CN104246360A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的为一种照明装置，照明装置包括：形成在印刷电路板上的一个或更多个发光单元；树脂层，树脂层形成在发光单元上以使得发光单元被嵌在树脂层中；以及形成在树脂层的上侧上的扩散构件，其中在印刷电路板的上侧和扩散构件的下表面中的至少之一上形成有突出光学图案，由此可以实现各种几何光学图案，可以减小整体厚度并且由于获得柔性而可以在设计产品时提高设计上的自由度。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及照明装置的技术领域，并且更具体地涉及一种照明装置的结构，该照明装置的结构通过移除导光板能够使整体厚度变得更薄并且能够确保发光效率并实现各种光学图案。
背景技术
LED(发光二极管)器件是一种利用组合物半导体特性将电信号转换成红外线或光的装置。与荧光灯不同，由于LED器件不使用有害物质(比如，汞等)，所以与常规光源相比，LED器件引起环境污染的可能性低并且具有长的使用寿命。此外，有利的是，LED器件与常规光源相比耗电低，并且LED器件由于高色温而具有优异的明视度(visibility)和低的辉度(brilliantness)。
因此，目前的照明装置已经从使用传统光源(比如，常规白炽灯或常规荧光灯)的结构发展到使用前述LED器件作为光源的结构。具体地，通过使用如在韩国特开专利公报第10-2012-0009209号中所公开的导光板，提供了执行面发光功能的照明装置。
图1和图2示意性示出执行面发光功能的常规照明装置1。参照图1和图2，常规照明装置1配置成使得在衬底20上设置有平坦导光板30并且在导光板30的一侧上以阵列形状设置有多个侧视型LED 10(在附图中示出仅一个LED)。
从LED 10入射到导光板30的光(L)通过设置在导光板30的底表面上的微小反射图案或反射板40被反射到上部并且从导光板30发射。然后，光被发射到导光板30的上部从而穿过由透明材料制成的外壳50提供到外部。与如图2所示的概念性视图类似，可以将照明装置1配置成在导光板30与外壳50之间还添加有多个光学片(比如，扩散片31、棱镜片32、棱镜片33、保护片34等)。
前述照明装置1用于使光均匀地供应到外部。导光板30是一种用于提高照明装置1的亮度以及用于均匀地供应光的部件。前述照明装置1也是一种用于使从光源(即LED)发射的光均匀地传输的塑料模制透镜。因此，导光板30主要用作常规照明装置1的重要部件，但是由于导光板30本身的厚度，在将整个产品的厚度做薄方面存在限制。此外，因为导光板30的材料不是柔性的，所以不利的是，将难于将导光板应用于形成为弯曲的外壳50，从而不能容易地改变产品方案和设计。
[现有技术参考文献]
[专利参考文献]
韩国特开专利公报第10-2012-0009209号。
发明内容
技术问题
本发明着眼于在相关技术中存在的上述问题。本发明的一个方面提供了一种照明装置的结构，该照明装置的结构配置成使用树脂层，而不是导光板以将从发光单元发射的光引导至外部，由此使照明装置的整体厚度能够变得更薄。
本发明的另一方面提供了一种照明装置的结构，由于印刷电路板上部的或扩散构件下部的照明装置本身具有柔性，所以该照明装置的结构可以在提高产品设计上的自由度的同时保证可靠性。
本发明的又一方面提供了一种照明装置，该照明装置通过在印刷电路板的上侧或扩散构件的下侧处附加地形成突出光学图案而使得几何光学图案能够实现。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面，提供了一种照明装置，该照明装置包括：形成在印刷电路板上的一个或更多个发光单元；树脂层，该树脂层形成在发光单元上使得发光单元嵌在树脂层中；以及形成在树脂层的上侧上的扩散构件，其中在印刷电路板的上侧和扩散构件的下表面中的任一个上形成有突出光学图案。
发明的有益的效果
根据本发明，有利地是，通过移除导光板并使用树脂层引导光可以使发光单元的数量减少并且可以使照明装置的整体厚度更薄。
根据本发明，由于照明装置是使用柔性印刷电路板和树脂层形成的，所以可以保证柔性并且可以提高产品设计上的自由度。
