CN111993780A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使是具有玻璃罩的结构，也能够减少杂散光的产生的光照射装置。光照射装置具有：光源单元，其具有基板，和配置在基板的表面上的多个发光元件；玻璃罩，其相对于多个发光元件的光轴而大致垂直地配置；一对分隔板，其以划分多个发光元件的光通过区域的方式，配置在多个发光元件与玻璃罩之间；壳体，其收容光源单元、玻璃罩以及分隔板，一对分隔板以朝向玻璃罩扩展的方式，相对于多个发光元件的光轴以规定的角度倾斜，在一对分隔板的彼此相对的面的多个发光元件侧，具有对来自于多个发光元件的光进行导光的镜面，在玻璃罩侧具有吸收在光通过区域内产生的杂散光的光吸收部。

Description

光照射装置

技术领域

本发明涉及一种具备LED(Light Emitting Diode，发光二极管)等发光元件作为光源的光照射装置，特别地，涉及一种具备对来自于发光元件的光进行导光的反射镜的光照射装置。

背景技术

当前，作为单张胶版印刷用的墨水，使用通过紫外光的照射而进行硬化的紫外线硬化型墨水。另外，作为液晶面板或有机EL(Electro Luminescence)面板等FPD(FlatPanel Display)的密封剂，使用紫外线硬化树脂。在这样的紫外线硬化型墨水或紫外线硬化树脂的硬化中，通常使用照射紫外光的光照射装置(例如，专利文献1)。

在专利文献1中记载的光照射装置具备：发光元件模块，其具有多个发光元件；反射筒部(反射镜)，其以包围多个发光元件模块的方式配置，该光照射装置构成为，利用反射筒部对从各发光元件射出的紫外光进行混合，从前面板(玻璃罩)射出。

现有技术文献：

[专利文献1]日本特开2013-215661号。

发明内容

本发明要解决的问题：

根据专利文献1的结构，由于从各发光元件射出的紫外光利用反射筒部(反射镜)混合而射出，因此在照射对象物上，可以得到均匀的光强度分布。但是，在专利文献1的结构中，由于紫外光通过前面板(玻璃罩)而射出，因此存在如果紫外光的一部分在玻璃罩的表面和背面反射，则在光通过区域内产生不期望的杂散光(返回光)的问题。此外，如果在光通过区域中产生的杂散光向不期望的方向射出，则还会出现在照射对象上的原本不期望光照射的区域中形成光的像(所谓重影)的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种即使是具有玻璃罩的结构，也能够减少杂散光的产生的光照射装置。

解决问题的方法：

本发明人进行了深入研究，结果发现，虽然由在玻璃罩的表面和背面的反射会产生杂散光，但在照射对象物上形成不期望的光的像(所谓重影)的，是向玻璃罩的入射角比较大(例如6°以上)的光的反射光，通过适当地调节对来自于发光元件的光进行引导的反射镜的长度、或者适当地配置吸收杂散光的光吸收部，从而能够将该杂散光的产生抑制得较低。本发明就是基于上述发现而完成的。

即，本发明的光照射装置，其特征在于，具备：光源单元，其具有基板、和配置在基板的表面的多个发光元件；玻璃罩，其相对于多个发光元件的光轴大致垂直地配置；一对分隔板，其以划分多个发光元件的光所通过的区域的方式，配置在多个发光元件与玻璃罩之间；以及壳体，其收容光源单元、玻璃罩以及分隔板，一对分隔板以朝向玻璃罩扩展的方式，相对于多个发光元件的光轴以规定的角度倾斜，在一对分隔板的彼此相对的面的多个发光元件侧，具有对来自于多个发光元件的光进行导光的镜面，在玻璃罩侧具有吸收在光通过区域内产生的杂散光的光吸收部。

根据这样的结构，由于在光通过区域内产生的杂散光由光吸收部吸收，因此重影的产生被抑制，能够得到均匀的光强度分布。

另外，优选在将从多个发光元件至玻璃罩为止的距离设为L1，将从多个发光元件的光轴至玻璃罩与各分隔板的交点为止的距离设为L2，将光吸收部的长度设为L3，将规定的角度设为θ时，满足以下的条件式(1)：

