CN112352163A - 电子模块 - Google Patents

Abstract

本发明的电子模块，包括：电子元件210；连接体250，设置在所述电子元件210的正面；以及检测部100，具有：包围所述连接体250的绕组部10、以及连接于所述绕组部10的终端部并从所述终端部向始端部侧回绕的回绕线部50。

Description

电子模块

技术领域

本发明涉及一种具备检测部的电子模块，该检测部具有绕组部和回绕线部。

背景技术

一直以来，罗氏线圈作为电流检测传感器被广泛运用。罗氏线圈为无芯线圈，其包括：卷芯、卷绕在卷芯上的绕组、以及与绕组的终端部连接并返回始端部侧的回绕线(例如，参照日本特开2012-88224号)。另外罗氏线圈与积分器连接，通过利用该积分器对输出电压进行积分，可以测量出测量对象中的电流变化。

另一形态，也提出了检测在电子模块中使用的电子元件(例如开关元件)中流过的电流的变化的传感器。以往，电子模块使用分流电阻来检测电流，但需要用于设置分流电阻的空间。特别是在200A以上的大电流的情况下，分流电阻的尺寸变大，这使得其在电子模块内的安装变得困难，另外，还存在电流精度差的问题。

本发明提供了一种电子模块，其能够在不增加大小尺寸的情况下，高精度地对电子元件处流通的电流的变化进行检测。

发明内容

【概念1】

本发明涉及的一种电子模块，其特征在于，包括：

电子元件；

连接体，设置在所述电子元件的正面；以及

检测部，具有：包围所述连接体的绕组部、以及连接于所述绕组部的终端部并从所述终端部向始端部侧回绕的回绕线部。

【概念2】

在上述【概念1】所述的电子模块中，

所述连接体具有：头部、以及从所述头部在头部的厚度方向上延伸的柱部，

所述绕组部以及所述回绕线部包围所述柱部。

【概念3】

在上述【概念2】所述的电子模块中，

所述电子元件具有：设置有所述柱部的第一电子元件、以及设置在所述头部的第二电子元件。

【概念4】

在上述【概念1】所述的电子模块中，

所述电子元件具有：第一电子元件、以及设置在所述第一电子元件的正面的第二电子元件，

所述连接体具有：设置在所述第一电子元件的正面的第一连接体、以及设置在所述第二电子元件的正面的第二连接体，

所述检测部具有第一检测部以及第二检测部，所述第一检测部具有包围所述第一连接体的第一绕组部以及第一回绕线部，所述第二检测部具有包围所述第二连接体的第二绕组部以及第二回绕线部。

【概念5】

在上述【概念4】所述的电子模块中，

所述第二连接体是与所述第二电子元件的正面相连接的连接件。

【概念6】

在上述【概念4】所述的电子模块中，

所述第一连接体具有：头部、以及从所述头部在头部的厚度方向上延伸的柱部，

所述柱部设置在所述第一电子元件的正面，

在所述头部上设置有所述第二电子元件。

【概念7】

在上述【概念1】所述的电子模块中，

所述检测部的所述回绕线部不从所述绕组部内穿过。

【概念8】

本发明涉及的另一种电子模块，其特征在于，包括：

电子元件，设置在所述电子模块的背面侧；以及

检测部，具有：载置有所述电子元件的第一检测电极、用于使流通所述电子元件的电流通过的导体部、包围所述导体部的绕组部、以及连接于所述绕组部的终端部并从所述终端部向始端部侧回绕的回绕线部。

发明效果

在本发明中，以包围与电子元件电连接的连接体或导体部的方式，设置具有绕组部和回绕线部的检测部。这样一来，能够在不增加大小尺寸的情况下，高精度地对电子元件处流通的电流的变化进行检测。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中使用的电子模块的侧方截面图。

图2是在本发明第一实施例中使用的检测部的平面图。

图3(a)是在本发明的第一实施方式中使用的电子模块的立体图，图3(b)是图3(a)所示的电子模块的纵截面图，图3(c)是图3(a)所示的电子模块的平面图，在图3(a)中，为了展示与图3(b)不同的纵截面，未图示有图3(b)(c)的右侧部分。

