JP2017162687A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザー光を光源とする照明装置において、発光部を取り替える際の人間の目に対する安全性の確保。【解決手段】レーザー光Lの波長を変換して光を放射する発光部101を交換可能に備える照明装置100であって、基台102と、基台102に設けられ、発光部101を取り付ける取付部103と、基台102に取り付けられた発光部101に係り合うことでレーザー光Lの光路を開放し、基台102から発光部101が取り外されることによりレーザー光Lの光路を遮蔽する遮光手段104を備える照明装置100。【選択図】図3

Description

本発明は、レーザー光を光源とする照明装置に関する。
従来、光ファイバーにより伝送されるレーザー光を励起光として発光する蛍光体を含有する発光部を備え、レーザー光を所望の光色に変換して照明する照明装置がある。この励起光として用いられるレーザー光はエネルギー密度が高いため、安全性の観点から人の目に直接入射することを回避する技術が必要となる。
例えば、特許文献1には、酸化シリコンや酸化チタンの微細粒子を分散配置させた光散乱材を発光部のレーザー光が照射される側と反対側に配置し、発光部に割れが生じたり、発光部が脱落などした際にレーザー光のコヒーレンスを低減する技術が記載されている。
特開2011−154995号公報
以上の特許文献1に記載の技術ように発光部の脱落によりレーザー光が直接目に入射することを防止する技術は従来存在する。
一方、損傷した発光部を新しい発光部に取り替える場合や、異なる光色の発光部に取り替える場合など、照明装置に既に取り付けられている発光部を取り出して、新しい発光部に取り替える取替機能を備えた照明装置を新しく開発した。そしてこの開発過程で発光部の取替作業中においてもレーザー光から目を守る技術を見出すに至った。
つまり本発明は、レーザー光を光源とする照明装置において、発光部を取り替える際に不本意なレーザー光の漏出から目も守ることのできる照明装置の提供を目的とする。
本発明の一態様に係る照明装置は、照射されたレーザー光の波長を変換して光を放射する発光部を交換可能に備える照明装置であって、基台と、前記基台に設けられ、前記発光部を取り付ける取付部と、前記基台に取り付けられた発光部に係り合うことでレーザー光の光路を開放し、前記基台から前記発光部が取り外されることによりレーザー光の光路を遮蔽する遮光手段を備える。
本発明の一態様に係る照明装置によれば、発光部を取り外した際には必ず遮光手段がレーザー光の光路を遮るため、発光部の取替作業中におけるレーザー光の不本意な目への入射を防止することができる。
実施の形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る発光部近傍を示す斜視図である。 実施の形態に係る照明装置の断面図である。 実施の形態に係る取付部近傍を示す斜視図である。 実施の形態に係る取付部近傍を一部断面で示す上面図である。 実施の形態に係る発光部の取替作業を段階的に説明する図である。 変形例1において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。 変形例2において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。 変形例3において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。 変形例4において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。
以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
以下、実施の形態について説明する。
[照明装置の構成]
図1は、本実施の形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。
図2は、本実施の形態に係る発光部近傍を示す斜視図である。
図3は、本実施の形態に係る照明装置の断面図である。
これらの図に示すように、照明装置100は、レーザー光Lを光源として可視光を放射する装置であって、発光部101と、基台102と、取付部103と、遮光手段104とを備える。本実施の形態の場合、照明装置100はさらに、レンズ105と、筐体106と、光学系107と、ファイバー取付部108とを備えている。
