JP2009252763A - 電子部品内蔵配線基板 - Google Patents

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達雄 藤井
Hiroyuki Ishitomi
裕之 石富
Yasuhiro Sugaya
康博 菅谷
Katsunori Hashiguchi
勝典 橋口
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Abstract

【課題】コンデンサの大容量化に対応しながら陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができるとともに、基板の薄型化を実現する。
【解決手段】接続端子部は配線パターンおよびインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して固体電解コンデンサの弁金属シート体と少なくとも2箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび/またはインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタは導体パターン形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板である。
【選択図】図1

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる実装基板、特に電子部品内蔵配線基板に関するものである。
近年、電気回路の動作速度が上昇する一方で、電子機器の小型化が進んでおり、実装基板の集積化が一層求められている。したがって、デカップリング回路またはデバイスに対して、より高い高周波ノイズの遮断が求められている一方で、小型化も求められている。
これに対して、電気回路の動作速度の高速化に対応して、より高い周波数の高周波ノイズの遮断が可能であると共に、デカップリングコンデンサとして従来より用いられるチップ型の固体電解コンデンサと同程度の設置領域で実装基板に装着可能なデカップリングデバイスとしての電子部品内蔵配線基板が特許文献1に記載されている。
特開2005−269293号公報
しかしながら従来の特許文献1に記載された電子部品内蔵配線基板では、デバイス全体の総厚が厚く形成されてしまうため、薄型の電子機器への対応が困難であるという課題を有していた。
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部とインダクタとが形成された電子部品内蔵配線基板であって、前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体(陽極部)と少なくとも2箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび/またはインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層(陰極部)と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタは導体パターン形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板である。この構成により、コンデンサの大容量化に対応しながら陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができるとともに、基板の薄型化を実現することが可能である。
以上のように本発明は、大容量かつ薄型の固体電解コンデンサを形成することができるとともに、限られた面積の中で陽極接続端子部間の配線パターンのインダクタンスを大きく取ることができるので、陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることが可能となる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、特に請求項1に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1における電子部品内蔵配線基板を示す断面図(a)、平面図(b)、等価回路図(c)である。本実施の形態では、図1(a)の断面図(図1(b)のA−Aの断面)を基本に説明する。
図1(a)に示すように、本発明の電子部品内蔵配線基板1は、少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサ2が内蔵されるとともに、表面に配線パターンが形成されている。本発明における配線パターンは、少なくともインダクタ3a、3b、3c、陽極接続端子部4、陰極接続端子部5から構成されている。また、本発明の電子部品内蔵配線基板の表面にインダクタ3a、3b、3c、陽極接続端子部4、陰極接続端子部5の他に配線パターンを別途設けていても良い。これを等価回路で示すと、図1(c)のようになる。
本実施の形態において、陽極接続端子部4は固体電解コンデンサ2の弁金属シート体(陽極部)6との間に少なくともインダクタ3a、3b、3cを介して電気的に接続され、さらに配線パターン(図示せず)、ビア電極7、貫通電極8のうち少なくとも1つ以上を介して電気的に接続されている。また、陰極接続端子部5は固体電解コンデンサ2の集電体層(陰極部)9との間にインダクタ3a、3b、3c、配線パターン10、ビア電極7、貫通電極8のうち少なくとも2箇所以上を介して電気的に接続されている。また、インダクタ3a、3b、3cの形状は、図1(a)、(b)に示すように、パターン形状にて形成されている。
本発明の図1(a)では一例として、陽極接続端子部4と固体電解コンデンサ2の弁金属シート体6とは、貫通電極8、インダクタ3a、3b、3c、貫通電極8を介して電気的に接続されている。また、陰極接続端子部5と固体電解コンデンサ2の集電体層9とは、ビア電極7を介して電気的に接続されている例を示している。
以上の構成により、大容量の固体電解コンデンサを薄型に形成することができるとともに、限られた面積の中で陽極接続端子部間の配線パターンのインダクタンスを大きく取ることができるので、陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができるとともに、基板の薄型化を実現することが可能である。
次に、本発明の電子部品内蔵配線基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。図2は本発明の電子部品内蔵配線基板の製造方法を示す工程断面図である。
