JP5543937B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用前照灯として、バルブから出射された光をリフレクタで反射させて投影レンズで車両前方に投影する、いわゆるプロジェクタ型のものが知られている。

このプロジェクタ型の車両用前照灯では、前後方向に延在する投影レンズの光軸に沿ってバルブを前後方向に延在させた状態で、当該バルブをリフレクタの後方から挿入して固定させた構造が一般的であった。このような構造の車両用前照灯に対し、近年では、光軸と直交するようにバルブを側方からリフレクタに挿入固定させた構造とすることで、灯具を前後方向にコンパクトにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、リフレクタの反射面では、光軸の側方に位置する光軸側方領域が、配光パターンのうち相対的に拡散角度の大きい拡散パターンを形成するのに適している。そのため、バルブを側方からリフレクタに挿入する上記構造において、バルブ挿入孔を反射面の光軸側方領域に設けてしまうと、当該光軸側方領域を反射面として利用することができなくなる結果、拡散パターンの明るさを確保することができなくなってしまう。

そこで、特許文献２に記載の車両用前照灯では、図８に示すように、バルブ９０を投影レンズ（図示せず）の光軸Ａｘから下方に離間させつつ側方（右方）からリフレクタ９１に挿入固定することにより、リフレクタ９１の反射面９１ａのうちの光軸側方領域からバルブ挿入孔を下方に離間させ、当該光軸側方領域を反射面として利用可能にしている。

具体的には、特許文献２に記載の車両用前照灯では、反射面９１ａが、光軸側方領域を含み光軸Ａｘよりも上側に形成された上部反射領域Ｚ１と、下側の左右方向中央に形成された下部中央反射領域Ｚ２と、下部中央反射領域Ｚ２の左側に形成された下部左側反射領域Ｚ３とから画成されている。そして、図９に示すように、配光パターン（ロービーム）ＰＬのうち、拡散パターンＰ１を上部反射領域Ｚ１によって形成し、拡散パターンＰ１よりも拡散角度の小さい集光パターンＰ２を下部中央反射領域Ｚ２によって形成し、拡散パターンＰ１と集光パターンＰ２との中間の拡散角度となる中間パターンＰ３を下部左側反射領域Ｚ３によって形成している。またこのとき、拡散パターンＰ１，集光パターンＰ２及び中間パターンＰ３は、何れも左右への拡散角度が略均等となっている。

実開平２−４７７０４号公報 特開２００８−９１３５０号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の車両用前照灯では、中間パターンＰ３を形成する下部左側反射領域Ｚ３が投影レンズの光軸Ａｘよりも左側に配置されているので、当該中間パターンＰ３を拡散角度が左右均等となるように形成することは極めて難しい。つまり、下部左側反射領域Ｚ３が光軸Ａｘに対して左側に寄っているため、当該下部左側反射領域Ｚ３からの反射光が投影レンズによって反転投影されると、配光パターンＰＬの中央に対して右側に寄った中間パターンＰ３ｒが形成されてしまい、ひいては配光パターンＰＬを適正に形成することができない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、バルブをリフレクタの側方から挿入させた構成において、配光パターンを適正に形成することができる車両用前照灯の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
前後方向に沿った光軸を有する投影レンズと、
前記投影レンズの後方であって前記光軸から下方に離間した位置に配置され、左右方向に略沿って延在するバルブ軸を有するバルブと、
前記投影レンズと前記バルブとの間に配置された遮光板と、
前記バルブを後方から覆うように配置され、前記バルブから出射された光を前方へ反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備え、集光パターン，拡散パターン及び中間パターンを含む合成パターンとして所定の配光パターンを車両前方に形成する車両用前照灯において、
前記リフレクタの反射面は、
前記光軸が左右方向の略中央に位置するように配設されるとともに、
前記光軸よりも上側であって左右方向の略中央に位置する上部中央領域と、前記上部中央領域の左右方向の両側部分を含む上部周辺領域と、前記光軸よりも下側であって左右方向の略中央に位置する下部中央領域と、を有し、
前記上部中央領域が前記集光パターンを形成するための反射領域とされ、前記上部周辺領域が前記拡散パターンを形成するための反射領域とされ、前記下部中央領域が前記中間パターンを形成するための反射領域とされ、
前記遮光板の後面には、第一付加反射面が形成され、
前記リフレクタの左側または右側であって前記バルブのバルブ軸方向の前方には、第二付加反射面が形成され、
前記第一付加反射面は、前記バルブの発光部近傍を第１焦点とし、前記遮光板と前記第二付加反射面との間の所定位置を第２焦点とする楕円面状に形成され、
前記第二付加反射面は、左右方向に直交する鉛直断面形状が、前記第一付加反射面の第２焦点を第１焦点とするとともに前記遮光板の後端縁近傍を第２焦点とする楕円状に形成され、上下方向に直交する水平断面形状が、前記第一付加反射面の第２焦点近傍を焦点とする放物線状に形成され、
前記バルブから出射されて前記第一付加反射面及び前記第二付加反射面を経た反射光が、前記配光パターンのうちの側部に照射される側部パターンを形成することを特徴とする。

