KR20180065580A - 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그 - Google Patents

차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 와이어를 사용하는 차량용 초음파 트랜스듀서를 제조함에 있어 미세 와이어를 간편하면서도 확실하게 정해진 위치에 정렬할 수 있도록 보조하는 차량용 초음파 트랜스듀서에 관한 것이다.
본 발명의 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그는 중앙에 차량용 초음파 트랜스듀서의 하우징이 수납되는 하우징 수납홈이 위에서 아래로 형성되어 있는 지그 베이스의 상부에 정합되되, 지그 베이스의 정 위치에 탑재시 상기 하우징에 내장된 압전 소자의 복수의 납땜 포인트의 수직 상방을 가로지르도록 형성되고 상기 납땜 포인트의 수직 상방에는 와이어 관통공이 형성되어 있는 브리지; 상기 와이어 관통공에서 하측 수직 방향으로 연장되어 있는 와이어 튜브 및 상기 브리지를 지그 베이스 상에서 지지하는 지지틀을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 와이어 튜브는 상기 브리지와 딴 몸 제작된 후에 한 몸 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 와이어 관통공의 입구는 깔때기 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 브리지는 상기 지지틀의 좌측부 및 우측부 위에 얹혀진 채로 상기 지지틀을 가로지르는 것을 특징으로 한다.
상기 브리지는 그 상면이 상기 지지틀과 동일 레벨을 형성하도록 상기 지지틀의 좌측부 및 우측부를 가로지르는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그{wire alignment jig for ultrasonic transducer of vehicle}
본 발명은 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그에 관한 것으로, 특히 미세 와이어를 사용하는 차량용 초음파 트랜스듀서를 제조함에 있어 미세 와이어를 간편하면서도 확실하게 정해진 위치에 정렬할 수 있도록 보조하는 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 감지기는 차량의 이동 시에 후방 장애물의 존재 여부를 감지하여 이를 경보음이나 표시등으로 운전자에게 알려주는 장치로서, 좁은 공간 내 주차시 또는 야간 후진시에 편리하게 이용되는 운전자 편의장치이다.
이러한 차량용 감지기는 차량 전방 또는 후방에 위치되는 장애물을 감지하기 위한 초음파 트랜스듀서(초음파 센서)를 포함하는데, 이러한 초음파 트랜스듀서는 차량이 이동할 때 입력되는 펄스 신호에 따라 초음파를 발신 및 수신하도록 구성되며, 주로 뒷 범퍼의 범퍼 커버에 차량 후방의 일정 영역을 담당하도록 정해진 간격대로 배열되어 설치된다.
또한, 초음파 트랜스듀서는 일정 주파수의 초음파를 발신할 뿐만 아니라 장애물에 의해 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는데, 차량용 감지기는 이러한 초음파 트랜스듀서의 초음파 발신 시각과 수신 시각의 차이에 의해 차량과 장애물 사이의 거리를 판별하고, 이렇게 판별된 거리가 설정 거리에 도달되었을 때 운전자에게 경보하는 동작을 수행한다.
이러한 차량용 초음파 트랜스듀서의 일 예로, 하기 선행기술문헌 1에는 바닥이 있는 통 형상의 케이스, 상기 케이스 내부의 바닥 면에 형성되는 압전 소자, 상기 압전 소자에 전기적으로 접속되는 단자, 상기 압전 소자를 덮도록 하여 상기 케이스 내에 충전되는 충전용 수지, 상기 단자가 고정되는 구멍이 형성되고 진동 감쇄재가 끼워지거나 부착되는 홈이 형성된 기판, 상기 단자가 삽입된 기판을 감싸고 정위치 끼움이 쉽도록 수평 및 수직으로 오목 또는 볼록 형상의 조립용 홈이 있는 감쇄재, 상기 감쇄재에 대응하여 감쇄재가 일정 위치에 끼워질 수 있도록 수직 및 수평 방향으로 형성된 오목 또는 볼록 홈을 갖는 케이스를 포함하는 초음파 트랜스듀서가 개시되어 있다.
하기 선행기술문헌 2에는 내측에 초음파 센서가 설치된 하우징 캡 및 내부 일측에는 상기 초음파 센서와 연결되는 PCB 기판이 설치되고 내부의 타측에는 커넥터가 일체로 형성된 하우징으로 구성되며, 상기 하우징 캡과 하우징을 끼움 결합시킨 후 상기 PCB 기판이 설치된 하우징 내부에 핫멜트 접착제를 주입시켜서 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 후방감지 장치가 개시되어 있다.
