JP2010245037A - 発光ダイオード電球 - Google Patents

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昆淵 江
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    • Y10S362/00Illumination
    • Y10S362/80Light emitting diode

Abstract

【課題】発光ダイオード電球の提供。
【解決手段】この発光ダイオード電球は、発光ダイオード板を具え、該発光ダイオード板は基板と、出光方向が該基板に平行となるように該基板の辺縁領域に配置された側方向発光ダイオードを包含し、これにより該発光ダイオード板の照明角度を増し、リードフレームで該発光ダイオード板を支持し並びに電源を該発光ダイオード板に供給することで、発光ダイオード電球の信頼度をアップし、製造コストを削減することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は一種の電球に係り、特に一種の発光ダイオード電球に関する。

伝統的な白熱灯は、リードフレームでフィラメント例えばタングステンフィラメントを支持し、該リードフレームは口金を介して外部電源に接続され、並びに該外部電源が該フィラメントに供給され、電流を該フィラメントに流すことで、広範囲の均一な光線を発生する。それは、照明角度が大きいものの、電力を消耗し、高温で使用寿命が短い等の欠点を有している。

発光ダイオード(LED)電球は、寿命が長く、節電でき、廃棄物による環境汚染を発生しない長所があるため、伝統的な白熱灯に変わり、新時代の照明設備となりつつある。しかし、照明角度が不足し、製造コストが高くなりがちであるため、広く日常生活で応用されるに至らない。

特許文献1は、一種のLED電球を開示し、それは、複数のLEDを一つの基体上に取り付け、各LEDの出光方向をその位置する基底と垂直とし、立体アレイ構造を形成し、広く均一な光線を獲得し、照明角度不足の問題を解決する。その欠点は、製造コストが高く、組立が困難で製造歩留り制御が制御しにくく、且つLED数が少ない状況では、大照明角度を得られないことである。このほか、これらのLEDが設置された基体は有効に放熱される必要があり、ゆえに、該基体の側辺は凹溝設計とされ、そのためにLEDを該基体の側辺に設置できず、このためLEDの発生する光線は、有効に該LED電球の側辺より照射され得ない。

また、周知の市販されている普通のピンタイプのLED豆電球は、そのピンの多くが細長形であり、複数のLED豆電球を接続して多角度出光の設計を形成しているが、往々にして、安定し信頼できる構造を提供することができない。また、これらLED豆電球のピンを異なる方向に屈折させることで、多角度出光の設計を達成しているために、その全体構造の安定度が下がり、且つ複数のピン間の接続が電流流通時にピン間の設計或いは距離が不当であるために、短絡及び安全上の欠点を発生する。

特許文献2は、一種の照明装置を開示し、それは、基板の単一表面に正方向LEDを配置し、該単一表面の2側辺縁に側方向LEDを配置し、全体輝度をアップしている。しかし、その設計は基板の単一表面のみに正方向及び側方向LEDを設置し、並びにLEDを設けた基板の反対の表面或いは基板の底部に駆動回路を設けている。ゆえに、これらLEDは全面的に該基板を囲んでおらず、光線を基板の上方、下方、左方、右方、前方及び後方に向けて広く均一に出光させることができない。また、この照明装置は駆動回路によりこれらLEDを駆動し、該駆動回路はこれらの放熱を必要とするLEDと反対の側辺或いは底部に隣接するため、この照明装置は有効にLEDと基板の放熱を提供できず、過熱をもたらし、このため照明装置の寿命が限られて信頼度が下がる欠点がある。

このため、有効に照明角度、出光方向を増すことができ、並びに採用するLEDの寿命と放熱、全体構造と設計の信頼度を維持でき、且つ製造コストが低いLED電球が望まれている。

