CN111417517A - 用于平视显示器的复合玻璃板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于平视显示器(HUD)的复合玻璃板(1),其具有玻璃板上边缘(O),玻璃板下边缘(U)和两个玻璃板侧边缘(S),其至少包括具有上边缘(O2)和下边缘(U2)以及两个侧边缘(S2)的外玻璃板(2),具有上边缘(O3)和下边缘(U3)以及两个侧边缘(S3)的内玻璃板(3)和布置在外玻璃板(2)和内玻璃板(3)之间、具有上边缘(O4)和下边缘(U4)以及两个侧边缘(S4)的热塑性中间层(4)。外玻璃板(2)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘(U2)和上边缘(O2)之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,和/或内玻璃板(3)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘(U3)和上边缘(O3)之间的最短连接线的第四方向R4具有最大的线性厚度增加。热塑性中间层(4)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于下边缘(U4)和上边缘(O4)之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α。
Description
本发明涉及一种用于平视显示器的复合玻璃板,其制造方法及其用途。
现在,复合玻璃板已在许多地方使用,尤其是在运输工具制造中。对此,术语运输工具尤其包括公路运输工具、飞机、船只、农业机械或操作设备。
复合玻璃板也用于其他领域。对此提及例如建筑物玻璃或信息显示器,例如在博物馆中或作为广告显示器。
对此,复合玻璃板通常具有两个层压到中间层上的玻璃板。该玻璃板本身可以具有曲率并且通常具有恒定的厚度。通常,中间层具有预定厚度例如0.76 mm的热塑性材料,优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
由于复合玻璃板通常相对于观看者倾斜,因此存在重像。这些重像是由于入射光通常不会完全穿过两个玻璃板,而是至少一部分光被反射,然后才穿过第二玻璃板。这些重像尤其在黑暗中可以感知到,尤其是在强照射光源的情况下,例如迎面而来的运输工具的前灯。这些重像非常具有干扰性并且带来安全问题。
通常,复合玻璃板还可以用作平视显示器(HUD)来显示信息。对此,通过投影设备将图像投影到复合玻璃板上,以便将信息显示到观看者的视野中。在运输工具领域中,将投影装置例如布置在仪表板上,以在相对于观察者倾斜的复合玻璃板的最近玻璃面上朝观察者的方向反射投影图像(参见例如欧洲专利EP 0 420 228 B1或德国公开专利DE 10 2012211 729 A1)。在此,一部分光又进入复合玻璃板并且例如在就观看者来说位于最外面的玻璃表面和中间层的内边界层上反射和然后偏移地从复合玻璃板射出。这里就待显示的图像来说还出现类似的效果,即幻像效果。
幻像的纯经典补偿会导致透射中观察到重像的过度补偿。这会干扰相应的观看者,或者在最坏的情况下获得错误信息。迄今尝试将玻璃板的表面不再平行而是以固定角度布置来解决该问题。这例如通过以下方式实现,即中间层以连续线性的和/或非线性增加的和/或减小的厚度构成为楔形的。在运输工具制造中,通常改变厚度,使得在复合玻璃板朝向发动机室的下端部处提供最小的厚度,而朝向车顶增加厚度。
具有楔形中间层的这种类型的复合玻璃板及其所基于的光学定律本身是已知的,并且例如描述在国际专利申请WO 2015/086234 A1和WO 2015/086233 A1或德国公开申请DE 196 11 483 A1和DE 195 35 053 A1中。楔形中间层通常通过挤出制造。然而,也可以通过拉伸在初始状态下具有基本上恒定厚度的热塑性膜来引入楔角。热塑性中间层的拉伸和具有拉伸的中间层的复合玻璃板例如在WO 2017/153167 A1,EP 1 800 855 A1,WO 2016/091435 A1和US 2005/0142332 A1中公开。
替代在两个恒定厚度的玻璃板之间布置楔形中间层,还可以通过在至少一个具有楔形横截面的两个玻璃板之间布置恒定厚度的中间层来实现楔形复合玻璃板。
EP 3 248 949 A1和US 7,122,242 B2公开了用于制造具有楔形横截面的浮法玻璃板的方法,以及包含两个浮法玻璃板和一个位于其间的中间层的复合玻璃板,其中至少一个浮法玻璃板具有楔形的横截面。
US 2017/0305240 A1和JP 2017-105665公开了包含两个玻璃板和一个位于其间的中间层的复合玻璃板,其中至少一个玻璃板具有楔形横截面,并且该中间层可以具有楔角。
本发明的目的是提供一种用于平视显示器的改进的复合玻璃板,其具有限定的楔形横截面。此外,本发明的目的是提供一种用于平视显示器的复合玻璃板的制造方法,通过该方法可以以简单的方式精细地调节复合玻璃板的楔角。
本发明的目的根据本发明通过权利要求1所述的复合玻璃板和权利要求11所述的方法来实现。优选的实施方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的复合玻璃板具有玻璃板上边缘、玻璃板下边缘和两个玻璃板侧边缘,并且包含通过热塑性中间层彼此接合的外玻璃板和内玻璃板。
外玻璃板和内玻璃板分别具有外侧和内部空间侧的表面和在其间延伸的、周向的边缘,该边缘由相应玻璃板的上边缘、下边缘和两个侧边缘形成。
热塑性中间层具有外侧和内部空间侧的表面和和在其间延伸的、周向的边缘,该边缘由热塑性中间层的上边缘、下边缘和两个侧边缘形成。
