JP2004304566A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯機器等に生じた過大な衝撃が加わらないようにすると共に、ピントの初期調整位置等において光学レンズの光軸の偏心や焦点距離のずれが生じ無いようにする固体撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像素子８を包囲するように回路基板１上に固定されたホルダ２の内周に雌ねじ２ａを設け、この雌ねじに光学レンズ４を保持するレンズホルダ３の外周に設けた雄ねじ３ａを螺合させ、このレンズホルダを回転してピントの初期調整を行う。回路基板１とホルダ２とレンズホルダ３との外側面を弾性部材１０で覆い、このレンズホルダと回路基板とをこの弾性部材を介して携帯機器等のケース１２と他の回路基板１４に当接させる。したがって携帯機器に生じた過大な衝撃は、弾性部材１０によって緩和される。また弾性部材１０の弾性力によって、雌ねじ２ａと雄ねじ３ａとの遊びによる光軸の偏心と光軸方向のずれを防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やノート型パソコン等の携帯機器に搭載される固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日では、携帯電話等の携帯機器に小型の固体撮像装置を搭載して、この固体撮像装置で撮像した画像や映像を送受信することが盛んになっている。この固体撮像装置は通常、回路基板上にＣＣＤ等の撮像素子を搭載し、この撮像素子に光学レンズで結像させる構成を採用しているが、通常ねじ機構等によってピントの初期調整を行っている。また近接撮像等を行うために、光学レンズを保持するレンズホルダを光軸方向に移動可能にして、焦点距離を変更できるものも多い。
【０００３】
しかるにレンズホルダを、ねじ機構等によって光軸方向に移動可能にした場合には、雄ねじとこれに螺合する雌ねじとの間隙（遊び）分だけ、光軸の偏心や焦点距離のずれが生じるため、これを防止する手段が提案されている（例えば特許文献１）。すなわちこの固体撮像装置は、レンズホルダに取付けた光学レンズによって、回路基板上に搭載された撮像素子に結像するものであって、このレンズ支持部は、この回路基板上に設けたホルダに、ねじで螺合している。したがってレンズホルダを、ホルダに対して回転させることによって、焦点距離の調整や変更が可能になっている。
【０００４】
そしてホルダの円周の一部に開口部が切り欠いてあり、この開口部に圧接部材が挿入され、板バネによってレンズ支持部１６の雄ねじ１５に圧接されている。したがってレンズホルダの雄ねじと、ホルダの雌ねじとは、圧接部材によって互いに圧接されるので、ねじの遊びが無くなって、光軸の偏心や焦点距離のずれが生じることを防止できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４１１６７号公報（第１−５頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の固体撮像装置には、次の問題があった。すなわち固体撮像装置の携帯機器への取付けは通常、固体撮像装置の回路基板を携帯機器側の回路基板等に取付け、レンズホルダやホルダを携帯機器のケースに設けた開口部に嵌合させて装着していた。しかるに携帯機器を持ち歩いていて、不注意に落としたり何かにぶつけたりしたときには、ケースの開口部の嵌合部分から、レンズホルダまたはホルダに過大な衝撃が直接伝わり、固体撮像装置自体を変形させたり破損させる恐れがある。さらにこの衝撃荷重によって、初期調整したピント位置や、変更した焦点距離位置がずれてしまう恐れもある。