JP3336774B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents

電子部品実装装置

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JP3336774B2
JP3336774B2 JP28056994A JP28056994A JP3336774B2 JP 3336774 B2 JP3336774 B2 JP 3336774B2 JP 28056994 A JP28056994 A JP 28056994A JP 28056994 A JP28056994 A JP 28056994A JP 3336774 B2 JP3336774 B2 JP 3336774B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速に電子部品の画像
読取を行えるようにした電子部品実装装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】現在ほとんどの電子部品実装装置におい
て、パーツフィーダからピックアップした電子部品を、
基板やリードフレームなどの対象物に実装する前にカメ
ラを用いて観察し、理想位置に対する位置ずれなどを画
像処理部で求め、この位置ずれを補正して対象物に実装
している。ここで、このカメラとしては、画像を2次元
的に読取るものと、画像を電子部品の移動方向と直交す
る主走査方向に1次元的に読取り、読取った1次元の画
像を副走査方向に蓄積して2次元化するものの2つがあ
るが、本発明では後者を対象とする。
【0003】次に従来技術の問題点に言及するに先立
ち、1次元CCDカメラの動作原理について説明する。
図5、図6は従来の1次元CCDカメラの動作説明図で
ある。図5中、1は1次元CCDカメラであり、1次元
CCDカメラ1のうち、2は電子部品の移動方向に直交
するようにセットされ、受光した光の強さに応じた電荷
を蓄積する感光素子がライン状に並設された感光素子ア
レイ、3は各感光素子に一対一に対応する要素を備え、
感光素子アレイ2の電荷が転送されるシフトレジスタ、
4は感光素子アレイ2からシフトレジスタ3への転送を
許否するシフトゲートである。通常シフトゲート4は転
送を禁止しており、各感光素子には電荷が蓄積されてい
く。そしてシフトゲート4が転送指令信号を入力する
と、各感光素子の電荷がシフトレジスタ3の対応する要
素に一度に転送される。そして、シフトレジスタ3に転
送された電荷はクロック信号に同期して出力部5から1
個ずつ画像信号として出力されるものである。
【0004】ここで感光素子アレイ2の各感光素子の電
荷がA1 ,A2 ,・・・,An-1 ,An であるときシフ
トゲート4が転送指令信号を入力したものとすると、各
電荷A1 ,A2 ,・・・,An-1 ,An が一度にシフト
レジスタ3に転送され、その後クロック信号に同期して
図6の矢印N1で示すように画像信号が順次出力され
る。ここで、図6に示すように、画像信号の出力が全部
完了する前の状態を考える。このとき、もしシフトゲー
ト4が転送指令信号を入力したとすると、シフトレジス
タ3の出力部5側の要素において電荷の混合が発生し全
くでたらめな値が出力されることになる。具体的には、
図6の状態において、感光素子アレイ2には新たな電荷
1 ,B2 ,・・・,Bn-1 ,Bn が蓄積されており、
シフトゲート4が転送を許せば、電荷An と電荷B5
・・・,電荷An-4 と電荷B1 とが混合してしまう。し
たがって、シフトレジスタ3の全ての電荷の出力が完了
するまでは、転送指令信号を出してシフトゲート4を開
くことはできない。このことは、シフトレジスタ3の要
素数(即ち感光素子アレイ2の感光素子数)とクロック
によって、画像信号の出力タイミングが決定されてしま
うということを意味する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここで、近年非常にサ
イズの大きい電子部品も出現している。図7は従来の電
子部品実装装置において電子部品と設定される視野の関
係を示す説明図である。図7中、S1は大サイズの電子
部品(例えば大型のQFPなど)の画像、S2は小サイ
ズの電子部品(例えば角チップなど)の画像を示す。図
