WO2018061343A1 - 基板保持装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気回路基板の設計自由度を向上させることができる基板保持装置を提供する。 【解決手段】基板保持装置は、第1ケースと第2ケースとの間にて電気回路基板を保持する基板保持装置であって、前記電気回路基板の厚み方向において、前記第1ケースと前記第2ケースとを離間しないように係止する係止部と、前記第2ケースに形成され、前記電気回路基板が厚み方向に接触する座部と、前記第1ケースに形成され、前記係止部が前記第1ケースと前記第2ケースとを係止している状態において、前記電気回路基板を介して前記座部を押圧する弾性力を生じさせるばね部と、を備える。
Description
本発明は、基板保持装置に関する。
従来、電子回路基板をネジによってケースに固定する技術が知られている(例えば特許文献1)。特許文献1において、ケースは上ケースと下ケースとによって構成され、上ケースと下ケースと電子回路基板とがネジによって共締めされる。
しかしながら、ネジによって電気回路基板を固定する場合、電気回路基板上に禁止領域を設けなければならず、電気回路基板上のスペースを有効に利用できないという問題があった。例えば、ネジや当該ネジの座面やネジ締めのためのツールを避けるための禁止領域を設ける必要がある。
本発明は、電気回路基板の設計自由度を向上させることができる基板保持装置を提供することを目的とする。
本発明は、電気回路基板の設計自由度を向上させることができる基板保持装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明の基板保持装置は、第1ケースと第2ケースとの間にて電気回路基板を保持する基板保持装置であって、電気回路基板の厚み方向において、第1ケースと第2ケースとを離間しないように係止する係止部と、第2ケースに形成され、電気回路基板が厚み方向に接触する座部と、第1ケースに形成され、係止部が第1ケースと第2ケースとを係止している状態において、電気回路基板を介して座部を押圧する弾性力を生じさせるばね部と、を備える。
以上説明した本発明の構成において、ばね部の弾性力によって電気回路基板を座部に押圧することにより、電気回路基板を安定して保持することができる。弾性力によって電気回路基板を保持するため多少の寸法誤差を吸収することができる。ばね部の弾性力によって電気回路基板を介して座部が押圧されるため、ばね部が設けられた第1ケースと座部が設けられた第2ケースとが離間するように付勢されるが、係止部によって第1ケースと第2ケースの離間が制限される。従って、電気回路基板を押圧した状態で、第1ケースと第2ケースとが離間しないように確実に固定されることとなる。以上の構成においては、ネジで固定しなくても電気回路基板を安定して保持できるため、電気回路基板上にネジを配置するための禁止領域を設ける必要がなく、電気回路基板の設計自由度を向上させることできる。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)第1実施形態:
(2)第2実施形態:
(3)第3実施形態:
(4)第4実施形態:
(5)他の実施形態:
(1)第1実施形態:
(2)第2実施形態:
(3)第3実施形態:
(4)第4実施形態:
(5)他の実施形態:
(1)第1実施形態:
図1は、本発明の一実施形態にかかる基板保持装置1の外観を示す斜視図である。本実施形態において、基板保持装置1は車両に搭載される。基板保持装置1は、直方体状に形成されており、第1ケース10と第2ケース20とを含んでいる。基板保持装置1は、内部の空間にて電気回路基板5(一点鎖線)を保持している。Z軸は電気回路基板5の厚み方向の軸であり、X軸とY軸は電気回路基板5の面方向の軸であることとする。説明の便宜上、図示の方向を基準としてZ軸上の一方向とその反対方向を上方向と下方向と表すが、必ずしもZ軸方向は上下方向に対応しなくてもよい。例えば、電気回路基板5の厚み方向が水平方向や斜め方向となるように基板保持装置1が車両に搭載されてもよい。電気回路基板5は、面方向に連続する2個のコネクタ5cを有し、コネクタ5cの端子面が基板保持装置1の外部に露出する。本明細書において、同一種の部材や部位の符号は1個のみ記載することとする。
図1は、本発明の一実施形態にかかる基板保持装置1の外観を示す斜視図である。本実施形態において、基板保持装置1は車両に搭載される。基板保持装置1は、直方体状に形成されており、第1ケース10と第2ケース20とを含んでいる。基板保持装置1は、内部の空間にて電気回路基板5(一点鎖線)を保持している。Z軸は電気回路基板5の厚み方向の軸であり、X軸とY軸は電気回路基板5の面方向の軸であることとする。説明の便宜上、図示の方向を基準としてZ軸上の一方向とその反対方向を上方向と下方向と表すが、必ずしもZ軸方向は上下方向に対応しなくてもよい。例えば、電気回路基板5の厚み方向が水平方向や斜め方向となるように基板保持装置1が車両に搭載されてもよい。電気回路基板5は、面方向に連続する2個のコネクタ5cを有し、コネクタ5cの端子面が基板保持装置1の外部に露出する。本明細書において、同一種の部材や部位の符号は1個のみ記載することとする。
本実施形態において、電気回路基板5は、コネクタ5cを介して車両のECU(Electronic Control Unit)と通信を行い、車両を制御するための処理を行う基板である。ただし、電気回路基板5は、どのような機能を有する電気回路基板であってもよく、基板保持装置1は車両以外の用途に使用されてもよい。
第1ケース10は基板保持装置1の上面を構成し、第2ケース20は基板保持装置1の底面を構成する。上面とは、電気回路基板5の面方向に平行な面であって紙面上側の面である。底面とは、電気回路基板5の面方向に平行な面であって紙面下側の面である。上面と底面とは互いに平行であり、厚み方向において上面と底面との距離が基準距離Szになるように、第1ケース10と第2ケース20とが組み付けられている。
図2は、基板保持装置1の分解斜視図である。図2に示すように、基板保持装置1の底面を構成する第2ケース20上に電気回路基板5が置かれる。次に、基板保持装置1の上面を構成する第1ケース10を、電気回路基板5が置かれた第2ケース20に上側から組み付けることにより基板保持装置1が形成される。
