JP2010146877A - Connection device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接続装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to a connection device and an electronic apparatus.
現在、携帯機器を中心に電磁波ノイズ低減、データ伝送容量引き上げ、配線数削減等を目的として、従来からの電気配線を置き換える光配線の開発が活発に行なわれている。光配線の一つの形態として、光ファイバや光導波路を伝送媒体とし、伝送媒体の送信側に半導体レーザ等の半導体発光素子を、受信側に半導体受光素子を実装する構成が知られている(特許文献1〜4)。 Currently, optical wiring that replaces conventional electrical wiring is being actively developed mainly for portable devices in order to reduce electromagnetic noise, increase data transmission capacity, reduce the number of wirings, and the like. As one form of optical wiring, a configuration is known in which an optical fiber or an optical waveguide is used as a transmission medium, a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser is mounted on the transmission side of the transmission medium, and a semiconductor light receiving element is mounted on the reception side (patent) Literatures 1-4).
光電変換を行なう部品を含めたコネクタとしては、カードエッジタイプのコネクタ(例えば、特許文献5)やスタックタイプのコネクタが知られている。 As a connector including a component that performs photoelectric conversion, a card edge type connector (for example, Patent Document 5) and a stack type connector are known.
本発明は、電気接続部を有する基板において、貫通穴が形成されていない場合と比べ、薄型の接続装置及び電子機器を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to obtain a thin connection device and electronic device as compared with a case where a through hole is not formed in a substrate having an electrical connection portion.
請求項1に記載の発明は、接続装置において、光が伝播する光導波路が形成された光導波路層と、電気配線が形成され前記光導波路層と重なり合う電気配線板層と、を有する基板と、前記基板を貫通する貫通穴と、前記貫通穴内に挿入されて前記電気配線と電気的に接続されると共に、外部と電気的に接続される電気接続部と、を有している。 The invention according to claim 1, in the connection device, a substrate having an optical waveguide layer in which an optical waveguide through which light propagates is formed, and an electrical wiring board layer in which electrical wiring is formed and overlaps the optical waveguide layer; A through hole penetrating the substrate; and an electrical connection portion that is inserted into the through hole to be electrically connected to the electrical wiring and electrically connected to the outside.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の接続装置において、前記貫通穴が2つ設けられ、2つの前記貫通穴の間に電気配線を有する前記第1領域が設けられ、それ以外の部分に光を発光又は受光する光素子が搭載される第2領域が設けられている。 According to a second aspect of the present invention, in the connecting device according to the first aspect, the two through holes are provided, the first region having an electric wiring is provided between the two through holes, and the others A second region in which an optical element that emits or receives light is mounted is provided in this portion.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の接続装置において、前記電気接続部は、前記貫通穴へ挿入される挿入部と、前記挿入部より外側へ張り出し前記貫通穴へ入らない鍔部と、を備え、前記貫通穴の周囲には、前記鍔部が嵌る凹部が形成されている。 According to a third aspect of the present invention, in the connection device according to the first or second aspect, the electrical connection portion includes an insertion portion that is inserted into the through hole, and projects outward from the insertion portion and enters the through hole. A recess that fits the flange is formed around the through hole.
請求項4に記載の発明は、電子機器において、請求項1〜3の何れか1項に記載の接続装置が複数設けられ、複数の前記接続装置の中の二つのうち、一方の接続装置の電気接続部に接続されると共に、他方の接続装置の電気接続部に接続される接続部材を有している。 According to a fourth aspect of the present invention, in the electronic device, a plurality of the connection devices according to any one of the first to third aspects are provided, and one of the two connection devices is provided. It has a connection member connected to the electrical connection part and connected to the electrical connection part of the other connection device.
請求項1に記載の発明によれば、電気接続部を有する基板に貫通穴が形成されていない場合と比べ、接続装置の高さを低くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the height of the connection device can be reduced as compared with the case where the through hole is not formed in the substrate having the electrical connection portion.
請求項2に記載の発明によれば、電子部品用電気配線において、光素子用の通過穴を回避する引き回しが不要となる。 According to the second aspect of the present invention, in the electrical wiring for an electronic component, it is not necessary to route the optical element so as to avoid the passage hole for the optical element.