7に示しているように、大サイズの電子部品が多少位置
ずれしても、大サイズの画像S1のエッジ部も視野V1
に入るようにするため、感光素子アレイ2の幅は非常に
広いものとなっている。したがって、上述したような理
由により主走査方向の1ライン分の処理時間が長くなっ
ており、大サイズの電子部品に対応するため副走査方向
の長さY1も大きく取られている。このため、従来の電
子部品実装装置では、小サイズの電子部品を撮像する時
も、大サイズの電子部品を撮像する場合と同じ読取時間
となっていたため、小サイズの電子部品を基板へ実装す
る時間が不必要に長くなってしまうという問題点があっ
た。
【0006】そこで本発明は、小サイズの電子部品を実
装する場合の画像読取時間を短縮して高速に実装を行う
ことができる電子部品実装装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電子部品実装装
置は、多数の感光素子が主走査方向にライン状に並設さ
れた感光素子アレイと、感光素子アレイの各感光素子に
蓄積された電荷が転送されるシフトレジスタと、感光素
子アレイからシフトレジスタへの電荷の転送を許否する
シフトゲートと、シフトレジスタに転送された電荷をク
ロック信号又はその整数倍のタイミングで順次画像信号
として後段の画像処理部へ出力する出力部とを有し、か
つ感光素子アレイが、装着ヘッドの移動経路の途中にそ
の移動方向と交差する向きに主走査方向がセットされた
1次元CCDカメラと、シフトゲートに転送を許可する
転送指令信号を出力する主走査方向処理部と、主走査方
向処理部が出力する転送指令信号の回数と、画像処理部
にて展開した画像において主走査方向に直交する副走査
方向の視野の長さに相当して与えられた可変設定値とを
比較し、転送指令信号の回数が与えられた可変設定値と
なった際画像処理部に視野内処理完了信号を出力する副
走査方向処理部と、副走査方向処理部に、電子部品のサ
イズに応じて大小可変するように設定された可変設定値
を与える制御手段とを備える。
【0008】
【作用】上記構成により、制御手段は、電子部品のサイ
ズに応じて副走査方向処理部に可変設定値を与える。こ
れにより、小サイズの対象物については、処理を開始し
てから副走査方向処理部が視野内処理完了信号を出力す
るまでに、主走査方向処理部が転送指令信号を出力する
回数、即ち副走査方向における視野の長さが減少する。
これにより、小サイズの対象物について狭い視野が設定
されることとなり、また全読取時間(ほぼシフトレジス
タの転送時間に転送指令信号が出力される回数を乗じた
もの)が短縮され、より高速な読取処理が実現できる。
【0009】
【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。
【0010】図1は本発明の一実施例における電子部品
実装装置の平面図、図2は本発明の一実施例における装
着ヘッドの側面図、図3は本発明の一実施例における電
子部品実装装置のブロック図、図4は本発明の一実施例
における電子部品実装装置の視野の説明図である。図
中、従来の構成を示す図5と同様の構成要素については
同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0011】図1において、10は対象物としての基板
11を位置決めする位置決め手段としてのXYテーブ
ル、12はXYテーブル10から離れた位置に設けられ
る基台、13は基台12上をX方向にスライド自在に載
置される供給テーブルであり、供給テーブル13上には
種々の品種(即ち種々のサイズ)の電子部品15を供給
するパーツフィーダ14群が並設される。16はX方向
に長く、基台12に回転自在に軸支されるボールネジ、
17はボールネジ16を回転させる供給テーブル移動用
モータである。また図示していないが、供給テーブル1
3の下面にはボールネジ16に螺合するボールナットが
固定されており、供給テーブル移動用モータ17を駆動
すると、供給テーブル13をX方向に移動することがで
きる。
【0012】18はY方向に長く形成され、基台12に
対して不動に設けられた移動手段としての装着ヘッドテ
ーブル、19は装着ヘッドテーブル18の図1左側面に
平行に固定されるガイド、20はガイド19にスライド
自在に案内される装着ヘッドである。21は装着ヘッド
テーブル18内に回転自在に軸支されるボールネジであ
