(57)【要約】【課題】広範囲の作用条件で導電性パスを提供することができる汎用性の高い電気的相互接続部が必要とされている。【解決手段】破線で示される磁気エレメントのように、第一の磁気エレメント１６は第一の導電性エレメント１２の内部に配置され、第二の磁気エレメント１８は第二の導電性エレメント１４の内部に配置される。第一および第二の磁気エレメント１６、１８の正反対の極が、互いに近づけて配置されたとき、２つの磁気エレメントの間に磁力Ｆが生じる。第一および第二の磁気エレメント１６、１８が磁気的に結合されると、第一および第二の導電性エレメント１２、１４の間に導電性パスが形成される。第一および第二の導電性エレメント１２、１４が磁気的に結合されると、１つの導電性エレメントとして通電できるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の磁気導電体と、
第二の磁気導電体と、
を備え、
前記第二の磁気導電体が前記第一の磁気導電体へ磁気的に引き寄せられ、前記第一の磁気導電体と前記第二の磁気導電体との間に導電性パスが確立される電気的相互接続部。
【請求項２】
前記第一の磁気導電体が、保持磁力を発現することを特徴とする、請求項１に記載の電気的相互接続部。
【請求項３】
前記第二の磁気導電体が、保持磁力を発現することを特徴とする、請求項２に記載の電気的相互接続部。
【請求項４】
前記第一および第二の磁気導電体のそれぞれが、前記第一の磁気導電体を前記第二の磁気導電体に対して磁気的に結合するように構成された少なくとも１つの永久磁石を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気的相互接続部。
【請求項５】
前記第一の磁気導電体が、前記導電性パスを遮断するために前記第二の磁気導電体から分離可能であることを特徴とする、請求項１に記載の電気的相互接続部。
【請求項６】
前記第一の磁気導電体が磁性領域を有し、前記第二の磁気導電体が磁性領域を有し、前記第一の磁気導電体の磁性領域と前記第二の磁気導電体の磁性領域とを結合することで前記導電性パスが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電気的相互接続部。
【請求項７】
前記第一および第二の磁気導電体の磁性領域が、それぞれ複数の磁気エレメントを含むことを特徴とする請求項６に記載の電気的相互接続部。
【請求項８】
前記第一の磁気導電体が、前記第一磁気導電体と前記第二の磁気導電体との間に導電性パスを維持しつつ、前記第二の磁気導電体に対して摺動することができることを特徴とする、請求項１に記載の電気的相互接続部。
【請求項９】
第一の導電性エレメントと、
第二の導電性エレメントと、
前記第一の導電性エレメントを前記第二の導電性エレメントに磁気的に結合させ、電気接続を形成するための磁力を発生する第一の磁気エレメントおよび第二の磁気エレメントと、
を備える電気的な接続を提供するシステム。
【請求項１０】
前記第一の磁気エレメントが、前記第一の導電性エレメントの内部に埋め込まれており、前記第二の磁気エレメントが、前記第二の導電性エレメント内部に埋め込まれていることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第一の磁気エレメントが、保持磁力を発現することを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第二の磁気エレメントが、保持磁力を発現することを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第一および第二の磁気エレメントが、希土類磁石であることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第一の磁気エレメントと前記第二の磁気エレメントとの間に配置され、かつ、前記第一の磁気エレメントが、前記第二の磁気エレメントから離されたときに、前記第一の導電性エレメントと前記第二の導電性エレメントとの間に前記電気的な接続を維持するように構成されている複数の導電性細片をさらに備えることