JP2004311560A - コモンモードフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】遮断周波数が高くて高速差動信号の伝送に好適であって、高耐圧、高信頼性を有する表面実装型のコモンモードフィルタを提供する
【解決手段】ドラムタイプコア１０の方形鍔部１２に電極２０を設け、鍔部１２の電極２０間に溝１５を有しかつ該溝１５の中に分離用突起１６を有するドラムタイプコア１０の巻芯部１１に、対をなすワイヤ１，２を、各ワイヤ１，２間に線間距離ａを設けかつワイヤの各ターン間に巻線間隔ｂを設けた分布巻きとして巻回し、かつ前記分離用突起１６により各ワイヤ１，２を１本ずつ分離状態として引出溝部１７ａ，１７ｂに通して引き出し、前記ワイヤ端末を前記電極２０に継線する構成である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号線等のコモンモードノイズを抑圧するためのコモンモードフィルタに係り、特にＤＶＩ（デジタル・ビジュアル・インターフェース）、ＨＤＭＩ（ハイ・ディフィニション・マルチメディア・インターフェース）等の高速差動信号インターフェースに用いられる、小型のコモンモードフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコモンモードフィルタの１例として、図８に示されるように、フェライト等の磁性ドラムタイプコア６０にメッキ等により電極７０を形成し、前記コア６０に一対（２本）のワイヤ１，２の巻線を行ない、前記コア６０の鍔部６２に設けられた溝６３を通して巻線端末（各ワイヤ端末）を引き出した後、巻線端末をはんだ付け、熱圧着、レーザーあるいはアーク溶接等により電極７０に接続して表面実装型（ＳＭＤタイプ）のコモンモードフィルタとしたものが本出願人から提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来のコモンモードフィルタの他の例として、図９に示されるように、磁性ドラムタイプコア６０にメッキ等により電極７０を形成し、前記コア６０の巻芯部６１に、一対のワイヤ１，２間に線間距離を持たせかつ一定間隔を空けて当該ワイヤ１，２の巻線を行い、前記電極７０に巻線端末（各ワイヤ端末）を接続して、表面実装型のコモンモードフィルタとしたものが本出願人から提案されている（下記特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、ドラムタイプコアの巻芯部に、一対のワイヤをバイファイラ巻きしてワイヤ同士の結合度を高め、かつ一対のワイヤ導出部分を相互に近接状態として引き出すことで、ワイヤ導出部分における結合度も向上させることにより、ノーマルモードインピーダンスを低減する構造が知られている（下記特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特願２００２−３１１０３４号
【特許文献２】特願２００２−３１１２１１号
【特許文献３】特開２００３−７７７３０号公報
なお、特許文献１，２は未公開であり、公知文献ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した従来例のコモンモードフィルタのように、巻線された一対のワイヤ１，２を、ドラムタイプコア６０の鍔部６２に形成した溝６３を通して継線部（電極７０上）に引き出した場合、継線部付近において異ラインワイヤの接触部分が存在することになる。また、ワイヤ１，２とコア側電極７０との継線処理を、はんだ付け、熱圧着、レーザーあるいはアーク溶接等の方法で行った場合、継線部付近の絶縁被覆導線であるワイヤの絶縁皮膜の劣化が発生する。これらのことから、従来構造のように継線部付近において、異ラインワイヤの接触が存在した場合、ライン間での耐圧、及び絶縁抵抗の低下等の問題が発生する。
【０００７】
また、図９に示した他の従来例のコモンモードフィルタのように、ドラムタイプコア６０の巻芯部６１に対して、一対のワイヤ１，２間に線間距離を持たせ、かつ一定の巻線間隔を空けて巻線を行った場合、巻線間隔を一定に保つことは困難であり、製品毎の電気特性のばらつきの要因となっていた。
