CN116088115B - 一种光模块及其共封装光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光模块及其共封装光学系统，涉及光通信技术领域，包括光模块本体，光模块本体包括电路基板，电路基板上表面设置光电器件，光电器件通过光纤与光纤适配器连接。本发明中，通过取消光电器件外部单独的封装外壳，增大了光模块本体的散热面积，提高了光模块本体的散热性能，而且不需要对光模块本体进行单独封装，缩减了制造工艺，达到节省成本的效果。

Description

一种光模块及其共封装光学系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光模块及其共封装光学系统。

背景技术

光模块是进行光电和电光转换的光电子器件，光模块的发送端把电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为电信号，光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。

目前，光模块在生产过程中需要进行封装处理，然后通过引线与单独封装的交换机芯片进行连接，但是，由于光模块封装外壳表面积较小，封装后的光模块散热性能较差，且光模块单独封装增加了生产成本。

发明内容

本发明提供一种光模块及其共封装光学系统，用以解决目前电池无法长期弯折的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种光模块，包括：光模块本体，光模块本体包括电路基板，电路基板上表面设置光电器件，光电器件通过光纤与光纤适配器连接。

本发明还公开了一种具有上述光模块的共封装光学系统，包括交换机集成芯片，交换机集成芯片设置在电路基板上，光模块本体设置有若干个，若干光模块本体分布在交换机集成芯片外围，若干光电器件分别通过电路基板与交换机集成芯片电性连接，电路基板上罩设封装壳，封装壳底壁与电路基板上表面固定连接，封装壳将光电器件及交换机集成芯片罩设在封装壳与电路基板之间。

优选的，交换机集成芯片与封装壳之间设置第一导热块，第一导热块一端与封装壳内壁抵接，第一导热块另一端与交换机集成芯片外壁抵接，光电器件与封装壳之间设置第二导热块，第二导热块一端与封装壳内壁抵接，第二导热块另一端与光电器件外壁抵接。

优选的，封装壳外侧罩设散热壳体，散热壳体底壁与电路基板上表面固定连接，散热壳体左右两侧壁开设若干出气孔，出气孔内设置第一单向阀，出气孔一端与散热壳体内部连通，出气孔另一端与散热壳体外部连通，出气孔靠近封装壳一侧设置倒角，散热壳体上表面开设若干进气孔，进气孔一端与散热壳体内部连通，进气孔另一端与散热壳体外部连通。

优选的，散热壳体内部设置若干散热组件，散热组件包括接触板，接触板内部设置空腔，接触板一侧与封装壳外壁抵接，接触板远离封装壳一侧设置导管，导管呈倾斜设置，导管一端与空腔内部连通，导管另一端与散热壳体内壁固定连接。

优选的，空腔内设置制冷剂。

优选的，导管外壁设置若干换热板。

优选的，进气孔内设置进气组件，进气组件包括连接管，连接管外壁与进气孔内壁螺纹连接，连接管下端与散热壳体内部连通，连接管靠近下端位置设置防尘网，连接管内设置封堵板，封堵板中心设置滑动管，滑动管贯穿封堵板并与封堵板贯穿位置密封滑动连接，滑动管内设置第二单向阀，滑动管上端设置压板，压板直径大于连接管直径，连接管外部套设密封环，密封环下端与封堵板上端固定连接，密封环内壁与连接管外壁滑动连接。

优选的，滑动管外部套设第一套管，第一套管上端与封堵板下表面固定连接，第一套管左右两侧设置通孔，通孔内设置转轴，转轴前后两端分别与通孔内壁转动连接，转轴上固定设置齿轮，滑动管靠近齿轮一侧设置第一齿条，第一齿条靠近齿轮一侧与齿轮啮合，第一套管外部套设第二套管，第二套管下端与散热壳体内部连通，第二套管内壁设置第二齿条，第二齿条与齿轮啮合，第二套管外部套设第三套管，第三套管上端与封堵板下表面固定连接，第三套管下端与散热壳体内部连通，第二套管与第三套管之间设置封堵块，封堵块呈筒状，封堵块内壁与第二套管外壁固定连接，封堵块外壁与第三套管内壁滑动连接，封堵块上方设置若干连通口，连通口贯穿设置在封堵板内，连通口一端与封堵板上方连通，连通口另一端与第三套管内部连通。

