(57)【要約】【課題】車載時の振動を受けてナットが緩んでも鉛蓄電池の端子と接触しない、安全性を高めた鉛蓄電池を提供する。【解決手段】電槽の開口部を封口するとともに発電要素と接続された正極端子および負極端子を蓋の上面から突出させた鉛蓄電池であって、蓋の上面の長側辺に沿って第１の溝部を設け、蓋の長側面および／あるいは電槽の長側面上部に第２の溝部を設け、第１の溝部と脱着自在に係合する第１の凸部を有する第１の部位と、第１の部位に対し略垂直であり第２の溝部と脱着自在に係合する第２の凸部を有する第２の部位と、第１の部位と略平行であり第１の部位より厚みが小さい第３の部位とからなるプロテクトカバーを、車載時において第１の部位は蓋の上面と当接するが第３の部位は蓋の上面と当接せず対峙するように設置できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素と、この発電要素を収納する電槽と、この電槽の開口部を封口するとともに発電要素と接続された正極端子および負極端子をその上面から突出させた蓋と、からなる鉛蓄電池であって、
前記蓋の上面の長側辺に沿って第１の溝部を設け、
前記蓋の長側面および／あるいは前記電槽の長側面上部に第２の溝部を設け、
前記第１の溝部と脱着自在に係合する第１の凸部を有する第１の部位と、第１の部位に対し略垂直であり前記第２の溝部と脱着自在に係合する第２の凸部を有する第２の部位と、第１の部位と略平行であり第１の部位より厚みが小さい第３の部位とからなるプロテクトカバーを、車載時において第１の部位は前記蓋の上面と当接するが第３の部位は前記蓋の上面と当接せず対峙するように設置できるようにしたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記プロテクトカバーを、前記蓋の上面から前記電槽の長側面に沿うような略Ｌ字型としつつ、車載時において、前記第１の部位のうち少なくとも一部が前記蓋の上面のうち前記第１の溝部より内側と当接するように前記第１の凸部を配置し、前記第２の部位のうち少なくとも一部が前記第２の溝部より下側に至るように前記第２の凸部を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記第３の部位のうち前記蓋の上面と対峙する面積よりも、前記第１の部位のうち前記蓋の上面と当接する面積の方を大きくしたことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記第１の溝部および前記第２の溝部の両端を、前記蓋の上面の短側面と平行でかつ前記正極端子および前記負極端子の略中心を通過する２本の仮定線からそれぞれ１５ｍｍ以上内側としたことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
前記プロテクトカバーの材質をアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、あるいはポリカーボネートあるいはポリプロピレンとしたことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の鉛蓄電池を用いて、前記第３の部位と前記蓋の上面との隙間で固定治具を挟み込み固定するようにしたことを特徴とする、鉛蓄電池の取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉛蓄電池に関し、特に車両の搭載時で取り付けに使用される固定治具のナットが締付けトルク不足から緩みを大きくすることで、金属製の固定治具が鉛蓄電池の端子と接触して短絡または高温発熱するという不具合を回避する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛蓄電池の交換は自動車販売店（ディーラー）や整備工場など十分な知識を有する作業者のもとで鉛蓄電池の車両への取り付けが実施されており、特に鉛蓄電池の端子との接続コネクタおよび鉛蓄電池の本体を固定する固定治具にはナットが使用されており、前記ナットの締め付けはトルク強度の管理が行われてきた。
【０００３】
