JP3698233B2 - プリント配線板実装構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
【0002】
本発明はプリント配線板実装構造に係り、特に通信装置、情報処理装置等の一部を構成するプリント配線板実装構造であってバックパネルに複数のプリント配線板が並んで実装された構成のプリント配線板実装構造に関する。
【従来の技術】
【0003】
図1(A),(B)は、通信装置のシェルフ(図示せず)内に組み込まれている従来のプリント配線板実装構造10を示す。11はバックパネルであり、多層配線構造を有する。12は複数のプリント配線板ユニットであり、プリント配線板13上にLSI14等が実装してあり、コネクタ接続されて、バックパネル11の前面11a側に垂直の向きで並んで実装してある。複数のプリント配線板ユニット12の間は、バックパネル11内の配線パターンによって電気的に接続されている。
【0004】
図2(A),(B)は、情報処理装置のシェルフ(図示せず)内に組み込まれている従来のプリント配線板実装構造20を示す。プリント配線板実装構造20は、情報の処理を行う。21はバックパネルであり、多層配線構造を有する。22は複数の前面側プリント配線板ユニットであり、バックパネル21の前面21a側にコネクタ接続されて垂直の向きで並んで実装してある。30は複数の背面側プリント配線板ユニットであり、バックパネル21の裏面21b側にコネクタ接続されて垂直の向きで並んで実装してある。前面側プリント配線板ユニット22及び背面側プリント配線板ユニット30は、夫々、プリント配線板23、31にLSI24、32が実装してある構造である。LSI24、32は、ドライバとレシーバとを備えており、情報の処理を行う。複数の前面側プリント配線板ユニット22の間、複数の背面側プリント配線板ユニット30の間、前面側プリント配線板ユニット22と背面側プリント配線板ユニット30との間は、バックパネル21内の配線パターンによって電気的に接続されている。
【0005】
プリント配線板実装構造20は、複数の前面側プリント配線板ユニット22の間、複数の背面側プリント配線板ユニット30の間、前面側プリント配線板ユニット22と背面側プリント配線板ユニット30との間で、LSI24、32のドライバが命令を送り出し、LSI24、32のレシーバが情報を受け取る動作を行って情報の処理が行われる。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図1(A),(B)のプリント配線板実装構造10は、以下の問題を有する。現在、各プリント配線板ユニット12の処理能力の増加に伴ってバックパネル11内の配線パターンの数を増やすことが必要となってきている。バックパネル11内の配線パターンの数を増やすためには、バックパネル11の層数を増やすこと或いは、図1(B)に符号15で示すようにジャンパ線を追加することが必要となる。バックパネル11の層数を増やすと、バックパネル11の製造コストが相当に高くなってしまう。ジャンパ線15を追加した場合には、信頼性が低下してしまう。
【0007】
図2(A),(B)のプリント配線板実装構造20は、以下の問題を有する。 図3に示すように、前面側プリント配線板ユニット22−1と、前面側プリント配線板ユニット22−2と背面側プリント配線板ユニット30−1との間での命令の送り出し及び情報の受け取りについて考えてみる。前面側プリント配線板ユニット22−1のLSI24−1からの命令は、符号40で示すバックパネル21内を通った経路を通って前面側プリント配線板ユニット22−2のLSI24−2に到り、LSI24−2からの情報は、上記の経路40を通ってLSI24−1に到る。また、LSI24−1からの命令は、符号41で示すバックパネル21内を通った経路を通って背面側プリント配線板ユニット31−1のLSI32−1に到り、LSI32−1からの情報は、上記の経路41を通ってLSI24−1に到る。上記の経路40、41の長さは長い。
【0008】
上記の経路40、41の長さが長いことが、情報の処理の高速度化を図る上で障害となっていた。
【0009】
そこで、本発明は上記課題を解決したプリント配線板実装構造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】
【0010】