优选的，第二套管上端设置滑槽，滑槽呈圆环状，滑槽内滑动设置第四套管，第四套管上端与封堵板下端固定连接，第四套管下端设置若干弹簧，弹簧远离第四套管一端与滑槽底壁固定连接。

本发明的技术方案具有以下优点：本发明提供了一种光模块及其共封装光学系统，涉及光通信技术领域，包括光模块本体，光模块本体包括电路基板，电路基板上表面设置光电器件，光电器件通过光纤与光纤适配器连接。本发明中，通过取消光电器件外部单独的封装外壳，增大了光模块本体的散热面积，提高了光模块本体的散热性能，而且将光模块本体与交换机集成芯片共封装在电路基板上，不需要对光模块本体进行单独封装，缩减了制造工艺，达到节省成本的效果，光模块本体通过电路基板与交换机集成芯片能够通过电路基板进行快速数据传输，相比使用长距离引线进行数据传输，能够减少数据传输损耗，减小了传输功耗，进一步降低了成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及说明书附图中所特别指出的装置来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明中一种光模块整体结构示意图；

图2为本发明中一种共封装光学系统结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大图；

图4为本发明图2中B处放大图；

图5为本发明图2中C处放大图；

图6为本发明图5中D处放大图；

图7为本发明中第二套管俯视图；

图8为本发明中连通口处于进气状态示意图。

图中：1、电路基板；2、光电器件；3、光纤；4、光纤适配器；5、交换机集成芯片；6、封装壳；7、第一导热块；8、第二导热块；9、散热壳体；10、出气孔；11、第一单向阀；12、进气孔；13、接触板；14、空腔；15、导管；16、换热板；17、连接管；18、防尘网；19、封堵板；20、滑动管；21、压板；22、密封环；23、第一套管；24、齿轮；25、第一齿条；26、第二套管；27、第二齿条；28、第三套管；29、封堵块；30、连通口；31、滑槽；32、第四套管；33、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

本发明实施例提供了一种光模块，如图1所示，包括：光模块本体，光模块本体包括电路基板1，电路基板1上表面设置光电器件2，光电器件2通过光纤3与光纤适配器4连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：光模块本体包括电路基板1，电路基板1上设置光电器件2，光电器件2能够实现光信号的发射以及光信号的接收，光电器件2通过光纤3与光纤适配器4连接，光纤适配器4设置有若干个，光纤3与光纤适配器4相对应，在本发明中，不需要对电路基板1上的光电器件2进行封装，取消了光电器件2外部单独的封装外壳，使得光电器件2与外部直接接触，增大了光模块本体的散热面积，提高了光模块本体的散热性能，而且不需要对光模块本体进行单独封装，缩减了制造工艺，减少了封装外壳的使用，达到节省成本的效果。