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第一および第二の導電性エレメントが、編組導線であることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第一および第二の磁気エレメントによって生じる磁力により、前記第一の導電性エレメントが、前記第一の導電性エレメントと前記第二の導電性エレメントとの間の前記電気的接続を維持しつつ、前記第二の導電性エレメントの外面に沿って摺動することができることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
磁性領域を有する第一の導電性エレメントと、
磁性領域を有する第二の導電性エレメントと、
を備え、
前記第一および第二の導電性エレメントの磁性領域が、前記第一および第二の導電性エレメントを磁気的に結合させ、導電性パスを形成するように構成されていることを特徴とする、電気的相互接続部。
【請求項１８】
前記第一および第二の導電性エレメントの磁性領域が、少なくとも１つの磁石を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の電気的相互接続部。
【請求項１９】
前記磁石が、永久磁石であることを特徴とする、請求項１８に記載の電気的相互接続部。
【請求項２０】
前記第一の導電性エレメントが、前記第一の導電性エレメントと前記第二の導電性エレメントとの間に導電性パスを維持しつつ、前記第二の導電性エレメントに対して摺動することができるように、前記第一および第二の導電性エレメントの磁性領域が構成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の電気的相互接続部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して構成部品を電気的に接続するためのシステムに関し、詳しくは、２つ以上の導電性エレメントを磁気的に結合し、前記導電性エレメント間に導電性パスを確立するように構成された電気的相互接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、構成部品へ電力を供給する、あるいは構成部品から電気信号を受信する最も簡単な方法は、導線を用いて電力源を構成部品に接続することであった。最も一般的な導線の１つとして、銅ワイヤが挙げられる。これらの導線は、多くの場合、導線の保護と絶縁を目的とした材料で被覆されている。導線は種々の「標準規格」に製造されているため、特定の用途に対して適切な大きさの導線を選定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
典型的な導線は、比較的硬く、導線に張力が加わると、伸びるようには設計されていない。導線が、振動を受ける部品と繋げて使用されると、一般に張力が発生する。張力が加えられた導線は、伸びると２つに折れ易くなり、導電性パスとしての機能を失うことがある。さらに、導線を支持または絶縁するために用いられる材料の硬さ、および熱的に収縮する性質は、上記の材料が脆化し収縮し得る寒冷な環境で導線が使用される場合に、問題となりやすい。このような環境では、材料自体が導線を剪断し、導電性パスを破壊してしまうことも珍しくない。通常のワイヤストランド（ｓｔｒａｎｄ  ｏｆ  ｗｉｒｅ）よりも伸張性がある編組導線（ｗｉｒｅ  ｂｒａｉｄｓ）などの導電性エレメントが開発されている。しかし、編組導線が伸びることのできる長さにも限界がある。
【０００４】
従って、広範囲の動作条件で導電性パスを提供することができる汎用性の高い電気的相互接続部が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第一の磁気導電体と，第二の磁気導電体と，を備える電気的相互接続部である。第二の磁気導電体は、磁力によって第一の磁気導電体と接合し、第一の磁気導電体と第二の磁気導電体との間に導電性パスを確立する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、第一の導電性エレメント１２、第二の導電性エレメント１４、第一の磁気エレメント１６および第二の磁気エレメント１８を含む電気的相互接続部１０を示す図である。図１に破線で示される磁気エレメントのように、第一の磁気エレメント１６は、第一の導電性エレメント１２の内部に配置され、第二の磁気エレメント１８は、第二の導電性エレメント１４の内部に配置される。
