(57)【要約】【課題】光取り出し効率を向上させること。【解決手段】本発明の照明モジュールは、光源部と、該光源部からの光が入射する入射面２１と該入射面２１から入射した光を出射する出射面２２とを有する導光手段２と、を備える照明モジュールであって、入射面２１は、出射面２２とのなす角度が鋭角となるように傾斜している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、該光源部からの光が入射する入射面と該入射面から入射した光を出射する出射面とを有する導光体と、を備える照明モジュールであって、
前記入射面は、前記出射面とのなす角度が鋭角となるように傾斜していることを特徴とする、照明モジュール。
【請求項２】
前記導光体は、複数の入射面と、前記複数の入射面に対応する１つの出射面とを有することを特徴とする、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項３】
前記導光体は、複数の出射面と、前記複数の出射面それぞれに対応する１以上の入射面とを有することを特徴とする、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項４】
前記導光体内を伝搬する光を拡散させる光拡散構造が前記出射面に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の照明モジュール。
【請求項５】
前記導光体は、該導光体内を伝搬する光を拡散させる光拡散剤を含有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の照明モジュール。
【請求項６】
前記導光体のうち入射面を含む一部を挟み込むように固定する固定部材をさらに備え、
前記光源部は、前記導光体の入射面と前記固定部材との間に配置されることにより前記固定部材に覆われていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の照明モジュール。
【請求項７】
前記光源部は、波長が異なる複数種類の光源であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の照明モジュール。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明モジュールを複数接合してなる照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明モジュールおよび照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、主に液晶表示装置のバックライト用途として、導光板を用いた平面光源が広く用いられている。一般に、導光板を用いた平面光源において、導光板は平板形状をしており、平板の平面に対して垂直に切り立った端面より光が入射され、導光板内を光が全反射を繰り返しながら導光板内を伝搬し、光の一部が全反射条件を破って導光板の平面部より外部に出射される。
【０００３】
上述のように、平板の平面に対して垂直に切り立った端面より光を入射した場合、導光板の平面部に何ら光を取り出す構造を有しない場合、全反射条件を破って外に取り出される光の量は極めて小さい。このため、一般に、導光板は、その平面部に全反射条件を破って光を取り出すための光散乱構造を備えている。
【０００４】
また、光散乱構造を有する導光板は、液晶表示装置以外の用途として照明装置にも採用されている。例えば、特許文献１には、導光板に対し、その光出射面に垂直な端面からＬＥＤアレイの出射光を入射させ、導光板表面の光拡散部で光を拡散させることによって出射面から導光板の外部に光を出射する照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９８７９２号公報（２０１０年９月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の照明装置において、光取り出し量が十分な程度に光散乱構造を構成するためには、光散乱構造の密度を高くする必要があるが、光散乱構造の製造はコストがかかる問題がある。また、光散乱構造より光を出射させる光量には上限があるため、平面光源の輝度が低くなる問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、光取り出し効率を向上させることが可能な照明モジュールおよび照明器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の照明モジュールは、光源部と、該光源部からの光が入射する入射面と該入射面から入射した光を出射する出射面とを有する導光体と、を備える照明モジュールであって、前記入射面は、前記出射面とのなす角度が鋭角となるように傾斜している。
【０００９】
