CN218826448U - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及线圈部件。本实用新型提供一种减少连接线圈导体的导电性材料的使用量,并获得良好的线圈特性的线圈部件。线圈部件(1)具备层叠体(S),该层叠体(S)在层叠方向上层叠有多个绝缘层(I)及线圈导体层(M),并具有将线圈导体层(M)彼此电连接的第一导通孔导体(FV)及第二导通孔导体(SV),第一导通孔导体(FV)比第二导通孔导体(SV)小。
Description
技术领域
本实用新型涉及线圈部件。
背景技术
由于近年来的电子设备的大电流化的趋势,线圈部件被要求高的额定电流。例如,在专利文献1~3中公开了一种线圈部件,该线圈部件通过使形成有线圈导体的片材重叠多片(例如,两片),并经由通孔并联连接,将并联连接后的片材彼此串联连接而形成。
专利文献1:日本特开2008-053368号公报
专利文献2:日本特开平8-130115号公报
专利文献3:日本实开平5-57817号公报
随着为了获得所希望的线圈特性而使形成有线圈导体的片材更多地重叠,绝缘层与线圈导体之间的应力增大,由此有可能产生裂纹。另外,需要更多向将线圈导体彼此电连接的通孔供给的导电性材料。这样,导电性材料的使用量变多,结果材料成本变高。
实用新型内容
因此,本实用新型的主要目的在于提供一种减少连接线圈导体的导电性材料的使用量并获得良好的线圈特性的线圈部件。
本实用新型的线圈部件具备层叠体,该层叠体在层叠方向上层叠有多个绝缘层及线圈导体层,并具有将上述线圈导体层彼此电连接的第一导通孔导体及第二导通孔导体,上述第一导通孔导体比上述第二导通孔导体小。
根据本实用新型的线圈部件,能够减少将线圈导体层彼此电连接的第一导通孔导体及第二导通孔导体所使用的导电性材料的使用量,获得良好的线圈特性。
附图说明
图1是本实用新型的线圈部件的立体图。
图2是第一实施方式所涉及的线圈部件的层叠体的分解立体图。
图3是构成第一实施方式所涉及的线圈部件中的层叠体的各层叠构件的俯视图。
图4是图2的IV-IV线的向视方向的剖视图。
图5是图4的虚线部分的放大剖视图。
图6(a)是表示绝缘层制作工序的示意剖视图,图6(b)是表示制作空隙部形成用树脂糊剂的工序的示意剖视图,图6(c)是表示线圈导体层制作工序的示意剖视图,图6(d)是表示在线圈导体层的周围配置绝缘材料的工序的示意剖视图,图6(e)是表示层叠体制作工序的示意剖视图。
图7(a)是构成层叠体的层叠构件的俯视图,图7(b)是图7(a)的b-b线的向视方向的剖视图。
图8(a)是构成层叠体的层叠构件的俯视图,图8(b)是图8(a)的b-b线的向视方向的剖视图。
图9是构成第二实施方式所涉及的线圈部件中的层叠体的各层叠构件的俯视图。
图10是第二实施方式所涉及的线圈部件的剖视图。
图11是构成第三实施方式所涉及的线圈部件中的层叠体的各层叠构件的俯视图。
图12是第三实施方式所涉及的线圈部件的剖视图。
附图标记说明
1…线圈部件;E…外部电极;S…层叠体;sb1~sb16…层叠构件;I…绝缘层;Im…绝缘材料;M…线圈导体层;Md…引出部;D…引出电极层;V…导通孔导体;FV…第一导通孔导体;SV…第二导通孔导体;A…空隙;P…空隙部形成用树脂糊剂。
具体实施方式
以下,对本实用新型的线圈部件详细地进行说明。虽然根据需要参照附图进行说明,但图示的内容仅仅是为了理解本实用新型而示意性并例示性地示出的,外观、尺寸比等可能与实物不同。此外,这里说明的线圈部件的结构只不过是为了理解实用新型而例示的,并不限定实用新型。
如图1所示,线圈部件1具备层叠体S以及外部电极E。层叠体S具有大致长方体状,可以内置线圈。外部电极E可以分别与线圈电连接,沿层叠方向延伸,并且设置于层叠体S的相互对置的侧面。以下,针对本实用新型的线圈部件,对第一实施方式~第三实施方式进行说明。
