CN1098822A - 具有绝缘体支固外引线的封装电子器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种封装电子器件具有一个电子器件和一些细 长引线。电子器件和细长引线的一部分用模塑材料 包封起来。支持用的绝缘材料插入在从封装件伸出 的相邻引线之间用以支持细长引线的伸出部分。支 持用绝缘材料与模塑材料连成一件，并由绝缘连接材 料在引线外端处彼此连接。模塑材料、支持用绝缘材 料和连接材料在同一模塑步骤中形成，后者最终可被 切去。

Description

本发明涉及到一种封装的电子器件，更确切地说是一种表面安装式封装的半导体器件及其制造方法。

有很多待高密度安装的管脚的半导体器件，其引线从封装有半导体晶片的封装件（管壳）中伸出，这些引线的宽度和间距都很小。这就造成一些问题，如：外力引起的引线弯曲、相邻引线互相接触、器件安装时焊接不良、以及焊料搭桥造成的相邻引线间的短路。

作为避免表面安装式封装件的这种引线弯曲的一种方法，已存在一些熟知的技术，如1990年9月25日公开的JP-A-2-240952以及1992年9月10日公开的JP-A-4-255263所公布的。在前一种技术中，从IC封装件中伸出的引线脚被电绝缘的凝结剂物理固定，只露出引线脚的表面安装用焊接表面。在后一种技术中，从半导体封装件中伸出的引线除表面安装接触表面外，在其整个上表面上做成一个整体。

管脚数多的半导体封装件，特别是外引线间距窄到0.5mm或更窄的半导体封装件，其外引线的宽度很窄。因此在引线成形时或运输过程中受到冲击时常常出现引线断裂，而在将引线插入和拔出测试插座时还发生变形。尽管用上述专利公布的技术可以抑制引线变形，在引线成形之后还必须用凝结剂将引线物理固定，或者可以想到需要精确地控制数量、粘度和其它参数。后一技术还有另一个问题，即在将器件安装到印刷电路板上时，难以使引线正确地同印刷电路板对准。

除上述问题外，封装的半导体器件的制造要求下列工序：将晶片焊接到引线框上、引线的焊接、在成型后切除支持相邻引线的引线框上的阻挡杆（dam  bar）。

在下列文件中公开了一些类似的常规技术。

1989年5月25日的专利公开（JP-U-1-78047）的方法是将从IC封装件伸出的引线同封装件的表面做成齐平，并用树脂固定以防止引线变形。

1981年3月24日的专利公开（JP-A-56-29355）公布了一种采用无阻挡杆的引线框来制造封装半导体器件的方法。

1993年6月1日的专利公开（JP-A-5-136326）披露的方法是：在从半导体封装件伸出的相邻引线之间插入绝缘材料以提供一个恒定的引线间距并防止引线变形。绝缘材料是在用树脂封住半导体芯片之后插入到引线之间的。

1992年12月17日的专利公开（JP-A-4-364766）公布的方法是：为防止从树脂封住的半导体器件中伸出的引线发生变形，将与封装树脂相同的树脂插入到引线之间（厚度同引线厚度相同）以便支持引线，并在引线成型之前将插入的树脂除去。

1993年12月2日提出的专利USSN08/161，374（相当于1993年12月11日提出的韩国专利申请No.27，324/93，1993年12月14日提出的泰国专利申请No.20，953以及1993年12月10日提出的马来西亚专利申请No.PI9302666）公布了一种带有无阻挡杆的引线框的封装半导体器件及其制造方法。

本发明的目的是提供一种封装电子器件，它能够抑制诸如由加于引线上的外力引起的引线弯曲之类的变形。

本发明的另一目的是提供一种制造封装电子器件的方法，这种封装电子器件能够抑制诸如由加于引线上的外力引起的引线弯曲之类的形变。

根据本发明的一个特征，一个封装电子器件有一个电子器件和许多细长的引线，其中的电子器件和许多细长引线的第一部分被包封用电绝缘构件封住形成一个封装件。与包封用绝缘构件材料相同的支固用电绝缘构件插入到从封装件中伸出的相邻细长引线的第二部分之间以固定支撑细长引线的第二部分。支固用电绝缘构件与包封用绝缘构件构成一体，用物理连接绝缘构件在细长引线第二部分的外端处使支固用绝缘构件彼此物理连接。

