JP5573543B2 - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体及び電気接続箱に関する。

電源から負荷に供給する電力を分配する経路に設けられる回路構成体や電気接続箱には、導電路として金属製のバスバーが使用されているが、負荷電流が大きくなるとバスバーの面積が大きくなり、大型化してしまうという問題があった。

一方、バスバーを厚くして面積を小さくすることで小型化することも考えられるが、製造コストが増大することや、内部に大電流が通電されることで発熱が大きくなり放熱効率が悪くなるといった問題点がある。

そこで、特許文献１に示すように、従来、バスバーを用いていたコネクタブロックの端子とパワーブロックの端子との間の接続に、配線モジュールに配索された電線を用いる方法が考えられた。この方法では被覆絶縁を有する電線を３次元的に配置できることから小型化や作業性向上を図ることが期待されている。

特開２００５−５１８７８号公報

ところで、特許文献１の構成では、他のコネクタブロックのような高さ位置の異なる部材と配線モジュールの電線との接続は、バスバーを介して行うようになっている。このバスバーは、例えばコネクタブロックの端子等に一端側が連なるとともに、他端側が上方に屈曲され、その先端に設けられた圧接端子が電線に圧接されることで電線との接続が図られている。

しかしながら、このように高さ位置の異なる部材からバスバーを介して配線モジュールの電線に接続する場合には、その高さ位置を変えるためにバスバーを屈曲させる必要があるため、バスバー形状及び配置に制約が生じ、回路構成体及び電気接続箱の小型化の障害となるおそれがある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回路構成体及び電気接続箱の小型化を目的とする。

本発明は、導電路を有する回路基板と、電線を保持する電線保持部を有し前記回路基板と対向するように配置された電線配索部材と、前記電線に接続される電線側端子と前記回路基板に接続される基板側端子とが設けられたリレーと、を備え、前記電線配索部材には、前記リレーが挿通される挿通孔が貫通形成されているところに特徴を有する。
本構成によれば、電線配索部材の電線と回路基板の導電路との間がリレーを介して接続されるため、バスバーを屈曲等させることなく電線と回路基板の導電路との間を接続することが可能になり、回路構成体を小型化することができる。

ここで、リレーを配置する位置を、電線配索部材と回路基板との間とする場合には、少なくとも電線配索部材と回路基板との間にリレーの高さ分の寸法を確保しなければならないため、回路構成体の（高さ方向の）小型化の障害となることが考えられる。一方、本構成によれば、電線配索部材には、リレーが挿通される挿通孔が貫通形成されているため、電線配索部材と回路基板との間にリレーの高さ分の寸法を確保しなくても、リレーを実装することが可能になるため、回路構成体を（高さ方向の）小型化することができる。

更に以下のような構成を有すれば好ましい。
（１）前記電線側端子は、圧接刃を有する圧接端子であり、前記リレーの前記挿通孔への挿入時に前記圧接刃が前記電線を圧接可能に構成されている。
リレーの挿通孔への挿入と圧接端子の圧接とを同時に行うことが可能になるため、作業工数を減少させることが可能になる。

（２）前記電線配索部材の両面に前記電線が配索されている。
電線配索部材にリレーが挿通される挿通孔を設ける分だけ、電線を配索可能なスペースが少なくなるが、本構成によれば、電線配索部材の両面に電線が配索されているため、片面に電線を配索するよりも電線を配索可能なスペースを確保することができる。

（３）前記リレーは、前記電線側端子及び前記基板側端子が前記電線配索部材側から延出されており、前記基板側端子は、前記電線配索部材側から前記回路基板側に折り返す形状をなす。
電線側端子には、一般に、基板側端子よりも通電電流が大きくなりやすいが、本構成によれば、一般に、通電電流の少ない基板側端子の側を折り返すようにしているため、通電電流の大きい経路を短くすることが可能になる。

（４）前記電線側端子及び前記基板側端子は、共に、接点部及びコイルを有するリレー本体と一体に形成された本体側端子部と、前記本体側端子部とは別体で構成され前記本体側端子部に連なる延出部と、からなる。
本体側端子部を有するリレー本体について、汎用リレーを用いることが可能になるため、製造コストを低減することができる。

