CN107839365A - 一种铝基板丝网印刷胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝基板丝网印刷胶的方法,利用丝网印刷的方法,配合添加硅烷改性的石膏颗粒,将具有导热绝缘的胶体,均匀印刷在铝板上,然后再将铜箔敷在胶体上,制作了一层导热绝缘性可调、均匀、一致、高附着力的胶体,通过该方案配合后续的真空热压固化,生产出高导热、高绝缘、高剥离强度的铝基覆铜板,其导热性高出传统铝基覆铜板200%以上,剥离强度高出80%,绝缘性高出50%。
Description
技术领域
本发明涉及铝基覆铜板的丝网印刷胶方法,尤其涉及一种直接涂覆导热树脂的基覆铜板的制备方法。
背景技术
随着电子产品向轻、薄、小、高密度、多功能化发展,电路基板上元件组装密度和集成度越来越高,功率消耗越来越大,对基板的散热性能和耐高温性能的要求越来越迫切。铝基覆铜板是铝基板的原材料的一种,它是一种电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂,一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料,被称为覆铜箔层压板,简称为铝基覆铜板。铝基覆铜板由于具有优良散热性、尺寸稳定性、电子屏蔽性和机械强度,能够很好地满足上述要求,因此在电子电力等诸多领域得到了越来越多的广泛应用。
在铝基覆铜板生产过程中,需要在表面氧化处理过的铝表面和铜箔中间制作一层导热绝缘层,达到铝基覆铜板的导热绝缘特性要求。当前普遍使用半固化片,但是半固化片很难将铜箔和铝板有效的粘接,且导热性极差,难以适应未来电路板对散热性能的要求。
CN100566504C公开一种铝基覆铜箔层压板以及制造工艺,a.对铝板进行清洗,钝化处理,干燥处理;b.把改性环氧树脂绝缘胶液直接涂覆在经清洁、干燥处理的铝板表面,进行预烘干,其中改性环氧树脂绝缘胶液的组成及质量百分比为:高玻璃化转化温度树脂5~20%、氮化铝5~10%、氧化铝6~12%,其余为阻燃性环氧树脂;c.把铜箔叠放在已经进行预烘干的改性环氧树脂绝缘层表面,在190~210℃的条件下,用2.8~4.8Mpa的压强压制50~70分钟,出成品。其直接涂覆过程粘结性能不好,无法满足高标准产品的要求。
CN101722694A公开一种高Tg高导热型铝基覆铜箔层压板,包括铜泊层和铝基层,铜泊层和铝基层之间涂有绝缘层,所述绝缘层的组成包括环氧树脂、二甲基咪唑、丙二醇甲醚和填料,其中各组成的质量百分含量为:环氧树脂55~73%;二甲基咪唑0.06~0.20%;丙二醇甲醚10~22.94%;填料10~22%。该发明并未公开其涂覆绝缘层的具体工艺。
CN102149252A公开一种铝基覆铜板的制备方法,包括以下步骤:除渣步骤,即对待涂覆的导热树脂做除渣处理;脱泡步骤,即对除渣后的导热树脂做脱泡处理;涂覆步骤,即直接涂覆导热树脂到铝基表面;预烤步骤,即预烤导热树脂将其半固化到铝基表面;压合步骤,即通过导热树脂将铝基和铜板压合到一起的步骤。该发明同样采用直接涂覆工艺,所得半固化产品的粘结性能无法满足高性能铝基覆铜板的要求。
CN102602111A公开一种铝基覆铜板的生产方法及其产品,该生产方法采用滚轮压合并且同步粘合的方式将胶层以及铜膜层附着在铝基板上进行生产,其具体包括如下生产步骤:第一步、在铝基板表面采用滚压的方式压合导热绝缘层,利用覆膜机将该导热绝缘层压合在该铝基板表面上,得到第一步半成品,在压合的过程中控制该覆膜机的压棍温度在110-130度之间,控制压合速度在每分钟0.5-1.5米,在第一步的压合的过程中需要保证该导热绝缘层与该铝基板完全贴合,不能出现气泡或者皱摺,完成压合的过程之后将该第一步半成品静置冷却到室温,之后将该导热绝缘层上的离型透明膜层剥离,第二步、对第一步中的该第一步半成品进行排气以及定型,将第一步中的剥离掉离型透明膜层的该第一步半成品置入加热装置中,控制加热装置内部温度在140-150度之间,置入时间为9-10分钟,对该第一步半成品进行保温定型,第三步、对第二步中的经过定型后的该第一步半成品进行压铜处理,首先,采用滚轮铜箔压合的方式利用滚轮铜箔压合机将铜箔压合在该铝基板上,得到第三步半成品,该铜箔相对于该导热绝缘层压合在该铝基板的另外一面,在第三步的压合过程中控制该滚轮铜箔压合机的滚筒温度在130-150度之间,控制该滚轮铜箔压合机的压合力在5-10公斤/平方厘米,而后,将该第三步半成品置入加热装置中进行深度硬化处理,控制加热装置内部温度在170-180度之间,置入时间为30-60分钟,之后,将该第三步半成品从加热装置中取出冷却到室温条件下,从而完成对该第三步半成品的冷却以及定型,得到成品。该发明采用滚压粘合,工艺复杂,成本高昂。
