JP2907186B2 - 半導体装置、その製造方法 - Google Patents

半導体装置、その製造方法

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペレットが放熱板
に搭載されている半導体装置、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩ(Ｌarge Ｓcale Ｉntegr
ated Ｃircuit)やトランジスタ等の半導体装置が各種
の電子機器に利用されている。このような半導体装置
は、半導体回路のペレットが樹脂部材に封止されてお
り、この樹脂部材の両側に細長い導電板からなる多数の
リード端子が突設されている。
【０００３】これらのリード端子は樹脂部材の内部でペ
レットの接続パッドに結線されているので、回路基板に
半導体装置を搭載してリード端子を信号配線に接続すれ
ば、各種信号をペレットに入出力することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のような半導体装
置は、ペレットが各種信号を入出力することができる
が、ペレットは信号を入出力すると必然的に発熱する。
例えば、携帯電話の電波送信に使用される半導体装置な
どは、多量の電力を使用するためにペレットの発熱が顕
著であり、これを良好に放熱することが必要である。
【０００５】例えば、特開平２−６３１４２号公報に開
示されている半導体装置では、放熱板の一端部分と中央
部分とを樹脂部材の下面に露出させており、放熱板の中
央部分と一端部分からペレットの発熱を放熱する。
【０００６】しかし、上記公報の半導体装置では、樹脂
部材の下面に露出した放熱板の一端部分は、回路基板の
導体パターンに半田等で接続できるので放熱に良好に寄
与するが、放熱板の中央部分は回路基板の導体パターン
に半田等で接続できないので、この位置での放熱の効果
は期待できない。
【０００７】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、ペレットの発熱を良好に放熱できる半導
体装置、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
多数の接続パッドを具備する半導体回路のペレットが放
熱板に搭載され、前記ペレットの外側に細長い導電板か
らなる多数のリード端子が配置され、これらのリード端
子と前記ペレットの接続パッドとがボンディングワイヤ
で個々に結線され、前記ペレットと前記放熱板と前記ボ
ンディングワイヤと前記リード端子の内側部分とが樹脂
部材の内部に封止されている半導体装置において、前記
放熱板は、中央部分が両端部分より上方に位置するアー
チ形状に変形された金属板からなり、前記樹脂部材は、
上面に前記放熱板の中央部分の上面が露出するとともに
両端部分の下面に前記放熱板の両端部分が露出してお
り、前記ペレットは、前記放熱板の中央部分の下面に搭
載されている。
【０００９】従って、放熱板の両端部分より上方に位置
する中央部分が樹脂部材の上面に露出しており、このよ
うに樹脂部材から上面が露出した放熱板の中央部分の下
面にペレットが搭載されているので、このペレットの発
熱が放熱板の中央部分から良好に放熱される。また、樹
脂部材の両端部分の下面に放熱板の両端部分が露出して
いるので、放熱板の両端部分を回路基板の導体パターン
に半田等で直接に接続することができる。
【００１０】なお、本発明では放熱板に対してペレット
が搭載される方向を下方と呼称し、これと直交する方向
を側方と呼称しているが、このような方向は説明を簡略
化するために便宜的に使用するものであり、実際の装置
の製造時や使用時の方向を限定するものではない。ま
た、本発明で云う放熱板とは、ペレットが搭載されて放
熱に寄与する部材を意味しており、例えば、金属製のア
イランドを許容する。
【００１１】
【００１２】上述のような半導体装置における他の発明
としては、ボンディングワイヤがペレットの下面の接続
パッドとリード端子の内側部分の下面とを結線してい
る。従って、ペレットが従来とは上下逆様に配置される
が、その接続パッドはリード端子と同一方向から結線さ
れる。
【００１３】上述のような半導体装置における他の発明
としては、リード端子は、外側部分が樹脂部材の下面と
同一面上に位置しており、内側部分が前記外側部分より
上方に位置する形状に形成されている。従って、ボンデ
ィングワイヤが結線されるリード端子の内側部分の下面
が樹脂部材の下面より上方に位置するので、リード端子
の内側部分の下面に結線するボンディングワイヤが樹脂
部材の下面から露出しない。
【００１４】上述のような半導体装置における他の発明
としては、樹脂部材から露出した放熱板の中央部分の上
面にヒートシンクが設けられている。従って、樹脂部材
の上面に露出した放熱板の中央部分は、回路基板の導体
パターンに接続できないがヒートシンクにより放熱に良
好に寄与する。
【００１５】本発明の半導体装置の製造方法は、多数の
リード端子と一個の放熱板とがタイバー等により一体に
連結された一個のリードフレームを形成し、多数の接続
パッドを具備する半導体回路のペレットを前記リードフ
レームの放熱板の部分に搭載し、前記ペレットの多数の