另外，从其它观点出发，本发明的光照射装置，其特征在于，具备：光源单元，其具有基板、和配置在基板的表面上的多个发光元件；玻璃罩，其相对于多个发光元件的光轴大致垂直地配置；一对分隔板，其分别形成有对多个发光元件的光进行导光的镜面；以及壳体，其收容光源单元、玻璃罩及分隔板，一对分隔板以朝向玻璃罩扩展的方式，相对于多个发光元件的光轴以规定的角度倾斜。另外，该情况下，优选在将从多个发光元件至玻璃罩为止的距离设为L1，将从多个发光元件的光轴至玻璃罩与各分隔板的延长线的交点为止的距离设为L2，将从玻璃罩至各分隔板的端部为止的距离设为L3，将规定角度设为θ时，满足以下的条件式(1)：

并且，在该情况下，在壳体的内表面，可以具有吸收在壳体内产生的杂散光的光吸收部。

另外，还可以具备多个封装透镜，该多个封装透镜对多个发光元件分别进行封装。另外，该情况下，各封装透镜可以在封装透镜的射出面的中心部，具有以沿该封装透镜的光轴方向凸出的方式形成的凸部。另外，该情况下，优选具有多个光源单元，多个光源单元分别具有发光波长不同的发光元件，在从光轴方向观察时，凸部的形状对应于发光元件的发光波长而不同。

另外，优选多个发光元件的光是紫外线波长区域的光。

发明的效果：

如上所述，根据本发明，能够实现一种即使是具有玻璃罩的结构，也减少了杂散光的产生的光照射装置。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的光照射装置的结构的图。

图2是表示本发明的实施例1涉及的光照射装置的结构的光线图。

图3是说明从本发明的实施例1涉及的光照射装置射出的紫外光的情况的图。

图4是表示本发明的对比例1涉及的光照射装置的结构的光线图。

图5是说明从本发明的对比例1涉及的光照射装置射出的紫外光的情况的图。

图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的光照射装置的结构的图。

图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的光照射装置的结构的图。

图8是说明图7的Q部的详细情况的图。

附图标记的说明：

100、200、300：光照射装置

100Z：光照射装置

110、110A、110B：LED单元

112：基板

114、114A、114B：LED元件

116、116A、116B：封装透镜

116a、116Aa、116Ba：凸部

116x、116Ax、116Bx：光轴

118：冷却装置

120、220：分隔板

121、221：镜面

123、223：光吸收部

130：玻璃罩

140：光阑

150：壳体。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对图中相同或相当的部分，标注相同的附图标记，不重复其说明。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的光照射装置100的结构的图，图1(a)是主视图，图1(b)是图1(a)的A-A线剖视图。本实施方式的光照射装置100，例如是组装在周边曝光装置等中，相对于照射对象物W(图1中未图示)上的矩形照射区域P(图1中未图示)照射紫外线波长区域的光(以下称为“紫外光”)的装置。另外，以下，在本说明书中，将从光照射装置100射出的紫外光的长边方向(LED元件114的排列方向)定义为X轴方向，将短边方向(即，图1的上下方向)定义为Y轴方向，将与X轴和Y轴正交的方向定义为Z轴方向而进行说明。

如图1所示，光照射装置100具备LED单元110(光源单元)、分隔板120、玻璃罩130、光阑140、以及收容或固定这些部件的壳体150。

本实施方式的LED单元110具备：矩形的基板112，其具有与X轴平行的2边和与Y轴平行的2边；多个LED元件114(发光元件)，它们在基板112上，在X轴方向上以规定的间距(例如10mm)排列；封装透镜116，其以将各LED元件114封装的方式配置；以及冷却装置118。

对于各LED元件114可以使用任意形状的元件，但在本实施方式中，使用具有2mm(X轴方向长度)×2mm(Y轴方向长度)的矩形外形的元件。各LED元件114搭载在基板112上，与基板112电性连接。基板112是由玻璃环氧树脂、陶瓷等构成的电子电路基板，与未图示的LED驱动电路连接，经由基板112向各LED元件114供给来自于LED驱动电路的驱动电流。如果向各LED元件114供给驱动电流，则各LED元件114以与驱动电流对应的光量发光，射出规定光量的紫外光。另外，在本实施方式中，各LED元件114构成为，从LED驱动电路接受驱动电流的供给，射出波长395nm的紫外光。

