JP4880680B2 - プロジェクタの冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部分に従ったプロジェクタの冷却システムに関する。

国際公開第２００４／０２９５０７号（ＷＯ２００４／０２９５０１Ａ１）には、プロジェクタハウジングに配置された光源を有し、一端或いは両端で蓋が被され、ランプとリフレクタを有するプロジェクタが開示されている。このランプ、或いはバーナーは、例えば、メタルハライドランプ形式の放電ランプである。リフレクタは、光源から放出された光をプロジェクタハウジングの前面開口部の方向に反射するものであり、このプロジェクタハウジングは透明なカバー要素、例えば保護ディスク或いはレンズディスクによって密閉され得るものである。

可視光ビームを放出することに加え、燃焼式光源はそのアークつまりフィラメントで不可視の熱放出を生成する。この熱放出は赤外線スペクトル領域にあり、次に示す三つのプロセスによってこの光源の周囲に放出される。
ａ）この熱放出はその一部が、リフレクタ、光源ベース及び光源への供給リード線のような光源を囲む部品により、及びプロジェクタハウジングにより吸収される。これによって、これらの部品は材料の特性に悪影響を受け、そしてそれら自身が二次的熱源として振舞う。
ｂ）電気接点を介し、及び光源ベースのセラミック体を介し、熱伝導が起こる。
ｃ）光源の周囲の空気が熱せられて上方に上がり、対流の冷却プロセスでより冷たい空気を下方から上方に運ぶ。

最後に述べられたプロセスを支援し、高出力のプロジェクタをコンパクトな設計にするために、国際公開第２００４／０２９５０７号で開示されているプロジェクタハウジングは、上方円筒形プロジェクタハウジング部と、下方プロジェクタハウジング部を有している。下方プロジェクタハウジング部は立方体の設計であり、互いに離れた換気ダクトを有する換気シャフトがこのハウジング部上に配置される。換気ダクトは、換気シャフト内に第一のフィン部と第二のフィン部とを有するフィンによって、互いに分離される。第一のフィンは空気出口開口に隣接しており、第二のフィンは空気出口開口に隣接するとともに第一のフィン部から離れて曲がっている。

米国特許第５，１７２，９７５号（ＵＳ５，１７２，９７５Ａ）には、円筒形プロジェクタハウジングに光源とリフレクタと照明出口開口とを有するプロジェクタが開示されている。このハウジング上には換気ダクトが形成され、このダクトは、光源が放出する熱の周囲を対流冷却するために循環し、フィンによって限定される。フィンは、円筒形プロジェクタハウジングの外側に離れて曲がり、その端でフランジが付けられている。その結果、第一に、光がプロジェクタハウジングの内部から出るのを防止し、第二に、空気の流れがプロジェクタハウジングから垂直に導かれるようになっている。

米国特許第１，７５８，２９０号（ＵＳ１，７５８，２９０Ａ）には、換気シャフトを有するプロジェクタが開示されている。これらの換気シャフトは、ハウジングの壁に配置されており、互いに離れた換気ダクトを有しており、そしてフィンによって互いに離されている。その結果、均一な換気ダクトが形成され、これらのダクトを介して冷却空気がプロジェクタハウジングの内部へ流れるようになっている。プロジェクタの光軸の上側及び下側のフィンの端は、プロジェクタハウジングの内部に突き出ていて、それぞれ反対方向に再度曲げられており、その結果、光軸の上側に配置されたフィンの端はプロジェクタハウジングの下面方向に向けられる。他方、光軸の下側に配置されたフィンの端は、プロジェクタハウジングの上側に向けられる。中央の水平部の二つの部分は互いに接続され、その結果、プロジェクタ内部に設置されたフィンの端の異なる配列によって、プロジェクタハウジングを通る冷却空気の循環が改善される。
欧州特許出願公開第０３８９６５９号（ＥＰ０３８９６５９Ａ１）には、コンパクトな設計の放射体の形式をとったプロジェクタが開示されており、このプロジェクタは、ランプと、リフレクタ部と、ブロック形ハウジングと、冷却器とを有している。ランプは一方の端或いは両端で蓋がれる。リフレクタ部は、環状のフレームブラケットを有し、パラボリックリフレクタがこのブラケットに挿入され、リフレクタ部の照明出口にはガラスディスク用の側面ホールダが配置される。ブロック形ハウジングは、熱の影響を受けやすい電気・電子部品を保持するためのものである。冷却器は、ランプの高さでリフレクタ部の側面に配置される。冷却器は、フランジアタッチメントを有し、このアタッチメントはランプ軸の範囲に配置され、リフレクタ部の外側に冷却表面要素と隣接される。この要素は、冷却フィンブロック、多孔板配置、薄板配置或いは栓配置として設計されるものである。ランプホールダは、冷却器のフランジアタッチメントに効率的に熱伝導接触されるように挿入される。このアタッチメントはチューブフランジとして設計されたものであり、冷却器は、フランジアタッチメントと共にリフレクタの開口を通ってリフレクタ内部へ向かって突き出ている。一方、冷却表面要素は、その全幅を超えてブロック形ハウジングの近接側壁に渡って突き出ており、その結果、冷却表面要素の領域で熱せられた空気は流れてハウジングを通り過ぎていき、その過程で、ランプによって放出された熱は、対流によって、冷却器を介して周囲の空気に発散され、温度の影響を受けやすい電気及び／又は電子部品を含むブロック形ハウジングを通る。
米国特許第５，５１５，２５４号（ＵＳ５，５１５，２５４Ａ）は、プロジェクタの弓形タイプのハンドルで移動可能に配置されたハウジングを有する色混合プロジェクタを開示している。光源と冷却デバイスはハウジングの第一部分に配置され、他方、第二のハウジング部分は、移動可能なカラーフィルタとレンズカバーを含んでいる。冷却デバイスは、第一のハウジング部分に組み込まれる高低のある外付け冷却リブを多く有している。第一のハウジング部分は、アルミニウム鋳造から成っており、外形がほぼ楕円の輪郭を有している。その楕円外形には楕円形リフレクタが配置され、楕円形リフレクタは光源を囲んでいる。楕円の切り欠きを活用することで、ハウジングは光源を囲み、その光源は冷却デバイスの環状切り欠きによって囲まれるマウントに挿入される。内部冷却リブは、高低のある外付け冷却リブと位置揃えされており、この内部冷却リブは、環状部分の内部環状外周の周りに配置されるとともに、比較的大きな熱吸収表面を形成している。他方、熱は付加的な換気開口を介して発散される。第一のハウジング部分の正面終端は、ハウジングの第二の正面部分から離れた光源によって放出される熱を保持する板によって形成されている。
欧州特許出願公開第０７５１３３９号（ＥＰ０７５１３３９）には、パラボラ型リフレクタと、光源装置と、二つの部分に分かれたチューブ状ハウジングとを有し、このチューブ状ハウジングには正面レンズが配置される。パラボラ型リフレクタの光軸上には光源装置を保持するための中央開口部が備えられており、この光源装置は、光源と、アルミニウム鋳造或いはセラミックから成る光源ホールダとを有しており、このホールダは多くの平行冷却リブを有している。リフレクタ及び正面ハウジングは、アルミニウムのような効果的な熱伝導物質から成る。リフレクタの凸状の後側は多数の平行冷却リブを有し、これらのリブは、リフレクタ上に一体に形成され、光源によって放出された熱を対流冷却により周囲に発散させる。光源ホールダ、光源、リフレクタ及び冷却デバイスは、プロジェクタハウジングの一部を形成し、冷却リブはリフレクタの外側に一体として形成される。
国際公開第２００４／０２９５０７号明細書 米国特許第５，１７２，９７５号明細書 米国特許第１，７５８，２９０号明細書 欧州特許出願公開第０３８９６５９号明細書 米国特許第５，５１５，２５４号明細書 欧州特許出願公開第０７５１３３９号明細書

