JP5278680B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は例えば発光ダイオード(通称、「ＬＥＤ」とも呼ばれている)等の半導体発光素子を光源とするルームランプ等の車両用灯具に関するものであり、特に、光源で発生した熱を効率良く放出(熱消散)させることができる車両用灯具に関する。

近年、電球に代わり、低消費電力、低発熱、メンテナンスフリーを特徴とした発光ダイオード等の半導体発光素子を光源としてなる車両用灯具が採用され始めている(例えば、特許文献１参照)。

この種の車両用灯具は、発光ダイオード等の半導体発光素子を使用するものであるが、該半導体発光素子等はそれ自体が熱を発生し、また熱の影響を受けて破損しやすい。さらに、半導体発光素子は、高出力になるに従って発熱量も増加する。このため、半導体発光素子を光源とする車両用灯具には、光源で発生した熱を灯具外部に効率良く放出させるためにヒートシンクが取り付けられている。

図１２は、光源に半導体発光素子として発光ダイオードを用いた従来の車両用灯具の一例を示す。図１２において、車両用灯具１０１は、前面側にランプレンズ１０２を設けたランプハウジング１０３と、該ランプハウジング１０３の後面側に取り付けられて該ランプハウジング１０３と共に灯室１０４を画成してなるヒートシンク１０５と、表裏両面側に回路配線１０６が露出し、かつ、表面側に回路配線１０６と結線された発光ダイオード１０７を実装した回路基板１０８と、ヒートシンク１０５と回路基板１０８との間に配設された絶縁性熱伝導シート１０９と、を備えている。

また、前記ランプハウジング１０３の後面開口部１１０の内周面には、該後面開口部１１０を閉塞した状態で回路基板１０８を該ランプハウジング１０３に据え付ける取付段部１１１が設けられている。

そして、この車両用灯具１０１では、後面開口部１１０からランプハウジング１０３内に回路基板１０８を取付段部１１１と当接するまで収容した後、回路基板１０８の裏面側に絶縁性熱伝導シート１０９を配設して該回路基板１０８の裏面を絶縁処理するとともに、該絶縁性熱伝導シート１０９で絶縁処理された回路基板１０８の裏面にヒートシンク１０５を当接させ、さらにその後から該ヒートシンク１０５をランプハウジング１０３にビス(図示せず)で固定して組み立てられる。

このように構成された車両用灯具１０１では、発光ダイオード１０７の発光により回路基板１０８が発熱すると、該熱が絶縁性熱伝導シート１０９を介してヒートシンク１０５側に伝えられ、該ヒートシンク１０５を通して外部に放出できる。

特開２００２−１６３９１２号公報

しかしながら、上述した車両用灯具１０１では、回路基板１０８はランプハウジング１０３の取付段部１１１に当接されているだけで、ランプハウジング１０３に対して強固に固定して取り付けられた状態になっていない。このため、車両走行時における振動や経年劣化により、絶縁性熱伝導シート１０９に歪みやひけ、あるいは欠け等が生じると、例えば図１３に示すように回路基板１０８の保持が不安定となり、該回路基板１０８がランプハウジング１０３に対して動き、回路基板１０８の回路配線１０６とヒートシンク１０５がショートする場合が生じる。そこで、従来の構造では、回路基板１０８の回路配線１０６とヒートシンク１０５とのショートを防ぐためのスペーサ等を必要とし、部品点数、組立工数等が多く、コスト的に問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ランプハウジングに対する回路基板の固定を別部品を用いることなく確実に行うことができるようにして構造の簡略化と組立工数の低減を図り、安価に提供することが可能な車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用灯具は、前面側にランプレンズを設けたランプハウジングと、該ランプハウジングの後面側に取り付けられて該ランプハウジングと共に灯室を画成するヒートシンクと、裏面側に回路配線が露出し、かつ、表面側に半導体発光素子を実装した回路基板と、前記ヒートシンクと前記回路基板との間に配設された絶縁性熱伝導シートとを備え、前記半導体発光素子を光源としてなる車両用灯具において、
前記回路基板の縁部から外側に向かって延設された複数の第１の係止片と、
該第１の係止片と対応して前記ランプハウジング側に設けられ、かつ、前記第１の係止片を係合位置決めする係合用切り欠きまたは係合用孔で形成されてなる回路基板位置決め用受け部とを備え、
前記第１の係止片を前記回路基板位置決め用受け部に係合させて前記回路基板を前記ランプハウジングに位置決め固定してなり、
さらに、
前記ヒートシンクに該ヒートシンクの縁部から外側に向かって起立させて延設された複数の第２の係止片を設けるとともに、前記ランプハウジングに前記ヒートシンクの第２の係止片と対応させて、該第２の係止片を係合位置決めする係合用切り欠きまたは係合用孔で形成されてなるヒートシンク位置決め用受け部を設け、前記第２の係止片を前記ヒートシンク位置決め用受け部に係合させて前記ランプハウジングと前記ヒートシンクを相互に位置決め固定してなる。

