JP4010159B2 - 光モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
光トランシーバモジュールなどの光モジュールは、半導体レーザなどの発光素子を内蔵する発光モジュールと、フォトダイオードなどの受光素子を内蔵する受光モジュールと、を備えている。これら発光モジュール及び受光モジュールは、一般に、発光モジュール側のファイバ接続部(光ファイバとの接続を図るための接続部)が外部に露出した状態で、金属製の筐体内に収容されている。そして、筐体から露出したファイバ接続部は、樹脂製のキャップにより被覆され、これにより発光モジュールからのノイズの放射が抑制されて、EMI(Electromagnetic Interference)対策がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の光モジュールでは、筐体の放熱特性が十分ではなかったため、筐体内に収容された発光モジュールについて、熱的に安定した動作を確保することができなくなるおそれがあった。
【0004】
そこで、筐体からの放熱を促進するため、筐体に放熱フィン等を設けることも考えられるが、光ポート密度の向上の要請からこのようなモジュールの大型化を招く手段は採用することができなかった。
【0005】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、放熱特性に優れ熱的により安定した動作を確保することが可能な小型の光モジュールを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光モジュールは、(1)発光素子を収容する素子収容部とファイバ接続部とを有する発光モジュールと、(2)発光モジュールを搭載するための基板と、(3)発光モジュールのファイバ接続部が外部に露出した状態で、発光モジュールと基板とを収容する金属製の筐体と、(4)筐体の外部に露出された発光モジュールのファイバ接続部を被覆すると共に、筐体と接続される筒状をなす金属製のキャップとを備え、筐体は、基板に沿って延びる底壁部を有する下部筐体と、基板に沿って延びる上壁部を有する上部筐体とを有し、キャップは、その軸方向に沿って分割された第1及び第2のキャップ片を有し、第1のキャップ片は、上部筐体と一体に設けられ、第2のキャップ片は、上部筐体と下部筐体との間で挟持される基端部を有することを特徴とするものである。
【0007】
この光モジュールは、発光モジュールのファイバ接続部を被覆する金属製のキャップを備えるため、このキャップが放熱パスの役割を果たすことで放熱特性の向上が図られ、もって発光素子のより安定した動作を確保することが可能となる。また、放熱フィンを設ける場合のようにモジュールの大型化を招くおそれも小さい。更に、キャップによりファイバ接続部が被覆されることで、発光モジュールから放射される電磁ノイズを遮蔽し、受光モジュールを含めた周辺素子への影響を低減することが可能となる。
【0008】
また、筐体が上記した特徴を有することにより、発光モジュール及び基板は、これら上部筐体と下部筐体とにより形成される空間内に収容される。このとき、上部筐体の上壁部及び下部筐体の底壁部は基板に沿って延びているため、上部筐体の上壁部と下部筐体の底壁部との間で基板を挟み込むように収容することで、光モジュールの低背化を図ることが可能となる。
【0009】
また、キャップが上記した特徴を有することにより、第1及び第2のキャップ片によりファイバ接続部を挟み込んで被覆することが可能となる。
【0010】
また、第1のキャップ片が上記した特徴を有することにより、上部筐体と第1のキャップ片との間で熱的な不連続部分がなくなるため、上部筐体から第1のキャップ片への熱伝導が促進され、放熱特性の向上が図られる。
【0011】
また、第2のキャップ片が上記した特徴を有することにより、基端部を介して第2のキャップ片を上部筐体と下部筐体との間で挟持することで、接着剤等を用いることなく容易に第2のキャップ片を筐体に接続することが可能となる。
【0012】
本発明に係る光モジュールでは、第2のキャップ片は、先端部に片持ち支持されており、第1のキャップ片の先端部を包み込むようにして係止するラッチ部を有する。このようにすれば、ラッチ部を介して第1のキャップ片の先端部を包み込むようにして係止することで、接着剤等を用いることなく容易に第1のキャップ片と第2のキャップ片とを固定することが可能となる。
【0013】
本発明に係る光モジュールでは、発光モジュールの素子収容部の一側面は、筐体と接している。このようにすれば、発光モジュールから生じる熱の筐体への熱伝導を促進することが可能となる。