近年、鉛蓄電池は販売形態が多様化しており（例えばインターネットやホームセンターなど）、車両用途のいわゆる補修向け鉛蓄電池は容易で安価に入手出来るようになった。このような変化により、車両を保有する一般オーナー（以下、単にオーナーとする）が、電装品の増加により高容量化する場合や電池寿命末期などでエンジン始動性の低下を感じた場合に上記のような形態で鉛蓄電池を購入し、オーナー自身が鉛蓄電池を取り付け交換することが増えてきている。
【０００４】
しかし、オーナーは鉛蓄電池の車両への取り付け作業で固定治具などに使用するナットの締め付け度合いを確認する方法を持たない場合が多い。
【０００５】
一方では車両における鉛蓄電池の搭載位置も変化してきている。具体的には車両の室内空間を拡大するためにエンジンルームがコンパクト化された結果、エンジンルーム内での機械部品や配線などが過密化し、自然と鉛蓄電池も交換作業の難しい場所に配置される場合もある。これらの要因により、取り付け交換された鉛蓄電池は固定治具などのナットが締め付けの不十分な状態で使用されることがある。
【０００６】
この状態で車両走行を続けた場合、車両が受ける振動と共に前記ナットの締め付けが次第に緩くなる。この結果、前記ナットの緩みが大きくなった固定治具や接続コネクタは所定位置から移動して、鉛蓄電池の端子との間で短絡を発生する場合や過大な電流が流れることで周辺の金属部品（固定治具など）が高温発熱を起こし、樹脂材などを発火させるという不具合が生じていた。
【０００７】
車載された鉛蓄電池の固定状態の形態とその課題を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。一対の正極端子１および負極端子２を有する鉛蓄電池は、エンジンルーム内に設けられたトレー３に載置された後、固定治具４に設けた２つの穴（ネジ穴）に２本の支柱５を嵌入してナット６を締めることで、所定位置で固定される。同時に、正極端子１をコネクタ７と接続してナット９を締め付けて固定し、負極端子２をコネクタ８と接続してナット９を締め付けて固定することで、鉛蓄電池３が機能する。
【０００８】
鉛蓄電池の正極端子１あるいはコネクタ７に固定治具４が接触した場合の短絡および発熱の過程について示す。一般的に負極端子２はコネクタ８を通して車両のボデイとアースされている。これらの車両のボデイと固定治具４および支柱５は金属製であるため導電性が高く、負極端子２およびコネクタ８は固定治具４と電気的に接続された状態にある。
【０００９】
一方、正極端子１およびコネクタ７と固定治具４が接触した場合、上記のように鉛蓄電池は既に車両と負極が接続しているため、接触部分には過電流が流れて短絡状態となることで次第に金属部品が発熱を起こすことになる。
【００１０】
そこで特許文献１に示すように、コネクタカバー１０の装着を強固にすれば、鉛蓄電池の端子とコネクタが外れることで、この両者の間での短絡放電を回避することができると考えられる。
【００１１】
あるいは特許文献２に示すように、鉛蓄電池の蓋の上面よりも低い位置に端子を設けることで、上述した不具合の発生度合を抑える試みも不具合の回避に有効と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】実開昭５８−１８２２６６号公報
【特許文献２】実開昭６３−１５２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし特許文献１の場合、移動した固定治具４と鉛蓄電池が激しく衝突した場合にはコネクタカバー１０が外れて、正極端子１あるいはコネクタ７と固定治具４とが接触する可能性がある。また特許文献２の態様は自動車用のように極板群から垂直方向に極柱を設ける仕様の場合、体積効率が悪くなる。
【００１４】
さらに近年、補修向け鉛蓄電池を車両に取り付け交換して走行を繰り返した後、固定治具４のナット６が緩んで、固定治具４が正極端子１と接触してエンジンルーム内で鉛蓄電池周辺の電装部品が過熱する不具合が報告されるようになった。特許文献１および２の対策は単純に正極端子１およびコネクタ７の周辺部での金属部品との接触を保護するものであり、ナット６の締め付けが緩むことで所定位置から移動した固定治具４との接触を抑止するには不十分であった。
