接触形成单元、附接方法和用于执行该方法的旋拧工具的制作方法

文档序号:6925010阅读:131来源:国知局
专利名称:接触形成单元、附接方法和用于执行该方法的旋拧工具的制作方法
技术领域
本发明涉及一种预安装的(预组装的)接触形成单元和保持单元,该接触形成单 元具有带头部和杆部的螺杆。此外,本发明涉及一种用于这种接触形成单元的保持单元,且涉及一种用于将至 少一个连接部件附接至工件的方法,以及用于执行该附接方法的旋拧工具。
背景技术
通常本发明涉及的领域被称为接地螺栓(连地螺柱),例如特别是在机动车工程 中经常使用的那样。为了建立稳定的接地接触,将螺栓或螺母焊接到机动车车体的金属板 件上,使得螺栓或螺母以导电的方式连接到金属板件。随后通过将螺母旋拧到螺栓上或将 螺杆旋拧到螺母上而将诸如电缆接头之类的连接部件电连接到螺栓或螺母。在这种情况 下,通常存在的问题是在螺栓(螺母)的焊接和连接部件(电缆接头)的固定之间会发生 表面接触过程。为了保持接触面以便建立没有表面涂层的电连接,公知的是要覆盖这些接 触部分。此时,在固定连接部件之前将用于此目的的覆盖部件废弃。文件EP 0 641 944 Al 披露了用螺母作为覆盖部件,该螺母随后又再被用于附接连接部件。因此,不必抛弃部件。 但是,安装过程总体上略为复杂。根据德国专利法第3条(2),德国专利申请10 2006 056065. 5构成现有技术。从该申请可以得知将带轴向盲孔的螺栓焊接到金属板件上。在这种情况下,盲孔 螺栓在该盲孔中具有第一带螺纹的部分,该第一带螺纹的部分被覆盖部件覆盖(特别是相 对较短的且从上方插入盲孔中的柱塞)。电缆接头螺纹连接到螺杆上,该螺杆具有第二带螺 纹部分且该螺杆旋拧到盲孔中。在这种情况下,柱塞还被向下压到盲孔的底部上。在这两 个带螺纹的部分中,可将至少一个带螺纹的部分实施为自攻丝螺纹部分。因而,在这种情况 下,经由螺杆和盲孔螺栓之间的自攻丝螺纹接合,因而可通过盲孔螺栓被焊接的金属板件 在电缆接头和螺杆头部的底侧之间建立电接触。在这种情况下,从前述德国专利申请中还可以得知,应将至少一个电缆接头沿径 向方向插入保持单元中,然后将螺杆导入保持单元中。在这种情况下,螺杆的杆部穿过电缆 接头中的孔,且拴锁器件接合在螺杆头部后方。因而,提供预安装的附接结构,该结构具有 保持部件、螺杆和至少一个电缆接头,该至少一个电缆接头螺纹连接到螺杆。因为螺杆穿过 电缆接头中的孔,所以可防止电缆接头沿径向从保持单元拉出。此外,还可设有附加拴锁器 件,以防止螺杆从保持部件中掉出。在一个具体实施例中,在有一个保持部件的情况下,除 了用于侧向地引入电缆接头的径向孔外,还可以允许另外的电缆接头沿轴向方向从下方压 进保持装置中并压在包括保持部件、螺杆和至少一个电缆接头的预安装的附接结构上。结 果,该具体实施例可使用如下。可将上面陈述的预安装的附接结构预先安装在电缆接头上。 在这种情况下,例如可以让一或多个电缆接头侧向地插入保持单元且随后被螺杆引导,以 便将螺杆和电缆接头两者以被束缚的方式保持在保持单元中。安装电缆束时,还可以在将 螺杆拧入上述盲孔螺栓(接地螺栓)之前将一或多个另外的电缆接头从下方一也就是说沿纵向方向一局部地插入保持部件中并将它们推到螺杆上。

发明内容
针对上述背景技术,本发明的目的是提供一种用于实施接地连接和结构的改进系 统以及用于该目的的方法。一方面,通过一种预安装(预组装)接触形成单元来实现上述目的,该接触形成单 元具有螺杆和保持单元,螺杆具有头部和杆部,其中,保持单元具有连接部件保持部分和螺 杆保持部分,至少一个连接部件可插入该保持部分中,螺杆沿纵向方向插入螺杆保持部分 中,其方式是使螺杆沿纵向方向被束缚但可旋转地保持在其中,且被插入连接部件-保持 部分中的连接部件与被插入的螺杆可以形成电接触,其中,在头部上形成径向突出的承载 部分,而螺杆保持部分具有肩部部分,借助该肩部部分将承载部分轴向支承在保持单元上。
利用预安装接触形成单元可以预制保持单元和螺杆。因为螺杆、保持单元和盲孔 螺栓优选由同一制造商制造,所以螺杆可以与盲孔螺栓配套,特别是在具有自攻丝螺纹的 实施例的情况下。可将预安装的接触形成单元用在制造电缆束的过程中,以将例如电缆接 头之类的连接部件插入连接保持部分中。上述目的还可通过一种用于这种预安装的接触形成单元的保持单元来实现,该保 持单元具有环形部分和多个纵向辐板,这些辐板沿纵向方向从环形部分的一侧延伸,其中, 在环形部分的内周上形成肩部部分,螺杆的承载部分可被轴向地支承在该肩部部分上,所 述承载部分形成在螺杆的头部的外周上,此外,在环形部分的内周上形成第一拴锁器件,该 第一拴锁器件被构造为从另一轴向侧接合于承载部分后方,其中,可将至少一个连接部件 以这样的方式插在多个纵向辐板之间,使得连接部件的连接部分沿径向方向在两个纵向辐 板之间延伸,其中,在纵向辐板上形成第二拴锁器件,该第二拴锁器件被构造为以束缚的方 式保持被插入的连接部件。作为所提供措施的结果,在环形部分的内周上,第一拴锁器件被构造成从另一轴 向侧接合在承载部分或螺杆的另外部件的后方,螺杆可以正确地定位在保持部分中。换句 话说,可将螺杆定位为在保持部件中沿纵向方向精确对准。由于这优化了螺杆的中心定位, 可方便地将连接部件插入保持部件中。中心定位还可有助于旋拧进盲孔螺栓等中。由于优 选通过处于头部的外周上的承载部分实现中心定位,所以有利的是,承载部分对头部下侧 上的接触表面没有影响。上述目的还通过一种用于将至少一个连接部件附接在工件上的方法来实现,该方 法包括步骤a)提供预安装的接触形成单元,该单元具有第一附接元件和保持单元,第一 附接元件以束缚的方式保持在保持单元上,b)将至少一个连接部件插入保持单元中,其中, 所述连接部件与第一附接元件接触,并将第一附接元件与被紧固到工件的第二附接元件连接。以这种方式可用少量步骤方便地形成接地接触。提供预安装的接触形成单元使其 可以在各种情况下在电缆束制造商处和/或在电缆束安装过程中(例如在车辆车体上)插 上一或多个连接部件(例如电缆接头),且螺杆随后可以容易地通过其正确的定位而固定 在已提前附接到工件上的第二附接元件中(例如盲孔或螺栓)。在步骤b)之前优选没有连 接部件固定到预安装的接触单元。
