JP2009164209A - 基板及び発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
実装用基板1の配線パターン5は、第1の接続グループの第1のランドRanmと第2の接続グループの第2のランドRbnmとを有する。第1のグループは、第1のリード部により各第1のランドRanmが直列接続された第1の直列接続群A1,A2が並行配置状態で並列接続され、第2の接続グループは、第2のリード部により各第2のランドRbnmが直列接続された第2の直列接続群B1,B2が並行配置状態で直列接続される。第2の直列接続群B1において電流経路の下流側端の実装領域Rb11と第2の直列接続群B2の上流側端の実装領域Rb22とを接続する第2のリード部Lbr2が、第1の直列接続群A2の第2のランドRa21,Ra22同士を接続する第1のリード部Lar2と重なり合う。
【選択図】図3
Description
本発明は、上記の課題に鑑み、基板本体の大型化を招くことなく、発光素子を2以上の接続形態で実装することができる発光素子実装用の基板及び発光モジュールを提供することを目的とする。
また、前記第1及び第2の直列接続群内の複数の実装領域は、同一の仮想直線又は同心の仮想曲線に沿って存在し、前記第2の直列接続群は、隣接する第1の直列接続間にあり、前記第2の直列接続群における各実装領域は、当該第2の直列接続群が隣接している第1の直列接続群間の各実装領域間のスペースに存在することを特徴としている。
本発明に係る発光モジュール、上記の基板を利用するため、基板の大型化を招くことなく、1つの配線パターンから、発光素子の接続形態を2以上得ることができる。
第1のグループは、第1のリード部によりF個の実装領域のそれぞれに実装された各発光素子が直列接続されるように構成されてなるG個の第1の直列接続群から構成される。G個の第1の直列接続群はそれぞれが並行な状態(マトリックス状態を含む。)で配置されている。
なお、以下で説明する実施の形態等は、本発明に係る基板及び発光モジュールの一例を示すものであり、これらの実施の形態等で説明する内容に本発明は限定されるものでない。
<第1の実施の形態>
本実施の形態では、発光素子としてLED素子を利用している。ここでのLED素子は、底面に両電極を有する片面両電極タイプのLED素子であり、基板における実装領域にはランドが形成されており、当該ランドにLED素子が実装されて、電気的に接続される。
1.実装用基板
(1)全体
図1は、第1の実施の形態に係る実装用基板の平面図である。
配線パターン5の材料には、例えば、銅が利用され、その形成方法は、エッチング加工等の公知のものを利用できる。なお、配線パターンの材料は、銅以外の材料、例えば、金であっても良いし、さらには、銅の表面に金メッキを施したもので構成しても良い。また、配線パターンの形成方法も他の方法を利用しても良い。
(2)配線パターン
図2は、第1の実施の形態に係る発光モジュールの平面図で、(a)は、LED素子が第1の接続形態で実装された場合であり、(b)は、LED素子が第2の接続形態で実装された場合である。
第1の接続形態で実装される複数のLED素子(ここでは4個である。)は、n行m列(n、mとも、2以上の自然数である。)のマトリックス状に実装され、また、第1の接続形態は、複数(ここではmである。)個のLED素子を直列接続した第1の直列接続群を複数(ここではnである。)並列接続して構成される。なお、n行m列の位置に実装されたLED素子を符号「Danm」で表示し、「D」と「n」との間の「a」は、第1の接続形態を示し、第2の接続形態と区別する。
なお、第1の実施の形態では、n、mとも「2」である。つまり、2個(m個)のLED素子Dan1〜Dan2を直列接続してなる2個(n個)の直列接続群を並列接続したものである。このような第1の接続形態を、以下、「2直2並」といい、図2の(a)における第1の接続形態の複数のLED素子について、他のLED素子と区別する必要がなく、一般的なLED素子を指すときは符号「Danm」を用いる。
なお、第2の接続形態では、n、mとも「2」である。つまり、4個のLED素子Dbnmを直列接続したものである。なお、このような第2の接続形態を、以下、「4直」や「4直1並」ともいい、図2の(b)における第2の接続形態の複数のLED素子について、他のLED素子と区別する必要がなく、一般的なLED素子を指すときは符号「Dbnm」を用いる。