【００１５】
本発明はこの不具合の解析結果に基づいてなされたものであり、車載時の振動を受けてナット６が緩んでも固定治具４の移動範囲を制限したことにより、正極端子１と接触しない構造をとることが可能となり、鉛蓄電池の正極端子１と固定治具４の間での短絡および過熱を抑制した交換作業性と車両搭載下での安全性を高めた鉛蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発電要素と、この発電要素を収納する電槽と、この電槽の開口部を封口するとともに発電要素と接続された正極端子および負極端子をその上面から突出させた蓋と、からなる鉛蓄電池であって、蓋の上面の長側辺に沿って第１の溝部を設け、蓋の長側面および／あるいは電槽の長側面上部に第２の溝部を設け、第１の溝部と脱着自在に係合する第１の凸部を有する第１の部位と、第１の部位に対し略垂直であり第２の溝部と脱着自在に係合する第２の凸部を有する第２の部位と、第１の部位と略平行であり第１の部位より厚みが小さい第３の部位とからなるプロテクトカバーを、車載時において第１の部位は蓋の上面と当接するが第３の部位は蓋の上面と当接せず対峙するように設置できるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、プロテクトカバーを蓋の上面から電槽の長側面に沿うような略Ｌ字型としつつ、車載時において第１の部位のうち少なくとも一部が蓋の上面のうち第１の溝部より内側と当接するように第１の凸部を配置し、第２の部位のうち少なくとも一部が第２の溝部より下側に至るように第２の凸部を配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、第３の部位のうち蓋の上面と対峙する面積よりも、第１の部位のうち蓋の上面と当接する面積の方を大きくしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１において、第１の溝部および第２の溝部の両端を、蓋の上面の短側面と平行でかつ正極端子および負極端子の略中心を通過する２本の仮定線からそれぞれ１５ｍｍ以上内側としたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１において、プロテクトカバーの材質をアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、あるいはポリカーボネートあるいはポリプロピレンとしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の鉛蓄電池を用いて、第３の部位と蓋の上面との隙間で固定治具を挟み込み固定するようにしたことを特徴とする鉛蓄電池の取り付け方法に関する。
【００２２】
近年の報告によれば、取り付け交換された後に補修向け鉛蓄電池が過熱させてしまう最たる原因は、鉛蓄電池あるいは固定治具がそれぞれ所定の位置から移動することで正極端子またはコネクタと接触した固定治具が高温発熱し、その熱が鉛蓄電池を含む周囲の樹脂材量に伝播し過熱するというものである。
【００２３】
鉛蓄電池あるいは固定治具が所定の位置から移動する原因として、車両搭載時に鉛蓄電池の固定治具に使われるナットの締付トルクが不十分であるため、走行する車両内部で共振による特定の周波数が発生することで前記ナットの緩みが大きくなり、固定治具の締め付け強度が低下することで固定治具や鉛蓄電池が所定の位置から移動してしまうことである。
【００２４】
また絶縁性のコネクタカバーがあるにもかかわらず固定治具が正極端子やコネクタと接触するのは、固定治具による激しく擦れるために装着性を重視した軟らかい材質の前記コネクタカバーが損傷し、この損傷部では絶縁、隔離していたはずの正極端子が露出されることによる。このような不具合は、補修向け鉛蓄電池を交換する際に車両搭載時に鉛蓄電池の固定治具に使われるナットの締付トルクが管理されていない場合に多発している。
【００２５】
