JP2010165863A - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤ間の距離がすべてのターンにおいて一定に保たれたコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１００は、巻芯部１１及び巻芯部１１の両端に設けられた一対の鍔部１２，１３を有するドラムコア１０と、鍔部１２，１３に設けられた複数の端子電極１４，１５及びダミー端子電極１６と、巻芯部１１に巻回された第１及び第２のワイヤ１７，１８と、巻芯部１１に巻回され第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間の線間距離を規定するダミーワイヤ１９とを備えている。第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離Ｌ１はダミーワイヤ１９の直径によって決定される。第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間にダミーワイヤ１９を介在させることにより、両者の線間距離を常に一定に保つことができ、これにより特性インピーダンスのばらつきが低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部品及びその製造方法に関し、特に、ドラムコアを用いた巻線タイプのコイル部品及びその巻線方法に関するものである。

コモンモードフィルタやバルントランス等のコイル部品としてドラムコアを用いた巻線タイプのものが知られている。これらのコイル部品におけるワイヤの巻回方法の一つとしてバイファイラ巻きが知られている。バイファイラ巻きは、２本又は３本以上の巻線を同時に巻回する方法であり、特にコモンモードフィルタにおいては、２つのインダクタンスの対称性を確保するためバイファイラ巻きを採用することが多い。また、バイファイラ巻きする際、コイル部品の特性インピーダンスを調整するため、ワイヤ間に隙間を空ける場合がある（特許文献１参照）。ワイヤ間の距離を変えることでワイヤ間の容量成分も変化するため、特性インピーダンスを変更することができる。

しかしながら、バイファイラ巻きされる２本のワイヤ間の距離をすべてのターンにおいて一定に保つことは非常に困難である。特に自動巻線機を使用してワイヤを巻回する場合には、ターン数が多くなるほど困難性が増し、最終ターンに近づくにつれてワイヤ間の距離が短くなるという問題がある。

このような問題を解決するため、例えば特許文献１では、巻芯部に等間隔の溝を設け、この溝内にワイヤが嵌り込むようにすることで線間距離を一定にする方法が提案されている。また、特許文献２では、巻芯部に凸部を設け、この凸部を基準にして線間距離を規定する方法が提案されている。

特開２００６−２１０７５５号公報 特開２００４−３１１５６０号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された従来のコイル部品においては、巻芯部に溝や凸部を形成する必要があるため、巻芯部を高い加工精度で加工する必要があり、ドラムコアの製造歩留まりが低下するなど、製造コストが増大するという問題がある。また、特許文献２に記載の方法では凸部に接触させながらワイヤを巻回しなければならないため、実際には巻線作業が難しいという問題がある。

したがって、本発明の目的は、ワイヤ間の距離がすべてのターンにおいて一定に保たれたコイル部品を提供することにある。

また、本発明の目的は、ドラムコアに特別な加工を施すことなく、ワイヤ間の距離をすべてのターンにおいて一定に保つことが可能なコイル部品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるコイル部品は、巻芯部及び巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部を有するドラムコアと、巻芯部に巻回された第１及び第２のワイヤと、巻芯部に巻回され、第１のワイヤと第２のワイヤとの間の一定の線間距離を規定するダミーワイヤとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間にダミーワイヤ１９を介在させることにより、両者の線間距離を常に一定に保つことができる。したがって、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間の浮遊容量を一定にすることができ、これにより特性インピーダンスのばらつきがない高品質なコイル部品を提供することができる。

本発明によるコイル部品は、鍔部に設けられた端子電極及びダミー端子電極をさらに備え、第１及び第２のワイヤの両端は端子電極にそれぞれ接続され、ダミーワイヤの両端はダミー端子電極に接続されていることが好ましい。この構成によれば、第１及び第２のワイヤには信号ラインからの電流が供給されるが、ダミー端子電極はフローティング状態であるため、ダミーワイヤには信号が供給されない。したがって、第１及び第２のワイヤのみをインダクタンスとして機能させることができる。