【0014】
本発明に係る光モジュールでは、発光モジュールの素子収容部の一側面は、上部筐体と接している。このようにすれば、実装基板に実装される側の下部筐体と比べて、上部筐体は熱放出が妨げられるおそれが少ないため、放熱特性のより一層の向上が図られる。特に、上部筐体には第1のキャップ片が一体に設けられているため、第1のキャップ片への熱伝導が促進され、放熱特性のより一層の向上が図られる。
【0015】
本発明に係る光モジュールでは、発光モジュールは、バタフライパッケージ型のモジュールである。このようにすれば、発光モジュールと筐体とを接し易くすることができる。
【0016】
本発明に係る光モジュールは、基板上に搭載されて筐体内に収容されており、発光素子を駆動制御する半導体回路素子を更に備える。このように、ドライバICなどの半導体回路素子を筐体内に収容することで、光モジュールの動作速度の向上を図ることが可能となる。
【0017】
本発明に係る光モジュールは、(1)発光素子を収容する素子収容部とファイバ接続部とを有する発光モジュールと、(2)受光素子を内蔵する受光モジュールと、(3)発光モジュール及び受光モジュールを搭載するための基板と、(4)発光モジュールのファイバ接続部が外部に露出した状態で、発光モジュール、受光モジュール、及び基板を収容する金属製の筐体と、(5)筐体の外部に露出された発光モジュールのファイバ接続部を被覆すると共に、筐体と接続される筒状をなす金属製のキャップとを備え、筐体は、基板に沿って延びる底壁部を有する下部筐体と、基板に沿って延びる上壁部を有する上部筐体とを有し、キャップは、その軸方向に沿って分割された第1及び第2のキャップ片を有し、第1のキャップ片は、上部筐体と一体に設けられ、第2のキャップ片は、上部筐体と下部筐体との間で挟持される基端部を有することを特徴とするものである。このように、発光モジュールのみならず受光モジュールをも備えることで、光トランシーバモジュールが構成される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る光モジュールの実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0019】
図1は、本実施形態に係る光モジュールとしての光トランシーバモジュールの構成を示す斜視図である。また図2は、本実施形態に係る光トランシーバモジュールの構成を示す分解斜視図である。
【0020】
図1及び図2に示すように、光トランシーバモジュール10は、発光モジュール12と、受光モジュール14と、半導体回路素子としてのドライバIC16と、半導体回路素子としてのアンプ素子18と、コネクタ端子20と、基板22と、筐体24と、キャップ26と、を備えている。
【0021】
発光モジュール12は、図2に示すように、バタフライパッケージ型のモジュールである。この発光モジュール12は、発光素子が封止された素子収容部30と、ファイバ接続部32と、を有している。
【0022】
素子収容部30は、半導体レーザなどの発光素子と、発光素子の発光状態をモニタするためのフォトダイオードなどの受光素子と、発光素子及び受光素子を搭載する搭載部材と、これらを収容するハウジングと、を含んでいる。ハウジングの側面の高さ方向中央位置には、複数のアウターリード42が設けられている。なお、搭載部材はCuWといった金属から形成されている。また、ハウジングの底部はCuWといった金属から形成されており、それ以外の部分はコバールといった金属から形成されている。
【0023】
ファイバ接続部32は、集光レンズといったレンズと、レンズを保持するレンズ保持部材と、フェルールと、このフェルールを保持するフェルールホルダと、ゴムブーツと、を含んでいる。フェルールには、光ファイバ58の一端を保護するように、光ファイバ58が挿入されている。光ファイバ58は、フェルール及びフェルールホルダを介してレンズに位置合わせされており、これにより発光素子との光学的な結合が図られている。ゴムブーツは、レンズ保持部材、フェルールホルダ、フェルール、保持部材、及び光ファイバ58の一部を覆い、これらを保護している。光ファイバ58は、ゴムブーツを通して外部へ取り出される。
【0024】
受光モジュール14は、図2に示すように、表面実装型のモジュールである。この受光モジュール14は、素子収容部60とファイバ接続部62とを有する。
【0025】
素子収容部60は、フォトダイオードなどの受光素子を樹脂封止して構成されている。この素子収容部60の側面には、複数のアウターリード66が設けられており、表面実装可能なように屈曲されている。