発光部101は、図3に示すように、レーザー光Lが照射されることによりレーザー光Lとは異なる波長の光を放射することができるものである。本実施の形態の場合、発光部101は、基板111と変換部材112とを備えている。
基板111は、変換部材112を保持するための構造部材であり、レーザー光Lを透過させることができる透明な部材である。具体的に例えば、基板111は、サファイアガラスの板などである。本実施の形態の場合、基板111において、変換部材112が設けられていない部分は、レーザー光Lが透過しないように遮蔽膜、または、遮蔽構造などが設けられている。
変換部材112は、レーザー光Lによって励起されて蛍光を放射する蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザー光Lの照射により蛍光体がレーザー光Lとは異なる波長の蛍光を放射する。
具体的に、変換部材112は、透明な樹脂やガラスからなる基材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、または、蛍光体の粒子を固めたもの等を例示できる。つまり、変換部材112は、レーザー光を蛍光に変換する波長変換物質を備えている。
本実施の形態の場合、変換部材112は、照明用の光として白色光を放射するものであり、レーザー光Lの照射によって異なる色を発光する複数種類の蛍光体を波長変換物質として備えている。
なお、波長変換物質の種類や特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザー光Lが励起光となるため、熱耐性が高いものが望ましい。
また、波長変換物質を分散状態で保持する基材の種類は特に限定されるものではないが、透明性が高ければ、白色光の放射効率も高くなるため好ましく、また、比較的高い出力のレーザー光Lが入射するため、耐熱性の高いものが好ましい。
また、変換部材112には、レーザー光Lを蛍光体に効率よく照射するための機能膜、発光した可視光を効率よく放射するための機能膜などを備えていてもかまわない。
基台102は、発光部101を所定の位置に保持する基礎的な構造部材である。本実施の形態の場合、基台102は、円板状の部材であり中心にはレーザー光Lを透過させるための貫通孔121が設けられている。また、基台102の外周部は筐体106の内周面に固定されている。
図4は、取付部近傍を示す斜視図である。
図5は、取付部近傍を示す上面図である。
これらの図に示すように、取付部103は、基台102に設けられ、発光部101を基台102に対して着脱自在に取り付けることができる構造部材である。本実施の形態の場合、取付部103は、基台102と共に発光部101の基板111を挟み込む溝を形成するように、発光部101の基板111の幅に対応する距離で対向して設けられ、発光部101のスライド方向(図中Z軸方向)に延在し、延在方向に垂直な断面がL字形状となっている。
遮光手段104は、基台102に取り付けられた発光部101によりレーザー光Lの光路を開放し、基台102から発光部101が取り外されることによりレーザー光Lの光路を遮蔽する機構である。
本実施の形態の場合、遮光手段104は、レーザー光Lの光路を遮蔽する遮蔽部材141と、遮蔽部材141を付勢する付勢部材142とを備えている。
本実施の形態の場合、遮蔽部材141は、レーザー光Lを透過させない材質からなる板状の部材であり、平面視(図中YZ平面)において発光部101の基板111と同じ形状となっている。また、遮蔽部材141は、発光部101と同様に基台102に対しスライド可能に取付部103に取り付けられている。
付勢部材142は、遮蔽部材141をスライド方向(図中Z軸方向)に付勢する部材である。付勢部材142は、特に限定されるものではないが、バネやゴムを例示することができる。本実施の形態の場合、付勢部材142として、つるまきばねが採用されている。
図1、図3に示すように、レンズ105は、発光部101に対しレーザー光Lが照射される側(本実施の形態では光学系107が配置される側)とは反対側に配置され、発光部101から放射される光の配光を制御する配光制御構造を有する部材である。本実施の形態の場合、レンズ105は、筐体106に取り付けられている。
レンズ105を構成する材料は、発光部101から放射される光が透過するものであれば特に制限されるものではないが、配光制御構造を容易に成形できるものが好ましい。レンズ105を構成する材料としては例えば、アクリル、または、ポリカーボネート等の樹脂材料、または、ガラス材料などを例示することができる。