封装透镜116是在将各LED元件114封装的同时，将从各LED元件114射出的紫外光成型为规定的扩展角的紫外光的半球型或炮弹型的透镜，例如，由可透过紫外光的硅系的树脂形成。

冷却装置118以与基板112的背面紧贴的方式配置，是对由各LED元件114产生的热量进行散热的所谓空冷散热器。冷却装置118具备由铝或铜等热传导性良好的材料构成的多个散热翅片(未图示)和冷却风扇(未图示)等，利用由冷却风扇生成的气流，多个散热翅片被均匀地冷却。如果向LED单元110供给电力，从各LED元件114射出紫外光，则因LED元件114的自身发热而温度上升，会产生发光效率显著降低的问题，但在本实施方式中，由于利用冷却装置118将各LED元件114均匀地冷却，因此能够抑制该问题的产生。

分隔板120是对来自于各LED元件114的紫外光进行导光，并且在壳体150内划分紫外光通过的区域(光通过区域)的一对板状的部件。本实施方式的一对分隔板120，以LED元件114的光轴AX为对称轴呈线对称，从Y轴方向夹着光轴AX，以朝向前方(Z轴的正方向侧)以规定的倾斜角度θ扩展的方式配置。另外，在各分隔板120的内面(相对的面)的LED元件114侧形成镜面121，在各分隔板120的内面(相对的面)的玻璃罩130侧形成光吸收部123(图1的阴影部)。

镜面121是对来自于各LED元件114的紫外光向玻璃罩130进行导光的部件。另外，光吸收部123是吸收由玻璃罩130的表面或背面反射的返回光(以下，称为“杂散光”)的部件，在本实施方式中，通过对镜面121的玻璃罩130侧的一部分实施黑色的无电解镀镍或镀铬而形成。在本实施方式中，通过由光吸收部123吸收壳体150内的不需要的杂散光，从而抑制由杂散光引起的重影(不期望的出射光)的产生。更具体地说，在将从LED元件114至玻璃罩130为止的距离设为L1，将从光轴AX至分隔板120的端部为止(即，玻璃罩130和分隔板120的交点为止)的距离设为L2，将从X轴方向观察时的光吸收部123的长度设为L3，将镜面121相对于光轴AX的倾斜角度(即，分隔板120的倾斜角度)设为θ时，构成为满足以下条件式(1)，使得镜面121的倾斜角度θ的1.3倍以上的杂散光不会入射至镜面121。即，使得镜面121的倾斜角度θ的1.3倍以上的杂散光，由光吸收部123吸收。

玻璃罩130配置在壳体150的前端侧(Z轴方向侧)，是作为射出窗起作用的玻璃制的板状部件。

光阑140以从Y轴方向夹着光轴AX的方式，配置在玻璃罩130的外侧(Z轴方向侧)，是限制从玻璃罩130射出的紫外光的一对金属的板状部件。通过调整光阑140的Y轴方向的间隔，能够调整Y轴方向的照射范围。

以下，列举实施例(实施例1)及对比例(对比例1)，进一步详述本实施方式的光照射装置100的具体结构。

[实施例1]

实施例1的光照射装置100是图1所示的结构，满足上述条件式(1)。图2是表示本实施例的具体结构的光线图，图2(a)表示相对于玻璃罩130以入射角：2°入射的光线，图2(b)表示相对于玻璃罩130以入射角：5.25°入射的光线，图2(c)表示相对于玻璃罩130以入射角：8°入射的光线。另外，在本实施例中，将从LED元件114至玻璃罩130的距离设为L1:106mm，将从光轴AX至分隔板120的端部为止的距离设为L2:36.377mm，将从X轴方向观察时的光吸收部123的长度设为L3:67mm，将镜面121相对于光轴AX的倾斜角度(即，分隔板120的倾斜角度)设为θ：18°。另外，在图2中，为了便于说明，省略了冷却装置118、壳体150等，镜面121由实线表示，光吸收部123由虚线表示。

