DE4445129C2 - Electrical device for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge, mit einer Leiterplatte, auf der elektrische und/oder elektronische Bauteile angeordnet sind, und das elektrische Steckanschlußteile aufweist, wobei Abschnitte von Steckanschlußteilen und Relaisanschlüssen in gemeinsame Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und verlötet sind. Hierdurch werden besonders geringe Übergangswiderstände zwischen Relaisanschlüssen und Steckanschlußteilen, und zwar bei besonders geringen Montageaufwand und -kosten erzielt.Described is an electrical device for motor vehicles, with a circuit board on which electrical and / or electronic components are arranged, and which has electrical plug-in connection parts, sections of plug-in connection parts and relay connections being inserted and soldered into common cutouts in the circuit board. As a result, particularly low contact resistances between relay connections and plug-in connection parts are achieved, with very little installation effort and cost.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge, mit einer Leiterplatte, auf der elektrische und/oder elektronische Bauteile angeordnet sind, und das elektrische Steckanschlußteile aufweist und das ein Relais aufweist, welches elektrische Relaisanschlüsse besitzt und auf der Leiterplatte angeordnet ist.The invention relates to an electrical device for Motor vehicles, with a circuit board, on the electrical and / or electronic components are arranged, and that has electrical connector parts and that a relay which has electrical relay connections and on the circuit board is arranged.
Solche elektrischen Geräte werden zum Beispiel verwendet, um heizbare Heckscheiben von Kraftfahrzeugen ein- und auszuschalten, wobei das elektrische Relais dafür vorgesehen ist, den hohen Laststrom zu schalten. Die übrigen elektrischen Bauteile sind häufig passive elektrische Bauteile bzw. Halbleiterbauteile.Such electrical devices are used, for example, to heated rear windows of motor vehicles on and turn off, the electrical relay provided for this is to switch the high load current. The rest of the electrical Components are often passive electrical components or Semiconductor devices.
In der US 52 91 373 wird ein elektrisches Gerät mit einer Leiterplatte, auf der elektronische Bauteile angeordnet sind, beschrieben, das ein Relais aufweist, welches elektrische Relaisanschlüsse besitzt und auf der Leiterplatte angeordnet ist.In US 52 91 373 an electrical device with a Circuit board on which electronic components are arranged, described, which has a relay which electrical Has relay connections and arranged on the circuit board is.
Die Lastströme für das Relais werden bei dem in der US 52 91 373 offenbarten Gerät über sogenannte Stromschienen zugeführt, die aber nicht als Flachstecker, wie sie bei Kraftfahrzeuganwendungen üblich sind, ausgebildet sind, sondern statt dessen Schraubanschlüsse ausbilden.The load currents for the relay are in the US 52 91 373 disclosed device supplied via so-called busbars, but not as a flat connector, as in Motor vehicle applications are common, but are formed instead, form screw connections.
Der US 36 70 208 sind Stromschienen zu entnehmen, bei denen die Anschlüsse von Bauteilen gemeinsam mit Abschnitten der Stromschienen in Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und mit der Leiterplatte verlötet sind. Diese Stromschienen werden durch die in die Leiterplattenbohrungen eingelöteten Abschnitte gleichzeitig an die Bauteile angeschlossen und an der Leiterplatte befestigt, wobei hier aber keine Relais auf einer Leiterplatte angeordnet sind, sondern statt dessen integrierte Schaltkreise in DIP-Gehäusen.The US 36 70 208 rails can be seen in which the Connections of components together with sections of the Busbars inserted in recesses in the circuit board and are soldered to the circuit board. These tracks will be through the sections soldered into the PCB holes connected to the components and to the PCB attached, but here no relays on one PCB are arranged, but instead integrated Circuits in DIP packages.