図3A~図3Hは、基板保持装置1の部分断面図である。図3A,図3C,図3E,図3G(以下、図3A等)は図2に示すX軸方向の矢印V1にて基板保持装置1の一部を見た図であり、図3B,図3D,図3F,図3H(以下、図3B等)は図2に示すX軸方向の矢印V2にて基板保持装置1の一部を見た図である。
まず、第2ケース20の詳細な構成について説明する。第2ケース20は、第1ケース10よりも弾性係数が大きく、同様の力が作用した場合に第1ケース10よりも弾性変形の歪みが小さくなる。第2ケース20は、金属で形成された平面板をプレス加工することより各部(後述する座部21と凸部22aと位置決め部25)が一体成型される。第2ケース20を電気的なグランドとして利用しない場合には、第2ケース20は、必ずしも金属で形成されなくてもよい。第2ケース20は、例えば合成樹脂によって形成されてもよい。
第2ケース20は、底面と、当該底面に垂直な側面とによって構成される。X軸方向に垂直な2個の側面と、Y軸方向に垂直な2個の側面とが存在する。各側面におけるX軸方向またはY軸方向の中央部にはそれぞれ座部21が形成されている。座部21は、第2ケース20の底面に平行、かつ、側面に垂直な板状部である。座部21は、第2ケース20の各側面に上下反転したU字状のスリットを設け、当該スリットの内側の部分を第2ケース20の中央側に直角に折り曲げることにより形成される。図1に示すように、第2ケース20の側面において座部21が形成された部位は、基板保持装置1の内部と外部とを連通する貫通穴となっている。
第2ケース20の各側面において、座部21をX軸方向またはY軸方向の両側から挟む位置に第2係止部22としての凸部22aが形成されている。第1ケース10の第1係止部12と、第2ケース20の第2係止部22とを、係止部12,22と総称する。第2ケース20の1個の側面につき2個の凸部22aが形成されている。凸部22aは、第2ケース20の側面の一部を第2ケース20の中央側に押し出すことにより形成される。図3A等に示すように、凸部22aは、下方になるほど第2ケース20の中央側に向けて幅が大きくなるような傾斜を有するとともに、当該傾斜の下端にて底面(X軸方向およびY軸方向)と平行な面が接続している。
第2ケース20の各側面において、凸部22aをX軸方向またはY軸方向の両側から挟む位置に位置決め部25が形成されている。第2ケース20の1個の側面につき2個の位置決め部25が形成されている。位置決め部25は合計8個形成されていることとなる。位置決め部25は、第2ケース20の側面の一部を第2ケース20の中央側に押し出すことにより形成される。図2の二点鎖線の円内に位置決め部25をX軸方向から見た拡大図を示す。同図に示すように、位置決め部25は、X軸方向またはY軸方向から見て台形状に形成されており、Z軸方向における中央部C(太線)が側面と平行となっている。当該中央部Cの上端において下方になるほど第2ケース20の中央に向けて幅が大きくなるような傾斜の下端が接続している。また、当該中央部Cの下端において上方になるほど第2ケース20の中央に向けて幅が大きくなるような傾斜の上端が接続している。さらに、図3B等にて破線で示すように、当該中央部Cの下端の高さと座部21の高さとがほぼ同じとなっている。
第2ケース20の1個の側面には、2個のコネクタ挿入穴24が形成されている。コネクタ挿入穴24はX軸方向に連続して形成された貫通穴であり、当該コネクタ挿入穴24の間にZ軸方向に細長い形状の境界部24aが形成されている。そして、8個の位置決め部25のうち、1個の位置決め部25は、境界部24aを第2ケース20の中央側に押し出すことにより形成されている。コネクタ挿入穴24は、Z軸方向における上端の位置が座部21と同じ高さとなるように形成されている。
次に、電気回路基板5の詳細な構成について説明する。電気回路基板5は、矩形状の両面基板であり、Z軸方向の下方の面が表面であり、Z軸方向の上方の面が裏面となっている。電気回路基板5の表面には、2個のコネクタ5cと図示しない各種電子部品(プロセッサ,RAM,ROM等)が実装されている。これらの部品を電気的に接続する配線が電気回路基板5の表面と裏面に形成されている。
上述したように、電気回路基板5の面方向はX軸方向とY軸方向である。電気回路基板5は、X軸方向の2辺とY軸方向の2辺によって囲まれた形状であり、X軸方向の2辺の長さがそれぞれWxとなり、Y軸方向の2辺の長さがそれぞれWyとなっている。電気回路基板5の裏面に4個の押圧部が形成されている。押圧部は、X軸方向の2辺の中央部のそれぞれと、Y軸方向の2辺の中央部のそれぞれに形成されている。すなわち、4個の押圧部が電気回路基板5の面方向の外周に形成されている。押圧部は矩形状の導体ランドであり、グランド端子5aである。グランド端子5aは、電気回路基板5に実装された各種電子部品のグランド端子と電気的に接続する端子である。
電気回路基板5の裏面に形成された押圧部としてのグランド端子5aのそれぞれの反対面(表面)にも矩形状のグランド端子5bが形成されている。すなわち、電気回路基板5を厚み方向に挟んで4組のグランド端子5aとグランド端子5bとが対向している。図2にて一点鎖線の矢印A1で示すように、電気回路基板5は、4個のグランド端子5bのそれぞれが第2ケース20の側面に設けられた4個の座部21のそれぞれに上方から接触するように載置される。図3Bに示すように、座部21の上に電気回路基板5の表面のグランド端子5bが上方から接触している。電気回路基板5の表面のグランド端子5bのそれぞれが座部21上に載置された状態で、電気回路基板5の面方向が第2ケース20の底面と平行かつ側面と垂直となる。
図2に示すように、X軸方向に垂直な第2ケース20の1個の側面に2個の位置決め部25が形成され、X軸方向に垂直な第2ケース20のもう1個の側面に2個の位置決め部25が形成されているが、これらの側面に形成された位置決め部25同士がX軸方向において向かい合う最短距離は、X軸方向における電気回路基板5の長さWxよりも規定量だけ大きくなっている。規定量とは、0に近いほど望ましい長さであり、例えば第2ケース20や電気回路基板5の寸法誤差を考慮して設定される長さである。同様に、Y軸方向の側面に形成された位置決め部25同士がY軸方向において向かい合う最短距離は、Y軸方向における電気回路基板5の長さWyよりも規定量だけ大きくなっている。なお、位置決め部25同士が向かい合う最短距離とは、Z軸方向における位置決め部25の中央部C(側面と平行な部分)同士の距離である。
