JP2016152256A - 電子部品取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子基板の板厚を変更することなく、半田によって、貫通穴全体に亘り、電子部品の接続端子を電子基板に固定すること。【解決手段】凹部形成ステップでは、少なくとも貫通穴形成ステップ後に、基板２１０の第２の主面２１０ｂ側に、底面２４０ａが貫通穴２３０の端部を含むように、凹部２４０を形成する。第２の導電層形成ステップでは、少なくとも凹部形成ステップ後に、第２の導電層２６０を凹部２４０の底面２４０ａおよび内壁２４０ｂに形成する。接続端子挿入ステップでは、基板２１０の第１の主面２１０ａ側から第２の主面２１０ｂ側へ向けて、接続端子１２０を貫通穴２３０へ挿入する。半田付けステップでは、接続端子挿入ステップにより接続端子１２０が貫通穴２３０に挿入された電子基板２００を、半田漕に浸すことにより、接続端子１２０を第１の導電層２５０に半田付けする。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品取り付け方法に関し、例えば、電子部品を電子基板に取り付ける方法に関する。

図６および図７は、本発明に関連する電子部品取り付け構造を示す図である。図６は、電子部品７００の接続端子７２０の長さが電子基板８００の板厚よりも大きい場合を例示した図である。図７は、電子部品７００の接続端子７２０の長さが電子基板８００Ａの板厚よりも小さい場合を例示した図である。

図６および図７に示されるように、電子部品７００は、電子部品本体７１０と、接続端子７２０とを備えている。なお、このような電子部品７００は、たとえばＤＩＰ(Dual Inline Package)部品とも呼ばれている。電子部品本体７１０は、内部にたとえば実装部品等を収容する。接続端子７２０は、ピン形状に形成され、電子部品本体７１０から延出されている。

図６に示されるように、電子基板８００は、基板８１０と、貫通穴８３０と、導電層８５０とを備えている。同様に、図７に示されるように、電子基板８００Ａは、基板８１０Ａと、貫通穴８３０と、導電層８５０とを備えている。導電層８５０は、貫通穴８３０の内壁と、基板８１０の表面および裏面であって貫通穴８３０の端部の外周部に、形成されている。

次に、電子部品７００を電子基板８００、８００Ａに取り付ける方法を説明する。まず、電子部品７００の接続端子７２０を貫通穴８３０に挿入する。次に、電子部品７００の接続端子７２０を貫通穴８３０に挿入した状態で、電子基板８００、８００Ａを半田漕に浸すことにより、接続端子７２０および導電層８５０を半田付けにより接続する。これにより、電子部品７００が電子基板８００、８００Ａに半田により固定される。

ここで、図６および図７を対比する。図６および図７には、半田漕の半田が貫通穴８３０のどこまで吸い上がっているかの度合いを示す「吸上げ率」を示している。

図６では、電子部品７００の接続端子７２０の長さが電子基板８００の板厚よりも大きい。すなわち、図６に示されるように、接続端子７２０の先端部が電子基板８００の裏面から突出している。このため、電子部品７００の接続端子７２０を貫通穴８３０に挿入した状態で、電子基板８００を半田漕に浸した際に、半田漕の半田を接続端子７２０および導電層８５０の間隙内に円滑に吸い上げることができる。これにより、半田漕の半田は電子基板８００の表面側まで上昇する（吸上げ率１００％）。この結果、図６の例では、電子部品７００の接続端子７２０は、半田によって、電子基板８００にしっかりと固定される。

一方、図７では、電子部品７００の接続端子７２０の長さが電子基板８００Ａの板厚よりも小さい。すなわち、図７に示されるように、接続端子７２０の先端部が電子基板８００Ａの裏面から突出していない。このため、電子部品７００の接続端子７２０を貫通穴８３０に挿入した状態で、電子基板８００を半田漕に浸した際に、半田漕の半田を接続端子７２０および導電層８５０の間隙内に円滑に吸い上げられない。これにより、半田漕の半田は電子基板８００の表面側まで上昇できない（吸上げ率５０％未満）。この結果、図７の例では、図６の例と比較して、電子部品７００の接続端子７２０および電子基板８００の間は、半田によって、十分に固定されない。

