DE102018101792A1 - Leiterkartenverbinder zur Übertragung hoher Stromstärken - Google Patents
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Abstract
Um eine preisgünstige und zuverlässige Starkstromanbindung zwischen zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Leiterkarten (21, 22) bereitzustellen, wird ein geschlitzter Stiftkontakt (1) vorgeschlagen.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Leiterkartenverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
- Weiterhin geht die Erfindung aus von einer Anordnung gemäß der Gattung des Anspruchs 9.
- Derartige Leiterkartenverbinder werden benötigt, um zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Leiterkarten elektrisch mit einander zu verbinden und dabei auch die Übertragung hoher Stromstärken > 10 Ampere zu ermöglichen. Insbesondere kann dies beim Bau elektrischer Geräte von Bedeutung sein, wenn z. B. eine erste Leiterkarte rechtwinklig zu einer Frontfläche des Gehäuses geführt ist, um über eine Starkstrom-Steckverbindung mit dieser Frontfläche verbunden zu werden.
- Stand der Technik
- Im Stand der Technik sind Leiterkarten und Leiterkartensteckverbinder bekannt. Grundsätzlich ist es aufgrund der geometrischen Gegebenheiten problematisch, elektrische Verbinder für hohe Stromstärken > 10 Ampere zwischen zwei Leiterkarten einzusetzen.
- Nachteilig im Stand der Technik ist insbesondere, dass keine preisgünstige und zuverlässige Starkstromanbindung zwischen zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Leiterkarten existiert.
- Aufgabenstellung
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Leiterkartenverbinder als preisgünstige und zuverlässige Starkstromanbindung zwischen zwei Leiterkarten anzugeben. Als Starkstrom werden dabei hohe Stromstärken > 10 Ampere angesehen.
- Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Ein Leiterkartenverbinder ist zur Übertragung elektrischer Energie mit hohen Stromstärken von beispielsweise mehr als 5 Ampere, bevorzugt mehr als 10 Ampere, insbesondere mehr als 15 Ampere, also beispielsweise von mehr als 20 Ampere vorgesehen. Der Leiterkartenverbinder weist zumindest einen metallischen, einstückigen Stiftkontakt auf. Insbesondere kann ein einzelner solcher Stiftkontakt mehr als 5 Ampere, bevorzugt mehr als 10 Ampere, insbesondere mehr als 15 Ampere, also beispielsweise von mehr als 20 Ampere übertragen. Der Stiftkontakt besitzt an einem ersten Ende einen Anschlussbereich, mit dem er mit einem ersten Kontaktbereich einer ersten Leiterkarte verlötbar und/oder in die erste Leiterkarte einpressbar ist. Gegenüberliegend besitzt der Stiftkontakt an einem zweiten Ende einen Steckbereich mit einem in Richtung des ersten Endes verlaufenden Schlitz zum mechanischen Fixieren und zur elektrischen Kontaktierung mindestens eines am Rand einer zweiten Leiterkarte angeordneten zweiten Kontaktbereichs.
- Dies ist besonders vorteilhaft für die automatisierte Herstellung, da die zweite Leiterkarte in den Schlitz des mindestens einen Stiftkontakts gesteckt und daran verlötet werden kann.
- Vorteilhafterweise besitzt der Schlitz dazu eine konstante Breite, welche insbesondere der Stärke der zweiten Leiterkarte entspricht.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Stiftkontakt eine Symmetrieachse oder eine Symmetrieebene besitzen, in deren Richtung der Schlitz verläuft. Dies dient dazu, das Verhältnis zwischen Materialaufwand und Stabilität zu optimieren.