Die DE 43 23 827 C1 zeigt ein elektrisches Gerät mit einer Flachsteckanschlußanordnung, wobei die Flachstecker hier einstückig mit kompliziert ausgebildeten Stanzgittern ausgeführt sind, welche gleichzeitig Leiterbahnen ausbilden.DE 43 23 827 C1 shows an electrical device with a Flat plug connection arrangement, the flat plug here in one piece with complicated lead frames are executed, which simultaneously form conductor tracks.
In Kraftfahrzeugen werden durch Relais oft sehr hohe Lastströme geschaltet. Um die Übergangswiderstände zwischen den Steckanschlüssen und den Relaiskontakten möglichst klein zu halten, werden für verschiedene Anwendungen spezialangefertigte Relais verwendet, bei denen die Steckanschlüsse (zumeist als Flachstecker ausgeführt) mit Relaisteilen verschweißt sind oder bei denen Stecker und Kontaktträger einstückig ausgeführt sind.Relays in motor vehicles often generate very high load currents switched. To the contact resistance between the Plug connections and the relay contacts as small as possible hold, are custom-made for various applications Relay used, where the plug connections (mostly as Flat plug version) are welded to relay parts or in which the plug and contact carrier are made in one piece.
Kostengünstiger als solche spezialangefertigten Relais sind handelsübliche Leiterplattenrelais, deren Anschlüsse mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Hierbei stellt sich aber das Problem, daß die Übergangswiderstände zwischen Relaisanschlüssen und Leiterbahnen und Steckanschlüssen unakzeptabel groß werden. Zudem ist es oft problematisch die Leiterbahnen für die oft recht hohen Stromstärken ausreichend zu dimensionieren. Auch kann die Wärmeabfuhr manchmal nicht ausreichen. Um diese Probleme zu lösen, werden zusätzliche Stromwege vorgesehen, zum Beispiel über Kupferseile, die das Joch des Relais und ein Steckanschlußteil elektrisch miteinander verbinden. Da solche zusätzlichen stromleitenden Mittel per Handlötung oder -schweißen angebracht werden, ist auch diese Lösung nicht gerade kostengünstig.Are cheaper than such custom-made relays commercially available PCB relays, the connections of which Conductor tracks of the circuit board are connected. This poses but the problem arises that the contact resistance between Relay connections and conductor tracks and plug connections grow unacceptably large. In addition, it is often problematic Conductor tracks are sufficient for the often quite high currents to dimension. Also, heat dissipation can sometimes not suffice. To solve these problems, additional ones Current paths are provided, for example via copper cables, which the Yoke of the relay and an electrical connector connect with each other. Because such additional current-carrying Means can be attached by hand soldering or welding this solution is also not exactly inexpensive.
Es stellte sich daher die Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Gerät zu schaffen, bei dem ein einfaches Leiterplattenrelais zur Anwendung kommen kann und bei dem die Übergangswiderstände zwischen Steckanschlußteilen und Relaisanschlüssen möglichst klein sind, wobei das Gerät besonders einfach zu fertigen sein soll. It was therefore the object of the invention electrical device to create a simple PCB relay can be used and in which the Contact resistances between plug connection parts and Relay connections are as small as possible, the device should be particularly easy to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrischen Relaisanschlüsse in Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und mit diesen verlötet sind und daß die elektrischen Steckanschlußteile Abschnitte aufweisen, die in Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und mit dieser verlötet sind und daß zumindest in eine Ausnehmung der Leiterplatte sowohl ein elektrischer Relaisanschluß als auch ein Abschnitt eines elektrischen Steckanschlußteiles eingefügt ist.This object is achieved in that the electrical relay connections in recesses of the circuit board used and soldered to them and that the electrical connector parts have sections that in Recesses of the circuit board used and with this are soldered and that at least in a recess of the PCB both an electrical relay connector as well inserted a portion of an electrical connector part is.