实施例2

本发明还提供了一种具有上述光模块的共封装光学系统，如图2所示，包括交换机集成芯片5，交换机集成芯片5设置在电路基板1上，光模块本体设置有若干个，若干光模块本体分布在交换机集成芯片5外围，若干光电器件2分别通过电路基板1与交换机集成芯片5电性连接，电路基板1上罩设封装壳6，封装壳6底壁与电路基板1上表面固定连接，封装壳6将光电器件2及交换机集成芯片5罩设在封装壳6与电路基板1之间。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在电路基板1上还设置交换机集成芯片5，电路基板1上根据用户需求设置多个光模块本体，光模块本体的光电器件2通过电路基板1与交换机集成芯片5连接，实现了数据的快速传输，为了解决目前光学系统中光模块本体通过长距离引线与交换机集成芯片5连接而传输损耗较大的问题，本发明利用封装壳6将光电器件2与交换机集成芯片5一同封装在电路基板1上，对光电器件2与交换机集成芯片5起到保护作用，不需要对光模块本体进行单独封装，缩减了封装工艺，达到节省成本的效果，封装壳6表面积较大，能够为光模块本体快速散热，提高了光学系统整体的散热性能，光模块本体通过电路基板1与交换机集成芯片5能够通过电路基板1进行快速数据传输，相比使用长距离引线进行数据传输，能够缩短光模块本体与交换机集成芯片5的数据传输距离，减少数据传输损耗，减小了传输功耗，进一步降低了成本，传输功耗的减小也会使封装壳6内产生的热量较少，避免光模块本体与交换机集成芯片5在高温环境下工作，延长了使用寿命。

实施例3

在实施例2的基础上，如图2所示，交换机集成芯片5与封装壳6之间设置第一导热块7，第一导热块7一端与封装壳6内壁抵接，第一导热块7另一端与交换机集成芯片5外壁抵接，光电器件2与封装壳6之间设置第二导热块8，第二导热块8一端与封装壳6内壁抵接，第二导热块8另一端与光电器件2外壁抵接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在交换机集成芯片5与封装壳6之间设置第一导热块7，在光电器件2与封装壳6之间设置第二导热块8，第一导热块7能够将交换机集成芯片5产生的热量快速传递至封装壳6，并通过封装壳6将热量传递至外部，第二导热块8能够将光电器件2产生的热量快速传递至封装壳6，通过表面积较大的封装壳6将热量传递至外部，提高了散热性能。

实施例4

在实施例2或3的基础上，如图2、图3所示，封装壳6外侧罩设散热壳体9，散热壳体9底壁与电路基板1上表面固定连接，散热壳体9左右两侧壁开设若干出气孔10，出气孔10内设置第一单向阀11，出气孔10一端与散热壳体9内部连通，出气孔10另一端与散热壳体9外部连通，出气孔10靠近封装壳6一侧设置倒角，散热壳体9上表面开设若干进气孔12，进气孔12一端与散热壳体9内部连通，进气孔12另一端与散热壳体9外部连通。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：封装壳6外部罩设散热壳体9，散热壳体9表面积大于封装壳6表面积，散热性能更佳，并且，散热壳上端设置进气孔12，外部气体能够通过进气孔12进入散热壳体9与封装壳6之间，然后通过出气孔10快速排出，增加了封装壳6外壁的空气流动，进一步提高了共封装光学系统的散热效果，实现了快速散热，有利于降低封装壳6内部温度，减小光模块本体与交换机集成芯片5的能耗，在出气孔10靠近封装壳6一侧设置倒角，使得出气孔10靠近封装壳6一侧的直径大于出气孔10远离封装壳6一侧的直径，封装壳6与散热壳体9之间的空气更加容易进入出气孔10内，并且提高了出气孔10内空气的流速，能够使散热壳体9内的热空气更快的排出至散热壳体9外部，提高了散热效果。

实施例5

在实施例4的基础上，如图2-图4所示，散热壳体9内部设置若干散热组件，散热组件包括接触板13，接触板13内部设置空腔14，接触板13一侧与封装壳6外壁抵接，接触板13远离封装壳6一侧设置导管15，导管15呈倾斜设置，导管15一端与空腔14内部连通，导管15另一端与散热壳体9内壁固定连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：散热壳体9与封装壳6之间设置若干散热组件，接触板13一侧与封装壳6外壁抵接，另一侧通过导管15与散热壳体9连接，相比空气传热，接触板13与导管15能够将封装壳6的热量快速传递至散热壳体9，并由散热壳体9与外部环境换热，提高了热量传递速度，有助于封装壳6的快速降温。

