CN113281855A - 光插座及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光插座及光模块。光插座具有光插座主体和衰减部件。光插座主体包括：入射面；出射面；以及第三光学面，用于使由第一光学面入射的光中的一部分的光向第二光学面反射，并使另一部分的光透射。衰减部件具有接触面，该接触面以与由第一光学面入射的光在第三光学面上的照射点的一部分重合的方式，与第三光学面接触。由第一光学面入射的光中的一部分的光在第三光学面中的与接触面接触的区域透射，另一部分的光由第三光学面中的不与接触面接触的区域向第二光学面反射。

Description

光插座及光模块

技术领域

本发明涉及光插座及光模块。

背景技术

以往，在使用了光纤或光波导等光传输体的光通信中，使用具备面发射激光器(例如，垂直腔面发射激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser))等发光元件的光模块。光模块具有一个或两个以上的光电转换元件(发光元件或受光元件)，和发送用的、接收用的或发送接收用的光插座。

另外，在光通信用的光模块中，从安全措施的角度来看，需要使从光插座射出的光的光量衰减，因此有时使用半反射镜来使从光插座射出的光的光量衰减(例如，参照专利文献1)。另外，有时也对光学面涂覆使从光插座射出的光衰减的衰减涂层。

专利文献1中记载的光插座(透镜元件)具有主体、和包括半反射镜的光分割部件。主体具有与光纤对置地配置的第一透镜部、和与发光元件及检测元件对置地排列的两组第二透镜部。光分割部件配置在发光元件与光纤间的光路上。专利文献1中记载的光插座是在如下状态下使用的，即，在第一透镜部侧配置有具有多个发光元件及多个受光元件的光电转换装置，且在第二透镜部侧配置有多个光传输体的状态。在专利文献1中记载的光插座中，从发光元件射出的光中的一部分的光从半反射镜向光传输体透射，另一部分的光由半反射镜向检测元件反射。这样，在向光传输体入射的光的光路上配置有半反射镜，因此能够使从光插座射出的光的光量衰减。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-156440号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在具有专利文献1中记载的半反射镜的光插座中，需要针对光分割部件配置半反射镜的工序，因而光插座的制造过程繁杂。另外，就带有衰减涂层的光学面而言，有时在该衰减涂层上会产生龟裂，导致光无法衰减。

因此，本发明的目的在于提供无需使用半反射镜或衰减涂层等，就能使从发光元件射出的光衰减的光插座。另外，本发明的另一目的在于提供具有该光插座的光模块。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的光插座配置于发光元件和光传输体之间，用于将所述发光元件和所述光传输体光学耦合，该光插座具有：光插座主体；以及衰减部件，以与所述光插座主体接触的方式配置，用于使从所述发光元件射出并到达所述光传输体的光衰减，所述光插座主体包括：第一光学面，用于使从所述发光元件射出的光入射；第二光学面，用于使由所述第一光学面入射并在所述光插座的内部行进后的光向所述光传输体射出；以及第三光学面，用于使由所述第一光学面入射的光中的一部分的光向所述第二光学面反射，并使另一部分的光透射，所述衰减部件具有接触面，该接触面以与由所述第一光学面入射的光在所述第三光学面上的照射点的一部分重合的方式，与所述第三光学面接触，由所述第一光学面入射的光中的一部分的光在所述第三光学面中的与所述接触面接触的区域透射，另一部分的光由所述第三光学面中的不与所述接触面接触的区域向所述第二光学面反射。

另外，为了实现上述目的，本发明的光模块具有：光电转换装置，具有发光元件；以及上述的光插座，用于使从所述发光元件射出的光与光传输体光学耦合。

发明效果

本发明的光插座无需使用半反射镜或衰减涂层等，就能使从发光元件射出的光衰减。

附图说明

图1是实施方式1的光模块的剖面图。

图2A、图2B是表示光模块的结构的图。

图3A～图3C是表示光模块的结构的另一图。

图4A、图4B是表示光插座主体的结构的图。

图5A～图5C是表示光插座主体的结构的另一图。

图6A～图6E是表示衰减部件的结构的图。

图7A、图7B是光模块中的光路图。

图8是实施方式2的光模块的剖面图。

图9A～图9F是表示衰减部件的结构的图。

图10是光模块中的光路图。

附图标记说明

100、200 光模块

110、210 光电转换装置

111 基板

112、212 光电转换元件

113 发光元件

114 受光元件

116 基板用凸部

120、220 光插座

121 光插座主体

122 第一光学面

123 第二光学面

124 第三光学面

125 第四光学面

126 套管用凸部

127 基板用凹部

131、231 衰减部件

132 盖体

133 插入部

134 突出部

135 接触面

136 非接触部

140 光传输体

141 套管

142 套管用凹部

215 检测元件

237 第五光学面

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式的光插座及光模块进行详细说明。

[实施方式1]

