(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明または半透明の平面視矩形をした導光板と、この導光板の周縁一辺部に沿って配置された第１光源装置と、上記導光板の周縁部において上記第１光源装置の配置箇所と相対する他辺部に沿って配置された第２光源装置と、を備える面発光照明装置であって、
上記導光板は、上記一辺部または他辺部の寸法に対して圧倒的に小の厚み寸法を有した板状であり、
上記第１および第２光源装置は、各々、上記導光板の上記一辺部または他辺部に沿う方向に互いに離隔し、かつ直列または並列に接続された複数のＬＥＤチップからなる光源の組を、組ごとに発光色を異ならせて上記導光板の厚み内に複数組有し、
上記各組における光源は、上記導光板の厚み方向に重なるように配置されていることを特徴とする、面発光照明装置。
【請求項２】
上記光源を形成する複数個のＬＥＤチップは、上記各組ごとに独立して駆動可能である、請求項１に記載の面発光照明装置。
【請求項３】
上記光源を形成する複数個のＬＥＤチップは、その発光色が赤色、緑色および青色の各色毎に組となっているか、または黄緑色および青色の各色毎に組となっている、請求項１または２に記載の面発光照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば液晶パネル表示装置等、それ自体発光を行わない面的表示装置の視認性を高めるために、この面的表示装置をその背後から照明する、いわゆるバックライトと呼ばれる面発光照明装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
この種の面発光照明装置の一例としては、たとえば実公平４−１４９４３号公報に示されたものがある。この従来技術に係る面発光照明装置は、本願の図１１および図１２に示すように、一定厚みの透明または半透明の導光板ａの周縁部に凹陥部ｂを設け、この凹陥部ｂに、光源装置ｃがはめ込まれて構成されている。光源装置ｃは、本願の図１２に示すように、前面が開口する有底箱状反射ケースｄの底部にＬＥＤチップｅを配置するとともに、ケース内部を透明樹脂で充填して発光部ｆを構成し、この発光部ｆからリード端子ｇが延出させられたものである。
【０００３】
光源としてのＬＥＤチップｅが発する光は、上記反射ケースｄの内面によって反射させられて導光板ａの内部に照射され、こうして照射された光が導光板ａの表面および裏面の境界での全反射を繰り返しながら導光板ａの全域に及び、ある時点において導光板ａの表面から外部に放射される。その結果、導光板ａが一定の面積を有していて、光源装置ｃが導光板ａの周縁部に配置されているにもかかわらず、導光板ａの表面全面が光っているように見えるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＬＥＤチップは、単色発光であり、現在、大きく分けて赤色系、緑色系および青色系の発光色を有するものが入手可能である。
【０００５】
バックライトの発光色としては白色が理想的であるが、光源としてＬＥＤチップが用いられることから、従来のこの種の面発光照明装置の発光色としては、やむなく緑色系に限定されていた。また、所定の面積を有する導光板の全面を均一に発光させる必要から、一つの面発光照明装置には、離散的に配置された複数個のＬＥＤチップが使用されるが、これらはすべて同一の発光色のものであるため、面発光照明装置全体としての発光色を変化させることはできなかった。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤチップを光源として使用する面発光照明装置において、簡単な構成により、種々の発光色を選択することができ、ひいては、その発光色を変化させることができるようにすることをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００８】
本願発明によれば、透明または半透明の平面視矩形をした導光板と、この導光板の周縁一辺部に沿って配置された第１光源装置と、上記導光板の周縁部において上記第１光源装置の配置箇所と相対する他辺部に沿って配置された第２光源装置と、を備える面発光照明装置であって、上記導光板は、上記一辺部または他辺部の寸法に対して圧倒的に小の厚み寸法を有した板状であり、上記第１および第２光源装置は、各々、上記導光板の上記一辺部または他辺部に沿う方向に互いに離隔し、かつ直列または並列に接続された複数のＬＥＤチップからなる光源の組を、組ごとに発光色を異ならせて上記導光板の厚み内に複数組有し、上記各組における光源は、上記導光板の厚み方向に重なるように配置されていることを特徴とする面発光照明装置が提供される。
【０００９】
上記構成を備える面発光照明装置においては、発光色の異なる複数個のＬＥＤチップが互いに近接して配置されて光源を構成しているので、ＬＥＤチップの発光色が混じって生じる種々の発光色を実現することができる。
【００１０】
