JP7194782B1 - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洞道軸方向において広範囲にわたって照度を上げることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、暗渠の設置面に設置され、設置面とは反対側に光を照射する照明装置であって、筒状の保護体と、保護体の内部に配置される光源ユニットと、保護体に対して光源ユニットを支持する支持体と、を備える。光源ユニットは、保護体の軸方向に沿ってＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤ実装基板部を有する２つのＬＥＤ基板と、２つのＬＥＤ基板のそれぞれに実装されたＬＥＤ素子からの出射光を反射する２つの反射板と、を有し、２つのＬＥＤ実装基板部は、それぞれ、支持体側とは反対側の開放端部が互いに近接する方向に傾斜している。【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、光源にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明装置に関する。

近年、都市部や市街地地中の洞道内という劣悪温度環境下に設置される照明装置において、省エネルギー化及び長寿命化を実現すべく、光源のＬＥＤ化が図られている（例えば、特許文献１、２参照）。一般に、洞道内に照明装置を設置する場合、照明装置の光学特性を参考にして、設置間隔等が設定される。

管軸（ランプ軸）を有する直管型の照明装置の光学特性は、管軸に直交するＡ－Ａ面内の配光特性（以下、「Ａ－Ａ配光特性」と称する）、管軸を含むＢ－Ｂ面内の配光特性（以下、「Ｂ－Ｂ配光特性」と称する）、並びにＡ－Ａ面及びＢ－Ｂ面に対して４５°傾斜したＣ－Ｃ面における配光特性（以下、「Ｃ－Ｃ配光特性」と称する）によって表される。ＬＥＤ光源を備える照明装置においては、ＬＥＤ素子の配列方向が管軸となる。

図１は、直管型の照明装置の配光特性の一例を示す図である。照明装置を天井に設置した場合、光軸が鉛直下方を向く。図１に示すように、一般には、照射方向が鉛直方向（０°）からずれるに従い、光度が減少する。また、Ａ－Ａ配光特性は、Ｂ－Ｂ配光特性及びＣ－Ｃ配光特性に比較して、照射方向による光度の減少が小さく、所定の光度（例えば、光軸方向の光度の５０％）が得られる角度範囲（配光角）が大きい。そのため、図１に示す配光特性を有する照明装置を、洞道の延在方向（以下、「洞道軸方向」と称する）に沿って複数設置する場合、管軸が洞道軸方向と直交するように照明装置が設置され、配光角の大きいＡ－Ａ配光特性が洞道軸方向に対して適用される（図２参照）。

特許文献１、２に開示の照明装置では、ＬＥＤ素子が実装されたた２つのＬＥＤ基板が、それぞれの光軸が互いに交差するように配置されているので、光軸が鉛直下方を向く場合に比較してＡ－Ａ配光特性における配光角が大きくなる。したがって、洞道軸方向に沿って所定の明るさを効率よく確保したい場合に有用である。

特開２０１３－５１１９３号公報 特開２０１２－４３５５８号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示の照明装置では、前述した通り、光軸からずれた方向における光度が著しく低下するため、洞道軸方向において明暗差が大きくなり、所定の明るさを確保できなくなる虞がある。例えば、照明装置を洞道の天井に設置した場合に、照明装置の直下が暗くなる。

本発明の目的は、洞道軸方向において広範囲にわたって照度を上げることができる照明装置を提供することである。

本発明に係る照明装置は、
暗渠の設置面に設置され、前記設置面とは反対側に光を照射する直管形の照明装置であって、
筒状の保護体と、
前記保護体の内部に配置される光源ユニットと、
前記保護体に対して前記光源ユニットを支持する支持体と、を備え、
前記光源ユニットは、
管軸方向に沿ってＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤ実装基板部を有する２つのＬＥＤ基板と、
２つの前記ＬＥＤ基板のそれぞれに実装された前記ＬＥＤ素子からの出射光を反射する２つの反射板と、を有し、
２つの前記ＬＥＤ実装基板部は、それぞれ、前記支持体側とは反対側の開放端部が互いに近接する方向に傾斜している。

