JP2020123454A - 車両用灯具ユニット及び車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】設計どおりの配光特性を得ることができる車両用灯具ユニット等を提供する。【解決手段】光源が実装された基板と、基板固定部及びリフレクタ本体が一体成形されたリフレクタと、ネジと、を備え、前記基板には、前記ネジが挿入される第1貫通穴が形成されており、前記基板固定部は、前記ネジが螺合するボス部を含み、前記リフレクタ本体は、前記基板固定部に固定された基端部と前記光源から出射される光を反射する反射面を含み、前記基板は、前記第1貫通穴に挿入された前記ネジが前記ボス部に螺合することで、前記ネジの頭部と前記基板固定部との間に挟持された状態で前記基板固定部に固定されており、前記基板固定部のうち前記リフレクタ本体の基端部と前記ボス部との間には、少なくとも1つの第2貫通穴が形成されている車両用灯具ユニットであることを特徴とする。【選択図】 図4

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に、設計どおりの配光特性を得ることができる車両用灯具ユニット及び車両用灯具に関する。
従来、車両用灯具の分野においては、光源が実装された基板と、基板固定部及びリフレクタ本体が一体成形されたリフレクタと、を備え、基板に形成された貫通穴に挿入されたネジを基板固定部に設けられたボス部(基板固定部から突出した肉厚部。ネジボス)に螺合させることで、基板をリフレクタ(基板固定部)に固定した構造の車両用灯具が知られている(例えば、特許文献1(図2等)参照)。
特開2018−137125号公報
しかしながら、本発明者が検討したところ、上記従来の車両用灯具においては、設計どおりの配光特性を得ることができないことが判明した。これは、リフレクタの剛性が基板より低いため、ネジの螺合に伴いボス部が変形することで発生する応力に起因してリフレクタ(反射面)が変形するのが原因と考えられる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、設計どおりの配光特性を得ることができる車両用灯具ユニット及び車両用灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一つの側面は、光源が実装された基板と、基板固定部及びリフレクタ本体が一体成形されたリフレクタと、ネジと、を備え、前記基板には、前記ネジが挿入される第1貫通穴が形成されており、前記基板固定部は、前記ネジが螺合するボス部を含み、前記リフレクタ本体は、前記基板固定部に固定された基端部と前記光源から出射される光を反射する反射面を含み、前記基板は、前記第1貫通穴に挿入された前記ネジが前記ボス部に螺合することで、前記ネジの頭部と前記基板固定部との間に挟持された状態で前記基板固定部に固定されており、前記基板固定部のうち前記リフレクタ本体の基端部と前記ボス部との間には、少なくとも1つの第2貫通穴が形成されている車両用灯具ユニットであることを特徴とする。
この側面によれば、設計どおりの配光特性を得ることができる車両用灯具ユニットを提供することができる。
これは、基板固定部のうちリフレクタ本体の基端部とボス部との間に貫通穴が形成されていることによるものである。
これにより、基板に形成された貫通穴に挿入されたネジを基板固定部に設けられたボス部に螺合させることで基板を基板固定部に固定しても、リフレクタ(反射面)の変形が抑制されるため、設計どおりの配光特性を得ることができる。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記リフレクタの剛性は、前記基板より低いことを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、放熱部材をさらに備え、前記放熱部材には、前記ネジが挿入される第3貫通穴が形成されており、前記基板は、前記放熱部材と前記基板固定部との間に配置されており、前記基板及び前記放熱部材は、前記第1貫通穴及び前記第3貫通穴に挿入された前記ネジが前記ボス部に螺合することで、前記ネジの頭部と前記基板固定部との間に挟持された状態で前記基板固定部に固定されていることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記リフレクタの剛性は、前記基板及び前記放熱部材より低いことを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記放熱部材は、放熱フィンを含むことを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記放熱部材は、放熱フィンを含まないことを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記基板固定部は、位置決め凸部を含み、前記位置決め凸部は、前記ボス部を間に挟んだ複数個所にそれぞれ設けられ、前記基板は、前記位置決め凸部が当該基板に当接し、前記基板と前記基板固定部との間に隙間が形成された状態で前記基板固定部に固定されていることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記基板固定部は、補強リブ部を含み、前記補強リブ部は、前記第2貫通穴と前記ボス部との間に設けられていることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記補強リブ部は、前記第2貫通穴に沿って設けられていることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、請求項1から8のいずれか1項に記載の車両用灯具ユニットを複数備えたことを特徴とする。
車両用灯具10の前方から見た分解斜視図である。 車両用灯具10の後方から見た分解斜視図である。 車両用灯具10(車両用灯具ユニット10A)の上面図(基板20及び放熱部材30は省略)である。 (a)図3のA−A断面図、(b)図3のB−B断面図である。 位置決め凸部41eの作用を説明するための簡略図(縦断面図に相当)である。 反射面42bからの反射光が狙いの方向D1とは別の方向D2に照射されることを説明するための図である。 貫通穴H6の一例(変形例)である。 貫通穴H6の一例(変形例)である。 補強リブ41hの一例である。 放熱部材30の変形例である。 灯具ユニット10Aの変形例である。 灯具ユニット10Aの変形例である。
以下、本発明の実施形態である車両用灯具10について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
図1は車両用灯具10の前方から見た分解斜視図、図2は後方から見た分解斜視図、図3は上面図(基板20及び放熱部材30は省略)、図4(a)は図3のA−A断面図、図4(b)は図3のB−B断面図である。
図1〜図4に示す車両用灯具10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可能な車両用前照灯であり、車両(図示せず)の前端部の左側及び右側に搭載される。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)上に形成される。
左右両側に搭載される車両用灯具10は左右対称の構成であるため、以下、代表して、車両(図示せず)の前端部の右側(車両前方に向かって右側)に搭載される車両用灯具10について説明する。以下、説明の便宜のため、XYZ軸を定義する。X軸は車両前後方向に延びており、Y軸は車幅方向に延びており、Z軸は鉛直方向に延びている。
図1に示すように、車両用灯具10は、3つの車両用灯具ユニット10A、10B、10Cを備える。以下、車両用灯具ユニット10A、10B、10Cのことを単に灯具ユニット10A、10B、10Cという。灯具ユニット10A、10Bはロービーム用の灯具ユニットである。一方、灯具ユニット10Cはハイビーム用の灯具ユニットである。ロービーム用の灯具ユニット10A、10Bとハイビーム用の灯具ユニット10Cは、反射面が異なる点以外同様の構成であるため、以下、代表して、ロービーム用の灯具ユニット10Aについて説明する。
図4に示すように、灯具ユニット10Aは、光源21が実装された基板20と、放熱部材30と、リフレクタ40と、ネジ50と、を備える。灯具ユニット10Aは、図示しないが、アウターレンズとハウジングとによって構成される灯室内に配置され、ハウジング等に固定される。
基板20は、上面20a及びその反対側の下面20bを含むアルミ等の金属製の基板である。
光源21は、基板20の下面20bに実装されており、下向きに光を出射する。光源21は、例えば、白色光を発光するLED等の半導体発光素子である。
