JP2016178437A - Crystal oscillator and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶振動子を備えた水晶発振器に関し、特に、サーミスタ内蔵型の水晶発振器に関する。 The present invention relates to a crystal oscillator including a crystal resonator, and more particularly to a thermistor built-in crystal oscillator.
従来から、各種電子機器において規則的な基準信号を得るために、水晶振動子の圧電効果によって得られる振動周波数を用いることが知られている。水晶振動子を用いて得られる振動周波数は、非常に精度が高いものであるが、水晶振動子が発生させる振動周波数は、周辺温度の影響を受けやすく、水晶振動子を内蔵した水晶発信器の使用環境によっては、振動周波数の精度が低下してしまうことがある。 Conventionally, in order to obtain a regular reference signal in various electronic devices, it is known to use a vibration frequency obtained by a piezoelectric effect of a crystal resonator. The vibration frequency obtained using a crystal resonator is very accurate. However, the vibration frequency generated by the crystal resonator is easily affected by the ambient temperature, and the vibration frequency of a crystal oscillator with a built-in crystal resonator is high. Depending on the usage environment, the accuracy of the vibration frequency may decrease.
近年では、振動周波数の精度低下を防止するために、水晶振動子付近に温度検知素子を設け、温度検知素子で検知された水晶振動子の周囲温度に応じて温度を補償することが行われている(例えば、特許文献1及び2)。 In recent years, in order to prevent a decrease in the accuracy of the vibration frequency, a temperature detection element is provided near the crystal resonator, and the temperature is compensated according to the ambient temperature of the crystal resonator detected by the temperature detection element. (For example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載された水晶振動子は、容器本体の一つの凹所内に水晶片、及び水晶片の温度を検知するサーミスタを収容している。そして、特許文献1では、水晶片及びサーミスタを同一の空間に収容し、空間を封止することにより、サーミスタの温度測定精度を向上させることができる、としている。しかしながら、特許文献1のようにサーミスタと水晶片とを同一の空間内に配置し、空間を封止した場合、サーミスタを容器本体に接合するための導電性接合材から発生したガスによってサーミスタが劣化する恐れがあった。 The crystal resonator described in Patent Literature 1 houses a crystal piece and a thermistor that detects the temperature of the crystal piece in one recess of the container body. And in patent document 1, it is supposed that the temperature measurement accuracy of a thermistor can be improved by accommodating a crystal piece and a thermistor in the same space and sealing the space. However, when the thermistor and the crystal piece are arranged in the same space as in Patent Document 1 and the space is sealed, the thermistor deteriorates due to the gas generated from the conductive bonding material for bonding the thermistor to the container body. There was a fear.
このようなサーミスタの劣化を防止するために、特許文献2のデバイスは、H型側断面形状を有しており、容器の一方の主面側に水晶片を収容し、封止する空間を形成し、他方の主面側にサーミスタを収容する空間を形成し、サーミスタと水晶片とを分離して配置している。 In order to prevent such deterioration of the thermistor, the device of Patent Document 2 has an H-shaped side cross-sectional shape, and accommodates a crystal piece on one main surface side of the container to form a sealing space. Then, a space for accommodating the thermistor is formed on the other main surface side, and the thermistor and the crystal piece are arranged separately.
しかしながら、特許文献2に記載されたデバイスでは、水晶片と、サーミスタとを、容器の異なる面に設けることによってサーミスタの劣化を防止することができるものの、デバイス全体の厚みが増してしまう、という問題があった。即ち、容器の一方の主面に、水晶片を封入する空間を確保するために容器の主面に一定の厚さの枠を設け、さらに、他方の主面にもサーミスタを収容する空間を確保するために一定の厚さの枠を設けることが必要となり、この枠を設けることによって、デバイスの厚さが増加してしまう。 However, in the device described in Patent Document 2, although the thermistor can be prevented from being deteriorated by providing the crystal piece and the thermistor on different surfaces of the container, the thickness of the entire device increases. was there. In other words, a frame with a certain thickness is provided on the main surface of the container in order to secure a space for enclosing the crystal piece on one main surface of the container, and a space for accommodating the thermistor is also provided on the other main surface. Therefore, it is necessary to provide a frame with a certain thickness, and the provision of this frame increases the thickness of the device.
そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、サーミスタと、水晶片とを同一の空間に収容しないことによりサーミスタの劣化を防止しつつ、デバイス全体の厚みを薄くすることができる水晶発振器、及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and by not accommodating the thermistor and the crystal piece in the same space, the thickness of the entire device is reduced while preventing the thermistor from being deteriorated. An object of the present invention is to provide a crystal oscillator that can be used, and a method of manufacturing the same.
上述した課題を解決するために、本発明は、水晶振動子を備えた水晶発振器であって、板状の基板と、この板状の基板の一方の主面側に設けられ、前記水晶振動子を封入するための封入部と、前記板状の基板の他方の主面上に形成されたサーミスタ膜と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a crystal oscillator including a crystal resonator, which is provided on a plate-shaped substrate and one main surface side of the plate-shaped substrate, and the crystal resonator And a thermistor film formed on the other main surface of the plate-like substrate.
このように構成された本発明によれば、水晶振動子を、基板の一方の主面側の封入部に封入し、サーミスタ膜を、他方の主面側に配置することができ、これにより、水晶振動子と、サーミスタ膜との間に基板を介在させることができる。従って、サーミスタ膜が、水晶振動子と同じ空間内に封入されないので、サーミスタ膜が、ガスによって劣化するのを防止することができる。また、温度検出素子として、所謂バルク型のサーミスタよりも薄いサーミスタ膜を用いることにより、温度検出素子自体の厚みを薄くし、これにより、水晶発振器全体の厚みを薄くすることができる。また、温度検出素子としてのサーミスタ膜を薄くすることにより、サーミスタ膜の温度変化に対する抵抗値の変化の応答速度を高めることができる。 According to the present invention configured as described above, the crystal resonator can be enclosed in the encapsulating portion on one main surface side of the substrate, and the thermistor film can be disposed on the other main surface side. A substrate can be interposed between the crystal resonator and the thermistor film. Accordingly, since the thermistor film is not enclosed in the same space as the crystal resonator, it is possible to prevent the thermistor film from being deteriorated by the gas. Further, by using a thermistor film thinner than a so-called bulk type thermistor as the temperature detection element, the thickness of the temperature detection element itself can be reduced, and thereby the thickness of the entire crystal oscillator can be reduced. Further, by reducing the thickness of the thermistor film as the temperature detecting element, it is possible to increase the response speed of the resistance value change with respect to the temperature change of the thermistor film.
また、本発明において、好ましくは、前記サーミスタ膜は、印刷手段により前記基板の他方の主面に形成されている。 In the present invention, preferably, the thermistor film is formed on the other main surface of the substrate by printing means.
このように構成された本発明によれば、サーミスタ膜を、直接、基板の他方の主面に形成することができる。これにより、サーミスタ膜を基板の主面に貼り付けるための接着材層を設ける必要がなくなる。従って、水晶発振器の厚みを更に薄くすることができる。また、このような構成により、サーミスタ膜を基板に接合するために、ガスを発生させる導電性接合材を用いる必要がないため、サーミスタ膜の劣化を更に抑制することができる。 According to the present invention configured as described above, the thermistor film can be directly formed on the other main surface of the substrate. This eliminates the need to provide an adhesive layer for attaching the thermistor film to the main surface of the substrate. Therefore, the thickness of the crystal oscillator can be further reduced. In addition, with such a configuration, it is not necessary to use a conductive bonding material that generates gas in order to bond the thermistor film to the substrate, so that the thermistor film can be further prevented from deteriorating.
また、本発明において、好ましくは、前記サーミスタ膜を形成するためのペーストは、ガラスを含有する。 In the present invention, preferably, the paste for forming the thermistor film contains glass.
このように構成された本発明によれば、サーミスタ膜を印刷する際に、ガラスをペースト中に含有させることにより、ガラスがペースト微粒子同士のつなぎの役割を果たし、膜厚および温度特性の均一なサーミスタ膜として形成することができる。 According to the present invention configured as described above, when the thermistor film is printed, the glass is included in the paste so that the glass serves as a bond between the paste fine particles, and the film thickness and temperature characteristics are uniform. It can be formed as a thermistor film.
