CN110197766A - 薄膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜电容器，包括由金属化薄膜卷绕而成的电容器芯子，金属化薄膜包括层叠设置的第一薄膜和第二薄膜；第一薄膜包括并排设置的第一金属镀层区和两个第一金属镀层区之间的第一屏带区，第二薄膜包括第二金属镀层区和设置在第二金属镀层区两侧的第二屏带区，各个第一金属镀层区均包括多个间隔设置的第一金属块，第二金属镀层区包括多个间隔设置的第二金属块，各个金属块之间通过保险丝相连接，保险丝位于金属块边上。当第一薄膜和第二薄膜叠压时，相邻两个第一金属镀层区通过第二金属镀层区导通，采用金属膜内串方式，降低负载电压，局部保险丝可持续熔断形成隔离，降低产品能量，达到防爆效果，实现了同时满足S3防爆及寿命标准。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件技术领域，更具体地说，涉及一种薄膜电容器。
背景技术
目前行业内使用的S3薄膜电容器，其金属膜保险丝结构设计无法有效做到100％达到S3防爆等级要求。现有的金属膜保险丝结构主要为半幅面矩形网格、全幅面矩形网格和T型半网格，其中，半幅面矩形网格设计即一半为保险丝网格，一半为全金属层，当电容电压过载时，仅一半保险丝网格熔断，可以有效抑制产品容量衰减，从而提升产品寿命，但是有一半全金属层无法充分断路，不能有效达到S3的性能要求；全幅面矩形网格设计即整个表面遍布保险丝，其保险丝密集度高，可以充分起到过载保护作用，满足防爆要求，但是保险丝对电压变化敏感，电压轻度波动就会造成保险丝过度断路，导致产品容量快速衰减，无法满足产品寿命要求；T型半网格设计，可以有效提升产品寿命，但是保险丝分布无法形成全部断路状态，只能部分断路降低产品蕴含能量，降低产品爆炸威力；故而，现有的金属膜设计，无法有效达到S3防爆性能要求，防爆与寿命试验无法有效平衡。因此，如何解决现有技术中薄膜电容器无法同时满足产品寿命要求和S3防爆要求的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜电容器，以解决现有技术中薄膜电容器无法同时满足产品寿命要求和S3防爆要求的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供的一种薄膜电容器，包括电容器芯子和第一电极端子、第二电极端子，所述电容器芯子由金属化薄膜卷绕而成，所述金属化薄膜包括层叠设置的第一薄膜和第二薄膜；
所述第一薄膜包括至少两个并排设置的第一金属镀层区，相邻两个所述第一金属镀层区之间设有第一屏带区，各个所述第一金属镀层区均包括多个间隔设置的第一金属块；
所述第二薄膜包括第二金属镀层区和设置在所述第二金属镀层区两侧的第二屏带区，所述第二金属镀层区包括多个间隔设置的第二金属块；
各个所述第一金属块之间、各个所述第二金属块之间分别通过保险丝相连接，所述保险丝位于各个所述第一金属块、各个所述第二金属块的边上；当所述第一薄膜和所述第二薄膜叠压在一起时，相邻两个所述第一金属镀层区通过所述第二金属镀层区相导通；位于所述第一薄膜两端的所述第一金属镀层区，二者之一与所述第一电极端子电连接、另一者与所述第二电极端子电连接。
优选地，所述第一薄膜的两端还设有与所述第一金属镀层区间隔设置的第三金属镀层区，所述第三金属镀层区与所述第一金属镀层区通过所述保险丝相连接，两个所述第三金属镀层区二者之一与所述第一电极端子电连接、另一者与所述第二电极端子电连接。
优选地，所述第一薄膜的所述保险丝包括第一保险丝和第二保险丝，所述第一保险丝的宽度W1大于所述第二保险丝的宽度W2，所述第一保险丝设置在所述第一金属镀层区与所述第三金属镀层区的交接位置，所述第二保险丝设置在所述第一金属镀层区的相邻两个所述第一金属块的交接位置。
