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Title:
CONNECTOR ARRANGEMENT FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/173808
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to: an electrical connector arrangement for connecting a printed circuit board; a contact bridge insert for inserting into said printed circuit board; the printed circuit board equipped with said contact bridge insert; and the use of a contact bridge insert for such a connector arrangement. The connector arrangement comprises an electrically-conductive contact bridge insert which establishes an electrical loop-through connection between the first and the second contact spring by means of the contact bridge insert inserted into the through-opening.

Inventors:
HOLSTE DIETER (DE)
FUNKE LARS (DE)
Application Number:
EP2016/057375
Publication Date:
November 03, 2016
Filing Date:
April 04, 2016
Export Citation:
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Assignee:
PHOENIX CONTACT GMBH & CO (DE)
International Classes:
H05K1/11; H01R12/72
Foreign References:
US3969010A1976-07-13
GB783152A1957-09-18
US2993188A1961-07-18
US3536821A1970-10-27
Other References:
"METHOD TO INCREASE WEARABILITY OF PRINTED CIRCUIT CARDS", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORP. (THORNWOOD), US, vol. 37, no. 1, 1 January 1994 (1994-01-01), pages 397/398, XP000428823, ISSN: 0018-8689
Attorney, Agent or Firm:
BLUMBACH & ZINNGREBE (DE)
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Claims:
Patentansprüche :

Elektrische Verbinderanordnung zum Anschließen einer Leiterplatte (20), umfassend

eine Leiterplatte (20) mit einer ersten und einer zweiten Flachseite (20a, 20b) und mit Leiterbahnen (26) auf zumindest einer der beiden Flachseiten,

einen elektrischen Verbinder (10) mit einem isolierenden Verbindergehäuse (12) und einer

Gehäuseöffnung (12), in welche ein Randbereich (22) der Leiterplatte (20) einsteckbar ist, sowie mit einer ersten und zweiten Kontaktfeder (32, 34), welche von dem Verbindergehäuse (12) beherbergt werden, wobei der Randbereich (12) der Leiterplatte (20) zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder (32, 34) klemmend gehalten wird, wenn der Randbereich (22) der

Leiterplatte (20) in die Gehäuseöffnung (13) zwischen die erste und zweite Kontaktfeder (32, 34) eingesteckt ist, wobei sich zumindest eine der Leiterbahnen (26) auf der Leiterplatte (20) bis auf den eingesteckten Randbereich (22) erstreckt, und

einen elektrisch leitfähigen

Kontaktbrückeneinsatz (40),

wobei die Leiterplatte (20) in dem in die Gehäuseöffnung (13) eingesteckten Randbereich (22) zumindest eine Durchgangsöffnung (36) an der zumindest einen Leiterbahn (26) aufweist und der

Kontaktbrückeneinsatz (40) in die Durchgangöffnung (36) eingesetzt ist und mit der zumindest einen Leiterbahn (26) elektrisch verbunden ist sowie einerseits von der ersten und andererseits von der zweiten Kontaktfeder (32, 34) kontaktiert wird, um die zumindest eine Leiterbahn (26) mit der ersten und zweiten Kontaktfeder (32, 34) elektrisch zu verbinden und eine elektrische Durchschleif erbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder (32, 34) über den in der Durchgangsöffnung (36) eingesetzten Kontaktbrückeneinsatz herzustellen.

2. Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1,

wobei der Kontaktbrückeneinsatz als ein aus

Metallblech, insbesondere aus Kupfer oder einer

Kupferlegierung, gestanztes und geformtes Metallelement ausgebildet ist.

3. Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 2,

wobei das Metallblech eine Dicke zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweist.

4. Elektrische Verbinderanordnung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, wobei der Kontaktbrückeneinsatz (40) als SMD-Bauelement ausgebildet ist.

5. Elektrische Verbinderanordnung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, wobei der Kontaktbrückeneinsatz (40) mit der zumindest einen Leiterbahn (26) verlötet ist .

6. Elektrische Verbinderanordnung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, wobei der Kontaktbrückeneinsatz

(40) eine ebene Löt- und Kontaktplatte (42) aufweist, welche breiter als die Durchgangsöffnung (36) ist und in dem eingesteckten Randbereich (22) der Leiterplatte

(20) auf der ersten oder zweiten Flachseite der

Leiterplatte (20) mit der zumindest einen Leiterbahn (26) verlötet ist.

Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 6,

wobei die Dicke der Leiterplatte (20) im Bereich des Kontaktbrückeneinsatzes (40) partiell reduziert ist und sich die zumindest eine Leiterbahn (26) bis auf den Dicken-reduzierten Bereich (25) erstreckt und dort mit der Löt- und Kontaktplatte (42) des

Kontaktbrückeneinsatzes (40) verlötet ist.

8. Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die eingesteckte Stirnseite (21) der Leiterplatte (20) angeschrägt ist und wobei die Löt- und

Kontaktplatte (42) in einen abgewinkelten freien

Endabschnitt (54) des Kontaktbrückeneinsatzes (40) übergeht, und sich der abgewinkelte freie Endabschnitt (54) zumindest ein stückweit an der angeschrägten

Stirnseite (21) erstreckt. 9. Elektrische Verbinderanordnung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, wobei die Durchgangsöffnung (36) länglich ausgebildet ist und der

Kontaktbrückeneinsatz (40) in einer Seitenansicht einen zu einem abgeflachten Ring gebogenen Ringabschnitt (44) umfasst, welcher in die längliche Durchgangsöffnung

(36) einsetzbar ist.

10. Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 9,

wobei die Löt- und Kontaktplatte (42) eine der

Leiterplatte (20) zugewandte Rückseite (42b) definiert, wobei der Kontaktbrückeneinsatz (40) aus einem

länglichen Metallblech-Streifen gebogen ist, und wobei der Metallblech-Streifen in einem Stützschenkel (50) des Ringabschnitts (44) terminiert, welcher sich in Richtung der Rückseite (42b) der Löt- und Kontaktplatte (42) erstreckt, derart dass sich das terminierende Ende des Stützschenkels (50) an der Rückseite (42b) der Löt- und Kontaktplatte (42) abstützen kann, wenn eine große Kraft auf das Kontaktbrückenelement (40) einwirkt.

Elektrische Verbinderanordnung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, wobei der zu dem abgeflachten Ring gebogene Ringabschnitt (44) eine Höhe (h) hat, welche unabhängig von Toleranzschwankungen in der Dicke (d) der Leiterplatte (20) größer ist, als die Dicke (d) der Leiterplatte (20), so dass die Auslenkung der

Kontaktfedern (32, 34) unabhängig von

Toleranzschwankungen in der Dicke (d) der Leiterplatte (20) durch die Höhe (h) des Kontaktbrückeneinsatzes (40) bestimmt wird.

Elektrische Verbinderanordnung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, wobei die Toleranz der Dicke (d) der Leiterplatte +/- 10% oder mehr beträgt und die Höhe (h) des zu dem abgeflachten Ring gebogenen

Ringabschnitts (44) auf Maß gedrückt ist und die

Toleranz der Höhe (h) nicht größer als +/- 5% beträgt.

Leiterplatte (20) zum Einstecken in die Gehäuseöffnung (13) des Verbinders (10) als Teil der

Verbinderanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-12, umfassend eine Durchgangsöffnung (36) in dem in die Gehäuseöffnung (13) einsteckbaren Randbereich (22) der Leiterplatte (20) und einen in die Durchgangsöffnung (36) eingesetzten Kontaktbrückeneinsatz (40) zur

Herstellung der elektrischen Durchschleif erbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder (32, 34), wenn die Leiterplatte (20) in den Verbinder (10) eingesteckt ist.

Kontaktbrückeneinsatz (40) zum Einsetzen in die

Durchgangsöffnung (36) in der Leiterplatte (20) als Teil der Verbinderanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-12, zur Herstellung der elektrischen

DurchschleifVerbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder (32,34), wenn der Kontaktbrückeneinsatz (40) in der Durchgangsöffnung (36) der Leiterplatte (20) eingesetzt ist und die Leiterplatte (20) in den Verbinder eingesteckt ist.

Verwendung eines oder mehrerer Kontaktbrückeneinsätze (40), insbesondere gemäß einem der vorstehenden

Ansprüche, in einem Verbinder (10) zum Einstecken und Kontaktieren einer Leiterplatte (20), wobei

Leiterbahnen auf der Leiterplatte (20) selektiv mit Durchgangsöffnungen (36) versehen und die

Kontaktbrückeneinsätze (40) in die Durchgangsöffnungen (36) der Leiterplatte (20) eingesetzt werden, um selektiv DurchschleifVerbindungen zwischen ausgewählten Paaren aus jeweils gegenüberliegenden und die

Leiterplatte (20) beidseits kontaktierenden ersten und zweiten Kontaktfedern (32, 34) herstellen, wenn die Leiterplatte (20) in den Verbinder (10) eingesteckt wird .

Description:
Verbinderanordnung für Leiterplatten

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbinderanordnung zum Anschließen einer Leiterplatte, einen

Kontaktbrückeneinsatz zum Einsetzen in die Leiterplatte, die mit dem Kontaktbrückeneinsatz bestückte Leiterplatte und die Verwendung des Kontaktbrückeneinsatzes für eine solche Verbinderanordnung.

Hintergrund der Erfindung

Bus-Stecker als Bestandteil von Reihenklemmen mit

intelligenter Elektronik sind bekannt. Diese werden unter anderem zum Anschluss von Sensoren und Aktoren eingesetzt. Solche Bus-Stecker enthalten pro Pol zwei Kontaktfedern, zwischen welche eine Leiterplatte eingesteckt wird, um die Leiterbahnen auf der Leiterplatte kontaktieren.

Typischerweise sind die beiden Kontaktfedern unabhängig voneinander und selbst elektrisch nicht direkt miteinander verbunden. Die Leiterplatte hat typischerweise zwei

Funktionen, nämlich das Abgreifen der Signale bzw. der Spannung und das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden Einzelkontakten. Es wird beispielsweise auf den Tragschienen-Busverbinder mit Elektronikgehäuse ME 22,5 TBUS 1,5/4P1S KMGY - 2201732 von Phoenix Contact verwiesen (vgl. Produktkatalog von Phoenix Contact

„Elektronikgehäuse 2014/2015", Seite 35) .

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Wenn es gewünscht ist, die beiden Kontaktfedern

durchschleifend elektrisch miteinander zu verbinden, wäre es denkbar, ein gemeinsames Kontaktelement vorzusehen, welches als ein einstückiges Metallteil gestanzt und geformt ist und so die beiden Kontaktfedern als Teil desselben Metallteils einstückig miteinander verbunden sind. Dies würde allerdings mit größeren Änderungen an der Reihenklemme einhergehen. Solche Änderungen an den

Reihenklemmen sind wiederum typischerweise mit einer

Änderung der Herstellwerkzeuge verbunden und sind daher aufwändig und kostenträchtig.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Verbinderanordnung zum Anschließen einer Leiterplatte bereit zu stellen, welche eine elektrische

DurchschleifVerbindung zwischen den beiden Kontaktfedern ohne oder lediglich mit geringfügigen Änderungen des

Verbinders ermöglicht.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Verbinderanordnung zum Anschließen einer

Leiterplatte bereit zu stellen, welche wahlweise eine DurchschleifVerbindung zwischen den beiden Kontaktfedern ermöglicht, die einfach und kostengünstig realisierbar, zuverlässig und flexibel an Kundenwünsche anpassbar ist.