应当理解,在根据本发明的复合玻璃板中,外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板平面地如此上下相叠布置,使得外玻璃板、内玻璃板和热塑性中间层的上边缘、下边缘和两个侧边缘分别基本上全等地上下相叠布置。也就是说,根据本发明的复合玻璃板的玻璃板上边缘通过外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板的上边缘形成,根据本发明的复合玻璃板的玻璃板下边缘通过外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板的下边缘形成,和根据本发明的复合玻璃板的两个玻璃板侧边缘通过外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板的侧边缘形成。
玻璃板上边缘或上边缘是指复合玻璃板或其组成部分的提供在安装位置中朝向上方的那个边缘。玻璃板下边缘或下边缘是指提供在安装位置中朝向下方的那个边缘。如果复合玻璃板是机动运输工具的挡风玻璃,则玻璃板上边缘或上边缘通常也称为车顶边缘,和玻璃板下边缘或下边缘也称为发动机边缘。
在本发明中,外侧表面是指提供在安装位置中朝向外部环境的那个主表面。在本发明中,内部空间侧表面是指提供在安装位置中朝向内部空间的那个主表面。外玻璃板的内部空间侧表面和内玻璃板的外侧表面朝向彼此并且通过热塑性中间层彼此接合。
根据本发明,外玻璃板具有楔形横截面,该楔形横截面沿着外玻璃板的下边缘和外玻璃板的上边缘之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,和/或内玻璃板具有楔形横截面,该楔形横截面沿着内玻璃板的下边缘和内玻璃板的上边缘之间的最短连接线的第四方向R4具有最大的线性厚度增加。因此,外玻璃板具有较厚的第一端部和较薄的第二端部,和/或内玻璃板具有较厚的第一端部和较薄的第二端部。
根据本发明,热塑性中间层具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于热塑性中间层的下边缘和热塑性中间层的上边缘之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α。
在根据本发明的复合玻璃板的一个实施方案中,角度α大于0°且小于90°,优选大于0°且小于45°,特别优选大于0°且小于30°,并且非常特别优选大于0°且小于15°。应当理解,当说明角度的大小时,可以分别表示顺时针和逆时针测量的角度。
在根据本发明的复合玻璃板的情况下,厚度从下边缘到上边缘增加。因此,复合玻璃板的较厚端部在复合玻璃板的上边缘,和较薄端部在复合玻璃板的下边缘。
外玻璃板和内玻璃板在根据本发明的复合玻璃板中如此布置,使得具有较大厚度的端部分别上下相叠布置,和具有较小厚度的端部分别上下相叠布置。
在一个实施方案中,外玻璃板和内玻璃板都是楔形的,即在该实施方案中,外玻璃板具有楔形的横截面,并且内玻璃板也具有楔形的横截面。
但是也有可能,复合玻璃板的两个玻璃板中只有一个具有楔形横截面。因此,在一个实施方案中,仅外玻璃板具有楔形横截面,而内玻璃板没有楔形横截面。在另一个实施方案中,仅内玻璃板具有楔形横截面,而外玻璃板没有楔形横截面。
外玻璃板的楔角和内玻璃板的楔角之和优选为0.05 mrad至0.9 mrad。这意味着,如果两个玻璃板中只有一个具有楔形横截面,则其优选具有0.05 mrad至0.9 mrad的楔角。
根据本发明的复合玻璃板的楔角优选为0.1 mrad至1.0 mrad,特别优选0.15mrad至0.75 mrad,非常特别优选0.3 mrad至0.7 mrad。
沿着方向R7,即沿着热塑性中间层的下边缘和上边缘之间的最短连接线,热塑性中间层的楔角优选为0.01 mrad至0.15 mrad,优选0.01 mrad至0.1 mrad,其中热塑性中间层的楔角优选小于外玻璃板的楔角与内玻璃板的楔角之和。
热塑性中间层沿着第七方向R7(即热塑性中间层的下边缘和上边缘之间的最短连接线)的楔角K4与热塑性中间层沿着第六方向R6的楔角K5之间存在以下关系,其中角度α表示第六方向R6和第七方向R7之间的角度:
在根据本发明的复合玻璃板的一个实施方案中,热塑性中间层是楔形挤出的中间层。
在根据本发明的复合玻璃板的另一个实施方案中,热塑性中间层是拉伸的中间层。
热塑性中间层在一个实施方案中至少包含聚乙烯醇缩丁醛(PVB),乙烯乙酸乙烯酯(EVA),聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物,优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB),特别优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。
热塑性中间层可以通过单个膜或也通过多于一个膜形成。
热塑性中间层可以是功能性中间层,特别是具有隔音性能的中间层,红外辐射反射中间层,红外辐射吸收中间层,UV辐射吸收中间层,染色的中间层和/或着色的中间层。
在一个实施方案中,热塑性中间层是具有隔音性能的功能性中间层。这种声学中间层通常由至少三层组成,其中例如由于较高比例的增塑剂,中间的层具有比其周围的外层更高的可塑性或弹性。
在另一个实施方案中,热塑性中间层是具有颜色功能的功能性中间层。这意味着,热塑性中间层是被染色或着色的。在作为挡风玻璃提供的复合玻璃板的情况下,染色或着色如此形成,使得复合玻璃板在380 nm至780 nm的光谱范围内具有大于70%的光透射率。在作为车顶玻璃板或后侧玻璃板提供的复合玻璃板的情况下,染色或着色也可以形成为较深颜色,因此该复合玻璃板在380 nm至780 nm的光谱范围内具有70%或更低的光透射率。应当理解,在挡风玻璃的实施方案中,在视野之外,特别是在邻近车顶边缘的区域内的透射率也可以为低于70%。
在另一个实施方案中,热塑性中间层是具有日光功能,特别是具有红外辐射吸收性能的功能性中间层,例如其中包含氧化铟锡(ITO)颗粒的PVB膜。