ここで、集光パターンとは、所定の配光パターンのうち、相対的に中央に集光された部分パターンであり、拡散パターンとは、集光パターンよりも広く拡散された部分パターンであり、中間パターンとは、集光パターンと拡散パターンとの中間の拡散度合いとされた部分パターンである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用前照灯において、
前記上部中央領域は、前記所定の配光パターンにおいて前記光軸に対応する左右方向の中央よりもやや自車線側寄りに前記集光パターンが形成されるように、前記光軸に対して左右方向に傾いており、
前記上部周辺領域及び前記下部中央領域は、前記所定の配光パターンにおいて前記拡散パターン及び前記中間パターンが略左右対称形に形成されるように、前記光軸に対して略左右対称形にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用前照灯において、
前記リフレクタは、前記反射面のうちの前記上部中央領域が、上下方向に沿った中心軸回りに回動可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、リフレクタの反射面が、左右方向の略中央に光軸が位置するように配設されるとともに、当該反射面のうち、光軸よりも下側であって左右方向の略中央に位置する下部中央領域によって配光パターンのうちの中間パターンが形成されるので、中間パターンを形成するための反射領域が光軸よりも左側に配置されていた従来と異なり、光軸上の中心線に対する拡散角度が略左右均等となるように中間パターンを形成することができる。また、反射面のうち、光軸よりも上側であって左右方向の略中央に位置する上部中央領域によって集光パターンが形成され、上部中央領域の左右方向の両側部分を含む上部周辺領域によって拡散パターンが形成されるので、これら集光パターン及び拡散パターンも拡散角度が略左右均等となるように適正に形成することができる。したがって、バルブ軸が左右方向に略沿って延在するようにバルブをリフレクタの側方から挿入させた構成において、集光パターン，拡散パターン及び中間パターンの合成パターンである配光パターンを適正に形成することができる。

実施形態における車両用前照灯の斜視図である。 実施形態における車両用前照灯の側断面図である。 実施形態における車両用前照灯の要部の正面図である。 実施形態における車両用前照灯の要部の斜視図である。 実施形態における車両用前照灯によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される各部分パターン及び配光パターンを示す図である。 実施形態における車両用前照灯の変形例の要部の斜視図である。 実施形態における車両用前照灯の変形例によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される各部分パターン及び配光パターンを示す図である。 従来の車両用前照灯の要部の正面図である。 従来の車両用前照灯によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態における車両用前照灯１の斜視図であり、図２は、車両用前照灯１の側断面図であり、図３は、車両用前照灯１の要部の正面図であり、図４は、車両用前照灯１の要部の斜視図である。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載を、車両用前照灯１から見た方向を指すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。

