JPWO2012046367A1 - 放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

放電ランプ（１０）は、平面スパイラル形状の発光管（１１）を有する。発光管（１１）の管径（Ｄ２）は、１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、発光管（１１）を平面視した場合における旋回最大外径（Ｄ１）は、２５０［ｍｍ］以上２７０［ｍｍ］以下であり、５８［Ｗ］以上７０．５［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する。

Description

本発明は、放電ランプおよび照明装置に関し、特に平面視において二重巻き形状を有する発行管を備える放電ランプおよび照明装置に関する。

従来から、屋内照明などの用途に円環状の発光管を備える放電ランプが広く用いられている。近年、定格点灯に加えて、高出力点灯ができる高周波点灯専用の円環状の発光管を備える放電ランプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このランプでは、定格点灯時においては、従来と同じ光出力を、より少ない電力で得ることができ（即ち、高い効率で点灯でき）、高出力点灯時においては、従来と同じ効率でより大きな光出力を得ることができる。

また、小型化を図るべく、管中央部を旋回中心として平面視二重渦巻状に旋回された形状（以下では、「平面スパイラル形状」と記載する。）の発光管を備えた放電ランプが研究・開発されている（例えば、特許文献２を参照）。

平面スパイラル形状の発光管は、具体的に、放電路が長尺状に延伸する発光管が、その長手方向中央部を旋回中心として、仮想平面上で旋回された形状を有してなり、内部には、水銀（Ｈｇ）と、緩衝ガス（例えば、アルゴンガス（Ａｒ））が封入されており、内周面には、蛍光体層が形成されている。

平面スパイラル形状の発光管を有する放電ランプは、円環の内側の領域も有効に利用することにより、従来用いられてきた円環状の発光管を有する放電ランプに比べて、放電路長を長くすることができる。よって、平面スパイラル形状の発光管を備える放電ランプでは、従来の円環状の発光管を備える放電ランプに比べて、一定のサイズにおいて高い効率および高い光出力を実現することができ、また、径方向での小型化を図ることも可能である。

特許第３０５５７６９号公報 特許第４０６１２６３号公報

しかしながら、市場においては、円環状の発光管を有する放電ランプについて、用途や器具に応じて種々のサイズおよびランプ電力のものが用いられているが、上記特許文献２で提案されている技術では、このような種々のサイズなどに対応しながら、高い効率と高い光出力とを両立し得る平面スパイラル形状の発光管を備えた放電ランプを提供することが困難である。

本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、平面スパイラル形状の発光管を備えながら、サイズの大小に関わらず、従来比において、高い効率および高い光出力を両立することができる放電ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、以下の構成を採用する。

本発明は、両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、発光管の管径が１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、発光管を平面視した場合における最大旋回径が２５０［ｍｍ］以上２７０［ｍｍ］以下であり、５８［Ｗ］以上７０．５［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る照明装置は、上記本発明に係る放電ランプを備える、ことを特徴とする。

本発明に係る放電ランプおよび照明装置では、従来用いられてきた円環状の発光管を有する放電ランプに比べて、円環の内側の領域も有効に利用することにより放電路長を長くすることができ、高い光出力を実現し、または径方向での小型化を図ることが可能である。

また、本発明に係る放電ランプおよび照明装置では、発光管のサイズを個別具体的に規定し、且つ、各々のサイズとの対応において、ランプ電力を上記規定の範囲内で規定することにより、高い効率と高い光出力を両立することができる。

従って、本発明に係る放電ランプおよび照明装置は、平面スパイラル形状の発光管を備え、サイズの大小に関わらず、従来比において、高い効率と高い光出力との両立を実現することができる。

実施の形態に係る照明装置１の構成を示す側面図。 照明装置１に含まれる放電ランプ１０の構成を示す側面図。 放電ランプ１０の構成を示す平面図。 ホルダ１２および口金１２１，１２２の構成を示す斜視図。 発光管１１の端部が口金１２１に挿入された状態を示す図であり、口金１２１の内部の様子がわかるように口金１２１の一部を切り欠いた図。 （ａ）図５におけるＧ−Ｇ線における断面を矢印方向から見た図であり、シリコーン樹脂が充填されていない状態を示す図。（ｂ）図５におけるＧ−Ｇ線における断面を矢印方向から見た図であり、シリコーン樹脂が充填された状態を示す図。

以下では、本発明を実施するための形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる形態は、本発明の構成および作用・効果を分かり易く説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的な特徴部分以外において、何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