したがって初期調整したピント位置や、変更した焦点距離位置において、光軸の偏心や焦点距離のずれが生じ無いようにしつつ、固体撮像装置に過大な衝撃が加わらないようにすることが必要になる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、第１に携帯機器に生じた過大な衝撃が加わらないようにし、第２にピントの初期調整位置や可動焦点位置において、光学レンズの光軸の偏心や焦点距離のずれが生じないようにした固体撮像装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明による固体撮像装置の第１の特徴は、固体撮像装置の外側面を弾性部材で覆い、この弾性部材を介してレンズホルダ等を光軸方向に付勢しつつ携帯機器等のケースに収納したことにある。すなわち固体撮像装置は、回路基板と、この回路基板上に接続された撮像素子と、この回路基板上に搭載されると共に、この撮像素子を包囲するホルダと、このホルダに光軸方向に移動可能に設けられると共に、この撮像素子に結像する光学レンズを備えるレンズホルダと、この回路基板とこの撮像素子とこのホルダとこのレンズホルダとを収納するケースとを有している。そして上記回路基板と上記ホルダとの外側面は、弾性部材で覆われており、少なくともこのホルダ又はこのレンズホルダのいずれかは、この弾性部材を介して上記光学レンズの光軸方向に付勢されて上記ケースに当接している。
【０００９】
このように発明を構成することによって、次の作用効果を得ることができる。第１に、固体撮像装置は弾性部材を介してケースに取付けられているため、ケースに衝撃荷重が掛かっても、弾性部材が衝撃を緩和するので、固体撮像装置自体に過大な衝撃荷重が掛かって、破損あるいは変形が生じることを防止できる。第２に、少なくともホルダ又はレンズホルダの一方が、弾性部材によって光学得レンズの光軸方向に付勢されているため、弾性部材が衝撃を緩和し、衝撃によって初期調整したレンズのピント位置や変更した焦点距離位置がずれるのを防止できる。
【００１０】
第３に、レンズホルダを弾性部材を介してケースに当接させれば、両者の摩擦力によって、レンズホルダの回転が抑制される。したがって例えばねじ機構によってピントの初期調整を行う場合には、レンズホルダが回転して、初期調整した焦点位置がずれてしまうことを防止できる。したがってピントの初期調整後に、ねじ機構等を接着剤で固定する必要が無くなる。第４に、固体撮像装置の外側面を弾性部材で覆えば、遮光性と防埃性とを確保することができる。
【００１１】
本発明による固体撮像装置の第２の特徴は、上記特徴１に記載したケースは、上記弾性部材の位置決め手段を有することにある。すなわちケースに位置決め手段を設けることによって、固体撮像装置のケースへの取付けが正確かつ容易になる。
【００１２】
本発明による固体撮像装置の第３の特徴は、上記特徴１または２に記載した弾性部材は一体的に形成してあることにある。すなわち一体的に形成することによって、容易かつ低コストで固体撮像装置を弾性部材で覆うことができ、併せて遮光性と防埃性とを向上させることができる。
【００１３】
本発明による固体撮像装置の第４の特徴は、上記特徴１乃至３のいずれかの１つに記載した回路基板は、上記弾性部材を介して他の回路基板に当接し、この回路基板と他の回路基板とは、ゼブラゴムによって電気的に接続していることにある。ここでゼブラゴムとは、ゴム等の弾性素材に金属性のワイヤや薄箔を埋め込んだもので、電子機器の接続用部品として広く使用されている。すなわち例えばブロック状のゼブラゴムを電気的な接点の間に挿入すると、弾性素材の両端面上に露出した金属ワイヤ等が、弾性力によって両接点に押圧され、この両接点を電気的に接続する。
【００１４】
したがって弾性を有するゼブラゴムを使用することによって、回路基板と他の回路基板とを電気的に接続するが容易になると同時に、レンズホルダ等を光軸方向に付勢しつつ弾性部材を介して固体撮像装置をケースに収納することが容易になる。
【００１５】
本発明による固体撮像装置の第５の特徴は、上記特徴４に記載したゼブラゴムは、上記弾性部材と一体的に形成してあることにある。また本発明による固体撮像装置の第６の特徴は、上記特徴１乃至３のいずれかの１つ記載した弾性部材は導電性を有しており、上記回路基板は、この弾性部材を介して他の回路基板に当接し、かつこの弾性部材によって電気的に接続していることにある。さらに本発明による固体撮像装置の第７の特徴は、上記特徴６に記載した弾性部材は、ゼブラゴムで形成してあることにある。