り、ボールネジ21には装着ヘッド20に固定されたボ
ールナット22が螺合しており、ボールネジ21は装着
ヘッド移動用モータ23の回転力により回転し、これに
より装着ヘッド20はY方向に(即ちパーツフィーダ1
4と基板11との間を)移動することができる。なお装
着ヘッド移動用モータ23は図3の駆動回路D23にド
ライブされ、認識ボックス30の上部において一定低速
で、その他は高速で、装着ヘッド20を移動させる。ま
た、装着ヘッド移動用モータ23の回転状態はエンコー
ダ24によりセンシングされ、エンコーダ24のパルス
信号を図3に示す現在位置カウンタCTにより計数する
ことにより、装着ヘッド20の現在位置を知ることがで
きるようになっている。30はパーツフィーダ14と基
板11との間に配設された認識ボックス、31は認識ボ
ックス30に収納され、移動経路中の装着ヘッド20に
保持された電子部品15を上向きに観察する1次元CC
Dカメラ、32は1次元CCDカメラ31の両脇に設け
られ、電子部品15に光を照射する光源である。なお1
次元CCDカメラ31自体の構成は、図5に示したもの
と同様である。
【0013】次に、図2を参照しながら、装着ヘッド2
0の細部について詳述する。25は昇降自在に支持され
た昇降フレーム、26は垂直なボールネジ、27はボー
ルネジ26に螺合し、昇降フレーム25に固定されたボ
ールナット、28はボールネジ26を回転させるZモー
タ、29は昇降フレーム25に回転自在に軸支された垂
直なθ軸、33は下部に電子部品15を吸着するノズル
34を備え、θ軸29に一体的に軸着されるヘッド本
体、35はθ軸29を水平回転させるθモータである。
したがって、Zモータ28を駆動すると、ノズル34に
保持された電子部品15を下降させて、電子部品15を
認識ボックス30に接近させることができ、また図3に
示す駆動回路D28によりθモータ35を駆動すると、
電子部品15をθ方向に回転させ姿勢を補正することが
できる。
【0014】次に図3を参照しながら、認識系の大まか
なブロックについて説明する。図3中、AはクロックC
Lが発生するクロック信号を参照してシフトゲート4に
転送を許可する転送指令信号を出力してから経過した時
間と、制御手段Cから与えられた一定設定値が示す一定
時間とを比較し、この一定時間が経過した際、次の転送
指令信号をシフトゲート4に出力する主走査方向処理部
である。即ち、この主走査方向処理部Aは、従来の技術
の項で述べたような電荷の混合が生じないように、1次
元CCDカメラ31の1ライン分(主走査方向)の処理
をコントロールするものである。
【0015】次にBは、主走査方向処理部Aが出力する
転送指令信号の回数と、画像処理部48にて展開した画
像において副走査方向(主走査方向に直交し、電子部品
15の移動方向と平行)の視野の長さに相当するように
制御手段Cから与えられた可変設定値とを比較し、副走
査方向の視野の長さが与えられた可変設定値となった
際、画像処理部48に視野内処理完了信号を出力する副
走査方向処理部である。即ち副走査方向処理部Bは、い
わば複数ラインの取込の処理をコントロールするもので
あり、画像処理部48において展開した画像の視野の広
さを与えられた可変設定値に応じて広くしたり狭くした
りする処理を行う。
【0016】Cは全体を制御する制御手段であって、上
述したように電子部品15の移動をコントロールするた
めに、駆動回路D23,D28を制御する他、主走査方
向制御部Aに感光素子アレイ2の感光素子数及びシフト
レジスタ3からの転送時間を考慮して一定設定値を与
え、また副走査方向処理部Bに対し、電子部品15が認
識ボックス30の上方に接近し、装着ヘッド移動用モー
タ23の動作を高速移動から一定低速移動へ切替える際
にスタート信号を出力し、現在ノズル34に吸着されて
いる電子部品15のサイズの大小に応じた可変設定値を
与える。なお、画像処理部48は、視野内処理完了信号
を入力すると、読み取った画像信号を処理して処理結果
を制御手段Cへ出力するものであるが、この画像処理部
48の処理内容は、電子部品15の有無検出、位置ずれ
量検出など、任意に選択することができる。なお視野内
処理完了信号は制御手段Cにも出力され、制御手段Cは
視野内処理信号を入力すると、駆動回路D23に命じて
装着ヘッド移動用モータ23を一定低速移動状態から高
