JP2011192700A - フレキシブルプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲耐久性に優れていると共に、設計上の自由度が高いフレキシブルプリント配線板を提供する。
【解決手段】フレキシブルプリント配線板２は、厚さｔ_１が１１．０μｍ〜１３．０μｍであり、引張弾性率Ｅ_ａが３．０ＧＰａ〜８．０ＧＰａの第１の絶縁層２１と、第１の絶縁層２１に積層され、厚さｔ_２が８．９μｍ以上の回路層２２と、回路層２２に積層され、厚さｔ_３が５．０μｍ〜１５．０μｍであり、引張弾性率Ｅ_ｂが２．０ＧＰａ〜３．０ＧＰａの接着層２３と、接着層２３に積層され、厚さｔ_４が１１．０μｍ〜１３．０μｍあり、引張弾性率Ｅ_ｃが３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの第２の絶縁層２４と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、小さな半径（狭ギャップ）で屈曲可能なフレキシブルプリント配線板に関するものである。

屈曲耐久性を向上させるために、導体パターンを曲げ応力の中立軸に位置させたフレキシブルプリント配線板が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２８３４９４号公報

しかしながら、フレキシブルプリント配線板の層構造によっては導体パターンを中立軸に位置させることが困難な場合があり、設計上の自由度が低くなるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、屈曲耐久性に優れていると共に、設計上の自由度が高いフレキシブルプリント配線板を提供することである。

本発明に係るフレキシブルプリント配線板は、厚さが１１．０μｍ〜１３．０μｍであり、引張弾性率が３．０ＧＰａ〜８．０ＧＰａの第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に積層され、厚さが８．９μｍ以上の回路層と、前記回路層に積層され、厚さが５．０μｍ〜１５．０μｍであり、引張弾性率が２．０ＧＰａ〜３．０ＧＰａの接着層と、前記接着層に積層され、厚さが１１．０μｍ〜１３．０μｍであり、引張弾性率が３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの第２の絶縁層と、を備えたことを特徴とする。

上記発明において、前記第２の絶縁層に積層されたシールド導電層と、前記シールド導電層に積層されたシールド絶縁層と、を備えていてもよい。

上記発明において、前記回路層の厚さが、１５．７μｍ以下であってもよい。

上記発明において、前記回路層の厚さが、９．８μｍ以上であってもよい。

上記発明において、前記回路層の厚さが１１．６μｍ以上であってもよい。

上記発明において、前記回路層の厚さが１４．７μｍ以下であってもよい。

上記発明において、前記回路層は、電解銅箔からなるものであってもよい。

本発明に係るフレキシブルプリント配線板は、第１の絶縁層の厚さを１１．０μｍ〜１３．０μｍの範囲内とし、第１の絶縁層の引張弾性率を３．０ＧＰａ〜８．０ＧＰａの範囲内とし、回路層の厚さを８．９μｍ以上とし、接着層の厚さを５．０μｍ〜１５．０μｍの範囲内とし、接着層の引張弾性率を２．０ＧＰａ〜３．０ＧＰａの範囲内とし、第２の絶縁層の厚さを１１．０μｍ〜１３．０μｍの範囲内とし、第２の絶縁層の引張弾性率を３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの範囲内としたので、屈曲耐久性に優れていると共に、設計上の自由度を高くすることができる。

図１は、本発明の実施形態におけるスライド式携帯電話の斜視図である。 図２は、図１のII−II線に沿ったフレキシブルプリント配線板の断面図である。 図３は、図２のIII部の拡大断面図である。 図４は、本発明の実施例１における回路層の平面図である。 図５は、本発明の実施例１におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図６は、本発明の実施例２におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図７は、本発明の実施例３におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図８は、本発明の実施例４におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図９は、本発明の実施例５におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図１０は、本発明の実施例６におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図１１は、本発明に対する比較例１におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図１２は、本発明に対する比較例２におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。 図１３は、本発明に対する比較例３におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態におけるスライド式携帯電話の斜視図、図２は図１のII−II線に沿ったフレキシブルプリント配線板の断面図、図３は図２のIII部の拡大断面図である。

本実施形態におけるフレキシブルプリント配線板２は、例えば、図１に示すように、小さな半径Ｒ（例えば１ｍｍ程度）で屈曲した状態で、スライド式の携帯電話に組み込まれている。