- Der Stiftkontakt kann derart mit der ersten Leiterkarte verlötbar oder darin einpressbar sein, dass der Schlitz rechtwinklig zur ersten Leiterkarte verläuft, so dass die in den Schlitz eingeführte zweite Leiterkarte dadurch automatisch rechtwinklig zur ersten Leiterkarte ausgerichtet und gleichzeitig über den Stiftkontakt elektrisch mit dieser kontaktierbar ist. Dies ist für den Bau eines elektrischen Geräts mit einem quaderförmigen Gehäuse besonders vorteilhaft, weil so die Leiterplatten paarallel zu den jeweiligen gehäusewänden geführt sein können.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der mindestens eine Stiftkontakt zwischen seinem Anschlussbereich und seinem Steckbereich einen rechtwinklig zum Schlitz verlaufenden Kragen zur Verstärkung seiner Befestigung und zur Ausrichtung auf der ersten Leiterkarte auf.
- Der Anschlussbereich des Stiftkontakts kann als Lötanschluss ausgeführt sein. Dann handelt es sich bei dem Stiftkontakt um einen Lötkontakt. In der Regel wird die in den Schlitz gesteckte zweite Leiterkarte mit ihrem zweiten Kontaktbereich dann auch mit dem Steckbereich des Stiftkontakts zusätzlich verlötet.
- In einer anderen Ausgestaltung kann der Anschlussbereich des Stiftkontakts in Press-In-Technik ausgeführt sein. Dann handelt es sich bei dem Stiftkontakt um einen Press-In-Kontakt, der in seinem Steckbereich senkrecht zur Steckrichtung eine entsprechende Durchgangsöffnung besitzt. In der Regel wird dann die zweite Leiterkarte mit ihrem zweiten Kontakt lediglich in den Schlitz des Stiftkontakts gesteckt, um den gewünschten elektrischen Kontakt zur ersten Leiterkarte herzustellen.
- Selbstverständlich sind auch Kombinationen möglich, bei denen z. B. ein Press-In-Kontakt zusätzlich an der ersten Leiterkarte verlötet wird oder bei der ein Lötkontakt auch in eine Kontaktbohrung der ersten Leiterkarte gesteckt und daran verlötet wird. Weiterhin kann auch ein Lötkontakt mit einer lediglich in den Schlitz eingesteckten (und nicht daran verlöteten) zweiten Leiterkarte kombiniert werden. Die letztere Variante kann beispielsweise dazu dienen, eine flexible Austauschbarkeit der zweiten Leiterkarte gegen eine andere Leiterkarte zu ermöglichen.
- Insbesondere kann es sich bei dem Stiftkontakt um ein Drehteil handeln, d. h., dass er durch sogenanntes „Drehen“ hergestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Stiftkontakt massiv, stabil und relativ kostengünstig herstellbar ist.
- Eine Anordnung weist zumindest Folgendes auf:
- - die erste Leiterkarte, die zumindest den ersten elektrischen Kontaktbereich besitzt;
- - die zweite Leiterkarte, die zumindest den zweiten und einen dritten elektrischen Kontaktbereich besitzt, welche über eine Leiterbahn der zweiten Leiterkarte elektrisch leitend miteinander verbunden sind;
- - den Leiterkartenverbinder zum elektrischen Verbinden des ersten Kontaktbereichs mit dem zweiten Kontaktbereich.
- Dabei kann die zweite Leiterkarte in den Schlitz des Stiftkontakts gesteckt und an ihrem zweiten Kontaktbereich damit verlötet sein. Dies hat den Vorteil, dass die zweite Leiterkarte mit nur geringem Aufwand, insbesondere automatisiert, an dem Stiftkontakt fixierbar und damit kontaktierbar ist. Dadurch kann die zweite Leiterkarte an der ersten Leiterkarte mechanisch fixiert sein und gleichzeitig mindestens eine elektrisch leitende Verbindung mit der ersten Leiterkarte besitzen.
- Weiterhin kann die Anordnung ein insbesondere quaderförmiges Gerätegehäuse besitzen, in welchem die beiden Leiterkarten angeordnet sind. Dabei kann die erste Leiterkarte rechtwinklig zu einer Frontseite des Gerätegehäuses ausgerichtet sein und die zweite Leiterkarte kann parallel zu der Frontseite verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass der im Gerät vorhandene Bauraum besonders gut ausgenutzt wird.