速移動状態へ切替える。
【0017】次に制御手段Cの内容を説明する。40は
ノズル34に吸着させる電子部品15の品種、そのサイ
ズ及びそのサイズにあわせて適切に設定された視野(図
4に示すように小サイズの電子部品の画像S2に対して
は長さY2の狭い視野V2、大サイズの電子部品の画像
S1に対しては長さY1の広い視野V1)の副走査方向
の画素数(つまりライン数であり、副走査方向処理部B
に与えられる可変設定値)、主走査方向処理部Aに与え
る一定設定値などを記憶するメモリからなる記憶部、4
1は記憶部40のデータを参照して入出力を行うコント
ローラである。
【0018】次に主走査方向処理部Aの内容について説
明する。42はコントローラ41から一定設定値がセッ
トされるシフトトリガカウンタプリセッタ、44はコン
パレータ43が出力する転送指令信号によりリセットさ
れると共に、クロック信号をアップカウントしてコンパ
レータ43に主走査方向現在値を出力するシフトトリガ
カウンタ、43はシフトトリガカウンタプリセッタ42
が示す一定基準値に、シフトトリガカウンタ44が示す
主走査方向現在値が達したかどうか比較をし、達したら
シフトゲート4に転送指令信号を出力してシフトゲート
4を開くコンパレータである。転送指令信号は、副走査
方向処理部Bの画面トリガカウンタ47にも同時に出力
される。
【0019】次に副走査方向処理部Bの内容について説
明する。45はコントローラ41から可変設定値がセッ
トされる画面トリガカウンタプリセッタ、47はコンパ
レータ46が出力する視野内処理完了信号によりリセッ
トされると共に、転送指令信号をアップカウントして副
走査方向現在値を出力する画面トリガカウンタ、46は
画面トリガカウンタプリセッタ45が示す可変基準値
に、画面トリガカウンタ47が示す副走査方向現在値が
達したかどうか比較し、達したらコントローラ41、画
像処理部48及び画像トリガカウンタ47に視野内処理
完了信号を出力し、画面トリガカウンタ47をリセット
するコンパレータである。
【0020】本実施例の電子部品実装装置は上記のよう
な構成よりなり、次にその動作を説明する。この動作で
は、まず図4の画像S2を示す小サイズの電子部品の実
装を行い、次に図4の画像S1を示す大サイズの電子部
品の実装を行うものとする。
【0021】さて小サイズの電子部品の実装を行うにあ
たり、供給テーブル移動用モータ17が駆動され、小サ
イズの電子部品を供給するパーツフィーダ14が装着ヘ
ッド20の移動経路上に移動する。またコントローラ4
1は装着ヘッド移動用モータ23を駆動して装着ヘッド
20をパーツフィーダ14側へ高速移動させ、Zモータ
28を駆動して、ノズル34を下降させ電子部品をピッ
クアップさせる。またコントローラ41は、この小サイ
ズの電子部品のために設定された視野の広さの情報(即
ち図4における長さY2分の画素数)を読み出して可変
設定値として画面トリガカウンタプリセッタ45にセッ
トする。
【0022】次にコントローラ41はパーツフィーダ1
4から感光素子アレイ2の手前の読取開始位置すなわち
ノズル34が副走査方向における視野の長さの半分の距
離まで感光素子アレイ2へ接近するまで装着ヘッド20
を高速移動させ、この読取位置に至った時点で、シフト
トリガカウンタプリセッタ42に、感光素子アレイ2の
感光素子数(図4の画素数W)に対応する一定設定値を
セットすると共に、画面トリガカウンタ47にスタート
信号を出力する。なおこの時点において、シフトトリガ
カウンタ44、画面トリガカウンタ47の値はゼロに初
期化されている。
【0023】そしてコントローラ41は装着ヘッド移動
用モータ23を一定低速状態に切替え電子部品が1次元
CCDカメラ31上を低速で通過する。この際次の動作
が行われる。即ち、感光素子アレイ2の各感光素子に光
源32によって照らされた電子部品付近の光が入射する
このとき、クロック信号は高い周波数でシフトトリガカ
ウンタ44に入力され、シフトトリガカウンタ44が出
力する主走査方向現在値がアップカウントされて上昇す
る。このときコンパレータ43によりシフトトリガカウ
ンタプリセッタ42の一定基準値とシフトトリガカウン
タ44の主走査方向現在値が比較され、スタート信号が
出力されてからシフトレジスタ3の転送に要する一定時
間だけが経過し、一定基準値と主走査方向現在値とが一