【００１６】
このように発明を構成することによって、回路基板を電気的に接続する連結部材を別途準備する必要がなくなり、製造コストが低減すると共に組立作業が容易になる。また固体撮像装置をゼブラゴム等の導電性を有する弾性部材で覆うことにより、回路基板への外部からの電気ノイズの影響を受け難くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照しつつ、本発明による固体撮像装置の実施の形態を説明する。さて固体撮像装置は、平板状の回路基板１上に電気的に接続された例えばＣＣＤからなる撮像素子８が設けられている。回路基板１上には、ホルダ２が搭載してあり、このホルダの下部に形成した角筒部分が撮像素子８を包囲している。ホルダ２の上部は、光軸を中心とする円筒形状に形成してあり、この円筒部分の内周面に雌ねじ２ａが螺設してある。そして雌ねじ２ａに、レンズホルダ３の外周に螺設した雄ねじ３ａが螺合している。したがってレンズホルダ３を、ホルダ２に対して回転させることによって、光軸方向に移動可能にしている。レンズホルダ３の中心には、光学レンズ４が、レンズ押え５によって固定されており、撮像素子８に被写体像を結像する。またホルダ２には、光学フィルタ６が、撮像素子８と対向するように配置されている。
【００１８】
さて回路基板１と、この回路基板に搭載した撮像素子８及びホルダ２と、このホルダと光軸方向に移動可能なレンズホルダ３とは、携帯機器のケース１２に収納されている。また回路基板１とホルダ２とレンズホルダ３との外側面は、例えばゴム材を一体的に形成した弾性部材１０で覆われている。そして弾性部材１０は、ケース１２の内側面に形成した円筒形状の突起部１２ａの内周に嵌合して位置決めされている。ここで、弾性部材１０はレンズホルダ３を光軸方向に付勢するように弾性変形してケース１２に当接している。なおケース１２の外側面には、光軸を中心とする凹部１２ｂが形成され、この凹部に透明アクリル板１３が嵌合し、光学レンズ４の損傷や汚れを防止している。
【００１９】
回路基板１の外周部は、弾性部材１０に形成した溝からなる位置決め部１０ｃに嵌合している。このため回路基板１と、この回路基板上に搭載されるホルダ２とは、弾性部材１０を介して相対位置が決まる。またホルダ２に螺合するレンズホルダ３は、弾性部材１０を介してケース１２の内側面に形成した円筒形状の突起部１２ａの内周に嵌合して位置決めされている。したがって突起部１２ａの内周と、弾性部材１０の位置決め部１０ｃとを介して、ケース１２に対する回路基板１の相対位置が決まることになる。また、弾性部材１０が回路基板１から外れることを防止できる。
【００２０】
回路基板１は、弾性部材１０を介して携帯機器側の他の回路基板１４上に搭載されている。そして回路基板１と他の回路基板１４とは、弾性部材１０と一体的に形成したゼブラゴム１０ａによって電気的に接続されている。なお回路基板１には、ＦＰＣ１１が接続されており、このＦＰＣは弾性部材１０に形成した切欠き部１０ｂを貫通して他の電気回路（図示せず。）に接続してある。
【００２１】
次に上述した固体撮像装置の作用効果について説明する。光学レンズ４が被写体を結像する焦点位置は、各部品の寸法公差や組立精度等によって、個々の撮像装置毎に異なる。したがって撮像素子８に正確に結像させるためには、最終組立の際にピントの初期調整が必要になる。このピントの初期調整は、上述したようにホルダ２の雌ねじ２ａに，雄ねじ３ａで螺合するレンズホルダ３を回転させることによって行う。しかるにレンズホルダ３は、弾性部材１０の弾性力によって、常に光学レンズ４の光軸方向に付勢されているため、雌ねじ２ａと雄ねじ３ａとの間隙によって生じる光軸の偏心や光軸方向のずれを防止することができる。
【００２２】
またレンズホルダ３は、ケース１２との間に介在する弾性部材１０との摩擦力によって、回転移動が抑制される。したがって例えば、ピント調整後に雌ねじ２ａと雄ねじ３ａとを接着剤で固定するという面倒な作業をしなくても、レンズホルダ３が回転移動してピントのずれが発生することを防止できる。またレンズホルダ３と回路基板１とがそれぞれ弾性部材１０を介してケース１２と他の回路基板１４とに当接しているため、このケース等に衝撃荷重が掛かっても、弾性部材が衝撃を緩和するので、固体撮像装置自体の変形や破損を防止することができる。さらに、衝撃によって初期調整したピント位置がずれることを防止できる。そして固体撮像装置の外側面を弾性部材１０で覆うことにより、遮光性と防埃性とを確保することができる。