このフレキシブルプリント配線板２は、図２及び図３に示すように、第１の絶縁層２１と、回路層２２と、接着層２３と、第２の絶縁層２４と、シールド導電層２５と、シールド絶縁層２６と、を備えている。

第１の絶縁層２１は、図２に示すように、フレキシブルプリント配線板２が屈曲した状態において、最も内側に位置する層である。第１の絶縁層２１は、可撓性を有しており、例えばポリイミド（Polyimide）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene naphthalate）で構成されている。この第１の絶縁層２１の引張弾性率Ｅ_ａは、３．０ＧＰａ〜８．０ＧＰａであり（３．０ＧＰａ≦Ｅ_ａ≦８．０ＧＰａ）、第１の絶縁層２１の厚さｔ_１は、１１．０μｍ〜１３．０μｍである（１１．０μｍ≦ｔ_１≦１３．０μｍ）。

回路層２２は、図２及び図３に示すように、第１の絶縁層２１上（フレキシブルプリント配線板２が屈曲した状態において、第１の絶縁層２１の外側）に形成されている。この回路層２２は、例えば電解銅箔で構成されている。なお、この回路層２２を、圧延銅箔や銀ペーストで構成してもよい。この回路層２２は、特に図示しないが、平面視において所定の電気回路パターンを有しており、フレキシブルプリント配線板２の一端から他端にかけて電気信号が流れるようになっている。

ここで、この回路層２２の厚さｔ_２の下限は、８．９μｍ以上である（ｔ_２≧８．９μｍ）。なお、より好ましい厚さｔ_２の下限は、９．８μｍ以上であり（ｔ_２≧９．８μｍ）、さらに好ましい厚さｔ_２の下限は、１１．６μｍ以上である（ｔ_２≧１１．６μｍ）。

一方、好ましい厚さｔ_２の上限は、１５．７μｍ以下であり（ｔ_２≦１５．７μｍ）、さらに好ましい厚さｔ_２の上限は、１４．７μｍ以下である（ｔ_２≦１４．７μｍ）。

接着層２３は、図３に示すように、回路層２２上に積層されており、回路層２２と第２の絶縁層２４（後述）を接着している。この接着層２３は、例えばエポキシ系接着剤で構成されている。この接着層２３の引張弾性率Ｅ_ｂは、２．０ＧＰａ〜３．０ＧＰａあり（２．０ＧＰａ≦Ｅ_ｂ≦３．０ＧＰａ）、この接着層２３の厚さｔ_３は、５．０μｍ〜１５．０μｍである（５．０μｍ≦ｔ_３≦１５．０μｍ）。

第２の絶縁層２４は、接着層２３上に積層されており、回路層２２を保護している。この第２の絶縁層２４は、可撓性を有しており、例えばポリイミドで構成されている。この第２の絶縁層２４の引張弾性率Ｅ_ｃは、３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａであり（３．０ＧＰａ≦Ｅ_ｃ≦４．５ＧＰａ）、第２の絶縁層２４の厚さｔ_４は、１１．０μｍ〜１３．０μｍである（１１．０μｍ≦ｔ_４≦１３．０μｍ）。

シールド導電層２５は、回路層２２を電気的にシールドする層である。このシールド導電層２５は、図２に示すように、フレキシブルプリント配線板２が屈曲する部分において、第２の絶縁層２４上に積層されている。このシールド導電層２５は、導電性を有しており、例えば銀ペーストを硬化させることで形成されている。シールド導電層２５の引張弾性率Ｅ_ｄは、１．５ＧＰａ〜３．５ＧＰａであり（１．５ＧＰａ≦Ｅ_ｄ≦３．５ＧＰａ）、シールド導電層２５の厚さｔ_５は、７．０μｍ〜３０．０μｍである（７．０μｍ≦ｔ_５≦３０．０μｍ）。

シールド絶縁層２６は、図２及び図３に示すように、シールド導電層２５を保護するための層であり、シールド導電層２５上に積層されている。このシールド絶縁層２６は、例えばポリエステル樹脂で構成されている。このシールド絶縁層２６の引張弾性率Ｅ_ｅは、０．４ＧＰａ〜０．７ＧＰａであり（０．４ＧＰａ≦Ｅ_ｅ≦０．７ＧＰａ）、このシールド絶縁層２６の厚さｔ_６は、７．０μｍ〜２５．０μｍである（７．０μｍ≦ｔ_６≦２５．０μｍ）。

