TW201912992A - Led燈泡及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種LED燈泡包括一燈罩、一芯柱、至少二導體、至少一LED發光模組及一流體。燈罩具有一開口，其中燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。芯柱連接燈罩並封閉開口，其中芯柱具有一支撐部及一導管，支撐部位於燈罩內，且導管具有位於燈罩內的一開放端及位於燈罩外的一封閉端。這些導體穿設於芯柱。LED發光模組安裝至支撐部並耦接至這些導體。流體充填於燈罩內。由鈉鈣玻璃所製成的燈罩可提升LED燈泡的造型、顏色及光的反射所產生的視覺效果。

Description

LED燈泡及其製造方法
本發明是有關於一種LED燈泡，且特別是有關於一種LED燈泡及其製造方法。
隨著發光二極體（簡稱LED）晶粒的發光效率的提升及生產技術的進步，LED晶粒已逐漸成為照明器具的光源。雖然以鎢絲為燈絲的燈泡逐漸被LED發光模組所取代，但是具有燈絲造型的LED燈泡仍受到設計師的喜愛。燈絲造型的LED燈泡主要是將條狀或螺旋狀的LED發光模組設置在燈罩內。因此，藉由應用LED發光模組於各種燈罩造型及材質，可讓使用者獲得截然不同的視覺感受。
本發明提供一種LED燈泡，用以作為燈絲造型的LED燈泡。
本發明提供一種LED燈泡製造方法，用以製造出具有燈絲造型的LED燈泡。
本發明的LED燈泡包括一燈罩、一芯柱、至少二導體、至少一LED發光模組及一流體。燈罩具有一開口，其中燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。芯柱連接燈罩並封閉開口，其中芯柱具有一支撐部及一導管，支撐部位於燈罩內，且導管具有位於燈罩內的一開放端及位於燈罩外的一封閉端。這些導體穿設於芯柱。LED發光模組安裝至支撐部並耦接至這些導體。流體充填於燈罩內。
本發明的LED燈泡包括一燈罩、一芯柱、至少二導體、至少一LED發光模組、一流體及一支撐架。燈罩具有一開口，其中燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。芯柱連接燈罩並封閉開口，其中芯柱具有一支撐部及一導管，支撐部位於燈罩內，且導管具有位於燈罩內的一開放端及位於燈罩外的一封閉端。這些導體穿設於芯柱。LED發光模組安裝至支撐部並耦接至這些導體。流體充填於燈罩內。支撐架安裝至支撐部並抵靠於燈罩。支撐架與燈罩之間的接觸點的數量等於或大於二，且這些接觸點之間的最大直線距離大於開口的最大內徑。
在本發明的一實施例中，上述的燈罩具有一側壁及與側壁連接於一交界的一底壁，且支撐架與燈罩的這些接觸點的至少一個位於交界。
在本發明的一實施例中，上述的支撐架具有一主幹及多個分支，主幹延伸自支撐部，LED發光模組安裝在主幹上，且這些分支延伸自主幹並各自接觸燈罩。
本發明的LED燈泡包括一燈罩、一芯柱、至少二導體、至少一LED發光模組、一流體及一支撐架。燈罩具有一開口，其中燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。芯柱連接燈罩並封閉開口，其中芯柱具有一支撐部及一導管，支撐部位於燈罩內，且導管具有位於燈罩內的一開放端及位於燈罩外的一封閉端。這些導體穿設於芯柱。LED發光模組安裝至支撐部並耦接至這些導體。流體充填於燈罩內。燈罩呈現瓶狀並沿著一中心軸線延伸，且LED發光模組在中心軸線上的投影長度大於燈罩在中心軸線上的投影長度的40%。
在本發明的一實施例中，上述的LED燈泡更包括一燈頭，安裝至燈罩，並耦接這些導體。
在本發明的一實施例中，上述的至少一LED發光模組的數量等於或大於二，且這些LED發光模組相互串聯或並聯。
在本發明的一實施例中，上述的至少一LED發光模組為硬式LED發光模組或可撓式LED發光模組。