請求項3に記載の発明によれば、電気接続部の鍔部が基板の表面から出っ張らないようにすることができる。 According to the invention described in claim 3, it is possible to prevent the flange portion of the electrical connection portion from protruding from the surface of the substrate.
請求項4に記載の発明によれば、電子機器において、電気接続部を有する基板に貫通穴が形成されていない場合と比べ、電子機器の高さを低くすることができる。 According to the invention described in claim 4, in the electronic device, the height of the electronic device can be reduced as compared with the case where the through hole is not formed in the substrate having the electrical connection portion.
次に、本実施の形態に係る接続装置について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能・作用を有する部材には、全図面を通じて同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。 Next, the connection device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is provided to the member which has the substantially the same function and effect | action through all the drawings, and the overlapping description may be abbreviate | omitted.
図1には、接続装置10の概念図が示されている。図1に示すように、接続装置10は、略長方形状を成しており、光が伝播する光導波路層12と、光素子14などの電子部品が搭載された電気配線板層16と、が重なり合って構成された光電混載基板18を備えている。ここで、「光電混載基板」とは、光部品と電子部品の実装が可能な基板のことをいう。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the
次に、電気配線板層16及び光導波路層12についてそれぞれ説明する。
Next, the electrical
(電気配線板層) (Electric wiring board layer)
まず、電気配線板層16について説明する。図1に示すように、電気配線板層16は光電混載基板18の下部に位置しており、電気配線板層16の角部には、それぞれ光素子14が搭載されている。
First, the electrical
具体的には、電気配線板層16の幅方向の一端側の、長手方向に沿った一端側には、発光素子20が搭載され、その他端側には受光素子22が搭載されている。そして、電気配線板層16の幅方向の他端側の、長手方向に沿った一端側には、受光素子24が搭載され、その他端側には発光素子26が搭載されている。
Specifically, the
また、発光素子20の、電気配線板層16の長手方向外側には、該発光素子20を駆動させるための駆動IC28が搭載されており、受光素子22の、電気配線板層16の長手方向外側には、該受光素子22を駆動させるための駆動IC30が搭載されている。
In addition, a driving IC 28 for driving the
そして、発光素子26の、電気配線板層16の長手方向外側には、該発光素子26を駆動させるための駆動IC32が搭載されており、受光素子24の、電気配線板層16の長手方向外側には、該受光素子24を駆動させるための駆動IC34が搭載されている。
A driving IC 32 for driving the
さらに、図2及び図3に示すように、発光素子20及び受光素子22の電気配線板層16側には、通過穴36、38がそれぞれ形成されており、発光素子20から出射された光が該通過穴36を通過し、通過穴38を通過した光が受光素子22によって受光される(後述する)。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, through
そして、図2に示すように、発光素子26及び受光素子24の電気配線板層16側には、通過穴40、42がそれぞれ形成されており、発光素子26から出射された光が該通過穴40を通過し、通過穴42を通過した光が受光素子24によって受光される(後述する)。
As shown in FIG. 2,
また、電気配線板層16には、これらの電子部品に電圧を印加するため、電気配線が引き回されている(後述する)。また、図示はしないが、LSIなどの集積回路など、光素子14以外の電子部品も搭載されており、電気配線板層16には,光素子14以外のこれらの電子部品に電圧を印加するための電気配線も引き回されている(後述する)。
In addition, electrical wiring is routed on the electrical
(光導波路層) (Optical waveguide layer)
次に、光導波路層12について説明する。図1及び図2に示すように、光導波路層12は、電気配線板層16の上面に設けられており、クラッド12Aと、クラッド12Aに埋設された光導波路コア44、46と、を有している。クラッド12Aは、光導波路コア44、46よりも屈折率が低い材料で構成され、光導波路コア44、46の周囲を取り囲んで配設されている。