在一个实施方案中,热塑性中间层形成为红外辐射反射元件,例如形成为包含第一层和其上布置的带红外辐射反射涂层的载体膜的红外辐射反射双层,或者包含第一层、第二层和布置在其间的带红外辐射反射涂层的载体膜的红外辐射反射三层。
热塑性中间层也可以是功能性中间层,其中结合了两种或更多种功能性能,例如具有颜色功能和/或日光功能的隔音性能。
根据本发明的复合玻璃板可以包含一个或多个附加的中间层,特别是附加的功能性中间层,其中这些附加的中间层具有基本上恒定的厚度。也就是说,所述一个或多个附加的中间层不具有楔角。
附加的中间层尤其可以是红外辐射反射元件,紫外线辐射吸收层,着色或染色的层,阻挡层或这些的组合。在存在多个附加中间层的情况下,这些中间层也可以具有不同的功能。
在一个实施方案中所述一个或多个附加的中间层至少包含聚乙烯醇缩丁醛(PVB),乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物,优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB),特别优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。
外玻璃板和/或内玻璃板可以具有抗反射涂层,抗粘附涂层,抗刮擦涂层,光催化涂层,可电加热的涂层,遮阳涂层和/或低辐射涂层。
外玻璃板和内玻璃板的厚度可以宽泛地变化,并且因此可以匹配具体情况的要求。外玻璃板和内玻璃板的厚度优选为1 mm至5 mm,特别优选1 mm至3 mm,其中在楔形的玻璃板的情况下厚度均意指最大的厚度。例如,外玻璃板在较厚的第一端部的厚度为2.1 mm,和内玻璃板在较厚的第一端部的厚度为1.6 mm。然而,外玻璃板或尤其是内玻璃板也可以是薄玻璃,其厚度例如为0.55 mm。
热塑性中间层的厚度在最厚位置处是例如0.76 mm至0.84 mm,并且在最薄位置处是例如至少0.55 mm,优选至少0.65 mm,前提条件是最薄位置处的厚度比最厚位置处的厚度更低。
热塑性膜,特别是PVB膜以例如0.38 mm和0.76 mm的标准厚度出售。然而,热塑性膜,特别是PVB膜也以1.14 mm或1.52 mm的厚度出售。具有隔音性能的热塑性膜例如以0.50mm和0.84 mm的厚度出售。从所有这些膜,可以通过拉伸有利地制造楔形的拉伸的热塑性中间层。
本领域技术人员另外知晓,楔角是通过拉伸还是通过挤出形成的。
外玻璃板和内玻璃板的高度,即在挡风玻璃的情况下复合玻璃板的车顶边缘与复合玻璃板的发动机边缘之间的距离优选为0.8 m至1.40 m,特别优选0.9 m至1.25 m。应当理解,热塑性中间层和任选的附加中间层的高度由此也优选为0.8 m至1.40 m,特别优选0.9 m至1.25m。
根据本发明的复合玻璃板可以是运输工具玻璃。运输工具玻璃提供用于将运输工具内部空间与外部环境分隔开。因此,运输工具玻璃也是用于或提供在运输工具车身的窗户开口中的窗玻璃。根据本发明的复合玻璃板尤其是机动运输工具的挡风玻璃。
在运输工具玻璃的情况下,内玻璃板是指提供在安装位置中朝向运输工具内部空间的那个玻璃板。外玻璃板是指提供在安装位置中朝向运输工具外部环境的那个玻璃板。
外玻璃板和内玻璃板可以彼此独立地是透明和无色的,但也可以是着色、浊化或染色的。在一个优选实施方案中通过复合玻璃板的总透射率为大于70%,尤其是当该复合玻璃板是挡风玻璃时。术语“总透射率”涉及通过ECE-R 43,附件3,第9.1节所确定的用于测试机动运输工具玻璃的光透过率的方法。外玻璃板和内玻璃板可以由未施加预应力的、部分施加预应力的或施加预应力的玻璃组成。
根据本发明的复合玻璃板可以另外包含遮蔽印刷物,特别是由深色的,优选黑色的瓷漆构成的遮蔽印刷物。遮蔽印刷物特别是周围的,即框架状的遮蔽印刷物。周围的遮蔽印刷物主要用作复合玻璃板的安装粘合剂的UV保护。遮蔽印刷物可以是不透明和整面形成的。遮蔽印刷物也可以至少局部半透明地形成,例如形成为点状栅格、条形栅格或格子栅格。替代地,遮蔽印刷物也可以具有梯度,例如从不透明的覆盖到半透明的覆盖。遮蔽印刷物通常施加到外玻璃板的内部空间侧表面上或内玻璃板的内部空间侧表面上。
如上所述,根据本发明,外玻璃板和/或内玻璃板具有楔形的横截面。外玻璃板和/或内玻璃板优选是在浮法玻璃工艺中制造的具有楔形横截面的浮法玻璃。例如,它可以是石英玻璃,硼硅酸盐玻璃,铝硅酸盐玻璃或优选钠钙玻璃。
如果仅外玻璃板是在浮法玻璃工艺中制造的具有楔形横截面的浮法玻璃,则内玻璃板具有基本上恒定的厚度并且可以在浮法玻璃工艺中由如对于窗玻璃常见的钠钙玻璃制成。然而,内玻璃板在这种情况下也可以由其他类型的玻璃制成,例如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃。替代地,内玻璃板在这种情况下也可以不是在浮法玻璃工艺中制造的,而是由刚性的透明塑料(例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)制成。
如果仅内玻璃板是在浮法玻璃工艺中制造的具有楔形横截面的浮法玻璃,则外玻璃板具有基本上恒定的厚度并且可以在浮法玻璃工艺中由如对于窗玻璃常见的钠钙玻璃制成。然而,外玻璃板在这种情况下也可以由其他类型的玻璃制成,例如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃。替代地,外玻璃板在这种情况下也可以不是在浮法玻璃工艺中制造的,而是由刚性的透明塑料(例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)制成。
在一个实施方案中,外玻璃板和/或内玻璃板是平板玻璃,特别是在浮法玻璃工艺中制造的浮法玻璃。
在本申请中应当理解,层的基本上恒定的厚度是指层的厚度跨长度和宽度在正常制造公差内是恒定的。这优选意味着厚度变化不超过5%,优选不超过3%。
