(57)【要約】【課題】構造を複雑化せずにコストを抑えて高輝度化を可能にする照明装置及び画像表示装置を提供する。【解決手段】光源と、表面と裏面と端面とを有する導光板とを設けた照明装置において、前記裏面には、前記端面近傍に位置する第１光入射部を有し、前記表面には、前記端面近傍に位置する第２光入射部と、前記第１光入射部および前記第２光入射部から入射された光を出射する光出射部とを有し、前記端面には、前記端面の長手方向に沿って形成された凹部を有し、前記光源は、前記凹部を挟み込むように、前記第１光入射部と前記第２光入射部のそれぞれに配置された照明装置及びその照明装置を備えた画像表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、表面と裏面と端面とを有する導光板とを設けた照明装置において、
前記裏面には、前記端面近傍に位置する第１光入射部を有し、
前記表面には、前記端面近傍に位置する第２光入射部と、前記第１光入射部および前記第２光入射部から入射された光を出射する光出射部とを有し、
前記端面には、前記端面の長手方向に沿って形成された凹部を有し、
前記光源は、前記凹部を挟み込むように、前記第１光入射部と前記第２光入射部のそれぞれに配置されたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記凹部は、断面Ｖ字形を形成する二つの面が隣り合う形状を有し、
前記隣り合う二つの面が交わってなす稜線は、前記導光板の表面または前記裏面と平行に延びていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記隣り合う二つの面同士が９０°の角度で交わることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記凹部は、前記表面に対して所定の角度で傾斜する斜面と、前記表面と平行な平面とが隣り合う形状を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源は、前記端面に平行方向及び前記端面に垂直な方向に配列された複数の光源を有すること特徴とする請求項１から４のうちの１項に記載の照明装置。
【請求項６】
液晶パネルと、請求項１から５のうちの１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）の画像表示装置に用いられる照明装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、モニター等の表示部に用いられる液晶表示装置は、自ら発光しないため照明装置が設置される。
【０００３】
その種の照明装置は、液晶パネルの背面から照光するバックライト方式のものであり、エッジライト方式（サイドライト方式、導光板方式とも称される）と直下型方式がある。各種小型モニターやノート型パーソナルコンピュータに採用されるＬＣＤにはエッジライト方式の照明装置が多い。
【０００４】
エッジライト方式の照明装置に関して、特開２０１３−８９５６５号公報（特許文献１）に平面照明装置ユニットが開示されている。この平面照明装置ユニットでは、図５、図６に示すように、導光板ａと、光Ｏを前記導光板ａの一端面ｂに入射するＬＥＤ等の光源ユニットｃとを有している。なお、前記導光板ａでは、前記表面ａ１に設けた屈折を行う微細に凸状からなる光集光制御部と、前記導光板ａの裏面ａ２に設けた反射を行う光反射制御部とで、前記入射された光を前記屈折・反射して光を前記表面ａ１から出射させる構造である。
前記平面照明装置ユニットにおいて、前記導光板ａは光Ｏを前記表面ａ１から、図示しない微細なアパーチャを有した光変換体に向けて出射させる。前記光変換体の上方には、光を屈折させる円弧状部パターンを表面側に並列させた光制御シートを重ねて設けている。
【０００５】
