JP4331176B2 - 電気機器用ケースとその製造方法 - Google Patents
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Description
その形式の電気機器用ケースの中にも、複数の端子のうちの一つの端子は筐体の中に進入せず、筐体に電気的に接続されているものがある。この場合、筐体は導電性部材で形成されており、筐体をグランド電位にして用いられることが多い。筐体をグランド電位にするか否かはともかく、筐体に接続されている端子を設けておくと、その端子に接続することによって、その電気機器に接続するものの特定部位の電位を筐体の電位に等しく維持することが可能となる。ここでは、この端子をグランド端子という。グランド端子に対して、筐体に非接触状態で筐体の内外に亘って伸びている端子を接続端子という。
より少ない工程数で製造できる電気機器用ケースとその製造方法が望まれている。
さらに射出成形用の金型を閉じるときの力を利用して、筐体とグランド端子を強固に接続することによって、筐体とグランド端子の電気的接触を長期に亘って安定的に確保でき、少ない工程数で信頼性の高い電気機器用ケースを効率的に製造することに成功した。
本発明で創作された電気機器用ケースでは、筐体側の固定部にグランド端子側被固定部がカシメ止め又は圧入されて電気的接触が確保されており、筐体とグランド端子と接続端子の間に形成される間隙がコネクタで充填されており、コネクタによって筐体とグランド端子と接続端子の相対的位置関係が固定されている。本発明で創作された電気機器用ケースでは、グランド端子の少なくとも一部がコネクタで覆われている。
上記の電気機器用ケースでは、筐体とグランド端子をカシメ止め又は圧入する独立した工程を必要としない。固定部に被固定部がカシメ止め又は圧入するためには、固定部と被固定部のいずれか一方に加圧力を加えるだけですみ、射出成形用の金型を閉じる工程で実施することができる。
本発明では、グランド端子の少なくとも一部がコネクタで覆われており、それもまたグランド端子の固定に寄与している。グランド端子は、少なくとも筐体側の固定部とコネクタによって固定されており、筐体とグランド端子が電気的に良好に接触している状態を長期に亘って安定的に確保することができる。
上記の電気機器用ケースは、信頼性が高く、しかも少ない工程数で安価に製造することができる。
接触部分の少なくとも一部がコネクタで覆われていないと、両者の接触関係を外部から観察することができる。
逆に、接触部分がコネクタで覆われていることが好ましいこともある。接触部分がコネクタで覆われていると、接触部を外界環境から保護することができる。
シールド部を有すると、コネクタの内外を電気的に遮蔽することができ、外部ノイズが接続端子を通過する電気信号に影響を及ぼすことが防止され、逆に接続端子を通過する電気信号や電力が外部にノイズを放出することを防止できる。
この場合、固定部と被固定部が強くこすりあわされる。固定前の接触部分に酸化皮膜等の非導電性膜が形成されていても、カシメ止め又は圧入時に被導電性膜が除去される。筐体とグランド端子の電気的接触状態を確実に確保することができる。
<実施例1> 図1から図5を参照して、実施例1に係る電気機器用ケース10を説明する。本実施例のケース10は、図示しない外部コネクタと電気的に接続するための筐体側コネクタ部31を有する。以下では、電気機器用ケース10を、コネクタケース10と称する。図1は、コネクタケース10の模式的斜視図である。
コネクタケース10は、金属製の筐体20と、筐体側コネクタ部31を有する。筐体側コネクタ部31は、金属製のグランド端子40と、金属製の接続端子14と、樹脂製のコネクタ30を有する。
接続端子14は、筐体20の外部に位置する側の端部が樹脂製のコネクタ30の内部に露出しており、筐体20に形成されている貫通孔12(図3にて説明する)を通過して筐体20の内部に侵入しており、筐体20の内部に位置する側の端部は、筐体20の内部に配置されている基板(不図示)に接続されている。接続端子14は、筐体側コネクタ部31に外部コネクタ(不図示)が接続されると、外部コネクタの有する端子(不図示)と接触し、外部コネクタの有する端子と基板を電気的に接続する。