本発明によれば、洞道軸方向において広範囲にわたって照度を上げることができる。

図１は、直管型の照明装置の配光特性の一例を示す図である。 図２は、洞道内における照明装置の設置態様の一例を示す図である。 図３Ａ、図３Ｂは、第１の実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 図４は、第１の実施の形態に係る照明装置の内部構造を示す断面図である。 図５は、第１の実施の形態に係る照明装置の内部構造を示す断面図である。 図６Ａ、図６Ｂは、照明装置の基板取付角度の説明図である。 図７は、照明装置の配光特性を示す図である。 図８は、第２の実施の形態に係る照明装置の内部構造を示す断面図である。 図９は、第３の実施の形態に係る照明装置の内部構造を示す断面図である。 図１０は、第３の実施の形態に係る照明装置の内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図３Ａ、図３Ｂは、第１の実施の形態に係る照明装置１の外観を示す図である。図３Ａは照明装置１の正面図であり、設置面Ｃに取り付けた状態を示している。図３Ｂは照明装置１を設置面Ｃ側から見た平面図である。図４、図５は、照明装置１の内部構造を示す断面図である。図４は、照明装置１の管軸に直交する横断面を模式的に示し、図５は、照明装置１の管軸に平行な縦断面を模式的に示しいている。

照明装置１は、例えば、洞道やトンネル等の暗渠の設置面Ｃに設置され、設置面Ｃとは反対側に光を照射する。照射装置１は、例えば、水平方向に延在する洞道の天井に設置され、設置面Ｃとは反対側の下方に向けて光を照射する。照明装置１は、例えば、防浸形の照明装置であり、ＪＩＳ Ｃ ０９２０ ＩＰＸ７に準拠する。

照明装置１は、光源ユニットＬＵ、電源ユニットＰＵ、及び保護体３０等を備える。光源ユニットＬＵ及び電源ユニットＰＵは、保護体３０の内部に収容される。光源ユニットＬＵのＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂ及び電源ユニットＰＵの電源回路基板２１は、電気的に接続されており、電源ユニットＰＵから光源ユニットＬＵに電力が供給される。また、電源ユニットＰＵは、保護体３０の内部において電力ケーブル４１に接続され、電力ケーブル４１を介して外部電源から電力が供給される。

保護体３０は、保護管３１と、保護管３１の両端に配置される保持ケース３２、３３及び密閉キャップ３４、３５と、を有する。

保護管３１は、例えば、半透明の筒形状の部材であり、ガラス材や樹脂等の透光性を有する材料で形成される。保護管３１の成形材料には、例えば、ポリカーボネート樹脂を適用できる。保護管３１の両端は、保持ケース３２、３３及び密閉キャップ３４、３５により閉塞される。半透明の保護管３１は、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの出射光の一部を透過し、残りを反射する。

保持ケース３２、３３は、筒形状を有し、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料で形成される。同様に、密閉キャップ３４、３５は、椀形状を有し、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料で形成される。保持ケース３２、３３及び密閉キャップ３４、３５は、熱伝導性を有する材料で形成されることが好ましい。

保持ケース３２、３３は、例えば、保護管３１の両端部に嵌着され、軸方向中央側から締付リング３６、３７を締め付けることにより、保護管３１に固定される。保持ケース３２、３３と締付リング３６、３７の間にはＯリング等のシール部材（図示略）が配置され、水密性が確保される。

保持ケース３２、３３の外周の一部には、外側に突出するように吊下げアーム３２ａ、３３ａが設けられている。吊下げアーム３２ａ、３３ａは、平板状のシャーシ５１の固定片５１ａに、例えば、ビス等の止着部材（符号略）により締結される。照明装置１は、洞道の天井の設置面Ｃにシャーシ５１を固定した際に、吊下げアーム３２ａ、３３ａを介して天井から吊り下げられた状態で保持される。

密閉キャップ３４、３５は、例えば、保持ケース３２、３３に締結される。密閉キャップ３４、３５と保持ケース３２、３３の間にはＯリング等のシール部材（図示略）が配置され、水密性が確保される。一方の密閉キャップ３４には、電力ケーブル４１を引き込むケーブル挿通部４２が設けられている。ケーブル挿通部４２を介して、電力ケーブル４１が保護管３１の内部に引き込まれ、電源ユニットＰＵと接続される。