[第一实施方式的线圈部件]
本实用新型的线圈部件1具备层叠体S,该层叠体S在层叠方向上层叠有多个绝缘层I及线圈导体层M,并具有将线圈导体层M彼此电连接的第一导通孔导体FV及第二导通孔导体SV。
首先,对构成层叠体S的多个层叠构件sb1~sb16进行说明。此外,说明了层叠构件的层叠数作为一个例子层叠了16层的情况,但并不限定于此。
最外面的层叠构件sb1、sb16可以包覆后述的线圈导体层M,且具备绝缘层I。绝缘层I优选由磁性体构成,更优选由烧结铁氧体构成。上述绝缘层I可以至少包含Fe、Zn、Cu以及Ni作为主成分。作为一个例子,也可以是Fe换算成Fe2O3为40.0mol%以上49.5mol%以下,Zn换算成ZnO为2mol%以上35mol%以下,Cu换算成CuO为6mol%以上13mol%以下,Ni换算成NiO为10mol%以上45mol%以下。另外,绝缘层I还可以包含Co、Bi、Sn或Mn等添加物或者制造上不可避免的杂质。
配置于比最外面的层叠构件sb1、sb16靠内侧的层叠构件sb2~sb15可以具备上述的绝缘层I、线圈导体层M以及导通孔导体V。
构成线圈导体层M的导电性材料没有特别限定,例如可列举Au、Ag、Cu、Pd或者Ni等。优选为Ag或Cu,更优选为Ag。导电性材料可以仅为1种,也可以为2种以上。线圈导体层M构成为U字形状等端部彼此不连接的形状(即,线圈导体层不闭合的形状),线圈导体层M可以形成在绝缘层I上。
线圈导体层M的厚度根据流过线圈部件的额定电流而确定。在流过大电流的情况下,线圈导体层M的厚度优选为20μm以上100μm以下。通过使线圈导体层M的厚度变厚,线圈部件的电阻值变得更小。这里,若线圈导体层M的厚度变厚,则线圈导体层M从绝缘层I表面突出的突出量变大,在使层叠构件sb1~sb16层叠而制造层叠体S时有可能产生应变。为了减少该应变,可以在线圈导体层M的周围配置绝缘材料Im,减少线圈导体层M的突出量(参照图7(b)及图8(b))。此外,在线圈导体层M的厚度相对较薄,在制造层叠体S时应变较少的情况下,也可以不在线圈导体层M的周围形成绝缘材料Im。
从制造上的观点出发,导通孔导体V优选使用与线圈导体层M相同的材料,但也可以使用与线圈导体层M不同的材料。导通孔导体V可以具备将线圈导体层M彼此电连接的第一导通孔导体FV及第二导通孔导体SV。而且,第一导通孔导体FV可以比第二导通孔导体SV小。换言之,用于第一导通孔导体FV的导电性材料的使用量可以比用于第二导通孔导体SV的导电性材料的使用量少。即,在本说明书中所说的“第一导通孔导体FV比第二导通孔导体SV小”是指基于导通孔导体的体积的大小关系。因此,本实用新型的线圈部件1由于第一导通孔导体FV比第二导通孔导体SV小,因而与仅通过第二导通孔导体SV将线圈导体层M彼此电连接的线圈部件1相比,能够减少用于导通孔导体的导电性材料的使用量。
此外,作为层叠构件sb1~sb16的任意结构,可以在线圈导体层M与绝缘层I之间具备空隙部A。空隙部A作为所谓的应力缓和空间发挥功能。即,若在烧制层叠体S后温度下降至室温,则线圈导体层M和绝缘层I的线膨胀系数不同,因此应力施加在线圈导体层M与绝缘层I之间。通过空隙部A能够缓和该应力。空隙部A的厚度优选为1μm以上。通过使空隙部A的厚度为1μm以上,能够进一步缓和内部应力,能够有效地抑制裂纹的产生。
接下来,对使上述说明的层叠构件sb1~sb16层叠而成的层叠体S进行说明。
本实用新型的线圈部件1的层叠体S可以使用第一导通孔导体FV将在层叠方向上相邻的线圈导体层M彼此并联电连接(参照图2及图3)。这里,在本说明书中所说的“并联连接”是指线圈导体层M的两端的任一端与在层叠方向上相邻的线圈导体层电连接的结构。作为一个例子,如图2及图3所示,对于层叠方向的从上数第2个层叠构件sb2和从上数第3个层叠构件sb3而言,线圈导体层M的一端通过外部电极E而相互电连接,另一端通过第一导通孔导体FV而相互电连接。另外,作为一个例子,层叠方向的从上数第4个层叠构件sb4和第5个层叠构件sb5的线圈导体层M的两端通过第一导通孔导体FV而相互电连接。此外,在图示例中,示出了将相邻的两个层叠构件并联连接的方式,但也可以使三个以上的层叠构件并联连接。