配線パターン5は、4個のLED素子Danmを第1の接続形態で実装するための第1のパターン11と、4個のLED素子Dbnmを第2の接続形態で実装するための第2のパターン13とを有する。
(2−1)第1のパターン
第1のパターン11は、図1及び図2の(a)に示すように、各LED素子Danmと接続される複数(ここでは4個である。)の第1のランドRanm(「n」、「m」は、上記のLED素子Danmの「n」、「m」に対応する。)と、第1のランドRanmに実装されるLED素子Danmに給電するための給電路を構成する第1のリード部La(図示省略)と、外部電源から給電を受けるための給電端子7,9と、第1のリード部と給電端子7,9とを接続する端子用リード部Lt1,Lt2とを備える。
(a)第1のランド
各第1のランドRanmは、図1及び図2の(a)に示すように、4個のLED素子Danmに対応して基板本体3に形成されている。つまり、4個のLED素子Danmが実装された際にマトリックス状を構成するような位置に第1のランドRanmが形成されている。具体的に説明すると、直線状に配列された(仮想直線上に位置するように配された)2個のLED素子Dan1〜Dan2を直列接続した第1の直列接続群を2つ並行となるように、4個の第1のランドRanmが形成されている。
なお、第1のランドRa11,Ra12同士の間隔と、第1のランドRa21,Ra22同士の間隔とが同じになっており、この間隔は、LED素子Danmを発光させた時に発生する熱対策としての放熱性等を考慮して決定されている。
(b)第1のリード部
第1のリード部Laは、各LED素子Danmが対応する第1のランドRanmに実装されたときに、実装されたLED素子Danmの接続が第1の接続形態となるように、各第1のランドRanmや給電端子7,9等を接続する。
以下、第1のリード部Laについて具体的に説明する。
具体的には、給電用リード部Lal1,Lal3は、一方(n=1)の第1の直列接続群の両端の第1のランドRa11,Ra12と給電端子7,9とを接続するためのもので、給電用リード部Lal1は、端子用リード部Lt1と小ランド部Ra11−Nとを、給電用リード部Lal3は、端子用リード部Lt2と小ランド部Ra12−Pとをそれぞれ接続する。
(2−2)第2のパターン
第2のパターン13は、図1及び図2の(b)に示すように、各LED素子Dbnmと接続される複数(ここでは4個である。)の第2のランドRbnm(「n」、「m」は、上記の発光素子Dbnmの「n」、「m」に対応する。)と、第2のランドRbnmに実装されるLED素子Dbnmに給電するための給電路を構成する第2のリード部Lbと、外部電源から給電を受けるための給電端子7,9と、第2のリード部Lbと給電端子7,9とを接続する端子用リード部Lt1,Lt2とを備える。
(a)第2のランド
各第2のランドRbnmは、図1及び図2の(b)に示すように、複数のLED素子Dbnmに対応して基板本体3に形成されている。つまり、4個のLED素子Dbnmが実装された際にマトリックス状を構成するような位置に第2のランドRbnmが形成されている。具体的に説明すると、直線状に配列された(仮想直線上に位置するように配された)2個のLED素子Dbn1〜Dbn2を直列接続した第2の直列接続群を2つ並行となるように、4個の第2のランドRbnmが形成されている。
行方向及び列方向に隣接する第2のランドRbnmの間隔は、第1のパターン11における行方向及び列方向に隣接する第1のランドRanmの間隔と同じであり、第1のランドRanmが第2のランドRbnm間に入るような位置に、あるいは、第2のランドRbnmが第1のランドRanm間に入るような位置に、それぞれ形成されている。
(b)第2のリード部
第2のリード部Lbは、各LED素子Dbnmが対応する第2のランドRbnmに実装されたときに、実装されたLED素子Dbnmの接続が第2の接続形態となるように、各第2のランドRbnmや給電端子7,9等を接続する。
以下、第2のリード部Lbについて具体的に説明する。
具体的には、給電用リード部Lbl2は、小ランド部Rb12−Pと端子用リード部Lt2とを、給電用リード部Lbl1は、小ランド部Rb21−Nと端子用リード部Lt1とをそれぞれ接続する。