包封用电绝缘构件、支固用电绝缘构件以及物理连接用绝缘构件可以用成型机一步形成。在封装电子器件安装到印刷电路板之前，亦即细长引线第二部分成形之前或之后，可以切除物理连接用绝缘构件。

图1A是根据本发明实施例的表面安装树脂模注式封装半导体器件的俯视图。

图1B是图1A所示半导体器件的侧视图。

图2是可用于本发明实施例的引线框的俯视图。

图3是根据本发明实施例的表面安装树脂模注式半导体器件安装状态的侧视图。

图4A是根据本发明实施例的封装半导体器件的俯视图。

图4B是图4A沿ⅣB-ⅣB线的剖面图。

图5是根据本发明实施例的封装半导体器件的俯视图。

图6是根据本发明实施例的表面安装IC封装件的侧视图，封装件的外引线在垂直方向上向下弯曲。

图7是根据本发明实施例的表面安装IC封装件的侧视图，其外引线为J字形。

图8是根据本发明实施例的表面安装IC封装件安装状态的侧视图，封装件的引线从封装件中水平伸出。

图9是根据本发明实施例的IC封装件的另一安装状态的侧视图。

图10是解释本发明实施例封装电子器件制造步骤的流程图。

图11和12是解释图10所示晶片焊接和引线焊接步骤的示意图。

图13A-13C和14A-14F是图10所示成型步骤的详图。

图15和16分别示出了图10所示的切除引线框不需要部分步骤、连接构件切除步骤、引线成形步骤、以及安装步骤中的结构的例子。

图17A-17D所示为与图13A-13C以及图14F类似的图。

图18和19所示为与图15和16类似的图。

图20、20A、20B、21、21A、22、22A、22B、23及23A是根据本发明其它实施例的IC封装件的引线和引线支持元件的解释图。

以下参照附图来描述本发明的实施例。

图1A是根据本发明实施例的表面安装树脂模注式封装半导体器件的俯视图，图1B是图1A所示半导体器件的侧视图，图2是用来制造图1A和1B所示半导体器件的引线框例子的俯视图。

图1A示出了一个称为QFP的海鸥翼式表面安装IC器件，其中有许多引线2从包封半导体晶片的矩形封装件（以下简称为封装件）的四个方向伸出。如图1B所示，支固用绝缘构件3插入在从封装件1伸出的相邻引线2之间，支固用绝缘构件3同封装件1是一个整体，其厚度与引线2大体相同。

为制造这种表面安装IC器件，使用了一个图2所示的诸如铁基引线框的引线框。

图2中参考号11代表一个安装着半导体晶片的槽，参考号12代表一个槽支持引线。每一个槽支持引线从槽11的各个角径向延伸到框结构10。参考号13代表将被包封在封装件中的内引线，参考号14代表从封装件伸出的外引线。

矩形引线固定带15粘固在靠近内引线13端点的区域以防止内引线端点摇摆，并防止引线弯曲或彼此接触。引线固定带可以是聚酰亚胺带。

外引线14的端点接到引线端固定框16上。在四个引线端固定框16的每一个的周围，形成一个应力释放孔17。在每个槽支持引线12的延长线上形成另一个应力释放孔18。应力释放孔17和18可防止引线框因热膨胀而变形。在框结构10中形成有一些导孔19。插入这些导孔19的是引线框位置对准、运输和装配用的器具的销钉。树脂藉以注入以便包封半导体晶片的压模注入口位于框结构10中未制作应力释放孔18的区域A。

要指出的是本实施例所用的引线框没有通常用于连接相邻的引线并防止模注成型步骤之后在引线之间产生树脂毛刺的阻挡杆。外引线14被弯曲（图1B中14a所示）以形成海鸥翼形状。外引线14镀以焊料以便将器件安装到安装板上（镀焊料过程是在模注成型步骤之后、引线切除和成形步骤之前进行的）。

本发明的表面安装IC封装件的安装状态将参照图3来描述。

图3中参考号30代表一个安装板，其表面上形成有布线导体图形或电路导体图形31。布线导体图形31的间距和线宽大体上与包封有半导体晶片的表面安装IC封装件1的引线间距和宽度相同。表面安装IC封装件1同安装板30的布线导体图形31对准30上。在引线2或布线导体图形31与引线2间的支固用树脂3（通常为黑色）之间有强的反差，而且支固用树脂3防止了引线2发生变形或移动。因此表面安装对准变得很容易。