전술한 바와 같이, 종래 차량용 초음파 트랜스듀서에는 하우징의 바닥에 내장되는 압전 소자와 하우징 상부에 고정되는 회로 기판(단자)을 전기적으로 연결하기 위해 두 가닥 이상의 미세, 예를 들어 0.3~0.4㎜ 정도의 직경을 갖는 미세 와이어가 사용되는데, 종래에는 작업자가 핀셋으로 와이어를 잡은 상태에서 와이어의 일단을 압전 소자의 정해진 납땜 포인트에 고정시킨 후에 납땜하는 방식으로 작업이 이루어져 왔다.
이에 따라 작업 능률이 매우 떨어질 뿐 아니라 작업 숙련도나 그때그때의 상황에 따라 와이어를 압전 소자의 납땜 포인트에 정확하게 납땜하는 것이 매우 어려워서 불량률이 매우 높다는 문제점이 있었다.
선행기술문헌 1: 특허공개 제10-2010-0063866호(발명의 명칭 : 초음파 센서) 선행기술문헌 2: 실용신안등록 제20-0348453호(고안의 명칭 : 차량용 후방감지장치)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 미세 와이어를 사용하는 차량용 초음파 트랜스듀서를 제조함에 있어 미세 와이어를 간편하면서도 확실하게 정해진 위치에 정렬할 수 있도록 보조하는 차량용 초음파 트랜스듀서를 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그는 중앙에 차량용 초음파 트랜스듀서의 하우징이 수납되는 하우징 수납홈이 위에서 아래로 형성되어 있는 지그 베이스의 상부에 정합되되, 지그 베이스의 정 위치에 탑재시 상기 하우징에 내장된 압전 소자의 복수의 납땜 포인트의 수직 상방을 가로지르도록 형성되고 상기 납땜 포인트의 수직 상방에는 와이어 관통공이 형성되어 있는 브리지; 상기 와이어 관통공에서 하측 수직 방향으로 연장되어 있는 와이어 튜브 및 상기 브리지를 지그 베이스 상에서 지지하는 지지틀을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 와이어 튜브는 상기 브리지와 딴 몸 제작된 후에 한 몸 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 와이어 관통공의 입구는 깔때기 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 브리지는 상기 지지틀의 좌측부 및 우측부 위에 얹혀진 채로 상기 지지틀을 가로지르는 것을 특징으로 한다.
상기 브리지는 그 상면이 상기 지지틀과 동일 레벨을 형성하도록 상기 지지틀의 좌측부 및 우측부를 가로지르는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그에 따르면,
도 1은 본 발명의 지그가 적용될 수 있는 차량용 초음파 트랜스듀서의 사시도.
도 2는 본 발명의 지그가 적용될 수 있는 차량용 초음파 트랜스듀서의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 지그가 적용될 수 있는 차량용 초음파 트랜스듀서의 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 지그가 적용될 수 있는 차량용 초음파 트랜스듀서에 있어서 방향 지시용 커팅 에지가 형성된 하우징의 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그의 분해 사시도,
도 7은 도 6에 도시한 와이어 정렬 지그의 결합 사시도.
도 8은 도 7에서 A-A선을 절취하여 본 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예로서 도 8에 대응되는 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그의 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그의 사시도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하는데, 설명에 앞서서 본 출원인이 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 특허출원(출원일: 2015. 05. 22)한 바 있는 차량용 초음파 트랜스듀서에 대해 설명한다.
본 발명의 지그가 적용될 수 있는 차량용 초음파 트랜스듀서(1)는, 차량의 이동 시에 장애물을 검지하여 사고를 미연에 방지하는 차량용 감지기에 사용되는 것으로, 도 1 내지 도 5에 도시되는 바와 같이, 원통형 함체 형상으로 이루어진 하우징(10), 하우징(10)의 상부 외측에 돌출 형성된 플랜지부(20), 하우징(10)의 상부 내측에 절취 형성되어 플랜지부(20)가 하우징(10) 상에서 절곡 형성되도록 하는 모따기부(30a, 30b) 및 하우징(10)의 내측 바닥면에 설치되며 초음파를 발신하고 수신하는 압전 소자(40)를 포함한다.