グランド端子40は、金属製の筐体20に接続されている。筐体側コネクタ部31に外部コネクタが接続されると、グランド端子40は外部コネクタの有する端子(図示されていない)と接触し、外部コネクタの有する端子と筐体を電気的に接続する。グランド端子40は、樹脂製のコネクタ30の外周を覆う筒状のシールド部42(図2にて説明する)を備えている。
図2に示すように、グランド端子40は、一枚の金属板をプレス加工することによって形成されている。シールド部42は、継目41で継ぎ合わされて筒状に形成されている。
グランド端子40の被固定部44は、被固定部孔45を有する。被固定部孔45の周囲には3箇所にカシメ用ツメ46が設けられている。
筐体20には、グランド端子40を固定するための突状の固定部22が設けられている。グランド端子40の被固定部44に設けられた被固定部孔45(図2参照)が筐体20の突状の固定部22に嵌挿されている。その状態で、被固定部孔45の周囲に設けられたカシメ用ツメ46が固定部22の側面にカシメ止めされている。
グランド端子40が筐体20に固定された状態で、グランド端子40のシールド部42は、筐体20に設けられた貫通孔12に沿って伸びる位置に配置される。グランド端子40の筒状のシールド部42の略中央に接続端子14が配置される。
この状態でコネクタ部30が成形された状態を図4に示す。図4は、図1に示したコネクタケース10の筐体側コネクタ部31周辺の拡大図である。
図4に示すA−A線に対応する断面図を図5(A)に示す。図4に示すB−B線に対応する断面図を図5(B)に示す。図を判り易くするため、図5(A)と図5(B)は、夫々の断面に表れる部品のみを示し、断面の奥側に位置している部品の図示を省略している。
図5(A)に示すように、樹脂製のコネクタ30は、筐体20と接続端子14とグランド端子40の間に形成される間隙に充填されている。図5(A)及び(B)に示すように、樹脂製のコネクタ30は、筐体20とグランド端子40と接続端子14に一体成形されている。
非導電性である樹脂製のコネクタ30が上記間隙に充填されることで、図4と図5(A)に示すように、樹脂製のコネクタ30は、筐体20と接続端子14を絶縁する機能を果す。また、樹脂製のコネクタ30は、接続端子14とグランド端子40を絶縁する機能を果す。
図4、図5(B)に示すように、コネクタ30を形成する樹脂は、グランド端子40の被固定部44およびカシメ用ツメ46を全て覆っていない。コネクタケース10の完成後であっても、カシメ用のツメ46と固定部22との接触部64の状態を目視にて検査することが可能となる。
また、接触部64の他の部分、即ち被固定部44の被固定部周辺部48がコネクタ30を形成している樹脂で覆われている。被固定部周辺部48が樹脂で覆われていることによって、被固定部周辺部48とこれに接触している筐体20の接触部分ではグランド端子40と筐体20との電気的な結合を一層確実にすることができる。
なお、上記実施例では、グランド端子40の被固定部44は、カシメ用ツメ46によって筐体20の固定部22にカシメ止めされる。カシメ止めの代わりにカシメ用ツメ46を固定部22に圧入することによってグランド端子40を筐体20に固定してもよい。
図6から図9に製造方法を示す。図6から図9の夫々の図の(A)は、図5(A)に示したコネクタケース10の断面に対応する部分の製造工程を示す。図6から図9の夫々の図の(B)は、図5(B)に示したコネクタケース10の断面に対応する部分の製造工程を示す。なお、図5(A)は、図4に示したA−A線に対応する断面図であり、図5(B)は、図4に示したB−B線に対応する断面図である。図を判り易くするため、図6から図9の夫々の図の(A)及び(B)には、断面に表れる部品のみを示しており、断面の奥側に位置する部品の図示を省略している。
図6にコネクタケース10の第1製造工程−aを示す。図6(A)、(B)に示すように、第1金型50に筐体20を載置する。
金型は第1金型50と第2金型52とスライド金型54から構成されている。第2金型52とスライド金型54は、筐体20と接続端子14(図6には不図示)とグランド端子40(図6には不図示)を第1金型50に載置できるように、土台となる第1金型50とは離れた位置に配置されている。
図6(A)は、図4に示すA−A線に対応する部分であり、筐体20の貫通孔12から筐体20の外側へ伸びる樹脂製のコネクタ30(図1参照)が形成される部分である。樹脂製のコネクタ30のうち、筐体20の外側へ伸びる部分を形成するための金型がスライド金型54である。