【０００７】
第一および第二の磁気エレメント１６、１８の正反対の極が、互いに近づけて配置されたとき、２つの磁気エレメントの間に磁力Ｆが生じる。下記に詳述するように、第一および第二の磁気エレメント１６、１８が磁気的に結合されると、第一の導電性エレメント１２と第二の導電性エレメント１４との間に導電性パスが形成される。このように、第一および第二の導電性エレメント１２、１４が磁気的に結合されると、１つの導電性エレメントとして通電できるようになる。
【０００８】
一実施形態において、第一および第二の磁気エレメント１６、１８の両方に、永久磁石（すなわち、顕著な保持磁力を有する強磁性体材料）を使用することができる。永久磁石の一例は希土類磁石である。他の実施形態において、磁気エレメントの１つとして、永久磁石のように保持される磁力を持つのではなく、磁場の近くに配置されたときに磁化する常磁性または強磁性の性質を持つ材料を用いてもよい。
【０００９】
電気的相互接続部１０は、２つの部品の間に電気接続が要求される種々の用途に有用であり、部品間に導電性パスを形成するために一般的に使用されてきた従来技術の導線と置き換えて使用することができる。導線が、非常に低い温度、大きな振動または張力を受けて、破損あるいは損傷する可能性のある用途において、本発明の電気的相互接続部は特に有用である。
【００１０】
図１に示す実施形態において、第一および第二の導電性エレメント１２、１４は、導電性編組線であり、第一および第二の磁気エレメント１６、１８は、各導電性編組線の内部に配置されている。他の実施形態において、第一および第二の磁気エレメント１６、１８を、各導電性エレメントの外面に配置することもできる。また、導電性エレメント１２、１４は、それぞれ１つの磁気エレメントを有しているが、本発明の範囲内で、複数の磁気エレメントを有していてもよい。
【００１１】
第一および第二の磁気エレメント１６、１８の間の磁力Ｆは、「迅速な切断」の機能を有し、一方の導電性エレメントからもう一方の導電性エレメントへ流れる電流を、迅速かつ容易に遮断することができる。第一および第二の磁気エレメント１６、１８を引き離すことにより、導電性パスを遮断することができる。これは、第一および第二の導電性エレメント１２、１４の接触が失われるまで、磁気エレメント１６、１８を、Ｆ軸に沿って相対方向へ引っ張ることによりなされる。その結果、第一および第二の導電性エレメント１２、１４の接触が失われて、該エレメント間で電流が流れなくなる。例えば、電気的相互接続部１０をセンサーへの電力供給に使用する場合、磁気エレメントは迅速な切断（および再接続）を行う手段として機能する。
【００１２】
磁気エレメント１６、１８の間に磁力Ｆを維持するためには、第一および第二の導電性エレメント１２、１４を、両磁気エレメント１６、１８のキュリー温度未満に保たなければならないということに注意されたい。導電性エレメントの温度が、対応する磁気エレメントのキュリー温度を超えると、その磁気エレメントが磁力を失い始める。したがって、磁気エレメント間で磁力が失われることにより、導電性パスが壊れることがある。
【００１３】
図２Ａおよび図２Ｂは、第一および第二の導電性エレメント１２、１４の一方または両方に張力などの力が加えられたときに、本発明の電気的相互接続部が、歪みを緩和する様子を示している。図２Ａに示すように、いずれの導電性エレメントにも張力が加えられていない場合、第一の磁気エレメント１６の中心点Ｃ１は、第二の磁気エレメント１８の中心点Ｃ２と並んでいる。図２Ａに示すように、導電性パス２０は、第一および第二の磁気エレメント１６、１８が重なり合う表面の長さによって画定される。
【００１４】