請求項1の発明は、前面に前面側コネクタを有し背面に背面側コネクタを有するバックパネルに対して、複数の前面側プリント配線板がその端部のコネクタを上記前面側コネクタと接続させて実装してあり、且つ複数の背面側プリント配線板がその端部のコネクタを上記背面側コネクタと接続させて実装してあり、該前面側プリント配線板と該背面側プリント配線板とが直交する関係にある構成のプリント配線板実装構造において、
前面側から見て、該前面側コネクタと該背面側コネクタとは交差しないで直交する配置にある構成としたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【0011】
〔第1参考例〕
図4(A),(B)は本発明の第1参考例になるプリント配線板実装構造50を示す。図5及び図6は、図4(A),(B)のプリント配線板実装構造50を分解して示す。プリント配線板実装構造50は、通常の通信装置のシェルフ(図示せず)内に組み込まれているものである。
【0012】
プリント配線板実装構造50は、シェルフ(図示せず)内に固定されてX−Z面内に位置しているバックパネル51と、バックパネル51の背面にコネクタ接続されて実装してある複数の背面側プリント配線板52と、前側からシェルフ(図示せず)内に挿入されてバックパネル51とコネクタ接続されて実装してある複数の前面側プリント配線板ユニット53とよりなる。背面側プリント配線板52はX−Y面である水平面内に位置する姿勢で、Z1−Z2方向に複数並んでおり、バックパネル51自体でまかなうことができるX1−X2方向の配線パターンの数を越える配線パターンをまかなう役割を有する。前面側プリント配線板ユニット53は、Y−Z面である垂直面内に位置する姿勢で、X1−X2方向に並んでおり、バックパネル51自体でまかなうことができるZ1−Z2方向の配線パターンの数を越える配線パターンをまかなう役割を有する。
【0013】
プリント配線板実装構造50をその前側から見たときに、前面側プリント配線板ユニット53は垂直、背面側プリント配線板52は水平であり、前面側プリント配線板ユニット53と背面側プリント配線板52とは直交する関係にある。
【0014】
バックパネル51は、複数層の配線構造を有するものであり、X1,X2方向に延在する多数の配線パターン70及びZ1,Z2方向に延在する多数の配線パターン70aを有する。配線層の数は、バックパネル51を通常の歩留りで且つ通常の製造コストで製造できる値である。バックパネル51自体でまかなえる配線パターンの数を越える配線パターンについては、背面側プリント配線板52及び前面側プリント配線板ユニット53がこれをまかなう構成である。よって、バックパネル51は、背面側に背面側プリント配線板52がコネクタ接続されて実装され、前面側に前面側プリント配線板ユニット53がコネクタ接続されて実装される構成となっている。
【0015】
ここで、バックパネル51に設けてあるコネクタについて説明する。
【0016】
図7及び図8を併せ参照して示すように、バックパネル51には、前面51aに前面側コネクタ54が整列して設けてあり、背面51bに背面側コネクタ55が整列して設けてある。
【0017】
バックパネル51には、多数のプレスフィットピン56がスルーホール57内に圧入されてプレスフィットされており、バックパネル51を貫通しており、後述するコネクタ54に対応した配置で並んでいる。プレスフィットピン56のうち、符号56Aで示すプレスフィットピンはコネクタ54の一部を構成し、符号56Bで示すプレスフィットピンはコネクタ54とコネクタ55とに共通に利用されてコネクタ54の一部とコネクタ55の一部とを構成する。よって、プレスフィットピン56Bを共通プレスフィットピンという。プレスフィットピン56Aは、バックパネル51の前面51aに突き出ているピン部56Aaと、バックパネル51の背面51bに突き出ているピン部56Abとを有する。共通プレスフィットピン56Bは、バックパネル51の前面51aに突き出ているピン部56Baと、バックパネル51の背面51bに突き出ているピン部56Bbとを有する。プレスフィットピン56Aは、スルーホール57内でバックパネル51内の配線パターン70又は配線パターン70aと電気的に接続してある。共通プレスフィットピン56Bがプレスフィットされるスルーホールはバックパネル51内の配線パターン70,70aとは電気的に接続されていず、共通プレスフィットピン56Bはバックパネル51内の配線パターン70,70aとは電気的に接続されていない。
【0018】
コネクタ54は、ピン部56Aa及びピン部56Baと、コネクタガイド58とよりなる。コネクタガイド58は、底板の多数の孔をピン部56Aa、56Baと嵌合させて、押さえバー59によってバックパネル51の前面51aに固定してある。コネクタガイド58内にピン部56Aa、56Baが突き出ている。コネクタ54は、長手方向がZ1,Z2方向である向きである。