另外，根据本发明，有利地是，可以提供一种照明装置，该照明装置能够通过在印刷电路板的上侧或扩散构件的下侧处进一步形成突出光学图案而实现几何光学图案。此外，可以提供具有改善的美感的光照明(lightlighting)并且可以将具有改善的美感的光照明应用于各种类型的照明装置。
此外，根据本发明，有利的是，因为提供了其结构能够有效地反射从发光单元发射的光的反射构件和反射图案，所以可以提高光的反射率，可以最大程度提高亮度，并且可以提供均匀的面光源。
另外，根据本发明，因为具有光学图案的第一光学基板或第二光学基板形成为在粘附层中设置有间隔部，所以可以防止从遮光图案生成热点和暗区，并且可以保证粘附到粘附层的部件的可靠性。另外，有利地是，可以实现光学特性之间没有显著不同的照明装置，并且可以使部件精确对准。
附图说明
包括附图来提供对本发明的进一步理解，并且将附图并入该说明书中并构成该说明书的一部分。附图示出本发明的示例性实施方案并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中:
图1和图2示意性示出常规照明装置的结构。
图3示出根据本发明的照明装置的主题。
图4示出其中将珠添加到如图3所示的本发明的照明装置的结构。
图5和图6分别示出其中将反射构件添加到如图3和图4所示的本发明的照明装置的结构。
图7和图8分别示出其中将光学片添加到如图5和图6所示的本发明的照明装置的结构。
图9和图10分别示出其中将粘附层片添加到如图7和图8所示的本发明的照明装置的结构。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述根据本发明的示例性实施方案，以使得本领域普通技术人员能够容易实施。然而，该发明可以以不同形式实施并且不应该理解为限于本文中所述的示例性实施方案。将理解的是，本文中所示出并描述的本发明的形式将被看作是本发明的优选实施方案并且在不脱离本发明的精神和范围内可以作出各种变化方案和修改方案。另外，在下面的描述中，将注意的是，当与本发明相关的常规元件的功能和元件的详细描述可能使本发明的要点不清楚的情况下，将省略这些元件的详细描述。现将更加详细地参考本发明的优选实施方案，本发明的优选实施方案的实施例示出在附图中。只要有可能，在整个附图和描述中将使用相同的附图标记指代相同或相似部分。
本发明涉及使用作为发光单元LED作为光源的照明装置。本发明的要点为提供一种照明装置的结构，该照明装置的结构通过移除导光板并用树脂层代替导光板并且还在照明装置内部中形成突出光学图案使得发射的光可以形成各种图案而可以提高美感并且可以创新性地减小照明装置的整体厚度，并且还可以保证柔性以及减少光源的数量。
此外，根据本发明的照明装置可以应用于对亮度有要求的各种灯装置，比如车辆用灯、家用照明装置以及工业用照明装置。例如，在将照明装置应用于车辆用灯的情况下，照明装置也可以应用于前灯、车内照明、门框板(door scuff)、后灯等。另外，根据本发明的照明装置可以应用于应用到液晶显示装置的背光单元的领域。除此之外，照明装置可以应用于已经开发和商业化或者根据以后技术发展可以实施的与照明相关的所有领域。
图3示出根据本发明的照明装置的主要内容。
参照图3，根据本发明的照明装置100a可以包括：印刷电路板110；形成在印刷电路板110上的一个或更多个发光单元130；以及树脂层150，树脂层150形成在发光单元130上以使得发光单元130嵌在树脂层中，并且树脂层150引导发射的光向前。此外，照明装置还可以包括扩散板290，扩散板290使从树脂层150入射的光均匀地扩散并且将光发射到外部。此外，即使在附图中没有示出，在扩散板290的上部或下部中还可以设置有棱镜片和保护片。
印刷电路板110意指在基板上形成有电路图案的板，即PCB。具体地，在本发明中，将优选的是，将印刷电路板形成为柔性印刷电路板(FPCB)以保证均匀的柔性。
将发光单元130配置成一个或更多个发光单元布置在印刷电路板110上，由此发射光。本发明的发光单元130可以由侧视型发光二极管构成。也就是说，具有使发射的光沿着侧向发射而不是直接向上的结构的发光二极管可以用作本发明的发光单元130。因而，在根据本发明的照明装置100a中，由侧视型发光二极管构成的发光单元130设置成直下式(directtype)，并且采用用于扩散和反射光的树脂层以使得光沿扩散构件290的方向扩散和被引导，由此减少了发光单元的数量并且创新地减小了照明装置的整体重量和整体厚度。