接続パッドと前記リードフレームの多数のリード端子と
をボンディングワイヤで個々に結線し、前記ペレットと
前記ボンディングワイヤとが一体に装着された前記リー
ドフレームを接離自在な少なくとも一対の金型のキャビ
ティの内部に前記リード端子の外側部分で保持して配置
し、前記金型のキャビティに溶融した樹脂を充填し、充
填した前記樹脂を凝固させることで前記ペレットと前記
放熱板と前記ボンディングワイヤと前記リード端子の内
側部分とが内部に封止されて該リード端子の外側部分が
外部に露出した樹脂部材を形成し、前記リードフレーム
の前記タイバー等を切除して前記放熱板と多数の前記リ
ード端子とを個々に分離させるようにした半導体装置の
製造方法において、前記リードフレームを形成すると
き、前記放熱板を中央部分が両端部分より上方に位置す
る形状に形成するとともに、前記リード端子を内側部分
が外側部分より上方に位置する形状に形成し、前記ペレ
ットを前記リードフレームに搭載するとき、前記ペレッ
トを前記接続パッドが下面に位置する状態で前記放熱板
の部分の下面に搭載し、前記ペレットと前記リード端子
とを前記ボンディングワイヤで結線するとき、前記ペレ
ットの下面の前記接続パッドと前記リード端子の内側部
分の下面とを結線し、前記リードフレームを前記金型の
内部に配置するとき、前記放熱板の両端部分と前記リー
ド端子の外側部分とを一対の前記金型で保持するととも
に、前記放熱板の中央部分の上面を前記金型の内面に当
接させるようにした。
【００１６】従って、上述のような方法により製造した
半導体装置は、放熱板の両端部分より上方に位置する中
央部分が樹脂部材の上面に露出し、このように樹脂部材
から上面が露出した放熱板の中央部分の下面にペレット
が搭載されるので、このペレットの発熱を放熱板の中央
部分から良好に放熱することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面を参
照して以下に説明する。なお、図１は本実施の形態の半
導体装置の外観を示しており、(ａ)は平面図、(ｂ)は側
面図、(ｃ)は正面図である。図２は半導体装置に別体の
ヒートシンクを搭載した状態を示す側面図である。
【００１８】図３ないし図６は半導体装置の製造方法の
一部を順番に示しており、図３(ａ)はリードフレームの
要部を示す平面図、同図(ｂ)は側面図である。図４(ａ)
はリードフレームにペレットを搭載した状態を示す平面
図、同図(ｂ)は側面図である。図５(ａ)はペレットとリ
ード端子とをボンディングワイヤで結線した状態を示す
平面図、同図(ｂ)は側面図、同図(ｃ)は同図(ａ)をＡＡ
線の位置で切断して矢視した状態を示す縦断正面図であ
る。図６(ａ)は樹脂部材を成型した状態を示す平面図、
同図(ｂ)は側面図である。
【００１９】まず、本実施の形態の半導体装置である集
積回路装置１は、図１に示すように、半導体回路からな
る集積回路のペレット２を具備しており、このペレット
２が金属製のアイランドである放熱板３に実装されてい
る。前記ペレット２は多数の接続パッド４を具備してお
り、前記放熱板３の両側には多数のリード端子５が配列
されている。
【００２０】前記ペレット２の多数の接続パッド４と多
数の前記リード端子５の内側部分６とは、多数のボンデ
ィングワイヤ７で個々に結線されており、前記ペレット
２と前記放熱板３の一部と前記ボンディングワイヤ７と
前記リード端子５の内側部分６とは、樹脂部材８の内部
に封止されている。
【００２１】ただし、本実施の形態の集積回路装置１で
は、前記放熱板３が両端部分９より中央部分１０が上方
に位置するアーチ形状に形成されており、この放熱板３
の中央部分１０の上面が前記樹脂部材８の上面に露出す
るとともに、両端部分９が前記樹脂部材８の両端部分の
下面から外側に露出している。前記ペレット２は、前記
接続パッド４も下面に位置するように配置されており、
前記放熱板３の中央部分１０の下面に搭載されている。
【００２２】前記リード端子５は、クランク形状に形成
されており、前記樹脂部材８から突出した外側部分１１
は、前記樹脂部材８の下面と同一面上に位置している
が、前記内側部分６は前記外側部分１１より上方に位置
しており、前記ボンディングワイヤ７も前記ペレット２
の下面の接続パッド４とリード端子５の内側部分６の下
面とを結線している。
【００２３】上述のような構成において、本実施の形態
の集積回路装置１は、回路基板（図示せず）の上面に実
装される。その場合、樹脂部材８の側面から突出した多
数のリード端子５の外側部分１１が、回路基板の多数の
信号配線に半田等で個々に接続され、樹脂部材８の前面
および後面から突出した放熱板３の両端部分９が、回路
基板の接地配線などの導体パターンに半田等で接続さ
れ、図２に示すように、樹脂部材８の上面に露出した放
熱板３の中央部分１０に別体のヒートシンク１２が銀ペ
ーストや金錫等の熱伝導性の接着剤により装着される。
なお、集積回路装置１の放熱板３の中央部分１０を、樹
脂部材８より大型の放熱板（図示せず）の中央部分に接
着し、この放熱板の両端部分を回路基板にネジで固定す
るようなことも可能である。
【００２４】上述のような状態で、本実施の形態の集積
回路装置１は、ペレット２はリード端子５により回路基