上述のフレキシブルプリント配線板２を屈曲させると、各層２１〜２６に曲げ応力が生じる。ここで、各層２１〜２６の中で回路層２２が最も硬い材質（例えば、電解銅箔）で構成されているため、この回路層２２に大きな曲げ応力が作用し、回路層２２にクラックが生じ易くなっている。このようなクラックは、回路層２２の厚さに係わらずほぼ同じ速度で進展し、最終的には回路層２２を破断する。

本実施形態では、回路層２２の厚さｔ_２を８．９μｍ以上としたので、回路層２２にクラックが生じても、回路層２２を破断に至らせるまでにクラックが進展するには相当の時間を要し、フレキシブルプリント配線板２を屈曲させても回路層２２が破断し難くなっている（すなわち屈曲耐久性に優れている。）。特に、フレキシブルプリント配線板２の屈曲時の半径Ｒが小さい場合（例えば、Ｒ≦１．５ｍｍ）には、この効果は顕著である。

また、本実施形態では、フレキシブルプリント配線板２が屈曲した際の曲げ応力の中立軸に、回路層２２を位置させる必要がなく、フレキシブルプリント配線板２の設計の自由度が高くなっている。例えば、図３に示すように、シールド導電層２５及びシールド絶縁層２６を、第２の絶縁層２４上に積層し、回路層２２を、曲げ応力の中立軸ＣＬに対して内側に位置させることもできる。

また、第２の絶縁層２４を、引張弾性率Ｅ_ｃが３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの範囲内にある材料で構成し、且つ厚さｔ_４を１１．０μｍ〜１３．０μｍの範囲内となるように形成したので、上述のように回路層２２を厚くしてもフレキシブルプリント配線板２の屈曲性が保持されている。

また、上述のように、回路層２２を厚く形成したので、回路層２２を電解銅箔で構成することができる。このため、回路層２２を圧延銅箔などの高コストな材料で構成する必要がなく、フレキシブルプリント配線板２の低コスト化を図ることができる。

図４は実施例１における回路層の平面図、図５〜図１０は実施例におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフ、図１１〜図１３は比較例におけるスライド屈曲試験の結果を示すグラフである。

以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態におけるフレキシブルプリント配線板の屈曲耐久性についての効果を確認するためのものである。

＜実施例１＞
実施例１では、上述した実施形態と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル１〜７）。これらのサンプル１〜７の回路層は、回路形成時のエッチング等により、当初の電解銅箔の厚さ（９μｍ）よりも若干薄くなっており、本実施例の回路層の厚さｔ_２は、８．９μｍとなっている。

これらのサンプル１〜７では、第１の絶縁層の厚さｔ_１を１２．０μｍとし、第１の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ａを７．１ＧＰａとし、接着層の厚さｔ_３を１５．０μｍとし、接着層の引張弾性率Ｅ_ｂを２．５６ＧＰａとし、第２の絶縁層の厚さｔ_４を１２．５μｍとし、第２の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ｃを４．１ＧＰａとし、シールド導電層の厚さｔ_５を２０．０μｍとし、シールド導電層の引張弾性率Ｅ_ｄを２．３ＧＰａとし、シールド絶縁層の厚さｔ_６を１５．０μｍとし、シールド絶縁層の引張弾性率Ｅ_ｅを０．４ＧＰａとした。ここで回路層は、図４に示すようなパターン（配線）となっており、図中の配線の幅ｌ_１は、７５μｍであり、配線のピッチｌ_２は、１５０μｍとなっている。