树脂层150形成在发光单元130和印刷电路板110的上部中。树脂层150扩散和引导从发光单元130发射的光向前。也就是说，树脂层150形成为其中嵌有发光单元的结构，由此用于沿侧向扩散从发光单元130发射的光。也就是说，树脂层150可以执行常规导光板的功能。
本发明的树脂层150可以基本由可以扩散光的材料构成。例如，本发明的树脂层150可以由包括低聚物的紫外线固化树脂构成。更具体地，树脂层150可以使用具有氨酯丙烯酸酯低聚物作的树脂作为主要原料来形成。例如，可以使用如下树脂：在该树脂中作为合成低聚物的氨酯丙烯酸酯低聚物与作为聚乙烯的聚合物类型混合。当然，还可以包括如下单体，在该单体中作为低沸点且稀释型活性单体的IBOA(丙烯酸异冰片酯)、HPA(丙烯酸羟丙酯、2-HEA(2-丙烯酸羟乙酯)进行混合。可以混合光引发剂(例如，1-羟基环己基苯基甲酮等)或抗氧化剂作为添加剂。然而，前述内容仅为一个实施例。除此之外，本发明的树脂层150可以由已经开发和商业化或者根据以后技术发展可以实施并且可以执行扩散光的功能的所有树脂形成。
根据本发明，由于树脂层150的存在，可以创新地减小被常规导光板占据的厚度，并且可以使整个产品更薄。此外，因为照明装置具有柔性，所以可以容易地将照明装置应用于曲面并且可以提高产品设计上的自由度。此外，照明装置可以应用于其他柔性显示装置。
扩散构件290形成在树脂层150的上部中并且用于使穿过树脂层150发射的光在整个表面均匀扩散。扩散构件290通常可以由丙烯酸树脂形成。然而，材料不限于此。除丙烯酸树脂之外，扩散构件290可以由能够执行扩散功能的高透光塑料(比如，聚苯乙烯(PS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))和树脂的所有材料形成。
同时，如附图所示，突出光学图案P1可以形成在扩散构件290的下部中。突出光学图案P1意指其中均匀或非均匀地设置有突出图案的结构，并且突出光学图案P1用于反射和扩散入射光以使得发射到外部的光形成几何图案。突出光学图案P1可以具有其中设置有多个图案的结构，并且可以形成为棱镜形状、双凸透镜形状、凹透镜形状、凸透镜形状或其组合形状以提高光反射效果和光扩散效果。然而，形状不限于此。另外，突出光学图案P1的横截面形状可以形成为具有各种形状(比如，三角形、四边形、半圆形、正弦形等)的结构。此外，突出光学图案P1可以具有如下结构，在该结构中各图案的大小或密集水平根据与发光单元130的距离而改变。本发明的突出光学图案P1可以通过直接加工扩散构件290形成，但是方法不限于此。突出光学图案P1可以通过将其中形成有规则图案的膜粘附到扩散构件290的方法和已经开发和商业化或者根据以后技术发展可以实施的所有方法形成。
同时，即使在附图中没有示出，突出光学图案可以形成在印刷电路板110的上部中以及扩散构件290的下表面上或者可以仅形成在印刷电路板的上表面上。在这种情况下，突出光学图案可以以如下方式形成：该方式使得形成有规则图案的膜被粘附到印刷电路板110的上表面上。
在扩散构件290与树脂层150之间还可以形成有空气层(即，第一间隔部280)。由于第一间隔部280的存在，可以增加供给到扩散构件290的光的均匀性。因此，可以提高穿过扩散构件290扩散和发射的光的均匀性，并且可以实现均匀的面发光。同时，为了使透过树脂层150的光的偏差最小化，第一间隔层280的厚度H1可以形成为在0mm至20mm的范围内。然而，厚度不限于此。必要时可以适当地改变厚度。
图4示出其中将珠添加到如图3所示的本发明的照明装置的结构。
参照图3和图4，本发明的树脂层150还可以包括如下形状的多个珠151，其中混合并散布有其内部中形成有孔(或气泡)的珠。珠151用于提高光反射特性和光扩散特性。例如，当从发光单元130发射的光入射到树脂层151内部的珠151时，光通过珠151的孔反射和透射，从而被扩散和聚集。然后光被发射到扩散构件290。此时，珠151增加了光的反射率和扩散率，使得供给到扩散构件290的所发射的光的量和均匀性得到提高。因此，可以提高照明装置的亮度。