第1金型50には、金型が閉じられてキャビティが形成された後に溶融した樹脂を射出するための樹脂射出ノズル56が設けられている。第1金型50とスライド金型54には、後に接続端子14を載置するための接続端子用溝部55が設けられている。
図6(B)は、図4に示すB−B線に対応する部分であり、筐体20には、固定部22が設けられている。第2金型52の内側の表面には、筐体20に設けられた固定部22に対応する位置に押圧部53が設けられている。
図3に示すように、固定部22は略円柱状(突状)に形成されており、第2金型52に形成された押圧部53は、この円柱状の固定部22を取り囲むように円筒状に形成されている。押圧部53は、後に第2金型52を第1金型50に圧接して金型を閉じる際に、固定部22に対応する位置に位置決めされたグランド端子40の被固定部44が有するカシメ用ツメ46をカシメ止めする機能を果す。
図7に第1製造工程−bを示す。図7(A)に示すように、コネクタ30のうち、筐体20の貫通孔12の外側に伸びる部分の外周にグランド端子40のシールド部42が位置するようにグランド端子40が配置される。なお、前述したように図6から図9では、断面の奥側に位置する部品の図示を省略している。図7(A)に、上下2つに分けて示したシールド部42は、筒状に形成されており、図7(A)の断面の奥側で繋がっている。
グランド端子40を載置するとともに、第1金型50の端子用溝部55に接続端子14を載置する。
図7(B)に示すように、図4のB−B線に対応する断面では、グランド端子40の被固定部44を筐体20の固定部22に位置合わせしてグランド端子40が第1金型50に載置される。即ち、被固定部44に設けられた被固定部孔45を筐体20の固定部22に挿入した状態でグランド端子40を第1金型50に載置する。グランド端子40の被固定部44の被固定部孔45の内周には、カシメ用ツメ46が設けられている。
なお、図7(A)と図7(B)は、ひとつの金型50の上に、ひとつの筐体20とひとつのグランド端子40を載置したものを異なる断面で示したものである。図7(A)に示すように、第1金型50に、シールド部42を筐体20の貫通孔12の外側に伸びる部分の外周に載置することと、図7(B)に示すように、第1金型50に、グランド端子40の被固定部44を、筐体20の固定部22に位置合わせしてグランド端子40を載置することが矛盾なく行われるように、グランド端子40、筐体20、第2金型50は形成されている。
図8に第2製造工程を示す。図8(A)に示すように、第2金型52を図面下方へ移動させ、スライド金型54を図面右方へ移動させる。そうすることによって、金型が閉じる。金型が閉じると、内部にキャビティ60が形成される。
図8(B)に示すように、第2金型52が下方へ移動すると、第2金型52に設けられた押圧部53が、グランド端子40のカシメ用ツメ46の先端を下方へ押し下げる。カシメ用ツメ46の先端が下方へ押し下げられることによって、カシメ用ツメ46は、筐体20の固定部22にカシメ止めされる。第2金型52は、後にキャビティ60内に射出される高圧の溶融樹脂に耐え得るために強い力で第1金型50に圧接される。第2金型52が第1金型50に圧接される際の力によって、カシメ用ツメ46は、筐体20の固定部22に確実にカシメ止めされる。即ち、第2製造工程では、第2金型52に形成された押圧部53を、グランド端子40の被固定部44とカシメ用ツメ46に押し当てて、被固定部44と筐体20の固定部22を押し付ける。そうすることによって、第2製造工程では、グランド端子40の被固定部44と筐体20の固定部22をカシメ止めによって固定するとともに、金型を閉じてキャビティ60を形成する。
図9に第3製造工程を示す。図9(A)に示すように、図8(A)に示したキャビティ60に樹脂射出ノズル56から溶融樹脂を射出することによって、コネクタ30が形成される。コネクタ30は、グランド端子40のシールド部42に沿って形成される。
図9(A)に示すように、樹脂製のコネクタ30は、筐体20と接続端子14とグランド端子40の間に形成される間隙、即ち図8(A)に示すキャビティ60に充填される。樹脂製のコネクタ30は、筐体20とグランド端子40と接続端子14に一体成形される。こうして、グランド端子40と、金属製の接続端子14と、樹脂製のコネクタ30を有する筐体側コネクタ部31(図1参照)が形成される。