電気回路基板5を座部21上に載置すると、Z軸方向における位置決め部25の中央部Cとほぼ同じ高さに電気回路基板5の端面が位置することとなる。従って、電気回路基板5は、X軸方向とY軸方向のそれぞれにおいて位置決め部25によって挟まれて位置決めされた状態で、座部21上に載置されることとなる。なお、X軸方向またはY軸方向において凸部22a同士が向かい合う最短距離が電気回路基板5の長さWxまたは長さWzよりも小さい場合も有り得るが、第2ケース20の底面に対して電気回路基板5を傾けながら下降させることにより、凸部22aと電気回路基板5との干渉を避けることができる。コネクタ5cはY軸方向において電気回路基板5のX軸方向の辺から一部が突出するように実装されており、この突出した部分をコネクタ挿入穴24に差し込むように、電気回路基板5を傾けながら下降させればよい。すなわち、コネクタ5cが突出しているX軸方向の辺が他の部分よりも低い位置となるように電気回路基板5を傾けながら電気回路基板5を第2ケース20上に載置すればよい。
次に、第1ケース10の詳細な構成について説明する。第1ケース10は、第2ケース20よりも弾性係数が小さく、同様の力が作用した場合に第2ケース20よりも弾性変形の歪みが大きくなる。具体的に、第1ケース10は、弾性変形が可能な歪みの範囲である弾性変形領域が大きい金属(ステンレス、SUP材等)で形成されている。第1ケース10は、金属で形成された平面板をプレス加工することより各部(後述するばね部11と第1係止部12と保護部13)が一体成型される。第1ケース10を電気的なグランドとして利用しない場合には、第1ケース10は、必ずしも金属で形成されなくてもよい。第1ケース10は、例えば合成樹脂によって形成されてもよい。
第1ケース10は、上面と、当該上面に垂直な側面とによって構成される。X軸方向に垂直な2個の側面と、Y軸方向に垂直な2個の側面とが存在する。第1ケース10においてX軸方向に垂直な2個の側面の外側同士の距離は、第2ケース20においてX軸方向に垂直な2個の側面の内側同士が向かい合う距離よりも規定の微少量だけ小さい。同様に、第1ケース10においてY軸方向に垂直な2個の側面の外側同士の距離は、第2ケース20においてY軸方向に垂直な2個の側面の内側同士が向かい合う距離よりも微少量だけ小さい。微少量は、第1ケース10と第2ケース20の寸法誤差を考慮して設定された値であり、0に近いほど望ましい。
第1ケース10の各側面におけるX軸方向またはY軸方向の中央部にはそれぞればね部11が形成されている。図3B等に示すように、ばね部11は、第1ケース10の側面から下方に向けて突出する突出部であり、いわゆる板ばねである。ばね部11は、X軸方向またはY軸方向から見た場合に、根元部分にて電気回路基板5の面方向の中央側に向けて斜めに屈曲し、Z軸方向の中央付近にて電気回路基板5の面方向の外側に向けて斜めに屈曲し、さらにZ軸方向の下端にて電気回路基板5の面方向と平行となるように外側に向けて屈曲した形状を有する。ばね部11の下端(先端)は第1ケース10の側面よりも、電気回路基板5の面方向の中央側にずれた位置に存在している。
図3B,図3Dに示すように、ばね部11に外力が加えられていない場合、ばね部11は、上端から下端までの長さがL0となる。ばね部11の上端はばね部11の上部において屈曲を開始する部分である。図3F,図3Hに示すように、ばね部11に外力が加えられた場合、ばね部11は、Z軸方向に弾性変形(収縮)して、上端から下端までの長さがL1(<L0),L2(<L1)となる。ばね部11は、屈曲角が変化するように弾性変形するが、弾性限度が上端から下端までの長さがL2(歪みがL0-L2)となる場合の荷重の2倍程度(安全率が2倍)となるように材料および屈曲形状が設計されている。弾性限度よりも大きい荷重がばね部11に作用した場合、ばね部11が弾性変形領域を超えて塑性変形することとなり、荷重を取り除いても永久歪みが残留することとなる。
第1ケース10の各側面において、ばね部11をX軸方向またはY軸方向の両側から挟む位置に第1係止部12が形成されている。第1ケース10の1個の側面につき2個の第1係止部12が形成されている。第1係止部12は、上方の根元から下端に向けて徐々に幅が狭くなる形状に形成されている。第1係止部12のそれぞれには、貫通穴である凹部12aが形成されている。凹部12aは、第1係止部12とほぼ相似する形状(縮小形状)となっており、突出方向(電気回路基板5の面方向の中央側)に凸部22aが進入可能な大きさとなっている。
第1係止部12のそれぞれの下端を第1ケース10の中央側に直角に屈曲させることにより、保護部13が形成されている。第1ケース10の1個の側面につき2個の保護部13が形成されている。保護部13は、屈曲部の曲率半径が予め決められた値(例えば1mm)となるように第1係止部12の先端を屈曲させることにより形成されている。すなわち、保護部13と第1係止部12とは、第1ケース10から突出する共通の突出部に形成されていることとなる。なお、ばね部11の下端の方が保護部13よりも下方に位置している。
第2ケース20(座部21)上に電気回路基板5が載置された状態で、第2ケース20に対して第1ケース10が取り付けられる。図3A,図3Bは、第1ケース10が第2ケース20に対して上方から接近する様子を示す。まず、図3Bに示すように、ばね部11の下端が第2ケース20の側面よりも電気回路基板5の面方向の中央側の位置に進入する。さらに、ばね部11の下端がある程度下方に進行したところで、第2ケース20の保護部13が第2ケース20の側面の上端に到達する。このとき、第1ケース10の保護部13の屈曲部が第2ケース20の側面の上端に接触して摺動することにより、当該第1係止部12を第2ケース20の側面の内側に誘導できる。すなわち、第1ケース10の4個の側面のそれぞれに形成された第1係止部12のそれぞれが第2ケース20の4個の側面の内側に誘導され、第2ケース20の側面の内側に第1ケース10の側面を嵌め込むことができる。
ばね部11の下端がさらに下方に進行するように第1ケース10を下降させると、ばね部11の下端が電気回路基板5の裏面のグランド端子5aに接触する。図3C,図3Dは、ばね部11の下端が電気回路基板5のグランド端子5aに接触する様子を示す。図2にて一点鎖線の矢印A2で示すように、電気回路基板5の面方向に平行となるように屈曲されたばね部11の下端が、電気回路基板5の外周に4個形成されている押圧部としてのグランド端子5aのそれぞれに上方から接触する。なお、図3Dの状態は、ばね部11の下端が電気回路基板5のグランド端子5aに接触を開始した状態であり、ばね部11の上端から下端までの長さがL0(歪みが0)のままとなっている。