米国特許公開第20050254264号明細書 台湾実用新案第M340562号

本発明の目的の一つは、照明角度と出光方向を増加したLED電球を提供することにある。

本発明の目的の一つは、信頼度が高いLED電球を提供することにある。

本発明の目的の一つは、製造コストが低いLED電球を提供することにある。

本発明によると、LED電球は、収容室を開口を具えたバルブシェルと、該バルブシェルと接合されて底部とリング開口を具えた接合リングと、該リング開口に接合される口金開口を具えた口金と、該接合リングの該底部に接合されて、該収容室に延伸された第1端と該口金に電気的に接続された第2端とを具え、該第1端は第1リードフレームと第2リードフレームを包含する心柱と、少なくとも一つのLED板であって、該第1端に設けられ、各該LED板は第1電源ピンと第2電源ピンを具え、該第1電源ピンと該第1リードフレームが接合され、該第2電源ピンと該第2リードフレームが接合される、上記少なくとも一つのLED板と、を包含する。

各該LED板は基板と、該基板の表面に設けられた複数の正方向LEDと、複数の側方向LEDを具え、該複数の正方向LEDは該基板の表面に対して垂直な出光方向を有し、該複数の側方向LEDは該基板の表面に対して平行な出光方向を有する。

本発明は出光方向が該基板の表面に対して平行な複数の側方向LEDが該基板の辺縁領域に配置され、これにより少なくとも一つのLED板が側方向光線を有するものとされて、照明角度が広範となり、均一な光線を獲得する。また、該リードフレームが該少なくとも一つのLED板を支持することにより、該LED電球の信頼度を増し、製造コストを削減する。

本発明のLED電球の第1実施例の構造表示図である。 図1のLED電球の分解図である。 図1のLED電球の電気回路図である。 本発明のLED電球の第2実施例の構造表示図である。 本発明中、LED板の表示図である。 図4の縦断面図である。 本発明中、LED板の第1実施例表示図である。 本発明中、LED板の第2実施例表示図である。

図1は本発明のLED電球100の構造表示図、図2は図1のLED電球の分解図、図3は図1のLED電球の電気回路図である。

LED電球100中、バルブシェル110はその頸部114で接合リング140の凹溝144に接合され、例えば、接合媒体170(例えば接着剤)が該凹溝144と頸部114の間に注入され、バルブシェル110の開口116が封じられると共に、接合リング140とバルブシェル110が一体に接合される。口金150はその口金開口154で接合リング140のリング開口146と接合され、例えば緊密組合せ或いは接着方式で接合される。口金150の上部152が外部電源230に接続され、心柱130が該接合リング140の底部142と接合され、例えば、接合媒体180(例えば接着剤)が底部142と心柱130の間に注入されて、接合リング140と心柱130が一体に接合される。心柱130の前端134はバルブシェル110の収容室112中に延伸され、前端134はリードフレーム131、132を包含する。リードフレーム131、132はLED板120の電源ピン121、122と電気的に接続されている。心柱130の後端136は口金150に電気的に接続され、例えば導線133により口金開口154に電気的に接続されて、導線135により接合リング140と電源制御ユニット160を介して該口金150の上部152に接続され、外部電源230を心柱130に供給する。本実施例では、LED板120が収容室112中に支持されると共に、外部電源230がLED板120に供給される。

ある実施例では、電源制御ユニット160は降圧或いは限圧素子、例えば抵抗を包含し、LED板120に供給する外部電源230の供給電力の大きさを所定の範囲内に制御する。理解できることは、LED板120に設置されるLED数量及びワット数等の要求に応じて、本発明の別の実施例では、電源制御ユニット160を設置しないことも可能である。

異なる実施例において、接合リング140は接着、熱融着、圧着、緊密組合せ或いはネジの嵌め合い等により、バルブシェル110と接合され、接合リング140は接着、熱融着、圧着、緊密組合せ或いはネジの嵌め合い等により心柱130と接合され、電源ピン121、122ははんだ付け、導電樹脂による固定、係合、巻き付け固定によりリードフレーム131、132と電気的接続を形成する。

図1及び図2に示されるように、リードフレーム131、132はバルブシェル110の開口116より収容室112中に挿入され、並びにそれに接合されたLED板120と共に収容室112中に支持される。好ましくは、本発明のリードフレーム131、132は長尺状構造、例えば導電金属線或いは金属棒とされ、リードフレーム131、132はそれ自身の構造或いは形態を調整できる構造とされ、異なる大きさの開口116より異なるサイズのバルブシェル110中に置き入れられる。