（５）前記本体側端子部と前記延出部とは、はんだ付け、ろう付け又は導電性接着剤により接続されている。
溶接や圧着により本体側端子部と延出部とを接続することも可能であるが、本体側端子部と延出部とをはんだ付け、ろう付け又は導電性接着剤により接続することで、本体側端子部と延出部との接続作業を簡素化することができる。

（６）外部のコネクタと嵌合可能なコネクタ部を備え、
前記コネクタ部は、コネクタハウジングと、前記コネクタハウジングに保持される複数のコネクタ端子とを備え、前記複数のコネクタ端子は、前記電線配索部材の電線に接続される第一端子と、前記回路基板の導電路に接続される第二端子とを有する。
（７）前記回路基板は、前記コネクタ部側の端部に前記回路基板が折り曲げられてなる屈曲部が設けられており、前記第二端子は、前記屈曲部のスルーホールに挿通されて前記回路基板の導電路に接続される。
（８）前記回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとからなる電気接続箱。

本発明によれば、回路構成体及び電気接続箱の小型化が可能になる。

実施形態１に係る電線配索板に電線が配索された状態を概略的に表した平面図 回路構成体を概略的に表した正面図 リレーの組み付けを説明する図 リレーの平面図 リレーの電線配索板への組み付けを正面側から説明する図 リレーの電線配索板への組み付けを側面側から説明する図 リレーが電線配索板に組み付けられた状態の側断面図 電線配索板に装着されたリレーの回路基板への組み付けを説明する図 回路構成体のリレー部分を拡大して表した図 実施形態２に係る回路構成体の組み付けを説明する図 回路構成体におけるコネクタブロックの接続部分を拡大して表した図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図９を参照して説明する。
実施形態１における回路構成体２０は、扁平な形状のケース１１に収容された電気接続箱１０（図１参照）として、バッテリー等の電源と、ヘッドランプ、ワイパー等の車載電装品との間に接続されて、各種車載電装品への電力の供給及び供給電力の制御等を行うものである。以下では、上下方向、左右方向については図２を基準とし、図１の上方を前方、下方を後方として説明する。
ケース１１の側面は扁平に開口されており、この開口内には、後述する回路構成体２０のコネクタブロック１２及びヒューズブロック１３が配設されている。

回路構成体２０は、図２に示すように、回路基板２１と、回路基板２１の上方に対向して配置され、電線Ｗが配索される電線配索板３０（本発明の構成である「電線配索部材」の一例）と、電線配索板３０の電線Ｗ及び回路基板２１の導電路に接続されるリレー４０とを備える。
回路基板２１は、長方形状をなし、プリント配線された図示しない多数の導電路と、この導電路に連なり回路基板２１を貫通する多数のスルーホール２２とを備える。

スルーホール２２には、後述するリレー４０の基板側端子４３と、ヒューズブロック１３及びコネクタブロック１２の背面から延出された多数の端子群とが挿通されるようになっている。
回路基板２１の上面には、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子やマイコン等からなる電子部品（図示しない）が多数実装されており、これら電子部品の端子が対応する回路基板２１の導電路に接続されている。
回路基板２１の周縁部には、コネクタブロック１２及びヒューズブロック１３が組み付けられている。

コネクタブロック１２はワイヤーハーネスの端末部に設けられた複数の外部コネクタが嵌合可能に構成されている。コネクタブロック１２には、フード状をなす合成樹脂製のコネクタハウジングからコネクタ端子が突出している。
コネクタ端子は、外部電源に接続される平板状の電源端子と、電源端子よりも細径で棒状の多数の制御端子や通電端子等とからなる。これらコネクタ端子は、コネクタハウジングの奥壁と貫通してコネクタブロック１２の背面側（回路基板２１及び電線配索板３０の側）に延出され、Ｌ字状に屈曲されて回路基板２１のスルーホール２２に挿通されて回路基板２１の導電路に接続されている。