此外,根据本发明,在连接过程中可随时间和/旋转角度测量施加的转矩,可以在 通过自攻丝螺纹的螺纹接合将第一附接元件连接到第二附接元件的附接方法中监测连接 过程。因为,在自攻丝螺纹接合的情况下,从螺纹接合的开始就存在增加转矩的需求,可 测 量该需求,所以例如可以感知到第一附接元件相对于第二附接元件的旋转角度和旋转 数。结果,可以监测连接过程。最后,上述目的通过一种用于实现上述附接方法的旋拧工具来实现,该旋拧工具 包括工具部分和抗旋转装置,工具部分被构造为接合在设置于第一附接元件的头部上的工 具接合部分上,以便对头部施加转矩,抗旋转装置被构造为防止至少一个连接部件旋转,同 时第一附接元件旋拧到第二附接元件上。利用这种类型的旋拧工具,由此可以确保连接到连接部件的电缆套件不旋转。于是可以完全实现所述目的。通过上面提到的预安装接触形成单元,优选的是如果螺杆保持部分具有径向地接 合在承载部分后方的第一拴锁器件,可使得螺杆沿纵向方向被束缚地保持在保持单元中。以这种方式可以确保螺杆不与保持单元脱离。还优选的是,若将承载部分、肩部部分和第一拴锁器件实施为以螺杆轴向地对准 在保持单元、尤其沿纵向方向被保持在中心的方式,在这种情况下可以获得上述优点。总体来说,优选的是,承载部分和/或肩部部分以阶梯状方式实施。此时,承载部分例如可以实施为凸缘部分(环圈),其径向地从螺杆的头部突出。作为对此的替换,可以使承载部分和/或肩部部分具有圆锥形设计。在这种实施例中,可将螺杆实施为埋头螺杆。总的来说,还优选的是,螺杆被完全保持在保持单元中。换句话说,可以确保螺杆完全被保持单元围绕。特别是若螺杆用金属制造且保持 单元用塑料制造时,这是有利的。这可确保在运输或安装过程中不会造成螺杆对其他部件 (车辆的车体)的任何损害。根据另一优选实施例,连接部件保持部分具有第二拴锁器件,以便保持至少一个 连接部件以束缚的方式沿纵向方向插入其中。此处应特别指出的是,插入到保持部分中的连接部件被螺杆的头部沿轴向方向保 持。优选的是,要是采取措施使得先插入保持单元中的连接部件形成与螺杆头部的下侧可 靠且大面积的电连接更好。在另一轴向方向,第二拴锁器件用于防止连接部件脱出保持单兀。尽管优选的是为螺杆和连接部件二者提供拴锁器件以将螺杆或连接部件以束缚 的方式保持在保持单元中,通常也可以想到设置夹紧器件等来代替拴锁器件。总的来说,优选的是,用于插入连接部件的连接部件保持部分具有径向凹部,连接 部件的连接部分穿过该凹部沿径向方向朝外延伸。尤其形成有多个这种排列分布于保持部件周边上的径向凹部时,结果可以确保将 螺杆旋拧紧固到盲孔螺栓等上时电缆接头彼此之间不滑动。此外,可利用在径向凹部之间延伸的连接部件的一些部分支承第二拴锁器件,以 便以束缚的方式保持连接部件。
尤其优选的是,径向凹部沿纵向方向从保持单元的一端延伸。在该实施例中,可以将连接部件仅沿轴向方向引入保持单元中。这样,可将连接部件接连地在不同位置插入保持单元中,也就是说,例如当制造电缆束时,当电缆束安装时, 在维修工作的情况下和/或安装电器附件(例如随后的无线电或导航装置的安装)时以及 当使用用于形成接地接触的另外的电缆接头时,可能需要这样做。根据另一优选实施例,连接部件保持部分可以多个连接部件被保持在其中的方式 实施,其中,可以仅沿一个方向将连接部件插入连接部件保持部分中,该方向与螺杆插入螺 杆保持部分中时所沿的方向相反。预安装接触形成单元的该实施例也可以被认为是单独的发明,其独立于承载部分 或肩部部分的形成。由于可避免将连接部件径向地或侧向地插入保持部件中的情况,所以可以仅由螺 杆和保持单元制得预安装的接触形成单元,其中,连接部件(电缆终端)全都可随后被引入 预安装的接触形成单元。此外,有利的是若保持单元在外周上具有抗旋转部分,在该抗旋转部分上可以接 合工具的抗旋转装置,通过该抗旋转装置可将螺杆旋拧到附接元件。在这种情况下,由于工具的抗旋转装置接合在抗旋转部分上,将螺杆旋拧到附接 元件(盲孔螺栓)上时能防止电缆套件旋转。可将工具上的抗旋转装置制造得相对较小。 此外,抗旋转器件可以与连接部件的几何条件无关地实施。在使用用于监测的附接方法的情况下,特别优选的是,通过感知由于自攻丝螺纹 接合而增加的转矩需求来感知螺纹接合的开始,并从螺纹接合开始直到螺纹连接紧固过程 中感知旋转角度或旋转数。因此,可以监测整个连接或旋拧过程。可以确定已插入第一和第二附接元件之间的连接部件的确切数量(在螺纹连接 被紧固之前由于连接部件的给定数量不同也存在不同的旋转角度或转数)。还特别有利的是,可将测得的转矩曲线与至少一个目标曲线或包络曲线进行比 较,该至少一个目标曲线或包络曲线是针对要被固定的预定数量的连接部件和/或预定长 度的螺纹接合设定的。在根据本发明的旋拧工具的情况下,优选的是将抗旋转装置构造为接合在保持单 元的抗旋转部分上。此处可将抗旋转装置制造得很紧凑,尤其沿纵向方向可制造得很紧凑。根据一个替换实施例,可将抗旋转装置构造为接合在至少一个连接部件的的至少 一个连接部分上,该连接部分径向地从保持单元突出。本实施例还可确保将螺杆旋紧在盲孔螺栓中时电缆套件不旋转。在这种情况下, 可防止连接部件本身旋转。换句话说,连接部件的连接部分可抵靠抗旋转装置,以避免保持 单元损坏(该保持单元优选用塑料制造)。