JP7502141B2 - Light emitting element module, explosion-proof lighting device, and method for manufacturing the light emitting element module - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子モジュール、防爆照明器具、及び発光素子モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a light-emitting element module, an explosion-proof lighting device, and a method for manufacturing a light-emitting element module.
可燃性ガス雰囲気で使用される防爆照明器具について安全のための各種の規定を設けた規格があり、異極接点間の電気的な絶縁について規定した規格もある。例えば、IEC規格の60079シリーズ(JIS規格も同じ番号)には、異極接点同士が接近している箇所は空間距離および沿面距離の最小寸法が規定されている。かかる規定では、異極接点間の電位差が20V以下の場合、空間距離、及び沿面距離の最小寸法は1.6mm以上であることが求められている。 There are various standards that set out safety regulations for explosion-proof lighting equipment used in flammable gas atmospheres, including standards that stipulate electrical insulation between contacts of different poles. For example, the IEC 60079 series (JIS standards also have the same number) stipulates the minimum dimensions of clearance and creepage distance where contacts of different poles are close to each other. These regulations require that when the potential difference between contacts of different poles is 20V or less, the minimum dimensions of clearance and creepage distance be 1.6mm or more.
また防爆照明器具において、空間距離、及び沿面距離の最小寸法以上の間隔が確保できない場合には、異極接点、及び異極接点間を絶縁材料で被覆することで、電気的な絶縁を確保する必要がある。 In addition, in explosion-proof lighting fixtures, if it is not possible to ensure clearances equal to or greater than the minimum dimensions of the clearance and creepage distances, electrical insulation must be ensured by covering the opposite pole contacts and between the opposite pole contacts with insulating material.
かかる絶縁のための技術には、例えば特許文献1、2、及び3がある。
特許文献1は、光源ユニットの全体を槽に入れて透光性樹脂を充填して絶縁する構成を開示し、特許文献2は、給電端子部分のみを樹脂でポッティングして絶縁する構成を開示し、特許文献3は、電気絶縁性樹脂をペースト状にして給電端子に塗布した後に半硬化させて絶縁する構成を開示する。
Techniques for such insulation are disclosed in, for example, US Pat. Nos. 5,993,333, 5,993,343, 5,993,352 and 5,993,624.
SMD(Surface Mount Device)型のLEDパッケージを光源に採用した照明器具が広く知られている。
しかしながら、一般に、LEDパッケージの裏面に設けられた給電電極の間隔は1.6mmよりも狭く、上記最小寸法を満足しないため、LEDパッケージを防爆照明器具の光源に、そのまま採用することは困難である。
2. Description of the Related Art Illumination fixtures that employ an SMD (Surface Mount Device) type LED package as a light source are widely known.
However, typically, the spacing between the power supply electrodes on the back surface of an LED package is narrower than 1.6 mm, which does not satisfy the above-mentioned minimum dimension, making it difficult to directly adopt the LED package as the light source for an explosion-proof lighting fixture.
そこで、上記特許文献1から3の技術を用いて絶縁を図ることが考えられるが、それぞれの技術には次のような問題がある。
It is possible to achieve insulation using the techniques described in
すなわち、特許文献1は、光源素子の光照射面も含めた全体を透光性樹脂の中に固定する構成であるため、光源素子からの光は比較的厚肉の樹脂層を通して外部に射出されることになり、樹脂の透光性能を高めても光源ユニットの照射効率が低くなってしまう。
特許文献2は、給電端子部分だけをポッティングする構成であるため、特許文献1に比べて光源素子の照射面を露出できるが、ポッティング枠を給電端子の周りに設けるなどの余計な手間がかかる。また比較的長い硬化時間が必要となる。
特許文献3は、特許文献2について述べた欠点を除くために、実装基板、及び端子にペースト状の電気絶縁性コーティング剤を塗布する構成となっている。しかしながら、当該特許文献3では、チキソトロピック状態を有するペースト状のコーティング剤を立体的に塗布する必要があり、またコーティング後の絶縁塗膜を「半硬化状態」という中途半端な状態に保つ必要があるなど煩雑である。特許文献3では自動塗布が困難であり、自動塗布を実現するには複雑な装置が必要となる。
In other words, since
In the case of
In order to eliminate the drawbacks described in
本発明は、照明器具に適した絶縁が施された発光素子モジュール、防爆照明器具、及び発光素子モジュールの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a light-emitting element module with insulation suitable for lighting fixtures, an explosion-proof lighting fixture, and a method for manufacturing a light-emitting element module.
