JP4239870B2 - 放電灯始動装置、放電灯点灯装置、車両用前照灯器具、車両 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯始動装置およびそれを用いた放電灯点灯装置と当該放電灯点灯装置を用いた車両用前照灯器具およびそれを備えた車両とに関するものである。

近年、自動車用のヘッドランプの光源として高圧放電ランプ（以下では「放電ランプ」と略称する）を用いることが多くなってきており、この種の用途で用いる放電灯点灯装置は、放電ランプに点灯用の電力を供給する点灯回路から電力供給を受け放電ランプの始動時に放電ランプに高電圧を印加する放電灯始動装置を備えている。一般に、放電灯始動装置を構成する部品として、２次巻線に高電圧を発生するパルストランスが用いられる。

パルストランスを用いた放電灯始動装置としては、たとえば、図１５に示すようにパルストランスと他の構成部品とを接続する配線電路板１８が絶縁性合成樹脂の成形品であるベース１９内に設けられ、図１６に示すようにパルストランスＰＴをベース１９内に一体に埋め込んで構成されるものがある。図１５に示すように、放電ランプを保持するソケット５をベース１９によって同時成形する技術も知られている（たとえば特許文献１参照）。

ところで、自動車等に搭載される放電灯始動装置は、点灯回路に接続された相手側コネクタが着脱可能に結合されるコネクタをベース１９に一体に備えていることが多く、コネクタを露出させる形でベース１９をケース内に収納して使用される。ここで、放電灯始動装置を小型化するとケース内でパルストランスＰＴとコネクタとが近接することになるので、ケース内にシリコン樹脂等の絶縁材料を充填してパルストランスＰＴとコネクタとの絶縁性を確保することが考えられる。
特開２００２−２１６５３４号公報（第４−５頁、図１および図９）

しかし、相手側コネクタとコネクタとは着脱するものであるから、コネクタの結合時においても少なくとも互いのコネクタハウジングの間には空気層が存在することになる。この空気層は放電ランプの始動時に高電圧を発生するパルストランスＰＴと接地電位にあるコネクタの端子との間に位置することになるから、放電ランプの始動時に当該空気層内の電界強度が高くなりコロナ放電が発生する可能性がある。結果的に、放電ランプの始動時に放電灯始動装置のパルス電圧波形が歪むことになり、放電ランプの始動不良につながる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、放電ランプの始動時にコロナ放電が発生してパルス電圧波形が歪むことを防止した放電灯始動装置およびそれを用いた放電灯点灯装置と当該放電灯点灯装置を用いた車両用前照灯器具およびそれを備えた車両とを提供することを特徴とする。

請求項１の発明では、複数の端子をコネクタハウジングで包囲して形成され放電ランプに点灯用の電力を供給する点灯回路を接続する相手側コネクタが着脱可能に結合されるコネクタと、コネクタを通して点灯回路から電力供給を受け放電ランプの始動時に放電ランプに高電圧を印加する高圧発生回路とを備え、高圧発生回路は２次巻線に高電圧が誘起されるパルストランスを有し、コネクタにおいて接地電位にある１つの端子に電気的に接続された放電防止部材がコネクタの端子とパルストランスとの間に配設され、放電防止部材とパルストランスとの間に絶縁材料が充填されて成ることを特徴とする。

この構成によれば、コネクタにおいて接地電位にある１つの端子に対して同電位にされた放電防止部材と、放電ランプの始動時に高電圧を発生するパルストランスとの間においては、絶縁材料が充填されることによって空気層が排除されているから、コロナ放電が発生することはない。また、相手側コネクタとコネクタとの結合時に互いのコネクタハウジングの間に空気層が存在しても、この空気層は互いに同電位にあるコネクタの端子と放電防止部材との間に位置しているので、当該空気層の電界強度が高くなりコロナ放電が発生することはない。結果的に、放電ランプの始動時に放電灯始動装置のパルス電圧波形が歪むことはなく、放電ランプの始動不良が防止される。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記放電防止部材が、板状であって前記パルストランスにおいて前記放電ランプに高電圧を印加する側に位置する角部における周縁を滑らかに連続させた形状に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、放電防止部材においてパルストランスの高電位となる側に位置する角部に電界集中が生じることを防止できる。

