CN103842717A - 带有共成型压力通风部件的灯器具 - Google Patents

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CN103842717A CN201280045098.1A CN201280045098A CN103842717A CN 103842717 A CN103842717 A CN 103842717A CN 201280045098 A CN201280045098 A CN 201280045098A CN 103842717 A CN103842717 A CN 103842717A
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Abstract

公开了一种带有共成型压力通风部件的灯器具。本发明的实施例提供了使用高反射性塑料反射器(108,701,702)的凹槽式凹入固态灯具(100,700)。在至少一些实施例中，塑料反射器(108,701,702)可满足对于压力通风返回天花板应用中暴露于天花板平面上方的空间的机械部件的额外要求。示例实施例包含灯器具(100,700)，其具有LED光源以及从压力通风级塑料衬底和反射性材料(402,404)(例如，压力通风级塑料衬底和漫射白色反射性材料(402,404))共挤出的反射器(108,701,702)。在一些实施例中，压力通风级衬底包含聚醚酰亚胺、聚苯醚/聚苯乙烯混合物、聚碳酸酯、聚碳酸酯共聚物或前述的组合。

Description

带有共成型压力通风部件的灯器具
技术领域
本申请要求2011年7月24日提交的临时专利申请序列号61/511,069和2011年12月28日提交的非临时专利申请序列号13/338,582的优先权，这些申请的全部公开内容由此通过引用并入本文。
背景技术
作为现有照明***的替代，发光二极管(LED)照明***正变得更流行。LED是固态照明(SSL)的实例，并且具有优于传统照明解决方案(诸如白炽灯和荧光灯照明)的优点，因为它们使用更少的能量、更耐用、运行更久、可组合在可被控制来发出几乎任何色光的多色阵列中，并且通常不含铅或汞。在诸多应用中，一个或多个LED管芯(或芯片)安装在LED封装体之内或在LED模块上，LED封装体或LED模块可构成照明单元、灯、“灯器具”或更简单地说“灯具”的一部分，灯具包含向LED芯片提供电能的一个或多个电源。LED灯具可用允许其替代标准灯具或灯泡的形状因子来制作。LED也可用于代替荧光灯作为用于显示器的背光。
对于大部分LED灯，可选择LED来提供不同的光色，以组合来产生具有高显色指数(CRI)的光输出。例如，期望的颜色混合可使用蓝色、绿色、琥珀色、红色和/或红橙色LED芯片来实现。芯片中的一个或多个可为在带有磷光体或可否则具有局部地应用的磷光体的封装体中。可对LED灯器具使用半透明或透明材料来提供漫射、颜色混合，来另外引导光或充当保护LED的封罩。
刚性或半刚性材料可作为LED模块本身外部的光学元件而包含在灯具或灯中。此类光学元件可允许颜色的局部化混合、校准光，并且提供尽可能小的射束角。此类光学元件可包含反射器、透镜和/或透镜板。反射器可为诸如金属镜面型的，在其中光在不透明的镀银表面反射，或反射器由白色或近白色高反射性材料制成，或反射器使用白色或近白色高反射性材料。透镜可在复杂度和光学效应的等级方面变化，并且可为或可包含传统透镜、全内反射光学器件、或带有或不带有涂层或添加剂的玻璃板或塑料板。
发明内容
本发明的实施例提供了使用高反射性塑料反射器的凹槽(troffer)式凹入固态照明产品。在至少一些实施例中，带有塑料反射器的灯器具可满足对于压力通风(plenum)返回天花板应用中暴露于天花板平面之上的空间的机械部件的额外要求。因此，灯器具可由更低成本的材料制造，且/或制造为比传统金属凹槽更大，但仍可在压力通风天花板环境中使用。
本发明的示例实施例包含灯器具，其带有LED光源和反射来自该光源的至少一些光的共成型反射器。在一些实施例中，共成型反射器是从压力通风级衬底和反射性材料(例如，压力通风级塑料衬底和漫射白色反射性材料)共挤出的。在至少一些实施例中，灯器具还包含透镜或包含至少两块透镜板的透镜装置。在至少一些实施例中，灯器具可包含放置在反射器外部来支承该灯器具的盘，形成了天花板内凹槽式灯器具。