特に、ランド用リード部Lbr2は、第1のランドRa11〜Ra12及び第2のランドRb11〜Rb12が形成されている(nが1の場合の行方向に形成されている。)領域と、第1のランドRa21〜Ra22及び第2のランドRb21〜Rb22が形成されている(nが2の場合の行方向に形成されている。)領域との間を、各直列接続群と並行に延伸し、第2のランドRb22付近で当該ランドRb22側へと屈曲した後、第1のリード部Laのランド用リード部Lar2を横切って第2のランドRb22へと接続される。
図3は、第1の実施の形態の実装用基板1の平面図である。
上記説明した実装用基板1は、図3に示すように、8個のランドRa11〜Ra22、Rb11〜Rb22と、これらのランドを接続するランド用リード部Lar1〜Lar2、Lbr1〜Lbr3とを有している。前記8個のランドの全ては、第1のグループか第2のグループのいずれかに属している。
一方の第2の接続グループは、第2のリード部(Lbr1)により2個の第2のランドRb11,Rb12が直列接続された第2の直列接続群B1と、第2のリード部(Lbr3)により2個のランドRb21,Rb22が直列接続された第2の直列接続群B2とで構成され、これら2つの第2の直列接続群B1,B2が、前記第1の直列接続群A1,A2と並行になるように配されている。
第1の接続グループでは、2つの第1の直列接続群A1,A2が並列接続され、第2の接続グループでは、各直列接続群が並行に配列されている方向に隣接する2つの第2の直列接続群B1,B2において、電流経路における上流側に位置する一方の第2の直列接続群B1内であって電流経路の下流側端に位置する第2のランドRb11と、電流経路における下流側に位置する他方の第2の直列接続群B2内であって電流経路の上流側端に位置する第2のランドRb22とを接続する第2のリード部(Lbr2)が、当該隣接する第2の直列接続群B1,B2間に存在する第1の直列接続群A2内であって電流経路上で隣接する第1のランドRa21,Ra22同士を接続する第1のリード部(Lar2)と重なり合うことによって、2つの第2の直列接続群B1,B2が直列接続されている。
2.発光モジュール
第1の実施の形態に係る発光モジュールは、上記の実装用基板1に複数のLED素子Danmまたは複数のLED素子Dbnmが実装されてなる。特に、LED素子Danmを第1のパターン11に実装した場合と、LED素子Dbnmを第2のパターン13に実装した場合とで、接続形態の異なる2種類の発光モジュール15,17を得ることができる。
(1)第1の接続形態(図2の(a)参照)
LED素子Danmを第1のパターン11に実装することにより、第1の接続形態である2直2並の発光モジュール15を得ることができる。
(2)第2の接続形態(図2の(b)参照)
LED素子Dbnmを第2のパターン13に実装することにより、第2の接続形態である4直1並の発光モジュール17を得ることができる。
第2の接続形態においても、LED素子Dbnmの実装は、例えば、バンプを介して行われており、LED素子DbnmのP型電極が小ランド部Rbnm−Pに、N型電極が小ランド部Rbnm−Nにそれぞれ表面実装される。
3.まとめ
第1の実施の形態では、4個のLED素子Danmを第1のパターン11に実装する場合と、4個のLED素子Dbnmを第2のパターン13に実装する場合とを選択することで、2つの接続形態の一方を得ることができる。ここでの2つの接続形態は2直2並と3直(1並)である。
つまり、上記で説明した、ランドの全数Eは「8」であり、第1の直列接続群を構成する第1のランド数Fが「2」で、第2の直列接続群を構成する第2のランド数Hも「2」である。また、第1の直列接続群数Gは「2」で、第2の直列接続群数Iも「2」であったが、ランドの全数E、第1のランド数F、第2のランド数H、第1の直列接続群数G、第2の直列接続群数Iを変更しても良い。
1.実装用基板
図4は、変形例1に係る実装用基板の平面図である。
図5は、変形例1に係る発光モジュールの平面図で、(a)は、LED素子が第1の接続形態で実装された場合であり、(b)は、LED素子が第2の接続形態で実装された場合である。
ここでの第1のグループは、第1のリード部1Lar1,1Lar2により3個の第1のランド1Ra11〜1Ra13が直列接続された第1の直列接続群1A1と、第1のリード部1Lar3,1Lar4により3個の第1のランド1Ra21〜1Ra23が直列接続された第1の直列接続群1A2とで構成され、これら2つの第1の直列接続群1A1,1A2が並行に配されている。