［実施の形態］
１．照明装置１
実施の形態に係る照明装置１の構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る照明装置１は、例えば、天井５００に直付けする方式の装置であって、点状５００に設けられたローゼット（図示を省略。）に対し、ソケット２２を以って取り付けられている。照明装置１の装置本体２０は、下向きに開口する椀状のカサ２１と、その底面に取り付けられた装置ホルダ２３と、装置ホルダ２３に装着された放電ランプ１０とを有し構成されている。

カサ２１は、その内周面が、例えば、反射面で構成されており、放電ランプ１０から発せられた光を、所望の範囲（例えば、下向き）に反射する。カサ２１の反射面は、例えば、白色の塗膜で構成したり、あるいは、アルミナ粒子を塗布したりすることにより構成することができる。装置本体２０における装置ソケット２２の内部には、商用電源と放電ランプ１０との間に電力流通路中に介挿される電子安定器（図示を省略。）が収納されている。電子安定器は、シリーズインバータ方式を採用する高周波専用の安定器である。この電子式安定器は、後述の放電ランプ１０の口金１２１，１２２間に周波数１０［ｋＨｚ］以上の高周波の電圧を印加することができる。

２．放電ランプ１０
照明装置１に含まれる放電ランプ１０の構成について、図２および図３を用い説明する。図２は、放電ランプ１０の側面図であり、図３は、放電ランプ１０の平面図である。

図２に示すように、放電ランプ１０は、長尺状の放電路を有する発光管１１と、発光管１１に対し、その上方（光照射側とは反対側）を保持するためのホルダ１２とを有し構成されている。ホルダ１２には、発光管１１の最外部分に一対の口金１２１，１２２が設けられている。なお、発光管１１においては、中央部分が膨出されており（膨出部１１ａ）、当該膨出部１１ａが、ランプ点灯時における最冷点箇所となる。

なお、ランプ点灯時における最冷点箇所を中央部分に設けることに限られず、発光管のいずれか一方の端部に設けてもよい。この場合、例えば、発光管１１のいずれか一方の端部に排気管を設けて、排気管がチップオフ封止されている場合には、その排気管残部に最冷点箇所を設けてもよい。さらには、発光管１１のいずれか一方の端部に排気管残部が設けられている場合には、排気管残部に最冷点箇所を設けやすくするために、排気管残部が設けられている側のフィラメントの位置を排気管残部が設けられていない側のフィラメントの位置よりもランプ中央部側となるように設けてもよい。

図３に示すように、本実施の形態に係る放電ランプ１０では、発光管１１が、放電路の長手方向における略中央部分を旋回中心として、平面視で二重渦巻状に旋回された形状を有している。そして、発光管１１の端部は、旋回の最外周において、Ｘ軸方向に対峙する状態で配され、各端部に口金１２１，１２２が設けられている。発光管１１は、最大旋回径Ｄ１［ｍｍ］を以って旋回されている。

図４は、ホルダ１２および口金１２１，１２２の斜視図である。

ホルダ１２は、図２および３に示すように、輪郭が円盤状をした発光管３の照射面側とは反対側の主面を横切る１つの板状部材であり、その両端部に２つの口金１２１，１２２が設けられている。なお、ここでは、ホルダ１２および口金１２１，１２２が一体となっているが、例えば、ホルダと口金とが別個独立で製造され、その後それぞれを固着して一体とした構成であっても良い。

口金１２１，１２２は、例えば図２および３に示すように、発光管１１の端部に被嵌する被嵌部１２３，１２４と、灯具側のソケット（図示省略）と電気的に接続して給電を受ける口金部１２５，１２６とを備える。

被嵌部１２３，１２４は、図４に示すように、発光管１１の端部の外周との間に空間ができるような略円筒状をし、互いの開口の向きが反対となる状態でホルダ１２に設けられている。

被嵌部１２３には、口金１２１と発光管１１とを固定部材、例えばシリコーン樹脂等の接着剤で固着する際に、口金１２１内に充填した後の余分な固着部材を、口金１２１に対して径方向（旋回軸Ｙに近い側である）隣接するガラス管側に誘導するための切欠部１２７があってもよい（なお。被嵌部１２４にも、図で示せないが、切欠部を有していてもよい。）。

口金１２１の内部、例えば口金部１２５および被嵌部１２３の内周面に規制部が設けられている。ここでは規制部の一例として、被嵌部１２３の中心軸に向けて突出して被嵌部中心軸方向（発光管１１の口金１２１側の端部が挿入される方向である。）に沿って延伸する複数のリブ１２８により構成している（図６の（ａ）参照）。