致したら、転送指令信号がシフトゲート4に出力され、
この一定時間内に感光素子アレイ2の各感光素子に蓄積
された電荷が一括してシフトレジスタ3に転送される。
また、この転送指令信号は画面トリガカウンタ47の副
走査方向現在値を1ライン分進めるが、この段階ではコ
ンパレータ46の比較において副走査方向現在値が画面
トリガカウンタプリセッタ45が示す可変基準値を下回
っているので、視野内処理完了信号は出力されない。そ
して、クロック信号に同期して出力部5から画像信号が
画像処理部48へ1つずつ出力される。このとき同時並
行的に画像上で次のラインに相当する電荷が感光素子ア
レイ2の各感光素子に蓄積され、シフトトリガカウンタ
44は先の転送指令信号によりリセットされた後にアッ
プカウントを続けている。そして、先の転送指令信号か
ら上記一定時間が経過したら次の転送指令信号が出力さ
れ、以上の処理がくり返される。
【0024】このような処理をくり返すと、処理がすん
だライン分だけ画面トリガカウンタ47が示す副走査方
向現在値が増加し、ついに図4の長さY2で示すライン
分の読取りが完了することになるが、このとき副走査方
向現在値と可変基準値が一致し、視野内処理完了信号が
出力され、画面トリガカウンタ47がリセットされる。
そして、コントローラ41は装着ヘッド移動用モータ2
3を高速移動に切替え、基板11側へ移動させる。ここ
で、画像処理部48が位置ずれ量などの処理結果をコン
トローラ41へ出力し、コントローラ41はθモータ3
5などにより位置補正などを行って、Zモータ28を駆
動しノズル34を下降させて電子部品を基板11に実装
させる。
【0025】次に、大サイズの電子部品を実装する際に
は、画面トリガカウンタプリセッタ45に与えられる可
変設定値が大きく(例えば図4の画像S1の電子部品で
は長さY1に対応するライン分)なり、スタート信号が
出力されてから視野内処理完了信号が出力されるまでの
時間が(Y1/Y2)倍だけ長くなる。その他は上述と
同様であるので説明を省略する。
【0026】本発明は以上説明したとおりであるが、種
々の設計変更を行ってもよい。例えばシフトトリガカウ
ンタ44でクロック信号をカウントアップし、コンパレ
ータ43でこのカウント値(主走査方向現在値)と、シ
フトトリガカウンタプリセッタ42に設定された一定基
準値を比較することにより、転送指令信号を一定時間が
経過する毎に出力しているが、エンコーダ24が出力す
るパルス信号をシフトトリガカウンタ44でカウントす
るようにしてもよい。この場合、装着ヘッド20がシフ
トトリガカウンタプリセッタ42に設定された一定基準
値に相当する距離を移動する毎に転送指令信号を出力す
ることになるが、装着ヘッド20の移動速度のむらによ
り感光素子アレイ2の感光時間がばらついて画質が悪く
なるおそれがある。したがって、本実施例のように一定
時間が経過する毎に転送指令信号を出力する構成の方が
好ましい。
【0027】また本実施例では、電子部品のサイズに応
じて副走査方向の視野の長さを決定する可変設定値を設
定しているが、この設定の方法としては、電子部品のサ
イズを複数の階級に分け、各階級毎に可変設定値を設定
するようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明の電子部品実装装置は、多数の感
光素子が主走査方向にライン状に並設された感光素子ア
レイと、感光素子アレイの各感光素子に蓄積された電荷
が転送されるシフトレジスタと、感光素子アレイからシ
フトレジスタへの電荷の転送を許否するシフトゲート
と、シフトレジスタに転送された電荷をクロック信号又
はその整数倍のタイミングで順次画像信号として後段の
画像処理部へ出力する出力部とを有し、かつ感光素子ア
レイが、装着ヘッドの移動経路の途中にその移動方向と
交差する向きに主走査方向がセットされた1次元CCD
カメラと、シフトゲートに転送を許可する転送指令信号
を出力する主走査方向処理部と、主走査方向処理部が出
力する転送指令信号の回数と、画像処理部にて展開した
画像において副走査方向の視野の長さに相当して与えら
れた可変設定値とを比較し、転送指令信号の回数が与え
られた可変設定値となった際画像処理部に視野内処理完
了信号を出力する副走査方向処理部と、副走査方向処理
部に、電子部品のサイズに応じて大小可変するように設
定された可変設定値を与える制御手段とを備えるので、