第1の接続グループでは、2つの第1の直列接続群1A1,1A2が並列接続され、第2の接続グループでは、各直列接続群が並行に配されている方向に隣接する2つの第2の直列接続群1B1,1B2において、電流経路における上流側に位置する一方の第2の直列接続群1B1の下流側端に位置する第2のランド1Rb11と、電流経路における下流側に位置する他方の第2の直列接続群1B2の上流側端に位置する第2のランド1Rb23とを接続する第2のリード部1Lbr5が、当該隣接する第2の直列接続群1B1,1B2間に存在する第1の直列接続群1A2内であって電流経路上で隣接する第1のランド1Ra22,1Ra23同士を接続する第1のリード部1Lar4と重なり合うことによって、2つの第2の直列接続群1B1,1B2が直列接続されている。
2.発光モジュール
変形例1に係る発光モジュールは、上記の実装用基板101に複数のLED素子1Danmまたは複数のLED素子1Dbnmが実装されてなる。特に、LED素子1Dnanmを第1のパターン111に実装した場合と、LED素子1Dbnmを第2のパターン113に実装した場合とで、接続形態の異なる2種類の発光モジュール115,117を得ることができる。
(1)第1の接続形態(図5の(a)参照)
LED素子1Danmを第1のパターン111に実装することにより、第1の接続形態である3直2並の発光モジュール115を得ることができる。
(2)第2の接続形態(図5の(b)参照)
LED素子1Dbnmを第2のパターン113に実装することにより、第2の接続形態である6直1並の発光モジュール117を得ることができる。
3.その他
変形例1に係る実装用基板では、第1の接続形態が3直2並であり、第2の接続形態が6直であったが、言うまでもなく、図6の(a)に示すような第1の接続形態が3直3並で、図6の(b)に示すような第2の接続形態が9直であるような実装用基板であっても良い。
1.実装用基板
図7は、変形例2に係る実装用基板の平面図である。
図8は、変形例2に係る発光モジュールの平面図で、(a)は、LED素子が第1の接続形態で実装された場合であり、(b)は、LED素子が第2の接続形態で実装された場合である。
第1の直列接続群2A2は、第2の直列接続群2B1,2B2の間を当該第2の直列接続群2B1,2B2に沿って、また、第1の直列接続群2A3は、第2の直列接続群2B2,2B3の間を当該第2の直列接続群2B2,2B3に沿って並行にそれぞれ配されている。
2.発光モジュール
変形例2に係る発光モジュールは、上記の実装用基板201に複数のLED素子2Danmまたは複数のLED素子2Dbnmが実装されてなる。特に、LED素子2Danmを第1のパターン211に実装した場合と、LED素子2Dbnmを第2のパターン213に実装した場合とで、接続形態の異なる2種類の発光モジュール215,217を得ることができる。
(1)第1の接続形態(図8の(a)参照)
LED素子2Danmを第1のパターン211に実装することにより、第1の接続形態である2直3並の発光モジュール215を得ることができる。
(2)第2の接続形態(図8の(b)参照)
LED素子2Dbnmを第2のパターン213に実装することにより、第2の接続形態である6直1並の発光モジュール217を得ることができる。
3.その他
変形例2に係る実装用基板では、第1の接続形態が2直3並であり、第2の接続形態が6直であったが、言うまでもなく、他の接続形態であっても良く、例えば、図9の(a)に示すような第1の接続形態が2直4並で、図9の(b)に示すような第2の接続形態が4直2並であるような実装用基板であっても良い。
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、複数の第1のランドRanmや複数の第2のランドRbnmの配置が、n行m列のマトリックス状をしていたが、他の形状の配置でも良い。
図10は、第2の実施の形態に係る発光モジュールの平面図である。
なお、図10では特に示していないが、給電端子307,309の内、電流経路上において上流側となるのは、給電端子307である。