전술한 구성에서, 하우징(10)은 차량용 초음파 트랜스듀서(1)의 외부 하우징을 형성하는 것으로, 그 내부에 압전 소자(40)가 수용되는 원통형 함체 형상으로 형성된다. 하우징(10)의 상부 외측에는 플랜지부(20)가 돌출 형성되고, 하우징(10)의 상부 내측에는 모따기부(30a, 30b)가 절취 형성되는데, 이로 인해 플랜지부(20)는 하우징(10)과 동일한 두께로 절곡 형성된다.
이와 같이, 플랜지부(20)가 하우징(10)과 동일한 두께로 절곡 형성되는 형상으로 인해 하우징(10)의 상측에는 2개의 절곡부가 형성되는데, 이러한 절곡부는 초음파의 발신 시에 하우징(10)에 발생되는 여진이 상부의 플랜지부(20)로 전달되는 과정에서 신속히 소진되도록 하는 역할을 한다. 그 결과 차후에 설명될 압전 소자(40)가 초음파의 발신 즉시 초음파를 수신할 수 있게 되어 초 근거리의 장애물도 용이하게 감지할 수 있게 된다.
또한 플랜지부(20)의 절곡 형성으로 인해 하우징(10)의 상측 외주면에 개스킷 등이 결합될 경우에 상호 이탈이 방지됨과 동시에 수분침투 경로가 더 길게 연장되어 수분유입이 효과적으로 억제될 수 있게 된다.
또한 모따기부(30a, 30b)가 플랜지부(20)가 하우징(10)과 동일한 두께로 절곡 형성됨으로써, 하우징(10)의 제조에 소요되는 재료(알루미늄)의 양을 증가시키지 않고도 여진을 감소시키는 역할을 한다. 모따기부(30a)는 도 1 및 도 4에 도시되는 바와 같이 하우징(10)의 상부 내측에 반경 방향 내측을 향해 하부로 갈수록 경사지게 절취 형성되는 것이 바람직하지만, 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 상부 내측에 사각 횡단면을 가지는 링 형상으로 절취 형성될 수도 있다. 후자의 경우에 플랜지부(20)는 하우징(10)과 더욱 더 동일한 두께로 절곡 형성될 수 있다.
한편, 전술한 플랜지부(20)와 모따기부(30a, 30b)를 포함하는 하우징(10)은 금속재, 특히 가공성이 우수한 알루미늄 재질로 제조되되 단조에 의해 일체로 성형제조되는 것이 바람직하다. 하우징(10)의 내부 바닥면에는 초음파를 발신하고 수신하는 압전 소자(40)가 면접되게 고정 설치되는데, 이러한 압전 소자(40)는 특히 압전 세라믹으로 제조되는 것이 바람직하다.
압전 소자(40)는 석영(quartz)과 같은 압전 물질에 외부 변형력(stress)을 가하면 전압이 발생되고 역으로 교류 전압을 가하면 압전 물질이 진동하여 초음파(고진동수)를 발생시키는데, 압전 초음파 변환기는 이러한 압전물질의 특성을 이용하여 초음파를 발신하고 수신한다. 압전물질의 예로는 석영, 로셀(Rochell)염, 티탄산바륨(Barium titanate; BaTiO3), 티탄산 지르콘산 납(Lead zirconate titanate; PZT) 등을 들 수 있다.
한편, 압전 소자(40)의 상부에는 진동을 완충시키기 위한 백킹재(41)가 적층된다. 백킹재(41)의 결합 관계, 재질 및 작용 등은 이미 초음파센서 분야에서 충분히 공지되어 있기에 더 이상의 상세 설명을 생략하기로 한다.
전술한 플랜지부(20)의 양측에는 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이 방향지시용 커팅 에지(50)가 절취 형성되는데, 이 방향지시용 커팅 에지(50)에 의해 방향지시용 커팅 에지(50)가 형성되지 않은 길이 방향으로 방향성이 제공됨에 따라 작업자가 조립라인 상에서 특정 방향으로 하우징(10)을 제조 라인의 지그 상에 용이하게 안착시킬 수 있게 되므로, 제조 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
하우징(10) 내에는 또한 기판(70)이 안착 결합되는데, 이 기판(70)은 압전 소자(40)의 센서 신호를 외부의 컨트롤러(미도시)로 전달하는 단지 기판으로서, 압전 소자(40)가 와이어(W), 예를 들어 리드 와이어에 의해 전기적으로 연결되는 단자핀(71)을 구비하며, 기판(70)의 외측에는 하우징(10)의 내벽에 면접되는 진동 감쇄재(73)가 결합된다.