【0026】
ファイバ接続部62は、内部に光ファイバ(図示しない)が挿入されたフェルールと、フェルールを保持する円筒状のスリーブ(図示しない)とを、フェルールの一端を突出させた状態で樹脂封止して構成されている。そして、ファイバ接続部の一対の側面には、光コネクタプラグ70の係合爪と係合される突起部が設けられている。
【0027】
光コネクタプラグ70は、いわゆるEZコネクタと呼ばれる樹脂製の簡易コネクタである。受光モジュール14に光コネクタプラグ70が取り付けられると、図2に示すように、受光モジュール14のフェルールは、光コネクタプラグ70のスリーブ(図示しない)に収納され固定される。また、このスリーブには、光コネクタプラグ70の一方から導入された光ファイバ76が、フェルール(図示しない)を介してスリーブ内に挿入されて位置決めされている。このため、双方の光ファイバのコアの中心軸は同軸に合わされる。
【0028】
ドライバIC16は、発光モジュール12を駆動制御する信号を生成する。また、アンプ素子18は、受光モジュール14が受けた信号を整形・増幅する。
【0029】
コネクタ端子20は、BGA(Ball grid array)と複数のリードピン(あるいはリードピンと嵌合するレセプタクル)からなる雄コネクタ端子(あるいは雌コネクタ端子)である。このコネクタ端子20は、低速の複数の信号を筐体24内部の基板22に導入したり導出したりするため、BGAにより端子の高密度化が図られている。このコネクタ端子20は、光トランシーバモジュール10が実装される図示しない実装基板上の雌コネクタ端子(あるいは雄コネクタ端子)と連結され、これにより両者の電気的な接続が図られる。
【0030】
基板22は、外形が略長方形状をなし、表面にプリント配線が施されている。この基板22は、その下面に発光モジュール搭載領域、受光モジュール搭載領域、ドライバIC搭載領域、アンプ素子搭載領域、及びコネクタ端子搭載領域を有している。このうち、発光モジュール搭載領域及び受光モジュール搭載領域は、基板22の前縁に並んで設けられており、発光モジュール搭載領域は、基板22の前縁を切り欠いて形成されている。
【0031】
筐体24は、アルミや銅などの金属から形成されている。ただし、熱伝導率、コスト等を考慮すると、アルミが好適である。この筐体24は、上部筐体78と下部筐体80を有している。上部筐体78は、図2に示すように、基板22に沿って延びる上壁部82と、上壁部82の縁部に設けられた側壁部84とを含んでいる。下部筐体80は、図2及び図3に示すように、基板22に沿って延びる底壁部86と、底壁部86の縁部に設けられた側壁部88とを含んでいる。底壁部86のコネクタ端子20に対応する部分は、貫通されて開口部90とされている。この下部筐体80の内面には、開口部90の一縁に沿う遮蔽壁92と、これと交差する遮蔽壁94とが設けられている。これにより、発光モジュール12と半導体回路素子16を含む発光モジュール側と、受光モジュール14と半導体回路素子18を含む受光モジュール側とが遮蔽される。その結果、発光モジュール側からの放射ノイズの放出が抑制され、受光モジュール側において発光モジュール側からの放射ノイズの影響が低減される。なお、受光モジュール14は表面実装型のモジュールであるため、更に基板22によっても遮蔽されている。これにより、発光モジュール側からの放射ノイズの影響がより一層低減されている。
【0032】
キャップ26は、発光モジュール12のファイバ接続部32を被覆するように設けられた円筒状の部材であり、アルミや銅などの金属から形成されている。ただし、熱伝導率、コスト等を考慮すると、アルミが好適である。このキャップ26は、その軸方向に沿って分割され、上部キャップ片(第1のキャップ片)96と下部キャップ片(第2のキャップ片)98とを有している。
【0033】
ここで、上部キャップ片96は、上部筐体78の前方の側壁部84に一体に設けられている。これに対し、下部キャップ片98は、筐体24とは別個に設けられている。この下部キャップ片98は、上部筐体78と下部筐体80との間で挟持するための基端部100を含む。このように、基端部100を介して下部キャップ片98を上部筐体78と下部筐体80との間で挟持し筐体24と接続することが可能であるため、接着剤等を塗布したり、溶接を施したり、ネジ止めしたりする作業が不要となり、生産効率の向上が図られる。
【0034】