図１及び図２に示すように、車両用前照灯１は、図示しない車両に搭載されて車両前方に配光パターンとしてロービームを形成するプロジェクタ型のものであり、投影レンズ２と、バルブ３と、リフレクタ４と、シェード５と、サブリフレクタ６とを備えている。
このうち、投影レンズ２は、前面が凸面とされた平凸レンズであり、前後方向に沿った光軸Ａｘを有している。この投影レンズ２は、光軸Ａｘ上の後側焦点ｆ１を含む焦点面上の像を前方へ反転投影する。

バルブ３は、発光部３１を有するＨＩＤ（高圧放電）ランプであり、バルブ軸Ａｘ１が左右方向に略沿って延在するように配置されている。より詳しくは、バルブ３は、投影レンズ２の後側焦点ｆ１よりも後方であって光軸Ａｘよりも下方に位置し、且つ発光部３１が光軸Ａｘの直下に位置するように、右側方から左右方向に沿ってリフレクタ４に挿入され、当該リフレクタ４に設けられた後述のバルブ支持部４２に固定されている。

リフレクタ４は、前方に開口する湾曲凹板状に形成され、バルブ３を後方から覆うように配置されている。リフレクタ４の前面のうち、光軸Ａｘよりも下側の右側部には、バルブ３の基端部を支持するバルブ支持部４２が設けられている。また、リフレクタ４は、バルブ３のバルブ軸Ａｘ１に沿った方向（以下、バルブ軸Ａｘ１方向という）の前方に位置する部分、つまり光軸Ａｘよりも下側の左側部が切り欠かれた形状に形成されている。

リフレクタ４の前面のうち、バルブ支持部４２が設けられた右側部を除く部分は、回転楕円面を基調とする反射面４１となっている。反射面４１は、バルブ３から出射された光を、投影レンズ２の後側焦点ｆ１を含む焦点面に向けて前方へ反射させる。この反射面４１は、図３及び図４に示すように、光軸Ａｘが左右方向及び上下方向の略中央に位置するように配設されており、光軸Ａｘよりも上側であってその略下半部のうちの左右方向の略中央に位置する上部中央領域Ｒａと、上部中央領域Ｒａの上側部分及び左右方向の両側部分からなる上部周辺領域Ｒｂと、光軸Ａｘよりも下側であって左右方向の略中央に位置する下部中央領域Ｒｃとに区分されている。したがって、これら上部中央領域Ｒａ，上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃは、光軸Ａｘを含む鉛直面に対して略左右均等となるようにそれぞれ形成されている。但し、このうちの上部中央領域Ｒａは、光軸Ａｘに対してやや右向きに傾いており、上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃは、光軸Ａｘに対して略左右対称形にそれぞれ形成されている。また、これら上部中央領域Ｒａ，上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃは、後述するように、ロービームＰ_Lのうちの集光パターンＰａ，拡散パターンＰｂ及び中間パターンＰｃをそれぞれ形成するための反射領域として設定されている（図５（ａ）〜（ｃ），（ｅ）参照）。

シェード５は、図１及び図２に示すように、光軸Ａｘと直交するように立設された遮光板であり、上端縁の上下方向位置を光軸Ａｘと略一致させた状態で投影レンズ２とバルブ３との間に配置されている。このシェード５は、左右方向中央の上端部５１が後方へ屈曲している。上端部５１は、その後端縁５１ａの近傍に投影レンズ２の後側焦点ｆ１が位置するとともに、当該後端縁５１ａが、投影レンズ２の後側焦点ｆ１を含む焦点面に沿って、光軸Ａｘから左右両側方へ離れるに連れて前方に位置するように湾曲している。また、後端縁５１ａの上端は、光軸Ａｘ上に位置する屈曲点５１ｂを有しており、当該屈曲点５１ｂよりも左側の方が僅かに高い段付き状に形成されている。このような構成により、シェード５は、リフレクタ４の反射面４１で反射された光の一部を遮光し、後端縁５１ａの反転像として、屈曲点５１ｂに対応する左右方向中央のエルボ部Ｅよりも右側が低く形成されたカットオフラインＣ_LをロービームＰ_Lの上端縁に形成する（図５（ｅ）参照）。