- Die Frontseite des Gerätegehäuses kann eine Durchgangsöffnung sowie ein daran angebrachtes Steckverbindergehäuse besitzen. Dies ist vorteilhaft, um die Leiterkarten mit elektrischer Energie zu versorgen.
- An der zweiten Leiterkarte kann dazu ein Kontaktträger mit mindestens einem darin befindlichen Steckkontakt befestigt sein.
- Der Steckkontakt kann einerseits an dem dritten Kontaktbereich der zweiten Leiterkarte elektrisch leitend fixiert sein und steckseitig in das Steckverbindergehäuse hineinragen. Dies hat den Vorteil, dass elektrische Energie in das Gerät hineinführbar und geräteintern von der zweiten Leiterkarte an die erste Leiterkarte übertragbar ist.
- Vorteilhafterweise kann der Steckkontakt steckseitig in das Steckverbindergehäuse hineinragen. Dies dient dazu, ein Stecken mit einem externen Gegenstecker zu ermöglichen. In der Regel wird es sich bei dem externen Gegenstecker um einen Buchsenstecker mit Buchsenkontakten handeln, da stromführende Teile im Bereich der Starkstromübertragung aus Sicherheitsgründen nicht frei zugänglich sein dürfen. Aus diesem Grund handelt es sich bei den damit korrespondierenden Steckkontakten, die mit der zweiten Leiterkarte verbunden sind, bevorzugt um korrespondierende Pinkontakte.
- Insbesondere kann es sich bei dem Steckkontakt um einen Starkstromkontakt handeln, der zur Übertragung von Stromstärken von mindestens 10 Ampere pro Kontakt geeignet ist. Dies hat den Vorteil, dass die zweite Leiterkarte und darüber auch die erste Leiterkarte mit entsprechend hohen Stromstärken versorgt werden kann. Insbesondere kann die erste Leiterkarte mit diesen hohen Stromstärken versorgt werden, obwohl sie senkrecht zur Frontfläche verläuft, in welcher das Steckverbindergehäuse angeordnet ist.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die zweite Leiterkarte zusätzlich zu der besagten Fixierung durch den mindestens einen Kontaktstift über ein Abstützelement an der ersten Leiterkarte und/oder mittels einer Verschraubung an der Frontseite des Gerätegehäuses zusätzlich befestigt sein, um den Steckkräften des Steckkontakts standzuhalten und insbesondere die entsprechenden Hebelkräfte von den Stiftkontakten fern zu halten.
- Figurenliste
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
-
1a -c Den Stiftkontakt als Lötkontakt ohne und mit einem Kragen; -
1d - f den Stiftkontakt in Press-In-Technik -
2a - f eine erste Anordnung aus einer ersten und einer zweiten Leiterkarte und einem Leiterkartenverbinder mit Lötanschlüssen; -
3a -c eine zweite Anordnung aus einer ersten und einer zweiten Leiterkarte und einem Leiterkartenverbinder in Press-In-Technik; -
4a, b die erste Anordnung mit einem Abstützelement; -
4c die zweite Leiterkarte mit Durchgangsbohrungen zur Befestigung an einer Frontseite eines Gerätegehäuses. - Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
- Die
1a zeigt einen Stiftkontakt1 , der als Lötkontakt ausgeführt ist. Dieser Stiftkontakt1 besitzt eine zylindrische Grundform. An einem ersten Ende besitzt der Stiftkontakt einen Anschlussbereich12 , der an einem ersten Kontaktbereich211 einer ersten Leiterkarte21 verlötbar ist. - An einem zweiten Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, besitzt der Stiftkontakt