心柱130の前端134は外向きに収容室112中に延伸され、そのうち、リードフレーム131の収容室112中に延伸された距離は、リードフレーム132の収容室112中に延伸された距離より大きく、電流が口金150をとおり心柱130に供給される時、この電流はリードフレーム131をとおりLED板120に流れ、並びにリードフレーム132をとおり流出するか、或いはリードフレーム132をとおりLED板120に流れ、さらにリードフレーム131をとおり流出する。理解されたいことは、どのようにリードフレーム131、132の形態を変化させても、例えば、湾曲或いは屈折、或いは空心或いは実心の構造としても、いずれも本発明の変化実施例に属することである。

異なる実施例において、使用の必要に応じて、LED板120の使用数量を調整することにより、LED電球100の応用の自由度を増すことができる。図4は本発明の別の実施例であり、そのうち、LED電球200は、一つ以上のLED板120を包含し、例えば、相互に隣接する二つのLED板120、120’を包含し、相互に対応する電源ピン121、122、121’、122’によりリードフレーム131、132と電気的接続を形成している。

理解されたいことは、二つ以上のLED板120が心柱130により収容室112中に支持され、これにより、LED電球200の輝度をアップし、これもまた本発明の変化実施例である。また、LED板120、120’は相互に平行或いは相互に側方向に隣接する方式でリードフレーム131、132に設置可能である。

ある実施例において、LED板120、120’の電源ピン121、122、121’、122’ははんだ付け、導電樹脂による固定、係合、巻き付け固定により心柱130のリードフレーム131、132に接合される。

図5はLED板120の表示図であり、図6は図5の縦断面図である。図5、6に示されるように、LED板120は基板310及び該基板310の表面に位置する複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330を具えている。該複数の正方向LED320の出光方向342は基板310の表面に対して垂直であり、該複数の側方向LED330の出光方向352は基板310の表面に対して平行であり、該側方向LED330は基板310の辺縁領域に配置され、複数の正方向LED320は基板の表面上に配置される。

例えば、複数の側方向LED330は基板310の辺縁領域にはんだ付けされて、複数の側方向LED330が基板310を囲み、LED板120が複数の側方向LED330の発生する、上側出光方向360、下側出光方向362、左側出光方向363、及び右側出光方向361の4方向の光線と、複数の正方向LED320の発生する前側出光方向366と後側出光方向364の光線(図6)を具備するものとされ、こうして多方向の出光効果を獲得し、平面のLED板の構造で、照明角度を増す目的を達成し、広範で均一な光線を獲得する。本実施例中、複数の正方向LED320は、上出光型表面実装LEDを包含し、複数の側方向LED330は側方向出光型表面実装LEDを包含する。

図5を参照されたい。ある実施例において、基板310は導電部123及び125を具えて複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330に電気的に接続され、並びに電源ピン121、122と接合されて電気的接続を形成する。そのうち、導電部123、125は導電パッド、例えば金属パッドを包含し、電流を電源ピン121、122より導電部123、125を介して複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330に流す。

ある実施例では、電源ピン121、122は導電部123、125の同一側面に電気的に接続される。別の実施例では、電源ピン121、122は、それぞれ導電部123、125の異なる側面に電気的に接続される。また、電源ピン121、122ははんだ付け、導電樹脂による固定、係合、ネジ止めにより導電部123、125に接合されて電気的接続を形成する。ゆえに、電流は電源ピン121より導電部123をとおり複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330に流れ、並びに導電部125をとおり電源ピン122より流出するか、或いは電流は反対方向に流れ、電源ピン122より導電部125をとおり複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330に流れ、並びに導電部123をとおり電源ピン121より流出し、こうして安全で信頼できる構造と設計を提供する。

図7に示されるように、ある実施例において、図5中の基板310は、両面回路板410を包含し、該両面回路板410の相反する2側表面412、414に、それぞれ複数のLED板120と複数の側方向LED330の一部が設けられ、例えば複数の正方向LED320と複数の側方向LED330の一部が表面412に配置され、複数の正方向LED320と複数の側方向LED330の別の一部が表面414に配置される。