为增强外引线同外引线间树脂3之间的粘合，亦即为防止引线间树脂（支固用树脂）3脱落，在引线成形步骤之后可在外引线的前表面侧涂覆粘合剂。在外引线的背侧不必涂覆粘合剂，因为外引线的背面侧要焊到安装板的布线导体图形上。在本实施例中，树脂插入到引线之间时要使涂覆在外引线前表面的粘合剂不渗入和沾污外引线的背面，从而避免表面安装过程中出现焊接问题。

图4A和4B示出了本实施例的一个改型，其中采用了一个树脂框来改善引线2和线间支固用树脂3之间的粘合。

图4A是带有形成在引线2端点处的矩形树脂框3a的表面安装IC封装件的平面图。图4B是图4A沿ⅣB-ⅣB的剖面图。树脂框3a与引线间支固用树脂3形成一个整体，将引线2牢固地固定住，并防止引线形变。如图4B所示，树脂框3a的底面大体上与封装体1和引线2的底面齐平。结果，引线2的底面能够牢固地接触并焊接到安装板的布线导体图形上。树脂框3a的厚度最好大于树脂3的厚度、并等于或小于封装件1的厚度。

图5是带有图4A所示树脂框3a修改型的表面安装IC封装件的平面图。在图5所示的实施例中，树脂框的结构要使封装件的每边都有一个单独的绝缘杆（如树脂杆3b）。采用这种结构，使每边的树脂杆3b向上弯或者不弯，就可将封装件安装到安装板上，如图5所示。

图5所示表面安装IC封装件的剖面图与图4B相同，故略去其图。

在上述各实施例中采用了具有海鸥翼式引线的IC封装件。也可以采用不同形状的引线。图6和7示出了引线形状的一些修改形式。图6是带有垂直下弯的直引线的表面安装IC封装件的侧视图。与封装件1成一整体的树脂3插入在引线42之间以防止引线变形。

图7是带有J字形引线52的表面安装IC封装件的侧视图。

本发明的另一实施例将参照图8和9来描述。

图8示出了带有水平方向伸出的外引线的表面安装IC封装件21的安装状态的侧视图。引线62在四个方向伸出并且不弯曲而是水平延伸。表面安装IC封装件21插入到形成在安装板30中用于位置对准的凹座32中，布线导体图形31和引线62焊接在一起。

图9示出了另一安装状态的侧视图，其中引线72向下倾斜使引线72的端点与安装板30的布线导体图形31相接触以便将它们焊在一起。通过把封装件21的厚度做小（例如3-5mm）、把引线根部到封装件21的底部的高度设定为约1mm并调整引线72的长度为约3mm，就可以将表面安装IC封装件安装到安装板30上。

上面所述的各实施例至少有下列有利效果之一：

（1）由于外引线之间的间隔中填有与封装件连为一体的树脂，就可能防止引线形变和引线间距的改变。因而在测试和安装以及将封装件安装到安装板的过程中就容易实行位置对准。

（2）填充在引线之间的树脂是黑色的，以致相对于底色为白色的引线来，可获得高反差。安装过程中的位置对准变得更容易。

（3）形成在引线端点处的矩形树脂框或分立地形成在封装件每边引线端点处的树脂杆能够防止引线间树脂的局部脱落，还可防止引线变形。而且，在电子器件安装到安装板之前可保护它免遭外加的机械冲击。在测试过程中，树脂框和树脂杆可有效地用作引线和测试仪端点之间的位置对准标志。

（4）引线框没有通常用来在外引线之间填充树脂的阻挡杆。因而在转移模塑（transfer  molding）过程中，树脂填充在引线之间的间隔中。从而在树脂模塑步骤之后的引线成形步骤中无需切除阻挡杆，使工艺得到了简化。