また、導光板の表面から見た場合、光源に近い領域においてさえ、各ＬＥＤチップから発せられる色の異なる光が導光板の厚み方向に重なるので、これら色の異なる光が混じった発光色として認識される。すなわち、各ＬＥＤチップから発せられる光の色が適正に混合され、たとえば、導光板の各領域において特定の色が強調されて発光色の偏在が起こるといった不具合が都合よく回避される。
【００１１】
好ましい実施形態においてはまた、上記光源を形成する複数個のＬＥＤチップは、各発光色の組ごとに独立して駆動可能としてある。このように構成すれば、各ＬＥＤチップの駆動電流または駆動電圧を変更するなどして、光源における各ＬＥＤチップの発光色の混合比率を変え、状況に応じて、この面発光照明装置の各ＬＥＤチップの発光色を変化させることができる。
【００１２】
好ましい実施形態においてはさらに、上記光源を形成する複数個のＬＥＤチップは、その発光色が赤色、緑色および青色の各色毎に組としてある。このように構成すれば、上記赤色、緑色、および青色は光の三原色であるので、各色のＬＥＤチップから発せられる光の強度を変化させることにより、あらゆる色を表現することができ、また、導光板の表面を白色に発光させる理想的な面発光照明装置を実現することができる。
【００１３】
好ましい実施形態においてはまた、上記光源を形成する複数個のＬＥＤチップは、その発光色が黄緑色および青色の各色毎に組としてある。黄緑色は、青色の要素と赤色の要素が適当な割合で混じり合った色とみることができる。したがって、このような黄緑色のＬＥＤチップと、青色のＬＥＤチップとから発する光を適度な割合で混合させると、結果的に光の三原色が適度に混じり合って白色に近い色を実現することができる。しかも、この場合、各光源においては、２個のＬＥＤチップが配置されるだけであるので、赤色、緑色および青色の３個のＬＥＤチップをもって光源を構成して白色光を実現する場合に比較し、ＬＥＤチップの個数を低減することができることによるコストダウンを図ることができるほか、一定の厚みを有する導光板の厚み方向に重なるように上記ＬＥＤチップを配置することが、より容易に行える。
【００１４】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明に係る面発光照明装置１０の一実施形態の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
【００１６】
これらの図に表れているように、上記面発光照明装置１０は、平面視矩形形状を有するとともに所定厚みをもつ透明または半透明の樹脂によって形成された導光板２０と、この導光板２０の短辺にそって形成された凹陥部２１に装着された光源装置３０とを備えている。
【００１７】
上記光源装置３０は、全面が開口する横長有底箱状の樹脂製反射ケース３１の底部にＬＥＤチップ３２を配置して発光部３３を形成するとともに、この発光部の下面から端子リード３４が延出させられて大略構成されている。そして、上記導光板２０の表面に形成されている凹陥部２１の形態もまた、上記光源装置３０の上記発光部３３がはまりこむことができるものとしてあり、その底部には、上記端子リード３４を導光板２０の下面から延出させるための貫通穴２２が形成されている。
【００１８】
上記反射ケース３１の底部には、反射ケース３１の長手方向に所定の間隔を開けて、実質的に２箇所の光源３５，３５が配置されている。そして、各光源３５は、反射ケース３１の高さ方向に重なるようにして、換言すると、装着状態において導光板２０の厚み方向に重なるようにして、発光色の異なる２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂを配置して形成されている。これら２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂは、たとえば、上側のチップを波長５６０〜５８０ｎｍの黄緑色発光のＬＥＤチップとし、下側のチップを波長４５０〜４９０ｎｍの青色発光のＬＥＤチップとすることができる。
【００１９】
本実施形態においては、上記黄緑色の２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｇ、および、各青色発光の２個のＬＥＤチップ３２Ｂ，３２Ｂは、それぞれ、電気的に直列に接続されており、かつ、各色ごとに個別駆動可能に形成されている。
【００２０】
すなわち、反射ケース３１を仮想線で示して端子板を透視的に表す図５に示されているように、反射ケース３１の底部には、反射ケース３１の長手方向に延びる細幅状の上側第１端子板４１ａ、上側第２端子板４１ｂ、上側第３端子板４１ｃ、ならびに、上記各端子板と互いに平行に延びる下側第１端子板４３ａ、下側第２端子板４３ｂ、下側第３端子板４３ｃが設けられており、上側第１端子板４１ａの端部にボンディングされた黄緑色発光のＬＥＤチップ３２Ｇと上側第２端子板４１ｂの一端部との間、および上側第２端子板４１ｃの他端部にボンディングされた黄緑色発光のＬＥＤチップ３２Ｇと上側第３端子板４１ｃとの間がそれぞれワイヤボンディングによって結線されており、同様に、下側第１端子板４３ａの端部にボンディングされた青色発光のＬＥＤチップ３２Ｂと下側第２端子板４３ｂの一端部との間、および下側第２端子板４３ｂの他端部にボンディングされた青色発光のＬＥＤチップ３２Ｂと下側第３端子板４３ｃとの間がそれぞれワイヤボンディングによって結線されている。また、上側第１端子板４１ａ、下側第１端子板４３ａ、上側第３端子板４１ｃおよび下側第３端子板４３ｃからは、それぞれ端子リード３４が一体的に延出させられている。上側の各端子板４１ａ，４１ｂ，４１ｃと下側の各端子板４３ａ，４３ｂ，４３ｃとは、互いに独立しているので、黄緑色発光の各ＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｇと、青色発光の各ＬＥＤチップ３２Ｂ，３２Ｂとは、互いに独立して駆動可能である。