连接部件的连接部分优选用金属部分形成。在一具体优选实施例中,旋拧工具包括管形口状件,保持单元可引入该口状件中。结果特别可能的是,可以将整个预安装的接触形成单元插入口状件中,以便随后 通过旋拧工具将螺杆旋拧到相应的附接元件(例如盲孔螺栓),其中,该接触形成单元包括 已经被引入其中的连接部件。此时优选的是,保持装置形成在口状件上,以便将保持单元保持在口状件上。保持装置可以是夹紧保持装置或拴锁保持装置。 此外,若将抗旋转装置形成在口状件上则更为有利。结果,口状件可以不仅能实现保持预安装接触形成单元的功能,而且还可以实现在旋拧过程中防止电缆套件旋转的功能。总的来说,通过本发明的各种实施例,可以在每种情况下实现以下优点中的至少之一。承载部分可以防止螺杆滑出保持单元。当使用第一拴锁器件时,可以束缚的方式 沿两个纵向方向将螺杆保持在保持单元中。通过头部可以确保螺杆中心地保持在保持单元中,以使杆部暴露。此时头部的下 侧(用于接触部件的接触面)也可以保持完全不受约束。例如可将螺杆经济地制造为挤压部件,而不需要后续加工。保持部件使得可以暴露插入连接部件的下侧,并将如盲孔螺栓之类的附接元件插 入保持单元中以便与连接部件的下侧接触。连接部件例如可以由电缆束制造商装配,但是也可以在安装电缆束时将它们随后 插入,而不必将接触形成单元移出。可以不用将接触形成单元移出就能将连接部件随后插 入工件中。保持单元的封闭设计使得可以容易地将其正确地定位在旋拧工具的口状件中。此外,保持单元优选可用塑料制造,尤其优选通过不具有滑动部的注射模制工具 制造。与已知的在带螺纹的螺栓外侧上的螺母或某种其他部件用作表面接触保护件的 技术方案相比,可以获得一系列额外的优点,例如具体描述于上面提到的德国专利申请10 2006 056 065. 5中的优点。本申请引入该申请所公开的内容作为参考。该申请所公开内容 被视为通过引用而包括在本申请的范围内。当安装电缆束时,不可能遗漏任何部件,因为它们要么牢固地安装在车身上,要么 牢固地安装在(接触形成单元的)电缆套件上。具体地说,可以采用具有上述类型的盲孔螺栓作为螺杆旋入的附接元件。在这种 情况下,可以使用标准焊接头。使用这种焊接的螺栓可避免在金属板件中形成孔洞(可以 避免声音越过和湿气透过)。在接触区域中没有破裂的表面涂层。因为连接部件(电缆接头)在安装过程之前被容纳在保持单元中,这可以防止连 接部件划擦车辆的车体等表面涂层。最后,可以确保连接部件将盲孔螺栓内部的无抗腐蚀区域与外界密封开开。理想的是,将上述预安装的接触形成单元和用于该目的的相应附接方法与中空螺 栓结合实施,例如可将该螺栓通过常规的螺栓(螺柱)焊接工艺焊接到金属板件上。这种中 空螺栓在内周上具有内螺纹,优选可借助带有自攻丝螺纹的螺杆对内部部分进行攻丝。此 夕卜,特别优选的是,在所述中空螺栓已被焊接到工件或金属板件上之后用柱塞封闭该中空 螺栓,该柱塞优选用塑料构成。这可以防止内部部分在随后的表面涂层处理等过程中被涂 覆绝缘层。将螺杆旋拧到内部部分中时,柱塞随后可以被向下压到中空螺栓的孔的底部并 保持在那儿。根据本发明的另一方面,通过这种中空螺栓,可以使用用于将软管管线附接到诸如金属板件之类的工件的附接结构,在这种情况下,软管管线的外周可导电且附接结构具 有管线保持器和螺杆,该保持器用导电塑料制造,该螺杆头部接合在管线保持器后方且被 旋拧到被固定至工件的这类中空螺栓中。这种附接结构尤其可用于将汽油管线等附接到车辆车体,在这种情况下,可以特 别令人满意地经由该附接结构转移静电荷。通过螺杆和中空螺栓之间的连接(螺纹接合) 可以在大的区域上实现电接触且软管管线上的静电荷可以可靠地经由所述电接触而转移。此时特别优选的是,将螺杆旋拧到中空螺栓之前,中空螺栓的中空部分由被压入 中空部分中的柱塞关闭。还优选的是,使管线保持器具有接收部分,螺杆的头部可以束缚的方式夹在该接 收部分中,以便形成预安装接触形成单元。管线保持器还可以具有用于加入一或多个软管管线的接收部分。替代软管管线, 也可以使用以导电形式实施在外周边上的其他管线。
在本说明书中,应将螺杆理解为通常是指具有带螺纹的杆部和头部的部件。带螺 纹的杆部在这里可以是具有外螺纹部分的杆部或具有内螺纹部分的中空杆部。带螺纹的部 分可以是具有自攻丝螺纹的部分或通过互补的具有自攻丝螺纹的部件而被攻丝出螺纹的 可攻丝部分。术语自攻丝螺纹应包括所有类型的自攻丝、自切削螺纹等。当然,将在后文描述的上述特征不仅可以按各自的具体组合方式使用,也可按其 他组合或单独使用,而不会超出本发明的范围。


本发明的一些示例性实施例显示在附图中并将在后文中进行更详细的描述。在附 图中图1是根据本发明第一实施例的预安装接触形成单元的透视示意图;图2示出了倾斜地从下方看到的、带有被引入的电缆接头的图1所示接触形成单 元;图3示出了盲孔螺栓,该螺栓优选被用于实现接地连接并具有覆盖件(柱塞);图4示出了根据本发明用于接触形成单元的螺杆的一实施例;图5示出了根据本发明一实施例的保持单元;图6是图5所示保持单元和图4所示螺杆的示意性截面图,沿线A剖切的截面示 于左手侧,沿线B剖切的截面示于右手侧;图7示出了根据本发明的用于接触形成单元的螺杆的一替换实施例;图8示出了根据本发明的保持单元的另一实施例,该保持单元用于与图7所示螺 杆一起使用;图9是图8所示保持单元和图7所示螺杆的示意性截面图,左手侧显示沿线A剖 切的截面,右手侧显示沿线B剖切的截面;图10是带有被插入的连接部件的图9所示预安装接触形成单元的示意图,该连接 部件被旋拧进附接至金属板件的盲孔接地螺栓中;图11是本发明的旋拧工具一实施例的示意性侧视图;图12是图11所示旋拧工具的口状件区域的详细截面图13是从下方看到的图11和12所示旋拧工具的视图; 图14示出了预安装接触形成单元的一替换实施例,其具有少量纵向辐板且具有 用于实现抗旋转部分的凹部;图15是根据本发明的旋拧工具的另一实施例的口状件区域的详细视图,其尤其 可与具有抗旋转部分的保持部件一起使用;图16示出了从下方看到的图15所示旋拧工具的视图;图17是在连接过程中针对旋转角度绘制的转矩曲线图,其中,在附接元件之间固 定有专用连接部分;图18示出了相应于图17的针对旋转角度绘制的转矩曲线,其中,在附接元件之间 已插入相对较多的连接部件(例如三个);图19是示意性截面图,图中示出了根据本发明一优选实施例的用于软管管线的 附接结构。