本発明の一態様は、絶縁基板の実装面の導体部に、複数の発光素子パッケージを直線状に配列した発光素子モジュールであって、複数の前記発光素子パッケージは表面実装型であり、前記絶縁基板の実装面における前記導体部と前記発光素子パッケージとの異極接点のうち、間隔が1.6mm以下の異極接点の箇所が絶縁塗膜で被覆されており、前記絶縁塗膜は前記発光素子パッケージの側面のみ被覆していることを特徴とする。 One aspect of the present invention is a light-emitting element module in which a plurality of light-emitting element packages are arranged in a linear manner on a conductor portion of a mounting surface of an insulating substrate, the plurality of light-emitting element packages being surface-mounted, and the locations of the different-polarity contacts between the conductor portion and the light-emitting element packages on the mounting surface of the insulating substrate, which have a spacing of 1.6 mm or less , are covered with an insulating coating, and the insulating coating covers only the side surfaces of the light-emitting element packages .
本発明の一態様は、上記発光素子モジュールにおいて、複数の前記発光素子パッケージが直線状に配列されている、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is characterized in that in the light-emitting element module, a plurality of the light-emitting element packages are arranged in a straight line.
本発明の一態様は、上記発光素子モジュールにおいて、前記発光素子パッケージは平面視矩形状であり、前記発光素子パッケージ同士の間隔は、当該発光素子パッケージの配列方向と直交する方向における前記発光素子パッケージの幅より小さい、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is characterized in that, in the light-emitting element module, the light-emitting element packages are rectangular in plan view, and the spacing between the light-emitting element packages is smaller than the width of the light-emitting element packages in a direction perpendicular to the arrangement direction of the light-emitting element packages.
本発明の一態様は、上記発光素子モジュールにおいて、前記絶縁塗膜は透光性を有し、前記異極接点の箇所とともに前記発光素子パッケージが前記絶縁塗膜で覆われている、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is characterized in that, in the light-emitting element module, the insulating coating has translucency, and the light-emitting element package is covered with the insulating coating together with the location of the opposite polarity contact.
本発明の一態様は、上記のいずれかの発光素子モジュールを有することを特徴とする防爆照明器具である。 One aspect of the present invention is an explosion-proof lighting device that includes any one of the light-emitting element modules described above.
本発明の一態様は、絶縁基板の実装面の導体部に、複数の矩形の発光素子パッケージが互いに電気的に直列、及び/又は、並列に接続するように前記絶縁基板の実装面に配置された発光素子モジュールの製造方法において、雰囲気温度が25℃のときの粘度が0.5~30(Pa・s)の電気的絶縁性を有するコーティング材を、それぞれの前記発光素子パッケージの対向する2辺に塗布することを特徴とする。 One aspect of the present invention is a method for manufacturing a light-emitting element module in which a plurality of rectangular light-emitting element packages are arranged on a mounting surface of an insulating substrate so as to be electrically connected to each other in series and/or parallel to the conductor portion of the mounting surface of the insulating substrate, and is characterized in that an electrically insulating coating material with a viscosity of 0.5 to 30 (Pa·s) at an ambient temperature of 25°C is applied to two opposing sides of each of the light-emitting element packages.
本発明の一態様は、絶縁基板の実装面に表面実装型の複数の発光素子パッケージを直線状に配列した発光素子モジュールの製造方法において、前記発光素子パッケージ同士の間隔は、前記発光素子パッケージの配列方向と直交する方向における前記発光素子パッケージの幅より小さくなっており、前記発光素子パッケージの配列を挟んだ両側に、前記発光素子パッケージの配列方向に沿って、一定速度で連続的に電気絶縁性を有するコーティング材を塗布する、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a method for manufacturing a light-emitting element module in which multiple surface-mount type light-emitting element packages are linearly arranged on the mounting surface of an insulating substrate, the distance between the light-emitting element packages is smaller than the width of the light-emitting element packages in a direction perpendicular to the arrangement direction of the light-emitting element packages, and an electrically insulating coating material is continuously applied at a constant speed on both sides of the arrangement of the light-emitting element packages along the arrangement direction of the light-emitting element packages.