本实用新型的线圈部件1的层叠体S可以使用第二导通孔导体SV将在层叠方向上相邻的线圈导体层M彼此串联电连接(参照图2及图3)。这里,在本说明书中所说的“串联连接”是指线圈导体层M的两端的任一端与在层叠方向上相邻的线圈导体层电连接的结构。作为一个例子,如图2及图3所示,对于层叠方向的从上数第3个层叠构件sb3和从上数第4个层叠构件sb4而言,线圈导体层M的一端通过第二导通孔导体SV而相互电连接,但线圈导体层M的另一端彼此不相互电连接。此外,可以说层叠方向的从上数第5个层叠构件sb5和第6个层叠构件sb6等也是同样的。
在将本实用新型的线圈部件1用作大电流用的情况下,通过使线圈导体层M并联连接,能够流过与表观上增加线圈导体层M的厚度的情况相同程度的电流。通过使这些已并联连接的线圈导体层彼此串联电连接,能够获得所希望的线圈特性。这里,在用于并联连接的第一导通孔导体FV中流过的电流比在用于串联连接的第二导通孔导体SV中流过的电流少。因此,即便使第一导通孔导体FV小于第二导通孔导体SV,对线圈部件的电特性的影响也低。因此,能够形成即使减少用于导通孔导体的导电性材料的使用量也会获得良好的电特性的线圈部件。
作为线圈部件1的优选方式,由第一导通孔导体FV连接的线圈导体层M彼此的形状可以为相同的形状,由第二导通孔导体SV连接的线圈导体层M彼此的形状可以为不同的形状。作为一个例子,如图2及图3所示,由第一导通孔导体FV连接的第2个层叠构件sb2的线圈导体层M的形状以及第3个层叠构件sb3的线圈导体层M的形状为相同的形状,由第二导通孔导体SV连接的第3个层叠构件sb3的线圈导体层M的形状以及第4个层叠构件sb4的线圈导体层M的形状为不同的形状。这里,本说明书的“相同的形状”是指在从层叠方向透视线圈导体层M时,线圈导体层M彼此处于实质上重叠的状态,“不同的形状”是指在从层叠方向透视线圈导体层M时,线圈导体层M彼此处于实质上不重叠的状态。本实用新型的线圈部件通过第一导通孔导体FV将相同形状的线圈导体层M彼此电连接,通过第二导通孔导体SV将不同形状的线圈导体层M彼此电连接,因此能够形成减少用于导通孔导体的导电性材料的使用量并获得良好的电特性的线圈部件。
作为线圈部件1的优选方式,可以在位于层叠体S的最外侧且彼此相邻的线圈导体层M分别设置与外部电极E电连接的引出部Md(参照图2)。根据本实用新型的引出部Md的结构,由于外部电极E通过设置于彼此相邻的多个线圈导体层的引出部Md而被电连接,因此即使在引出部Md的一个存在不良情况,也能够通过另一个引出部Md来确保电连接。
另外,关于上述引出部Md,设置有引出部Md的线圈导体层M彼此可以通过第一导通孔导体FV而相互电连接。根据这样的结构,设置有引出部Md的线圈导体层M彼此与外部电极E一起通过引出部Md而被并联连接。因此,由于使用导电性材料的使用量少的第一导通孔导体FV将线圈导体层M彼此连接,从而能够形成减少导电性材料的使用量并获得良好的电特性的线圈部件。
接下来,对第一导通孔导体FV及第二导通孔导体SV的优选方式进行说明。
作为优选的导通孔导体,第一导通孔导体FV和第二导通孔导体SV可以配置在同一直线上。通过这样配置导通孔导体,能够不经过复杂的工序而利用简单的方法将线圈导体层M彼此电连接。
作为优选的导通孔导体的形状,在截面中,第一导通孔导体FV及第二导通孔导体SV可以具有在层叠方向上宽度变宽的锥形形状(参照图4及图5)。通过使导通孔导体的形状为锥形形状,能够容易地从宽度较宽侧供给导电性材料。