請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記パルストランスはコアに巻線を巻装したトランス本体が絶縁性を有する合成樹脂成形品の外包体により封止されてなり、前記放電防止部材はパルストランスの外包体に埋設されていることを特徴とする。

この構成によれば、放電防止部材とパルストランスとの間に充填される絶縁材料を外包体としたものであって、放電防止部材とパルストランスとの間に充填する別の絶縁材料が不要になるから、低コスト化につながる。また、放電防止部材がパルストランスに一体化されるので、従来構成に対して放電灯始動装置を構成する部品点数を増加させることなく請求項１の発明を実現することができる。

請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記放電防止部材が、前記コネクタにおいて接地電位にある前記端子と連続一体に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、放電灯始動装置の製造時に放電防止部材をコネクタにおける前記端子に電気的に接続する作業を省略することができ、工数の増加を抑えることができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記放電端子板が、前記コネクタにおける前記コネクタハウジングに埋設されていることを特徴とする。

この構成によれば、放電防止部材がコネクタに一体化されるので、従来構成に対して放電灯始動装置を構成する部品点数を増加させることなく請求項１の発明を実現することができる。

請求項６の発明では、請求項１の発明において、前記パルストランスはコアに巻線を巻装したトランス本体が絶縁性を有する合成樹脂成形品の外包体により封止されてなり、前記放電防止部材は外包体と前記コネクタにおける前記コネクタハウジングとのいずれか一方の表面に形成された導電性薄膜からなることを特徴とする。

この構成によれば、放電防止部材がパルストランスとコネクタとのいずれかに一体化されるので、従来構成に対して放電灯始動装置を構成する部品点数を増加させることなく請求項１の発明を実現することができる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記放電防止部材が、磁性体材料で形成され、前記パルストランスの巻線により発生する磁束が通る経路をパルストランスのコアとともに形成する位置に配置されることを特徴とする。

この構成によれば、放電防止部材をパルストランスの巻線により発生する磁束が通る経路の一部として利用することによりパルストランスの特性を向上させているから、パルストランスの小型化につながる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの放電灯始動装置と、前記コネクタに着脱可能に結合される前記相手側コネクタを設けた前記点灯回路と、点灯回路および前記高圧発生回路で点灯される前記放電ランプを着脱可能に保持するソケットとを備えることを特徴とする。

この構成によれば、放電ランプの始動時に放電灯始動装置のパルス電圧波形が歪むことはなく、放電ランプの始動不良が防止された放電灯点灯装置を提供することができる。

請求項９の発明は、請求項８の放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置に接続された放電ランプとを備えることを特徴とする。

この構成によれば、放電ランプの始動時に放電灯始動装置のパルス電圧波形が歪むことはなく、放電ランプの始動不良が防止された車両用前照灯器具を提供することができる。

請求項１０の発明は、請求項９の車両用前照灯器具を車両本体に備えて成ることを特徴とする。

この構成によれば、放電ランプの始動時に放電灯始動装置のパルス電圧波形が歪むことはなく、放電ランプの始動不良が防止された車両を提供することができる。

本発明では、コネクタにおいて接地電位にある１つの端子に対して同電位にされた放電防止部材と、放電ランプの始動時に高電圧を発生するパルストランスとの間においては、絶縁材料が充填されることによって空気層が排除されているから、コロナ放電が発生することはない。また、相手側コネクタとコネクタとの結合時に互いのコネクタハウジングの間に空気層が存在しても、この空気層は互いに同電位にあるコネクタの端子と放電防止部材との間に位置しているので、当該空気層の電界強度が高くなりコロナ放電が発生することはない。結果的に、放電ランプの始動時に放電灯始動装置のパルス電圧波形が歪むことはなく、放電ランプの始動不良が防止されるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態の放電灯始動装置１は、図２に示すように、直流電源ＤＣに接続されたインバータ回路からなり放電ランプ２に点灯用の電力を供給する点灯回路３と、放電ランプ２を保持するソケット５とともに放電灯点灯装置Ａを構成する。ソケット５には放電ランプ２に電気的に接続される内側電極４０（図４参照）および外側電極４１（図４参照）が設けられている。この放電灯始動装置１は、点灯回路３を接続する相手側コネクタとしてのコネクタ６（図１参照）が着脱可能に結合するコネクタ７と、コネクタ７を通して点灯回路３から電力供給を受け放電ランプ２の始動時に放電ランプ２に高電圧を印加する高圧発生回路８とで構成される。コネクタ７は、図３に示すように、第１〜第３の３つの端子７３を合成樹脂製のコネクタハウジング７０（図４参照）で包囲して形成されている。