なお、本発明に関連する技術が、例えば、特許文献１〜３に記載されている。

特開２００２−０２６４８２ 特開平０７−０６６５１６ 特開２００５−１１６９４５

前述の通り、電子部品７００の接続端子７２０の長さが電子基板８００Ａの板厚よりも小さい場合、電子部品７００の接続端子７２０が電子基板８００に、半田によって、十分に固定されないという問題があった。

この解決案として、たとえば、電子基板８００Ａの板厚を小さくすることが、考えられる。しかし、電子基板８００Ａには複数の配線層が積層されているため、単純に電子基板８００Ａの板厚を小さくする変更を行えない。

また、別の解決案として、たとえば、電子部品８００ＡをＤＩＰ部品から表面実装部品に変更することも、考えられる。この案が実現できれば、接続端子を挿入するための貫通穴を必要としないので、半田漕の半田が十分に吸い上がらないことを要因とする半田接続不良の問題は、解消される。しかし、この案を実現するには、電子基板８００Ａの回路デザインを大幅に変更する設計変更が必要となる。これに伴い、原画代等大きな設計変更費用が発生するおそれがあった。また、電子部品８００Ａと同じ仕様を満たす表面実装部品が見つからない場合もあり得る。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、電子基板の板厚を変更することなく、半田によって、貫通穴全体に亘り、電子部品の接続端子を電子基板に固定することができる電子部品取り付け方法を提供することにある。

本発明の電子部品取り付け方法は、電子部品を電子基板に取り付ける電子部品取り付け方法であって、前記電子部品は、電子部品本体と、ピン形状に形成され、前記電子部品本体から延出された接続端子とを備え、前記電子基板を形成する電子基板形成ステップと、前記電子基板形成ステップで得られる前記電子基板に前記電子部品を取り付ける電子部品取り付けステップとを含み、前記電子基板形成ステップは、互いに向かい合う第１の主面および第２の主面を有する基板に貫通穴を形成する貫通穴形成ステップと、少なくとも前記貫通穴形成ステップ後に、第１の導電層を前記貫通穴の内壁に形成する第１の導電層形成ステップと、少なくとも前記貫通穴形成ステップ後に、前記基板の第２の面側に、底面が前記貫通穴の端部を含むように、凹部を形成する凹部形成ステップと、少なくとも前記凹部形成ステップ後に、第２の導電層を前記凹部の底面および内壁に形成する第２の導電層形成ステップとを含み、前記電子部品取り付けステップは、前記基板の前記第１の面側から前記第２の主面側へ向けて、前記接続端子を前記貫通穴へ挿入する接続端子挿入ステップと、前記接続端子挿入ステップにより前記接続端子が前記貫通穴に挿入された前記電子基板を、半田漕に浸すことにより、前記接続端子を前記第１の導電層に半田付けする半田付けステップとを含む。

本発明の電子部品取り付け方法によれば、電子基板の板厚を変更することなく、半田によって、貫通穴全体に亘り、電子部品の接続端子を電子基板に固定することができる。

本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け構造の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法を示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法を説明するための図である。 本発明に関連する電子部品取り付け構造を示す図である。 本発明に関連する電子部品取り付け構造を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け構造の構成を示す図である。

図１に示されるように、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け構造は、電子部品１００と電子基板２００により構成される。なお、図１には、半田漕の半田が貫通穴２３０のどこまで吸い上がっているかの度合いを示す「吸上げ率」を示している。この吸い上げ率は、後述の電子部品取り付け方法の説明で用いる。

図１に示されるように、電子部品１００は、電子部品本体１１０と、接続端子１２０とを備えている。電子部品１００は、たとえばＤＩＰ部品である。

電子部品本体１００は、たとえば、樹脂成形されたケースと、このケース内に収容された実装部品とから形成される。図１に示されるように、電子部品本体１００の下面（図１の紙面下側の面）からは、接続端子１２０が延出されている。

