JP2015080064A - 電気音響変換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部接続用端子をハウジングの背面に沿って配置するものでありながら、コイルと外部接続用端子の接続を容易にするだけでなく、接続箇所を減らして接続信頼性を向上させる。【解決手段】電気信号を音波に変換して出力する電気音響変換器1であって、正面側に音波の出力口4aを有するハウジング2と、ハウジング内に配置されるバランスドアーマチュア型の駆動ユニット10及びダイヤフラム3aと、ハウジングの背面側に沿って配置され、駆動ユニットのコイル51と電気的に接続される外部接続用端子31とを備え、外部接続用端子が、外部から電気信号が入力される外部接続部32と、コイルに接続されコイルが巻回されるボビン21によって囲繞されるコイル接続部33とを有し、コイル接続部がコイルに直接接続され、パッドに保持された外部接続部がハウジングの背面に沿うように配置される。【選択図】図2
Description
本発明は、医療機器や音響機器に用いられるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器に関する。
補聴器などの医療機器や、イヤホン、ヘッドセットなどの音響機器に用いられる電気音響変換器として、バランスドアーマチュア型の駆動ユニットを備えたものが知られている。
たとえば、特許文献1に示される電気音響変換器は、正面側に音波の出力口を有するハウジングと、ハウジング内に配置されるバランスドアーマチュア型の駆動ユニット及びダイヤフラムと、ハウジングの背面に沿って配置され、駆動ユニットのコイルと電気的に接続される外部接続用端子とを備え、外部接続用端子から入力される電気信号を駆動ユニット及びダイヤフラムで音波に変換して出力口から出力するように構成されている。
このような電気音響変換器によれば、外部接続用端子がハウジングの背面に沿って配置されているので、上下面方向及び左右側面方向に出っ張りが無く、放音方向を軸とした公称径が小さくなり、電気音響変換器が組込まれる医療機器や音響機器の小型化に寄与することができる。
しかしながら、従来の電気音響変換器では、外部接続用端子をハウジングの背面に沿って配置する場合、外部接続用端子が実装された端子基板をハウジングの背面部に固定し、導線を介して端子基板とコイルを電気的に接続していたので、端子基板に対する導線の接続が容易ではなく、接続作業時に断線する惧れがあった。また、一つの外部接続用端子につき2箇所の導線接続作業が必要になるので、高い接続信頼性を得ることが困難であった。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、外部接続用端子をハウジングの背面に沿って配置するものでありながら、コイルと外部接続用端子の接続を容易にするだけでなく、接続箇所を減らして接続信頼性を向上させることができる電気音響変換器の提供を目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、外部から入力される電気信号を音波に変換して出力する電気音響変換器であって、正面側に音波の出力口を有するハウジングと、ハウジング内に配置されるバランスドアーマチュア型の駆動ユニット及びダイヤフラムと、ハウジングの背面側に沿って配置され、駆動ユニットのコイルと電気的に接続される外部接続用端子とを備え、外部接続用端子が、外部から電気信号が入力される外部接続部と、コイルに接続されコイルが巻回されるボビンによって囲繞されるコイル接続部とを有し、コイル接続部がコイルに直接接続され、外部接続部がハウジングの背面に沿うように配置されることを特徴とする電気音響変換器を提供する。
このような本発明の電気音響変換器によれば、外部接続用端子をハウジングの背面に沿って配置するものでありながら、コイルと外部接続用端子の接続を容易にするだけでなく、接続箇所を減らして接続信頼性を向上させることができる。
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器が組込まれたイヤホンの断面図である。図1に示すように、本発明の実施形態に係る電気音響変換器1は、電気信号を音波に変換するために、イヤホン100、ヘッドセット、補聴器などに組み込まれる。たとえば、図1に示すイヤホン100は、電気音響変換器1を保持するブッシュ101と、電気音響変換器1に電気的に接続されるケーブル102と、ブッシュ101を覆うボディ103と、ボディ103の先端部に装着されるイヤーパッド104とを備えており、該イヤーパッド104を耳に挿入して使用される。