本発明の目的は、初めに言及したタイプのプロジェクタの冷却システムを特定することである。この冷却システムは、光源によって放出された熱を、ノイズがなく出来るだけ効率的なやり方でプロジェクタハウジングから発散させ、プロジェクタハウジングの内部に位置する部品を熱放射から守り、及び／又はそれらの部品を効率的に冷却する。

この目的は、請求項１の特徴による発明に従って達成される。

発明の解決策によれば、ランプ或いはバーナーによって放出された熱をプロジェクタハウジングから発散させ、ノイズが無く最大の効果をもって発散させ、プロジェクタハウジングの内部に位置する部品を熱放射から守り、及び／又はそれらの部品を冷却するプロジェクタの冷却システムが得られる。

発明の解決策は、初めに述べられた三つのプロセスを介して、ランプ或いはバーナーとして設計された光源によって放出された熱をプロジェクタから発散させる検討に基づいており、対流冷却デバイスが光源を一部囲み、光源によって放出される熱を直接発散させる対流の流れを生じさせるという事実により、最大限可能な効率をもって発散させ、その結果、
−冷却システムは、プロジェクタハウジングから少なくとも部分的に分離され、この場合、プロジェクタハウジング及びプロジェクタの部品収容を形成する上で、より大きな自由度を与えることができる。
−光源によって放出される熱放射は、例えば、対流冷却デバイスのランプケーブルのような、リスクのある部品或いは熱の影響を受けやすい部品に対して保護される。
−プロジェクタハウジングの内部に配置され、熱放射に対して保護され得ない部品、例えばリフレクタ、或いは、それに対して直接熱の対流が発生するような部品、例えば光源のベースは、対流冷却デバイスに最適に結合されることによって、最適に冷却される。そして、
−最大の対流の流れはプロジェクタの位置に係わりなく生成され、たとえプロジェクタが傾いて操作されていても十分有効である。

その結果、先行技術の場合、プロジェクタの光源によって放出される熱放射は、冷却フィンの配置及びプロジェクタハウジングの冷却シャフトにより対流を通して冷却空気を強力に与えることによって発散されるが、この先行技術からの既知の冷却システムと対比すると、本発明によれば、熱源の場所で、特に光源自身で直接に熱が吸収され、最大可能な効率でプロジェクタから熱が発散される。その結果、プロジェクタハウジングの内部に位置する部品、特に熱に敏感な部品は、完全に保護されるか、或いは最適冷却によりオーバーヒートから保護される。

対流冷却デバイスは、十分に早い層流の空気の流れを好適に生成する。この空気の流れは、光源によって放出される熱を、出来るだけ早くかつ最大限可能な効率でプロジェクタから発散させ、対流冷却デバイスは光源を部分的に囲み、プロジェクタが傾いて操作されようとも、早い層流の空気の流れを支援し保持する。対流冷却デバイスの冷却フィンは、重力の方向すなわちプロジェクタハウジングの内部に垂直な方向に、選択的に互いに平行に配列され得、或いは、特に非対称な加熱を考慮すると、ほぼ層流の冷却空気が冷却フィン間に形成される全てのギャップで維持されるように、互いに傾いて配列され得る。

冷却フィンから生じる熱せられた空気の渦は、異なる長さの冷却フィンにより、特に内側冷却フィンを外側冷却フィンより長くすることで、僅少に維持される。異なった長さの冷却フィンに替えて、或いはそれに加えて、熱を放出するために冷却フィンはそれらの端で外側に向かって曲げることもでき、その結果、空気の流れの対流を妨げる渦の発生を大幅に低減される。

冷却フィンは、プロジェクタの全体の高さに渡って好適に延びており、それによって、冷却システムをプロジェクタハウジングの内部から出来る限り遠くに分離させることができる。

本発明の有利な開発は、冷却フィンパックへと結合されるようなやり方で、光源の上側及び下側に鉛直方向に冷却フィンが配列されるという点に特徴付けられる。

互いに平行に或いは傾いて配置された多くの冷却フィンを有する冷却フィンパックを設計することにより、一方では、冷却空気はターゲットとされるやり方で熱源に導かれる。他方、熱源によって放出される熱せられた空気は、熱源の上に位置する冷却フィンでプロジェクタハウジングの外側へ発散され、熱せられた空気は冷却フィンに沿ってほぼ層流となって流れ、冷却フィンパックから放出されるまでは渦を形成しない。その結果、熱負荷は最大可能効率及び最短時間で発散される。