基板20には、リフレクタ40に設けられたボス部41c(及びネジ50)が挿入される貫通穴H1(本発明の第1貫通穴の一例)、及び、リフレクタ40に設けられた位置決めピン41d(図4(b)参照)が挿入される貫通穴H2が形成されている。各々の貫通穴H1、H2は、基板20の上面20aと下面20bとを貫通している。
放熱部材30は、光源21で発生した熱を放熱して冷却するための部材(ヒートシンク)で、ベース部31と、放熱フィン32と、を含む。放熱部材30は、例えば、アルミダイカスト等の金属製である。
ベース部31は、上面31a及びその反対側の下面31bを含む。放熱フィン32は、ベース部31の上面31aに複数設けられる。
放熱部材30(ベース部31)には、リフレクタ40に設けられたボス部41c(及びネジ50)が挿入される貫通穴H3(本発明の第3貫通穴の一例)、及び、リフレクタ40に設けられた位置決めピン41d(図4(b)参照)が挿入される貫通穴H4が形成されている。各々の貫通穴H3、H4は、ベース部31の上面31aと下面31bとを貫通している。なお、貫通穴H3に挿入されたボス部41cが干渉しないように、放熱フィン32の一部には、切り欠き部32a(図1参照)が形成されている。
リフレクタ40は、基板固定部41(天井面)及びリフレクタ本体42を含む。リフレクタ40は、ポリカーボネイト等の合成樹脂製で、ポリカーボネイト等の合成樹脂を射出成形することにより一体成形される。
基板固定部41は、上面41a及びその反対側の下面41bを含む。上面41aは、概ねXY平面に対して平行な平面である。
リフレクタ本体42は、基板固定部41(下面41b)に固定された基端部42aと光源21から出射される光を反射する反射面42bを含む。
反射面42bは、リフレクタ本体42の前面にアルミ蒸着等の金属蒸着を施すことで形成される。なお、リフレクタ40がポリカーボネイト製の場合、アンダーコートを塗布することなく直接蒸着できるという利点がある。
反射面42bは、放物面基調の反射面で、水平面及び鉛直面により格子状に区画された複数の矩形形状の反射領域(図示せず)を含む(いわゆるマルチリフレクタ)。光源21は、反射面42bの焦点近傍に配置される。各々の反射領域は、当該反射領域で反射されて前方に照射される光源21からの光が、ロービーム用配光パターンを形成するようにその面形状が設計されている。なお、図4(a)中の符号AXは、灯具ユニット10Aの光軸で、反射面42bの焦点を通り、かつ、X方向に延びている。
図3に示すように、基板固定部41(上面41a)は、ボス部41c(ネジボス)、位置決めピン41d、及び、位置決め凸部41eを含む。
ボス部41cは、基板固定部41の上面41aのうちリフレクタ本体42の基端部42aより後方(図3中上方)に設けられる。ボス部41cは、上方に向かうに従って径が小さくなる円錐台形状に構成されている(図1、図4(a)参照)。ボス部41cには、ネジ50が螺合するネジ穴41kが形成されている(図4(a)参照)。ネジ穴41kは、ボス部41cの先端面からZ方向に延びている。
位置決めピン41dは、基板固定部41の上面41aのうち適宜の箇所に設けられる(図3中2か所を例示)。
位置決め凸部41eは、基板固定部41の上面41aのうちボス部41cを間に挟んだ複数箇所にそれぞれ設けられる。例えば、位置決め凸部41eは、基板固定部41の上面41aのうちボス部41cより後方(図3中上方)の箇所(図3中2か所を例示)及び前方(図3中下方)の箇所(図3中2か所を例示)にそれぞれ設けられる。位置決め凸部41eの先端面は、概ねXY平面に対して平行な平面である。なお、位置決め凸部41eは、省略される場合がある。
図5は、位置決め凸部41eの作用を説明するための簡略図(縦断面図に相当)である。なお、説明の都合上、図5中、ボス部41cやネジ50等は省略されている。また、説明の都合上、図5中、基板20、放熱部材30、リフレクタ40(基板固定部41)は簡略して描かれている。
図5(a)に示すように、位置決め凸部41eが基板20(下面20b)に当接することで、基板20の下面20bとリフレクタ40の基板固定部41の上面41aとの間に隙間Sが形成される。
位置決め凸部41eのZ方向の長さLは、基板20の下面20bとリフレクタ40の基板固定部41の上面41aとの間に隙間Sが形成される程度の長さであればよく、例えば、数ミリである。