以下将参照图10来描述根据本发明实施例的封装半导体器件的制造方法。首先制备一个图2所示的不带阻挡杆的引线框（步骤80a）。

然后，将半导体晶片焊接到引线框的槽中（步骤80b），并将形成在半导体晶片上的焊接点（电极）用引线电连接到内引线（引线第一部分）的端点（引线第一端）（步骤80c）。再用熟知的转移模塑法，例如用树脂模塑半导体晶片、连接引线及内引线以形成封装件，用树脂填充相邻外引线（引线第二部分）之间的间隔以形成引线支固构件，并用树脂在外引线的端点（引线第二端）处形成物理连接支固构件用的连接构件，同时将封装件和引线支固构件中的气体赶入连接构件（步骤80d）。在树脂模塑后，从引线框切去并清除不必要的部分（包括框结构和引线端固定框）（步骤80e），从而形成如图4A、4B和7所示的表面安装IC封装件。切去连接构件（步骤80f）并进行引线成形工序（步骤80g）以形成如图1A和1B所示的表面安装IC封装件。之后如果需要，将IC封装件安装到板上（步骤80h）。根据封装件的结构，可在执行或绕过引线成形步骤80g之后将步骤80e得到的结构安装到板上（步骤80h）。

图11和12是表明图10所示晶片连接步骤80b和引线连接步骤80c的示意图。

图13A示出了部分包封一列三个引线框的工艺，第一引线框有一个半导体晶片接于其上，包封工艺是：用活塞P将模塑材料（树脂）经由树脂流道R和注入口G压注到模塑单元中，形成支固引线14用的支持构件3以及形成物理连接支持构件3用的连接构件（树脂框）3a。

图13B和13C是图13A沿A-A′的剖面图。图13B示出了一例结构，其中的树脂框3a的厚度大于外引线14的厚度而且从外引线14的上下表面有台阶突出。图13C示出了一例结构，其中树脂框3a的厚度大于外引线14的厚度，而台阶只从外引线14的上表面突出。

图14A-14E是图13A沿a-a′线的剖面图，并特别解释了腔的形状以及模塑单元的压模的使用和如何注入树脂。

首先，将其上焊有半导体晶片的引线框安装在压模MD的预定位置（图14A）。压模MD有一个腔C1用来模塑半导体晶片和内引线，另一个腔C2用来形成树脂框。然后关上压模以750KN的力夹住引线框（图14B）。再在0.8KN/cm²的压力下将模塑材料（树脂）注入到注塑口（图14C）。此时，腔C1中的气体向着腔C2方向赶出。当树脂完全注入到腔C1和腔C2时，气体经由树脂框被排出到压模MD之外（图14D）。因此至少在封装件1和引线支固构件3中不存在气体，从而不形成气孔。最后打开压模MD（图14E）从其中取出包封结构。图14F是包封结构的俯视图。

环氧基树脂和联苯基树脂可用作模塑材料。在模塑步骤中，压模保持在例如175℃的温度下。

图15示出了一例带有图13B所示树脂框的封装件结构，此结构是用图10所示的步骤80e、80f、80g和80h而获得的。

图15中（A1）和（B1）是切除引线框不必要部分（步骤80e）之后得到的封装件的俯视图和剖面图。示于（B1）的封装件PKG1安装在具有（E1）所示的布线导体图形的板80e₁上（步骤80h）。另一种做法是：切除连接构件（步骤80f），使（B1）所示的封装件PKG1变为没有树脂框的封装件PK，并将其安装在带有（E2）所示布线导体图形的板80e₂上（步骤80h）。利用引线成形步骤（在外引线根部弯曲或弯成海鸥翼状）可将不带树脂框的封装件PK改变为（D1）和（D2）所示的PK1或PK2，并将其安装到带有（E3）和（E4）所示布线导体图形的衬底80e₃或80e₄上。（E4）、（E3）和（E2）分别相当于图3、9和8所示的实施例。

图16示出了一例带有图13c所示树脂框的封装件结构，此结构是用图10所示步骤80e、80f、80g和80h获得的。

图16中（A1）和（B2）是切除引线框不必要部分步骤（80e）之后获得的封装件的俯视图和剖面图。（B2）所示的封装件PKG2安装在带有（E5）所示布线导体图形的板80e₅上（步骤80h）。另一种方法是：切除连接构件（步骤80f），将（B2）所示封装件2变为不带树脂框的封装件PK，并将其安装在带有（E2）所示布线导体图形的板80e₂上（步骤80h）。利用图14所示那种引线成形（步骤80g）和板安装（步骤80h）工艺，可将不带树脂框的封装件PK改变为图15中（E3）或（E4）所示的那种结构（图16中的（E3）或（E4））。