この構成によれば、回路基板の係止片をランプハウジングの回路基板位置決め用受け部に係合させると、該回路基板をランプハウジングに別部品を用いることなく確実に位置決め固定できる。これにより、車両走行により車体に振動が発生しても、回路基板とランプハウジングの間には振動が発生することはなく、永年に亘って回路基板をランプハウジングに対して確実に位置決め保持しておくことができ、回路基板の回路配線とヒートシンクとのショートを防ぐ。

上記構成において、前記ヒートシンクに該ヒートシンクの縁部から外側に向かって延設された複数の係止片を設けるとともに、前記ランプハウジングに前記ヒートシンクの係止片と対応させて、該係止片を係合位置決めする係合用切り欠きまたは係合用孔で形成されてなるヒートシンク位置決め用受け部を設け、前記係止片を前記ヒートシンク位置決め用受け部に嵌合させて前記ランプハウジングと前記ヒートシンクを相互に位置決め固定してなる、構成を採用できる。

この構成によれば、ヒートシンクの係止片をランプハウジングのヒートシンク位置決め用受け部に係合させると、該ヒートシンクをランプハウジングに対して別部品を用いることなく確実に位置決め固定できる。

上記構成において、前記絶縁性熱伝導シートを前記回路基板と前記ヒートシンクの間に弾性圧潰状態で配設してなる、構成を採用できる。

この構成によれば、回路基板とヒートシンクの間に配設される絶縁性熱伝導シートを弾性圧潰させた状態にして、ヒートシンクをランプハウジングに取り付けるので、ヒートシンクの取付後、回路基板とヒートシンクにはそれぞれ絶縁性熱伝導シートが弾性圧潰から復帰しようとする反発力が作用する。これにより、回路基板とヒートシンクとの間、及び、回路基板の係止片とランプハウジングの回路基板位置決め用受け部との間、並びにヒートシンクの係止片とランプハウジングのヒートシンク位置決め用受け部との間の隙間がそれぞれ無くなり、車両走行時における振動の発生を抑える。

本発明によれば、回路基板をランプハウジングの所定の位置に別部品を用いることなく確実に位置決め固定しておくことができるので、車両走行により車体に振動が発生しても、回路基板とランプハウジングの間には振動を発生することはない。このため、常に安定した状態で回路基板を保持することができ、回路基板とヒートシンクのショートを防いで信頼性の向上が期待できる。また、従来の車両用灯具で使用していた回路基板の回路配線とヒートシンクとのショートを防ぐためのスペーサや、回路基板とランプハウジングを固定するための固定部品等の別部品を使用しないので、部品点数及び組立工数の低減を可能にし、コストの低減が期待できる。

本発明の実施形態として示す車両用灯具の外観斜視図である。 正面方向より見た同上車両用灯具の平面図である。 背面方向より見た同上車両用灯具の平面図である。 図２の右側方向より見た同上車両用灯具の平面図である。 図２の左側方向より見た同上車両用灯具の平面図である。 図２の上側方向より見た同上車両用灯具の平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 ランプレンズを取り付けた状態で示すランプハウジングを後面側より見た平面図である。 ランプレンズと回路基板を取り付けた状態で示すランプハウジングを後面側より見た平面図である。 ランプレンズの斜視図である。 ヒートシンクの斜視図である。 従来における車両用灯具の断面図である。 従来における車両用灯具の問題点を示す説明図である。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図１乃至図７は本発明に係る実施形態の車両用灯具を示すもので、図１はその外観斜視図、図２は正面方向より見た平面図、図３は背面方向より見たその平面図、図４は図２の右側方向より見たその平面図、図５は図２の左側方向より見たその平面図、図６は図２の上側方向より見た平面図、図７は図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明において、図６の上下方向下側を前方、上側を後方とし、また紙面に垂直な方向を上下、左右方向を左右として説明する。