另外,在截面中,第一导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸可以是第二导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸的0.5倍以上且小于0.75倍。该数值的依据在后述的实施例中说明。
[第一实施方式的线圈部件的制造方法]
接下来,对第一实施方式的线圈部件的制造方法进行说明。线圈部件的制造方法具备绝缘层制作工序、导通孔导体制作工序、线圈导体层制作工序、层叠体制作工序。
-绝缘层制作工序(参照图6(a))-
首先,作为原料,称量Fe2O3、ZnO、CuO以及NiO使它们成为上述规定的组成。将该原料与纯水及PSZ(部分稳定化氧化锆)球一起放入球磨机,以湿式进行4小时以上8小时以下的混合粉碎。然后,使水分蒸发、干燥后,在700℃以上800℃以下的温度下进行2小时以上5小时以下的焙烧,由此制作焙烧物(焙烧粉)。
将制作的焙烧物与PSZ介质一起放入球磨机,再加入聚乙烯醇缩丁醛系的有机粘合剂、乙醇或甲苯等有机溶剂及增塑剂并进行混合。然后,利用刮刀法等成型加工为膜厚为20μm以上30μm以下的片状,将其冲裁为矩形状,制作片状的绝缘层I。
-导通孔导体制作工序-
对制作出的片状的绝缘层I,向规定部位照射激光而形成通孔。在通过激光照射形成通孔的情况下,通孔的形状可以是激光照射面的宽度变宽而前端变细的锥形形状。此外,通孔的形成并不限定于激光照射,也可以采用能够形成通孔的其他加工技术。通孔形成第二导通孔导体SV形成用的通孔和比第二导通孔导体SV小的第一导通孔导体FV形成用的通孔。
虽然在线圈部件的制造方法中不是必须的工序,但也可以在导通孔导体制作工序之后,任意地制作空隙部形成用树脂糊剂P,并印刷在绝缘层I上(参照图6(b))。空隙部形成用树脂糊剂P作为一个例子,可以通过将在烧制时消失的树脂(例如,丙烯酸树脂等)溶解于溶剂(异氟尔酮等)来制作。此外,为了防止空隙部A从层叠体S的外表面露出,空隙部形成用树脂糊剂P不形成于与外部电极E连接的引出部Md的位置。
-线圈导体层制作工序(参照图6(c))-
首先,准备导电性材料。导电性材料例如可列举Au、Ag、Cu、Pd以及/或者Ni等,优选为Ag或Cu,更优选为Ag。能够通过称量规定量的导电性材料的粉末,利用行星式混合机等将该粉末与规定量的溶剂(丁子香酚等)、树脂(乙基纤维素等)以及分散剂混炼后,利用三辊磨机等使它们分散来制作导电性糊剂。
在绝缘层I印刷导电性糊剂,使其成为规定的线圈导体层M的形状。在图6(c)所示的制造方法中,将线圈导体层M形成为覆盖空隙部形成用树脂糊剂P。即,优选在俯视时线圈导体层M的面积比空隙部形成用树脂糊剂P的面积大。此外,导电性糊剂的形成方法并不限定于印刷,也可以是涂敷形成等。
这里,虽然在线圈部件的制造方法中不是必须的工序,但在线圈导体层M的厚度较厚的情况下,在层叠时产生应变,因此为了改善应变,可以任意地进行在线圈导体层M的周围配置绝缘材料Im的工序(参照图6(d))。该绝缘材料Im能够通过利用行星式混合机等将酮系溶剂、聚乙烯醇缩醛等树脂以及醇酸系等增塑剂与将规定的组成的铁氧体原料(焙烧物)粉碎成规定的粒径的原料混炼后,利用三辊磨机等使它们分散来制作。然后,所制作的绝缘材料Im可以通过印刷而形成为覆盖线圈导体层M的周围。此外,在线圈导体层M的厚度薄到层叠时的应变少的程度的情况下,也可以省略该工序。
-层叠体制作工序(图6(e))-
使通过以上的步骤制作的层叠构件sb1~sb16按规定的顺序(例如,参照图2及图3)层叠,通过热压接合来制作层叠体预制件。在使层叠体预制件分片化后,利用烧制炉在900℃以上920℃以下的温度下进行2小时以上4小时以下的烧制。这里,在涂敷了空隙部形成用树脂糊剂P的情况下,通过烧制使空隙部形成用树脂糊剂P消失,形成空隙部A。然后,作为任意的工序,将烧制后的层叠体放入旋转滚筒机,对角部进行弧形倒角。