1 einen Steckbereich11 . Im Steckbereich11 besitzt der Stiftkontakt1 einen Schlitz111 . Dieser Schlitz111 ist zur form- und kraftschlüssigen Aufnahme eines zweiten Kontaktbereichs221 einer zweiten Leiterkarte22 geeignet, die in den2a und2b gezeigt ist. - Die
1b und1c zeigen einen vergleichbaren Stiftkontakt1' , der sich von dem vorangegangenen Stiftkontakt1 lediglich dadurch unterscheidet, dass er zusätzlich einen zwischen seinem Steckbereich11 und seinem Anschlussbereich12 angeordneten umlaufenden Kragen13 besitzt. Dieser Kragen13 dient einer zusätzlichen Abstützung und Stabilisierung des eingelöteten Stiftkontakts1' auf der ersten Leiterkarte21 . Dabei ist der Anschlussbereich12 des Stiftkontakts1 durch eine Kontaktbohrung210 des ersten Kontaktbereichs211 der ersten Leiterkarte21 gesteckt. Dies ist zur Verlötung zwar nicht zwingend notwendig, sogt aber im vorliegenden Fall für ein höheres Maß an Stabilität. - Die
1d - f zeigen einen weiteren Stiftkontakt1" in einer zweiten Ausführung, nämlich als Press-in-Kontakt. Dieser weitere Stiftkontakt1" ist in seiner Grundform im Wesentlichen quaderförmig ausgeführt. Sein Anschlussbereich ist zum ersten Ende hin spitz zulaufend und besitzt eine Durchgangsöffnung120 . Somit ist er in Press-In-Technik ausgeführt und kann mit der Kontaktbohrung210 der ersten Leiterkarte21 elektrisch kontaktieren, ohne dass dazu ein Lötprozess notwendig ist. Der Anschlussbereich1 des Weiteren Stiftkontakts1" besitzt ebenfalls den besagten Schlitz111 zur Aufnahme des zweiten Kontaktbereichs221 der zweiten Leiterkarte22 und unterschiedet sich von dem der vorgenannten Stiftkontakte1 ,1' lediglich durch die besagte quaderförmige Grundform. Die gezeigten Stiftkontakte sind einstückig ausgeführt und bestehen aus Metall. - Wie bereits angedeutet zeigen die
2a und2b die erste Leiterkarte in einer Draufsicht und einer Schrägansicht. Dabei sind keine Leiterbahnen gezeigt, obwohl diese selbstverständlich existieren können. Es sind aber die ersten Kontaktbereiche211 sowie die dazugehörigen Kontaktbohrungen210 gut sichtbar. - Die
2c zeigt die zweite Leiterkarte22 in einer leichten Schrägansicht, wobei sie mit ihren zweiten Kontaktbereichen221 bereits in die Schlitze111 der Steckbereiche11 der Stiftkontakte1 eingeführt ist. Optional können diese Kontaktbereiche an den Steckbereichen zusätzlich verlötet werden. - Die
2d - f zeigen eine Anordnung, aufweisend die erste Leiterkarte21 , die zweite Leiterkarte22 und Stiftkontakte1 im zusammengesteckten und verlöteten Zustand. Es ist leicht ersichtlich, dass die Stiftkontakte1 anschlussseitig durch die Kontaktbohrungen210 der ersten Leiterkarte21 geführt sind. Zudem sind die Anschlussbereiche12 der Stiftkontakte1 an den ersten Kontaktbereichen211 der ersten Leiterkarte21 verlötet. Die zweite Leiterkarte22 ist mit ihren zweiten Kontaktbereichen211 in die Schlitze111 der Steckbereiche11 der Stiftkontakte1 gesteckt. Dadurch kann sie jederzeit mit nur geringem Aufwand gegen eine andere zweite, möglicherweise etwas anders bestückte, Leiterkarte ausgetauscht werden. Diese konkrete Bestückung ist jedoch für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich und wird daher nicht gezeigt. - Es ist weiterhin leicht erkennbar, dass die beiden Leiterkarten