图4是在本发明第一实施例中使用的另一个检测部的纵截面图。在图4中，为了显示回绕线部穿过绕线部内，还显示了如果是纵截面的话看不见的位于纸面的正面侧的第二直线部。

图5是展示在本发明第一实施例中使用的检测部和积分电路之间关系的图。

图6是将在本发明的第一实施方式中使用的电子模块的检测部和连接体的一部分放大后的侧方截面图。

图7是本发明第二实施例中使用的电子模块的侧方截面图。

图8是本发明第三实施例中使用的电子模块的侧方截面图。

图9(a)是将本发明的第三实施方式中使用的第一检测部及第一连接体的一部分放大后的侧方截面图，图9(b)是将本发明的第三实施方式中使用的第二检测部及第二连接体的一部分放大后的侧方截面图。

图10是本发明第四实施例中使用的电子模块的侧方截面图。

图11是本发明第四实施例中使用的检测部的侧方截面图。

图12是可在本发明第四实施例中使用的与图10不同的形态的电子模块的侧方截面图。

图13是在本发明第五实施例中使用的检测部的平面图。

图14是在本发明第五实施例中使用的、不同于图13的形态的检测部的平面图。

图15是本发明第六实施例中使用的半导体器件的纵截面图。

图16是本发明第六实施例中使用的、不同于图15的形态的另一半导体装置的纵截面图。

图17是本发明第六实施例中使用的、与图15和图16不同的形态的半导体装置的纵截面图。

图18是在本发明第七实施例中使用的检测部的平面图。

图19(a)是图18中的直线A-A处的纵截面图，图19(b)是图18中的直线B-B处的纵截面图。

具体实施方式

第一实施方式

《构成》

在本实施方式中，“一侧”指的是图1中的上方侧，“另一侧”指的是图1中的下方侧。另外，将图1中的上下方向(从另一方向一方的方向以及从一方向另一方的方向)称为“第一方向”、将包含与第一方向垂直相交的第二方向及第三方向(参照图2)的面内方向称为“面内方向”，将从图1的上方观察称为“从平面看”。

本实施方式的电子模块包括：由铜等金属层构成的导体层110、通过焊锡等导电性粘接剂(未图示)设置在导体层110上的电子元件210、设置在电子元件210的正面(图1的上端面)的连接体250、以及包围连接体250的检测部100。检测部100也可以具有：以包围连接体250的方式设置的绕组部10、以及在绕组部10的终端部连接并从终端部向始端部侧返回的回绕线部50。如图6所示，检测部100可以具有用于使连接体250通过的开口部190。

电子元件210可以在正面具有第一元件电极211a，在背面(图1的下端面)具有第二元件电极211b。第一元件电极211a可以通过导电性粘接剂与连接体250连接，第二元件电极211b可以通过导电性粘接剂与导体层110连接。第一元件电极211a例如是MOSFET的源电极，第二元件电极211b例如是MOSFET的漏电极。另外，在其他例子中，第一元件电极211a例如是MOSFET的漏电极，第二元件电极211b例如是MOSFET的源电极。

如图1所示，也可以设置用于载置检测部100的载置部160。载置部160可以设置在导体层110上，载置部160也可以直接载置在设置有导体层110的基板105上。电子模块也可以具有由密封检测部100、连接体250等的密封树脂构成的密封部140。

如图3所示，本实施方式的检测部100具有半导体层1，也可以在该半导体层1上形成绕组部10和回绕线部50。作为半导体材料，可以使用硅、碳化硅、氮化镓等材料。

绕组部10和回绕线部50可以由多晶硅等半导体材料形成，但不限于此，也可以由铜、铝等金属材料等形成，或是将金属膜作为绕组部10和回绕线部50。

回绕线部50也可以不从绕组部10内通过。在本实施方式中，如图2所示，回绕线部50以包围绕组部10的边缘外侧的方式设置。绕组部10内也可以用氧化膜等绝缘材料埋设。在图3所示形态中，设置有设置在绕组部10的边缘外侧的一部分及底面上的第一绝缘膜91、设置在第一绝缘膜91上的第二绝缘膜92、以及埋设绕组部10内的第三绝缘膜93。