板の信号配線に対して各種信号を入出力することができ
るので、各種の情報処理を実行することができる。この
ように動作するペレット２は必然的に発熱するが、この
発熱は放熱板３により良好に放熱される。
【００２５】つまり、ペレット２が中央部分１０に搭載
された放熱板３の両端部分９が樹脂部材８の下面に露出
しており、この両端部分９が回路基板の導体パターンに
半田等で直接に接続されているので、ペレット２の発熱
を放熱板３の両端部分９から良好に放熱することができ
る。
【００２６】しかも、ペレット２が搭載された放熱板３
の中央部分１０が樹脂部材８の上面に露出しており、こ
の中央部分１０にヒートシンク１２が装着されているの
で、ペレット２の発熱を放熱板３の中央部分１０からも
良好に放熱することができる。
【００２７】なお、上述のような放熱板３の中央部分１
０での放熱を実現するため、ペレット２は上下逆様に配
置されているが、ボンディングワイヤ７はペレット２の
下面の接続パッド４とリード端子５の内側部分６の下面
とを結線しているので、この結線は容易である。
【００２８】しかも、上述のようにボンディングワイヤ
７が結線されるリード端子５の内側部分６は外側部分１
１より上方に位置しているので、ボンディングワイヤ７
が樹脂部材８から露出することはない。さらに、リード
端子６の外側部分１１は樹脂部材８の下面と同一面上に
位置しているので、集積回路装置１は平面実装が可能で
ある。
【００２９】ここで、本実施の形態の集積回路装置１の
製造方法を、図３ないし図６を参照して以下に簡単に説
明する。なお、図３ないし図６では製造工程を説明する
ため、図１等とは部品の上下方向が逆転している。ま
ず、極薄の金属板のエッチングにより、多数のリード端
子５と一個の放熱板３とがタイバー等により一体に連結
されたリードフレームを形成する。
【００３０】つぎに、このリードフレームをダウンセッ
トにより変形させることにより、図３に示すように、放
熱板３をアーチ形状に形成して中央部分１０を両端部分
９より上方に位置させるとともに、リード端子５をクラ
ンク形状に形成して内側部分６を外側部分１１より上方
に位置させる。なお、前述のように図３等では上下が逆
転しているので、図面では放熱板３の中央部分１０は両
端部分９より下方に位置し、リード端子５の内側部分６
は外側部分１１より下方に位置している。
【００３１】つぎに、図４に示すように、ペレット２を
接続パッド４が下面に位置する状態で放熱板３の中央部
分１０の下面に搭載し、図５に示すように、ペレット２
の下面の接続パッド４とリード端子５の内側部分６の下
面とをボンディングワイヤ７で結線する。
【００３２】このようにペレット２とボンディングワイ
ヤ７６とが一体に装着されたリードフレームを、接離自
在な一対の金型のキャビティの内部に配置する。このと
き、一対の金型でリード端子５の外側部分１１と放熱板
３の両端部分９とを保持するとともに、放熱板３の中央
部分１０の上面を金型の内面に当接させることにより、
これらの部分が樹脂部材８から露出するようにする。
【００３３】上述のような状態で金型のキャビティに溶
融した樹脂を充填して凝固させることにより、ペレット
２と放熱板３とボンディングワイヤ７とリード端子５の
内側部分６とが内部に封止された樹脂部材８を形成す
る。つぎに、樹脂のバリ等を除去するとともに、リード
フレームのタイバー等を切除すると、図６に示すよう
に、集積回路装置１が完成する。
【００３４】上述のように集積回路装置１を製造するこ
とにより、樹脂部材８の下面の位置にリード端子５の外
側部分１１と放熱板３の両端部分９とが突出し、樹脂部
材８の上面に放熱板３の中央部分１０の上面が露出した
構造を簡単に実現することができる。
【００３５】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では樹脂部材８から露出した
放熱板３の中央部分１０にヒートシンク１２を装着して
放熱効果を向上させることを例示したが、このようなヒ
ートシンク１２を利用することなく放熱板３の中央部分
１０に表面で直接に放熱させることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。請求項
１記載の発明の半導体装置は、多数の接続パッドを具備
する半導体回路のペレットが放熱板に搭載され、前記ペ
レットの外側に細長い導電板からなる多数のリード端子
が配置され、これらのリード端子と前記ペレットの接続
パッドとがボンディングワイヤで個々に結線され、前記
ペレットと前記放熱板と前記ボンディングワイヤと前記
リード端子の内側部分とが樹脂部材の内部に封止されて
いる半導体装置において、前記放熱板は、中央部分が両
端部分より上方に位置するアーチ形状に変形された金属
板からなり、前記樹脂部材は、上面に前記放熱板の中央
部分の上面が露出するとともに両端部分の下面に前記放
熱板の両端部分が露出しており、前記ペレットは、前記
放熱板の中央部分の下面に搭載されていることにより、
ペレットが下面に搭載される放熱板の中央部分の上面が
樹脂部材から露出しているので、ペレットの発熱を良好
に放熱することができ、ペレットの発熱を放熱板の中央
部分だけでなく両端部分からも放熱することができるの
