JP6631581B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ケースと基板とを備える電子装置に関する。
基板に電子部品が実装された実装基板がケースに収容されている構造の電子装置は広く知られている。特許文献1には、一方向に開口する袋状のケースに実装基板が収容され、ケースの開口が蓋により塞がれた構造の電子装置が開示されている。
特開2000−244152号公報
基板に実装される電子部品に放熱対策が必要な発熱部品が含まれることがある。発熱部品の放熱対策として、放熱シートや放熱ゲルなどの熱伝導材料(Thermal Interface Material)を介して発熱部品をケースに接触させる方法が知られている。熱伝導材料において発熱部品側とは反対側の面をケースに接触させ、ケースにおいて熱伝導材料が接触する部分を、熱伝導率のよいアルミニウムなどの金属とすれば、発熱部品が持つ熱を効率良くケース外に放熱することができる。
袋状のケースに実装基板を収容する場合、ケースの開口から実装基板を挿入することになる。しかし、ケースの金属部分に熱伝導材料を固定した状態でケースの開口から実装基板を挿入すると、次の問題が生じる。なお、次の説明では、熱伝導材料を放熱シートとし、発熱部品が搭載された実装基板において放熱シートに接触する部分を、発熱部品が搭載されている部分の基板裏面とする。
ケースの金属部分に放熱シートを固定した状態でケースの開口から実装基板を挿入する場合を考えると、挿入過程で基板端部が放熱シートの端面を押してしまうことや放熱シートを擦ることにより、放熱シートが剥がれてしまう恐れがある。放熱シートが剥がれてしまうと、放熱性が低下する。
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、放熱性が低下してしまうことを抑制できる電子装置を提供することにある。
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
上記目的を達成するための本発明は、基板(80)に発熱部品(91)が実装されている実装基板(20)と、
実装基板を挿入可能な基板挿入口(11)を備え、実装基板を収容するケース(10)と、
ケース内に固定され、実装基板の発熱部品が実装された部分と接触する、熱伝導材料で形成された熱伝導部(110)とを備えた電子装置であって、
ケースは、基板挿入口から実装基板が挿入される際に、実装基板の端部を支持して、実装基板をケースの奥方向に案内する一対のガイドレール(17)を備え、
基板は、一対のガイドレールの間の長さよりも狭幅であって、電子部品が実装される部品実装部(81)と、基板のケース奥側端部において部品実装部から幅方向に突き出し、部品実装部と合わせた幅方向長さ(K2)が、一対のガイドレール間の長さ(G1)と、一対のガイドレール間の長さに一対のガイドレールの幅方向長さを加えた長さ(G2)の間の長さになる一対の奥側突出部(82、82)とを備え、
一対のガイドレールにおいて基板を支持する支持面(171)は、支持面に一対の奥側突出部が支持されている状態で、基板のケース奥側端部と熱伝導部との間に、基板に垂直な方向の隙間ができる位置に形成され、
基板挿入口からガイドレールのケース奥側端までの長さ(G3)は、基板の基板挿入口側端から奥側突出部の基板挿入口側端までの長さ(K4)よりも短くなっている。
本発明では、ケースの基板挿入口から実装基板をケースに挿入し、実装基板の奥側突出部を一対のガイドレールに載せた後、ガイドレールに沿って実装基板をスライドさせることで、実装基板をケースの奥方向に移動させることができる。
一対のガイドレールにおいて実装基板を支持する支持面は、支持面に基板の奥側突出部が支持されている状態で、基板のケース奥側端部と熱伝導部との間に、基板に垂直な方向の隙間ができる位置に形成されている。よって、実装基板をスライドさせて行く際に、基板のケース奥側端部が熱伝導部の端面を押してしまうことがない。
また、基板挿入口からガイドレールのケース奥側端までの長さ(G3)は、基板の基板挿入口側端から奥側突出部の基板挿入口側端までの長さ(K4)よりも短くなっているので、ケース内に入るまで実装基板をスライドさせた状態では、基板の奥側突出部はガイドレールに支持されていない状態になる。また、基板の部品実装部は、一対のガイドレールの長さよりも狭幅であるので、基板の部品実装部もガイドレールに支持されていない。