まず、表面を粗面化して誘電体被膜が形成されたアルミニウムやタンタル等の弁作用金属(図示せず)からなる弁金属シート体6を用意し(図2(a))、任意の箇所にパンチング、打ち抜き、レーザ加工等で貫通孔11を形成する(図2(b))。貫通孔11は図1(a)に示すように、それぞれの固体電解コンデンサ2を電気的に分割するように形成することが最も望ましいが、完全に電気的に分割しない場合、陽極接続端子部4間を流れる電流が、インダクタ3bを経由して流れるように形成することが望ましい。次に、任意の貫通孔11および貫通孔11近傍の弁金属シート体6の誘電体被膜層の表面に例えば導電性高分子からなる固体電解質層とカーボン、銀ペーストを順次積層してなる集電体層9を形成して固体電解コンデンサ2を構成する(図2(c))。その後、固体電解コンデンサ2の上下面に、樹脂、または樹脂および無機フィラーの混合材料、または樹脂および繊維の混合材料等からなるプリプレグ12、さらに例えば銅からなる金属箔13を配置し(図2(d))、熱プレスによって積層する(図2(e))。次に、ドリル、レーザ等にて任意の箇所に貫通孔14を形成し(図2(f))、貫通孔14の内壁または内部をめっきすることにより貫通電極8を形成する(図2(g))。その後、両面に形成された金属箔13を所望の形状にパターニングすることにより、電子部品内蔵配線基板1を完成させる。このとき、インダクタ3a、3b、3cも、陽極接続端子部4、陰極接続端子部5、配線パターン10と同時に形成する(図2(h))。
以上の方法により、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができる薄型の電子部品内蔵配線基板1を容易に作製することを実現することができる。また、配線パターン10形成時にインダクタ3a、3b、3cを一括して形成することができるので、電子部品内蔵配線基板の生産性を向上させることが可能となる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について、本発明の特に請求項5に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図3は、本発明の実施の形態2における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、平面図(b)である。本実施の形態の特徴は、図3(a)に示すように、陽極である固体電解コンデンサ2の弁金属シート体6の表面に金属層16が形成され、この金属層16から陽極接続端子部4へは、ビア電極7、配線パターン10、インダクタ3a、3b、3c、貫通電極8を介して電気的に接続されていることである。
この構成によれば、陽極である弁金属シート体6から内層のビア電極7を介して陽極接続端子部4へ電気を取り出すことができ、配線パターンの設計自由度を向上することができる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について、本発明の特に請求項6に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図4は、本発明の実施の形態3における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、(b)、平面図(c)である。本実施の形態の特徴は、図4(b)に示すように、陰極である固体電解コンデンサ2の集電体層9の表面に金属層17が形成され、この金属層17から陰極接続端子部5へは、貫通電極18を介して電気的に接続されていることである。また、図4(a)に示すように、金属層17は陽極接続端子部4と電気的に絶縁されている。
この構成によれば、陰極である集電体層9から貫通電極18を介して安価なめっきプロセスにより陰極接続端子部5へ電気を取り出すことができ、量産性に優れた電子部品内蔵配線基板を実現することができる。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4について、本発明の特に請求項2、3に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図5は、本発明の実施の形態4における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、平面図(b)、等価回路図(c)である。図6は、本発明の実施の形態4における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、(b)、(c)、平面図(d)、等価回路図(e)である。本実施の形態の特徴は、図5(a)、に示すように、固体電解コンデンサ2の陽極部が相反する方向で交互に配設されるように積層された構成、また、図6(a)〜(c)に示すように、固体電解コンデンサ2の陽極部が相反する方向で交互に配設されるように同一平面に配置された構成としたことである。
この構成によれば、それぞれの固体電解コンデンサ2の内部を流れる電流の流入経路が互いに逆向きとなり、積層された部分または同一平面に配置された部分において磁界が相殺されることになる。これにより固体電解コンデンサ2の等価直列インダクタンス(以下、ESLと称す)を低減することができるので、陽極接続端子部4から陰極接続端子部5へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズを除去する効果をさらに向上させることができる。
(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5について、本発明の特に請求項4に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図7は、本発明の実施の形態5における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、平面図(b)、等価回路図(c)である。本実施の形態の特徴は、図7に示すように、配線パターン10上に固体電解コンデンサ2よりもESLが低いチップ型コンデンサ15を設けた構成としたことである。さらに、チップ型コンデンサ15は配線パターン10、ビア電極7を介して固体電解コンデンサ2の集電体層9に電気的に接続されている。
この構成によれば、チップ型コンデンサ15を図7のように配置することによりコンデンサとしての容量がさらに拡大され、チップ型コンデンサ15の低ESL特性により陽極接続端子部4から陰極接続端子部5へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズ除去効果をさらに低減することができる。
(実施の形態6)
以下、本発明の実施の形態6について、本発明の特に請求項7、11、12に記載の発明について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図8は、本発明の実施の形態6における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、平面図(b)、等価回路図(c)である。本実施の形態の特徴は、インダクタ3a、3cをチップ形状のもので形成した構成としたことである。
この構成によれば、インダクタ3a、3cをチップ形状のもので形成することにより、陽極接続端子部間のインダクタンスを大きくとることができるため、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズ除去効果を低減することができるとともに、電子部品内蔵配線基板1の表面に形成する配線パターン10の設計自由度を向上させることができる。
