JP2005109101A - 電磁シールド型可撓性回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】小径の導通用孔であっても導電シ−ルド層と可撓性回路基板上のグランド回路層間とに安定した導通を確保できる電磁シ−ルド型可撓性回路基板を提供する。
【解決手段】可撓性回路基板の絶縁材に形成した導通用孔を介して、電磁波シ−ルド材に形成された導電シ−ルド層と、可撓性回路基板上に形成したグランド回路とを電気的に接続した電磁シ−ルド型可撓性回路基板であって、この可撓性回路基板上に形成したグランド回路上の絶縁被覆層と絶縁べ−ス材層の少なくともいずれか一方に直径２ｍｍ以下の導通用孔を備え、この導通用孔内部には導電性金属柱を有し、上記導電シ−ルド層が該導電性金属柱を介して上記グランド回路と電気的に接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可撓性回路基板の絶縁材に形成された導通用孔を介して、電磁波シールド材に形成された導電シールド層と、可撓性回路基板上に形成されたグランド回路層とを電気的に接続してなる電磁シールド型可撓性回路基板に関するものである。

特には、小径の導通用孔であっても導電シールド層と可撓性回路基板上のグランド回路層間とに安定した導通を確保する事が出来る電磁シールド型可撓性回路基板に関するものである。

従来、小型電子機器においては、配線の自由度の高さや基板の薄さ、更にはその重量の軽さから可撓性回路基板が多用されている。近年では、携帯電話やデジタル・ビデオカメラ、デジタル・スチルカメラなどの携帯型小型電子機器において、高機能化・高性能化が進み、可撓性回路基板の配線密度が高くなる一方、信号の高周波化や部品搭載の高密度化に伴い、信号回路を無用の電磁波から遮蔽する機能を有する電磁シールド型可撓性回路基板の要求が多くなってきている。

従来の電磁シールド型可撓性回路基板は、図９または図１０に示すように、可撓性回路基板の回路表面を被覆する表面保護絶縁材３や可撓性絶縁ベース材２に導通孔が設けてあり、可撓性絶縁フィルム４ａの一方面に、金属薄膜からなる導電シールド層４ｂが形成され、導電性フィラーを含有する接着性樹脂で構成される導電性接着剤層４ｃがその表面に積層されていて、電磁波シールド材４を加圧しながら加熱する事で導電性接着剤４ｃが導通孔６内部を埋めてグランド回路１ｂとの導通を確保している。なお、図１０は両面電磁シールド型可撓性回路基板であって、その電磁シールド材は４’で示す。

特許文献１には、この種の電磁シールド型可撓性回路基板が記載されている。

特開平０７−１２２８８２号公報

導通用孔の直径は通常、φ１ｍｍ〜φ５ｍｍ程度で設けられるが、孔径がφ２ｍｍ以下の導通用孔においては、図９や図１０に示すように、導電性接着剤が導通用孔の内部を十分に埋める事が出来無い為、導電性接着剤が可撓性回路基板のグランド回路に到達できずに空隙７が生じ、安定した導通を確保できないという問題が発生する。この様な問題の発生を防ぐ為には、第一に導通用孔の直径を拡大する方法が採用されるが、高密度配線と高機能化の要求に伴い可撓性回路基板のグランド配線数が増加するに従って、孔径がφ２ｍｍを超える大きな直径の導通用孔では、基板の外形制約などから限られた導通用孔配置スペースに導通用孔を設置出来ないという問題も発生してきている。

上述した問題を克服する為に本発明に於いては、可撓性回路基板の絶縁材に形成された導通用孔を介して、電磁波シールド材に形成された導電シールド層と、可撓性回路基板上に形成されたグランド回路と電気的に接続してなる電磁シールド型可撓性回路基板において、上記可撓性回路基板上に形成されたグランド回路上の絶縁被覆層と絶縁ベース材層の少なくともいずれか一方には、直径２ｍｍ以下の導通用孔を備えると共に、該導通用孔内部には導電性金属柱を有し、前記導電シールド層が該導電性金属柱を介して、上記グランド回路と電気的に接続される事を特徴とする導電シールド層を備えた可撓性回路基板が提供される。

