JP2010243793A - カメラモジュール及び携帯端末機 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラモジュールが小型化される場合であっても、配線基板とレンズ保持枠とを信頼性よく接続できるカメラモジュールを提供する。
【解決手段】上面側に撮像素子２０が実装された配線基板５と、配線基板５の上に設けられ、レンズ部４０が収容されたレンズ保持枠３０とを含み、レンズ保持枠３０の下側内壁には、高さ方向に複数の凹部３８が並んで設けられており、配線基板５の端部がレンズ保持枠３０の凹部３８に嵌め込まれて固定されている。レンズ保持枠３０の内部に上下方向に弾性をもつ保持部材６０が立設して形成され、保持部材６０の先端部が配線基板５の上面に当接して配線基板５が保持される。
【選択図】図３

Description

本発明は携帯電話機などに内蔵されるカメラモジュール及びそれを備えた携帯端末機に関する。

従来、携帯端末機のカメラ部を構成するためのカメラモジュールが開発されている。そのようなカメラモジュールは、撮像素子が実装された配線基板の上にレンズなどが収容されたレンズ保持枠（レンズホルダ）が取り付けられて基本構成される。

特許文献１には、レンズユニットを保持する台座の側壁部の内壁面に凸部が形成され、撮像素子が接合されたガラスカバーを凸部に乗り上げながら圧入することにより、ガラスカバーを台座に保持することが記載されている。

特開２００８−１７２７２４号公報

従来、カメラモジュールの組み立て方法としては、撮像素子が実装された配線基板の周縁部に接着剤を塗布し、配線基板の上にレンズ保持枠を搭載した後に、接着剤をキュア炉で硬化させることにより、配線基板とレンズ保持枠とを接続する方法がある。

近年では、携帯電話などに搭載されるカメラモジュールは、さらなる小型化が求められており、配線基板のサイズをレンズ保持枠の外形より小さく設定する必要がある。このため、接着剤を設けるエリアを十分に確保できなくなり、配線基板とレンズ保持枠との接続の信頼性が問題になる可能性がある。

さらには、接着剤を熱処理して硬化させる際に、処理時間が比較的長くかかるため、生産効率が低い問題がある。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、カメラモジュールが小型化される場合であっても、配線基板とレンズ保持枠とを信頼性よく接続できるカメラモジュール及び携帯端末機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明はカメラモジュールに係り、上面側に撮像素子が実装された配線基板と、前記配線基板の上に配置され、レンズ部が収容されたレンズ保持枠とを有し、前記レンズ保持枠の下側内壁には、高さ方向に複数の凹部が並んで設けられており、前記配線基板の端部が前記レンズ保持枠の前記凹部に嵌め込まれて固定されていることを特徴とする。

本発明のカメラモジュールでは、レンズ保持枠の下側内壁に、高さ方向に複数の凹部が並んで設けられており、レンジ保持枠の凹部に配線基板の端部が嵌め込まれている。レンズ保持枠に配線基板を取り付ける際に、配線基板を上下方向に移動させて複数の凹部のうちの最適な高さの凹部に配線基板の端部が嵌め込まれる。

このようにすることにより、配線基板をレンズ保持枠に取り付ける際に、レンズ部と撮像素子との距離を微調整することでフォーカス調整を行うことができる。

本発明の一つの好適な態様では、レンズ保持枠の内部に下側に立設して形成されて、上下方向に弾性をもつ保持部材をさらに有し、保持部材の先端部が配線基板の上面に当接して配線基板が保持されている。

これにより、配線基板を上側から保持部材で保持した状態で所望の高さの凹部に配線基板を嵌め込むことができるので、配線基板を安定して凹部に固定することができる。保持部材に弾性をもたせる方法としては、例えば、先端部を折曲部とするか、あるいは保持部材の高さ方向の途中に湾曲部を設ければよい。

また、本発明の一つの好適な態様では、保持部材の側面から先端下面にかけて導体層が設けられて、保持部材がレンズ保持枠の接続端子を兼ねるようにしてもよい。そして、保持部材の先端下面の導体層が接続部となって配線基板の接続パッドに電気的に接続される。