高圧発生回路８は、具体的には、図３に示すように、第１および第３の端子７３の間にパルストランスＰＴの１次巻線Ｐ１およびスパークギャップＳＧの直列回路と充電用コンデンサＣ１とが並列に接続され、第２および第３の端子７３の間にパルストランスＰＴの２次巻線Ｓ１と放電ランプ２との直列回路が接続されて構成される。すなわち、内側電極４０および外側電極４１が第２および第３の端子７３の間に介在する。

この構成により、第１および第３の端子７３の間に点灯回路３から電力が供給されると充電用コンデンサＣ１が充電されてスパークギャップＳＧがオンし、充電用コンデンサＣ１がパルストランスＰＴの１次巻線Ｐ１を通して放電を開始する。その結果パルストランスＰＴの２次巻線Ｓ１に発生する高電圧が、内側電極４０および外側電極４１（すなわち放電ランプ２の両端間）に印加されることによって放電ランプ２を始動させる。第１および第３の端子７３の間にはソケット５に放電ランプ２が保持されることによって導通するように２分割された外側電極４１が介在しており、放電ランプ２がソケット５に保持されていない状態では充電用コンデンサＣ１が充電されることはない。

放電灯始動装置１が放電ランプ２に高電圧を印加して放電ランプ２が始動した後は、点灯回路３が第２および第３の端子７３の間に点灯用の電力を供給することによって放電ランプ２を点灯させる。第２および第３の端子７３の間には平滑用コンデンサＣ２が接続されている。

本実施形態の放電灯始動装置１は、図４に示すようにソケット５と一体に形成されるものであって、図５に示すように、コネクタ７と高圧発生回路８を構成する部品とを実装した回路ブロック９を一面開口のケース１０内に収納し、放電ランプ２のランプ口金（図示せず）が嵌合する嵌合部材１１をケース１０の開口側に配設した状態で、一対のシールド部材１２、１３に包囲されて構成される。シールド部材１２、１３は、ケース１０の底面側から取り付けられるベースシールド１２と、ケース１０の開口側から取り付けられるカバーシールド１３とで構成され、カバーシールド１３には図４に示すように嵌合部材１１を露出させる取付孔１４とコネクタ７を露出させる接続孔１５とが形成されている。嵌合部材１１は、ケース１０の外側面に突出した係合爪１６に対応する係合孔１７を係合させてケース１０に固定される。

回路ブロック９は、図６に示すように、コネクタ７および高圧発生回路８を構成する部品を接続する配線電路板１８をインサート成形した絶縁性合成樹脂の成形品であるベース１９を有し、内側電極４０および外側電極４１を嵌合部材１１に対応する部位に突出させて保持する。パルストランスＰＴは、コア２０（フェライトコア）に巻線Ｐ１、Ｓ１を巻装したトランス本体２１が絶縁性合成樹脂の成形品である外包体２２で封止されて構成され、図１に示すようにケース１０内に充填される絶縁材料としてのシリコン樹脂２３によって他の部品との絶縁性を確保している。外包体２２は、内側電極４０の周囲に延長され、図６に示すように、円弧の一部を形成する形に成形されて外側電極４１とともに内側電極４０を包囲するソケット壁２４を構成する。本実施形態ではパルストランスＰＴは、図６（ａ）の下方に１次巻線Ｐ１を有し、図６（ａ）の上方に２次巻線Ｓ１の出力端（図示せず）を有するものであって、以下では、パルストランスＰＴのコア２０の長手方向の両端部において図６（ａ）の下方をパルストランスＰＴの低電位側、図６（ａ）の上方をパルストランスＰＴの高電位側と呼ぶ。