기판(70)은 합성수지재로 사출 성형되는데, 특히 2개의 단자핀(71)이 이격되어 구비되도록 단자핀(71)과 함께 인서트 사출되는 것이 바람직하다. 진동 감쇄재(73)는 단자핀(71)을 포함하는 기판(70)이 하우징(10)의 내벽에 안정적으로 지지고정되도록 함과 동시에 초음파의 발신 시에 하우징(10)에 발생되는 여진을 완충시켜 신속히 소진될 수 있도록 하는 것으로, 기판(70)이 안착 결합되는 장착홈이 형성되고 가장자리는 하우징(10)의 내벽에 면접된다. 이러한 진동 감쇄재(73)는 주로 실리콘으로 제조된다.
진동 감쇄재(73)를 포함하는 기판(70)의 결합을 위해 하우징(10)의 내벽에는 진동 감쇄재(73)의 형상에 대응되는 안착홈이 형성된다. 전술한 기판(70)까지 장착된 하우징(10) 내에는 몰딩 충전재(80)가 충전되는데, 이 몰딩 충전재(80)은 하우징(10) 내에 충전되어 하우징(10)과 내부 구성부품을 일체로 몰딩하여 수분의 유입을 차단함과 동시에 완충 작용을 통해 초음파의 발신 시에 하우징(10)에 발생되는 여진을 완충시켜 신속히 소진될 수 있도록 하는 것으로, 주로 완충력이 우수한 실리콘 고무재로 형성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 와이어 정렬 지그의 결합 사시도이며, 도 8은 도 7에서 A-A선을 절취하여 본 단면도인바. 그 기술 사상을 명확하게 하기 위해 편의상 1개의 하우징에 대한 구성만을 도시하고 있다.
도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그는 초음파 트랜스듀서의 하우징(10)이 수납되는 지그 베이스(100)의 상부에 정합될 수 있다. 지그 베이스(100)는 중앙에 하우징(10)이 수납되는 원통형 수납홈(110)이 위에서 아래로 형성되어 있는 사각 함체 형상으로 이루어질 수 있다.
와이어 정렬용 지그(200)는 이를 지그 베이스(100)의 정 위치에 탑재시 지그 베이스(100)에 수납되어 있는 하우징(10)의 하부에 내장된 압전 소자(40)의 복수의 납땜 포인트(본 실시예에서는 2개)의 수직 상방을 가로지르도록 형성되고 상기 납땜 포인트의 수직 상방에는 와이어 관통공(222)이 형성되어 있는 브리지(220), 브리지(220)의 와이어 관통공(222)에서 하측 수직 방향으로 연장되어 있는 와이어 튜브(230) 및 브리지(220)를 지그 베이스(100) 상에서 안정적으로 지지하는 지지틀(210)로 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 브리지(220)에 형성된 와이어 관통공(222)은 와이어(W)의 보다 손쉬운 수납을 위해 깔때기 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 지지틀(210)은 지그 베이스(100)의 형상에 맞추어 적절하게 변형될 수 있는데, 본 실시예에서는 지그 베이스(100)의 형상에 맞도록 사각의 중공부를 갖는 사각 함체 형상으로 이루어질 수 있고, 이 경우에 브리지(220)는 지지틀(210)의 좌측부 및 우측부를 가로질러 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 브리지(220)가 지지틀(210) 위에 얹혀지는 형태로 돌출 형성되어 있으나 이에 국한되는 것은 아니고 지지틀(210)과 동일 레벨, 즉 단차를 형성하지 않은 채로 지지틀(210)의 좌측부 및 우측부를 가로지를 수도 있을 것이다. 지지틀(210)과 브리지(220)은 NC 가공(Numerical Control Work) 등에 의해 일체로 형성되거나 각각 딴 몸으로 제작된 후에 한 몸으로 결합될 수도 있을 것이다.