そのため、ガイドレールの支持面よりも熱伝導部が下方になるようにしておけば、基板の奥側突出部がガイドレールに支持されていない状態になると、実装基板は、重力により下方に移動して熱伝導部と接触する。
このようにして、実装基板の発熱部品が実装された部分と熱伝導部とを接触させることができるので、放熱性が低下してしまうことを抑制できる。
実施形態の電子装置1の外観斜視図である。 電子装置1の下面14側の外観形状を示す斜視図である。 ケース10から放熱蓋60を取り外した状態を示す斜視図である。 実装基板20の斜視図である。 図1のV−V線断面図である。 基板80を裏面から見た図である。 図5の部分拡大図である。 実装基板20をケース10に挿入する途中の状態を示す図である。 図8のIX−IX線断面図である。 図2のX−X線断面図である。 図10の部分拡大図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態の電子装置1の外観斜視図である。この電子装置1は、無線通信を行う装置であり、車両内の所定の部位に固定される。
電子装置1は樹脂製のケース10を備えている。ケース10の形状は直方体形状であり、内部に実装基板20を収容している。ケース10は、この実装基板20をケース10内に挿入可能な基板挿入口11を備えている。基板挿入口11は、ケース10の1つの側面に形成されている。この基板挿入口11には挿入口蓋30が取り付けられている。
ケース10には電池カバー40も取り付けられている。説明の便宜上、電池カバー40が取り付けられている面を上面12とする。ただし、実際の固定状態において上面12が上側にある必要はない。
ケース10において、基板挿入口11が形成されている側面と交差する横側面13には、ネジ止め用の金属プレート50が固定されている。なお、図1には、片側の横側面13しか示されていないが、図1に示す横側面13と対向する、もう一つの横側面13にも、同様に金属プレート50が固定されている。
図2は、電子装置1の下面14側の外観形状を示す斜視図である。下面14は、上面12と対向する面であり、下面14と上面12は平行である。基板挿入口11が形成されている側面に対向する側面を奥側面15とする。電子装置1は、基板挿入口11が奥側面15よりも下方に位置し、かつ、上面12および下面14の傾斜が水平面に対して5度以上になる傾斜姿勢で固定される。
ケース10の下面14には、放熱蓋60がネジ70により固定されている。放熱蓋60は金属製であり、たとえばアルミニウム製である。放熱蓋60は、ケース10の内部に収容された発熱部品91(図4参照)で発生した熱をケース10の外部へ放熱することを一つの目的としてケース10に固定されている。放熱蓋60には、ケース10の内部方向に四角錐台型に突き出している錐台部61が形成されている。
図3は、ケース10から放熱蓋60を取り外した状態を示す斜視図である。図3に示すように、ケース10の下面14には開口部16が形成されている。放熱蓋60がケース10の下面14に固定された状態では、放熱蓋60により開口部16は塞がれている。よって、放熱蓋60は、電子装置1の外面に水が付着した場合に、その水が開口部16からケース10の内部に入ることを抑制する機能も有する。
放熱蓋60はケース10の内部に水が入ることを抑制する機能を高めるために、周縁部に絞り部62が形成されている。放熱蓋60において周縁部を除く部分を放熱蓋本体部63とする。錐台部61は放熱蓋本体部63に形成されている。
絞り部62は、絞り加工により形成されているので、放熱蓋本体部63と連結しており、また、環状の形状になっている。絞り部62は、開口部16の周囲においてケース10と接し、その開口部16を囲っている。この絞り部62は請求項の放熱蓋縁部に相当する。
また、開口部16の周囲には、鍔部130が形成されている。この鍔部130は、開口部16へ水が侵入しないようにするための水路150(図11参照)を構成する要素である。鍔部130および水路150の構造は後述する。
図4には、実装基板20を示している。なお、図4は、ケース10を、上面12および下面14に平行な切断面で切断した断面図である。実装基板20は、基板80に電子部品90が実装されたものである。電子部品90には発熱部品91が含まれている。本実施形態の発熱部品91はモジュール品であり、ノイズ対策用のシールドカバーに覆われた内部に発熱素子、および、その他の回路素子が配置された構成である。なお、発熱部品91は、必ずしもモジュール品である必要はなく、一つの素子が発熱部品91であってもよい。