そのうち、両面回路板410は硬質回路板或いは軟質回路板とされる。図8に示されるように、別の実施例では、図5中の基板310は片面回路板420、430を包含し、該片面回路板420はその2側に位置する表面422、424を有し、該片面回路板430はその2側に位置する表面432、434を有する。複数の正方向LED320と複数の側方向LED330の一部は片面回路板420の表面422に配置され、複数の正方向LED320と複数の側方向LED330の別の一部は片面回路板430の表面434に配置され、片面回路板420の表面424と片面回路板430の表面432が接合される。そのうち、片面回路板420、430は硬質回路板或いは軟質回路板を包含する。理解されたいことは、異なる実施例において、複数の正方向LED320が片面回路板420の表面422に配置され、複数の側方向LED330が片面回路板430の表面434に配置され得ることである。

図5を参照されたい。基板310の辺縁領域に配置されて出光方向352が基板310の表面に平行である複数の側方向LED330により、側方向出光の効果が達成され、これにより、LED板120が多方向出光して広範で均一な光線を発生し、すなわち、LED数が比較的少ない状況でも、大照明角度を発生でき、これにより、基板310の大きさと正方向LED320と側方向LED330の数を必要により調整することで、LED板120を異なるサイズの電球、例えば口金サイズがE10/E12、E14/E17、E26/E27、B15/B22及びGU−10の電球に適用でき、応用自由度を増すことができる。

本発明は表面実装LED或いは回路板接合LEDで構成したLED板120をLED電球の光源とすることで、ピン式のLED豆電球を光源とするLED電球或いは設計に較べ、安定し電流制御が安全な長所を有し、また、表面実装LEDは上方向出光と側方向出光の二種類の形式を有し、ピン式LED豆電球よりも高効率、高歩留り、低コスト、及び部品が簡単である等の長所を有する。このほか、表面実装LEDのサイズはピン式LED豆電球よりも小さく、表面実装LEDでLED板120を構成する時、LED電球のサイズを多様化でき、並びに有効に製造コストを削減できる。

図1、3及び図5を参照されたい。LED板120の複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330は電気的に接続されてLEDグループ210とLEDグループ220を形成する。各LEDグループ210、220中のLEDは同じ電極性方向で接続され、その接続方式は、直列、並列或いはその組合せを包含し、LEDグループ210とLEDグループ220は反対の電極性で外部電源230に並列に接続され、外部電源230は電源制御ユニット160により降圧或いは限圧されて、外部電源230の大きさが所定の範囲内に制御され、並びに心柱130より電源ピン121、122及び導電部123、125をとおり複数の正方向LED320及び側方向LED330に供給されて、複数の正方向LED320及び複数の側方向LED330を駆動し発光させる。

ある実施例では、外部電源230は交流電源を包含し、該交流電源は正の半周期の時、複数の正方向LED320と複数の側方向LED330の一部が点灯し、該交流電源が負の半周期の時、複数の正方向LED320と複数の側方向LED330の別の一部が点灯し、例えば、該交流電源が正の半周期の期間、LEDグループ210が点灯し、該交流電源が負の半周期の期間、LEDグループ220が点灯し、LEDグループ210とLEDグループ220が交替発光し、広く均一な大照明角度の光線を発生する。

ある実施例では、LEDグループ210は基板310の一側表面に位置する複数の正方向LED320と複数の側方向LED330を包含し、LEDグループ220は基板310の別の一側表面に位置する複数の正方向LED320と複数の側方向LED330を包含し、これによりLED板120の2側が交替発光する。

別の実施例では、LEDグループ210は基板310の上半部に配置された複数の正方向LED320と複数の側方向LED330を包含し、LEDグループ220は基板310の下半部に配置された複数の正方向LED320と複数の側方向LED330を包含し、これによりLED板120の上下が交替発光するか、或いは、LEDグループ210は基板310に配置された複数の正方向LED320を包含し、LEDグループ220は基板310に配置された複数の側方向LED330を包含する。

同様に、LED電球100が複数のLED板120を包含する時、複数のLED板120に配置された複数の正方向LED320と複数の側方向LED330は電気的に接続されてLEDグループ210とLEDグループ220を形成する。