接続端子１２０は、ピン形状に形成されている。図１に示されるように、接続端子１２０は、電子部品本体１１０の下面から延出されている。接続端子１２０は、たとえば、銅や金等の電導性部材により形成されている。接続端子１２０は、たとえば、電子部品本体１１０内の実装部品に電気的に接続される。複数本の接続端子１２０が、電子部品本体１１０から延出されてもよい。

図１に示されるように、電子基板２００は、基板２１０と、貫通穴２３０と、凹部２４０と、第１の導電層２５０と、第２の導電層２６０とを備えている。

基板２１０は、板状に形成されている。基板２１０は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂等により形成されている。

また、図１に示されるように、基板２１０は、第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂを備えている。第１の主面２１０ａは、基板２１０の表面（実装面）である。第２の主面２１０ｂは、基板２１０の裏面である。第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂは、互いに向かい合うように、設けられている。

図１に示されるように、貫通穴２３０は、基板２１０の第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂの間を貫通するように、基板２１０に形成されている。

図１に示されるように、凹部２４０は、基板２１０の第２の主面２１０ｂ側に、当該凹部２４０の底面２４０ａが貫通穴２３０の端部を含むように、形成されている。すなわち、貫通穴２３０の端部は、凹部２４０の底面２４０ａの内側に含まれている。貫通穴２３０および凹部２４０が円柱状に形成されている場合、凹部２４０の内径は、貫通穴２３０の内径よりも小さい。

図１に示されるように、第１の導電層２５０は、少なくとも、貫通穴２３０の内壁上に形成されている。なお、図１の例では、第１の導電層２５０は、さらに、第１の主面２１０ａ上であって、貫通穴２３０の外周縁部にも、形成されている。第１の導電層２５０は、たとえば、メッキ処理または蒸着処理により、形成される。第１の導電層２５０の材料には、導電性の金属が用いられる。

図１に示されるように、第２の導電層２６０は、少なくとも、凹部２４０の内壁２４０ｂおよび底面２４０ａ上に形成されている。第２の導電層２６０は、たとえば、メッキ処理または蒸着処理により、形成される。第２の導電層２６０の材料には、導電性の金属が用いられる。

ここで、図１に示されるように、接続端子１２０のうち電子部品本体２１０から露出された部分の長さＡは、第１の主面２１０ａおよび凹部２４０の底面２４０ａの間の距離Ｂよりも大きく、第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂの間の距離Ｃよりも小さい。

以上、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け構造の構成について、説明した。

次に、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法について、説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法を示すフロー図である。図３〜図５は、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法を説明するための図である。

図２に示されるように、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法は、電子基板形成ステップおよび電子部品取り付けステップとを含んでいる。

まず、電子基板形成ステップについて、説明する。

電子基板形成ステップでは、まず、基板２１０に貫通穴２３０を形成する（ステップ（ＳＴＥＰ：以下、単にＳと称する。）１０１）。具体的には、図３に示されるように、たとえば、ドリル等を用いて、基板２１０の第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂの間を貫通するように、基板２１０に貫通穴２３０を形成する。Ｓ１０１は、本発明の貫通穴形成ステップに対応する。

次に、貫通穴２３０の内壁に第１の導電層２５０を形成する（Ｓ１０２）。具体的には、図３に示されるように、たとえば、メッキ処理または蒸着処理によって、少なくとも、貫通穴２３０の内壁上に、第１の導電層２５０を形成する。なお、図３の例では、第１の導電層２５０は、第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂ上であって、貫通穴２３０の外周縁部にも形成されている。Ｓ１０２は、本発明の第１の導電層形成ステップに対応する。Ｓ１０２は、少なくとも、Ｓ１０１の処理の後に行われる。

