JP2015521359A - 電気装置のための内部エンベロープ・インフラストラクチャ - Google Patents

Abstract

本発明は、電気装置のためのハウジング１であって、前記ハウジングの内面２は、少なくとも１つの伝導性トラックを提供する伝導性パターン３を有しており、 前記トラックは、前記ハウジングから前記電気装置の少なくとも１つの封入された電気的構成要素まで及び／又は前記電気装置の少なくとも１つの封入された電気的構成要素から前記ハウジングまでの局所的な電気的相互接続を提供するように配され、前記伝導性パターンは、前記伝導性パターンは、前記伝導性パターンが固定されている前記ハウジングの壁が破損した場合に前記伝導性パターンが破損するように、前記ハウジングの内面２に確固として固定されている、ハウジングに関する。

Description

本発明は、一般に、電気装置のためのハウジングに関する。より詳細には、本発明は、添付の請求項１の序文に規定されているハウジングと、添付の請求項１０の序文に規定されている電気装置に関する。本発明は、更に、このようなハウジング又は電気装置を製造する方法に関する。

電気装置、特に照明装置であって、より詳細には、蛍光灯及びＬＥＤベースの直管型照明（LED based light tubes :ＴＬＥＤ）における問題は、装置を商用利用のために認証され承認されたものにすることである。このような認証は、例えば、独立製品安全性認証組織アンダーライターズ・ラボラトリーズ（ＵＬ）により発行される。潜在的に人が高電圧（例えば、本線供給電圧）に晒されるリスクをもたらす照明装置は、照明エンベロープが完全に又は部分的にの何れかにおいて破損した場合でさえも、無害なものでなければならない。

真空封入されたガラス・ベースの蛍光灯の場合、このような要求は容易に満たされる。ガラス製エンベロープが破損した場合、（外側の端部に位置されている）管の電極間の高電圧（ＨＶ）放電は、もはや維持されることができない。第１に、真空が消失するからであり、第２に、電力端末に対する電極の機械的支持／分離／クランピングが損失するからである。

しかしながら、端から端まで及ぶエレクトロニクス及び機械的支持を担持している他の電気装置（例えば、ＴＬＥＤ管）の場合、安全性の承認は、例えば、ＵＬ基準によれば、相当な費用となる。更に、多くの管の設計がプラスチック製エンベロープを有するため、単にシェルの破断が機械的な及び／又は電気的な故障を本質的に暗示するのではないことから、潜在的に高電圧露出のより高いリスクが存在する。従って、より費用のかかる解決策が、電気的な安全製の要求（例えば、ＵＬ要求）を満たすために配備されなければならない。従って、ハウジングが破損した場合にも安全である電気的に安全な電気装置を提供するために安価な解決策を提供する必要性が存在する。

例えば、ＴＬＥＤ管の電気的要求に対処するために、幾つかの選択肢は、例えば、低電圧ＬＥＤストリングと組み合わせた、より大きく、より費用のかかる、あまり効率的ではない低電圧ＬＥＤドライバの使用のような領域内に存在する。更に、ドライバの入力端子が本線電圧に接続されているので、ドライバは包装により絶縁され、ケーシング内に収容されなければならない。幾つかの場合において、ケーシングは、十分なドライバ保護、並びに機械的支持、熱拡散及びヒートシンキングを提供するアルミニウム性の半分の管状である。しかし、このことも、蛍光管のために使用されている軽い重量、「充填されている」真空及び安価なガラス管と比較された場合、相当な重量及び費用を付加するものである。他方の半分の管は、光射出窓として機能し、プラスチックから成る。

他の選択肢は、より小さい、より安価なでより効率的な絶縁された高圧ＬＥＤドライバを配備することである。このドライバは、更に、ＴＬＥＤの管の端部に挿入される１．６ｍｍの厚さのプラスチック製ハウジングにより絶縁されることができる。この場合、高電圧ＬＥＤストリングが高電圧コーティングと、より広いＰＣＢに至る、より大きいトラックから周囲への間隔（１．６ｍｍ）とを有する幾らかより高価なＰＣＢにより担持され、従って、費用を付加する。前記ＰＣＢは、金属レール上に高電圧の絶縁接着フィルムにより積層される。高電圧絶縁接着フィルムは、高価である。薄いレールは、押出加工されたアルミニウム（extruded aluminium）でできており、前記ＰＣＢに対して凹部を作られたキャビティを提供し、これによりアクセス規制による付加的な高電圧保護を提供する。これに加えて、レールは、熱分散部材、ヒートシンク、及び管の端部間の機械的なブリッジとして作用する。この場合、管の外側は、完全なプラスチック（拡散）管を有する。