(光模块的结构)

图1是本发明的实施方式1的光模块100的剖面图。

如图1所示，光模块100具有光电转换装置110、和包括光插座主体121及衰减部件131的光插座120。以将光传输体140连接到光插座主体121的方式使用光模块100。

光电转换装置110包括基板111和光电转换元件112。在基板111上配置有光电转换元件112及光插座120。也可以在基板111上形成与光插座主体121的基板用凹部127对应的基板用凸部116。通过将基板用凸部116嵌入基板用凹部127，能够相对于在基板111上配置的光电转换元件112，将光插座主体121(光插座120)配置于规定的位置。不特别地限定基板111的材料。基板111的例子包括玻璃复合基板、环氧玻璃基板。

光电转换元件112是发光元件113、受光元件114或检测元件215，配置在基板111上。当光模块100是发送用的光模块100时，光电转换元件112是发光元件113。另外，当光模块100是发送用的光模块，且需要确认发光元件113是否适当地发光时，光电转换元件112是发光元件113及检测元件215。并且，当光模块100是接收用的光模块100时，光电转换元件112是受光元件114。本实施方式的光模块100是不需要确认发光元件113是否适当地发光的发送接收用的光模块100，因此光电转换装置110具有四个发光元件113及四个受光元件114作为光电转换元件112。发光元件113例如是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。受光元件114例如是光电探测器。

光插座120以与光电转换元件112对置的方式配置在基板111上。光插座120在配置于光电转换元件112与光传输体140之间的状态下，使光电转换元件112与光传输体140的端面光学耦合。如本实施方式那样，在发送接收用的光模块100中，光插座120使从作为光电转换元件112的发光元件113射出的光入射并向光传输体140的端面射出，并且使从光传输体140的端面射出的光入射并向作为光电转换元件112的受光元件114射出。

不特别地限定光传输体140的种类。光传输体140的种类的例子包括光纤、光波导。光传输体140通过套管141与光插座120连接。在套管141中形成有与后述的光插座120的套管用凸部126对应的套管用凹部142。通过将套管用凸部126嵌入该套管用凹部142，能够将光传输体140的端面相对于光插座120固定于规定的位置。在本实施方式中，光传输体140是光纤。另外，光纤既可以是单模态方式，也可以是多模态方式。

(光插座的结构)

图2A、图2B及图3A～图3C是表示光插座120的结构的图。图2A是光插座120的俯视图，图2B是仰视图。图3A是光插座120的主视图，图3B是后视图，图3C是右视图。

如图2A、图2B及图3A～图3C所示，光插座120具有光插座主体121和衰减部件131。

图4A、图4B及图5A～图5C是表示光插座主体121的结构的图。图4A是光插座主体121的俯视图，图4B是仰视图。图5A是光插座主体121的主视图，图5B是后视图，图5C是右视图。

如图4A、图4B及图5A～图5C所示，光插座主体121是大致长方体形状的部件。光插座主体121具有第一光学面122、第二光学面123、第三光学面124。此外，在本实施方式中，还具备用于使监视光射出的第四光学面125，该监视光用于检测发光元件113是否适当地发光。此外，在本实施方式中的光插座主体121中，不使用第四光学面125。

使用对于在光通信中使用的波长的光具有透光性的材料，来形成光插座主体121。光插座主体121的材料的例子包括：聚醚酰亚胺(PEI)、环状烯烃树脂等透明的树脂。另外，例如能通过注射成型来制造光插座主体121。