如图2(a)所示，在相对于玻璃罩130以入射角：2°入射的光线的情况下，其大部分透过玻璃罩130，入射至照射对象物W上的矩形的照射区域P。另外，假设相对于玻璃罩130以入射角：2°入射的光线的一部分由玻璃罩130的表面反射而产生杂散光，该杂散光的光强度也充分小，在此基础上，由镜面121反射而再次相对于玻璃罩130以入射角：2°入射，入射至照射对象物W上的矩形的照射区域P，因此不会成为所谓重影。

如图2(b)所示，在相对于玻璃罩130以入射角：5.25°入射的光线的情况下，其大部分透过玻璃罩130，入射至照射对象物W上的矩形的照射区域P。另外，假设相对于玻璃罩130以入射角：5.25°入射的光线的一部分由玻璃罩130的表面反射而产生杂散光，该杂散光的光强度也充分小，在此基础上，由镜面121反射而入射至光吸收部123，因此由光吸收部123吸收。因此，这样的杂散光不会成为所谓重影。

如图2(c)所示，在相对于玻璃罩130以入射角：8°入射的光线的情况下，其一部分透过玻璃罩130，入射至照射对象物W上的矩形的照射区域P，但另一部分由玻璃罩130的表面反射，产生杂散光。但是，由于该杂散光会入射至光吸收部123而被吸收，所以不会成为所谓重影。

这样，在本实施例中，构成为满足上述条件式(1)，由光吸收部123吸收在强度上不能忽视的、镜面121的倾斜角度θ的1.3倍以上的杂散光，由此抑制重影的产生。图3是说明从本实施例的光照射装置100射出的紫外光的情况的图，以相对于光照射装置100的玻璃罩130大致垂直的方式，配置与Y-Z平面平行的屏幕，投影从光照射装置100射出的紫外光。如图3所示，从光照射装置100的玻璃罩130射出的紫外光，随着远离Z轴方向(图3的上方)而扩展，在屏幕上以大致均匀的亮度观测到大致梯形的紫外光的像。

[对比例1]

图4是表示对比例的光照射装置100Z的结构的光线图。如图4所示，本对比例的光照射装置100Z与实施例1的光照射装置100的不同点在于，不具备光吸收部123，而是在各分隔板120的整个内表面(相对的面)上形成镜面121。另外，图4与图2(c)同样地，表示相对于玻璃罩130以入射角：8°入射的光线。另外，与实施例1同样地，在本变形例中，也将从LED元件114至玻璃罩130为止的距离设为L1:106mm，将镜面121相对于光轴AX的倾斜角度(即，分隔板120的倾斜角度)设为θ：18°。

如图4所示，在相对于玻璃罩130以入射角：8°入射的光线的情况下，其一部分透过玻璃罩130，入射至照射对象物W上的矩形的照射区域P，但其它的一部分在玻璃罩130的表面被反射，从而产生杂散光。并且，该杂散光由镜面121反射，再次相对于玻璃罩130以入射角：28°入射，对照射对象物W上的照射区域P的外侧进行照射。即，在照射对象物W上产生重影(不期望的出射光)。图5是说明从本对比例的光照射装置100Z射出的紫外光的情况的图，以相对于光照射装置100Z的玻璃罩130大致垂直的方式，配置平行于Y-Z平面的屏幕，投影从光照射装置100Z射出的紫外光。如图5所示，从光照射装置100Z的玻璃罩130射出的紫外光，随着向Z轴方向(图5的上方)远离而扩展，在屏幕的大致中央部，能够以大致均匀的亮度观测到大致梯形的紫外光的像，但在该紫外光的像的左右观测到三角形的重影。并且，比较图5和图3可知，在实施例1的光照射装置100中几乎不会产生重影。

这样，在本实施方式中，构成为满足上述条件式(1)，由光吸收部123吸收在强度上不能忽视的、镜面121的倾斜角度θ的1.3倍以上的杂散光，由此抑制重影的产生。因此，在照射区域P中，能够得到期望的(即，按照设计值的)光量分布。