なお、あらかじめ、図３に示すような基板を用意できる場合には、Ｓ１０１〜Ｓ１０２の処理を省略することができる。

次に、凹部２４０を形成する（Ｓ１０３）。具体的には、図４に示されるように、ドリル等を用いて、基板２１０の第２の主面２１０ｂ側に、当該凹部２４０の底面２４０ａが貫通穴２３０の端部を含むように、凹部２４０を形成する。これにより、貫通穴２３０周辺における基板２１０の板厚を薄くすることができる。Ｓ１０３は、本発明の凹部形成ステップに対応する。

なお、凹部２４０の形成には、バックドリル工法を用いることができる。バックドリル工法とは、第１の導電層２５０の不要な部分をドリル等にて切削して除去する工法をいう。このバックドリル工法は、高速信号の伝送品質を改善するために、用いられている。

たとえば、高速信号が、貫通穴２３０の中央部付近から、ある信号配線に入力される場合を想定する。この場合において、貫通穴２３０が、基板２１０の第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂの間で導通がとられていた場合、信号経路として分岐点が発生する。すなわち、貫通穴２３０の中央部付近から直接的に信号配線に伝搬する信号と、貫通穴２３０の下端または上端まで進んでから間接的に戻ってくる信号とが、存在する。このような本来の伝搬経路でない部分は、スタブと呼ばれている。このスタブは、信号が衝突し合う領域となりうるため、伝送品質に悪影響を及ぼすことがある。このため、スタブを除去することが望ましい。そして、このスタブを除去する一手段として、バックドリル工法が知られている（たとえば、特許文献３）。

図１に示されるように、接続端子１２０のうち電子部品本体２１０から露出された部分の長さＡが、第１の主面２１０ａおよび凹部２４０の底面２４０ａの間の距離Ｂよりも大きくなるように、凹部２４０を基板２１０に形成する。これにより、接続端子１２０を電子基板２００に半田付けする際に、凹部２４０の底面２４０ａ側から、貫通穴２３０の内部へ、半田を円滑に流入させることができる。

次に、凹部２４０の内壁２４０ｂおよび底面２４０ａに第２の導電層２６０を形成する（Ｓ１０４）。具体的には、図５に示されるように、たとえば、メッキ処理または蒸着処理によって、少なくとも、凹部２４０の内壁２４０ｂおよび底面２４０ａ上に、第２の導電層２６０を形成する。Ｓ１０４は、本発明の第２の導電層形成ステップに対応する。Ｓ１０４は、少なくとも、Ｓ１０３の処理の後に行われる。

このＳ１０４を行うことによって、半田のぬれ性を改善して、基板２１０の第２の主面２１０ｂ（裏面）側から半田を引き込み易くすることができる。すなわち、このＳ１０４は、最終的に、半田を第１の主面２１０ａ側まで吸い上げるために、重要な工程となる。

以上で、電子基板形成ステップが完了する。

次に、電子部品取り付けステップについて説明する。

図２に示されるように、接続端子１２０を貫通穴２３０に挿入する（Ｓ１０５）。具体的には、図１に示されるように、基板２１０の第１の主面２１０ａ側から第２の主面２１０ｂ側へ向けて、接続端子１２０を貫通穴２３０へ挿入する。Ｓ１０５は、本発明の接続端子挿入ステップに対応する。

最後に、図２に示されるように、接続端子１２０を第１の導電層２５０に半田付けする（Ｓ１０６）。具体的には、Ｓ１０５により接続端子１２０が貫通穴２３０に挿入された電子基板２００を、半田漕（不図示）に浸すことにより、接続端子１２０を第１の導電層２５０に半田付けする。

Ｓ１０５により接続端子１２０が貫通穴２３０に挿入された電子基板２００を、半田漕（不図示）に浸す。すると、半田漕内で溶融された半田が、毛細管現象によって、凹部２４０の底面２４０ａ側から、貫通穴２３０および接続端子１２０の間隙内を吸い上がっていく。

ここで、毛細管現象とは、液体の表面張力によって、空気と触れる液体の表面積を減らそうとする力が、液体に働き、液体が狭い空間を上昇していく現象をいう。本発明では、貫通穴２３０および接続端子１２０の間隙という狭い断面積の空間を、溶融した半田が上昇していく現象を指す。