【００２１】
上記光源装置３０は、たとえば次のようにして製造することができる。すなわち、上記各端子板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃおよび端子リード３４を含むように形成されたリードフレームを準備し、このリードフレーム上に上記の形態をもつ反射ケース３１を樹脂成形法によって形成する。そして、反射ケース３１の底部に臨む上記各端子板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃに、ＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｂのボンディングおよび上述のワイヤボンディングを行う。そして、リードフレームから、不要な部分を除去して、図４および図５に示されるような光源装置３０を取り出す。なお、図４に示されているように、この光源装置３０の反射ケース３１の凹陥部内に透明樹脂３６を充填してＬＥＤチップ３２およびワイヤボンディング部の保護を図る場合もある。
【００２２】
上記の光源装置３０は、図１および図２を参照して前述したようにして、導光板２０に装着される。本実施形態においては、反射ケース３１の長手方向に間隔を開けて２箇所設定される各光源３５，３５において、黄緑色発光のＬＥＤチップ３２Ｇと青色発光のＬＥＤチップ３２Ｂとが反射ケース３１の高さ方向、すなわち、導光板２０の厚み方向に重なるように配置されている。したがって、導光板２０の表面側から観察した場合、各光源３５，３５の近傍においてさえ、各ＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂから発せられる光が都合よく重畳するので、部分的な色の偏在が生じることなく、導光板２０の表面全体から、黄緑色と青色の混合色による照明が可能となる。
【００２３】
そして、各光源において、それぞれ発光色の異なる２個のＬＥＤチップが設けられているが、その発光色はとくに黄緑色と青色とが選ばれている。黄緑色は、青色の要素と赤色の要素が適当な割合で混じり合った色とみることができる。したがって、このような黄緑色のＬＥＤチップ３２Ｇと、青色のＬＥＤチップ３２Ｂとから発する光を適度な割合で混合させると、結果的に光の三原色が適度に混じり合って白色に近い色を実現することができる。しかも、本実施形態においては、黄緑色発光のＬＥＤチップ３２Ｇと、青色発光のＬＥＤチップ３２Ｂとは、互いに独立して駆動可能であるので、各色のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂの発光強度を所望のように調整することができる。したがって、本実施形態に係る面発光照明装置１０によって照明される面的表示装置が組み込まれた電子機器等の状況に応じて、その照明色を適宜変化させるといった使用方法が可能となり、表示の多様性を持たせることが可能となる。
【００２４】
図６は、上記光源装置３０の第２の実施形態を示している。本実施形態に係る光源装置３０においては、第２の端子板４１ｂを、黄緑色発光の２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｇおよび青色発光の２個のＬＥＤチップ３２Ｂ，３２Ｂのための共通電極とし、第１の端子板と第３の端子板とを、それぞれ、上側の端子板４１ａ，４１ｃと下側の端子板４３ａ，４３ｃとに分割している。上記各ＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｂは、すべて上記共通電極である第２の端子板４１ｂの両端部にボンディングされており、各ＬＥＤチップの上面電極は、それぞれ、上記上側第１端子板４１ａ、下側第１端子板４３ａ、上側第３端子板４１ｃおよび下側第３端子板４３ｃに対してワイヤボンディングによって結線されている。本実施形態においても、光源３５，３５は図６に仮想線で示す反射ケース３１の長手方向に間隔を開けて２箇所設けられており、各光源３５，３５において、上側の黄緑色発光のＬＥＤチップ３２Ｇと、下側の青色発光のＬＥＤチップ３２Ｂとが、反射ケース３１の厚み方向に重なるようにして、すなわち、装着状態において導光板２０の厚み方向に重なるようにして配置されている。そうして、この光源装置３０もまた、前述と同様にして、導光板２０に設けた凹陥部２１に発光部をはめこむようにして装着して、面発光照明装置１０を構成することができる。