【０００８】
また、特許文献３のように、一対のワイヤ同士をバイファイラ巻きとして、ワイヤ同士を実質的に密着状態として巻回した場合、ノーマルモードインピーダンスを低減することができるが、これは遮断周波数よりも充分低い周波数帯において言えることであって、ワイヤ同士が密着状態にあると線間容量が増加するため、遮断周波数が低下する問題が発生する。特にＤＶＩ、ＨＤＭＩ等の高速差動信号インターフェースに使用する用途であると、遮断周波数は６ＧＨｚ程度以上であることが要求され、対をなすワイヤ同士を単にバイファイラ巻きしたのでは、そのような高い遮断周波数は実現できない。なお、特許文献３はワイヤ端末を分離してそれぞれ導電接合溝にて継線する構造を一部の実施の形態において示すが、ワイヤ導出部分においてワイヤ相互を密着させて引き出しているため、ワイヤの継線時の熱によりワイヤの絶縁皮膜が劣化したときに、やはりライン間での耐圧、及び絶縁抵抗の低下等の問題が発生する。さらに、特許文献３はＧＨｚ帯での磁気特性が良好な磁性コアの材質については全く言及していない。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、遮断周波数が高くて高速差動信号の伝送に好適であって、高耐圧、高信頼性を有する表面実装型のコモンモードフィルタを提供することを第１の目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ドラムタイプコアに巻かれたワイヤの線間距離のばらつきを最小限に抑えることにより、電気特性ばらつきの低減を図った表面実装型のコモンモードフィルタを提供することを第２の目的とする。
【００１１】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明に係るコモンモードフィルタは、磁性又は非磁性ドラムタイプコアの鍔部に電極を設け、前記鍔部の電極間に溝を有しかつ該溝の中に分離用突起を有する前記ドラムタイプコアの巻芯部に、２本以上のワイヤを、各ワイヤ間に線間距離（ａ）を設けかつワイヤの各ターン間に巻線間隔（ｂ）を設けた分布巻きとして巻回し、かつ前記分離用突起により各ワイヤを１本ずつ分離状態として前記溝に通して引き出し、前記ワイヤ端末を前記電極に継線したことを特徴としている。
【００１３】
本願請求項２の発明に係るコモンモードフィルタは、磁性又は非磁性ドラムタイプコアの鍔部に電極を設け、前記ドラムタイプコアの巻芯部に２本以上のワイヤを巻線して該ワイヤ端末を前記電極に継線した構成において、前記ドラムタイプコアの巻芯部に前記ワイヤを相互の間隔をあけて位置決めする位置決め用凸部又は凹部を複数形成したことを特徴としている。
【００１４】
本願請求項３の発明に係るコモンモードフィルタは、請求項１又は２において、前記ドラムタイプコアの両方の鍔部上面間に磁性又は非磁性板状コアを固着したことを特徴としている。
【００１５】
本願請求項４の発明に係るコモンモードフィルタは、請求項１又は２において、前記ドラムタイプコアの両方の鍔部上面間を橋絡するように複合磁性材を設けたことを特徴としている。
【００１６】
本願請求項５の発明に係るコモンモードフィルタは、請求項１，２，３又は４において、Ｆｅ_２Ｏ_３を４０〜４９．８モル％、ＺｎＯを１０〜３３モル％、ＣｕＯを２〜１０モル％、Ｍｎ_２Ｏ_３を１モル％以下、ＮｉＯを残部とし、ＳｉＯ_２を０．０３〜０．５重量％含有するフェライトで、前記ドラムタイプコアが形成されていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコモンモードフィルタの実施の形態を図面に従って説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明に係るコモンモードフィルタの第１の実施の形態であって、図１は底面側（実装面側）を上向きとした斜視図、図２はワイヤ端末の継線部分を拡大して示す底面図である。これらの図において、１０は磁性体で形成された磁性ドラムタイプコアであり、巻芯部１１の両側に方形鍔部１２を有している。このドラムタイプコア１０の各方形鍔部１２には電極２０が金属ペーストの焼き付け、金属メッキ等でそれぞれ２個所形成されている。前記電極２０は方形鍔部１２の両端部の下面（実装面）に位置する下面電極部（ユーザー電極部）２０ａ及び側面（外側端面）に位置する側面電極部２０ｂを少なくとも連続して有するように形成されている。