ケーブル102は、他端側に備えるコネクタ(図示せず)を介して音楽プレーヤ、テレビ、ラジオ等の音響機器(図示せず)に接続され、音響機器から出力される電気信号を電気音響変換器1に入力する。電気音響変換器1は、入力された電気信号を音波に変換し、変換した音波を前端側から出力する。そして、電気音響変換器1から出力された音波は、ボディ103及びイヤーパッド104の音導孔103a、104aを介して使用者の耳のなかに伝播される。
つぎに、本発明の実施形態に係る電気音響変換器1の構成について、図2及び図3を参照して説明する。
図2は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器の断面図、図3は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器の分解斜視図である。図2及び図3に示すように、電気音響変換器1は、ハウジング2、ダイヤフラムユニット3及び駆動ユニット10を備える。
ハウジング2は、トップハウジング4とボトムハウジング5とを備える。トップハウジング4とボトムハウジング5は、ダイヤフラムユニット3を挟持した状態でレーザー溶接、接着などの固定手段を用いて互いに固定される。
ボトムハウジング5は、上面が開口した箱形状を有する。ボトムハウジング5の上面開口部は、ダイヤフラムユニット3で覆蓋され、ボトムハウジング5とダイヤフラムユニット3で覆われる空間に駆動ユニット10が配置される。
駆動ユニット10は、磁気的に遮蔽するために、スペーサ6を介してボトムハウジング5の底部に固定される。具体的には、ボトムハウジング5の底部にレーザー溶接、接着などの固定手段を用いてスペーサ6を固定した後、スペーサ6に対してレーザー溶接、接着などの固定手段を用いて駆動ユニット10を固定している。
ダイヤフラムユニット3の上面側は、トップハウジング4により覆われる。トップハウジング4の一部には、音波の出力口4aとなる切り欠き部が形成されており、この切り欠き部を介して、ダイヤフラムユニット3とトップハウジング4とで覆われる空間がハウジング2の外部空間と連通される。なお、本明細書では、ハウジング2における出力口4aの形成部位を正面側とする。
つぎに、駆動ユニット10の構成について、図2及び図3を参照して説明する。
図2及び図3に示すように、駆動ユニット10は、アーマチュア11、ボビン21、一対の外部接続用端子31、パッド41、コイル51、一対の磁石61、マグネットストラップ71及び駆動ピン81を備える。
アーマチュア11は、金属板を平面視で略E字状に折り曲げ加工した部材であり、基板部12と、基板部12の両端部から延びる一対の側板部13と、基板部12の中央部から側板部13間を延びる振動部14とを有する。一対の側板部13は、マグネットストラップ71の外側面部にレーザー溶接などの固定手段を用いて固定される。
ボビン21は、基部22と、コイル51が巻回されるコイル巻回部23と、一対の磁石61が位置決めされる磁石位置決め部24とを有しており、これらの基部22、コイル巻回部23及び磁石位置決め部24が樹脂材料により一体成形されている。
基部22は、アーマチュア11の基板部12と略平行となる面を構成している。基部22の中央部には、アーマチュア11の振動部14が貫通する貫通孔25が形成されている。また、基部22の上部には、一対の外部接続用端子31の一部が埋め込まれている。外部接続用端子31は、外部から電気信号を入力する外部接続部32と、コイル51に接続されるコイル接続部33と、ボビン21に埋め込まれる埋め込み部34と、コイル接続部33(埋め込み部34)と外部接続部32を連結する連結部35とを有する、完成後の側面視が逆L字状の金属部材であり、ボビン21を成形する際にその基部22に一体化される。
基部22には、背面側に突出する一対の凸部26が一体に形成されている。一対の凸部26は、ボトムハウジング5の背面部に形成される一対の切欠き部5aと対応する位置に形成されており、駆動ユニット10がボトムハウジング5に対して組み付けられるとき、凸部26がボトムハウジング5の切欠き部5aに嵌合することにより、ボトムハウジング5に対する駆動ユニット10の位置決めが行われる。