本発明において、第１及び第２のワイヤ及びダミーワイヤはいずれも巻芯部の表面に接して巻回されており、ダミーワイヤは、第１のワイヤと第２のワイヤとの間に挿入されていることが好ましい。この構成によれば、単層の巻線構造において第１及び第２のワイヤ缶の線間距離を一定にすることができる。

本発明において、ダミーワイヤは、巻芯部の表面に接して巻回されており、第１及び第２のワイヤは、ダミーワイヤ上に巻回され且つダミーワイヤによって形成される窪みに嵌り込んでいることが好ましい。この構成によれば、二層の巻線構造において第１及び第２のワイヤ間の線間距離を一定にすることができる。

本発明において、第１及び第２のワイヤ及びダミーワイヤは巻芯部に対して同一方向に巻回されていることが好ましい。この構成によれば、コイル部品をコモンモードフィルタとして構成することができ、特性のバラツキが小さい高品質なコモンモードフィルタを提供することができる。

また、上記課題を解決するため、本発明によるコイル部品の製造方法は、第１のワイヤ及び第２のワイヤをドラムコアの巻芯部に所定のターン数で交互に巻回した後、第１のワイヤと第２のワイヤとの間にダミーワイヤを前記所定のターン数で巻回することにより、第１のワイヤと第２のワイヤとの間の一定の線間距離を規定することを特徴とする。この方法によれば、第１及び第２のワイヤ間の一定の線間距離を容易且つ確実に規定することができる。

また、本発明によるコイル部品の製造方法は、ダミーワイヤをドラムコアの巻芯部に所定のターン数で巻回した後、ダミーワイヤの両側面に接するように第１のワイヤと第２のワイヤとをそれぞれ前記所定のターン数で巻回することにより、第１のワイヤと第２のワイヤとの間の一定の線間距離を規定することを特徴とする。この方法によっても第１及び第２のワイヤ間の一定の線間距離を容易且つ確実に規定することができる。

さらに、本発明によるコイル部品の製造方法は、第１のワイヤとダミーワイヤとをバイファイラ巻により所定のターン数で巻回した後、ダミーワイヤの側面に接するように第２のワイヤを前記所定のターン数で巻回することにより、第１のワイヤと第２のワイヤ間にダミーワイヤを配置することを特徴とする。この方法によっても第１及び第２のワイヤ間の一定の線間距離を容易且つ確実に規定することができる。

本発明においては、第１のワイヤ、ダミーワイヤ及び第２のワイヤを巻芯部に巻回した後、ダミーワイヤを取り除くことが好ましい。これによれば、完成状態においてダミーワイヤが存在しないため、その端末を固定するためのダミー端子電極を不要にすることができる。したがって、ダミー端子電極を備えていない既存のドラムコアを使用することができ、製造コストを低減することができる。

このように、本発明によれば、ワイヤ間の距離がすべてのターンにおいて一定に保たれたコイル部品を提供することができる。また、本発明によれば、ワイヤ間の距離をすべてのターンにおいて一定に保つことが可能なコイル部品の製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態によるコイル部品の構造を示す略斜視図である。 本実施形態によるコイル部品の略断面図である。 コイル部品１００の実装形態の一例を示す略斜視図である。 コイル部品１００の製造工程の一部である巻線工程の一例を示す模式図である。 コイル部品１００の製造工程の一部である巻線工程の他の例を示す模式図である。 コイル部品の製造工程の一部である巻線工程のさらに他の例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態によるコイル部品２００の巻線工程を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態によるコイル部品３００の構造を示す略断面図である。 コイル部品３００の製造工程の一部である巻線工程の一例を示す模式図である。 第４の実施形態によるコイル部品４００の構造を示す略斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品の構造を示す略斜視図である。また、図２は、本実施形態によるコイル部品の略断面図である。