非導電性である樹脂製のコネクタ30がキャビティ60内に射出成形されることによって、筐体20と接続端子14は絶縁された状態で固定される。また、接続端子14とグランド端子40も絶縁された状態で固定される。
また、固定用空間62はキャビティ60とは隔離されているので、固定用空間62には射出された溶融樹脂が流入しない。即ち、固定用空間62では、筐体20の固定部22と被固定部44のカシメ用ツメ46の接触部64は樹脂で覆われない。
溶融した樹脂が固化した段階で第1金型52を図面上方へ移動させ、スライド金型54を図面左方へ移動させる。即ち金型を開く。こうして樹脂製のコネクタ30と、樹脂製のコネクタ30の外周に沿ってシールド部42が伸びており、筐体20の固定部22に固定されたグランド端子40を有するコネクタケース10が完成する。
(1)金型を閉じる際にグランド端子40が筐体20にカシメ止めされる。グランド端子40を筐体20に固定する工程を、筐体側コネクタ部30を射出成形する一連の工程のなかで行うことができる。金属製の筐体20に樹脂製のコネクタ30が一体成形されており、外部機器をグランド端子40に接続すれば外部機器の電位を筐体の電位に等しく維持できるコネクタケース10の信頼性が向上する。また、信頼性が高いコネクタケース10を少ない工程数で効率的に製造することが可能となる。
(2)第3製造工程において、溶融樹脂を射出する際にも、グランド端子40の被固定部44(被固定部周辺部48とカシメ用ツメ46を含む)は、第2金型52の押圧部53により筐体に押し付けられた状態のままである。射出される溶融樹脂の圧力や、樹脂が固化する際の塑性変形の影響を受けても被固定部44が筐体22から離れてしまうことを防止できる。グランド端子40と筐体20の固定及び電気的接続を確実にすることができる。
(3)グランド端子40と筐体20は、グランド端子40のカシメ用ツメ46によって、筐体20の固定部22とカシメ止めされる。カシメ用ツメ46によって、グランド端子40と筐体20は電気的に接続される。カシメ止めによりグランド端子40のカシメ用ツメ46は、筐体20に食い込む。カシメ用ツメ46と固定部22の接触部64には、酸化膜等の非導電性の膜が形成され難くなる。グランド端子40と筐体20の電気的接続の耐久性を高くすることができる。また、グランド端子40を筐体20に固定する以前にグランド端子40と筐体20のいずれかに非導電性の膜が形成されていても、カシメ用ツメ46が筐体20に食い込むことによって非導電性の膜を除去することができる。
(4)コネクタ30を形成する際の高圧の樹脂によって、グランド端子40の被固定部周辺部48は筐体20に強く押し当てられた状態となる。グランド端子40の被固定部周辺部48と筐体20の接触によってもグランド端子40と筐体20は固定されるとともに電気的に接続される。カシメ用ツメ46以外にも筐体20とグランド端子40との接触部分を設けることができるので、グランド端子40と筐体20の固定及び電気的接触を一層確実にすることができる。
(5)固定用空間62にはコネクタ30を形成する樹脂が流入しない。固定用空間62では、筐体20側の固定部22と被固定部44のカシメ用ツメ46の接触部64は樹脂で覆われない。溶融樹脂がカシメ用ツメ46と固定部22の間に侵入することがない。また、カシメ止めされた後のカシメ用ツメ46は、樹脂が固着する際の塑性変形の影響を受けない。カシメ用ツメ46、即ちグランド端子40と筐体20の固定および電気的接続を確実にすることができる。
(6)固定部22と被固定部44のカシメ用ツメ46の接触部64は樹脂で覆われないので、コネクタケース10が完成した後でも接触部64の接触状態を確認することができる。
また、上記実施例では、グランド端子40の被固定部44にカシメ用ツメ46を設けた。カシメ用ツメ46を筐体20の固定部22にカシメ止めした。これに代わってカシメ用ツメ46を設けずに、筐体20の固定部22を押しつぶしてグランド端子40を筐体20にカシメ止めしてもよい。その場合には、図6(B)に示した第2金型52が有する押圧部53の形状を変更する。その場合には、押圧部53を、第2金型52が第1金型50に圧接される際に筐体20の固定部22の頭頂部を押しつぶす形状に変更すればよい。