Next, the
光導波路コア44は、平面視にて電気配線板層16の発光素子20と受光素子22を結ぶ線上に位置しており、光導波路コア44の両端側には、平面視にて電気配線板層16の通過穴36、38と対応する位置に、光導波路コア44を伝播する光の光路変換部となる、反射面48、50(図3で示す傾斜面)が金属膜で形成されている。
The
また、光導波路コア46は、発光素子26と受光素子24を結ぶ線上に位置しており、光導波路コア44の両端側には、平面視にて電気配線板層16の通過穴40、42と対応する位置に、光導波路コア46を伝播する光の光路変換部となる、反射面52、54(反射面48、50と同様)が形成されている。
The
なお、図3に示すように、反射面48、50(反射面52、54も同様)は、光導波路コア44の長手方向に対して、例えば45°の角度をなすように形成されているが、反射面48としての金属膜を介して光路変換を行うため、導波路の臨界角以下のずれであれば十分に機能する。
As shown in FIG. 3, the
(接続装置) (Connecting device)
次に、本実施の形態に係る接続装置10について説明する。図1に示すように、光電混載基板18の長手方向両端側の中央部には、電気配線板層16及び光導波路層12を貫通する矩形状の貫通穴56、58が形成されており、光送受信を行なう角状の雌コネクタ(電気接続部)60、62の挿入部61、63がそれぞれ嵌め込み可能とされている。
Next, the
挿入部61、63の中央部には、矩形状の差込口61A、63Aが設けられており、雄コネクタ78、80(図5参照)が差込可能とされている。また、雌コネクタ60、62の一端部には、挿入部61、63よりも幅広の鍔部64、66が設けられている。
この鍔部64、66が電気配線板層16側となるように雌コネクタ60、62は挿入可能とされており(図4参照)、後述する電極部68、70を介して該鍔部64、66が電気配線板層16の貫通穴56、58の周縁部に当たった状態で、雌コネクタ60、62は光電混載基板18に対して位置決めされる(図5参照)。
The
ここで、鍔部64、66の長手方向の段差面64A、66Aからは、雌コネクタ60、62と電気的に接続された一対の電極部68と電極部70が、鍔部64、66の幅方向の両側からそれぞれ張り出している。一方、電気配線板層16には該電気配線板層16と電気的に接続された一対の電極部72と電極部74がそれぞれ設けられており、該電極部72、74にはハンダ(図示省略)が塗布されている。
Here, from the
雌コネクタ60、62を貫通穴56、58内へ挿入させた状態で、雌コネクタ60、62の電極部68、70と電気配線板層16の電極部72、74とが対面するようになっている。光電混載基板18をフロー層等に入れることでハンダが溶融し、該ハンダを介して電極部68、70が電極部72、74に固定されることになる。
With the
そして、図5に示すように、雌コネクタ60には、接続部材としての基板(回路基板)75に設けられた雄コネクタ78が接続可能とされ、雌コネクタ62には、基板(回路基板)76に設けられた雄コネクタ80が接続可能とされている。そして、光電混載基板18の電気配線板層16に搭載された電子部品と基板75、76に搭載された電子部品との間で電気信号の送受信が行われる。ここで、基板75、76は、光電混載基板18と電気的に接続可能であれば良いため、必ずしも基板である必要はなく、雄コネクタが接続された電気配線等であっても良い。
As shown in FIG. 5, a
ところで、本実施形態では、図2に示すように、光素子14を光電混載基板18の角部に設け、光導波路コア44、46を光導波路層12の幅方向の両端側に設けている。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the
そして、光電混載基板18の長手方向両端側に位置する、貫通穴56、58の外側に、光素子14を駆動させるための光素子用電気配線を引き回し、光電混載基板18の長手方向の中央側に位置する、貫通穴56と貫通穴58の内側に、発光素子20、26及び受光素子22、24、駆動IC28、30、32、34等光素子用の電子部品以外の電子部品を駆動させるための電子部品用電気配線を引き回している。
Then, the electrical wiring for the optical element for driving the
つまり、光素子用電気配線とそれ以外の電子部品用電気配線とを分け、貫通穴56、58の内側(光電混載基板18の長手方向の中央側)を電子部品用電気配線領域Bとし、それ以外の部分(光電混載基板18の長手方向の両端側)を光素子用電気配線領域Aとしている。
That is, the optical element electrical wiring and the other electronic component electrical wiring are separated, and the inside of the through
そして、貫通穴56、58の幅方向の両端側については、光素子用電気配線領域A及び電子部品用電気配線領域Bとしているが、光素子用電気配線領域A又は電子部品用電気配線領域Bとしても良い。
The both ends of the through
次に、本実施形態に係る接続装置の作用について説明する。 Next, the operation of the connection device according to this embodiment will be described.