図3Dのように、ばね部11の下端が電気回路基板5のグランド端子5aに接触する段階で、第1ケース10の第1係止部12は、第2ケース20の凸部22aに干渉し、保護部13の屈曲部に誘導されて電気回路基板5の面方向の中央側に弾性変形している。図2にて一点鎖線の矢印A3で示すように、第2ケース20の凸部22aのそれぞれは第1ケース10の第1係止部12に干渉する。第2ケース20の凸部22aは4個の側面のそれぞれにおいて2個ずつ形成されているが、凸部22aのそれぞれが第1ケース10の第1係止部12に干渉する。凸部22aに対して第1係止部12が下方に進行するほど、第1係止部12が弾性変形する量が大きくなるが、この変形の量が弾性変形領域内となるように第1係止部12の形状が設計されている。
さらに、図3Eに示すように、第1ケース10を下降させていくと、第1係止部12に形成されている凹部12a(ハッチング)の下端と、凸部22aの下端の高さが一致するまで、凸部22aに対して第1係止部12が下方に進行することとなる。凸部22aの下端に凹部12aの下端が到達すると、凸部22aが凹部12aに進入可能となり、第1係止部12のもとの形状に復元する。
このとき、第1ケース10の上面と第2ケース20の底面との距離が基準距離Szとなる。また、このとき、図3Fに示すように、ばね部11の下端が図3Dよりもさらに下方に進行しようとするが、第2ケース20の座部21上に載置された電気回路基板5に接触して進行が妨げられる。そのため、ばね部11は、上端から下端まで距離を縮めるように、ばね部11の長さがL1(歪みはL0-L1)となるまで弾性変形している。図3Fに示すように、ばね部11の長さがL1となる状態において、歪み(L0-L1)にほぼ比例する大きさの弾性力がZ軸方向に作用することとなる。すなわち、ばね部11は、電気回路基板5を介して第2ケース20の座部21を押圧する弾性力を生じさせる。上述したように、図3Fにおいて、ばね部11に生じる弾性力は弾性限度内であり、当該ばね部11の歪み(L0-L1)の大きさも弾性変形領域内である。
ばね部11が生じさせる弾性力は、第1ケース10を第2ケース20から上方に離間させる力となるが、第2ケース20の凸部22aの下端の壁面が、第1ケース10の第1係止部12に形成された凹部12aの下端の壁面に干渉することにより第1ケース10が上方に離間することが妨げられる。つまり、第2ケース20の第2係止部22としての凸部22aが、第1ケース10の第1係止部12の凹部12aに入り込むことにより、第1ケース10と第2ケース20とが離間しないように係止されることとなる。また、図3E,図3Fに示す状態において、第1ケース10のばね部11の下端が電気回路基板5の裏面のグランド端子5aに電気的に接続するとともに、第2ケース20の座部21が電気回路基板5の表面のグランド端子5bに電気的に接続することとなる。なお、図3E,図3Fに示す状態が、基板保持装置1の組み付けが完了した状態である。
図3Eに示すように、第1ケース10と第2ケース20とが離間しないように係止された状態において、電気回路基板5の裏面と、第1係止部12の先端に形成された保護部13とが互いに平行に向かい合い、両者の間隔がPとなっている。ここで、図3G,図3Hに示すように、電気回路基板5を下方から上方に押し上げる外力Fが作用した場合を考える。この外力Fに抗して電気回路基板5を下方に拘束するのはばね部11の弾性力であり、外力Fによって電気回路基板5が間隔Pだけ上方に押し上げられると、ばね部11の長さはL2(L1-P)となる。上述したように、図3G,図3Hにおいて、ばね部11に生じる弾性力は弾性限度内であり、当該ばね部11の歪み(L0-L2)の大きさも弾性変形領域内である。
なお、基板保持装置1の組み付け後において、電気回路基板5を下方から上方に押し上げる外力Fとして、コネクタ5cに外部端子を接続する際に作用する力が挙げられる。また、基板保持装置1内に進入した異物によって、電気回路基板5を上方に押し上げる外力Fが作用する場合も考えられる。電気回路基板5が上方に押し上げられた状態においても、第1ケース10のばね部11の下端が電気回路基板5の裏面のグランド端子5aに電気的に接続する状態は維持できる。
以上説明した第1実施形態の構成において、ばね部11の弾性力によって電気回路基板5を座部21に押圧することにより、電気回路基板5を安定して保持することができる。弾性力によって電気回路基板5を保持するため多少の寸法誤差を吸収することができる。ばね部11の弾性力によって電気回路基板5を介して座部21が押圧されるため、ばね部11が設けられた第1ケース10と座部21が設けられた第2ケース20とが離間するように付勢されるが、係止部12,22によって第1ケース10と第2ケース20の離間が制限される。従って、電気回路基板5を押圧した状態で、第1ケース10と第2ケース20とが離間しないように確実に固定されることとなる。以上の構成においては、ネジで固定しなくても電気回路基板5を安定して保持できるため、電気回路基板5上にネジを配置するための禁止領域を設ける必要がなく、電気回路基板5の設計自由度を向上させることできる。
また、ばね部11は、電気回路基板5の外周に形成された押圧部(グランド端子5a,5b)を厚み方向に押圧する。この構成において、電気回路基板5の外周に形成された押圧部を形成すればよいため、電気回路基板5の中央部の設計自由度を向上させることできる。
さらに、ばね部11と座部21は、電気回路基板5の面方向の端面を囲む各ケース10,20の側面から電気回路基板5の中央側に向けて突出するように形成されている。これにより、ばね部11が電気回路基板5の外周を押圧する構造を容易に形成できる。本実施形態のように、電気回路基板5の端面付近の側面から電気回路基板5の外周の押圧部までばね部11と座部21とを梁状に形成した場合、当該梁の長さを小さくすることができ、当該梁に作用するモーメントの大きさを低減できる。従って、ばね部11と座部21との間に大きい押圧力を作用させても、ばね部11と座部21とが破損する可能性を低減できる。
また、係止部12,22は、電気回路基板5の面方向の端面を囲む各ケース10,20の側面に形成されている。このように係止部を各ケース10,20の側面に形成することで、係止部が電気回路基板5の外周に存在するようにすることができ、電気回路基板5の中央部の設計自由度を向上させることができる。