図3、図4に示すように、基板固定部41には、基板20に実装された光源21からの光を通過させるため、貫通穴H5が形成されている。貫通穴H5は、基板固定部41の上面41aと下面41bとを貫通している。貫通穴H5は、リフレクタ本体42の基端部42aより前方に形成されている。
上記構成の基板20は、その下面20bとリフレクタ40の基板固定部41の上面41aとが対向した状態で配置される(図4参照)。
その際、リフレクタ40に設けられたボス部41cが基板20に形成された貫通穴H1に挿入される。これと共に、リフレクタ40に設けられた位置決めピン41dが基板20に形成された貫通穴H2に挿入される。これにより、基板20は、XY方向に関し位置決めされる。
また、図5(a)に示すように、リフレクタ40に設けられた位置決め凸部41e(先端面)が基板20の下面20bに当接する。これにより、基板20は、Z方向に関し位置決めされる。
その際、基板20の下面20bとリフレクタ40の基板固定部41の上面41aとの間に隙間Sが形成されるため、基板20の下面20bとリフレクタ40の基板固定部41の上面41aは互いに当接しない。これにより、リフレクタ40の基板固定部41の上面41aの状態にかかわらず(例えば、リフレクタ40の基板固定部41の上面41aが平面でなく歪んでいる場合であっても)、基板20をZ方向に関し精度良く位置決めすることができる。
以上のように基板20がXYZ方向に関し位置決めされる結果、光源21はリフレクタ40の焦点近傍に精度良く配置される。
一方、上記構成の放熱部材30は、その下面31bと基板20の上面20aとが当接した状態で配置される(図4参照)。
その際、基板20に形成された貫通穴H1に挿入されたボス部41cが放熱部材30に形成された貫通穴H3に挿入される(図4(a)参照)。これと共に、基板20に形成された貫通穴H2に挿入された位置決めピン41dが放熱部材30に形成された貫通穴H4に挿入される(図4(b)参照)。これにより、放熱部材30は、XY方向に関し位置決めされる。
なお、図示しないが、基板20(光源21)と放熱部材30との間の伝熱性を高める観点から、基板20(上面20a)と放熱部材30(下面31b)との間に熱伝導部材を配置するのが望ましい。熱伝導部材は、例えば、サーマルグリスや熱伝導シートである。
そして、上記のように基板20に形成された貫通穴H1及び放熱部材30に形成された貫通穴H3に挿入されたボス部41cにネジ50を螺合させる(例えば、時計回りにねじ込む)ことで、基板20及び放熱部材30は、ネジ50の頭部51と基板固定部41(位置決め凸部41e)との間に挟持された状態で基板固定部41に固定される(図4(a)参照)。
上記構成の灯具ユニット10Aにおいては、光源21を点灯すると、貫通穴H5を通過し反射面42bで反射された光源21からの光が前方に照射されてロービーム用配光パターンが形成される。
図6は、反射面42bからの反射光が狙いの方向D1とは別の方向D2に照射されることを説明するための図である。
本発明者が検討したところ、上記構成の灯具ユニット10Aにおいては、図6に示すように、リフレクタ40(反射面42b)が歪む(設計した形状から変形する)結果、反射面42bからの反射光が狙いの方向D1とは別の方向D2に照射され、設計どおりの配光特性を得ることができないことが判明した。図6中の符号εは歪み量を表す。
リフレクタ40(反射面42b)が歪む原因は、次のように考えることができる。
すなわち、合成樹脂製のリフレクタ40の剛性は金属製の基板20及び放熱部材30より低いため、ネジ50の螺合に伴いボス部41cはZ方向に圧縮されて変形する。基板20及び放熱部材30は、変形したボス部41cの反発力(又は復元力)によってネジ50の頭部51と基板固定部41(位置決め凸部41e)との間に比較的強固に挟持される。
その際、ボス部41cの反発力によって発生する応力(以下、第1応力という)がリフレクタ40(反射面42b)に作用する。その結果、リフレクタ40(反射面42b)が歪むと考えられる。
また、次のように考えることもできる。