在一些实施例中，用于共成型反射器的压力通风级衬底包含聚醚酰亚胺、聚苯醚/聚苯乙烯混合物、聚碳酸酯、聚碳酸酯共聚物或前述的组合。在一些实施例中，更长的灯具可通过使用共成型反射器的两个互补部分来组装，其中这些部分适于端对端地接合。在一些此类实施例中，加强构件可在共成型反射器中使用。
在本发明的一些实施例中，LED光源包含带有至少两组LED的LED阵列，其中一组如果点亮则将发出具有从440nm至480nm的主波长的光，而另一组如果点亮则将发出具有从605nm至630nm的主波长的光。在一些实施例中，在一组中的LED以受激时发出具有从560nm至580nm的主波长的光的磷光体来封装。
在一些实施例中，一组LED如果点亮则将发出具有从435nm至490nm的主波长的光，而另一组如果点亮则将发出具有从600nm至640nm的主波长的光。在一些实施例中，一组中的LED以受激时发出具有从540nm至585nm的主波长的光的磷光体来封装。
根据本发明的至少一些实施例的灯器具可通过下列步骤制造：使压力通风级反射器共成型，将多个LED器件固定到散热器上来充当用于该灯器具的光源，并且将散热器与光源一起定位以便光的至少一部分从压力通风级反射器反射。在一些实施例中，散热器可定位在两块透镜板之间，这两块透镜板充当灯具的反射器或透镜组件的透镜或透镜部分。盘也可附接到灯具上来形成天花板中凹槽式灯具。
附图说明
图1是根据本发明的至少一些实施例的线性照明***(更具体而言，凹槽式灯器具)的顶透视图。
图2是图1的照明***的横截面视图。
图3是用于图1的照明***的散热器和光源的横截面视图。
图4是图1的照明***的共挤出的压力通风级反射器的一部分的放大横截面视图。
图5是图1的凹槽式灯器具的横截面侧视图。
图6是图1的凹槽式灯器具的底视图。
图7是根据本发明的示例实施例的另一种凹槽式灯器具的横截面侧视图。
图8是图7的凹槽式灯器具的底视图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更完整地描述本发明的实施例，在这些附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以诸多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将为彻底且完整的，并且将向本领域中的技术人员完全地传达本发明的范围。相同的标号在图中指示相同的元件。
将理解的是，尽管用语第一、第二等可在本文中使用来描述各种元件，但这些元件不应由这些用语限制。这些用语仅用于将一种元件与另一种元件彼此区分开。例如，第一元件可被称为第二元件，并且类似地，第二元件可被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。当在本文中使用时，用语“和/或”包含相关联的所列项目中的一个或多个的任意组合和全部组合。
将理解的是，当诸如层、区域或衬底的元件称为“在”另一个元件“上”或延伸“到”另一个元件“之上”时，元件可直接地在另一个元件上或直接地延伸到另一个元件之上，或也可存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接地在”另一个元件“上”或“直接地延伸到”另一个元件“之上”时，不存在中间元件。还将理解的是，当元件称为“连接”或“联接”到另一个元件上时，其可直接地连接或联接到另一个元件上，或可存在中间元件。相反地，当元件称为“直接地连接”或“直接地联接”到另一个元件上时，不存在中间元件。
可在本文中使用诸如“下方”或“上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相对用语来描述如图中所图示的一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系。将理解的是，这些用语意在涵盖除图中所描绘的定向之外的不同的器件定向。