在图1中，虽然使用回绕线部50不从绕组部10内通过的形态进行了说明，但不限于此，如图4所示，也可以采用回绕线部50从绕组部10内通过的形态。另外，在本实施方式中，将图3所示的形态称为“伪罗氏线圈”，将图4所示的形态称为“罗氏线圈”。另外，在图6中使用了“10、50”的符号，这些意味着既可以使用伪罗氏线圈，也可以使用罗氏线圈。在本实施方式中，主要使用由半导体材料形成罗氏线圈或伪罗氏线圈的形态进行了说明，但不限于此，也可以使用在柔性基板内形成罗氏线圈或伪罗氏线圈的形态，也可以使用以往已知的罗氏线圈。作为检测部100，可以使用罗氏线圈或伪罗氏线圈来检测电流的变化，但不限于通过电流变化来进行检测，也可以检测例如磁场变化等其他现象的变化(电信号的变化)。此情况下，可以检测因电流变化引起的磁场变化，也可以检测与电流变化无关的磁场变化。

如图3所示，绕组部10包括：沿着绕组方向的第一直线部11、从第一直线部11的端部朝向边缘内侧(图3右侧)且向绕组方向在面方向(包含第二方向及第三方向的方向)上延伸的第二直线部12、从第二直线部12的端部从一侧向另一侧延伸的第三直线部13、从第三直线部13的端部朝向边缘外侧(图3左侧)且与绕组方向垂直相交的方向在面方向上延伸的第四直线部14、以及从另一侧朝向一侧从第四直线部14的端部延伸的第五直线部15(第一形态)。另外，在绕组部10的终端部，也可以设置从第五直线部15的端部朝向边缘外侧在面方向上延伸的第六直线部16，并且第六直线部16的端部与回绕线部50的始端部可以连接在一起。回绕线部50也可以在面方向上延伸。

在图3所示的形态中，在纵截面上观察时，该形态呈由第二直线部12、第三直线部13、第四直线部14以及第五直线部15组成的矩形，但不限于这样的方式，在纵截面上观察时也可以呈三角形，或是具有更多角的多角形(大于等于五角的多角形)。

如图5所示，本实施方式的半导体层1的回绕线部50及绕组部10也可以通过与设置在外部的电阻部125、电容器120及运算放大器130连接来形成积分电路。但又不限于这种方式，也可以在半导体层1上形成积分电路的电阻部125、电容器120或电阻部125及电容器120。作为一例，在图5中，与绕组部10的始端部连接的绕组电极焊盘19与电阻部125连接，电阻部125与电容器120及运算放大器130的反相输入端子连接，并且与回回绕线部50的终端部连接的回卷线电极焊盘59与运算放大器130的非反相端子连接。

如图2所示，绕组部10包括：沿第二方向延伸的A方向绕组部31；与A方向绕组部31的端部连接且沿第三方向延伸的B方向绕组部32；与B方向绕组部32的端部连接且沿第二方向延伸的C方向绕组部33；以及与C方向绕组部33的端部连接且沿第三方向延伸的D方向绕组部34。在采用这样的形态的情况下，能够以直线形状形成各方向绕组部31-34，且能够较容易地进行制造。在本实施方式中，使用了四个方向绕组部31-34，但不限于此，既可以由三个方向绕组部10在面方向上形成三角形状，也可以由五个以上的方向绕组部10在面方向上形成多边形状。

另外，A方向绕组部31、B方向绕组部32、C方向绕组部33及D方向绕组部34长度也可以相互对应。长度相互对应是指A方向绕组部31、B方向绕组部32、C方向绕组部33及D方向绕组部34的长度各自在这些A方向绕组部31、B方向绕组部32、C方向绕组部33及D方向绕组部34的长度的平均值的±5％以内。A方向绕组部31、B方向绕组部32、C方向绕组部33及D方向绕组部34各自所包含绕组的数量也可以相同。另外，由于A方向绕组部31与绕组电极垫19连接，A方向绕组部31的匝数也可以比B方向绕组部32、C方向绕组部33及D方向绕组部34的匝数少(段)一个或两个或两个以上。

《效果》

接着，将对由上述结构构成的本实施方式的效果进行说明。另外，在后述“效果”中说明的所有形态均可在采用上述结构。

在本实施方式中，如图1所示，当采用包围与电子元件210电连接的连接体250且具有绕组部10以及回绕线部50的检测部100的形态的情况下，能够在不增加大小尺寸的情况下，高精度地对电子元件210处流通的电流的变化进行检测。