特許文献１の平面照明装置ユニットにおいては、前記表面ａ１の微細な凸状の光集光制御部と、前記光変換体の微細なアパーチャと、前記光制御シートの円弧状のパターンとの位置を所定の関係になるように合わせることで、高輝度で鮮明な画像を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−８９５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１記載の平面照明装置ユニットにおいては、高輝度化には限界があった。これは、ＬＥＤを一列に並べているため、光源ユニットに搭載できるＬＥＤ数は画像表示装置の画面サイズにより制約を受けてしまうためである。
【０００８】
また、前記特許文献１の平面照明ユニットにおいて、高輝度で鮮明な画像を得るためには、前記導光板ａの微細な光集光制御部ａ１と、光変換体の微細なアパーチャと、光制御シートのパターンとの位置を所定の関係になるように合わせることが必要であるが、前記導光板ａ、光変換体、及び光制御シートはそれぞれ熱膨張率が異なる等の理由から、これらの位置を常に一致させるのは困難であった。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、構造を複雑化せずにコストを抑えて高輝度化を可能にする照明装置及びその照明装置を備えた画像表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光源と、表面と裏面と端面とを有する導光板とを設けた照明装置において、前記裏面には、前記端面近傍に位置する第１光入射部を有し、前記表面には、前記端面近傍に位置する第２光入射部と、前記第１光入射部および前記第２光入射部から入射された光を出射する光出射部とを有し、前記端面には、前記端面の長手方向に沿って形成された凹部を有し、前記光源は、前記凹部を挟み込むように、前記第１光入射部と前記第２光入射部のそれぞれに配置されたことを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照明装置によれば、光源と、表面と裏面と端面とを有する導光板とを設けた照明装置において、前記裏面には、前記端面近傍に位置する第１光入射部を有し、前記表面には、前記端面近傍に位置する第２光入射部と、前記第１光入射部および前記第２光入射部から入射された光を出射する光出射部とを有し、前記端面には、前記端面の長手方向に沿って形成された凹部を有し、前記光源は、前記凹部を挟み込むように、前記第１光入射部と前記第２光入射部のそれぞれに配置されたものであるので、前記導光板の表面側の第１光入射部と裏面側の第２光入射部に光源を配置できることから光源を少なくとも２列配置でき（前記第１又は第２の光入射部に複数列の光源を配置すればさらに配置できる光源を増やすことができる）、従来のように導光板の端面に向けた光源を１列しか配列できない場合に比べて、容易に光源の数を増やして光量を増やし高輝度化を容易にできる。
【００１２】
さらに一般的な画像表示装置の高輝度化を図る場合、前記特許文献１では、導光板の微細な光集光制御部と、光変換体の微細なアパーチャと、光制御シートのパターンとの位置合わせが必要であるが、熱膨張率の異なるこれらの位置を常に一致させるのは非常に困難である。またこれらの部材を寸法精度良く作成する必要がありコストがかかる。
これに対して、本発明では、そのような位置合わせを考慮する必要がなく、シート類についても一般的な構造をそのまま使用することができるため、確実にかつコストをかけずに高輝度化を実現することができる等の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を縦断した説明図である。
【図２】図１の照明装置における導光板の光路の説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る照明装置における導光板の光路の説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る照明装置における導光板の光路の説明図である。
【図５】従来の照明装置における導光板の斜視説明図である。