Es werden auf der Leiterplatte also Ausnehmungen vorgesehen, in die nebeneinander ein Abschnitt eines Steckanschlußteiles und eines Relaisanschlusses eingebracht werden. Beide Anschlüsse liegen also einander berührend in der Ausnehmung und werden beim Löten der Leiterplatte großflächig vom Lot umschlossen. Da hier der Strom zwischen Steckanschlußteilen und Relaisanschlüssen nicht über Leiterbahnen geführt wird, sind die auftretenden Übergangswiderstände vorteilhafterweise äußerst gering.There are recesses on the circuit board, in the side by side a section of a plug connector and of a relay connection. Both connections are touching each other in the recess and are When soldering the circuit board, the solder encloses it over a large area. There here the current between plug connectors and Relay connections are not routed over conductor tracks the contact resistances that occur advantageously extremely low.
Vorteilhaft ist auch, daß als Relais ein einfaches handelsübliches Leiterplattenrelais Verwendung findet und daß auf kostspielige, spezialangefertigte Relais verzichtet werden kann.It is also advantageous that a simple relay commercially available PCB relays are used and that dispenses with expensive, custom-made relays can be.
Besonders vorteilhaft hierbei ist auch, daß konstruktive Änderungen des elektrischen Gerätes möglich sind, ohne daß das Relais verändert werden müßte. In der Regel reicht eine Anpassung des Form der Steckanschlußteile an die neue Gerätebauform aus.It is also particularly advantageous that constructive Changes to the electrical device are possible without the relay would have to be changed. Usually one is enough Adaptation of the shape of the plug connection parts to the new one Device design.
Ein weiterer Vorteil ist die besonders gute thermische Ankopplung des Relais an die Steckanschlußteile. Im Gerät auftretende Stromwärme wird so besonders gut über die Steckanschlußteile nach außen abgeführt.Another advantage is the particularly good thermal Coupling the relay to the plug connection parts. In the device Electricity heat that occurs is particularly good through the Plug connection parts are discharged to the outside.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous refinements and developments of the electrical device according to the invention go from Sub-claims emerge.
So ist es besonders vorteilhaft, gerade die Steckanschlußteile zusammen mit Relaisanschlüssen in gemeinsame Ausnehmungen der Leiterplatte anzusetzen, die die hohen, vom Relais geschalteten Lastströme führen.So it is particularly advantageous, especially that Plug connection parts together with relay connections in common recesses in the circuit board, which the carry high load currents switched by the relay.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Steckanschlußteile (mindestens) zwei Abschnitte aufweisen, die in Ausnehmungen der Leiterplatte eingreifen, wobei (mindestens) einer der Abschnitte zur Aufnahme der Steckkräfte und Entlastung der Lötstellen in einer Ausnehmung verstemmt ist. So wird die Leiterplatte relativ zum Steckanschlußteil fixiert, so daß beim Verlöten von Abschnitten der Steckanschlußteile und Relaisanschlüssen in der Ausnehmung der Leiterplatte die Lötverbindung nicht durch eine mögliche Verschiebung der Leiterplatte relativ zum Steckanschlußteil beeinträchtigt wird. Zudem kann der in eine Ausnehmung verstemmte Abschnitt des Steckanschlußteils ebenfalls mit einer Leiterbahn verlötet werden und so zusätzlich zur guten elektrischen Anbindung der Steckanschlußteile beitragen. Furthermore, it is advantageous if plug-in connection parts Have (at least) two sections in recesses engage the circuit board, whereby (at least) one of the Sections to absorb the insertion forces and relieve the Soldered joints are caulked in a recess. So it will Printed circuit board fixed relative to the connector part, so that when soldering sections of the plug connection parts and Relay connections in the recess of the circuit board Solder connection not due to a possible shift of the Printed circuit board impaired relative to the plug connector becomes. In addition, the section caulked into a recess of the plug connector also with a conductor track be soldered and so in addition to good electrical Connection of the plug connection parts contribute.