外部接続用端子31の連結部35は、凸部26の先端面から突出するとともに、下方に折れ曲がって外部接続部32に繋がる。これにより、駆動ユニット10がボトムハウジング5に固定された状態においては、外部接続用端子31の外部接続部32がハウジング2の背面に沿って配置される。
コイル巻回部23は、基部22と磁石位置決め部24との間をつなぐように、所定の間隔をおいて並列する一対の腕部23a、23bからなり、この腕部23a、23bにコイル用導線52を巻回することでコイル51が形成される。そして、コイル用導線52の端部は、それぞれ、外部接続用端子31のコイル接続部33にからげられ、その後のアーク溶接や半田付けによりコイル接続部33に固定状に接続される。
磁石位置決め部24は、コイル巻回部23からハウジング2の正面側に延出するように形成されており、コイル巻回部23側はアーマチュア11の振動部14が挿通される空間を残してマグネットストラップ71を覆うように形成されている。そして、一対の磁石61がアーマチュア11の振動部14が挿入される空間を隔てて上下に対向するように、ボビン21に対する磁石61の位置決めを行う。磁石61は、正面側からマグネットストラップ71内に差し込まれ、磁石位置決め部24の外側に設けられたマグネットストラップ71に対して接着などの固定手段を用いて固定される。
マグネットストラップ71は、磁性体からなり、ボビン21を一体成形する際に、磁石位置決め部24を構成する部分の外側に配置されることにより、磁石位置決め部24(ボビン21)と一体的に設けられる。なお、マグネットストラップ71は、ボビン21を成形した後に、別工程でボビン21に固定するようにしてもよい。
パッド41は、一対の外部接続用端子31の外部接続部32を保持する樹脂部材であり、外部接続用端子31の外部接続部32とともにハウジング2の背面に沿って配置される。本実施形態のパッド41は、ボビン21を成形する際、互いに分離した樹脂により一対の外部接続用端子31と一体的に形成されるが、ボビン21とは別のタイミングで形成するようにしてもよい。
パッド41は、駆動ユニット10をハウジング2に組込んだ後、ハウジング2の背面に接着剤91を用いて接着される。このとき、ハウジング2の外部で露出している外部接続用端子31の連結部35も接着剤91で覆われるとともに、ボビン21の凸部26とハウジング2との間の隙間も接着剤91で塞がれる。
駆動ピン81は、アーマチュア11の振動部14がコイル51及び一対の磁石61間を貫通する状態で、アーマチュア11の側板部13をマグネットストラップ71の外側面部に固定した後、振動部14の先端部にレーザー溶接などの固定手段を用いて固定される。振動部14に固定された駆動ピン81は上方に延出し、その上端部は、駆動ユニット10をハウジング2に組み込む際に接着、レーザー溶接などの固定手段を用いてダイヤフラムユニット3のダイヤフラム3aに固定される。
つぎに、本発明の実施形態に係る電気音響変換器1の動作について説明する。
電気音響変換器1においては、一対の磁石61により磁気回路が構成され、磁石61間には直流磁界が発生する。ここで、一対の外部接続用端子31を介してコイル51に電気信号を印加すると、交流磁束が発生し、この交流磁束が、アーマチュア11の振動部14、磁石61、マグネットストラップ71、アーマチュア11の側板部13及び基板部12からなる磁気回路を流れることにより、磁石61とアーマチュア11の振動部14との間に交流磁界が生じる。この交流磁界が上記の直流磁界に重畳されることにより、アーマチュア11の振動部14が振動する。振動部14の振動は、駆動ピン81を介してダイヤフラムユニット3のダイヤフラム3aに伝わり、ダイヤフラム3aが振動する。ダイヤフラム3aが振動すると、ダイヤフラムユニット3とトップハウジング4とで覆われた空間内の圧力が変動し、この圧力変動が音波となって、出力口4aからハウジング2の外部に出力される。
なお、本実施形態の電気音響変換器1は、円筒形の音導部7aを有するスパウト7を備え、このスパウト7を、出力口4aが形成されるハウジング2の正面上部にレーザー溶接、接着などの固定手段を用いて固定することにより、出力口4aから出力される音波の指向性を高めている。
つぎに、駆動ユニット10の製造工程について、図4〜図6を参照して説明する。