筐体106は、図1、図3に示すように、発光部101、および、光学系107を収容し、一方の端部にレンズ105が取り付けられ、他方の端部にファイバー取付部108が取り付けられる箱状の構造部材である。
本実施の形態の場合、筐体106は、円筒状の部材であり、レーザー光Lの光路を覆うものとなっている。筐体106の内周面には、レーザー光Lを吸収する部材、または、構造が設けられている(図示省略)。
ここで、レーザー光を吸収する部材とは、例えばレーザー光が青色であった場合、青色を吸収する色素を備えた部材である。また、レーザー光を吸収する構造とは、細かな凹凸が内周面に設けられることによりレーザー光を乱反射させて消滅させる構造などである。これにより、レーザー光Lの光軸が不本意にずれた場合でも、照明装置100の安全性を高い状態で維持することが可能となる。
光学系107は、入射したレーザー光Lを発光部101において集光するように設定されたレンズ群などである。
なお、照明装置100の使用目的により光学系107の種類は、適宜選択されるものであり、照明装置100が光学系107を備えない場合もある。
ファイバー取付部108は、照明装置100とは別体の光源装置から発せられたレーザー光を伝送する光ファイバー200を所定の光軸となるように筐体106に取り付ける部材である。ファイバー取付部108により、レーザー光Lの光軸が発光部101の変換部材112を通過するように光ファイバー200を取り付けることが可能となる。
[発光部の取替作業]
次に、発光部101の取替作業を説明する。
図6は、発光部の取替作業を段階的に説明する図である。
同図に示す(a)の段のように、レーザー光Lの光路を形成する貫通孔121を覆うように発光部101が取付部103に取り付けられた状態では、遮蔽部材141は光路(貫通孔121)を開放する開放位置に配置される。本実施の形態の場合、発光部101の基板111と遮蔽部材141は同形状であり、遮蔽部材141は基板111に隣接した状態でスライド可能に配置されている。また、遮蔽部材141は、付勢部材142により貫通孔121に向かって付勢された状態となっている。
次に、同図に示す(b)の段のように、発光部101を取り替えるために発光部101をスライド移動させた場合、遮蔽部材141は、付勢部材142に押されて発光部101と共にスライドする。その結果、発光部101をスライドさせている間、レーザー光Lの光路である貫通孔121は、発光部101、または、遮蔽部材141で遮蔽された状態となり、レーザー光Lが外部に漏れ出すことはない。
次に、同図に示す(c)の段のように、取付部103から発光部101が取り出された状態では、付勢部材142が遮蔽部材141をさらに押し出し、遮蔽部材141が貫通孔121を覆って遮蔽する遮蔽位置に配置される。
以上により、発光部101が取付部103から取り出される工程において、レーザー光Lの光路が開放されることはなく、安全に発光部101を取り外すことができる。
一方、発光部101を取付部103に新たに取り付ける際は、上記と逆の(c)(b)(a)の順に発光部101をスライドさせていけば、発光部101は、レーザー光Lが照射される位置に配置され、発光部101に押される遮蔽部材141は、付勢部材142を縮めながら所定の位置までスライド移動する。このように発光部101を取り付ける場合においても、基板111、または、遮蔽部材141により、レーザー光Lの光路である貫通孔121は、常に遮られた状態となる。
以上説明したように、本実施の形態の構成であれば、レーザー光Lの光路である貫通孔121を開放することなく発光部101を取り替えることができるため、取替作業中に不本意にレーザー光Lが目に入射してしまうことを防止し、安全に発光部101を取り替えることが可能となる。
(変形例1)
続いて、照明装置100における遮光手段104の変形例について説明する。なお、前記実施の形態と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
図7は、変形例1において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。なお、図7に示す(F)の段は、発光部101近傍を示す平面図であり、図7に示す(a)(b)(c)の段は、側方から示す断面図である。
