JP4226774B2 - 一体音響システムを備えたトリムパネル - Google Patents
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Description
(技術分野)
本発明は、例えば自動車等の乗物の乗員用室のトリムパネルに関し、特にラウドスピーカを組み込んだトリムパネルに関する。
【0002】
(発明の背景)
自動車等の乗物において、高音質再生を実現するために幾つもの研究がなされてきた。高音質、高能率および十分な音量のために、従来のピストン式ラウドスピーカはコーン・ダイアフラムを駆動する大型磁石を使用し、その結果、一般的に6cmから10cmのかなりの奥行きを有するシャーシまたはバスケットを含む組立体となっている。
一般的にコーン型ピストン式スピーカに用いられる密閉箱または調整箱容積のために僅かな余地しかない乗物インテリアでは、空間が限られている。しばしばスピーカは、例えば後部荷物棚、窓ガラスのワインダ機構の通り道から離れたドアパネル下部、または不十分な場所に設置されたドアスピーカを補うためダッシュボード端などの、乗員の頭の位置からかなり離れた最適でない場所に設置されることになる。6個のスピーカ配列は、従来のスピーカ駆動器を配置するために、有意なパネル奥行きを見出す必要から余儀なくされた不十分な設置場所が引き起こす問題を解決するための典型的な試みである。
【0003】
後部荷物棚スピーカは、前席から遠く離れて乗客の背後に配置されると共に、リア窓ガラスと荷物棚とで形成される空洞に近接しているので充分に機能しない。また、このような各々のスピーカは、最も近い乗客に近づき過ぎて配置されることもあり、その結果、局所的に音量が過剰になってしまう。
ドアに取り付けられたスピーカは、乗物の最も騒がしい場所に設置され、振動、ドアパネルの共振、路面騒音、変速機およびエンジンノイズを受ける。それは後席の乗客にとってほとんど聞き取ることができず、前席の乗員にとって中心線から相当離れて配置されている。さらに、これらの音響出力は、乗員の足によりかなり妨げられることもある。
【0004】
ダッシュボード上に配置される可能性のある、更なる対のスピーカは、しばしば周波数応答性を損なう不十分な取り付け技術により取り付けられ、さらにフロントガラスからの局部反射を受ける。これらは2チャンネルステレオの十分な広がりを生じるには不適切に配置される。通常、各々は最も近い乗員に接近しすぎている。
本出願人による国際出願番号WO98/09844には、高い聴覚的快適さ、安い取り付け費用、高い信号対ノイズ比、高能率、全乗員に関する一層の均一ステレオおよびマルチチャンネル音響、軽量、乗物内の配線の簡略化および潜在的高音質を与える目的とともに、これらの問題に注意が向けられている。
【0005】
本出願人による国際出願番号WO97/09842に説明された分布モード撓み波共振パネルラウドスピーカは、一般的に電気力学的であるが、放射パネルの音響特性が励振器の形式と利用可能な増幅器とに十分にマッチする場合、ピエゾ型を含む他の形式が適切である、少ない可動域で薄い形状の電気機械的励振器により駆動される、通常平坦で比較的薄いダイアフラムを利用する。
【0006】
(発明の開示)
本発明の一つの形態によれば、乗員用室と、乗員用室の内張りを形成する例えばルーフライニングなどのトリムパネルと、該乗員用室のラウドスピーカを有する乗物であって、乗員用室のラウドスピーカはトリムパネル内にあり、一体式共振音響放射体と、撓み波を放射体内に送り、放射体を共振させて音響出力を放射するために、該放射体に取り付けられた励振器と、放射体と一体であり該放射体の周縁部を定める手段とを備えることを特徴とする。一体の周縁部を定める手段はトリムパネルに一体成形されてもよく、またはトリムパネルに一体となるよう永久に固定されてもよい。同様に、音響放射体はトリムパネルに一体成形されてもよく、またはトリムパネルに一体となるよう永久に固定されてもよい。あるいは周縁部を定める手段はトリムパネルに一体成形可能であると共に、音響放射体は、例えば接着剤によって、トリムパネルに一体となるように永久に固定可能である。
【0007】
放射体はトリムパネルと同じ材質であってもよく、または剛性軽量パネルを備えてもよい。一体の周縁部を定める手段は、放射体のクランプ端縁を定めてもよい。クランプ端縁は、放射体を取り囲む一体成形された剛状リブにより形成してもよい。