在本發明的一實施例中，上述的流體為非導電性流體。
在本發明的一實施例中，上述的流體為惰性氣體。
在本發明的一實施例中，上述的流體為氦氣。
在本發明的一實施例中，上述的LED燈泡更包括一外燈殼及一液體。外燈殼包圍燈罩，以與燈罩形成包圍燈罩的一層狀空間。液體位於層狀空間內。
在本發明的一實施例中，上述的燈罩具有一站立部，以提供站立功能。
本發明的LED燈泡製造方法，包括下列步驟。經由一燈罩的一開口將一芯柱及安裝至芯柱的一支撐部的至少一LED發光模組定位至燈罩內，其中LED發光模組耦接至穿設於芯柱的至少二導體。前加熱燈罩的開口及與其相鄰的一頸縮部，使得開口及頸縮部的受熱溫度為一前加熱溫度，並持續一前加熱時間。在前加熱之後，主加熱燈罩的開口及與其相鄰的頸縮部，使得開口及頸縮部的受熱溫度為一主加熱溫度，同時將芯柱的一側裙燒結至燈罩，以封閉燈罩的開口。在主加熱之後，經由芯柱的一導管將燈罩內的殘餘空氣抽出。在抽氣之後，經由芯柱的導管將一流體灌入燈罩內。在灌氣之後，封閉導管，使得燈罩處於氣密狀態。
在本發明的一實施例中，上述的LED燈泡製造方法更包括在將芯柱的側裙燒結至燈罩之後，後加熱開口及頸縮部，使得開口及頸縮部的受熱溫度為一後加熱溫度，並持續一後加熱時間。
在本發明的一實施例中，上述的後加熱溫度小於或等於前加熱溫度。
在本發明的一實施例中，上述的LED燈泡製造方法更包括將一燈頭安裝至燈罩並耦接至這些導體。
在本發明的一實施例中，上述的燈罩的材質採用鈉鈣玻璃。
在本發明的一實施例中，上述的與開口相鄰的頸縮部的局部的長度大於開口的最大外徑的一半。
基於上述，在本發明中，由鈉鈣玻璃所製成的燈罩可提升LED燈泡的造型、顏色及光的反射所產生的視覺效果。此外，支撐架的設置（特別是支撐架可在穿過燈罩的開口後展開並抵靠於燈罩的內面）可讓LED發光模組穩定地定位在燈罩內。另外，當燈罩具有瓶狀或類似狹長狀時，LED發光模組的長度可大於燈罩的長度的40%，以提升LED燈泡的視覺效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
請參考圖1，在本實施例中，LED燈泡100包括一燈罩110、一芯柱120、多個導體130、一LED發光模組140及一流體150。燈罩110及芯柱120以剖面呈現。燈罩110具有一開口112。芯柱120（例如芯柱120的一側裙122）連接燈罩110並封閉開口112。芯柱120具有一支撐部124及一導管126，支撐部124位於燈罩110內，且導管126具有位於燈罩110內的一開放端126a及位於燈罩110外的一封閉端126b。這些導體130穿設於芯柱120。LED發光模組140安裝至支撐部124並耦接至這些導體130。
在本實施例中，這些導體130可構成自多個不同粗細且彼此焊接或折彎的導體來耦接至LED發光模組140。流體150充填於燈罩110內。流體150可為非導電性流體150，例如惰性氣體（如氦氣）。
在本實施例中，LED燈泡100可更包括一燈頭160，其安裝至燈罩110，並耦接這些導體130。在圖1中，燈頭160也以剖面呈現。在其他未繪示的實施例中，LED燈泡100也可不包括前述燈頭160，使得這些導電直接連接到電源。
由於鈉鈣玻璃因其特性而不易加工，所以傳統上燈罩材質不採用鈉鈣玻璃，而是採用鉛矽酸鹽玻璃或硼矽酸鹽玻璃。在本實施例中，透過特定的製程步驟方法，燈罩110的材質可採用鈉鈣玻璃（soda-lime glass），鈉鈣玻璃的優點在於製造成本低廉，滲入特定元素或物質後，可以呈現不同的晶瑩剔透的顏色，但因其熱膨脹係數較大，若有特定區域受熱過多，則該區域體積容易膨脹過多而造成脆裂，因此需要進行熱加工的工藝，例如燈泡的製造即不會考慮使用鈉鈣玻璃。鈉鈣玻璃較正式的名稱是鈉鈣矽酸鹽玻璃，又簡名為鈉玻璃。鈉鈣玻璃基本成分為二氧化矽並含有特定比例的氧化鈉及特定比例的氧化鈣的材料，在本實施例中，鈉鈣玻璃是由65~75%的二氧化矽(SiO2)、12~18%的碳酸鈉(Na2CO3)、5~12%的碳酸鈣(CaCO3)以及其他材料等經高溫熔融、成型、冷卻後所製得。鈉鈣矽酸鹽玻璃是生產歷史最悠久的玻璃系統，也是當今產量最高且用途最廣的一種玻璃。鈉鈣玻璃常見應用於玻璃容器，特別是食品包裝用的瓶罐。