第一光学面122是使从作为光电转换元件112的发光元件113射出的光向光插座120的内部入射，或使由第二光学面123入射并由第三光学面124反射后的光向作为光电转换元件112的受光元件114射出的光学面。即，第一光学面122在作为发送侧发挥功能时，作为入射面发挥功能，在作为接收侧发挥功能时，作为出射面发挥功能。第一光学面122以能够与光电转换元件112(发光元件113及受光元件114)的每一个对置的方式，配置于光插座120的与基板111对置的面(下表面)。不特别地限定第一光学面122的数量。在本实施方式中，第一光学面122为12个。12个第一光学面122在图4B的左右方向上排列。图4B的纸面右侧的四个第一光学面122是发送用的第一光学面122，图4B的纸面左侧的四个第一光学面122是接收用的第一光学面122。

不特别地限定第一光学面122的形状。在本实施方式中，第一光学面122的形状是向光电转换元件112呈凸状的凸透镜面。另外，第一光学面122的俯视形状为圆形。优选地，第一光学面122的中心轴与光电转换元件112的发光面或受光面(及基板111的表面)垂直。另外，优选地，第一光学面122的中心轴与从作为光电转换元件112的发光元件113射出的光、或向作为光电转换元件112的受光元件114入射的光的光轴一致。在第一光学面122的排列方向上，基板用凹部127、127以隔着多个第一光学面122的方式配置。如上述那样基板111的基板用凸部116嵌入于基板用凹部127。基板用凹部127与基板用凸部116一同将光插座主体121固定于基板111的所希望的位置。基板用凹部127的形状及大小只要是能够发挥上述效果的形状及大小即可，不特别地进行限定。在本实施方式中，基板用凹部127是大致圆柱形状的凹部。

第二光学面123是使由第一光学面122入射并在光插座主体的内部行进后的光向光传输体140的端面射出，或使从光传输体140的端面射出的光向光插座120的内部入射的光学面。即，第二光学面123在作为发送侧发挥功能时，作为出射面发挥功能，在作为接收侧发挥功能时，作为入射面发挥功能。第二光学面123以能够与光传输体140的端面对置的方式，配置于光插座主体121的正面。第二光学面123的数量与第一光学面122的数量相同。即在本实施方式中，第二光学面123的数量为12个。12个第二光学面123的排列方向也是与第一光学面122的配置方向相同的方向。在本实施方式中，12个第二光学面123在图5A的左右方向上排列。图5A的纸面右侧的四个第二光学面123是发送用的第二光学面123，图5A的纸面左侧的四个第二光学面123是接收用的第二光学面123。

不特别地限定第二光学面123的形状。在本实施方式中，第二光学面123的形状是向光传输体140的端面呈凸状的凸透镜面。优选地，第二光学面123的中心轴与光传输体140的端面的中心轴一致。

在第二光学面123的排列方向上，一对套管用凸部126、126以隔着多个第二光学面123的方式配置。套管用凸部126如上述那样嵌入在形成于光传输体140的套管141上的套管用凹部142中。套管用凸部126与套管用凹部142一起将光传输体140的端面固定于第二光学面123的所希望的位置。套管用凸部126的形状及大小只要是能够发挥上述效果的形状及大小即可，不特别地进行限定。在本实施方式中，套管用凸部126是大致圆柱形状的凸部。

第三光学面124使由第一光学面122入射的光中的一部分的光向第二光学面123反射，使另一部分的光透射。另外，第三光学面124使从第二光学面123入射的光向第一光学面122反射。第三光学面124以随着从光插座主体121的下表面靠近顶面而逐渐接近光传输体140(正面)的方式倾斜。不特别地限定第三光学面124的倾斜角度。在本实施方式中，第三光学面124相对于向第三光学面124入射的光的光轴的倾斜角度为45°。不特别地限定第三光学面124的形状。在本实施方式中，第三光学面124的形状为平面形状。

图6A～图6E是表示衰减部件131的结构的图。图6A是衰减部件131的俯视图，图6B是仰视图，图6C是主视图，图6D是后视图，图6E是右视图。

衰减部件131以与光插座主体121接触的方式配置，使从发光元件113射出并到达光传输体140的光衰减。如图6A～图6E所示，衰减部件131具有盖体132、插入部133、以及包括接触面135及非接触部136的突出部134。使用对于在光通信中使用的波长的光具有透光性的材料，来形成衰减部件131。优选地，衰减部件131由针对从发光元件113射出的光的透射率比光插座主体121低的材料形成。光插座主体121的材料的例子包括ULTEM等聚醚酰亚胺(PEI)等透射率较低的树脂。另外，例如能通过注射成型来制造衰减部件131。在盖体132的下表面配置有插入部133，在插入部133的下表面配置有突出部134。