さらに、第1係止部12と第2係止部22のいずれか一方に凸部22aが形成され、凸部22aが形成されていない第1係止部12と第2係止部22の一方に凹部12aが形成されている。また、第1係止部12または第2係止部22が弾性変形をした状態からもとの形状に復元することで、凹部12aに凸部22aが入り込んで係止する。これにより、各ケース10,20の側面において、凹部12aと凸部22aとで係止部12,22をコンパクトに形成することができ、電気回路基板5の設計自由度を向上させることができる。特に、側面と同一方向の板状部である第1係止部12と第2係止部22とを電気回路基板5の外周付近にて面方向に重ねて係止を実現できるため、係止部12,22をコンパクトに形成することができる。
また、第1ケース10と第2ケース20とが係止された状態において、ばね部11が弾性変形して、凸部22aを凹部12aの壁面に押し付ける弾性力を生じさせる。これにより、ばね部11の弾性力によって係止部12,22における摩擦力を増大させることができ、係止部12,22よる各ケース10,20の固定を強固にすることができる。特に、凸部22aと凹部12aの壁面とがばね部11の弾性力に対して垂直に接触するため、ばね部11の弾性力が垂直抗力となって摩擦力を増大させることができる。
さらに、第1係止部12は、電気回路基板5の面方向に弾性変形する。ここで、ばね部11は電気回路基板5の厚み方向に弾性変形するのに対して、第1係止部12は電気回路基板5の面方向に弾性変形することとなる。すなわち、第1係止部12とばね部11とが互いに直交する方向に弾性変形するため、相互の弾性変形同士の影響を低減できる。例えば、第1係止部12の弾性変形によってばね部11が変位することで、ばね部11が弾性変形領域を超えて変形するような不具合が生じる可能性を低減できる。
また、座部21とばね部11の少なくとも一方は、電気回路基板5のグランド端子5a,5bと電気的に接続する。この構成において、ばね部11の弾性力によって座部21とばね部11と電気回路基板5とを確実に接触させることができるため、確実にグランドの接続を確保できる。
さらに、第1実施形態の構成において、ばね部11と第1係止部12は第1ケース10と一体成型され、第2係止部22は第2ケース20と一体成型されている。そして、第1ケース10と第2ケース20とが係止された状態において、ばね部11が弾性変形して、凸部22aを凹部12aの壁面に押し付ける弾性力を生じさせている。このように、ばね部11の弾性力によって、凸部22aを凹部12aの壁面に押し付けることにより、凸部22aと凹部12aの壁面との間の摩擦力を増大させることができ、第1ケース10と第2ケース20を確実に係止できる。以上の構成においては、ネジで固定しなくても第1ケース10と第2ケース20とを確実に係止できるため、部品点数を削減できる。さらに、第1係止部12とばね部11とが第1ケース10と一体成型され、第2係止部22が第2ケース20と一体成型されるため、部品点数を削減できる。
また、ばね部11は、第1ケース10と第2ケース20が係止される方向(電気回路基板5の厚み方向)に弾性変形し、第1係止部12または第2係止部22は、凹部12aに凸部22aが入り込む方向(電気回路基板5の厚み方向)に弾性変形している。このように、互いに異なる方向に弾性変形をする部位も一体成型で形成することにより、部品点数を削減できる。
さらに、凹部12aは、第1係止部12に形成され、凸部22aは、第2係止部22に形成されている。このように、角部に応力が集中しやすい凸部22aを第1係止部12に形成しないことにより、第1係止部12と一体成型される第1ケース10の材料として硬い材料も採用できる。従って、第1ケース10と一体成型されたばね部11の機械特性も考慮して、第1ケース10の材料として適度な弾性係数を有する材料を採用するにあたり、材料の選択肢を広げることができる。
また、第2ケース20には、電気回路基板5に対して厚み方向に接触する座部21が一体成型されている。このように、座部21を第2ケース20と一体成型することにより、部品点数を削減できるとともに、容易に座部21の剛性を向上させることができる。座部21の剛性を向上させることにより、弾性変形を考慮したばね部11の設計を容易にすることができる。本実施形態では、座部21の弾性変形が無視できる程度に座部21の剛性が高いこととする。
また、保護部13の先端が電気回路基板5の厚み方向において電気回路基板5に対して予め決められた間隔Pだけ隔てて対向するため、厚み方向における電気回路基板5の変位を制限できる。そのため、電気回路基板5に対して厚み方向に弾性力を生じさせているばね部11の変形量を抑制し、当該ばね部11が塑性変形する可能性を低減できる。従って、電気回路基板5に意図しない力が作用してもばね部11による電気回路基板の保持を維持できる。
さらに、保護部13は、根元に近づくほど幅が大きくなる形状を有するため、先端にて電気回路基板5から受けた応力を、根元にて分散させることができる。また、ばね部11と保護部13とは、第1ケース10と一体成型されるため、ばね部11と保護部13との相対位置の誤差を抑制できる。従って、ばね部11が塑性変形しない範囲内において確実に電気回路基板5の変位を制限することができる。
また、第1係止部12と保護部13とが共通の突出部に形成されるため、電気回路基板5の面方向における第1係止部12と保護部13の設置スペースを小さくすることでき、第1ケース10をコンパクトに形成できる。
さらに、ばね部11の弾性力によって電気回路基板5を座部21に押圧することにより、厚み方向における電気回路基板5の位置を安定させることができる。また、ばね部11は、位置決め部25が電気回路基板5を面方向に挟み込む幅が狭くなっていく方向に電気回路基板5を押圧するため、ばね部11が電気回路基板を押圧することで面方向における電気回路基板5の位置も安定させることができる。従って、電気回路基板5の位置をずれにくくすることができる。
また、位置決め部25(8個のうち1個)は、第2ケース20に設けられたコネクタ挿入穴24から予め決められた距離(例えば5mm)以内に形成されている。これにより、コネクタの接続作業によって電気回路基板5に外力がかかる部位にて位置決めすることができ、電気回路基板5の位置をずれにくくすることができる。
さらに、位置決め部25は、第2ケース20に連続して設けられた2個のコネクタ挿入穴24の境界部24aに形成される。これにより、コネクタの接続作業によって電気回路基板5に外力がかかる部位を位置決めすることができ、電気回路基板の位置をずれにくくすることができる。また、境界部24aを設けることでノイズが漏洩することを抑制できる。