【図６】図５の導光板における光路の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を縦断した説明図、図２は、図１の照明装置における導光板の光路ＯＰの説明図である。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１に示すように第１実施形態に係る画像表示装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源１０と、前記光源１０から出射された光を光路ＯＰのように、表示パネル１２側に導く導光板１４とを設けた照明装置１６を備える。前記照明装置１６は、表面側が前記表示パネル１２に面し、かつ、端面１４ａの長手方向（紙面に垂直方向）に沿って楔状の溝（凹部に相当）１８が設けられた前記導光板１４と、前記導光板１４の表面１４ｕ側と裏面１４ｄ側に前記溝１８の底面１８ａを挟むように配列された前記光源１０（上下から挟む位置の光源１０、１０）とを有する。
【００１７】
図２に示すように、前記裏面１４ｄには、前記端面１４ａ近傍に位置する、下側の前記光源１０からの光が入射される第１光入射部１４ｄ１を有する。また、前記表面１４ｕには、前記端面１４ａ近傍に位置する、上側の前記光源１０からの光が入射される第２光入射部１４ｕ１と、前記第１光入射部１４ｄ１および前記第２光入射部１４ｕ１から入射された光を出射する光出射部１４ｕ２とを有する。図２では、前記第１光入射部１４ｄ１、前記第２光入射部１４ｕ１、前記光出射部１４ｕ２の領域を二点鎖線で示している。
前記導光板１４は、前記上下の光源１０、１０からの光が前記表面１４ｕの第２光入射部１４ｕ１及び前記裏面１４ｄの第１光入射部１４ｄ１から前記導光板１４内部に入射し、前記溝１８の底面１８ａ、１８ａで反射させて前記端面１４ａの垂直方向に導き、導いた光を前記表面１４ｕ側の光出射部１４ｕ２から前記表示パネル１２に向けて照射する光路ＯＰを有しているものである。
【００１８】
具体的には、図１に示す画像表示装置は、前記表示パネル１２が液晶パネルである液晶表示装置である。
この液晶表示装置は、前記光源１０や前記導光板１４等を含む照明装置１６と、前記表示パネル１２の液晶パネル、それらを駆動する図示しない回路基板を有してなる。
【００１９】
前記照明装置１６は、前記光源１０を設けた光源ユニット１０ａと、前記光源１０からの光を、前記表示パネル１２を照らすように導く前記導光板１４と、前記導光板１４表面１４ｕ側に配置された光学シート２０と、前記導光板１４の裏面１４ｄ側の反射シート２２とを備えると共に、それらを上下から挟み込んで保持する、樹脂製のＰシャーシ２４と金属製の裏板金２６とを備える。前記表示パネル１２は、前記照明装置１６と金属製のベゼル２８が上下から挟み込んで保持する構成である。
【００２０】
図２は、図１の光源ユニット１０ａ（片側）及び導光板１４の一部を模式的に示した図である。複数の前記光源１０が細長い板状基板に実装されている。その基板は向かい合わせになるように、断面がコの字状の光源保持部材１０ｂに例えば高放熱性両面テープで固定されている。以上の前記光源１０と前記光源保持部材１０ｂとが前記光源ユニット１０ａを構成する。前記光源ユニット１０ａが前記裏板金２６で固定される。
【００２１】
前記光源１０である複数のＬＥＤを実装する板状基板材料としては、例えばＦＲ４基板（高出力となる場合はアルミニウム基板）が好適であり、前記光源保持部材１０ｂとしては、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料が好ましい。なお、前記光源ユニット１０ａは、前記導光板１４に対して着脱可能に設置されても良い。これにより前記光源１０を前記導光板１４の端面１４ａではなく前記導光板１４の表面１４ｕと裏面１４ｄの両面に、前記導光板１４の端面１４ａに沿うように配置する。具体的には前記導光板１４の端面１４ａに平行に配列する（例えば図１、図２において紙面垂直方向に配列する）。
【００２２】
本実施形態では、前記溝（凹部）１８は、断面が楔状又はＶ字形を形成するように二つの面が隣り合う形状を有しており、前記隣り合う二つの面が交わってなす溝の稜線１８ｂは、前記表面１４ｕまたは前記裏面１４ｄと平行に延びている。