盖体132形成为大致矩形的板状。盖体132的大小比光插座主体121的俯视时的大小更小，且比形成于光插座主体121的顶面的凹部的大小更大。通过在形成于光插座主体121的顶面的凹部中配置衰减部件131，从而盖体132限制衰减部件131相对于光插座主体121的朝下方的移动。

插入部133形成为大致矩形的板状。在俯视插入部133时，插入部133的大小比形成于光插座主体121的顶面的凹部稍小。插入部133配置于盖体132的下表面的中央部分。通过在形成于光插座主体121的顶面的凹部中配置衰减部件131，从而插入部133限制衰减部件131相对于光插座主体121的在水平方向上的移动。

突出部134形成为大致梯形柱状。突出部134配置于插入部133的下表面的一部分。更具体地，突出部134配置于插入部133的下表面中的、靠第三光学面124中会有从第一光学面122入射的光到达的部分的一侧(仅发送侧)。突出部134具有接触面135及非接触部136。

接触面135以如下方式配置：在将衰减部件131配置于光插座主体121时，接触面135与光插座主体121的第三光学面124的一部分接触。更具体地，接触面135以与由第一光学面122入射的光在第三光学面124上的照射点的一部分重合的方式，与第三光学面124接触。

非接触部136以不与光插座主体121的第三光学面124接触的方式配置。非接触部136的形状只要是能够发挥上述的功能的形状即可，不特别地进行限定。在本实施方式中，非接触部136的形状是V字状的槽状。另外，在本实施方式中，非接触部136沿着图6B的左右方向形成。根据由第一光学面122入射的光的反射量，来适当设定非接触部136的大小。

在将衰减部件131配置于光插座主体121时，插入部133及突出部134配置于光插座主体121的凹部的内部。通过插入部133的侧面与凹部的内侧面接触，来规定将衰减部件131配置于光插座主体121时的、衰减部件131在水平方向上的位置。通过光插座主体121的顶面与盖体132的下表面接触，且第三光学面124与接触面135接触，来规定衰减部件131在上下方向上的位置。

(光模块中的光的光路)

在此，对本实施方式的光模块100中的光路进行说明。图7A、图7B是表示光模块100的光路的图。图7A是省略了表示光插座120的剖面的剖面线的光模块100的剖面图，图7B是图7A中的圆所示的区域的局部放大图。

如图7A、图7B所示，从发光元件113射出的光由第一光学面122入射至光插座主体121。由第一光学面122入射的光向第三光学面124行进，到达第三光学面124。在衰减部件131中存在不与第三光学面124接触的非接触部136、以及与第三光学面124接触的接触面135，因此到达第三光学面124的光中的一部分的光向第二光学面123反射，另一部分的光在第三光学面124透射。更具体地，由第一光学面122入射的光中的一部分的光由第三光学面124中的不与接触面135接触的非接触区域向所述第二光学面反射。另一方面，由第一光学面122入射的光中的另一部分的光在第三光学面124中的与接触面135接触的接触区域透射。

在第三光学面124透射后的光从衰减部件131的顶面向外部射出。在此，衰减部件131的衰减量较大，因此从衰减部件131射出的光的光量不多。

由第三光学面124反射后的光到达第二光学面123。到达第二光学面123的光由第二光学面123向光传输体140的端面射出。

另一方面，从光传输体140的端面射出的光由第二光学面123入射至光插座主体121的内部。入射至光插座主体121的内部的光由第三光学面124向第一光学面122反射。由第三光学面124反射后的光到达第一光学面122。到达第一光学面122的光向受光元件114射出。

(效果)

如以上那样，本实施方式的光插座120具有衰减部件131，该衰减部件131包括用于使从发光元件113射出并由第一光学面122入射的光衰减的非接触部136。因此，无需配置使光衰减的光衰减器，且无需进行衰减涂层等的二次加工，就能使从发光元件113射出的光衰减。另外，即使是在如本实施方式的光插座120那样，光插座120是发送接收用的光插座的情况下，由于仅在作为发送侧发挥功能的区域配置衰减部件131即可，因此加工也是容易的。