また、上記電磁波シールド材は、耐熱性プラスチックフィルム表面に金属薄膜からなる導電シールド層を有すると共に、該金属薄膜上には導電性接着剤層が積層されてなるものであり、電磁波シールド材と可撓性回路基板とが前記導電性接着剤にて接着されると共に、電磁波シールド材の導電性接着剤層が導通用孔に形成された導電性金属柱と電気的に接続することにより、導電シールド層とグランド回路とが電気的に導通することを特徴とする電磁シールド型可撓性回路基板も提供される。

本発明によれば、直径２ｍｍ以下の小径の導通用孔においても、電磁波シールド材に形成された導電シールド層と可撓性回路基板上に形成されたグランド回路とが安定した導通を確保できる。その為、限られたスペース内で所望の数のグランド回路との導通用孔を配置でき、高密度化に対応しつつ各種電子機器に求められる電磁シールド性能の確保が可能となる。

以下、図示の実施例を参照しながら本発明を更に説明する。

図１は、本発明の第一の実施例を示す、片面にのみ電磁波シールド材を貼り合わせた片面型可撓性回路基板の概念的断面構成図である。

この実施例においては、ポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等の可撓性絶縁ベースフィルム２ａとベース接着剤層２ｂからなる絶縁ベース材２上に、銅箔に対するエッチング処理によって形成された信号回路１ａとグランド回路１ｂを有すると共に、前記信号回路１ａとグランド回路１ｂ上面には、グランド回路１ｂに達する導通用孔を有する表面保護絶縁材３が形成され、この導通用孔内部には、一端がグランド回路１ｂと電気的に接続されると共に、他端が表面保護絶縁材３の表面より突出する高さの導電性金属柱５が形成されている。

上記導電性金属柱５は、銅，ニッケル，半田等のメッキで形成されたメッキ導体５ａとその上面に形成された金，錫，半田，ニッケル等の表面処理メッキ層５ｂとから構成されているが、表面処理メッキ層５ｂは、前記に限らず電子部品や他の基板との接続の為の基板端子に求められる基板端子表面処理メッキ皮膜と同じメッキ皮膜を採用可能であるのみならず、基板端子表面処理メッキ皮膜を形成しない回路基板においては、表面処理メッキ層５ｂを形成せず、銅メッキ等で形成されたメッキ導体５ａのみで形成しても良く、更に、導電性金属柱５の露出面高さ位置は、表面保護絶縁材３の表面と同一高さとしても良い。

そして、表面保護絶縁材３の上面には、ポリイミドフィルムやポリフェニレンサルファイドフィルム等の可撓性絶縁フィルム４ａの一方面に、銀，銅やアルミニウム等の金属をスパッタ法や蒸着法等の既知の薄膜形成手法で形成された金属薄膜からなる導電シールド層４ｂが形成されている電磁波シールド材４を、導電シールド層４ｂが表面保護絶縁材３と対向し、接着されると共に、導電性金属柱５が導電シールド層４ｂと電気的に接続されている。

ここで、表面保護絶縁材３として、熱可塑性ポリイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂等の加熱圧着により接着できる溶融接着性樹脂を用いる事で、上記実施例に示した如く、電磁波シールド材４と表面保護絶縁材３とを接着剤層を用いる事無く接着できる。また、そのような樹脂を用いた場合、導通用孔６は表面保護絶縁材３を接着した後にレーザー加工法を採用して穿孔すると好適である。

図２は本発明の第二の実施例を示す概念的な断面構成図である。

この実施例において、表面保護絶縁材３は、ポリイミド、ポリエステル又は液晶ポリマー等からなる可撓性絶縁フィルム３ａを接着剤層３ｂで接着する構成となっていると共に、電磁波シールド材４はポリイミドフィルムやポリフェニレンサルファイドフィルム等の可撓性絶縁フィルム４ａの一方面に、アルミニウムや銀等の金属をスパッタ法や蒸着法等の既知の薄膜形成手法で形成された金属薄膜からなる導電シールド層４ｂが形成され、更に該導電シールド層４ｂ表面には、金属やカーボン等の導電性フィラーを含有する接着性樹脂で構成される導電性接着剤層４ｃが形成されている。

