CN107797195A - 光组件定位调整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光组件定位调整装置，其一实施例包含一基座以及至少一罩体。该基座包含一上表面与一侧表面，该上表面是用来设置至少一光电元件，该侧表面形成有一非平滑第一定位调整结构。该至少一罩体包含一内表面，该内表面形成有一非平滑第二定位调整结构，该第二定位调整结构与该第一定位调整结构相吻合。另外，该至少一罩体具有一光输出输入口用于光传输，且该光输出输入口与该上表面之间的距离可借由该第二定位调整结构与该第一定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。本发明可以改善现有技术难以用成本经济的方式精密地调整组件定位与焦距的问题。

Description

光组件定位调整装置
技术领域
本发明涉及一种光装置，尤其涉及一种光组件定位调整装置。
背景技术
近年来，随着数据传输量与传输速度的需求的增加，以往利用铜缆作为数据传输媒介的方式已不敷使用，因此，光纤传输大量地取代铜缆传输而成为高速传输(尤其是远距离传输)的主要媒介。
随着技术的演进，商业化的光收发器的传输速率已达数百GHz(gigabit/s)，如此高传输速率的光收发器对于组件定位与焦距校准(focus alignment)的精度的要求相当高，且考虑到量产的器件存在着公差，个别器件可能有微调的需求，因此组件定位与焦距的调整技术是必须的。然而，目前技术中，无论是主动式对准技术或被动式对准技术均难以用成本经济的方式精密地调整组件定位与焦距，本产业领域只能提高组装成本来改善光耦合效率，或牺牲光耦合效率来避免成本过度增加。
另外，目前主动式对准技术有着需要较长工时调整光轴、光学组件繁琐、设计误差容忍度低以及较易受热、摇动、黏着剂劣化或震动所影响等缺点，这些缺点的改善可能导致生产成本的大幅增加。目前较佳的被动式对准技术可见于申请人先前申请的中国台湾专利“光次模块及其封装方法(专利申请号：102129353)”。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种光组件定位调整装置，以改善现有技术难以用成本经济的方式精密地调整组件定位与焦距的问题。
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种光组件定位调整装置，其一实施例包含一基座以及至少一罩体。该基座包含一上表面与一侧表面，其中该上表面是用来设置至少一光电元件，该侧表面形成有一第一定位调整结构，该第一定位调整结构为一非平滑面。该至少一罩体包含一内表面，该内表面形成有一第二定位调整结构，该第二定位调整结构为一非平滑面，且该第二定位调整结构与该第一定位调整结构相吻合，其中该至少一罩体具有一光输出输入口用于光传输，且该光输出输入口与该上表面之间的距离能够借由该第二定位调整结构与该第一定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。
其中，该一定位调整结构与该第二定位调整结构为二相吻合的螺纹结构(screwthread)。
其中，该至少一罩体内设置有一反射镜，该上表面上设置有该至少一光电元件，且该至少一光电元件包含一光检测元件，该光检测元件用来检测该反射镜所反射的光并据以产生一检测结果。
其中，该至少一光电元件进一步包含一光发射元件与一补偿元件，该补偿元件用来依据该检测结果调整该光发射元件所发射的光。
其中，该至少一罩体包含：一第一罩体，包含该内表面与一第一接触面，该第一接触面形成有一第三定位调整结构，该第三定位调整结构为一非平滑面；以及一第二罩体，该第二罩体具有该光输出输入口且该第二罩体内设置有该反射镜，该第二罩体包含一第二接触面，该第二接触面上形成有一第四定位调整结构，该第四定位调整结构为一非平滑面，且该第四定位调整结构与该第三定位调整结构相吻合，其中该光输出输入口与该上表面之间的距离亦能够借由该第四定位调整结构与该第三定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。
其中，该第三定位调整结构与该第四定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
其中，该第一定位调整结构与该第二定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
其中，该第一罩体的材质为金属。
其中，该第一罩体包含至少一定位孔，该至少一定位孔暴露该基座的至少一部分，该光组件定位调整装置进一步包含至少一定位件，该至少一定位件经由该至少一定位孔接触该基座，该基座位于一第一方向上的位置能够借由该至少一定位件与该基座之间的接触而被调整。
其中，该至少一定位件的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件，且该第一方向垂直于该上表面的法线方向。
其中，该至少一罩体包含：一第一罩体，包含该内表面与一第一接触面，该第一接触面形成有一第三定位调整结构，该第三定位调整结构为一非平滑面；以及一第二罩体，该第二罩体具有该光输出输入口，该第二罩体包含一第二接触面，该第二接触面上形成有一第四定位调整结构，该第四定位调整结构为一非平滑面，且该第四定位调整结构与该第三定位调整结构相吻合；其中该光输出输入口与该上表面之间的距离亦能够借由该第四定位调整结构与该第三定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。
