JP2022084931A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コイル部品に関するものであり、具体的には薄膜型パワーインダクタに関するものである。
【解決手段】本発明によるコイル部品は、コイル、及び上記コイルを支持する支持部材を含む本体と、上記本体の外部面に配置される外部電極と、を含む。上記コイル部品は、上記支持部材のうち、外部電極とコイルとを接続する接合部近くの支持部材の一部を除去して、残存する支持部材と除去された支持部材の境界面上に加工面を含み、支持部材が除去された空間（ｃａｖｉｔｙ）内に磁性物質をさらに充填するか、または絶縁膜をさらに配置する。
【選択図】図６

Description

本発明は、コイル部品に関するものであり、具体的には薄膜型パワーインダクタに関するものである。

最近、パワーインダクタは、スマートフォン、ウェアラブル機器（ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）の小型化及び薄型化の傾向に伴いチップサイズも小型化しつつある。また、高効率の特性を実現するために金属磁性体を用いた複合材料を使用している。

小型化に伴うパワーインダクタのチップサイズの限界に対応すべく、高容量及び低Ｒｄｃ特性を実現するための様々な試みが行われている。例えば、下記特許文献１には、従来のチップの上面まで延びているアルファベットＣ字型の外部電極をチップの上面まで延びていないアルファベットＬ字型の外部電極に変更することで、同一のサイズに対して磁性体の含有量を増加させるという技術が記載されている。ところが、このような努力にもかかわらず、異種物質間の接着性を確保することが困難となるなどしてデラミネーション（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）が発生するか、または磁性体含有量を増加させるのに限界があるなどの問題を解消できていないのが実情である。

特許第５０８４４５９号公報

本発明の解決課題の一つは、チップサイズを小型化しながらも、磁性体が充填されることができる空間を増やすことでインダクタンスを増加させることができるコイル部品を提供することにある。

本発明の一例によるコイル部品は、磁性物質とコイルを含む本体と、上記本体の外部面の少なくとも一部上に配置され、上記コイルの引き出し部と接続された外部電極と、を含む。上記本体内には、上記コイルを支持する支持部材が配置される。また、上記支持部材は上記外部電極の内部面と向かい合う外表面を含み、上記外表面の少なくとも一部は加工面で構成される。

本発明の他の一例によるコイル部品は、コイル本体、及び上記コイル本体と接続される少なくとも一つの引き出し部で構成されるコイルを含む本体と、上記本体の外部面の少なくとも一部上に配置され、上記コイルの上記引き出し部と接続される外部電極と、を含む。上記本体は、上記コイルを支持する支持部材を含み、上記支持部材の外側境界面は上記外部電極の内部面から一定の間隔離れるように配置される。

本発明の様々な効果の一つは、不要な絶縁材料を除去し、除去されてできた余裕空間に磁性体を充填して、コイル部品のインダクタンスを増加させることである。また、不要な絶縁材料を除去することにより、一般に絶縁材料との結合力が良くないコイル部品内の外部電極との接合力も著しく改善させることができる。

従来の薄膜インダクタを例示した概略断面図である。 本発明の一例によるコイル部品の概略断面図である。 図２のＡ領域の拡大図である。 図３の様々な変形例による拡大図である。 図３の様々な変形例による拡大図である。 図３の様々な変形例による拡大図である。 図２の一変形例によるコイル部品の概略断面図である。 本発明の他の一例によるコイル部品の概略断面図である。 図６の一変形例によるコイル部品の概略断面図である。 図６の他の変形例によるコイル部品の概略断面図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。

なお、本発明を明確に説明すべく、図面において説明と関係ない部分は省略し、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、同一思想の範囲内において機能が同一である構成要素に対しては同一の参照符号を用いて説明する。

さらに、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対である記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下では、本発明の一例によるコイル部品を説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。

図１は従来のコイル部品の概略断面図である。図１のコイル部品Ｃ１００は、コイルＣ１１、及び上記コイルＣ１１を支持する支持部材Ｃ１２を含む本体Ｃ１と、上記本体Ｃ１の外部面に配置される第１及び第２外部電極Ｃ２１、Ｃ２２と、を含む。

図１に示すように、コイルと外部電極とを接続する接続部に該当するコイルの引き出し部Ｃ１１１は支持部材によって支持され、上記コイルの引き出し部の下面全体に支持部材を配置した。結果的に、支持部材の側面端部が第１及び第２外部電極と接する構造を有していた。