【００１９】
ドラムタイプコア１０の磁性体としては、以下の組成範囲のフェライトを用いることができる。
酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３） ：４０〜４９．８モル％
酸化亜鉛（ＺｎＯ） ：１０〜３３モル％
酸化第二銅（ＣｕＯ） ：２〜１０モル％
酸化マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３） ：１モル％以下
酸化ニッケル（ＮｉＯ） ：残部
二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２） ：０．０３〜０．５重量％
このフェライトはＧＨｚ帯での透磁率が大きく、上記組成範囲外では、ＧＨｚ帯での透磁率が劣化してしまう。
【００２０】
本実施の形態でドラムタイプコアとして用いるフェライトの組成の実施例は、以下の通りである。
酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３） ：４５．６０モル％
酸化亜鉛（ＺｎＯ） ：２９．７０モル％
酸化第二銅（ＣｕＯ） ：７．３３モル％
酸化マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３） ：０．５０モル％
酸化ニッケル（ＮｉＯ） ：１６．８７モル％
二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２） ：微量（０．０３〜０．５重量％となる所定値）
この実施例の組成によれば、６ＧＨｚ程度まで良好な磁気特性を発揮できる。
【００２１】
さて、前記電極２０の下面電極部２０ａが両側に位置する方形鍔部１２の下面１２ａには、その中央部を巻芯部１１の軸方向に横断する幅広溝１５が形成されるとともに、該幅広溝１５の幅方向中間位置に分離用突起１６が形成されている。この結果、分離用突起１６で分離された２つの引出溝部１７ａ，１７ｂが形成されることになる。
【００２２】
そして、ドラムタイプコア１０の巻芯部１１には、一対のワイヤ１，２が巻線され、巻線後の一対のワイヤ１，２は分離用突起１６で分離された２つの引出溝部１７ａ，１７ｂにそれぞれ通され（分離状態を保って）、それらのワイヤ端末は電極２０の下面電極部２０ａに熱圧着、はんだ付け等で継線（図２の継線位置Ｐにて電気的に接続）される。なお、ワイヤ１，２の端末の下面電極部２０ａへの導出を容易とするために、引出溝部１７ａ，１７ｂの底面から下面電極部２０ａの平坦面に向かう傾斜凹面１８が方形鍔部端面に沿って形成されている。
【００２３】
前記一対のワイヤ１，２はコモンモードフィルタの遮断周波数を高くするために（好ましくは遮断周波数を６ＧＨｚ以上とするため）、密着巻きとせず、図２のようにワイヤ１，２間に線間距離ａを設けかつワイヤ１，２の各ターン間に巻線間隔ｂを設けた分布巻きとして線間容量を低減している。さらに、ワイヤ１，２の引出部分も、線間容量低減のために、前記線間距離ａ以上の距離を保って引出溝部１７ａ，１７ｂに通され下面電極部２０ａに継線されるように設定する。このため、分離用突起１６の幅は前記線間距離ａ以上であることが望ましいと言える。この場合、各ワイヤは加熱融着性を有するセメントワイヤ等を用いて、ワイヤの位置ずれを防ぐことが好ましい。
【００２４】
また、ドラムタイプコア１０は、前述したようにＧＨｚ帯での透磁率の大きなフェライトで形成したことにより、ＧＨｚ帯でのコモンモードノイズの抑圧効果を改善可能である。
【００２５】
この第１の実施の形態で作製されるコモンモードフィルタの製品形状は、例えば４５３２タイプ（長さ４．５ｍｍ、幅３．２ｍｍ、高さ３．２ｍｍ）以下であり、この場合、使用するワイヤ１，２の直径は０．０６ｍｍ以下である。