駆動ユニット10の製造に際しては、インサート成形により、パッド41とボビン21を樹脂で成形するとともに一対の外部接続用端子31及びマグネットストラップ71をその樹脂で一体的に形成する。
図4は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器のインサート成形前における外部接続用端子及びマグネットストラップを示す斜視図である。
図4に示すように、インサート成形により、ボビン21、一対の外部接続用端子31、パッド41及びマグネットストラップ71を一体的に形成する際には、インサート成形用金型の所定位置に一対の外部接続用端子31及びマグネットストラップ71を配置する。
図4に示すように、インサート成形により、ボビン21、一対の外部接続用端子31、パッド41及びマグネットストラップ71を一体的に形成する際には、インサート成形用金型の所定位置に一対の外部接続用端子31及びマグネットストラップ71を配置する。
この段階では、一対の外部接続用端子31がキャリア部36を介して一体的に連結されており、連結部35も曲げ加工前の平板状態である。また、各外部接続用端子31の外部接続部32には、パッド41との一体性を高めるために、パッド41内に埋め込まれる凸部32aが3次元的に突出形成される。また、各外部接続用端子31の埋め込み部34には、ボビン21との一体性を高めるために、表裏の樹脂を連結させる連結孔34aが形成されるとともに、ボビン21からの抜けを防止する曲げ部34bが形成されている。連結孔34aは貫通孔でなく半抜き状の凹凸とすることでも基部22と埋め込み部34が強固となり、ノッチ35aで連結部35を曲げ加工する際の支持部として剛性を確保することができる。
図5は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器のインサート成形後における外部接続用端子、パッド、ボビン及びマグネットストラップを示す斜視図である。
図5に示すように、インサート成形後は、ボビン21、一対の外部接続用端子31、パッド41及びマグネットストラップ71を一体的に備えるアッセンブリAが得られる。そして、インサート成形後に、外部接続用端子31のキャリア部36が切断される。
図5に示すように、インサート成形後は、ボビン21、一対の外部接続用端子31、パッド41及びマグネットストラップ71を一体的に備えるアッセンブリAが得られる。そして、インサート成形後に、外部接続用端子31のキャリア部36が切断される。
アッセンブリAの成形後は、ボビン21の磁石位置決め部24に一対の磁石61を組み込んで固定するとともに、ボビン21のコイル巻回部23にコイル用導線52を巻回してコイル51を形成する。そして、コイル用導線52の端部は、それぞれ、外部接続用端子31のコイル接続部33にからげ、その後、アーク溶接、半田付け等でコイル接続部33に固定状に接続する。
つまり、外部接続用端子31とコイル51の導線接続作業は、コイル51が巻回されるボビン21と外部接続用端子31を一体的に備えるアッセンブリA上で行われるので、コイル51と外部接続用端子31の接続作業が容易になり、接続作業時の断線を防止することができる。しかも、導線接続作業は、一つの外部接続用端子31につき1箇所になるので、接続箇所を減らして接続信頼性を向上させることができる。なお、本実施形態の外部接続用端子31は、コイル接続部33の先端部に突起部33aを有し、この突起部33aでコイル接続部33にからげたコイル用導線52の抜けを防止している。また、コイル接続部33は図4に示されるように曲げ加工前は外部接続用端子31と同一面であり、基部22の側方に延出しアーマチュア11の側板部13の上方に位置する。そのため、コイル接続部33を形成する際の加工が容易となり、またコイル接続部33を配置するための空間を別途必要とせず、本機器の小型化が可能となる。
つぎに、アッセンブリAにアーマチュア11を組付ける。この工程は、アーマチュア11の振動部14をボビン21の貫通孔25に貫通させた後、アーマチュア11の側板部13をマグネットストラップ71の外側面部にレーザー溶接などの固定手段を用いて固定することにより行われる。
図6は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器における駆動ユニットの完成状態を示す斜視図である。