冷却フィン間に形成されるギャップのギャップ厚は、少なくとも冷却フィンの壁の温度と冷却フィンパックの高さとの関数として好適に決定される。

冷却フィンパック内部での熱移動中、循環する空気の流れは冷却フィンの熱せられた表面と接触し、その結果、フィン上部に位置する空気の薄い層は、程度の差はあるが、分子熱対流によって熱せられ、この過程で膨張し、上昇する。この上昇の効果は、一方で、冷却フィンの壁と流れの内部での摩擦力と、他方で上昇力とが、そのように生成された自然対流のバランスを保持するまで、熱せられた空気の固まりを重力に抗して上方へ移動加速させることである。その結果、自然対流による最適な冷却効果を得るため、その摩擦力は、新たな流入即ち冷たい空気が冷却フィンの壁でわずかに妨げられる程度に小さい必要がある。冷却熱流は、冷却フィンパックの異なるシャフト高に対するキャップ厚の関数として、この熱力学プロセスから、冷却フィンの異なる壁温度ごとに決定され得る。冷却フィンパックの最小の全体的な空間に関連した、最善の可能な冷却のための冷却フィンの最適な空間は、ギャップ厚或いは冷却フィンパックのシャフト高にわたる熱流のそのように解明された曲線から決定され得る。

本発明の有利な改良では、上側及び下側の冷却フィンパック間に形成される隙間でランプホールダを収容する対流冷却ボックスを形成するため、冷却フィンパックは両側のサイド板によって限定される。

対流冷却ボックスで熱を放出する光源を部分的に含むことにより、一方で、光源を介して放出される熱は、最適化された層流の対流の流れによって最適に発散される。そして、サイド板によって、熱放射が、最適化された層流の空気の流れが加えられない空間のプロジェクタハウジングの内部を加熱しないようにしている。サイド板は、プロジェクタハウジングを介した二次放射を介してのみ、その吸収された熱を放出することができる。

光源を部分的に囲む対流冷却ボックスの設計により、生成される対流空気の流れの効率を高め、光源によって放出される熱を実質的に対流冷却ボックスに発散させることを限定する。その結果、プロジェクタハウジングの寸法付け及び形状は、光源によって放出される熱を発散させるための設計の特徴によって、もはや実質的には決定されない。これによって、プロジェクタハウジングのより小さい全体サイズに加えて、プロジェクタハウジングを形成する上でより大きな自由度が可能となり、プロジェクタのリスクのある部品をプロジェクタハウジングの内部へ移動させる可能性を付加的に与えることができる。

対流冷却ボックスは、光源自体より実質的に幅が広くないことが好ましい。従って、プロジェクタハウジングは、プロジェクタの放射方向と反対側のプロジェクタハウジング先端部の従来のプロジェクタハウジングよりも幅が狭く設計され得る。或いは、従来の冷却ボックスの配列によって、従来の十分に換気されるプロジェクタの内部よりも実質的に熱せられる量が少ないプロジェクタハウジングの内部は、ケーブル、電気部品或いはその他の熱の影響を受けやすい部品を収容及び配置するために使用され得る。

光源から放出される散乱光を遮断するため、及び散水に対する保護として、上部冷却フィンパック或いは対流冷却ボックスはプロジェクタハウジングの上側部分から導かれる。そして、プロジェクタハウジングに向かって方向付けされる角度の付いた端部を有するカバープレートで覆われる。

対流冷却ボックスの設計において、ランプホールダは上側及び下側の櫛形形状即ちスロットを有するのが好ましい。そのスロットには、冷却フィンの少なくとも一部は嵌るが、動きの自由を伴う。

熱のストレスは、ランプホールダと冷却フィン或いは冷却ボックスとの間に発生する可能性がなく、或いは、ランプホールダ或いは冷却フィンに対して損傷をもたらし得ず、この方策は、ランプホールダから冷却フィン或いは対流冷却ボックスへの最適な熱の伝達を保証している。

光源の熱放射に特にさらされるリフレクタを最適に冷却する目的のために、及びプロジェクタが傾いてもより良い冷却作用が得られるように、プロジェクタの放射方向の冷却フィンの前面エッジは、リフレクタの形状に適合されており、ほぼリフレクタを覆っている。冷却フィンの前面エッジはリフレクタにもたれるか、或いはリフレクタにしっかり留められる。

リフレクタから冷却フィン或いは対流冷却ボックスへの熱の伝達をさらに最適化する目的のために、リフレクタの後方側には冷却フィンを備えることができ、この冷却フィンは、対流冷却ボックスの冷却フィン間で形成されるギャップの櫛の形状に係合する。その結果、リフレクタが冷却ボックスに対して、或いは、冷却ボックスがリフレクタに対していつ動いても、光源が一部冷却ボックス内で配置され、最適な熱の伝達は保証される。

光源によって放出される熱放射からリフレクタをさらに軽減させることは、冷却フィン間で形成されるギャップに開く喚起孔をリフレクタが有しているという事実に基づく本発明のさらなる特徴に従って得られる。

本発明のこのさらなる改良は、小平面リフレクタを併用することで特に有利となることがわかる。それは、小平面リフレクタは散乱光の散乱をもたらし、その結果、個々の小平面を、或いはその一部を取り除いても、光の配光に影響せず、プロジェクタによって放出される光の量に最小の影響しか及ぼさないからである。

プロジェクタの冷却システムの一つの変形では、リフレクタに切り抜き部を備えることが可能である。それは、一つ或いは二つ以上の小平面の横列を有する環状領域、或いは一つ或いは二つ以上の小平面の縦列を有する扇型部分型領域が空となっているという事実から形成されるものである。例えば、冷却空気の流れがリフレクタへ、そしてそのように形成された切り抜き部を通ってリフレクタを通り抜けて流れることが可能である。

切り抜き部によって生じる光の損失を軽減するために、環状及び／又は縦型の切り抜き部は、この場合半径方向に間隔があるセクションで覆われる。このセクションは反射小平面から形成され、リフレクタ軸上のランプ位置から見ると、切り抜き部を完全に覆い、リフレクタ表面にほぼ平行に延びている。特に、切り抜き部を覆うセクションは、リング及び／又はリフレクタで切り抜かれた領域に対して寸法が拡大された扇型部分によって形成され得、その結果、リフレクタ軸から見ると、リフレクタの実際の表面の上流或いは下流に配置される。このため、リフレクタ配置に関連し、冷却空気の流れの進入がリフレクタで中断される。このリフレクタ配置は、同時に、実際上は光学的に変化はなく、従って、切り抜き部によって生じる光の損失は最小限に抑えられる。