本発明の一態様は、上記発光素子モジュールの製造方法において、前記コーティング材は、雰囲気温度が25℃のときの粘度が0.5~30(Pa・s)であることを特徴とする。 One aspect of the present invention is characterized in that in the manufacturing method of the light-emitting element module, the coating material has a viscosity of 0.5 to 30 (Pa·s) when the ambient temperature is 25°C.
本発明によれば、照明器具に適した絶縁が施された発光素子モジュール、及び防爆照明器具が得られる。 The present invention provides a light-emitting element module with insulation suitable for use in lighting equipment, and an explosion-proof lighting equipment.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るLEDモジュール2の構成を示す平面図である。
LEDモジュール2は、可燃性ガス雰囲気で使用される防爆照明器具の器具本体に収められ、照明光を放散する光源を構成するモジュールであり、LEDパッケージ4と、当該LEDパッケージ4を実装した矩形板状のモジュール基板5と、を備える。
なお、1台の防爆照明器具に、設けるLEDモジュール2の枚数は適宜(1又は複数)である。また、仕様が異なる複数のLEDモジュール2を組み合わせて、防爆照明器具の光源を構成してもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of an
The
The number of
図2は、LEDモジュール2の断面構成を模式的に示す図である。
LEDパッケージ4は、発光素子の一例であるLED3を表面実装型(SMD型)にパッケージ化した平面視で矩形状の電子部品であり、パッケージ基板6と、当該パッケージ基板6に封止状態で実装された上記LED3と、正極電極及び負極電極から成る一対の給電電極7と、を有し、かかる給電電極7がパッケージ基板6の底面に配置されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic cross-sectional configuration of the
The
モジュール基板5は、配線を構成する銅箔等の導体部8が、電気的絶縁性を有した基板の表面に設けられた絶縁基板であり、この導体部8にLEDパッケージ4の一対の給電電極7のそれぞれが半田付けされることで、それぞれの半田付けの箇所が異極接点Kを構成している。
本実施形態では、LEDパッケージ4が所定間隔Taで直線状に配列されており(図1)、また、導体部8は、これらのLEDパッケージ4を電気的に直列に接続するパターン形状に形成されている。本実施形態において、所定間隔Ta(図1)は2,25mmであり、LEDパッケージ4の配列方向Daと直交する方向(以下、幅方向Dbという)におけるLEDパッケージ4の幅W(=3mm)よりも狭くなっている。
The
In this embodiment, the
なお、導体部8は、各LEDパッケージ4を並列に接続するパターン形状でもよく、また直列、及び並列に接続するパターン形状でもよい。
またLEDモジュール2に設けるLEDパッケージ4の個数や当該LEDパッケージ4の並びの全長は、LEDモジュール2に求められる配光形状などの仕様に基づいて適宜に決定される。またモジュール基板5には、LEDパッケージ4の他にも、電源等が接続される金属コネクタ11やキャパシタ12といった他の電子部品も導体部8に接続されている。
The
The number of
本実施形態のLEDパッケージ4は、異極接点Kを構成する一対の給電電極7の間の空間距離La(図2)がIEC規格、及びJIS規格で規定されている上記空間距離および沿面距離の最小寸法(=1.6mm)以下となっている。そして図1に示すように、モジュール基板5の実装面5Aの各LEDパッケージ4において、その全周が電気的絶縁性を有する透明又は非透明な絶縁塗膜20で被覆されている。LEDパッケージ4の全周が絶縁塗膜20によって被覆されることで、図2に示すように、上記最小寸法よりも空間距離Laが狭い各異極接点Kが絶縁塗膜20によって絶縁されることとなり、防爆照明器具の光源に適合するために必要な絶縁が得られる。なお、キャパシタ12については、絶縁塗膜20によって被覆されても、被覆されていなくても、どちらでもよい。
In the
図3は、塗装装置30を模式的に示す図である。
塗装装置30は、モジュール基板5がセットされるワーク台32と、絶縁塗膜20の材料である、電気的絶縁性を有したコーティング材を連続的に吐出する吐出ノズル34と、を備え、当該吐出ノズル34が一定の速度でモジュール基板5に対して相対移動可能に構成されている。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic diagram of the
The
LEDモジュール2の製造工程において、絶縁塗膜20をモジュール基板5に塗装装置30を用いて塗布する際は、先ず、LEDパッケージ4が実装済みのモジュール基板5をワーク台32にセットする。