放射体はその表面を延びる一つまたはそれ以上のリブにより補強されてもよい。
振動励振器は慣性型であってもよい。振動励振器は電気力学的なものであってもよい。
【0008】
別の形態として、本発明は、例えば乗物の乗客用室のルーフライニングのような、トリムパネルであって、トリムパネルは一体音響放射体と、撓み波を放射体内に送り、放射体を共振させて音響出力を放射するために、該放射体に取り付けられた励振器と、放射体の周縁部を定めるための放射体と一体の手段を備えている。
放射体は剛性軽量パネルであってもよい。
一体の周縁部を定める手段は、放射体のクランプされた端縁を定めてもよい。クランプされた端縁は、放射体を取り囲む一体成形された補強リブにより形成されてもよい。
放射体は、その表面を延びる一つまたはそれ以上のリブにより補強されてもよい。
振動励振器は慣性型であってもよい。振動励振器は電気力学的なものであってもよい。
トリムパネルは複数の共振放射体を備えてもよい。トリムパネルが乗員用室の乗物ルーフライニングである場合は、共振放射体は乗員用室の各々の乗員に隣接して配置されてもよい。
【0009】
指定された音放射領域が、所望の周波数帯域の分布モード形式であることが本発明の原理である。例えば本質的に点音源コヒーレント放射特性を有する、ほぼピストン式で局所領域が励振される形式のような他の種類の放射体とは違って、分布モード形式は、有効領域に亘って励振され軸線から極端に外れた角度であっても、周波数に関して大きな変化なしに無指向性拡散出力を有する。このことは乗物の乗員用室内の密閉空間のために良好な放射パターンを提供する。
パネルは少なくとも部分的に一致周波数以下で作動するようになっていてもよく、主としてまたは完全に一致周波数以下で作動するようになっていてもよい。
【0010】
音響部材の全周縁部がクランプされてもよく、もしくは、例えば矩形パネルのような部材の一つまたはそれ以上の縁部がクランプされてもよい。完全なクランプは、ラウドスピーカ組立体の機械的項目の設計を予測可能なものにすると共に、パネル縁部が自由である、または弾性的に吊られている共振パネルラウドスピーカに比べて、比較的丈夫な構造のラウドスピーカ組立体の製作も容易にする。
【0011】
音響部材の周縁部または縁部のクランプは、例えば接着剤によって、またはフレーム部材の間に縁部をクランプすることを含む機械的な手段によって、例えば縁部をフレームまたは同様のものにしっかりとクランプするような、所望のどのような方法でなされてもよい。音響部材の縁部の動きを絶つための十分な剛性を有する厚い囲み部を部材の縁部に一体に形成することにより、樹脂材料の押出し成形のような成形技術で縁部のクランプがなされてもよい。音響部材と厚い縁部との一体成形は適切である。このような成形技術は、主として音響部材が単一体として形成される場合に適切であり、実用的な方法で容易に成し遂げられるであろう。
つまり、用語「クランプされた縁」は、縁部の拘束形態を全て包含することを意図していることが理解できる。
【0012】
クランプは、他方の大型音響部材内に存在する一方の音響部材を定めることもできる。つまり、中間/低周波数で作動するよう意図された大型音響パネルに、補強リブで形成されたクランプ境界により定められた、小型の高周波数音響パネルを含むよう成形してもよい。
適切な減衰を取り入れることによって、特に低周波数使用域での部材の周波数応答性の制御を助長するよう、音響部材の残響時間を制御する所望の機械的終端インピーダンスを有するようにクランプ機能を設計することができる。
【0013】
音響部材は矩形であってもよく、縦横比は国際出願番号WO97/09842に説明されたものでもよく、音響部材は一定の厚さであってもよく、音響部材の曲げ剛性は等方性であってもよく、国際出願番号WO97/09842に説明された理由により、これらの指標の目的は部材のモード密度を最大にするものである。
パネル縁部のクランプは、剛性の高いパネルに関して達成できる度合い以下のパネルの基本撓み波の低減に寄与する、比較的低剛性のパネルの使用を可能とする。このことは低周波数の性能の向上を助長できる。