図１乃至図７において、車両用灯具１０は、車両室内、特にフロア面を照射するためのルームランプであり、該車両用灯具１０は、図７に該車両用灯具１０全体の部品配置を示しているように、ランプハウジング１１と、ランプレンズ１２と、光源としての半導体発光素子である発光ダイオード１３と、該発光ダイオード１３が実装された回路基板１４と、絶縁性熱伝導シート１５と、ヒートシンク１６と、を備えている。

図８はランプハウジング１１にランプレンズ１２を取り付けた状態で示すランプハウジング１１を後面側より見た平面図、図９はランプハウジング１１にランプレンズ１２と回路基板１４を取り付けた状態で示すランプハウジング１１を後面側より見た平面図である。

次に、前記車両用灯具１０の細部構造を、構成部品毎に説明する。まず、前記ランプハウジング１１の構成を説明すると、該ランプハウジング１１の外観形状は、図１及び図７に示すように、後面が開口し、前面が閉塞した概略箱形状を成している。該ランプハウジング１１の後面開口部１７には、該後面開口部１７を閉塞してヒートシンク１６が取り付けられ、該ランプハウジング１１とヒートシンク１６とで該ランプハウジング１１内に灯室１８(図７参照)を画成する。

また、前記ランプハウジング１１の前面壁１１ａには、ランプレンズ取付用開口部１９とソケット用開口部２０が設けられている。なお、該ランプレンズ取付用開口部１９は、ランプレンズ１２が取り付けられて閉塞される。一方、ソケット用開口部２０は、前面壁１１ａから右側面壁１１ｄに亘って連続して切り欠かれた状態にして形成されており、回路基板１４上に実装される電源用ソケット２１と外部電源用ソケット２２(図２参照)を接続する際の開口として使用されるとともに、右側面壁１１ｄ側の後端部２０ａが後述する回路基板位置決め用受け部として使用されるようになっている。

前記ランプハウジング１１の後面開口部１７の縁部には、該縁部からそれぞれ上面壁１１ｂ及び下面壁１１ｃ内に向かって設けられた切欠部２３,２３…によって舌片状に形成されている複数の弾性係合片２４,２４…と、同じく該縁部から前記ソケット用開口部２０と対向している左側面壁１１ｅ内に向かって設けられている切欠部２５,２５によって舌片状に形成されている弾性係合片２６が設けられている。

また、前記弾性係合片２４,２４…には、ランプハウジング１１とヒートシンク１６が固定される位置に対応させて、ヒートシンク位置決め用受け部としての係合孔２７が各々設けられている。なお、弾性係合片２４,２４…の先端内側にはランプハウジング１１と係合する際、該ランプハウジング１１の挿入をガイドし、かつ挿入時に弾性係止片２４,２４…を一時的に外側方向へ逃がすための傾斜面２８が設けられている。一方、前記弾性係合片２６には、回路基板１４が固定される位置に対応させて、回路基板位置決め用受け部としての係合孔２９が設けられている。なお、図７に示すように弾性係合片２６の先端内側には回路基板１４と係合する際、該回路基板１４の挿入をガイドし、また挿入時に弾性係止片２６を一時的に外側方向へ逃がすための傾斜面３０が設けられている。

前記ランプハウジング１１内の四隅の箇所には、図８に示すように前面壁１１ａの裏面から後面側に向かって突出している回路基板位置決め部３１が各々設けられている。該回路基板位置決め部３１,３１…は、ランプハウジング１１内に回路基板１４を配置する際、据え付け位置決め面として使用する。