在本實施例中，燈罩110可採用以鈉鈣玻璃為材質的容器，特別是各種資源回收的酒瓶。除了環保及節能的目的外，市售的酒瓶本身的造型、顏色及光的反射所產生的視覺效果極為多樣。因此，當燈罩110採用以鈉鈣玻璃為材質的酒瓶或其他容器時，其可較先前技術的燈罩所採用的鉛矽酸鹽玻璃或硼矽酸鹽玻璃提供更豐富且更多元的視覺效果。
請參考圖1及圖2，在本實施例中，為了將LED發光模組140定位於燈罩110內，LED燈泡100可更包括一支撐架170，其安裝至支撐部124並抵靠於燈罩110。支撐架170與燈罩110之間的接觸點C的數量等於或大於二，意即經由多點接觸來提高定位的穩定度，其可使LED發光模組140穩定於燈罩內部，當燈泡100晃動時，LED發光模組140可以相對穩定於燈泡內部以減少折斷或彎曲之發生。這些接觸點C之間的最大直線距離大於開口112的最大內徑，意即支撐架170可在穿過燈罩110的開口112後展開並抵靠於燈罩110的內面。
在本實施例中，燈罩110具有一側壁114及與側壁114連接於一交界B的一底壁116，且支撐架170與燈罩110的這些接觸點C的至少一個位於交界B，其中側壁114可如圖1所示，為一平整曲面，即以側面剖視圖來看，自兩邊之側壁自交界B往上大致為一直線；在另一實施例中，側壁114可為一具有曲線之曲面，即以側面剖視圖來看，任一邊之側壁自交界B往上可為一曲線。此外，如圖1所示，側壁114與底壁116在交界B所夾之角度約略為90度，其樣式呈現一圓滑角；而在另一實施例中壁114與底壁116在交界B所夾之角度可為銳角或鈍角，亦可有不同之樣式。從另一個觀點來看，當燈罩110採用酒瓶或類似的狹長瓶罐時，燈罩110具有形狀漸縮並構成開口112的一頸縮部110a、接續頸縮部110a的身體部110b、以及接續身體部110b並遠離頸縮部110a的一站立部110c。支撐架170與燈罩110的這些接觸點C位於站立部110c。站立部110c可提供站立功能，故不限於圖1所示的平坦狀，亦可為弧面狀、多爪狀、同心圓狀等不同樣式。在另一實施例中，站立部可不做為站立之用，配合燈座之樣式，站立部110c可以騰空，距離地面或桌面有一高度；此外，LED燈泡100亦可與圖1所示呈現倒立之樣態，即燈頭160朝下，站立部110c朝上。
在本實施例中，支撐架170包括一主幹172及多個分支174。主幹172延伸自支撐部124，且LED發光模組140安裝在主幹172上，且這些分支174延伸自主幹172並各自接觸燈罩110。這些分支174可在穿過燈罩110的開口112後展開並抵靠於燈罩110的內面。在本實施例中，主幹172可由導體130的一部分所構成，而這些分支174具有彈性並可接觸燈罩110的側壁114與底壁116之間的交界B。在另一實施例中，若燈罩110無側壁114與底壁116之結構，舉例來說，燈罩之頂部(或底部)為一曲面結構，則支撐架170透過至少3個分支174與燈罩內部之曲面接觸與抵靠，亦可有固定LED發光模組140之效果。
在本實施例中，當燈罩110採用酒瓶或類似的狹長瓶罐時，燈罩110呈現瓶狀並沿著一中心軸線A延伸，而LED發光模組140在中心軸線A上的投影長度可大於燈罩110在中心軸線A上的投影長度的40%，如此LED發光模組140所發出之光才會於整個燈泡100中均勻發出，若低於此比例，則會造成於燈泡頂部或底部呈現局部發光較亮，局部發光較暗之現象，減損光形美感且會降低發光效能。此外，若LED發光模組140之長度若過短，其將導致支撐架170之主幹172和分支174的長度過長，除了影響美觀外，也會影響支撐的穩定度，因此發明人於反覆試驗後發現當LED發光模組140在中心軸線A上的投影長度大於燈罩110在中心軸線A上的投影長度的40%時，較可兼顧發光效能、光形美感、發光模組穩定度、與整燈外觀美觀等要素。