次いで、塗装装置30は、モジュール基板5の実装面5Aから上方に所定距離Tb(本実施形態では0.05mm)以上離間した位置に吐出ノズル34を配置し、当該吐出ノズル34からコーティング材を連続的に吐出しながら、第1経路50、及び第2経路52の各々の経路上を所定回数(本実施形態では1回)に亘って一定の速度で吐出ノズル34を移動する。
In the manufacturing process of the
Next, the
図4に示すように、第1経路50、及び第2経路52はそれぞれ、LEDパッケージ4の配列を挟む両側で、LEDパッケージ4の配列方向Daに延びるように設定された経路である。これら第1経路50、及び第2経路52はそれぞれ、LEDパッケージ4から所定距離Tc(本実施形態では1mm)だけ離間した位置に設定される。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態において、コーティング材は、塗布工程の雰囲気温度において、モジュール基板5の実装面5A上で流動がみられるような所定粘度に調整されている。
In this embodiment, the coating material is adjusted to a predetermined viscosity such that it flows on the
したがって、モジュール基板5の実装面5Aにおいて、第1経路50、及び第2経路52に沿ってコーティング材が連続的に塗布されると、当該コーティング材が適度に流動する。配列方向DaにおけるLEDパッケージ4同士の隙間に浸入する。LEDパッケージ4同士の所定間隔Taは、幅方向DbにおけるLEDパッケージ4の幅Wよりも小さいため、第1経路50、及び第2経路52の各コーティング材によってLEDパッケージ4同士の間が隙間無く埋められ、各LEDパッケージ4の全周が絶縁塗膜20によって確実に被覆されることとなる。
Therefore, when the coating material is continuously applied along the
本実施形態において、コーティング材の粘度は、好ましくは25℃の雰囲気温度において0.5~30(Pa・s)である。さらに、LEDモジュール2の生産性の観点において好ましい粘度は3Pa・s±10%である。
すなわち、この好ましい値よりも粘度が高い場合、コーティング材がLEDパッケージ4の全周に十分に広がらず、また好ましい値よりも粘度が低い場合、配列方向Daと直交する幅方向Dbにもコーティン材が流出し、幅方向Dbにおける絶縁塗膜20の幅が設計値よりも大幅に超えてしまい、実装面5A上の他の電子部品に影響を及ぼす虞が生じることとなる。
In this embodiment, the viscosity of the coating material is preferably 0.5 to 30 (Pa·s) at an ambient temperature of 25° C. Furthermore, from the viewpoint of productivity of the
In other words, if the viscosity is higher than this preferred value, the coating material will not spread sufficiently around the entire circumference of the
本実施形態によれば次の効果を奏する。 This embodiment provides the following advantages:
本実施形態のLEDモジュール2は、絶縁基板であるモジュール基板5の実装面5Aの導体部8に複数のLEDパッケージ4を互いに電気的に直列に接続するように配置したユニットである。また、LEDモジュール2は、モジュール基板5の実装面5Aにおける導体部8とLEDパッケージ4との異極接点Kのうち、空間距離が防爆照明器具について規定された沿面距離の最小寸法(本実施形態では1.6mm)以下の異極接点Kの箇所が絶縁塗膜20で被覆されている。
これにより、絶縁塗膜20を形成する簡単な構成で、防爆照明器具の光源に適合するために必要な絶縁が確保でき、給電電極7の空間距離Laが防爆照明器具についての規定以下のLEDパッケージ4を用いて防爆照明器具のLEDモジュール2を構成することができる。
The
As a result, with a simple structure of forming an insulating
本実施形態のLEDモジュール2において、複数のLEDパッケージ4が直線状に配列されている。
これにより、各LEDパッケージ4の給電電極7及び導体部8が直線状のエリアに集合するので、給電電極7及び導体部8が実装面5Aに散在する場合に比べ、絶縁塗膜20を塗布して形成するための工程が単純化され、製造コストが比較的安くできる。
In the
As a result, the
本実施形態のLEDモジュール2において、LEDパッケージ4は平面視矩形状であり、LEDパッケージ4同士の所定間隔Taは、LEDパッケージ4の配列方向Daと直交する幅方向DbにおけるLEDパッケージ4の幅Wより小さい。