シェード５の後面には、第一付加反射面５２が形成されている。第一付加反射面５２は、発光部３１近傍を第１焦点ｆ２とし、シェード５とサブリフレクタ６との間の所定位置を第２焦点（図示せず）とする回転楕円面状に形成されている。この第一付加反射面５２は、バルブ３から出射された光を、バルブ３のバルブ軸Ａｘ１方向の前方に向けて、左斜め後方へ反射させる。

サブリフレクタ６は、リフレクタ４の左側部であってバルブ３のバルブ軸Ａｘ１方向の略前方に配置されており、その前面が第二付加反射面６１となっている。第二付加反射面６１は、左右方向に直交する鉛直断面形状が、第一付加反射面５２の第２焦点を第１焦点とするとともにシェード５の後端縁５１ａ近傍を第２焦点とする楕円状に形成されており、上下方向に直交する水平断面形状が、第一付加反射面５２の第２焦点近傍を焦点とする放物線状に形成されている。そのため、この第二付加反射面６１は、第一付加反射面５２で反射された光を、鉛直方向ではシェード５の後端縁５１ａ近傍に集光させるように前方へ反射させ、水平方向では略平行光となるように前方へ反射させる。

続いて、車両用前照灯１による配光パターン（ロービーム）形成について説明する。
図５（ａ）〜（ｅ）は、車両用前照灯１によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される各部分パターン及び配光パターンを示す図である。

車両用前照灯１では、バルブ３の発光部３１を発光させると、発光部３１から出射された光のうちリフレクタ４の反射面４１に入射したものが、当該反射面４１で前方へ反射され、シェード５で一部遮光されて、投影レンズ２を通じて前方へ反転投影される。

このとき、反射面４１の各反射領域での反射光は、図５（ａ）〜（ｃ），（ｅ）に示すように、ロービームＰ_Lのうちの部分パターンを個別に形成する。具体的には、上部中央領域Ｒａでの反射光が、相対的に中央に集光された集光パターンＰａ（図５（ａ））を形成し、上部周辺領域Ｒｂでの反射光が、集光パターンＰａよりも広く拡散された拡散パターンＰｂ（図５（ｂ））を形成し、下部中央領域Ｒｃでの反射光が、集光パターンＰａと拡散パターンＰｂとの中間の拡散度合いとされた中間パターンＰｃ（図５（ｃ））を形成する。このうち、上部中央領域Ｒａでの反射光による集光パターンＰａは、ロービームＰ_Lのうち、カットオフラインＣ_Lのエルボ部Ｅ近傍に形成される高光度領域であり、やや右向きとされた上部中央領域Ｒａに対応して、光軸Ａｘに対応する左右方向の中央（鉛直線Ｖ上の位置）よりもやや左側（自車線側）寄りに形成される。また、上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃでの各反射光による拡散パターンＰｂ及び中間パターンＰｃは、上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃが光軸Ａｘに対して略左右対称形にそれぞれ形成されているため、ロービームＰ_Lにおいて略左右対称形に形成される。

ここで、集光パターンＰａ，拡散パターンＰｂ及び中間パターンＰｃは、これら各部分パターンを形成するための上部中央領域Ｒａ，上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃが、光軸Ａｘを含む鉛直面に対して略左右均等となるようにそれぞれ形成されているため、光軸Ａｘ上の中心線に対する拡散角度が略左右均等となるようにそれぞれ形成される。

一方、バルブ３の発光部３１から出射された光のうち、シェード５後面の第一付加反射面５２に入射したものは、当該第一付加反射面５２で後方へ反射され、サブリフレクタ６の第二付加反射面６１で前方へ反射されて、投影レンズ２を通じて前方へ反転投影される。この第二付加反射面６１での反射光は、図５（ｄ）に示すように、ロービームＰ_Lのうちの右側部に照射される側部パターンＰｄを形成する。