본 발명의 와이어 정렬용 지그는 금속제, 예를 들어 스테인리스 강재로 구현될 수 있는데, 재료를 절감하고 가공이 용이하도록 와이어 튜브(230)를 브리지(220)와 별개로 제작한 후에 와이어 관통공(222)의 출구, 즉 하단에 결합하여 사용할 수 있다. 와이어 튜브(230)가 너무 짧은 경우 이를 빠져나온 와이어(W)의 단부가 압전 소자(40)의 납땜 포인트에서 벋어날 위험성이 크고 반대로 너무 긴 경우 납땜 작업에 방해가 될 수 있기 때문에 적절한 길이로 제조하는 것이 바람직하다.
한편, 납땜 작업은 수작업이나 공지의 레이저 솔더링 기기를 통한 자동 작업으로 이루어질 수 있는데, 비록 수작업이라 할지라도 와이어(W)를 와이어 관통공(222)에 끼워 넣는 간단한 작업에 의해 와이어(W)가 항상 압전 소자(40)의 납땜 포인트에 정확하게 위치하게 되고 더욱이 와이어를 핀셋으로 잡고 있을 필요가 없기 때문에 종래와는 비교할 수 없을 정도의 속도와 정확도를 갖고 작업을 수행할 수가 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예로서 도 8에 대응되는 단면도인바, 도 6 내지 8과 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 도 9의 실시예에서는 와이어 튜브(230')를 지지틀(210) 및 브리지(220)와 일체로 성형, 즉 NC 가공 등에 의해 일체로 성형한 구성을 도시하고 있는바, 이 경우에는 전술한 실시예에서 발생될 수 있는 문제점, 즉 와이어 튜브(230))가 와이어 관통공(222)에 비스듬히 결합됨으로 인해 발생되는 와이어(W)와 납땜 포인트의 미세한 틀어짐과 같은 불량을 해소할 수 있는 반면에 재료비 등의 비용 측면에서는 다소 불리할 수 있을 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 정렬용 지그의 사시도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 복수의 하우징을 일렬로 수납하는 구조로 전술한 실시예에 따른 지그 베이스(100') 및 지그(200')를 변형하여 구성하고 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 정렬용 지그의 사시도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 복수의 하우징을 복수의 행렬 형태로 수납하는 구조로 전술한 실시예에 따른 지그 베이스(100") 및 지그(200")를 변형하여 구성하고 있다.
도 10 및 도 11에 도시한 구성의 경우 공지의 레이저 솔더링 기기에 의한 동시 또는 순차 작업으로 신속하면서도 정확하게 솔더링을 수행할 수 있게 된다.
본 발명의 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 초음파 트랜스듀서, 10: 하우징,
20: 플랜지부, 30a, 30b: 모따기부,
40: 압전 소자, 41: 백킹재,
50: 방향지시용 커팅에지, 70: 기판,
71: 단자핀, 73: 진동감쇄재,
80 : 충전몰딩재, 100, 100', 100": 지그 베이스,
110: 하우징 수납홈, 200, 200', 200": 하우징 정렬용 지그,
210: 지지틀, 220: 브리지,
222: 와이어 관통공, 230,230': 와이어 튜브,
W: 와이어

Claims (5)

  1. 중앙에 차량용 초음파 트랜스듀서의 하우징이 수납되는 하우징 수납홈이 위에서 아래로 형성되어 있는 지그 베이스의 상부에 정합되되,
    지그 베이스의 정 위치에 탑재시 상기 하우징에 내장된 압전 소자의 복수의 납땜 포인트의 수직 상방을 가로지르도록 형성되고 상기 납땜 포인트의 수직 상방에는 와이어 관통공이 형성되어 있는 브리지;
    상기 와이어 관통공에서 하측 수직 방향으로 연장되어 있는 와이어 튜브 및
    상기 브리지를 지그 베이스 상에서 지지하는 지지틀을 포함하여 이루어진 차량용 초음파 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 와이어 튜브는 상기 브리지와 딴 몸 제작된 후에 한 몸 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 와이어 관통공의 입구는 깔때기 형상인 것을 특징으로 하는 차량용 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 있어서,
    상기 브리지는 상기 지지틀의 좌측부 및 우측부 위에 얹혀진 채로 상기 지지틀을 가로지르는 것을 특징으로 하는 차량용 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 있어서,
    상기 브리지는 그 상면이 상기 지지틀과 동일 레벨을 형성하도록 상기 지지틀의 좌측부 및 우측부를 가로지르는 것을 특징으로 하는 차량용 트랜스듀서의 와이어 정렬 지그.
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