具体的には、前記導光板１４の端面１４ａ（図１では左右端面）に前記端面１４ａの長さ方向に沿って断面が楔状又はＶ字形の前記溝１８が設けられている。前記溝１８の断面Ｖ字形を形成する二面の底面１８ａ、１８ａ同士が交わって溝の稜線１８ｂを形成している。前記溝１８は前記導光板１４の表面１４ｕと前記端面１４ａとがなす角部と平行であり、前記溝の稜線１８ｂから前記端面１４ａに向かう前記二面の底面１８ａ、１８ａは、前記導光板１４の表面１４ｕ及び裏面１４ｄに対してそれぞれ４５度をなす関係を有している。
【００２３】
なお、前記導光板１４の端面１４ａは、図１に示すもののように、端から端まで（表面１４ｕ側から裏面１４ｄ側まで）が前記溝１８となっていても良く、また図２に示すもののように、前記端面１４ａの一部に前記溝１８が刻まれているものであっても良い。また、前記溝１８の底面１８ａ、１８ａ同士は９０度で交わるが、必ずしも９０度である必要はなく、前記光源１０の発光方向によって前記二面の底面１８ａ、１８ａ同士の角度を自由に例えば６０〜１２０度の間の角度に設定することができる。
【００２４】
図２に示すように、光路ＯＰについては、前記光源１０からの光を前記導光板１４に対して前記端面１４ａと平行に入射させる（前記導光板１４の厚さ方向に沿って入射させる）。すると、この入射光は、前記導光板１４の端面１４ａに形成された前記溝１８の底面１８ａ、１８ａで前記端面１４ａと垂直方向（前記導光板１４の平面方向に沿って）に反射する。熱膨張率の差（前記光源ユニット１０ａが固定される裏板金２６と前記導光板１４との熱膨張率の差）により、前記光源１０に対する前記導光板１４の位置が変動する場合は、その変動範囲内すべてで上記反射が成立するように設計を行う。もしくは前記光源１０に対する前記導光板１４の位置が一定となるような設計を行っても良い。前記端面１４ａと垂直方向に反射されたあとの光路ＯＰは、一般的な画像表示装置と同様であり、前記溝１８以外の部分について前記導光板１４は、元の構造をそのまま用いることが可能である。
【００２５】
また、前記導光板１４の材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）樹脂やＰＣ（ポリカーボネート）樹脂等の透明度の高い樹脂を用いることができる。
【００２６】
前記導光板１４の表示パネル１２側には、レンズシートや拡散シート等の前記光学シート２０が位置し、前記表示パネル１２とは反対側には前記反射シート２２が位置する。これらのシート類についても、一般的な構造をそのまま用いることが可能である。なお、シースルーモジュールのように光学シート類を有しない照明装置とする構成も可能である。また、前記表示パネル１２の液晶パネルと駆動回路基板については周知のものを使用できるため詳細を割愛する。
【００２７】
本実施形態に係る照明装置の作用効果を説明する。
【００２８】
従来の照明装置（図５、図６参照）では、導光板ａの端面ｂから光源ｃの光を入射する。前記光源ｃとして実装面と発光面が平行な上面発光ＬＥＤを用いる場合、前記上面発光ＬＥＤは前記導光板ａの厚さに対して幅が大きく、前記導光板ａの厚さ（画像表示装置の厚さ）から考えると、複数列の設置が困難であるため、ＬＥＤを一列に並べた光源ユニットを用いていた。そのため従来技術では、平面照明装置ユニットに実装できるＬＥＤの個数は画像表示装置の画面サイズにより上限があり高輝度化に限界があった。
【００２９】
これに対して、本実施形態によれば、前記導光板１４の端面１４ａ近傍に上下から光源ユニット１０ａを配置する場合、前記光源１０が、前記導光板１４の表面１４ｕと、裏面１４ｄとの両側に、前記導光板１４の端面１４ａに沿って複数配置されることになる。光源の個数は画像表示装置のサイズが同じでも、前記特許文献１のように導光板のいずれか一方の端面に光源を配置する場合の約２倍にまで増やすことができる。図１のように前記導光板１４の左右両端面に沿って前記光源１０を配置する場合、さらに差は広がり前記光源１０の個数は約４倍になる。このように光源の個数を容易に増やすことができる。