在对以上那样制作的层叠体S涂敷用于形成外部电极E的导电性糊剂,并在800℃以上820℃以下的条件下进行烧结而形成基底电极之后,通过电镀依次形成Ni膜及Sn膜。由此,能够制造所希望的线圈部件1。
[第二实施方式的线圈部件]
接下来,参照图9及图10对第二实施方式的线圈部件进行说明。此外,适当省略与上述说明重复的说明。
第一实施方式的线圈部件将相邻的线圈导体层M并联连接,但第二实施方式的线圈部件从流过线圈部件的额定电流的观点出发,也可以具备不进行并联连接的部分。换言之,第二实施方式的线圈部件1也可以在层叠体S中包含在层叠方向上连续地串联电连接的部分。
如图9所例示的那样,例如,相邻的层叠构件sb3及层叠构件sb4串联连接,相邻的层叠构件sb4及层叠构件sb5也串联连接。此外,在本实施方式中,串联电连接的导通孔导体也可以是第二导通孔导体SV,并联电连接的导通孔导体也可以是第一导通孔导体FV。
根据这样的结构,能够适当设计线圈部件,以便供规定的额定电流流过。
[第三实施方式的线圈部件]
接下来,参照图11及图12对第三实施方式的线圈部件进行说明。此外,适当省略与上述说明重复的说明。
第一实施方式的线圈部件在位于层叠体S的最外侧且彼此相邻的线圈导体层M分别设置有与外部电极E电连接的引出部Md,但第三实施方式的线圈部件也可以在线圈导体层M的层叠方向的外侧具备与外部电极E电连接的至少两个引出电极层D,该至少两个引出电极层D彼此相邻。
引出电极层D也可以不是构成线圈的弯曲形状而是非弯曲形状。换言之,引出电极层D也可以是相对于相邻的线圈导体层M起到用于使其与外部电极E电连接的作用的布线层。
作为引出电极层D的优选方式,可以将两个引出电极层D设置为彼此相邻。根据这样的结构,即使在引出电极层D的一个存在不良情况,也能够通过另一个引出电极层D来保证电连接。
根据第三实施方式的线圈部件,通过与线圈导体层M不同的引出电极层D而与外部电极E电连接,因此能够提高引出电极层D的布局(位置·大小等)的自由度。
关于引出电极层D的优选方式,引出电极层D彼此可以通过第一导通孔导体FV而被相互电连接。即,引出电极层D彼此与外部电极E一起通过第一导通孔导体FV而被并联连接。因此,由于使用导电性材料的使用量少的第一导通孔导体FV进行连接,从而能够形成减少导电性材料的使用量并获得良好的电特性的线圈部件。
另外,引出电极层D和线圈导体层M也可以通过第二导通孔导体SV而被电连接。即,引出电极层D和线圈导体层M也可以串联连接。根据这样的结构,能够获得作为线圈部件的所希望的线圈特性。
【实施例】
对本实用新型所涉及的“线圈部件”进行了验证试验。具体而言,制作串联连接了两个线圈导体层的1.5匝的线圈部件,该线圈导体层通过将厚度为12μm,宽度为110μm的线圈导体并联连接而形成(即,对于图2及图3所示的线圈部件,串联连接了层叠构件sb1~sb3和层叠构件sb14~sb16而成的线圈部件)。这里,对于第一导通孔导体FV及第二导通孔导体SV的大小而言,使宽度最窄的宽度尺寸如[表1]那样。另外,使基于该宽度尺寸的第一导通孔导体FV和第二导通孔导体SV的比率如[表1]那样。而且,测定所制作的线圈部件各自的直流电阻。直流电阻的测定结果如表1所示。
【表1】
此外,导通孔导体的宽度尺寸的评价方法是使用聚焦离子束加工装置(精工电子纳米科技(株式会社)的SMI3050R)对第一导通孔导体及第二导通孔导体露出的截面进行FIB加工,并通过SEM观察该截面来计算第一导通孔导体及第二导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸。
另外,对于直流电阻而言,使用横川电机株式会社制数字电阻计755611,以测定电流值10mA来测定电阻值。
另外,对于导通孔导体有无裂纹而言,在分别制造了100个各试料时,通过上述的SEM观察来确认在第一导通孔导体或第二导通孔导体是否产生了裂纹。