上記の構成によれば、入射面が出射面に対して鋭角となるように傾斜しているため、入射面から入射した光は、導光体内を伝搬する際に、その一部が全反射条件を破って出射面から出射される。これにより、入射面が出射面に対して垂直な導光体を備えた構成よりも、光の出射量を増やすことができる。したがって、光取り出し効率を向上させることが可能な照明モジュールを提供することができる。
【００１０】
また、本発明の照明モジュールにおいて、前記導光体は、複数の入射面と、前記複数の入射面に対応する１つの出射面とを有する。
【００１１】
上記の構成によれば、複数の入射面に入射した光が１つの出射面から出射されるので、同一方向における光の出射量を増加させることができる。
【００１２】
また、本発明の照明モジュールにおいて、前記導光体は、複数の出射面と、前記複数の出射面それぞれに対応する１以上の入射面とを有する。導光体内を伝搬する光は、複数の出射面から出射されるので、広範囲を照らすことができる。
【００１３】
また、前記導光体内を伝搬する光を拡散させる光拡散構造が前記出射面に形成されていてもよいし、前記導光体が、該導光体内を伝搬する光を拡散させる光拡散剤を含有していてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、導光体のあらゆる面から光を取り出すことができる。
【００１５】
また、本発明の照明モジュールは、前記導光体のうち入射面を含む一部を挟み込むように固定する固定部材をさらに備え、前記光源部は、前記導光体の入射面と前記固定部材との間に配置されることにより前記固定部材に覆われている。
【００１６】
上記の構成によれば、導光体の入射面に光源部の光を確実に入射させることができ、光源部へのごみの浸入を防止することができる。また、光源部が発する熱を放散することにより、導光体が熱変形することを抑止することができる。
【００１７】
また、本発明の照明モジュールにおいて、前記光源部は、波長が異なる複数種類の光源である。
【００１８】
上記の構成によれば、複数の波長成分を混ぜることにより、広い波長分布の光を出射することができる。
【００１９】
さらに、上記の課題を解決するために、本発明の照明器具は、上記照明モジュールを複数接合してなる。
【００２０】
上記の構成によれば、光取り出し効率を向上させることが可能な照明器具を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、光取り出し効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】照明器具の構成の一例を示す図である。
【図２】照明モジュールの一例を示す正面図である。
【図３】導光手段の一例を示す斜視図である。
【図４】照明モジュールの長手方向の端部付近の内部構成の一例を示す図である。
【図５】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】光源部の構成の一例を示す図である。
【図７】照明器具の設置例を示す斜視図である。
【図８】入射面と出射面が成す角θの影響を示す図である。
【図９】変形例における導光手段の一例を示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態における照明モジュールの一例を示す正面図である。
【図１１】図１０のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１２】第２の実施形態における導光手段の一例を示す斜視図である。
【図１３】第２の実施形態における照明モジュールの出射光の出射方向の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。以下、本発明における照明器具の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
（照明器具の構成）
図１は、照明器具の構成の一例を示す図である。図１（ａ）が照明器具を示す正面図であり、図１（ｂ）が照明器具を示す側面図である。図１（ａ），（ｂ）に示されるように、照明器具１は、複数の照明モジュール１００と、照明モジュール１００と同数の連結手段３とを含み、連結手段３によって複数の照明モジュール１００を互いに連結することによって構成される。ここでは、４つの連結手段３によって４つの照明モジュール１００を互いに連結させて正方形の形状に構成した照明器具１を例に示している。
【００２５】
なお、照明器具１は、４つの照明モジュール１００および４つの連結手段３を備える構成に限定するものではない。例えば、３つの照明モジュール１００および３つの連結手段を備える構成であってもよい。この場合、三角形の形状に構成した照明器具１を形成することが可能である。また、５つ以上の照明モジュール１００、および、それと同数の連結手段３を備える構成であってもよい。この場合、多角形の形状に構成した照明器具１を形成することが可能である。
【００２６】
図２は、照明モジュールの一例を示す正面図である。図２に示されるように、照明モジュール１００は、導光手段（導光体）２と固定手段（固定部材）４と結合部反射部材５と光源部７とを含む、細長い矩形形状の部材である。ここで、導光手段２の詳細について図３を参照しながら説明する。図３は、導光手段の一例を示す斜視図である。