複数のリブ１２８は、図６の（ａ）に示すように、被嵌部１２３の中心より被照射面と反対側に３本（１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃで示す。）、中心よりも被照射面側に３本（１２８ｄ，１２８ｅ，１２８ｆで示す。）の計６本形成されている。なお、被嵌部１２４側にも６本のリブが形成されている。

なお、ここでは、リブ１２８の数を計６本としているが、発光管の端部をある程度位置決めできれば良く、その数は特に限定するものではない。但し、横断面形状が円状の発光管を利用する場合は、３本以上ある方が発光管の端部を位置決めしやすい。

口金部１２５，１２６は、被嵌部１２３，１２４の開口側と反対側に設けられている。

口金部１２５は、図４に示すように、有底筒状の口金部本体１２９と、口金部本体１２９の底壁に設けられた一対のピン１３０ａ，１３０ｂを有する、所謂Ｇタイプ（例えばＧ５タイプ等）である。口金部１２６も、同様に、口金部本体１３１、一対のピン１３２ａ，１３２ｂを有するＧタイプである。

口金部１２５の一対のピン１３０ａ，１３０ｂおよび口金部１２６の一対のピン１３２ａ，１３２ｂは、発光管１１の端部における旋回方向に延出すると共に、互いに逆方向に延出し、一対のピン１３０ａ，１３０ｂ，１３２ａ，１３２ｂの並ぶ方向が、図２に示すように、旋回軸Ｙ方向となっている。

ホルダ１２は、図４に示すように、矩形板状（平面視において矩形状である。）で、その長手方向の両端に口金１２１，１２２が設けられている。ホルダ１２には、発光管１１を支持する支持突起１３３，１３４が形成されていてもよい。

当該支持突起１３３，１３４は、図４に示すように、ホルダ１２における短手方向の両端間に亘って形成されている。また、ホルダ１２における発光管１１の端部挿入先の端部（口金部側の端部）には、ホルダ１２の被照射面側から突出し且つホルダ１２の端縁に沿って延伸し、支持突起１３３の一端につながる連結突起１３５が形成されている。なお、連結突起１３４は、口金１２１側だけでなく、口金１２２側にも存在していてもよい。

図６は、発光管１１の端部が口金１２１に挿入された状態を示す図であり、口金１２１の内部の様子が分かるように口金１２１の一部を切り欠いている。
また、図６の（ａ）は図５におけるＧ−Ｇ線における断面を矢印方向から固着部材が充填される前の状態を見た図であり、図６の（ｂ）は図５におけるＧ−Ｇ線における断面を矢印方向から固着剤が充填された後の状態を見た図である。

発光管１１の端部が口金１２１内に挿入された状態では、図６の（ａ）に示すように、発光管１１の端部の外周（１１ａ）が、被嵌部１２３及び口金部本体１２９に形成されているリブ１２８ａ〜ｆにより支持され、また、発光管１１における口金１２１と隣接する部分（１１ｂ）が支持突起１３３により支持されている。

図５に戻って、発光管１１の端部から延出している一対のリード線１３７は、口金部本体１２９の底に装着されたピン１３０ｂの内部を通り、ピン１３０ｂの先端で半田等により固着されている。なお、図５におけるピン１３０ｂは断面では示しておらず、ピン１３０ａ及びリード線１３６との接続は図面の便宜上省略しているが、ピン１３０ｂ及びリード線１３７との接続と同じである。

発光管１１と口金１２１，１２２との固着は、図６の（ｂ）に示すように、口金７と発光管３の端部１３等との間に充填された固着部材、例えば、シリコーン樹脂１２８により行なわれる。この際、被嵌部１２３に隣接している内側のガラス管１９ｂもシリコーン樹脂１３８によりホルダ１２と固着している。

なお、口金１２１，１２２やホルダ１２としては、種々の構造のものを採用することができる。

図３に戻って、図３の二点鎖線で囲む部分に示すように、発光管１１は、両端が封止されたガラス管を有し、その内部空間（放電空間）１１ｂには、水銀（Ｈｇ）、および緩衝ガス（例えば、アルゴンガス）が、例えば、４００［Ｐａ］の圧力で封入されている。なお、封入されている水銀は、単体形態でもよいし、あるいは、亜鉛水銀、銀水銀、ビスマス・インジウム水銀などのアマルガム形態であってもよい。