同じく図８に示すように、前記ランプハウジング１１内の上下の部分には、前面壁１１ａの裏面から後面側に向かって突出している左右１対のランプレンズ位置決め部３２,３２が各々設けられている。上下の左右１対のランプレンズ位置決め部３２,３２は、ランプハウジング１１内にランプレンズ１２を配置する際、左右方向における位置決め部として使用するもので、該左右１対のランプレンズ位置決め部３２,３２の間には前後方向に延びる嵌合溝３３が形成されている。

図１０はランプレンズ１２を単体で示す斜視図である。次に、図１乃至図９に図１０を加えてランプレンズ１２の構成を説明する。該ランプレンズ１２は、光透過性の樹脂部材から成り、またランプハウジング１１の内側からランプレンズ取付用開口部１９を閉塞可能な大きさで、かつ、概略小判状に形成されている。該ランプハウジング１１の上下の縁部には、ランプハウジング１１側の左右１対のランプレンズ位置決め部３２,３２によって形成されている上下の嵌合溝３３,３３に各々対応して、該嵌合溝３３,３３に嵌合される位置決め用の係合突片３４,３４が設けられている。

また、前記ランプレンズ１２の前面側には、回路基板１４上の光源である２個の発光ダイオード１３,１３と対応する箇所に、概略円錐形のレンズ部１２ａ,１２ａが各々設けられている。一方、該ランプレンズ１２の後面側には、該ランプレンズ１２から後方に向かって略直角に突出されている４個の位置決めピン３５,３５,３５,３５が互いに離間して設けられている。該位置決めピン３５,３５,３５,３５は、ランプレンズ１２と回路基板１４との間の間隔を確保するスペーサとして使用されるようになっている。したがって、４個の位置決めピン３５,３５,３５,３５の長さによって、ランプレンズ１２と回路基板１４の間の隙間も設定される。

次に、前記回路基板１４の構成を説明する。該回路基板１４は、ランプハウジング１１の後面開口部１７からランプハウジング１１内、すなわち灯室１８内に収容可能で、かつ、収容時に四隅の角部が該ランプハウジング１１内の回路基板位置決め部３１と当接可能な形状をした概略長方形の板として形成されている。また、前後の両面には回路配線(図示せず)が露出し、表面側には回路配線と結線された前記発光ダイオード１３,１３及び前記電源用ソケット２１が実装されている。さらに、回路基板１４の一端側の縁部には、ランプハウジング１１の前記ソケット用開口部２０内に挿入されて後端部２０ａに係合される係止片３６が該回路基板１４から一体に延出して設けられ、他端側の縁部には、ランプハウジング１１の前記弾性係合片２６の係合孔２９内に挿入係合されて該ランプハウジング１１に係合固定される係止片３７が、該回路基板１４から一体に延出して設けられている。

次に、絶縁性熱伝導シート１５の構成を説明する。該絶縁性熱伝導シート１５は、優れた熱伝導性を有し、かつ、柔軟性を兼ね備えた柔軟性シリコンシートで、例えば電気化学工業株式会社製の「デンカ放熱シート」が使用される。該絶縁性熱伝導シート１５は、それ自身に弾性及び可撓性を有し、凹凸に対して密着が得られる構造になっている。そして、該絶縁性熱伝導シート１５は、回路基板１４とヒートシンク１６が互いに対向し合っている面のほぼ全面に亘って配置されるようにして設けられる。

図１１はヒートシンク１６を単体で示す斜視図である。次に、図１乃至図１０に図１１を加えてヒートシンク１６の構成を説明する。該ヒートシンク１６は、熱伝導性が優れた金属材、例えばアルミニューム製である。該ヒートシンク１６は、ランプハウジング１１の後面開口部１７を閉塞して取り付けられる閉塞部１６ａと、該閉塞部１６ａの上端部より後方に向かって折曲され、かつ、先端部が外側に延びている上部取付片１６ｂと、該閉塞部１６ａの下端部より後方に向かって折曲され、かつ、先端部が外側に延びている下部取付片１６ｃとを一体に有し、さらに閉塞部１６ａの裏面側には後方に向かって延びる複数の放熱用フィン１６ｄ,１６ｄ…が設けられている。なお、該放熱用フィン１６ｄの数及び形状は任意に設定される。また、上部取付片１６ｂ及び下部取付片１６ｃには、それぞれ複数の取付孔３８を設けている。