図6に示すように、アッセンブリAにアーマチュア11を組付けた後には、外部接続用端子31の外部接続部32及びパッド41をハウジング2の背面に沿わせるべく、外部接続用端子31の連結部35を曲げ加工する。連結部35の両側部には、ノッチ35aが形成されており、曲げ加工時には、ノッチ35aを起点として連結部35が曲げられる。
図6に示すように、アッセンブリAにアーマチュア11を組付けた後には、外部接続用端子31の外部接続部32及びパッド41をハウジング2の背面に沿わせるべく、外部接続用端子31の連結部35を曲げ加工する。連結部35の両側部には、ノッチ35aが形成されており、曲げ加工時には、ノッチ35aを起点として連結部35が曲げられる。
そして最後に、アッセンブリAを貫通するアーマチュア11の振動部14にレーザー溶接などの固定手段を用いて駆動ピン81を固定すれば、駆動ユニット10が完成する。
つぎに、ハウジング2に対する駆動ユニット10の組込み工程について、図2及び図3を参照して説明する。
ハウジング2に駆動ユニット10を組込む場合は、まず、ボトムハウジング5の内部に駆動ユニット10を収容する。このとき、駆動ユニット10のボビン21に形成される凸部26がボトムハウジング5の切欠き部5aに嵌合することにより、ボトムハウジング5に対する駆動ユニット10の位置決めが行われる。そして、駆動ユニット10がボトムハウジング5に対して位置決めされたら、駆動ユニット10の底部をボトムハウジング5の底部に固定されたスペーサ6に対してレーザー溶接、接着などの固定手段を用いて固定する。
つぎに、ボトムハウジング5の上面開口部をダイヤフラムユニット3で覆う。このとき、駆動ピン81の上端部をダイヤフラムユニット3のダイヤフラム3aに対して接着、レーザー溶接などの固定手段を用いて固定するとともに、ボトムハウジング5とダイヤフラムユニット3をレーザー溶接、接着などの固定手段を用いて固定する。
つぎに、ダイヤフラムユニット3の上方をトップハウジング4で覆う。このとき、トップハウジング4は、ボトムハウジング5との間でダイヤフラムユニット3を挟持するとともに、ボトムハウジング5に対してレーザー溶接、接着などの固定手段を用いて固定され、ハウジング2が形成される。そして、ハウジング2の形成後には、ハウジング2の正面上部にレーザー溶接、接着などの固定手段を用いてスパウト7が固定される。
つぎに、ハウジング2の背面に沿う外部接続用端子31の外部接続部32及びパッド41をハウジング2の背面に接着剤91を用いて接着する。このとき、ハウジング2の外部で露出している外部接続用端子31の連結部35を接着剤91で覆うともに、ボビン21の凸部26とハウジング2との間の隙間も接着剤91で塞ぐようにする。以上の工程で駆動ユニット10がハウジング2に組み込まれ、電気音響変換器1が完成する。
以上に述べた実施形態によれば、正面側に音波の出力口4aを有するハウジング2と、ハウジング2内に配置されるバランスドアーマチュア型の駆動ユニット10及びダイヤフラム3aと、ハウジング2の背面に沿って配置され、駆動ユニット10のコイル51と電気的に接続される外部接続用端子31とを備え、外部接続用端子31から入力される電気信号を駆動ユニット10及びダイヤフラム3aで音波に変換して出力口4aから出力する電気音響変換器1であって、外部接続用端子31に、外部から電気信号を入力する外部接続部32と、コイル51に接続されるコイル接続部33を設けるとともに、外部接続部32を保持するパッド41と、コイル51が巻回されるボビン21を樹脂で外部接続用端子31と一体的に形成し、ボビン21に巻回したコイル51をコイル接続部33に直接接続する一方、外部接続部32及びパッド41をハウジング2の背面に沿わせたので、外部接続用端子31をハウジング2の背面に沿って配置する電気音響変換器1でありながら、外部接続用端子31とコイル51の導線接続作業を、コイル51が巻回されるボビン21と外部接続用端子31を一体的に備えるアッセンブリA上で行うことができ、その結果、コイル51と外部接続用端子31の接続作業が容易になり、接続作業時の断線を防止することができる。しかも、コイル51は、外部接続用端子31のコイル接続部33に直接接続され、コイル51の導線接続作業が一つの外部接続用端子31につき1箇所になるので、接続箇所を減らして接続信頼性を向上させることができる。
また、パッド41とボビン21は、互いに分離した樹脂で形成され、外部接続用端子31を介して一体的に連結されるので、パッド41とボビン21を一体成形する場合に比べ、パッド41及びボビン21の形状や配置の自由度を高めることができる。