特别是在采用了在半导体层1上设置绕组部10的形态的情况下，通过利用半导体装置的制造技术，能够使绕组部10的结构微细化，从而增加单位长度上的匝数。这样一来，就能够高精度地检测电流的变化。此外，由于能像这样实现微细化，所以即使在半导体层1上设置绕组部10和回绕线部50，也可以防止尺寸变大。

如图6所示，在采用将用于连接体250通过的开口部190设置在检测部100上，并以包围连接体250的方式设置检测部100的形态的情况下，就能够用检测部250来检测在某种程度上已确定了在面内方向的位置的连接体250内流动的电流的变化。

如图2所示，在采用回绕线部50不通过绕组部10内的形态的情况下，非常有利于使制造工序变得容易。即，在如图4所示采用回回绕线部50通过绕组部10内的形态的情况下，将回回绕线部50形成在绕组部10内的工序较为复杂，从而会导致制造成本上升。另一方面，通过不在绕组部10内形成回绕线部50，就能够非常容易地进行制造，从而降低制造成本。

在电子元件210是MOSFET那样的开关元件的情况下，由于在切换导通(ON)和截止(OFF)时电流会变化，所以采用本实施方式中的伪罗氏线圈和罗氏线圈是有益的。

如图3(a)(b)所示，在采用绕组部10的第一直线部11、第二直线部12及第六直线部16与回回绕线部50的高度位置相同的形态的情况下，有利于能够采用相同的制造工序。也就是说，有利于通过在第一绝缘膜91上表面堆积导电性材料，并通过蚀刻来生成导电性材料。

在本实施方式中，在采用将回绕线部50定位于绕组部10的边缘外侧的形态的情况下，就能够将绕组部10尽量配置在接近在第一元件电极61与第二元件电极62之间流动的电流附近。

第二实施方式

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。

在本实施方式中，如图7所示，连接体260具有头部261以及从头部261在头部261的厚度方向上延伸的柱部262。而且，检测部100的绕组部10及回绕线部50设置成包围穿过开口部190的柱部262。电子元件210可以包括第一电子元件210a以及设置在第一电子元件210a的正面侧的第二电子元件210b。也可以在第一电子元件210a上设置柱部262，并在头部261上设置第二电子元件210b。在第二实施方式中也能采用第一实施方式中采用的所有结构。对第一实施方式中说明过的部件标注相同的符号进行说明。

根据本实施方式，将第一电子元件210a和第二电子元件210b堆叠配置，并且能够通过检测部100检测在第一电子元件210a与第二电子元件210b之间流通的电流的变化。如本实施方式所示，通过设置头部261，能够以稳定的状态配置第二电子元件210b，通过设置柱部262，就不会增大开口部190的大小，从而能够使绕组部10及回绕线部50在面内方向上处于紧凑的状态。

第一电子元件210a和第二电子元件210b可以各自为MOSFET等开关元件。在这种情况下，例如，设置在第一电子元件210a的正面的源电极和设置在第二电子元件210b的背面的漏电极可以通过连接体260连接，在另一个例子，设置在第一电子元件210a的正面的漏电极和设置在第二电子元件210b的背面的源电极可以通过连接体260连接。

第三实施方式

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。

在上述各实施方式中，如图8所示，连接体250具有：设置在第一电子元件210a的正面的第一连接体270a、以及设置在第二电子元件210b的正面的第二连接体270b。如图9所示，检测部100具有第一检测部100a以及第二检测部100b，其中，第一检测部100a具有包围第一连接体270a的第一绕组部10a和第一回绕线部50a，第二检测部100b具有包围第二连接体270b的第二绕组部10b和第二回绕线部50b。作为一例，第二连接体270b是连接到第二电子元件210b的正面的连接端子。第二连接体270b具有通过第二检测部100b的开口部190的第二连接前端部281以及通过导电性粘接剂设置在导体层110上的第二连接基端部282。第一连接体270a具有头部261、从头部261沿头部261的厚度方向延伸的柱部262、以及通过导电性粘接剂设置在导体层110上的第一连接基端部269。柱部262设置在第一电子元件210a的正面，在头部261上设置有第二电子元件210b。