图17A与图13A类似，解释了在图10所示模塑步骤80d时如何注入模塑材料（树脂）。与图13A的不同处是：模步骤形成的连接构件不是一个单一的矩形树脂框而是四个绝缘杆3b。因此，尽管没有绘出，模塑单元的压模有适于形成图17A所示四个绝缘杆3b的腔。

图17B和17C是图17A沿A-A′线的剖面图。图17B示出了一种结构的例子，其中每一绝缘杆3b的厚度大于外引线14的厚度，并有台阶从外引线14的上下二个表面突出。图17C示出了一种结构的例子，其中每一绝缘杆3b的厚度大于外引线14的厚度，而台阶只从外引线14的上表面突出。

模塑单元的压模操作以及树脂的注入与图14A-14E所述的情况类似，故略去其描述和图。

图17D与图14F相似，是带有用树脂模塑法形成的四个绝缘杆的包封结构的俯视图。

图18示出了带有图17B所示绝缘杆（树脂杆）的封装件结构的一个例子，此结构是由图10所示的步骤80e、80f、80g和80h获得的。

图18中（A2）和（B3）是切除引线框不必要部分（步骤80e）之后获得的封装件的俯视图和剖面图。（B3）所示的封装件PKG3安装在带有（E6）所示布线导体图形的板80e₆上，或者利用引线成形步骤（在外引线根部和树脂杆之间的位置上弯曲外引线）将其改变为（D3）所示的封装件PKG3′，并将其安装在带有E5所示布线导体图形的板80e₅上（步骤80h）。切除连接构件（步骤80f）则可将（B3）所示的封装件PKG3改变为不带树脂杆的封装件PK，并将其安装在带有（E2）所示布线导体图形的衬底80e₂上（步骤80h）。利用如图15所示的那种引线成形（步骤80g）和板安装（步骤80h）工艺，可将不带树脂杆的封装件PK改变为图15中（E3）或（E4）那样的结构（图18中的（E3）或（E4））。

图19示出了带有图17C所示树脂杆的封装件结构的一个例子，此结构是由图10所示步骤80e、80f、80g用80h获得的。

图19中（A2）和（B4）是切除引线框不必要部分（步骤80e）之后获得的封装件的俯视图和剖面图。（B4）所示封装件PKG4安装在带有（E8）所示布线导体图形的板80e₈上，或者利用引线成形步骤（在外引线根部和树脂杆之间的位置上弯曲外引线），将其改变为（D4）所示的封装件PKG4′，并将其安装在带有（E7）所示布线导体图形的板80e₇上（步骤80h）。切除连接构件（步骤80f）则可将（B4）所示的封装件PKG4改变为不带树脂杆的封装件PK，并将其安装在带有（E2）所示布线导电图形的衬底80e₂上（步骤80h）。利用如图15所述的那种引线成形（步骤80g）和板安装（步骤80h）工艺，可以将不带树脂杆的封装件PK改变为如图15所示的结构（图19中（E3）或（E4））。

图20A、20B和21A示出了根据本发明其它实施例的IC封装件。在所有这些实施例中，安装在板上的IC封装件。在所有这些实施例中，安装在板上的IC封装件的引线都有特殊的剖面以便使插入在外引线之间的引线支固构件难以与外引线分离。

图20和21是如图5和4A所示安装在板上（未绘出）的封装件的俯视图，而图20A、20B和21A是图20和21沿B-B′的剖面图。

图20A所示的结构是一个带有普通剖面引线的封装件。与此相反，图20B所示结构的引线112具有梯形剖面，梯形二个平行边中较短的一边位于下方以便与衬底90的布线导体图形相接触，较长的一边在上方。因此，引线支持元件103的剖面形状与引线112相反，引线112的楔形形状（相邻引线间的间距在上部变小）提供了固定支持构件103的功能。

图21A所示结构的引线113具有鼓形剖面以致于每一个支持构件104都被相邻引线113的凹形侧壁所固定。

图22A、22B和23A是根据本发明其它实施例的IC封装件的引线（外引线）和引线支持构件的剖面图。在所有这些实施例中，引线和引线支持构件都有特殊的剖面以便模塑之后易于使引线成形。确切地说，为使引线易于成形，引线支持构件的厚度都做得比引线薄。