在本實施例中，LED發光模組140可為可撓式LED發光模組，故可彎曲成各種形狀（例如螺旋狀），如圖1所示之螺旋狀，其亦可彎曲成圖3及圖4所示之U型和心型，因而呈現出燈絲造型的視覺效果，此外因為可撓式LED發光模組的可撓特性，其可以在穿過頸縮部110a時壓縮變形，而於穿過之後在燈罩110中展開，換言之LED發光模組140的最大寬度係可大於頸縮部110a之內徑。
在另一實施例中，如圖5所示，LED燈泡100可包括多個LED發光模組140，其可為硬式LED發光模組。這些LED發光模組140可相互串聯。在其他未繪示的實施例中，這些LED發光模組140也可相互並聯。
在又一實施例中，相較於圖1的實施例，如圖6所示，LED燈泡100可更包括一外燈殼180及一液體190。外燈殼180包圍燈罩110，以與燈罩110形成包圍燈罩110的一層狀空間S。液體190則位於層狀空間S內。在光線的折射及反射下，這樣的設置也可產生不同的視覺效果。
在說明有關於LED燈泡的多個實施例如上後，下文將說明依照本發明的一實施例的一種LED燈泡製造方法。
請參考圖1，依照本實施例的LED燈泡100的製造方法包括下列步驟。
首先，經由燈罩110的開口112將芯柱120及安裝至芯柱120的支撐部124的LED發光模組140定位至燈罩110內，其中LED發光模組140耦接至穿設於芯柱120的這些導體130。
接著，前加熱燈罩110的開口112及與其相鄰的頸縮部110a的局部，使得開口112及頸縮部110a的受熱溫度為一前加熱溫度，並持續一前加熱時間。在本實施例中，與開口112相鄰的頸縮部110a的局部的長度大於開口112的最大外徑的一半。
在前加熱之後，主加熱燈罩110的開口112及與其相鄰的頸縮部110a的局部，使得開口112及頸縮部110a的受熱溫度為一主加熱溫度，同時將芯柱120的側裙122燒結至燈罩110，以封閉燈罩110的開口112。在本實施例中，主加熱溫度（例如攝氏500至600度）大於前加熱溫度（例如攝氏300至400度）。鈉鈣玻璃的特性在於其膨脹係數較大，因此局部的加熱容易造成玻璃碎裂，無法作為封泡之用，而使用本發明實施例之作法，能讓納鈣玻璃於受熱燒結時，於上述之條件下，溫度分布較為均勻，因此大大減少受熱不均而脆裂之現象。
在主加熱之後，經由芯柱120的導管126將燈罩110內的殘餘空氣抽出。
在抽氣之後，經由芯柱120的導管126將流體150灌入燈罩110內。
在灌氣之後，封閉導管126，使得燈罩110處於氣密狀態。
在本實施例中，可更包括在將芯柱120的側裙122燒結至燈罩110之後，後加熱開口112及頸縮部110a，使得開口112及頸縮部110a的受熱溫度為一後加熱溫度，並持續一後加熱時間。在一實施例中，後加熱溫度可小於或等於前加熱溫度。
在本實施例中，LED燈泡製造方法可更包括將燈頭160安裝至燈罩110並耦接至這些導體130。
綜上所述，在本發明中，由鈉鈣玻璃所製成的燈罩可提升LED燈泡的造型、顏色及光的反射所產生的視覺效果。此外，支撐架的設置（特別是支撐架可在穿過燈罩的開口後展開並抵靠於燈罩的內面）可讓LED發光模組穩定地定位在燈罩內。另外，當燈罩具有瓶狀或類似狹長狀時，LED發光模組的長度可大於燈罩的長度的40%，以提升LED燈泡的視覺效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧LED燈泡
110‧‧‧燈罩
110a‧‧‧頸縮部
110b‧‧‧身體部
110c‧‧‧站立部
112‧‧‧開口
114‧‧‧側壁
116‧‧‧底壁
120‧‧‧芯柱
122‧‧‧側裙
124‧‧‧支撐部
126‧‧‧導管
126a‧‧‧開放端
126b‧‧‧封閉端