そして、貫通穴２３０および接続端子１２０の間隙内を毛細管現象によって吸い上がる半田は、接続端子１２０の付け根部分が配置された第１の主面２１０ａ側まで上昇する（吸い上げ率１００％）。これにより、接続端子１２０は、半田によって、貫通穴２３０内の第１の導電層２５０の全体に亘り、第１の導電層２５０に固定される。なお、前述の通り、半田の吸い上げ率は、半田漕の半田が貫通穴２３０のどこまで吸い上がっているかの度合いを示す。

この半田の吸い上げ率に関しては、接続端子１２０および第１の導電層２５０の間の接続が不十分で導通が取れないという半田不良を起こさないため、貫通穴２３０内で半田の吸上げ率が一定以上の水準を満たすことが求められている。

半田の吸い上げ率に関しては、国際規格であるＩＰＣ（Institute for Interconnecting and Packaging Electronics Circuit）規格に、規定されている。このＩＰＣ規格は、基板業界、実装業界においてほぼ全ての製造工程を対象とした国際安全規格である。ＩＰＣ規格では、半田吸い上げ率７５％以上が、接続端子１２０および第１の導電層２５０の間の接続が不十分で導通が取れないという半田不良を起こさない水準とされている。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法は、電子部品１００を電子基板２００に取り付ける方法である。電子部品１００は、電子部品本体１１０と、接続端子１２０とを備えている。接続端子１２０は、ピン形状に形成され、電子部品本体１１０から延出されている。

本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法は、電子基板形成ステップと、電子部品取り付けステップとを含んでいる。電子基板形成ステップでは、電子基板２００を形成する。電子部品取り付けステップでは、電子基板形成ステップで得られる電子基板２００に電子部品１００を取り付ける。また、電子基板形成ステップは、貫通穴形成ステップと、第１の導電層形成ステップと、凹部形成ステップと、第２の導電層形成ステップとを含む。貫通穴形成ステップでは、互いに向かい合う第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂを有する基板２１０に、第１の主面２１０ａおよび第２の主面２１０ｂの間を貫通するように、貫通穴２３０を形成する。第１の導電層形成ステップでは、少なくとも貫通穴形成ステップ後に、第１の導電層２５０を貫通穴２３０の内壁に形成する。凹部形成ステップでは、少なくとも貫通穴形成ステップ後に、基板２１０の第２の主面２１０ｂ側に、底面２４０ａが貫通穴２３０の端部を含むように、凹部２４０を形成する。第２の導電層形成ステップでは、少なくとも凹部形成ステップ後に、第２の導電層２６０を凹部２４０の底面２４０ａおよび内壁２４０ｂに形成する。

電子部品取り付けステップは、接続端子挿入ステップと、半田付けステップとを含む。接続端子挿入ステップでは、基板２１０の第１の主面２１０ａ側から第２の主面２１０ｂ側へ向けて、接続端子１２０を貫通穴２３０へ挿入する。半田付けステップでは、接続端子挿入ステップにより接続端子１２０が貫通穴２３０に挿入された電子基板２００を、半田漕に浸すことにより、接続端子１２０を第１の導電層２５０に半田付けする。

このように、凹部形成ステップでは、少なくとも貫通穴形成ステップ後に、基板２１０の第２の主面２１０ｂ側に、底面２４０ａが貫通穴２３０の端部を含むように、凹部２４０を形成する。これにより、接続端子１２０の先端部を、貫通穴２３０の下端面（凹部２４０の底面２４０ａ）よりも下方に突出させることができる。この結果、接続端子１２０を電子基板２００に半田付けする際に、凹部２４０の底面２４０ａ側から、貫通穴２３０の内部へ、半田を円滑に流入させることができる。また、第２の導電層形成ステップでは、少なくとも凹部形成ステップ後に、第２の導電層２６０を凹部２４０の底面２４０ａおよび内壁２４０ｂに形成する。これにより、半田のぬれ性を改善して、基板２１０の第２の主面２１０ｂ（裏面）側から半田を引き込み易くすることができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法によれば、電子基板２００の板厚を変更することなく、半田によって、貫通穴２３０全体に亘り、電子部品１００の接続端子１２０を電子基板２００に固定することができる。また、電子部品１００を表面実装品に変更する必要もなく、小規模で安価な作業で凹部２４０を形成することにより、半田の吸い上げ率を高めることができる。これにより、電子部品取り付けステップ（とくに半田付けステップ）の歩留まりを改善することができる。