また、前記閉塞部１６ａの上下の縁部には、ランプハウジング１１の係合孔２７,２７…の箇所に対応させて、上部取付片１６ｂ及び下部取付片１６ｃの一部を切り欠き、かつ、起立させて成る複数の係止片３９,３９…が設けられている。

次に、この車両用灯具１０の組立手順の一例を説明する。まず、ランプハウジング１１の後面開口部１７より、レンズ１２ａが形成されている面を前側にして、該ランプハウジング１１内にランプレンズ１２を進入させるとともに、位置決め用の係合突片３４,３４をランプハウジング１１側の嵌合溝３３,３３に嵌合させて、該ランプレンズ１２がランプレンズ取付用開口部１９を閉塞する状態にして配置する。

次いで、同じく後面開口部１７より、発光ダイオード１３,１３及び電源用ソケット２１が実装済みの回路基板１４を、該発光ダイオード１３,１３等が実装されている面を前側にしてランプハウジング１１内に進入させる。そして、まず回路基板１４の係止片３６をソケット用開口部２０内に差し込み、該係止片３６を後端部２０ａに掛け止めする。次いで、回路基板１４の係止片３７側を弾性係止片２６に対して強く押し付ける。このとき、係止片３７が傾斜面３０に当接され、弾性係止片２６は一時外側に弾性変形されて逃がされる。また、係止片３７が係合孔２９に対応すると弾性係止片２６が元の位置に弾性復帰され、該係止片３７が該係合孔２９内に挿入係合される。これと同時に、回路基板１４の前面がランプレンズ１２から突出している位置決めピン３５,３５…の突端部分、及び、ランプハウジング１１の回路基板位置決め部３１,３１…の突端部分と各々当接し、該回路基板１４はランプハウジング１１の所定の位置に固定された状態で取り付け保持される。

次に、回路基板１４の裏面側に絶縁性熱伝導シート１５を配置し、その後からヒートシンク１６をランプハウジング１１の後面開口部１７に取り付ける。この取り付では、ヒートシンク１６の閉塞部１６ａをランプハウジングの後面開口部１７に押し付けて行くと、係止片３９,３９…がランプハウジング１１の弾性係合片２４,２４…の傾斜面２８にそれぞれ当接され、該弾性係止片２４,２４…は一時外側に弾性変形されて逃がされる。また、係止片３９,３９…が係合孔２７,２７…に対応すると弾性係止片２４,２４…が元の位置に弾性復帰され、該係止片３９,３９…が該係合孔２７,２７…内にそれぞれ挿入係合される。これにより、ヒートシンク１６が後面開口部１７を閉塞してランプハウジング１１に取り付け固定され、組立が完了する。

なお、本実施の形態の構造では、絶縁性熱伝導シート１５は比較的厚めのものが使用され、ヒートシンク１６をランプハウジング１１に取り付けた際、該絶縁性熱伝導シート１５はヒートシンク１６と回路基板１４の間で本来の厚みに対して少なくとも１０％以上、弾性圧潰される構造にしてある。このような構造にすると、組立後の状態において、回路基板１４とヒートシンク１６にはそれぞれ絶縁性熱伝導シート１５が弾性圧潰から復帰しようとする反発力が常に作用し、ランプハウジング１１とヒートシンク１６との間、及び、回路基板１４とランプレンズ１２との間、並びにランプレンズ１２とランプハウジング１１との間の各隙間がそれぞれ無くなり、車両走行時における振動の発生を抑える効果が得られる。また、発光ダイオード１３の発光により回路基板１４が発熱すると、該熱が絶縁性熱伝導シート１５を介してヒートシンク１６側に伝えられ、該ヒートシンク１６を通して熱を効率良く放出(熱消散)させることができる。