また、下部キャップ片98は、その先端部においてバネ性を有するラッチ部102を有している。このラッチ部102は、下部キャップ片98の先端部において片持ち支持されており、ラッチ部102の先端と下部キャップ片98の先端部との間には隙間104が設けられている。この隙間104は、発光モジュール12の光ファイバ58を通すために設けられている。ラッチ部102は、上部キャップ片96の先端部を包み込むように係止し、上部キャップ片96と下部キャップ片98とを固定する。このように、ラッチ部102を介して上部キャップ片96と下部キャップ片98とを固定することが可能であるため、接着剤等を塗布したり、溶接を施したり、ネジ止めしたりする作業が不要となり、生産効率の向上が図られる。
【0035】
また、上部筐体78の前方の側壁部84には、受光モジュール14に接続された光コネクタプラグ70を位置決めする位置決め部106が一体に設けられている。この位置決め部106は、光コネクタプラグ70から延びる光ファイバ76を案内する案内溝108を有する。また、下部筐体80の前方の側壁部88には、位置決め部106により位置決めされた光コネクタプラグ70を押える押え部110が一体に設けられている。
【0036】
上記した構成の発光モジュール12が、基板22の発光モジュール搭載領域に搭載され、受光モジュール14が基板22の受光モジュール搭載領域に搭載されている。また、ドライバIC16及びアンプ素子18が、それぞれ基板22のドライバIC搭載領域及びアンプ素子搭載領域に搭載されている。更に、コネクタ端子20が基板22のコネクタ端子搭載領域に搭載されている。そして、これらの部材を搭載した基板22が、図4に示すように、上部筐体78に対してネジ112により固定されている。このとき、発光モジュール12のファイバ接続部32は、上部キャップ片96に収容され、受光モジュール14の光コネクタプラグ70は、位置決め部106により位置決めされている。
【0037】
更に、図5に示すように、下部キャップ片98がラッチ部102を介して上部キャップ片96に組み付けられ固定されている。そして、上部筐体78に対して下部筐体80が6つのネジ114を用いて組み付けられている。このとき、下部キャップ片98は、基端部100を介して上部筐体78と下部筐体80との間に挟持される。また、押え部110により光コネクタプラグ70が押えられ固定される。
【0038】
このようにして、図1に示すような、本実施形態に係る光トランシーバモジュール10が構成される。図6は、図1に示すVI−VI線断面図である。図6に示すように、発光モジュール12の素子収容部30の側面は、弾性を有し熱伝導率の高い熱伝導シート116を介して上部筐体78の上壁部82に接している。熱伝導シート116としては、シリコーンゴムシートを用いることができる。なお、発光モジュール12の素子収容部30の側面は、上部筐体78の上壁部82に直接接していてもよい。よって、発光モジュール12の素子収容部30の側面が上部筐体78の上壁部82に接しているとは、このように直接的に接している場合と間接的に接している場合との双方が含まれる。
【0039】
この光トランシーバモジュール10は、下部筐体80が図示しない実装基板と対面するようにして実装される。このとき、基板22に搭載されたコネクタ端子20と、実装基板上のコネクタ端子とが、下部筐体80の開口部90を通して結合されることで、基板22の配線回路と実装基板の配線回路とが電気的に接続される。
【0040】
次に、本実施形態に係る光トランシーバモジュール10の作用及び効果について説明する。
【0041】
本実施形態に係る光トランシーバモジュール10は、発光モジュール12のファイバ接続部32を被覆する金属製のキャップ26を備えるため、このキャップ26が放熱パスの役割を果たすことで放熱特性の向上が図られる。これにより、発光素子28のより安定した動作を確保することが可能となる。また、このようにキャップ26を設けた場合であっても、上部筐体78の上壁部82の外面や下部筐体80の底壁部86の外面に放熱フィンを設ける場合と比べて、モジュールの大型化を招くおそれも小さい。更に、キャップ26によりファイバ接続部32が被覆されているため、発光モジュール12から放射される電磁ノイズが遮蔽され、受光モジュール14を含めた周辺素子への影響を低減することが可能となる。この電磁ノイズの遮蔽効果は、発光素子28、受光素子64共に動作速度が10GHz以上となるような高速動作の場合に顕著に現れる。
【0042】