【００２７】
導光手段２は、主に透光性を有するアクリル樹脂からなり、２つの鋭角を有する等脚台形の形状をした厚みのある板状の部材であり、平行をなす一対の辺に比して、一対の斜辺が比較的短い形状を有している。また、導光手段２は、等脚台形の一対の斜辺に相当する両側面（平行でない一組の対辺に対し厚さ方向となる面）それぞれが光源部７からの光が入射される入射面２１であり、下面が光源部７からの光が出射される出射面２２である。また、入射面２１と出射面２２との成す角度が鋭角となっている。
【００２８】
なお、導光手段２は、その材質をアクリル樹脂に限定するものではなく、例えばＰＣ(ポリカーボネート)やＰＳ(ポリスチレン)等の透光性を有しており、かつ、導光した光を出射面２２から取り出すことが可能な材質であればよい。
【００２９】
図４は、照明モジュールの長手方向の端部付近の内部構成の一例を示す図である。図２，４に示されるように、固定手段４は、導光手段２の入射面２１それぞれに設けられ、入射面２１を含む導光手段２の長手方向の端部を、入射面２１に沿って配された光源部７ごと両側より挟み込むように覆っている。このため、塵および埃が固定手段４内部に浸入するのを防ぐことができる。
【００３０】
また、光源部７は、固定手段４における導光手段２の入射面２１と対向する取付部に取り付けられている。固定手段４における取付部も、導光手段２の入射面２１と同じ傾斜を有している。固定手段４の材質は、熱伝導性の高い金属材料とすることが好ましい。これにより、光源部７の点灯時に発生する熱を効率よく伝熱し、外部に放熱することができる。また、固定手段４の形状は、図示の形状に限定するものではなく、デザイン性等を考慮して決定すればよい。
【００３１】
ここで、導光手段２と固定手段４との結合部付近における、より詳細な構成について図５を用いて説明する。図５は、図２のＸ−Ｘ線断面図である。光源部７から出射される光は拡がりをもっているため、放射角の大きい一部の光は入射面２１に入射されないことが想定される。このことに対応するために、照明モジュール１００は、図５に示されるように、導光手段２が結合部反射部材５を介して固定手段４によって挟み込まれる構成となっている。これにより、結合部反射部材５は、入射面２１から外れてしまう光源部７の光を反射して入射面２１に導くので、光源部７からの光の利用効率を向上することができる。
【００３２】
なお、結合部反射部材５の材質は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはシリコン樹脂等の樹脂や、これらの樹脂が表面にコーティングされたシート部材、あるいはアルミニウムやステンレス合金等の金属などである。
【００３３】
図６は、光源部の構成の一例を示す図である。図６に示されるように、光源部７は、ネジ止めや接着テープ等の手段により固定手段４の取付部に固定され、複数の発光素子（ＬＥＤ）１１１，１１２を含む。ＬＥＤ１１１は昼白色のＬＥＤであり、ＬＥＤ１１２は電球色のＬＥＤである。
【００３４】
複数のＬＥＤ１１１，１１２それぞれは、光源制御手段に制御され、光出力が調整される。このため、出射面２２からの取り出し光の光量調整が可能である。また、それらＬＥＤ１１１，１１２は直線状に並べて、ここではＬＥＤ１１１とＬＥＤ１１２とが交互に配置されている構成となっている。このような構成とすることにより、出射面２２からの取り出し光の色調調整が可能である。
【００３５】
例えば、出射面２２から昼白色の光を取り出したい場合は、昼白色のＬＥＤ１１１のみを点灯させればよく、電球色の光を取り出したい場合は、電球色のＬＥＤ１１２のみを点灯させればよい。また、昼白色のＬＥＤ１１１と電球色のＬＥＤ１１２とを同時に点灯し、各色の光量の割合を調整することにより、出射面２２からの取り出し光の色調を変化させることが可能である。また、複数のＬＥＤ１１１，１１２の光量および色調は、光源制御手段によって制御することが可能である。
【００３６】
なお、ここでは４つの昼白色のＬＥＤ１１１と４つの電球色のＬＥＤ１１２とを光源として使用する場合を例に説明したが、使用する光源の種類、色、配列および個数については上述した構成に限らず、目的に応じて種類、色、配列および個数を適宜決定すればよい。
【００３７】
（照明器具１の設置）
図７は、照明器具の設置例を示す斜視図である。図７に示されるように、照明器具１は、天井に設置された電源としての点灯手段に吊り下げ用のワイヤーによって接続され、吊り下げられることにより設置される。より具体的には、照明器具１におけるワイヤーの接続位置は、連結手段３である。なお、点灯手段と光源部７とを配線する配線方法としては、点灯手段と光源部７とを接続する配線と、ワイヤーとを兼用にする方法であってもよいし、点灯手段と光源部７とを接続する配線と、ワイヤーとを別に設ける方法であってもよい。
【００３８】
(入射面２１と出射面２２が成す角θの影響)