【００２５】
本実施形態においても、前述の第１の実施形態に係る光源装置を用いた場合と同様の利点が得られるが、本実施形態においてはさらに、同一色発光のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｂが電気的に並列に接続されることになるので、各ＬＥＤチップを低電圧駆動することが可能となるという付加的な利点がある。このようにすれば、この種の面発光照明装置１０によって照明される面的表示装置が組み込まれた携帯型の電子機器の電源を小型化することができるようになり、この種の小型電子機器のさらなる小型化に大きく寄与する。
【００２６】
上記各実施形態については、ＬＥＤチップの発光色を種々変更することが可能である。すなわち、たとえば、赤色発光のＬＥＤチップと、緑色発光のＬＥＤチップとを相互に近接して配置するとともに、これらを相互に独立に駆動可能として各光源を構成すると、光のスペクトル帯中、赤色から緑色までのあらゆる色による発光が可能となる。
【００２７】
図７および図８は、上記光源装置３０の第３の実施形態を示している。本実施形態に係る光源装置３０においては、上記第１の実施形態および第２の実施形態に係る光源装置と同様、反射ケース３１の長手方向に間隔を開けて２箇所の光源３５，３５を設け、各光源３５は、反射ケース３１の厚み方向に重なるようにして発光色の異なる２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂを配置して構成されている。しかしながら、本実施形態においては、各光源３５，３５を構成する２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂは、共通接続されており、相互に独立して駆動することができない。より具体的には、反射ケース３１の長手方向に沿って、単独の第１の端子板４１ａ、単独の第２の端子板４１ｂおよび単独の第３の端子板４１ｃが直列状に配置され、上記第１の端子板４１ａの端部に発光色の異なる２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂが上下に並べてボンディングされ、各ＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂの上面電極と上記第２の端子板４１ｂの一端部との間がそれぞれワイヤボンディングによって結線されるとともに、第２の端子板４１ｂの他端部に発光色の異なる２個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂが上下に並べてボンディングされ、各ＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂの上面電極と上記第３の端子板４１ｃとの間がそれぞれワイヤボンディングによって結線されている。また、第１の端子板４１ａと第３の端子板４１ｃから、それぞれ端子リード３４が延出させられている。なお、上記各光源３５，３５を構成する発光色の異なる２個のＬＥＤチップとしては、上記第１および第２の実施形態と同様、黄緑色発光のＬＥＤチップ３２Ｇと、青色発光のＬＥＤチップ３２Ｂとすることができる。そうして、この光源装置３０もまた、前述と同様にして、導光板２０に設けた凹陥部２１に発光部をはめこむようにして装着して、面発光照明装置１０を構成することができる。
【００２８】
上記のように構成すれば、導光板２０の表面の発光色を種々に変化させることはできないが、単色のＬＥＤチップではなしえない照明色を実現することができる。たとえば、前述のように、各光源３５，３５を構成する２個のＬＥＤチップとして、黄緑色発光のものと、青色発光のものとを組み合わせることにより、白色に近い照明色を達成することが可能である。
【００２９】
図９は、上記光源装置３０の第４の実施形態を示している。本実施形態に係る光源装置３０においては、反射ケース３１の長手方向に間隔を開けて２箇所設けられる各光源３５，３５が、反射ケース３１の厚み方向に重なるようにして発光色の異なる３個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒを配置して構成されており、しかも、各色のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒを独立して駆動可能に構成している。より具体的には、反射ケース３１の長手方向に沿って、上段の第１の端子板４１ａ、第２の端子板４１ｂおよび第３の端子板４１ｃが直列状に配置されるとともに、これら上段の各端子板と平行するようにして、中段および下段の第１の端子板４２ａ，４３ａ、第２の端子板４２ｂ，４３ｂ、および第３の端子板４２ｃ，４３ｃが、各段について直列状となるように配置されている。