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LED装饰光源生产线项目

LED全称为半导体发光二极管,采用半导体材料制成的,以直接将电能专化为光能,LED灯电号转换成光信号的发光器件:

其特点是光耗低,高亮度,色彩艳丽,抗振动,寿命长{正常发光6-10万小时},冷光源等优点,是真正的绿色照明。

以LED为光源的灯饰产品在21世纪的将来,LED必然取代白炽灯,成为人类照明史上的又一次革命。

引言

LED灯已有近30年的发展历程。

20世纪70年代,最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。

从此,LED开始进入多种应用领域,包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等,遍及国民经济各个部门和千家万户。

到1996年,LED在全世界的销售额已达到几十亿美元。

尽管多年以来LED灯一直受到颜色和发光效率的限制,但是由于GaP和GaAsPLED具有寿命长、可*性高、工作电流小、可与TTL、CMOS数字电路兼容等许多优点,因而一直受到使用者的青睐。

最近十年,高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工艺技术研究的前沿课题。

超高亮度(UHB)是指发光强度达到或超过100mcd的LED,又称坎德拉(cd)级LED。

高亮度A1GaInP和InGaNLED的研制进展得十分迅速,现已达到常规材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能达到的性能水平。

1991年,日本东芝公司和美国HP公司研制成InGaAlP620nm橙色超高亮度LED,1992年,InGaAlP590nm黄色超高亮度LED达到实用化。

同年,东芝公司研制的InGaA1P573nm黄绿色超高亮度LED的法向光强达2cd。

1994年,日本日亚公司研制成InGaN450nm蓝(绿)色超高亮度LED。

至此,彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的LED都达到了坎德拉级的发光强度,实现了超高亮度化、全色化,使发光管的户外全色显示成为现实。

我国发展LED起步于20世纪70年代,80年代形成产业。

全国约有100多家企业,95%的厂家都从事后道封装生产,所需管芯几乎全部从海外进口。

通过几个"五年计划"的技术改造、技术攻关、引进国外先进设备和部分关键技术,使我国LED的生产技术已向前跨进了一步。

北京、长春、南昌、上海、山东、河北等地的一些厂家,现已具有GaAs和GaP单晶、外延片、芯片的批量生产能力。

由南昌746厂组建的欣磊光电公司的普亮LED芯片生产线,1998年生产出管芯7亿只,1999年超过10亿只。

信息产业部电子第13研究所下属的河北汇有电力电子公司和河北立德电子公司已分别建成InGaA1P超高亮度LED外延片和芯片生产线,1999年年底达到年产外延片1万片、芯片1亿只的生产能力,从而改变了我国超高亮度LED外延片、芯片全部从海外进口的局面。

本文将对超高亮度InGaA1PLED和InGaNLED在汽车指示灯、交通信号灯、大屏幕显示、液晶显示(LCD)的背光照明等中的应用情况做一简要介绍。

二、超高亮度LED的结构及性能

超高亮度红A1GaAsLED与GaAsPGaPLED相比,具有更高的发光效率,透明衬底(TS)A1GaAsLED(640nm)的流明效率已接近10lm/W,比红色GaAsPGaPLED大10倍。

超高亮度InGaAlPLED提供的颜色与GaAsPGaPLED相同,包括绿黄色(560nm)、浅绿黄色(570nm)、黄色(585nm)、浅黄(590nm)、橙色(605nm)、浅红(625nm)、深红(640nm)。

InGaAlPLED吸收衬底(AS)的流明效率为101m/W,透明衬底(TS)为201m/W,在590nm~626nm的波长范围内比GaAsPGaPLED的流明效率要高10倍~20倍;在560nm~570nm的波长范围内比GaAsPGaPLED高出2倍~4倍。

超高亮度InGaNLED提供了蓝色光和绿色光,其波长范围:

蓝色为450nm~480nm,蓝绿色为500nm,绿色为520nm;其流明效率为3m/W~151m/W。

超高亮度LED目前的流明效率已超过带滤光片的白炽灯,可以取代功率1W以内的壮愕疲

矣肔ED阵列可以取代功率在150W以内的白炽灯。

对于许多应用,白炽灯都是采用滤光片来得到红色、橙色、绿色和蓝色,而用超高亮度LED则可得到相同的颜色。

近年,用AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED将多个(红、蓝、绿)超高亮度LED芯片组合在一起,不用滤光片也能得到各种颜色,包括红、橙、黄、绿、蓝,目前其发光效率均已超过白炽灯,正向荧光灯接近。

发光亮度已高于1000mcd,可满足室外全天候、全色显示的需要,用LED彩色大屏幕可以表现天空和海洋,实现三维动画。

新一代红、绿、蓝超高亮度LED达到了前所未有的性能。

三、超高亮度LED的应用

3.1信息指示灯

3.1.1汽车信号指示汽车指示灯在车的外部主要是方向灯、尾灯和刹车灯;在车的内部主要是各种仪表的照明和显示。

超高亮度LED灯用于汽车指示灯,与传统的白炽灯相比,具有许多优点,在汽车产业中有着广泛的市场。

LED能够经受较强的机械冲击和震动。

平均工作寿命(MTBF)比白炽灯泡高出几个数量级,远远高出汽车本身的工作寿命,因此LED灯刹车灯可封装成一个整体,而不必考虑维修。

透明衬底AlGaAs和AlInGaPLED与带有滤光片的白炽灯泡相比具有相当高的流明效率,这样,LED刹车灯和方向灯就能够在较低的驱动电流下工作,典型的驱动电流只有白炽灯的1/4。

较低的功率还可降低汽车内部线路系统的体积和重量,同时还可减小集成化的LED芯片信号灯的内部温升,允许透镜和外罩使用耐温性能较低的塑料。

LED灯刹车灯的响应时间为100ns,比白炽灯的响应时间短,这样便给司机留下了更多的反应时间,从而提高了行车的安全保证。

汽车的外部指示灯的照度及颜色均有明确规定。

汽车的内部照明显示虽不像外部信号灯那样受到政府有关部门的控制,但汽车的制造者对LED芯片的颜色及照明度有要求。

GaPLED早已用于车内,超高亮度AlGaInP和InGaNLED由于在颜色和照明度上可满足制造者的要求,因而将更多地取代车内白炽灯。

从价格上看,尽管LED灯与白炽灯相比还是较贵的,但从整个系统来看,二者的价格并没有明显的差别。

随着超高亮度TSAlGaAs和AlGaInPLED实用化的发展,最近几年价格一直在不断降低,今后降低的幅度还会更大。

3.1.2交通信号指示用超高亮度LED取代白炽灯,用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地,市场广阔,需求量增长很快。

根据美国交通部门1994年的统计,美国安装交通信号灯的十字路口有26万个,每个十字路口至少要有12个红色、黄色、蓝绿色信号灯。

许多十字路口还有一些附加的转变标志和跨越马路的人行横道警示灯。

这样,每个十字路口可能有20个信号灯,而且要同时发光。

由此可推算出美国全国约有1.35亿个交通信号灯。

目前采用超高亮度LED取代传统的白炽灯降低电力损耗已取得明显效果。

日本每年在交通信号灯上的耗电量约为100万千瓦,采用超高亮度LED取代白炽灯后,其耗电量仅为原来的12%。

对交通信号灯,每个国家的主管部门都要制定相应的规范,规定信号的颜色、最低的照明强度,光束空间分布的图样以及对安装环境的要求等。

尽管这些要求是按白炽灯编写的,但对目前采用的超高亮度LED交通信号灯基本上是适用的。

LED交通信号灯与白炽灯相比,工作寿命较长,一般可达到10年,考虑到户外恶劣环境的影响,预计寿命要减少到5年~6年。

目前超高亮度AlGaInP红、橙、黄色LED已实现产业化,价格也比较便宜,若用红色超高亮度LED组成的模块取代传统的红色白炽交通信号灯头则可将因红色白炽灯突然失效给安全造成的影响降低到最低程度。