図示を省略しているが、この放電ランプは、例えば、蛍光ランプであって、この場合、発光管１１の内周面には、蛍光体層が形成されている。蛍光体層は、例えば、希土類蛍光体を含む材料を焼成してなるものであって、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＬａＰＯ４：Ｃｅ、およびＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、Ｍｎが含まれている。

また、発光管１１における各端部には、電極が設けられている（図示を省略）。電極は、例えば、ビードガラスマウント方式のものであり、タングステン（Ｗ）製のフィラメントコイルと、このフィラメントコイルを架持する一対のリード線と、この一対のリード線を固定支持するビードガラスとからなる。

発光管１１の構成要素であるガラス管は、例えば、バリウム・ストロンチウムシリケイトガラス（鉛フリーガラスであって、軟質ガラス）からなる。そして、ガラス管の断面は、略円形状をしている。

発光管１１の肉厚は、（（Ｄ２−Ｄ３）／２）で表わされ、例えば、０．８［ｍｍ］〜１．２［ｍｍ］である。

３．ランプ電力と各寸法
実施の形態に係る照明装置１において、放電ランプ１０におけるランプ電力と各寸法との関係について、説明する。図３に示すように、放電ランプ１０における発光管１１の管径Ｄ２と、最大旋回径Ｄ１と、ランプ電力とを、次のように規定する。
（１）６３［Ｗ］タイプ
管径Ｄ２＝１８［ｍｍ］〜２２［ｍｍ］
最大旋回径Ｄ１＝２５０［ｍｍ］〜２７０［ｍｍ］
ランプ電力：６３［Ｗ］
なお、本タイプにおけるランプ電力は、５８［Ｗ］以上７０．５［Ｗ］以下の範囲内であればよい。

４．放電ランプ１０およびこれを備える照明装置１の優位性
本実施の形態に係る放電ランプ１０およびこれを備える照明装置１では、従来用いられてきた円環状の発光管を有する放電ランプに比べて、円環の内側の領域も有効に利用することにより放電路長を長くすることができ、高い光出力を実現し、または径方向での小型化を図ることが可能である。

また、放電ランプ１０および照明装置１では、発光管１１のサイズ（管径Ｄ２および最大旋回径Ｄ１）を個別具体的に規定し、且つ、各々のサイズとの対応において、上記範囲内でランプ電力を規定することにより、ランプサイズの大小にかかわりなく、高い効率と高い光出力との両立を図ることができる。

従って、本実施の形態に係る放電ランプ１０および照明装置１は、平面スパイラル形状の発光管１１を備えながら、種々のサイズに対応し、各サイズでの効率および光出力をともに高くすることができる。

［確認］
上記優位性について、（表１）および（表２）を用い確認する。

（表１）は、上記実施の形態に係る放電ランプ１０について、各タイプ別に、ランプ電流、全光束および効率について、確認を行った結果を示す。また、（表２）は、（表１）に対応するように、従来タイプの円環状の発光管を有する放電ランプについて、各タイプ別に、同様の測定を行った結果である。この測定は、電子式安定器から放電ランプ１０の口金１２１，１２２間に周波数１０［ｋＨｚ］以上の高周波の電圧を印加して放電ランプを点灯させることにより行った。具体的には、４５［ｋＨｚ］の高周波の電圧を印加して放電ランプを点灯したが、１０［ｋＨｚ］以上の高周波の電圧を印加すれば同様の傾向があることが確認できた。

表１に示すように、実施例１に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２５０［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが５８［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が６０５０［ｌｍ］であり、効率が１０４［ｌｍ／Ｗ］である。

一方、表２に示すように、比較例１〜８の何れの放電ランプでも、全光束は５４８０［ｌｍ］以下であり、効率は１０１［ｌｍ／Ｗ］以下である。

以上より、実施例１に係る放電ランプでは、表２に示す比較例１〜８の何れの放電ランプに対しも、高い全光束と高い効率とを両立し得ることが分かる。

同様に、表１に示すように、実施例２に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２５３［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが６０［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が６３００［ｌｍ］であり、効率が１０５［ｌｍ／Ｗ］である。

また、実施例３に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２５８［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが６３［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が６６２０［ｌｍ］であり、効率が１０５［ｌｍ／Ｗ］である。

また、実施例４に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２６３［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが６６［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が６９３０［ｌｍ］であり、効率が１０５［ｌｍ／Ｗ］である。

また、実施例５に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２７０［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが７０［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が７４１０［ｌｍ］であり、効率が１０６［ｌｍ／Ｗ］である。