根据上述[表1],关于线圈部件的直流电阻,对于试料No.2及试料No.3,作为电阻值,停留在小于5%的上升,获得良好的线圈特性。另外,试料No.1及试料No.2由于第一导通孔导体FV及第二导通孔导体SV大,因此线圈导体层M与绝缘层I之间的应力增大,产生了裂纹等。因此,基于上述验证实验,获得第一导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸优选为第二导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸的0.5倍以上且小于0.75倍的结果。
此外,本次公开的实施方式的全部的点都只是例示,并不是限定性的解释的依据。因此,本实用新型的技术范围并非仅由上述实施方式解释,而是基于权利要求书的记载来划定。另外,本实用新型的技术范围包括与权利要求书等同的意思及在其范围内的全部变更。
【工业上的可利用性】
本实用新型的层叠线圈部件能够作为电感器等广泛地用于各种用途。
Claims (12)
1.一种线圈部件,所述线圈部件具备层叠体,所述层叠体在层叠方向上层叠有多个绝缘层及线圈导体层,并具有将所述线圈导体层彼此电连接的第一导通孔导体及第二导通孔导体,其特征在于,
所述第一导通孔导体比所述第二导通孔导体小。
2.根据权利要求1所述的线圈部件,其特征在于,
所述第一导通孔导体是将在所述层叠方向上相邻的线圈导体层彼此并联电连接的导通孔导体,
所述第二导通孔导体是将在所述层叠方向上相邻的线圈导体层彼此串联电连接的导通孔导体。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
由所述第一导通孔导体连接的所述线圈导体层彼此的形状是相互相同的形状,
由所述第二导通孔导体连接的所述线圈导体层彼此的形状是相互不同的形状。
4.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
所述第一导通孔导体和所述第二导通孔导体配置在同一直线上。
5.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
所述第一导通孔导体及所述第二导通孔导体在截面中,具有沿所述层叠方向宽度变宽的锥形形状。
6.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
在截面中,所述第一导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸是所述第二导通孔导体的宽度最窄的宽度尺寸的0.5倍以上且小于0.75倍。
7.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
在位于所述层叠体的最外侧且彼此相邻的所述线圈导体层分别设置有与外部电极电连接的引出部。
8.根据权利要求7所述的线圈部件,其特征在于,
设置有所述引出部的所述线圈导体层彼此通过所述第一导通孔导体而被相互电连接。
9.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
与外部电极电连接的至少两个引出电极层以彼此相邻的方式配备在所述线圈导体层的外侧。
10.根据权利要求9所述的线圈部件,其特征在于,
所述引出电极层彼此通过所述第一导通孔导体而被电连接。
11.根据权利要求9所述的线圈部件,其特征在于,
所述引出电极层和所述线圈导体层通过所述第二导通孔导体而被电连接。
12.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,
在所述线圈导体层与所述绝缘层之间具备空隙部。
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