ところで、本実施形態では、図１に示すように、コネクタ７において接地電位にある端子７３に接続された金属板からなる放電防止部材２５を、ケース１０内においてパルストランスＰＴとコネクタ７との間に配設している。ここで、ケース１０内にはシリコン樹脂２３が充填されているから、放電防止部材２５とパルストランスＰＴとの間において空気層を排除することができる。

この構成では、コネクタ７において接地電位にある端子７３に対して同電位にされた放電防止部材２５と、放電ランプ２の始動時に高電圧を発生するパルストランスＰＴとの間において、空気層が存在しないからコロナ放電が発生することはない。しかも、一対のコネクタ６、７の結合時に互いのコネクタハウジング６０、７０の間に存在する空気層２６は互いに同電位にある端子７３と放電防止部材２５との間に位置するので、この空気層２６の電界強度が高くなりコロナ放電が発生することはない。すなわち、放電灯始動装置１はコロナ放電によりエネルギを損失することなく放電ランプ２の始動時に高電圧を放電ランプ２に印加することができる。したがって、始動パルス電圧波形が歪むことはなく（すなわち、始動パルス特性が悪化することはなく）、放電ランプ２の始動不良が防止されるので、始動不良によって放電ランプ２の始動が遅れたり放電ランプ２が始動されなかったりすることがない。

また、放電防止部材２５においてパルストランスＰＴの高電位側に近接する部位の電界強度は高くなることがあるので、放電防止部材２５を矩形状に形成している場合にはパルストランスＰＴの高電位側に近接する角部に電界集中が生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、図７に示すように、パルストランスＰＴのコア２０の長手方向（コネクタ７の端子７３が列設された方向）に長い矩形状に形成された放電防止部材２５において、パルストランスＰＴの高電位側に配置される角部、すなわち長手方向の一端部における２つの角部を丸める（図中Ｒで示すように滑らかに周縁を連続させる）ことによって、放電防止部材２５中の電束密度を均等にし電界集中が発生することを防止している。

ところで、放電防止部材２５を上述したようにパルストランスＰＴのコア２０の長手方向に長い矩形状に形成する場合に、放電防止部材２５を磁性体材料であるケイ素鋼板から形成することによって、放電防止部材２５をパルストランスＰＴの巻線Ｐ１、Ｓ１により発生する磁束が通る経路の一部として利用することができる。このように、放電防止部材２５がパルストランスＰＴの巻線Ｐ１、Ｓ１により発生する磁束が通る経路をパルストランスＰＴのコア２０とともに形成することによって、パルストランスＰＴ単体の場合に比べてパルストランスＰＴの特性が向上するから、パルストランスＰＴの小型化が期待できる。

以下では、上述した放電灯始動装置１を具備した放電灯点灯装置Ａを用いて構成される車両用前照灯器具２７（以下では「ヘッドランプ」と略称する）について説明する。ヘッドランプ２７は、図８に示すように、前面開口の灯体ハウジング２８と灯体ハウジング２８の前面を覆う灯体レンズ２９との間の空間に、前方（図の左方）を照射する向きに放電ランプ２（ここではＨＩＤランプ）を保持するソケット５が一体成形された放電灯始動装置１と、放電ランプ２を包囲する反射板３０とを収納している。灯体ハウジング２８の後壁の一部には、放電ランプ２の交換用に開閉可能なキャップ３１で蓋をした交換用口３２が形成されており、放電灯始動装置１はこの交換用口３２に配置されている。放電ランプ２の出射光の光軸は光軸調整ねじ３３によって調節可能である。