図１のように、コイルを支持する支持部材の側面端部が第１及び第２外部電極と接する場合には、外部電極を形成する電極ペーストと上記支持部材との間の密着力が良くないため、外部電極のメッキ時にデラミネーション（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）が頻繁に発生するおそれがあった。また、コイル部品の通常の製造工程を考えると、支持部材及びコイルパターンが磁性物質に埋め込まれるようにした後、コイルパターンの引き出し部を露出させるためのダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）作業を行うが、この場合、ダイシングブレード（ｄｉｃｉｎｇ ｂｌａｄｅ）が支持部材と接すると、支持部材内に含まれる難削材、例えば、ガラスフリットなどによりダイシングブレードの摩耗が促進される可能性があった。

本発明の一例によるコイル部品は、図１に示す従来のコイル部品Ｃ１００の上記問題点を解消するために考案されたもので、上述の問題点を解消することに加えて、様々な効果を奏することができる。以下、まず、本発明の一例によるコイル部品を説明する。

図２は本発明の一例によるコイル部品１００の概略断面図である。

図２を参照すると、コイル部品１００は、本体１と、上記本体１の外部面の少なくとも一部領域上に配置される第１及び第２外部電極２１、２２と、を含む。

上記本体１は、コイル部品の全体的な外観を成し、厚さ方向Ｔにおいて互いに向かい合う上面及び下面、長さ方向Ｌにおいて互いに向かい合う第１及び第２側面、及び幅方向Ｗにおいて互いに向かい合う第１及び第２端面を含んで、実質的に六面体状を有することができるが、これに限定されるものではない。

上記本体１は、磁気特性を有する磁性物質を含み、例えば、上記本体内の磁性物質はフェライトまたは金属磁性粒子が樹脂に充填されたものであってよい。また、上記金属磁性粒子は、鉄（Ｆｅ）、シリコン（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される一つ以上を含んでもよい。

上記本体の外部面の少なくとも一部領域上に配置される第１及び第２外部電極２１、２２は、図２にアルファベットＬ字型を有するように示したが、第１及び第２外部電極の具体的な形状に制限はない。例えば、第１及び第２外部電極は、本体の下面及び側面だけでなく、本体の上面まで延びているアルファベットＣ字型を有してもよく、本体の下面のみに配置される下面電極で形成してもよいなど、第１及び第２外部電極の形状に制限がまったくない。

上記第１及び第２外部電極は、本体内のコイルと電気的に接続される必要があるため、電気導電性に優れた材質を含むことが好ましく、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの合金であることができる。また、上記第１及び第２外部電極は、多層で構成してもよく、場合によっては、最も内側に銅で先メッキを行った後、複数のメッキ層を配置してもよいなど、その材質及び形成方法に制限はない。

上記本体１の内部を見ると、上記本体１は、磁性物質によって埋め込まれたコイル１１と、上記コイル１１を支持する支持部材１２と、を含む。上記コイル１１は、支持部材の上面に配置される上部コイル１１１と、支持部材の下面に配置される下部コイル１１２と、を含み、上記上部コイルと下部コイルとをビア（図示せず）を介して電気的に接続することができるが、これに限定されるものではない。例えば、支持部材の上面にのみ複数の上部コイルを配置してもよい。すなわち、支持部材によって支持される少なくとも一つのコイルを含んでいれば十分である。

上記コイル１１は、全体的にスパイラル状を有することができるが、これに制限されるものではない。また、上記コイル１１は、電気導電性に優れた金属材料、例えば、銅（Ｃｕ）を含むことができる。

上記コイル１１は、第１外部電極と接続される第１引き出し部１１ａと、第２外部電極と接続される第２引き出し部１１ｂと、を含む。上記コイルの上部コイル１１１のうち上記第１引き出し部を除いたコイル領域はコイル本体１１１ｃであり、下部コイル１１２のうち上記第２引き出し部を除いたコイル領域はコイル本体１１２ｃである。

次に、上記コイルを支持する支持部材１２を説明する。

上記支持部材１２は、コイルをより薄型かつ容易に形成するためのもので、絶縁樹脂からなる絶縁基材であってもよい。このとき、絶縁樹脂としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、またはこれらにガラス繊維あるいは無機フィラーなどの補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）、ＡＢＦ（Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ Ｂｕｉｌｄ－ｕｐ Ｆｉｌｍ）、ＦＲ－４、ＢＴ（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ Ｔｒｉａｚｉｎｅ）樹脂、ＰＩＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅａｂｌｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）樹脂などを用いることができる。上記支持部材にガラス繊維を含ませる場合、剛性により優れることができる。

上記支持部材１２の中央部には貫通孔Ｈを形成することができる。上記貫通孔Ｈは、磁性材料で充填することで磁性コアの中心部を構成することができ、コイル部品の透磁率を向上させることができる。