これにより、LEDパッケージ4の配列を挟んだ両側で当該LEDパッケージ4の配列方向Daに延びる第1経路50、及び第2経路52に沿ってコーティング材を連続的に塗布することで、第1経路50、及び第2経路52の各コーティング材によってLEDパッケージ4同士の間を隙間無く埋めることができ、各LEDパッケージ4の全周に絶縁塗膜20を形成することができる。
In the
As a result, by continuously applying the coating material along the
本実施形態では、モジュール基板5の実装面5Aの導体部8に、複数のLEDパッケージ4を互いに電気的に直列に接続するように配置したLEDモジュール2の製造工程において、雰囲気温度が25℃のときの粘度が0.5~30(Pa・s)の電気的絶縁性を有するコーティング材を、LEDパッケージ4の配列を挟む両側にLEDパッケージ4の配列方向Daに沿って塗布する。
かかる塗布によって、各LEDパッケージ4の全周に絶縁塗膜20を確実に形成し、なおかつ、実装面5Aにおける絶縁塗膜20の流出による過度な拡がりを防止できる。
In this embodiment, in the manufacturing process of the
By applying in this manner, the insulating
本実施形態では、モジュール基板5の実装面5Aに表面実装型の複数のLEDパッケージ4を直線状に配列したLEDモジュール2の製造方法において、LEDパッケージ4同士の所定間隔Taは、LEDパッケージ4の配列方向Daと直交する幅方向DbにおけるLEDパッケージ4の幅Wより小さくなっており、LEDパッケージ4の配列を挟む両側に、LEDパッケージ4の配列方向Daに沿って、一定速度で連続的に電気絶縁性を有するコーティング材を塗布する。
かかる塗布によれば、直線状に配列された各LEDパッケージ4の全周を被覆する絶縁塗膜20を簡単に形成することができる。
In this embodiment, in a manufacturing method for an
By applying the insulating
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。 The above-described embodiment is merely an example of one aspect of the present invention, and any modification or application is possible without departing from the spirit of the present invention.
(変形例1)
上述した実施形態において、各LEDパッケージ4の全周とともに各LEDパッケージ4も(すなわち各LEDパッケージ4の全体を)、透光性を有した薄い厚みの絶縁塗膜20によって被覆してもよい。この場合、絶縁塗膜20の形成工程においては、各LEDパッケージ4の直上を横断するように吐出ノズル34を移動させることで、かかる絶縁塗膜20を簡単に形成できる。また絶縁塗膜20は厚さが薄いため、LEDパッケージ4の照射面に絶縁塗膜20が塗布された場合でも、絶縁塗膜20が透光性を有していれば、光照射量の減少を十分に抑えることができる。
(Variation 1)
In the above-described embodiment, each
(変形例2)
上述した実施形態において、図5に示すように、LEDパッケージ4同士の所定間隔Taは幅Wよりも大きくてもよい(図5の例はTa=4.35mm、W=3mm)。この場合、絶縁塗膜20の形成工程においては、前掲図4に示したように、第1経路50、及び第2経路52のそれぞれでコーティング材が各LEDパッケージ4に亘って連続的に塗布するのではなく、図6に示すように、第1経路50、及び第2経路52での塗布を個々のLEDパッケージ4ごとに行うことで、各LEDパッケージ4の全周に絶縁塗膜20を形成することが好ましい。
(Variation 2)
In the above-described embodiment, as shown in Fig. 5, the predetermined interval Ta between the
(変形例3)
上述した実施形態において、LEDモジュール2のモジュール基板5の形状は略矩形の長尺には限定されず、多角形や円盤状であってもよい。LEDパッケージ4の配置も、直線状配置に限らず、円形に並べられてもよいし、不規則に配置されていてもよい。これらの場合でも、個々のLEDパッケージ4の対向する2辺にコーティング材を塗布することで、各LEDパッケージ4の全周に絶縁塗膜20を形成することができる。
(Variation 3)
In the above-described embodiment, the shape of the
(その他)
本発明は、防爆照明器具に限らず適宜の照明器具に適用することができる。
また上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状と同じ作用効果を奏する範囲(いわゆる均等の範囲)を含む。
(others)
The present invention is not limited to explosion-proof lighting fixtures and can be applied to any lighting fixture.