【００２６】
図８の従来のコモンモードフィルタでは、ワイヤ端末の電極への継線処理部付近にて、異ラインワイヤが接触していたために、ワイヤ端末の継線処理をはんだ付け、熱圧着、レーザーあるいはアーク溶接等の方法で行った場合、ワイヤ絶縁皮膜の熱劣化が進んだ部分にて、ショートする等の問題があったが、これに対して、本発明の第１の実施の形態に示したコモンモードフィルタでは、ワイヤ端末の継線処理部付近において、方形鍔部１２の幅広溝１５中間位置に分離用突起１６を形成したことにより、図２のようにワイヤ１，２が分離され、異ラインワイヤが接触している部分は無いことから、異ライン間でのショートの危険性が減少し、信頼性が向上する。
【００２７】
図３に、従来のコモンモードフィルタ（突起無し品）と、本実施の形態（突起あり品）のコモンモードフィルタのライン間の破壊電圧測定結果を示す。本測定結果からわかるように、本実施の形態のコモンモードフィルタの方が、ライン間耐圧が５０％増加することが確認された。
【００２８】
この第１の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００２９】
（１） 図２のようにワイヤ１，２間に線間距離ａを設けかつワイヤ１，２の各ターン間に巻線間隔ｂを設けた分布巻きとすることで、コモンモードフィルタの遮断周波数を高くする（例えば遮断周波数６ＧＨｚ程度にする）ことができる。
【００３０】
（２） ドラムタイプコア１０を、ＧＨｚ帯での透磁率の大きな下記組成範囲のフェライト、
酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３） ：４０〜４９．８モル％
酸化亜鉛（ＺｎＯ） ：１０〜３３モル％
酸化第二銅（ＣｕＯ） ：２〜１０モル％
酸化マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３） ：１モル％以下
酸化ニッケル（ＮｉＯ） ：残部
二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２） ：０．０３〜０．５重量％
で形成することにより、ＧＨｚ帯でのコモンモードノイズの抑圧効果を改善可能である。特に、フェライトの実施例に示した下記組成、
酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３） ：４５．６０モル％
酸化亜鉛（ＺｎＯ） ：２９．７０モル％
酸化第二銅（ＣｕＯ） ：７．３３モル％
酸化マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３） ：０．５０モル％
酸化ニッケル（ＮｉＯ） ：１６．８７モル％
二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２） ：微量（０．０３〜０．５重量％となる所定値）
とすれば、いっそう優れたコモンモードノイズの抑圧効果が得られる。
【００３１】
（３） ワイヤ１，２の端末の継線処理部付近において、方形鍔部１２の幅広溝１５中間位置に分離用突起１６を形成したことにより、ワイヤ１，２が分離されているため、異ライン間でのショートの危険性が減少し、信頼性の向上を図り、あわせてライン間耐圧の大幅向上を図ることができる。このとき、ワイヤ１，２の引出部分においても線間距離ａ以上の距離を保って引出溝部１７ａ，１７ｂに導出されるようにし、ワイヤ１，２の引出部分における線間容量を低減している。
【００３２】
図４は本発明の第２の実施の形態であって、ドラムタイプコア１０の方形鍔１２の中央位置での縦断面を示す。この場合、ドラムタイプコア１０の巻芯部１１には、一対のワイヤ１，２をそれぞれ位置決めするための凹部としての凹溝３１，３２が形成されており、ワイヤ１は凹溝３１で位置決めされながら巻芯部１１に巻線され、ワイヤ２は凹溝３２で位置決めされながら巻芯部１１に巻線されている。この場合、ワイヤ１，２間の線間距離ａ及びワイヤ１，２の各ターン間における巻線間隔ｂは予め凹溝３１，３２の位置で定まる。