其中，该第一罩体借由一光敏胶或一热敏胶而与该第二罩体固定在一起。
其中，该第三定位调整结构与该第四定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
其中，该第一罩体包含至少一定位孔，该至少一定位孔暴露该基座的至少一部分，该光组件定位调整装置进一步包含至少一定位件，该至少一定位件经由该至少一定位孔接触该基座，该基座位于一第一方向上的位置能够借由该至少一定位件与该基座之间的接触而被调整。
其中，该至少一定位件的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件。
其中，该第一方向垂直于该上表面的法线方向。
其中，该至少一罩体内或该至少一罩体上设置有一透镜，该透镜对准该光输出输入口。
其中，至少一罩体借由一光敏胶或一热敏胶而与该基座固定在一起。
其中，该至少一罩体包含至少一定位孔，该至少一定位孔暴露该基座的至少一部分，该光组件定位调整装置进一步包含至少一定位件，该至少一定位件经由该至少一定位孔接触该基座，该基座位于一第一方向上的位置能够借由该至少一定位件与该基座之间的作用力量的增加或减少而被调整。
其中，该至少一定位件的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件，且该第一方向垂直于该上表面的法线方向。
与现有技术相比，本发明的技术能够以成本经济的方式精密地调整组件定位、细部地调整出所需焦距与光斑，具有较高的设计误差容忍度，且不易受热、摇动或震动所影响。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1a及图1b为本发明的光组件定位调整装置的一实施例的示意图；
图2为图1a及图1b的光组件定位调整装置组装后的示意图；
图3a及图3b为图1b的至少一罩体的不同视角下的示意图；
图4显示图1a的基座上的至少一光电元件的一实施例的示意图；
图5为图1a及图1b的基座的定位调整方式的示意图；
图6a、图6b及图6c为本发明的光组件定位调整装置的另一实施例的示意图；
图7a及图7b为图6b的第一罩体于不同视角下的示意图；
图8a、图8b及图8c为图6c的第二罩体于不同视角下的示意图；以及
图9为图6a、图6b及图6c的光组件定位调整装置组装后的示意图。
其中，附图标记：
100 光组件定位调整装置
110 基座
112 上表面
1122 光电元件设置区
114 侧表面
1142 第一定位调整结构
116 引脚
120 罩体
122 内表面
1222 第二定位调整结构
124 光输出输入口
126 侧表面
128 注胶口
132 光发射器
134 驱动器
136 垫料
138 光检测元件
140 透镜
150 反射镜
160 定位件
170 定位孔
600 光组件定位调整装置
610 第一罩体
612 第一接触面
6122 第三定位调整结构
620 第二罩体
622 第二接触面
6222 第四定位调整结构
具体实施方式
以下将以文字与图式揭露本发明的多个实施例，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。上述实务上的细节不应用以限制本发明；换言之，在本发明的部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的、可被修改的或可被替换的。此外，为简化图式，一些现有的结构与元件在图式中将以简单的示意的方式示之。再者，图标中元件的形状、尺寸、比例等等仅为示意，是供本领域技术人员了解本发明，非本发明的实施限制。
以下说明内容的各个实施例具有一或多个技术特征，在实施为可行的前提下，本技术领域技术人员可依据本发明以及自身的需求或设计规范，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”等用语，该些用语并非指称次序或顺位，亦非用以限定本发明，仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。
请参阅图1a及图1b，其是本发明的光组件定位调整装置的一实施例的示意图。如图1a及图1b所示，光组件定位调整装置包含一基座110以及至少一罩体120，其组合后的示意图如图2所示。基座110包含一上表面112与一侧表面114。上表面112包含一光电元件设置区1122，其用来设置至少一光电元件(如图4所示)，光电元件设置区1122的材质可选用散热性佳的材料像是金属、碳材等等，或是与基座110的其它主要部分的材质(例如塑料)一致，该至少一光电元件可包含于或不包含于光组件定位调整装置100，亦即该至少一光电元件可为或不为光组件定位调整装置100的一部分。该至少一光电元件的一实施例包含一光发射器(例如垂直共振腔面射型激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser；VCSEL)，或其它已知或自行开发的光发射器)及/或一光接收器，并可通过引脚116以及打线、其它已知的电气信号传递方式等等的至少其中之一与一信号处理电路耦接在一起，从而该至少一光电元件可从该信号处理电路接收电气信号以产生光信号及/或接收光信号以输出电气信号至该信号处理电路，上述引脚116可包含于或不包含于基座110。侧表面114上形成有一第一定位调整结构1142，本实施例中，第一定位调整结构1142是一螺纹(screw thread)结构(于另一实施例中第一定位调整结构1142为阶段扣合结构)，然此并非实施限制，其它能达到无段调整的结构或是能达到多段调整的结构像是多段同向但不连续的导引槽/轨与每二相邻导引槽/轨之间的导引槽/轨所共同形成如状的结构亦得为第一定位调整结构1142采用。