In addition, unless otherwise specified, the horizontal, vertical, and other directions, various numerical values, and shapes in the above-described embodiments include a range in which the same action and effect as those directions, numerical values, and shapes are achieved (a so-called equivalent range).
2 LEDモジュール(発光素子モジュール)
3 LED(発光素子)
4 LEDパッケージ(発光素子パッケージ)
5 モジュール基板(絶縁基板)
5A 実装面
7 給電電極
8 導体部
20 絶縁塗膜
30 塗装装置
34 吐出ノズル
50 第1経路
52 第2経路
Da 配列方向
Db 幅方向(配列方向と直交する方向)
K 異極接点
La 空間距離(間隔)
Ta 所定間隔
W 幅
2. LED module (light emitting element module)
3. LED (light emitting element)
4. LED package (light emitting element package)
5. Module board (insulating board)
K Different polarity contact La Spatial distance (spacing)
Ta: Predetermined interval W: Width
Claims (5)
複数の前記発光素子パッケージは表面実装型であり、
前記絶縁基板の実装面における前記導体部と前記発光素子パッケージとの異極接点のうち、間隔が1.6mm以下の異極接点の箇所が絶縁塗膜で被覆されており、
前記絶縁塗膜は前記発光素子パッケージの側面のみ被覆している
ことを特徴とする発光素子モジュール。 A light emitting element module in which a plurality of light emitting element packages are linearly arranged on a conductor portion on a mounting surface of an insulating substrate,
The light emitting device packages are of a surface mount type,
Among the contacts of opposite polarities between the conductor portion and the light emitting element package on the mounting surface of the insulating substrate, the contacts of opposite polarities spaced apart by an interval of 1.6 mm or less are covered with an insulating coating film ;
The light-emitting element module, wherein the insulating coating film covers only the side surface of the light-emitting element package .
前記発光素子パッケージ同士の間隔は、当該発光素子パッケージの配列方向と直交する方向における前記発光素子パッケージの幅より小さい、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子モジュール。 The light emitting device package has a rectangular shape in a plan view,
The distance between the light emitting device packages is smaller than the width of the light emitting device packages in a direction perpendicular to the arrangement direction of the light emitting device packages.
The light-emitting element module according to claim 1 .
前記発光素子パッケージ同士の間隔は、前記発光素子パッケージの配列方向と直交する方向における前記発光素子パッケージの幅より小さくなっており、
前記発光素子パッケージの配列を挟んだ両側に、前記発光素子パッケージの配列方向に沿って、一定速度で連続的に電気絶縁性を有するコーティング材を塗布する、
ことを特徴とする、発光素子モジュールの製造方法。 A method for manufacturing a light emitting element module in which a plurality of surface mount type light emitting element packages are linearly arranged on a mounting surface of an insulating substrate, comprising:
A distance between the light emitting device packages is smaller than a width of the light emitting device packages in a direction perpendicular to an arrangement direction of the light emitting device packages,
Applying an electrically insulating coating material continuously at a constant speed on both sides of the array of the light emitting device packages along the array direction of the light emitting device packages;
A method for manufacturing a light-emitting element module.
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