図10(A)に示すように、グランド端子40の被固定部44bを筒状に形成してもよい。筒状の被固定部44bは被固定部孔45bを有する。筐体20の固定部22bは、上記実施例の固定部22と同様に略円柱状に形成されている。
図10(B)に示すように、筒状の被固定部44bを、筐体20に設けられた円柱状の固定部22bに嵌挿する。これは、実施例2で説明した第1製造工程−bで行われる。
図10(C)に示すように、筒状の被固定部44bを固定部22bにカシメ止めしてカシメ部47を形成する。これは、実施例2で説明した第2製造工程で行われる。カシメ止めの後に、図10(D)に示すように、筒状の被固定部44bの全周囲を覆うようにコネクタ30を射出成形する。これは、実施例2で説明した第3製造工程で行われる。このとき、カシメ部47が露出するようにコネクタ30を射出成形する。そうすることによって、筒状の被固定部44bの全周囲をコネクタ30の樹脂により固着することができる。カシメ部47が緩むことを防止できる。また、カシメ部47を露出させているので、コネクタケースの完成後にもカシメ部47の状態を確認することができる。
この変形例では、第2金型52bの内側表面のうち、第1金型50に載置されたグランド端子の被固定部44bに対応する位置に押圧部53bが形成されている。第2製造工程において金型を閉じる際に、押圧部53bが被固定部44bを固定部22に圧接する。圧接する力によって、被固定部44bの上方にカシメ部47が形成される。次いで第3製造工程でキャビティ(図11では、コネクタ30が形成されている部分)に溶融樹脂を射出してコネクタ30を成形する。押圧部53bと固定用空間62には溶融樹脂が流入しない。これによって、図10(D)に示すように、カシメ部47を露出させることができる。
なお、図10(D)では、被固定部44bの上方とカシメ部47と固定部22の上部が樹脂製のコネクタ30の表面より突出した図が描かれている。一方、図11に示す断面図によると、コネクタ30の表面と固定部22の頭頂部が同一平面となるように描かれている。図10(D)と図11は一致しない。これは、図10(D)において、カシメ部47が露出していることを理解しやすくするために上記の通りに描いたとともに、図11を理解しやすくするために図8(B)や図9(B)とできるだけ一致させた図として図11を描いたためである。図10(D)に示す形状となるように図11の第2金型52bを形成することも可能である。逆に、図11に示した形状の第2金型52bによって、カシメ部47を露出させたコネクタケースを製造することも可能である。
あるいは、圧入部の圧入代δは、0.05≦δ<圧入部の応力限界値となる変位量、の関係を満たすように設定してもよい。そのように圧入代δを設定することで圧入時の摺動によって、被固定部44あるいは固定部22に事前に生じていた酸化皮膜等の非導電性膜を効果的に除去することができる。
また、実施例或いはその変形例では、筐体側の固定部とグランド端子側の被固定部の接触部の少なくとも一部を露出させた。例えば、第2金型に形成した押圧部を、筒状ではなく、カシメ用ツメに対応する位置にのみ突出する形状としてもよい。図8(B)に示した、キャビティ60と隔離した固定用空間62を、キャビティ60と連通させることができる。グランド端子と筐体が接している部分の全てをキャビティ内に露出させることができる。そうすることによって、グランド端子と筐体が接している部分の全てをコネクタの樹脂で覆ったコネクタケースを実現することができる。この場合、押圧部には樹脂を充填することはできない。しかし、押圧部は、カシメ用ツメ或いは被固定部をその表面側から押圧する。従って、カシメ用ツメ或いは被固定部の表面の一部は外部に露出するが、カシメ用ツメ或いは被固定部と筐体の接触部分は全て樹脂で覆うことができる。グランド端子と筐体の接触部の全てを樹脂で覆うことによって、それらの固定及び電気的接続の耐久性を向上させることができる。
また、実施例におけるコネクタケースを例えば自動車搭載機器に適用する場合、グランド端子と電気的に接続する部材を外部コネクタに設ける代わりに、導電性部材を用いて筐体を車体に固定することにより筐体と車体を電気的に接続し、筐体を通じてグランド端子を車体の電位、即ちグランド電位にさせることも好適である。そうすることによって、筐体の有するコネクタ内部の接続端子の周囲をグランド電位のグランド端子で囲むことができる。その結果、コネクタの内外を電気的に遮蔽することができ、外部ノイズが接続端子を通過する電気信号に影響を及ぼすことが防止され、逆に接続端子を通過する電気信号や電力が外部にノイズを放出することを防止できる。