可以适当地调整珠151的含量以获得期望的光扩散效果。更具体地，可以将珠的含量调整为占树脂层总重量的按重量计0.01％至0.3％的范围内。然而，含量不限于此。也就是说，沿着侧向从发光单元130发射的光穿过树脂层150和珠151扩散和反射以沿向上方向行进。珠151可以由选自硅、二氧化硅、玻璃泡、PMMA、聚氨酯、Zn、Zr、Al2O3和丙烯酸类制品(acryl)中的任一种形成。珠151的直径可以形成为在1μm至20μm的范围内。然而，直径不限于此。
图5和图6分别示出其中将反射构件添加到如图3和图4所示的本发明的照明装置的结构100c、100d。
参照图3至图6，本发明的反射构件120形成在印刷电路板110的上表面上并且具有如下结构，在该结构中发光单元130形成为穿过反射构件120。根据本发明的反射构件120由具有高反射效率的材料形成，由此能够通过将从发光单元130发射的光反射至安置有扩散构件290的上部来减小光损失。反射构件120可以形成为膜的形状并且可以包括其中散布和包含有白色颜料的合成树脂以使得可以实现光反射特性和光扩散特性。例如，氧化钛、氧化铝、氧化锌、碳酸铅、硫酸钡、碳酸钙等可以用作白色颜料。聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、醋酸纤维素、耐候氯乙烯等可以用作合成树脂。然而，本发明不限于此。
同时，如附图所示，在反射构件120的表面上可以形成有突出光学图案P2。也就是说，突出光学图案可以形成在扩散构件290的下表面和反射构件120的上表面中的任一个表面上或形成在扩散构件290的下表面和反射构件120的上表面这两个表面上。具体地，在突出光学图案形成在两个元件上的情况下，适当地调整突出光学图案P1、突出光学图案P2的形状和布置以使得发射到照明装置外部的光的图案可以更多样地形成。除此之外关于突出光学图案的说明与图3的说明中所描述的相同，由此被省略。
反射图案121可以形成在反射构件120的表面上。反射图案121用于通过散射和扩散入射光而将光均匀地传输至扩散板290。反射图案121可以以如下方式形成，该方式使得使用包括TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、硅和PS中的任一种的反射墨将反射图案121印制在反射构件120的表面上。然而，本发明不限于此。
图7和图8分别示出其中将光学片添加到如图5和图6所示的本发明的照明装置的结构100e、100f。
参照图3至图8，本发明的照明装置100e、照明装置100f还可以包括：形成在树脂层150的上表面上的第一光学片170；以及形成在第一光学片170上的第二光学片190。此外，在第一光学片170的上表面上或第二光学片190的下表面上还可以形成有光学图案183。在第二光学片190上可以附加地形成有一个或更多个光学片。
同时，如附图所示，在第二光学片190上还可以形成有突出光学图案P3。因而，突出光学图案可以形成在三个元件上并且通过各图案的组合可以更容易地实现几何光学图案。同时，在附图中，示出突出光学图案形成在第二光学片190的上表面上。然而，这仅是一个实施例。突出光学图案可以形成在第二光学片190的下表面上。此外，突出光学图案可以形成在第一光学片170上。除此之外关于突出光学图案的说明与图3的说明中所描述的相同，由此被省略。
形成在第一光学片170的上表面上或第二光学片190的下表面上的光学图案183可以构成为遮光图案，该遮光图案形成为防止从发光单元130发射的光聚集。为此，需要在光学图案183与发光单元130之间进行对准。此时，为了在执行对准之后保证固定强度，使用将在下文中说明的粘附层将第一光学片170与第二光学片190彼此粘附。
可以使用具有优异透光性的材料来形成第一光学片170和第二光学片190。作为一个实施例，可以使用PET。
设置在第一光学片170与第二光学片190之间的光学图案183基本用于防止从发光单元130发射的光聚集。光学图案183可以形成为遮光图案使得在预定部分中可以实现遮光效果以防止光学性质劣化或由于光强过强而生成淡黄光的现象。遮光图案可以通过使用遮光墨对第一光学片170的上表面和第二光学片190的下表面执行印刷工艺而形成。
