JP2010016197A - フレキシブル基板の接続構造、光ピックアップ装置およびフレキシブル基板の端部処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続対象基板にフレキシブル基板を重ねた状態で確実に接続し、接続対象基板とフレキシブル基板との接続に対する信頼性を向上することができるフレキシブル基板の接続構造、光ピックアップ装置およびフレキシブル基板の端部処理方法を提供する。
【解決手段】接続対象とする一方のフレキシブル基板２５上に、複数の配線層毎に接続補助部が形成される他方のフレキシブル基板２１の一端部を重ねて載置し、半田付けすることによって各複数の配線層間にわたる半田３２を形成して、高い接合強度の接続部３３を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル基板（Flexible Printed Circuits；略称ＦＰＣ）を他の配線基板に確実に接続するためのフレキシブル基板の接続構造、それによって接続されたフレキシブル基板を具備する光ピックアップ装置およびフレキシブル基板の端部処理方法に関する。

図９は従来技術のフレキシブル基板の接続構造を示す斜視図であり、図１０は図９の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図であり、この先行技術は特許文献１に開示されている。光ピックアップ装置は、対物レンズを保持し、光源、フォーカシングコイルおよびトラッキングコイルなどを具備した光ピックアップ本体に接続される第１フレキシブル基板１と、この第１フレキシブル基板１に接続される接続対象基板としての第２フレキシブル基板２とを有し、これらのフレキシブル基板１，２は、前記光ピックアップ本体がターンテーブルに搭載されたディスク状記録媒体の一半径線に沿うトラッキング方向の移動に追従して変形することによって、光ピックアップ本体の移動を許容し、光ピックアップ本体と筐体側の回路基板とを電気的に接続するように構成されている。

このような第１および第２フレキシブル基板１，２間の接続は、第１フレキシブル基板１の一端部３を第２フレキシブル基板２の一端部４上に重ねて配置し、第１フレキシブル基板１の各配線層５と第２フレキシブル基板２の各配線層６とにわたって、半田７によって接続されている。

特開２００７−５３８７号公報

このような先行技術では、第１フレキシブル基板１の一端部３を第２フレキシブル基板２の一端部４上に重ねると、第１フレキシブル基板１の厚みによって段差が生じ、段差が発生した箇所に溶融半田を確実に付着させることが困難であるため、接続不良の原因となってしまう。また、仮に良好な半田付けが行えたとしても、２枚のフレキシブル基板１，２を重ねた箇所には前記段差が発生しているため、半田７と第２フレキシブル基板２との間には空洞８が生じ、半田７のクラック等による接続不良の発生原因になってしまうという問題がある。

本発明の目的は、接続対象基板にフレキシブル基板を重ねた状態で確実に接続し、接続対象基板とフレキシブル基板との接続に対する信頼性を向上することができるフレキシブル基板の接続構造、光ピックアップ装置およびフレキシブル基板の端部処理方法を提供することである。

本発明は、配線層が形成される接続対象基板上に、フレキシブル基板の一端部を積重して、接続対象基板の配線層と前記フレキシブル基板の配線層とを半田付けによって電気的に接続するためのフレキシブル基板の接続構造であって、
前記フレキシブル基板の一端部には、導電性材料から成り、前記一端部の配線層から端面に沿って厚み方向に延びる接続補助部が設けられることを特徴とするフレキシブル基板の接続構造である。

本発明に従えば、フレキシブル基板の一端部に導電性材料から成る接続補助部が設けられる。この接続補助部は、フレキシブル基板の一端部において、配線層に連なり、端面に沿って厚み方向に延びる。したがって、接続対象基板とフレキシブル基板とを接続するに際して、接続対象基板上にフレキシブル基板の一端部を積重して、接続対象基板の各配線層とフレキシブル基板の一端部の各配線層とにわたって溶融した半田が供給されると、その溶融した半田は接続補助部上にも付着して硬化し、前記従来技術のように、接続対象基板上におけるフレキシブル基板の厚みによる段差に起因する空洞を発生せずに、接続対象基板の各配線層とフレキシブル基板の一端部の各配線層とを半田によって確実に接続することができる。このように接続対象基板の各配線層とフレキシブル基板の一端部の各配線層とが接続補助部を介して確実に接続されるので、接続対象基板とフレキシブル基板との接続に対する信頼性を向上することができる。