第n番目の第2の直列接続群3Bnを構成するm個の第2のランドの符号を「3Rbnm」で、当該第2のランド3Rbnmに実装されるLED素子の符号を「3Dbnm」でそれぞれ表す。ここで、「n」が「1」の場合は、上述の第1の直列接続群3A1、3A2と同じように、中心Oに近い最内層側に位置する第2の直列接続群3B1を示し、中心Oから離れるに従って、「n」の値が「1」ずつ増加する。また、「m」は、給電端子307に最も近い位置にある第2のランド及びLED素子を「1」として、当該給電端子307から離れるに従って「m」の値が「1」ずつ増加する。
さらに、径方向に隣接する第1の直列接続群3A1,3A2と第2の直列接続群3B1〜3B3とのそれぞれを構成しているLED素子3Danm,3Dbnmは、各直列接続群3A1〜3A2,3B1〜3B3において周方向に隣接するLED素子3Danm,3Dbnm同士の間に位置するように配されている。
また、第1の直列接続群3A1,3A2のそれぞれにおいて、「m」番目に位置するLED素子(例えば、3Da14,3Da24である。)は、中心Oを通る所定の二点鎖線C1−O上に配置されており、また、「m+1」番目に位置するLED素子(例えば、3Da15,3Da25である。)も、中心Oを通る所定の二点鎖線直線C2−O上に配置されており、また、二点鎖線直線C1−Oと二点鎖線直線C2−Oとの角度は、60度である。
さらに、第2の直列接続群3B2のLED素子3Db21が実装されている第2のランド3Rb21と、第2の直列接続群3B1のLED素子3Db11が実装されている第2のランド3Rb11とを接続する第2のリード部3Lbr2は、第2の直列接続群3B2,3B1間に位置する第1の直列接続群3A1のLED素子3Da11,3Da12が実装されている第1のランド3Ra11,3Ra12同士を接続する第1のリード部3Lar2と重なり合っている。
第2の実施の形態に係る実装用基板301では、第1の接続形態が6直2並であり、第2の接続形態が15直であったが、言うまでもなく、他の接続形態であっても良いし、さらには、発光素子が円周上以外、例えば相似形状で大きさの異なる多角形や楕円形上にLED素子を複数実装するような配線パターンであっても良い。
<第3の実施の形態>
第1及び第2の実施の形態では、第1の接続形態と第2の接続形態との2つの接続形態でLED素子を実装できる実装用基板について説明したが、本発明に係る実装用基板は、異なる接続形態が2種類に限定するものではなく、例えば、以下のような実装用基板とすることもできる。
同図において、クロスハッチングで表した四角は第1のランドに実装されたLED素子を、白抜きで表した四角は第2のランドに実装されたLED素子を、右下がり(左上がり)のハッチングで表した四角は第3のランドに実装されたLED素子をそれぞれ示す。
なお、第1のランドに発光素子が実装された接続形態を第1の接続形態と、第2のランドに発光素子が実装された接続形態を第2の接続形態と、第3のランドに発光素子が実装された接続形態を第3の接続形態とそれぞれする。
実装用基板401は、図12に示すように、基板本体403の表面(一主面)403aに配線パターン405が形成されてなる。この配線パターン405は、第1の接続形態用の第1の配線パターンと、第2の接続形態用の第2の配線パターンと、第3の接続形態用の第3の配線パターンとの3つのパターンから構成されている。
この第3の実施の形態においても、第1〜第3の直列接続群4A1〜4A3、4B1〜4B2、4C1〜4C5の配列方向(図中のX方向である。)に隣接する第3の直列接続群4C1〜4C5において、電流経路における上流側の一方の第3の直列接続群4C1〜4C5の下流側端に位置するLED素子4Dcn4が実装されている第3のランド4Rcn4と、他方の第3直列接続群4C1〜4C5の上流側端に位置するLED素子4Dcn1が実装されている第3のランド4Rcn1とを接続する第3のリード部(図中の4Lcr1〜4Lcr4に相当する。)が、当該隣接する第3の直列接続群4C1〜4C3間に存在する第1の直列接続群4A2〜4A3内であって電流経路上で隣接する第1のランド(4Ra21と4Ra22、4Ra31と4Ra32に相当する。)同士を接続する第1のリード部(4Lar1,4Lar2に相当する。)と、あるいは、当該隣接する第3の直列接続群4C1〜4C3間に存在する第2の直列接続群4B1〜4B2内であって電流経路上で隣接する第2のランド(4Rb11と4Rb12、4Rb21と4Rb22に相当する。)同士を接続する第2のリード部(4Lbr1,4Lbr2に相当する。)と、それぞれ重なり合っている。