これにより、レンズ保持枠に特別に接続端子を設けることなく、配線基板は、保持部材に形成された導体層を介してレンズ保持枠の中に配置されてレンズ部を駆動させるためのアクテュエータに電気的に接続される。

以上説明したように、本発明では、カメラモジュールが小型化される場合であっても、配線基板とレンズ保持枠とを信頼性よく接続することができる。

図１は本発明の第１実施形態のカメラモジュールを構成するための配線基板及びレンズ保持枠を示す断面図である。 図２は図１のレンズ保持枠を下側からみた平面図である。 図３は本発明の第１実施形態のカメラモジュールを示す断面図である。 図４は本発明の第１実施形態のカメラモジュールの接続部の様子を示す断面図である。 図５は本発明の第１実施形態の変形例のカメラモジュールを示す断面図である。 図６は本発明の第２実施形態のカメラモジュールを示す断面図である。 図７は図６のカメラモジュールを組み立てる前のレンズ保持枠を下側からみた平面図である。 図８は本発明の第２実施形態の変形例のカメラモジュールを示す断面図である。 図９は本発明の実施形態のカメラモジュールを備えた携帯電話機を示す外観図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１実施形態のカメラモジュールを構成するための配線基板及びレンズ保持枠を示す断面図、図２は図１のレンズ保持枠を下側からみた平面図、図３は同じくカメラモジュールを示す断面図である。

図１に示すように、第１実施形態のカメラモジュールを構成するために、配線基板５と、レンズ部４０などが収容されたレンズ保持枠３０とを用意する。

配線基板５では、樹脂などの絶縁基板１０の両面側に配線層１２がそれぞれ形成されている。絶縁基板１０には厚み方向に貫通するスルーホールＴＨが設けられており、両面側の配線層１２はスルーホールＴＨに形成された貫通電極１４を介して相互接続されている。

配線基板５の上面側にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子２０が実装されており、撮像素子２０の電極がワイヤ１６によって配線基板５の配線層１２に接続されている。配線基板５は、両面側に多層配線を備えていてもよく、各種の構造の配線基板を採用することができる。

レンズ保持枠３０は、第１枠部３２とその上に配置された第２枠部３４とにより構成されて、内部が中空になった枠構造を有する。図１の例では、レンズ保持枠３０の第１枠部３２は内部がくりぬかれた四角状枠であり、第２枠部３４は第１枠部３２より小さな径の筒状枠である。

レンズ保持枠３０の第１枠部３２によってその内部に第１収容部Ｈ１が構成され、第２枠部３４によってその内部に第２収容部Ｈ２が構成される。

レンズ保持枠３０の第２収容部Ｈ２にはレンズ部４０が収容されている。レンズ部４０は、円筒状の保持体４２とその内部に保持されて垂直方向に並んで配置された複数のレンズ群４４とによって構成される。

また、レンズ部４０の外周側にはレンズ部４０を駆動させるためのアクテュエータであるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５０が配置されている。ボイスコイルモー５０はレンズ部４０の保持体４２の外周に巻かれたコイル５２とその外周側に配置された磁石５４とによって構成される。

ボイスコイルモータ５０のコイル５２に所要の電流を流すことにより、いわゆるリニアモータの原理によってレンズ部４０が光軸方向（図１では上下側）に推進力を受けて駆動することができる。

つまり、ボイスコイルモータ５０の機能によってレンズ部４０が前後に駆動されて画像のフォーカスが調整される。レンズ部４０には不図示のスプリングが装着されており、これによってレンズ部４０を規定位置に戻すことができる。

なお、レンズ部４０を駆動するためのアクテュエータとしてボイスコイルモータ５０を例示するが、ピエゾモータ（不図示）をアクテュエータとして利用することによってレンズ部４０を駆動させてもよい。ピエゾモータでは、逆圧電効果を利用し、ピエゾ素子に電圧を加えることで結晶の伸縮が発生し、これによってレンズ部４０を駆動させることができる。

また、レンズ保持枠３０の第２枠部３４の上面中央部には開口部３０ａが設けられている。レンズ保持枠３０の開口部３０ａに光学的に等方性のガラス窓が封着されていてもよい。