优选地，各个所述第一金属块均为菱形结构。
优选地，所述菱形结构的两条对角线的长度比的范围为8:12～8:10。
优选地，所述菱形结构的两条对角线的长度比为8:10.6。
优选地，所述第二金属镀层区至少包括两行所述第二金属块、且每行设有多个所述第二金属块，各个所述第二金属块均为平行四边形结构。
优选地，所述第二薄膜的所述保险丝包括第三保险丝和第四保险丝，所述第三保险丝的宽度W3大于所述第四保险丝的宽度W4，所述第三保险丝设置在相邻两行所述第二金属块的交接位置，所述第四保险丝设置在每行相邻两个所述第二金属块的交接位置。
优选地，所述平行四边形结构相邻两条边形成的锐角夹角a为70度-80度。
优选地，所述第二金属镀层区的各行所述第二金属块与各个所述第一金属镀层区一一对应，当所述第一薄膜和所述第二薄膜叠压在一起时，所述第三保险丝的位置与所述第一屏带区的位置相对应。
优选地，各个所述第一屏带区和各个所述第二屏带区均为长条状、且沿所述金属化薄膜的长度方向延伸。
优选地，所述第一薄膜的宽度W5大于所述第二薄膜的宽度W6。
本发明提供的技术方案中，一种薄膜电容器包括电容器芯子和第一电极端子、第二电极端子，电容器芯子由金属化薄膜卷绕而成，金属化薄膜包括层叠设置的第一薄膜和第二薄膜；第一薄膜包括至少两个并排设置的第一金属镀层区，相邻两个第一金属镀层区之间设有第一屏带区，各个第一金属镀层区均包括多个间隔设置的第一金属块；第二薄膜包括第二金属镀层区和设置在第二金属镀层区两侧的第二屏带区，第二金属镀层区包括多个间隔设置的第二金属块；各个第一金属块之间、各个第二金属块之间分别通过保险丝相连接，保险丝位于各个第一金属块、各个第二金属块的边上；当第一薄膜和第二薄膜叠压在一起时，相邻两个第一金属镀层区通过第二金属镀层区相导通；位于第一薄膜两端的第一金属镀层区，二者之一与第一电极端子电连接、另一者与第二电极端子电连接。如此设置，第一屏带区将第一薄膜至少分为不导通的两部分即可以理解将其至少分为两个金属膜并排放置，相当于形成至少两个电容器芯子，再与第二薄膜叠压后，第二金属镀层区覆盖在第一屏带区上，从而将第一薄膜的各部分串接起来，形成金属膜内部串联结构，相当于组成一个内串的电容器芯子；这样，按照串联电路分压原理，由串联的各个电容器芯子分担，每个电容器芯子负载电压降低，其保险丝承受的电流波动变小，低电压差使得电容器更加稳定，可以有效抑制产品容量衰减，延长产品的使用寿命，而且两薄膜均有保险丝，局部保险丝可持续熔断形成隔离，能够有效降低产品能量，还可以达到防爆效果，实现了同时满足S3防爆及寿命标准，解决了现有技术中薄膜电容器无法同时满足产品寿命要求和S3防爆要求的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中电容器芯子的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面图；
图3为本发明实施例中金属化薄膜的局部示意图；
图4为本发明实施例中第一薄膜的结构示意图；
图5为本发明实施例中第一薄膜的局部示意图；
图6为本发明实施例中第二薄膜的结构示意图；
图7为本发明实施例中第二薄膜的局部示意图。
图1-图7中：
第一薄膜-1、第一屏带区-11、第一金属镀层区-12、第一金属块-121、第一保险丝-122、第二保险丝-123、第三金属镀层区-13、第二薄膜-2、第二屏带区-21、第二金属镀层区-22、第二金属块-221、第三保险丝-222、第四保险丝-223、第一电极端子-3、第二电极端子-4。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本具体实施方式提供了一种薄膜电容器，解决了现有技术中薄膜电容器无法同时满足产品寿命要求和S3防爆要求的问题。