図１に示すように、本実施形態によるコイル部品１００は、巻芯部１１及び巻芯部１１の両端に設けられた一対の鍔部１２，１３を有するドラムコア１０と、鍔部１２，１３に設けられた複数の端子電極１４，１５及びダミー端子電極１６と、巻芯部１１に巻回された第１及び第２のワイヤ１７，１８と、巻芯部１１に巻回され第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間の線間距離を規定するダミーワイヤ１９とを備えている。

ドラムコア１０はフェライト等の強磁性材料からなり、ドラムコア１０の鍔部１２，１３の底面には２つの端子電極１４，１５及びダミー端子電極１６がそれぞれ設けられている。端子電極１４，１５は第１及び第２のワイヤ１７，１８をそれぞれ接続するためのものであり、ダミー端子電極１６はダミーワイヤ１９を接続するためのものである。特に限定されるものではないが、端子電極１４，１５は鍔部１２，１３の幅方向の両端に設けられていることが好ましく、ダミー端子電極１６は鍔部１２，１３の幅方向の中央部に設けられていることが好ましい。このように構成することで、端子電極１４，１５及びダミー端子電極１６のレイアウトの対称性を確保することができる。

第１及び第２のワイヤ１７，１８は実際のコイルとして機能するものであるため、その材料は高い導電性を有することが好ましい。一方、ダミーワイヤ１９は、実際のコイルとして機能するものではなく、第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離を規定するためのものであるため、導電性を有する必要はないが、第１及び第２のワイヤ１７，１８と同じように取り扱うことができる点を考慮すれば、第１及び第２のワイヤ１７，１８と同一の材料であることが好ましく、第１及び第２のワイヤ１７，１８間の絶縁性を確保するため樹脂被覆されたものであることが好ましい。第１及び第２のワイヤ１７，１８及びダミーワイヤ１９はいずれも巻芯部１１の表面に直接巻回されている。第１のワイヤ１７の側面はダミーワイヤの一方の側面に接しており、第２のワイヤ１８の側面はダミーワイヤの他方の側面に接している。

第１のワイヤ１７、ダミーワイヤ１９、及び第２のワイヤ１８はこの順で同一方向に巻回されている。本実施形態の場合、各ワイヤ１７〜１９は鍔部１２から鍔部１３に向かって右回りで巻回されている。ダミーワイヤ１９の直径は、目的とする第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離、つまり特性インピーダンスによって決定される。そのため、本実施形態のようにダミーワイヤ１９の直径が第１及び第２のワイヤ１７，１８の直径よりも小さい場合の他、第１及び第２のワイヤ１７，１８と同一な場合や大きい場合もある。

同一ターンにおける第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離Ｌ１は、上述の通り、ダミーワイヤ１９の直径によって決定されるが、隣接ターンにおける第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離Ｌ２は、線間容量が発生しない程度の十分な長さに設定されている。そのため、本実施形態において隣接ターン間の線間距離を規定するダミーワイヤを設ける必要はない。ただし、隣接ターンにおける第１及び第２のワイヤ１７，１８間の距離を近づけてもよく、そのような場合にはダミーワイヤを使用することも可能である。この場合、２本のダミーワイヤが必要となる。

本実施形態によれば、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間にダミーワイヤ１９を介在させることにより、両者の線間距離を常に一定に保つことができる。したがって、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間の浮遊容量を一定にすることができ、これにより特性インピーダンスのばらつきがない高品質なコイル部品を提供することができる。