光学图案183可以实现为一个光学图案以执行部分地遮光和扩散光的功能而不是执行完全地遮光的功能并且调整遮光度和扩散度。此外，更具体地，根据本发明的光学图案183可以实现为复合图案的重叠印刷结构。重叠印刷结构意指通过形成一个图案并在该图案上印刷另一图案形状而实现的结构。
作为一个实施例，光学图案183可以实现为如下结构：在该结构中使用包括选自TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3和硅中的一种或更多种材料的遮光墨沿发光方向形成在聚合物膜的下表面上的扩散图案与使用包括Al或者Al和TiO2的混合物的遮光墨形成的遮光图案重叠。也就是说，通过执行接触晒印法(white printing process)在聚合物膜的表面上形成扩散图案，并且此后在扩散图案上形成遮光图案。反之，图案可以形成为双重结构。当然，将明显的是，考虑到光的效率和强度以及遮光率，可以对图案的形成设计进行各种改变。此外，图案可以形成为如下三重结构，该三重结构使得在依次层叠的结构中、作为金属图案的遮光图案形成为中间层，并且扩散图案分别在遮光图案的上部中和下部中实现。在该三重结构中，可以通过选择前述材料来实现图案。作为一个优选实施例，基于如下三重结构可以保证光的效率和均匀性：在该三重结构中，扩散图案中的一个扩散图案使用具有优异的反射率的TiO2实现；另一扩散图案使用同时具有极好的安全性和色感的CaCO3和TiO2实现；并且遮光图案使用具有极好遮盖力的Al实现。具体地，CaCO3用于降低淡黄光的暴露，从而用于最终实现白光，以使得可以实现使光的效率更稳定。除CaCO3之外，还可以使用具有大粒径和相似结构的无机材料(比如，BaSO4、Al2O3和硅珠等)。此外，在光的效率方面，将优选的是，通过以如下方式调整图案密度来形成光学图案183，该方式使得图案密度随着光学图案远离LED光源的发光方向移动而减小。
图9和图10分别示出其中将粘附层片添加到如图7和图8所示的本发明的照明装置的结构100g、100h。
参照图3至图10，本发明的照明装置100g、照明装置100h还可以包括形成在第一光学片170与第二光学片190之间的粘附层180。在粘附层180上还可以形成有第二间隔部181。也就是说，粘附层180在光学图案183周围形成间隔空间(第二间隔部181)。通过向剩余部分施加粘附材料，粘附层180可以实现为其中第一光学片170和第二光学片190彼此粘附的结构。此外，在第二光学片190上可以附加地形成有一个或更多个光学片。可以将包括第一光学片170、第二光学片190、粘附层180和光学图案183的结构定义为光学图案层A。
粘附层180可以形成为其中粘附层围绕在光学图案183周围的结构，并且第二间隔部181形成在剩余部分中或者形成为其中第二间隔部181形成在光学图案183周围的结构。因而，可以通过将两个光学片彼此接合来实现将其对准。也就是说，第一光学片170与第二光学片190的接合结构可以用于固定所印制的光学图案183。
此时，可以使用热固性PSA、热固性粘附剂、UV固化PSA型材料形成粘附层180。然而，材料不限于此。
此时，如在图3的说明中所述的第一间隔部280可以形成在第二光学片190与扩散构件290之间。由于第一间隔部280的存在，可以增加供给到扩散构件290的光的均匀性。因此，可以提高穿过扩散构件290扩散和发射的光的均匀性。此时，为了使透过树脂层150的光的偏差最小化，第一间隔部280的厚度H1可以形成为在超过0mm但是不超过20mm的范围内。然而，厚度不限于此。如图3的说明中所述，需要时可以适当地设计和改变厚度。
此外，如上所述，即使没有示出，必要时可以在光学图案层(A)上附加地形成一个或更多个光学片。
如前所述，在本发明的详细描述中，已经描述了本发明的详细示例性实施方案，应该明白的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以作出各种修改方案和变化方案。因此，将理解的是，前述内容是为解释本发明的，并且不应该理解为限于所公开的具体实施方案，并且对所公开的实施方案的修改方案以及其他实施方案旨在被包括在所附权利要求及其等同方案的范围内。

Claims (21)

1.一种照明装置，包括：