实施例6

在实施例5的基础上，空腔14内设置制冷剂。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：空腔14与导管15连通并且为封闭环境，空腔14内设置制冷剂，当封装壳6温度较高时，接触板13温度快速升高，使得液态制冷剂变为气态且填充至导管15内部，制冷剂能够对散热壳体9与封装壳6之间的环境进行快速制冷，为封装壳6快速降温，并且，散热壳体9与封装壳6之间的热空气流经导管15与接触板13时能够实现热量快速传导，使得热空气变为冷空气，冷空气在散热壳体9内流动与封装壳6外壁充分接触，使得封装壳6充分降温，当封装壳6降温后，导管15内的气态制冷剂又恢复为液态，并顺着倾斜的导管15流入空腔14内，以便下次降温使用，实现了制冷剂的多次循环使用。

实施例7

在实施例5或6的基础上，如图4所示，导管15外壁设置若干换热板16。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：导管15外壁设置若干换热板16，通过换热板16能够增大散热壳体9内流动空气与导管15的接触面积，实现快速换热。

实施例8

在实施例4-7中任一项的基础上，如图2、图5所示，进气孔12内设置进气组件，进气组件包括连接管17，连接管17外壁与进气孔12内壁螺纹连接，连接管17下端与散热壳体9内部连通，连接管17靠近下端位置设置防尘网18，连接管17内设置封堵板19，封堵板19中心设置滑动管20，滑动管20贯穿封堵板19并与封堵板19贯穿位置密封滑动连接，滑动管20内设置第二单向阀，滑动管20上端设置压板21，压板21直径大于连接管17直径，连接管17外部套设密封环22，密封环22下端与封堵板19上端固定连接，密封环22内壁与连接管17外壁滑动连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：外部空气通过滑动管20能够进入散热壳体9内部，然后空气在散热壳体9与封装壳6之间流通，实现了对封装壳6的散热，连接管17下端设置防尘网18，能够避免散热壳体9外部杂质进入散热壳体9内部，保证了散热壳体9内部的清洁度。