一般LED交通信号模块由若干组串联的LED单灯组成,以12英寸的红色LED交通信号模块为例,在3组~9组串联的LED单灯,每组串联的LED单灯数为70个~75个(总数为210个~675个LED单灯),当有一个LED单灯失效时,只会影响一组信号,其余各组减小到原来的2/3(67%)或8/9(89%),并不会像白炽灯那样使整个信号灯头失效。

LED交通信号模块存在的主要问题是造价仍然显得高些,以12英寸的TS-AlGaAs红色LED交通信号模块为例,最早应用于1994年,其造价为350$,而到1996年,性能更好的12英寸的AlGaInPLED交通信号模块,造价为200$。

预计不会很久,InGaN蓝绿色LED交通信号模块的价格将可与AlGaInP相比。

白炽交通信号灯头的造价虽低,但耗电量大,一个直径为12英寸的白炽交通信号灯头的耗电量为150W,横过马路人行道的交通警示灯的耗电量为67W,据计算,每个十字路口的白炽信号灯每年的耗电量为18133kWh,折合每年的电费为1450$;然而,LED交通信号模块非常省电,每个8英寸~12英寸的红色LED交通信号模块的耗电量分别为15W和20W,十字路口拐弯处的LED标志可用箭头开关显示,耗电量仅有9W,据计算,每个十字路口每年可省电9916kWh,相当每年节省电费793$。

按每个LED交通信号模块的平均造价为200$计,红色LED交通信号模块仅用其节省的电费,3年后即可收回最初的成本造价,并开始不断得到经济回报。

因此目前使用AlGaInPLED交通信息模块,尽管造价显得高些,但从长远看,还是合算的。

3.2大屏幕显示

大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一个巨大市场,包括图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。

传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等;无源显示一般采用翻牌的方法。

LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。

如今,超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaNLED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色,可完全满足全色大屏幕显示的要求。

LED显示屏可按像素尺寸装配成各种结构,小像素直径一般小于5mm,单色显示的每个像素用一个T-1(3/4)的LED灯,双色显示的每个像素为双色的T-1(3/4)的LED灯,全色显示则需要3个T-1红、绿、蓝色灯,或者装配一个多芯片的T-1(3/4)的LED灯作为一个像素。

大像素则是通过把许多T-1(3/4)红、绿、蓝色LED灯组合在一起构成的。

用InGaN(480nm)蓝、InGaN(515nm)绿和AsAlGaAs(637nm)红LED灯作为LED显示的三基色,可以提供逼真的全色性能,而且具有较大的颜色范围,包括蓝绿、绿红等,与国际电视系统委员会(NTSC)规定的电视颜色范围基本相符。

3.3液晶显示(LCD)的背照明

在液晶显示中至少有10%采用有源光作为背照明,光源可使LCD显示屏在黑暗的环境下易读,全色LCD灯显示也需要光源。

LCD芯片背照明所需的光源主要有白炽灯泡、场致发光、冷阴极荧光、LED等,其中LED在LCD背照明中最有竞争力,新型的超高亮度AlGaInP、AlGaAs、InGaNLED可以提供高效率的发光和宽范围的颜色。

LED用于LCD背照明主要有3种方式。

(1)最简单的是把LED灯直接安装在LCD芯片散射膜的后面,可用许多封装的LED灯,它们应当具有非常宽的光束角,以使轴向光的均匀性较好。

也可以采用未封装的管芯,一般用GaPLED,然而用AlGaInP、TS-AlGaAsLED则可在小电流下工作,减小功耗。

(2)另一种方式是边缘光LCD背照明,用一个透明或半透明的矩形塑料块作为导光体,将其直接安装在LCD散射膜的后面,塑料块的后表面涂上白色反光材料,LED光从塑料块的一个侧边射入,其余侧边作成白色反光材料。

(3)将LED发出的光导入光纤束之中,光纤束的散射膜后面构成一个平坦的薄片,可以用不同的方法将光从薄片中取出作为LCD芯片的背照明。

采用LED作为背照明的液晶显示器可用于移动电话、笔记本电脑。

随着小型液晶显示器在节电型通信产品中的广泛使用,将会对超高亮度LED芯片有更大的需求。

3.4固体照明灯

全色超高亮度LED的实用化和商品化,使照明技术面临一场新的革命,由多个超高亮度红、蓝、绿三色LED灯制成的固体照明灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光,而且还可以发出亮度可达几十烛光到一百烛光的白色,成为照明光源。