本発明はこの最新の報告に基づいてなされたものである。具体的には、一般的な車両始動用の鉛蓄電池に特有の形態（上面から一対の端子を突出させた形態）において、固定治具の幅方向に対する両端に鉛蓄電池の上部方向から側面方向にかけて脱着自在なプロテクトカバーを取り付ける際に、鉛蓄電池に設けた第１および第２の溝部に係合する第１および第２の凸部をプロテクトカバーに設け、車載時にこれらの凸部を固定治具の上から取り付けることで鉛蓄電池と一体化させて使用されるようにしたものである。
【００２６】
この構成にすることで、鉛蓄電池を車両に取り付け交換する際に締付トルクが不十分な状態の固定治具のナットが、車両の走行中に緩みが大きくなった場合でも固定治具は移動できる範囲が本発明品によって規制されることになり、ナットが緩んでも固定治具が直接に正極端子と接触しないため短絡や発熱を起こさない。
【００２７】
このような効果は、次の３つの態様の少なくともいずれかを付加することで、さらに高まる。第１の態様は、プロテクトカバーを蓋の上面から電槽の長側面に沿うような略Ｌ字型としつつ、車載時において第１の部位のうち少なくとも一部が蓋の上面のうち第１の溝部より内側と当接するように第１の凸部を配置し、第２の部位のうち少なくとも一部が第２の溝部より下側に至るように第２の凸部を配置することである。第２の態様は、第３の部位のうち蓋の上面と対峙する面積よりも、第１の部位のうち蓋の上面と当接する面積の方を大きくすることである。第３の態様は、第１の溝部および第２の溝部の両端を、蓋の上面の短側面と平行でかつ正極端子および負極端子の略中心を通過する２本の仮定線からそれぞれ１５ｍｍ以上内側にすることである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、車両の走行時による振動を受けて固定治具のナットが緩むことがあっても固定治具の移動が制限されるため端子との接触がなくなることで短絡や発熱が起こらない安全性に優れた鉛蓄電池を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の鉛蓄電池の構成を示す概略図
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の鉛蓄電池の好ましい構成を示す要部概略図
【図３】本発明の鉛蓄電池の好ましい構成を示す要部概略図
【図４】（ａ）従来の鉛蓄電池の構成を示す概略図、（ｂ）（ｃ）従来の鉛蓄電池の課題を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、図を用いて本発明を実施するための形態について詳述する。
【００３１】
図１は本発明の鉛蓄電池の構成を示す概略図である。本発明は、上面から一対の端子（正極端子１および負極端子２）を突出させた鉛蓄電池であって、蓋の上面の長側辺に沿って第１の溝部１１を設け、蓋の長側面および／あるいは電槽の長側面上部に第２の溝部１２を設け、第１の溝部１１と脱着自在に係合する第１の凸部１３ａを有する第１の部位と、第１の部位に対し略垂直であり第２の溝部と脱着自在に係合する第２の凸部を有する第２の部位と、第１の部位と略平行であり第１の部位より厚みが小さい第３の部位とからなるプロテクトカバーを、車載時において第１の部位は蓋の上面と当接するが第３の部位は蓋の上面と当接せず対峙するように設置できるようにしたことを特徴とする。
【００３２】
車載された従来の鉛蓄電池は、自身あるいは固定治具４の移動により、固定治具４と正極端子１とが接触して固定治具４が発熱し、その熱が鉛蓄電池を含む周囲の樹脂材量に伝播して過熱することがある。鉛蓄電池あるいは固定治具４が移動するのは、固定治具４の固定に用いられるナット６の締付トルクが不十分であるため、走行時の車両内部に共振による特定の周波数が発生することで前記ナット６の緩みが大きくなり、固定治具４の締め付け強度が低下するからである。
【００３３】
また絶縁性のコネクタカバー１０があるにもかかわらず固定治具４が正極端子１またはコネクタ７と接触するのは、固定治具４により激しく擦れるために装着性を重視した軟らかい材質のコネクタカバー１０が損傷し、この損傷部で絶縁、隔離していたはずの正極端子１およびコネクタ７が露出することによる。
【００３４】