次に図２Ｂに示すように、第一の導電性エレメント１２に対してＹ１の方向へ張力を加え、第二の導電性エレメント１４に対してＹ２の方向へ張力が加えられる。これらの張力によって、第一の磁気エレメント１６の中心点Ｃ１はＹ１の方向に摺動し、第二の磁気エレメント１８の中心点Ｃ２はＹ２の方向へ摺動して、中心点Ｃ１、Ｃ２の間にΔＣの距離が生じる。このΔＣの距離は、本発明の歪み緩和要素を説明するものであり、第一および第二の導電性エレメント１２、１４を、それぞれの軸方向に引っ張っても導電性パス２０が失われないことを示している。特に、第一および第二の導電性エレメント１２、１４に張力が加えられたとき、第一の磁気エレメント１６と第二の磁気エレメント１８との間に生じる磁力により、前記導電性エレメントは、導電性パス２０を維持しつつ、互いに摺動することができる。ここで、第一および第二の導電性エレメント１２、１４が互いに摺動することができる距離は、各導電性エレメントに関する長さ、配置、および磁気エレメント数に関係することに注意されたい。例えば、第一および第二の導電性エレメント１２、１４の磁性領域が長いほど、これらの間に形成される導電性パス２０を失うことなく、さらに長い距離を摺動することができる。
【００１５】
図３は、電気的相互接続部１０の第一の代替的な実施形態である電気的相互接続部１０Ａを示す。図３に示すように、電気的相互接続部１０Ａは第一の導電性エレメント１２Ａと、第二の導電性エレメント１４Ａと、第一の磁気エレメント１６Ａと、第二の磁気エレメント１８Ａと、を含む。電気的相互接続部１０Ａは、電気的相互接続部１０と類似している。しかし、第一および第二の磁気エレメント１６Ａ、１８Ａは、これら自体も導電性であり、それぞれの導電性エレメントの外側表面に結合し、これらの磁気エレメントの間に複数の磁気導電性細片（スライバ：ｓｌｉｖｅｒｓ）２２を配置している。磁気導電性細片２２は、第一および第二の磁気エレメント１６Ａ、１８Ａが離れて、これらの導電性エレメントの間にギャップＧが形成された場合に、第一導電性エレメントＡ１２と第二の導電性エレメント１４Ａとの間に、導電性パス２０Ａを維持するように構成されている。磁気導電性細片２２を加えることは、歪み緩和要素のもう１つの例であり、導電性パス２０Ａを壊すことなく、第一および第二の導電性エレメント１２Ａ、１４Ａを引き離すことができる。
【００１６】
第一および第二の磁気エレメント１６Ａ、１８Ａを引き離すと、各磁気導電性細片２２のＮ極が、第一の磁気エレメント１６Ａまたは他の磁気導電性細片２２のＳ極と一列に並ぶ。同様に、各磁気導電性細片２２のＳ極は、第二の磁気エレメント１８Ａまたは他の磁気導電性細片２２のＮ極と一列に並ぶ。磁気導電性細片２２は小さいため、図３には細片２２のＮ極、Ｓ極は表示されていないことに留意されたい。磁気導電性細片２２は、第一の磁気エレメント１６Ａと第二の磁気エレメント１８Ａとの間の磁力（すなわち、磁束）により、第一および第二の導電性エレメント１２Ａ、１４Ａの間に導電性パス２０Ａを維持する。第一および第二の磁気エレメント１６Ａ、１８Ａの間のギャップＧを広げると、磁気エレメントの間で引き合う磁力の大きさが低下することに注意されたい。従って、引き合う力が顕著に低下するほどギャップＧを広げると、磁気導電性細片２２が導電性パスを完全なものにできなくなり、第一の導電性エレメント１２Ａと第二の導電性エレメント１４Ａとの間に電流が流れなくなる。
【００１７】
これらの細片は、「磁気導電性細片」と称され、これらの細片が電流を流すために、導電性と磁性（または強磁性）の両方の性質を備えていなければならない。従って、細片２２は、両方の特性を実現するために、銅または金などの他の材料で被覆した磁性材料から形成することができる。しかし、磁性（または強磁性）と導電性の両方を有する細片であれば、導電性被覆のあるなしに拘らず、どのような細片も本発明の範囲に属するものと見なされる。
【００１８】