また、保持ケース３２、３３には、放熱プレート３８、３９が内嵌されている。具体的には、放熱プレート３８、３９は、保持ケース３２、３３に一体的に設けられている取付片３２ｃ、３３ｃにねじ止めにより締結され、電源回路基板２１から放熱プレート３８、３９及び保持ケース３２、３３を介して放熱されるようになっている。放熱プレート３８、３９は、円盤形状を有し、例えば、アルマイト処理されたアルミニウム等の熱伝導性を有する材料で形成される。なお、放熱プレート３８、３９は円盤形状に限らず、取付片３２ｃ、３３ｃに締結できるものであれば、矩形状、楕円状等どのような形状であってもよい。

電源ユニットＰＵは、電源回路基板２１及び電源回路基板２１に実装される電源モジュール２２を有する。電源回路基板２１は、電力ケーブル４１及びＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂと電気的に接続される。電源モジュール２２は、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂに実装されたＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂに電力を供給できるものであればよく、例えば、直流電源回路で構成される。

電源ユニットＰＵは、電源回路基板２１が放熱プレート３８、３９に接合されることにより、所定の姿勢で保持される。電源ユニットＰＵは、例えば、電源回路基板２１とシャーシ５１とが平行となる姿勢で保持される。つまり、照明装置１が設置面Ｃに設置された際に、電源回路基板２１は、設置面Ｃと平行となる。電源回路基板２１と放熱プレート３８、３９は、例えば、溶接、ビス等による締結など、熱伝導可能な接合手段或いは接合部材を介して接合される。

光源ユニットＬＵは、２つのＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂを有する。ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂは、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂへの電源ライン等が形成されたプリント配線基板である。ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂは、略Ｌ字形状の断面を有する長尺基板であり、屈曲部分を境に、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂと固定基板部１２Ａ、１２Ｂに区画される。ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂと固定基板部１２Ａ、１２Ｂのなす角を、「基板取付角θｓ」と称する（図６Ｂ参照）。基板取付角θｓは、鈍角である。ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂは、照明装置１の軸方向に沿って延在するように配置される。ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの光軸１４Ａ、１４Ｂと鉛直方向のなす角をθとしたとき、基板取付角θｓは、（１８０°－θ）で表される。

固定基板部１２Ａ、１２Ｂは、スペーサー２３を介して、電源回路基板２１に固定される。ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂは、固定基板部１２Ａ、１２Ｂが電源回路基板２１と平行となる姿勢で保持される。つまり、本実施の形態では、電源回路基板２１が、保護体３０に対して光源ユニットＬＵを支持する支持体として機能している。

光源ユニットＬＵは、電源回路基板２１に吊下げた状態で保持される。電源回路基板２１とＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂ（固定基板部１２Ａ、１２Ｂ）との間にはスペースが形成される。これにより、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂを駆動させたときに生じる熱は、効率よく放熱される。

また、固定基板部１２Ａ、１２Ｂは、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂからの出射光を反射する反射板として機能する。例えば、固定基板部１２Ａ、１２Ｂをアルミニウム等の金属材料で形成することにより、反射板として機能させることができる。また例えば、樹脂製の固定基板部１２Ａ、１２Ｂの表面に、アルミニウム等の金属材料からなる反射層を形成するようにしてもよい。

ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂには、それぞれ、複数のＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂが直線状に配列される。ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの配列方向は、照明装置１の管軸と一致する。ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂは、一列に配列されてもよいし、複数列で二次元的に配列されてもよい。

ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂのそれぞれにおいて、実装されている複数のＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの光軸方向は同じであり、典型的には、ＬＥＤ実装面に垂直である。ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、それぞれのＬＥＤ実装面が、照明装置１の管軸に沿う縦断面に関して反対側を向くように、すなわち、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂに実装されているＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂが異なる領域を照射するように、配置される。ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの非実装面が対向するように配置されているともいえる。

また、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、固定基板部１２Ａ、１２Ｂに対して、傾斜して配置されている。具体的には、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、電源回路基板２１側（固定基板部１２Ａ、１２Ｂ側）とは反対側の開放端部が互いに近接する方向に傾斜している。固定基板部１２Ａ、１２Ｂは、電源回路基板２１、ひいてはシャーシ５１と平行に固定されているので、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、設置面Ｃに対して傾斜するように配置されているといえる。また、照明装置１の管軸に直交する横断面において、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの光軸は、互いに交差するともいえる。ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂは、例えば、照明装置１の管軸に沿う縦断面に関して、左右対称的に設けられる。

ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの光軸方向は、鉛直方向及び水平方向に対して傾斜しているので、照明装置１のＡ－Ａ配光特性においては、広範囲にわたって所定の光度が得られる（図７参照）。したがって、管軸が洞道軸方向と直交するように、すなわち、洞道軸方向に対してＡ－Ａ配光が適用されるように、照明装置１を洞道の天井に設置することで、洞道軸方向において広範囲の領域を照射することができる。そして、洞道軸方向において所定の間隔で複数の照明装置１を設置する場合に、照明装置１の台数を低減し、設備構築費を低減することができる。また、照明装置１から離れた地点（例えば、中間地点Ｐ１）においても、十分な明るさを確保することができる。

特に、隣接する２つの照明装置１を、それぞれの光軸方向が中間地点Ｐ１付近で交差するように設置した場合、照明装置１の間隔Ｌを最大限に延伸することができる。例えば、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂの基板取付角θｓが１０５°、すなわち光軸方向と鉛直方向のなす角θが７５°で、照明装置１の設置高さＨが２．１［ｍ］である場合、照明装置１からの水平距離が約８［ｍ］（＝２．１×ｔａｎ７５°）の地点を中間地点Ｐ１として照明装置１を設置すればよいことになる。

また、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂからの出射光は、固定基板部１２Ａ、１２Ｂで反射して散乱するので、Ａ－Ａ配光特性が改善され（図７参照）、光軸方向からずれた地点（例えば、照明装置１の直下地点Ｐ０）においても、十分な明るさを確保することができる。

このように、第１の実施の形態に係る照明装置１は、以下の特徴事項を有している。すなわち、照明装置１は、洞道等の暗渠の設置面Ｃに設置され、設置面Ｃとは反対側に光を照射する照明装置であって、筒状の保護体３０と、保護体３０の内部に配置される光源ユニットＬＵと、保護体３０に対して光源ユニットＬＵを支持する電源回路基板２１（支持体）と、を備える。光源ユニットＬＵは、管軸方向に沿ってＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂが配列されたＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂを有する２つのＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂと、２つのＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂのそれぞれに実装されたＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂからの出射光を反射する２つの固定基板部１２Ａ、１２Ｂ（反射板）と、を有し、２つのＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、電源回路基板２１側とは反対側の開放端部が互いに近接する方向に傾斜している。

照明装置１によれば、光軸からのずれに伴う光度の低下が抑制され、Ａ－Ａ配光特性が格段に向上する。したがって、管軸が洞道軸方向と直交するように照明装置１を設置することにより、洞道軸方向における明暗差を小さくでき、洞道軸方向において広範囲にわたって照度を上げることができる。

また、照明装置１において、２つのＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂは、管軸方向に沿う縦断面に関して対称である。
これにより、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂを共通の設計で製造することができ、照明装置１の生産性が向上するとともに、複数の照明装置１を設置する際の据え付け間隔を容易に算出することもできる。

また、照明装置１において、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂは、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ，１１Ｂと一体的に形成され、電源回路基板２１（支持体）に固定される固定基板部１２Ａ、１２Ｂを有し、固定基板部１２Ａ、１２Ｂは、反射板として機能する。
これにより、Ａ－Ａ配光特性を向上するための構造、すなわち、設置面Ｃに対して傾斜しているＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂと反射板として機能する固定基板部１２Ａ、１２Ｂとを、一部材で実現することができるので、照明装置１の生産性が向上する。

［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態に係る照明装置２の内部構造を示す断面図である。
本実施の形態に係る照明装置２は、第１の実施の形態に係る照明装置１の特徴事項に加えて、以下の特徴事項を有している。

すなわち、照明装置２では、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂの固定基板部１２Ａ、１２Ｂに、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂとは別体の反射板６１が取り付けられている。これにより、反射板６１の形状を比較的自由に設計することができるので、照明装置２のＡ－Ａ配光特性を向上しやすくなる。

また、本実施の形態では、反射板６１は、軸方向に沿う縦断面において、照射側に凸のＶ字形状を有している。これにより、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂからの出射光は、照明装置２の管軸方向にも拡がるように散乱されるので、Ｂ－Ｂ配光特性が改善され、洞道軸方向だけでなく、洞道軸方向に直交する洞道幅方向においても十分な明るさを確保することができる。