Ein spezieller Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Verbinderanordnung zum Anschließen einer Leiterplatte mit DurchschleifVerbindung zwischen den beiden Kontaktfedern bereit zu stellen, bei welcher die

Normalkraft der Kontaktfedern möglichst unabhängig von Variationen der Leiterplattendicke ist. Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Erfindungsgemäß wird eine elektrische Verbinderanordnung zum unmittelbaren Anschließen einer Leiterplatte

bereitstellt. Die Verbinderanordnung zum direkten

Anschließen der Leiterplatte umfasst einen elektrischen Verbinder und die in den Verbinder einsteckbare

Leiterplatte. Die Leiterplatte ist insbesondere eine gedruckte und mit elektronischen Bauteilen bestückte

Leiterplatte, welche manchmal auch als Platine oder PCB (printed circuit board) bezeichnet wird.

Die Leiterplatte weist eine erste und zweite Flachseite auf, welche auch als Vorder- bzw. Rückseite bezeichnet werden können. Die Leiterplatte weist, insbesondere gedruckte Leiterbahnen sowie elektronische Bauelemente auf zumindest einer der beiden Flachseiten, ggf. auch auf beiden Flachseiten auf. Die Leiterplatte ist vorzugsweise in SMD-Technik aufgebaut .

Der elektrische Verbinder weist ein isolierendes

Verbindergehäuse, vorzugsweise ein Kunststoff- Verbindergehäuse auf, welches eine Gehäuseöffnung besitzt, in welche die Leiterplatte stirnseitig mit einem

Randbereich eingesteckt werden kann. Ferner weist der elektrische Verbinder eine erste und eine zweite

Kontaktfeder auf, welche in dem Verbindergehäuse beherbergt sind. Wenn die Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt wird, gleitet sie zwischen die beiden Kontaktfedern, und im vollständig eingesteckten Zustand wird der eingesteckte Randbereich der Leiterplatte beidseits klemmend oder reibschlüssig von der ersten und zweiten Kontaktfeder gehalten, wobei sich die erste und zweite Kontaktfeder in Bezug auf die Leiterplatte gegenüberliegen. Gleichzeitig dienen die metallischen Kontaktfedern auch der elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte. Mit anderen Worten kommen die erste und zweite Kontaktfeder an beiden Seiten der Leiterplatte zur Anlage und üben aufgrund der Auslenkung senkrecht zur Ebene der Leiterplatte entgegen die

Federvorspannung eine, möglichst definierte, Normalkraft zur Kontaktierung auf die Leiterplatte aus. Die zu

kontaktierende Leiterbahn erstreckt sich demnach bis in den Randbereich der Leiterplatte, genauer bis zu der

zugehörigen Kontaktfeder . Vorzugsweise sind die erste und zweite Kontaktfeder aus einem ersten bzw. zweiten,

insbesondere U-förmigen, metallischen Kontaktelement ausgeformt, welches eine individuelle Anpassung der Strecke zwischen zwei Verbindern ermöglicht.

Die entsprechende Kontaktfeder liegt nun jedoch

insbesondere nicht - oder zumindest nicht ausschließlich - unmittelbar an der zu kontaktierenden Leiterbahn an, sondern es ist ein separater elektrisch leitfähiger

Kontaktbrückeneinsatz zur Kontaktierung vorgesehen, an welchem die Kontaktfeder anliegt, um den elektrischen

Kontakt herzustellen. Hierzu weist die Leiterplatte in dem in die Gehäuseöffnung eingesteckten Randbereich eine

Durchgangsöffnung an der zu kontaktierenden Leiterbahn auf und der Kontaktbrückeneinsatz ist in die Durchgangöffnung eingesetzt, derart, dass in dem eingesteckten Zustand der Leiterplatte die erste Kontaktfeder an der ersten Seite des Kontaktbrückeneinsatzes anliegt und diesen mit der

Klemmkraft beaufschlagt sowie elektrisch unmittelbar kontaktiert. Andererseits ist der Kontaktbrückeneinsatz mit der zu kontaktierenden Leiterbahn elektrisch verbunden, insbesondere ist der Kontaktbrückeneinsatz auf die zu kontaktierende Leiterbahn aufgelötet.

Ferner erstreckt sich der Kontaktbrückeneinsatz durch die Durchgangsöffnung hindurch und wird auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite von der zweiten Kontaktfeder mit der Klemmkraft beaufschlagt sowie

elektrisch unmittelbar kontaktiert. Mit anderen Worten wird der Kontaktbrückeneinsatz auf der ersten Seite von der ersten Kontaktfeder und auf der zweiten Seite von der zweiten Kontaktfeder elektrisch und mechanisch kontaktiert, so dass der Kontaktbrückeneinsatz von der ersten und zweiten Kontaktfeder klemmend und elektrisch unmittelbar kontaktierend gehalten wird.

Somit bewirkt der Kontaktbrückeneinsatz nicht nur die beidseitige unmittelbare Kontaktierung durch die beiden Kontaktfedern, sondern stellt gleichzeitig auch eine elektrische DurchschleifVerbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder her, wenn die Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt ist.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass diese elektrische

DurchschleifVerbindung unabhängig von der Leiterbahnführung und der elektronischen Bestückung der Leiterplatte

bewerkstelligt werden kann.

Ferner vorteilhaft ist, wenn die erste und zweite

Kontaktfeder an den gegenüberliegenden Seiten des

Kontaktbrückeneinsatzes anliegen und in elektrischem und mechanischen Kontakt mit dem Kontaktbrückeneinsatz stehen, da somit die Auslenkung der ersten und zweiten Kontaktfeder definierte Normalkraft von der Dicke des

Kontaktbrückeneinsatzes bestimmt wird und von der Dicke der Leiterplatte unabhängig ist. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da Leiterplatten typischerweise relativ große Dickentoleranzen aufweisen können und der

Kontaktbrückeneinsatz mit geringerer Toleranz hergestellt werden kann. Dies sorgt für eine erhöhte Kontaktqualität .