在浮法玻璃工艺的情况下,将玻璃熔体从一侧引导到液态锡浴(浮法浴)上。例如,在锡浴入口处的温度为大约1000℃。较轻的玻璃熔体漂浮在锡上,并且在锡表面上均匀铺展。在锡浴的较凉的端部,将凝固的玻璃以带状形式连续拉出,并且然后冷却。在足够冷却之后,从玻璃带分别切割出期望尺寸的玻璃板材,然后从这些玻璃板材可以切割出例如用于挡风玻璃的玻璃板。
通过将玻璃熔体分布在锡浴上确定了玻璃的平衡厚度。为了制造具有楔形横截面的浮法玻璃,例如将玻璃通过主动驱动的(顶部)辊从锡浴中拉出,由此实现玻璃带的伸长。对此,可以通过辊的速度设定玻璃的厚度,其中对于制造较薄的玻璃设定较快的辊速度,而对于较厚的玻璃设定较低的辊速度。当例如辊在玻璃带的侧边区域中的速度大于在玻璃带的中心中的速度时,则可以制造具有平凸横截面的玻璃带,从中可以切割出楔形玻璃板。
如本领域技术人员所知的,在浮法玻璃工艺中制造的玻璃由于从锡浴中拉出而使其其表面具有一定的不平度或波纹度。因此,两个玻璃表面具有平行排列的长形的凸部和凹部,其分别沿着玻璃带从锡浴的拉出方向延伸。长形的凸部和凹部对应于波峰和波谷,其垂直于拉出方向交替地布置。对于本领域技术人员来说,玻璃的这些长形结构也以术语“浮线”(float lines)已知。在具有楔形横截面的平板玻璃板的制造中,以其较长尺寸沿着玻璃带从锡浴的拉出方向而切割玻璃板,使得浮线平行于玻璃板的较长尺寸延伸。
而且,通过挤出具有楔形横截面的膜或通过拉伸在挤出方法中制造的厚度基本上恒定的膜而制造的楔形热塑性中间层通常特征在于与制造相关的不期望的波纹度。因此,热塑性中间层的表面具有沿着第五(膜)方向R5延伸并且在垂直于第五(膜)方向R5的第六(膜)方向上交替排列的多个长形的凸部(波峰)和长形的凹部(波谷)。第五方向R5对应于热塑性中间层的挤出方向。第六方向R6对应于热塑性中间层的最大线性厚度增加的方向。热塑性中间层的长形的凸部和长形的凹部通常彼此平行并且以彼此交替的顺序布置。
长形的凸部(波峰)和凹部(波谷)在本发明中描述了与制造相关的、实际上不期望的表面波纹度。通常,相邻凸部之间的距离或相邻凹部之间的距离为大于或等于50 mm。这区别于期望的表面粗糙度,该期望的表面粗糙度通常有意识地以长形的凸部和凹部的形式压印在膜表面中,从而在层压复合玻璃板时有利于排气,其中相邻凸部或凹部的距离通常为小于1 mm。
热塑性中间层的与制造相关的波纹度与玻璃板的与制造相关的波纹度的叠加会导致不利地损害复合玻璃的光学性能,其中在该复合玻璃中在第一玻璃板和第二玻璃板之间层压所述热塑性中间层。当热塑性中间层与第一玻璃板和/或第二玻璃板的与制造相关的波纹度不利地叠加时,该效果特别明显。当例如对于机动运输工具的挡风玻璃,头部从一侧倾斜到另一侧或从上到下倾斜时,由于局部变化的光学折射能力可能会使得物体在透视中出现失真。
通过在根据本发明的复合玻璃板中使得热塑性中间层沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,而该第六方向R6相对于热塑性中间层的下边缘和上边缘之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α,使得在根据本发明的复合玻璃板中也使得热塑性中间层的与制造相关的波纹度相对于形成为具有楔形横截面的玻璃板的外玻璃板的与制造相关的波纹度和/或相对于形成为具有楔形横截面的玻璃板的内玻璃板的与制造相关的波纹度偏转角度α。因此,楔形的外玻璃板和/或内玻璃板的与制造相关的波纹度不与热塑性中间层的与制造相关的波纹度叠加。因此,相比于其中热塑性中间层沿着从下边缘到上边缘的最短连接线具有最大的线性厚度增加的复合玻璃板的光学性能,根据本发明的复合玻璃板的光学性能得以改善。在一个优选的实施方案中,角度α为大于0°且小于90°,优选大于0°且小于45°,特别优选大于0°且小于30°,并且非常特别优选大于0°且小于15°。
根据本发明的复合玻璃板优选在空间的一个或多个方向上弯曲,如用于机动运输工具玻璃常见的,其中典型的曲率半径为大约10 cm至大约40 m。然而,如果复合玻璃为用于公共汽车、火车或拖拉机的玻璃板时,则它也可以是平面的。
根据本发明的复合玻璃板可以用作显示信息的平视显示器(HUD)。
本发明还涉及一种用于平视显示器(HUD)的投影装置,该投影装置至少包括根据本发明的复合玻璃板和投影仪。如在HUD的情况下常见的,投影仪照射挡风玻璃的区域,在该区域中在观看者(驾驶员)的方向上反射该辐照,由此产生观看者从其角度来说感知为在挡风玻璃后面的虚拟图像。投影仪可以照射的挡风玻璃区域称为HUD区域。投影仪的辐照方向通常可以通过镜子变化,特别是垂直变化,从而使得投影匹配观看者的身体尺寸。观看者的眼睛在镜子位置给定的情况下必须位于的区域称为视箱窗口(Eyeboxfenster)。该视箱窗口可以通过调整镜子而垂直移动,其中将整个由此可达到的区域(即所有可能的视箱窗口的叠加)称为视箱。位于视箱内的观看者可以感知到虚拟图像。当然,因此意味着观看者的眼睛,而不是例如整个身体必须位于视箱内。
这里使用的来自HUD领域的专业术语是本领域技术人员公知的。有关详细说明,请参阅Institut für Informatik der Technischen Universität München的AlexanderNeumann的博士论文“Simulationsbasierte Messtechnik zur Prüfung von Head-UpDisplays”(慕尼黑:慕尼黑工业大学图书馆,2012年),尤其是第2章“Das Head-UpDisplay”。
根据本发明的复合玻璃板的上述优选实施方案也相应地适用于包含根据本发明的复合玻璃板和投影仪的投影装置。
本发明还涉及一种制造用于平视显示器(HUD)的复合玻璃板的方法,其中该复合玻璃板具有外玻璃板、内玻璃板和布置在外玻璃板与内玻璃板之间的具有楔形横截面的热塑性中间层,并且外玻璃板和/或内玻璃板具有楔形的横截面,和其中在该方法中至少包括:
(a)提供具有上边缘、下边缘和两个侧边缘的外玻璃板和具有上边缘、下边缘和两个侧边缘的内玻璃板,其中外玻璃板具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘和上边缘之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,和/或内玻璃板具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘和上边缘之间的最短连接线的第四方向R4具有最大的线性厚度增加;
(b)提供卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层;
(c)从卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层如此切割出具有上边缘和下边缘以及两个侧边缘的热塑性中间层(即玻璃板形状的热塑性中间层),使得热塑性中间层具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于热塑性中间层的下边缘和上边缘之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α;
(d)将热塑性中间层平面地布置在外玻璃板和内玻璃板之间;和
(e)通过层压将外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板接合。
卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层可以通过挤出楔形热塑性中间层或通过拉伸具有恒定厚度的热塑性中间层来制造。具有恒定厚度的热塑性中间层,或者其至少单个膜,可以优选地通过挤出方法来制造。卷材形式的拉伸的热塑性中间层的楔角可以通过选择合适的拉伸锥体来设定。本领域技术人员已知的是,在拉伸过程中必须根据对于拉伸的热塑性中间层所意图实现的楔角来使用哪种拉伸锥体。
所述方法可以另外包括以下步骤:提供至少一个附加中间层,并且将其彼此独立地布置在外玻璃板和热塑性中间层之间或在内玻璃板和热塑性中间层之间。所述至少一个附加中间层具有基本上恒定的厚度。因此,在提供一个附加中间层的情况下,可以将其布置在外玻璃板和热塑性中间层之间或在内玻璃板和热塑性中间层之间。因此,在提供多于一个附加中间层的情况下,可以将其布置在外玻璃板和热塑性中间层之间或在内玻璃板和热塑性中间层之间,或者可以将这些附加中间层布置在外玻璃板和热塑性中间层之间以及在内玻璃板和热塑性中间层之间。
所述至少一个附加中间层优选是功能性中间层,特别是IR反射层,UV吸收层,着色或染色的层,阻挡层或它们的组合。在存在多个附加中间层的情况下,它们也可以具有不同的功能。
本发明还提供一种用于制造具有期望的楔角K1的复合玻璃板的方法,其中至少包括:
(a)确定期望的楔角K1;
(b)提供外玻璃板和内玻璃板,其中外玻璃板和/或内玻璃板具有楔形横截面,并且外玻璃板的楔角K2与内玻璃板的楔角K3之和KS小于期望的楔角K1;
(c)确定期望的楔角K1和总和KS之间的差KD;
(d)提供卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层,其中卷材形式的热塑性中间层的楔角K5大于差KD;
(e)确定玻璃板形状的热塑性中间层的下边缘和上边缘之间的最短连接线与沿着热塑性中间层的最大的线性厚度增加的方向R6必须偏差的角度α,从而获得热塑性中间层沿着下边缘和上边缘之间的最短连接线的楔角K4,其对应于差KD;
(f)从卷材形式的热塑性中间层如此切割出玻璃板形状的热塑性中间层,使得热塑性中间层具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于玻璃板形状的热塑性中间层的下边缘和上边缘之间的最短连接线偏转角度α;
(g)将热塑性中间层平面地布置在外玻璃板和内玻璃板之间;和
(h)将外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板通过层压接合。
角度α可以如下计算:
。
在所述方法的一个优选实施方案中,角度α大于0°且小于90°,优选大于0°且小于45°,特别优选大于0°且小于30°,并且非常特别优选大于0°且小于15°。
根据本发明的方法的优点在于,通过引入偏转角度α的、具有楔形横截面的热塑性中间层可以精细地调节楔角,因为当偏转楔形膜时在相同方向上测量的情况下,楔角稍微减小。因此,对于具有楔形横截面的热塑性中间层,中间层的楔角通过选择热塑性中间层偏转的合适角度而可以容易地精细调节。在楔形浮法玻璃的制造中,具有不同楔角的玻璃板的制造要复杂得多,因此通常仅制造具有一系列特定楔角的玻璃板,例如0.1 mrad,0.2mrad,0.3 mrad,0.4 mrad,0.5 mrad,0.6 mrad的楔角。使用具有楔形横截面的偏转的热塑性中间层可以以简单的方式精细调节由外玻璃板和内玻璃板和热塑性中间层构成的复合玻璃板的楔角,其中外玻璃板和/或内玻璃板具有楔形横截面。
例如,为了制造楔角为0.55 mrad的复合玻璃板,层压楔角为0.5 mrad的外玻璃板,恒定厚度(楔角等于0 mrad)的内玻璃板和沿着从下边缘到上边缘的最短连接线的楔角为0.05 mrad的偏转的热塑性中间层。
如果复合玻璃板是弯曲的,则优选在层压之前让外玻璃板和内玻璃板经历弯曲过程。优选地,将外玻璃板和内玻璃板一起(即,同时并且通过相同的工具)全等地弯曲,这是因为由此使得用于随后进行的层压的玻璃板的形状最佳地彼此匹配。用于玻璃弯曲过程的典型温度为例如500℃至700℃。
根据本发明的复合玻璃板的上述优选实施方案也相应地适用于制造根据本发明的复合玻璃板的方法。
本发明还涉及根据本发明的复合玻璃板作为陆地、空中或水上交通运输工具中的运输工具玻璃,特别是在机动运输工具中,并且特别是在机动运输工具的挡风玻璃中的用途。