また本発明は、前記フレキシブル基板は、両面に各１層の配線層を有し、各配線層は前記接続補助部によって電気的に接続されることを特徴とする。

本発明に従えば、前記フレキシブル基板には両面に各１層の配線層が形成されるので、フレキシブル基板の一端部が接続対象基板上に積重されると、接続対象基板の各配線層と、フレキシブル基板の一端部における前記接続対象基板に対向する側の配線層とが接触した状態となる。また、接続補助部は、フレキシブル基板の一端部の端面に沿って形成されるので、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の配線層と、この一方の配線層とは反対側の他方の配線層とにわたって前記接続補助部が延在し、その接続補助部上に半田が付着し、両面に各１層の配線層が形成される厚みの大きなフレキシブル基板であっても、段差による空洞を生じることなく、確実な接続を実現することができる。

また本発明の前記接続補助部は、銅または銅を主成分とする導電性材料から成ることを特徴とする。

また本発明は、前記接続補助部は、銅または銅を主成分とする導電性材料から成り、表面がニッケルめっきまたは金めっきされていることを特徴とする。

本発明に従えば、接続補助部が銅または銅を主成分とする導電性材料から成るので、接続対象基板の各配線層とフレキシブル基板の各配線層とを、可及的に小さい電気抵抗で接続することができる。

また本発明は、前記接続補助部は、フレキシブル基板の厚み方向に垂直な断面が凹状に形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、接続補助部の断面が凹状とされるので、接続対象基板上でフレキシブル基板の厚みによる空洞の発生が防がれる。また半田との接触面積が大きくなり、接続部の機械的な接続強度を大きくすることができるとともに、より確実な電気的接続状態を実現することができる。

また本発明は、前記接続補助部は、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の表面から他方の表面に向かって前記端面から退避する方向に傾斜して形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、接続補助部が傾斜して形成されるので、接続対象基板上でフレキシブル基板の厚みによる空洞の発生が防がれる。また傾斜に応じて半田との接触面積が増加し、これによって機械的な接続強度を大きくし、電気的な接続状態の信頼性を向上することができる。

また本発明は、前記接続補助部は、フレキシブル基板の厚み方向に垂直な断面が凹状に形成され、この凹状の前記端面に隣接する両端部分が、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の表面から他方の表面に向かって前記端面から退避する方向に傾斜して形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、断面が凹状の接続補助部が傾斜して形成されるので、接続対象基板上でフレキシブル基板の厚みによる空洞の発生が防がれる。また半田との接触面積の増加によって、接続部の機械的な接続強度を向上し、より確実な電気的接続状態を実現して、接続に対する信頼性を向上することができる。

また本発明は、前記接続補助部は、フレキシブル基板の厚み方向に垂直な断面が凹状に形成され、この凹状の前記端面に隣接する両端部分の間の中間部分が、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の表面から他方の表面に向かって前記端面から退避する方向に傾斜して形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、断面が凹状の接続補助部の中間部分が傾斜して形成されるので、接続対象基板上でフレキシブル基板の厚みによる空洞の発生が防がれる。また半田との接触面積の増加によって、接続部の機械的な接続強度を向上し、より確実な電気的接続状態を実現して、接続に対する信頼性を向上することができる。

また本発明は、前記接続対象基板は、前記フレキシブル基板の一端部が積重される領域の配線層の厚みが、前記フレキシブル基板の一端部が積重されない隣接領域における配線層の厚みに比べて、小さく形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、接続対象基板の配線層の厚みが小さく形成されるので、フレキシブル基板の一端部の端面による段差を少なくして、接続対象基板の配線層とフレキシブル基板の配線層との接続強度を向上することができる。

さらに本発明は、前記フレキシブル基板の接続構造を用いて接続されたフレキシブル基板を具備することを特徴とする光ピックアップ装置である。

本発明に従えば、光ピックアップ装置は、前記接続構造を適用して接続対象基板に接続されたフレキシブル基板を具備するので、トラッキング方向に頻繁に移動する光ピックアップ部などに電力供給および信号伝送などを行うために前記フレキシブル基板を好適に実施することができ、断線などの故障の発生を格段に減少させて、信頼性の高い光ピックアップ装置を実現することができる。

さらに本発明は、両面に各１層の配線層を有するフレキシブル基板に、各配線層間にわたって貫通する孔を形成する工程と、
前記孔が形成されたフレキシブル基板の前記孔に臨む内周面に、金属から成るめっき層を形成する工程と、
前記めっき層が形成されたフレキシブル基板を、前記めっき層を分断する位置で長手方向に垂直に切断して、この切断によって形成された端面に前記分断されためっき層の一部から成る接続補助部が残着した端部を形成する工程とを含むことを特徴とするフレキシブル基板の端部処理方法である。

