JP2005174866A - 照光式キーパッドおよび照光構造 - Google Patents

Abstract

【課題】照光式キーパッドのベースシートが照光源に対してほぼ接触するかしないかの接近位置にあり、樹脂キートップが照光源に対してベースシートの面方向で広角位置となる場合について、透光性の樹脂キートップの照光性を高めること。
【解決手段】透光性のゴム状弾性体でなるベースシート５の表面に透光性の樹脂キートップ４を備え、ベースシート５の裏面に臨ませる照光源６の発光によりキートップ４が照光する照光式キーパッド１について、ベースシート５の表面における照光源６の投光領域１１に、複数本の山状すじ１０ａでなるすじ面部１０を形成した。そのため、透光性のベースシート５の肉厚内を透過する照光源６の光は、すじ面部１０の山状すじ１０ａにおける反射作用により、ベースシート５の内部へ戻され樹脂キートップ４の照光性を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機やＰＤＡなどの携帯情報端末、各種家庭用リモコンやカードリモコン、各種キーボードなどの電気機器等に利用される押釦スイッチ用の照光式キーパッドとその照光構造に関する。

電気機器や電子機器等に用いられる押釦スイッチ用のカバー部材として、透光性の樹脂キートップと透光性のベースシートとからなる照光式キーパッドが知られている。この照光式キーパッドは、樹脂キートップを押圧操作することにより、照光式キーパッドの裏側にあるプリント基板上に配置された固定接点が導通し、スイッチ機能を発揮するとともに、機器筐体内に配置されたチップＬＥＤなどの照光源によって樹脂キートップを斜め下から照光するようになっている。

ところで、携帯電話機などの電気機器では、機器の薄型化の要請に応えるために、照光式キーパッド自体も薄型化し、そのベースシートや樹脂キートップも薄く平面的な形状が採用されつつある。具体的には、ベースシートが、その表面の樹脂キートップの載置領域に、上向きに膨出するクリック感発生用のスカート状の作動部を欠如する平坦な平型薄肉シートとして構成されており、また樹脂キートップも可及的に薄肉に構成したものが多くなる傾向にある。そして、携帯電話機内での配置も、プリント基板と照光式キーパッドの間隔が狭くコンパクトに実装されるようになってきている。このため、照光式キーパッドは、その裏面が、チップＬＥＤなどの照光源と接触するかしないかの接近位置に配置される傾向にある。このような、ベースシートが照光源に対して接触するかしないかの接近位置にあり、樹脂キートップが照光源に対してベースシートの面方向で広角位置となる照光式キーパッドでは、照光源からの光を樹脂キートップの裏面に対して全体的に直接照射させることが困難であり、樹脂キートップの明るい照光性が得られにくい、という問題がある。

この問題の解決策としては、例えば、照光源として指向角の大きいチップＬＥＤを採用したり、照光式キーパッドとプリント基板との間に導光板を取付ける例が見られる。特開２００１−１６７６５５号公報（特許文献１）は、後者の一例であり、キーパッドの裏面に導光板を設けることが開示されている。
特開２００１−１６７６５５号公報

しかしながら、ベースシートがチップＬＥＤと離れていれば、指向角の大きさを活かして投光領域を拡大できるが、ベースシートがチップＬＥＤに接近していると、その分光の投光領域が狭くなってしまうため、樹脂キートップの裏面に対して全面的に直接照射させることは依然として困難である。また、導光板を用いる場合には、その収容スペースが必要になるため、機器の薄型化の要請に適した解決策とはいい難い。

以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。その目的は、照光式キーパッドのベースシートが照光源に対して接触するかしないかの接近位置にあり、樹脂キートップが照光源に対してベースシートの面方向で広角位置となる場合について、透光性の樹脂キートップの照光性を高めることにある。

この目的を達成すべく、本発明は、透光性のゴム状弾性体でなるベースシートの表面に透光性の樹脂キートップを備え、ベースシートの裏面に臨ませる照光源の発光によりキートップが照光する照光式キーパッドについて、ベースシートの表面における照光源の投光領域に、複数本の山状すじでなるすじ面部を形成したことを特徴とする。