これらのサンプル１〜７について、スライド屈曲試験を行った。このスライド屈曲試験は、第１の絶縁層を内側にし、フレキシブルプリント配線板を半径１．０ｍｍで１８０度に屈曲させた状態で、フレキシブルプリント配線板の一端を固定し、他端を往復スライド移動させながら、回路層（図４中のＣとＤとの間）の電気抵抗値を測定した。本実施例では、このような往復スライド移動を合計２０万回行い、その間の電気抵抗値を抵抗値測定機（楠本化成株式会社製のＥＤ７０Ｓ）で測定した。なお、往復スライド移動の距離は、４０ｍｍとした。実施例１についてのスライド屈曲試験の結果を図５に示す。なお、図５の縦軸には、スライド屈曲試験前の回路層の電気抵抗値を１００％とし、それに対する実測時の電気抵抗値の比率を示し、図中の横軸には、往復スライド移動の回数を示した（図６〜図１３についても同様）。

＜実施例２＞
実施例２では、回路層の厚さｔ_２を９．８μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１０．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル８〜１４）。これらのサンプル８〜１４に対し、実施例１と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。実施例２についてのスライド屈曲試験の結果を図６に示す。

＜実施例３＞
実施例３では、回路層の厚さｔ_２を１１．６μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１２．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル１５〜２１）。これらのサンプル１５〜２１に対し、実施例１と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。実施例３についてのスライド屈曲試験の結果を図７に示す。

＜実施例４＞
実施例４では、回路層の厚さｔ_２を１３．９μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１４．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル２２〜２８）。これらのサンプル２２〜２８に対し、実施例１と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。実施例４についてのスライド屈曲試験の結果を図８に示す。

＜実施例５＞
実施例５では、回路層の厚さｔ_２を１４．７μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１５．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル２９〜３５）。これらのサンプル２９〜３５に対し、実施例１と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。実施例５についてのスライド屈曲試験の結果を図９に示す。

＜実施例６＞
実施例６では、回路層の厚さｔ_２を１５．７μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１６．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル３６〜４２）。これらのサンプル３６〜４２に対し、実施例１と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。実施例６についての結果を図１０に示す。

＜比較例１＞
比較例１では、回路層の厚さｔ_２を７．９μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、８．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１〜６と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル４３〜４９）。これらのサンプル４３〜４９に対し、実施例１〜６と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。比較例１についてのスライド屈曲試験の結果を図１１に示す。

＜比較例２＞
比較例２では、回路層の厚さｔ_２を１７．６μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１８．０μｍである。）としたこと以外は、実施例１〜６と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル５０〜５６）。これらのサンプル５０〜５６に対し、実施例１〜６と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。比較例２についてのスライド屈曲試験の結果を図１２に示す。

＜比較例３＞
比較例３では、第２の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ｃを４．９ＧＰａとし、回路層の厚さｔ_２を１１．８μｍ（エッチング前の電解銅箔の厚さは、１２．０μｍである。）とした以外は、実施例１〜６と同一構造のフレキシブルプリント配線板のサンプルを７個作製した（サンプル５７〜６３）。これらのサンプル５７〜６３に対し、実施例１〜６と同様の要領でスライド屈曲試験を行った。比較例３についてのスライド屈曲試験の結果を図１３に示す。

＜考察＞
実施例１〜６及び比較例１〜３の結果をまとめて、表１に示す。表１では、往復スライド移動を１０万回行った時点（表１中「１０万回」）と、往復スライド移動を２０万回行った時点（表１中「２０万回」）と、に分け、さらに、往復スライド移動を２０万回行った時点での電気抵抗値の比率（１１０％以下と１２０％以下）で、区分した。

表１中「１０万回」の区分では、往復スライド移動を１０万回行った時点で、全てのサンプルにおいて、スライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が顕著に上昇していなければ「○」とし、当該比率が顕著に上昇していたサンプルが一つでもあれば「×」とした。

また、表１中「２０万回」における「１２０％以下」の区分では、往復スライド移動を２０万回行った時点で、全てのサンプルの比率が１２０％以下であれば「○」とし、当該比率が１２０％よりも大きいサンプルが一つでもあれば「×」とした。表１中「２０万回」における「１１０％以下」の区分では、往復スライド移動を２０万回行った時点で、全てのサンプルの比率が１１０％以下であれば「○」とし、当該比率が１１０％よりも大きいサンプルが一つでもあれば「×」とした。

さらに、表１中の「評価」の欄においては、往復スライド移動を２０万回行った時点で、スライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が１１０％以下であったものを「◎」とし、往復スライド移動を２０万回行った時点で、当該比率が１２０％以下であったものを「○」とし、往復スライド移動を１０万回行った時点で、当該比率が顕著に上昇していなかったものを「△」とし、往復スライド移動を１０万回行う前に、当該比率が顕著に上昇したものを「×」とした。