さらに、このように構成された本発明によれば、水晶振動子を封入する際に、水晶振動子の周囲から大気を取り除く際に注入する不活性ガス(水晶振動子に対して不活性なガス)に曝されたとしても、サーミスタ膜が劣化するのを抑制することができる。一般的に、サーミスタ膜の印刷時には、基板に熱が加わってしまう。そして、一枚の基板にサーミスタ膜及び水晶振動子の封入部を備える水晶発振器において、熱の影響で水晶振動子が損傷しないようにするためには、まず、サーミスタ膜を基板に印刷し、その後、水晶振動子を封入する必要がある。従って、サーミスタ膜が、不活性ガスによって劣化しないようにするために、サーミスタ膜にガラスを含有させることが好ましい。これにより、サーミスタ膜が、ガスに曝されたとしても、劣化するのを抑制することができる。 Furthermore, according to the present invention configured as described above, an inert gas (a gas inert to the crystal resonator) that is injected when the atmosphere is removed from the periphery of the crystal resonator when the crystal resonator is sealed. ), The thermistor film can be prevented from deteriorating. Generally, when the thermistor film is printed, heat is applied to the substrate. In order to prevent the crystal unit from being damaged by the influence of heat in a crystal oscillator having a thermistor film and a crystal unit encapsulating part on a single substrate, first, the thermistor film is printed on the substrate, and then It is necessary to enclose a crystal resonator. Therefore, in order to prevent the thermistor film from being deteriorated by the inert gas, it is preferable that the thermistor film contains glass. Thereby, even if the thermistor film | membrane is exposed to gas, it can suppress that it deteriorates.
また、本発明において、好ましくは、前記サーミスタ膜は、ガラス膜によって覆われている。 In the present invention, preferably, the thermistor film is covered with a glass film.
このように構成された本発明によれば、サーミスタ膜の耐水性を向上させることができる。 According to the present invention configured as described above, the water resistance of the thermistor film can be improved.
また、上述した課題を解決するために、本発明は、水晶振動子を備えた水晶発振器の製造方法であって、板状の基板の一方の主面に、ガラスを含有するペーストを用いてサーミスタ膜を印刷する工程と、前記板状の基板の他方の主面に設けられた封入部に、前記水晶振動子を封入する工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a method for manufacturing a crystal oscillator including a crystal resonator, wherein a thermistor is formed using a paste containing glass on one main surface of a plate-like substrate. A step of printing a film; and a step of encapsulating the crystal resonator in an encapsulating portion provided on the other main surface of the plate-like substrate.
このように構成された本発明によれば、水晶振動子を、基板の一方の主面側の封入部に封入し、サーミスタ膜を、他方の主面側に配置し、水晶振動子と、サーミスタ膜との間に基板を介在させた水晶発振器を製造することができる。そして、このように得られた水晶発振器では、サーミスタ膜が、水晶振動子と同じ空間内に封入されないので、サーミスタ膜が、ガスによって劣化するのを防止することができる。また、温度検出素子として、所謂バルク型のサーミスタよりも薄いサーミスタ膜を用いることにより、温度検出素子自体の厚みを薄くし、これにより、水晶発振器全体の厚みを薄くすることができる。また、温度検出素子としてのサーミスタ膜を薄くすることにより、サーミスタ膜の温度変化に対する抵抗値の変化の応答速度を高めることができる。 According to the present invention configured as described above, the crystal resonator is enclosed in the enclosing portion on one main surface side of the substrate, the thermistor film is disposed on the other main surface side, and the crystal resonator and the thermistor are arranged. A crystal oscillator in which a substrate is interposed between the film and the film can be manufactured. In the crystal oscillator thus obtained, since the thermistor film is not enclosed in the same space as the crystal oscillator, it is possible to prevent the thermistor film from being deteriorated by gas. Further, by using a thermistor film thinner than a so-called bulk type thermistor as the temperature detection element, the thickness of the temperature detection element itself can be reduced, and thereby the thickness of the entire crystal oscillator can be reduced. Further, by reducing the thickness of the thermistor film as the temperature detecting element, it is possible to increase the response speed of the resistance value change with respect to the temperature change of the thermistor film.