本文中使用的用语仅出于描述特定实施例的目的，并且并非意在限制本发明。当在本文中使用时，除非上下文另外清楚地说明，否则单数形式“一种”、“一个”和“该”意在也包含复数形式。还将理解的是，当在本文中使用时，用语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”指定了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或增加。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包含技术和科学用语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。还将理解的是，本文中使用的用语应解释为具有与它们在本说明书的上下文和相关领域中的含义相一致的含义，并且不应以理想化或过度正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此限定。
除非另外明确地声明，否则比较性数量用语(诸如“小于”和“大于”)意在涵盖相等的概念。作为示例，“小于”不仅可表示最严格的数学意义上的“小于”，而且也可表示“小于或等于”。
共成型可用于根据本发明的示例实施例的灯器具的多部分。共成型包含在一个或有限数量的制造操作中使用具有不同光学和/或结构性能的至少两种不同的材料来制造灯具的部件。共挤出是共成型的类型。例如，零件的后表面和前表面可为共成型或共挤出到一起的不同的材料。两种材料之一可为反射性的或光学透明的，而另一种并非如此，以服务于不同的目的。一种材料可提供结构支承，而另一种材料提供合适的光学特性。期望的特性也可通过使用一种材料相对于另一种材料的非均匀分布来获得。这些示例只是将共成型用于灯器具部件的若干可能性。
在对更低成本的凹槽式凹入灯器具的追求中，将为有利的是利用高反射性塑料反射器，而非带有层压漫射白色反射膜的成型片状金属部件。类似地，用于将灯器具保持在天花板上的“凹槽”的盘或材料可为成型塑料。另外，此类灯具的性能也可受益于针对最大光学效率设计的白色表面的改善的反射率。然而，在凹入天花板应用中，存在对于暴露于天花板平面上方的空间的机械部件的额外要求。
一些建筑物利用管道HVAC***，其中空气返回口取代了标准天花板瓷砖(tile)，并且管道***将返回空气运送回加热和冷却***。这被称为无压力通风天花板。然而，越来越多的新建筑结构利用压力通风返回，其中天花板上方的整个空气空间是负压力的，并且通过特别地设计的灯器具(称为空气返回灯具)来允许空气通过来吸引返回空气，或通过特别安置在天花板栅格***中的缝来提供至加热和冷却***的返回空气路径来吸引返回空气。从照明供应商的角度来看，这些是“压力通风天花板应用”，或更简单地说，“压力通风应用”。
利用于天花板中的机械部件的塑料应当：a)不在压力通风应用中使用；或b)通过在国家消防协会(NFPA)标准90a(用于空调和通风***的标准)中在美国所要求的严格的监管要求。在NFPA262“用于线和线缆的火焰移动和烟的标准测试方法”中规定了用于验证这些要求的测试方法。在这些标准下，进行苛刻的测试来验证是否满足烟传播要求。尽管诸多塑料是阻燃剂且为自熄灭的，但当使用外部火源来烧灼它们时，它们仍会发出大量的烟。在压力通风应用中，如果火遇到天花板中的非常易于发烟的塑料，则烟将被立即吸入HVAC***中并且在整个建筑内扩散，危及建筑中正企图离开的人的健康和安全。
本发明的实施例能够通过将压力通风级塑料(诸如Halar 558，在线缆护套中使用的聚三氟氯乙烯，Sabic Ultem™，聚醚酰亚胺(PEI)，或Sabic Noryl™，聚苯醚/聚苯乙烯混合物，或设计成通过NFPA要求的特殊PC塑料或PC共聚物级塑料)用作压力通风空间与漫射白色材料之间的主要屏障或额外屏障来实现。合适的反射器可通过共成型来制造，例如，共模塑(使用以两种相异材料来进行的注射成型工艺)、共挤出(利用两种相异材料的挤出工艺)、层压、重叠模塑(overmolding)、超声波焊接、粘合紧固、机械紧固和其它方法，出于本公开内容的目的，这些方法可被称为共成型或制造共成型部件。这些应用数目众多，包含需要天花板平面上方的机械空间的所有类型的照明，包含下照光(downlight)、凹槽、应急照明等。反射材料可为诸如Bayer Makrolon™ 6265X或FR6901，或Sabic™ BFL4000或BFL2000。