以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
请参考附图1-7，本实施例提供的薄膜电容器包括电容器芯子和第一电极端子3、第二电极端子4，如图1所示，电容器芯子由金属化薄膜卷绕而成，金属化薄膜包括层叠设置的第一薄膜1和第二薄膜2，如图2所示，两个薄膜相互叠加使用。
如图4所示，第一薄膜1包括至少两个并排设置的第一金属镀层区12，相邻两个第一金属镀层区12之间设有第一屏带区11，各个第一金属镀层区12均包括多个间隔设置的第一金属块121。第一屏带区11起到隔离保护作用，使各个第一金属镀层区12互不导通，相当于将第一薄膜1分为多个并排设置的金属膜。可选地，第一薄膜1包括两个并排设置的第一金属镀层区12和一个第一屏带区11，如图3所示，第一屏带区11位于第一薄膜1的中间，两个第一金属镀层区12分别位于第一屏带区11的上下两侧。需要说明的是，文中提到的方位“上”“下”是指如图3所示的薄膜电容器的摆放状态时之所指，图中的上下即为所指的上下方向。
如图6所示，第二薄膜2包括第二金属镀层区22和设置在第二金属镀层区22两侧的第二屏带区21，第二金属镀层区22包括多个间隔设置的第二金属块221。
各个第一金属块121之间、各个第二金属块221之间分别通过保险丝相连接，保险丝位于各个第一金属块121、各个第二金属块221的边上，保险丝作为金属块的连接桥梁，使得各个金属镀层区完全导通。如图3所示，当第一薄膜1和第二薄膜2叠压在一起时，相邻两个第一金属镀层区12通过第二金属镀层区22导通，相当于第二金属镀层区22作为连接第一薄膜1上两个第一金属镀层区12的外串导线。位于第一薄膜1两端的第一金属镀层区12，二者之一与第一电极端子3电连接、另一者与第二电极端子4电连接。
如此设置，第一屏带区将第一薄膜至少分为不导通的两部分即可以理解将其至少分为两个金属膜并排放置，相当于形成至少两个电容器芯子，再与第二薄膜叠压后，第二金属镀层区覆盖在第一屏带区上，从而将第一薄膜的各部分串接起来，形成金属膜内部串联结构，相当于组成一个内串的电容器芯子。这样，按照串联电路分压原理，由串联的各个电容器芯子分担，每个电容器芯子负载电压降低，其保险丝承受的电流波动相应变小，低电压差使得电容器质量更加稳定，整体提升了电容器的耐压能力，可以有效抑制产品容量衰减，延长产品的使用寿命。而且，两薄膜均有保险丝，形成防爆结构，局部保险丝可持续熔断形成隔离，能够有效降低产品能量，达到防爆效果，实现了同时满足S3防爆及寿命标准，解决了现有技术中薄膜电容器无法同时满足产品寿命要求和S3防爆要求的问题。
如图3所示，各个第一屏带区11和各个第二屏带区21均为长条状、且沿金属化薄膜的长度方向延伸。需要说明的是，文中提到的薄膜的“长度方向”是指如图3所示的薄膜电容器的摆放状态时之所指，图中从左至右的方向即为薄膜的长度方向，因此，图1中实心箭头所指的方向则为上述所说的长度方向。
在本实施例中，第一薄膜1的两端还设有与第一金属镀层区12间隔设置的第三金属镀层区13，第三金属镀层区13与第一金属镀层区12通过保险丝相连接，两个第三金属镀层区13二者之一与第一电极端子3电连接、另一者与第二电极端子4电连接。优选地，第一薄膜1的宽度W5大于第二薄膜2的宽度W6。这样，如图2所示，第一薄膜1和第二薄膜2相互叠压后、优选为居中叠加，第一薄膜1两端的金属镀层会露出，卷绕后成为电容器芯子的端面，便于连接电极端子，而不会因屏带区的绝缘特性影响电传导。需要说明的是，文中提到的薄膜的“宽度”是指如图3所示的薄膜电容器的摆放状态时之所指，图中上下两端之间的距离即为薄膜的宽度，因此，图1中空心箭头所指的方向则为薄膜的宽度方向。