130‧‧‧導體
140‧‧‧LED發光模組
150‧‧‧流體
160‧‧‧燈頭
170‧‧‧支撐架
172‧‧‧主幹
174‧‧‧分支
180‧‧‧外燈殼
190‧‧‧液體
A‧‧‧中心軸線
B‧‧‧交界
C‧‧‧接觸點
S‧‧‧層狀空間
圖1是依照本發明的一實施例的一種LED燈泡的剖視圖。 圖2是圖1的LED燈泡沿著I-I線的剖視圖。 圖3是依照本發明的另一實施例的一種LED燈泡的剖視圖。 圖4是依照本發明的另一實施例的一種LED燈泡的剖視圖。 圖5是依照本發明的另一實施例的一種LED燈泡的剖視圖。 圖6是依照本發明的另一實施例的一種LED燈泡的剖視圖。

Claims (25)

  1. 一種LED燈泡，包括： 一燈罩，具有一開口，其中該燈罩的材質包括鈉鈣玻璃； 一芯柱，連接該燈罩並封閉該開口，其中該芯柱具有一支撐部及一導管，該支撐部位於該燈罩內，且該導管具有位於該燈罩內的一開放端及位於該燈罩外的一封閉端； 至少二導體，穿設於該芯柱； 至少一LED發光模組，安裝至該支撐部並耦接至該至少二導體；以及 一流體，充填於該燈罩內。
  2. 一種LED燈泡，包括： 一燈罩，具有一開口； 一芯柱，連接該燈罩並封閉該開口，其中該芯柱具有一支撐部及一導管，該支撐部位於該燈罩內，且該導管具有位於該燈罩內的一開放端及位於該燈罩外的一封閉端； 至少二導體，穿設於該芯柱； 至少一LED發光模組，安裝至該支撐部並耦接至該至少二導體； 一流體，充填於該燈罩內；以及 一支撐架，安裝至該支撐部並抵靠於該燈罩，其中該支撐架與該燈罩之間的接觸點的數量等於或大於二，且該些接觸點之間的最大直線距離大於該開口的最大內徑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的LED燈泡，其中該燈罩具有一側壁及與該側壁連接於一交界的一底壁，且該支撐架與該燈罩的該些接觸點的至少一個位於該交界。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的LED燈泡，其中該支撐架具有一主幹及多個分支，該主幹延伸自該支撐部，該LED發光模組安裝在該主幹上，且該些分支延伸自該主幹並各自接觸該燈罩。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的LED燈泡，其中該燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。
  6. 一種LED燈泡，包括： 一燈罩，具有一開口； 一芯柱，連接該燈罩並封閉該開口，其中該芯柱具有一支撐部及一導管，該支撐部位於該燈罩內，且該導管具有位於該燈罩內的一開放端及位於該燈罩外的一封閉端； 至少二導體，穿設於該芯柱； 至少一LED發光模組，安裝至該支撐部並耦接至該至少二導體；以及 一流體，充填於該燈罩內， 其中該燈罩呈現瓶狀並沿著一中心軸線延伸，且該LED發光模組在該中心軸線上的投影長度大於該燈罩在該中心軸線上的投影長度的40%。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的LED燈泡，其中該燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的LED燈泡，更包括： 一支撐架，安裝至該支撐部並抵靠於該燈罩，其中該支撐架與該燈罩之間的接觸點的數量等於或大於二，且該些接觸點之間的最大直線距離大於該開口的最大內徑。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的LED燈泡，其中該燈罩具有一側壁及與該側壁連接於一交界的一底壁，且該支撐架與該燈罩的該些接觸點的至少一個位於該交界。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的LED燈泡，其中支撐架具有一主幹及多個分支，該主幹延伸自該支撐部，該LED發光模組安裝在該主幹上，且該些分支延伸自該主幹並各自接觸該燈罩。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的LED燈泡，其中該燈罩的材質包括鈉鈣玻璃。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，更包括： 一燈頭，安裝至該燈罩，並耦接該至少二導體。