下面将参考附图和示例性实施方案更详细地阐述本发明。附图是示意性表示,而不是严格按比例绘制。附图不以任何方式限制本发明。
图1示出了从在浮法工艺中制造的平板玻璃切割出具有楔形横截面的单个玻璃板时该单个玻璃板的布置的示意图;
图2示出了在浮法工艺中制造的具有楔形横截面的单个玻璃板沿着图1所示的剖面线X-X'的横截面图;
图3示出了卷材形式的热塑性中间层的示意图;
图4示出了卷材形式的热塑性中间层的一个实施方案沿着图3所示的剖面线A-A'的横截面图的局部;
图5示出了从卷材形式的热塑性中间层切割出玻璃板形状的热塑性中间层的布置的示意图;
图6示出了根据本发明的复合玻璃板的一个实施方案的分解图;
图7示出了根据本发明的复合玻璃板的另一个实施方案的分解图;
图8示出了根据本发明的复合玻璃板的另一个实施方案的分解图;
图9示出了根据本发明的投影装置的一个实施方案的横截面;
图10示出了根据本发明的方法的一个实施方案的流程图。
图1示出了从在浮法工艺中制造的、具有平凸横截面的玻璃带6的在浮法工艺中制造的、具有楔形横截面5的平板玻璃切割出单个玻璃板时该单个玻璃板5的布置的示意图。第一方向R1和第三方向R3对应于玻璃带6在浮法工艺中的拉出方向。第二方向R2和第四方向R4沿着相应单个玻璃板5的下边缘U5到上边缘O5的最短连接线延伸,并且因此垂直于第一方向R1和第三方向R3。
图2示出了在浮法工艺中制造的具有楔形横截面5的单个玻璃板沿着图1所示的剖面线X-X'的横截面图。图2所示的单个玻璃板5可以是例如根据本发明的复合玻璃1的外玻璃板2。然而,图2所示的单个玻璃板5也可以是根据本发明的复合玻璃的内玻璃板3。在根据本发明的复合玻璃1的情况下,也可以形成如图2所示的外玻璃板2以及内玻璃板3。
图2在横截面中所示的单个玻璃板5在表面12、12'上具有凸部8和凹部9,它们垂直于上侧O5和下侧U5之间的最短连接线延伸。图2在横截面中所示的单个玻璃板在较厚的端部具有例如2.1 mm的厚度和0.7 mrad的楔角,并且例如由钠钙玻璃组成。
图3示出了卷材形式的热塑性中间层15的示意图。卷材形式的热塑性中间层15具有楔形的横截面并且例如由单层热塑性材料形成,例如由在较厚的端部处的厚度为0.76mm的PVB膜形成。替代地,它可以由另一种合适的材料,例如聚酰胺或聚乙烯组成。卷材形式的热塑性中间层15通过挤出楔形的中间层或通过拉伸在挤出方法中制造的具有基本上恒定厚度的热塑性中间层来制造,其中挤出方向分别对应于卷15的卷起-或展开方向。在图3中,挤出-或展开方向以方向R5标示,并且热塑性中间层的最大线性厚度增加的方向以方向R6标示。
图4示出了卷材形式的热塑性中间层15根据图3所示的剖面线A-A'的横截面图的局部。可以看出,卷材形式的热塑性中间层15的厚度在从A'至A的方法上增加。卷材形式的热塑性中间层15的厚度在最厚位置处为例如0.76 mm。卷材形式的热塑性中间层的表面13、13'具有平行排列的多个从表面突出的长形凸部10和从表面凹陷的长形凹部11。凸部10和凹部11分别在挤出方向R5上延伸(未在图4中示出)。横向于挤出方向,即在方向R6上,凸部10和凹部11交替排列。凸部10和凹部11形成为波纹状的,使得卷材形式的热塑性中间层15的表面13、13'具有波纹度。
图5示意性地示出了从卷材形式的热塑性中间层15切割出玻璃板形状的热塑性中间层4的布置。在图5中,卷材形式的热塑性中间层15对应于图3的卷材形式的热塑性中间层15。从图5中可以看出,从玻璃板形状的热塑性中间层4的下边缘U4到上边缘O4的最短连接线以方向R7标示。如图5所示的,热塑性中间层具有最大线性厚度增加所沿着的方向R6相对于方向R7偏转角度α(在图5中未示出)。在图5所示的实施方案中,方向R6相对于方向R7偏转例如45°。
图6示出了根据本发明的复合玻璃板1的一个实施方案的分解图。复合玻璃板1由通过热塑性中间层4彼此接合的外玻璃板2和内玻璃板3构成。外玻璃板2在安装位置中朝向外部环境,而内玻璃板3朝向运输工具内部空间。外玻璃板2的下边缘U2、热塑性中间层4的下边缘U4和内玻璃板3的下边缘U3在复合玻璃板1中齐平地上下相叠布置,外玻璃板2的上边缘O2、热塑性中间层4的上边缘O4和内玻璃板3的上边缘O3在复合玻璃板1中同样齐平地上下相叠布置。而且,外玻璃板2、内玻璃板3和热塑性中间层4的侧边缘S2、S3和S4分别齐平地上下相叠布置。
外玻璃板2具有例如0.3 mrad的楔角,该楔角沿着下边缘U2和上边缘O2之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,例如在较厚的端部处的厚度为2.1 mm。内玻璃板3具有例如0.3 mrad的楔角,该楔角沿着下边缘U3和上边缘O3之间的最短连接线的第二方向R4具有最大的线性厚度增加,例如在较厚的端部处的厚度为1.6 mm。但是也可以,仅外玻璃板2或仅内玻璃板3具有楔形的横截面。热塑性中间层4具有楔形横截面,该楔形横截面沿着方向R6具有最大的线性厚度增加,并且例如由单层热塑性材料形成,例如由在最厚位置处的厚度为0.76 mm的PVB膜形成。方向R6相对于沿着下边缘U4和上边缘O4之间的最短连接线的方向R7偏转角度α。热塑性中间层4例如沿着方向R7具有0.03 mrad的楔角。角度α沿着顺时针方向测量为例如45°。
图7示出了根据本发明的复合玻璃板1的一个实施方案的另一个分解图。复合玻璃板1包含外玻璃板2和内玻璃板3以及布置在其间的热塑性中间层4。图7所示的实施方案基本上对应于图6所示的实施方案。热塑性中间层4根据制造具有平行排列的多个从表面13、13'突出的长形凸部10和从表面凹陷的长形凹部11。凸部10和凹部11分别沿着在图7中以箭头R5标示的方向延伸。垂直于方向R5,即沿着方向R6,凸部10和凹部11交替排列。凸部10和凹部11形成为波纹状的。