このような不具合は、慣れないオーナーが補修向けの鉛蓄電池を搭載する際、取り付け交換で固定治具４などに使用されているナット６の締付けトルクの管理が不十分な状態で車両を走行させることで多発している。
【００３５】
本発明はこの課題に基づいてなされたものである。上面から一対の端子１、２（正極端子１および負極端子２）を突出させた鉛蓄電池において、正極端子１と負極端子２とに挟まれた鉛蓄電池の外装上面に係合する凹状の第１の溝部１１を設け、かつ蓋と電槽の間に第２の溝部１２を設け、第１の溝部１１および第２の溝部１２と脱着自在に嵌合する第１の凸部１３ａおよび第２の凸部１３ｂを有するプロテクトカバー１３によって車両に交換搭載された鉛蓄電池を固定治具４によって取り付けるようにしたものである。
【００３６】
この構成を採ることで、鉛蓄電池を搭載する際にナット６の締付トルクが不十分な状態で使用された場合に固定治具４による鉛蓄電池の締付強度が次第に低下しても鉛蓄電池の外装に固定治具４が一体化されているため、従来の鉛蓄電池で発生した状態（図４参照、固定治具４と正極端子１との接触）には至らず、コネクタカバー１０に固定治具４が衝突し激しく擦れてコネクタカバー１０が損傷し、正極端子１およびコネクタ７が露出することがなくなるため、直接の接触がなくなる。
【００３７】
このプロテクトカバー１３が少なくとも正極端子１の側に配置されていれば、鉛蓄電池のコネクタカバー１０または正極端子１と、導電性を有する固定治具４のうち最短距離にある部位との直接の接触がなくなるため、固定治具４が高温となる不具合も起こらない。
【００３８】
図２（ａ）は本発明の鉛蓄電池の好ましい構成を示す要部概略図、（ｂ）はその要部をなすプロテクトカバー１３の拡大図であり、ともに本発明の鉛蓄電池のうち請求項２に述べる好ましい態様を示している。プロテクトカバー１３を蓋の上面から電槽の長側面に沿うような略Ｌ字型としつつ、車載時において第１の部位１４のうち少なくとも一部が蓋の上面のうち第１の溝部１１より内側と当接するように第１の凸部１３ａを配置し、第２の部位１５のうち少なくとも一部が第２の溝部１２より下側に至るように第２の凸部１３ｂを配置すれば、第１の凸部１３ａが第１の部位１４の端部に配置され第２の凸部１３ｂが第２の部位１５の端部に配置された形状と比べて、係合部の上面にかかる応力をプロテクトカバー１３の表面全体で複数方向に分散させることができるようになるので、振動により鉛蓄電池が短側面方向に前後移動すればプロテクトカバー１３が外れやすくなるという不具合も回避できる（耐振動性が向上する）。
【００３９】
図２（ｃ）は本発明の鉛蓄電池のうち請求項３に述べる好ましい態様について、要部を示した概略図である。プロテクトカバー１３は、車両の走行時にかかる振動で固定治具４から応力を受けとめることになる。この応力はナット６が緩んでいくにしたがって、次第に大きくなる。特に車両の進行する前後方向に対する振動が大きいことから固定治具４を効率よく固定するためには、押さえる力を鉛蓄電池の平面方向とすることがよい。このことからプロテクトカバー１３は、第３の部位１６のうち蓋の上面と対峙する面積βよりも、第１の部位１４のうち蓋の上面と当接する面積αの方を大きくし、固定治具４の移動をより少なくすることが好ましい。
【００４０】
図３は本発明の鉛蓄電池のうち請求項４に述べる好ましい態様について、要部を示した概略図である。正極端子１の外縁部から、この正極端子１に最も近接する第１の溝部１１の終縁部（区切り）を１５ｍｍ以上離れた距離ｄにするとともに、負極端子２の外縁部から、この負極端子２に最も近接する第２の溝部１２の終縁部（区切り）を１５ｍｍ以上離れた距離ｄにすることで、ナット６の緩みにより固定治具４が移動しても正極端子１（コネクタ７を含む）に固定治具４や固定治具４と共に移動する支柱５（電池形式により支柱の倒れこみ角度は異なる）が直接接触しないようにできる。ここで図３に示すように、第１の溝部１１を波形状にすることでプロテクトカバー１３が動きにくくなるので、固定治具４の移動距離がより小さくなる。
【００４１】