【0019】
コネクタ55は、ピン部56Bbと、コネクタガイド60とよりなる。コネクタガイド60は、底板の多数の孔をピン部56Bbと嵌合させて、押さえバーによってバックパネル51の背面51bに固定してある。コネクタガイド57内にピン部56Bbが突き出ている。コネクタ55は、長手方向がX1,X2方向である向きであり、図7に示すように、X1,X2方向上隣合う2つのコネクタ54間に跨がっている。
【0020】
また、図9に示すように、所定のコネクタ54については1つのコネクタ54に対応して2つのコネクタ55が設けてある。
【0021】
図4、図5及び図6に示すように、背面側プリント配線板52は、X1,X2方向に延在する複数の配線パターン71を有する。配線パターン71は、背面側プリント配線板52の端部に沿って設けてある複数のコネクタ62の間をつないでいる。背面側プリント配線板52は、コネクタ62をコネクタ55に接続してバックパネル51の背面51bに実装してある。
【0022】
X1,X2方向上離れて位置しているコネクタ54のプレスフィットピン56Aの間は、バックパネル51の配線パターン70でもって電気的に接続してある。X1,X2方向上離れて位置しているコネクタ54のプレスフィットピン56Bの間は、背面側プリント配線板52の配線パターン71によって電気的に接続してある。
【0023】
前面側プリント配線板ユニット53は、Z1,Z2方向に延在する複数の配線パターン71aを有し、且つプリント配線板上にLSI73等が実装してあり、挿入方向上先頭側にコネクタ63を有する構成である。前面側プリント配線板ユニット53は、コネクタ63をコネクタ54と接続されて実装してある。
【0024】
別々の前面側プリント配線板ユニット53の間は、バックパネル51の配線パターン70及び背面側プリント配線板52の配線パターン71によって電気的に接続されている。
【0025】
別々の背面側プリント配線板52の間は、バックパネル51の配線パターン70a及び前面側プリント配線板ユニット53の配線パターン71aによって電気的に接続されている。
【0026】
上記の構成のプリント配線板実装構造50は、以下の効果を有する。
【0027】
(1)背面側プリント配線板52及び前面側プリント配線板ユニット53がバックパネル51の機能を果たすため、バックパネル51は配線層の数がバックパネル51を通常の歩留りで且つ通常の製造コストで製造できる値に留めることが出来、よって、プリント配線板実装構造50全体の製造コストが安価に出来る。
【0028】
(2)背面側プリント配線板52は、配線パターン71を有し、且つ、バックパネル51の背面にコネクタ接続されて実装してあり、且つ、前面側プリント配線板ユニット53は、配線パターン71aを有し、且つ、バックパネル51の前面にコネクタ接続されて実装してあるため、ジャンパ線を使用する構成に比べて信頼性の向上を図ることが出来る。
【0029】
ここで、上記参考例の変形例について説明する。
【0030】
以下の第1、第2の変形例がある。
【0031】
第1の変形例は、バックパネル51は配線パターン70及び配線パターン70aを有し、背面側プリント配線板52は配線パターン71を有し、前面側プリント配線板ユニット53は配線パターン71aを有しない構成である。
【0032】
第2の変形例は、バックパネル51は配線パターン70を有し、配線パターン70aは有していず、背面側プリント配線板52は配線パターン71を有し、前面側プリント配線板ユニット53は配線パターン71aを有しない構成である。 次に、バックパネル51上のコネクタ54、55の変形例について説明する。 図10は第1の変形例を示す。コネクタ54Aは、図8中のバックパネル51を貫通するプレスフィットピン56に代えて、バックパネル51のスルーホール57内にバックパネル51の前面51a側からバックパネル51の厚さtの約1/2の深さまで圧入されたピン80を有する構成である。コネクタ55Aは、図8中のバックパネル51を貫通するプレスフィットピン56に代えて、バックパネル51のスルーホール57内にバックパネル51の背面51b側からバックパネル51の厚さtの約1/2の深さまで圧入されたピン81を有する構成である。ピン81と、ピン80のうちピン81と整列しているピン80Aとは、スルーホール57を通して導通している。
【0033】
ピン81とピン80Aとが共通ピンを構成する。