図３は、コイル部品１００の実装形態の一例を示す略斜視図である。

図３に示すように、コイル部品１００はプリント基板５０上に実装されるが、このとき鍔部１２側の端子電極１４，１５は一対の信号ライン５１Ａ，５２Ａに接続されたランドパターン５３Ａ，５４Ａに接続され、鍔部１３側の端子電極１４，１５は一対の信号ライン５１Ｂ，５２Ｂに接続されたランドパターン５３Ｂ，５４Ｂに接続される。また、ダミー端子電極１６，１６は、ランドパターン５５Ａ，５５Ｂに接続されるが、ランドパターン５５Ａ，５５Ｂは信号ラインやグランドに接続されておらず、オープン状態（フローティング状態）である。そのため、第１及び第２のワイヤ１７，１８には信号ライン５１，５２からの電流が供給されるが、ダミーワイヤ１９には信号が供給されない。このように、ダミーワイヤ１９及びダミー端子電極１６が「ダミー」と呼ばれる理由は、それらに信号が供給されず、コイルや端子電極として機能しないことによるものである。

第１及び第２のワイヤ１７，１８及びダミーワイヤ１９の巻回方法としては、それら３本のワイヤを同一の巻線方向で同時に巻回するいわゆるトリファイラ巻きにより行ってもよく、その他、以下に示すいくつかの方法が考えられる。

図４は、コイル部品１００の製造工程の一部である巻線工程の一例を示す模式図である。

図４（ａ）に示すように、この巻線工程では、まず第１及び第２のワイヤ１７、１８を巻芯部１１に所定のターン数且つ所定の巻回方向で巻回する。これにより、第１及び第２のワイヤ１７，１８は交互に巻回された状態となる。このとき、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間には隙間を設ける必要がある。隙間は各ターンで多少ばらつきがあってもよいが、ダミーワイヤ１９の直径以下であることが必要であり、ダミーワイヤ１９の直径よりもわずかに狭いくらいが好ましい。なお、第１及び第２のワイヤ１７，１８の巻回方法としては、第１のワイヤと第２のワイヤ１７，１８を同時に巻回するバイファイラ巻きであってもよく、第１及び第２のワイヤ１７、１８の一方を巻回した後、他方を巻回する方法であってもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８との間にダミーワイヤ１９を挿入するように巻回する。このとき、ダミーワイヤ１９の巻回方向は第１及び第２のワイヤ１７，１８と同一であり、ターン数も同一である。このように、第１及び第２のワイヤ１７，１８を巻芯部１１に巻回した後、両者の間にダミーワイヤ１９を挿入することにより、第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離を一定にすることができる。

図５は、コイル部品１００の製造工程の一部である巻線工程の他の例を示す模式図である。

図５（ａ）に示すように、この巻線工程では、まずダミーワイヤ１９を巻芯部１１に所定のターン数且つ所定の巻回方向で巻回する。ダミーワイヤ１９のピッチは、第１及び第２のワイヤ１７，１８を巻回することを考慮した所定のピッチにする必要がある。次に、図５（ｂ）に示すように、ダミーワイヤ１９の一方の側面に接するように第１のワイヤ１７をダミーワイヤ１９と同一のターン数且つ同一の巻回方向で巻回する。次に、図５（ｃ）に示すように、ダミーワイヤ１９の他方の側面に接するように第２のワイヤ１８をダミーワイヤ１９と同一のターン数且つ同一の巻線方向で巻回する。こうして、図示のように、第１のワイヤ１７と第２のワイヤ１８とが交互に巻回され且つ第１及び第２のワイヤ１７，１８間にダミーワイヤ１９が介在した状態となる。このように、ダミーワイヤ１９を巻芯部１１に巻回した後、ダミーワイヤ１９の両側に第１及び第２のワイヤ１７，１８をそれぞれ配置することにより、第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離を一定にすることができる。