このヘッドランプ２７では、電源供給口３４を１２Ｖの直流電源ＤＣ（カーバッテリ）に接続した点灯回路３を収納した外付ケース３５が灯体ハウジング２８の下方に配設される。灯体ハウジング２８の底壁の一部には接続用孔３６が貫設されており、点灯回路３から引き出されたハーネス３７を接続用孔３６に挿通してハーネス３６の先端に設けたコネクタ６を放電灯始動装置１のコネクタ７に接続することによって点灯回路３と放電灯始動装置１とを接続している。このようなヘッドランプ２７を図９に示すように、自動車の車両本体３８に備えることにより、本実施形態の放電灯始動装置１を用いたヘッドランプ２７を自動車に具備することができる。

なお、図１において、相手側コネクタとしてのコネクタ６は、コネクタハウジング６０がコネクタ７のコネクタハウジング７０に嵌合する形状に形成されており、点灯回路３に電線６２を介して接続された端子６１をコネクタ７の端子７３に接続した状態でコネクタ７に結合されるものである。但し、コネクタ６、７は上述した構成のものに限らず、一般に普及している他のコネクタを用いても本発明によって上述した効果が期待できる。

（実施形態２）
本実施形態の放電灯始動装置１は、図１０に示すように、コネクタ７の端子７３と連続一体のリードフレームを用いて形成した金属板で放電防止部材２５を構成し、コネクタハウジング７０に放電防止部材２５をインサート成形することによってコネクタ７を構成している点が実施形態１と相違する。放電防止部材２５をコネクタ７に一体化することによって、放電灯始動装置１を構成する部品点数を従来構成に比べて増加させることなく放電防止部材２５を備えた放電灯始動装置１を実現することができる。

本実施形態では、一面開口の矩形箱状のコネクタハウジング７０を有し、端子７３がコネクタハウジング７０の底壁に挿通される形で底面の長手方向に列設されたコネクタ７を用いており、図１１に示すようにコネクタハウジング７０の底面をベース１９に対向させてコネクタ７を配置している。このコネクタ７においては、コネクタハウジング７０の側壁内に埋設された放電防止部材２５がコネクタハウジング７０の底壁内で接地電位にある端子７３から延設された連結片３９によって端子７３に連結される形に形成される。ここで、放電防止部材２５を図１１に示すようにパルストランスＰＴ側の側壁内に配設するのは勿論のこと、図１０に示すように当該側壁に隣接しパルストランスＰＴの高電位側に位置する側壁内にも放電防止部材２５を延長することが望ましい。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の放電灯始動装置１は、図１２に示すように、放電防止部材２５をパルストランスＰＴのトランス本体２１（図６参照）とともに外包体２２にインサート成形している点が実施形態１と相違する。

本実施形態では、放電防止部材２５とパルストランスＰＴのトランス本体２１との間に外包体２２が充填されることになり、放電防止部材２５とパルストランスＰＴのトランス本体２１との間において、外包体２２の他にシリコン樹脂２３などの別の絶縁材料を充填することなく空気層を排除している。要するに、外包体２２とは別にケース１０内に充填する絶縁材料が不要であるから、放電灯始動装置１の低コスト化につながる。

さらに、放電防止部材２５をパルストランスＰＴに一体化しているので、放電灯始動装置１を構成する部品点数を従来構成に比べて増加させることなく放電防止部材２５を備えた放電灯始動装置１を実現することができるという効果も奏する。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
本実施形態の放電灯始動装置１は、図１３に示すように、コネクタ７のコネクタハウジング７０の外側面に導電性薄膜（図１３の網点部）を形成し、この導電性薄膜を放電防止部材２５としている点が実施形態２と相違する。

本実施形態では、コネクタ７におけるコネクタハウジング７０の側壁の表面に形成した放電防止部材２５を、コネクタハウジング７０の底面に回り込ませる形で延長している。底面に延長された放電防止部材２５は、接地電位にある端子７３の周部まで延長されこの端子７３に電気的に接続されている。このように放電防止部材２５をコネクタ７に一体化することによって、放電灯始動装置１を構成する部品点数を従来構成に比べて増加させることなく放電防止部材２５を備えた放電灯始動装置１を実現することができる。