CN102795875B公开一种陶瓷铝基覆铜板的制备方法,包括如下步骤:(1)、在铝板表面进行陶瓷化处理:用喷枪将陶瓷瓷釉均匀的喷涂在铝板上,再进行高温450℃-570℃加固3-10min,形成陶瓷化铝板,所述陶瓷瓷釉包括氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化硼和碱金属氧化物,质量比为(1%-5%):(25%-35%):(15%-25%):(2%-10%):(20%-40%),所述碱金属氧化物包括氧化钠、氧化钾和氧化锂,质量比为4:3:1,所述瓷釉喷涂厚度为10-200μm;(2)、在陶瓷铝板陶瓷面形成表面处理层:在陶瓷铝板陶瓷面涂覆一层表面活性剂并在140℃-200℃烘干5-30min,表面活性剂是OP-10、OP-30、OP-40或KH-560;(3)、将经过表面处理的陶瓷铝板的陶瓷面涂覆高导热粘结层:所述高导热粘结层由环氧树脂和无机纳米氧化物混合组成,所述无机纳米氧化物包括氧化锌、氧化钛、氧化钙、氧化锑、氧化铝、氧化锆、氧化硼或氧化硅;所述无机纳米氧化物的粒径在1-150nm之间,混合物含量中无机纳米氧化物质量含量为40-90%;(4)、将涂覆高导热层的陶瓷铝板与铜箔叠加,形成叠合体;(5)、将叠合体在真空热压机中进行热压,再进行冷压,制得陶瓷铝基覆铜板,所述真空热压机热压温度控制在140℃-220℃,热压时间控制在20-60min。该发明采用陶瓷化处理工艺,但其涂胶过程仍然是常规的直接涂覆过程,粘合力不强。
CN104057656A公开一种铝基覆铜板及其生产工艺,步骤一:环氧树脂与导热粉调配并将调好的胶涂在环氧树脂与导热粉上形成绝缘导热胶;步骤二:将步骤一中得到的绝缘导热胶与表面处理烘烤后金属铝板组合后进行压制粘接在一起并进行分解测试;步骤三:将步骤二中得到的涂胶铝板进行剪切、检验、贴膜、整平、再次检验、最后包装;步骤四:在步骤三中的涂胶铝板上覆盖导电铜箔。该发明也是采用同样的胶涂方式,效果不好。
现有工艺的主要不足在于:铝基覆铜箔层压板的导热性,散热性能都较差,热塑性有机绝缘材料的热变形温度、马丁耐热温度、绝缘耐热等级较低。而且由于绝缘材料的热膨胀系数与铝板的差异,使用中将会产生分层与脱落现象。由于金属铝和金属铜的导热性能非常好,所以铝基覆铜板的导热性能取决于绝缘粘合层的导热性能。而绝缘粘合层的热传导性和厚度又决定了其导热性能,现在使用的粘合剂直接涂覆,绝缘、导热和粘合效果不甚理想。
发明内容
本发明针对现有的铝基覆铜工艺效果不佳的问题,提供一种铝基板丝网印刷胶的方法,工艺简单,成本低,通过该方案配合后续的真空热压固化,生产出高导热、高绝缘、高剥离强度的铝基覆铜板,其导热性高出传统铝基覆铜板200%以上,剥离强度高出80%,绝缘性高出50%。
本发明的技术方案,利用丝网印刷的方法,配合添加硅烷改性的石膏颗粒,将具有导热绝缘的胶体,均匀印刷在铝板上,然后再将铜箔敷在胶体上,制作了一层导热绝缘性可调、均匀、一致、高附着力的胶体。
本发明的技术方案为:将Al3O2、AlN、硅烷改性的石膏颗粒、绝缘树脂混合成胶,均质搅拌,丝网印刷,制作高性能导热绝缘胶层。通过后续的真空热压固化,生产出高导热、高绝缘、高剥离强度的铝基覆铜板。
本发明的技术方案具体为:一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
进一步优选地,步骤1)的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
进一步优选地,步骤1)的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为200-300mm,喷射角为50-55度,喷射压力3-4kg/mm2。
进一步优选地,步骤2)的绝缘胶液中氮化铝15-20%、氧化铝3-8%、改性的石膏颗粒10-20%,其余为环氧树脂。
进一步优选地,步骤2)的绝缘胶液中改性的石膏颗粒的含量为10~15%,优选13%。
进一步优选地,步骤2)改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比5-10:1混合于甲苯中,120-160℃下反应10-18h,得到改性的石膏颗粒。
本发明同时提供铝基覆铜板的制备工艺,包括对丝网印刷涂胶后的铝基板压合铜板,真空热压处理,所述真空热压的热压温度控制在150℃-200℃,热压时间控制在10-40min,获得铝基覆铜板产品。
本发明的技术方案中利用丝网印刷的方法,配合添加硅烷改性的石膏颗粒,将具有导热绝缘的胶体,均匀印刷在铝板上,然后再将铜箔敷在胶体上,制作了一层导热绝缘性可调、均匀、一致、高附着力的胶体。
本发明具有以下有益效果:
本发明的技术方案工艺简单,成本低,通过该方案配合后续的真空热压固化,生产出高导热、高绝缘、高剥离强度的铝基覆铜板,其导热性高出传统铝基覆铜板200%以上,剥离强度高出80%,绝缘性高出50%。