【００２３】
次に図２と図３を参照しつつ、本発明による固体撮像装置の他の実施の形態を説明する。この固体撮像装置は、レンズホルダ１０３の外周側に設けた永久磁石１２２を、これに対向する電磁石１２３によって光軸方向に移動させ、光学レンズ１０４の焦点位置を、通常撮像位置と近接（以下「マクロ」という。）撮像位置とに変更可能にしたものである。すなわち固体撮像装置は、平板状の回路基板１０１上に電気的に接続された例えばＣＣＤからなる撮像素子１０８が設けられている。回路基板１０１上には、ホルダ１０２が搭載してあり、このホルダの下部に形成した角筒部分が撮像素子１０８を包囲している。ホルダ１０２の上部は、光軸を中心とする円筒溝１０２ａが形成してあり、この円筒溝にレンズホルダ１０３の下部円筒部分１０３ｂが嵌合している。なお、円筒溝１０２ａには光軸方向に沿う不図示のキー溝が設けられ、このキー溝に下部円筒部分１０３ｂに設けた図示しないキーが係合している。したがってレンズホルダ１０３は、ホルダ１０２に対して、光学レンズ１０４の光軸方向にのみ相対移動可能になっている。
【００２４】
レンズホルダ１０３の中心には、光学レンズ１０４が、リング状のレンズ押え１０５によって固定されており、撮像素子１０８に被写体像を結像する。またホルダ１０２には、光学フィルタ１０６が、撮像素子１０８と対向するように配置されている。またレンズホルダ１０３の上部外周には、雄ねじ１０３ａが螺設してあり、この雄ねじに調整リング１２１が螺合している。そして調整リング１２１の外周にはリング状の永久磁石１２２が取付けてある。永久磁石１２２は図２に示すように、円周方向に４分割した領域毎に、Ｓ極とＮ極とが交互に並ぶように磁化してある。
【００２５】
永久磁石１２２の周囲には、電磁石１２３が配設してある。そして電磁石１２３の上端面及び外周面と、下端面及び内周面とは、それぞれ磁性体からなるリング状の第１のステータ１２４と、第２のステータ１２５とによって覆われている。なお第１のステータ１２４と、第２のステータ１２５とは、ホルダ１０２の外周に突設したフランジ部１０２ｂに固定されている。第１のステータ１２４には、光軸を対称とする円周方向２箇所の位置に、上部突起部１２４ａが設けてあり、永久磁石１２２のＮ極領域に対向している。また第２のステータ１２５には、第１のステータ１２４のそれぞれの突起部１２４ａに対向する位置に、下部突起部１２５ａが設けてあり、所定の光軸方向間隔を隔てて永久磁石１２２のＮ極領域を挟み込んでいる。
【００２６】
さて上述した各構成部品は、携帯機器等のケース１１２に収納されている。また回路基板１０１とホルダ１０２と第１のステータ１２４との外側面は、例えばゴム材にカーボンファイバー等の導電性物質を混入して一体的に形成した導電性を有する弾性部材１１０で覆われている。そして弾性部材１１０は、ケース１１２の内側面に形成した円筒形状の突起部１１２ａの内周に嵌合して位置決めされている。なおケース１１２の外側面には、光軸を中心とする凹部１１２ｂが形成され、この凹部に透明アクリル板１１３が嵌合し、光学レンズ１０４の損傷や汚れを防止している。ここで、弾性部材１１０は、電磁石１２３と第１及び第２のステータ１２４、１２５を介してホルダ１０２を光軸方向に付勢するように弾性変形してケース１１２に当接している。
【００２７】
回路基板１０１の外周部は、弾性部材１１０に形成した溝からなる位置決め部１１０ｃに嵌合している。このため回路基板１０１と、この回路基板上に搭載されるホルダ１０２とは、弾性部材１１０を介して相対位置が決まる。またホルダ１０２に嵌合するレンズホルダ１０３は、弾性部材１１０を介してケース１１２の内側面に形成した円筒形状の突起部１１２ａの内周に嵌合して位置決めされている。したがって突起部１１２ａの内周と、弾性部材１１０の位置決め部１１０ｃとを介して、ケース１１２に対する回路基板１０１の相対位置が決まることになる。また、弾性部材１１０が回路基板１０１から外れることを防止できる。