つまり、例えば、国際出願番号WO97/09842に説明されているような自由縁パネルの実例に関する剛性の範囲が、ほぼ0.1から50Nm程度である場合には、同種のクランプされた縁パネルの剛性は0.001Nm以上である。同様に、自由縁パネルの実例に関する表面密度が100から1000g/cm2である場合には、クランプされた縁パネル表面密度は25g/cm2以上である。しかし、低周波数性能が必要条件でない場合には、音響パネルとして極めて高い剛性および/または密度の材料を使用してもよいことが理解できる。
【0014】
音響部材の縁部クランプによる結果は:
1.1次撓み波モード(f0)周波数が約10倍上昇し、
2.自由境界のパネルにはない3低次モードが利用可能になる。これらの低次モードは、f0の上昇に起因する損失を補うために有用である。実際に縁部クランプが、所定の機械的特性の音響パネルの低周波数の音響エネルギ出力に関してかなりの利得を与えることが、予備試験で明らかになっている。
【0015】
また、比較的低い剛性のパネルまたはパネル部材を使用すると、一致周波数が上方へ、おそらく可聴帯域より上へ移動でき、パネルからの音指向性の均一性が改善される。同時に、より低い剛性のパネルにより、低い使用域でのモード密度が高くなり、結果として音質が改善される。
【0016】
放射部材は、例えば慣性型の電気機械的な励振装置によって、国際出願番号WO97/09842に示唆されたどのような方法で励起されてもよい。励振器または各々の励振器は、放射部材を励起するために、例えば国際出願番号WO97/09842に開示されたような、または、更にまたモード密度の最適化のための別の方法で、音響部材の適切な幾何学的な位置に配置できる。
【0017】
一つ以上のこのようなパネルを、例えば乗物のルーフライニングなどのトリムパネルに組み込んでもよい。前席と後席の乗員のおおよそ中間に配置される2枚のパネルは、両乗員にとって好ましいものである。以下に示すように、幾つかの異なる配置が可能である。
1.2スピーカシステムとして単独で作動する、組み込まれた広い周波数帯域の分布モードパネル。
2.例えばドアまたは後部荷物棚、または適切に組み込まれたボックス型のサブウーハなどの低周波数用の従来のコーン型スピーカと共に作動する、ルーフ部に配置された中間および高周波数用の小型分布モードスピーカパネル。
3.音の分布をさらに良好にするために多数分布された、および/または、例えばサンルーフなどの乗物ルーフにおいて他の装置を補うための、上記段落2による小型分布モードスピーカパネル。
【0018】
ねじ、または自動装置で一般的に使用されるセルフ・ロッキング用のクリップによって固定されるような単純な構造であれば、装置は目に見える可能性が有る。別の方法として、ルーフライニングを分布モードラウドスピーカの領域で、例えば材料の選択、および/または微小孔によって音響的に透過性にしてもよく、パネルスピーカをライニング裏面に見えないように固定することが容易になる。
パネルスピーカの放射効率が低減する最低周波数では、ルーフライニングを音響出力を維持するために利用できる。このライニングは、低周波数帯域に適合する大面積の撓み波放射体として作用するように、組み込まれた機械的インピーダンスと広帯域低周波数共振とを果たすよう設計し製造することができる。分布モードスピーカパネル上に配置された駆動トランスデューサの作用を、ルーフライニングの音響的作動領域に伝達するするように、分布モードスピーカパネルは適当な終端コンプライアンスによってスピーカ開口の周囲部に結合してもよい。低周波数では、分布モードパネルは比較的補強であり、そのときには低周波数の1次結合機械インピーダンスはルーフライニングである。これは良好な減衰と適度な質量を有する接着された繊維またはパルプから成り、2mmから4mmの薄い音響フォームが上張りされた軽量の半可撓性混合物であってもよく、飾り繊維または軟らかい有孔ポリマーフイルムで覆われていてもよい。
【0019】
また、製造技術が、分布モードスピーカに関して大部分がルーフライニングの一体構成要素として形成されることを可能にする。設計段階において、スピーカ領域は、例えば細長い穴を開ける、溝をつける、隆起をつけるなどの、構造的な裏材による適当な周囲コンプライアンスによって示され線引きされる。分布モードパネル作用は積層スキンや付加的な補強、樹脂含浸などの、付加的なスピーカ領域の処理によって得られる。電気機械的な振動励振器は、指定された領域の最適な分布モード駆動点に直接取り付けてもよいし、結合プレートを介して取り付けてもよく、結合プレートは、周波数特性と、中高音スピーカパネルと大型の結合放射体との間の融合を最適化するような機械インピーダンスを与えるか、またはそれが定められている。