さらに、レンズ保持枠３０の第１収容部Ｈ１と第２収容部Ｈ２との間には、それらを仕切るようにガラス板３６が設けられている。ガラス板３６は赤外線（ＩＲ）カットフィルタとして機能する。

また、レンズ保持枠３０の第１枠部３２の下側内壁には、高さ方向に複数の溝状の凹部３８が並んで設けられている。内側に突出する三角状の凸部３９が高さ方向に複数配置されており、これによって凸部３９の間にＶ字状の凹部３８が形成され、複数の凹部３８が高さ方向にストライプ状に配置されている。

第１枠部３２の内径は配線基板５の外形に対応しており、第１枠部３２に設けられた凹部３８の主要部に配線基板５の端部が嵌め込まれるようになっている。凹部３８の幅ｗ及び深さｄ（図１）は、凹部３８に配線基板５の端部が安定して配置されるように配線基板５の厚みを考慮して設定される。例えば、凹部３８の幅ｗは５０〜５００μｍに設定され、深さは０．５〜１ｍｍに設定される。

複数の凹部３８が高さ方向に並んで配置されているので、配線基板５を凹部３８に引っ掛けて嵌め込む際に、最適の高さの凹部３８に配線基板５を配置することによって撮像素子２０の高さ位置を調整できるようになっている。

図１の例では第１枠部３２の高さ方向に凹部３８が３つ設けられているが、凹部３８の数は任意に設定することができる。

さらに、レンズ保持枠３０の第１枠部３２の天井部には下側に立設する保持部材６０が設けられている。保持部材６０は、配線基板５の端部を第１枠部３２の凹部３８に嵌め込む際に、配線基板５を上側から保持して配線基板５を凹部３８に安定して固定するために設けられている。

保持部材６０の先端部は、「し」の字状に内側に折り曲げられた折曲部６０ａとなっている。これによって、保持部材６０は上下方向に弾性を有する。従って、配線基板５の端部を第１枠部３２の凹部３８に嵌め込む際に、保持部材６０で配線基板５を上側から保持した状態で、配線基板５の高さ位置を容易に調整することができる。

つまり、図１の状態では、保持部材６０の折曲部６０ａの下面が最下の凹部３８の位置に配置されており、配線基板５をレンズ保持枠３０に取り付ける際に、保持部材６０はその弾性によって最上の凹部３８の位置まで移動できるようになっている。

図２には、図１のレンズ保持枠３０を下側からみた様子が示されている。図１に図２を加えて説明すると、本実施形態では、レンズ保持枠３０の第１枠部３２の天井部の周縁側に４つの板状の保持部材６０が分離されて設けられている。あるいは、棒状（柱状）の保持部材６０を複数で設けてもよい。

また、図２に示すように、本実施形態では、四角状の第１枠部３２の３つの辺の下側内壁に凹部３８がそれぞれ設けられている。第１枠部３２の残りの一辺には凹部３８が設けられておらず、その先端下面には接続端子３１が設けられている。接続端子３１は、ボイスコイルモータ５０のコイル５２に電気的に接続されている。

接続端子３１を第１枠部３２の天井部から立設させて形成する場合は、四角状の第１枠部３２の全ての内壁に凹部３８を設けてもよい。あるいは、四角状の第１枠部３２の対向する一対の内壁のみに凹部３８を設けてもよい。

そして、図１及図３に示すように、配線基板５を水平方向に保持した状態で、レンズ保持枠３０の第１枠部３２の下部に配線基板５を押し込む。このとき、まず、配線基板５の端部は、最下の凸部３９を乗り上げて差し込まれ、最下の凹部３８に嵌め込まれる。

さらに、配線基板５を上側に押し上げることにより、配線基板５が凸部３９を乗り上げて任意の位置の凹部３８に嵌め込まれる。凹部３８に嵌め込まれた配線基板５を下側に移動させて下側の凹部３８に戻すことも可能である。

本実施形態では、凸部３９を三角状とし、凸部３９の上面側が水平方向を向くように配置することにより、配線基板５をスムーズに上側に移動させることができる。このとき、保持部材６０の折曲部６０ａが配線基板５の上面に当接する。前述したように、保持部材６０は上下方向に弾性を有するため、保持部材６０の折曲部６０ａが配線基板５の上面に当接した状態で、配線基板５を上側に移動させることができる。