【００２８】
回路基板１０１は、弾性部材１１０を介して携帯機器側の他の回路基板１１４上に搭載されている。そして回路基板１０１と他の回路基板１１４とは、弾性部材１１０と一体的に形成したゼブラゴム１１０ａによって電気的に接続されている。
【００２９】
次に上述した固体撮像装置の作用効果について説明する。電磁石１２３に通電して、例えば第１のステータ１２４をＳ極に、第２のステータ１２５をＮ極になるように磁化する。この場合には、永久磁石１２２のＮ極領域は、第１のステータ１２４の上部突起部１２４ａ（Ｓ極）の吸引力と、第２のステータ１２５の下部突起部１２５ａ（Ｎ極）の反発力とによってこの上部突起部に当接し、レンズホルダ１０３を図３に示すように、撮像素子１０８から光軸方向に離れた位置、すなわちマクロ撮像位置に移動させる。これとは逆の方向に電磁石１２３に通電して、第１のステータ１２４をＮ極に、第２のステータ１２５をＳ極になるように磁化すると、永久磁石１２２のＮ極領域は、この第１のステータの上部突起部１２４ａ（Ｎ極）の反発力と、この第２のステータの下部突起部１２５ａ（Ｓ極）の吸引力とによってこの下部突起部に当接し、レンズホルダ１０３を撮像素子１０８から光軸方向に近い位置、すなわち通常撮像位置に移動させる。
【００３０】
なお永久磁石１２２のＮ極領域を、第１のステータ１２４の上部突起部１２４ａ、または第２のステータ１２５の下部突起部１２５ａに当接させた後は、電磁石の電流を遮断しても、この永久磁石は、それ自体の磁力によって、磁性体であるこれらの上部突起部または下部突起部に吸着保持され、それぞれの撮像位置を維持することができる。また固体撮像装置の最終組立の際に行うピントの初期調整は、レンズホルダ１０３に螺合する調整リング１２１を回転させることにより行う。ただし初期調整が完了した後は、接着剤等で雄ねじ１０３ａと雌ねじとを固定する必要がある。
【００３１】
このように固体撮像装置を、弾性部材１１０を介してケース１１２に取付けることによって、このケース等に衝撃荷重が掛かっても、この弾性部材が衝撃を緩和するので、固体撮像装置自体の変形や破損を防止することができる。また固体撮像装置の外側面を弾性部材１０で覆うことにより、遮光性と防埃性とを確保することができる。
【００３２】
また、ホルダ１０２と回路基板１０１とがそれぞれ弾性部材１１０を介してケース１１２と他の回路基板１１４とに当接しているため、このケース等に衝撃荷重がかかったとしても、弾性部材が衝撃を緩和するので、固体撮像装置自体の変形や破損を防止することができる。さらに、衝撃によってレンズホルダ１０３が通常撮像位置及びマクロ撮像位置からずれることを防止できる。
【００３３】
また、弾性部材１１０が導電性を有しているので、固体撮像装置に対する外部からの電気ノイズの影響を低減でき、さらに外部の他の電子部品に対する電磁石１２３からの磁力の影響も低減できる。
【００３４】
また、回路基板１０１と他の回路基板１１４とをゼブラゴム１１０ａによって導通しているので、例えばはんだ等の両者を固着して導通する方法を使用せずに両者を容易に導通でき、両者に故障等の不具合が発生した場合には両者の修理や交換が容易になる。
【００３５】
なお、本実施例ではカーボンファイバーをゴム材に混入して導電性を有する弾性部材１１０を一体に形成したが、導電性を有する弾性部材１１０はこれに限らず適宜変更可能である。例えば、弾性部材１１０をゼブラゴムで構成しても良い。このようにすれば、衝撃を緩和するための弾性部材１１０と回路基板１０１及び他の回路基板１１４を導通するためのゼブラゴム１１０ａとを同一部材で構成できるので、電気ノイズや磁力の影響を低減する上記の効果に加えて、構成が煩雑化することがない。
【００３６】
なお本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