図5は、図1のV−V線断面図である。図5に示すように、ケース10には、横側面13の内側となる内側面にガイドレール17が形成されている。ガイドレール17は基板挿入口11から金型をスライドさせることにより形成される。ガイドレール17の、基板挿入口11側とは反対側(以下、ケース奥側)の端は、ケース10の奥側面15まで延びていない。ガイドレール17のケース奥側端とケース10の奥側面15との間には空間Sが形成されている。この空間Sは、開口部16を形成する金型により形成する。
ガイドレール17の支持面171は、実装基板20がケース10の基板挿入口11からケース10内に挿入される際に、基板80の裏面を支持する面である。なお、基板80の裏面は、発熱部品91が実装されている側とは反対側の面である。
離隔制限面18は、支持面171に対向する面であり、支持面171に載置されて移動中の基板80がガイドレール17から離れる方向、すなわち、基板80の垂直方向に移動する量を制限する。支持面171と離隔制限面18との間の長さは、基板80の厚さよりも、少し長い長さになっている。
図5は、一方のガイドレール17のみを示しているが、図6に示すように、ガイドレール17は、一対の横側面13の内側となる内側面にそれぞれ形成されている。つまり、ガイドレール17は一対形成されている。また、離隔制限面18も、一対形成されている。
挿入口蓋30は押圧部31を備えている。押圧部31は、ケース10に取り付けられた状態で基板80の基板挿入口11側の端面を、ケース奥側方向に押圧している。なお、押圧部31は、図5に示す部位に代えて、あるいは、図5に示す部位に加えて、挿入口蓋30の他の部位に形成されていてもよい。
図6は、基板80の形状を示す図であり、基板80を裏面から見た図である。なお、図6は、基板80の輪郭形状を説明するための図であるので、基板80の裏面に構成されている詳細構造は省略している。基板80は、部品実装部81と、一対の奥側突出部82、82と、一対の開口側突出部83、83を備えている。
部品実装部81は、電子部品90が実装される部分である。部品実装部81は、具体的には、基板80がケース10に収容された状態で、幅方向が一対のガイドレール17、17の間に入る範囲である。つまり、部品実装部81は、一対のガイドレール17、17の間の長さよりも狭幅である。図6では、基板80において、2本の破線間が部品実装部81である。なお、幅方向は、ガイドレール17に直交する方向である。図6には、部品実装部81の幅方向長さをK1として示している。
奥側突出部82は、基板80のケース奥側端部において部品実装部81から幅方向に突き出す部分である。奥側突出部82が部品実装部81から突き出している長さは、部品実装部81と合わせた幅方向長さK2が、一対のガイドレール17、17間の長さG1よりも長く、かつ、その長さG1に一対のガイドレール17の幅方向長さを加えた長さG2よりも短い長さである。長さK1、K2、G1、G2の関係は、K1<G1<K2<G2になる。G1<K2<G2の関係により、奥側突出部82はガイドレール17に支持される。一方、K1<G1の関係により、部品実装部81はガイドレール17に支持されない。
奥側突出部82の基板挿入方向の長さK3は、ガイドレール17のケース奥側端よりも奥側面15の方向に形成されている空間Sの基板挿入方向長さSP1よりも短くなっている。
また、基板挿入口11からガイドレール17のケース奥側端までの長さG3は、基板80の基板挿入口側端から奥側突出部82の基板挿入口11側端までの長さK4よりも短くなっている。
開口側突出部83は、基板80のケース開口側端部において部品実装部81から幅方向に突き出している部分である。開口側突出部83が部品実装部81から突き出している長さは、奥側突出部82が部品実装部81から幅方向に突き出している長さと同じである。
開口側突出部83の基板挿入方向の長さ、すなわち、開口側突出部83のガイドレール17に沿った方向の長さK5は、基板80の基板挿入口11側の端からガイドレール17の基板挿入口11側の端までの長さG4よりも短い長さになっている。また、この長さG4は、基板挿入口11からガイドレール17の基板挿入口側端までの長さとほぼ同じ長さである。