本発明の照光式キーパッドは、ベースシートの表面における照光源の投光領域に、複数本の山状すじでなるすじ面部を形成したので、透光性のベースシートの肉厚内を透過する照光源の光は、すじ面部の山状すじにおける反射作用により、ベースシートの内部へ戻される。よって、ベースシートの投光領域をそのまま透過してベースシートの外部へ漏れる光量が少なくなり、その反射光がベースシートの内部を通じて透光性の樹脂キートップを透過する光量が多くなる。これにより、ベースシートが照光源に対して接触するかしないかの接近位置にあり、樹脂キートップが照光源に対してベースシートの面方向で広角位置となる場合であっても、本発明の照光式キーパッドであれば、樹脂キートップの照光性を高めることができる。

以上のようなすじ面部の反射作用を考慮すると、ベースシートにおけるすじ面部の形成位置は、ベースシートにおける樹脂キートップの載置領域と重複しない離れた位置に形成する場合や、該載置領域と部分的に重複するような位置に形成する場合がある。

前記照光式キーパッドは、隣接する山状すじの頂部間間隔を、照光源の発光部の幅より狭く形成したものとして構成される。

本発明によれば、山状すじの頂部間間隔が照光源の発光部の幅より狭いから、複数本の山状すじの反射作用により、確実に光がベースシート内に戻される。

前記照光式キーパッドは、前記複数本の山状すじを、平坦面を介さずに並列に連続して形成したものとして構成される。

本発明によれば、隣接する山状すじの境界部分に、照光源の光がそのまま透過するような平坦面が無いので、山状すじの反射作用により、確実に光がベースシート内に戻される。

前記照光式キーパッドは、前記複数本の山状すじを、三角すじとしてそれぞれ形成したものとして構成される。

本発明の山状すじは、頂部が角部となる三角すじであるため、山状すじの頂部に照光源の光がそのまま透過するような平坦面が無いので、山状すじの反射作用により、確実に光がベースシート内に戻される。

前記照光式キーパッドは、ベースシートにおける前記投光領域と樹脂キートップの載置領域とが、ベースシートの面方向で離間しており、すじ面部を、該投光領域から該載置領域に至る離間領域に形成したものとして構成される。そして、この照光式キーパッドについては、更に、すじ面部における複数本の山状すじを、その長手方向が、前記投光領域と前記載置領域とを直線状に結ぶ仮想線に沿うように形成したものとして構成される。

本発明によれば、すじ面部を離間領域に形成し、離間領域でも光の反射作用をベースシートにもたせることで、投光領域のすじ面部で反射した光が、樹脂キートップの載置領域へ到達する前に、ベースシートから外部へ透過してしまう光量を、少なくできる。この場合に、すじ面部における複数本の山状すじを、その長手方向が、前記投光領域と前記載置領域とを直線状に結ぶ仮想線に沿うように形成すると、さらにベースシートから外部へ透過する光量が減少され、樹脂キートップの照光性がさらに高まる。

また、前記目的を達成すべく本発明は、プリント基板の上に、以上の本発明による照光式キーパッドを備え、プリント基板に実装した照光源により樹脂キートップを照光させる照光構造であって、該照光式キーパッドの裏面とプリント基板との間に光反射フィルムを設けた照光構造を提供する。

本発明によれば、すじ面部によるベースシート内部への下向きの光の反射作用と、光反射フィルムによるベースシート内部への上向きの光の反射作用とが、上下位置で相補的に作用することで、樹脂キートップへ到達する光量がさらに高まり、その明るい照光性を更に高めることができる。なお、この場合の光反射フィルムは、ベースシートに対して固定されるものでも良いし、ベースシートが対向するプリント基板に固定されているものでも良い。要するに、ベースシートに対する固定の有無は不問であり、すじ面部と対向して、反射作用を上下位置で相補的に発揮することができれば良いものである。

以上のような本発明の照光式キーパッドにおけるベースシートは、より具体的には、その表面の樹脂キートップの載置領域に、上向きに膨出するクリック感発生用のスカート状の作動部を欠如する平坦な平型薄肉シートとして構成したものとされる。これによれば、照光式キーパッドが薄型であるが故に困難な樹脂キートップの明瞭な照光性を、前述のすじ面部の反射作用によって得ることができる。

