシンク18の取付部18aに固定されている。この状態で、LEDデバイス12の基板12aの先端部はホルダ14の当接面14k、14lに当接し(図8参照)、LEDデバイス12の基板12aの基端部はヒートシンク18の前面に当接し(図9参照)、LEDデバイス12(基板12a)の裏面はヒートシンク18の取付部18a(載置面18g)に当接している。
図3に示すように、リフレクタ16は、LEDデバイス12の下方に配置された下反射面16a、LEDデバイス12の上方に配置された上反射面16b、LEDデバイス12の前方に配置されたサブ反射面16c等を含んでいる。
各反射面16a、16b、16cは、金型を用いて一体成形されたリフレクタ基材に対してアルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで、一つの部品として構成されている。これにより、各反射面16a、16b、16cを物理的に分離した個々の部品として構成する場合と比べ、部品点数の削減、各反射面16a、16b、16cの組み付け工程の簡略化、各反射面16a、16b、16cの組み付け誤差の低減等が可能となる。なお、各反射面16a、16b、16cは、一体成形することなく物理的に分離した個々の部品として構成し、これらを組み合わせてもよい。
下反射面16aは、第1発光部12bからの光を反射し、略平行光として前方に照射(水平方向は拡散照射)してロービーム用配光パターンPLoの少なくとも一部を形成するように構成された反射面で、例えば、焦点F16aが第1発光部12b近傍に設定された回転放物面を基準面とした反射面である。下反射面16aは、第1発光部12bから下方に放出されて、ホルダ14の遮光部14dで遮光されない光が入射するように、LEDデバイス12の下方に配置されている。下反射面16aが、本発明の第1光学系を構成している。
サブ反射面16cは、第2発光部12cからの光を上方に向けて反射する反射面で、例えば、第1焦点F1が第2発光部12c近傍に設定され、第2焦点F2がサブ反射面16cと上反射面16bとの間の位置に設定された回転楕円面を基準面とした反射面である。サブ反射面16cは、LEDデバイス12の前方、かつ、下反射面16aに入射する第1発光部12bからの光を遮らない位置に配置されている。
上反射面16bは、サブ反射面16cで反射された第2発光部12cからの光を反射し、前方に照射してハイビーム用配光パターンPHi中の集光領域P2(図4(b)参照)を形成するように構成された反射面で、例えば、焦点F16bがサブ反射面16cの第2焦点F2近傍に設定された回転放物面を基準面とした反射面である。上反射面16bは、サブ反射面16cからの反射光が入射するように、LEDデバイス12の上方に配置されている。サブ反射面16c及び上反射面16bが、本発明の第2光学系を構成している。
なお、サブ反射面16cとして平面鏡を用い、上反射面16bとして焦点F16bが平面鏡としてのサブ反射面16cを介して第2発光部12c近傍に設定された回転放物面を基準面とした反射面を用いてもよい。
次に、第1発光部12b、第2発光部12cの動作例(ロービーム用配光パターンPLo又はハイビーム用配光パターンPHiに切り換える動作例)について説明する。
図10はロービーム用配光パターンPLo時の光路を説明するための図、図11はハイビーム用配光パターンPHi時の光路を説明するための図である。
ロービーム用配光パターンPLo又はハイビーム用配光パターンPHiの切り換えは、第1発光部12b(半導体発光素子)、第2発光部12c(半導体発光素子)が端子12dを介して電気的に接続されたECU等の制御回路(図示せず)によって行われる。
制御回路(制御手段)は、第1発光部12b及び第2発光部12cの点灯状態(点灯又は消灯)を個別に制御(例えば、IF低減又はパルス制御)することで、ロービーム用配光パターンPLo又はハイビーム用配光パターンPHiに切り換える。
例えば、ロービーム用配光パターンPLoを形成する場合、制御回路は、第1発光部12bが点灯し、第2発光部12cが消灯するように、各発光部12b、12cを制御する。第1発光部12bからの光は、図10に示すように、下反射面16aで反射され、前方に照射されて、仮想鉛直スクリーン上にロービーム用配光パターンPLo(図4(a)参照)を形成する。第1発光部12bからの光は、ホルダ14の遮光部14dで遮られるため、サブ反射面16cに入射しない。光源として、基板12aの表面に二列に配置された第1発光部12bと第2発光部12cとを含むLEDデバイス12を用いる場合、第1発光部12bからの光が第2光学系(サブ反射面16c)に入射することに起因してグレア等が発生する恐れがある。
これに対して、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、第1発光部12bと第2発光部12cとの間に配置された遮光部14dの作用により、第1発光部12bからの光が第2光学系(サブ反射面16c)に入射しないように遮光されるため、上記グレア等の発生を抑制することができる。
一方、ハイビーム用配光パターンPHiを形成する場合、制御回路は、各発光部12b、12cが点灯するように、各発光部12b、12cを制御する。第1発光部12bからの光は、図10に示すように、下反射面16aで反射され、前方に照射されて、仮想鉛直スクリーン上にロービーム用配光パターンPLoを形成する。
第2発光部12cから下方へ向かう光は、図11に示すように、下反射面16aで反射され、前方に照射されて、仮想鉛直スクリーン上にハイビーム用配光パターンPHi中の拡散領域P1を形成する。第2発光部12cの位置は下反射面16aの焦点F16aから前方にずれているため、ハイビーム用配光パターンPHi中の拡散領域P1は、ロービーム用配光パターンPLoよりぼけたパターンとなる。また、第2発光部12cから前方へ向かう光は、サブ反射面16c及び上反射面16bで反射され、前方に照射されて、仮想鉛直スクリーン上にハイビーム用配光パターンPHi中の集光領域P2を形成する。
ハイビーム用配光パターンPHiは、各パターンPLo、P1、P2を重畳したパターン(図4(b)参照)となる。
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、光源のコストや組み立て工数を削減することができる。これは、光源として、物理的に分離した二つの発光部を用いるのではなく、基板12aの表面に二列に配置された第1発光部12bと第2発光部12cとを含むLEDデバイス12を用いていることによるものである。