すなわち、ボス部41cが上記のように変形すると、Z方向上向きの力Fが基板固定部41に作用する(図5(a)参照)。その際、基板20の下面20bとリフレクタ40の基板固定部41の上面41aとの間に隙間Sが形成されているため、基板固定部41は、Z方向上向きの力Fによって位置決め凸部41eを支点として上向きに凸の弧状に撓む(図5(a)中の符号41Aが示す点線参照)。この基板固定部41の撓みによって発生する応力(以下、第2応力という)がリフレクタ40(反射面42b)に作用する。その結果、リフレクタ40(反射面42b)が歪むと考えられる。
また、上記第1応力及び第2応力の両方がリフレクタ40(反射面42b)に作用する結果、リフレクタ40(反射面42b)が歪むとも考えられる。
本発明者は、設計どおりの配光特性を得るため、鋭意検討した。その結果、図3、図4(b)に示すように、基板固定部41のうちリフレクタ本体42の基端部42aとボス部41cとの間に貫通穴H6(本発明の第2貫通穴の一例)を形成することで設計どおりの配光特性を得ることができることを見出した。
これは、貫通穴H6を形成した場合、第1応力及び第2応力の少なくとも一方が基板固定部41のうち貫通穴H6を境界として後方の部分41f(図5(b)参照)のみに作用することで、図5(b)中の点線41Afが示すように、当該後方の部分41fのみが撓み、前方の部分41gが撓まないためと考えられる。
図7、図8は、貫通穴H6の一例(変形例)である。
貫通穴H6は、基板固定部41の上面41aと下面41bとを貫通している。貫通穴H6は、リフレクタ本体42の基端部42aとボス部41cとの間に形成されていればよく(図3、図4(b)参照)、どのような形状であってもよい。
例えば、貫通穴H6は、上面視で、リフレクタ本体42の基端部42aに沿って湾曲した形状であってもよいし(図3、図8参照)、Y方向に直線的に延びた形状であってもよい(図7参照)。また、貫通穴H6は、途中がつなぎ部41jで繋がっていてもよいし(図3、図7(a)参照)、繋がっていなくてもよい(図7(b)、図7(c)、図8参照)。
また例えば、貫通穴H6は、複数であってもよいし(図3、図7(a)参照)、一つであってもよい(図7(b)、図7(c)、図8参照)。
また、貫通穴H6は、できる限りY方向に長く設定するのが望ましいが(図3、図7(c)参照)、短く設定してもよい(図7(b)参照)。
なお、第1応力及び第2応力の少なくとも一方が後方の部分41fに作用することで当該後方の部分41fが変形するのを抑制するため、図8、図9に示すように、後方の部分41fに補強リブ41hを設けるのが望ましい。補強リブ41hは、貫通穴H6とボス部41cとの間に設けるのが望ましく、特に、貫通穴H6に沿って湾曲した状態で設けるのが望ましい(図8参照)。
以上説明したように、本実施形態によれば、設計どおりの配光特性を得ることができる車両用灯具ユニット10A及び車両用灯具10を提供することができる。
これは、基板固定部41のうちリフレクタ本体42の基端部42aとボス部41cとの間に貫通穴H6が形成されていることによるものである。
これにより、基板20に形成された貫通穴H1に挿入されたネジ50をリフレクタ40(基板固定部41)に設けられたボス部41cに螺合させることで基板20をリフレクタ40(基板固定部41)に固定しても、リフレクタ40(反射面42b)の変形が抑制されるため、設計どおりの配光特性を得ることができる。
次に、変形例について説明する。
上記実施形態では、本発明の車両用灯具ユニットを車両用前照灯(ロービーム用の灯具ユニット及びハイビーム用の灯具ユニット)に適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、車両用前照灯以外の各種の車両用灯具、例えば、車両用信号灯具にも本発明の車両用灯具ユニットを適用してもよい。
図10は、放熱部材30の変形例である。
上記実施形態では、放熱フィン32を含む放熱部材30を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、図10に示すように、放熱フィン32を含まない(省略された)放熱部材30を用いてもよい。
図11は、灯具ユニット10Aの変形例である。
上記実施形態では、放熱部材30を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、図11に示すように、放熱部材30は省略してもよい。
この場合も、合成樹脂製のリフレクタ40の剛性は金属製の基板20より低いため、ネジ50の螺合に伴いボス部41cはZ方向に圧縮されて変形する。基板20は、変形したボス部41cの反発力(又は復元力)によってネジ50の頭部51と基板固定部41(位置決め凸部41e)との間に挟持される。