Es ist ersichtlich, dass der Steckverbinder eine Mehrzahl von Paaren aus ersten und zweiten Kontaktfedern aufweisen kann, welche eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Leiterbahnen kontaktieren und mittels jeweils eines

Kontaktbrückeneinsatzes durch die Leiterplatte hindurch durchschleifen. Die Leiterplatte kann zwischen den

Leiterbahnen Schlitze aufweisen, so dass sich die

Leiterbahnen auf Vorsprünge oder Finger der Leiterplatte erstrecken, die in den Verbinder eingesteckt werden. In diesem Fall kann die Gehäuseöffnung mit Trennwänden

unterteilt sein, welche in die Leiterplattenschlitze zwischen den Vorsprüngen eingreifen. Die Leiterplatte kann aber auch eine gerade Stirnseite zum Einstecken in den Verbinder aufweisen.

Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise ohne oder mit lediglich geringfügigen Anpassungen des Verbinders bzw. des Verbindergehäuses eine Wahlmöglichkeit zu

schaffen, ob die Leiterbahnen durchgeschleift werden sollen oder nicht. Dies kann der Kunde selbst bestimmen und braucht hierzu lediglich das Design der Leiterplatte anzupassen, was weniger aufwändig und kostengünstiger sein kann, als neue Werkzeuge zur Herstellung geänderter

Verbinder bereit zu stellen. Der Benutzer kann in vorteilhafter Weise sogar selektiv für jede Leiterbahn einzeln auswählen, ob eine DurchschleifVerbindung

geschaffen wird oder nicht, indem lediglich an den

gewünschten Leiterbahnen die Durchgangsöffnung vorgesehen und ein Kontaktbrückeneinsatz eingesetzt wird, und an den Leiterbahnen an denen keine DurchschleifVerbindung

gewünscht wird, bleibt die Leiterbahn wie gehabt ohne

Kontaktbrückeneinsatz. Somit eröffnet die Erfindung dem Benutzer flexible Gestaltungsmöglichkeiten und zwar durch Anpassung lediglich des Leiterplattendesigns und ohne oder mit lediglich geringfügigen Änderungen des Verbinders.

Der Verbinder ist vorzugsweise ein Bus-Stecker oder

Bus-Steckverbinder, z.B. zum Anschluss von Aktoren oder Sensoren, insbesondere ein Bus-Steckverbinder in einer

Bauart, bei welcher mehrere Bus-Steckverbinder kettenartig aneinanderreihbar sind. Dabei sind die zugehörigen

Kontaktfedern der mehreren aneinandergereihten Bus- Steckverbinder miteinander, d.h. sukzessive von einem Bus- Steckverbinder zum nächsten Bus-Steckverbinder kontaktiert. Insbesondere hierfür ist die DurchschleifVerbindung

zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Kontaktfedern innerhalb der Bus-Steckverbinder vorteilhaft, da somit eine DurchschleifVerbindung der jeweils zugehörigen

Kontaktfedern aufgrund des Durchschleifens von Bus- Steckverbinder zu Bus-Steckverbinder zwischen allen Bus- Steckverbindern geschaffen werden kann.

Der Kontaktbrückeneinsatz ist vorzugsweise als ein aus Metallblech gestanztes und geformtes Metallelement

ausgebildet. Dies ist einfach und kostengünstig in großen Stückzahlen herstellbar und die Form lässt sich gut an die Gegebenheiten anpassen.

Vorzugsweise ist der Kontaktbrückeneinsatz aus einem

Metallblech aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gestanzt und geformt, was den Vorteil einer hohen Leitfähigkeit birgt. Die relativ geringe Härte von Kupfer oder

Kupferlegierungen, welche möglicherweise gegen die

Verwendung von Kupfer oder Kupferlegierungen sprechen würde, kann bei der vorliegenden Erfindung, unter anderem durch Wahl einer geeigneten Formgebung akzeptiert werden.

Es hat sich gezeigt, dass eine Dicke des Metallblechs zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, vorzugsweise eine Dicke von 0,2 mm +/- 0,1 mm geeignet ist, um zumindest drei

Voraussetzungen zu erfüllen. Erstens ist die Dicke

insbesondere in Zusammenhang mit einer geeigneten

Formgebung - auch bei Verwendung von Kupfer oder

Kupferlegierungen - noch ausreichend um der Normalkraft de Kontaktfedern standzuhalten; zweitens tragen die

Kontaktbrücken möglichst wenig auf; und drittens sind sie leicht genug um mit einer Vakuumpipette in einem üblichen SMD-Bestückungsprozess verwendet zu werden.

Der Kontaktbrückeneinsatz ist vorzugsweise als

SMD Bauelement ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass es gemeinsam mit den ohnehin vorhandenen elektronischen SMD-Komponenten der Leiterplatte mit einer Vakuumpipette automatisiert bestückt werden kann. Die Größe des

Kontaktbrückeneinsatzes ist an die Gegebenheiten der SMD- Bestückung angepasst und er passt in übliche Blistergurte für die SMD-Bestückung . Bevorzugt wird der Kontaktbruckeneinsatz mit der zumindest einen Leiterbahn verlötet. In vorteilhafter Weise kann die Verlötung gemeinsam mit den ohnehin vorhandenen

elektronischen SMD-Komponenten der Leiterplatte vorgenommen werden, so dass das Einsetzen und Verlöten der

Kontaktelemente in den SMD-Bestückungsprozess ohne

erheblichen Mehraufwand integriert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der

Kontaktbrückeneinsatz eine ebene Löt- und Kontaktplatte auf, welche breiter als die Durchgangsöffnung ist und in dem eingesteckten Randbereich der Leiterplatte auf der ersten oder zweiten Flachseite mit der zumindest einen Leiterbahn verlötet werden kann. Dies erleichtert die

Positionierung an der zugehörigen Leiterbahn.