实施例9

在实施例8的基础上，如图5-图8所示，滑动管20外部套设第一套管23，第一套管23上端与封堵板19下表面固定连接，第一套管23左右两侧设置通孔，通孔内设置转轴，转轴前后两端分别与通孔内壁转动连接，转轴上固定设置齿轮24，滑动管20靠近齿轮24一侧设置第一齿条25，第一齿条25靠近齿轮24一侧与齿轮24啮合，第一套管23外部套设第二套管26，第二套管26下端与散热壳体9内部连通，第二套管26内壁设置第二齿条27，第二齿条27与齿轮24啮合，第二套管26外部套设第三套管28，第三套管28上端与封堵板19下表面固定连接，第三套管28下端与散热壳体9内部连通，第二套管26与第三套管28之间设置封堵块29，封堵块29呈筒状，封堵块29内壁与第二套管26外壁固定连接，封堵块29外壁与第三套管28内壁滑动连接，封堵块29上方设置若干连通口30，连通口30贯穿设置在封堵板19内，连通口30一端与封堵板19上方连通，连通口30另一端与第三套管28内部连通。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：初始状态时，在重力作用下，压板21下表面与环形密封环22上表面抵接，压板21与散热壳体9上表面之间距离较小，封堵块29位于第三套管28与第二套管26之间，外部空气无法从连通口30流入散热壳体9内，此时外部空气依次通过滑动管20、连接管17、防尘网18进入散热壳体9内部，当封装壳6内的温度较高时，封装壳6与散热壳体9之间空气温度快速升高，空气因温度升高而膨胀，并从出气孔10快速排出，出气孔10处的空气流速随温度升高而逐渐增大，此时，单从直径较小的滑动管20进气已无法满足空气快速流动需求，在气压作用下，外部空气通过压板21与散热壳体9之间的缝隙进入连接管17，并从连通口30进入第三套管28与第二套管26之间，在封堵块29的作用下，空气先积攒在封堵块29上方，随着空气的增多，封堵块29开始沿第三套管28内壁向下滑动，封堵块29带动第二套管26向下滑动，第二套管26带动第二齿条27向下运动，第二齿条27与齿轮24啮合带动齿轮24转动，齿轮24转动带动第一齿条25向上运动，第一齿条25带动滑动管20沿第一套管23内壁向上滑动，使得压板21与散热壳体9上表面之间的间歇逐渐增大，外部空气能够从压板21与散热壳体9之间的间隙快速涌入第三套管28与第二套管26之间，使得封堵块29快速下滑，直至封堵块29与第三套管28分离，此时，连通口30处于进气状态，空气依次通过连通口30进入第三套管28与第二套管26之间，并绕过封堵块29的边缘流经防尘网18后流入散热壳体9内，大量的空气流动能够提高散热壳体9的散热效果，封装壳6温度越高，压板21与散热壳体9上表面间隙越大，封堵块29与第三套管28分离距离越大，越多的空气能够进入散热壳体9与封装壳6之间，加快散热，当封装壳6温度降低后，在重力作用下，压板21向下运动，重新与密封环22上端抵接，封堵块29重新对第三套管28封堵，使得少量空气通过滑动管20进入散热壳体9内，保持稳定散热，该方案能够根据封装壳6的温度变化利用机械结构实现散热壳体9内的空气流量自动调整，当共封装光学系统内的光模块本体及交换机集成芯片5功耗较大时，能够使滑动管20及第三套管28同时进气，自动提高进气组件的进气量，提高共封装光学系统的散热效果，当共封装光学系统内的光模块本体及交换机集成芯片5功耗较小时，只需通过滑动管20进气即可，能够使进气组件保持在稳定的进气量，使得封装壳6内的部件保持在稳定的温度环境下运行，保证了封装壳6光模块本体及交换机集成芯片5工作性能与数据传输效率，实现了散热壳体9自动散热的同时提高散热壳体9的自动化程度。

实施例10

在实施例9的基础上，如图6所示，第二套管26上端设置滑槽31，滑槽31呈圆环状，滑槽31内滑动设置第四套管32，第四套管32上端与封堵板19下端固定连接，第四套管32下端设置若干弹簧33，弹簧33远离第四套管32一端与滑槽31底壁固定连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：当第二套管26向下滑动时，在第四套管32的导向作用下，第二套管26能够稳定滑动，提高了第二套管26的稳定性，并且，第二套管26向下滑动使得弹簧33拉伸，待连通口30处停止进气时，在弹簧33的作用下，第二套管26能够带动封堵块29向上滑动，使得第二套管26恢复原位，封堵块29对第三套管28进行封堵，提高了封堵块29的密封性能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种共封装光学系统，其特征在于，包括：光模块本体，光模块本体包括电路基板（1），电路基板（1）上表面设置光电器件（2），光电器件（2）通过光纤（3）与光纤适配器（4）连接；

还包括交换机集成芯片（5），交换机集成芯片（5）设置在电路基板（1）上，光模块本体设置有若干个，若干光模块本体分布在交换机集成芯片（5）外围，若干光电器件（2）分别通过电路基板（1）与交换机集成芯片（5）电性连接，电路基板（1）上罩设封装壳（6），封装壳（6）底壁与电路基板（1）上表面固定连接，封装壳（6）将光电器件（2）及交换机集成芯片（5）罩设在封装壳（6）与电路基板（1）之间；