图22和23是俯视图，示出了放在压模（未绘出）之间的包封结构（如图14F和17D所示），而图22A、22B和23A是图22和23沿B-B′线的剖面图。

在图22A所示结构中，插入在相邻引线114之间的引线支持构件105的厚度小于引线114的厚度。构件105的剖面通常是矩形的。构件105对引线114的接触区做成厚度大体等于引线114的厚度以便形成一个楔状T。这一楔状T使引线114同压模MD1易于对准。因此压模有图22A所示的腔。

在图22B所示的结构中，引线115的剖面是梯形的，梯形两个平行边中较长的一边位于下方而较短的一边位于上方。为了使插入在引线115之间的引线支持构件106的反梯形剖面比引线115更薄，已除去了每一支持构件106上部的一些部分，以致构件106的剖面形成为蝶形螺帽形状。因此压模有图22B所示的腔。

在图23A所示的结构中，引线116的剖面做成鼓形。支持构件107被相邻引线116的凹侧面所固定。与图22A不同，在与引线116接触的区域中，支持构件107的中部做成比引线116更薄。

因此压模有图23A所示的腔。

Claims (11)

1、一种封装电子器件，它包含：

一个带有连接导体的电子器件；

多个带有彼此相对的第一端和第二端的细长引线，上述引线的第一端用来连接电子器件的上述连接导体；以及

一个包封上述电子器件和上述细长引线(包括引线的第一端)以形成一个封装件的第一电绝缘构件，上述细长引线的第二部分(包括引线的第二端)从上述封装件中伸出；

其特征在于：

每一个第二电绝缘构件插入在上述细长引线相邻第二部分之间用来支固上述细长引线的上述第二部分，上述第二电绝缘构件与上述第一电绝缘构件是连成一体的；以及

第三电绝级构件与上述第二电绝缘构件连为一体，并且在上述细长线的上述第二端处将上述各第二电绝缘构件进行物理连接。

2、根据权利要求1所述的封装电子器件，其中：

所述封装件的形状有多个侧面;

一列上述细长引线的第二部分从封装件的上述各侧面伸出;以及

所述第三电绝缘构件包括一个形成在封装件上述各侧面上的上述细长引线的第二端处的电绝缘杆，上述杆的厚度大于上述细长引线的第二部分的厚度。

3、根据权利要求2所述的封装电子器件，其中所述的封装件各侧的电绝缘杆是彼此隔开的。

4、根据权利要求2所述的封装电子器件，其中封装件各侧的每一个上述电绝缘杆是与相邻的一个所述绝缘杆连为一体的。

5、根据权利要求1所述的封装电子器件，其中所述的第二电绝缘构件的厚度大体等于上述细长引线的第二部分的厚度。

6、根据权利要求1所述的封装电子器件，其中所述的第二电绝缘构件的厚度小于上述细长引线的第二部分的厚度。

7、一种制造封装电子器件的方法，它包含下列步骤：

制备一个带有细长引线但不带阻挡杆的引线框;

将电子器件连接到上述引线框;

在上述电子器件和上述细长引线的第一端之间实现电连接;以及

将上述引线框和上述电子器件排列在模塑单元中的一定位置;

其特征在于：

将模塑材料注入上述模塑单元，以便用上述模塑材料包封上述电子器件和上述细长引线的第一部分（包括它们的第一端），从而形成封装件，用上述模塑材料渗入相邻两细长引线的第二部分之间的间隔中从而形成支持构件，用上述模塑材料在上述细长引线与上述第一端相对的第二端处将上述支持构件彼此物理连接起来从而形成连接构件，上述支持构件中的气体被赶入上述连接构件;以及

切除上述引线框的不必要部分。

8、根据权利要求7的方法，还包含使逞有上述连接构件的上述细长引线的上述第二部分成形。

9、根据权利要求7的方法，还包含切断上述连接构件以将其从上述封装件中除去。

10、根据权利要求9的方法，还包含使上述细长引线的上述第二部分成形。

11、一种包括电路板和权利要求1所定义的封装电子器件的组合，其中所述的电路板有一个布线导体图形，而所述的封装电子器件被表面安装在所述电路板上，所述封装电子器件的细长引线的第二端与所述导体图形相连接。

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