本发明的技术方案经济性好,均为常规商品化产品,购置方便。利用本发明的方法生产出的产品具有胶层薄,抗电压强,能使铜箔的热量迅速到达铝板起到高速的导热与散热的作用,其生产工艺方便,使用该技术摆脱了使用半固片而配套大型层压机生产设备,投入大/效率低的困扰。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
应当理解的是,在说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应当理解为具有在字典中限定的含义,而应理解为在以下原则的基础上具有与其在本发明上下文中的含义一致的含义:术语的概念可以适当地由发明人为了对本发明的最佳说明而限定。
实施例1
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钠溶液。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝15%、氧化铝3%、改性的石膏颗粒10%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
实施例2
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钾溶液。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝18%、氧化铝7%、改性的石膏颗粒10%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
实施例3
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为200mm,喷射角为50度,喷射压力3kg/mm2。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝15%、氧化铝3%、改性的石膏颗粒10%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
实施例4
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为300mm,喷射角为55度,喷射压力4kg/mm2。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝15%、氧化铝3%、改性的石膏颗粒10%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
实施例5
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为200mm,喷射角为50度,喷射压力3kg/mm2。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝15%、氧化铝3%、改性的石膏颗粒13%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
实施例6
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钾溶液。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝18%、氧化铝7%、改性的石膏颗粒13%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
对比例1
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钾溶液。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝18%、氧化铝7%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
对比例2
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为200mm,喷射角为50度,喷射压力3kg/mm2。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝15%、氧化铝3%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
对比例3
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钾溶液。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝18%、氧化铝7%、改性的石膏颗粒13%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板直接涂覆印刷胶,将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