光源として、基板12aの表面に二列に配置された第1発光部12bと第2発光部12cとを含むLEDデバイス12を用いる場合、第1発光部12bからの光が第2光学系(サブ反射面16c)に入射することに起因してグレア等が発生する恐れがある。
これに対して、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、第1発光部12bと第2発光部12cとの間に配置された遮光部14dの作用により、第1発光部12bからの光が第2光学系(サブ反射面16c)に入射しないように遮光されるため、上記グレア等の発生を抑制することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、一つの灯具ユニット10でロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成することができるため、従来と比べ、灯具ユニットが搭載されるスペースを縮小することができる。これにより、小型の車両用前照灯の灯具ユニットを提供することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、ホルダ14でLEDデバイス12をヒートシンク18の取付部18aとの間に保持するだけで、遮光部14dを第1発光部12bと第2発光部12cとの間に適切に配置することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、一つの灯具ユニット10でロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成することができるため、従来と比べ、LEDデバイス、リフレクタ、ヒートシンク、ホルダなどの構成部品を削減することができる。その結果、部材費、加工費、組立費を低減でき、1ランプあたりの灯具ユニット(光学モジュール)のコストダウン、軽量化、小型化等を実現することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯の灯具ユニット10によれば、一つの灯具ユニット10でロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成することができる新規見栄えの灯具ユニットを実現することができる。
次に、変形例について説明する。
上記実施形態とは逆に、第1光学系(下反射面16a)でハイビーム用配光パターンを形成し、第2光学系(サブ反射面16c及び上反射面16b)でロービーム用配光パターンを形成するように、各反射面16a、16b、16cの面形状を構成してもよい。
また、図1〜図3に示す車両用前照灯の灯具ユニット10を、上下逆転させて配置してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
10…車両用前照灯の灯具ユニット、12…LEDデバイス、12a…基板、12b…第1発光部、12c…第2発光部、12d…端子、14…ホルダ、14a、14b…基板支持部、14c…連結部、14d…遮光部、14e、14f…フック部、14g、14h…固定部、14i、14j…支持片、14k、14l…当接面、16…リフレクタ、16a…下反射面、16b…上反射面、16c…サブ反射面、18…ヒートシンク、18a…取付部、18b…放熱フィン、18c、18d…溝部、18e、18f…部分、18g…載置面

Claims (3)

  1. ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
    基板と、前記基板の表面に二列に配置された少なくとも一つの半導体発光素子により構成される第1発光部及び少なくとも一つの半導体発光素子により構成される第2発光部と、を含む光源と、
    前記第1発光部からの光を制御し、前方に照射してロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成する第1光学系と、
    前記第2発光部からの光を制御し、前方に照射してハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成する第2光学系と、
    前記第1発光部からの光が前記第2光学系に入射しないように、前記第1発光部と前記第2発光部との間に配置された遮光部と、
    前記第1発光部及び前記第2発光部の点灯状態を制御することで、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンに切り換える制御手段を備えたことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
  2. 前記第1発光部及び前記第2発光部は略鉛直下方に向けられており、
    前記第1発光部は車両後方側に配置され、前記第2発光部は車両前方側に配置されており、
    前記第1光学系は、前記第1発光部から下方に放出されて、前記遮光部で遮光されない光が入射するように、前記光源の下方に配置された下反射面を含んでおり、
    前記下反射面は、前記第1発光部からの光を反射し、前方に照射して前記ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成されており、
    前記第2光学系は、前記光源の前方、かつ、前記下反射面に入射する前記第1発光部からの光を遮らない位置に配置され、前記第2発光部からの光を上方に向けて反射するサブ反射面と、前記サブ反射面からの反射光が入射するように、前記光源の上方に配置された上反射面と、を含んでおり、
    前記上反射面は、前記サブ反射面で反射された前記第2発光部からの光を反射し、前方に照射してハイビーム用配光パターン中の集光領域を形成するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
  3. 前記光源が取り付けられる取付部と、
    前記光源を前記取付部との間に保持するホルダと、
    を備えており、
    前記遮光部は、前記ホルダに設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
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