したがって、この実施形態の車両用灯具１０の構造では、回路基板１４の係止片３６,３７をランプハウジング１１の回路基板位置決め用受け部であるソケット用開口部２０及び係合孔２９にそれぞれ嵌合させると、該回路基板１４をランプハウジング１１の所定の位置に別部品を用いることなく確実に位置決め固定できる。これにより、車両走行により車体に振動が発生しても、回路基板１４とランプハウジング１１の間には振動が発生することはなく、永年に亘って回路基板１４をランプハウジング１１に対して確実に位置決め保持しておくことができるので、回路基板１４とヒートシンク１６のショートを防いで信頼性の向上が期待できる。また、従来の車両用灯具で使用していた回路基板１４とヒートシンク１６とのショートを防ぐためのスペーサや、回路基板１４とランプハウジング１１を固定するための固定部品等の別部品を使用しないので、部品点数及び組立工数の低減を可能にし、コストの低減も期待できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念を逸脱しない範囲で、上記実施の形態の構造に種々の変形や変更を施すことも可能である。

例えば、上記実施の形態では、ランプレンズ１２は、ランプハウジング１１と別部品にしてなる構造を開示したが、ランプレンズ１２とランプハウジング１１を一体化した構造にしてもよいものである。

また、本実施の形態では、回路基板位置決め用受け部を係合孔２９及びソケット用開口部２０の後端部２０ａで形成し、ヒートシンク位置決め用受け部を係合２７で形成した構造を開示したが、孔に限らず各係止部としての係合突片３４及び係止片３６,３７がそれぞれ挿入係合される切り欠き部で形成してもよいものである。

さらに、本実施の形態では、車両室内のフロアを照射するルームランプを一例として説明したが、これ以外の車両用灯具として使用してもよいものである。

１０ 車両用灯具
１１ ランプハウジング
１１ａ 前面壁
１１ｂ 上面壁
１１ｃ 下面壁
１１ｄ 右側面壁
１１ｅ 左側面壁
１２ ランプレンズ
１２ａ レンズ部
１３ 発光ダイオード(半導体発光素子)
１４ 回路基板
１５ 絶縁性熱伝導シート
１６ ヒートシンク
１６ａ 閉塞部
１６ｂ 上部取付片
１６ｃ 下部取付片
１６ｄ 放熱用フィン
１７ 後面開口部
１８ 灯室
１９ ランプレンズ取付用開口部
２０ ソケット用開口部
２０ａ 後端部(回路基板位置決め用受け部)
２１ 電源用ソケット
２２ 外部電源用ソケット
２３ 切欠部
２４ 弾性係合片(ヒートシンク用)
２５ 切欠部
２６ 弾性係合片(回路基板用)
２７ 係合孔(ヒートシンク位置決め用受け部)
２８ 傾斜面
２９ 係合孔(回路基板位置決め用受け部)
３０ 傾斜面
３１ 回路基板位置決め部
３２ ランプレンズ位置決め部
３３ 嵌合溝
３４ 係合突片
３５ 位置決めピン
３６ 係止片
３７ 係止片
３８ 取付孔

Claims (2)

1. 前面側にランプレンズを設けたランプハウジングと、該ランプハウジングの後面側に取り付けられて該ランプハウジングと共に灯室を画成するヒートシンクと、裏面側に回路配線が露出し、かつ、表面側に半導体発光素子を実装した回路基板と、前記ヒートシンクと前記回路基板との間に配設された絶縁性熱伝導シートとを備え、前記半導体発光素子を光源としてなる車両用灯具において、
   前記回路基板の縁部から外側に向かって延設された複数の第１の係止片と、
   該第１の係止片と対応して前記ランプハウジング側に設けられ、かつ、前記第１の係止片を係合位置決めする係合用切り欠きまたは係合用孔で形成されてなる回路基板位置決め用受け部とを備え、
   前記第１の係止片を前記回路基板位置決め用受け部に係合させて前記回路基板を前記ランプハウジングに位置決め固定してなり、
   さらに、
   前記ヒートシンクに該ヒートシンクの縁部から外側に向かって起立させて延設された複数の第２の係止片を設けるとともに、前記ランプハウジングに前記ヒートシンクの第２の係止片と対応させて、該第２の係止片を係合位置決めする係合用切り欠きまたは係合用孔で形成されてなるヒートシンク位置決め用受け部を設け、前記第２の係止片を前記ヒートシンク位置決め用受け部に係合させて前記ランプハウジングと前記ヒートシンクを相互に位置決め固定してなることを特徴とする車両用灯具。
2. 
   前記絶縁性熱伝導シートを前記回路基板と前記ヒートシンクの間に弾性圧潰状態で配設してなることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
   

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