最近,日本日亚公司利用其InGaN蓝光LED和荧光技术,又推出了白光固体发光器件,其色温为6500K,效率达每瓦7.5流明。

对于相同发光亮度的白炽灯和LED固体照明灯来说,后者的功耗只占前者的10%~20%,白炽灯的寿命一般不超过2000小时,而LED灯的寿命长达数万小时。

这种体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、耐各种恶劣条件的固体光源必将对传统的光源市场带来冲击。

尽管这种新型照明固体光源的成本依然偏高,但可以应用于一些特殊场合,如矿山、潜水、抢险、军用装置的照明等。

从长远看,如果超高亮度LED的生产规模进一步扩大,成本进一步降低,其节能和长寿命的优势足以弥补价格偏高的劣势。

超高亮度LED灯将有可能成为一种很有竞争力的新型电光源。

四、结束语

超高亮度LED灯的问世和产业化不仅拓展了原有的应用领域,而且将有一个潜力巨大的市场。

今后几年InGaNLED随着规模生产技术的完善和产品成本的降低,价格将和AlGaInPLED相近。

到那时,我国的LED产业将具有一定规模和参与国际竞争的能力,超高亮度LED在我国将会有一个大发展。

年产1000万套LED装饰光源生产线项目

1、项目背景和意义

LED光源,属于冷光源产品,也是第四代新兴光源产品,它具有体积小、热效应低、亮度大,具有节电70%的效果,将成为照明产品的主流产品。

白光LED产品,是最看好的LED新兴人造光源产品,市场的发展潜力十分巨大,与当前使用的白炽钨丝灯泡及荧光灯相比,LED具有体积小(多颗、多种组合)、发热量低(没有热幅射)、耗电量小(低电压、低电流起动)、寿命长(50000小时以上)、反应速度快(可在高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收,没有污染)、可平面封装,易开发成轻、薄、短、小产品等优点,没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染等问题和缺点,是被业界看好在未来5-7年内,成为替代传统照明器具的一大潜力商品。

LED光源产品,是具有广泛发展前景的高新技术产品,该项目实施,有利于推动东海硅资源综合利用支柱产业的发展,提升东海硅资源深加业的技术水平和产品的科技含量与附加值。

2、市场需求分析

目前,全世界的总需求量为80亿只,市场容量及潜力巨大。

近几年我国LED的增长速度达到30%,其中高超亮度的LED发展速度超过50%。

同时,我国有可能成为世界LED产业的主要基地。

3、项目投资估算、建设规模及建设期

项目估算总投资10000万元,主要用于厂房建设、设备购置及技术研发等

项目建设期2年,项目完成后形成年产1000万套LED装饰光源产品生产规模。

4、经济效益分析

年实现销售收入50000万元,利税14100万元。

5、合作方式

项目合资、合作、独资或技术投资均可。

大功率白光LED自动封装生产线

  

  1、建设内容和规模:

  总投资4450万元,现已完成投资1050万元(包括厂房、设备、水、电、气配套设施),新增投资3400万元,建设一条年产1000万只大功率白光LED自动封装生产线。

(全自动固晶机,全自动焊线机,全自动封胶线,亮度、角度仪,全自动分光分色机)

  2、市场预测及优势分析:

  随着LED二极管生产技术的更新,大功率白光LED芯片生产技术已经成熟,冷光源替代白炽灯的绿色照明时代已经到来。

由于其具有功耗低、光电转换效率高、低电压安全可靠,节能效果可达到80%以上,应用前景非常广阔,目前,国内与我们协作开发的矿用帽灯、不间断供电半导体照明保健灯的生产厂家,年需要大功率LED半导体照明灯的量在500万只左右,他们分别获得了国家新型照明灯具专利,还有一家与我们协作开发广告灯、草原太阳能供电灯也已正在申请国家新型照明灯具专利,其产量可达100万套以上,使用LED灯200万只以上。