第１に、固体撮像装置は弾性部材を介してケースに取付けられているため、ケースに衝撃荷重が掛かっても、弾性部材が衝撃を緩和するので、固体撮像装置自体に過大な衝撃荷重が掛かって、破損あるいは変形が生じることを防止できる。第２に、少なくともホルダ又はレンズホルダの一方が、弾性部材によって光軸方向に付勢されているため、弾性部材が衝撃を緩和し、衝撃によって初期調整したレンズのピント位置や変更した焦点距離位置がずれるのを防止できる。
【００３８】
第３に、レンズホルダを弾性部材を介してケースに当接させれば、両者の摩擦力によって、レンズホルダの回転が抑制される。したがって例えばねじ機構によってピントの初期調整等を行う場合には、レンズホルダが回転して初期調整位置がずれてしまうことを防止できる。したがって例えばピントの初期調整後に、ねじ機構等を接着剤で固定する必要が無くなる。第４に、固体撮像装置の外側面を弾性部材で覆えば、遮光性と防埃性とを確保することができる。
【００３９】
第５に、ケースに固体撮像装置の位置決め手段を設けることによって、携帯機器等のケースへの取付けが正確かつ容易になる。第６に、弾性部材を一体的に形成することによって、容易かつ低コストで固体撮像装置を弾性部材で覆うことができ、併せて遮光性と防埃性とを向上させることができる。第７に、導電性を有する弾性部材を使用することによって、回路基板と他の回路基板とを電気的に接続するが容易になると同時に、回路基板への外部からの電気ノイズの影響を受け難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された固体撮像装置の断面図である。
【図２】本発明が適用された他の固体撮像装置の上面図である。
【図３】本発明が適用された他の固体撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
１、１０１ 回路基板
２、１０２ ホルダ
２ａ 雌ねじ
３、１０３ レンズホルダ
３ａ、１０３ａ 雄ねじ
４、１０４ 光学レンズ
５、１０５ レンズ押え
６、１０６ 光学フィルタ
８、１０８ 撮像素子
１０、１１０ 弾性部材
１２、１１２ ケース
１３、１１３ アクリル板
１４、１１４ 他の回路基板
１２１ 調整リング
１２２ 永久磁石
１２３ 電磁石
１２４ 第１のステータ
１２５ 第２のステータ

Claims (7)

1. 回路基板と、
   上記回路基板上に接続された撮像素子と、
   上記回路基板上に搭載されると共に、上記撮像素子を包囲するホルダと、
   上記ホルダに光軸方向に移動可能に設けられると共に、上記撮像素子に結像する光学レンズを備えるレンズホルダと、
   上記回路基板と上記撮像素子と上記ホルダと上記レンズホルダとを収納するケースとを有し、
   上記回路基板と上記ホルダとの外側面は、弾性部材で覆われており、
   少なくとも上記ホルダ又は上記レンズホルダのいずれかは、上記弾性部材を介して上記光軸方向に付勢されて上記ケースに当接している
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 請求項１において、上記ケースは、上記弾性部材の位置決め手段を有することを特徴とする固体撮像装置。
3. 請求項１または２において、上記弾性部材は一体的に形成してあることを特徴とする固体撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかの１つにおいて、上記回路基板は、上記弾性部材を介して他の回路基板に当接し、
   上記回路基板と他の回路基板とは、ゼブラゴムによって電気的に接続している
   ことを特徴とする固体撮像装置。
5. 請求項４において、上記ゼブラゴムは、上記弾性部材と一体的に形成してあることを特徴とする固体撮像装置。
6. 請求項１乃至３のいずれかの１つにおいて、上記弾性部材は導電性を有しており、
   上記回路基板は、上記弾性部材を介して他の回路基板に当接し、かつこの弾性部材によって電気的に接続している
   ことを特徴とする固体撮像装置。
7. 請求項６において、上記弾性部材は、ゼブラゴムで形成してあることを特徴とする固体撮像装置。

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