(2)第2実施形態:
第1実施形態においては、凹部12aが第1係止部12に形成され、凸部22aが第2係止部22に形成されたが、反対の構成を採用してもよい。例えば、凸部は、第1係止部12に形成され、凹部は、第2係止部22に形成された貫通穴であってもよい。さらに、第2係止部22は基板保持装置1の外壁面を構成してもよい。
第1実施形態においては、凹部12aが第1係止部12に形成され、凸部22aが第2係止部22に形成されたが、反対の構成を採用してもよい。例えば、凸部は、第1係止部12に形成され、凹部は、第2係止部22に形成された貫通穴であってもよい。さらに、第2係止部22は基板保持装置1の外壁面を構成してもよい。
図4は、第2実施形態にかかる基板保持装置101の分解斜視図である。第2実施形態と第1実施形態との相違点は係止部にある。図4に示すように、基板保持装置101の第1ケース110には突出部としての第1係止部112が形成されており、当該第1係止部112の下端に保護部113が形成されている。第2実施形態においては、第1係止部112に凹部12aではなく凸部112bが形成されている。凸部112bは、第1係止部112の一部分を電気回路基板5の面方向の外側に向けて押し出すことにより形成されている。
一方、基板保持装置101の第2ケース120の各側面においては、第1ケース110の第1係止部112に形成された凸部112bのそれぞれに対応する位置に凹部122b(第2係止部122)が形成されている。第2ケース120の各側面は基板保持装置1の外壁面を構成し、凹部122bは当該外壁面に形成された貫通穴である。
図5A~図5Hは、基板保持装置101の部分断面図である。図5A,図5C,図5E,図5G(以下、図5A等)は図4に示すX軸方向の矢印V1にて基板保持装置101の一部を見た図であり、図5B,図5D,図5F,図5H(以下、図5B等)は図4に示すX軸方向の矢印V2にて基板保持装置101の一部を見た図である。図5B等に示すばね部111と座部211の状態は、図3B等に示す第1実施形態と同様である。凸部112bは、第1係止部112の一部分を電気回路基板5の面方向の外側に向けて押し出すことにより形成されており、下端にて押出量が0となり、上方になるほど押出量が大きくなるように傾斜している。
図5Aに示すように、基板保持装置1の外壁面を構成する第2ケース120の側面に貫通穴である凹部122b(ハッチング)が形成されている。図5Cに示すように、下端に保護部113が形成された第1係止部112が下降すると、第1係止部112にて突出する凸部112bが第2ケース120の側面に干渉する。これにより、第1係止部112は、電気回路基板5の面方向の中央側に向けて弾性変形する。さらに、図5E,図5Fに示すように、ばね部111の長さがL1となるまで第1係止部112が下降すると、第1係止部112に形成された凸部112bの上端が、第2ケース120の凹部122bの上端に到達する。このとき、凸部112bが凹部122bに進入可能となり、第1係止部112がもとの形状に復元する。
以上説明した第2実施形態の構成を採用しても、第1ケース10の第1係止部112と第2ケース20の第2係止部122とで、第1ケース110と第2ケース120とを係止できる。第2実施形態においては、基板保持装置101の外壁面に形成された貫通穴である凹部122bに凸部112bが入り込んで係止するため、基板保持装置101の外壁面を見ることで、当該外壁面の貫通穴に入り込んでいる凸部112bの様子を視認でき、第1ケース110と第2ケース120とが係止されているか否かを容易に確認できる。
(3)第3実施形態:
第1実施形態と第2実施形態とは、保護部13,113と第1係止部12,112とを含む一体の突出部全体が弾性変形したが、第1係止部12,112のみが弾性変形する構成としてもよい。図6Aは、第3実施形態にかかる第1ケース210の斜視図である。第3実施形態において、第1ケース210以外の構成は第2実施形態と同様である。第2実施形態と第3実施形態との相違点は係止部にある。
第1実施形態と第2実施形態とは、保護部13,113と第1係止部12,112とを含む一体の突出部全体が弾性変形したが、第1係止部12,112のみが弾性変形する構成としてもよい。図6Aは、第3実施形態にかかる第1ケース210の斜視図である。第3実施形態において、第1ケース210以外の構成は第2実施形態と同様である。第2実施形態と第3実施形態との相違点は係止部にある。
図6Bは、第3実施形態にかかる第1係止部212の正面図である。図6A,図6Bに示すように、第1ケース210には、下方に向けて突出するように保護部213が形成されている。この保護部213にU字状のスリットSを形成することにより、当該スリットSの内側に第1係止部212が形成されている。第1係止部212は、下端を自由端として弾性変形する。第1係止部212には、第2実施形態と同様の凸部212bが形成されている。ここで、第1係止部212と保護部213とは、Z軸方向の同一軸上に存在していることとなる。
図6Cは、図6Aに示すX軸方向の矢印V1にて基板保持装置の一部を見た図である。
図6Cに示すように、第1係止部212が下降すると凸部212bが、第2ケース220の側面に干渉し、第1係止部212が電気回路基板5の面方向の中央側に向けて弾性変形する。スリットSの外側の部分については第2ケース220の側面に干渉する部分を有していないため下方に向けて真っ直ぐに突出した形状を保っている。従って、スリットSの外側の部分である保護部213はほぼ変位しない。第2実施形態と同様に、第1係止部212に形成された凸部212bの上端が、第2ケース220の凹部222bの上端に到達すると、凸部212bが凹部222bに進入可能となり、スリットSの内側の第1係止部212がもとの形状に復元する。
図6Cに示すように、第1係止部212が下降すると凸部212bが、第2ケース220の側面に干渉し、第1係止部212が電気回路基板5の面方向の中央側に向けて弾性変形する。スリットSの外側の部分については第2ケース220の側面に干渉する部分を有していないため下方に向けて真っ直ぐに突出した形状を保っている。従って、スリットSの外側の部分である保護部213はほぼ変位しない。第2実施形態と同様に、第1係止部212に形成された凸部212bの上端が、第2ケース220の凹部222bの上端に到達すると、凸部212bが凹部222bに進入可能となり、スリットSの内側の第1係止部212がもとの形状に復元する。