本変形例によっても、上記実施形態と同様、基板固定部41のうちリフレクタ本体42の基端部42aとボス部41cとの間に貫通穴H6を形成することで、設計どおりの配光特性を得ることができる。
図12は、灯具ユニット10Aの変形例である。
灯具ユニット10Aは、光軸AXを中心に所定角度回転させた状態で配置してもよい。例えば、図12に示すように、灯具ユニット10Aは、光軸AXを中心に90°回転させた状態で配置してもよい。また、例えば、図示しないが、灯具ユニット10Aは、光軸AXを中心に45°回転させた状態で配置してもよい。
上記各実施形態で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。
上記各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記各実施形態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…車両用灯具、10A〜10C…車両用灯具ユニット、20…基板、20a…上面、20b…下面、21…光源、30…放熱部材、31…ベース部、31a…上面、31b…下面、32…放熱フィン、32a…切り欠き部、40…リフレクタ、41…基板固定部、41a…上面、41b…下面、41c…ボス部、41d…位置決めピン、41e…位置決め凸部、41h…補強リブ、41j…つなぎ部、41k…ネジ穴、42…リフレクタ本体、42a…基端部、42b…反射面、50…ネジ、51…頭部、D1、D2…方向、H1〜H6…貫通穴、S…隙間

Claims (10)

  1. 光源が実装された基板と、
    基板固定部及びリフレクタ本体が一体成形されたリフレクタと、
    ネジと、を備え、
    前記基板には、前記ネジが挿入される第1貫通穴が形成されており、
    前記基板固定部は、前記ネジが螺合するボス部を含み、
    前記リフレクタ本体は、前記基板固定部に固定された基端部と前記光源から出射される光を反射する反射面を含み、
    前記基板は、前記第1貫通穴に挿入された前記ネジが前記ボス部に螺合することで、前記ネジの頭部と前記基板固定部との間に挟持された状態で前記基板固定部に固定されており、
    前記基板固定部のうち前記リフレクタ本体の基端部と前記ボス部との間には、少なくとも1つの第2貫通穴が形成されている車両用灯具ユニット。
  2. 前記リフレクタの剛性は、前記基板より低い請求項1に記載の車両用灯具ユニット。
  3. 放熱部材をさらに備え、
    前記放熱部材には、前記ネジが挿入される第3貫通穴が形成されており、
    前記基板は、前記放熱部材と前記基板固定部との間に配置されており、
    前記基板及び前記放熱部材は、前記第1貫通穴及び前記第3貫通穴に挿入された前記ネジが前記ボス部に螺合することで、前記ネジの頭部と前記基板固定部との間に挟持された状態で前記基板固定部に固定されている請求項1に記載の車両用灯具ユニット。
  4. 前記リフレクタの剛性は、前記基板及び前記放熱部材より低い請求項3に記載の車両用灯具ユニット。
  5. 前記放熱部材は、放熱フィンを含む請求項3又は4に記載の車両用灯具ユニット。
  6. 前記放熱部材は、放熱フィンを含まない請求項3又は4に記載の車両用灯具ユニット。
  7. 前記基板固定部は、位置決め凸部を含み、
    前記位置決め凸部は、前記ボス部を間に挟んだ複数個所にそれぞれ設けられ、
    前記基板は、前記位置決め凸部が当該基板に当接し、前記基板と前記基板固定部との間に隙間が形成された状態で前記基板固定部に固定されている請求項1から6のいずれか1項に記載の車両用灯具ユニット。
  8. 前記基板固定部は、補強リブ部を含み、
    前記補強リブ部は、前記第2貫通穴と前記ボス部との間に設けられている請求項1から7のいずれか1項に記載の車両用灯具ユニット。
  9. 前記補強リブ部は、前記第2貫通穴に沿って設けられている請求項8に記載の車両用灯具ユニット。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載の車両用灯具ユニットを複数備えた車両用灯具。
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