<第4の実施の形態>
第1及び第3の実施の形態では、第1の直列接続群と第2の直列接続群とが一方向に1列で配列されていたが、第1及び第2の直列接続群がマトリックス状に配されていても良く、例えば、以下のような実装用基板とすることもできる。
同図において、クロスハッチングで表した四角は第1のランドに実装されたLED素子を、白抜きで表した四角は第2のランドに実装されたLED素子をそれぞれ示す。
なお、第1のランドに発光素子が実装された接続形態を第1の接続形態と、第2のランドに発光素子が実装された接続形態を第2の接続形態とそれぞれする。
具体的には、1列目は第1の直列接続群5A11、第2の直列接続群5B12、第1の直列接続群5A13、第2の直列接続群5B14で構成され、また、2列目は第1の直列接続群5A21、第2の直列接続群5B22、第1の直列接続群5A23、第2の直列接続群5B24で構成されている。
第4の実施の形態では、2つの直列接続群を2行2列となるようにランド等が形成されていたが、本発明では、複数種類の複数の直列接続群がm行n列となるように形成されていても良い。
<変形例>
以上、本発明に係る実装用基板、当該実装用基板にLED素子を実装した発光モジュールについて上記各実施の形態で説明してきたが、本発明に係る実装用基板や発光モジュールは上記形態に限定されないことは言うまでもない。
1.発光素子
上記実施の形態等における発光素子は、底面が正方形状をし、その1つの角にN型電極を有するタイプを利用したが、発光素子として他のタイプのものを使用しても良い。
2.実装領域
本発明の実装領域は、第1の実施の形態ではランドで構成され、第2の実施の形態ではP電極用のランドで構成されていたが、例えば、電極を下面に有しない発光素子を実装用基板に実装する場合、当該基板の主面に発光素子が直接ボンディングされているような場合は、実装用基板の主面の所定部分が実装領域となる。
5 配線パターン
7、9 給電端子
11 第1のパターン
13 第2のパターン
15、17 発光モジュール
Danm、Dbnm LED素子
Ranm、Rbnm ランド
La、Lb リード部
Claims (4)
- 発光素子を実装するための複数の実装領域がリード部を介して接続されている発光素子実装用の基板であって、
前記複数の実装領域のうちの全ての実装領域あるいは一部の実装領域は、第1のリード部により直列接続された複数の第1の直列接続群が並行配置されてなる第1の接続グループと、第2のリード部により直列接続された複数の第2の直列接続群が前記並行配置されている第1の直列接続群に沿って並行配置されてなる第2の接続グループとのいずれかに属し、
前記第1の接続グループでは、前記複数の第1の直列接続群が並列接続され、
前記第2の接続グループでは、前記第1及び第2の直列接続群が並行に配された方向に隣接する2つの第2の直列接続群において、電流経路における上流側の一方の第2の直列接続群の下流側端に位置する実装領域と、他方の第2の直列接続群の上流側端に位置する実装領域とを接続する第2のリード部が、当該隣接する第2の直列接続群間に存在する第1の直列接続群内であって電流経路上で隣接する実装領域同士を接続する第1のリード部と重なり合うことによって、複数の第2の直列接続群が直列接続されている
ことを特徴とする基板。 - 前記第1及び第2の直列接続群内の複数の実装領域は、同一の仮想直線又は同心の仮想曲線に沿って存在し、
前記第2の直列接続群は、隣接する第1の直列接続間にあり、
前記第2の直列接続群における各実装領域は、当該第2の直列接続群が隣接している第1の直列接続群間の各実装領域間のスペースに存在する
ことを特徴とする請求項1に記載の基板。 - 前記第1の直列接続群内の実装領域の数と、前記第2の直列接続群内の実装領域の数とが等しく、
前記第1の直列接続群内の実装領域の間隔と、前記第2の直列接続群内の実装領域の間隔とが等しい
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板。 - 複数の発光素子のそれぞれと電気的に接続される配線パターンを有する実装用の基板に、前記複数の発光素子が実装されてなる発光モジュールにおいて、
前記基板は、請求項1〜3の何れか1項に記載の基板である
ことを特徴とする発光モジュール。
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