同図に示すように、遮光手段104は、遮蔽部材141と付勢部材142とを備えており、遮光手段104には、基台102に設けられた貫通孔121と同径の透過孔143が設けられている。また、遮蔽部材141は、発光部101よりもレーザー光の入射側(図中X軸方向負側)に配置されており、基台102によりスライド可能に保持されている。また、遮蔽部材141は、遮蔽部材141の中間部分から基台102の表面より上にまで突出するレバー140を備えている。付勢部材142は、遮蔽部材141を引っ張る方向に付勢している。
[発光部の取替作業]
次に、発光部101の取替作業を説明する。
図7に示す(a)の段のように、レーザー光Lの光路を形成する貫通孔121を覆うように発光部101が取付部103に取り付けられた状態では、発光部101は、遮光手段104のレバー140と係合し、遮蔽部材141の透過孔143と基台102の貫通孔121とが一致した状態で保持されている。従って遮蔽部材141は、レーザー光Lの光路(貫通孔121)を開放状態としている。
次に、図7に示す(b)の段のように、発光部101を取り替えるために発光部101をスライドさせて移動させた場合、遮蔽部材141は、付勢部材142に引っ張られて発光部101と共にスライドする。その結果、発光部101をスライドさせている間、レーザー光Lの光路である貫通孔121は、遮蔽部材141で遮蔽された状態となり、レーザー光Lが外部に漏れ出すことはない。
次に、図7に示す(c)の段のように、基台102に発光部101が取り付けられていない状態では、付勢部材142が遮蔽部材141を引っ張り、遮蔽部材141が貫通孔121を覆って遮蔽する。
以上により、発光部101が取付部103から取り出される工程において、レーザー光Lの光路が開放されることはなく、安全に発光部101を取り外すことができる。また、本変形例1の場合、発光部101の変換部材112が取り付けられていない基板111の部分は、遮蔽部材141に覆われているため、基板111の当該部分がレーザー光Lに対し透明であってもレーザー光Lが外部に放射されることはなく、安全性を確保することが可能となる。
一方、発光部101を取付部103に取り付ける際は、上記と逆の(c)(b)(a)の順に発光部101をスライドさせていけば、発光部101を基台102に取り付けることができる。発光部101が取り付けられた状態では、遮蔽部材141の透過孔143は、レーザー光Lの光路である貫通孔121に配置され、発光部101の変換部材112にレーザー光Lが照射されるようになる。
以上により、発光部101の取替作業中にレーザー光Lの光路である貫通孔121が開放されることはなく、安全に発光部101を取り替えることが可能となる。
(変形例2)
続いて、照明装置100における遮光手段104の他の変形例について説明する。なお、前記実施の形態や変形例1と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
図8は、変形例2において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。なお、図8に示す(F)の段は、発光部101近傍を示す平面図であり、図8に示す(a)(b)の段は、側方から示す断面図である。
同図に示すように、遮光手段104は、遮蔽部材141と、付勢部材142と、係合部149とを備えている。付また、遮光手段104は、基台102に設けられた貫通孔121と同径の透過孔143が設けられており、遮蔽部材141は、ヒンジ144で基台102に回動可能に取り付けられている。勢部材142は、遮蔽部材141を引っ張る方向に付勢している。
[発光部の取替作業]
次に、発光部101の取替作業を説明する。
図8に示す(a)の段のように、レーザー光Lの光路を形成する貫通孔121を覆うように発光部101が取付部103に取り付けられた状態では、発光部101と遮光手段104の係合部149とが係合し、基台102の表面と平行になるまで遮蔽部材141が回動する。以上により、基台102の貫通と透過孔143とが一致しレーザー光Lの光路が開放した状態となる。
次に、図8に示す(b)の段のように、基台102の取付部103に発光部101が取り外された状態では、遮蔽部材141は、付勢部材142に引っ張られて基台102に対して回動し、貫通孔121を覆う遮蔽位置に配置される。
以上により、発光部101が取付部103から取り出される工程において、レーザー光Lの光路が開放されることはなく、安全に発光部101を取り外すことができる。一方、発光部101を上記と逆の(b)(a)の順に取付部103に取り付ける際においても、貫通孔121が開放されることはなく、安全に発光部101を取り付けることが可能となる。