【0020】
このようにして、ラウドスピーカはルーフライニングの製造中に直接一体にされてもよく、車の部品メーカのための価値の高いサブ組立体を提供する。
ルーフライニング領域は、適当なスキン形状、隆起を付けること、区画の幾何学的デザインにより分布撓み波作動に適するよう設計してもよく、さらに低周波数の電気機械的な励振器により直接的に駆動してもよいが、中高音周波数は、別々に作られ、励起され、それらのフレームまたは周囲部に対してコンプライアントに取り付けられたルーフライニングの音響的透過な開口に取り付けられる、追加の分布モードスピーカで再生されてもよい。
さらに、これらの中高音周波数分布モード再生器も、適切な線引き、コンプライアント周縁部、および/または局所補強技術によってライニングと一体化してもよい。
【0021】
(発明を実施するための最良の形態)
図1と2には、自動車(図示せず)のルーフまたはヘッドライニング(1)の形態のトリムパネルが示されており、4人の乗客つまり乗員の対応する頭の位置が示されている。天井灯(3)がルーフライニング(1)の前端部近傍に設けられている。本出願人の国際出願番号PCT/GB96/02145(WO97/09842)に説明されたものとほぼ同じ種類の、4個の同一の分布モード音響放射ラウドスピーカ(5)が、放射体(5)の各々が各乗員(2)の頭に隣接すると共に、僅かに前方に配置されるようルーフライニングに配置されている。
【0022】
図2と2aに示されているように、放射体(5)は、例えば成形によって、ルーフライニングと一体に形成されている。本出願人の国際出願番号WO97/09842に説明されたように、撓み波を放射体内に送り、放射体を共振させて音響出力を放射するために、電気力学的な慣性型装置であってもよいトランスデューサつまり励振器(6)が放射体(5)に取り付けられている。
各々の放射パネルの縁部(7)は、各パネルのクランプ端縁を与えるルーフライニングの薄肉部により定められている。薄肉部(7)はパネル縁部を取り巻いて延びる波形部(12)を備えている。
【0023】
図示されているように、ルーフライニングは例えば軟質フォーム材などの弾性コア(9)を囲む、対向するスキン(8)を備えている。同様に、放射体は剛性のフォームまたはハニカムであってもよいコア(11)を囲んでいるが、高い引張り応力を有する対向するスキン(10)を備えており、剛性のある軽量の共振放射パネルを提供する。
図2aに示されるように、波形部(12)のところでルーフライニングの上側スキン(8)は、放射体の下側スキン(10)と重合しており、放射体とヘッドライニングとの良好な固着を与え、それらは一体化となっている。
【0024】
図3と4は、おおよそ図1と2と同様の、自動車のルーフまたはヘッドライニング(1)の形態のトリムパネルを示す。この場合、ヘッドライニング積層体は、コア(9)を囲む対向するスキン(8)を備え、コア(9)は、例えば国際出願番号WO97/09842で説明された種類の、共振パネルラウドスピーカを形成する領域(5)で、コア材(11)の濃陰影で示される減少した厚さを得るよう圧縮され、さらにヘッドライニングを形成する圧縮工程で裏面から延びる隆起リブ(13)が形成されており、該リブ(13)は図3に示されるように、ラウドスピーカパネルを所望どおり剛状にするために、グリッドパターン(14)を形成する。ラウドスピーカパネル縁部(7)は、ヘッドライニング積層体の大きな度合いの圧縮により形成される溝(19)により定められており、クランプ縁の縁取りを形成する。後方視ミラー(15)がヘッドライニング(1)の前部(4)に示されている。
【0025】
図5と6のヘッドライニングは、ラウドスピーカパネル(5)が、ヘッドライニング材の全体厚さから圧縮され、各々がパネル(5)の縁部(7)を取り囲み、定め、クランプ縁の縁取りを形成する溝(19)が形成されているが、隆起剛性リブのグリッドが形成されていない点を除いて、おおよそ図3と4で説明されたものと同様である。
図7のヘッドライニング(1)には、ヘッドライニングの全体領域内の共振ラウドスピーカパネル(5)を取り囲み、定める隆起リブ体(16)が設けら、リブ体は各々のラウドスピーカパネル(5)の縁部(7)を剛状にしてクランプ縁取りを形成する。隆起リブ体(16)は、例えば成形のような好都合な方法で形成でき、リブ体とヘッドライニングとを一体にするために、ヘッドライニング積層体(8,9)の一面に、例えば接着剤によって取り付けられる。