図６は、コイル部品の製造工程の一部である巻線工程のさらに他の例を示す模式図である。

図６（ａ）に示すように、この巻線工程では、まず第１のワイヤ１７とダミーワイヤ１９とを同一のターン数且つ同一の巻回方向でバイファイラ巻きした後、図６（ｂ）に示すように、このダミーワイヤ１９の側面に接するように第２のワイヤ１８をダミーワイヤ１９と同一ターン数且つ同一の巻回方向で巻回する。これにより、第１及び第２のワイヤ１７，１８及びダミーワイヤ１９が所定のターン数で巻回される。このように、第１のワイヤ１７及びダミーワイヤ１９を巻芯部１１に巻回した後、第２のワイヤ１８を巻回することにより、第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離を一定にすることができる。

図７は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２００の巻線工程を示す模式図である。

図７に示すように、このコイル部品２００の特徴は、第１及び第２のワイヤ１７，１８の線間距離を規定するダミーワイヤ１９が最後に取り除かれる点にある。まず図７（ａ）に示すように、第１及び第２のワイヤ１７，１８を巻回した後、図７（ｂ）に示すように、第１及び第２のワイヤ１７，１８間にダミーワイヤ１９を挿入して両者の線間距離を規定する。尚、ここまでの工程は、図４〜図６に示した種々の方法を用いることができる。その後、図７（ｃ）に示すように、第１及び第２のワイヤ１７，１８の位置がずれないようにダミーワイヤ１９を取り除くことにより、第１及び第２のワイヤ１７，１８の線間距離が一定に保たれ且つダミーワイヤ１９のないコイル部品２００が完成する。

このコイル部品２００によれば、完成状態においてダミーワイヤ１９がないため、その端末を固定するためのダミー端子電極１６を不要にすることができる。したがって、ダミー端子電極１６を備えていない既存のドラムコアを使用することができ、製造コストを低減することができる。

図８は、本発明の第３の実施形態によるコイル部品３００の構造を示す略断面図である。

図８に示すように、本実施形態によるコイル部品３００は二層の巻線構造を有しており、下層のダミーワイヤ１９上に第１及び第２のワイヤ１７，１８が巻回されている点を特徴としている。ダミーワイヤ１９は巻芯部１１の表面に密に巻回されており、第１及び第２のワイヤ１７，１８は、ダミーワイヤ１９によって形成される線間の窪みに嵌り込んでいる。ダミーワイヤ１９の直径は、目的とする第１及び第２のワイヤ１７，１８間の線間距離、つまり特性インピーダンスによって決定されるが、第１及び第２のワイヤ１７，１８間の隙間を確保するためには、図示のように第１及び第２のワイヤ１７，１８の直径よりも大きいことが必要である。

図９は、コイル部品３００の製造工程の一部である巻線工程の一例を示す模式図である。

図９に示すように、この巻線工程では、まずダミーワイヤ１９を巻芯部１１に所定のターン数且つ所定の巻回方向で密に巻回する。次に、ダミーワイヤ１９の線間の窪みに嵌り込むように、第１及び第２のワイヤ１７，１８を交互に巻回する。これにより、ダミーワイヤ１９により線間距離が規定された第１及び第２のワイヤ１７，１８を巻回することができる。

図１０は、第４の実施形態によるコイル部品４００の構造を示す略斜視図である。

図１０に示すように、このコイル部品４００は、ドラムコア４０の鍔部１２，１３それぞれに設けられた端子電極１４，１５が、鍔部１２，１３の底面のみならず側面及び上面にも形成されている点にある。第１及び第２のワイヤ１７，１８の端部は端子電極１４，１５の上部電極１４ａ，１５ａにそれぞれ熱圧着により接続される。上部電極１４ａ，１５ａは鍔部１２，１３の上面に設けられた電極部分である。一方、ダミーワイヤ１９を接続するためのダミー端子電極１６は、鍔部１２，１３の上面にのみ形成されており、側面や底面には形成されていない。そのため、プリント基板５０上にダミー端子電極１６に対応する孤立のランドパターン（図２の５５Ａ，５５Ｂ）を用意する必要はない。