続いて、図２のＡ領域を拡大して示した図３を参照し、上記支持部材の構造をより詳細に説明する。一方、図２のＡ領域とは、第１外部電極を含む領域のことで、図２に示すＡ領域と長さ方向に向かい合う第２外部電極を含む領域にも図３の内容をそのまま適用することができるが、重複説明を避けるために省略する。

まず、上記支持部材の厚さに関して説明すると、コイルの引き出し部の下面の少なくとも一部領域の下側に配置される支持部材の最小厚さＴ_１．ｍｉｎは、上記コイルのうち最内側のコイルパターンの下面の少なくとも一部領域の下側に配置される支持部材の最小厚さＴ_２．ｍｉｎより薄い。これは、コイルの引き出し部の下面の少なくとも一部領域の下側に配置される支持部材が一部除去されたことを意味する。

また、図３に示すように、支持部材１２は、第１外部電極と向かい合う外表面を含み、上記外表面のうち少なくとも一部は加工面１２ａで構成される。ここで、加工面で構成されるとは、上記支持部材の外表面上に所定の後処理（ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）が施された面を含むことを意味する。具体的には、上記後処理は、初期の支持部材の一部を除去することができる工程であれば制限なく適用することができ、支持部材において除去されずに残存する残存支持部材と、後処理により除去された除去支持部材との境界面を加工面として構成することができる。例えば、上記後処理には、ＣＯ_２レーザーを用いたレーザートリミング（Ｌａｓｅｒ Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）技術を適用することができるが、上記加工面を構成するためのレーザートリミング（Ｌａｓｅｒ Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）技術は、別の加工段階を追加しなくても可能である。なぜなら、通常の薄膜インダクタを製造するにあたり、支持部材上にメッキ工程を行ってコイルを形成し、コイルが形成されていない支持部材の外側部または中心部を除去するためにＣＯ_２レーザーを用いたレーザートリミング（Ｌａｓｅｒ Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）加工を必須とするためである。ここで、コイルを形成した後、支持部材の一部を除去する理由は、コイルから発生する磁束が支持部材などの制約なく磁性体内で容易に流れるようにして、インダクタンスが低減することを防止するためである。したがって、コイル形成後に、コイルが形成されていない支持部材を除去するレーザートリミング（Ｌａｓｅｒ Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）加工段階を活用して、コイルが形成されていない支持部材だけでなくコイルが形成された支持部材の一部もさらに除去することで工程効率性を高める。

なお、図３に示すように、支持部材１２の外表面のうち第１外部電極２１の内部面２１ａと向かい合う加工面１２ａは曲線で構成してもよい。上記曲線は、表面が滑らかな曲線であってもよく、所定の表面粗さ（Ｒａ）を有しながら谷（ｔｒｏｕｇｈ）と山（ｃｒｅｓｔ）を繰り返す構造の曲線であってもよいなど制限されない。上記加工面１２ａは、レーザートリミング（Ｌａｓｅｒ Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）加工の後処理が完了した面である。上記加工面１２ａは、外側に向かうほど支持部材の厚さが薄くなる形状を有することができる。

本発明の一例によるコイル部品１００において、支持部材が加工面１２ａを含むため、第１外部電極の内部面２１ａと支持部材１２が接する面積を著しく低減させることができる。

一般に、支持部材は、絶縁特性を有する材料からなるため、外部電極の導電性を有する物質との親和性が強くない。その結果、支持部材と外部電極とを接着すると、かかる接着領域から外部電極が剥離するというデラミネーション（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）現象が頻繁に発生する。これに対し、本発明のコイル部品１００のように、親和性が低い接合部の面積を低減させる場合、デラミネーション現象を回避することができるため、構造の信頼性を向上させることができる。

また、図２のように、従来のＣ字型の外部電極の変形としてＬ字型の外部電極を採用し、チップ内で外部電極が占める体積を低減させて透磁率を改善しようとすると、一般に、外部電極がチップ内で安定的に固定されない場合が頻繁に発生するようになる。一方、本発明のコイル部品１００は、デラミネーションの原因となりうる外部電極と支持部材との接合部の面積を低減させることで、変形された外部電極の構造を適用しても構造の信頼性を向上させることができる。

さらに、一般の支持部材内に含まれるガラス布（Ｇｌａｓｓ Ｆａｂｒｉｃ）などの物質と同様に、支持部材内には難削材が含まれる場合がある。一方、本発明のコイル部品１００は、支持部材１２の外表面においてコイルの引き出し部とともに本体の外部に露出している外表面１２ａの面積が比較的小さいため、コイル部品を個別のチップに切断するダイシング加工の進行中に、ダイシングブレード（ｄｉｃｉｎｇ ｂｌａｄｅ）が上記支持部材と接する面積も著しく低減する。その結果、ダイシングブレードが難削材と接する可能性も著しく低減することができるため、ダイシングブレードの摩耗速度を大幅に削減させることができる。