以上説明した第3実施形態において、第1係止部212と保護部213とが電気回路基板5の厚み方向の同一軸上に形成されるため、電気回路基板5の面方向における第1係止部212と保護部213の設置スペースを小さくすることでき、第1ケース210をコンパクトに形成できる。また、第1係止部212は、保護部213に形成されたU字状のスリットSの内側の部分である。このように、保護部213にU字状のスリットを設けることで、当該スリットSの内側の部分を独立して弾性変形が可能とすることができ、当該スリットSの内側の部分を第1係止部212として形成できる。
なお、第1係止部212と保護部213とを厚み方向の同一軸上に形成する手法としてスリットSを形成する以外の手法も考えられる。例えば、第1係止部212と保護部213とをそれぞれ独立した突出部として形成し、これらが電気回路基板5の厚み方向に並ぶように配置してもよい。
(4)第4実施形態:
図7Aは、第4実施形態にかかる第1ケース310の斜視図である。第4実施形態において、第1ケース310以外の構成は第2実施形態と同様である。第2実施形態と第4実施形態との相違点は第1ケース310の係止部と保護部にある。第4実施形態において、第1係止部312と保護部313とは互いに独立した突出部に形成されており、Z軸方向の同一軸上に存在していない。このような構成においても、第1係止部312と保護部313とは、それぞれ係止する機能と電気回路基板5の変位の制限する機能とを果たすことができる。
図7Aは、第4実施形態にかかる第1ケース310の斜視図である。第4実施形態において、第1ケース310以外の構成は第2実施形態と同様である。第2実施形態と第4実施形態との相違点は第1ケース310の係止部と保護部にある。第4実施形態において、第1係止部312と保護部313とは互いに独立した突出部に形成されており、Z軸方向の同一軸上に存在していない。このような構成においても、第1係止部312と保護部313とは、それぞれ係止する機能と電気回路基板5の変位の制限する機能とを果たすことができる。
(5)他の実施形態:
前記実施形態においては、ばね部11(座部21)の個数が4個であったが、ばね部11の数は4個以外(3個または5個以上)であってもよい。ばね部11の数が大きいほど、電気回路基板5を安定して保持できるとともに、グランドを強化できる。むろん、保護部13や係止部12,22や位置決め部25の個数も8個に限定されない。前記実施形態においては、第1ケース10の第1係止部12が弾性変形して第2ケース20の第2係止部22と係止する例を示したが、第2ケース20の第2係止部22が弾性変形する構成も採用可能である。さらに、必ずしも保護部13が設けられなくてもよく、保護部13を省略した構成も採用可能である。また、電気回路基板5の面方向における位置精度が要求されない場合等においては、位置決め部25が省略されてもよい。さらに、位置決め部25の形状は、座部21に近いほど対向する幅が狭くなる形状であればよく、線形的に対向する幅が狭くなってもよいし、非線形的に対向する幅が狭くなってもよいし、第1実施形態のように対向する幅が一定となる部分が設けられなくてもよい。
前記実施形態においては、ばね部11(座部21)の個数が4個であったが、ばね部11の数は4個以外(3個または5個以上)であってもよい。ばね部11の数が大きいほど、電気回路基板5を安定して保持できるとともに、グランドを強化できる。むろん、保護部13や係止部12,22や位置決め部25の個数も8個に限定されない。前記実施形態においては、第1ケース10の第1係止部12が弾性変形して第2ケース20の第2係止部22と係止する例を示したが、第2ケース20の第2係止部22が弾性変形する構成も採用可能である。さらに、必ずしも保護部13が設けられなくてもよく、保護部13を省略した構成も採用可能である。また、電気回路基板5の面方向における位置精度が要求されない場合等においては、位置決め部25が省略されてもよい。さらに、位置決め部25の形状は、座部21に近いほど対向する幅が狭くなる形状であればよく、線形的に対向する幅が狭くなってもよいし、非線形的に対向する幅が狭くなってもよいし、第1実施形態のように対向する幅が一定となる部分が設けられなくてもよい。
さらに、ばね部11と第1係止部12と保護部13のうち、少なくとも1種類が第1ケース10と一体成型されなくてもよい。例えば、ばね部11と第1係止部12とを弾性係数が異なる材料で形成することにより、ばね部11と第1係止部12のそれぞれに求められる弾性係数を実現するようにしてもよい。また、座部21と第2係止部22のうち、少なくとも1種類が第2ケース20と一体成型されなくてもよい。
また、電気回路基板5の実装密度が小さい等の場合において、電気回路基板5の外周以外の部分にデッドスペースが存在する場合には、当該デッドスペースをばね部11によって押圧してもよい。むろん、ばね部11によって押圧されるデッドスペースはグランド端子でなくてもよい。
本発明は、前記実施形態の他に以下の態様も含む。基板保持装置は、第1ケースと第2ケースとの間にて電気回路基板を保持すればよく、第1ケースと第2ケースとで電気回路基板を収容する空間を囲ってもよいし、開放された空間で電気回路基板を保持してもよい。また、基板保持装置は、第1ケースと第2ケースとを含めばよく、他のケース(部材)を含んでもよい。基板保持装置は、例えば基板保持装置が振動し得る移動体に搭載されてもよく、当該振動があった場合でも電気回路基板を安定して保持できる。むろん、基板保持装置は、移動しない装置等に搭載されてもよいし、他の装置等に搭載されることなく単独で使用されてもよい。
電気回路基板の厚み方向は、電気回路基板の面方向と直交する方向である。電気回路基板の面方向は、電気回路基板の厚み方向に直交する平面上における二次元の方向である。係止部は、互いに離間しないように第1ケースと第2ケースとを係止すればよく、係止するための機械的な構造は特に限定されない。基準距離は、第1ケースと第2ケースとが相対的に保つべき設計上の距離である。座部は、第2ケースに形成されればよく、第2ケースと一体成型されてもよいし、座部に相当する部材が第2ケースに組み付けられてもよい。座部においては、電気回路基板が厚み方向に置かれればよく、必ずしも電気回路基板は上方から置かれなくてもよい。すなわち、座部に対して電気回路基板が下方から接近し、厚み方向に接触してもよい。