【0034】
このコネクタ54A、55Aは、ピン80、81がスルーホール57を貫通していずスルーホール57の途中の位置までの圧入に留まっているため、圧入するときにピン80、81に曲がりが起きにくい。よって、コネクタ54A、55Aは、ピン曲がりが少ないものとなり、背面側プリント配線板52とコネクタ55Aとの接続及び前面側プリント配線板ユニット53とコネクタ54Aとの接続がより信頼性高くなされ、よって、プリント配線板実装構造がより信頼性高く組立てられる。
【0035】
図11は第2の変形例を示す。コネクタ54Bは、図8中のバックパネル51を貫通するプレスフィットピン56に代えて、バックパネル51Bの前面51Ba上のパッド90に半田付けされて固定してあるピン91を有する構成である。コネクタ55Bは、図8中のバックパネル51を貫通するプレスフィットピン56に代えて、バックパネル51Bの背面51Bb上のパッド92に半田付けされて固定してあるピン93を有する構成である。ピン93と、ピン91のうちピン93に対応するピン91Aとの間は、バックパネル51B内のビア94によって電気的に接続してある。
【0036】
ピン93とピン91Aとが共通ピンを構成する。
【0037】
コネクタ54B,55Bは、ピン91、93を圧入していないため、ピン91、93に曲がりがない。また、バックパネル51Bはスルーホールを有していないため、図11に示すように、バックパネル51Bの背面51Bbのうちコネクタ54Bに対応する部分に、配線パターン95を形成して電子部品96を実装することも出来る。
【0038】
〔第2参考例〕
図12(A),(B)及び図13は本発明の第2参考例になるプリント配線板実装構造100を示す。図14及び図15は、図12(A),(B)のプリント配線板実装構造100を分解して示す。プリント配線板実装構造100は、図16に示すサーバ110の筐体111内に強制空冷用ファン等と共に組み込まれているものであり、情報の処理を行う。
【0039】
プリント配線板実装構造100は、サーバ110の筐体111内に固定されてX−Z面内に位置しているバックパネル101と、バックパネル101の背面にコネクタ接続されて実装してある複数の背面側プリント配線板ユニット102と、サーバ110の前側から筐体111内に挿入されてバックパネル101とコネクタ接続されて実装してある複数の前面側プリント配線板ユニット103とよりなる。背面側プリント配線板ユニット102はX−Y面である水平面内に位置する姿勢で、Z1−Z2方向に複数並んでいる。前面側プリント配線板ユニット103は、Y−Z面である垂直面内に位置する姿勢で、X1−X2方向に並んでいる。プリント配線板実装構造100をその前側から見たときに、前面側プリント配線板ユニット103は垂直、背面側プリント配線板ユニット102は水平であり、前面側プリント配線板ユニット103と背面側プリント配線板ユニット102とは直交する関係にある。
【0040】
図17に示すように、バックパネル101は、複数層の配線構造を有する。バックパネル101には、前面101aに前面側コネクタ104が整列して設けてあり、背面101bに背面側コネクタ105が整列して設けてある。コネクタ104は、バックパネル101の略全高さに亘るZ1,Z2方向に長いものであり、X1−X2方向に並んでいる。コネクタ105は、バックパネル101の略全幅に亘るX1,X2方向に長いものであり、Z1−Z2方向に並んでいる。コネクタ104,105は、図8と同様に多数のプレスフィットピンを有する構成である。コネクタ104とコネクタ105とが交差している部分のプレスフィットピンが共通プレスフィットピンである。
【0041】
図12乃至図15に示すように、背面側プリント配線板ユニット102は、コネクタ106をコネクタ105に接続してバックパネル101の背面101bに実装してある。前面側プリント配線板ユニット103は、コネクタ107をコネクタ104に接続してバックパネル101の前面101aに実装してある。
【0042】
図13に示すように、背面側プリント配線板ユニット102には、各前面側プリント配線板ユニット103−1〜103−6に対応する複数のLSI108−1〜108−6が実装してある。各LSI108−1〜108−6は、ドライバとレシーバとを備えており、情報の処理を行う。背面側プリント配線板ユニット102には、各LSI108−1〜108−6と対応する前面側プリント配線板ユニット103−1〜103−6(共通プレスフィットピン)とを電気的に接続する配線パターン109と、各LSI108−1〜108−6間を電気的に接続する配線パターン110とが設けてある。