上述から推論されるように、「無料の」真空と比較された場合の高価な金属ブリッジの主な機能は、管の剛性、曲げ／たるみする及びトルクに対する耐性、ＰＣＢのための機械的な支持、戻りトラック、熱拡散及びヒートシンキング、場合によっては、光学的キャビティを提供することにある。上述の全てにもかかわらず、実際は、エンドキャップ間に付加される如何なるものも、重量及び費用を付加する。従って、最も安価な管は、ＬＥＤを持たない管であり、蛍光管が最高水準の技術において、利用可能な唯一の選択肢である。他方では、環境にやさしい（green）管は水銀を含むべきではなく、よりエネルギ効率的であり、かつ、より持続可能なものでなければならず、即ち、ガラスでできているが、ＬＥＤのような効率的な光源を有するものであるべきである。この種のもの全ては、低い費用で達成されなければならない。

本発明の目的は、上述の問題を解決するために現在の最高水準の技術を改善し、電気装置のハウジングが破損した場合に人が高電圧に晒されるリスクを最小化する改良された電気装置を提供することにある。

これら及び他の目的は、電気装置のためのハウジングであって、前記ハウジングの内面が、局所的な相互接続を形成するために少なくとも１つの伝導性トラック又は領域を提供する伝導性パターンを有し、前記トラック又は領域は、前記ハウジングから前記電気装置の少なくとも１つの封入された電気的構成要素までの及び／又は前記電気装置の少なくとも１つ封入された電気的構成要素からハウジングまでの局所的な電気コンタクトを提供するように配されており、伝導性パターンが取り付けられている位置において前記ハウジングの壁が破損した場合に前記伝導性パターンが破損するように、前記伝導性パターンは、例えば、物理的な接着力又は化学結合によって、前記ハウジングの内面に堅固に取り付けられている、ハウジングにより達成される。従って、前記トラック又は前記領域のパターンは、封入されている電気装置が存在しない場合、電気的に浮いている。

少なくとも１つの封入された電気的構成要素が存在する場合、電気的接続は、電気的構成要素の電気コンタクトの位置をハウジングの伝導性領域又はトラックに合わせることにより確立される。従って、伝導性トラック又は領域は、電気装置を駆動する電流のための局所的な電気的ブリッジとして働く。従って、補完的なハウジングを有することなしに、当該電気装置は、動作されることができない。ハウジングの内面の一部をハウジング内に位置されている電気的構成要素のための電気接続の一部として作用させることによって、ハウジングが破損した場合、当該電気装置の電気的接続は遮断される及び／又は破損する。同様に、パターンは、ハウジングが破損した場合、例えば、両方の主端子の同時の遮断を可能にする２つ以上の隣接するトラックの集合を有するようなセットアップであっても良い。このようにして、局所的な相互接続は、電気安全規則に対する安価な解決案を提供する。

ハウジングの内面上の伝導性パターンは、取り付けられた導電性薄膜でできていても良いが、好ましくはコーティングである。前記伝導性パターンが薄膜からできている場合、前記ハウジングが破損する場合に前記薄膜が破損するように、前記薄膜は、好ましくは、薄く、脆いものであり、しっかりとハウジングに取り付けられる。前記伝導性パターンがコーティングである場合、前記伝導性パターンは、前記ハウジングが破損する場合、自然に破損する。

前記ハウジングは、更に透明であってもよくて、何らかの透明材料によってできていても良い。照明装置の場合、前記透明材料は、好ましくは、ガラスでできている。ガラスは、この発明の概念に対して良好な材料である。なぜならば、ガラスのハウジングが破損しているか否かは、誰にでも明らかだからである。有利には、ガラス表面上に設けられている如何なるコーティングも、ガラスと一緒に破損する。しかしながら、ハウジングは、プラスチック又は他の適切な材料でできていても良い。透明なポリマは、好ましくは照明装置の場合のように、ハウジングの透過性が電気装置によって必要とされる特徴である場合に、ハウジングを透過性のものにするために使用される。