また、本明細書でグランド端子と称した端子及び筐体は、コネクタケースの使用時に必ずしもグランド電位とする必要はない。使用態様に応じて適切な電位とすればよい。
12:貫通孔
14:接続端子
20:筐体
22、22b:固定部
26:溝部
30:コネクタ
31:筐体側コネクタ部
40:グランド端子
41:シールド部継目
42:シールド部
44、44b:被固定部
45:被固定部孔
46:カシメ用ツメ
47:カシメ部
48:被固定部周辺部
49:カシメ用部材
50:第1金型
52、52b:第2金型
53:押圧部
54:スライド金型
55:端子用溝部
56:樹脂射出ノズル
60:キャビティ
62:固定用空間
64:接触部
70:筐体
72:溝状の固定部
74:被固定部
76:被固定部突部
Claims (9)
- 導電性の筐体と、
筐体に電気的に接触している導電性のグランド端子と、
筐体に電気的に接触していない導電性の接続端子と、
筐体とグランド端子と接続端子に一体成形されているとともに、接続端子と筐体ならびに接続端子とグランド端子を絶縁する樹脂製のコネクタを備えており、
グランド端子を固定する筐体側の固定部に、その固定部に固定するグランド端子側の被固定部がカシメ止め又は圧入されて電気的接触が確保されており、
筐体とグランド端子と接続端子の間に形成される間隙がコネクタで充填されており、
グランド端子の少なくとも一部がコネクタで覆われていることを特徴とする電気機器用ケース。 - 前記固定部と前記被固定部が接触している部分の少なくとも一部が前記コネクタで覆われていないことを特徴とする請求項1の電気機器用ケース。
- 前記グランド端子は、前記コネクタの外周または内周に沿って筒状に伸びているシールド部を有することを特徴とする請求項1又は2の電気機器用ケース。
- 筐体と樹脂製のコネクタが一体成形されており、筐体に固定されているグランド端子と筐体と絶縁されている接続端子を有する電気機器用ケースの製造方法であり、
開かれている金型内に、前記グランド端子を固定する前記筐体側の固定部にその固定部に固定するグランド端子側の前記被固定部が位置合わせされているとともに、前記接続端子が通過する筐体側の貫通孔に接続端子が接触しないで通過する状態に位置合わせされている筐体とグランド端子と接続端子を配置する第1工程と、
金型を閉じる際に固定部と被固定部の少なくとも一方に対応する位置に形成されている金型側の押圧部によって固定部と被固定部同士を押圧して両者を電気的に接触させるとともに、金型が閉じられると筐体とグランド端子と接続端子の間に形成される間隙を外部から遮断するキャビティが形成されるように型締めする第2工程と、
金型内に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出してコネクタを成形する第3工程と、
を含むことを特徴とする電気機器用ケースの製造方法。 - 第2工程実施後に、前記固定部と前記被固定部が接触する接触部分が前記キャビティ内に露出していることを特徴とする請求項4の電気機器用ケースの製造方法。
- 第2工程実施後に、前記固定部と前記被固定部が接触する接触部分の少なくとも一部が前記キャビティから隔離されていることを特徴とする請求項4の電気機器用ケースの製造方法。
- 前記固定部は突状に形成されており、前記被固定部は前記突状の固定部が通過する孔を有しており、金型が固定部と被固定部のいずれかを押圧することによって固定部に被固定部がカシメ止め又は圧入されることを特徴とする請求項4から6のいずれかの電気機器用ケースの製造方法。
- 前記固定部は溝状に形成されており、前記被固定部は突状に形成されており、金型が固定部と被固定部のいずれかを押圧することによって、溝状の固定部に突状の被固定部が圧入されることを特徴とする請求項4から6のいずれかの電気機器用ケースの製造方法。
- 前記グランド端子は、コネクタの外周または内周に沿って筒状に伸びているシールド部を有していることを特徴とする請求項4から8のいずれかの電気機器用ケースの製造方法。
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