【0026】
図8のヘッドライニング(1)は図7のものと非常に類似しており、放射パネル(5)を取り囲む隆起剛性リブ(16)により形成された、クランプ縁部(7)が形成され、この場合、放射体コア(11)を形成するヘッドライニングのコア(9)の領域は、濃陰影で示されるようにヘッドライニング(1)の全体厚さよりも薄く圧縮されている。また、本実施の形態では隆起リブ(16)はヘッドライニングと一体に成形されている。リブ(16)により境界が定められた放射体(5)の領域は、積層体のスキン(18)に貼り付けられ、接着された適切な材料の剛性シート(17)によって補強されていることが分かる。
【0027】
図9のヘッドライニングは、該ヘッドライニングの音響的に能動な領域を定め、共振ラウドスピーカパネル(5)を形成する薄い領域を備えており、裏面の目に見えるステップまたはリップ(18)により境界が定められ、例えば国際出願番号WO97/09842で定義されたようなクランプ縁の縁取り(7)を形成する。ヘッドライニング(1)は前述の積層されたようなものであってもよく、または樹脂含浸繊維体であってもよい。
【0028】
(産業上の利用可能性)
本発明は、特に自動車のヘッドまたはルーフライニングを参照して説明されているが、同様に、本発明はライニングとして一つまたはそれ以上のトリムパネルを必要とする他の乗物および他の対象物に適用できることが分かる。また、本発明は、例えばドアパネル、ダッシュボードおよび後部荷物棚などの乗物の他のトリムパネルにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
本発明は例として添付の図面に概略的に図示されている。
【図1】 一体の共振パネルラウドスピーカを有する自動車のルーフまたはヘッドライニングの平面図である。
【図2】 図1のY−Yラインに沿った部分断面図である。
【図2a】 図2の円で示された細部の拡大図である。
【図3】 自動車のルーフまたはヘッドライニングの第2の実施形態の平面図である。
【図4】 第2図の実施形態の部分断面側面図である。
【図5】 自動車のルーフまたはヘッドライニングの第3の実施形態の平面図である。
【図6】 第5図の実施形態の部分断面側面図である。
【図7】 第6図にほぼ対応した、自動車のルーフまたはヘッドライニングの別の実施形態の部分断面側面図である。
【図8】 第7図にほぼ対応した、自動車のルーフまたはヘッドライニングの別の実施形態の部分断面側面図である。
【図9】 第6図にほぼ対応した、自動車のルーフまたはヘッドライニングの更に別の実施形態の部分断面側面図である。
Claims (23)
- 乗員用室と、前記乗員用室を内張りするトリムパネル(1)と、該乗員用室内に配置されたラウドスピーカとを有し、前記ラウドスピーカは、前記トリムパネル(1)内に配置され、該トリムパネルと一体の音響放射体(5)と、該放射体(5)に取り付けられた励振器(6)と、前記放射体と一体であって該放射体の周縁部を定める手段(7)とを備えている乗物であって、
前記音響放射体(5)は、共振撓み波モードで振動して音響出力を発生する分布共振モード型の音響放射体であり、
前記トリムパネル(1)は、コア(9)と、該コア(9)を囲むように対向配置された一対のスキン(8)とを備え、
前記音響放射体(5)は、前記周縁部を定める手段(7)によって囲まれる前記トリムパネル(1)の部分において前記コア(9)を圧縮して厚さを減少させることによって形成されたものであり、
前記励振器(6)は、撓み波を該放射体(5)内に送り、該放射体(5)を共振させて音響出力を発生するものである、
ことを特徴とする乗物。 - 前記放射体(5)は、剛性軽量パネルを備えていることを特徴とする請求項1に記載の乗物。
- 前記周縁部を定める手段(7)は、前記放射体(5)のクランプされた端縁を構成することを特徴とする請求項1または2に記載の乗物。
- 前記クランプされた端縁(7,16)は、前記放射体の周縁部を定める手段(7,16)と同一の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載の乗物。
- 前記クランプされた端縁(7,16)は、前記放射体(5)を取り囲む補強リブ(16)で形成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の乗物。