実施例１〜６では、往復スライド移動を１０万回行った時点で、全てのサンプルについてスライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が、顕著に上昇しておらず、電気的な接続が維持されており、屈曲耐久性に優れていることが分かる。

これに対し、比較例１及び２では、往復スライド移動を１０万回行う前に、スライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が顕著に上昇していた（サンプル４３〜４９,５５）。このことから、回路層の厚さｔ_２が８．９μｍ〜１５．７μｍのフレキシブルプリント配線板は、屈曲耐久性に優れていることが分かる。

また、実施例２〜５では、フレキシブルプリント配線板に対して２０万回の往復スライド移動を行っても、全てのサンプルについてスライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が、顕著に上昇しておらず（１２０％以内）、電気的な接続が維持されており、より屈曲耐久性に優れていることが分かる。

従って、回路層の厚さｔ_２が９．８μｍ〜１４．７μｍのフレキシブルプリント配線板は、屈曲耐久性がより優れていることが分かる。

また、実施例３〜５では、フレキシブルプリント配線板に対して２０万回の往復スライド移動を行っても、全てのサンプルについてスライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が１１０％以内となっていた。このことから、回路層の厚さｔ_２が１１．６μｍ〜１４．７μｍのフレキシブルプリント配線板は、屈曲耐久性がさらに優れていることが分かる。

ちなみに、実施例１〜６において、第２の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ｃを、３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの範囲内で変更しても、上記実施例１〜６とほぼ同様の結果となる。

一方、比較例３では、往復スライド移動を約３万回行った時点で、スライド屈曲試験前に対する電気抵抗値の比率が顕著に上昇していた（図１３中のサンプル５７,６１）。このことから、第２の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ｃが４．９ＧＰａでは、屈曲耐久性に優れたフレキシブルプリント配線板とならず、第２の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ｃが３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの範囲内となっていることで、屈曲耐久性に優れたフレキシブルプリント配線板となることが分かる。

なお、第１の絶縁層の引張弾性率Ｅ_ａを、３．０ＧＰａ〜８．０ＧＰａの範囲内で変更し、第１の絶縁層の厚さｔ_１を、１１．０μｍ〜１３．０μｍの範囲内で変更しても、実施例１〜６と同様の結果となった。また、接着層の引張弾性率Ｅ_ｂを、２．０ＧＰａ〜３．０ＧＰａの範囲内で変更し、接着層の厚さｔ_３を、５．０μｍ〜１５．０μｍの範囲内で変更しても、実施例１〜６と同様の結果となった。さらに、第２の絶縁層の厚さｔ_４を、１１．０μｍ〜１３．０μｍの範囲内で変更しても実施例１〜６と同様の結果となった。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…スライド式携帯電話
２…フレキシブルプリント配線板
２１…第１の絶縁層
２２…回路層
２３…接着層
２４…第２の絶縁層
２５…シールド導電層
２６…シールド絶縁層

Claims (7)

1. 厚さが１１．０μｍ〜１３．０μｍであり、引張弾性率が３．０ＧＰａ〜８．０ＧＰａの第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層に積層され、厚さが８．９μｍ以上の回路層と、
   前記回路層に積層され、厚さが５．０μｍ〜１５．０μｍであり、引張弾性率が２．０ＧＰａ〜３．０ＧＰａの接着層と、
   前記接着層に積層され、厚さが１１．０μｍ〜１３．０μｍであり、引張弾性率が３．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの第２の絶縁層と、を備えたことを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
2. 請求項１記載のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記第２の絶縁層に積層されたシールド導電層と、
   前記シールド導電層に積層されたシールド絶縁層と、を備えたことを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
3. 請求項１又は２記載のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記回路層の厚さが、１５．７μｍ以下であることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記回路層の厚さが、９．８μｍ以上であることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記回路層の厚さが１１．６μｍ以上であることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記回路層の厚さが１４．７μｍ以下であることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
7. 請求項１〜６の何れかに記載のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記回路層は、電解銅箔からなることを特徴とするフレキブルプリント配線板。

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