で、さらに良好に放熱性を向上させることができ、ま
た、回路基板との半田付けを確実に行うことができ、半
田付けが均一でないことによる熱抵抗のばらつきを低減
することができる。
【００３７】
【００３８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体装置であって、ボンディングワイヤがペレットの下
面の接続パッドとリード端子の内側部分の下面とを結線
していることにより、ペレットの下面に位置する接続パ
ッドをリード端子にボンディングワイヤで同一方向から
容易に結線することができる。
【００３９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の半
導体装置であって、リード端子は、外側部分が樹脂部材
の下面と同一面上に位置しており、内側部分が前記外側
部分より上方に位置する形状に形成されていることによ
り、ボンディングワイヤが結線されるリード端子の内側
部分の下面が樹脂部材の下面より上方に位置するので、
リード端子の内側部分の下面に結線するボンディングワ
イヤが樹脂部材の下面から露出することがない。
【００４０】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の半導体装置であって、樹脂部材から露
出した放熱板の中央部分の上面にヒートシンクが設けら
れていることにより、放熱板の中央部分の放熱性をヒー
トシンクにより向上させることができる。
【００４１】請求項５記載の発明の半導体装置の製造方
法は、多数のリード端子と一個の放熱板とがタイバー等
により一体に連結された一個のリードフレームを形成
し、多数の接続パッドを具備する半導体回路のペレット
を前記リードフレームの放熱板の部分に搭載し、前記ペ
レットの多数の接続パッドと前記リードフレームの多数
のリード端子とをボンディングワイヤで個々に結線し、
前記ペレットと前記ボンディングワイヤとが一体に装着
された前記リードフレームを接離自在な少なくとも一対
の金型のキャビティの内部に前記リード端子の外側部分
で保持して配置し、前記金型のキャビティに溶融した樹
脂を充填し、充填した前記樹脂を凝固させることで前記
ペレットと前記放熱板と前記ボンディングワイヤと前記
リード端子の内側部分とが内部に封止されて該リード端
子の外側部分が外部に露出した樹脂部材を形成し、前記
リードフレームの前記タイバー等を切除して前記放熱板
と多数の前記リード端子とを個々に分離させるようにし
た半導体装置の製造方法において、前記リードフレーム
を形成するとき、前記放熱板を中央部分が両端部分より
上方に位置する形状に形成するとともに、前記リード端
子を内側部分が外側部分より上方に位置する形状に形成
し、前記ペレットを前記リードフレームに搭載すると
き、前記ペレットを前記接続パッドが下面に位置する状
態で前記放熱板の部分の下面に搭載し、前記ペレットと
前記リード端子とを前記ボンディングワイヤで結線する
とき、前記ペレットの下面の前記接続パッドと前記リー
ド端子の内側部分の下面とを結線し、前記リードフレー
ムを前記金型の内部に配置するとき、前記放熱板の両端
部分と前記リード端子の外側部分とを一対の前記金型で
保持するとともに、前記放熱板の中央部分の上面を前記
金型の内面に当接させるようにしたことにより、ペレッ
トが下面に搭載される放熱板の中央部分の上面が樹脂部
材から露出した構造を容易に実現することができ、ま
た、一枚のリードフレームから放熱板と複数のリード端
子とを同時に形成するので、放熱板とリード端子とを別
個に形成する場合に比較して生産性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本実施の形態の半導体装置の外観を示し
ており、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は正面図で
ある。
【図２】半導体装置にヒートシンクを搭載した状態を示
す側面図である。
【図３】(ａ)はリードフレームの要部を示す平面図、同
図(ｂ)は側面図である。
【図４】(ａ)はリードフレームにペレットを搭載した状
態を示す平面図、同図(ｂ)は側面図である。
【図５】(ａ)はペレットとリード端子とをボンディング
ワイヤで結線した状態を示す平面図、同図(ｂ)は側面
図、同図(ｃ)は同図(ａ)をＡＡ線の位置で切断して矢視
した状態を示す縦断正面図である。
【図６】(ａ)は樹脂部材を成型した状態を示す平面図、