对比例4
一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
所述的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为200mm,喷射角为50度,喷射压力3kg/mm2。
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;绝缘胶液中氮化铝15%、氧化铝3%、改性的石膏颗粒13%,其余为环氧树脂。
所述改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比8:1混合于甲苯中,140℃下反应14h,得到改性的石膏颗粒。
步骤3),铝基板直接涂覆印刷胶,将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
将实施例1-6、对比例1-4的印刷胶的铝基板压合铜板,真空热压处理,所述真空热压的热压温度控制在170℃,热压时间控制在20min,获得铝基覆铜板产品。
对所得的铝基覆铜板产品进行性能测试,各项测试均采用本领域的标准方法,如IPC-TM-650-2.4.9的剥离强度,ASTM D54705的导热系数,ASTM D149的击穿电压。测试结果如下表所示。
剥离强度N/mm | 导热系数W/m.K | 击穿电压kV | |
实施例1 | 1.45 | 2.2 | >3.0 |
实施例2 | 1.42 | 2.1 | >3.0 |
实施例3 | 1.33 | 2.3 | >3.0 |
实施例4 | 1.21 | 2.2 | >3.0 |
实施例5 | 1.42 | 2.5 | >3.5 |
实施例6 | 1.44 | 2.8 | >3.5 |
对比例1 | 1.0 | 1.2 | >2.0 |
对比例2 | 0.9 | 1.0 | >2.0 |
对比例3 | 1.0 | 1.1 | >2.0 |
对比例4 | 0.9 | 1.1 | >2.0 |
本发明的技术方案中利用丝网印刷的方法,配合添加硅烷改性的石膏颗粒,将具有导热绝缘的胶体,均匀印刷在铝板上,然后再将铜箔敷在胶体上,制作了一层导热绝缘性可调、均匀、一致、高附着力的胶体。通过后续的真空热压固化,生产出高导热、高绝缘、高剥离强度的铝基覆铜板。产品的剥离强度高于1.2N/mm,导热系数高于2.1W/m.K,击穿电压高于3.5kV。
以上描述了本发明优选实施方式,然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。
Claims (7)
1.一种铝基板丝网印刷胶的方法,包括:
步骤1),铝基板预处理,将铝基板表面进行除油处理、钝化处理;
步骤2),绝缘胶液的制备,将石膏颗粒进行硅烷化处理,得到改性的石膏颗粒,将环氧树脂、氧化铝、氮化铝、改性的石膏颗粒混合制备绝缘胶液;
步骤3),铝基板丝网印刷胶,采用丝网印刷工艺将绝缘胶液涂覆在铝基板表面。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)的除油处理为用碱性除油液室温下处理1-2h,碱性除油液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)的除油处理为玻璃球喷丸处理,将球状玻璃丸喷射至铝基板表面去除油斑,控制喷射距离为200-300mm,喷射角为50-55度,喷射压力3-4kg/mm2。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)的绝缘胶液中氮化铝15~20%、氧化铝3~8%、改性的石膏颗粒10~20%,其余为环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)的绝缘胶液中改性的石膏颗粒的含量为10~15%,优选13%。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)改性石膏的制备工艺为将石膏颗粒、硅烷化试剂KH-550按照质量比5-10:1混合于甲苯中,120-160℃下反应10-18h,得到改性的石膏颗粒。
7.一种铝基覆铜板的制备工艺,包括根据权利要求1-6任一项的方法对铝基板丝网印刷涂胶,对丝网印刷涂胶后的铝基板压合铜板,真空热压处理,所述真空热压的热压温度控制在150℃-200℃,热压时间控制在10-40min,获得铝基覆铜板产品。
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