また本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、上部筐体78の上壁部82及び下部筐体80の底壁部86は基板22に沿って延びているため、光トランシーバモジュール10の低背化を図ることが可能となる。光トランシーバモジュールでは、MSA(Multi Source Agreement)等の要請により、低背化、及び幅方向、長さ方向のサイズを小さくする必要があるが、このように本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、かかる要請に容易に対応することができる。よって、実際の使用に際してこの光トランシーバモジュール10を実装した実装基板を狭い間隔で複数配置することが可能となり、光ポート密度の向上を図ることが可能となる。なお、本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、例えば11.9mm〜12.9mm程度に低背化することが可能である。
【0043】
また本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、キャップ26は、その軸方向に沿って分割された上部キャップ片96及び下部キャップ片98を有するため、これらキャップ片により発光モジュール12のファイバ接続部32を挟み込んで、容易に被覆することが可能となる。
【0044】
また本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、上部キャップ片96は、上部筐体78と一体に設けられているため、上部筐体78と上部キャップ片96との間で熱的な不連続部分がなくなる。その結果、上部筐体78から上部キャップ片96への熱伝導が促進され、放熱特性の向上が図られる。
【0045】
また本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、下部キャップ片98は、基端部100を介して上部筐体78と下部筐体80との間で挟持されるため、接着剤等を用いることなく容易に筐体24に接続することが可能となり、生産効率の向上を図ることが可能となる。
【0046】
また本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、下部キャップ片98は、先端部に片持ち支持されており、上部キャップ片96の先端部を包み込むようにして係止するラッチ部102を有するため、ラッチ部102を介して上部キャップ片96の先端部を包み込むようにして係止することで、接着剤等を用いることなく容易に上部キャップ片96と下部キャップ片98とを固定することが可能となる。
【0047】
また本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、発光モジュール12の素子収容部30の一側面は筐体24と接しているため、発光モジュール12から生じる熱の筐体24への熱伝導を促進することが可能となる。特に、発光モジュール12の素子収容部30の一側面は上部筐体78と接しているため、実装基板に実装される側の下部筐体80と接する場合と比べて、筐体24からの熱放出が妨げられるおそれが少ない。また、上部筐体78には上部キャップ片96が一体に設けられており、上部筐体78から上部キャップ片96への熱伝導が促進されている。その結果、発光素子28から発せられた熱が素子収容部30、下部筐体80、及びキャップ26を伝導して滞りなく放出され、放熱特性のより一層の向上が図られる。
【0048】
また、本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、半導体回路素子としてのドライバIC16及びアンプ素子18が筐体24内に収容されているため、動作速度の向上を図ることが可能となる。
【0049】
なお、本実施形態に係る光トランシーバモジュール10では、ニッケルめっきされた樹脂製のキャップによりファイバ接続部32が被覆される従来の光トランシーバモジュールと比べて、0.5℃程度の放熱促進効果が図られることが確認されている。
【0050】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【0051】
例えば、上記した実施形態では、光モジュールとして発光モジュール12と受光モジュール14の双方を備える光トランシーバモジュール10について説明したが、発光モジュール12のみを備える光モジュールであってもよい。
【0052】
また、上記した実施形態では、発光モジュール12としてバタフライパッケージ型のモジュールについて説明したが、発光モジュールは表面実装型のモジュールであってもよい。また受光モジュール14として表面実装型のモジュールについて説明したが、受光モジュールはバタフライパッケージ型のモジュールであってもよい。
【0053】