具体实施例方式图1示出了本发明的预安装接触形成单元的第一实施例,该单元总体用附图标记 10表示。接触形成单元10包括螺杆12和保持单元14,螺杆形成第一附接元件。螺杆12优 选用如金属之类的导电材料制造,例如呈挤压部件形式。保持单元14优选用如塑料之类的 电绝缘材料制造,优选是注射模制部件,在这种情况下可以使用没有滑动部的注射模。螺杆12具有头部16和杆部18。杆部18被实施有带螺纹的部分,该带螺纹的部分 在图1中没有更详细地表示出。该带螺纹的部分优选通过自成型或自攻丝或自切削的螺纹 形成。处于与头部16相对的杆部18的端部被实施为是定心部分19。该定心部分如图所示 可以是截头圆锥形部分。在与杆部18相对的头部16的那侧上设置工具接合部分20。该工具接合部分优选 实施为头部16上的凹部形式,尤其是六角形承窝或多点承窝(“torx”)或者是Phillip凹 陷头部。当工具接合部分20实施为凹部形式时,可以方便地使头部16相对于保持单元14 不突出。当然,通常也可以想到,替换地将工具接合部分形成为六边形突出部或外多边形突
屮却坐 D□邵寸ο螺杆12沿纵向轴线22被保持在保持单元14中并对准于其中。在这种情况下,螺杆12沿插入方向24插入保持单元14中,该插入方向与纵向轴 线22平行地对齐。保持单元14具有环形部分26,该环形部分被实施为与纵向轴线22同轴且形成螺 杆保持部分。此外,保持单元14具有多个纵向辐板(web) 30 (在当前情况下为四个),每一 辐板从环形部分26沿纵向方向延伸并形成连接部件保持部分28。在每一种情况下,用于连接部件的插入槽32被形成在纵向辐板30之间。插入槽 32从保持单元14的下端延伸到环形部分26。在各种情况下,拴锁辐板34径向朝内地从纵 向辐板30的内侧延伸,具体地说,从保持单元14的下端向上倾斜地延伸。拴锁辐板34形 成第二拴锁器件。因此,保持单元14在下端处具有圆形插入开口,该开口被构造为用于让诸如电缆接头之类的连接部件插入,具体地说,沿与螺杆12的插入方向24相反的插入方向36插入。螺杆12完全被容纳于保持单元14中,因此螺杆12没有相对于保持单元14突出 的部分。环形部分26围绕螺杆12的头部16。纵向辐板30同轴地围绕螺杆12的杆部18。 此时,螺杆12的上端位于略低于环形部分26上端之处。以相应的方式,杆部18的下端位 于略高于纵向辐板30的下端之处。本说明书中使用的术语顶部和底部分别参见附图中所显示的情况且只用于描述, 而不应理解为是一种限制,因为本申请中描述的主体可用在任何所需的方位和角度位置 中。头部16被保持在环形部分26中,其保持方式是将螺杆12沿纵向方向22定位在 保持单元14中且在保持单元14中保持于中心。在这种情况下,还将更加详细描述的第一 拴锁器件接合于螺杆12的头部16的后方。保持单元在环形部分26的区域中具有纵向槽 38,这些纵向槽的每一道槽从保持单元14的上端向下延伸,近似地延伸到与插入槽32的上 端的高度一样或者略有超出。纵向槽38可使得被这些纵向槽38所断开的环形部分径向地 变宽,以锁定螺杆12的头部16的插入。预安装接触形成单元10可以例如以散装物料(bulk material)的形式安装和迅 速处理。保持单元14的紧凑且大部分被包围的外部形状使得其不可能与预安装的接触形 成单元10彼此卡住。可以容易地实现个体化。在图1所示的实施例以及在所有随后的那些实施例中,如图1所示,螺杆12可具 有带外螺纹部分的杆部18。当然,也可分别将杆部18实施为带内螺纹部分的中空杆部。在 这种情况下,螺栓50分别实施为具有带外螺纹的部分。图2出示了如何将电缆接头形式的多个连接部件40插入预安装的接触形成单元 10中的情况。这通常可从下方(沿插入方向36)实现。连接部件40的每一个具有带孔44 和连接部分46的接触部分42。接触部分42用导电材料制造,优选用金属制造,且通常具有 扁平设计。将连接部件40插入预安装的接触形成单元10中,其插入方式是接触部分42被其 孔44推到螺杆12的杆部18上,在这种情况下,各个连接部分46穿过插入槽32中之一径 向朝外延伸。另外,连接部件40可以类似的方式被引入预安装的接触形成单元10中,在这种情 况下,其连接部分46由此在每种情况下被引导穿过另外的插入槽32。以这种方式,将四个 连接部件40插入预安装的接触形成单元10中时可获得连接部分46的星形方位,如图2所示。这时,首先插入接触形成单元10中的连接部件40的接触部分42与螺杆12的头 部16的下侧形成接触。将连接部件40插入时,将拴锁辐板34径向朝外压。拴锁辐板34的结构和长度尺 寸确定为,即使将规定数量的连接部件40插入之后,沿轴向方向仍保持有足够的距离,以 便允许连接部件40可靠地向回卡扣并由此以拴锁的方式固定在接触形成单元10中。优选的是,甚至可使拴锁辐板34略较短,使得连接部件40在预安装接触形成单元 10中沿轴向方向具有游隙。可以这种方式确定该游隙的尺寸即还可将另一个连接部件或 多个附加连接部件40插入接触形成单元10中(例如,如果在最终安装之后还有附加的电缆接头要装配,例如用于在车辆中随后安装电气系统)。图3是盲孔螺栓(螺柱)50的示意图,该螺栓形成第二附接元件。盲孔螺栓50具有附接到金属板件66 (例如通过螺栓(螺柱)焊接)的凸缘52和 从凸缘52垂直向上延伸的杆部部分54。沿向上的方向敞开的盲孔56形成在杆部部分54 中。可攻丝部分形式的螺纹部分58形成在盲孔56的内周上。换句话说,螺纹部分58在盲 孔56的内周上被制造得平滑,但是就其材料而言,此时可将其构造为这样的方式,即用如 螺杆12之类的攻丝螺杆进入带螺纹的连接部。盲孔螺栓50的材料可以是合金钢、铝等,但 尤其是用导电材料制造。