本発明に従えば、両面に各１層の配線層を有するフレキシブル基板に、各配線層間にわたって貫通する孔を形成し、孔に臨む内周面に金属から成る下地層を形成し、下地層に銅または銅を主成分とする導電性材料から成る成長層を形成した後、成長層を分断する位置で、フレキシブル基板を長手方向に垂直に切断することによって、端部に接続補助部が設けられたフレキシブル基板が実現される。

本発明のフレキシブル基板の接続構造によれば、接続対象基板上におけるフレキシブル基板の厚みによる段差に起因する空洞の発生を防止し、接続対象基板の各配線層とフレキシブル基板の一端部の各配線層とを半田によって確実に接続することができ、接続対象基板とフレキシブル基板との接続に対する信頼性を向上することができる。

また本発明の光ピックアップ装置によれば、トラッキング方向に頻繁に移動する光ピックアップ部などに電力供給および信号伝送などを行うに際して、断線などの故障の発生を格段に減少させて、信頼性の高い光ピックアップ装置を実現することができる。

さらに本発明のフレキシブル基板の端部処理方法によれば、両面に各１層の配線層を有するフレキシブル基板に、各配線層間にわたって貫通する孔を形成し、孔に臨む内周面に金属から成るめっき層を形成した後、めっき層を分断する位置で、フレキシブル基板を長手方向に垂直に切断することによって、端部に接続補助部が設けられたフレキシブル基板を容易に実現することができる。

図１は本発明の実施の一形態のフレキシブル基板の接続構造が適用された駆動側フレキシブル基板２１を具備する光ピックアップ装置２０の簡略化した平面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。なお、図１はディスク状記録媒体を上方から見た平面を示す。本実施形態では、ディスク状記録媒体に記録された信号の再生またはディスク状記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置２０で使用されるアクチュエータ側フレキシブル基板２１と処理回路基板に接続される処理回路側フレキシブル基板２５との接続構造について説明し、アクチュエータ側フレキシブル基板２１は、本発明のフレキシブル基板の端部処理方法によって形成される。

光ピックアップ装置２０は、アクチュエータ側フレキシブル基板２１と、レーザ光を出射する光源であるレーザユニット２２、ターンテーブル３１上のディスク状記録媒体（図示せず）の情報記録面にレーザ光を集光する対物レンズ２３、アクチュエータ側フレキシブル基板２１が接続され、回折格子などの光学部品が搭載されるシャーシ２４、および前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１が接続される接続対象基板である処理回路側フレキシブル基板２５を含む。

対物レンズ２３は、レンズホルダ２６に搭載され、レンズホルダ２６にはコイル２７が巻回される。このコイル２７と磁石２８との電磁気力によって、対物レンズ２３をディスク状記録媒体の情報記録面のトラック上の信号を読む位置に制御することができる。レンズホルダ２６は、支持部材２９に固定されたワイヤばね３０によって変位自在に支持されている。

前記対物レンズ２３およびレンズホルダ２６を駆動する前記コイル２７を含んで、アクチュエータを構成する。前記コイル２７に電気信号を流すために、前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１と、前記処理回路側フレキシブル基板２５とは、シャーシ２４上で重ね合わせ、半田３２によって電気的に接続されている。

図３はアクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部の一部分を拡大した斜視図であり、図４は各フレキシブル基板２１，２５間の接続部３３付近の断面図であり、図５は接続部３３付近の斜視図である。なお、図５は図解の容易のため左側２箇所の接続部３３だけを示し、右側２箇所は接続前の状態を示している。前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１は、大略的に帯状の基層４０と、基層４０の一表面上に形成される複数の配線層４１と、基層４０の他表面上に形成される複数の配線層４２とを有する。

前記基層４０は、ポリエステルおよびポリイミドなどの電気絶縁性合成樹脂製フィルムから成る。各複数の配線層４１，４２は、一例として述べると、各配線層４１，４２の基材である銅箔の表面を研磨またはアルカリ処理などによって表面処理して清浄化し、銅箔表面の有機物などの異物を除去する。表面処理を行った銅箔の表面に、基層４０の素材であるポリエチレンまたはポリイミドなどを溶媒に溶解または分散させた溶液を塗布し、乾燥および硬化させて、基層４０の両面に銅箔が積層された３層構造体を形成する。

このようにして得られた３層構造体の各銅箔の表面にフォトレジスト液を塗布してプリベークした後、フォトマスクを形成して露光現像し、各銅箔上にフォトレジストパターンを作製する。このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチング液で各銅箔をエッチングした後、フォトレジストパターンを剥離することによって、基層４０の両面に銅箔から成る配線層４１，４２が配線パターンとして形成される。