従って、配線基板５をレンズ保持枠３０の凹部３８に嵌め込んで取り付ける際に、撮像素子２０とレンズ部４０との距離を微調整することでフォーカス調整を行うことができる。図３の例では、配線基板５がレンズ保持枠３０の下から２番目の凹部３８に嵌め込まれる。

しかも、配線基板５は保持部材６０によって下側に押圧されて保持された状態で凹部３８に嵌め込まれるので、配線基板５は上下にがたつくことなく凹部３８に信頼性よく固定される。

なお、好適には、レンズ保持枠３０に設けられる凹部３８及び保持部材６０は、金型の中に樹脂を流し込むことにより本体と一体的に形成される。あるいは、凸部３９及び凹部３８が設けられた樹脂部品などをレンズ保持枠３０の下側内壁に固着してもよい。また、保持部材６０を別部品として用意し、レンズ保持枠３０に固着することも可能である。

また、本実施形態では、レンズ保持枠３０の下側内壁に、三角状の凸部３９の間にＶ字状の凹部３８を設けているが、配線基板５を上下に移動できて配線基板５が嵌め込まれる形状ではあればよく、各種の形状の凹部３８を採用することができる。

図４には、レンズ保持枠３０側と配線基板５とを電気的に接続するための接続部の様子が示されている。図４に示すように、配線基板５をレンズ保持枠３０に取り付ける際に、前述したレンズ保持枠３０の先端下面に設けられた接続端子３１（図２）が配線基板５の一端に設けられた接続パッド１３に銀ペーストやはんだなどの接続導体１５によって電気接続される。

そして、配線基板５に実装されたドライバＩＣ（不図示）から前述したボイスコイルモータ５０のコイル５２に所要の電流が供給されてボイスコイルモータ５０が駆動するようになっている。

前述したように、第１枠部３２の天井部から下側に接続端子を立設して形成する場合は、同様に、接続端子が銀ペーストなどを介して配線基板５の接続パッドに電気接続される。

このようにして、配線基板５がレンズ保持枠３０の下部に取り付けられて、配線基板５に実装された撮像素子２０がレンズ保持枠３０の第１収容部に収容される。これにより、第１実施形態のカメラモジュール１ａが構成される。

図３に示すように、第１実施形態のカメラモジュール１ａでは、外光がレンズ部４０のレンズ群４４を透過し、その下のガラス板３６を透過する。このとき、ガラス板３６は外光から可視光以外の赤外線（ＩＲ）領域の光を取り除くＩＲカットフィルタとして機能する。

さらに、ガラス板３６を透過した光は撮像素子２０に入射し、撮像素子２０が光学信号を電気信号に変換することに基づいて画像データが生成される。

画像のフォーカスが合っていない場合は、配線基板５に実装されたドライバＩＣ（不図示）から配線基板５の接続パッド１３及びレンズ保持枠３０の接続端子３１などを介してレンズ部４０の位置を変えるように、ボイスコイルモータ５０のコイル５２に電流が供給される。これにより、ボイスコイルモータ５０の機能によってレンズ部４０の位置が変更されてフォーカスが調整される。

本実施形態のカメラモジュール１ａでは、接着剤を使用することなく、配線基板５をレンズ保持枠３０に設けられた凹部３８に嵌め込んで固定している。

従って、従来技術と違って、接着剤を塗布し、熱処理してそれを硬化させる工程が不要となるので、接着剤の材料費を削減できると共に、製造工程を大幅に短縮することができる。また、カメラモジュールが小型化されて接着剤を設ける領域が十分に確保できなくなる場合であっても、レンズ保持枠３０の下側内壁に凹部３８を設けることにより、レンズ保持枠３０に配線基板５を容易に接続することができる。