将柱塞60形式的覆盖部件引入盲孔56中。柱塞60例如用塑性材料制造且被压 入盲孔56中,致使其在盲孔开口的区域中封闭盲孔56。盲孔螺栓50和柱塞60形成预制附 接单元,该单元例如可用螺栓(螺柱)焊接装置以自动方式焊接到金属板件66上。盲孔螺栓50被连接到金属板件66,其连接方式是在它们之间建立导电连接。例 如,还可以将盲孔螺栓50通过导电粘接剂等连结到金属板件66。盲孔螺栓50被实施为接地螺栓且被构造为电连接到连接部件40。结果,例如电缆 接头40形式的连接部件40可以电连接到地(例如作为金属板件66的车辆车体)。特别优选的是,将盲孔螺栓50与预安装接触形成单元10结合使用。由于杆部18 的中心方位,配备有多个连接部件40 (例如见图2)的接触形成单元10随后可以容易地装 配到盲孔56的开口上,且通过工具、具体说沿旋入方向62旋拧到盲孔56中。在这种情况 下,将接头60沿盲孔底部的方向朝下压的力64施加在接头60上。此外,在杆部18的带 螺纹的部分和盲孔56的螺纹部分58之间形成螺纹接合,由此建立电连接。在旋拧紧固过 程中,接触部分42在螺杆12的头部16和杆部部分54的上侧之间被压在一起。在该过程 中,杆部部分54的上侧可能不能形成牢固的电接触(例如由于盲孔螺栓50的表面涂层的 原因)。但是,在这种表面涂覆过程中,特别是由于接头60,盲孔56的内侧没有任何表面涂 层。经由头部16的下侧、杆部18和杆部部分54在连接部件40和金属板件66之间最 后建立电接触。此外,在安装过程中,根本不必使用任何覆盖部件,因为接头60以被安装的状态 保持在盲孔56中。图3显示了覆盖部件60A的替换实施例(以虚线表示)。也可将这种覆盖部件60A 构造为覆盖杆部部分54的上侧,但是在安装过程中应将其抛弃,这将增加总开支。如上面已描述的那样,可将预安装的接触形成单元10制造成与配合到盲孔螺栓 50 (尤其就带螺纹的部分而言和就所使用的材料等而言)的螺杆12—起使用。为此,预安 装的接触形成单元10可由与盲孔螺栓50的制造商相同的制造商提供。然后,制造商将预安装的接触形成单元10用于电缆束,以便预安装而使得最终被 运送的电缆束含有至少一个接触形成单元10,尤其是多个接触形成单元,其中,连接部件 40已被容纳在该接触形成单元10中。当安装这种电缆束时,如果合适的话,可以将另一连接部件40额外地从下方插入 保持单元14中,尤其在将螺杆12旋拧到盲孔螺栓50中之前进行所述插入。随后还可以旋出预安装的接触形成单元10,在这种情况下,甚至在连接部件已经旋出之后(由于拴锁辐板34)连接部件40也可以被牢固地保持在盲孔螺栓50中。此外, 随后可将另一连接部件引入保持单元14中(例如在机动车中的电气装置改装的范围内), 在这种情况下,螺杆12随后再次旋入同一盲孔螺栓50中。当使用具有内螺纹部分的螺杆时,也可将图3中的螺栓实施为具有外螺纹部分的 实心螺栓。在这种情况下,在表面涂覆过程或类似过程的情况下,接头60可以由保护外螺 纹部分的环状件替代,该环状件以如图3所示接头60相同的方式保护盲孔螺栓50的内螺 纹部分。接触形成单元的所有以下那些实施例都是基于相对于接触形成单元10如上所述 的相同设计和相同功能的。因此,同样的元件在后文中用同样的附图标记表示。在以下段 落中,仅对不同之处作出描述。图4到6显示了根据本发明的处理单元14的一优选实施例,该单元用于本发明的 预安装接触形成单元10。这里,如图4所示,螺杆12在头部16的上侧上具有周边环圈或凸缘部 分形式的周 边承载部分70。在保持单元14上设有相应的肩部部分72,如图5所示。肩部部分72具有一或多 个突出部,所述突出部径向朝内地从环状部分26突出且形成肩部,承载部分72可沿轴向方 向被支承于这些肩部上。此外,形成第一拴锁器件的拴锁突出部74被设置在保持单元14上。在螺杆12沿 轴向方向24已被插入保持单元14中之后,拴锁突出部74接合在头部16或螺杆12的头部 16的承载部分70后方。在这里以螺杆12能牢固地沿纵向方向保持在保持单元14中或中 心地保持的方式来选择肩部部分72和拴锁突出部74之间的轴向距离。一方面这能容易地 使连接部件40继续进入以这种方式预安装的接触形成单元10中。另一方面,这还有助于 接触形成单元的安装过程,在这种情况下,例如足以将保持单元14相对于盲孔螺栓50定位 在中心。如图5所示,肩部部分72和拴锁突出部74被布置为沿周边方向分布,使得它们能 理想地沿周边方向没有交叠。结果,可以在一个没有滑动部的注射模具中成本效率高地进 行制造。以相应的方式,图6中左手侧显示了拴锁突出部74如何接合在螺杆12的头部16 的上侧的后方,而图6中的右手侧显示了承载部分70如何被支承在肩部部分72上的情况。图6还显示了在拴锁辐板34的上侧和螺杆12的头部16的下侧之间存在足够的 间隔,以在它们之间容纳适当数量的接触部分42。此外,如图所示,螺纹部分78形成在螺杆 12的杆部18的外周边上,所述螺纹部分78优选形成为攻丝螺纹部分。图7到9示出了本发明的保持单元的替换实施例和本发明的接触形成单元的替换 实施例。图7到9中的保持单元14和接触形成单元10与图4到6中的保持单元14和接 触形成单元10就它们的设计和起作用的方式而言是相同的。下文仅对不同之处进行详细 描述。例如,根据图7的螺杆12具有截头圆锥形头部16,该头部沿向下的方向朝内呈锥 形。因此,该圆锥形的上部形成承载部分70。以相应的方式,保持单元14的肩部部分72由多个截头圆锥形突出部形成,这些突 出部被形成为从上到下向内呈锥形。因此,螺杆12可通过圆锥形承载部分70而被支承在保持单元14的肩部部分72,该肩部部分具有相应的圆锥形设计。