また、外部接続用端子31は、パッド41とボビン21を連結する連結部35が曲げ加工されることにより、外部接続部32及びパッド41がハウジング2の背面に沿うので、たとえば、アーマチュア11の組付け工程後に連結部35を曲げ加工するようにすれば、アーマチュア11の組付け工程を邪魔することなく、外部接続部32及びパッド41をハウジング2の背面に沿わせることができる。
また、外部接続用端子31の連結部35は、パッド41をハウジング2の背面に接着する際に接着剤91で覆われるので、外部接続用端子31の連結部35がハウジング2やその他の部材と短絡することを防止できるだけでなく、別途工程で連結部35を被覆する場合に比べて製造工程を簡略化することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、ユニットAを形成する際、外部接続用端子31にパッド41を形成せず外部接続部32だけを背面に沿わせるようにすることもできる。この場合外部接続部32とハウジング2の背面との間に薄い樹脂シートなどを設けて絶縁などすることで、背面に沿わせた外部接続部32とハウジング2の背面の間隔を短縮することができ、小型化が図れることとなる。
また、たとえば、前記実施形態の電気音響変換器は、一対の外部接続用端子を備えるが、外部接続用端子の個数は一対に限定されない。たとえば、GND接続部の追加により3端子化された電気音響変換器においても本発明は有効に実施することができる。
1…電気音響変換器、2…ハウジング、3…ダイヤフラムユニット、3a…ダイヤフラム、4…トップハウジング、4a…出力口、5…ボトムハウジング、5a…切欠き部、6…スペーサ、7…スパウト、7a…音導部、10…駆動ユニット、11…アーマチュア、12…基板部、13…側板部、14…振動部、21…ボビン、22…基部、23…コイル巻回部、23a、23b…腕部、24…磁石位置決め部、25…貫通孔、26…凸部、31…外部接続用端子、32…外部接続部、32a…凸部、33…コイル接続部、33a…突起部、34…埋め込み部、34a…連結孔、34b…曲げ部、35…連結部、35a…ノッチ、36…キャリア部、41…パッド、51…コイル、52…コイル用導線、61…磁石、71…マグネットストラップ、81…駆動ピン、91…接着剤、100…イヤホン、101…ブッシュ、102…ケーブル、103…ボディ、103a、104a…音導孔、104…イヤーパッド
Claims (5)
- 外部から入力される電気信号を音波に変換して出力する電気音響変換器であって、
正面側に前記音波の出力口を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置されるバランスドアーマチュア型の駆動ユニット及びダイヤフラムと、
前記ハウジングの背面側に沿って配置され、前記駆動ユニットのコイルと電気的に接続される外部接続用端子とを備え、
前記外部接続用端子が、外部から前記電気信号が入力される外部接続部と、前記コイルに接続され前記コイルが巻回されるボビンによって囲繞されるコイル接続部とを有し、
前記コイル接続部が前記コイルに直接接続され、前記外部接続部が前記ハウジングの背面に沿うように配置されることを特徴とする電気音響変換器。 - 前記外部接続部が樹脂によるパッドで支持されることを特徴とする請求項1に記載の電気音響変換器。
- 前記パッドと前記ボビンが互いに分離した樹脂で同時に形成され、前記外部接続用端子を介して一体的に連結されることを特徴とする請求項2に記載の電気音響変換器。
- 前記外部接続用端子が、前記外部接続部と前記コイル接続部が連結部により連続する平面を有するよう形成され、前記連結部が曲げ加工されることにより、前記外部接続部が前記ハウジングの背面に沿うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気音響変換器。
- 前記連結部が、前記外部接続用端子を前記ハウジングの背面に接着する際に接着剤で覆われることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電気音響変換器。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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