本発明の照光式キーパッド及び照光構造によれば、指向角の大きな照光源や発光輝度の高い照光源を選択するなど、照光源に依存しなくても、樹脂キートップの明るい照光性が得られる。したがって、携帯電話機やＰＤＡなどの携帯端末に適用した場合に、照光源をより高輝度で発光させることで生じる機器側の諸問題、例えば消費電力増大による駆動時間の短縮化や、バッテリー容量の増大による重量増加・大型化といった不都合がない。また、照光式キーパッドのベースシートが照光源に対して接触するかしないかの接近位置にあり、樹脂キートップが照光源に対してベースシートの面方向で広角位置となる場合でも、樹脂キートップの明るい照光性が得られるので、照光式キーパッドを薄型化することができ、特に携帯電話機やＰＤＡ等といった携帯端末の薄型化に大きく貢献できる。

本発明の一実施形態に係る照光式キーパッドについて、図面を用いてさらに詳しく説明する。図１は、一実施形態による照光式キーパッド１を備える携帯電話機２の外観正面図であり、図２は、照光式キーパッド１とプリント基板３との位置関係を示す断面図である。照光式キーパッド１は、携帯電話機２の筐体２ａから露出し押圧操作を受ける透光性の樹脂キートップ４と、プリント基板３上に載置されるとともに樹脂キートップ４を支持するベースシート５とで構成される。また、プリント基板３には、照光源として、計１２個のチップＬＥＤ６と、押圧操作により座屈してクリック感を発生する金属製の皿ばね７と、皿ばね７との接触により導通してスイッチ機能をなす固定接点８などが設けられている。

ベースシート５は、例えばシリコーンゴムのような透光性のゴム状弾性体によって平型薄肉シート状として形成されている。ベースシート５には、ベースシート５をプリント基板３から図２のごとく浮かせて支持するための突起が形成されており（図示略）、また、皿ばね７を押圧する押し子９が下向きに形成されている。このようなベースシート５は、それらの突起や押し子９も含めた平均的な厚みが０．５ｍｍ以下と薄く形成されている。

ベースシート５の表面（樹脂キートップ４側の面）には、図３又は図４で示すようなすじ面部１０が形成される。すじ面部１０には、それぞれ一方向ｄ１，ｄ２に向かう複数の山状すじ１０ａ，１０ｂが形成されている。山状すじ１０ａ，１０ｂの断面形状は、頂部に向かって先細りする形状として形成される。具体的には、図３で示す三角形状である他、図４で示す半円状などとすることができる。

三角形状とした山状すじ１０ａについては、左右対象な二等辺三角形状や、左右が非対象な三角形状であっても良いが、その頂角は、９０°±３０°とすることが好ましい。６０°より小さいと光を効率よく反射させることができず、また、１２０°より大きいと山状すじ１０ａのピッチが広くなってしまい、いずれの場合も樹脂キートップ４に光が十分に導かれないからである。チップＬＥＤ６の指向角や、樹脂キートップ４とチップＬＥＤ６との距離などによって９０°±３０°の範囲で頂部の角度を決定することができる。例えば、指向角が３０°のチップＬＥＤ６を用いた場合、山状すじ１０ａとしては、頂角が９０°の二等辺三角形状とするのが好ましい。

隣接する山状すじ１０ａ，１０ｂどうしのピッチ（頂部間間隔）Ｐは、チップＬＥＤ６の発光部６ａの幅より狭く形成しており、概ね２５μｍ〜３００μｍである。この間隔が、１０μｍ以下であると光が干渉してしまうおそれがあり、２５μｍより狭いと成形が困難になる。一方、３００μｍを超えると、照光性を向上させる反射作用が少なくなるからである。なお、本実施形態で示すチップＬＥＤ６における発光部６ａとは、チップＬＥＤ６から光が出る窓部分をいう。したがって、山状すじ１０ａ，１０ｂのピッチＰの長さは、チップＬＥＤ６の発光部６ａの一辺の長さよりも小さく形成される。

山状すじ１０ａ，１０ｂの高さは、１０μｍ〜１００μｍである。１００μｍより高くても、光の反射作用による樹脂キートップ４への導光性は高くならず、樹脂キートップ４とベースシート５の接着において却って困難になるという問題を生じる。一方、１０μｍよりも低いと山状すじ１０ａ，１０ｂの反射作用よる導光性が得られ難い。