本実施形態では、図2に示すように、電気配線板層16に搭載された発光素子20から光が出射されると、この光は通過穴36を通過し、光導波路コア44の一端部に位置する反射面48によって反射され、該光導波路コア44内を伝播する。そして、光導波路コア44の他端部に位置する反射面50によって、光導波路コア44内を伝播した光は反射され、通過穴38を通過して、受光素子22で受光される(いわゆる送信用光導波路)。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, when light is emitted from the
また、電気配線板層16に搭載された発光素子26から光が出射されると、この光は通過穴40を通過し、光導波路コア46の一端部に位置する反射面52によって反射され、該光導波路コア46内を伝播する。そして、光導波路コア46の他端部に位置する反射面54によって、光導波路コア46内を伝播した光は反射され、通過穴42を通過して、受光素子24で受光される(いわゆる受信用光導波路)。
Further, when light is emitted from the
そして、この光送受信と共に、光導波路層12に設けられた電気配線板層16を通じて、例えば、電力供給、電気信号の送受信、接地等、電気的な処理も行われる。
Then, along with this optical transmission / reception, electrical processing such as power supply, transmission / reception of electric signals, and grounding is also performed through the electric
ここでは、発光素子20から光信号を送信するための光導波路を送信用光導波路とし、受光素子24により光信号を受信するための光導波路を受信用光導波路としているが、発光素子26から見た場合には、送信用光導波路と受信用光導波路とが逆転することは言うまでもない。
Here, an optical waveguide for transmitting an optical signal from the
また、本実施形態では、光電混載基板18に貫通穴56、58を貫通し、該貫通穴56、58内へ雌コネクタ60、62を挿入して電気配線板層16と電気的に接続している。このため、光電混載基板18の側面にコネクタを接続したり、光電混載基板18の上面にコネクタを接続したりする場合と比較すると、接続装置10の平面積が小さく、或いは、接続装置10の高さが低くなる。
In the present embodiment, the through-
さらに、本実施形態では、予め光素子14が搭載された光電混載基板18に雌コネクタ60、62を取付けるようにしている。一般的に、光導波路層12に対する光素子14の位置決めは難しく、僅かな位置ずれによって光が伝播されない場合も生じる。
Further, in the present embodiment, the
つまり、本実施形態のように、接続装置10として、予め光導波路層12に対して光素子14を位置決めすることで、光導波路コア44、46が形成された部材と光素子14が設けられた部材とを別々に設けて互いに接続させる場合と比較して、品質が向上する。
That is, as in the present embodiment, the
一方、発光素子20、26から発光又は受光素子22、24が受光する光を光導波路層12へ通過させるためには、発光素子20、26及び受光素子22、24が搭載された光電混載基板18に光を通過させるための通過穴36、38、40、42が必要となるが、この通過穴36、38、40、42部分には、少なくとも電気配線を引き回すことはできない。
On the other hand, in order to allow light emitted from the
光電混載基板18の電気配線は、光素子用電気配線と光素子以外の電子部品用電気配線とがあり、この電子部品用電気配線は光素子用電気配線よりも引き回しに必要な面積が大きい。
The electrical wiring of the opto-
このため、貫通穴56、58の内側に電子部品用電気配線を引き回し、それ以外の部分に光素子用電気配線を引き回すようにすることで、単純に光素子用電気配線領域Aと電子部品用電気配線領域Bを分けたことによって得られる光電混載基板18の狭幅化だけではなく、電子部品用電気配線領域Bにおいて、通過穴36、38、40、42を回避するための領域を確保する必要がなくなるため、その分の光電混載基板18の狭幅化も得られる。
For this reason, the electrical wiring for electronic components is routed inside the through
また、光素子用電気配線領域Aと電子部品用電気配線領域Bを分けることで、光素子用電気配線と電子部品用電気配線との間で電気信号のクロストークが低減される。 Further, by separating the optical element electrical wiring area A and the electronic component electrical wiring area B, crosstalk of electrical signals between the optical element electrical wiring and the electronic component electrical wiring is reduced.