【0043】
ここで、図13中、離れている前面側プリント配線板ユニット103−1と前面側プリント配線板ユニット103−6との間での命令の送り出し及び情報の受け取りについて考えてみる。LSI108−1は前面側プリント配線板ユニット103−1に対応するものであり、LSI108−6は前面側プリント配線板ユニット103−6に対応するものである。前面側プリント配線板ユニット103−1からの命令は、LSI108−1から出て、配線パターン110を通ってLSI108−6に到り、前面側プリント配線板ユニット103−6からの情報はLSI108−6から出て、配線パターン110を通ってLSI108−1に到る。上記のように、命令及び情報は、専ら背面側プリント配線板ユニット102内で伝送され、バックパネル101を経由しない。よって、命令及び情報の伝達経路が短く、情報の処理が従来に比べてより高速度で行われる。
【0044】
また、プリント配線板実装構造100は、図13中二点鎖線で示すように背面側プリント配線板ユニット102を利用して別のプリント配線板実装構造と接続させることが可能であり、拡張性を有する。
【0045】
〔第3参考例〕
第3参考例及び第4参考例は、上記の第2参考例の変形例的なものである。
【0046】
図18は本発明の第3参考例になるプリント配線板実装構造100Aを示す。プリント配線板実装構造100Aは、バックパネル101Aと、複数の背面側プリント配線板ユニット102Aと、複数の前面側プリント配線板ユニット103Aとよりなる。プリント配線板実装構造100Aをその前側から見たときに、前面側プリント配線板ユニット103Aと背面側プリント配線板ユニット102Aとは直交する関係にある。
【0047】
図19に併せて示すように、バックパネル101Aには、ドライバとレシーバとを備えており情報の処理を行うLSI108Aが、前面101Aaのうち、前面から見てコネクタ104とコネクタ105とが交差している箇所の4つのコーナ部115に1つづつ実装してある。
【0048】
図19中、矢印120、121は、信号の流れの1例を示す。信号は、前面側プリント配線板ユニット103Aから出た信号は、コネクタ104及びバックパネル101A内の配線パターンを矢印120で示すように経て、LSI108Aに到る。LSI108Aで処理された信号は、バックパネル101A内の配線パターンを矢印121で示すように経てコネクタ105に到り、コネクタ105を経て背面側プリント配線板ユニット102Aに到る。このように、信号の伝送経路が短い。
【0049】
図20は本発明の第4参考例になるプリント配線板実装構造100Bを示す。プリント配線板実装構造100Bは、バックパネル101Bと、複数の背面側プリント配線板ユニット102Bと、複数の前面側プリント配線板ユニット103Bとよりなる。プリント配線板実装構造100Bをその前側から見たときに、前面側プリント配線板ユニット103Bと背面側プリント配線板ユニット102Bとは直交する関係にある。
【0050】
図21に併せて示すように、バックパネル101Bには、ドライバとレシーバとを備えており情報の処理を行うLSI108B1及び108B2が、前面101Aaに実装してある。LSI108B1は、前面から見てコネクタ104とコネクタ105とが交差している箇所のコーナ部125に実装してある。LSI108B2は、LSI108B1よりひと回り大きいサイズであり、コネクタ104とコネクタ105とによって囲まれる部分126に実装してある。
【0051】
図21中、矢印127はLSI108B1に関する信号の流れを示し、矢印128はLSI108B2に関する信号の流れを示す。信号の伝送経路は短い。
【0052】
〔変形例〕
図22はバックパネル101Cを示す。このバックパネル101Cは、図19のバックパネル101Aの変形例的なものである。図19中のコネクタ104代えて、複数のコネクタ130がZ1,Z2方向に直線状に整列している。図19中のコネクタ105代えて、複数のコネクタ131がX1,X2方向に直線状に整列している。バックパネル101Cの正面から見て、コネクタ130とコネクタ131は交差している。
【0053】
〔実施例〕
図23は本発明の一実施例になるプリント配線板実装構造のバックパネル101Dを示す。このバックパネル101Dは、図22のバックパネル101Cとは、各コネクタ131が隣合うコネクタ130の間に位置しており、バックパネル101Cの正面から見て、コネクタ130とコネクタ131が交差していない点が相違する。このバックパネル101Dは共通ピンを有しない。