ここで、照明モジュール１００について、入射面２１と出射面２２が成す角θの影響について説明する。図８は、入射面と出射面が成す角θの影響を示す図である。図８（ａ）が、入射面と出射面が成す角θが９０°である、比較対象の導光手段の場合に対応し、図８（ｂ）が、入射面と出射面が成す角θが鋭角である、本実施の形態における導光手段の端部を含む一部を採用した場合に対応する。なお、図８（ａ）に示す導光手段２Ａおよび図８（ｂ）に示す導光手段２Ｂそれぞれと空気との界面はフレネル反射を生じ、光源部７はランバート配光を有する１０００ｌｍ出射光とする。
【００３９】
図８（ａ）に示されるように、比較対象の導光手段２Ａは、その形状が矩形板状であり、入射面２０と出射面２２が成す角θが９０°である。導光手段２Ａは、５ｍｍ厚のアクリル樹脂であり、拡散パターン等は施されていない。また、入射面２０に対向する端面２３には反射部材６が貼り付けられている。これら条件において、導光手段２Ａの入射面２０から入射した光は全反射により出射面２２からは出射されない。
【００４０】
一方、図８（ｂ）に示されるように、導光手段２Ｂとして、本実施の形態における導光手段２の端部を含む一部が採用されている。導光手段２Ｂの具体的な形状は、１つの入射面２１を含む台形板状である。また、導光手段２Ｂは、５ｍｍ厚のアクリル樹脂であり、拡散パターン等は施されていない。導光手段２Ｂにおいて、入射面２１と出射面２２が成す角θは、例えば７５°、６０°または４５°であり、入射面２１と反対側の端面２３には反射部材６が貼り付けられている。これら条件において、出射面２２に対して鋭角を成す入射面２１に光が入射した場合、全反射条件は崩れ、出射面２２から光を取り出すことができる。
【００４１】
ここで、入射面と出射面が成す角θを鋭角とすることにより、出射面からの光取り出し効率が向上する理由について説明する。表１は、導光手段２Ａ，２Ｂそれぞれについて設定された条件により、出射面２２からの出射光束をシミュレーションで比較した結果を示している。表１に示されるように、導光手段２Ａについて、角θが９０°の場合における出射光束は５８ｌｍであり、導光手段２Ｂについて、角θが７５°、６０および４５°それぞれの場合の出射光束は、それぞれ１１９、１９２、３３０ｌｍである。
【００４２】
θ＝９０°とθ＝４５°の結果を比較すると、θ＝４５°の出射光束はθ＝９０°に対し５．７倍となった。角θ＝９０°の場合にも出射面２２から出射しているのは、端面２３に反射部材６を貼付しているからである。これらの結果から、導光手段２Ｂにおいて、入射面２１と出射面２２との成す角θが鋭角を満たすように光が入射した場合、導光手段２Ａと比較して、出射面からの光取り出し効率が向上することが結果として得られた。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
＜変形例＞
第１の実施形態における照明モジュール１００が備える導光手段２は、その形状を等脚台形としていたが、この形状に限定するものではない。導光手段２と異なる形状の導光手段２Ｃを備えていてもよい。
【００４５】
図９は、変形例における導光手段の一例を示す斜視図である。図９に示されるように、導光手段２Ｃは、主に透光性を有するアクリル樹脂からなり、平行四辺形の形状をした厚みのある板状の部材である。導光手段２Ｃは、１組の相対する面が光源部７からの光が入射される入射面２１であり、入射面２１以外の１組の相対する面それぞれが出射面２２である。また、入射面２１と出射面２２との成す角度（θ１，θ２）が鋭角となっている。このような構成としても、導光手段２と同様に光取り出し効率を向上させることができる。なお、ここでは、導光手段２Ｃが平行四辺形の形状である場合を例に説明したが、このの形状に限定するものではない。入射面と出射面とが鋭角を成す条件下において、複数の出射面と、複数の出射面それぞれに対応する１以上の入射面を有する形状であればよい。より詳細には、複数の出射面それぞれに対応する複数の入射面を有する形状としては、出射面に対する角度が段階的に変化する複数の入射面を有する形状である。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態における照明器具１Ａは、図１０に示されるように照明モジュール２００を有し、照明モジュール２００が、第１の実施形態における照明器具１が備える照明モジュール１００と異なる点は、導光手段２が導光手段２Ｄに変更されている点である。以下では、導光手段２Ｄにおいて、導光手段２と同じ構成、構造または機能を有する部位には導光手段２と同じ記号を用い、異なる構成、構造または機能を有する部位には導光手段２と異なる記号を用いて説明する。
【００４７】
図１１は、図１０のＹ−Ｙ線断面図である。図１２は、第２の実施形態における導光手段の一例を示す斜視図である。図１１，１２に示されるように、導光手段２Ｄは、導光手段２の構成に加えて、その正面および背面に出射面を有する。以下では、導光手段２Ｄにおいて、導光手段２の出射面２２に対応する出射面を第１出射面２２といい、導光手段２Ｄの正面および背面それぞれの出射面を第２出射面２４という。