図3から図5に示されるように、ある実施例において、LEDグループ210はLED板120に配置された複数の正方向LED320と複数の側方向LED330を包含し、LEDグループ220はLED板120’に配置された複数の正方向LED320と複数の側方向LED330を包含し、これにより、LED板120、120’が交替発光する。また別の実施例では、LEDグループ210はLED板120、120’に配置された複数の正方向LED320を包含し、LEDグループ220はLED板120、120’に配置された複数の側方向LED330を包含する。

本発明は平面構造でLED電球の照明角度を増す目的を達成し、周知の立体アレイ構造により照明角度を増すのに較べ、本発明は部品が簡単で、組立が容易で歩留りが高い長所を有し、大幅に製造コストを削減できるほか、使用過程で、少数のLEDが故障しても、LED電球は正常に動作するため、経済的である。

さらに、本発明のリードフレームはLED板を支持するほか、外部電源をLED板に供給し、これによりその構造は、標準の一般電球規格構造を採用でき、既存の電球のガラス形態及び口金と相容する。このほかLED板に配置された複数のLEDが電気的に接続されて二つのLEDグループを形成し、該二つのLEDグループは反対の電極性で並列に外部電源に接続される。

好ましくは、該外部電源が交流電源である時、電源制御ユニットにより該交流電源の大きさを所定範囲に制御し、直接LED板を駆動して二つのLEDグループを交替発光させるか、或いはLED板に設置されるLED数量及びワット数を調整し、該交流電源でLED板を駆動して二つのLEDグループを交替発光させて電源制御ユニットを省略する。これにより、電流アダプタ(例えば交流直流変換アダプタ)を使用せずに、高い信頼性を有し安全で製造コストが低いLED電球を提供できる。

以上の説明及び記載は本発明の技術特徴に関するものである。理解されたいことは、関係部品の変更、組合せはいずれも本発明の範囲に属することである。なお、本発明において、部品数量の変更はいずれも本発明の範囲に属する。

100 LED電球
110 バルブシェル
112 収容室
114 頸部
116 開口
120、120’ LED板
121、121’ 電源ピン
122、122’ 電源ピン
123 導電部
125 導電部
130 心柱
131、132 リードフレーム
133 導線
134 前端
135 導線
136 後端
140 接合リング
142 底部
144 凹溝
146 リング開口
150 口金
152 上部
154 口金開口
160 電源制御ユニット
170 接合媒体
180 接合媒体
200 LED電球
210 LEDグループ
220 LEDグループ
230 外部電源
310 基板
320 正方向LED
330 側方向LED
342 出光方向
352 出光方向
360 上側出光方向
361 右側出光方向
362 下側出光方向
363 左側出光方向
364 後側出光方向
366 前側出光方向
410 両面回路板
412 表面
414 表面
420 片面回路板
422 表面
424 表面
430 片面回路板
432 表面
434 表面

Claims (20)