形成在印刷电路板上的一个或更多个发光单元；
树脂层，所述树脂层形成在所述发光单元上使得所述发光单元嵌在所述树脂层中；以及
形成在所述树脂层的上侧上的扩散构件，
其中，在所述印刷电路板的上侧和所述扩散构件的下表面中的至少之一上形成有突出光学图案。
2.根据权利要求1所述的照明装置，还包括反射构件，所述反射构件形成在所述印刷电路板上并且配置成所述发光单元穿过所述反射构件。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中所述突出光学图案形成在所述反射构件的上表面上。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述突出光学图案的形状为棱镜形状、双凸透镜形状、凹透镜形状、凸透镜形状或其组合形状中的任一种形状。
5.根据权利要求2所述的照明装置，其中在所述反射构件上形成有反射图案。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中所述反射图案利用包括TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、硅和PS中的任一种的反射墨而形成。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述发光单元由侧视型发光二极管构成。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中在所述树脂层与所述扩散构件之间形成有第一间隔部。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述第一间隔部形成在超过0mm但不超过20mm的范围内。
10.根据权利要求1所述的照明装置，还包括形成在所述树脂层的上表面上并且扩散所发射的光的第一光学片。
11.根据权利要求10所述的照明装置，还包括形成在所述第一光学片上的第二光学片。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中所述突出光学图案还形成在所述第二光学片的上表面或下表面中的任一个表面上。
13.根据权利要求11所述的照明装置，还包括形成在所述第一光学片与所述第二光学片之间的粘附层。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其中在所述粘附层上形成有第二间隔部。
15.根据权利要求11所述的照明装置，其中在所述第一光学片的上表面上或所述第二光学片的下表面上形成有用于遮挡和反射所发射的光的光学图案。
16.根据权利要求15所述的照明装置，其中所述光学图案形成为如下结构：在该结构中使用包括选自TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3和硅中的一种或更多种材料的遮光墨形成的扩散图案与使用包括Al或者包括Al和TiO2的混合物的遮光墨形成的遮光图案交叠。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其中所述扩散图案形成为如下结构：在该结构中所述扩散图案印制在所述遮光图案的上表面和下表面中的至少一个表面上。
18.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述树脂层由包括低聚物的紫外固化树脂形成。
19.根据权利要求18所述的照明装置，其中所述低聚物包括选自氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和丙烯酸类丙烯酸酯中的任一种材料。
20.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述树脂层还包括由选自硅、二氧化硅、玻璃泡、PMMA、聚氨酯、Zn、Zr、Al2O3和丙烯酸类中的任一种构成的珠。
21.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述印刷电路板由柔性印刷电路板构成。
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