各山状すじ１０ａ，１０ｂは平坦面を介さずに並列に連続してベースシート５の表面に形成される。隣接する山状すじ１０ａ，１０ｂの間に平坦面を介在させると、その平坦面から光漏れが生じるからである。なお、平坦面からの光漏れが僅かであり、それが許容される場合には、平坦面を介在させてもよい。

山状すじ１０ｂの断面形状は、図３のような半円状である場合を含め、その他の形状の場合であっても、そのピッチＰの幅や高さは、三角形状の場合と同様である。

この山状すじ１０ａ，１０ｂは、ベースシート５の表面（ベースシート５の樹脂キートップ４側の面）の全面に設けても良いが、部分的に設けることもできる。図５は、ベースシート５に対する垂直方向から見た樹脂キートップ４と照光源であるチップＬＥＤ６との位置関係を模式的に示す図である。山状すじ１０ａ，１０ｂでなるすじ面部１０を設ける場合には、先ずベースシート５の表面のうち照光源６の発光部６ａからの投光領域１１に設けるようにする。そして、例えば図５で示すように、投光領域１１と樹脂キートップ４ａ〜４ｄの載置領域１２ａ〜１２ｄとが離れている場合には、その離間領域１３にも設けるようにする。この結果、図５の例では、投光領域１１と離間領域１３の双方がすじ面部１０となる。

一方、ベースシート５の裏面（プリント基板３側の面）には山状すじ１０ａ，１０ｂを形成しないが、この場合には、平滑面、あるいは、シボ加工などの表面加工を施した面としてもよい。しかしながら、図６で示すように、ベースシート５の裏面に光反射フィルム５ａを設けるようにしてもよい。つまり、すじ面部１０と光反射フィルム５ａの上下でチップＬＥＤ６の光を反射して、樹脂キートップ４への導光性を高めることができるので、すじ面部１０だけの場合と比較して、更に樹脂キートップ４の明るい照光性を得ることができる。また、図７で示すごとく、プリント基板３の表面に光反射フィルム５ｂを設けるようにしてもよい。

山状すじ１０ａ，１０ｂのすじ方向（長手方向）は、特に限定されるものではなく、任意の方向とすることができる。しかしながら図５において、ベースシート５の表面における照光源６の発光部６ａからの投光領域１１と、ベースシート５の表面における樹脂キートップ４の載置領域１２とを直線状に結ぶ仮想線Ｌに沿わせるようにすじ方向を設けると、樹脂キートップ４の輝度がより高くなる。

山状すじ１０ａ，１０ｂを有するベースシート５は、透光性のあるゴム状弾性体でなり、シリコーンゴムやエチレンプロピレンゴム、ポリイソブチレンゴムなどや、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系などの熱可塑性エラストマーが用いられる。しかしながら、耐寒性、耐熱性、耐候性、精密成形性、電気絶縁性の観点からシリコーンゴムが好ましい材料である。

ベースシート５の形成は、成形型を用いた一般的な型成形にて行うが、山状すじ１０ａ，１０ｂの材質の相違により山状すじ１０ａ，１０ｂの製造方法が異なる。第１の方法は、ベースシート５製造用の金型に、山状すじ１０ａ，１０ｂとは凹凸が逆になる山状溝を予め設けておき、ベースシート５と一緒に成形する方法である。第２の方法は、ベースシート５とは別に、樹脂にて山状すじ１０ａ，１０ｂを形成しておき、表面が平滑なベースシートに、この樹脂製山状すじ１０ａ，１０ｂを接着する方法である。そして、第３の方法は、山状すじ１０ａ，１０ｂの形状に硬質の樹脂フィルムを形成しておき、表面が平滑なベースシートに接着する方法である。

指などで直接押圧操作される樹脂キートップ４には、ポリカーボネート、アクリル、ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂やエポキシ、シリコーン等の熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などの透光性の樹脂が用いられる。これらの樹脂は、成形加工性や成形後の装飾を施し易いなどの点で好ましい。

樹脂キートップ４の表面又は裏面には、文字や記号、絵柄等を表す装飾を施すことができる。この場合、文字や記号等は、いわゆる抜き文字状としても、文字状としてもいずれでもよい。この装飾加工は、スクリーン印刷やタンポ印刷、塗装や、金属薄膜を備えた転写箔の転写などによって行うことができる。