半径方向に間隔のあるセクション、例えば、特に表面形状或いは配置に関連して切り抜き部を覆うための環状或いは縦型セクションを形成する小平面の設計変更によって、この場合、リフレクタ配置が所望の光の配光を生じるように、切り抜き部を備えるリフレクタの光の配光を、切り抜き部のないリフレクタと比較して変化しないように設計することが可能である。

本発明の解決策のさらなる改良では、熱発散プレートがガラス容器と光源の接触ピンとの間に配置され、冷却フィンパックの冷却シャフトに揃えられる。

本発明の解決策のこのさらなる改良では、電気接点及び電線のようなリスクのある部品の、光源によって放出される熱放射の前での遮蔽が改善される。これは、プロジェクタが傾いた時でも、熱せられた空気は、ランプホールダから冷却フィンパックへ或いは冷却フィン間に形成された冷却シャフトへ向かって上方或いは下方へと導かれるからである。

プロジェクタが傾いた場合においても熱の消散を最適化するため、熱消散プレートは、Ｖ、Ｕ或いはＳ型の設計であり、本発明の解決策のさらなる改良では、このプレートは直接に光源ベースに接続可能である。

その代案として、熱消散プレートはランプホールダに、特にランプクランプに接続可能である。ここで重要なことは、熱い空気の流れを後方で遮るために、熱消散プレートをできるだけ確実に、ランプネックに抗して、つまりプロジェクタの放射方向に抗して位置させることである。

本発明の解決策は、特に、円筒状光源がプロジェクタの軸方向に配置されてリフレクタの中央開口部に挿入されるようなプロジェクタに好適である。この軸方向の光学システムの場合、光源の光放出ガラスシリンダはリフレクタの内部に設置され、一方ランプベースは対流冷却デバイス、つまり、冷却フィン、冷却フィンパック或いは対流冷却ボックスに取り付けられ、そしてリフレクタの外形に適合された冷却フィンの前面エッジは、最適な熱伝達のために、リフレクタの後面に抗して置かれる。最大限の効率が、それによって、光源から生じる熱負荷を取り除くことで保証され、放射角度を防ぐため光源の軸方向の変位も与えられる。

その代案として、光源を鉛直方向（垂直）に揃えることが可能であり、冷却フィンパック或いは対流冷却ボックスがリフレクタに抗して置くこと或いはそれらをリフレクタに接続することが可能であり、或いは光源を鉛直方向に直角（水平）に揃えてリフレクタの切り抜き部に配置することが可能である。他方、冷却フィンパック或いは対流冷却ボックスはリフレクタに抗して位置し、或いはリフレクタに接続される。

図に示された典型的な実施例を用いて、本発明が基礎としているアイディア、及び本発明の更なる特徴及び利点を詳細に説明する。
図1に示された側面図、図2による部分的に切除した斜視図、図3によるプロジェクタの断面図及び図６によるプロジェクタの長手方向の断面図は、プロジェクタハウジング１を示しており、このプロジェクタハウジング１は、プロジェクタハウジング１の中央円筒状ランプハウジング１０と、下側の多角形の機能的なハウジング１１と、円筒状ランプハウジング１０から台形形状で突き出ている上側部分１２と、図６に示されているリフレクタ３の外形に適合された前面部１３とを有している。

図1による側面図及び部分的に切除した図２による斜視図から推測されるように、リフレクタハウジング１の場合、熱を放出する表面を大きくするために、特に円筒状ランプハウジング１０のフィン、それなしで済まない場合は通常顕著な効果のあるものであるが、そのフィンなしで済ますことができる。これは、対流の流れを生じさせるために、本発明の対流冷却デバイスがランプ２によって放出される熱を、特にそのためのガラス容器７１を介してプロジェクタハウジング１の上部の台形部１２へと特に発散させ、それによって、プロジェクタハウジング１の内部に位置する部品を、強烈な熱負荷から保護するからである。

図６に従い、プロジェクタハウジング１の光を放出する前面は、ガラスディスク或いはレンズディスクの形態のカバー要素で閉じられる。円筒状ランプハウジング１０に接続されたプロジェクタの弓形ハンドル１５は、スタンドの固定或いはプロジェクタの吊り下げのほかに移動の目的にも役に立つ。また、このハンドルは、重心を移動させるためにランプハウジング１０の軸方向に調整が可能である。

プロジェクタの稼動中、バーニングランプ２は、そのアーク或いはフィラメントで熱を生じさせ、この熱は一部が周囲の部材、特にはリフレクタ３、プロジェクタハウジング１及び前面カバーディスク或いはカバーレンズ１４により熱放射として吸収される。そして、これによって、熱負荷の影響を受けやすい物質で構成され、適切に寸法設定されなければならないこれらの部品の実質的な負荷が生じる。しかし、これらの部品は二次的熱源としても働き、一方でその二次的熱源は、周囲に或いはさらなる部品、特にプロジェクタ内部の部品に熱を放出する。その結果、熱を放出する十分に大きな表面を得るために、例えば、プロジェクタハウジングのフィンを提供することが必要である。

さらに、ランプベース２２のセラミックボディを介するのと同様に、接触コネクタ４１、４２及び供給リード線１７１、１７２を介して、直接の熱伝導が発生する。

最後に、バーニングランプ２によって放出された熱は、ランプ２の周囲の空気を熱し、熱せられた空気は重力の方向に抗して上に上がり、そして冷えた空気を下から運ぶ。この対流の流れを援助するのに必要なことは、熱せられた空気を周囲に放出することができるように、プロジェクタの下側に適切に寸法設定された空気の入口を備えること、及びプロジェクタの上側に空気の出口を形成することである。この場合、空気の入口及び空気の出口穴を形作ることによって、プロジェクタハウジング１からの迷光が生じないようにすることができる。

上記理由から、従来技術によって設計されたプロジェクタハウジングは、バーニングランプから放射される熱負荷を吸収することができるように、プロジェクタパワーに対して大きい寸法付けがなされる。さらに、熱を放出する表面を十分大きく設定するため、及び光をプロジェクタハウジングから漏出させることなく十分大きな対流を保証するため、それらの外部表面を堅牢に形成させている。