(変形例3)
続いて、照明装置100における遮光手段104の他の変形例について説明する。なお、前記実施の形態や変形例1、2と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
図9は、変形例3において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。なお、図9に示す(F)の段は、発光部101近傍を示す平面図であり、図9に示す(a)(b)の段は、側方から示す断面図である。
同図に示すように、遮光手段104は、遮蔽部材141と、付勢部材(図示せず)と、係合部149とを備えている。また、遮蔽部材141は、ヒンジ144で基台102に回動可能に取り付けられている。付勢部材は、ぜんまいバネであり、遮蔽部材141が基台102の表面と平行となるように付勢している。
[発光部の取替作業]
次に、発光部101の取替作業を説明する。
図9に示す(a)の段のように、レーザー光Lの光路を形成する貫通孔121を覆うように発光部101が取付部103に取り付けられた状態では、発光部101と遮光手段104の係合部149とが係合し、貫通孔121が開放状態になるまで遮蔽部材141が回動し垂下状態となる。以上により、レーザー光Lの光路が開放された状態となる。
次に、図9に示す(b)の段のように、基台102の取付部103に発光部101が取り付けられていない状態では、遮蔽部材141は、付勢部材によって回動し、貫通孔121を覆う遮蔽位置に配置される。
以上により、発光部101が取付部103から取り出される工程において、レーザー光Lの光路が開放されることはなく、安全に発光部101を取り外すことができる。一方、発光部101を上記と逆の(b)(a)の順に取付部103に取り付ける際においても、貫通孔121が開放されることはなく、安全に発光部101を取り付けることが可能となる。
なお、本変形例の場合、発光部101の取替作業においては、発光部101は、基台102の表面に対してスライドさせるのではなく、貫通孔121の軸に沿って発光部101を移動させることにより行われる。
(変形例4)
続いて、照明装置100における遮光手段104の他の変形例について説明する。なお、前記実施の形態や変形例1、2、3と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
図10は、変形例4において発光部の取替作業を段階的に説明する図である。なお、図10に示す(F)の段は、発光部101近傍を示す平面図であり、図10に示す(a)(b)の段は、側方から示す断面図である。
同図に示すように、発光部101は、基板111と変換部材112のほか、基板111に対し変換部材112の反対側に設けられた挿入部113を備えている。
挿入部113は、基台102に設けられている貫通孔121に隙間無く挿入できる外径を有する円筒状の部分であり、内部空間はレーザー光Lが通過できるものとなっている。また、挿入部113は、貫通孔121に挿入された状態で、遮光手段104の遮蔽部材141を押し、遮蔽部材141を回動させる程度の長さを備えている。
基台102の貫通孔121は、挿入された挿入部113を保持し基台102に発光部101を取り付ける取付部としても機能している。
遮光手段104は、遮蔽部材141と、付勢部材(図示せず)と、係合部149とを備えている。また、遮蔽部材141は、ヒンジ144で基台102に回動可能に取り付けられている。付勢部材は、ぜんまいバネであり、遮蔽部材141が基台102の表面と平行となるように付勢している。
[発光部の取替作業]
次に、発光部101の取替作業を説明する。
図9に示す(a)の段のように、発光部101は、レーザー光Lの光軸方向(図中X軸方向)に移動させて、取付部として機能している貫通孔121に対し挿入部113を挿入することで基台102に取り付けられる。
発光部101が貫通孔121に取り付けられた状態では、遮蔽部材141は、挿入部113に押圧されて回動し、レーザー光Lの光路である貫通孔121を開放する開放位置に配置される。
次に、図9に示す(b)の段のように、基台102の貫通孔121に発光部101が取り付けられていない状態では、遮蔽部材141は、付勢手段により貫通孔121を遮蔽する遮蔽位置に配置される。
以上により、発光部101が基台102から取り外される工程において、レーザー光Lの光路が開放されることはなく、安全に発光部101を取り外すことができる。一方、発光部101の挿入部113を上記と逆の(b)(a)の順に貫通孔121に挿入する際においても、貫通孔121が開放されることはなく、安全に発光部101を取り付けることが可能となる。