ヒューズブロック１３は、ヒューズ（図示しない）を複数段に亘って装着可能であって、ヒューズに接続される端子が多数備えられている。この端子は、ヒューズブロック１３の背面側に延出されてスルーホール２２に挿通され回路基板２１の導電路に接続される。

電線配索板３０は、合成樹脂製（例えば、ＰＰ，ＡＢＳ樹脂等）であって、図１に示すように、電線Ｗが配される長方形状の平面部３１と、平面部３１の表面（上面）及び裏面（下面）に設けられ、電線Ｗを保持する多数の電線保持凸部３２（本発明の構成である「電線保持部」の一例）とを有する。
電線Ｗは、単芯線が絶縁被覆で覆われてなる被覆電線Ｗが用いられている。なお、図１では、電線配索板３０に配索された多数の電線Ｗのうちリレー４０に接続されるもののみの概略を図示し、他の電線Ｗについては省略してある。

平面部３１には、平面部３１を貫通する長方形状の挿通孔３１Ａが３箇所（複数箇所）に設けられている。この挿通孔３１Ａの上端部には、周縁部を切欠いてなるテーパが形成されている。
電線保持凸部３２は、図５に示すように、平面部３１の上面及び下面の双方に多数設けられており、平面部３１の両面に配索された電線Ｗを保持するものである。なお、電線保持凸部３２のうち、リレー４０に接続される電線Ｗを保持する電線保持凸部３２Ａは、後述するリレー４０の基板側端子４３を保持するため、他の電線保持凸部３２よりもやや大きくなっている。

各電線保持凸部３２は、図６に示すように、対向配置された一対の起立壁３３，３３を有する。起立壁３３，３３の間には、平面部３１よりわずかに突出する載置凸部３５が形成されており、この載置凸部３５の上に、起立壁３３，３３に沿う方向の電線Ｗが挿通され電線Ｗを起立壁３３，３３の間に挟みこんで保持（挟持）する。
電線保持凸部３２のうち、リレー４０に接続される電線Ｗの端末を保持する電線保持凸部３２Ａについては、一対の起立壁３３，３３の内側に、リレー４０の基板側端子４３（の圧接刃５０，５０）を挿入可能な端子挿入凹部３４が凹設されている。この端子挿入凹部３４を有する電線保持凸部３２Ａは、電線Ｗに加え、基板側端子４３も保持する。
端子挿入凹部３４は、起立壁３３，３３の内面側について上端から基端まで溝状に切り欠かれて形成されるとともに、更に下方に延びて平面部３１を貫通する貫通孔を形成している。

リレー４０は、リレー本体４１と、電線配索板３０の電線Ｗに接続される電線側端子４２と、回路基板２１の導電路に接続される基板側端子４３とを備えている。
リレー本体４１は、電気的接続状態をオンオフ可能な接点部と、接点部をオンオフ動作させるコイルとが箱型（直方体状）の樹脂ケーシング４１Ａで覆われたものである。

電線側端子４２は、樹脂ケーシング４１Ａ内部の接点部に連なって樹脂ケーシング４１Ａの一面から突出している。一方、基板側端子４３は、樹脂ケーシング４１Ａ内部のコイルに連なって樹脂ケーシング４１Ａの一面から突出するとともに、ここから回路基板２１の側に折り返した形状をなす。
これら電線側端子４２及び基板側端子４３は、共に、リレー本体４１と一体に形成された本体側端子部４４と、本体側端子部４４とは別体で構成され本体側端子部４４に連なる金属製の延出部４５とからなる。

本体側端子部４４は、樹脂ケーシング４１Ａの一面において前後三箇所の位置に計５本延出されており（図４参照）、共に、樹脂ケーシング４１Ａの面から上方に突出し、そこから幅方向の外側に直角に屈曲された形状をなす。５本の本体側端子部４４のうち前段に設けられた一対の本体側端子部４４Ａがリレー本体４１の内部（樹脂ケーシング４１Ａの内部）でコイルに連なっており、中段に設けられた一対の本体側端子部４４Ｂがリレー本体４１の内部で互いに接続されて一体となり接点部の一方の側に接続され、後段に設けられた１本の本体側端子部４４Ｃがリレー本体４１の内部で接点部の他方の側に接続されている。