これに対して、本発明のプロジェクタの冷却システムの場合、バーニングランプ２によって放出される熱の熱伝導をターゲットとしており、この場合、例えば図２及び３に従い、ランプケーブル１７１、１７２及び、接触ピンがランプ２のランプベース２２（図５及び６）に差し込まれる接触コネクタ４１、４２のような熱にさらされる部品に対する熱的放射が熱発散プレート７によって遮断される。さらにこの場合、例えばリフレクタ３のように熱放射に対して保護され得ない部品、つまり、例えば熱が直接伝わるランプホールダ４は、熱発散部品に最適に結合されることによって冷却される。さらには、対流のプロセスが対流冷却デバイスによって最適化され、その結果、プロジェクタが、例えば傾いた状態で稼動されたときでも有効な、速い層流の空気の流れが生成される。

この目的のために、本発明の冷却システムは、図２から６に従い、対流冷却ボックス５を有している。この対流冷却ボックスは、互いに平行に配列され鉛直方向に揃えられた数多くのプレート型冷却フィン６と、両サイドのプレート５１、５２とを有している。冷却フィン６は組合わされて、上部及び下部の冷却フィンパック６１、６２を形成する。フィンパック６１と６２の間には、ランプ２の一部、特にランプベース２２或いはランプベース２２を保持するランプホールダ４が囲まれている。ギャップ６０が個々の冷却フィン６間に形成され、その結果、二つの冷却フィン６間には、それぞれのケースにおいて、冷却シャフトが形成される。その冷却シャフトを介して、冷却空気が下部の冷却フィンパック６２から上昇させられ、熱せられた空気が上部冷却フィンパック６１から放出される。

冷却フィン６間に形成される冷却シャフトは、ランプ２によって生成される熱を発散させるために、最適で速い層流の空気の流れを保証するように寸法設定される。熱流束のシャフト幅ごとの依存度は、様々なシャフト高をパラメータとする個々の冷却フィン６間のギャップ６０の幅の関数として、実験によって決定することが出来る。さらに、熱流束のシャフト幅ことの依存度は、冷却フィン６の異なる壁温を所与として、様々なシャフト厚をパラメータとするシャフト高の関数として決定することができる。そして、この依存度は曲線としてプロットすることが出来る。

このことから導かれることは、過度に小さいギャップ厚ではいかなる冷却作用もほとんど生じないということである。なぜなら、上昇力と比較して、表面の容量に対する割合が好ましくないため、摩擦が非常に大きいからである。ギャップ厚の増加につれて、冷却作用は最初急峻に増大し、最終的には漸近的に一定値に近づく。これは、熱せられた表面からあまりにも離れた位置にある空気パケットは、どんな場合も熱せられ得ず、従って対流の流れに関与しないからである。

プロジェクタハウジング１の所定の寸法に対して、冷却フィンの最適な間隔を決定するときに考慮されることは、小さいギャップ厚の場合、プロジェクタハウジング１により多くの冷却フィン６を収容することが可能であるにもかかわらず、その効果は比例する以上に減少し、一方、間隔が余りにも大きいと全体のスペースは無駄になる。それぞれの最適解は、座標原点を通過する正接が上記曲線に接するところに見出される。

ランプ２によって放出される熱、周囲温度及び使用可能な全体のスペースを考慮して、冷却フィン６及び／又は冷却フィンパック６１，６２及びひいては対流冷却ボックス５の最適な寸法設定を決定することが可能である。これによって、例えば、壁温摂氏２００度（℃）及び冷却フィン６間に形成されるシャフト高０．５メートル（ｍ）とすると、8ミリメートル（ｍｍ）の最適なギャップ厚の結果が得られる。

図２及び３に従って、ランプ２によって放出される熱は、上側冷却フィンパック６１を介して導かれ、プロジェクタハウジング１の上側の台形部１２の領域に出力される。この台形部１２の領域には、横方向下方に曲げられた端８１、８２を有するカバープレート８と、フィン状の外部表面８０とが配置されており、プロジェクタハウジング１の上側の台形部１２において、最適の熱分配をもたらしている。

冷却フィン６の平行配列の代替として、冷却フィンは、冷却フィン６が非対称的に熱せられるときでも最適な冷却の流れが設定されるように、互いに傾けることも可能である。

熱せられた空気が、カバープレート８下の冷却フィン６の上端を出るときに、渦を出来るだけ抑制するために、対流冷却ボックス５の冷却フィン６は様々な長さで寸法設定することができる。その結果、例えば、内側の冷却フィン６が外側の冷却フィンよりも長くなるようにして、それによって、冷却フィン６上端から出る熱せられた空気はより簡単に横方向に逃げることができる。

この理由のため、冷却フィン６は上端で外側に向かって曲げることもできる。そうすることによって、熱せられた空気の横方向への除去を支援する。

特に、図３に従う断面図から推測されるように、冷却フィン６はプロジェクタの全体の高さにわたって延びており、従って最適な対流空気の流れ及びプロジェクタハウジング１の内部からの冷却システムの可能最大限の遮断を可能としている。その結果として、プロジェクタハウジング１の残りの内部スペースは、熱の放射が可能最大限軽減され、その結果、プロジェクタハウジング１を構成するのにより大きな自由度が与えられ、ケーブル及び電気部品などのような熱の影響を受けやすい部品をプロジェクタハウジング１の内部に収容することを可能にしている。

熱を、ランプホールダ４から上側及び下側の冷却フィンパック６１、６２へ最適に移動させるために、図３に従い、ランプホールダ４は櫛状の切り抜き部、つまりスロット４０を有している。スロット４０には、冷却フィン６が遊びを伴って係合し、その結果、冷却フィン６とランプホールダ４との間でいかなる種類の熱ストレスも発生し得ない。これらの櫛状の形状は、冷却フィン６へのより優れた熱移動をするという目的に適うものであり、熱のストレスがランプホールダ４と冷却フィン６或いは対流冷却ボックス５との間に発生することも、ランプホールダ４及び／又は冷却フィン６にダメージを及ぼすこともない。

図２及び４乃至６に従い、リフレクタ３を保護するために、プロジェクタの放射方向における冷却フィン６の前面エッジ６４は、リフレクタ３の外形に適合した形状を有している。リフレクタ３の外形に対する冷却フィン６の前面エッジ６４のこの適合は、リフレクタ３から対流冷却ボックス５への良好な熱移動をもたらす。冷却フィン６は、リフレクタ３の外側の壁をゆるく当たるか或いはリフレクタ３にしっかりと留められるかの選択が可能であり、その結果、このようにして、リフレクタ３から冷却フィン６へ及び対流冷却ボックス５への熱移動を最適化している。