また、導通用孔６内部に形成されている導電性金属柱５の高さは、表面保護絶縁材３の厚さより低く形成されており、表面保護絶縁材３の上面には、導電性金属柱５の頭頂部に形成される凹部に電磁波シールド材４の導電性接着剤層４ｃが充填されるように、電磁波シールド材４が接着されている。

ここで、上記第二の実施例に用いている表面保護絶縁材３に導通用孔を形成するには、可撓性絶縁フィルム３ａを接着剤層３ｂで接着した後にレーザー加工法を採用して穿孔する第一の実施例に示した方法を採用する以外に、ポリイミド、ポリエステル又は液晶ポリマー等からなる可撓性絶縁フィルム３ａの表面に接着剤層３ｂを塗工乾燥した後、導通用孔６を金型加工やドリル加工などの機械加工手段等で形成し、その後に信号回路１ａとグランド回路１ｂ上面に張り合わせて形成する方法も採用できる。

図３は上記第二の実施例に示した導電性金属柱をグランド回路１ｂの両面に形成すると共に、電磁波シールド材もまた両面に配装した両面シールド構造の片面型可撓性回路基板を示す概念的断面構成図である。ここでは、第二の実施例と同じ電磁波シールド材４，４´と表面保護絶縁材３を用いているが、これに替えて、第一の実施例で用いた電磁波シールド材４，４´と表面保護絶縁材３を採用する事も可能である。この実施例において、絶縁ベース材２に導通用孔を形成するには、第一の実施例で示したレーザー加工法による方法を採用するのが好適であるが、これ以外に、化学的樹脂エッチング手法やプラズマエッチング手法を採用する事も出来る。

ここで、上記図１から図３に示した実施例においては、信号回路１ａやグランド回路１ｂと、可撓性絶縁ベースフィルム２ａ間にベース接着剤層２ｂを有する構成が示されているが、ベース接着剤層２ｂを用いない、所謂、無接着剤型銅張積層板を用いて構成する事も容易であり、適宜採用できる
この様に、無接着剤型銅張積層板を用いるか、図１に示したように接着剤層を用いない表面保護絶縁材を用いると、可撓性回路基板が薄く構成できるのみならず、導電性金属柱の高さを低く構成する事が可能となり、導電性金属柱メッキ時間を短縮できるから安価に電磁シールド型可撓性回路基板を得る事が出来る。

図４は、絶縁ベース材２の両面に信号回路１ａとグランド回路１ｂを有する、所謂、両面型可撓性回路基板の両面に、図２に示した第二の実施例の電磁波シールド材４，４´を配層したものである。ここで、両面型可撓性回路基板を得るに際して、絶縁ベース材２の両面に銅箔を有する両面型銅張積層板に対し、両面の導電層間相互を電気的に接続するためのスルーホール導電体ＴＨを形成するスルーホールメッキ処理を施す場合、スルーホール導電体ＴＨを形成する部位とメッキ導体５ａ，５ａ´を形成する部位を除いて既知の手段でメッキマスク皮膜を形成してスルーホールメッキ処理を行い、スルーホール導電体ＴＨとメッキ導体５ａ，５ａ´を同時にメッキで形成し、メッキマスクを剥離し、信号回路１ａ，１ａ´やグランド回路１ｂ，１ｂ´をエッチングで形成する手法を採用すると、メッキ導体５ａ，５ａ´形成の為のメッキ時間が短縮出来るため安価な電磁シールド型可撓性回路基板を得る事が出来る。ここでは、スルーホール導電体ＴＨを形成後に回路等をエッチングしたが、信号回路、グランド回路等をエッチング処理した後に、スルーホール導電体ＴＨを形成する手法を採用しても、上記同様のメッキマスクを用いてスルーホール導電体ＴＨとメッキ導体５ａ，５ａ´を同時にメッキで形成する事も可能であり、上記と同様に、メッキ導体５ａ，５ａ´形成の為のメッキ時間が短縮出来るため安価な電磁シールド型可撓性回路基板を得る事が出来る。