21 ,22 durch die Stiftkontakte1 senkrecht aufeinander stehen. - Außerdem besitzt die zweite Leiterkarte
22 Steckkontaktbohrungen220 , die mit in der Zeichnung nicht dargestellten dritten Kontaktbereichen über nicht gezeigte Leiterbahnen mit zumindest einigen der zweiten Kontaktbereiche221 verbunden sind. Diese Steckkontaktbohrungen220 dienen zum Einfügen und Kontaktieren nicht gezeigter Steckkontakte. - Die
3a -3c zeigen eine vergleichbare Anordnung mit den Stiftkontakten1' , die in der Press-In-Technik ausgeführt sind. Diese werden im vorliegenden Fall daher nicht an der ersten Leiterkarte21 verlötet, sondern stellen den elektrischen Kontakt mit den ersten Kontaktbereichen lediglich durch Hineinstecken ihrer Anschlussbereiche in die Kontaktbohrungen210 her. - Die
4a -4c zeigen Konstruktionen, welche dazu dienen, den jeweiligen Stiftkontakt1 ,1' ,1" von den mechanischen Steckkräften, die auf die zweite Leiterkarte22 wirken, zu entlasten. - In den
4a und4b sind zwei Abstützelemente gezeigt, welche die zweite Leiterkarte beidseitig an der ersten Leiterkarte befestigen. - Alternativ oder ergänzend kann die zweite Leiterkarte
22 auch Befestigungsbohrungen224 aufweisen, wie sie in der4c gezeigt sind. - Mit diesen Befestigungsbohrungen
224 kann sie z. B. mit Schraubbolzen oder langen Schrauben an die Frontseite des nicht gezeigten Gerätegehäuses geschraubt und dadurch stabil daran fixiert werden. Dadurch werden die Stiftkontakte1 ,1' ,1" von Steckkräften, die auf die zweite Leiterkarte22 wirken, entlastet. - Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1, 1' 1"
- Stiftkontakt
- 11
- Steckbereich
- 111
- Schlitz
- 12, 12'
- Anschlussbereich
- 120
- Durchgangsöffnung
- 13
- Kragen
- 21
- erste Leiterkarte
- 210
- Kontaktbohrung
- 211
- erster Kontaktbereich
- 22
- zweite Leiterkarte
- 220
- Steckkontaktbohrungen
- 221
- zweiter Kontaktbereich
- 23
- Abstützelement
Claims (14)
- Leiterkartenverbinder zur Übertragung elektrischer Energie mit hohen Stromstärken, wobei der Leiterkartenverbinder zumindest einen metallischen, einstückigen Stiftkontakt (1, 1', 1") aufweist, wobei der Stiftkontakt (1, 1', 1") an einem ersten Ende einen Anschlussbereich (12, 12') besitzt, mit dem er an einem ersten Kontaktbereich (211) einer ersten Leiterkarte (21) verlötbar und/oder an dem ersten Kontaktbereich (211) in die erste Leiterkarte (21) einpressbar ist, und wobei der Stiftkontakt (1, 1', 1") gegenüberliegend an einem zweiten Ende einen Steckbereich (11) mit einem in Richtung des ersten Endes verlaufenden Schlitz (111) zum mechanischen Fixieren und zur elektrischen Kontaktierung mindestens eines am Rand einer zweiten Leiterkarte (22) angeordneten zweiten Kontaktbereichs (221) besitzt.
- Leiterkartenverbinder nach
Anspruch 1 , wobei der Schlitz (111) eine konstante Breite besitzt. - Leiterkartenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stiftkontakt (1, 1', 1") eine Symmetrieachse oder eine Symmetrieebene besitzt, in deren Richtung der Schlitz (111) verläuft.