冷却フィン６の前面エッジ６４のリフレクタ３外形への適合の更なる利点は、リフレクタ３から冷却フィン６及びそれに従って対流冷却ボックス５上への好適な熱移動が、プロジェクタが傾いて駆動されたときでも、保証されるという点である。

対流冷却ボックスの冷却フィン６に櫛のように係合するリフレクタ３に付加的に取り付けられる冷却フィンは、プロジェクタの放射特性を変化させる目的のため、リフレクタ３と光源２及び光源２を一部囲む対流冷却ボックス５との間における相対的な移動が与えられたときでも、リフレクタ３から対流冷却ボックス５への好適な熱移動を保証する。

リフレクタ３と前側カバーディスク１４との間の領域におけるリフレクタ３の前側に発生する熱をより好適に発散させる目的のため、リフレクタ表面に切り抜き部を設けることが可能である。この切り抜き部は、冷却フィン間に形成されるギャップに向かって開放され、その結果、熱の流れがプロジェクタ前面の構造上の空間から対流冷却ボックス５へと生じ、リフレクタ３及び前面カバーディスク１４と双方の負荷、或いはプロジェクタハウジングの前面部１３の負荷が軽減される。この付加的な対流の流れは、特に、光反射面が複数の個別の小平面から形成されている所謂小平面リフレクタが使用されている場合、発生する。熱の発散のための開口は、個々の小平面或いは個々の小平面の複数の部分を削除することによって得ることが出来、これによってプロジェクタによって放出される光量の著しい低下は生じない。

リフレクタ３の小平面３３の横列或いは縦列の全体をなくするような場合の切り抜き部３６は、図７乃至１０に図示されているリフレクタ３の実施例の場合において、冷却を最適化するために提供される。

図７及び８にリフレクタが図示されている。このリフレクタにおいては、その表面の環状の切り抜き部３６は小平面３３のリング３５ｂ'で覆われている。リング３５b'は多くの小平面の横列から形成され、切り抜き部３６の領域において、リフレクタ３よりも大きな直径及び高さを有している。従って、リング３５b'は、リフレクタ軸から見ると実際のリフレクタ３の後方に配置される。このように、切り抜き部３６を有するリフレクタ構造が与えられる。このリフレクタにおいては、例えば、冷却空気の流れがリフレクタ３の内部に入って貫通する。一方、それと同時に、リフレクタ３の光学的な振る舞いは損なわれない。

切り抜き部３６を覆う働きをするリング３５b'は、この場合、実際のリフレクタ３から半径方向に距離をあけて配置され、切り抜き部３６の領域でのリフレクタ３の元の表面とほぼ平行に延び、そして、リフレクタ軸から見て、特にリフレクタ軸上にある可能なランプの位置から見て、切り抜き部３６を完全に覆うために、リフレクタ軸の方向で隣のリング３５a、３５cとそれぞれ重なり合っている。このように、リフレクタ３の切り抜き部３６から散乱される光から生じる損失は軽減させることができ、このように記載された切り抜き部３６を備えたリフレクタ３に生じる効率及び配光はほとんど影響を受けない。一方、冷却作用は、個々の小平面３３を取り出し場合と比較して格段に強まる。

図９及び１０に図示されるリフレクタ３においては、冷却の流れのための切り抜き部３６が、リフレクタ３の扇型領域をなくすることによって提供される。そして、リフレクタ軸から見て、実際のリフレクタ３の後に配置された、半径方向に間隔の空いた扇型部分３４'によって覆われる。扇型部分３４'は、多くの縦列の小平面３３によって形成され、切り抜き部３６の領域におけるリフレクタ３の元の表面とほぼ平行に延びている。図９から明らかなことは、扇型部分３４'は、第一に、その高さがリフレクタ軸に沿って増大し、半径方向では、リフレクタ軸に垂直に増大しているという点であり、第二に、リフレクタ軸からみると外側に、言い換えると、実際のリフレクタ３に対して半径方向に、位置ずれしたかたちで配置される。この場合、扇型部分３４'は、周方向で扇型部分３４'に隣接する扇型部分と重なり合うように、リフレクタ３の周に沿ってリフレクタ軸に垂直に付加的に設計することができる。

図７乃至１０に従い、リフレクタ３は切り抜き部３６を有し、この切り抜き部３６によって、リフレクタ３及びリフレクタ３の内部に配置されリフレクタ３で囲まれているランプ２に対する有効な冷却が可能である。プロジェクタの光パワー及び配光は、扇型部分３４'の設計及び空間的な配置によって影響されることはほとんどなく、切り抜き部３６の被覆部つまりリング３５b'を形成する結果、プロジェクタは、閉じたリフレクタ３を有する形状の効率と同程度の効率を有する。

ここで指摘されることは、図７乃至１０は寸法に忠実に描かれていないということであり、特に、被覆の働きをするセクション３４'、３５b'間の半径方向の隙間及びリフレクタ３は、図示されたものよりも小さくなり得る。

図７乃至１０に従ったリフレクタ３の実施例の場合、リング３５b'或いは扇型部分３４'での曲率及び配置に関して小平面３３の設計を変更することによって、切り抜き部を有するリフレクタ３によって生じる配光が、閉じたリフレクタ３の場合における配光と同程度であるように配置することが可能である。

さらに、冷却の更なる改良を達成するために、リフレクタ３の小平面３３の全横列或いは縦列の削除によって一つの切り抜き部を与えるだけでなく、多数のリング３５b'及び／又は扇型部分３４'或いは小平面３３の削除、移動及び／又は縮小拡大によってリフレクタ３に多くの切り抜き部を与えることが考えられる。

上述の対流冷却デバイスに加えて、本発明の冷却システムは、図３に従って、下方の多角形の機能的なハウジング１１に配置された換気シャフト１８を有している。この換気シャフト１８を介して、冷却空気は、対流冷却ボックス５と円筒状ランプハウジング１０との間に形成されるプロジェクタハウジング１の内部に導かれる。対流によって、この冷却空気は、対流冷却ボックス５の両サイドのプレート５１、５２によって放出される熱をプロジェクタハウジング１の上方の台形部１２に導き、その結果、ハウジング内部のこの部分において、熱の蓄積を回避する。この場合、冷却空気は、プロジェクタハウジング１の外側に配置された、換気シャフト１８の空気出口開口部を介して、プロジェクタハウジング１の内部に開口している光出口開口部に移動するとともに、対流冷却ボックス５を介して、プロジェクタハウジング１の上方の台形部１２に移動する。