図7は、図5の基板80の奥側端部付近を拡大して示す図である。図7に示すように、ケース10には、基板80がケース10に収容された状態で、基板80のケース奥側端を挟み込む挟み込み部100が形成されている。挟み込み部100は、基板80の表面に接触する表面側リブ101の一部と、基板80の裏面に接触する裏面側リブ102の一部により構成される。
詳しくは、表面側リブ101において裏面側リブ102に平行に対向する対向面1011を備えた部分と、裏面側リブ102において表面側リブ101の対向面1011と対向する対向面1021とを備えた部分とにより、挟み込み部100が構成される。
表面側リブ101の対向面1011と裏面側リブ102の対向面1021との間の長さは、基板80の厚さよりも僅かに短い長さになっている。したがって、基板80の奥側端部は挟み込み部100により挟圧された状態になる。なお、対向面1011、1021により基板80が挟圧された状態では、対向面1011、1021は、基板80の表面および裏面にそれぞれ接触する。よって、これら対向面1011、1021は、請求項の接触部に相当する。
表面側リブ101には、対向面1011から連続して形成され、基板挿入口11に面する傾斜面1012が形成されている。この傾斜面1012は、図上側(すなわち裏面側リブ102とは反対側)ほど基板挿入口11に接近する傾斜になっている。傾斜面1012は、基板80の奥側端面が突き当てられ、基板80を傾斜面1012の傾斜により、図7の下方に移動させるためのものである。
一方、裏面側リブ102には、対向面1021と同一面を形成して、基板挿入口11の方向に延びる基板位置基準面1022が形成されている。傾斜面1012により図7の下方に案内されてきた基板80は、この基板位置基準面1022に接することで、それ以上、図7の下方に移動することができない。これにより、基板80は、基板80の垂直方向の位置が決まる。よって、基板位置基準面1022は、基板80の垂直方向の位置を決める機能を有する。基板位置基準面1022は、請求項の基板位置基準部に相当する。
図8には、実装基板20をケース10に挿入する途中の状態を示している。図8は、図4と同じ切断面でケース10を切断した断面図である。
図8に示すように、放熱蓋60のケース内側面には、放熱シート110が固定されている。放熱シート110は請求項の熱伝導部に相当する。放熱シート110は、放熱蓋60のケース内側面において、錐台部61の平板状の頂部に貼り付けられている。図8に示す搬送用レール120は、基板80の開口側突出部83が載置される部材である。基板80の開口側突出部83は、搬送用レール120が基板80に実装された電子部品90に接触することなく、搬送用レール120に基板80を載置するために設けられている部分である。
図9は、図8のIX−IX線断面図である。図9に示すように、基板80がガイドレール17の支持面171に支持されてケース10の奥方向に移動している状態では、基板80の裏面と放熱シート110との間に隙間が存在する。ガイドレール17の支持面171が放熱シート110の上面よりもケース10の上面12側に位置しているからである。
図10は、図2のX−X線断面図である。ケース10には開口部16の周囲に、開口部16の縁を基点として、ケース10から離れる方向、すなわち、ケース10の外方向へ垂直に延びる縦壁部140が形成されている。鍔部130は、縦壁部140と連結している部分を基点として、ケース10に沿って、開口部16から離れる方向に先端が延びている。
図11は、図10の縦壁部140の付近を拡大した部分拡大図である。ケース10の底板部19と、縦壁部140と、鍔部130とに囲まれることにより水路150が形成される。前述したように、電子装置1は、上面12および下面14の傾斜が水平面に対して傾斜姿勢で固定されているので、この水路150は水平面に対して傾斜している。
図11に示すように、環状に切れ目のない絞り部62を備えている放熱蓋60が開口部16を塞いでいることにより、開口部16からケース10の内部に水が侵入してしまうことが抑制される。さらに、仮に、放熱蓋60とケース10との間に小さな隙間が生じてしまっており、その隙間を通って水が開口部16の方向に向かったとしても、縦壁部140および鍔部130により、水が開口部16からケース10の中に入ってしまうことが抑制される。そして、その水は水路150が水平面に対して傾斜していることにより、水路150に沿って流れて排出される。