また、その場合、画像表示装置の厚さ方向に前記光源１０及び光源保持部材１０ｂの厚さが加わるが、同じだけ画像表示装置が厚くなるわけではない。一般的な画像表示装置では、光源や光源保持部材の厚さは導光板よりも薄いうえに、ＬＥＤ着脱時の強度を得るため導光板の数倍に相当する光源保持部材の幅（画像表示装置の厚さ方向の光源保持部材寸法）があるため（一例として、光源の厚さ１〜２ｍｍ、導光板の厚さ３〜５ｍｍ、光源保持部材の幅１０〜１５ｍｍ、光源保持部材の厚さ１ｍｍとなっている。）、本実施形態において、断面をコの字状にしてさらに前記導光板１４と前記光源保持部材１０ｂとの間に、前記光源１０を配置して、一定のクリアランスを確保したとしても、画像表示装置の厚さをそれほど厚くする必要はない。場合によっては同等に抑えることも可能である。
【００３０】
一方、導光板の端面に向かって設けられた光源が本実施形態ではなくなることで、光源が収納される側の額縁幅（表示可能エリアから画像表示装置までの距離）を光源の厚さ分、狭くすることが可能になる。言い換えれば同じ画面サイズでも画像表示装置の外形を容易に小さくすることができる。
【００３１】
また、一般的な画像表示装置の高輝度化を考える場合、前記特許文献１では導光板に微細なパターンを寸法精度良く作成する必要があり、コストアップの要因となる。一方で、本実施形態では、前記底面１８ａに反射されたあとの光の光路ＯＰが一般的な画像表示装置と同様であり、前記溝１８以外の部分について前記導光板１４は、元の構造をそのまま用いることが可能である。そのため製造コストを抑えることが可能である。
【００３２】
さらに、前記特許文献１では、高輝度化を図るために、導光板の微細な光集光制御部と、光変換体の微細なアパーチャと、光制御シートのパターンとの位置合わせが必要であるが、熱膨張率の異なるこれらの位置を常に一致させるのは非常に困難である。また、光変換体や光制御シートを寸法精度良く作成する必要がありコストがかかる。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、そのような位置合わせを考慮する必要がなく、シート類についても一般的な構造をそのまま使用することができるため、確実にかつコストをかけずに高輝度化を実現することができる等の優れた効果を奏し得る。
【００３４】
つまり、本実施形態では、画像表示装置を容易に高輝度化及び狭額縁化を実現することができる。通常の画像表示装置はもとより、光学シートがなく輝度が出にくいシースルー型表示装置や、画素数の増加に伴い開口率が下がる８Ｋ（８Ｋ  ＵＨＤＴＶ、８Ｋとは「横方向が７６８０ピクセル、縦方向が４３２０ラインの映像フォーマット」と称される）の画像表示装置についてさらに好適である。
【００３５】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態に係る照明装置１６における導光板１４の光路ＯＰの説明図であり、光源ユニット１０ａ及び導光板１４の一部を模式的に示した図である。図１、図２と同様箇所に同一符号を付している。
【００３６】
図３に示すように、第２実施形態に係る照明装置１６では、前記導光板１４の端面１４ａに形成する溝（凹部）１８の深さを深くして、前記導光板１４の表面１４ｕと裏面１４ｄとの両側に、それぞれ前記導光板１４の端面１４ａに沿って前記端面１４ａに垂直方向に２列の光源１０、１０を配置する。前記光源１０、１０…は、前記導光板１４の表面側と裏面側に前記溝１８の底面１８ａ、１８ａを挟むように前記端面１４ａに平行方向に複数の光源１０を配列し、前記端面１４ａに垂直な前記導光板１４の長さ方向に前記２列の光源１０、１０を配列することができる。この前記導光板１４では、上記した図２の場合と同様に、前記光源１０、１０からの光を前記導光板１４に対して前記端面１４ａと平行に入射させたのち、前記導光板１４の底面１８ａ，１８ａで前記端面１４ａと垂直方向に反射させる。
【００３７】
この第２実施形態に係る照明装置１６の前記導光板１４の光路ＯＰによれば、前記光源１０、１０…は、前記導光板１４の表面１４ｕと裏面１４ｄとの両側に前記溝１８の底面１８ａを挟むように前記端面１４ａに平行方向及び前記導光板１４の長さ方向に複数の前記光源１０、１０…を配列するので、前記光源１０、１０…（２列以上）の個数を増やしてさらなる高輝度化を実現することができる。