在本实施例的优选方案中，如图5所示，第一薄膜1的保险丝包括第一保险丝122和第二保险丝123，第一保险丝122的宽度W1大于第二保险丝123的宽度W2，第一保险丝122设置在第一金属镀层区12与第三金属镀层区13的交接位置，第二保险丝123设置在第一金属镀层区12的相邻两个第一金属块121的交接位置。可选地，第一保险丝122的宽度W1为0.2毫米-0.4毫米，优选为0.3毫米；第二保险丝123的宽度W2为0.1毫米-0.3毫米，优选为0.2毫米。这样，第一保险丝位于边缘位置、承受较大的电流波动，第二保险丝位于中部位置、承受分流后电流较小，因此设置第一保险丝相对较粗，第二保险丝相对较细，而且保险丝有粗细之分可避免电压过载时所有保险丝全部熔断，保证电容器仍能正常使用，同时部分熔断还可起到防爆作用。
在本实施例中，各个第一金属块121均为菱形结构。实际使用时，位于菱形结构边上的第二保险丝123的宽度与菱形结构的网格尺寸形成一定的比例关系，进而使电流产生能量与保险丝载留强度对应，当电容电压过载时，局部保险丝可持续断裂，降低产品能量，达到防爆效果。当然第一金属块121也可调整为正方形结构，但是其使用效果略低于菱形结构。
由于菱形结构的两条对角线长度比会对电流方向及电流大小波动变化等产生影响，因此，在本发明的具体实施例中，菱形结构的两条对角线的长度比的范围为8:12～8:10，优选为8:10.6。如图5所示，菱形结构的两条对角线的长度分别为L1、L2，将L1：L2的数值分别设定为①8:10、②8:11、③8:12，进行三组测试试验，包括防爆试验和自愈性衰减试验。在防爆试验中，三组样品的剩余容量均值分别为：①0.5％、②1.35％、③1.8％；同组样品在进行自愈性衰减试验项目时，②③合格，①不合格、产生过度衰减。因此，经过各组样品容量衰减分布综合考虑将L1与L2的比值调整为8:10.6，再次制样测试，进行防爆试验测试后，其剩余容量分布在0.5％-0.95％之间，且自愈性衰减试验结果合格，满足产品性能要求。从试验结果分析可知，菱形结构的两条对角线的长度比为8:10.6时为最优。
在本实施例中，第二金属镀层区22至少包括两行第二金属块221、且每行设有多个第二金属块221，各个第二金属块221均为平行四边形结构。如图7所示，平行四边形结构相邻两条边形成的锐角夹角a为70度-80度，优选为75度，这样倾斜设置，能够避免两侧电流形成直线对冲。
如图7所示，第二薄膜2的保险丝包括第三保险丝222和第四保险丝223，第三保险丝222的宽度W3大于第四保险丝223的宽度W4，第三保险丝222设置在相邻两行第二金属块221的交接位置，第四保险丝223设置在每行相邻两个第二金属块221的交接位置，这样保险丝有粗细之分可避免电压过载时所有保险丝全部熔断，保证电容器仍能正常使用，同时部分熔断还可起到防爆作用。可选地，如图3所示，第二薄膜2中第二屏带区21位于两侧边缘位置，第二金属镀层区22包括两行第二金属块221，第三保险丝222位于第二薄膜2中间、将上下两行第二金属块221连接导通，第四保险丝223将每行两个第二金属块221连接导通，第四保险丝223相对较细，当电容电压过载时，第四保险丝223熔断形成局部隔离，从而达到防爆效果。
在本实施例中，当第一薄膜1和第二薄膜2叠压在一起时，第二金属镀层区22的各行第二金属块221与各个第一金属镀层区12一一对应，且第三保险丝222的位置与第一屏带区11的位置相对应。可选地，如图3所示，第二金属镀层区22包括两行第二金属块221，第三保险丝222位于第二薄膜2中间；第一薄膜1包括两个并排设置的第一金属镀层区12，第一屏带区11位于第一薄膜1中间，相当于将第一薄膜1分为两个电容器芯子；当两层金属化薄膜居中叠压时，第三保险丝222起到将两个电容器芯子串联桥接的作用，近似于外串的导线连接以上组成的两个电容器芯子，形成串联电路，最终组成一个内串的电容器芯子。此外，薄膜基层材料可为塑料等无法形成电极板的绝缘材质，需要在薄膜表面镀金属层，金属镀层区的材料可为锌铝合金，用于形成金属块即导电的电极板单元。