图1是灯器具100的顶透视图，并且图2是根据本发明的示例实施例的灯器具100的横截面视图。灯器具100是线性灯具，作为示例，其可为“凹槽”式天花板内线性灯器具。然而，根据本发明的实施例的共成型反射器可与正方形或其它不同形状和类型的灯具中的任一种一起工作。灯器具100包含盘101、散热器102、反射器108以及端盖110和111。端盖110比端盖111更大，并且被定形为充当电路盒，以容纳用于驱动和控制光源的电子设备，诸如整流器、稳压器、定时电路和其它部件。
在图1和图2的示例中，反射器108包含与散热器的安装表面相对的平坦区域；然而，用于根据本发明的实施例的凹槽灯具的反射器可采用不同的形状。例如，反射器108在形状上可为抛物线形，或包含两个或多个抛物线区域。灯器具100包含LED器件和/或封装体112来充当光源。灯器具100还包含由放置在散热器的侧面处的两块透镜板115和116构成的漫射器透镜组件。
图3是图1的示例灯器具100的散热器区域的精细横截面视图，在其中散热器102和光源相当详细地可见。应当理解的是，图3提供了示例，仅因为诸多不同的散热器结构可用于本发明的实施例。显示了散热器相对于被照亮的房间的定向。散热器102的顶侧部分面对光引擎的内部腔。散热器102包含翅片结构304和安装表面306。安装表面306提供了基本上平坦的区域，LED器件112可安装在该基本上平坦的区域上用以用作光源。
图3的LED器件112可安装为正交地面对安装表面306来面对反射器的中心区域，或它们可形成角度来面对反射器的其它部分。在一些实施例中，可包含可选的挡板310(以虚线示出)。挡板310使可未经反射即离开灯器具的腔的以高角度从LED光源发出的光的量降低。此阻挡可帮助防止以高视角注视灯具时可看见的热斑或色斑。
图4图示了用于前图的凹槽式灯器具的反射器108的截面，再次强调的是，类似构造的反射器可在诸多不同的应用中使用并且可采用多种尺寸和形状中的任一种。材料402是压力通风级塑料。在示例实施例中，此材料应当为足够厚来通过压力通风烟传播测试，但不可更厚，以便降低材料成本。材料404是漫射白色反射性塑料，其示例先前已讨论。在此示例中，材料示出为共挤出的，但如所记述，存在诸多方法来使此反射器共成型以获得期望的结果，即用于凹槽或其它类型的灯器具、照明组件或照明***的低成本压力通风级反射器。
图5是灯器具100的剖面侧视图，并且图6是已讨论的天花板内凹槽灯器具100的底视图。在此角度下可见的是电路盒110附接至灯器具的背侧。如先前所描述，电路盒110容纳了用于驱动并控制光源的电子设备，并且附接到共成型反射器108的一端上。从电路盒到光源的布线可为通过散热器102中的孔或缝。在图6中，反射器108由透镜板115和116以及散热器102遮蔽不可见。在此视图中，观察者可领会的是，盘101被改变尺寸以适配在反射器/散热器/光源组件(光引擎)周围，并且使得灯具可作为压力通风级天花板凹槽来安装。
应当指出的是，用于根据本发明的实施例的凹槽式灯具的盘使灯器具的光引擎部分凹入天花板瓷砖的平面上方。因此，如果挡板并未包含在散热器中，则灯具的另外凹入的光发射部分可产生使得占据被照亮空间的人仍不可通过从远处注视灯具而容易地看到光的“源”的光模式。然而，使光产生部分凹入也可限制发光体(luminaire)将光广泛地分散到房间中的能力。然而，通过提供倾斜盘，来自光引擎的一些光可入射在盘的底侧表面上并照亮盘的底侧表面，以改善灯具的整体外观。
图7是线性灯器具700的剖面侧视图，并且图8是灯器具700的底视图。在图7和图8的示例实施例中，更长的灯器具通过使适于在缝703处端对端地接合的共成型反射器的互补的长形部分701和702互连来制成。端盖704和705为灯具提供了支承。端盖704比端盖705更大，并且被定形为充当电路盒来容纳用于驱动和控制光源的电子设备，诸如整流器、稳压器、定时电路以及其它部件。从端盖/电路盒到光源的布线可为通过散热器712中的孔或缝。反射器部分由透镜板715、716、717和718以及散热器712遮蔽不可见。散热器712的底侧暴露于室内环境。单件的盘719支承灯具；然而，透镜板由在缝720处接合的多部分构成。