図５は本発明による片面に電磁波シールド材を貼り合わせた片面可撓性回路基板の製造方法の説明図であり、図１に示した第一の実施例に対応する。

先ず同図（１）に示す様に、ポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等の可撓性絶縁ベースフィルム２ａの一方面にベース接着剤層２ｂにより接着された銅箔１を有する片面型銅張積層板を用意する。本実施例においては、可撓性絶縁ベースフィルム２ａとして２５μｍ厚みのポリイミドフィルムを用い、ベース接着剤層２ｂとしてエポキシ系接着剤を約２０μｍの厚みで可撓性絶縁ベースフィルム２ａ上に塗布し、銅箔１としては１８μｍ厚みの圧延銅箔を用いた片面型有接着銅張積層板を用いたが、ベース接着剤層２ｂを有しない無接着剤型銅張積層板を用いる事も可能である。

次に、同図（２）に示す様に、銅箔１に対し、既知のフォトファブリケーション手法により信号回路１ａとグランド回路１ｂを形成する。ここでは、ドライフィルム型レジストのラミネート・露光・現像・エッチングを施して信号回路１ａとグランド回路１ｂを形成した。

次いで、同図（３）に示す様に、信号回路１ａとグランド回路１ｂ上面には、グランド回路１ｂに達する導通用孔６を有する表面保護絶縁材３を形成する。ここでは、表面保護絶縁材３として、約２０μｍ厚さの熱可塑性ポリイミド樹脂フィルムを加熱圧着により接着して信号回路１ａとグランド回路１ｂを被覆した後、レーザー加工により直径０．７ｍｍの導通用孔６を形成した。

次に、同図（４）に示す様に、導通用孔６の内部に、一端がグランド回路１ｂと電気的に接続されると共に、他端が表面保護絶縁材３の表面より突出する高さの導電性金属柱５を形成する。ここでは、銅メッキ液を用い、グランド回路１ｂを陰極として電解メッキ手法により銅を析出させて形成したメッキ導体５ａ上面に、図示しない回路部品搭載用端子の為の端子表面処理メッキ皮膜と同一である、ニッケル下地メッキと金メッキからなる表面処理メッキ層５ｂを、端子メッキ皮膜形成と同時に形成し、導電性金属柱５の全体高さを２２μｍとした。

更に、同図（５）に示す様に、表面保護絶縁材３の上面には、ポリイミドフィルムやポリフェニレンサルファイドフィルム等の可撓性絶縁フィルム４ａの一方面に、アルミニウムや銅、銀等の金属をスパッタ法や蒸着法等の既知の薄膜形成手法で形成された金属薄膜からなる導電シールド層４ｂが形成されている電磁波シールド材４を、導電シールド層４ｂが表面保護絶縁材３と対向し、接着されると共に、導電性金属柱５が導電シールド層４ｂと電気的に接続する。ここでは、可撓性絶縁フィルム４ａとしてポリフェニレンサルファイドフィルムを用い、導電シールド層４ｂとしては厚さ０．１μｍの銀を蒸着法で薄膜形成した電磁波シールド材を用いた。

図６は本発明による片面に電磁波シールド材を貼り合わせた片面可撓性回路基板の製造方法の説明図であり、図２に示した第二の実施例に対応する。

先ず同図（１）に示す様に、上記実施例１と同様に片面型銅張積層板を用意する。

次に、同図（２）に示す様に、上記実施例１と同様に信号回路１ａとグランド回路１ｂを形成する。

次いで、同図（３）に示す様に、信号回路１ａとグランド回路１ｂ上面には、グランド回路１ｂに達する導通用孔６を有する表面保護絶縁材３を形成する。本実施例においては、表面保護絶縁材３として、１２．５μｍのポリイミドフィルム表面に１５μｍのエポキシ系接着剤を塗工乾燥した後、直径０．７ｍｍの導通用孔６を金型による打ち抜き加工で形成し、その後に信号回路１ａとグランド回路１ｂの上面に張り合わせて形成した。

次に、同図（４）に示す様に、導通用孔６の内部に、一端がグランド回路１ｂと電気的に接続されると共に、他端が表面保護絶縁材３の表面高さ位置に満たない高さの導電性金属柱５を形成する。ここでは、銅メッキ液を用い、グランド回路１ｂを陰極として電解メッキ手法により銅を析出させて形成したメッキ導体５ａ上面に、図示しない回路部品搭載用端子の為の端子メッキ皮膜と同一の、ニッケル下地メッキと金メッキからなる表面処理メッキ層５ｂを、端子メッキ皮膜形成と同時に形成し、導電性金属柱５の全体高さを約２０μｍとした。