Vorzugsweise ist die Dicke der Leiterplatte im Bereich des Kontaktbrückeneinsatzes partiell reduziert und die

Leiterbahn erstreckt sich bis auf den Dicken-reduzierten Bereich und ist dort mit der ebenen Löt- und Kontaktplatte des Kontaktbrückeneinsatzes verlötet. Dies hat den Vorteil, dass der Kontaktbrückeneinsatz auf der verlöteten Seite nicht aufträgt, sondern dass die ebene Löt- und

Kontaktplatte im Wesentlichen bündig mit der übrigen nicht Dicken-reduzierten Flachseite der Leiterplatte verläuft. Dadurch wird eine unerwünschte übermäßige Veränderung der Auslenkung der Kontaktfedern vermieden, so dass die

Kraftverhältnisse des bisherigen Federdesigns erhalten bleiben. Ferner wird das Einstecken in den Verbinder erleichtert . Die eingesteckte Stirnseite der Leiterplatte ist - wie üblich - vorzugsweise angeschrägt und die ebene Löt- und Kontaktplatte geht bevorzugt in einen abgewinkelten freien Endabschnitt des Kontaktbrückeneinsatzes über. Der

abgewinkelte freie Endabschnitt erstreckt sich zumindest ein stückweit an der angeschrägten Stirnseite der

Leiterplatte, er kann z.B. schräg abgewinkelt sein und sich an die angeschrägte Stirnseite anschmiegen. In

vorteilhafter Weise kann hierdurch die Positionierung des Kontaktbrückeneinsatzes in der Durchgangsöffnung im Rahmen der üblichen Toleranzen erleichtert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kontaktbrückeneinsatz in einer Seitenansicht einen zu einem abgeflachten Ring gebogenen Ringabschnitt. Dieser Ringabschnitt ist geringfügig schmaler als die Durchgangsöffnung und kann leicht in die vorzugsweise längliche Durchgangsöffnung eingesetzt werden. Hierzu ist der Ringabschnitt auch schmaler als die ebene Löt- und Kontaktplatte. Ein derart geformter Kontaktbrückeneinsatz kann in einfacher Weise aus einem länglich gestanzten Metallblechstreifen geformt werden, welcher mit verschieden breiten Abschnitten ausgestanzt ist. Die ebene Löt- und Kontaktplatte definiert eine

Kontaktfläche, an welcher die zugehörige Kontaktfeder zur Anlage kommt, um den elektrischen Kontakt zwischen der Kontaktfeder und dem Kontaktbrückeneinsatz herzustellen, und eine der Kontaktfläche gegenüberliegende und der

Leiterplatte zugewandte Rückseite. Wenn eine große Kraft einwirkt, kann sich das in dem gebogenen Ringabschnitt terminierende schmale Ende des Blechstreifens stirnseitig und vorzugsweise senkrecht an der Rückseite der ebenen Löt- und Kontaktplatte abstützen, um dem Ringabschnitt eine größere Stabilität zu verleihen. Der Ringabschnitt weist somit vorzugsweise zwei ebene Kontaktplatten auf, nämlich die Löt- und Kontaktplatte und eine Gegenkontaktplatte, welche die erste bzw. zweite Kontaktfläche für die erste bzw. zweite Kontaktfeder bilden. An einem der beiden schmalen Enden des Ringabschnitts sind die Löt- und

Kontaktplatte und die Gegenkontaktplatte mittels eines Bogenabschnitts einstückig miteinander verbunden und an dem anderen der beiden schmalen Enden des Ringabschnitts ist ein Stützschenkel von der Kontaktfläche abgewinkelt, und der Stützschenkel kann sich bei großer Krafteinwirkung mit seinem terminierenden Ende an der Rückseite der Löt- und Kontaktplatte abstützen. Diese Ausgestaltung erlaubt die Verwendung von relativ weichem und relativ dünnen

Metallblech, da der so gebildete Ringabschnitt trotzdem eine hinreichend große Stabilität gegen die Normalkräfte der Kontaktfedern aufweisen kann. Wenn sich das

terminierende schmale Ende im Bereich der Löt- und

Kontaktplatte des Kontaktbrückeneinsatzes abstützt und die Löt- und Kontaktplatte im eingebauten Zustand stabil mit der Leiterbahn verlötet ist, können die von den

Kontaktfedern ausgeübten Kräfte besonders gut aufgenommen werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist gegeben, wenn der Kontaktbrückeneinsatz, insbesondere der zu dem abgeflachten Ring gebogene Ringabschnitt eine Höhe, d.h. Ausdehnung in Richtung quer zur Leiterplatte hat, welche unabhängig von Toleranzschwankungen in der Dicke der Leiterplatte immer geringfügig größer ist, als die Dicke der Leiterplatte. Dadurch wird die Auslenkung und somit die Normalkraft der Kontaktfedern unabhängig von Toleranzschwankungen in der Leiterplattendicke nicht mehr durch die Dicke der

Leiterplatte, sondern durch die Höhe der

Kontaktbrückeneinsätze bestimmt, welche in vorteilhafter Weise mit geringerer Toleranz hergestellt werden kann.