图10以示意的形式显示了如何在连接部件40和金属板件66之间形成电接触以 便实现接地接触。在这种情况下,为了清楚起见,仅将一个连接部件40引入预安装的接触 形成单元10。预安装的接触形成单元10被旋拧到盲孔螺栓50中,该螺栓以导电的方式连 接到金属板件66。应理解的是,接头60在这里位于盲孔螺栓50的盲孔的底部上。图10中 还示意地表示出了电流i的路径,具体地说,电流从连接部件40经由螺杆12的头部16的 下侧进入螺杆中,并从该处经由螺杆12和盲孔螺栓50之间的螺纹接合部进入螺栓的杆部 部分54中,再从该处经由凸缘52进入金属板件66。显然,如果使用多个连接部件,也可以建立类似的良好的电连接。在这种情况下, 通过在这些连接部件的接触部分42之间的单元表面面积上并从该处经由头部16的下侧施 压的方式形成接触。图11到13显示了用于将预安装的接触形成单元10旋拧到盲孔螺栓50上的旋拧 工具90的第一实施例。在该情况下,将旋拧工具90实施为能手动操作的工具,且其具有把手92。然而,工 具90当然也可以例如被附接到组合机器人的臂,而不使用把手。在旋拧工具90的前端设置口状件94,所述口状件94如图12所示具有用于该预安 装接触形成单元10的保持装置。优选将保持装置接合在保持单元14的上端上,具体地说, 以夹紧或拴锁的方式接合于保持单元上。此外,在此端,旋拧工具90具有工具部分97,该工具部分被构造为接合到螺杆12 的工具接合部分20中。最后,旋拧工具90具有抗旋转装置98,该装置可防止连接部件40在螺杆12旋拧 入盲孔螺栓50的过程中旋转。在图11到13所示的旋拧工具90的情况下,抗旋转装置98 由口状件94形成,该口状件沿轴向方向延伸超过保持装置96。在这种情况下,口状件94具 有多个径向凹部100。径向凹部100从口状件94的下端沿轴向方向延伸,若将接触形成单 元10引入保持装置96中,这些凹部通过纵向槽38定向。因此,连接部分46从连接部件40延伸穿过径向凹部100。如果在将螺杆12旋拧 入盲孔螺栓50的过程中将转矩施加到连接部件40,则连接部分46沿周边方向抵靠形成在 径向凹部100之间的辐板上。这可防止连接部件40旋转。图14显示了预安装接触形成单元10的一替换实施例。首先,图14所示的接触形成单元10与目前所描述的接触形成单元的不同之处在 于设置较少的纵向辐板30。在当前的情况中,只设有三块纵向辐板30,两块辐板相对于纵 向轴线22径向地相对。第三纵向辐板30设置在相对设置的两块纵向辐板30之间的一侧 上。因而,在此接触形成单元10中,提供了两道窄的插入槽32和一道插入槽32’,窄插入槽 32中的每一道被构造为基本容纳连接部分46,插入槽32’相对较宽且多个连接部分46可 容纳于其中(在图14中总共显示了四个)。该实施例例如可适于在安装过程中且在将接触形成单元已安装在电缆束上之后 将多个这种连接部件40插入预安装的接触形成单元10中并使其就位。一般而言,纵向辐板30的数量当然不限于所示出的数量。在最简单的情况下,也 可以仅设置一块纵向辐板30,该辐板几乎呈周向且清理为仅有单道插入槽32。但是,这取决于连接部件40和相关联的连接部分46的尺寸,也可以设置远多于三或四道的插入槽32。 然而,如在上面那些实施例中所描述的那样,具有三或四道插入槽32的实施例目前被认为 是优选的。图14还显示了保持单元14,该保持单元在环形部分26的上部区域中具有多边形 部分102,该多边形部分在图14中以虚线显示。如果保持单元14配备有这种多边形部分102,则也可以例如仅用旋拧工具90的保 持器96来实现抗旋转防止器件。旋拧工具90的另一实施例显示于图15和16中,其在设计和发挥功能的方式方面 基本相当于图11到13所示的旋拧工具。但是,口状件94轴向具有相对较短的设计,且具 有保持装置96,该保持装置以内周上的多边形的形式实施,以便能将保持装置14抓持在其 相应的多边形部分102上。
在连接部件40上施加转矩时,这些连接部件因而抵靠插入槽32的侧边缘。但是, 通过抗旋转装置98可防止保持单元14旋转,该抗旋转装置作用在保持单元14的多边形部 分102上。该实施例的优势在于口状件94沿轴向方向较短的设计。另一方面,保持单元14 必须在设计和材料方面构造为能吸收产生的力矩和力。图17和18是在旋拧过程中针对旋转角度ω绘制的所施加的转矩T的曲线图。然而在常规的旋拧连接中,不能感知到螺纹接合的开始,因为对于拧入来说不要 求力矩增加,而在通过自攻丝螺纹建立连接时可以感知到螺纹接合的开始。这是因为在自 攻丝螺纹的情况下,从螺纹接合开始需要增加转矩且所述转矩需求例如通过旋拧工具的电 机电流来确定。对螺纹接合开始的感知随后也可以用于感知从此时开始的旋转角度ω。例如,图17示出了在该曲线图的零点处螺纹接合开始。从此时开始或从此旋转角 度开始,存在增大的攻丝力矩或切削力矩TF。图17还显示了从旋转角度Qci开始对力矩的需求进一步增加,因为从此时开始进 入紧固阶段。力矩随后从该值增加到最大值Tmx。该值对应于紧固力矩,此后,电机电流或 某种其他类型的旋拧工具的驱动被切断,使得力矩T降到零。