樹脂キートップ４とベースシート５とは、接着剤で両者を固着する他、樹脂キートップ４とベースシート５とに予め形成しておいた嵌合溝などによって嵌め合わせて接合してもよい。

照光式キーパッド１を適度に照光させる照光源には、プリント基板３に実装された小型のチップＬＥＤ６を用いることができる。チップＬＥＤ６は、橙、緑、青、白等の単色や、これらの混合色に発光し、レンズを取付けて指向角を変えられるようにパッケージされたものであり、照光用の窓部分である発光部６ａから光が発せられるものである。指向角が３０°〜６０°程度の通常のチップＬＥＤ６を用いることができ、指向角が広角なチップＬＥＤを特別に用いる必要はない。照光源としてはチップＬＥＤ６以外にも、チップ化されていないＬＥＤなども用いることができるが、照光用の窓部分から集中して発光するチップＬＥＤ６を用いることが好ましい。発光源は、ベースシート５に接触するかしないかの距離に配置することができ、チップＬＥＤ６の発光部６ａがベースシート５の下面に接触させて用いることも可能である。接触させて用いることは光漏れを起こさず発光部６ａからの光が直接ベースシート５に入るため好ましい。また、チップ化されていないＬＥＤを用いるような場合には、ベースシート５に凹みを設けてその内部に照光源を配置することにより、照光源からの光を漏れなくベースシート５に導くような配置とすることができる。

プリント基板３には、白色光を乱反射させるＰＥＴやＰＥＮ製の硬質プラスチックフィルムや、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム等の弾性体フィルムを載せて、導光効果を向上させることも好ましい。

以上の説明による実施形態は、本発明の一実施形態にすぎず、他の変形形態とすることも可能である。例えば、樹脂キートップ４の数や形状は適宜変更可能である。また、ベースシートも、図８で示すベースシート１５のように、樹脂キートップ４との接合面が凸状に盛り上がった基台部１４を有する形状としても良い。また、本実施形態では薄型で厚さが０．５ｍｍ以下のベースシートを用いたが、厚さが０．５ｍｍを超えるやや厚みのあるベースシートを用いることもできる。

本発明の照光式キーパッドと、チップＬＥＤによる照光試験を行った。以下、この照光試験に基づいて本発明をさらに詳述する。

試料１（図９）： 厚さ０．５ｍｍ（山状すじの頂点までの厚さ）の透明なシリコーンゴムからなるベースシート(25)に、正方形の頂点となる位置にポリカーボネート樹脂製の４つの樹脂キートップ(24a〜24d)を配置した照光式キーパッド(21)を用意した。各樹脂キートップ(24a〜24d)の裏面には白色の透光性印刷層を設けており、ベースシート(25)の樹脂キートップ(24a〜24d)側の面全体に、ピッチが０．１ｍｍ、頂角が９０°、高さが５０μｍの山状すじ(10a)を施した。山状すじ(10a)の向きは、樹脂キートップ(24)の配置方向ｄ３に対して時計の回転方向とは逆に４５°回転した方向ｄ４に向くように形成されている。この照光式キーパッド(21)を試料１とした。図９には、照光式キーパッド(21)の平面図を示した。

試料２： 試料１と比較して、山状すじ(10a)のすじの向かう方向が、樹脂キートップ(24a〜24d)の配置方向ｄ３と同じ方向ｄ３に向くように形成した以外は、同じ条件で照光式キーパッド(31)である試料２を作成した。

試料３： 試料１と比較して、山状すじ(10a)を樹脂キートップ(24a〜24d)側の面ではなく、チップＬＥＤ(26)側の面に設けた以外は、同じ条件で照光式キーパッド(41)である試料３を作成した。

試料４： 試料１と比較して、山状すじ(10a)を形成する代わりに、図１０で示すような、もはやすじとはいえない形状である四角錐状の突起(50)を施した以外は試料１と同じ条件で照光式キーパッド(51)である試料４を作成した。なお、四角錐状の突起(50)は、ピッチが０．１ｍｍで高さが５０μｍである。