前記ハウジングは、更に、管形状を有することができ、管形状は、本発明が特に大きい利点を有するハウジング形状である。電気装置のために管形状のハウジングにおいて、高圧電源に対する電気的接続は、しばしば端部の部分に位置されている一方で、封入されている電気的構成要素（例えば、ＬＥＤストリング）の両端における高電圧は、しばしば、管の長さに沿って広がっている。電気的接続から当該電気装置のこの部分までの比較的広い表面積及び比較的長い電気的距離は、電気安全基準を満たすことを難しくする。しかしながら、ハウジングの内壁におけるブリッジ伝導性パターンによって、比較的長い電気径路は、多数のより小さい部分に分けられる。ハウジングが損われていないものである場合、前記より小さい部分は、局所的なブリッジによって互いに対して接続され、比較的高い高電圧は、電気装置の電気的構成要素にわたって（例えば、ＬＥＤストリングの両端に）存在する。ハウジングが破損した場合、前記より小さい部分間の接続は遮断される。同様に、正味の本線端子はＬＥＤドライバに接続され、ＬＥＤドライバは（複数の）ＬＥＤストリングに接続されることができる。

ハウジングの伝導性トラックは、好ましくは、クロム、銅、銀、金、アルミニウム、スズ、チタン又は伝導の複合物若しくはペーストから成る群に含まれている少なくとも１つの材料でできている。この選択は、ハウジングの用途、伝導性の要件、及び材料の価格等に依存する。

本発明の更なる見地によれば、前記伝導性トラックは、封入された電気装置のためのヒートシンキングを助けるように配されることもできる。（例えば、広い表面積にわたるＬＥＤにおいて）生成された熱を拡散するように封入された電気装置において、周囲の空気に向かうヒートシンキングは、この面積を、ハウジングの内側に設けられている伝導性トラックにおける類似の大きさにされた表面積への位置合わせにおいて助けられることが可能である。ハウジング壁の内側における前記伝導性パターンには、ハウジングの外側における環境との良好な熱接続を有する。従って、これら２つの広い表面積間の最適なヒートシンキングのために、２つの表面間の空気の薄膜は、好ましくは小さい。このような仕方において、ハウジングの伝導性パターンは、電気装置に対するヒートシンキングを助けることもでき、ヒートシンキングは、しばしば、ハウジングに入っている電気装置に必要とされるフィーチャである。

上述のようにハウジング内に含まれている電気装置は、好ましくは、局所的な伝導性トラックを使用しているブリッジ相互接続を介してルーティングされると共に電気的に接続される封入された電気装置に対する少なくとも１つの電気的端子を有する。

前記電気装置は、更に、光源（例えば、１つ又は複数のＬＥＤユニット）を有する。本発明によるハウジングは、特に、蛍光管に置き換わるのに使用されるＬＥＤ管に電気安全装置を提供するのにかなり適している。この場合、当該管は、好ましくは、ガラスの内側にコーティングされた伝導性パターンを有するガラスでできている。

電気装置が光源を有する場合、伝導性トラックを前記光源のための光学的機能を提供するのに更に使用することができる。この伝導性コーティングは、高い反射率を有するように作られることができ、このことは、伝導性コーティングが金属コーティングである場合に、達成することがかなり容易である。次いで、伝導性パターンは、前記光源のためのリフレクタとして使用されることができ、当該リフレクタは、前記伝導性パターンがコーティングされているハウジングの形状を有する。