これらの配線層４１，４２の形成は、前述のようなエッチング処理に限定されるものではなく、めっき法などが採用されてもよい。なお、基層４０の両面に各複数の配線層４１，４２を形成した後に、各配線層４１，４２を保護するために、パターン形成後にポリエチレンまたはポリイミドから成る保護層がそれぞれ形成されてもよい。

前記処理回路側フレキシブル基板２５は、基層４３の一表面にのみ複数の配線層４４が形成される点で、前述のアクチュエータ側フレキシブル基板２１と相違するが、基層４３および配線層４４の材質およびパターン形成方法は、前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１と同様である。処理回路側フレキシブル基板２５の配線層４４は、前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１の各複数の配線層４１，４２と同様な幅およびピッチで形成されている。

前記一表面上に配線層４４が形成される接続対象基板としての前記処理回路側フレキシブル基板２５上には、前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部が積重される。この状態では、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の下方の配線層４２は、処理回路側フレキシブル基板２５の配線層２５上に重ねられて直接接触している。このようなアクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部には、導電性材料から成り、前記一端部の図４において上方に臨む一表面上の複数の配線層４１から端面４６に沿って下方に臨む他表面上の複数の配線層４２にわたって厚み方向に延びる接続補助部４７が、各複数の配線層４１，４２毎に設けられる。

これらの接続補助部４７は、両面に各１層の配線層４１，４２を有する前記アクチュエータ側フレキシブル基板２１に、各配線層４１，４２間にわたって各配線層４１，４２の幅よりも小さい直径の孔を、厚み方向に貫通して形成し、各孔に臨む内周面４８に銅めっき処理を行うことによってめっき層を形成した後、めっき層を分断する位置で、フレキシブル基板を長手方向に垂直に切断することによって、端部に接続補助部４７が設けられたアクチュエータ側フレキシブル基板２１を得ることができる。

前述のようにアクチュエータ側フレキシブル基板２１には、両面に各１層の配線層４１，４２が形成されるので、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部が接続対象基板である処理回路側フレキシブル基板２５上に積重されると、処理回路側フレキシブル基板２５の各配線層４４と、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部における前記対向する側の配線層４２とが接触した状態となる。また、接続補助部４７は、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部の端面４６に沿って形成されるので、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の前記処理回路側フレキシブル基板２５に臨む一方の配線層４２と、この一方の配線層４２とは反対側の他方の配線層４１とにわたって前記接続補助部４７が延在し、その接続補助部４７上に半田３２が付着し、両面に各１層の配線層４１，４２が形成される厚みの大きなアクチュエータ側フレキシブル基板２１であっても、段差による空洞を生じることなく、確実な接続状態を実現することができる。

本発明の実施の他の形態では、所定の幅および長さに外形を切断等によって成形したアクチュエータ側フレキシブル基板２１に、ニッケル・金めっき処理を行うことによって、銅の表面にニッケル・金が付着し、そのアクチュエータ側フレキシブル基板２１を処理回路側フレキシブル基板２５上に重ねて半田３２によって接続し、より一層接合強度を向上するようにしてもよい。

図６は本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル基板の接続構造を示す接続部３３付近の拡大断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図１〜図５の実施形態で説明したように、銅めっき処理まで行い、外形をカットするとき、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の素材を面方向に垂直にカットするのではなく、少し傾斜をつけてカットすることによって、接続補助部４７の端面は処理回路側フレキシブル基板２５に向かって緩やかな傾斜を有し、溶融状態の半田が流れ易くなり、接合強度を向上することができる。

図７は本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル基板の接続構造を示す接続部３３付近の拡大断面図である。なお、前述の各実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図１〜図５の実施形態で説明したような方法でアクチュエータ側フレキシブル基板２１を作製するが、厚み方向に貫通する前記孔を形成するとき、アクチュエータ側フレキシブル基板２１の表面に対し垂直にあけるのではなく、斜めにあけることによって、外形をカットするとアクチュエータ側フレキシブル基板２１に形成された銅めっき層に覆われた半円は、処理回路側フレキシブル基板２５の表面に対して傾斜のつけられた形状となり、アクチュエータ側フレキシブル基板２１と処理回路側フレキシブル基板２５とを重ねて半田３２によって接続すると、接合強度を向上することができる。

図８は本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル基板の接続構造を示す接続部３３付近の断面図である。第５の実施形態と示した説明図である。なお、前述の各実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図１〜図５の実施形態で説明したような方法でアクチュエータ側フレキシブル基板２１は製造するのであるが、処理回路側フレキシブル基板２５の銅箔を、アクチュエータ側フレキシブル基板２１と重なる部分の配線層４４を、ハーフエッチング処理によって、半分程度の厚みとし、アクチュエータ側フレキシブル基板２１と処理回路側フレキシブル基板２５とを重ねた状態における段差を少なくし、半田３２の密着性をさらに高めて、接着強度を向上することができる。