図５に従う、斜視図から推測できることは、ランプ２２が、上方冷却フィンパック６１と下方冷却フィンパック６２との間に形成される空間６３で、対流冷却ボックス５によってどのように囲まれているか、及び、プロジェクタの光軸上のこの空間６３、即ち軸方向にどのように移動可能に支持されているか、ということである。ランプ２の位置によらず、少なくともランプ２の一部、特にランプベース２２は対流冷却ボックス５によって囲まれ、その結果、ランプ２によって放出される熱の発散によって最適な熱の移動及び速い層流の空気の流れが保証される。

図５及び６に従い、本発明のプロジェクタのための冷却システムのさらなる特徴として、V型の熱発散プレート７がランプベース２２に接続される。そして、このプレートは、プロジェクタハウジング１の内部に導かれたランプケーブル１７１、１７２のような熱に特の影響を受けやすいプロジェクタ部品、及びランプホールダ４の接触コネクタ４１、４２を過剰加熱から保護する。これは、熱発散プレート７は、これらの部品を熱の放射から遮蔽し、ランプベース２２を介して導かれる熱を外側へ、特に対流冷却ボックス５の上方及び下方の冷却フィンパック６１、６２へと発散させるという事実による。

熱発散プレート７のランプベース２２への結合は、プラグオン部品として形成される熱発散プレート７をランプベース２２或いはランプネックに差し込むことによって好適になされる。熱発散プレート７は、光源２によって放出される熱い空気の流れを遮断するために、プロジェクタの放射方向と反対側すなわち後方になるように、出来るだけ確実に、ランプネックに対して当接するように設計される。

熱発散プレート７のランプベース２２或いはランプネックへの結合の代替として、熱発散プレート７は、光源２の接触ピン或いはプロジェクタの接触コネクタを機械的に解放するために与えられる別個のランプクランプに結合させ、ランプベース２２を囲んで機械的に固定することも可能である。

上述の典型的な実施例は、プロジェクタの光軸上で調整可能である軸方向に揃えられたランプ２を用いて説明されたが、ランプ或いはバーナーのこの配列形式に制限されることはない。このように、本発明のプロジェクタは、ランプがリフレクタの前に垂直に置かれる球状の光学システム、或いは、もし適当であればリフレクタの切り抜き部に置かれ、リフレクタに対し横方向に装着される二つの蓋のあるランプが使用される球状の光学システムでも勿論使用することができる。これらの変形の場合においても、上述の対流冷却デバイスは、同様に、熱発散プレートのように有利に使用することができる。
ここで、実施形態に記載された発明のうちで特許請求の範囲には記載されていない発明を以下に列挙する。
[１]請求項１に記載された発明において、
前記冷却フィンパック（６１、６２）が両サイドのプレート（５１、５２）によって規定されて対流冷却ボックス（５）を形成するように構成されているプロジェクタ。
[２] 請求項１に記載された発明において、
前記冷却フィン（６）が互いに平行に、或いは傾いて配置されるように構成されているプロジェクタ。
[３] [２]に記載された発明において、
互いに平行に配置された前記冷却フィン（６）が鉛直方向に揃えられるように構成されているプロジェクタ。
[４] [２]に記載された発明において、
]非対称の熱を前提として、前記冷却フィン（６）間に形成されるギャップ（６０）全てにおいて、実質的に層流の冷却空気の流れが維持されるように、前記冷却フィン（６）が互いに傾いているように構成されているプロジェクタ。
[５] 請求項１に記載された発明において、
前記冷却フィン（６）間に形成される前記ギャップ（６０）の厚さが、少なくとも前記冷却フィン（６）の壁温と冷却フィンパック（６１、６２）の高さとの関数として決定されるように構成されているプロジェクタ。
[６] 請求項１に記載された発明において、
前記対流冷却ボックス（５）の幅が前記光源（２）の幅にほぼ適合されるように構成されているプロジェクタ。
[７] 請求項１に記載された発明において、
前記上側の冷却フィンパック（６１）或いは前記対流冷却ボックス（５）が前記プロジェクタハウジング（１）の前記上側部（１２）から導かれるとともにカバープレート（８）によって覆われているように構成されているプロジェクタ。
[８] [７]に記載された発明において、
前記カバープレート（８）が前記プロジェクタハウジング（１）の方向に曲げられた端部（８１、８２）を有するように構成されているプロジェクタ。
[９] 請求項１に記載された発明において、
前記対流冷却ボックス（５）が、前記光源ホールダ（４）を前記上側及び下側の冷却フィンパック（６１、６２）間に形成された空間（６３）に収容するように構成されているプロジェクタ。
[１０] [９]に記載された発明において、
前記光源ホールダ（４）が上側及び下側の櫛型の形状すなわちスロット（４０）を有し、このスロットに前記冷却フィン（６）の少なくとも一部が自由な動きができる状態で係合するように構成されているプロジェクタ。
[１１] 請求項１に記載された発明において、
前記プロジェクタの放射方向における前記冷却フィン（６）の前面エッジ（６４）が、前記リフレクタ（３）の形状に適合しているとともに、前記リフレクタ（３）をほぼ覆うように構成されているプロジェクタ。
[１２] [１１]に記載された発明において、
前記冷却フィン（６）の前記前面エッジ（６４）が前記リフレクタ（３）に当接するように構成されているプロジェクタ。
[１３] [１１]に記載された発明において、
前記冷却フィン（６）が前記リフレクタ（３）に固定されるように構成されているプロジェクタ。
[１４] 請求項１に記載された発明において、
前記リフレクタ（３）の後ろ側が、前記対流冷却ボックス（５）の前記冷却フィン（６）間に形成されるギャップ（６０）の櫛の形状に係合する冷却フィンを備えるように構成されているプロジェクタ。
[１５] 請求項１に記載された発明において、
前記リフレクタ（３）が前記冷却フィン（６）間に形成されたギャップ（６０）に開口している換気開口部を有するように構成されているプロジェクタ。
[１６] 請求項１に記載された発明において、
小平面リフレクタを有するリフレクタであって、
前記小平面リフレクタは、前記リフレクタの回りに横列及び縦列に環状に配列された複数の小平面を有して反射面を形成しており、
小平面（３３）の一つ或いは複数の横列からなる前記リフレクタ（３）の環状領域が、前記リフレクタ（３）の領域に切り抜き部（３６）を与えるためになくなった状態になっており、この切り抜き部を通して冷却空気の流れが前記リフレクタ（３）を貫通して流れるように構成されているリフレクタ。
[１７] 請求項１に記載された発明において、
小平面リフレクタを有するプロジェクタであって、
前記小平面リフレクタは、前記リフレクタの回りに横列及び縦列に環状に配列された複数の小平面を有して反射面を形成しており、
小平面（３３）の一つ或いは複数の縦列（３４）からなる前記リフレクタ（３）の領域が、前記リフレクタ（３）の表面に切り抜き部（３６）を与えるためになくなった状態になっており、この切り抜き部を通して冷却空気の流れが前記リフレクタ（３）を貫通して流れるように構成されているプロジェクタ。
[１８] [１６]に記載された発明において、
前記切り抜き部（３６）が、反射小平面（３３）から形成されているセクション（３４'、３５b'）によって覆われているとともに、前記リフレクタ（３）の表面から半径方向に間隔が空いていて前記実際のリフレクタ（３）の表面にほぼ平行に延びるように構成されているプロジェクタ。
[１９] [１８]に記載された発明において、
前記切り抜き部（３６）を覆うために形成された前記セクションは小平面（３３）から形成されており、それらの小平面は表面形状及び配置に関し、前記リフレクタ（３）が所望の配光を生成するように形作られるように構成されているプロジェクタ。
[２０] 請求項１に記載された発明において、
熱発散プレート（７）が、前記ガラス容器（２１）と前記光源（２）の接触ピンとの間に配置されて前記冷却フィンパック（６１、６２）と位置揃えされるように構成されているプロジェクタ。
[２１] [２０]に記載された発明において、
前記熱発散プレート（７）がV−、U−或いはS型の設計であるプロジェクタ。
[２２] [２０]に記載された発明において、
前記熱発散プレート（７）が前記光源ベース（２２）に接続されるように構成されているプロジェクタ。
[２３] [２２]に記載された発明において、
前記熱発散プレート（７）が前記光源ベース（２２）に差し込まれるように構成されているプロジェクタ。
[２４] [２０]に記載された発明において、
前記熱発散プレート（７）が前記光源ホールダ（４）に、特に前記光源のランプクランプに接続されるように構成されているプロジェクタ。