本発明の１つの見地によれば、電気装置の電気的構成要素がシート上に配され、管形状にされたハウジング内にロールとして挿入される。このことは、前記ハウジングが管形状を有する場合、特に役立つ解決策である。前記電気装置がＬＥＤストリングを有する場合、前記ストリングは、管の長手方向において、延在するように意図されているシート上にストリングとしてプリントされることができる。シートの残部は、管形状に丸められ、当該管に挿入される。当該管の内側に対する管形状にされたロールのスプリング力は、当該シートをハウジングの壁に向かって押圧し、これにより、シートにおける熱拡散部とガラス管におけるヒートシンクとの間の空隙も最小化する。ＬＥＤストリングを担持しているシートは、例えば、コンタクトを担持しているシートの縁部の１つを折りたたむことにより前記シートの後方における電気的接続を備える。前記電気的コンタクトは、次いで、前記ＬＥＤストリングにおけるＬＥＤを駆動するのに必要な１つ以上の電気的端子の電気的なルーティングを容易にするために前記ハウジング上の伝導性パターンに位置合わせされる。管状のハウジングが破損される場合、電気的端子は、破損したハウジング上のトラックによってもはやルーティングされず、潜在的な電気的危険が最小化される。

本発明は、更に、電気装置のためのハウジングを製造する方法であって、前記ハウジングの内面に少なくとも１つの伝導性トラックを提供する伝導性パターンをコーティングするステップであって、前記伝導性トラックはハウジングから電気装置の１つ以上の封入された電気的構成要素までの往復、又は逆、即ち前記電気装置の電気的構成要素からハウジング及び後部までの往復の局所的な電気的相互接続を提供するように配されている、ステップを有する方法に関する。コーティングの当該方法は、噴霧コーティング、ロール・コーティング、ディップ・コーティング、表面ウェッテイングによる選択的なコーティング、（インク）パッド・コーティング、スタンピング、エンボシング及びローリングの群における方法を含み得る。当業者であれば、パターン化された伝導性コーティングを前記ハウジングの内面に設ける如何なる方法も、当該フィーチャがハウジングが破損した場合に前記ハウジングと一緒に破損するコーティングを提供するように達成される限り、使用されることができることを理解するであろう。

従って、機械的エンベロープが破損するとき、電気的インフラストラクチャも同時に崩壊する。従って、付加的な高電圧絶縁手段（例えば、高電圧絶縁テープ／接着剤、より広いＰＣＢ、はめ込まれた（ＬＥＤ）コンタクト、より小さい効率的な低電圧ドライバ等）に対する必要性が、ない。

本発明は、添付の請求項に記載されているフィーチャの全ての取り得る組み合わせに関するものであることに留意されたい。

ハウジング壁の内側におけるコーティングされた伝導性パターンを有する本発明のハウジングの斜視図である。 図１ａに示されているハウジングに嵌入されるのに適しているＬＥＤ装置の一実施例の斜視図である。 ハウジングとＬＥＤ装置との間のブリッジ相互接続が見える、図１ａのハウジングにおける図１ｂのＬＥＤ装置の斜視図である。

本発明の上述の目的、付加的な目的、フィーチャ及び有利な点は、添付図面を併せて参照した場合に、本発明の好ましい実施例の以下の記載及び非限定的な詳細な説明を参照することによって、より十分に理解されるであろう。

図面に示されているように、層及び領域の大きさは、説明のために誇張されており、従って、本発明の実施例の一般的な構造を例示するために提供されている。類似の符号は、全体にわたって類似の要素を示している。

本発明は、目下本発明の好ましい実施例が示されている添付図面を参照して以下で十分に詳細に記載される。しかしながら、この発明は、多くの様々な形で実施されることができ、本願明細書に記載される実施例に限定されるものと解釈されてはならない。むしろ、これらの実施例は、徹底及び完全さのために提供されているものであり、本発明の範囲を当業者に対して十分に伝えるものである。

図１ａは、本発明によるハウジング１の一実施例を示している。ハウジングは、ハウジング壁２の内側にコーティングされた伝導性パターン３を有する。コーティングされた伝導性パターン３は、欠落している部分又はハウジングに挿入される電気装置に対する電気的なブリッジを提供するように設計されている。従って、伝導性パターン３は、単独で連続的な電気的相互接続を提供するわけではないが、電気的に分離された又は絶縁された電気トラック又はブリッジのパターンを有する。図１ａのハウジング１は、照明装置として意図されているものであり、従って、管は、透明材料、好ましくはガラス又は透明なプラスチック材料でできている。