- 前記クランプ端縁は(7,16)、前記放射体(5)の厚さと前記トリムパネルの厚さとの間の厚さを有する段部により構成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の乗物。
- 前記放射体(5)は、その表面を延びる少なくとも一つのリブ(13)により補強されていることを特徴とする前記請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の乗物。
- 前記放射体(5)の一面に貼り付けられている補強シート(17)を特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の乗物。
- 前記振動励振器(6)は、慣性型であることを特徴とする前記請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の乗物。
- 前記振動励振器(6)は、電気力学的なものであることを特徴とする前記請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の乗物。
- 前記トリムパネル(1)はルーフライニングであることを特徴とする前記請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の乗物。
- 音響放射体(5)と、該放射体(5)に取り付けられた励振器(6)と、前記放射体の周縁部を定めるために該放射体と一体に形成された手段(7,16)とを備える、乗員用室を有する乗物のためのトリムパネル(1)であって、
前記音響放射体(5)は、共振撓み波モードで振動して音響出力を発生する分布共振モード型の音響放射体であり、
前記トリムパネル(1)は、コア(9)と、該コア(9)を囲むように対向配置された一対のスキン(8)とを備え、
前記共振音響放射体(5)は、前記周縁部を定める手段(7)によって囲まれる前記トリムパネル(1)の部分において前記コア(9)を圧縮して厚さを減少させることによって形成されたものであり、
前記励振器(6)は、撓み波を放射体(5)内に送り、該放射体(5)を共振させて音響出力を放射させるものである、
ことを特徴とする乗物のトリムパネル。 - 前記放射体(5)は、剛性軽量パネルを備えていることを特徴とする請求項12に記載のトリムパネル。
- 前記周縁部を定める手段(7,16)は、前記放射体(5)のクランプされた端縁を構成することを特徴とする請求項12または請求項13に記載のトリムパネル。
- 前記クランプされた端縁(7,16)は、前記放射体の周縁部を定める手段(7,16)と同一の範囲にあることを特徴とする請求項12から請求項14までのいずれか1項に記載のトリムパネル(1)。
- 前記クランプ端縁(7,16)は前記放射体を取り囲む補強リブ(16)で形成されていることを特徴とする請求項14または請求項15に記載のトリムパネル。
- 前記クランプ端縁(7,16)は、前記放射体(5)の厚さと前記トリムパネルライニングの厚さとの間の厚さを有する段部により構成されていることを特徴とする請求項14または請求項15に記載のトリムパネル(1)。
- 前記放射体(5)は、その表面を延びる少なくとも一つのリブ(13)により補強されていることを特徴とする請求項12から請求項17までのいずれか1項に記載のトリムパネル。
- 前記放射体(5)の一面に貼り付けられている補強シート(17)を特徴とする請求項12から請求項18までのいずれか1項に記載のトリムパネル(1)。
- 前記振動励振器(6)は、慣性型であることを特徴とする請求項12から請求項19までのいずれか1項に記載のトリムパネル。
- 前記振動励振器(6)は、電気力学的なものであることを特徴とする請求項12から請求項20までのいずれか1項に記載のトリムパネル。
- 複数の共振放射体(5)を特徴とする請求項12から請求項21までのいずれか1項に記載のトリムパネル。
- 前記トリムパネル(1)は乗物の乗員用室のルーフライニングであると共に、前記放射体は各乗員位置に隣接して配置されていることを特徴とする請求項12から請求項22までのいずれか1項に記載のトリムパネル。
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