(その他の実施形態) (Other embodiments)
本実施形態では、図1に示すように、光電混載基板18の下部に電気配線板層16を設け、該電気配線板層16の上部に光導波路層12を設けて、光導波路層12側から雄コネクタ78、80(図5参照)を差込み可能としたが、光電混載基板18に貫通穴56、58を貫通し、電気配線板層16と電気的に接続する雌コネクタ60、62を該貫通穴56、58内へ挿入することができれば良いため、実施形態はこれに限るものではない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an electrical
例えば、図6に示すように、鍔部82、84側に差込口82A、84Aを設けた雌コネクタ86、88を光電混載基板18に固定させるようにしても良い。この場合、光電混載基板18の下部に光導波路層12を設け、該光導波路層12の上部に電気配線板層16を設ける。
For example, as shown in FIG. 6,
図1に示すように、電気配線板層16を光電混載基板18の下部に設けた場合、光電混載基板18の下方から雌コネクタ60、62の挿入部61、63を貫通穴56、58へ挿入して、雌コネクタ60、62を光電混載基板18に固定させるが、図6に示すように、電気配線板層16を光電混載基板18の上部に設けた場合、光電混載基板18の上方から雌コネクタ86、88の挿入部83、85を貫通穴56、58へ挿入し、該雌コネクタ86、88を光電混載基板18に固定させることができる。
As shown in FIG. 1, when the electrical
また、これ以外にも、図7に示すように、電気配線板層92に設けた貫通穴56、58よりも大きい凹部94、96を光導波路層90に形成し、該光導波路層90を上にした光電混載基板98を用いて、該光電混載基板98に雌コネクタ86、88を固定させるようにしても良い。
In addition to this, as shown in FIG. 7, recesses 94 and 96 larger than the through
凹部94、96は、雌コネクタ86、88の鍔部82、84及び電極部68、70が収容可能な大きさとされており、電気配線板層92の光導波路層90側には、雌コネクタ86、88の電極部68、70と電気的に接続される電極部100、102を設ける。
The
そして、図8に示すように、光電混載基板98の上方から雌コネクタ86、88の挿入部83、85を貫通穴56、58へ挿入すると、図9に示すように、雌コネクタ86、88の鍔部82、84は凹部94、96内に収容される。
Then, as shown in FIG. 8, when the
ここで、雌コネクタ86、88の鍔部82、84の高さを光導波路層90の肉厚以下とすることで、光導波路層90の上面から雌コネクタ86、88の鍔部82、84が露出することはない。つまり、図5に示す実施形態と比較して、光導波路層90から露出する雌コネクタ86、88の露出量はさらに低減される。
Here, by setting the height of the
以上説明した光電混載基板18を備えた接続装置10を用いて携帯電話などの電子機器に適用させることもできる。例えば、一例として、図10に示すように、携帯電話104の送話部106に、IC等の電子部品からなる制御回路や記憶回路などの部品が搭載された基板75(図5参照)を配設し、携帯電話104の受話部108には表示部などの電気回路用電子部品が搭載された基板76を配設する。
The
そして、図5に示す光電混載基板18の雌コネクタ60を基板75の雄コネクタ78(図5参照)に嵌合させ、光電混載基板18の雌コネクタ62を基板76の雄コネクタ80(図5参照)に嵌合させることで、該光電混載基板18の光導波路層12及び電気配線板層16によって、基板75と基板76の間で、光信号及び電気信号の送受信が行われる。
Then, the
なお、ここでは、基板75、76を二つ設けたが、接続装置10によって基板75、76同士を接続することができれば良いため、この基板75、76は二つに限られるものではない。
Although two
また、上記の実施形態では、発光素子及び受光素子の両方を実装した光送受信部の間で双方向の光通信を行う光送受信装置について説明したが、発光素子を備えた光送信部と受光素子を備えた光受信部との間で一方向の光通信を行う光送受信装置としてもよい。また、光素子として、発光素子及び受光素子を用いたが、フォトセンサを用いても良い。 Further, in the above embodiment, the optical transmission / reception apparatus that performs bidirectional optical communication between the optical transmission / reception units on which both the light emitting element and the light receiving element are mounted has been described. It is good also as an optical transmitter-receiver which performs one-way optical communication with the optical receiver provided with. Further, although the light emitting element and the light receiving element are used as the optical elements, a photo sensor may be used.