図１ｂは、図１ａに示されるハウジング１に嵌入されるのに適しているＬＥＤ装置の一実施例を示している。ＬＥＤ装置は、キャリアシート６上に形成され、前記シートは、自身の長手方向に沿ったストリング８として配されている一連の絶縁されたＬＥＤを有する。このシートは、ハウジング１の内側に当該長手方向に沿って組み込まれることを意図されている。複数のＬＥＤ５が、ＬＥＤストリング８に沿った電気的に絶縁されたユニットとして配される。電気的端子４は、ＬＥＤストリング８内の各ＬＥＤ５に当該シートの後方に位置されている２つの電気コンタクト７を提供し、電気的コンタクト７は、シート６のＬＥＤストリング８が配される側と反対の側にある。代替的には、ＬＥＤ５の電気的端子は、シート６のＬＥＤ５が設けられるのと同じ側に位置されることができる。電気的コンタクト４は、図１ａの管状のハウジング１の内側表面において、伝導性のトラック又はブリッジ３によって、隣接するＬＥＤ間の電気的接触を確立している。適切に機能する電気接続を確立するために、ブリッジ３のパターン及び電気的コンタクト４は、互いに対して位置決めされなければならない。従って、電気的に分離又は絶縁された伝導性のトラック又はブリッジのパターンを有する伝導性パターン３を、絶縁されたＬＥＤの系列と電気的に相互接続することによって、電気的に分離又は絶縁された伝導性のトラック又はブリッジのパターンを介して電気的に相互接続されるＬＥＤの系列を有する連続的な電気回路が、作られる。

側部９、１０は、ハウジング１内へのロールとしてのＬＥＤストリングの挿入を可能にし、図１ａの内側ハウジング壁におけるブリッジ３に対してコンタクト４を押圧するスプリング力を提供するために設けられている。ロールは、この場合、ハウジング１の内壁の大部分に適合し当接するように丸めて入れられる。一方又は両方の側部９、１０は、透明である又は拡散材料（例えば、プラスチック箔）でできていても良い。代替的には、管は、拡散性にされても良い。従って、ＬＥＤからの光は、透明なハウジングを通って管を出ることができる。ＬＥＤストリング８は、パーツ９、１０が様々なサイズ及び／又は特性を有することができるように、シート６上の何らかの横方向の位置に配されることができる。ＬＥＤストリング８がシート６の外側縁部に配される場合、側部９、１０のうちの一方は、省略されることができる。側部９、１０のうちの一方は、拡散性の反射材料でできていても良い。拡散部９、１０又は拡散ガラス管及び透明部９、１０と組みわされて、拡散リサイクル光学キャビティは、ロールがハウジング１に挿入される場合に形成されることができる。図２は、図１ａのハウジング１における図１ｂのＬＥＤ装置を示しており、ハウジングとＬＥＤ装置との間のブリッジ相互接続３が見える。端末４は、シート６の後方で接点７のところで終了し、ハウジング１の内側におけるコーティングされた伝導性パターン３を有する電気コンタクトと位置合わせされており、これにより、ＬＥＤストリング８に電気的に接続されている伝導性パターン３を電流又は電圧源に接続することにより給電されることができる１つの電気装置としてのＬＥＤストリング８の電気的に絶縁されたＬＥＤユニット５を相互接続する。図２に示されているように、このことはＬＥＤストリングがハウジング１内で正確に位置合わせされることを必要とする。シート６は、好ましくは、ハウジングとＬＥＤ装置と間の位置合わせが自動的に達成されるように、ハウジングの全長及びＬＥＤストリングの設計に合う大きさを有する。

ハウジング１が破損した場合、ハウジングの一部及びコーティング３は、ハウジング１の幾らかの部分に沿って消失し、従って、ＬＥＤストリング８のＬＥＤ５の対応する電気的接続７も失い、この結果、全てのＬＥＤに対する接続も失われる。更に、拡大するロールの直径により、結果としてゆがみが生じ、他のブリッジ接続（例えば、本線電源に対するドライバ及びＬＥＤストリング８に対するドライバのブリッジ接続）も遮断されるであろう。更に、ガラス管は、多くの（大きい又は小さいサイズの）断片になって破損するように非常に容易に設計されることができる。これに応じて、破損した装置は動作を停止し、従って減少された電気的な危険を提供する。