【００３３】
図９の従来のコモンモードフィルタで一対のワイヤ間に線間距離を持たせ、かつ一定間隔をあけて巻線を行おうとする場合、線間距離、巻線間隔を一定に保つことが困難であり、電気特性のばらつきの要因となるが、この第２の実施の形態によれば、一対のワイヤ１，２を分布巻きした場合であってもワイヤ位置が凹溝３１，３２で正確に規定されるため、ワイヤ１，２の線間距離ａ、巻線間隔ｂのばらつきを最小限に抑えることにより、製品毎の電気特性ばらつきの低減を図ることができる。
【００３４】
なお、第２の実施の形態のその他の構成及び作用効果は、前述した第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
図５は本発明の第３の実施の形態を示す。この場合、ドラムタイプコア１０の巻芯部１１にワイヤ１，２を巻線後、前記ドラムタイプコア１０の両方の方形鍔部１２上面間に磁性体又は非磁性体の板状コア４０を接着樹脂等で固着一体化している。この板状コア４０は製品の上面を平坦面として、自動装着機の吸着ノズルで吸着可能にするために設けるものであり、さらにドラムタイプコア１０及び板状コア４０共に磁性体とすれば、ドラムタイプコア１０と板状コア４０とを磁気的に結合させた閉磁路コアとしてライン間結合を向上させ、漏洩磁束を低減し、コモンモードノイズの抑圧特性の向上に寄与できる。板状コア４０は、ドラムタイプコア１０と同じ磁性体で構成すればよい。なお、その他の構成及び作用効果は前述の第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図６は本発明の第４の実施の形態を示す。この場合、ドラムタイプコア１０の巻芯部１１にワイヤ１，２が巻線され、さらに一対のワイヤ１，２は分離用突起１６で分離された２つの引出溝部１７ａ，１７ｂにそれぞれ通して（分離状態を保って）電極２０の側面電極部２０ｂに熱圧着、はんだ付け等で継線処理される。
【００３７】
この第４の実施の形態では、側面電極部２０ｂにて巻線端末は側面電極部２０ｂにて継線処理されるため、実装面側となる下面電極部２０ａの厚みは増加せず、高さ方向のばらつきを低減でき、低背化を図ることができる。なお、その他の構成及び作用効果は前述の第３の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図７は本発明の第５の実施の形態を示す。この場合、フェライト等の磁性ドラムタイプコア１０に板状コアを固着する代わりに、フェライト等の磁性粉をエポキシ樹脂等に混入した複合磁性材５０をドラムタイプコア１０の両方の方形鍔部１２上面間を橋絡するように一体成形で設けている。つまり、コモンモードフィルタの上面を複合磁性材５０で平坦に覆っている。
【００３９】
この第５の実施の形態では、磁性ドラムタイプコア１０と複合磁性材５０とを磁気的に結合させた閉磁路コアとしてライン間結合を向上させ、漏洩磁束を低減し、コモンモードノイズの抑圧特性の向上に寄与できる。また、複合磁性材５０の上面を平坦面として自動装着機の吸着ノズルで吸着可能な製品形状とすることができる。なお、その他の構成及び作用効果は前述の第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
なお、本発明の第２の実施の形態では、ドラムタイプコアの巻芯部にワイヤをそれぞれ位置決めするための凹部としての凹溝を形成したが、巻芯部にワイヤ位置決め用の凸部を形成する構造でも差し支えない。
【００４１】
また、各実施の形態では、磁性体で形成された磁性ドラムタイプコアの場合を示したが、用途によっては非磁性の誘電体（セラミック等）のドラムタイプコアを用いることも可能である。
【００４２】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、磁性又は非磁性ドラムタイプコアの鍔部に電極を設け、前記鍔部の電極間に溝を有しかつ該溝の中に分離用突起を有する前記ドラムタイプコアの巻芯部に、２本以上のワイヤを、各ワイヤ間に線間距離（ａ）を設けかつワイヤの各ターン間に巻線間隔（ｂ）を設けた分布巻きとして巻回し、かつ前記分離用突起により各ワイヤを１本ずつ分離状態として前記溝に通して引き出し、前記ワイヤ端末を前記電極に継線した構成とすることにより、遮断周波数が高く、ＤＶＩ、ＨＤＭＩ等の高速差動信号の伝送に適し、高耐圧、高信頼性を有する表面実装型のコモンモードフィルタを実現できる。