封装壳（6）外侧罩设散热壳体（9），散热壳体（9）底壁与电路基板（1）上表面固定连接，散热壳体（9）左右两侧壁开设若干出气孔（10），出气孔（10）内设置第一单向阀（11），出气孔（10）一端与散热壳体（9）内部连通，出气孔（10）另一端与散热壳体（9）外部连通，出气孔（10）靠近封装壳（6）一侧设置倒角，散热壳体（9）上表面开设若干进气孔（12），进气孔（12）一端与散热壳体（9）内部连通，进气孔（12）另一端与散热壳体（9）外部连通；

散热壳体（9）内部设置若干散热组件，散热组件包括接触板（13），接触板（13）内部设置空腔（14），接触板（13）一侧与封装壳（6）外壁抵接，接触板（13）远离封装壳（6）一侧设置导管（15），导管（15）呈倾斜设置，导管（15）一端与空腔（14）内部连通，导管（15）另一端与散热壳体（9）内壁固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种共封装光学系统，其特征在于，交换机集成芯片（5）与封装壳（6）之间设置第一导热块（7），第一导热块（7）一端与封装壳（6）内壁抵接，第一导热块（7）另一端与交换机集成芯片（5）外壁抵接，光电器件（2）与封装壳（6）之间设置第二导热块（8），第二导热块（8）一端与封装壳（6）内壁抵接，第二导热块（8）另一端与光电器件（2）外壁抵接。

3.根据权利要求1所述的一种共封装光学系统，其特征在于，空腔（14）内设置制冷剂。

4.根据权利要求1所述的一种共封装光学系统，其特征在于，导管（15）外壁设置若干换热板（16）。

5.根据权利要求1所述的一种共封装光学系统，其特征在于，进气孔（12）内设置进气组件，进气组件包括连接管（17），连接管（17）外壁与进气孔（12）内壁螺纹连接，连接管（17）下端与散热壳体（9）内部连通，连接管（17）靠近下端位置设置防尘网（18），连接管（17）内设置封堵板（19），封堵板（19）中心设置滑动管（20），滑动管（20）贯穿封堵板（19）并与封堵板（19）贯穿位置密封滑动连接，滑动管（20）内设置第二单向阀，滑动管（20）上端设置压板（21），压板（21）直径大于连接管（17）直径，连接管（17）外部套设密封环（22），密封环（22）下端与封堵板（19）上端固定连接，密封环（22）内壁与连接管（17）外壁滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种共封装光学系统，其特征在于，滑动管（20）外部套设第一套管（23），第一套管（23）上端与封堵板（19）下表面固定连接，第一套管（23）左右两侧设置通孔，通孔内设置转轴，转轴前后两端分别与通孔内壁转动连接，转轴上固定设置齿轮（24），滑动管（20）靠近齿轮（24）一侧设置第一齿条（25），第一齿条（25）靠近齿轮（24）一侧与齿轮（24）啮合，第一套管（23）外部套设第二套管（26），第二套管（26）下端与散热壳体（9）内部连通，第二套管（26）内壁设置第二齿条（27），第二齿条（27）与齿轮（24）啮合，第二套管（26）外部套设第三套管（28），第三套管（28）上端与封堵板（19）下表面固定连接，第三套管（28）下端与散热壳体（9）内部连通，第二套管（26）与第三套管（28）之间设置封堵块（29），封堵块（29）呈筒状，封堵块（29）内壁与第二套管（26）外壁固定连接，封堵块（29）外壁与第三套管（28）内壁滑动连接，封堵块（29）上方设置若干连通口（30），连通口（30）贯穿设置在封堵板（19）内，连通口（30）一端与封堵板（19）上方连通，连通口（30）另一端与第三套管（28）内部连通。

7.根据权利要求6所述的一种共封装光学系统，其特征在于，第二套管（26）上端设置滑槽（31），滑槽（31）呈圆环状，滑槽（31）内滑动设置第四套管（32），第四套管（32）上端与封堵板（19）下端固定连接，第四套管（32）下端设置若干弹簧（33），弹簧（33）远离第四套管（32）一端与滑槽（31）底壁固定连接。

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