コイル部品４００はプリント基板５０上に実装されるが、このとき端子電極１４，１５は一対の信号ライン５１（５１Ａ，５１Ｂ），５２（５２Ａ，５２Ｂ）に接続されたランドパターン５３（５３Ａ，５３Ｂ），５４（５４Ａ，５４Ｂ）に接続され、ダミー端子電極１６はフローティング状態である。そのため、第１及び第２のワイヤ１７，１８には信号ラインからの電流が供給されるが、ダミーワイヤ１９には信号が供給されない。したがって、図３に示したドラムコア１０と同様に第１及び第２のワイヤ１７，１８及びダミーワイヤ１９を機能することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、２本のワイヤ間の線間距離を規定しているが、ワイヤの本数は特に限定されず、３本以上であってもよい。例えば、３本のワイヤをトリファイラ巻きした後、各ワイヤ間にダミーワイヤを挿入することにより、３本のワイヤ間の線間距離を一定にすることができる。

１０ ドラムコア
１１ 巻芯部
１２，１３ 鍔部
１４，１５ 端子電極
１４ａ，１５ａ 端子電極の上部電極
１６ ダミー端子電極
１７，１８ ワイヤ
１９ ダミーワイヤ
４０ ドラムコア
５０ プリント基板
５１，５１Ａ，５１Ｂ 信号ライン
５２，５２Ｂ，５２Ｂ 信号ライン
５３，５３Ａ，５３Ｂ ランドパターン
５４，５４Ａ，５４Ｂ ランドパターン
１００ コイル部品
２００ コイル部品
３００ コイル部品
４００ コイル部品
Ｌ１ 第１及び第２のワイヤ間の線間距離（同一ターン）
Ｌ２ 第１及び第２のワイヤ間の線間距離（隣接ターン）

Claims (9)

1. 巻芯部及び前記巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部を有するドラムコアと、
   前記巻芯部に巻回された第１及び第２のワイヤと、
   前記巻芯部に巻回され、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとの間の一定の線間距離を規定するダミーワイヤとを備えることを特徴とするコイル部品。
2. 前記鍔部に設けられた端子電極及びダミー端子電極をさらに備え、
   前記第１及び第２のワイヤの両端は前記端子電極にそれぞれ接続され、
   前記ダミーワイヤの両端は前記ダミー端子電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１及び第２のワイヤ及び前記ダミーワイヤはいずれも前記巻芯部の表面に接して巻回されており
   前記ダミーワイヤは、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとの間に挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
4. 前記ダミーワイヤは、前記巻芯部の表面に接して巻回されており、
   前記第１及び第２のワイヤは、前記ダミーワイヤ上に巻回され且つ前記ダミーワイヤによって形成される窪みに嵌り込んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
5. 前記第１及び第２のワイヤ及び前記ダミーワイヤは前記巻芯部に対して同一方向に巻回されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。
6. 第１のワイヤ及び第２のワイヤをドラムコアの巻芯部に所定のターン数で交互に巻回した後、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとの間にダミーワイヤを前記所定のターン数で巻回することにより、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとの間の一定の線間距離を規定することを特徴とするコイル部品の製造方法。
7. ダミーワイヤをドラムコアの巻芯部に所定のターン数で巻回した後、前記ダミーワイヤの両側面に接するように第１のワイヤと第２のワイヤとをそれぞれ前記所定のターン数で巻回することにより、前記第１のワイヤと第２のワイヤとの間の一定の線間距離を規定することを特徴とするコイル部品の製造方法。
8. 第１のワイヤとダミーワイヤとをバイファイラ巻により所定のターン数で巻回した後、前記ダミーワイヤの側面と接するように第２のワイヤを前記所定のターン数で巻回することにより、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとの間にダミーワイヤを配置することを特徴とするコイル部品の製造方法。
9. 前記第１のワイヤ、前記ダミーワイヤ及び前記第２のワイヤを前記巻芯部に巻回した後、前記ダミーワイヤを取り除くことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のコイル部品の製造方法。

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