外玻璃板2和内玻璃板3形成为在浮法工艺中制造的楔形平板玻璃5,并且根据制造具有平行排列的多个从表面突出的长形凸部8和从表面凹陷的长形凹部9。凸部8和凹部9分别沿着图7中对于外玻璃板2以箭头R1标示和对于内玻璃板3以箭头R3标示的方向延伸。垂直于方向R1和R3,即沿着方向R2和R4,凸部8和凹部9交替排列。凸部8和凹部9形成为波纹状的。
如图7所示的,在图7所示的根据本发明的复合玻璃板1的实施方案中,如此布置热塑性中间层4以及外玻璃板2和内玻璃板3,使得热塑性中间层4的沿着方向R5延伸和沿着方向R6交替排列的凸部10和凹部11相对于方向R1和R3偏转45°和因此相对于外玻璃板2和内玻璃板3的凸部8和凹部9偏转45°地布置。
图8示出了根据本发明的复合玻璃板1的一个实施方案的另一个分解图。该实施方案与图7所示的实施方案的不同之处仅在于,内玻璃板3构成为在浮法工艺中制造的具有恒定厚度7的平板玻璃。它具有浮线,即凸部19和凹部20,它们沿着第八方向R8延伸并且横向于第八方向R8,即在第九方向R9上交替排列。凸部19和凹部20形成为波纹状的。
如图8所阐释的,在图8所示的根据本发明的复合玻璃板1的实施方案中,如此布置热塑性中间层4以及外玻璃板2和内玻璃板3,使得热塑性中间层4的沿着方向R5延伸和沿着方向R6交替排列的凸部10和凹部11相对于方向R1和R8偏转45°和因此相对于外玻璃板2的凸部8和凹部9和相对于内玻璃板3的凸部19和凹部20偏转45°地布置。
图9示出了根据本发明的投影装置16的一个实施方案的横截面。投影装置16包括复合玻璃板1,特别是轿车的挡风玻璃。在图9所示的投影装置16中,复合玻璃板1对应于图6所示的复合玻璃板1。投影装置16还包括投影仪17,其对准复合玻璃板1的区域B。在区域B(通常称为HUD区域)中,可以通过投影仪17产生图像,当观看者18(运输工具驾驶员)的眼睛位于所谓的视箱E之内时,所述图像被观看者18(运输工具驾驶员)感知为在复合玻璃板1的背离他一侧上的虚拟图像。
为了简单起见,在图1至9中将复合玻璃板1显示为平面的。如果复合玻璃板1是挡风玻璃,则其优选在空间的一个或多个方向上是弯曲的,如对于机动运输工具玻璃常见的,其中典型的曲率半径为大约10 cm至大约40 m。
图10示出了根据本发明的用于制造根据本发明的复合玻璃板1的方法的一个实施方案的流程图。
该方法包括在第一步骤 I中提供具有上边缘O2、下边缘U2和两个侧边缘S2的外玻璃板2和具有上边缘O3、下边缘U3和两个侧边缘S3的内玻璃板3,其中外玻璃板2具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘U2和上边缘O2之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,和/或内玻璃板3具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘U3和上边缘O3之间的最短连接线的第四方向R4具有最大的线性厚度增加。
在第二步骤 II中,该方法包括提供卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层15。
在第三步骤 III中,该方法包括从卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层15如此切割出具有上边缘O4和下边缘U4以及两个侧边缘S4(即玻璃板形状)的热塑性中间层4,使得热塑性中间层4具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于下边缘U4和上边缘O4之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α。
在第四步骤 IV中,该方法包括将热塑性中间层4平面地布置在外玻璃板2和内玻璃板3之间。
在第五步骤 V中,该方法包括通过层压将外玻璃板2、热塑性中间层4和内玻璃板3接合。
附图标记列表
1 复合玻璃板
2 外玻璃板
3 内玻璃板
4 热塑性中间层
5 由在浮法工艺中制造的、具有楔形横截面的平板玻璃构成的单个玻璃板;在浮法工艺中制造的、具有楔形横截面的平板玻璃;
6 玻璃带
7 由在浮法工艺中制造的、具有基本上恒定厚度的平板玻璃构成的单个玻璃板;在浮法工艺中制造的、具有基本上恒定厚度的平板玻璃
8 凸部
9 凹部
10 凸部
11 凹部
12、12' 玻璃板表面
13、13' 热塑性中间层的表面
15 卷,卷材形式的热塑性中间层
16 投影装置
17 投影仪
18 观看者
19 凸部
20 凹部
B 复合玻璃板1的HUD区域
E 视箱,视箱窗口
K1 复合玻璃板的(期望的)楔角
K2 外玻璃板的楔角
K3 内玻璃板的楔角
KS 外玻璃板的楔角与内玻璃板的楔角之和; KS = K2 + K3;
KD (期望的)楔角K1与总和KS之间的差
K4 热塑性中间层沿着方向R7的楔角
K5 热塑性中间层沿着方向R6的楔角
O 复合玻璃板的玻璃板上边缘
O2 外玻璃板的上边缘
O3 内玻璃板的上边缘
O4 热塑性中间层的上边缘
O5 由在浮法工艺中制造的、具有楔形横截面的平板玻璃构成的单个玻璃板的上边缘
R1 第一方向
R2 第二方向
R3 第三方向
R4 第四方向
R5 第五方向
R6 第六方向
R7 第七方向
R8 第八方向
R9 第九方向
S 复合玻璃板的侧边缘
S2 外玻璃板的侧边缘
S3 内玻璃板的侧边缘
S4 热塑性中间层的侧边缘
U 复合玻璃板的下边缘
U2 外玻璃板的下边缘
U3 内玻璃板的下边缘
U4 热塑性中间层的下边缘
U5 由在浮法工艺中制造的、具有楔形横截面的平板玻璃构成的单个玻璃板的下边缘。
Claims (15)
1.用于平视显示器(HUD)的复合玻璃板(1),其具有玻璃板上边缘(O),玻璃板下边缘(U)和两个玻璃板侧边缘(S),其至少包括
- 具有上边缘(O2)和下边缘(U2)以及两个侧边缘(S2)的外玻璃板(2);