Eine typische Toleranz der Dicke der Leiterplatte beträgt nämlich +/- 10%. Die Höhe des zu dem abgeflachten Ring gebogenen Ringabschnitts des Kontaktbrückeneinsatzes kann hingegen mit einer Toleranz von nicht größer als +/- 5% vorzugsweise sogar von nicht größer als +/- 2,5%

hergestellt werden. Um dies zu erreichen, wird der

Kontaktbrückeneinsatz nach dem Biegen vorzugsweise auf Maß gedrückt, wobei in vorteilhafter Weise die gewünschten Toleranzen erzielbar sind.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Leiterplatte, hergerichtet zum Einstecken in die Gehäuseöffnung des Verbinders als Teil der Verbinderanordnung, insbesondere mit den vorstehend beschriebenen vorzugsweisen

Eigenschaften des Kontaktbrückeneinsatzes. Die

erfindungsgemäße Leiterplatte umfasst eine

Durchgangsöffnung in dem in die Gehäuseöffnung

einsteckbaren Randbereich der Leiterplatte und in die

Durchgangsöffnung ist ein Kontaktbrückeneinsatz eingesetzt zur Herstellung der elektrischen DurchschleifVerbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder, wenn die Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt ist.

Generell ist ersichtlich, dass die Formulierung „umfasst eine Durchgangsöffnung" und „umfasst einen Kontaktbrückeneinsatz" offen zu verstehen ist und

selbstverständlich auch mehrere Durchgangsöffnungen und Kontaktbrückeneinsätze vorhanden sein können. Vorzugsweise sind sogar eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen und eine Vielzahl von Kontaktbrückeneinsätzen vorhanden, wobei in jeweils eine Durchgangsöffnung jeweils ein

Kontaktbrückeneinsatz eingesetzt ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist der

Kontaktbrückeneinsatz, hergerichtet zum Einsetzen in die Durchgangsöffnung in der Leiterplatte als Teil der

Verbinderanordnung, insbesondere mit den vorstehend

beschriebenen bevorzugten Merkmalen, zur Herstellung einer elektrischen DurchschleifVerbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder, wenn der Kontaktbrückeneinsatz in der Durchgangsöffnung der Leiterplatte eingesetzt ist und die Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines oder mehrerer der Kontaktbrückeneinsätze in dem

Verbinder, wobei die Leiterbahnen auf der Leiterplatte selektiv mit Durchgangsöffnungen versehen und die

Kontaktbrückeneinsätze in die Durchgangsöffnungen der Leiterplatte eingesetzt werden, um selektiv

DurchschleifVerbindungen zwischen ausgewählten Paaren aus ersten und zweiten Kontaktfedern, d.h. dort und nur dort wo der Benutzer dies wünscht, herzustellen, wenn die

Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt wird. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Kurzbeschreibung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Verbinders mit eingesteckter Leiterplatte,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die beiden Kontaktelemente des Verbinders aus Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Einsteck-

Randbereichs der Leiterplatte gemäß Fig. 1 mit einem eingesetzten und einem einzusetzenden

Kontaktbrückeneinsatz ,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des

Kontaktbrückeneinsatzes ,

Fig. 5 eine perspektivische, teilweise geschnittene

Darstellung eines Kontaktbrückeneinsatzes in der

Durchgangsöffnung der Leiterplatte,

Fig. 6 eine perspektivische, teilweise geschnittene

Darstellung des ersten und zweiten

Kontaktelements mit eingesteckter Leiterplatte einschließlich Kontaktbrückeneinsatz ,

Fig. 7 eine Querschnittdarstellung des ersten und

zweiten Kontaktelements mit eingesetzter

Leiterplatte einschließlich

Kontaktbrückeneinsatz ,

Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 7 und Fig. 9 eine Seitenansicht von drei aneinander gereihten

Kontaktelementpaaren von drei aneinander gereihten Verbindern. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezug nehmend auf die Fig. 1 und 2 ist der Verbinder 10 in diesem Beispiel als Bus-Stecker oder Bus-Steckverbinder ausgebildet und weist ein Verbindergehäuse 12 aus

Kunststoff mit einer Gehäuseöffnung 13 auf, in welche eine Leiterplatte 20 mit ihrem Einsteckrandbereich 22

eingesteckt wird. In Fig. 1 ist der Verbinder 10 an der vorderen linken Ecke aufgeschnitten dargestellt, so dass das jeweils U-förmige und von dem Kunststoff- Verbindergehäuse 12 zumindest teilweise beherbergte erste und zweite Kontaktelement 28, 30 sowie der

Kontaktbrückeneinsatz 40 zur Kontaktierung einer Leiterbahn 26 der Leiterplatte 20 teilweise zu sehen sind. Das erste Kontaktelement 28 umfasst eine ausgestanzte und ausgeformte erste Kontaktfeder 32 und das zweite Kontaktelement 30 umfasst eine ausgestanzte und ausgeformte zweite

Kontaktfeder 34 zwischen denen die Leiterplatte 20 klemmend gehalten und elektrisch kontaktiert ist. Der Verbinder 10 weist insgesamt eine Mehrzahl von weiteren ersten und zweiten nebeneinander liegenden Kontaktelementen 28, 30 auf - in diesem Beispiel insgesamt jeweils vier - um jeweils eine Leiterbahn 26 zu kontaktieren.

Bezug nehmend auf Fig. 3 weist die Leiterplatte oder

Platine 20 in dem Einsteckrandbereich 22 vier Kontaktfinger 24 auf, auf welche sich die Leiterbahnen 26 erstrecken. Die Kontaktfinger 24 sind durch Schlitze 23 in der Leiterplatte 20 voneinander getrennt. Die beiden linken Finger 24 weisen längliche ausgefräste, in diesem Beispiel im Wesentlichen ovale Durchgangsöffnungen 36 auf, in welche jeweils ein Kontaktbrückeneinsatz 40 eingesetzt wird. In der

Darstellung der Fig. 3 ist der linke Kontaktbrückeneinsatz 40 bereits in die Durchgangsöffnung 36 eingesetzt,

wohingegen der von links gesehen zweite

Kontaktbrückeneinsatz 40 noch einzusetzen ist. Der

Randbereich 22 der Leiterplatte 20, genauer die Finger 24, sind im Bereich der jeweiligen Durchgangsöffnung 36, d.h. dort wo die Kontaktbrückeneinsätze 40 eingesetzt werden, um die Dicke des Metallblechs, aus dem die

Kontaktbrückeneinsätze 40 bestehen, ausgedünnt, so dass die vordere erste Kontaktfläche 40a der Kontaktbrückeneinsätze 40 bündig mit der Vorderseite 20a der Leiterplatte 20 verläuft .