本発明は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＢＤ（Blu-
ray Disc（登録商標））などのディスク状記録媒体の記録・再生に使用され、内外周に高速に移動することが要求される光ピックアップに用いられるフレキシブル基板に好適に実施することができる。この場合、フレキシブル基板同士の接続強度が向上されているので、より信頼性の高い装置を実現することができる。

本発明のさらに他の実施形態では、接続対象基板はフレキシブル基板だけでなく、その他の硬質のプリント基板へのフレキシブル基板の接続を行う場合にも、本発明を好適に実施することができる。

本発明の実施の一形態のフレキシブル基板の接続構造が適用された駆動側フレキシブル基板２１を具備する光ピックアップ装置２０の簡略化した平面図である。 図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。 アクチュエータ側フレキシブル基板２１の一端部の一部分を拡大した斜視図である。 各フレキシブル基板２１，２５間の接続部３３付近の断面図である。 接続部３３付近の斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル基板の接続構造を示す接続部３３付近の拡大断面図である。 本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル基板の接続構造を示す接続部３３付近の拡大断面図である。 本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル基板の接続構造を示す接続部３３付近の断面図である。 従来技術のフレキシブル基板の接続構造を示す斜視図である。 図９の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。

符号の説明

２０ 光ピックアップ装置
２１ 駆動側フレキシブル基板
２２ レーザユニット
２３ 対物レンズ
２４ シャーシ
２５ 処理回路側フレキシブル基板
２６ レンズホルダ
２７ コイル
２８ 磁石
２９ 支持部材
３０ ワイヤばね
３２ 半田
３３ 接続部
４０，４３ 基層
４１，４２，４４ 配線層
４６ 端面
４７ 接続補助部

Claims (11)

1. 配線層が形成される接続対象基板上に、フレキシブル基板の一端部を積重して、接続対象基板の配線層と前記フレキシブル基板の配線層とを半田付けによって電気的に接続するためのフレキシブル基板の接続構造であって、
   前記フレキシブル基板の一端部には、導電性材料から成り、前記一端部の配線層から端面に沿って厚み方向に延びる接続補助部が設けられることを特徴とするフレキシブル基板の接続構造。
2. 前記フレキシブル基板は、両面に各１層の配線層を有し、各配線層は前記接続補助部によって電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板の接続構造。
3. 前記接続補助部は、銅または銅を主成分とする導電性材料から成ることを特徴とする請求項１または２記載のフレキシブル基板の接続構造。
4. 前記接続補助部は、銅または銅を主成分とする導電性材料から成り、表面がニッケルめっきまたは金めっきされていることを特徴とする請求項３記載のフレキシブル基板の接続構造。
5. 前記接続補助部は、フレキシブル基板の厚み方向に垂直な断面が凹状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフレキシブル基板の接続構造。
6. 前記接続補助部は、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の表面から他方の表面に向かって前記端面から退避する方向に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフレキシブル基板の接続構造。
7. 前記接続補助部は、フレキシブル基板の厚み方向に垂直な断面が凹状に形成され、この凹状の前記端面に隣接する両端部分が、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の表面から他方の表面に向かって前記端面から退避する方向に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフレキシブル基板の接続構造。
8. 前記接続補助部は、フレキシブル基板の厚み方向に垂直な断面が凹状に形成され、この凹状の前記端面に隣接する両端部分の間の中間部分が、フレキシブル基板の前記接続対象基板に臨む一方の表面から他方の表面に向かって前記端面から退避する方向に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフレキシブル基板の接続構造。
9. 前記接続対象基板は、前記フレキシブル基板の一端部が積重される領域の配線層の厚みが、前記フレキシブル基板の一端部が積重されない隣接領域における配線層の厚みに比べて、小さく形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のフレキシブル基板の接続構造。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載のフレキシブル基板の接続構造を用いて接続されたフレキシブル基板を具備する光ピックアップ装置。
11. 両面に各１層の配線層を有するフレキシブル基板に、各配線層間にわたって貫通する孔を形成する工程と、
    前記孔が形成されたフレキシブル基板の前記孔に臨む内周面に、金属から成るめっき層を形成する工程と、
    前記めっき層が形成されたフレキシブル基板を、前記めっき層を分断する位置で長手方向に垂直に切断して、この切断によって形成された端面に前記分断されためっき層の一部から成る接続補助部が残着した端部を形成する工程とを含むことを特徴とするフレキシブル基板の端部処理方法。

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