同図(ｂ)は側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置である集積回路装置 ２ ペレット ３ 放熱板 ４ 接続パッド ５ リード端子 ６ 内側部分 ７ ボンディングワイヤ ８ 樹脂部材 ９ 両端部分 １０ 中央部分 １１ 外側部分 １２ ヒートシンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一成 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 坪田 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 清 雅人 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 西村 善一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 岡平 慶太 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 宮 龍也 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 北古賀 亨 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 田原 和弘 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−216454（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−181266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/36,23/50,21/56

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多数の接続パッドを具備する半導体回路
    のペレットが放熱板に搭載され、前記ペレットの外側に
    細長い導電板からなる多数のリード端子が配置され、こ
    れらのリード端子と前記ペレットの接続パッドとがボン
    ディングワイヤで個々に結線され、前記ペレットと前記
    放熱板と前記ボンディングワイヤと前記リード端子の内
    側部分とが樹脂部材の内部に封止されている半導体装置
    において、 前記放熱板は、中央部分が両端部分より上方に位置する
    アーチ形状に変形された金属板からなり、 前記樹脂部材は、上面に前記放熱板の中央部分の上面が
    露出するとともに両端部分の下面に前記放熱板の両端部
    分が露出しており、 前記ペレットは、前記放熱板の中央部分の下面に搭載さ
    れていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 ボンディングワイヤがペレットの下面の
    接続パッドとリード端子の内側部分の下面とを結線して
    いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 リード端子は、外側部分が樹脂部材の下
    面と同一面上に位置しており、内側部分が前記外側部分
    より上方に位置する形状に形成されていることを特徴と
    する請求項２記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 樹脂部材から露出した放熱板の中央部分
    の上面にヒートシンクが設けられていることを特徴とす
    る請求項１ないし３の何れか一記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 多数のリード端子と一個の放熱板とがタ
    イバー等により一体に連結された一個のリードフレーム
    を形成し、 多数の接続パッドを具備する半導体回路のペレットを前
    記リードフレームの放熱板の部分に搭載し、 前記ペレットの多数の接続パッドと前記リードフレーム
    の多数のリード端子とをボンディングワイヤで個々に結
    線し、 前記ペレットと前記ボンディングワイヤとが一体に装着
    された前記リードフレームを接離自在な少なくとも一対
    の金型のキャビティの内部に前記リード端子の外側部分
    で保持して配置し、 前記金型のキャビティに溶融した樹脂を充填し、 充填した前記樹脂を凝固させることで前記ペレットと前
    記放熱板と前記ボンディングワイヤと前記リード端子の
    内側部分とが内部に封止されて該リード端子の外側部分
    が外部に露出した樹脂部材を形成し、 前記リードフレームの前記タイバー等を切除して前記放
    熱板と多数の前記リード端子とを個々に分離させるよう
    にした半導体装置の製造方法において、 前記リードフレームを形成するとき、前記放熱板を中央
    部分が両端部分より上方に位置する形状に形成するとと
    もに、前記リード端子を内側部分が外側部分より上方に
    位置する形状に形成し、 前記ペレットを前記リードフレームに搭載するとき、前
    記ペレットを前記接続パッドが下面に位置する状態で前
    記放熱板の部分の下面に搭載し、 前記ペレットと前記リード端子とを前記ボンディングワ
    イヤで結線するとき、前記ペレットの下面の前記接続パ
    ッドと前記リード端子の内側部分の下面とを結線し、 前記リードフレームを前記金型の内部に配置するとき、
    前記放熱板の両端部分と前記リード端子の外側部分とを
    一対の前記金型で保持するとともに、前記放熱板の中央
    部分の上面を前記金型の内面に当接させるようにしたこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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