しかも、高さ方向に複数の凹部３８を並べて配置することにより、撮像素子２０の高さ位置を微調整することでフォーカス調整することも可能になる。

また、配線基板５は保持部材６０によって下側に押圧された状態でレンズ保持枠３０の凹部３８に固定されるので、接続の十分な信頼性を確保することができる。

図５には第１実施形態の変形例のカメラモジュール１ｂが示されている。前述した図３のカメラモジュール１ａでは、保持部材６０に上下方向に弾性をもたせるため、先端部を折曲部６０ａとしている。図５の変形例のカメラモジュール１ｂのように、保持部材６０の高さ方向の途中に湾曲部６０ｂを設けてもよい。

このようにしても、保持部材６０が上下方向に弾性を有するようになるので、保持部材６０で配線基板５を上側から保持した状態で、配線基板５を最適な高さの凹部３８に嵌め込んで高さ位置を調整することができる。図５において、保持部材６０以外の要素は図３と同一であるのでその説明を省略する。

なお、保持部材６０に上下方向に弾性をもたせる方法として、前述した折曲部６０ａや湾曲部６０ｂを形成する代わりに、保持部材６０の先端部にばねなどの弾性体を取り付けてもよい。あるいは、保持部材６０自体をばねなどの弾性体から形成し、それを固着してもよい。

本実施形態では、好適な例として、上下方向に弾性を有する保持部材６０を設ける形態を説明したが、配線基板５を上側から保持する必要がない場合は、保持部材６０を省略してもよい。

あるいは、上下方向に弾性をもたない保持部材６０をレンズ保持枠３０に設けてもよい。この場合は、保持部材６０の先端部が最上の凹部３８の位置に配置され、配線基板５をレンズ保持枠３０の凹部３８に嵌め込む際のストッパ部材として機能する。

（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２実施形態のカメラモジュールを示す断面図である。第２実施形態の特徴は、保持部材の側面から先端下面にかけて導体層を形成することにより、保持部材が配線基板と電気接続される接続端子を兼ねるようにしたことにある。

図６において、保持部材６０に関連する要素以外は第１実施形態の図３と同一であるので同一符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態のカメラモジュール１ｃでは、第１実施形態の図３の保持部材６０の上部側面から折曲部６０ａの下面（先端下面）にかけて導体層６２が延在して形成されている。導体層６２はボイスコイルモータ５０のコイル５２に電気的に接続されている。導体層６２は、例えば、ディスペンサなどによって保持部材６０の上部側面から折曲部６０ａの下面まで導電性ペーストが塗布されて形成される。

図７には、組み立てる前の図６のレンズ保持枠３０を下側からみた様子が示されている。図７を加えて参照すると、レンズ保持枠３０の第１枠部３２の4辺の下側内壁に凹部３８がそれぞれ設けられている。そして、第１実施形態と同様に、第１枠部３２の天井部の周縁側に４つの板状の保持部材６０が立設している。

向かって左側の保持部材６０の側面Ｓの一部から折曲部６０ａの下面まで帯状の導体層６２が延在して形成されており、折曲部６０ａの下面（保持部材６０の先端下面）の導体層６２が接続部Ｃとなっている。図７では図６の保持部材６０の折曲部６０ａの下面が平面的に描かれている。

そして、図６に示すように、第１実施形態と同様に、配線基板５がレンズ保持枠３０の下側内壁の凹部３８に嵌め込まれる。このとき、保持部材６０の折曲部６０ａの下面の接続部Ｃが配線基板５の接続パッド１３に銀ペーストなどの接続導体１５によって電気接続される。

これにより、第１実施形態と同様に、フォーカス調整する際に、配線基板５に実装されたドライバＩＣ（不図示）からボイスコイルモータ５０のコイル５２に所要の電流が供給されてボイスコイルモータ５０が駆動する。

第２実施形態のカメラモジュール１ｃは第１実施形態と同様な効果を奏する。これに加えて、第２実施形態では、保持部材６０の側面から先端下面に導体層６２を設けることにより、保持部材６０が配線基板５の接続パッド１３に接続される接続端子を兼ねるようにしている。