请参阅图1a至图3b，至少一罩体120包含一内表面122、光输出输入口124与一侧表面126。内表面122上形成有一第二定位调整结构1222，其与第一定位调整结构1142相吻合，本实施例中，第二定位调整结构1222是一螺纹结构(于另一实施例中第二定位调整结构1222为阶段扣合结构)，然此并非实施限制，其它能达到无段调整的结构或是能达到多段调整的结构像是一受导引凸块/凹体(结构上对应前述导引槽/轨)亦得为第二定位调整结构1222采用。光输出输入口124用于光传输，可将来自前述至少一光电元件的光信号传送至一或多光纤，或将来自该光纤的光信号传送至该至少一光电元件，其中该光纤可定位于至少一罩体120内或至少一罩体120上。若欲将该光纤定位于至少一罩体120内，一透镜140可设置于至少一罩体120内以增进光耦合效果，其中透镜140可对准光输出输入口124，且可以是球面镜或非球面镜；而若欲将该光纤定位于至少一罩体120外，透镜140可设置于至少一罩体120内或至少一罩体120上以增进光耦合效果，类似地，透镜140可对准光输出输入口124；值得注意的是，上述透镜140可包含于或不包含于光组件定位调整装置。另外，光输出输入口124与前述上表面112之间的距离(或说光输出输入口124/透镜140与上表面112/该至少一光电元件之间的距离)可借由第二定位调整结构1222与第一定位调整结构1142的接触面积的增加或减少而被调整，举例而言，当第二定位调整结构1222(例如螺纹结构)与第一定位调整结构1142(例如螺纹结构)的接触面积增加时，光输出输入口124与上表面112之间的距离减少，反之则增加。
请参阅图1a至图4，前述至少一光电元件包含一光发射器及/或一光接收器，并可选择性地包含一驱动器及/或一放大器，当前述至少一光电元件包含一光发射器132、一驱动器134用来驱动光发射器132、以及多个垫料136用于光发射器132与驱动器134的电性连接及/或散热时，为检测光发射器132是否达到预期的出光效果，至少一罩体120内可设置一反射镜150以反射光发射器132的光，且该至少一光电元件包括一光检测元件138用来检测该反射镜150所反射的光并据以产生一检测结果，该检测结果可由前述信号处理电路加以分析，或由一分析电路(例如包含于该光检测元件138的电路)加以分析。举例而言，光检测元件138包含一光敏电阻，该分析电路例如是一电压或电流检测电路可检测该光敏电阻的电压或电流变化，从而依电压或电流变化得知光发射器132的光是否符合预期，借以监控输出光与调整光强度。值得注意的是，反射镜150可包含于或独立于光组件定位调整装置100。
请再次参阅图1a至图4，为了在光发射器132的光不符预期时进行补偿，前述信号处理电路或分析电路可进一步包含一补偿功能，该补偿功能是用来依据前述检测结果调整该光发射器132所发射的光。举例而言，该补偿功能是一光衰补偿功能，可于该检测结果指出光发射器132的光低于预期时，调整光发射器132及/或驱动器134的参数或其它与出光效果有关的参数，从而增强光发射器132所发射的光。
请参阅图1a至图5，为调整基座110于一第一方向上的位置(或说前述至少一光电元件于该第一方向上的位置)以增进光耦合效果，光组件定位调整装置100包含至少一定位件160，至少一定位件160对应至少一罩体120所包含的至少一定位孔170，至少一定位孔170暴露基座110的至少一部分，因此至少一定位件160可经由至少一定位孔170触碰基座110，从而基座110位于该第一方向上的位置可借由至少一定位件160与基座110之间的接触而被调整。举例而言，至少一定位件160有四个，对应位于至少一罩体120的前、后、左、右四个位置上的四个定位孔170，四个定位件160的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件160，像是一弹簧(或一垫片)与一螺丝的组合，此时对应该具有弹性结构的定位件160的定位孔170是一螺孔，从而于该弹簧(或该垫片)置入该螺孔后，该螺丝可被旋紧于该螺孔，并对该弹簧(或该垫片)施力以抵压基座110，进而借由弹簧(或该垫片)作用于基座110上的力量来调整基座110于该第一方向上的位置。该第一方向可以是前、后二定位孔170(或是左、右二定位孔170)的最短连线所定义的方向；该第一方向通常垂直于该上表面的法线方向，然此并非实施限制。由于本领域技术人员可借由上述说明推衍出如何借由定位孔170的位置的安排与定位件160的使用来调整基座110于其它方向上的位置，重复及冗余的说明在此予以节略。值得注意的是，若无需调整基座110于该第一方向上的位置，上述定位件160与定位孔170等设计即非必要。