また、図３に点線で示されたＣ領域とは、初期の支持部材から除去された空間（すなわち、支持部材が占めていた空間（ｃａｖｉｔｙ））を意味する。上記空間は、磁性体を充填することができる余裕空間として活用してもよい。場合によっては、コイル設計時の余裕空間として活用してもよい。

次いで、図４ａから図４ｃを参照し、図３の支持部材の加工面１２ａの具体的な形状の変形例を説明する。但し、本発明のコイル部品内の加工面の具体的な形状が、後述の実施例に限定されないことは言うまでもない。

図４ａを参照すると、支持部材の加工面１２ａ'は、凹んだスリット状を有することができる。説明の便宜のために、図４ａは、本体の上面から見た概略的な上面図で、支持部材１２'の外形だけを概略的に示している。

ここで、凹んだスリット形状とは、図４ａに示すように、全体的に略Ｕ字形状を有し、支持部材における外部電極の内部面と接する接着面から支持部材の内側に向かう方向に、支持部材の中央部分だけを選択的に除去したものを意味する。図４ａに示すような凹んだスリット状に支持部材の加工面を構成しても、磁性体などが充填されることができる余裕空間が確保され、外部電極と支持部材との間の接着面積が減る点は同様であるため、本発明の一変形例として活用することができる。

次に、図４ｂを参照すると、支持部材の加工面１２ａ''は、支持部材の外側に向かうほど支持部材の厚さが薄くなる階段状を有することができる。一例として、ＣＯ_２レーザーの強度を異ならせて支持部材の外側部、すなわち、外部電極と隣接して配置される部分を相対的に多く除去して、外部電極との接着面積またはダイシングブレードの摩耗を低減させることができる。

図４ｃは、図３の曲線からなる加工面に対する説明で簡単に言及したように、支持部材の加工面１２ａ'''が山と谷を繰り返す波状を有し、所定の表面粗さ（Ｒ）を有する場合を示す。この場合、上記表面粗さ（Ｒ）により、後述のとおり、支持部材の加工面上に絶縁膜を塗布する際の絶縁膜の密着性を向上させることができる。

図５は図２のコイル部品１００の一変形例によるコイル部品２００の概略断面図である。図５において図２と重複する構成については、図２の図面符号をそのまま使用する。

一方、図５のコイル部品２００は、図２のコイル部品１００と対比するとき、コイルの外表面及び支持部材の露出面に絶縁膜１３をさらに配置するという点で異なる。

図５を参照すると、支持部材の加工面１２ａ上にも絶縁膜１３を配置する。かかる絶縁膜は、コイルの外表面に絶縁コーティングを行う際に、支持部材の加工面１２ａ上にも同時にコーティングすることができるため、コイルの絶縁膜と支持部材の露出面の絶縁膜が連続して形成される。従来の一般のコイル部品は、例えば、図１に示すように、支持部材の上面または下面の他に、側面はダイシングブレードにより全体的に除去されるため、絶縁膜が形成される余地がなかった。これに対し、本発明の一例によるコイル部品２００は、支持部材の一部を除去した加工面を含むため、その加工面上に絶縁膜を形成することに制限はない。

次に、図６は本発明の他の一例によるコイル部品３００の概略断面図である。図６のコイル部品３００に対する説明のうち、上述の図２のコイル部品１００または図５のコイル部品２００と重複する説明は省略する。

図６を参照すると、コイル部品３００は、本体３１と、上記本体３１の外部面上に配置される第１及び第２外部電極３２１、３２２と、を含む。

上記本体３１は、内部にコイル３１１が埋め込まれる。また、上記コイル３１１は、第１外部電極３２１と接続される第１引き出し部３１１ａと、第２外部電極３２２と接続される第２引き出し部３１１ｂと、を含む。上記コイル３１１は、上部コイル３１１１及び下部コイル３１１２で構成してもよいが、これに限定されるものではない。

図６において、上記上部コイル３１１１のうち上記第１引き出し部を除いたコイル領域はコイル本体３１１１ｃであり、上記下部コイル３１１２のうち上記第２引き出し部を除いたコイル領域はコイル本体３１１２ｃである。