由于被感知的旋转角度Qci—从该角度开始必要的力矩超过具体的阈值1而该阈 值高于攻丝力矩TF,所以可以确定需要旋转多少圈来紧固螺纹连接。从这一点,可以计算在 附接元件之间应定位多少个连接部件。此外,还可以监测连接过程的其他参数,例如螺杆的 长度、构成连接元件(和由此形成的合适的设备)的分组件(packet)的总厚度、最后的正 确就位和紧固转矩TMX。因此可以监测整个连接过程。例如,如果使用了过长的螺杆,则紧固转矩可能过早 地或以过小的旋转角度显著上升。当然,替代或除了旋转角度ω之外,也可以测量连接过程中的时间。图18显示了与图17类似的曲线,其中,相对大量的、例如三个连接元件已被插在 第一和第二附接元件之间。明显看出,从旋转角度Q1开始已经出现增加转矩的需求,因为 存在于附接元件之间的连接元件的分组件较厚。另外,该曲线比图17所示的情况较早地略 不太陡峭地升高,因为,在旋拧连接的实际紧固发生(从ω2)之前,必须先消除存在于连接元件之间的游隙。图18以略夸张的形式示出了这种情况。图17和18图解说明了对于或(O1转矩保持大致相同。但是,具体地说,由于 螺纹接合增加,必要的转矩已经提前逐渐升高。由于存在多个连接元件时达到Q1的值之 前螺纹接合的长度较小,所以图18中的相关值Tsi通常也比图17中的Ts值小。代替阈值分布,如图所示在Ts处,还可将测得的曲线与包络曲线进行比较,以便获 得更好的相应连接过程的分类。可将这种阈值曲线或包络曲线事先存储在控制装置中。图19显示了用于根据本发明一个方面的软管管线的附接结构。附接结构在图19 中总体用Iio标记且具有中空螺栓112,该中空螺栓被焊接到如车辆车体的金属板件之类 的工件66上。此外,附接结构110具有螺杆118,该螺杆的头部120将用导电塑性材料制造 的管线保持装置114压到中空螺栓112的上侧上。管线保持装置114具有管线容纳部分, 软管管线116被夹在该容纳部分中。
利用本发明的附接结构110,软管管线116 (在燃料管线的情况下其表面优选包括 金属)上的静电荷可以以特别有利的方式转移,具体地说,经由管线保持装置114(该装置 优选包括导电塑料)、经由螺杆118的杆部或螺杆头部120的下侧且经由螺杆118和中空螺 栓112之间的螺纹接合而转移。此外,电荷经由中空螺栓112传导到工件66中,该工件通 常连接到地或构成接地。螺杆118优选配备有自攻丝螺纹,且中空螺栓112的孔或洞被实施为光滑而可攻 丝的螺纹部分。通过攻丝的螺纹接合可确保螺杆118和中空螺栓112之间可靠地电接触。与管线保持装置114 一起,螺杆118可以形成预安装的接触形成单元10。此时应 理解的是,头部120可以按类似于之前的那些实施例的螺杆12的头部16的方式实施。以 相应的方式,管线保持装置14可以具有螺杆保持部分,该螺杆保持部分相当于前述实施例 中的螺杆保持部分26。
权利要求
一种预安装接触形成单元(10),其具有螺杆(12)和保持单元(14),该螺杆具有头部(16)和杆部(18),其中,所述保持单元(14)具有连接部件保持部分(28)和螺杆保持部分(26),至少一个连接部件(40)可插入该保持部分中,螺杆(12)沿纵向方向(22)插入所述螺杆保持部分中且螺杆(12)沿纵向方向(22)以被束缚的但仍可旋转的方式保持于其中,且被插入连接部件保持部分(28)中的连接部件(40)可与被插入的螺杆(12)形成电接触,其中,在所述头部(16)上形成径向突出的承载部分(70),且所述螺杆保持部分(26)具有肩部部分(72),通过该肩部部分所述承载部分(70)被轴向地支承在保持单元(14)上。
2.如权利要求1所述的接触形成单元,其特征在于,所述螺杆保持部分(26)具有第一 拴锁器件(74),该第一拴锁器件径向地接合在承载部分(70)的后方,使得螺杆(12)沿纵向 方向(22)被束缚地保持在保持单元(14)中。
3.如权利要求2所述的接触形成单元,其特征在于,以螺杆(2)被保持为轴向地对准在 保持单元(14)中的方式形成承载部分(70)、肩部部分(72)和第一拴锁器件(74)。
4.如权利要求1到4中任一项所述的接触形成单元,其中,所述承载部分(70)和/或 肩部部分(72)以阶梯状的方式实施。
5.如权利要求1到4中任一项所述的接触形成单元,其中,所述承载部分(70)和/或 肩部部分(72)具有圆锥形的设计。
6.如权利要求1到5中任一项所述的接触形成单元,其中,所述螺杆(12)被完全保持 在保持单元(14)中。
7.如权利要求1到6中任一项所述的接触形成单元,其中,所述连接部件保持部分 (28)具有第二拴锁器件(34),以便将要被插入到该连接部件保持部分中的至少一个连接 部件(40)以束缚的方式沿纵向方向(22)保持。
8.如权利要求1到7中任一项所述的接触形成单元,其中,所述连接部件保持部分 (28)具有径向凹部(32),该凹部用于要被插入的连接部件(40)插入其中,连接部件(40) 的连接部分(46)可以穿过该凹部沿径向方向朝外延伸。
9.如权利要求8所述的接触形成单元,其中,所述径向凹部(32)沿纵向方向(22)从保 持单元(14)的一端延伸。
10.如权利要求1到9中任一项所述或如权利要求1的前序部分所述的接触形成单 元,其中,所述连接部件保持部分(28)以多个连接部件(40)可被保持在其中的方式实施, 其中,连接部件(40)仅能沿一个方向(36)插入连接部件保持部分(28)中,该方向与螺杆 (12)插入螺杆保持部分(26)中所沿的方向(24)相反。
11.如权利要求1到10中任一项所述的接触形成单元,其中,所述保持单元(14)在外 周上具有抗旋转部分(102),工具(90)的抗旋转装置(96)可以接合在该抗旋转部分上,螺 杆(12)能通过该工具旋拧到附接元件(50)上。