延出部４５は、前段の本体側端子部４４Ａに接続される基板側延出部４６と、中段及び後段の本体側端子部４４Ｂ，４４Ｃに接続される電線側延出部４７とからなる。
基板側延出部４６は、回路基板２１の導電路に接続されるものであり、一端が下方に突出するＬ字状をなしており、本体側端子部４４Ａの上面に沿い、かつ、当該上面よりも面積の大きい平板部４６Ａと、平板部４６Ａの端部に連なり下方に延出される棒状部４６Ｂとを有する。棒状部４６Ｂは、前後方向（図４の上下方向）に沿った面が平坦な板状をなす。

電線側延出部４７は、電線Ｗに接続されるものであり、一対の本体側端子部４４Ｂに接続される第一延出部４８と、本体側端子部４４Ｃに接続される第二延出部４９とからなる。
第一延出部４８は、両端が下方に突出するコ字状であって、一対の本体側端子部４４Ｂの上面に沿う方向に長い平板部４８Ａと、平板部４８Ａの両端部から直角に下方に突出する圧接部４８Ｂとを有する（図６参照）。

圧接部４８Ｂは、平板部４８Ａに対して幅寸法が細径になっており、先端側に２股に分岐した圧接刃５０，５０を有し、この圧接刃５０，５０の全体が端子挿入凹部３４に収容されるようになっている。この圧接刃５０，５０の間に電線Ｗが挿通されると、電線Ｗの絶縁被覆部分を圧接刃５０，５０が切断し、電線Ｗ内部の芯線に接触して芯線と電気的に接続される。

第二延出部４９は、一端が下方に突出するＬ字状であって、本体側端子部４４Ｃの上面に沿う方向に長い平板部４９Ａと、平板部４９Ａの外方側の端部から下方に突出する圧接部４９Ｂとを有する。圧接部４９Ｂは、平板部４９Ａに対して幅寸法が細径になっており、先端側に２股に分岐した圧接刃５０，５０を有し、この圧接刃５０，５０の全体が端子挿入凹部３４に収容されるようになっている。
この延出部４５（基板側延出部４６，電線側延出部４７）の成形は、金属板材を展開形状に打ち抜いた後、曲げ加工を施すことにより成形される。

本体側端子部４４と延出部４５との接続（リレー４０の成形）は、図３に示すように、リレー本体４１と延出部４５とを組み付け後とは１８０度反対向きに配置し、延出部４５の本体側端子部４４が重なる部分にハンダを印刷し、延出部４５の上に本体側端子部４４を載置するリフローはんだ付けを行う（導電性材料を高温で溶かしペースト状にして接続部分に塗布して固化させる）。これにより、リレー４０が形成される。そして、このリレー４０を１８０度回転して電線配索板３０に組み付けるようになっている。なお、はんだ付けに限らず、基板側端子よりも融点の低い金属（合金）を溶かして接着剤とする、ろう付けを行ってもよく、また、ろう付けに代えて、固着を担う樹脂と導電を担う金属（導電性フィラー）とを混合することで、電気を通し、かつ、物質同士を固着する性質の導電性接着剤を用いてもよい。この導電性接着剤の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を用い、金属としては、例えば、Ａｇ（銀）を用いることができる。

次に、回路構成体の組み付けについて説明する。
電線配索板３０の所定箇所に電線Ｗを配索し、各電線Ｗの端末部を起立壁３３，３３の間の載置凸部３５の上に配する。
次に、図５に示すように、リレー４０を電線配索板３０の上方から挿通孔３１Ａに挿通する。このとき、電線側端子４２について圧接部４８Ｂ，４９Ｂの圧接刃５０，５０が載置凸部３５に載置された電線Ｗを圧接（圧接刃５０，５０が電線Ｗの絶縁被覆部分を切断して芯線と電気的に接続）する。