さらに、上記発明によれば、サーミスタ膜にガラスを含有させることにより、水晶振動子を封入する工程の前に、サーミスタ膜を印刷する工程を行うことができる。これにより、一つの基板にサーミスタ膜及び封入部を備える水晶発信器を製造するときに、印刷時の熱によって水晶振動子が劣化するのを防止することができる。 Furthermore, according to the said invention, the process which prints a thermistor film | membrane can be performed before the process of encapsulating a crystal oscillator by making glass contain in a thermistor film | membrane. Thereby, when manufacturing the crystal oscillator provided with the thermistor film | membrane and the enclosure part on one board | substrate, it can prevent that a crystal oscillator deteriorates with the heat | fever at the time of printing.
また、本発明において、好ましくは、前記水晶振動子を封入する工程では、前記封入部に、前記水晶振動子に対して不活性なガスを注入してから前記水晶振動子を封入する。 In the present invention, preferably, in the step of encapsulating the crystal resonator, an inert gas with respect to the crystal resonator is injected into the enclosing portion, and then the crystal resonator is encapsulated.
このように構成された本発明によれば、水晶振動子を封入する際に、水晶振動子の周囲から大気を取り除く際に注入する不活性ガスによってサーミスタ膜が劣化するのを防止することができる。 According to the present invention configured as described above, it is possible to prevent the thermistor film from being deteriorated by the inert gas injected when the atmosphere is removed from the periphery of the crystal unit when the crystal unit is sealed. .
以上のように、本発明によれば、サーミスタと、水晶片とを同一の空間に収容しないことによりサーミスタの劣化を防止しつつ、デバイス全体の厚みを薄くすることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the thickness of the entire device while preventing the thermistor from being deteriorated by not accommodating the thermistor and the crystal piece in the same space.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による水晶発振器及びその製造方法について説明する。 Hereinafter, a crystal oscillator and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施形態による水晶発振器を示す側断面図である。図1に示すように、水晶発振器1は、板状の基板3と、基板3に取り付けられた水晶振動子5及びサーミスタ膜7と、を備える。
FIG. 1 is a side sectional view showing a crystal oscillator according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the crystal oscillator 1 includes a plate-like substrate 3, a
基板3は、例えばセラミック等の熱導電性の高い部材で形成されており、一方の主面に、水晶振動子5を封入するための封入部9を備えている。封入部9は、基板3の主面に形成された凹部によって構成されており、例えば、基板3の本体3a上に枠材3bを貼り付けることで形成されている。このような、封入部9は、内部に水晶振動子7を懸架状態で保持できる大きさを有している。そして、封入部9は、枠材3b上にカバー11を被せることによって密閉され、カバー11、枠材3b、及び基板3の本体3aと共に、水晶振動子5を封止する空間をなしている。封入部9内は、真空状態に保たれるか、又は水晶振動子に対して不活性なガスが充填されている。不活性ガスとしては、例えば窒素があるが、水晶振動子を劣化させないガスであれば、どのようなガスを用いても良い。
The substrate 3 is formed of a member having high thermal conductivity such as ceramic, for example, and includes a sealing portion 9 for sealing the