Es ist besonders vorteilhaft, die Steckanschlußteile so auszubilden, daß sie Elemente des Relais möglichst großflächig berühren. Wenn so beispielsweise ein Steckanschlußteil großflächig am Joch des Relais anliegt, ist sowohl eine sehr gute elektrische als auch thermische Ankopplung des Relais an das Steckanschlußteil gegeben.It is particularly advantageous to do the plug connection parts train that elements of the relay as possible touch extensively. If so, for example Plug-in connection part lies on the yoke of the relay, is both a very good electrical and thermal Coupling of the relay to the plug connector is given.
Besonders vorteilhaft ist auch, daß auf die erfindungsgemäße Weise leicht auch mehrere Relais auf der Leiterplatte mit den Steckanschlußteilen verbunden werden können.It is also particularly advantageous that the invention It is also easy to use several relays on the circuit board the connector parts can be connected.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert:In the following two embodiments of the electrical device according to the invention with reference to the drawing shown and explained in more detail:
Es zeigenShow it
Fig. 1 die Leiterplattenoberseite eines erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes; Figure 1 shows the top of the circuit board of an electrical device according to the invention.
Fig. 2 ein Ausschnitt der Unterseite der Leiterplatte des in der Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes; FIG. 2 shows a section of the underside of the printed circuit board of the electrical device according to the invention shown in FIG. 1;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes in einer (vereinfachten) Seitenansicht der Leiterplatte (Fig. 3a) und in einer Draufsicht auf die Leiterplatte (Fig. 3b). Fig. 3 shows a second embodiment of an electrical device according to the invention in a (simplified) side view of the circuit board ( Fig. 3a) and in a plan view of the circuit board ( Fig. 3b).
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät, bestehend aus einer Leiterplatte (1), die auf einer Grundplatte (2) stehend angeordnet ist. Nicht dargestellt ist eine Gehäusekappe, die beim fertig montierten elektrischen Gerät auf der Grundplatte (2) aufsitzt und die Leiterplatte (1) umschließt. Fig. 1 shows an electrical device according to the invention, consisting of a printed circuit board ( 1 ) which is arranged standing on a base plate ( 2 ). Not shown is a housing cap that sits on the base plate ( 2 ) when the electrical device is fully assembled and encloses the circuit board ( 1 ).
Im oberen Bereich der Leiterplatte (1) sind mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile erkennbar, auf deren Funktion hier nicht weiter eingegangen werden soll.In the upper area of the printed circuit board ( 1 ), several electrical and / or electronic components can be seen, the function of which will not be discussed further here.
Im unteren Bereich der Leiterplatte (1) ist ein Leiterplattenrelais (4) dargestellt, dessen elektrische Anschlüsse (5a bis 5f) in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt und mit Leiterbahnen auf der Rückseite der Leiterplatte (1) verlötet sind. Die Stellen, an denen die Relaisanschlüsse (5a bis 5f) in die Leiterplatte (1) eingreifen, sind hier als dunkle Flächen markiert.In the lower area of the circuit board ( 1 ), a circuit board relay ( 4 ) is shown, the electrical connections ( 5 a to 5 f) of which are inserted into recesses in the circuit board ( 1 ) and are soldered to conductor tracks on the back of the circuit board ( 1 ). The places where the relay connections ( 5 a to 5 f) engage in the printed circuit board ( 1 ) are marked here as dark areas.
Durch die Grundplatte (2) sind mehrere Steckanschlußteile (6, 7, 8, 9) geführt, von denen die Steckanschlußteile (8, 9) mit Leiterbahnen am Rand der Leiterplatte (1) verlötet sind.A plurality of plug connection parts ( 6 , 7 , 8 , 9 ) are guided through the base plate ( 2 ), of which the plug connection parts ( 8 , 9 ) are soldered to conductor tracks on the edge of the printed circuit board ( 1 ).