  3、投资估算和资金来源:

  招商引资,吸引投资3450万元,其中厂房投资1200万元,设备投资1250万元,流动资金2000万元。

  4、生产经营条件:

  进口LED芯片国产封装辅助材料。

  5、投资效益

  按每只LED销售价25元,年产500万只计,年产值可达1.2亿元,年纯利润1000万元。

  6、项目进展情况:

  厂房、配套设施已完成,建设生产线的前期准备工作已完成。

  合作方式:

  合作、合资方式,投资金额和用途不限。

高亮度LED投资又热产业链建设成焦点

(中国电子报)

记者梁红兵2006-8-8

  近日,国内高亮度白光LED投资又掀热潮。

有消息称,半导体白光LED产业基地即将于8月底或9月初在上海开工,初期月芯片产能高达100万颗。

同时,扬州也宣称正在全力打造LED产业基地,扬州以“亮剑”姿态进军LED产业,力争至2010年在开发区内形成上、中、下游基本衔接的LED产业链。

由于高亮度LED具有突出的三大优点:

节能、环保、寿命长,其应用领域不断扩大。

国外LED技术和产业的发展,近几年发展非常迅速,特别在蓝光、白光、功率LED以及应用方面均有较大的突破。

申请有关LED的专利有1万多项,形成了高度的技术垄断。

国内近年来由于国家和地方政府的重视以及与LED行业相关的大学、研究所、企业均在资金、人力、物力方面投入较大,在LED技术上的研究成果及产业化方面均有很大的发展,国内又一轮LED投资逐渐起来,LED产业链建设成为这次投资焦点。

  政策引导很重要

  虽然近几年我国LED产业发展较快,特别是高亮度LED发展更迅速。

但与国际上的差距还是较大的,中国光学光电子行业协会光电器件分会秘书长彭万华在接受记者采访时分析到,目前主要问题是研究机构过于分散、研究课题重复、缺乏有自主知识产权的核心技术。

高性能LED及功率LED产品均要依靠进口,产业化规模偏小,水平较低,缺乏竞争能力。

为此,如何正视这些问题,并加快发展LED产业,彭万华建议,政府政策引导、宏观调控很重要。

“政府要出台有利于发展LED产业的政策,在发展过程中出现不平衡时要进行引导和宏观调控。

国家应把发展半导体照明产业当作节能的重大项目,出台相关优惠政策,给予重点扶植。

对当前分散、重复研究的现象,用控制投入课题项目研究开发资金的办法加以引导和调控,变成集中研究、分工合作,成果共享的模式,重点支持和鼓励,有自主知识产权的创新项目,使我国在LED领域的研究水平尽快赶上世界先进水平。

同样采用政府引导和调控办法,对LED前工序规模偏小的相关企业进行整合、合并、合资,集中资源,扩大产业化水平。

对后工序封装企业要引导投资,重点扶植,扩大产业化规模,使LED产业化的水平在国际上具有一定的竞争能力。

”彭万华说。

  加强基础研究开发工作

  从当前我国LED产品的性能、质量来看,还处在中、下水平。

分析原因主要在于我们的基础研究、开发不足,急于加工和销售LED产品。

为此,彭万华强调,应加强高亮度LED及功率LED外延、芯片的研究开发,主要是提高发光的内量子效率和外量子效率,提高产品性能、稳定性、一致性和可靠性。

“提高转化为产业化的成品率,在功率LED要有所突破,要有自主知识产权的核心技术。

”彭万华强调。

  LED产业发展离不开原材料、配套件的供应。

目前LED产品的产业链中几种主要原材料配套还是依赖进口,专家认为,一定要加强这方面的投入和研发,使它尽快国产化。

  LED产业发展的关键设备装置也是产业发展的基础,国内LED生产制造的设备、测试装置等目前与国外的差距还是较大的。

主要是外延设备MOCVD及前工序芯片制造设备和后工序全自动封装设备及自动化测试仪器,专家希望国内相关部门和企业能加强投入,加速研发,尽早为LED产业配套,形成完整的LED产业链。