小サイズの電子部品の読取については、可変設定値が小
さくされることにより、副走査方向の視野を狭くするこ
とができ、それだけ読取処理を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
平面図
【図2】本発明の一実施例における装着ヘッドの側面図
【図3】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
ブロック図
【図4】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
視野の説明図
【図5】従来の1次元CCDカメラの動作説明図
【図6】従来の1次元CCDカメラの動作説明図
【図7】従来の電子部品実装装置において電子部品と設
定される視野の関係を示す説明図
【符号の説明】
2 感光素子アレイ 3 シフトレジスタ 4 シフトゲート 5 出力部 10 XYテーブル 11 基板 14 パーツフィーダ 15 電子部品31 1次元CCDカメラ 42 シフトトリガカウンタプリセッタ 43 コンパレータ 44 シフトトリガカウンタ 45 画面トリガカウンタプリセッタ 46 コンパレータ 47 画面トリガカウンタ 48 画像処理部 A 主走査方向処理部 B 副走査方向処理部 C 制御手段 V1 視野 V2 視野 Y1 長さ Y2 長さ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品を受取って、位置決め手段に位置
    決めされた対象物に実装する装着ヘッドと、 クロック信号を発生するクロックと、 多数の感光素子が主走査方向にライン状に並設された感
    光素子アレイと、前記感光素子アレイの各感光素子に蓄
    積された電荷が転送されるシフトレジスタと、前記感光
    素子アレイから前記シフトレジスタへの電荷の転送を許
    否するシフトゲートと、前記シフトレジスタに転送され
    た電荷を前記クロック信号に従い順次画像信号として後
    段の画像処理部へ出力する出力部とを有し、かつ前記感
    光素子アレイが、前記装着ヘッドの移動経路の途中にそ
    の移動方向と交差する向きに前記主走査方向がセットさ
    れた1次元CCDカメラと、 前記シフトゲートに転送を許可する転送指令信号を出力
    する主走査方向処理部と、 前記主走査方向処理部が出力する転送指令信号の回数
    と、前記画像処理部にて展開した画像において前記主走
    査方向に直交する副走査方向の視野の長さに相当して与
    えられた可変設定値とを比較し、前記転送指令信号の回
    数が与えられた可変設定値となった際前記画像処理部に
    視野内処理完了信号を出力する副走査方向処理部と、 前記副走査方向処理部に、電子部品のサイズに応じて大
    小可変するように設定された可変設定値を与える制御手
    段とを備えることを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 【請求項2】前記主走査方向処理部は、転送指令信号に
    よりリセットされると共に、クロック信号をカウントア
    ップして主走査方向現在値を出力するシフトトリガカウ
    ンタと、前記制御手段により与えられた一定設定値に基
    いて一定基準値を出力するシフトトリガカウンタプリセ
    ッタと、前記主走査方向現在値と前記一定基準値とが一
    致した際転送指令信号を出力するコンパレータとを含む
    ことを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
  3. 【請求項3】前記副走査方向処理部は、視野内処理完了
    信号によりリセットされると共に、転送指令信号をカウ
    ントアップして副走査方向現在値を出力する画面トリガ
    カウンタと、前記制御手段により与えられた可変設定値
    に基いて可変基準値を出力する画面トリガカウンタプリ
    セッタと、前記副走査方向現在値と前記可変基準値とが
    一致した際視野内処理完了信号を出力するコンパレータ
    とを含むことを特徴とする請求項1記載の電子部品実装
    装置。
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