なお、本実施の形態のように、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂとは別体で構成される反射板６１を設ける場合、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂの固定基板部１２Ａ、１２Ｂは、必ずしも反射板として機能する必要はない。

［第３の実施の形態］
図９は、第３の実施の形態に係る照明装置３の内部構造を示す横断面図である。図１０は、照明装置３の内部構造を示す断面図である。
本実施の形態に係る照明装置３は、第１の実施の形態に係る照明装置１の特徴事項に加えて、以下の特徴事項を有している。

すなわち、照明装置３では、電源回路基板２１にスペーサー２３を介して放熱板２４が取り付けられ、この放熱板２４に、ＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂの固定基板部１２Ａ、１２Ｂが固定されている。そして、電源回路基板２１ではなく、放熱板２４が放熱プレート３８、３９に接合され、光源ユニットＬＵを支持する支持体として機能している。
放熱板２４は、熱伝導性を有するアルミニウム等の金属材料で形成される。

この場合、ＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂを駆動させたときに生じる熱は、熱流として放熱板２４を伝達し、放熱プレート３８、３９及び保持ケース３２、３３を介して外部に効率よく放熱される。したがって、駆動時におけるＬＥＤ素子１３Ａ、１３Ｂの発熱による制限が緩和されるので、実装するＬＥＤ素子を増やしたり、駆動電力を増大させることができ、照明装置３の高輝度設計に対応しやすくなる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、実施の形態では、照明装置１～３を、洞道の天井に設置する場合について説明したが、照明装置１～３は、洞道の側壁に設置されてもよい。また、鉛直方向に延在する洞道において、鉛直方向に所定の間隔で設置されてもよい。

また例えば、２つのＬＥＤ基板１０Ａ、１０Ｂにおける基板取付角θｓは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。さらには、ＬＥＤ実装基板部１１Ａ、１１Ｂと固定基板部１２Ａ、１２Ｂをヒンジ構造を介して接続するなどして、基板取付角θｓが可変となっていてもよい。この場合、洞道軸方向における照明装置の照射範囲が可変となるので、設置可能な照明装置の台数等に応じて基板取付角θｓを調整するなどして、容易に必要な明るさを確保することができる。また、照明装置を設置した後に、照射範囲を変更することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１～３ 照明装置
１０Ａ、１０Ｂ ＬＥＤ基板
１１Ａ、１１Ｂ ＬＥＤ実装基板部
１２Ａ、１２Ｂ 固定基板部（反射板）
１３Ａ、１３Ｂ ＬＥＤ素子
２１ 電源回路基板（支持体）
２２ 電源モジュール
ＬＵ 光源ユニット
ＰＵ 電源ユニット

Claims (7)

1. 暗渠の設置面に設置され、前記設置面とは反対側に光を照射する直管形の照明装置であって、
   筒状の保護体と、
   前記保護体の内部に配置される光源ユニットと、
   前記保護体に対して前記光源ユニットを支持する支持体と、を備え、
   前記光源ユニットは、
   管軸方向に沿ってＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤ実装基板部を有する２つのＬＥＤ基板と、
   ２つの前記ＬＥＤ基板のそれぞれに実装された前記ＬＥＤ素子からの出射光を反射する２つの反射板と、を有し、
   ２つの前記ＬＥＤ実装基板部は、それぞれ、前記支持体側とは反対側の開放端部が互いに近接する方向に傾斜している、
   照明装置。
2. ２つの前記ＬＥＤ実装基板部は、前記管軸方向に沿う縦断面に関して対称である、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ＬＥＤ基板は、前記ＬＥＤ実装基板部と一体的に形成され、前記支持体に固定される固定基板部を有し、
   前記固定基板部は、前記反射板として機能する、
   請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記反射板は、前記ＬＥＤ基板とは別体で構成される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記反射板は、前記管軸方向に沿う縦断面において、照射側に凸のＶ字形状を有する、
   請求項４に記載の照明装置。
6. 前記ＬＥＤ実装基板部の前記設置面に対する傾斜角度は、可変である、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記支持体は、放熱板である、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の照明装置。

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