また、上記上部コイルの下面及び上記下部コイルの上面には支持部材を配置する。ここで、上記支持部材の外側境界面は、第１外部電極の内部面または第２外部電極の内部面から一定の間隔だけ離れるように配置する。より具体的には、上記支持部材の外側境界面は、第１外部電極と第１引き出し部が接続される接合部から離れ、第２外部電極と第２引き出し部が接続される接合部から離れる。これは、初期の支持部材を上記接合部まで延びるように配置することとは異なって、支持部材の一部を除去したことを意味する。

これにより、上記支持部材の一部が除去された領域Ｅ内には、磁性物質が充填されることができ、コイル部品の透磁率を増加させることができる余裕空間が確保される。

図６には、支持部材の外側境界面が、コイル本体３１１１ｃ、３１１２ｃの形状と同一となる線上から、第１引き出し部または第２引き出し部が配置された本体の長さ方向に突出する構造を有するように示されているが、その突出程度は当業者が適切に選択できるものであり、図６に示す突出程度に限定されるものではない。つまり、支持部材の外側境界面をコイルと外部電極が接続される接合部から一定の間隔離れるように構成するだけで十分である。

その一変形例として、図７を挙げることができる。図７は図６に示す支持部材の外側境界面を変更したものである。図７のコイル部品４００において、支持部材の外形は実質的にコイル本体の外形と同一である。換言すると、コイル本体から第１または第２引き出し部に配置される方向に所定の幅を有しながら突出している部分がない。これは、図７のコイル部品４００が、図６のコイル部品３００に比べて、同一のコイル部品のサイズを基準に磁性物質をさらに多く充填することで、インダクタンスを増加させることができることを意味する。

図７には、支持部材の外側境界面をコイル本体４１１１ｃ、４１１２ｃの最外側のコイルパターンの外側境界面と同一となる線上に配置する構造が開示される。

次に、図８は図６の一変形例によるコイル部品５００の概略断面図である。図８は図６と対比するとき、コイルの外表面及び支持部材の露出面に絶縁膜５１３をさらに配置するという点で異なる。

図８を参照すると、上記コイル部品５００は、コイル５１１と支持部材５１２を含む本体５１と、第１及び第２外部電極５２１、５２２と、を含み、コイルの外表面及び支持部材の露出面上に連続して配置する絶縁膜５１３をさらに含む。

上記絶縁膜５１３は、コイルの外表面のうち、コイルの第１引き出し部５１１ａの下面、及びコイルの第２引き出し部５１１ｂの上面上にも配置する。一方、従来の薄膜インダクタでは、コイルの引き出し部の下面がかかる引き出し部を支持する支持部材と接しているため、別のコーティングされた絶縁層を含む必要性もなければ、含ませる余地もなかった。これに対し、本発明によるコイル部品は、支持部材の外側境界面のうち、外部電極とコイルの引き出し部とを接続する接合部近くの支持部材を除去するため、残存支持部材、及び残存支持部材によって支持されていないコイルの引き出し部に絶縁膜をさらに配置させることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。

本発明で用いられた「一例」という表現は、互いに同一の実施形態を意味せず、それぞれ互いに異なる固有の特徴を強調して説明するために提供されるものである。しかし、上記提示された一例は、他の一例の特徴と結合して実現されることを排除しない。例えば、特定の一例で説明された事項が他の一例で説明されていなくても、他の一例でその事項と反対であるか矛盾する説明がない限り、他の一例に関連する説明であると理解されることができる。

また、本発明で用いられた用語は、一例を説明するために説明されたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。このとき、単数の表現は文脈上明確に異なる意味でない限り、複数を含む。

１００ コイル部品
１ 本体
１１ コイル
１２ 支持部材
１３ 絶縁膜
２１ 第１外部電極
２２ 第２外部電極

Claims (6)

1. 少なくとも一つの引き出し部を含むコイルと磁性物質を含む本体と、
   前記本体の外部面の少なくとも一部上に配置され、前記コイルと電気的に接続される外部電極と、を含み、
   前記本体内には、前記コイルを支持する支持部材が配置され、
   前記支持部材は、前記コイルのうち最外側のコイルパターンに隣接した領域から前記外部電極に隣接した領域に向かうほど厚さが徐々に薄くなる形状である、コイル部品。
2. 前記支持部材から前記外部電極に向かう側面には、絶縁膜が配置される、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記支持部材から前記外部電極に向かう側面の少なくとも一部は曲線で構成される、請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記支持部材から前記外部電極に向かう側面は、内側に凹んだスリットを含む形状で構成される、請求項１に記載のコイル部品。
5. 前記支持部材から前記外部電極に向かう側面は、階段形状である、請求項１に記載のコイル部品。
6. 前記支持部材から前記外部電極に向かう側面は、谷と山を繰り返す凹凸形状を有する、請求項１に記載のコイル部品。

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