仍参考图7和图8，取决于材料、其它支承结构以及灯具的长度，在灯具中也可包含加强构件740或多个加强构件740(如虚线所示)。例如，钢或铝的杆或柱可用作在根据本发明的示例实施例的灯器具的反射器中的加强构件。应当指出的是，尽管图7和图8的灯器具可由具有长形部分的反射器和透镜以及整体散热器和/或盘来组装，但也可组装相同类型和尺寸的灯具，其中所有零件都包含多个部分。例如，散热器可由适于端对端地接合的长形部分制成。也可使用具有多于两个长形部分的反射器或灯具的任何其它零件。在其中透镜组件的部分是端对端地接合的实施例中，可表述的是使用了四块透镜板，虽然仍可将此实施例考虑为具有两块透镜板的实施例，其中各透镜板包含两个部分。使用其它数量的透镜板或反射器部分的多种其它设计可设计成本发明的实施例。
对本发明的实施例使用的多芯片LED封装体可包含发光二极管芯片，这些发光二极管芯片发出各种色的光，这些光在混合时组合起来被感知为白光。也可使用磷光体。可在灯的LED组件中使用蓝色或紫色LED，并且可在灯具之内的载体上部署合适的磷光体。灯具的反射器也可用磷光体涂覆以提供远程(remote)波长转换。LED器件可包含对LED局部地封装的磷化涂层来产生各种颜色的光。例如，蓝移黄色(BSY)LED器件可与在载体上或在载体中或在反射器上的红色磷光体一起使用来产生基本上白色的光，或与散热器上的发红光的LED器件组合来产生基本上白色的光。此类实施例可产生CRI为至少70、至少80、至少90或至少95的光。通过使用用语“基本上白色的光”，可参考的是包含黑体轨迹点(blackbody locus of points)的色品图，其中用于源的点落在黑体轨迹点中的任意点的四个、六个或十个麦克亚当椭圆之内。
以上涉及的使用BSY和红色LED器件的组合来产生基本上白色的光的照明***可被称为BSY加红色***或“BSY+R”***。在此类***中，所使用的LED器件包含可运行来发出两种不同颜色的光的LED。在一个示例实施例中，LED器件包含一组LED，其中各LED如果点亮则发出具有从440nm至480nm的主波长的光。该LED器件包含另一组LED，其中各LED如果点亮则发出具有从605nm至630nm的主波长的光。之前的蓝色LED中的每一个都用在受激时发出具有从560nm至580nm的主波长的光的磷光体来封装，以便形成蓝移黄色LED器件。在另一个示例实施例中，一组LED发出具有从435nm至490nm的主波长的光，而另一组LED发出具有从600nm至640nm的主波长的光。磷光体在受激时发出具有从540nm至585nm的主波长的光。使用发出不同波长的光的多组LED来产生基本上白色的光的另一详细示例可在已授权的美国专利7,213,940中找到，该专利通过引用并入本文。
根据本发明的示例实施例的LED灯具的多种零件可由多种材料中的任一种制成。散热器可由金属或塑料制成，用于灯具的部件的壳体的各种部分也可由金属或塑料制成。可使用用于使多个零件互连的不同的紧固方法和机构来组装根据本发明的实施例的灯具。例如，在一些实施例中，可使用锁定突片和孔。在一些实施例中，可使用紧固件的组合，诸如突片、插销或其它合适的紧固装置以及紧固件的组合，它们将不需要粘合剂或螺钉。在其它实施例中，可使用粘合剂、螺钉、螺栓或其它紧固件来将各种部件紧固到一起。
尽管已在本文中图示并描述了具体实施例，那些本领域中的普通技术人员所领会的是打算实现相同目的的任何装置可替代所示具体实施例，并且本发明在其它环境中具有其它应用。本申请意在覆盖本发明的任何修改或变型。下列权利要求绝非意在将本发明的范围限于本文中描述的具体实施例。

Claims (25)

1.一种灯器具，其包括：
LED光源；以及
共成型反射器，以反射来自所述光源的至少一些光。
2.根据权利要求1所述的灯器具，其中，所述共成型反射器是共挤出的。
3.根据权利要求2所述的灯器具，其中，所述共挤出反射器包括压力通风级塑料和漫射白色反射性材料。
4.根据权利要求2所述的灯器具，其中，所述LED光源还包括至少两组LED，其中一组如果点亮则将发出具有从435nm至490nm的主波长的光，并且另一组如果点亮则将发出具有从600nm至640nm的主波长的光，一组以受激时发出具有从540nm至585mn的主波长的光的磷光体来封装。