Bezug nehmend auf die Fig. 3 bis 8 ist der

Kontaktbrückeneinsatz 40 als Metallstreifen aus einem dünnen Metallblech gestanzt und geformt. Der

Kontaktbrückeneinsatz 40 weist eine Löt- und Kontaktplatte 42 auf, mittels welcher der Kontaktbrückeneinsatz 40 mit der zugehörigen Leiterbahn 26 verlötet wird und an welcher die erste Kontaktfeder 32 zu Anlage kommt. Die Löt- und Kontaktplatte 42 geht einstückig in einen länglich ovalen Ringabschnitt 44 über, welcher in die Durchgangsöffnung 36 einsetzbar ist. Die ebene Löt- und Kontaktplatte 42 weist eine größere Breite B auf, als die Breite b des

Ringabschnitts 44 damit die Löt- und Kontaktplatte 42 auf der Leiterbahn 26 um die Durchgangsöffnung 36 herum zu liegen kommt. Der Ringabschnitt 44 umfasst einen

halbkreisförmigen Bogenabschnitt 46, der die Löt- und

Kontaktplatte 42 einstückig mit der Gegenkontaktplatte 48 verbindet. Die Gegenkontaktplatte 48 bildet die zweite Kontaktfläche 48a an welcher die zweite Kontaktfeder 34 zur Anlage kommt. Von der ebenen Gegenkontaktplatte 48 ist senkrecht ein Stützschenkel 50 abgewinkelt, welcher sich an der Innenseite 42b der Löt- und Kontaktplatte 42 abstützen kann. Am Übergang zwischen der Löt- und Kontaktplatte 42 und dem Bogenabschnitt 46 verjüngt sich der Metallstreifen, aus dem der Kontaktbrückeneinsatz 40 hergestellt ist, an der Stelle 52. Demnach wird der längliche Ringabschnitt 44 von einem Abschnitt der Löt- und Kontaktplatte 42, dem Bogenabschnitt 46, der Gegenkontaktplatte 48 und dem

Stützschenkel 50 als ein an einer Stelle offener Ring gebildet .

An dem dem Ringabschnitt 44 gegenüberliegenden

terminierenden Ende der Löt- und Kontaktplatte 42 ist diese einstückig mit einem unter etwa 45° abgewinkelten freien Endabschnitt 54 verbunden.

Der längliche Ringabschnitt 44 wird vom Benutzer in die eigens erzeugte Durchgangsöffnung 36 eingesetzt, wobei die Löt- und Kontaktplatte 42 auf dem ausgedünnten Bereich des zugehörigen Fingers 24 zu liegen kommt und dort mit der Leiterbahn 26, welche sich bis auf den ausgedünnten Bereich 25 erstreckt, verlötet wird. Der freie schräg abgewinkelte Endabschnitt 54 liegt dabei an dem angeschrägten Ende 21 der Leiterplatte 20 an und dient der Längspositionierung des Kontaktbrückeneinsatzes 40 in der Durchgangsöffnung 36, die als etwas größeres Langloch gefräst ist.

In Fig. 8 ist besonders gut zu erkennen, dass die erste Kontaktfläche 42a der Löt- und Kontaktplatte 42, an welcher die erste Kontaktfeder 32 zur Anlage kommt, bündig mit dem nicht ausgedünnten Teil der Leiterplatte 20 verläuft. Die Leiterplatte 20 hat eine nominelle Dicke d von 1,02 mm und ist in dem vorliegenden Beispiel im ausgedünnten

Bereich 25 um 0,2 mm ausgedünnt, was zur bevorzugten Dicke des Metallblechs von 0,2 mm korrespondiert, aus welchem der Kontaktbrückeneinsatz 40 gestanzt und geformt ist. Die Höhe h des Kontaktbrückeneinsatzes 40 beträgt in diesem Beispiel 1,2 mm und ist nach dem Stanzen und Formen auf Maß

gedrückt. Dadurch kann eine Toleranz der Höhe h des

Kontaktbrückeneinsatzes 40 auf +/- 2,5 % eingehalten werden. Die Toleranz der Dicke der Leiterplatte 20 beträgt üblicherweise +/- 10 %, so dass die Leiterplattendicke innerhalb der Toleranz zwischen 0,92 mm und 1,12 mm

variieren kann. Somit steht die Gegenkontaktplatte 48 auch bei maximaler Leiterplattentoleranz an der Rückseite 20b der Leiterplatte 20 zumindest um einen Überstand

U = 0,08 mm über. Dies hat den Vorteil, dass die Auslenkung der Kontakt federn 32, 34 weniger variiert, als wenn

lediglich eine übliche Leiterplatte eingesteckt würde.

Damit ist die Normalkraft, mit welcher die Kontakt federn 32, 34 den Kontakt mit der ersten Kontakt fläche 42a der

Löt- und Kontaktplatte 42 und der zweiten Kontakt fläche 48a der Gegenkontaktplatte 48 herstellen, konstanter als wenn lediglich eine übliche Leiterplatte eingesteckt wäre. Wie in den Fig. 6 bis 8 ersichtlich ist, bildet der

Kontaktbrückeneinsatz 40 eine direkte elektrische

Kontaktbrücke zwischen der ersten Kontaktfeder 32 und der zweiten Kontaktfeder 34, so dass eine elektrische

DurchschleifVerbindung zwischen den beiden Kontakt federn 32, 34 hergestellt ist, und zwar unabhängig von den

Leiterbahnen der Leiterplatte 20 und ohne dass die beiden Kontaktelemente 28, 30 anderweitig miteinander verbunden wären .