そして、各段の第１の端子板４１ａ，４２ａ，４３ａの端部には互いに発光色の異なるＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２ＲがそれぞれボンディングされるとともにこれらＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒと各第２の端子板４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの一端部間がそれぞれワイヤボンディングによって結線され、各第２の端子板４１ｂ，４２ｂ，４３ｃの他端部には互いに発光色の異なるＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２ＲがそれぞれボンディングされるとともにこれらＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒと各第３の端子板４１ｃ，４２ｃ，４３ｃとの間がそれぞれワイヤボンディングによって結線される。ただし、各段に配置される２個のＬＥＤチップは、同一発光色のものとされる。また、各第１の端子板４１ａ，４２ａ，４３ａからそれぞれ端子リード３４が延出させられているとともに、各第３の端子板４１ｃ，４２ｃ，４３ｃからも端子リード３４が延出させられている。さらに、上記各光源３５，３５に反射ケース３１の厚み方向に重なるように配置される３個のＬＥＤチップは、たとえば、緑色発光のもの３２Ｇ、青色発光のもの３２Ｂおよび赤色発光のもの３２Ｒとされる。すなわち、光の三原色を構成する発光色を有するＬＥＤチップが上下方向に並べて配置される。そして、こうして形成される光源装置３０もまた、上記第１の実施形態について説明したのと同様にして、導光板２０に装着され、これよって面発光照明装置１０が形成される。
【００３０】
上記の実施形態においては、第１の実施形態について説明したのと同様の利点を有するが、本実施形態においては、光の三原色に相当する発光色をもつ３個のＬＥＤチップ３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒが各光源３５，３５において配置されているので、各発光色の強度を独立に制御することにより、あらゆる発光色をもって導光板２０の表面を光らせることができる。これにより、本実施形態に係る面発光照明装置１０によって照明される面的表示装置が組み込まれた電子機器等の状況に応じて、その照明色をあらゆる色に変化させるといった使用方法が可能となり、さらに表示の多様性を持たせることが可能となる。
【００３１】
もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではない。各実施形態においては、反射ケース３１の底部に複数の光源３５，３５を配置して光源装置３０を構成し、この光源装置３０を導光板２０に組み付けることによっているが、反射ケースを設けることなく、端子板に対して導光板の厚み方向に重なるように発光色の異なる複数個のＬＥＤチップをボンディングし、かつ所定のワイヤボンディングを行って光源を構成した状態において、これを直接的に導光板を構成するべき透明または半透明樹脂中にインサート形成してもよい。
【００３２】
また、ＬＥＤチップの端子板に対する接続も、上記の各実施形態のように伝統的なチップボンディングおよびワイヤボンディングによるほか、図１０に模式的に示すように、サイコロ状の形態をもつとともに上下面を全面電極３２ａ，３２ａとしたＬＥＤチップ３２を、所定の絶縁すきま４４を介して対向する端子４６間をまたぐようにして、ハンダ付け等により直接的に取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る面発光照明装置の一実施形態の平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】面発光照明装置に一体化される光源装置の第一の実施形態を示す正面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図３の光源装置の透視正面図である。
【図６】面発光照明装置に一体化される光源装置の第二の実施形態を示す正面図である。
【図７】面発光照明装置に一体化される光源装置の第三の実施形態を示す正面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】面発光照明装置に一体化される光源装置の第四の実施形態を示す正面図である。
【図１０】光源装置のＬＥＤチップの端子板に対する接続の他の方法を示す模式図である。
【図１１】従来技術に係る面発光照明装置を示す平面図である。
【図１２】図１１のXII − XII線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０  面発光照明装置
２０  導光板
２１  凹陥部
２２  貫通穴
３０  光源装置
３１  反射ケース
３２  ＬＥＤチップ
３２Ｇ  （黄）緑色発光のＬＥＤチップ
３２Ｂ  青色発光のＬＥＤチップ
３２Ｒ  赤色発光のＬＥＤチップ
３３  発光部
３４  端子リード
３５  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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