従って、過去の解決策と比較して、上述の実施例は、電気的な安全性、ドライバの絶縁、費用、エネルギの利用、光学的外観、システムの有効性及び製造に関して妥協せずに、ＬＥＤベースの光エンジンと組み合わせて従来のガラス製エンベロープを利用することによって、電気安全規則に関連する費用の問題の大部分を取り除く。

当業者であれば、上述された実施例に示されている原理は、電気装置（この場合、ＬＥＤ装置）の電力端末の両方に対して同じ安全性のフィーチャを容易にするために２つ以上の伝導性パターン又は伝導性のトラックを提供するように容易に調整されることができることを理解するであろう。ＬＥＤ間の電気的接続は、並列又は直列である一方で、ハウジングの伝導性パターンへの相互接続を有する少なくとも１つ以上の電気的端子を使用できることも更に理解される。

本発明の他の変更も考察され、幾つかの例において、本発明の幾つかのフィーチャは、他のフィーチャの対応する使用を伴わずに使用されることもできることも理解される。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲と矛盾のない態様において広く解釈されるべきであることが適切である。

更に、開示された実施例に対する変更は、添付の図面、開示及び添付の請求項の研究から、当該請求項に係る本発明を実施する当業者により理解され達成されることができる。前記請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。

Claims (12)

1. 管形状のハウジング内に封入された少なくとも１つの光源を有する電気装置であって、
   前記ハウジングの内面は、少なくとも１つの伝導性トラックを提供する伝導性パターンを有しており、前記伝導性パターンは、前記ハウジングの内面に堅固に取り付けられており、前記伝導性トラックは、前記ハウジングから前記少なくとも１つの光源までの及び／又は前記少なくとも１つの光源から前記ハウジングまでの局所的な電気的なブリッジ相互接続を提供するように配されており、
   前記少なくとも１つの光源の電気的端子は前記伝導性パターンに電気的に接続され前記少なくとも１つの光源を駆動する電気的なルーティングが提供されるように、前記少なくとも１つの光源はシート上に配されると共に前記管形状のハウジング内にロールとして挿入される、
   電気装置。
2. 前記シートは、前記伝導性パターンに対して前記電気的端子を押圧するスプリング力を提供する、請求項１に記載の電気装置。
3. 前記電気的端子は、前記シートの前記少なくとも１つの光源が設けられている側と反対の側に設けられている、請求項１に記載の電気装置。
4. 前記少なくとも１つの光源は、絶縁された光源の系列を有し、前記伝導性パターンは、電気的に絶縁された伝導性トラックを有し、前記光源の系列の電気的端子は、前記電気的に絶縁された伝導性トラックと位置合わせをされており、前記伝導性パターンは、前記光源の系列を駆動する電気的なルーティングを形成する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電気装置。
5. 前記伝導性パターンはコーティングである、請求項１に記載の電気装置。
6. 前記ハウジングは透明である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気装置。
7. 前記ハウジングはガラスでできている、請求項1乃至６の何れか一項に記載の電気装置。
8. 前記ハウジングはプラスチックでできている、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電気装置。
9. 前記伝導性トラックは、クロム、銅、銀、金、アルミニウム、又は伝導性の複合物若しくはペーストから成る群に含まれている少なくとも１つの材料でできている、請求項１乃至８の何れか一項に記載の電気装置。
10. 前記伝導性トラックは、前記光源のための熱拡散又はヒートシンキングを提供するように配されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の電気装置。
11. 前記光源は、１つ以上のＬＥＤユニットである、請求項１に記載の電気装置。
12. 少なくとも１つの光源のためのハウジングを有する電気装置を製造する方法であって、
    少なくとも１つの伝導性トラックを提供する伝導性パターンを前記ハウジングの内面にコーティングするステップであって、前記伝導性トラックは、前記ハウジングから前記光源まで及び／又は前記光源から前記ハウジングまでの局所的な電気的なブリッジ相互接続を提供するように配される、ステップと、
    前記少なくとも１つの光源をシート状に設けるステップと、
    前記少なくとも１つの光源の電気的端子が前記伝導性パターンに電気的に接続され、これにより前記少なくとも１つの光源を駆動するための電気的なルーティングを提供するように、管形状の前記ハウジング内にロールとして前記シートを挿入するステップと、
    を有する方法。

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