Die Steckanschlußteile (6, 7) erstrecken sich dagegen bis weit auf die Leiterplatte (1) und bilden Abschnitte (10a bis 10g) aus, welche ebenfalls in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt sind. Die Stellen, an denen die Abschnitte (10a bis 10g) der Steckanschlußteile (6, 7) in die Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt sind, sind hier als helle Flächen markiert.The plug connection parts ( 6 , 7 ), on the other hand, extend far onto the printed circuit board ( 1 ) and form sections ( 10 a to 10 g) which are also inserted into recesses in the printed circuit board ( 1 ). The places where the sections ( 10 a to 10 g) of the plug-in connection parts ( 6 , 7 ) are inserted into the recesses in the printed circuit board ( 1 ) are marked here as bright areas.
Die Steckanschlußteile (6, 7) dienen als Stromzuführung zu einem einfachen Schließkontakt des Relais (4). Wie zu erkennen ist, ist das Steckanschlußteil (6) so angeordnet, daß es das Joch (11) des Relais (4) recht großflächig berührt. Dieses wird vorgesehen, um eine möglichst gute thermische Ankopplung des Steckanschlußteiles (6) an das Relais zu erzielen. Die durch den Laststrom entstehende Stromwärme wird über das Steckanschlußteil (6) in den Kabelbaum des Kraftfahrzeuges abgeführt. Weiterhin wird durch diese Ausgestaltung des Steckanschlußteiles (6) der Übergangswiderstand zum Relais weiter vermindert. The plug connection parts ( 6 , 7 ) serve as power supply to a simple closing contact of the relay ( 4 ). As can be seen, the plug connector ( 6 ) is arranged so that it touches the yoke ( 11 ) of the relay ( 4 ) over a fairly large area. This is provided in order to achieve the best possible thermal coupling of the plug connection part ( 6 ) to the relay. The heat generated by the load current is dissipated into the wiring harness of the motor vehicle via the plug connection part ( 6 ). Furthermore, the contact resistance to the relay is further reduced by this configuration of the plug connection part ( 6 ).
Die Fig. 2 zeigt die Rückseite der Leiterplatte (1) des in der Fig. 1 dargestellten elektrischen Gerätes. Fig. 2 shows the back of the circuit board ( 1 ) of the electrical device shown in Fig. 1.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die meisten Leiterbahnen auf der Leiterplatte (1) sowie die Ausnehmungen für die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in der Fig. 2 nicht dargestellt.For reasons of clarity, most of the conductor tracks on the printed circuit board ( 1 ) and the cutouts for the electrical and / or electronic components are not shown in FIG. 2.
Dargestellt werden einmal die Relaisanschlüsse (5a bis 5f) als dunkle Flächen und die Abschnitte (10a bis 10g) der Steckanschlußteile (6, 7) als helle Flächen. Diese liegen, bezogen auf die Fig. 1, in der Fig. 2 selbstverständlich spiegelbildlich zu der mittleren Längsachse der Leiterplatte (1).The relay connections ( 5 a to 5 f) are shown as dark areas and the sections ( 10 a to 10 g) of the plug-in connection parts ( 6 , 7 ) as light areas. With reference to FIG. 1, these are of course in FIG. 2 mirror images of the central longitudinal axis of the printed circuit board ( 1 ).
Zu erkennen ist, daß wenigstens ein Abschnitt (10c bzw. 10a und 10b) der Steckanschlußteile (6 und 7) mit jeweils einem Relaisanschluß (5c bzw. 5a und 5b) in eine gemeinsame Ausnehmung der Leiterplatte (1) eingesetzt sind, wodurch eine besonders gute Kontaktgabe zwischen den Abschnitten (10c bzw. 10a und 10b) der Steckanschlußteile (6, 7) und der Relaisanschlüsse (5c bzw. 5a und 5b) gegeben ist.It can be seen that at least one section ( 10 c or 10 a and 10 b) of the plug-in connection parts ( 6 and 7 ), each with a relay connection ( 5 c or 5 a and 5 b), in a common recess in the printed circuit board ( 1 ) are used, whereby a particularly good contact between the sections ( 10 c or 10 a and 10 b) of the plug-in connection parts ( 6 , 7 ) and the relay connections ( 5 c or 5 a and 5 b) is given.