そして、回路基板２１にコネクタブロック１２及びヒューズブロック１３を組み付け（固定し）、図８に示すように、この回路基板２１のスルーホール２２に基板側端子４３の棒状部４６Ｂを挿通する。そして、回路基板２１についてフローはんだ付けを行うことにより、図９に示すように、基板側端子４３が回路基板２１の導電路に接続される。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、電線配索板３０（電線配索部材）の電線Ｗと回路基板２１の導電路との間がリレー４０を介して接続されるため、バスバーを屈曲等させることなく電線Ｗと回路基板２１の導電路との間を接続することが可能になり、回路構成体２０を小型化することができる。
ここで、リレー４０を配置する位置を、電線配索板３０と回路基板２１との間とする場合には、少なくとも電線配索板３０と回路基板２１との間にリレー４０の高さ分の寸法を確保しなければならないため、回路構成体２０の（高さ方向の）小型化の障害となることが考えられる。一方、本実施形態の構成によれば、電線配索板３０には、リレー４０が挿通される挿通孔３１Ａが貫通形成されているため、電線配索板３０と回路基板２１との間にリレー４０の高さ分の寸法を確保しなくても、リレー４０を実装することが可能になるため、回路構成体２０を（高さ方向の）小型化することができる。

（２）電線側端子４２は、圧接刃５０，５０を有する圧接端子であり、リレー４０の挿通孔への挿入時に圧接刃５０，５０が電線Ｗを圧接可能に構成されているため、リレー４０の挿通孔３１Ａへの挿入と圧接端子の圧接とを同時に行うことができ、作業工数を減少させることが可能になる。
（３）電線配索板３０にリレー４０が挿通される挿通孔３１Ａを設ける分だけ、電線Ｗを配索可能なスペースが少なくなるが、本実施形態の構成によれば、電線配索板３０の両面に電線Ｗが配索されているため、片面に電線Ｗを配索するよりも電線Ｗを配索可能なスペースを確保することができる。

（４）リレー４０は、電線側端子４２及び基板側端子４３が電線配索板３０側から延出されており、基板側端子４３は、電線配索板３０側から回路基板２１側に折り返す形状をなす。電線側端子４２には、一般に、基板側端子４３よりも通電電流が大きくなりやすいが、本実施形態によれば、通電電流の少ない基板側端子４３の側を折り返すようにしているため、通電電流の大きい経路を短くすることができる。
（５）電線側端子４２及び基板側端子４３は、接点部及びコイルを有するリレー本体４１と一体に形成された本体側端子部４４と、本体側端子部４４とは別体で構成され本体側端子部４４に連なる延出部４５と、からなるため、本体側端子部４４を有するリレー本体４１について、汎用リレーを用いることが可能になり、製造コストを低減することができる。

（６）溶接や圧着により本体側端子部４４と延出部４５とを接続することも可能であるが、本体側端子部４４と延出部４５とをはんだ付け、ろう付け又は導電性接着剤で接続することで、本体側端子部４４と延出部４５との接続作業を簡素化することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２を図１０，１１を参照して説明する。実施形態１と同一の構成については説明を省略する。
実施形態２では、実施形態１の平板状の回路基板２１に代えて、図１１に示すように、端部がほぼ直角に屈曲された屈曲部６１となっている回路基板６０を用いている。また、コネクタブロック１２のコネクタ端子６２，６３は、電線配索板３０の電線Ｗ及び回路基板６０の導電路にそれぞれ接続されている。
屈曲部６１には、回路基板６０の他の部分と同様に図示しない導電路及びスルーホールが形成されている。コネクタブロック１２の（各コネクタ部の）コネクタ端子６２，６３のうち、下側の第一端子６２は、屈曲部６１のスルーホールに挿通されて回路基板６０の導電路に接続され、上側の第二端子６３は、圧接端子を有しており、電線配索板３０の電線Ｗに圧接されている。
これらの組み付けは、図１０に示すように、第二端子６３を電線配索板３０の電線Ｗに圧接しておき、電線配索板３０をコネクタブロック１２（コネクタ部）側に近づけ、コネクタブロック１２のコネクタハウジングに設けられた端子挿通孔に第二端子６３を圧入するようになっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、リレー４０の全体が挿通孔３１Ａに挿通される構成としたが、これに限られず、リレー４０の一部（リレー４０の上部又は下部の一部のみ）が挿通孔３１Ａに挿通されるものであってもよい。
（２）上記実施形態では、電線側端子４２及び基板側端子４３は、本体側端子部４４と延出部４５との２部材（複数部材）が接続されてなるものであったが、これに限られない。例えば、１部材からなるものを用いてもよい。