[実施形態のまとめ]
以上のように構成された電子装置1において、ケース10に実装基板20を組み付ける作業工程を説明する。
実装基板20をケース10に組み付ける際には、放熱シート110が基板80よりも下方になる向きにケース10を設置する。そして、基板80の開口側突出部83を搬送用レール120に載置した状態で、実装基板20を基板挿入口11からケース10に挿入する。基板80の奥側突出部82がガイドレール17の支持面171に支持されることで実装基板20の姿勢が安定する。その状態で実装基板20をスライドさせることで、実装基板20をケース10の奥方向に移動させることができる。
図9に示したように、ガイドレール17の支持面171は、支持面171に基板80が支持されている状態で、基板80のケース奥側端部と放熱シート110との間に、基板80に垂直な方向の隙間ができる位置に形成されている。よって、実装基板20をスライドさせて行く際に、基板80のケース奥側端部が放熱シート110の端面を押してしまうことや放熱シート110を擦ることにより、放熱シート110が剥がれてしまうことがない。
奥側突出部82がガイドレール17に支持されない位置まで実装基板20が挿入された状態となると、基板80は重力により下方に移動しつつ、ケース10の奥側に移動する。基板80のケース奥側端面が、表面側リブ101の傾斜面1012に突き当てられると、基板80のケース奥側端面は表面側リブ101の傾斜面1012に案内されるので下方に移動しやすくなる。
表面側リブ101の傾斜面1012に案内されて下方に移動した基板80は、基板位置基準面1022に接することで上下方向の位置が定まる。この状態で、実装基板20がさらにケース奥方向に移動させられると、基板80のケース奥側端部が挟み込み部100により挟圧される。これにより、実装基板20はケース10に固定されることになる。また、基板80がこの位置になると、基板80の裏面において発熱部品91が設置されている部分が放熱シート110に接触する。このようにして、実装基板20の発熱部品91が実装された部分と放熱シート110とを接触させることができるので、放熱性が低下してしまうことを抑制できる。
さらに、挿入口蓋30がケース10の基板挿入口11に取り付けられると、挿入口蓋30の押圧部31により基板80はケース奥方向に押圧される。これにより、実装基板20は、ケース10に、よりしっかりと固定されることになる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
<変形例1>
前述の実施形態において基板位置基準部に相当する基板位置基準面1022は、基板80に面接触していた。しかし、基板位置基準部は基板80に対して線接触するものでもよい。
<変形例2>
前述の実施形態では熱伝導部として放熱シート110を示したが、熱伝導部は、熱伝導材料で構成されていればよく、放熱ゲルなど、放熱シート110以外の構造とすることができる。
<変形例3>
前述の実施形態では、基板80の開口側突出部83のガイドレール17に沿った方向の長さK5は、基板80の基板挿入口11側の端からガイドレール17の基板挿入口11側の端までの長さG4よりも短い長さになっていた。
しかし、一対のガイドレール17、17間の長さG1を、開口側突出部83が形成された部分の基板80の幅方向長さよりも長くしておけば、基板80の基板挿入口11側の端からガイドレール17の基板挿入口11側の端までの長さG4を、より短くしてもよい。
長さG4を実施形態よりも短くすると、基板挿入方向における、ガイドレール17と基板80の開口側突出部83の範囲が重なることもある。しかし、一対のガイドレール17、17間の長さG1を、開口側突出部83が形成された部分の基板80の幅方向長さよりも長くしておけば、開口側突出部83とガイドレール17とが接触することなく、基板80をケース10に収容できる。
1:電子装置 10:ケース 11:基板挿入口 12:上面 13:横側面 14:下面 15:奥側面 16:開口部 17:ガイドレール 18:離隔制限面 19:底板部 20:実装基板 30:挿入口蓋 31:押圧部 40:電池カバー 5:金属プレート 60:放熱蓋 61:錐台部 62:絞り部(放熱蓋縁部) 63:放熱蓋本体部 70:ネジ 80:基板 81:部品実装部 82:奥側突出部 83:開口側突出部 90:電子部品 91:発熱部品 100:挟み込み部 101:表面側リブ 102:裏面側リブ 110:放熱シート(熱伝導部) 120:搬送用レール 130:鍔部 140:縦壁部 150:水路 171:支持面 1011:対向面(接触部) 1012:傾斜面 1021:対向面(接触部) 1022:基板位置基準面 S:空間