ここにおいて、放電防止部材２５は、図１４に示すようにパルストランスＰＴ側の側壁に形成されるだけでなく、図１３に示すように当該側壁に隣接する両側壁にも延長されていることが望ましい。

また、図示しないが、導電性薄膜をコネクタハウジング７０に代えてパルストランスＰＴの外包体２２の表面に形成し放電防止部材２５としてもよい。その他の構成および機能は実施形態２と同様である。

本発明の実施形態１の構成を示す概略図である。 同上の放電灯始動装置を備えた放電灯点灯装置を示すブロック図である。 同上の構成を示す回路図である。 同上の外観を示す斜視図である。 同上の分解斜視図である。 同上の要部を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 同上の要部を示す斜視図である。 同上の放電灯始動装置を用いた車両用前照灯器具の構成を示す概略図である。 同上の車両用前照灯器具を具備する自動車を示す斜視図である。 本発明の実施形態２のコネクタを示す斜視図である。 同上の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態３の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態４のコネクタを示し、（ａ）は上面側の斜視図、（ｂ）は底面側の斜視図である。 同上の構成を示す概略図である。 従来例のベースを示す斜視図である。 同上のベースを示す底面側の斜視図である。

符号の説明

１ 放電灯始動装置
２ 放電ランプ
３ 点灯回路
５ ソケット
６、７ コネクタ
８ 高圧発生回路
２０ コア
２１ トランス本体
２２ 外包体
２３ シリコン樹脂
２５ 放電防止部材
２７ 車両用前照灯器具
３８ 車両本体
７０ コネクタハウジング
７３ 端子
Ａ 放電灯点灯装置
ＰＴ パルストランス
Ｐ１ １次巻線
Ｓ１ ２次巻線

Claims (10)

1. 複数の端子をコネクタハウジングで包囲して形成され放電ランプに点灯用の電力を供給する点灯回路を接続する相手側コネクタが着脱可能に結合されるコネクタと、コネクタを通して点灯回路から電力供給を受け放電ランプの始動時に放電ランプに高電圧を印加する高圧発生回路とを備え、高圧発生回路は２次巻線に高電圧が誘起されるパルストランスを有し、コネクタにおいて接地電位にある１つの端子に電気的に接続された放電防止部材がコネクタの端子とパルストランスとの間に配設され、放電防止部材とパルストランスとの間に絶縁材料が充填されて成ることを特徴とする放電灯始動装置。
2. 前記放電防止部材は、板状であって前記パルストランスにおいて前記放電ランプに高電圧を印加する側に位置する角部における周縁を滑らかに連続させた形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電灯始動装置。
3. 前記パルストランスはコアに巻線を巻装したトランス本体が絶縁性を有する合成樹脂成形品の外包体により封止されてなり、前記放電防止部材はパルストランスの外包体に埋設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯始動装置。
4. 前記放電防止部材は、前記コネクタにおいて接地電位にある前記端子と連続一体に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯始動装置。
5. 前記放電端子板は、前記コネクタにおける前記コネクタハウジングに埋設されていることを特徴とする請求項４に記載の放電灯始動装置。
6. 前記パルストランスはコアに巻線を巻装したトランス本体が絶縁性を有する合成樹脂成形品の外包体により封止されてなり、前記放電防止部材は外包体と前記コネクタにおける前記コネクタハウジングとのいずれか一方の表面に形成された導電性薄膜からなることを特徴とする請求項１に記載の放電灯始動装置。
7. 前記放電防止部材は、磁性体材料で形成され、前記パルストランスの巻線により発生する磁束が通る経路をパルストランスのコアとともに形成する位置に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の放電灯始動装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の放電灯始動装置と、前記コネクタに着脱可能に結合される前記相手側コネクタを設けた前記点灯回路と、点灯回路および前記高圧発生回路で点灯される前記放電ランプを着脱可能に保持するソケットとを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
9. 請求項８に記載の放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置に接続された放電ランプとを備えることを特徴とする車両用前照灯器具。
10. 請求項９に記載の車両用前照灯器具を車両本体に備えて成ることを特徴とする車両。

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