基板3の他方の主面は、平坦に形成されており、他方の主面上には、サーミスタ膜7が印刷されている。そして、基板3は、水晶振動子5を封入する容器としての役割に加え、サーミスタ膜7を形成する際の印刷基板としての役割をも果たしている。
The other main surface of the substrate 3 is formed flat, and the
水晶振動子5は、封入部9内において、図示せぬ支持構造によって懸架支持されている、圧電素子である。そして、水晶振動子5は、図示せぬ一対の電極を通して、外部端子に接続されている。
The
サーミスタ膜7は、基板3を通して水晶振動子5の周囲の温度を検知するためのものであり、厚膜印刷、真空蒸着等の手法を用いて、基板3の平坦面に形成されている。サーミスタ膜7は、生産性の面から、厚膜印刷によって形成することが好ましい。サーミスタ膜7を基板3上に印刷する場合には、サーミスタ膜7を形成するための印刷ペーストを、一定の厚さで基板3上に塗り、その後、所定の温度で焼成することで形成されている。
The
サーミスタ膜7を形成するために用いられる印刷ペーストは、ガラスを含んでいることが好ましい。印刷ペースト中にガラスを含有させることにより、ガラスがペースト微粒子同士のつなぎの役割を果たし、膜厚及び温度特性の均一なサーミスタ膜として形成することができる。また、印刷ペースト中にガラスを含有させることにより、後述する製造工程において、サーミスタ膜7が、封入部9に充填されるガスに曝されたときに、サーミスタ膜7の劣化を抑制することができる。
The printing paste used for forming the
サーミスタ膜7の両側には、サーミスタ膜7に電気的に接続された一対の電極13が形成されている。電極13は、図示せぬ外部端子と接続されており、サーミスタ膜7で検出された温度及び温度の変化を、当該外部端子に供給するために用いられる。
A pair of
さらに、サーミスタ膜7は、印刷によって形成された保護ガラス15によって覆われている。これにより、サーミスタ膜7の耐水性を向上させることができる。
Furthermore, the
このような構造を有する水晶発振器1では、水晶振動子5と、サーミスタ膜7との間に基板3が介在しており、サーミスタ膜7が、水晶振動子5と同一の封入部9内に封入されていない。そして、サーミスタ膜7は、基板3の平坦面に印刷されたものであるので、サーミスタ膜7を基板3に取り付けるときに、接着材を介在させる必要がなくなる。このようなサーミスタ膜7の配置を採用することにより、サーミスタと、水晶振動子とを同一の部屋に封入することによって生じるサーミスタの劣化を抑制することができる。
In the crystal oscillator 1 having such a structure, the substrate 3 is interposed between the
また、上述した水晶発振器1によれば、温度検知素子として、サーミスタ膜7を採用しているので、温度検知素子の厚みを薄くすることができる。また、サーミスタ膜7を厚膜印刷又は真空蒸着によって形成することにより、サーミスタ膜7を、基板3に接着するための接着材層を設ける必要がなくなる。これにより、水晶発振器1の厚みを更に薄くすることができる。
Further, according to the crystal oscillator 1 described above, since the
また、基板3の本体3aは、基板3上にサーミスタ膜7を印刷する際の基材としての役割を有しており、基板3の本体3aの厚みは、サーミスタ膜7の印刷の際の基材としての役割を果たすために最低限の厚みを有していれば足りる。従って、水晶発振器1の厚みは、カバー11の厚み、枠材3bの厚み、本体3aの厚み、サーミスタ膜7の厚み、及び保護ガラス15の厚みの合計となる。
Further, the
これに対して、特許文献2に記載されたような、H型側断面形状を有するデバイスでは、水晶振動子、及びサーミスタを収容するために、基材の両方の主面に枠材を形成する必要がある。従って、本実施形態による水晶発信器1は、従来のデバイスと比べて、少なくとも、サーミスタを収容する空間を形成するための枠材の厚さと、サーミスタ膜の厚さの差分だけ、薄くなっていることが分かる。 On the other hand, in a device having an H-shaped side cross-sectional shape as described in Patent Document 2, a frame material is formed on both main surfaces of the base material in order to accommodate the crystal resonator and the thermistor. There is a need. Therefore, the crystal oscillator 1 according to the present embodiment is thinner than the conventional device by at least the difference between the thickness of the frame material for forming the space for accommodating the thermistor and the thickness of the thermistor film. I understand that.