なお、実施の形態2と同様、陽極である固体電解コンデンサ2の弁金属シート体6の表面に金属層を形成し、この金属層から陽極接続端子部4へは、ビア電極7、配線パターン10、インダクタ3a、3b、3c、貫通電極8を介して電気的に接続することができる。これにより、陽極である弁金属シート体6から内層のビア電極7を介して陽極接続端子部4へ電気を取り出すことができ、配線パターンの設計自由度を向上することができる。
なお、実施の形態3と同様、陰極である固体電解コンデンサ2の集電体層9の表面に金属層を形成し、この金属層から陰極接続端子部5へは、貫通電極を介して安価なめっきプロセスにより電気的に接続することができ、量産性に優れた電子部品内蔵配線基板を実現することができる。
(実施の形態7)
以下、本発明の実施の形態7について、本発明の特に請求項8、9に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図9は、本発明の実施の形態7における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、平面図(b)、等価回路図(c)である。図10は、本発明の実施の形態7における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、(b)、(c)、平面図(d)、等価回路図(e)である。本実施の形態の特徴は、図9(a)、に示すように、固体電解コンデンサ2の陽極部が相反する方向で交互に配設されるように積層された構成、また、図10(a)〜(c)に示すように、固体電解コンデンサ2の陽極部が相反する方向で交互に配設されるように同一平面に配置された構成としたことである。
この構成によれば、実施の形態4と同様、それぞれの固体電解コンデンサ2の内部を流れる電流の流入経路が互いに逆向きとなり、積層された部分または同一平面に配置された部分において磁界が相殺されることになる。これにより固体電解コンデンサ2のESLを低減することができるので陽極接続端子部4から陰極接続端子部5へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズを除去する効果をさらに向上させることができる。
(実施の形態8)
以下、本発明の実施の形態8について、本発明の特に請求項10に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図11は、本発明の実施の形態8における電子部品内蔵配線基板の断面図(a)、平面図(b)、等価回路図(c)である。本実施の形態の特徴は、図11(a)に示すように、実施の形態6に記載の構成に配線パターン10上に固体電解コンデンサ2よりもESLが低いチップ型コンデンサ15を設けた構成としたことである。さらに、チップ型コンデンサ15は配線パターン10、ビア電極7を介して固体電解コンデンサ2の集電体層9に電気的に接続されている。
この構成によれば、チップ型コンデンサ15を図11のように配置することによりコンデンサとしての容量がさらに拡大され、チップ型コンデンサ15の低ESL特性により陽極接続端子部4から陰極接続端子部5へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズ除去効果をさらに低減することができる。
(実施の形態9)
以下、本発明の実施の形態9について、本発明の特に請求項13、14、15、16、17、18に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
図12は、本発明の実施の形態9における電子部品内蔵配線基板の断面図である。本実施の形態の特徴は、図12に示すように、インダクタ3a、3b、3cが電子部品内蔵配線基板1の内層に形成され、最外層の片側の面に信号線などの配線パターン10が形成され、配線パターン10上に電子部品19が形成されていることである。
この構成によれば、最外層にインダクタ3a、3b、3cを形成しないので、最外層における配線の設計の自由度および搭載する部品の自由度が大幅に向上することができる。
なお、実施の形態4と同様、固体電解コンデンサ2の陽極部が相反する方向で交互に配設されるように積層された構成、また、固体電解コンデンサ2の陽極部が相反する方向で交互に配設されるように同一平面に配置された構成とすることができる。これにより、それぞれの固体電解コンデンサ2の内部を流れる電流の流入経路が互いに逆向きとなり、積層された部分または同一平面に配置された部分において磁界が相殺されることになる。これにより固体電解コンデンサ2のESLを低減することができるので、陽極接続端子部4から陰極接続端子部5へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズを除去する効果をさらに向上させることができる。
なお、実施の形態5と同様、配線パターン10上に固体電解コンデンサ2よりもESLが低いチップ型コンデンサを設けた構成とすることができる。これにより、チップ型コンデンサを配置することによりコンデンサとしての容量がさらに拡大され、チップ型コンデンサの低ESL特性により陽極接続端子部4から陰極接続端子部5へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部4間に流れる高周波ノイズ除去効果をさらに低減することができる。
なお、実施の形態2と同様、陽極である固体電解コンデンサ2の弁金属シート体6の表面に金属層を形成し、この金属層から陽極接続端子部4へは、ビア電極7、配線パターン10、インダクタ3a、3b、3c、貫通電極8を介して電気的に接続することができる。これにより、陽極である弁金属シート体6から内層のビア電極7を介して陽極接続端子部4へ電気を取り出すことができ、配線パターンの設計自由度を向上することができる。
なお、実施の形態3と同様、陰極である固体電解コンデンサ2の集電体層9の表面に金属層を形成し、この金属層から陰極接続端子部5へは、貫通電極を介して安価なめっきプロセスにより電気的に接続することができ、量産性に優れた電子部品内蔵配線基板を実現することができる。
本発明の電子部品内蔵配線基板は、薄型で大容量の固体電解コンデンサを内蔵しているので、小型かつ薄型の実装構造体を実現することができるとともに、高周波ノイズの除去の実現に対しても有用である。
本発明の実施の形態1における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態1における電子部品内蔵配線基板の製造工程を示す工程断面図 本発明の実施の形態2における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図 本発明の実施の形態3における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図 本発明の実施の形態4における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態4における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態5における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態6における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態7における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態7における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態8における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態9における電子部品内蔵配線基板を示す断面図