根据本实施方式，第一电子元件210a和第二电子元件210b层叠配置，并且能够通过第一检测部100a检测在这些第一电子元件210a和第二电子元件210b之间流动的电流的变化。另外，可以用第二检测部100b检测流过第二电子元件210b电流的变化。因此，根据本方式，能够更可靠地检测与层叠后的第一电子元件210a及第二电子元件210b中各自的电流的变化。

第二连接体270b第二连接前端部282与第一连接体270a的柱部262的粗细可以大致相同。在采用这样的方式的情况下，有利于能够以相同程度的精度检测流过第二连接前端部282和第一连接体270a的柱部262的电流的变化。特别是在第一检测部100a和第二检测部100b处使用相同部件的情况下，通过使第二连接前端部282与柱部262的粗细保持大致相同，就能够以大致相同的精度检测流过第二连接前端部282和柱部262的电流的变化。另外，“粗细大致相同”意味着两者的“粗细”之差在较粗的一方的5％以内，粗细W1和粗细W2(W1≧W2)大致相同意味着W1×0.95≦W2≦W1。

第四实施方式

接着，对本发明的第四实施方式进行说明。

在本实施方式中，如图10所示，也可以设置：具有设置在背面侧的第二元件电极211b的电子元件210、以及载置电子元件210的第二元件电极211b的检测部100。如图11所示，本实施方式检测部100包括：载置电子元件210的第二元件电极211b的第一检测电极61、流通电子元件210的电流所通过的导体部63、以包围导体部63的方式设置的绕组部10、以及在绕组部10的终端部连接后从终端部向始端部侧回绕的回绕线部50。在上述各实施方式中也能采用本实施方式中采用的所有结构。对上述各实施方式中说明过的部件标注相同的符号进行说明。

检测部100也可以在背面侧设置第二检测电极63。该第二检测电极63可以通过导电性粘接剂载置在导体层110上。导体部63可以由金属材料构成，也可以由半导体材料构成。当导体部63由半导体材料构成时，导体部63的杂质浓度可以比包围导体部63的外围区域处的半导体层1高。

如图12所示，也可以设置与绕组电极焊盘19连接的连接件290和/或与回绕线电极焊盘59连接的连接件290。在这种情况下，可以经由连接件290和导体层110来连接电阻部125、电容器120和运算放大器130、以及绕组部10和回绕线部50。

第五实施方式

接着，对本发明的第五实施方式进行说明。

在第一实施方式中，作为一例，采用了图2所示的检测部100的结构，但也可以采用如图13所示将回绕线部50设置在绕组部10的边缘内侧的形态。另外，如图14所示，从平面看(包括第二方向和第三方向的平面)时，绕组部10和回绕线部50各自都可以是圆形。另外，从平面看绕组部10及回绕线部50也可以各自为三角形。在上述各实施方式中采用的所有结构都可以在本实施方式中采用。

第六实施方式

接着，对本发明的第六实施方式进行说明。

在上述各实施方式中，是设置有一个伪罗氏线圈或罗氏线圈的形态，但在第六实施方式中，设置有多个伪罗氏线圈或罗氏线圈。在上述各实施方式中采用的所有结构都可以在本实施方式中采用。对上述各实施方式中说明过的部件标注相同的符号进行说明。

如图15所示，伪罗氏线圈或罗氏线圈可以在第一方向上排列配置。具体来说，可以在第一方向上排列设置绕组部10和不通过绕组部10内的回绕线部50(伪罗氏线圈)，或者设置绕组部10和通过绕组部10内的回绕线部50(罗氏线圈)。在采用该形态的情况下，由于能够在第一方向的两处以上位置检测电流的变化，所以就有利于能够更正确地检测电流的变化。不过，在该方式中，需要将绕组部10和回绕线部50配置成在第一方向上重叠的结构，所以需要留意的是，与第一实施方式相比，制造工序会变得较为复杂。

如图16所示，也可以在伪罗氏线圈或罗氏线圈的外周侧配置别的伪罗氏线圈或罗氏线圈。具体来说，可以在第二方向或第三方向上排列设置绕组部10和不通过绕组部10内的回绕线部50(伪罗氏线圈)，或者排列设置绕组部10和通过绕组部10内的回绕线部50(罗氏线圈)。在采用该形态的情况下，同样有利于更正确地检测电流的变化。另外，在该方式中，也可采用与第一实施方式同样的制造工序。