本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法において、
接続端子１２０のうち電子部品本体１１０から露出された部分の長さＡは、第１の主面２１０ａおよび凹部２４０の底面２４０ａの間の距離Ｂよりも大きい。これにより、接続端子１２０を電子基板２００に半田付けする際に、凹部２４０の底面２４０ａ側から、貫通穴２３０の内部へ、毛細管現象によって、半田をより円滑に流入させることができる。

本発明の第１の実施の形態における電子部品取り付け方法において、第１の導電層形成ステップおよび第２の導電層形成ステップは、貫通穴形成ステップおよび凹部形成ステップの後に、同時に行う。これにより、電子部品取り付け方法の工程を減少させることができる。

以上、実施の形態を基に本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述の実施の形態に対して、様々な変更、増減、組合せを加えてもよい。

１００ 電子部品
１１０ 電子部品本体
１２０ 接続端子
２００ 電子基板
２１０ 基板
２１０ａ 第１の主面
２１０ｂ 第２の主面
２３０ 貫通穴
２４０ 凹部
２４０ａ 底面
２４０ｂ 内壁
２５０ 第１の導電層
２６０ 第２の導電層
７００ 電子部品
７１０ 電子部品本体
７２０ 接続端子
８００ 電子基板
８００Ａ 電子基板
８１０ 基板
８３０ 貫通穴
８５０ 導電層

Claims (3)

1. 電子部品を電子基板に取り付ける電子部品取り付け方法であって、
   前記電子部品は、電子部品本体と、ピン形状に形成され、前記電子部品本体から延出された接続端子とを備え、
   前記電子基板を形成する電子基板形成ステップと、
   前記電子基板形成ステップで得られる前記電子基板に前記電子部品を取り付ける電子部品取り付けステップとを含み、
   前記電子基板形成ステップは、
   互いに向かい合う第１の主面および第２の主面を有する基板に、前記第１の主面および前記第２の主面の間を貫通するように、貫通穴を形成する貫通穴形成ステップと、
   少なくとも前記貫通穴形成ステップ後に、第１の導電層を前記貫通穴の内壁に形成する第１の導電層形成ステップと、
   少なくとも前記貫通穴形成ステップ後に、前記基板の第２の主面側に、底面が前記貫通穴の端部を含むように、凹部を形成する凹部形成ステップと、
   少なくとも前記凹部形成ステップ後に、第２の導電層を前記凹部の底面および内壁に形成する第２の導電層形成ステップとを含み、
   前記電子部品取り付けステップは、
   前記基板の前記第１の主面側から前記第２の主面側へ向けて、前記接続端子を前記貫通穴へ挿入する接続端子挿入ステップと、
   前記接続端子挿入ステップにより前記接続端子が前記貫通穴に挿入された前記電子基板を、半田漕に浸すことにより、前記接続端子を前記第１の導電層に半田付けする半田付けステップとを含む電子部品取り付け方法。
2. 前記接続端子のうち前記電子部品本体から露出された部分の長さは、前記第１の主面および前記凹部の底面の間の距離よりも大きく、前記第１の主面および前記第２の主面の間の距離よりも小さい請求項１に記載の電子部品取り付け方法。
3. 前記第１の導電層形成ステップおよび前記第２の導電層形成ステップは、前記貫通穴形成ステップおよび前記凹部形成ステップの後に、同時に行う請求項１または２に記載の電子部品取り付け方法。

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