此外，在本实施方式中，对发送接收用的光模块100进行了说明，但也可以是发送用的光模块。在该情况下，第一光学面122使从发光元件113射出的光向光插座主体121入射。第三光学面124使一部分的光向第二光学面123反射，使另一部分的光透射。第二光学面123使在光插座120的内部行进后的光向光传输体140的端面射出。

[实施方式2]

(光模块的结构)

实施方式2的光模块200以对监视光进行检测的方式构成，该监视光用于对光是否从发光元件113适当地射出进行监视。本实施方式的光模块200与实施方式1的光模块100的不同之处在于光插座220的结构。因此，对于与实施方式1的光模块100相同的结构，标以相同的附图标记并省略其说明，对特征部分进行说明。

图8是实施方式2的光模块200的剖面图。

实施方式2的光模块200具有光电转换装置210和光插座220。

本实施方式的光电转换装置210包括基板111和光电转换元件212。在本实施方式中，光电转换元件212具有发光元件113、受光元件114和检测元件215。检测元件215例如是光电探测器。检测元件215的数量与发光元件113的数量相同。在本实施方式中，配置有四个发光元件113，因此检测元件215的数量也是四个。另外，四个检测元件215以与四个发光元件113的排列方向平行的方式排列。

(光插座的结构)

光插座220具有光插座主体121和衰减部件231。光插座主体121具有第一光学面122、第二光学面123、第三光学面124和第四光学面125。本实施方式的光插座主体121的材料与实施方式1中的光插座主体121的材料相同。

第四光学面125是使监视光向检测元件215射出的光学面。第四光学面125以能够与检测元件215的每一个对置的方式，配置于光插座主体121的与基板111对置的面(下表面)。不特别地限定第四光学面125的数量。在本实施方式中，第四光学面125是四个。

不特别地限定第四光学面125的形状。在本实施方式中，第四光学面125的形状是向光电转换元件212呈凸状的凸透镜面。另外，第四光学面125的俯视形状为圆形。优选地，第四光学面125的中心轴与光电转换元件212的发光面或受光面(及基板111的表面)垂直。另外，优选地，第四光学面125的中心轴与向检测元件215入射的光的光轴一致。

图9A～图9F是表示衰减部件231的结构的附图。图9A是衰减部件231的俯视图，图9B是仰视图，图9C是图9A所示的A-A线的剖面图，图9D是主视图，图9E是后视图，图9F是右视图。

如图9A～图9F所示，衰减部件231具有盖体132、插入部133、包括接触面135及非接触部136的突出部134、以及第五光学面237。第五光学面237是使在第三光学面124与接触面135的界面透射后的光中的至少一部分的光向第四光学面125反射的光学面。不特别地限定第五光学面237的数量。在本实施方式中，要使从配置于基板111上的发光元件113射出的光向配置于基板111上的检测元件215反射，因此第五光学面237的数量是两个。第五光学面237的形状只要是能够发挥上述的功能的形状即可，不特别地进行限定，在本实施方式中，第五光学面237均为平面。在将衰减部件131配置于光插座主体121时，一侧的第五光学面237以随着从光插座120的下表面靠近顶面而逐渐远离光传输体140的方式倾斜。另外，另一侧的第五光学面237以随着从光插座120的下表面靠近顶面而逐渐接近光传输体140的方式倾斜。

在将衰减部件131配置于光插座主体121时，一侧的第五光学面237相对于接触面135配置于第一光学面122的相反侧。在将衰减部件131配置于光插座主体121时，另一侧的第五光学面237与第四光学面125对置地配置。

本实施方式中的衰减部件131需要使在第三光学面及接触面135透射后的光透射，因此由使规定的波长的光透射的材料形成。即，优选地，衰减部件131由与光插座主体121的材料相同的材料形成。此外，本实施方式中的衰减部件131的材料是与光插座主体121的材料相同的材料。

(光模块中的光路)