需要说明的是，上述各个实施例中的不同功能的装置或部件可以进行结合，比如，本实施例的优选方案中薄膜电容器包括电容器芯子和第一电极端子3、第二电极端子4，电容器芯子由金属化薄膜卷绕而成，金属化薄膜包括层叠设置的第一薄膜1和第二薄膜2，第一薄膜1的宽度W5大于第二薄膜2的宽度W6。
第一薄膜1包括两个并排设置的第一金属镀层区12，两个第一金属镀层区12之间设有第一屏带区11，第一屏带区11为长条状、且沿金属化薄膜的长度方向延伸。各个第一金属镀层区12均包括多个间隔设置的第一金属块121，各个第一金属块121之间通过保险丝连接导通，保险丝位于各个第一金属块121的边上，各个第一金属块121均为菱形结构，且菱形结构的两条对角线的长度比为8:10.6。第一薄膜1的两端还设有与第一金属镀层区12间隔设置的第三金属镀层区13，第三金属镀层区13与第一金属镀层区12通过保险丝相连接，两个第三金属镀层区13二者之一与第一电极端子3电连接、另一者与第二电极端子4电连接。
第一薄膜1的保险丝包括第一保险丝122和第二保险丝123，第一保险丝122的宽度W1大于第二保险丝123的宽度W2，第一保险丝122设置在第一金属镀层区12与第三金属镀层区13的交接位置，第二保险丝123设置在第一金属镀层区12的相邻两个第一金属块121的交接位置。
第二薄膜2包括第二金属镀层区22和设置在第二金属镀层区22两侧的第二屏带区21，各个第二屏带区21均为长条状、且沿金属化薄膜的长度方向延伸。第二金属镀层区22包括多个间隔设置的第二金属块221，各个第二金属块221之间通过保险丝连接导通，保险丝位于各个第二金属块221的边上。其中，第二金属镀层区22包括两行第二金属块221，且每行设有多个第二金属块221，各个第二金属块221均为平行四边形结构，平行四边形结构相邻两条边形成的锐角夹角a为75度。
第二薄膜2的保险丝包括第三保险丝222和第四保险丝223，第三保险丝222的宽度W3大于第四保险丝223的宽度W4，第三保险丝222设置在相邻两行第二金属块221的交接位置，第四保险丝223设置在每行相邻两个第二金属块221的交接位置。
当第一薄膜1和第二薄膜2居中叠压在一起时，第二金属镀层区22的各行第二金属块221与各个第一金属镀层区12一一对应，且第三保险丝222的位置与第一屏带区11的位置相对应。
如此设置，两张金属化薄膜相互叠加使用，第一屏带区相当于将第一薄膜分为两个电容器芯子，第三保险丝起到将两个电容器芯子串联桥接的作用，形成串联电路，最终组成一个内串的电容器芯子。这样，两张金属膜采用不同的保险丝结构以及金属膜内串方式，可降低金属膜负载电压，提升产品防爆性能，达到同时满足S3防爆标准及寿命标准，解决了现有技术中薄膜电容器无法同时满足产品寿命要求和S3防爆要求的问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种薄膜电容器，其特征在于，包括电容器芯子和第一电极端子(3)、第二电极端子(4)，所述电容器芯子由金属化薄膜卷绕而成，所述金属化薄膜包括层叠设置的第一薄膜(1)和第二薄膜(2)；
所述第一薄膜(1)包括至少两个并排设置的第一金属镀层区(12)，相邻两个所述第一金属镀层区(12)之间设有第一屏带区(11)，各个所述第一金属镀层区(12)均包括多个间隔设置的第一金属块(121)；