このため、第１実施形態と違って、保持部材６０とは別に接続端子を設ける必要がないので、第１実施形態より構造を簡易にすることができる。

図８には、第２実施形態の変形例のカメラモジュール１ｄが示されている。図８に示すように、第２実施形態の変形例のカメラモジュール１ｄでは、第１実施形態の変形例のカメラモジュール１ｂの保持部材６０の上部側面の一部から湾曲部６０ｂを介して先端下面にかけて帯状の導体層６２が延在して形成されている。保持部材６０の先端下面の導体層６２が接続部Ｃとなっている。

そして、同様に、配線基板５をレンズ保持枠３０の凹部３８に嵌め込む際に、保持部材６０の先端下面の接続部Ｃが配線基板５の接続パッド１３に銀ペーストなどの接続導体１５によって電気接続される。変形例のカメラモジュール１ｄは、前述した図６のカメラモジュール１ｃと同様な効果を奏する。

（実施形態のカメラモジュールを備えた携帯端末機）
図９には、前述した第１、第２実施形態のカメラモジュール１ａ〜１ｄが内蔵された携帯電話機２（携帯端末機）が示されている。図９の内側面の図に示すように、本実施形態の携帯電話機２では、表示画面７０を備えた上側筐体７２と操作ボタン７４などを備えた下側筐体７６とが連結部７８によって折りたたみ可能な状態で連結されている。

そして、図９の外側面の図に示すように、前述した本実施形態のカメラモジュール１ａ〜１ｄが上側筐体７２の表示画面７０の下側に配置されている。カメラモジュール１ａ〜１ｄは、そのレンズ部４０が上側筐体７２の表面側（表示画面７０側と反対面）になるように上側筐体７２に装着される。

そして、カメラモジュール１ａ〜１ｄの配線基板５の下面側の配線層１２の接続部が携帯電話機２の実装基板に接続される。

本実施形態の携帯電話機２では、前述したカメラモジュール１ａ〜１ｄが内蔵されるので、小型化及び低コスト化を図ることができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…カメラモジュール、２…携帯電話機、５…配線基板、１０…絶縁基板、１２…配線層、１３…接続パッド、１４…貫通電極、１５…接続導体、１６…ワイヤ、２０…撮像素子、３０…レンズ保持枠、３１…接続端子、３０ａ…開口部、３２…第１枠部、３４…第２枠部、３６…ガラス板、３８…凹部、３９…凸部、４０…レンズ部、４２…保持体、４４…レンズ群、５０…ボイスコイルモータ、５２…コイル、５４…磁石、６０…保持部材、６０ａ…折曲部、６０ｂ…湾曲部、６２…導体層、７０…表示画面、７２…上側筐体、７４…操作ボタン、７６…下側筐体、７８…連結部、Ｃ…接続部、Ｈ１，Ｈ２…収容部、Ｓ…側面、ＴＨ…スルーホール。

Claims (7)

1. 上面側に撮像素子が実装された配線基板と、
   前記配線基板の上に配置され、レンズ部が収容されたレンズ保持枠とを有し、
   前記レンズ保持枠の下側内壁には、高さ方向に複数の凹部が並んで設けられており、前記配線基板の端部が前記レンズ保持枠の前記凹部に嵌め込まれて固定されていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記凹部は、三角状の凸部の間にＶ字状で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記レンズ保持枠の内部に下側に立設して形成されて、上下方向に弾性をもつ保持部材をさらに有し、
   前記保持部材の先端部が前記配線基板の上面に当接して前記配線基板が保持されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
4. 前記保持部材は先端部が折曲部となっているか、あるいは高さ方向の途中が湾曲部となっていることを特徴とする請求項３に記載のカメラモジュール。
5. 前記レンズ保持枠の中に配置され、前記レンズ部を駆動させるためのアクテュエータをさらに有し、
   前記保持部材に、前記アクテュエータに接続される導体層が設けられて、前記保持部材が前記レンズ保持枠の接続端子を兼ねており、前記導体層が前記配線基板の接続パッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のカメラモジュール。
6. 前記配線基板の端部が前記レンズ保持枠の凹部に嵌め込まれる際に、高さ方向に並んで配置された前記複数の凹部のうち、前記レンズ部と前記撮像素子との距離が最適になる位置の前記凹部に前記配線基板を嵌め込んでフォーカス調整を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項のカメラモジュールを備えた携帯端末機。

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