【００３８】
〔第３実施形態〕
図４は、本発明の第３実施形態に係る照明装置１６における導光板１４の光路ＯＰの説明図であり、光源ユニット１０ａ及び導光板１４の一部を模式的に示した図である。図１、図２と同様箇所に同一符号を付している。
【００３９】
第３実施形態では、前記導光板１４の端面に長さ方向に形成された溝（凹部）１８が、前記導光板１４の表面１４ｕに対して所定の角度で傾斜する斜面の底面１８ａ１、１８ａ１と、前記表面１４ｕと平行な面３０とを有する断面形状で構成されているものである。つまり前記導光板１４の端面の前記溝１８は、前記斜面の底面１８ａ１、１８ａ１と平行な面３０が段階的に組み合わされた断面形状を有している。
【００４０】
具体的には、図４に示すように、前記導光板１４の表面１４ｕと裏面１４ｄとの両側に、それぞれ前記導光板１４の端面に沿うように２列の光源１０、１０…を配置する。前記各光源１０、１０…に対応する位置に必要な幅の前記底面１８ａ１、１８ａ１が前記端面１４ａの垂直方向に複数に分割されて形成され、分割された前記各底面１８ａ１、１８ａ１の間は、前記表面１４ｕと平行な面３０、３０で接続されている。
【００４１】
すなわち、前記溝１８は、前記底面１８ａ１、１８ａ１同士が前記平行な面３０で繋がれた形状のものである。これにより、図２の場合と同様に、前記光源１０、１０…からの光を前記導光板１４に対して前記端面１４ａと平行に入射させたのち、前記端面１４ａの底面１８ａ１、１８ａ１で前記端面１４ａと垂直方向に反射させる。この場合、前記光源１０、１０に対する前記導光板１４の位置が一定となるような設計を行うことが望ましい。
【００４２】
この第３実施形態によれば、前記底面１８ａ１、１８ａ１を前記平行な面３０で繋ぐため、前記溝１８を斜面と平面というように段階的な面で形成することができる。前記光源１０の位置を前記導光板１４の端面１４ａに垂直方向に複数配列する場合、図３に示す第２実施形態の直線的な斜面の前記底面１８ａ、１８ａのものでは、同一側に並べた前記光源１０、１０同士の干渉を考えて斜面を大きくする、つまり、前記導光板１４を厚くする必要がある。これに比較して、第３実施形態のものでは、前記光源１０、１０同士が干渉しても前記底面１８ａ１、１８ａ１を前記端面１４ａの垂直方向にずらせばよいため、前記導光板１４の厚さを厚くする必要がない。したがって、上記の第２実施形態と同様のさらなる高輝度化の実現を第２実施形態よりも前記導光板１４の厚さ、つまり画像表示装置の厚さを薄くして実現することが可能になる。
なお、前記第１実施形態〜第３実施形態では、前記光源１０を、前記端面１４ａに平行方向に適宜に複数配列し、前記端面１４ａに垂直な方向に第１実施形態では前記光源１０を１列配列し、第２〜第３実施形態では、前記垂直な方向に前記光源１０を２列配列して複数の光源としていたが、本発明では、これに限定されず、前記垂直方向への光源の配列は３列以上配列しても良いことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の照明装置は、液晶表示装置のバックライトに利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  光源
１０ａ  光源ユニット
１０ｂ  光源保持部材
１２  表示パネル
１４  導光板
１４ａ  端面
１４ｄ  裏面
１４ｕ  表面
１６  照明装置
１８  溝
１８ａ  底面
１８ａ１  底面
１８ｂ  溝の稜線
２０  光学シート
２２  反射シート
３０  平行な面
ＯＰ  光路
【図１】
2019114413.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019114413.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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