以上是本实施方式的说明，但本发明并不限于上述结构，在本发明的技术思想的范围内能够进行各种变形。

例如，本实施方式的光照射装置100，作为射出紫外光的装置进行了说明，但并不一定限定于这样的结构，本发明也能够适用于白色光等一般的照明装置。

另外，在本实施方式中，构成为满足上述条件式(1)，由光吸收部123吸收镜面121的倾斜角度θ的1.3倍以上的杂散光，但并不一定限定于这样的结构。由于如果在各分隔板120的内表面的玻璃罩130侧形成光吸收部123，则杂散光减少，因此根据光照射装置100的用途，未必需要满足条件式(1)。

(第二实施方式)

图6是表示本发明的第二实施方式涉及的光照射装置200的结构的剖视图。本实施方式的光照射装置200与第一实施方式的光照射装置100的不同点在于，分隔板220的长度较短，在各分隔板120的内面(相对的面)仅形成镜面221，在壳体150的内壁面粘贴吸光材料223。并且，在本实施方式中，将从LED元件114至玻璃罩130为止的距离设为L1，将从光轴AX至玻璃罩130与分隔板120的延长线的交点为止的距离设为L2，将从X轴方向观察时从玻璃罩130至分隔板120的端部为止的距离设为L3，将镜面121相对于光轴AX的倾斜角度(即，分隔板120的倾斜角度)为θ，构成为满足上述条件式(1)。

即，根据本实施方式的结构，在强度上无法忽视的、镜面221的倾斜角度θ的1.3倍以上的杂散光，不会射向镜面221，而是到达吸光材料223，由吸光材料223吸收。因此，与第一实施例的光照射装置100同样地，抑制重影的发生。

(第三实施方式)

图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的光照射装置300的结构的图，图7(a)是主视图，图7(b)是图7(a)的A-A线剖视图。另外，图8是说明图7的Q部的详细情况的放大图，图8(a)是放大俯视图，图8(b)是图8(a)的B-B剖视图。如图7以及图8所示，本实施方式的光照射装置300与第一实施方式的光照射装置100的不同点在于，光照射装置300具备3个LED单元110、110A、110B。

3个LED单元110、110A、110B分别具有不同的发光波长的LED元件114、114A、114B，在本实施方式中，从LED元件114射出波长365nm的紫外光，从LED元件114A射出波长385nm的紫外光，从LED元件114B射出波长405nm的紫外光。

另外，如图8所示，在本实施方式中，具备封装透镜116、116A、116B，其将各LED元件114、114A、114B封装，并且对从各LED元件114、114A、114B射出的紫外光赋予指向性。本实施方式的封装透镜116、116A、116B分别呈与光轴116x、116Ax、116Bx垂直的方向上的剖面为大致圆形的半球状的形状，构成为从各LED元件114、114A、114B射出的紫外光穿过封装透镜116、116A、116B。此外，在各封装透镜116、116A、116B的射出面的大致中心部(即，顶点部)，形成有向Z轴方向(光轴方向)凸出的凸部116a、116Aa、116Ba。凸部116a、116Aa、116Ba是分别作为用于识别各114、114A、114B的识别标记而起作用的部位，如图8(a)中虚线所示，在本实施方式中，凸部116a以四棱柱状凸出，凸部116Aa以三角柱状凸出，另外，凸部116Ba以圆柱状凸出。

如上所述，在本实施方式中，由于封装透镜116、116A和116B具有作为识别标记起作用的凸部116a、116Aa和116Ba，因此即使在安装封装透镜116、116A和116B之后，也可以根据凸部116a、116Aa和116Ba的形状，确定位于其正下方的LED的类型(即，波长)。另外，本实施方式的光照射装置300，在Y轴方向上具有波长不同的三种LED元件114、114A、114B，因此在Y轴方向上变得非对称，具有方向性，但根据凸部116a、116Aa、116Ba的形状的不同，能够识别光照射装置300的方向性。因此，在光照射装置300的安装工序中，不会搞错光照射装置300的安装姿态(即，朝向)。