前述至少一罩体120可借由一光敏胶(例如紫外线胶(UV胶))、一热敏胶(例如环氧树脂(Epoxy))或其它固定用的胶体而与该基座固定在一起。当至少一罩体120借由一光敏胶与该基座固定在一起时，至少一罩体120的至少一部分是透光的，以令该光敏胶可经由该透光部分对外部照射起反应。此外，至少一罩体120可形成有一或多个注胶口128或类似结构，于至少一罩体120与基座110相对位置确定后，上述胶体可被注入该一或多个注胶口128以固定罩体120与基座110。请注意，其它已知的或自行开发的固定手段可取代上述胶体，以固定罩体120与基座110。另请注意，胶体可事先涂布于基座110的第一定位调整结构1142及/或至少一罩体120的第二定位调整结构1222上，此时注胶口128可选择性地被省略。
请参阅图6a至图6c，其是本发明的光组件定位调整装置的另一实施例的示意图。相较于图1a及图1b，图6a至图6c的光组件定位调整装置600的至少一罩体包含一第一罩体610与一第二罩体620，第一与第二罩体610、620的不同视角下的示意图如图7a至图7b与图8a至图8c所示，而光组件定位调整装置600组合后的示意图如图9所示。如图6a至图9所示，第一罩体610除包含前述内表面122、第二定位调整结构1222、注胶口128与定位孔170，另包含一第一接触面612，第一接触面612形成有一第三定位调整结构6122。第二罩体620具有前述光输出输入口124；第二罩体620内或第二罩体620上设置有前述透镜140，该透镜140可对准光输出输入口124；视实施需求第二罩体620内可选择性地设置有前述反射镜150；另外，第二罩体620包含一第二接触面622，第二接触面622上形成有一第四定位调整结构6222，此第四定位调整结构6222与前述第三定位调整结构6122相吻合，其中光输出输入口124与上表面112之间的距离(或说光输出输入口124/透镜140与上表面112/前述至少一光电元件之间的距离)可借由第四定位调整结构6222与第三定位调整结构6122的接触面积的增加或减少而被调整。
请继续参阅图6a至图9。于本实施例的一实施样态中，第三定位调整结构6122与第四定位调整结构6222为二相吻合的螺纹结构(于另一实施例中第三定位调整结构6122与第四定位调整结构6222为二相吻合的阶段扣合结构)，然此并非实施限制，其它能达到无段调整的结构或是能达到多段调整的结构(如前揭的结构相对应的导引槽/轨与受导引凸块/凹体的设计)亦得为第三与第四定位调整结构6122、6222采用。于本实施例的一实施样态中，第一罩体610的材质为金属，故第一罩体610可提供屏蔽作用，从而达到电磁干扰(Electromagnetic Interference；EMI)防护的效果；于本实施例的一实施样态中，光组件定位调整装置600包含前述至少一定位件160，第一罩体6122包含前述至少一定位孔170，至少一定位孔170暴露基座110的至少一部分，至少一定位件160经由至少一定位孔170接触基座110，从而基座110位于一第一方向上的位置可借由至少一定位件160与基座110之间的接触而被调整。于本实施例的一实施样态中，第一罩体610借由一光敏胶或一热敏胶而与第二罩体620固定在一起；当第一罩体610借由一光敏胶与第二罩体620固定在一起时，第一罩体610与第二罩体620的至少其中之一的至少一部分是透光的，更明确地说，第一罩体610与第二罩体620二者中在外侧者的至少一部分是透光的，以令该光敏胶可经由该透光部分对外部照射起反应；本实施样态中，第二罩体620位于第一罩体610的外侧，亦即二者结合时第二罩体620会包覆第一罩体610的至少一部分，然此并非实施限制。
由于本领域技术人员能够借由图1a至图5的实施例的揭露来推知图6a至图9的实施例的细节与变化，亦即图1a至图5的实施例的技术特征均可合理地应用于图6a至图9的实施例中，因此，在不影响揭露要求与可实施性的前提下，重复及冗余的说明在此予以节略。
综上所述，本发明的光组件定位调整装置能够以成本经济的方式精密地调整组件定位与焦距，具有较高的设计误差容忍度，且不易受外部环境的变化所影响。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种光组件定位调整装置，其特征在于，包含：
一基座，包含一上表面与一侧表面，其中该上表面是用来设置至少一光电元件，该侧表面形成有一第一定位调整结构，该第一定位调整结构为一非平滑面；以及
至少一罩体，包含一内表面，该内表面形成有一第二定位调整结构，该第二第位调整结构为一非平滑面，且该第二定位调整结构与该第一定位调整结构相吻合，
其中该至少一罩体具有一光输出输入口用于光传输，且该光输出输入口与该上表面之间的距离能够借由该第二定位调整结构与该第一定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。
2.根据权利要求1所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该一定位调整结构与该第二定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
3.根据权利要求1所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一罩体内设置有一反射镜，该上表面上设置有该至少一光电元件，且该至少一光电元件包含一光检测元件，该光检测元件用来检测该反射镜所反射的光并据以产生一检测结果。
4.根据权利要求3所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一光电元件进一步包含一光发射元件与一补偿元件，该补偿元件用来依据该检测结果调整该光发射元件所发射的光。