Bezug nehmend auf Fig. 9 kann eine beliebige Anzahl der Bus-Stecker 10 aneinander gereiht werden, wobei jeweils erste und zweite Kontaktelemente 28, 30 benachbarter Bus- Stecker 10 elektrisch miteinander in Verbindung stehen. Das erste Kontaktelement 28 weist an seiner der ersten

Kontaktfeder 32 gegenüberliegenden Seite der U-Form eine äußere Kontaktfläche 66 auf, und das zweite Kontaktelement 30 weist an seiner der zweiten Kontaktfeder 34

gegenüberliegenden Seite der U-Form eine äußere Bus- Kontaktfeder 68 auf. Die äußere Bus-Kontaktfeder 68 und die äußere Kontaktfläche 66 sind von außerhalb des

Verbindergehäuses 12 zugänglich und die äußere Bus- Kontaktfeder 68 und die äußere Kontaktfläche 66 von jeweils benachbarten und miteinander verbundenen Bus-Steckern 10 stehen in Kontakt miteinander, um eine kettenartige

DurchschleifVerbindung zwischen den zugehörigen Polen einer Mehrzahl von kettenartig aneinander gereihten Bus-Steckern 10 zu bewerkstelligen.

Wieder Bezug nehmend auf Fig. 3, kann der Benutzer, d.h. der Kunde des Verbinderherstellers, selbst auswählen, welche Pole bzw. Leiterbahnen 26 der Leiterplatte 20 mit einem Kontaktbrückeneinsatz 40 durchgeschleift werden sollen und welche nicht. Der Benutzer kann nach freiem Ermessen für jede einzelne Leiterbahn 26 bzw. jeden

einzelnen Finger 24 und jede einzelne Leiterplatte 20 entscheiden, ob die Durchgangsöffnung 36 in den

entsprechenden Finger 24 eingefräst und der Finger 24 entsprechend ausgedünnt wird, bevor die Leiterbahnen 26 auf die Leiterplatte 20 aufgebracht werden, um den Kontaktbrückeneinsatz 40 selektiv, also dort und nur dort wo das gewünscht ist, einzusetzen und somit die in Fig. 9 dargestellte Durchschleif erbindung zwischen den aneinander gereihten Bus-Steckern 10 herzustellen. Wie ebenfalls in Fig. 3 ersichtlich ist, sind die beiden rechten Finger 24 nicht mit entsprechenden Kontaktbrückeneinsätzen 40

versehen und somit nicht durchgeschleift. Insgesamt hat die Erfindung für den Benutzer den Vorteil, dass dieser

lediglich durch eine Veränderung des Leiterplattendesigns selektiv entscheiden kann, an welchen Leiterbahnen 26

DurchschleifVerbindungen vorgesehen werden und an welchen nicht . Zusammenfassend kann also die Verbinderanordnung mithilfe der zusätzlichen Kontaktbrückeneinsätze 40 ertüchtigt werden, Signale bzw. Spannung ohne Beteiligung der

Leiterbahnen 26 durchzuschleifen oder durchzuleiten. Dazu wird je ein Kontaktbrückeneinsatz 40 insbesondere als SMD- Bauelement auf die Leiterplatte 20 aufgelötet. Der

Kontaktbrückeneinsatz 40 ist so gestaltet, dass der fertig montierte Bus-Stecker 10 unverändert verwendet werden kann. Es sind keine Varianten der Verbindergehäuse 12 oder der Kontaktelemente 28, 30 erforderlich.

Der Kontaktbrückeneinsatz 40 liegt mit einer Seite 42b auf der Leiterplatte 20 auf und gewährleistet einerseits über die Verlötung die elektrische Verbindung zur zugehörigen Leiterbahn 26. Andererseits bildet er die Kontaktfläche 42a für den korrespondierenden Kontakt der ersten Kontaktfeder 32. Gleichzeitig taucht die um 180° gebogene rückwärtige Seite des Kontaktbrückeneinsatzes 40 durch die Durchgangsöffnung 36 in der Leiterplatte 20 durch diese durch und bildet die Gegenkontaktplatte 48 mit der zweiten Kontaktfläche 48a für den Kontakt mit der rückwärtigen zweiten Kontaktfeder 34. Der Kontaktbrückeneinsatz 40 ist so ausgelegt, dass seine rückwärtige zweite Kontakt fläche 48b auch bei maximaler Dickentoleranz der Leiterplatte 20 über diese um das Maß U übersteht und so die Kontaktierung der zugehörigen zweiten Kontaktfeder 34 mit dem

Kontaktbrückeneinsatz 40 auf beiden Seiten 20a, 20b der Leiterplatte 20 sichergestellt ist. Dadurch ist ferner in vorteilhafter Weise die Kontaktnormalkraft geometrisch lediglich von der Toleranzlage des Kontaktelementes 40 abhängig. Darüber hinaus braucht der Bus-Stecker 10 nicht verändert werden, d.h. es sind keine Varianten des

Verbinders 10 erforderlich, unabhängig davon ob die

DurchschleifVerbindung an bestimmten Kontaktfederpaaren 32, 34 bereitgestellt wird oder nicht bereitgestellt wird.

Überdies weist der Verbinder 10 eine hohe Flexibilität für den Kunden auf, da der Kunde durch die Wahl der

Leiterplattenbestückung selbst bestimmen kann, ob die jeweilige Kontaktstelle durchschleifend oder nicht

durchschleifend, d.h. trennend sein soll.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder

anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche

Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind Ferner ist ersichtlich, dass alle Merkmale die im

Zusammenhang mit der Verbinderanordnung, der Leiterplatte und/oder dem Kontaktfederelement offenbart sind,

wechselweise auch für die jeweils anderen Gegenstände der Erfindung offenbart sind.




 
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