そして、同図（５）に示す様に、表面保護絶縁材３の上面には、ポリイミドフィルムやポリフェニレンサルファイドフィルム等の可撓性絶縁フィルム４ａの一方面に、アルミニウムや銅、銀等の金属をスパッタ法や蒸着法等の既知の薄膜形成手法で形成された金属薄膜からなる導電シールド層４ｂが形成されていると共に、導電シールド層４ｂ表面には、金属やカーボン等の導電性フィラーを含有する接着性樹脂で構成される導電性接着剤層４ｃが形成されている電磁波シールド材４を、導電性接着剤層４ｃが表面保護絶縁材３と対向し、且つ、導電性金属柱５の頭頂部に形成される凹部に電磁波シールド材４の導電性接着剤層４ｃが充填されるように、電磁波シールド材４が接着されている。ここでは、可撓性絶縁フィルム４ａとしてポリフェニレンサルファイドフィルムを用い、導電シールド層４ｂとしては厚さ０．１μｍの銀を蒸着法で薄膜形成した電磁波シールド材４を用いた。

図７は本発明による両面に電磁波シールド材を貼り合わせた片面可撓性回路基板の製造方法の説明図であり、図３に示した実施例に対応する。

先ず同図（１）に示す様に、上記実施例１と同様に片面型銅張積層板を用意する。

次に、同図（２）に示す様に、上記実施例１と同様に信号回路１ａとグランド回路１ｂを形成する。

次いで、同図（３）に示す様に、信号回路１ａとグランド回路１ｂ上面には、グランド回路１ｂに達する導通用孔６を有する表面保護絶縁材３を形成すると共に、可撓性絶縁ベースフィルム２ａとベース接着剤層２ｂからなる絶縁ベース材２に対して、グランド回路１ｂに達する直径０．７ｍｍの導通用孔６´を既知のレーザー加工手法にて形成する。ここで、表面保護絶縁材３は、上記実施例２と同様に形成した。

次に、同図（４）に示す様に、導通用孔６，６´の内部に、一端がグランド回路１ｂと電気的に接続されると共に、他端が表面保護絶縁材３の表面高さ位置に満たない高さ導電性金属柱５，５´を形成する。導電性金属柱の全体高さを表面保護絶縁材３側では約２０μｍとし、絶縁ベース材側では約３８μｍとした以外は上記実施例と同様である。ここで、導電性金属柱５´の全体高さを絶縁ベース材側で高くしたくない時には、絶縁ベース材側に形成する導通用孔６´の直径を拡大すると良い。回路配線パターン密度に余裕がある場合は、絶縁ベース材側に形成する導通用孔の直径を拡大して、導電性金属柱の高さを低くし、メッキ時間を短縮して安価な電磁波シールド層を備えた可撓性回路基板を提供する事が出来る。

次に、同図（５）に示す様に、表面保護絶縁材３の上面及び絶縁ベース材２の表面には、上記実施例２で示した電磁波シールド材４，４´を、上記実施例２と同様に接着する。

図８は本発明による両面に電磁波シールド材を貼り合わせた両面型可撓性回路基板の製造方法の説明図であり、図４に示した実施例に対応する。

先ず同図（１）に示す様に、ポリイミドフィルムの可撓性絶縁ベースフィルムからなる絶縁ベース材２の両面に銅箔１，１´を有する無接着型両面型銅張積層板を用意する。

次に同図（２）に示す様に、絶縁ベース材２の両面に銅箔１，１´を有する両面型銅張積層板に対し、スルーホール導通用孔を形成し、スルーホール導電体ＴＨを形成する部位と導電性金属柱のメッキ導体５ａ，５ａ´を形成する部位を除き、フィルム型メッキマスクレジストのラミネートと露光、現像の一連の工程でメッキマスク皮膜を形成してメッキ処理を行い、スルーホール導電体ＴＨとメッキ導体５ａ，５ａ´を同時に銅メッキで形成し、メッキマスクを剥離した。