図４は、電気的相互接続部１０の第二の代替的な実施形態である電気的相互接続部１０Ｂを示す。電気的相互接続部１０Ｂは、第一の導電性エレメント１２Ｂと、第二の導電性エレメント１４Ｂと、第一の複数の磁気エレメント１６Ｂと、第二の複数の磁気エレメント１８Ｂと、を含む。図４に示すように、特に第一の導電性エレメント１２Ｂは導電性を有する円筒形のチューブであり、磁気エレメント１６Ｂは、導電性エレメント１２Ｂ内の中空部分内に嵌合する大きさを有する円筒形の磁石である。磁気エレメント１６Ｂの各対の間には導電性スペーサ２４があり、磁気エレメント１６Ｂを一定の間隔で配置するように構成すると共に、第一の導電性エレメント１２Ｂの内部に複数の付加的な導電性パスを提供する。同様に第二の導電性エレメント１４Ｂも導電性を有する円筒形のチューブであり、磁気エレメント１８Ｂは導電性エレメント１４Ｂ内の中空部分内に嵌合する大きさの円筒形の磁石である。磁気エレメント１８Ｂの各対の間には導電性スペーサ２６があり、磁気エレメント１８Ｂを一定の間隔で配置するように構成すると共に、第一の導電性エレメント１４Ｂの内部に複数の付加的な導電性パスを提供する。図４に示すように第一および第二の導電性エレメント１２Ｂ、１４Ｂは互いに重なり合い、第一および第二の導電性エレメント１２Ｂ、１４Ｂの外面の各接触点において、これら２つの導電性エレメント間に導電性パスが形成される。
【００１９】
磁気エレメント１６Ｂ、１８Ｂは、第一の導電性エレメント１２Ｂを第二の導電性エレメント１４Ｂに磁気的に結合するための磁力を提供し、これら２つの導電性エレメント間に導電性パスが形成される。図４に示すように、特に、各磁石１６ＢのＮ極が、対応する磁石１８ＢのＳ極と並んで整列し、第一および第二の導電性エレメント１２Ｂ、１４Ｂを磁気的に結合させて、導電性パスを形成する。
【００２０】
電気的相互接続部１０Ｂの特定の用途に応じて、磁気エレメント１６Ｂ、１８Ｂおよび導電性スペーサ２４、２６の長さを変更し、導電性エレメント１２Ｂ、１４Ｂの内部で磁性領域を調整できることに注意されたい。例えば、導電性スペーサ２４、２６の長さを短くし、各磁気エレメント１６Ｂ、１８Ｂを、導電性エレメントの長さ方向に互いに近づけて配置することができる。また、導電性エレメント１２Ｂ、１４Ｂおよび磁気エレメント１６Ｂ、１８Ｂが、円筒形の形状である場合について示しているが、様々な形状、指向方向、Ｎ極およびＳ極の分布を有する導電性エレメントおよび磁気エレメントを使用してもよい。
【００２１】
図５は、電気的相互接続部１０の第三の代替的な実施形態である電気的相互接続部１０Ｃを示す。電気的相互接続部１０Ｃは、第一の導電性エレメント１２Ｃと、第二の導電性エレメント１４Ｃと、を含む。各導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃは、内部に複数の微小な磁性粒子を配置することで、導電性エレメント自体が磁性を有しているように見える。微小な磁気エレメントを見ることはできないが、図５では、これらの微小エレメントが導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃに与える効果が、導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃの内部に亘るＮ極、Ｓ極によって示されている。
【００２２】
一実施形態では、第一および第二の導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃは、導電性材料を溶融し、磁性粒子を混ぜることで、この磁気導電性の混合材料を硬化させ、この材料を引き伸ばして、細いストランドに形成することができる。このストランドを磁場に曝すと、微細な磁性粒子が十分に磁化し、微細な永久磁石として機能する。その結果、導電性エレメント自体が永久磁石のように機能する。磁化を行うときに、磁場を適宜設定することで、導電体の長さ方向に与えられる保持磁力を制御することができる。例えば、導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃを、長手方向に沿ってほぼ均一に「磁化」することができる。この磁力が、第一および第二の導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃを強く巻きつけて接触面積を増加させることで、導電性エレメント間の導電性パスを増大させることができる。さらに、第一および第二の導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃの長さ方向に、ほぼ均一な磁力を付与することで、導電性エレメント間の導電性パスを維持しつつ、導電性エレメントを互いに摺動させることができる。特に、第一の導電性エレメント１２Ｃが第二の導電性エレメント１４Ｃに巻きついているほど、導電性エレメントを長手方向へ動かす原因となる引張り歪みまたは張力を緩和する電気的相互接続部１０Ｃの能力が高まる。さらに、第一および第二の導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃが、一箇所または複数の箇所で分離されるほどの激しい振動環境においても、磁力が、第一および第二の導電性エレメント１２Ｃ、１４Ｃを引き戻し、再度接触させて導電性パスを形成するように構成されている。