12.一种用于根据权利要求1到11中任一项所述的预安装接触形成单元(10)的保持 单元(14),具有环形部分(26)和多个纵向辐板(30),所述纵向辐板沿纵向方向(22)从环 形部分(26)的一侧延伸,其中,在环形部分(26)的内周上形成肩部部分(72),螺杆(12)的 承载部分(70)可被轴向地支承在该肩部部分上,所述承载部分(70)形成在螺杆(12)的头 部(16)的外周上,其中,此外,被构造为从另一轴向侧接合在承载部分(70)后方的第一拴 锁器件(74)形成在环形部分(26)的内周上,其中,至少一个连接部件(40)可被插在多个纵向辐板(30)之间,其方式是连接部件(40)的连接部分(46)沿径向方向在两个纵向辐板 (30)之间延伸,其中,被构造为以束缚的方式保持住被插入的连接部件(40)的第二拴锁器 件(34)形成在纵向辐板(30)上。
13.一种用于将至少一个连接部件(40)附接在工件(66)上的方法,包括步骤a)提供预安装的接触形成单元(10),该单元具有第一附接元件(12)和保持单元(14), 该第一附接元件(12)以束缚的方式保持在该保持单元上,b)将至少一个连接部件(40)插入保持单元(14)中,其中,所述连接部件(40)与第一 附接元件(12)接触,和c)将第一附接元件(12)与被紧固到工件(66)的第二附接元件(50)连接。
14.如权利要求13所述的附接方法,其中,所述预安装的接触形成单元(10)是根据权 利要求1到11中任一项所述的接触形成单元(10)。
15.如权利要求13或14所述的附接方法,其中,所述预安装的接触形成单元(10)具有 根据权利要求12所述的保持单元(14)。
16.附接方法,特别是根据权利要求13到15中任一项所述的附接方法,其中,第一附 接元件(12)通过与第二附接元件(50)的自攻丝螺纹接合而连接到第二附 接元件(50),其 中,如电缆接头之类的一或多个连接部件(40)被固定在它们之间,其中,随时间和/或随旋 转角度测量通过该连接施加的转矩,且其中,以这种方式测得的信息用于监测连接过程。
17.如权利要求16所述的附接方法,其中,通过感知因自攻丝螺纹接合而增加的转矩 的需求来感知螺纹接合的开始,且其中,从螺纹接合开始直到螺纹连接紧固过程感知旋转 角度。
18.如权利要求16或17所述的附接方法,其中,将测得的转矩曲线与至少一个目标曲 线或包络曲线进行比较,该目标曲线或包络曲线被规定为用于要被固定的预定数量的连接 部件和/或用于预定长度的螺纹接合。
19.一种用于执行权利要求13到18中任一项所述方法的旋拧工具(90),其具有工具 部分(97)和抗旋转装置(98),该工具部分被构造为接合在设置于第一附接元件(12)的头 部(16)上的工具接合部分(20)上,以便对头部(16)施加转矩,所述抗旋转装置被构造为 防止至少一个连接部件(40)旋转,同时第一附接元件(12)旋拧到第二附接元件(50)上。
20.如权利要求19所述的旋拧工具,其中,抗旋转装置(98)被构造为接合在保持单元 (14)的抗旋转部分(102)上。
21.如权利要求19或20所述的旋拧工具,其中,所述抗旋转装置(98)被构造为接合在 所述至少一个连接部件(40)的从保持单元(14)径向地突出的连接部分(46)上。
22.如权利要求19到21所述的旋拧工具,其中,所述旋拧工具(90)具有管形口状件 (94),保持单元(14)可被引入该口状件中。
23.如权利要求22所述的旋拧工具,其中,所述保持装置(96)被形成在口状件(94) 上,以便将保持单元(14)保持在口状件(94)上。
24.如权利要求22或23所述的旋拧工具,其中,所述抗旋转装置(98)形成在口状件 (94)上。
25.用于将软管管线(116)附接到工件(66)的附接结构(110),其中,软管管线(116) 的外周是可导电的,其中,附接结构(110)具有管线保持装置(114)和螺杆(118),该管线保持装置用导电塑料制造,所述螺杆的头部(120)接合在管线保持装置(114)的后方且该螺 杆可被旋拧到被固定到工件(66)的保持螺栓(112)中。
26.如权利要求25所述的附接结构,其中,中空螺栓(112)的中空部分用接头(60)封 闭,在螺杆(118)旋拧到中空螺栓(112)中之前该接头可以被压入中空部分中。
27.如权利要求25或26所述的附接结构,其中,所述管线保持装置(114)具有接收部 分(122),螺杆(118)的头部(120)能以束缚的方式被夹在该接收部分中,以便形成预安装 接触形成单元。
全文摘要
本发明涉及一种预安装接触形成单元(10),其具有螺杆(12)和保持单元(14),该螺杆具有头部(16)和杆部(18),其中,保持单元(14)具有连接部件保持部分(28)和螺杆保持部分(26),至少一个连接部件(40)可插入连接部件保持部分中,螺杆(12)沿纵向方向(22)插入螺杆(12)中且方式是螺杆(12)沿纵向方向(22)被束缚地保持在其中但仍可旋转,且插入连接部件保持部分(28)中的连接部件(40)可以与被插入的螺杆(12)形成电接触,其中,径向突出的承载部分(70)形成在头部(16)上,且螺杆保持部分(26)具有肩部部分(72),通过该肩部部分承载部分(70)被轴向地支承在保持单元(14)上。
文档编号H01R4/64GK101868884SQ200880117229
公开日2010年10月20日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者约琴·海因, 莱因霍尔德·奥珀, 迈克尔·克伦盖尔 申请人:纽弗雷公司
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