- 具有上边缘(O3)和下边缘(U3)以及两个侧边缘(S3)的内玻璃板(3);和
- 布置在外玻璃板(2)和内玻璃板(3)之间、具有上边缘(O4)和下边缘(U4)以及两个侧边缘(S4)的热塑性中间层(4);
其中
外玻璃板(2)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘(U2)和上边缘(O2)之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,和/或内玻璃板(3)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘(U3)和上边缘(O3)之间的最短连接线的第四方向R4具有最大的线性厚度增加;和
热塑性中间层(4)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于下边缘(U4)和上边缘(O4)之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α。
2.根据权利要求1所述的复合玻璃板,其中所述角度α大于0°且小于90°,优选大于0°且小于45°,特别优选大于0°且小于30°,并且非常特别优选大于0°且小于15°。
3.根据权利要求1或2所述的复合玻璃板,其中所述热塑性中间层(4)是楔形挤出的中间层或拉伸的中间层。
4.根据权利要求1至3之一所述的复合玻璃板(1),其中所述热塑性中间层(4)至少包含聚乙烯醇缩丁醛(PVB),乙烯乙酸乙烯酯(EVA),聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物,优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB),特别优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。
5.根据权利要求1至4之一所述的复合玻璃板(1),其中所述热塑性中间层(4)是功能性中间层,特别是具有隔音性能的中间层,红外辐射反射中间层,红外辐射吸收中间层,UV辐射吸收中间层,染色的中间层和/或着色的中间层。
6.根据权利要求1至5之一所述的复合玻璃板(1),还包括至少一个具有基本上恒定厚度的附加中间层,特别是红外辐射吸收层,红外辐射反射层,UV吸收层,着色或染色的层,阻挡层或这些的组合。
7.根据权利要求1至6之一所述的复合玻璃板(1),其中所述外玻璃板(2)和/或所述内玻璃板(3)是平板玻璃,特别是在浮法玻璃工艺中制造的浮法玻璃。
8.根据权利要求1至7之一所述的复合玻璃板(1),其中所述外玻璃板(2)和/或所述内玻璃板(3)具有抗反射涂层,抗粘附涂层,抗刮擦涂层,光催化涂层,可电加热的涂层,遮阳涂层和/或低辐射涂层。
9.根据权利要求1至8之一所述的复合玻璃板(1),其中所述复合玻璃板(1)是运输工具玻璃,尤其是机动运输工具的挡风玻璃。
10.用于平视显示器(HUD)的投影装置(16),其用于在HUD区域(B)中为观看者(18)显示信息,其至少包括:
- 根据权利要求1至9之一所述的复合玻璃板(1),和
- 投影仪(17),其对准HUD区域(B)。
11.制造用于平视显示器(HUD)的复合玻璃板(1)的方法,其至少包括以下步骤:
(a)提供具有上边缘(O2)、下边缘(U2)和两个侧边缘(S2)的外玻璃板(2)和具有上边缘(O3)、下边缘(U3)和两个侧边缘(S3)的内玻璃板(3),其中外玻璃板(2)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘(U2)和上边缘(O2)之间的最短连接线的第二方向R2具有最大的线性厚度增加,和/或内玻璃板(3)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着下边缘(U3)和上边缘(O3)之间的最短连接线的第四方向R4具有最大的线性厚度增加;
(b)提供卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层(15);
(c)从卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层(15)如此切割出具有上边缘(O4)和下边缘(U4)以及两个侧边缘(S4)的热塑性中间层(4),使得热塑性中间层(4)具有楔形横截面,该楔形横截面沿着第六方向R6具有最大的线性厚度增加,其中第六方向R6相对于下边缘(U4)和上边缘(O4)之间的最短连接线的第七方向R7偏转不同于0°的角度α;
(d)将热塑性中间层(4)平面地布置在外玻璃板(2)和内玻璃板(3)之间;和
(e)通过层压将外玻璃板(2)、热塑性中间层(4)和内玻璃板(3)接合。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述角度α大于0°且小于90°,优选大于0°且小于45°,特别优选大于0°且小于30°,并且非常特别优选大于0°且小于15°。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中卷材形式的具有楔形横截面的热塑性中间层(15)通过楔形挤出热塑性中间层或通过拉伸恒定厚度的热塑性中间层来制造。
14.根据权利要求11至13之一所述的方法,还包括以下步骤:提供至少一个基本上恒定厚度的附加中间层,并且将其彼此独立地布置在外玻璃板(2)和热塑性中间层(4)之间或在内玻璃板(3)和热塑性中间层(4)之间。
15.根据权利要求1至9之一所述的复合玻璃板(1)作为陆地、空中或水上交通运输工具中的运输工具玻璃,特别是在机动运输工具中,并且特别是作为充当平视显示器的投影装置的投影面的挡风玻璃的用途。
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