“浙大三色仪器公司在测量白光LED参数及均匀性、LED平面发光(背光源)特性和LED可靠性方面已开发生产这些测试仪器。

”彭万华介绍。

  扩大应用市场

  扩大LED产品的推广应用,扩大市场是促进LED产业发展的最大动力,应给予高度重视。

从目前国内LED市场来分析,还存在不少问题,彭万华认为,由于没有统一的检测标准和可靠性考核指标,市场上经常出现LED产品以劣充好,乱说寿命可达10万小时,价格混乱,这样会产生对LED产品的不信任感,应引起高度重视。

“在此呼吁相关部门尽快制定有关标准、考核办法,并建立权威性的检测中心,进行测试比对和统一计量。

”彭万华说。

  

在LED产品应用开发上,专家建议应从三个方面要加以重点开发。

  首先应加速开发半导体照明的应用,这里主要指LED的光色照明,包括景观照明和装饰照明,还有特种照明,包括矿灯、航标灯、交通灯、安全指示灯、便携式及低功耗用的灯等以及普通照明光源,这是最大的潜在市场,要逐步进入该市场,另外应用太阳能的LED照明产品也应予以关注。

  其次加大开发各种尺寸LCD用的LED背光源,有小面积的手机、MP3、MP4、PDA等用的背光源,用于终端显示器的LED背光源和大面积LCD彩电的背光源,这些具有很大的潜在市场。

  第三是汽车上的各种灯,如前后灯、转向灯、侧灯、刹车灯、车内照明灯及表盘显示器等,应要全面进入开发应用。

只要不断扩大LED产品的应用开发,并扩大市场才能确保LED产业的高速发展。

  我国LED产业虽然初具规模,但与国外相比还有较大差距,而且LED产业的产值目前还是较低的,LED产品最主要的应用面是具有节能优点的半导体照明,其中还是看好最大市场潜力的普通照明领域,只有在技术上、成本上有所突破,才会逐步地进入普通照明领域,才会不断壮大LED产业。

普通照明理性回归LED产业何去何从

2006年1月18日15:

20

2005年4月12日,国家半导体照明工程研发及产业联盟借2005中国(厦门)半导体照明展览会之机首次亮相。

同年的11月17日,信息产业部半导体照明技术标准工作组正式成立。

随着产业化联盟和标准工作组的正式成立和亮相,LED产业也开始走下通用照明(普通日常照明)的神坛,我国半导体照明产业的发展将更加规范、理性和务实。

“不论是从技术层面还是市场层面,我们都完全没有必要急功近利。

以良好的心态认真地研究和实践、客观公正地评价、开诚布公地交流、理性地预测、负责任地发布、扎实稳健地推进,半导体照明会在未来的市场中充分表现出自身角色的重要性。

”江苏稳润光电有限公司副总经理陈和生在接受中国电子报记者采访时如是说。

以市场带动产业

2005年我国LED的产量已经达到262.1亿只,市场规模更是突破百亿元大关达到114.9亿元。

在新兴应用市场的带动下,近些年LED市场规模快速提升,同时也推动了产业快速发展。

普通照明市场是LED光源的最大市场,也是LED光源的目标市场,但我们也应该清楚地意识到,LED照明产品要真正地进入千家万户,还需在技术上和成本上实现重大突破。

厦门华联光电事业部总经理叶立康在接受中国电子报记者采访时说:

“LED进入普通照明领域还需更长的时间。

在此期间,作为光电企业只有实施抓应用促发展的战略,根据自身的资源与优势,联合一切可以联合的力量,以客户为导向,找准市场定位和切入点,创新发展突出特色,才能做大做强。

据有关机构调查资料显示,国内目前LED市场大约为50亿~60亿元并以每年20%的速度增长,但国内企业市场占有率不足1/3,国际大公司和我国台湾公司仍然在内地的高亮度LED市场中占据主导地位。

因此,我国LED企业只有不断扩大规模,提升应用水平,才能在不断加剧的市场竞争中得到更好发展。

LED封装要重视工艺设备开发

据中国光学光电子行业协会LED分会统计,截至2005年上半年我国LED封装企业数量已经超过1000家。

赛迪顾问分析师

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