また、上記した実施形態では、発光モジュール12の素子収容部30の一側面が上部筐体78に接する場合について説明したが、下部筐体80に接するようにしてもよい。また受光モジュール14も筐体24に接するようにしてもよい。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、放熱特性に優れ熱的により安定した動作を確保することが可能な小型の光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る光トランシーバモジュールの構成を示す斜視図である。
【図2】本実施形態に係る光トランシーバモジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図3】下部筐体の構成を示す斜視図である。
【図4】光トランシーバモジュールの組み付けの様子を示す斜視図である。
【図5】光トランシーバモジュールの組み付けの様子を示す斜視図である。
【図6】図1に示すVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
10…光トランシーバ、12…発光モジュール、14…受光モジュール、16…ドライバIC、22…基板、24…筐体、26…キャップ、30…素子収容部、32…ファイバ接続部、78…上部筐体、80…下部筐体、82…上壁部、86…底壁部、96…上部キャップ片、98…下部キャップ片、100…基端部、102…ラッチ部。
Claims (7)
- 発光素子を収容する素子収容部とファイバ接続部とを有する発光モジュールと、
前記発光モジュールを搭載するための基板と、
前記発光モジュールの前記ファイバ接続部が外部に露出した状態で、該発光モジュールと前記基板とを収容する金属製の筐体と、
前記筐体の外部に露出された前記発光モジュールの前記ファイバ接続部を被覆すると共に、該筐体と接続される筒状をなす金属製のキャップとを備え、
前記筐体は、前記基板に沿って延びる底壁部を有する下部筐体と、前記基板に沿って延びる上壁部を有する上部筐体とを有し、
前記キャップは、その軸方向に沿って分割された第1及び第2のキャップ片を有し、
前記第1のキャップ片は、前記上部筐体と一体に設けられ、
前記第2のキャップ片は、前記上部筐体と前記下部筐体との間で挟持される基端部を有することを特徴とする光モジュール。 - 前記第2のキャップ片は、先端部に片持ち支持されており、前記第1のキャップ片の先端部を包み込むようにして係止するラッチ部を有する請求項1に記載の光モジュール。
- 前記発光モジュールの前記素子収容部の一側面は、前記筐体と接している請求項1または2に記載の光モジュール。
- 前記発光モジュールの前記素子収容部の一側面は、前記上部筐体と接している請求項1〜3のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記発光モジュールは、バタフライパッケージ型のモジュールである請求項1〜4のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記基板上に搭載されて前記筐体内に収容されており、前記発光素子を駆動制御する半導体回路素子を更に備える請求項1〜5のいずれかに記載の光モジュール。
- 発光素子を収容する素子収容部とファイバ接続部とを有する発光モジュールと、
受光素子を内蔵する受光モジュールと、
前記発光モジュール及び前記受光モジュールを搭載するための基板と、
前記発光モジュールの前記ファイバ接続部が外部に露出した状態で、該発光モジュール、前記受光モジュール、及び前記基板を収容する金属製の筐体と、
前記筐体の外部に露出された前記発光モジュールの前記ファイバ接続部を被覆すると共に、該筐体と接続される筒状をなす金属製のキャップとを備え、
前記筐体は、前記基板に沿って延びる底壁部を有する下部筐体と、前記基板に沿って延びる上壁部を有する上部筐体とを有し、
前記キャップは、その軸方向に沿って分割された第1及び第2のキャップ片を有し、
前記第1のキャップ片は、前記上部筐体と一体に設けられ、
前記第2のキャップ片は、前記上部筐体と前記下部筐体との間で挟持される基端部を有することを特徴とする光モジュール。
Priority Applications (1)
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JP2002051973A JP4010159B2 (ja) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | 光モジュール |
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