- Leiterkartenverbinder nach einem der nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stiftkontakt (1, 1', 1") derart mit der ersten Leiterkarte (21) verlötbar und/oder in die Leiterkarte (21) einpressbar ist, dass der Schlitz (111) rechtwinklig zur ersten Leiterkarte (21) verläuft, so dass die in den Schlitz (111) eingeführte zweite Leiterkarte (22) dadurch automatisch rechtwinklig zur ersten Leiterkarte (21) ausgerichtet und gleichzeitig über den Stiftkontakt (1, 1', 1") elektrisch mit dieser kontaktierbar ist.
- Leiterkartenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Stiftkontakt (1, 1', 1") zwischen seinem Anschlussbereich (12, 12') und seinem Steckbereich (11) einen rechtwinklig zum Schlitz (111) verlaufenden Kragen (13) zur Verstärkung seiner Befestigung und zur Ausrichtung auf der ersten Leiterkarte (21) aufweist.
- Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anschlussbereich (12, 12') des mindestens einen Stiftkontakts (1, 1', 1") als Lötanschluss ausgeführt ist.
- Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anschlussbereich (12, 12') des mindestens einen Stiftkontakts (1, 1', 1") in Press-In-Technik ausgeführt ist.
- Leiterkartenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Stiftkontakt (1, 1', 1") um ein Drehteil handelt.
- Anordnung, die zumindest Folgendes aufweist: - die erste Leiterkarte (21), die zumindest den ersten elektrischen Kontaktbereich (211) besitzt; - die zweite Leiterkarte (22), die zumindest den zweiten (221) und einen dritten elektrischen Kontaktbereich besitzt, welche über eine Leiterbahn der zweiten Leiterkarte (21) elektrisch leitend miteinander verbunden sind; - den Leiterkartenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche zum elektrischen Verbinden des ersten Kontaktbereichs (211) mit dem zweiten Kontaktbereich (221).
- Anordnung nach
Anspruch 9 , wobei die zweite Leiterkarte (22) mit ihrem mindestens einen zweiten Kontaktbereich (221) in den Schlitz (111) des mindestens einen Stiftkontakts (1, 1', 1") gesteckt ist, um eine mechanische Fixierung an und eine elektrisch leitende Verbindung mit der ersten Leiterkarte (21) herzustellen. - Anordnung nach
Anspruch 10 , wobei die zweite Leiterkarte (22) mit ihrem mindestens einen zweiten Kontaktbereich (221) an dem Anschlussbereich (12, 12') des mindestens einen Stiftkontakts (1, 1", 1") zusätzlich auch verlötet ist. - Anordnung nach einem der
Ansprüche 9 bis11 , wobei die Anordnung weiterhin ein Gerätegehäuse besitzt, in welchem die beiden Leiterkarten (21, 22) angeordnet sind, wobei die erste Leiterkarte (21) rechtwinklig zu einer Frontseite des Gerätegehäuses ausgerichtet ist, wobei die zweite Leiterkarte (22) parallel zu der Frontseite verläuft, wobei die Frontseite eine Durchgangsöffnung sowie ein daran angebrachtes Steckverbindergehäuse besitzt, wobei an der zweiten Leiterkarte ein Kontaktträger mit mindestens einem darin befindlichen Steckkontakt befestigt ist, wobei der Steckkontakt einerseits an dem dritten Kontaktbereich der zweiten Leiterkarte elektrisch leitend fixiert ist und steckseitig in das Steckverbindergehäuse hineinragt. - Anordnung nach
Anspruch 11 , wobei es sich bei dem Steckkontakt um einen Starkstromkontakt handelt, der zur Übertragung von Stromstärken von mehr als 10 Ampere geeignet ist. - Anordnung nach einem der
Ansprüche 11 bis12 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leiterkarte (22) über ein Abstützelement (23) an der ersten Leiterkarte (21) und oder eine Verschraubung an der Frontseite des Gerätegehäuses zusätzlich befestigt ist, um den Steckkräften des Steckkontakts standzuhalten.
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