（３）上記実施形態では、電線Ｗは、圧接刃５０，５０で圧接されるものであったが、これに限られず、圧接以外の圧着等により電線側端子４２と電線Ｗとが接続されるものであってもよい。
（４）上記実施形態では、電線配索板３０の上下の両側に電線Ｗが配索されるものであったが、片側のみに電線Ｗが配索されるものであってもよい。

（５）上記実施形態では、リレー４０について電線側端子４２及び基板側端子４３が樹脂ケーシング４１Ａの上方から延出される形状であったが、これに限らず、例えば、リレー４０について電線側端子４２及び基板側端子４３が樹脂ケーシング４１Ａの下方から延出される形状としてもよい。この場合、電線側端子４２について樹脂ケーシング４１Ａの下側から電線配索板３０側に向けて折り返すようにすればよい。

（６）板状の電線配索板３０に代えて、板状以外の形状で電線を配索可能な電線配索部材を用いてもよい。また、電線保持凸部３２以外の形状で電線Ｗを保持可能な電線保持部を用いてもよい。

１０…電気接続箱
１１…ケース
１２…コネクタブロック
１３…ヒューズブロック
２０…回路構成体
２１，６０…回路基板
２２…スルーホール
３０…電線配索板（電線配索部材）
３１Ａ…挿通孔
３２（３２Ａ）…電線保持凸部（電線保持部）
３３…起立壁
３４…端子挿入凹部
３５…載置凸部
４０…リレー
４１…リレー本体
４１Ａ…樹脂ケーシング
４２…電線側端子
４３…基板側端子
４４（４４Ａ〜４４Ｃ）…本体側端子部
４５…延出部
４６…基板側延出部
４７…電線側延出部
４８Ｂ，４９Ｂ…圧接部
５０…圧接刃
６１…屈曲部
６２…第一端子（コネクタ端子）
６３…第二端子（コネクタ端子）
Ｗ…電線

Claims (9)

1. 導電路を有する回路基板と、
   電線を保持する電線保持部を有し前記回路基板と対向するように配置された電線配索部材と、
   前記電線に接続される電線側端子と前記回路基板に接続される基板側端子とが設けられたリレーと、を備え、
   前記電線配索部材には、前記リレーが挿通される挿通孔が貫通形成されていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記電線側端子は、圧接刃を有する圧接端子であり、前記リレーの前記挿通孔への挿入時に前記圧接刃が前記電線を圧接可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の回路構成体。
3. 前記電線配索部材の両面に前記電線が配索されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路構成体。
4. 前記リレーは、前記電線側端子及び前記基板側端子が前記電線配索部材側から延出されており、前記基板側端子は、前記電線配索部材側から前記回路基板側に折り返す形状をなすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記電線側端子及び前記基板側端子は、共に、接点部及びコイルを有するリレー本体と一体に形成された本体側端子部と、前記本体側端子部とは別体で構成され前記本体側端子部に連なる延出部と、からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記本体側端子部と前記延出部とは、はんだ付け、ろう付け又は導電性接着剤により接続されていることを特徴とする請求項５に記載の回路構成体。
7. 外部のコネクタと嵌合可能なコネクタ部を備え、
   前記コネクタ部は、コネクタハウジングと、前記コネクタハウジングに保持される複数のコネクタ端子とを備え、前記複数のコネクタ端子は、前記電線配索部材の電線に接続される第一端子と、前記回路基板の導電路に接続される第二端子とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体。
8. 前記回路基板は、前記コネクタ部側の端部に前記回路基板が折り曲げられてなる屈曲部が設けられており、前記第二端子は、前記屈曲部のスルーホールに挿通されて前記回路基板の導電路に接続されることを特徴とする請求項７に記載の回路構成体。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとからなる電気接続箱。

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