在此，对本实施方式的光模块200中的光路进行说明。图10是表示光模块200的光路的图。

如图10所示，从发光元件113射出的光由第一光学面122入射至光插座主体121。由第一光学面122入射的光向第三光学面124行进，到达第三光学面124。在衰减部件131中存在不与第三光学面124接触的非接触部136和与第三光学面124接触的接触面135，因此到达第三光学面124的光中的一部分的光向第二光学面123反射，另一部分的光在第三光学面124透射。

在第三光学面124透射后的光在接触面135透射。在第三光学面124及接触面135透射后的光向一侧的第五光学面237行进。到达一侧的第五光学面237的光向另一侧的第五光学面237反射。向另一侧的第五光学面237反射后的光由另一侧的第五光学面237向第四光学面125反射。由另一侧的第五光学面237反射后的光再次入射至光插座主体121。再次入射至光插座主体121的光到达第四光学面125。到达第四光学面125的光向检测元件215射出。

由第三光学面124反射后的光到达第二光学面123。到达第二光学面123的光由第二光学面123向光传输体140的端面射出。

另一方面，从光传输体140的端面射出的光由第二光学面123入射至光插座主体121的内部。入射至光插座主体121的内部的光由第三光学面124向第一光学面122反射。由第三光学面124反射后的光到达第一光学面122。到达第一光学面122的光向受光元件114射出。

(效果)

如以上那样，本实施方式的光模块200除了具有实施方式1的光模块100的效果以外，还能够确认发光元件113是否工作。

工业实用性

本发明的光插座及光模块在使用了光传输体的光通信中是有用的。

Claims (8)

1.一种光插座，其配置于发光元件和光传输体之间，用于将所述发光元件和所述光传输体光学耦合，该光插座的特征在于，具有：

光插座主体；以及

衰减部件，以与所述光插座主体接触的方式配置，用于使从所述发光元件射出并到达所述光传输体的光衰减，

所述光插座主体包括：

第一光学面，用于使从所述发光元件射出的光入射；

第二光学面，用于使由所述第一光学面入射并在所述光插座的内部行进后的光向所述光传输体射出；以及

第三光学面，用于使由所述第一光学面入射的光中的一部分的光向所述第二光学面反射，并使另一部分的光透射，

所述衰减部件具有接触面，该接触面以与由所述第一光学面入射的光在所述第三光学面上的照射点的一部分重合的方式，与所述第三光学面接触，

由所述第一光学面入射的光中的一部分的光在所述第三光学面中的与所述接触面接触的区域透射，另一部分的光由所述第三光学面中的不与所述接触面接触的区域向所述第二光学面反射。

2.如权利要求1所述的光插座，其中，

所述衰减部件由针对从所述发光元件射出的光的透射率比所述光插座主体低的材料形成。

3.如权利要求1所述的光插座，其中，

所述光插座主体还具有第四光学面，该第四光学面使由所述第一光学面入射并在所述光插座的内部行进后的光的一部分向检测元件射出，

所述衰减部件还具有第五光学面，该第五光学面使在所述第三光学面中的与所述接触面接触的区域中透射后的光中的至少一部分的光，向所述第四光学面反射。

4.如权利要求3所述的光插座，其中，

所述光插座主体与所述衰减部件由相同的材料形成。

5.如权利要求1～4中的任意一项所述的光插座，其中，

所述第二光学面使从所述光传输体射出的光入射，

所述第一光学面使在所述光插座的内部行进后的光向受光元件射出，

所述第三光学面使由所述第二光学面入射的光向所述第一光学面反射。

6.一种光模块，其特征在于，具有：

光电转换装置，具有发光元件；以及

光插座，用于使从所述发光元件射出的光与光传输体光学耦合，

所述光插座是权利要求1或权利要求2所述的光插座。

7.一种光模块，其特征在于，具有：

光电转换装置，具有发光元件及检测元件；以及

光插座，用于使从所述发光元件射出的光与光传输体光学耦合，

所述光插座是权利要求3或权利要求4所述的光插座。

8.一种光模块，其特征在于，具有：

光电转换装置，具有发光元件、检测元件及受光元件；以及

光插座，用于使从所述发光元件射出的光与光传输体光学耦合，并且使从所述光传输体射出的光与所述受光元件光学耦合，

所述光插座是权利要求5所述的光插座。

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