また、従来のデバイスでは、バルク型のサーミスタを使用していたため、サーミスタの厚みを一定にすることが極めて困難であった。このため、サーミスタの厚みの誤差によってデバイスの厚みが変わるのを防止することを目的として、サーミスタよりも厚い枠材によってサーミスタを囲み、これにより、サーミスタの厚さによってデバイス全体の厚さが変わるのを防止していた。これに対して、本実施形態のように、特に印刷によって形成されたサーミスタ膜7は、厚みがほぼ一定である。従って、本実施形態による水晶発振器1では、枠材によってサーミスタを囲み、水晶発振器1の厚みを調整する必要がない。
In addition, since the conventional device uses a bulk type thermistor, it has been extremely difficult to make the thickness of the thermistor constant. For this reason, the thermistor is surrounded by a frame material thicker than the thermistor for the purpose of preventing the thickness of the device from changing due to an error in the thermistor thickness, and this changes the thickness of the entire device depending on the thickness of the thermistor. Was preventing. On the other hand, as in the present embodiment, the
また、基板3上に、直接、サーミスタ膜7を形成することにより、サーミスタ膜7を形成するために、基板3とは別の部材を準備する必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
Further, by forming the
次に、水晶発振器1の製造工程について詳述する。図2は、水晶発振器の製造工程を示す図である。 Next, the manufacturing process of the crystal oscillator 1 will be described in detail. FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the crystal oscillator.
図2(a)に示すように、水晶発振器1の製造工程では、まず、基板3の原板となる大判のセラミック板を準備し、その一方の主面に所定パターンの電極13を印刷する。次いで、図2(b)に示すように、電極13に重なるように、ガラスを含む印刷ペーストを用いてサーミスタ膜7を印刷し、その後、図2(c)に示すように、サーミスタ膜7上に保護ガラス15を印刷する。なお、図2(b)及び図2(c)は、説明の便宜上、図2(a)の一部を拡大して示しているものである。次いで、図2(d)及び図2(e)に示すように、一次分割及び二次分割を行い、大判のセラミック板を、基板3の大きさに分割する。その後、図2(f)に示すように、基板3におけるサーミスタ膜7が形成されていない側の主面に、枠材3bを貼り付け、内部に水晶振動子5を配置し、カバー11によって水晶振動子5を封入部9内に封入する。水晶振動子5を封入する際には、真空ポンプを用いて封入部9内を真空状態にするか、または、窒素ガスを封入部9内に充填することにより封入部9内から大気を追放することができる。
As shown in FIG. 2A, in the manufacturing process of the crystal oscillator 1, first, a large-sized ceramic plate serving as an original plate of the substrate 3 is prepared, and
サーミスタ膜7を印刷する場合、焼成時に基板3を高温下に置く必要があるため、水晶振動子5を封入部9に収容したままサーミスタ膜7の印刷を行うことができない。一方で、水晶振動子5の封入時に、サーミスタ膜7が印刷されていると、サーミスタ膜7が、封入時に使用するガスによって劣化する恐れがある。これに対して、本実施形態では、サーミスタ膜7にガラスを含有させることにより、サーミスタ膜7が封入時にガスに曝されても劣化し難くし、サーミスタ膜7を印刷した後に、水晶振動子5の封入を行えるようになっている。
When printing the
以上のように、本発明の実施形態によれば、サーミスタ膜7と、水晶振動子5とを同一の空間に収容しないことによりサーミスタ膜7の劣化を防止しつつ、水晶発振器1全体の厚みを薄くすることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
1 水晶発振器
3 基板
5 水晶振動子
7 サーミスタ膜
9 封入部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator 3 Board |
Claims (6)
板状の基板と、
この板状の基板の一方の主面側に設けられ、前記水晶振動子を封入するための封入部と、
前記板状の基板の他方の主面上に形成されたサーミスタ膜と、を備えることを特徴とする、水晶発振器。 A crystal oscillator including a crystal resonator,
A plate-like substrate;
Provided on one main surface side of the plate-like substrate, and an enclosing portion for enclosing the crystal resonator,
And a thermistor film formed on the other main surface of the plate-like substrate.
板状の基板の一方の主面に、ガラスを含有するペーストを用いてサーミスタ膜を印刷する工程と、
前記板状の基板の他方の主面に設けられた封入部に、前記水晶振動子を封入する工程と、を備えることを特徴とする、水晶発振器の製造方法。 A method of manufacturing a crystal oscillator including a crystal resonator,
A step of printing a thermistor film on one main surface of the plate-like substrate using a paste containing glass; and
And a step of encapsulating the crystal resonator in an encapsulating portion provided on the other main surface of the plate-like substrate.
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