試料５： 試料１と比較して、山状すじ(10a)を設けていないこと以外は試料１と同じ条件で照光式キーパッド(61)である試料５を作成した。

照光実験は、図９、図１１で示すような照光式キーパッド(21)を用い、４つの樹脂キートップ(24a〜24d)の中央で、ベースシート(25)の下側に、発光部(26a)としての窓が０．３ｍｍ角のチップＬＥＤ(26)（光度：１０ｍｃｄ）を接触配置して行った。暗室の中で該チップＬＥＤ(26)を３Ｖ、２０ｍＡで点灯させ、各樹脂キートップ(24a〜24d)中央部表面の輝度を輝度計（ミノルタ株式会社製ＬＳ−１００）を用いて測定した。輝度の測定結果を以下の表１に示す。

表１からも明らかなように、山状すじ(10a)が施されていない試料５や、もはやすじとはいえない単なる突起(50)が施された試料４、チップＬＥＤ(6)側に山状すじが施された試料３では、輝度が低いのに対して、樹脂キートップ(4)側に山状すじ(10a)を施した試料１、試料２では、輝度が高く、良好な照光機能を発揮することがわかる。また、試料１と試料２を比較すると、複数本の山状すじ(10a)の長手方向が、ベースシート(5)の投光領域と載置領域とを直線状に結ぶ仮想線に沿うように設けられた試料１の樹脂キートップ(24a,24d)が、試料２の樹脂キートップ(24a〜24d)よりも高輝度となることがわかる。

一実施形態による照光式キーパッドを備える携帯電話機の外観平面図。 図１のＳＡ−ＳＡ線断面図。 図２の領域Ａにおけるベースシートの拡大斜視図。 本発明に用いる別のベースシートの図３相当の拡大斜視図。 樹脂キートップとチップＬＥＤのベースシート面への投影図。 他の実施形態による照光式キーパッドとプリント基板の断面図。 他の実施形態による照光式キーパッドとプリント基板の断面図。 他の実施形態による照光式キーパッドとプリント基板の断面図。 他の実施形態による照光式キーパッドの平面図。 比較例として用いたベースシートの図３相当の拡大斜視図。 図９のＳＢ−ＳＢ線断面図。

符号の説明

１，21，31，41，51，61 照光式キーパッド
２ 携帯電話機
２ａ 筐体
３ プリント基板
４，24a，24b，24c，24d，102 樹脂キートップ
102a 樹脂キートップ裏面
５，15，25 ベースシート
５ａ，５ｂ 光反射フィルム
６，26，101 チップＬＥＤ（照光源）
６ａ，26a 発光部
７ 皿ばね
８ 固定接点
９ 押し子
10 すじ面部
10a，10b 山状すじ
11 透光領域
12 載置領域
13 離間領域
14 基台部

Claims (7)

1. 透光性のゴム状弾性体でなるベースシートの表面に透光性の樹脂キートップを備え、ベースシートの裏面に臨ませる照光源の発光によりキートップが照光する照光式キーパッドにおいて、
   ベースシートの表面における照光源の投光領域に、複数本の山状すじでなるすじ面部を形成したことを特徴とする照光式キーパッド。
2. 隣接する山状すじの頂部間間隔を、照光源の発光部の幅より狭く形成した請求項１記載の照光式キーパッド。
3. 前記複数本の山状すじを、平坦面を介さずに並列に連続して形成した請求項１または請求項２記載の照光式キーパッド。
4. 前記複数本の山状すじを、三角すじとしてそれぞれ形成した請求項１〜請求項３何れか１項記載の照光式キーパッド。
5. ベースシートにおける前記投光領域と樹脂キートップの載置領域とが、ベースシートの面方向で離間しており、すじ面部を、該投光領域から該載置領域に至る離間領域に形成した請求項１〜請求項４何れか１項記載の照光式キーパッド。
6. すじ面部における複数本の山状すじを、その長手方向が、前記投光領域と前記載置領域とを直線状に結ぶ仮想線に沿うように形成した請求項５記載の照光式キーパッド。
7. プリント基板の上に請求項１〜請求項６何れか１項記載の照光式キーパッドを備え、プリント基板に実装した照光源により樹脂キートップを照光させる照光構造であって、該照光式キーパッドの裏面とプリント基板との間に光反射フィルムを設けた照光構造。
   

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