  13. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，其中該LED發光模組的數量等於或大於二，且該些LED發光模組相互串聯或並聯。
  14. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，其中該LED發光模組為硬式LED發光模組或可撓式LED發光模組。
  15. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，其中該流體為非導電性流體。
  16. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，其中該流體為惰性氣體。
  17. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，其中該流體為氦氣。
  18. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，更包括： 一外燈殼，包圍該燈罩，以與該燈罩形成包圍該燈罩的一層狀空間；以及 一液體，位於該層狀空間內。
  19. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的LED燈泡，其中該燈罩具有一站立部，以提供站立功能。
  20. 一種LED燈泡製造方法，包括： 經由一燈罩的一開口將一芯柱及安裝至該芯柱的一支撐部的至少一LED發光模組定位至該燈罩內，其中該LED發光模組耦接至穿設於該芯柱的至少二導體； 前加熱該燈罩的該開口及與其相鄰的一頸縮部的局部，使得該開口及該頸縮部的受熱溫度為一前加熱溫度，並持續一前加熱時間； 在前加熱之後，主加熱該燈罩的該開口及與其相鄰的該頸縮部的局部，使得該開口及該頸縮部的受熱溫度為一主加熱溫度，同時將該芯柱的一側裙燒結至該燈罩，以封閉該燈罩的該開口，其中該主加熱溫度大於該前加熱溫度； 在主加熱之後，經由該芯柱的一導管將該燈罩內的殘餘空氣抽出； 在抽氣之後，經由該芯柱的該導管將一流體灌入該燈罩內；以及 在灌氣之後，封閉該導管，使得該燈罩處於氣密狀態。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的LED燈泡製造方法，更包括： 在將該芯柱的該側裙燒結至該燈罩之後，後加熱該燈罩的該開口及該頸縮部，使得該開口及該頸縮部的受熱溫度為一後加熱溫度，並持續一後加熱時間。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的LED燈泡製造方法，其中該後加熱溫度小於或等於該前加熱溫度。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的LED燈泡製造方法，更包括： 將一燈頭安裝至該燈罩並耦接至該至少二導體。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的LED燈泡製造方法，其中該燈罩的材質採用鈉鈣玻璃。
  25. 如申請專利範圍第20項所述的LED燈泡製造方法，其中與該開口相鄰的該頸縮部的局部的長度大於該開口的最大外徑的一半。
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