以上のように、本形態はあくまでも一実施例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。 As described above, this embodiment is merely an example, and it is needless to say that the embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
10 接続装置
12 光導波路層(光電混載基板)
14 光素子
16 電気配線板層(光電混載基板)
18 光電混載基板
20 発光素子(光素子、光電子部品)
22 受光素子(光素子、光電子部品)
24 受光素子(光素子、光電子部品)
26 発光素子(光素子、光電子部品)
28 駆動IC(光電子部品)
30 駆動IC(光電子部品)
32 駆動IC(光電子部品)
34 駆動IC(光電子部品)
56 貫通穴
58 貫通穴
60 雌コネクタ(電気接続部)
61 挿入部(電気接続部)
62 雌コネクタ(電気接続部)
63 挿入部(電気接続部)
64 鍔部(電気接続部)
66 鍔部(電気接続部)
75 基板(接続装置)
76 基板(接続装置)
82 鍔部(電気接続部)
83 挿入部(電気接続部)
84 鍔部(電気接続部)
85 挿入部(電気接続部)
86 雌コネクタ
88 雌コネクタ
90 光導波路層(光電混載基板)
92 電気配線板層(光電混載基板)
94 凹部
98 光電混載基板
104 携帯電話(電子機器)
A 光素子用電気配線領域(第2領域)
B 電子部品用電気配線領域(第1領域)
10
14
18 Optoelectronic
22 Light receiving element (optical element, optoelectronic component)
24 Light receiving element (optical element, optoelectronic component)
26 Light emitting elements (optical elements, optoelectronic components)
28 Drive IC (optoelectronic component)
30 Drive IC (optoelectronic component)
32 Drive IC (optoelectronic component)
34 Drive IC (optoelectronic component)
56 Through
61 Insertion part (electrical connection part)
62 Female connector (electrical connection)
63 Insertion part (electrical connection part)
64 buttock (electrical connection)
66 collar (electrical connection)
75 Substrate (connection device)
76 Substrate (connection device)
82 buttock (electrical connection)
83 Insertion part (electrical connection part)
84 Buttocks (electrical connection)
85 Insertion part (electrical connection part)
86
92 Electric wiring board layer (photoelectric hybrid board)
94
A Electrical wiring area for optical elements (second area)
B Electrical wiring area for electronic components (first area)
Claims (4)
前記基板を貫通する貫通穴と、
前記貫通穴内に挿入されて前記電気配線と電気的に接続されると共に、外部と電気的に接続される電気接続部と、
を有する接続装置。 A substrate having an optical waveguide layer in which an optical waveguide through which light propagates is formed, and an electrical wiring board layer in which electrical wiring is formed and overlaps the optical waveguide layer;
A through hole penetrating the substrate;
An electrical connection part inserted into the through hole and electrically connected to the electrical wiring, and electrically connected to the outside;
A connecting device having:
2つの前記貫通穴の間に電気配線を有する前記第1領域が設けられ、それ以外の部分に光を発光又は受光する光素子が搭載される第2領域が設けられた請求項1に記載の接続装置。 Two through holes are provided,
The said 1st area | region which has an electrical wiring is provided between the two said through-holes, The 2nd area | region in which the optical element which light-emits or receives light is mounted in the other part is provided. Connected device.
前記貫通穴の周囲には、前記鍔部が嵌る凹部が形成された請求項1又は2に記載の接続装置。 The electrical connection portion includes an insertion portion that is inserted into the through hole, and a flange portion that projects outward from the insertion portion and does not enter the through hole.
The connection device according to claim 1, wherein a concave portion into which the flange portion is fitted is formed around the through hole.
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