ばね部は、第1ケースに形成されればよく、第1ケースと一体成型されてもよいし、ばね部に相当する部材が第1ケースに組み付けられてもよい。ばね部は、適度な大きさの弾性を有するように設計されていればよく、板ばねや弦巻ばねのように弾性を発揮する形状に形成されてもよいし、適度な弾性を有する弾性材料で形成されてもよい。係止部が第1ケースと第2ケースとを係止している状態とは、第1ケースと第2ケースとの間の距離が基準距離で保たれている状態である。この状態において、第1ケースのばね部と第2ケースの座部との距離は既知の距離となり、当該既知の距離に応じた大きさでばね部が歪み、当該歪みに応じた大きさの弾性力で電気回路基板を介して座部が押圧されることとなる。この歪みの大きさが弾性変形領域内となるように、ばね部を設計すればよい。弾性変形領域とは、もとの形状に復元する、すなわち塑性変形しない歪みの大きさの領域である。
また、ばね部は、電気回路基板の外周に形成された押圧部を厚み方向に押圧してもよい。電気回路基板の外周に形成された押圧部を形成すればよいため、電気回路基板の中央部の設計自由度を向上させることできる。電気回路基板の外周とは、例えば電気回路基板の面方向の端面から予め決められた距離以内の領域であってもよいし、当該端面から微小距離(例えば数ミリ)だけ中央側にオフセットした位置の領域であってもよい。むろん、ばね部の押圧力が電気回路基板にバランスよく作用するように、複数の押圧部が電気回路基板の外周において均等に分散するように配置されてもよい。
さらに、ばね部と座部は、電気回路基板の面方向の端面を囲む各ケースの側面から電気回路基板の中央側に向けて突出するように形成されてもよい。これにより、ばね部が電気回路基板の外周を押圧する構造を容易に形成できる。具体的に、電気回路基板の端面付近の側面から電気回路基板の外周の押圧部までばね部と座部とを梁状に形成した場合、当該梁の長さを小さくすることができ、当該梁に作用するモーメントの大きさを低減できる。ばね部と座部との間に大きい押圧力を作用させても、ばね部と座部とが破損する可能性を低減できる。各ケースの側面とは、第1ケースと第2ケースとで形成される筐体の側面を意味する。
また、係止部は、電気回路基板の面方向の端面を囲む各ケースの側面に形成されてもよい。このように係止部を各ケースの側面に形成することで、係止部が電気回路基板の外周に存在するようにすることができ、電気回路基板の設計自由度を向上させることができる。
さらに、係止部は、第1ケースに備えられた第1係止部と、第2ケースに形成された第2係止部とを含んでもよい。そして、第1係止部と第2係止部のいずれか一方に凸部が形成され、凸部が形成されていない第1係止部と第2係止部の一方に凹部が形成されてもよい。さらに、第1係止部が弾性変形をした状態からもとの形状に復元することで、凹部に凸部が入り込んで係止してもよい。これにより、各ケースの側面において、凹部と凸部とで係止部をコンパクトに形成することができ、電気回路基板の設計自由度を向上させることができる。
また、第1ケースと第2ケースとが係止された状態において、ばね部が弾性変形して、凸部を凹部の壁面に押し付ける弾性力を生じさせてもよい。これにより、ばね部の弾性力によって係止部における摩擦力を増大させることができ、係止部よる各ケースの固定を強固にすることができる。
さらに、第1係止部は、電気回路基板の面方向に弾性変形してもよい。ここで、ばね部は電気回路基板の厚み方向に弾性変形するのに対して、第1係止部は電気回路基板の面方向に弾性変形することとなる。すなわち、第1係止部とばね部とが互いに直交する方向に弾性変形するため、相互の弾性変形同士の影響を低減できる。例えば、第1係止部の弾性変形によってばね部が変位することで、ばね部が弾性変形領域を超えて変形するような不具合が生じる可能性を低減できる。
また、座部とばね部の少なくとも一方は、電気回路基板のグランド端子と電気的に接続してもよい。ばね部の弾性力によって座部とばね部と電気回路基板とを確実に接触させることができるため、確実にグランドの接続を確保できる。
1…基板保持装置、5…電気回路基板、5a…グランド端子、5b…グランド端子、5c…コネクタ、10…第1ケース、11…ばね部、12…第1係止部、12a…凹部、13…保護部、20…第2ケース、21…座部、22…第2係止部、22a…凸部、24…コネクタ挿入穴、24a…境界部、25…位置決め部、S…スリット
Claims (8)
- 第1ケースと第2ケースとの間にて電気回路基板を保持する基板保持装置であって、
前記電気回路基板の厚み方向において、前記第1ケースと前記第2ケースとを離間しないように係止する係止部と、
前記第2ケースに形成され、前記電気回路基板が厚み方向に接触する座部と、
前記第1ケースに形成され、前記係止部が前記第1ケースと前記第2ケースとを係止している状態において、前記電気回路基板を介して前記座部を押圧する弾性力を生じさせるばね部と、
を備える基板保持装置。 - 前記ばね部は、前記電気回路基板の外周に形成された押圧部を厚み方向に押圧する、
請求項1に記載の基板保持装置。 - 前記ばね部と前記座部は、前記電気回路基板の面方向の端面を囲む各ケースの側面から前記電気回路基板の中央側に向けて突出するように形成される、
請求項2に記載の基板保持装置。 - 前記係止部は、前記電気回路基板の面方向の端面を囲む各ケースの側面に形成される、
請求項3に記載の基板保持装置。 - 前記係止部は、前記第1ケースに備えられた第1係止部と、前記第2ケースに形成された第2係止部とを含み、
前記第1係止部と前記第2係止部のいずれか一方に凸部が形成され、前記凸部が形成されていない前記第1係止部と前記第2係止部の一方に凹部が形成され、
前記第1係止部または前記第2係止部が弾性変形をした状態からもとの形状に復元することで、前記凹部に前記凸部が入り込んで係止する、
請求項4に記載の基板保持装置。 - 前記第1ケースと前記第2ケースとが係止された状態において、前記ばね部が弾性変形して、前記凸部を前記凹部の壁面に押し付ける弾性力を生じさせる、
請求項5に記載の基板保持装置。 - 前記第1係止部は、前記電気回路基板の面方向に弾性変形する、
請求項5または請求項6のいずれかに記載の基板保持装置。 - 前記座部と前記ばね部の少なくとも一方は、前記電気回路基板のグランド端子と電気的に接続する、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の基板保持装置。
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