符号の説明
1 電子部品内蔵配線基板
2 固体電解コンデンサ
3a、3b、3c インダクタ
4 陽極接続端子部
5 陰極接続端子部
6 弁金属シート体
7 ビア電極
8 貫通電極
9 集電体層
10 配線パターン
11 貫通孔
12 プリプレグ
13 金属箔
14 貫通孔
15 チップ型コンデンサ
16、17 金属層
18 貫通電極
19 電子部品

Claims (18)

  1. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部とインダクタとが形成された電子部品内蔵配線基板であって、
    前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体(陽極部)と少なくとも2箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび/またはインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層(陰極部)と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタは導体パターン形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板。
  2. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサの陽極部が相反する方向で交互に配設されるように積層された請求項1に記載の電子部品内蔵配線基板。
  3. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサの陽極部が相反する方向で交互に配設されるように同一平面に配置された請求項1に記載の電子部品内蔵配線基板。
  4. 配線パターン上にチップ型コンデンサが形成された請求項1に記載の電子部品内蔵配線基板。
  5. 固体電解コンデンサの弁金属シート体の表面に金属層が形成され、この金属層からビア電極、配線パターン、インダクタ、貫通電極を介して陽極接続端子部とが電気的に接続された請求項1に記載の電子部品内蔵配線基板。
  6. 固体電解コンデンサの集電体層の表面に金属層が形成され、この金属箔から貫通電極を介して陰極接続端子部とが電気的に接続された請求項1に記載の電子部品内蔵配線基板。
  7. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部とインダクタとが形成された電子部品内蔵配線基板であって、
    前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体(陽極部)と少なくとも2箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび/またはインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層(陰極部)と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタはチップ形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板。
  8. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサの陽極部が相反する方向で交互に配設されるように積層された請求項7に記載の電子部品内蔵配線基板。
  9. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサの陽極部が相反する方向で交互に配設されるように同一平面に配置された請求項7に記載の電子部品内蔵配線基板。
  10. 配線パターン上にチップ型コンデンサが形成された請求項7に記載の電子部品内蔵配線基板。
  11. 固体電解コンデンサの弁金属シート体の表面に金属層が形成され、この金属層からビア電極、配線パターン、インダクタ、貫通電極を介して陽極接続端子部とが電気的に接続された請求項7に記載の電子部品内蔵配線基板。
  12. 固体電解コンデンサの集電体層の表面に金属層が形成され、この金属箔から貫通電極を介して陰極接続端子部とが電気的に接続された請求項7に記載の電子部品内蔵配線基板。
  13. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部と配線パターンが、内層の導体パターンにインダクタが形成された電子部品内蔵配線基板であって、
    前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体(陽極部)と少なくとも2箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび/またはインダクタおよび/またはビア電極および/または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層(陰極部)と電気的に接続した陰極接続端子部とからなることを特徴とする電子部品内蔵配線基板。
  14. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサの陽極部が相反する方向で交互に配設されるように積層された請求項13に記載の電子部品内蔵配線基板。
  15. 少なくとも2つ以上の固体電解コンデンサの陽極部が相反する方向で交互に配設されるように同一平面に配置された請求項13に記載の電子部品内蔵配線基板。
  16. 配線パターン上にチップ型コンデンサが形成された請求項13に記載の電子部品内蔵配線基板。
  17. 固体電解コンデンサの弁金属シート体の表面に金属層が形成され、この金属層からビア電極、配線パターン、インダクタ、貫通電極を介して陽極接続端子部とが電気的に接続された請求項13に記載の電子部品内蔵配線基板。
  18. 固体電解コンデンサの集電体層の表面に金属層が形成され、この金属箔から貫通電極を介して陰極接続端子部とが電気的に接続された請求項13に記載の電子部品内蔵配線基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101958728B1 (ko) * 2017-09-08 2019-03-18 (주)에스엔텍 플라즈마 균일도 측정 장치

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