【0054】
なお、図23のバックパネル101Dにおいて、コネクタ130とコネクタ131との間をバックパネル101D内の配線パターンで接続してもよい。この場合に、LSI108Dを設けていない構成でもよい。
【発明の効果】
【0055】
以上説明したように、本発明によれば、前面側コネクタと背面側コネクタとが交差している場合には、交差している部分にバックパネルを貫通して存在する貫通ピンによって、前面側コネクタの各ビンの役割の割り当てと前面側コネクタの各ビンの役割の割り当てとが一部拘束されてしまうところを、前面側コネクタと背面側コネクタとが交差していない場合には、バックパネルを貫通する貫通ピンは存在せず、よって、前面側コネクタの各ビンの役割の割り当てと前面側コネクタの各ビンの役割の割り当てとは、貫通ピンによって少しも拘束されることなく、自由に行うことが可能となるという効果を有します。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の1例のプリント配線板実装構造を示す図である。
【図2】 従来の別の例のプリント配線板実装構造を示す図である。
【図3】 図2のプリント配線板実装構造の問題点を説明する図である。
【図4】 本発明の第1参考例になるプリント配線板実装構造を示す図である。
【図5】 図4(A)のプリント配線板実装構造の分解斜視図である。
【図6】 図4(B)のプリント配線板実装構造の分解斜視図である。
【図7】 図5のバックパネルの正面図である。
【図8】 図7中、VIII-VIII 線に沿う拡大断面図である。
【図9】 図7中、IX-IX 線に沿う拡大断面図である。
【図10】 バックパネル上のコネクタの第1の変形例を示す図である。
【図11】 バックパネル上のコネクタの第2の変形例を示す図である。
【図12】 本発明の第2参考例になるプリント配線板実装構造を示す図である。
【図13】 図12のプリント配線板実装構造の平面図である。
【図14】 図12(A)のプリント配線板実装構造の分解斜視図である。
【図15】 図12(B)のプリント配線板実装構造の分解斜視図である。
【図16】 サーバを示す斜視図である。
【図17】 図14のバックパネルの正面図である。
【図18】 本発明の第3参考例になるプリント配線板実装構造の一部切截斜視図である。
【図19】 図18のバックパネルの正面図である。
【図20】 本発明の第4参考例になるプリント配線板実装構造の一部切截斜視図である。
【図21】 図20のバックパネルの正面図である。
【図22】 バックパネルの第1の変形例を示す正面図である。
【図23】 本発明の一実施例になるプリント配線板実装構造のバックパネルの正面図である。
【符号の説明】
50,100,100A,100B プリント配線板実装構造
51、101、101A〜101C バックパネル
52、102 背面側プリント配線板
53、103 前面側プリント配線板ユニット
54、104 前面側コネクタ
55、105 背面側コネクタ
56、56A プレスフィットピン
56B 共通プレスフィットピン
57 貫通孔
58、60 コネクタガイド
62、63、106、107 コネクタ
70,71 配線パターン
80、81 ピン
108 LSI
Claims (3)
- 前面に前面側コネクタを有し背面に背面側コネクタを有するバックパネルに対して、複数の前面側プリント配線板がその端部のコネクタを上記前面側コネクタと接続させて実装してあり、且つ複数の背面側プリント配線板がその端部のコネクタを上記背面側コネクタと接続させて実装してあり、該前面側プリント配線板と該背面側プリント配線板とが直交する関係にある構成のプリント配線板実装構造において、
前面側から見て、該前面側コネクタと該背面側コネクタとは交差しないで直交する配置にある構成としたことを特徴とするプリント配線板実装構造。 - 請求項1に記載のプリント配線板実装構造において、
上記バックパネルは、前面側から見て、上記前面側コネクタと背面側コネクタとが直交する箇所の近傍の部位に、信号処理を行う素子が実装してある構成としたことを特徴とするプリント配線板実装構造。 - 請求項1に記載のプリント配線板実装構造において、
上記背面側プリント配線板は、別々の前面側プリント配線板の間を接続するための配線パターンを有する構成としたことを特徴とするプリント配線板実装構造。
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