Weiterhin sind verschiedene (über hier nicht dargestellte Relaiselemente miteinander elektrisch verbundene) Relaisanschlüsse (5c und 5f, bzw. 5a und 5b) sowie verschiedene Abschnitte (10c, 10d, 10f bzw. 10a, 10b, 10g) jeweils eines Steckanschlußteiles (6 bzw. 7) so nebeneinander angeordnet, daß die zugehörigen Ausnehmungen in der Leiterplatte (1) jeweils innerhalb eines gemeinsamen Leiterbahnabschnittes (12, 13) liegt, wodurch weitere elektrische Verbindungen zwischen Relaisanschlüssen und Steckanschlußteilen geschaffen werden.Furthermore, there are various relay connections ( 5 c and 5 f, or 5 a and 5 b, which are electrically connected to one another via relay elements (not shown here)) and different sections ( 10 c, 10 d, 10 f or 10 a, 10 b, 10 g) one plug connection part ( 6 or 7 ) arranged side by side so that the associated recesses in the printed circuit board ( 1 ) each lie within a common conductor track section ( 12 , 13 ), whereby further electrical connections between relay connections and plug connection parts are created.
Einzelne Abschnitte (10d, 10e, 10g) der Steckanschlußteile (6 und 7), nach Einfügen in eine Ausnehmung der Leiterplatte (1) verstemmt, dienen so (zusätzlich) der mechanischen Fixierung der Steckanschlußteile (6, 7) auf der Leiterplatte (1).Individual sections ( 10 d, 10 e, 10 g) of the plug connection parts ( 6 and 7 ), caulked after insertion into a recess in the printed circuit board ( 1 ), thus (additionally) serve to mechanically fix the plug connection parts ( 6 , 7 ) on the printed circuit board ( 1 ).
Das Grundprinzip der Erfindung, nämlich Abschnitte von Flachsteckern mit Relaisanschlüssen in gemeinsame Ausnehmungen einer Leiterplatte einzusetzen und dann miteinander zu verlöten, kann leicht auch auf ein elektrisches Gerät übertragen werden, welches mehrere Relais aufweist.The basic principle of the invention, namely sections of Flat plugs with relay connections in common Insert recesses of a circuit board and then soldering to each other can easily be done on one electrical device are transmitted, which has multiple relays having.
Das Aufbauprinzip hierzu ergibt sich aus der Fig. 3. Die Fig. 3b zeigt ein elektrisches Geräte, dem zwei Relais (4', 4") auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Eine (vereinfachte) Seitenansicht des elektrischen Gerätes, aus dem die zugehörige Anordnung von Steckanschlußteilen hervorgeht, ergibt sich aus der Fig. 3a. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde hier auf die Darstellung der Relais verzichtet. The design principle for this is shown in FIG. 3. FIG. 3b shows an electrical device with two relays ( 4 ', 4 ") arranged on a printed circuit board. A (simplified) side view of the electrical device, from which the associated arrangement is shown emerges from plug connection parts 3a. for reasons of clarity results from the FIG. was omitted here, the display of the relay.
11
Leiterplatte
Circuit board
22nd
Grundplatte
Base plate
33rd
elektrische und/oder elektronische Bauteile
electrical and / or electronic components
44th
, ,
44th
', ',
44th
" (Leiterplatten-) Relais
"(PCB) relay
55
a bis a to
55
f Relaisanschlüsse
f relay connections
66
, ,
66
', ',
66
"
"
77
, ,
77
', ',
77
"
"
88th
, ,
99
Steckanschlußteile
Plug connection parts
1010th
a bis a to
1010th
g Abschnitte (der Steckanschlußteile (g sections (of the plug connection parts (
66
, ,
77
))
))
1111
Joch (des Relais (Yoke (of the relay (
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Leiterbahnabschnitte
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Patent Citations (4)
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| JP 5-1 67 207 A, in Patent Abstracts of Japan, E-1448, 15. Oktober 1993, Band 17/Nr. 570 * |
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|---|---|
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