5.根据权利要求4所述的灯器具，其中所述一组如果点亮则将发出具有从440nm至480nm的主波长的光，并且所述另一组如果点亮则将发出具有从605nm至630nm的主波长的光，一组以受激时发出具有从560nm至580nm的主波长的光的发光荧光体(lumiphor)来封装。
6.根据权利要求1所述的灯器具，还包括包含了至少两块透镜板的透镜。
7.根据权利要求6所述的灯器具，还包括布置在所述共成型反射器外部的盘。
8.根据权利要求7所述的灯器具，其中，所述LED光源还包括至少两组LED，其中一组如果点亮则将发出具有从435nm至490nm的主波长的光，并且另一组如果点亮则将发出具有从600nm至640nm的主波长的光，一组以受激时发出具有从540nm至585nm的主波长的光的磷光体来封装。
9.根据权利要求8所述的灯器具，其中所述一组如果点亮则将发出具有从440nm至480nm的主波长的光，并且所述另一组如果点亮则将发出具有从605nm至630nm的主波长的光，一组以受激时发出具有从560nm至580nm的主波长的光的发光荧光体来封装。
10.根据权利要求9所述的灯器具，其中，所述共成型反射器包括适于端对端地接合的至少两个长形部分。
11.根据权利要求10所述的灯器具，其中，所述共成型反射器包括加强构件。
12.一种用于灯器具的共成型反射器，所述共成型反射器包括：
压力通风级衬底；以及
与所述压力通风级衬底共成型的反射性材料。
13.根据权利要求12所述的共成型反射器，其中，所述压力通风级衬底和所述反射性材料是共挤出的。
14.根据权利要求13所述的共成型反射器，其中，所述压力通风级衬底包括聚醚酰亚胺、聚苯醚/聚苯乙烯混合物、聚碳酸酯和聚碳酸酯共聚物中的至少一种。
15.根据权利要求13所述的共成型反射器，还包括适于端对端地接合的至少两个长形部分。
16.根据权利要求14所述的共成型反射器，还包括加强构件。
17.一种组装灯器具的方法，所述方法包括：
使压力通风级反射器共成型；
将多个LED器件固定到散热器上来充当用于所述灯器具的光源；并且
将所述散热器与所述光源一起定位，以便至少一部分光从所述压力通风级反射器反射。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述反射器的所述共成型还包括使压力通风级衬底和在所述衬底上的反射性材料共挤出。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述反射器包括两个互补的长形部分，并且还包括使所述两个互补的长形部分端对端地接合。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述反射器中包含的加强构件。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述压力通风级衬底包括聚醚酰亚胺、聚苯醚/聚苯乙烯混合物、聚碳酸酯和聚碳酸酯共聚物中的至少一种。
22.根据权利要求18所述的方法，还包括将两块透镜板定位在所述散热器的侧面处。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括将盘安装在所述压力通风级反射器的外部。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述多个LED器件还包括所述至少两组LED，其中一组如果点亮则将发出具有从435nm至490nm的主波长的光，并且另一组如果点亮则将发出具有从600nm至640nm的主波长的光，一组以受激时发出具有从540nm至585nm的主波长的光的磷光体来封装。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述一组如果点亮则将发出具有从440nm至480nm的主波长的光，并且所述另一组如果点亮则将发出具有从605nm至630nm的主波长的光，一组以受激时发出具有从560nm至580nm的主波长的光的发光荧光体来封装。
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