また、本変形例4の場合、遮蔽部材141が貫通孔121の比較的深い部分に配置されているため、人の指が触れることがなく、不本意に遮蔽部材141が回動させられることがない。また、挿入部113の先端が貫通孔121に挿入され発光部101が貫通孔121を覆った後に遮蔽部材141が回動するため、発光部101を取り付ける際に確実にレーザー光Lの光路を遮蔽し、遮蔽部材141が貫通孔121を遮蔽した後に発光部101が取り外されるため、発光部101を取り外す際にも確実に光路を遮蔽することが可能となる。
以上、本発明に係る照明装置100について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、照明装置100の外部から光ファイバー200によりレーザー光を伝送して照明装置100内に導入していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、照明装置100は、筐体106の端部にレーザー光を放射することのできる半導体レーザー素子を備えていてもかまわない。
また、レンズ105の形状は、上記実施の形態に限定されるわけではなく、所望する配光に基づき任意に設定することができる。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
100 照明装置
101 発光部
102 基台
103 取付部
104 遮光手段
141 遮蔽部材
142 付勢部材

Claims (6)

  1. 照射されたレーザー光の波長を変換して光を放射する発光部を交換可能に備える照明装置であって、
    基台と、
    前記基台に設けられ、前記発光部を取り付ける取付部と、
    前記基台に取り付けられた発光部に係り合うことでレーザー光の光路を開放し、前記基台から前記発光部が取り外されることによりレーザー光の光路を遮蔽する遮光手段を備える
    照明装置。
  2. 前記発光部は、前記取付部に対し当該発光部を前記基台に沿ってスライドさせることにより、前記基台に着脱するものであり、
    前記遮光手段は、
    光路を遮蔽する遮蔽部材と、
    前記遮蔽部材を付勢する付勢部材とを備え、
    前記遮光手段は、前記発光部が前記取付部に取り付けられていない状態では、前記遮蔽部材は光路を遮蔽する遮蔽位置に配置され、前記発光部を前記取付部に取り付けた状態では、前記遮蔽部材は光路を開放する開放位置に配置される
    請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記遮蔽部材は、前記基台に対しスライド可能に取り付けられ、
    前記遮光手段は、
    前記遮蔽部材をスライド方向に付勢し、前記取付部に前記発光部が取り付けられていない状態では前記遮蔽部材を遮蔽位置に配置し、前記取付部に前記発光部が取り付けられた状態では前記遮蔽部材を開放位置に配置する付勢部材をさらに備える
    請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記遮蔽部材は、前記発光部よりもレーザー光の入射側に配置される
    請求項3に記載の照明装置。
  5. 前記遮蔽部材は、前記基台に対し回動可能に取り付けられ、
    前記遮光手段は、
    前記取付部に前記発光部が取り付けられていない状態では前記遮蔽部材を遮蔽位置に配置し、前記取付部に前記発光部が取り付けられた状態では前記発光部と係合し前記遮蔽部材を回動させて開放位置に配置する係合部をさらに備える
    請求項2に記載の照明装置。
  6. 前記発光部は、前記取付部に対し当該発光部をレーザー光の光軸方向に移動させて、前記基台に着脱するものであり、
    前記基台に挿入される挿入部を備え、
    前記遮光手段は、
    光路を遮蔽する遮蔽部材と、
    前記遮蔽部材を付勢する付勢部材とを備え、
    前記遮光手段は、前記発光部が前記取付部に取り付けられていない状態では、前記遮蔽部材は光路を遮蔽する遮蔽位置に配置され、前記発光部を前記取付部に取り付けた状態では、前記遮蔽部材は、前記挿入部に押圧されることにより光路を開放する開放位置に配置される
    請求項1に記載の照明装置。
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