5.根据权利要求4所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一罩体包含：
一第一罩体，包含该内表面与一第一接触面，该第一接触面形成有一第三定位调整结构，该第三定位调整结构为一非平滑面；以及
一第二罩体，该第二罩体具有该光输出输入口且该第二罩体内设置有该反射镜，该第二罩体包含一第二接触面，该第二接触面上形成有一第四定位调整结构，该第四定位调整结构为一非平滑面，且该第四定位调整结构与该第三定位调整结构相吻合，
其中该光输出输入口与该上表面之间的距离亦能够借由该第四定位调整结构与该第三定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。
6.根据权利要求5所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第三定位调整结构与该第四定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
7.根据权利要求5所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第一定位调整结构与该第二定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
8.根据权利要求5所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第一罩体的材质为金属。
9.根据权利要求5所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第一罩体包含至少一定位孔，该至少一定位孔暴露该基座的至少一部分，该光组件定位调整装置进一步包含至少一定位件，该至少一定位件经由该至少一定位孔接触该基座，该基座位于一第一方向上的位置能够借由该至少一定位件与该基座之间的接触而被调整。
10.根据权利要求9所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一定位件的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件，且该第一方向垂直于该上表面的法线方向。
11.根据权利要求1所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一罩体包含：
一第一罩体，包含该内表面与一第一接触面，该第一接触面形成有一第三定位调整结构，该第三定位调整结构为一非平滑面；以及
一第二罩体，该第二罩体具有该光输出输入口，该第二罩体包含一第二接触面，该第二接触面上形成有一第四定位调整结构，该第四定位调整结构为一非平滑面，且该第四定位调整结构与该第三定位调整结构相吻合；
其中该光输出输入口与该上表面之间的距离亦能够借由该第四定位调整结构与该第三定位调整结构的接触面积的增加或减少而被调整。
12.根据权利要求11所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第一罩体借由一光敏胶或一热敏胶而与该第二罩体固定在一起。
13.根据权利要求11所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第三定位调整结构与该第四定位调整结构为二相吻合的螺纹结构。
14.根据权利要求11所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第一罩体包含至少一定位孔，该至少一定位孔暴露该基座的至少一部分，该光组件定位调整装置进一步包含至少一定位件，该至少一定位件经由该至少一定位孔接触该基座，该基座位于一第一方向上的位置能够借由该至少一定位件与该基座之间的接触而被调整。
15.根据权利要求14所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一定位件的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件。
16.根据权利要求14所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该第一方向垂直于该上表面的法线方向。
17.根据权利要求1所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一罩体内或该至少一罩体上设置有一透镜，该透镜对准该光输出输入口。
18.根据权利要求1所述的光组件定位调整装置，其特征在于，至少一罩体借由一光敏胶或一热敏胶而与该基座固定在一起。
19.根据权利要求1所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一罩体包含至少一定位孔，该至少一定位孔暴露该基座的至少一部分，该光组件定位调整装置进一步包含至少一定位件，该至少一定位件经由该至少一定位孔接触该基座，该基座位于一第一方向上的位置能够借由该至少一定位件与该基座之间的作用力量的增加或减少而被调整。
20.根据权利要求19所述的光组件定位调整装置，其特征在于，该至少一定位件的至少其中之一为一具有弹性结构的定位件，且该第一方向垂直于该上表面的法线方向。
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