  1. 発光ダイオード電球において、
    収容室を開口を具えたバルブシェルと、
    底部とリング開口を具えて該バルブシェルと接合される接合リングと、
    該リング開口に接合される口金開口を具えた口金と、
    該接合リングの該底部に接合されて、該収容室に延伸された第1端と該口金に電気的に接続された第2端とを具え、該第1端は第1リードフレームと第2リードフレームを包含する心柱と、
    少なくとも一つのLED板であって、該第1端に設けられ、各該LED板は第1電源ピンと第2電源ピンを具え、該第1電源ピンと該第1リードフレームが接合され、該第2電源ピンと該第2リードフレームが接合される、上記少なくとも一つのLED板と、
    を包含し、そのうち、各該LED板が基板と、該基板の表面に設けられた複数の正方向LEDと複数の側方向LEDとを具え、該複数の正方向LEDは該基板の表面に対して垂直な出光方向を有し、該複数の側方向LEDは該基板の表面に対して平行な出光方向を有することを特徴とする発光ダイオード電球。
  2. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該複数の側方向LEDが該複数の正方向LEDを囲むように配置されたことを特徴とする発光ダイオード電球。
  3. 請求項2記載の発光ダイオード電球において、該複数の側方向LEDが該基板の表面の辺縁領域に繞設されて、該LED板の上側、下側、左側、右側方向に発光することを特徴とする発光ダイオード電球。
  4. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該基板が両面回路板を包含することを特徴とする発光ダイオード電球。
  5. 請求項4記載の発光ダイオード電球において、該両面回路板の相反する表面それぞれに、該複数の正方向LEDの一部分と該複数の側方向LEDの一部が設けられて、該LED板の前側方向及び後側方向の発光を達成したことを特徴とする発光ダイオード電球。
  6. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該基板は、
    第1印刷回路板の2側に位置する第1表面と第2表面を具えた第1片面回路板と、
    第2印刷回路板の2側に位置する第3表面と第4表面を具え、該第2表面が該第4表面に接合される第2片面回路板と、
    を包含し、該第1表面と該第3表面それぞれに、該複数の正方向LEDと該複数の側方向LEDの一部が設けられたことを特徴とする発光ダイオード電球。
  7. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該基板は、第1導電部と第2導電部を具え、該第1導電部と第2導電部はそれぞれ第1電源ピンと第2電源ピンに接続され、並びに該複数の正方向LEDと該側方向LEDを電気的に接続することを特徴とする発光ダイオード電球。
  8. 請求項7記載の発光ダイオード電球において、該第1電源ピンと該第2電源ピンは、該基板の該第1導電部と該第2導電部の異なる側面に電気的に接続されたことを特徴とする発光ダイオード電球。
  9. 請求項7記載の発光ダイオード電球において、該第1電源ピンと該第2電源ピンは、はんだ付け、導電樹脂による固定、係合、ネジ止めのいずれかにより該第1導電部と該第2導電部と電気的に接続されることを特徴とする発光ダイオード電球。
  10. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該口金と該心柱の第2端の間に電気的に接続された電源制御ユニットを包含することを特徴とする発光ダイオード電球。
  11. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該第1リードフレームの該収容室中での延伸距離は、該第2リードフレームの該収容室中での延伸距離より大きいことを特徴とする発光ダイオード電球。
  12. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該接合リングが該バルブシェルの開口を接合するための凹溝を具えたことを特徴とする発光ダイオード電球。
  13. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該接合リングは接着、熱融着、圧着、緊密組合せ或いはネジの嵌め合いのいずれかにより該バルブシェルに接合されることを特徴とする発光ダイオード電球。
  14. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該心柱は接着、熱融着、圧着、緊密組合せ或いはネジの嵌め合いのいずれかにより該底部に接合されることを特徴とする発光ダイオード電球。
  15. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該第1電源ピンと該第2電源ピンは、はんだ付け、導電樹脂による固定、係合、巻き付け固定により該第1リードフレームと該第2リードフレームと電気的に接続されることを特徴とする発光ダイオード電球。
  16. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該第1リードフレームと該第2リードフレームは長尺状構造を有して、該バルブシェルの該開口を通りやすくされたことを特徴とする発光ダイオード電球。
  17. 請求項1記載の発光ダイオード電球において、該口金は外部電源に接続され、該外部電源の提供する電流が、該口金より該心柱をとおり該基板に流れ、これにより該複数の正方向LEDと該複数の側方向LEDが発光させられることを特徴とする発光ダイオード電球。
  18. 請求項17記載の発光ダイオード電球において、該外部電源が交流電源とされたことを特徴とする発光ダイオード電球。
  19. 請求項18記載の発光ダイオード電球において、該交流電源の正の半周期に、該複数の正方向LEDと該複数の側方向LEDの一部が発光し、且つ該交流電源の負の半周期に、該複数の正方向LEDと該複数の側方向LEDの別の一部が発光することを特徴とする発光ダイオード電球。
  20. 請求項19記載の発光ダイオード電球において、該正の半周期に発光する該複数の正方向LEDと該複数の側方向LEDの一部と、該負の半周期に発光する該複数の正方向LEDと該複数の側方向LEDの別の一部が、それぞれ該基板の相反する表面に設置されたことを特徴とする発光ダイオード電球。
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