也可以将上述形态进行组合，如图17所示，可以在第一方向上层叠伪罗氏线圈或罗氏线圈，并且在伪罗氏线圈或罗氏线圈的外周侧设置其他的伪罗氏线圈或罗氏线圈。具体来说，可以将绕组部10和不通过绕组部10内的回绕线部50(伪的罗氏线圈)、或者将绕组部10和通过绕组部10内的回绕线部50(罗氏线圈)在第二方向或第三方向上并列设置，且同时在第一方向上也并列设置。另外，在图15以及图16中设置有开口部190，并且连接体250穿过开口部90内。在图17中，设置有第一元件电极61、第二元件电极62以及导体部63。

第七实施方式

接着，对本发明的第七实施方式进行说明。

在本实施方式中，如图18和图19所示，回绕线部50位于绕组部10的一侧。在上述各实施方式中采用的所有结构都可以在本实施方式中采用。对上述各实施方式中说明过的部件标注相同的符号进行说明。作为本实施方式的变形例，回绕线部50也可以位于绕组部10的另一侧。

如图19所示，绕组部10的终端部和开回绕线部50的始端部也可以通过在第一方向上延伸的连结体18来连结。另外，用于形成连结体18的导电性材料可以是与形成绕组部10时使用的导电性材料相同的材料，也可以是不同的材料。

上述各实施方式、变形例中的记载以及附图中公开的图示仅为用于说明权利要求项中记载的发明的一例，因此权利要求项中记载的发明不受上述实施方式或附图中公开的内容所限定。本申请最初的权利要求项中的记载仅仅是一个示例，可以根据说明书、附图等的记载对权利要求项中的记载进行适宜的变更。

符号说明

1 半导体层

10 绕组部

10a 第一绕组部

10b 第二绕组部

50 回绕线部

50a 第一回绕线部

50b 第二回绕线部

61 第一检测电极

62 第二检测电极

63 导体部

100 检测部

100a 第一检测部

100b 第二检测部

210 电子元件

210a 第一电子元件

210b 第二电子元件

211b 第二元件电极

250、260 连接体

261 头部

262 柱部

270a 第一连接体

270b 第二连接体

Claims (8)

1.一种电子模块，其特征在于，包括：

电子元件；

连接体，设置在所述电子元件的正面；以及

检测部，具有：包围所述连接体的绕组部、以及连接于所述绕组部的终端部并从所述终端部向始端部侧回绕的回绕线部。

2.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：

其中，所述连接体具有：头部、以及从所述头部在头部的厚度方向上延伸的柱部，

所述绕组部以及所述回绕线部包围所述柱部。

3.根据权利要求2所述的电子模块，其特征在于：

其中，所述电子元件具有：设置有所述柱部的第一电子元件、以及设置在所述头部的第二电子元件。

4.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：

其中，所述电子元件具有：第一电子元件、以及设置在所述第一电子元件的正面的第二电子元件，

所述连接体具有：设置在所述第一电子元件的正面的第一连接体、以及设置在所述第二电子元件的正面的第二连接体，

所述检测部具有第一检测部以及第二检测部，所述第一检测部具有包围所述第一连接体的第一绕组部以及第一回绕线部，所述第二检测部具有包围所述第二连接体的第二绕组部以及第二回绕线部。

5.根据权利要求4所述的电子模块，其特征在于：

其中，所述第二连接体是与所述第二电子元件的正面相连接的连接件。

6.根据权利要求4所述的电子模块，其特征在于：

其中，所述第一连接体具有：头部、以及从所述头部在头部的厚度方向上延伸的柱部，

所述柱部设置在所述第一电子元件的正面，

在所述头部上设置有所述第二电子元件。

7.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：

其中，所述检测部的所述回绕线部不从所述绕组部内穿过。

8.一种电子模块，其特征在于，包括：

电子元件，设置在所述电子模块的背面侧；以及

检测部，具有：载置有所述电子元件的第一检测电极、用于使流通所述电子元件的电流通过的导体部、包围所述导体部的绕组部、以及连接于所述绕组部的终端部并从所述终端部向始端部侧回绕的回绕线部。

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