そして、以上の部分パターンＰａ〜Ｐｄが重畳した合成パターンとして、図５（ｅ）に示すように、左右方向中央のエルボ部Ｅよりも右側が低く形成されたカットオフラインＣ_Lを有する左側通行用のロービームＰ_Lが形成される。

以上のように、車両用前照灯１によれば、上部中央領域Ｒａ，上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃが光軸Ａｘを含む鉛直面に対して略左右均等となるようにそれぞれ形成されているため、中間パターンを形成するための反射領域が光軸よりも左側に配置されていた従来と異なり、集光パターンＰａ及び拡散パターンＰｂは勿論のこと、中間パターンＰｃをも拡散角度が略左右均等となるようにそれぞれ形成することができる。したがって、バルブ軸Ａｘ１が左右方向に略沿って延在するようにバルブ３をリフレクタ４の側方から挿入させた構成において、集光パターンＰａ，拡散パターンＰｂ及び中間パターンＰｃを含む合成パターンである配光パターン（ロービームＰ_L）を適正に形成することができる。

また、上部中央領域Ｒａが光軸Ａｘに対してやや右向きに傾いており、上部周辺領域Ｒｂ及び下部中央領域Ｒｃが光軸Ａｘに対して略左右対称形にそれぞれ形成されているので、つまり、左側通行用のロービームＰ_Lを形成するためのリフレクタ４としては、反射面４１のうちの上部中央領域Ｒａのみが左右方向に傾いている。したがって、反射面４１のうちの上部中央領域Ｒａをやや左向きに傾けたものに変えることで、左側通行用のリフレクタ４を右側通行用のリフレクタ４Ａとすることができる。

具体的には、図６に示すように、右側通行用のリフレクタ４Ａは、上記リフレクタ４における反射面４１に代えて反射面４１Ａを有しており、当該反射面４１Ａは、上部中央領域Ｒａに代えて、当該上部中央領域Ｒａをやや左向きに傾けたものとした上部中央領域ＲａＡを有している。このようなリフレクタ４Ａによれば、上部中央領域ＲａＡでの反射光により、図７（ａ）に示すように、光軸Ａｘに対応する左右方向の中央（鉛直線Ｖ上の位置）よりもやや右側寄りに位置する集光パターンＰａＡが形成される。したがって、当該集光パターンＰａＡと、図７（ｂ）〜（ｄ）に示す拡散パターンＰｂ，中間パターンＰｃ及び側部パターンＰｄとが重畳された合成パターンとして、右側通行用のロービームＰ_Rを形成することができる。但し、図示は省略するが、このときには、上記ロービームＰ_LにおけるカットオフラインＣ_Lに代えて、エルボ部Ｅよりも左側が低く形成された右側通行用のカットオフラインＣ_Rが形成されるように、シェード５の後端縁５１ａの形状変更が必要であることは勿論である。
このように、反射面４１のうちの上部中央領域Ｒａをやや左向きにするだけで、左側通行用のリフレクタ４を右側通行用のリフレクタ４Ａとすることができる。したがって、リフレクタの成形型のうち、上部中央領域を成形するための入れ子を交換するだけで、左側通行用のリフレクタ４と右側通行用のリフレクタ４Ａとの何れも成形することができるため、左側通行用と右側通行用とでリフレクタの成形型をそれぞれ製作する場合に比べ、成形型の製作コストを低減させることができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、車両用前照灯１が配光パターンとしてロービームＰ_L又はロービームＰ_Rを形成することとしたが、車両用前照灯１が形成する配光パターンはハイビームでもよいし、他の配光パターンでもよい。

また、右向きに傾いた上部中央領域Ｒａを有するリフレクタ４に代えて、左向きに傾いた上部中央領域ＲａＡを有するリフレクタ４Ａを用いることにより、左側通行用のロービームＰ_Lに代えて右側通行用のロービームＰ_Rを形成できることとしたが、上部中央領域Ｒａを上下方向に沿った中心軸回りに回動可能なものとしたリフレクタ４を用いることにより、ロービームＰ_LとロービームＰ_Rとを切り替え可能としてもよい。このようなリフレクタ４によれば、上部中央領域Ｒａの左右方向への回動により、集光パターンＰａの位置を左右方向に移動させて、左側通行用のロービームＰ_Lと右側通行用のロービームＰ_Rとを適宜切り替えることができる。但し、この場合に、ロービームの変更に対応させてシェード５の後端縁５１ａの形状変更も必要であることは勿論である。