另外，如图7(b)所示，在本实施方式中也与第一实施方式相同地，一对分隔板120配置为从Y轴方向夹着LED单元110、110A、110B的光路，朝向前方(Z轴的正方向侧)以规定的倾斜角度θ扩展。另外，在各分隔板120的内表面(相对的面)形成有镜面121，在各分隔板120的内表面(相对的面)的玻璃罩130侧形成有光吸收部123(图7的阴影部)。另外，如图7(b)所示，在本实施方式中，将从在Y轴方向上位于最外侧的LED元件114(或114B)至玻璃罩130为止的距离设为L1，将从LED元件114(或114B)的光轴AX至分隔板120的端部为止(即，到玻璃罩130和分隔板120的交点为止)的距离设为L2，构成为满足上述条件式(1)。

另外，在本实施方式中，说明了具备发光波长不同的3个LED单元110、110A、110B的结构，但并不一定限定于这样的结构，LED单元110的数量以及发光波长，可以对应于光照射装置300的规格而适当设定。

另外，本实施方式的3个LED单元110、110A、110B分别具有发光波长不同的LED元件114、114A、114B，但并不一定限定于这样的结构，也可以在所有的LED单元110、110A、110B上搭载相同的LED元件(即，由一种发光波长构成)。

另外，本实施方式的多个LED元件114、114A、114B沿X轴方向等间隔地排列配置，作为整体配置为正方格状，但并不限定于这样的结构，也可以作为整体上配置为交错状，另外也可以随机配置。

此外，本次公开的实施方式，在所有方面均为例示，不应认为其是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明示出，而是由权利要求书示出，包括与权利要求书均等的含义以及范围内的全部变更。

Claims (9)

1.一种光照射装置，其特征在于，具备：

光源单元，其具有基板和配置在所述基板的表面的多个发光元件；

玻璃罩，其相对于所述多个发光元件的光轴大致垂直地配置；

一对分隔板，其以划分所述多个发光元件的光所通过的区域的方式，配置在所述多个发光元件与所述玻璃罩之间；以及

壳体，其***述光源单元、所述玻璃罩以及所述分隔板，

所述一对分隔板以朝向所述玻璃罩扩展的方式，相对于所述多个发光元件的光轴以规定的角度倾斜，

在所述一对分隔板的彼此相对的面的所述多个发光元件侧，具有对来自于所述多个发光元件的光进行导光的镜面，在所述玻璃罩侧具有吸收在所述光通过区域内产生的杂散光的光吸收部。

2.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

在将从所述多个发光元件至所述玻璃罩为止的距离设为L1，将从所述多个发光元件的光轴至所述玻璃罩与所述各分隔板的交点为止的距离设为L2，将所述光吸收部的长度设为L3，将所述规定的角度设为θ时，满足以下的条件式(1)：

3.一种光照射装置，其特征在于，具备：

光源单元，其具有基板、和配置在所述基板的表面上的多个发光元件；

玻璃罩，其相对于所述多个发光元件的光轴大致垂直地配置；

一对分隔板，其分别形成有对所述多个发光元件的光进行导光的镜面；以及

壳体，其***述光源单元、所述玻璃罩及所述分隔板，

所述一对分隔板以朝向所述玻璃罩扩展的方式，相对于所述多个发光元件的光轴以规定的角度倾斜。

4.根据权利要求3所述的光照射装置，其特征在于，

在将从所述多个发光元件至所述玻璃罩为止的距离设为L1，将从所述多个发光元件的光轴至所述玻璃罩与所述各分隔板的延长线的交点为止的距离设为L2，将从所述玻璃罩至所述各分隔板的端部为止的距离设为L3，将所述规定角度设为θ时，满足以下的条件式(1)：

5.根据权利要求3或4所述的光照射装置，其特征在于，

在所述壳体的内表面，具有吸收在所述壳体内产生的杂散光的光吸收部。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的光照射装置，其特征在于，

还具备多个封装透镜，所述多个封装透镜对所述多个发光元件分别进行封装。

7.根据权利要求6所述的光照射装置，其特征在于，

所述各封装透镜，在封装透镜的射出面的中心部，具有以向该封装透镜的光轴方向凸出的方式形成的凸部。

8.根据权利要求7所述的光照射装置，其特征在于，

具有多个所述光源单元，

所述多个光源单元分别具有发光波长不同的所述发光元件，

在从所述光轴方向观察时，所述凸部的形状对应于所述发光元件的发光波长而不同。

9.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

所述多个发光元件的光是紫外线波长区域的光。

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