なお鉛蓄電池は次の要領で構成する。まず定法に基づき鉛合金製の格子体と鉛や鉛酸化物などを希硫酸で混練したペーストを充填して熟成乾燥させた活物質とからなる正極板と、鉛合金製の格子体と鉛や鉛酸化物・硫酸バリウム・カーボンなどを希硫酸で混練したペーストを充填して熟成乾燥させた活物質とからなる負極板を、ポリエチレン製の袋詰め状のセパレータを介して対峙させて、複数枚で構成される極板群を作製する。この極板群は極板から突出させた耳部を正負極それぞれの極性を一体化させた溶接棚によりセル（発電要素）が構成される。この溶接棚には隣り合うセルと接合する鉛合金製のストラップまたは外部に電流出力する端子と繋ぐ極柱と接合されており、中仕切板によって区切られた電槽（ポリプロピレン（ＰＰ）やアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）などからなる）の各々のセル室に挿入し、そして隣り合うセルの異なる極性のストラップを抵抗溶接で接続する。そして鉛合金製のブッシングと液口を有する蓋（ＰＰやＡＢＳなどからなる）で電槽の開口部を熱溶着により封口しつつ、ブッシングとこれに嵌った極柱とを溶接して一体化することで、正極端子１および負極端子２が構成される。最後に液口から希硫酸からなる充電液を所望量注入した後、活物質を活性化させるため化成充電を行い、比重が１．２〜１．４ｇ／ｍｌの電解液を所定量注入したあと液口栓によって封口することで、本発明の鉛蓄電池が構成できる。
【００４２】
このように本発明の鉛蓄電池は、独自に加工された形状を持つ樹脂性の蓋と電槽を使用すること以外、従来品と変わるところはない。
【００４３】
なお、鉛蓄電池は過充電により電解液中の水分の電気分解によるガスやヒューム（電解液の飛沫）を発生させるため、これらを液口栓により内部に効率的に還流させる必要性から、開口部を必要以上に鉛蓄電池１１の蓋に設けるべきではない。したがって係合する第１の溝部１１は、鉛蓄電池の上面（蓋）を開口するのではなく凹ませる形で設けるのが好ましい。また、主に鋼材などの硬い材質からなる固定金具４の移動荷重に耐えるようにするには、プロテクトカバー１３の材質はＡＢＳやポリカーボネート、ＰＰなどにするのが好ましい。
【００４４】
本発明の特徴は、車両取り付け時において鉛蓄電池の上面に第１の溝部１１と第２の溝部１２に係合する脱着自在な第１の凸部１３ａおよび第２の凸部１３ｂとを有するプロテクトカバー１３を用い、固定治具４を鉛蓄電池と一体化することである。鉛蓄電池に予めプロテクトカバー１３が固定されていると、鉛蓄電池をエンジンルーム内に取り付け固定する作業の効率を損なうため、本発明では上述した構成によって鉛蓄電池にプロテクトカバー１３を脱着可能に取り付けられるようにし、固定治具４の種々の形状に適合できるようにするなど車両適合性を高めた。
【００４５】
また本発明では、鉛蓄電池をエンジンルームボンネット内に固定する全ての作業が終わった後にプロテクトカバー１３を取り付け一体化させるが、プロテクトカバー１３は脱着自在であるため、寿命に到達した鉛蓄電池を車両から取り外す場合においても、作業性を損なわない構成となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の鉛蓄電池を用いることで、車両走行時の振動を受けて固定治具のナットが緩むことがあっても固定治具の移動が制限されるため正極端子との接触がなくなるため短絡や発熱が起こらない。このようにフェールセーフな発明を実施することで車載安全性が格段に向上するので、産業上の貢献度は極めて高い。
【符号の説明】
【００４７】
１      正極端子
２      負極端子
３      トレー
４      固定治具
５      支柱
６、９  ナット
７、８  コネクタ
１０      コネクタカバー
１１      第１の溝部
１２      第２の溝部
１３      プロテクトカバー
１３ａ    第１の凸部
１３ｂ    第２の凸部
１４      第１の部位
１５      第２の部位
１６      第３の部位
【図１】
2013054938.tif 000003
【図２】
2013054938.tif 000004
【図３】
2013054938.tif 000005
【図４】
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