【００４４】
また、磁性又は非磁性ドラムタイプコアの鍔部に電極を設け、前記ドラムタイプコアの巻芯部に２本以上のワイヤを巻線して該ワイヤ端末を前記電極に継線したコモンモードフィルタにおいて、前記ドラムタイプコアの巻芯部に前記ワイヤを相互の間隔をあけて位置決めする位置決め用凸部又は凹部を複数形成した構成とすれば、ドラムタイプコアに巻かれたワイヤの線間距離のばらつきを最小限に抑えて、電気特性ばらつきの低減を図った表面実装型のコモンモードフィルタを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコモンモードフィルタの第１の実施の形態であって、底面側（実装面側）を上向きとした斜視図である。
【図２】第１の実施の形態において、ワイヤ端末の継線部分を拡大して示す底面図である。
【図３】鍔部の電極間の溝に分離用突起の無い従来の場合と、分離用突起のある本発明の第１の実施の形態の場合のライン間耐圧を対比して示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態であって、ドラムタイプコアの方形鍔の中央位置での縦断面を示す正断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態であって、底面側を上向きとした斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態であって、底面側を上向きとした斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態であって、底面側を上向きとした斜視図である。
【図８】従来のコモンモードフィルタの１例を示す斜視図である。
【図９】従来のコモンモードフィルタの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２ ワイヤ
１０，６０ ドラムタイプコア
１１，６１ 巻芯部
１２，６２ 鍔部
１５ 幅広溝
１６ 分離用突起
１７ａ，１７ｂ 引出溝部
２０，７０ 電極
３１，３２ 凹溝
４０ 板状コア
５０ 複合磁性材

Claims (5)

1. 磁性又は非磁性ドラムタイプコアの鍔部に電極を設け、前記鍔部の電極間に溝を有しかつ該溝の中に分離用突起を有する前記ドラムタイプコアの巻芯部に、２本以上のワイヤを、各ワイヤ間に線間距離（ａ）を設けかつワイヤの各ターン間に巻線間隔（ｂ）を設けた分布巻きとして巻回し、かつ前記分離用突起により各ワイヤを１本ずつ分離状態として前記溝に通して引き出し、前記ワイヤ端末を前記電極に継線したことを特徴とするコモンモードフィルタ。
2. 磁性又は非磁性ドラムタイプコアの鍔部に電極を設け、前記ドラムタイプコアの巻芯部に２本以上のワイヤを巻線して該ワイヤ端末を前記電極に継線したコモンモードフィルタにおいて、前記ドラムタイプコアの巻芯部に前記ワイヤを相互の間隔をあけて位置決めする位置決め用凸部又は凹部を複数形成したことを特徴とするコモンモードフィルタ。
3. 前記ドラムタイプコアの両方の鍔部上面間に磁性又は非磁性板状コアを固着した請求項１又は２記載のコモンモードフィルタ。
4. 前記ドラムタイプコアの両方の鍔部上面間を橋絡するように複合磁性材を設けた請求項１又は２記載のコモンモードフィルタ。
5. Ｆｅ_２Ｏ_３を４０〜４９．８モル％、ＺｎＯを１０〜３３モル％、ＣｕＯを２〜１０モル％、Ｍｎ_２Ｏ_３を１モル％以下、ＮｉＯを残部とし、ＳｉＯ_２を０．０３〜０．５重量％含有するフェライトで、前記ドラムタイプコアが形成されている請求項１，２，３又は４記載のコモンモードフィルタ。

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