対流冷却デバイスを有するコンパクトなプロジェクタの側面図である。 図１によるプロジェクタの一部断面の斜視図である。 線III−IIIに沿った図１及び２によるプロジェクタの断面である。 図１から３によるプロジェクタの対流冷却ボックス及びリフレクタの一部斜視図である。 対流冷却ボックスに一部囲まれた、軸状に揃えられたランプの一部斜視図である。 図１によるプロジェクタの長さ方向の断面である。 環状の切り抜き部を有するリフレクタの略図である。 扇型部分型の切り抜き部を有するリフレクタの略図である。

符号の説明

１ プロジェクタハウジング
２ 光源（ランプ或いはバーナー）
３ リフレクタ
４ 光源ホールダ（ランプホールダ）
５ 対流冷却ボックス
６ 冷却フィン
７ 熱発散プレート
８ カバープレート
１０ ランプハウジング
１１ 機能的なハウジング
１２ プロジェクタハウジングの上方の台形部
１３ プロジェクタハウジングの前面部
１４ カバーディスク或いはカバーレンズ
１５ プロジェクタの弓形ハンドル
１８ 換気シャフト
２１ ガラス容器
２２ 光源ベース（ランプベース）
３１ リフレクタの第一の開口
３２ リフレクタの第二の開口
３３ 小平面
３４、３４' 扇型部分
３５a−e、３５b' リング
３６ 切り抜き部
５１、５２ サイドプレート
６０ ギャップ
６１ 上方冷却フィンパック
６２ 下方冷却フィンパック
６３ 空間
６４ 冷却フィンの前面エッジ
８０ カバープレートのフィン状外側表面
８１、８２ フィン状外側表面の下方に曲がった端
１７１、１７２ 供給ライン

Claims (6)

1. プロジェクタハウジング（１）を有するプロジェクタであって、このプロジェクタハウジングには、光源ホールダ（４）と、リフレクタ（３）と、対流冷却デバイス（５、５１、５２；６、６０−６４）とが配置され、
   前記光源ホールダは、光源（２）を保持するものであり、
   前記リフレクタは、前記光源（２）によって放出される光ビームを、透明ディスク（１４）で覆われているプロジェクタハウジング（１）の光出口開口に向かって反射するものであり、
   前記対流冷却デバイスは、前記光源（２）を部分的に囲んでおり、前記光源（２）によって放出される熱を発散させるために対流を生じさせ、冷却フィンパック（６１、６２）に組合わされる多くの冷却フィン（６）を有するものであり、
   前記冷却フィン（６）は、前記プロジェクタの放射方向に平行に配置されており、前記冷却フィンパック（６１、６２）は、鉛直方向において前記光源（２）の上側及び下側に配置されており、
   前記冷却フィンパック（６１、６２）は両サイドのプレート（５１、５２）によって規定されて対流冷却ボックス（５）を形成し、その対流冷却ボックス（５）の幅は前記光源（２）の幅に適合されており、前記対流冷却ボックス（５）は、前記光源ホールダ（４）を前記上側及び下側の冷却フィンパック（６１、６２）間に形成された空間（６３）に収容することを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記冷却フィン（６）が前記プロジェクタの高さの全体にわたって延びていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記冷却フィン（６）が互いに平行に、又は傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
4. 互いに平行に配置された前記冷却フィン（６）が鉛直方向に揃えられていることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 非対称加熱の場合において、層流の冷却空気の流れが前記冷却フィン（６）間に形成された全てのギャップ（６０）で維持されるように、前記冷却フィン（６）が互いに傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
6. 前記冷却フィン（６）間に形成される前記ギャップ（６０）の幅が、少なくとも前記冷却フィン（６）の壁温と冷却フィンパック（６１、６２）の高さとの関数として決定されることを特徴とする請求項１から５の少なくとも一項に記載のプロジェクタ。

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