所述第二薄膜(2)包括第二金属镀层区(22)和设置在所述第二金属镀层区(22)两侧的第二屏带区(21)，所述第二金属镀层区(22)包括多个间隔设置的第二金属块(221)；
各个所述第一金属块(121)之间、各个所述第二金属块(221)之间分别通过保险丝相连接，所述保险丝位于各个所述第一金属块(121)、各个所述第二金属块(221)的边上；当所述第一薄膜(1)和所述第二薄膜(2)叠压在一起时，相邻两个所述第一金属镀层区(12)通过所述第二金属镀层区(22)相导通；位于所述第一薄膜(1)两端的所述第一金属镀层区(12)，二者之一与所述第一电极端子(3)电连接、另一者与所述第二电极端子(4)电连接。
2.如权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述第一薄膜(1)的两端还设有与所述第一金属镀层区(12)间隔设置的第三金属镀层区(13)，所述第三金属镀层区(13)与所述第一金属镀层区(12)通过所述保险丝相连接，两个所述第三金属镀层区(13)二者之一与所述第一电极端子(3)电连接、另一者与所述第二电极端子(4)电连接。
3.如权利要求2所述的薄膜电容器，其特征在于，所述第一薄膜(1)的所述保险丝包括第一保险丝(122)和第二保险丝(123)，所述第一保险丝(122)的宽度W1大于所述第二保险丝(123)的宽度W2，所述第一保险丝(122)设置在所述第一金属镀层区(12)与所述第三金属镀层区(13)的交接位置，所述第二保险丝(123)设置在所述第一金属镀层区(12)的相邻两个所述第一金属块(121)的交接位置。
4.如权利要求3所述的薄膜电容器，其特征在于，各个所述第一金属块(121)均为菱形结构。
5.如权利要求4所述的薄膜电容器，其特征在于，所述菱形结构的两条对角线的长度比的范围为8:12～8:10。
6.如权利要求5所述的薄膜电容器，其特征在于，所述菱形结构的两条对角线的长度比为8:10.6。
7.如权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述第二金属镀层区(22)至少包括两行所述第二金属块(221)、且每行设有多个所述第二金属块(221)，各个所述第二金属块(221)均为平行四边形结构。
8.如权利要求7所述的薄膜电容器，其特征在于，所述第二薄膜(2)的所述保险丝包括第三保险丝(222)和第四保险丝(223)，所述第三保险丝(222)的宽度W3大于所述第四保险丝(223)的宽度W4，所述第三保险丝(222)设置在相邻两行所述第二金属块(221)的交接位置，所述第四保险丝(223)设置在每行相邻两个所述第二金属块(221)的交接位置。
9.如权利要求7所述的薄膜电容器，其特征在于，所述平行四边形结构相邻两条边形成的锐角夹角a为70度-80度。
10.如权利要求8所述的薄膜电容器，其特征在于，所述第二金属镀层区(22)的各行所述第二金属块(221)与各个所述第一金属镀层区(12)一一对应，当所述第一薄膜(1)和所述第二薄膜(2)叠压在一起时，所述第三保险丝(222)的位置与所述第一屏带区(11)的位置相对应。
11.如权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，各个所述第一屏带区(11)和各个所述第二屏带区(21)均为长条状、且沿所述金属化薄膜的长度方向延伸。
12.如权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，所述第一薄膜(1)的宽度W5大于所述第二薄膜(2)的宽度W6。
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