また、実施例６に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が２１［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２５０［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが５７．５［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が６０５０［ｌｍ］であり、効率が１０５［ｌｍ／Ｗ］である。

また、実施例７に係る放電ランプでは、管径Ｄ２が１９［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ１が２７０［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが７０．５［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が７４１０［ｌｍ］であり、効率が１０５［ｌｍ／Ｗ］である。

これら実施例２〜７に係る放電ランプでは、実施例１に係る放電ランプよりも更に高い全光束を得ることができるとともに、１０５［ｌｍ／Ｗ］の効率を得ることができる。よって、実施例２〜７は、表２に示す比較例１〜８の何れの放電ランプに対しても、高い全光束と高い効率とを両立できている。

従って、本実施の形態に係る放電ランプ１０および照明装置１は、平面スパイラル形状の発光管１１を備えながら、種々のサイズに対応し、従来の放電ランプ（比較例１〜８に係る放電ランプ）に対し、各サイズでの効率および光出力をともに高くすることができる。

［その他の事項］
上記実施の形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明は、本質的な構成を除き、これに限定を受けるものではない。例えば、放電ランプ１０の構成材料などについて、上記において一例を示したが、各種規格に適合するように、適宜変更を加えることが可能である。

また、図３に示すように、上記実施の形態に係る放電ランプ１０では、ガラス管の巻回数は７／４回程度であるが、これに限らず種々のものを用いることができる。なお、ガラス管の巻回数は、１．５回以上１．６５回以下の範囲内であることが好ましい。この場合、ガラス管の加工を適度にしやすくすることができる。さらには、ガラス管の巻回数は、１．５５回以上１．６回以下の範囲内であることがより好ましい。

なお、ガラス管の巻回数は、ガラス管の中央部分の管軸Ｘを、ガラス管の中央部分から各端部に到るまで、ガラス管の旋回軸Ｙを回転軸として回転させた回転数にて表したものである。

また、図２に示すように、ガラス管の旋回軸方向における放電ランプ１０の長さＬは、３６［ｍｍ］以下であることが好ましい。この場合、照明器具に適合させやすくすることができる。さらには、長さＬは、２５［ｍｍ］以上３６［ｍｍ］以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、ランプの製造をしやすく、薄型の照明器具に適合させやすくすることができる。

また、図３に示すように、各口金のピンの根元の間の距離Ｍは、６３．５［ｍｍ］以上６４．５［ｍｍ］以下の範囲内であることが好ましい。この場合、照明器具への取り付けをしやすくすることができる。

また、図３に示すように、上記実施の形態に係る放電ランプ１０では、ガラス管の断面形状を円形状としたが、楕円形や長円形であってもよい。この場合においては、“管径Ｄ２”については、上記に相当する長径および短径を規定することができる。

また、上記実施の形態では、発光管１１における管内周部に蛍光体層が形成されている構成を一例として採用したが、必ずしも蛍光体層の形成が必須の要件ではない。

なお、本発明において、数値範囲を示す「〜」は、その両端の数値を含むものである。

本発明は、平面スパイラル形状の発光管を備え、サイズの大小にかかわりなく、高い効率と高い光出力との両立を図ることができる放電ランプおよび照明装置を実現するのに有用である。

１．照明装置
１０．放電ランプ
１１．発光管
１２．ホルダ
２０．装置本体
２１．カサ
２２．装置ソケット
２３．装置ホルダ
１２１，１２２．口金
５００．天井

本発明は、放電ランプおよび照明装置に関し、特に平面視において二重巻き形状を有する発光管を備える放電ランプおよび照明装置に関する。

本発明は、両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、発光管の管外径が１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、発光管を平面視した場合における最大旋回径が２６３［ｍｍ］以上２７０［ｍｍ］以下であり、５８［Ｗ］以上７０．５［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する、ことを特徴とする。

Claims (3)

1. 両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、
   前記発光管における管径は、１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、
   前記発光管を平面視した場合における最大旋回径は、２５０［ｍｍ］以上２７０［ｍｍ
   ］以下であり、
   ５８［Ｗ］以上７０．５［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する
   ことを特徴とする放電ランプ。
2. 前記発光管の内部空間には、水銀と緩衝ガスとが封入されており、
   前記発光管の内部両端には、電力供給を受けて電子放出を行う電極体が設けられており、
   前記発光管の内周面には、紫外線を可視光に変換する蛍光体層が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
3. 請求項１に記載の放電ランプと、
   前記放電ランプが取り付けられる照明器具と、
   を備えることを特徴とする照明装置。

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