【００４８】
導光手段２Ｄの第２出射面２４の少なくとも一方には、図示しない拡散印刷、プリズム、マイクロレンズ等の拡散パターンが施されている。これら拡散パターンは、入射面２１から入射される光源部７からの出射光を、第２出射面２４から取り出す働きをするものである。
【００４９】
なお、導光手段２Ｄの第２出射面２４から光を取り出すために拡散性を付与する方法は、上記拡散パターンを施す方法に限らず、例えば拡散性を有する透光性の材料に基づいて形成した導光手段（例えば、光拡散剤を含有した導光手段）を使用してもよい。これにより、拡散印刷、プリズム、マイクロレンズ等の拡散パターンを施した場合と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
導光手段２Ｄの入射面２１から入射された入射光は、全反射を繰り返して導光手段２Ｄの内部を導光するが、第２出射面２４に施された拡散パターンに光が到達すると、入射光が拡散パターンにより拡散されることで全反射条件が崩れ、第２出射面２４から光が取り出される。
【００５１】
上述の導光手段２Ｄの構造によれば、図１３（図１３（ａ）は、第２の実施形態における照明モジュールを正面側から見た図、図１３（ｂ）は、第２の実施形態における照明モジュールをＺ−Ｚ線断面から見た図）に示すように、第２出射面２４の少なくとも一方に拡散パターンを施すことによって、第１出射面２２に加えて第２出射面２４からも光を取り出すことが可能となるため、照射領域をより広域化することが可能となる。
【００５２】
上述したように、光源部７は、固定手段４のうち、出射面２２に対し鋭角を成す入射面２１に対向する位置に配置されているので、光源部７の光は、出射面２２に対し鋭角に、入射面２１に入射される。これにより、矩形の導光手段を用いた場合と比較すると、出射面２２からの出射光を効率よく取り出し、照射面を照射することができる。
【００５３】
なお、照明用途に従来の平面光源を用いる場合、平板導光板の両面より光を出射するような形態も想定される。この場合、平板導光板の裏表両面が光出射面であるため、上記のように、平面導光板の表裏一方の面である第１の光出射面からの光出射量を制御するために、第１の光出射面の裏面である第２の光出射面に光拡散構造を形成すると、第２の光出射面からの光出射量に影響を及ぼしてしまう。よって、従来の平面光源では導光板の２面以上から光出射することが困難であるといえる。本発明は、この従来の問題点についても解決できる。
【００５４】
なお、第１の実施形態における導光手段２は、その形状を等脚台形としていたが、この形状に限定するものではない。入射面と出射面とが鋭角を成す条件下において、複数の入射面と、複数の入射面に対応する１つの出射面を有する形状であればよい。
【００５５】
また、本発明における導光手段２，２Ｃは、光拡散剤を含有した導光手段であってもよいし、それぞれの導光手段の出射面２２に上述の拡散パターンが施されていてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本発明の照明モジュール１００は、光源部７と、該光源部７からの光が入射する入射面２１と該入射面２１から入射した光を出射する出射面２２とを有する導光手段２と、を備える照明モジュールであって、入射面２１は、出射面２２とのなす角度が鋭角となるように傾斜している。
【００５７】
このため、出射面２２と鋭角を成す入射面２１に光が入射し、その光が導光手段２内を伝搬する際、全反射条件が崩れて光の一部が出射面２２から出射される。これにより、入射面２１が出射面２２に対して垂直な場合よりも光の出射量を増やすことができる。また、入射面２１を出射面２２に対して鋭角にした導光手段２を製造するのは、コストもかからず容易である。したがって、製造コストをかけずに容易に、光取り出し効率を向上させることができる。
【００５８】
本発明は、以上に述べた実施形態に限定されず、例えば照明モジュールの組み合わせにより、照明器具の外観形状及び器具光束を変更することができる。配線及び連結手段３の形状や構造は任意である。
【００５９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１，１Ａ  照明器具
２，２Ａ〜２Ｄ  導光手段（導光体）
３  連結手段
４  固定手段（固定部材）
５  結合部反射部材
６  反射部材
７  光源部
２０，２１  入射面
２２  出射面（第１出射面）
２３  端面
２４  第２出射面
１００，２００  照明モジュール
１１１，１１２  ＬＥＤ
【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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【図１３】
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