Claims (7)

  1. 基板(80)に発熱部品(91)が実装されている実装基板(20)と、
    前記実装基板を挿入可能な基板挿入口(11)を備え、前記実装基板を収容するケース(10)と、
    前記ケース内に固定され、前記実装基板の前記発熱部品が実装された部分と接触する、熱伝導材料で形成された熱伝導部(110)とを備えた電子装置であって、
    前記ケースは、前記基板挿入口から前記実装基板が挿入される際に、前記実装基板の端部を支持して、前記実装基板を前記ケースの奥方向に案内する一対のガイドレール(17)を備え、
    前記基板は、一対の前記ガイドレールの間の長さよりも狭幅であって、電子部品が実装される部品実装部(81)と、前記基板のケース奥側端部において前記部品実装部から幅方向に突き出し、前記部品実装部と合わせた幅方向長さ(K2)が、一対の前記ガイドレール間の長さ(G1)と、一対の前記ガイドレール間の長さに一対の前記ガイドレールの幅方向長さを加えた長さ(G2)の間の長さになる一対の奥側突出部(82、82)とを備え、
    一対の前記ガイドレールにおいて前記基板を支持する支持面(171)は、前記支持面に一対の前記奥側突出部が支持されている状態で、前記基板の前記ケース奥側端部と前記熱伝導部との間に、前記基板に垂直な方向の隙間ができる位置に形成され、
    前記基板挿入口から前記ガイドレールの前記ケース奥側端部までの長さ(G3)は、前記基板の基板挿入口側端から前記奥側突出部の前記基板挿入口側端までの長さ(K4)よりも短くなっている電子装置。
  2. 請求項1において、
    前記実装基板が前記ケースに収容された状態で、前記基板の前記ケース奥側端部を挟み込み、前記ケースに対する前記実装基板の移動を抑制する挟み込み部(100)を備える電子装置。
  3. 請求項2において、
    前記挟み込み部は、前記基板の表面および裏面にそれぞれ接触する一対の接触部(1011、1021)を備え、
    一対の前記接触部のうち、前記基板の垂直方向において前記ガイドレールから遠い側の前記接触部から延びており、前記基板が接することで、前記基板の垂直方向における前記基板の位置を決める基板位置基準部(1022)を備える電子装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項において、
    前記基板は、前記基板の基板挿入口側端部において前記部品実装部から幅方向に突き出す一対の開口側突出部(83)を備え、
    前記基板の前記基板挿入口側端から前記ガイドレールの前記基板挿入口側端までの長さ(G4)が、前記基板の前記開口側突出部の前記ガイドレールに沿った方向の長さ(K5)よりも長くなっている電子装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項において、
    前記ケースの前記基板挿入口に取り付けられる挿入口蓋(30)を備え、
    前記挿入口蓋は、前記ケースに取り付けられた状態で、前記基板の基板挿入口側の端面を押圧する押圧部(31)を備える電子装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項において、
    前記ケースは、樹脂製であって、前記実装基板と対向する開口部(16)が形成されており、
    前記電子装置は、前記熱伝導部が固定され、前記開口部を塞ぐ金属製の放熱蓋(60)を備え、
    前記ケースは、前記開口部の周囲に形成されて、前記ケースから離れる方向に延びる縦壁部(140)と、前記縦壁部と連結しており、前記ケースに沿って前記開口部から離れる方向に先端が延びる鍔部(130)とを備える電子装置。
  7. 請求項6において、
    前記放熱蓋は、前記熱伝導部が固定される放熱蓋本体部(63)と、前記放熱蓋の縁部に形成され、前記放熱蓋本体部と連結するとともに、前記開口部の周囲において前記ケースと接し、前記開口部を囲っている環状の放熱蓋縁部(62)とを備える電子装置。
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