また、バルブ３は、ＨＩＤランプに限定されず、例えばハロゲンランプであってもよい。

１ 車両用前照灯
２ 投影レンズ
Ａｘ 光軸
３ バルブ
３１ 発光部
Ａｘ１ バルブ軸
４，４Ａ リフレクタ
４１，４１Ａ 反射面
Ｒａ，ＲａＡ 上部中央領域
Ｒｂ 上部周辺領域
Ｒｃ 下部中央領域
５ シェード
５１ 上端部
５１ａ 後端縁
５１ｂ 屈曲点
５２ 第一付加反射面
６ サブリフレクタ
６１ 第二付加反射面
Ｐ_L，Ｐ_R ロービーム
Ｐａ，ＰａＡ 集光パターン
Ｐｂ 拡散パターン
Ｐｃ 中間パターン
Ｐｄ 側部パターン
Ｃ_L，Ｃ_R カットオフライン
Ｅ エルボ部

Claims (3)

1. 前後方向に沿った光軸を有する投影レンズと、
   前記投影レンズの後方であって前記光軸から下方に離間した位置に配置され、左右方向に略沿って延在するバルブ軸を有するバルブと、
   前記投影レンズと前記バルブとの間に配置された遮光板と、
   前記バルブを後方から覆うように配置され、前記バルブから出射された光を前方へ反射させる反射面を有するリフレクタと、
   を備え、集光パターン，拡散パターン及び中間パターンを含む合成パターンとして所定の配光パターンを車両前方に形成する車両用前照灯において、
   前記リフレクタの反射面は、
   前記光軸が左右方向の略中央に位置するように配設されるとともに、
   前記光軸よりも上側であって左右方向の略中央に位置する上部中央領域と、前記上部中央領域の左右方向の両側部分を含む上部周辺領域と、前記光軸よりも下側であって左右方向の略中央に位置する下部中央領域と、を有し、
   前記上部中央領域が前記集光パターンを形成するための反射領域とされ、前記上部周辺領域が前記拡散パターンを形成するための反射領域とされ、前記下部中央領域が前記中間パターンを形成するための反射領域とされ、
   前記遮光板の後面には、第一付加反射面が形成され、
   前記リフレクタの左側または右側であって前記バルブのバルブ軸方向の前方には、第二付加反射面が形成され、
   前記第一付加反射面は、前記バルブの発光部近傍を第１焦点とし、前記遮光板と前記第二付加反射面との間の所定位置を第２焦点とする楕円面状に形成され、
   前記第二付加反射面は、左右方向に直交する鉛直断面形状が、前記第一付加反射面の第２焦点を第１焦点とするとともに前記遮光板の後端縁近傍を第２焦点とする楕円状に形成され、上下方向に直交する水平断面形状が、前記第一付加反射面の第２焦点近傍を焦点とする放物線状に形成され、
   前記バルブから出射されて前記第一付加反射面及び前記第二付加反射面を経た反射光が、前記配光パターンのうちの側部に照射される側部パターンを形成することを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記上部中央領域は、前記所定の配光パターンにおいて前記光軸に対応する左右方向の中央よりもやや自車線側寄りに前記集光パターンが形成されるように、前記光軸に対して左右方向に傾いており、
   前記上部周辺領域及び前記下部中央領域は、前記所定の配光パターンにおいて前記拡散パターン及び前記中間パターンが略左右対称形に形成されるように、前記光軸に対して略左右対称形にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記リフレクタは、前記反射面のうちの前記上部中央領域が、上下方向に沿った中心軸回りに回動可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。

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