その後、同図（３）に示す様に、信号回路１ａ，１ａ´やグランド回路１ｂ，１ｂ´をエッチングで形成した。

次に同図（４）に示す通り、両面の信号回路１ａ，１ａ´とグランド回路１ｂ，１ｂ´上面には、導電性金属柱のメッキ導体５ａ，５ａ´に対応する部位に導通用孔６，６´を有する表面保護絶縁材３，３´を形成する。本実施例においては上記実施例２に示した例と同様に、表面保護絶縁材３，３´として、１２．５μｍのポリイミドフィルム表面に１５μｍのエポキシ系接着剤を塗工乾燥した後、直径０．７ｍｍの導通用孔６を金型による打ち抜き加工で形成し、その後に信号回路１ａ，１ａ´とグランド回路１ｂ，１ｂ´の上面に張り合わせて形成した。

次に同図（５）に示すとおり、導通用孔６，６´の内部に形成されている導電性金属柱のメッキ導体５ａ，５ａ´の上面には表面処理メッキ層５ｂ，５ｂ´を電解メッキで形成した。

次に、同図（６）に示す様に、上記実施例２と同様に、電磁波シールド材４，４´を、導電性接着剤層４ｃ，４ｃ´が表面保護絶縁材３，３´と対向し、且つ、導電性金属柱の頭頂部に形成される凹部に電磁波シールド材４，４´の導電性接着剤層４ｃ，４ｃ´が充填されるように、電磁波シールド材４，４´を接着した。

本発明による電磁シールド型可撓性回路基板は、近年、多数消費されている携帯電話において、液晶表示部の基板と操作１０キー部の本体基板とを接続するヒンジ部位の可撓性回路基板に有利に使用できる。又、デジタル・ビデオカメラやデジタル・スチルカメラにおいても、ＣＣＤカメラ素子半導体と機器制御部の本体基板とを接続する可撓性回路基板に有利に使用できる。

本発明の第一の実施例を示す概念的な断面構成図。 本発明の第二の実施例を示す概念的な断面構成図。 本発明の第三の実施例を示す概念的な断面構成図。 本発明の第四の実施例を示す概念的な断面構成図。 本発明の第一の実施例による製造工程図。 本発明の第二の実施例による製造工程図。 本発明の第三の実施例による製造工程図。 本発明の第四の実施例による製造工程図。 従来の電磁シールド型可撓性回路基板を示す概念的な断面構成図。 従来の電磁シールド型可撓性回路基板を示す概念的な断面構成図。

符号の説明

１ ，１´ 回路導体
１ａ，１ａ´ 信号回路
１ｂ，１ｂ´ グランド回路
２ ベース材
２ａ ベースフィルム
２ｂ ベース接着剤層
３ ，３´ 表面保護絶縁材
３ａ，３ｂ´ 可撓性絶縁フィルム
３ｂ，３ａ´ 接着剤層
４ ，４´ 電磁波シールド材
４ａ，４ａ´ 可撓性絶縁フィルム
４ｂ，４ｂ´ 導電シールド層
４ｃ，４ｃ´ 導電性接着剤層
５ ，５´ 導電性金属柱
５ａ，５ａ´ メッキ導体
５ｂ，５ｂ´ 表面処理メッキ層
６ ，６´ 導通用孔
７ 空隙
ＴＨ スルーホール導電体

Claims (2)

1. 可撓性回路基板の絶縁材に形成された導通用孔を介して、電磁波シールド材に形成された導電シールド層と、可撓性回路基板上に形成されたグランド回路とを電気的に接続してなる電磁シールド型可撓性回路基板において、前記可撓性回路基板上に形成されたグランド回路上の絶縁被覆層と絶縁ベース材層の少なくともいずれか一方に、直径２ｍｍ以下の導通用孔を備えると共に、該導通用孔内部には導電性金属柱を有し、前記導電シールド層が該導電性金属柱を介して、前記グランド回路と電気的に接続される事を特徴とする電磁シールド型可撓性回路基板。
2. 前記電磁波シールド材は、耐熱性プラスチックフィルム表面に金属薄膜からなる導電シールド層を有すると共に、該金属薄膜上には導電性接着剤層が積層されてなるものであり、電磁波シールド材と可撓性回路基板とが前記導電性接着剤にて接着されると共に、電磁波シールド材の導電性接着剤層が導通用孔に形成された導電性金属柱と電気的に接続することにより、導電シールド層とグランド回路とが電気的に導通することを特徴とする請求項１に記載の電磁シールド型可撓性回路基板。
   

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