【００２３】
図６は、電気的相互接続部１０の第四の代替的実施形態である電気的相互接続部１０Ｄを示す。電気的相互接続部１０Ｄは、第一の導電性エレメント１２Ｄと、第二の導電性エレメント１４Ｄと、第一の磁気エレメント１６Ｄと、第二の磁気エレメント１８Ｄと、を含む。上記した本発明による電気的相互接続部の実施形態は、それぞれ導線または導電性編組線の形態で導電性エレメントを含んでいる。図６に示す第一および第二の導電性エレメント１２Ｄ、１４Ｄは、それぞれが幅Ｗ１、Ｗ２の矩形断面を有する材料の導電性細長片である。各用途の具体的な必要性に応じて、幅Ｗ１、Ｗ２を決めることができる。従って、導電性エレメント間の接触面積を大きくすることが望ましい場合は、幅Ｗ１、Ｗ２を広げればよい。導電性細長片状の導電性エレメントが持つ別の利点は、細長片を様々な望ましい形状やデザインに形成することができることである。
【００２４】
第一および第二の導電性エレメント１２Ｄ、１４Ｄは、薄い導電性の箔状材料から形成することが望ましい。第一および第二の磁気エレメント１６Ｄ、１８Ｄは、柔軟な高分子シートに懸濁した微細な磁性粒子から形成されたものであることが好ましい。磁気エレメントは、接着剤などの接着手段を使って、それぞれの導電性エレメントに接着される。
【００２５】
図６に示すように、磁気的に結合したとき、第一および第二の導電性エレメント１２Ｄ、１４Ｄは直接的に接触し、２つの導電性エレメントの間に導電性パスが形成される。同実施形態において、第一および第二の磁気エレメント１６Ｄ、１８Ｄは、互いに直接的に接触していない。しかし、第一の磁気エレメント１６Ｄと第二の磁気エレメント１８Ｄとの間に形成される磁力は、第一および第二の導電性エレメント１２Ｄ、１４Ｄをサインドイッチ状に挟んで、導電性エレメントの外面が重なり合うように保持するのに十分な磁力を有する。
【００２６】
上記の詳細に即した以外にも、様々な実施形態が、本発明の意図する範囲に含まれることを理解されたい。従って、図１〜６に示した実施形態は単に例示のためのものであり、限定を意図したものではない。また、２つの導電性エレメントを含む場合を様々な実施形態で示したが、電気的相互接続部の実施形態は、分離した導電性エレメントをいくつ含んでいてもよい。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態を参照して記述したが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、形状や詳細についての変更が行われ得ることを理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第一の導電性エレメントおよび第二の導電性エレメントを含む本発明の電気的相互接続部。
【図２Ａ】第一または第二の導電性エレメントに張力などの力を加えたとき、本発明の電気的相互接続部が歪みを緩和するように構成されていることを示す図。
【図２Ｂ】第一または第二の導電性エレメントに張力などの力を加えたとき、本発明の電気的相互接続部が歪みを緩和するように構成されていることを示す図。
【図３】図１に示した電気的相互接続部の第一の代替的実施形態。
【図４】図１に示した電気的相互接続部の第二の代替的実施形態。
【図５】図１に示した電気的相互接続部の第三の代替的実施形態。
【図６】図１に示した電気的相互接続部の第四の代替的実施形態
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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