JP3902846B2 - 半導体装置の製造方法及びこの製造方法に用いる金型 - Google Patents
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- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モールド時におけるワイヤ流れの防止、及びボンディングワイヤのパッケージ表面への露出を防止することのできる半導体装置及びその製造方法並びにこの製造方法に用いる金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バスバーを有するＬＯＣ（Lead On Chip）構造を持つＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）においては、通常、リードフレームとチップがパッケージの中心部になるように配置されている。このため、リードフレーム面がパッケージ中央から上方へシフトし、リードフレーム面からパッケージ表面までの距離が短くなる。そこで、ボンディングワイヤがパッケージ表面に露出しないようにするためには、ワイヤボンディングにおけるループの制約や高さの精度、安定性等が要求される。この要求を満たすため、装置、キャピラリー、ワイヤ材料等を適宜選択することによりワイヤボンディングを行っていた。
【０００３】
また、ボンディングワイヤを低く張る必要があるため、バスバーとワイヤとの間隔が狭くなり、モールド時に僅かでもワイヤ流れが生じるとバスバーに接触してしまうため、ワイヤが流れないように注入条件を選定することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ボンディングワイヤがパッケージ表面に露出するおそれがある。また、ワイヤ流れが起きやすく、バスバーに接触するおそれもある。
【０００５】
本発明の目的は、ボンディングワイヤがパッケージ表面に露出するのを防止し、ワイヤ流れが起き難くすることのできる半導体装置及びその製造方法並びにこの製造方法に用いる金型を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、樹脂を用いて半導体チップを被覆して、バスバーを有するＬＯＣ構造を持つパッケージを形成する樹脂封止型の半導体装置の製造方法であって、リードフレームに搭載された前記半導体チップのパッドと前記リードフレームのインナーリードとをボンディングワイヤで接続する第１の工程と、昇降可能な金型キャビティ可動部を有する上型及び当該上型と一体となって内部空間を形成する下型からなる金型を用い、前記半導体チップ及び前記ボンディングワイヤを含む部分を前記金型の前記内部空間に設置する第２の工程と、前記金型キャビティ可動部を下降させて前記ボンディングワイヤの上部を押圧し、ワイヤ高さを規制した状態のまま前記金型内に前記樹脂を充填する第３の工程と、前記金型キャビティ可動部を前記パッケージの表面高さ位置まで戻し、この動作により形成された未充填空間に更に前記樹脂を充填する第４の工程とを含む。
ここで好ましくは、前記第４の工程において、前記金型内に充填された前記樹脂が未硬化の内に前記未充填空間に更に前記樹脂を充填する。
ここで好ましくは、前記金型キャビティ可動部は、前記樹脂を注入するための注入口が形成され、前記注入口から前記内部空間内に前記樹脂を充填する。
本発明の金型は、樹脂を用いて半導体チップを被覆して、バスバーを有するＬＯＣ構造を持つパッケージを形成し、半導体装置を製造する金型であって、昇降可能な金型キャビティ可動部を有する上型と、当該上型と一体となって内部空間を形成する下型とを備え、前記金型キャビティ可動部は、ボンディングワイヤに接触可能な位置に設置されている。
ここで好ましくは、前記金型キャビティ可動部には、少なくとも前記半導体チップに接続された前記ボンディングワイヤとの接触面に滑り止め加工が施されている。
ここで好ましくは、前記滑り止め加工は、梨地処理である。
ここで好ましくは、前記金型キャビティ可動部は、前記内部空間内に前記樹脂を充填するための注入口が形成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による樹脂封止型の半導体装置の製造方法を図面を用いて詳細に説明する。図１〜図５は、この半導体装置の製造工程を順次示す概略断面図である。なお、図１〜図５はモールド工程のみを示し、モールド金型を用いて樹脂を注入（充填）するモールド方法を示している。
【００１６】
この工程では、初めに、リードフレーム１に半導体チップ（デバイス）２をポリイミドテープ３を介して搭載した後、半導体チップ２のパッド１０とリードフレーム１のインナーリード１ａとをボンディングワイヤ４によって接続する。なお、１ｂはバスバーである。
【００１７】
次に、本実施形態の主要工程であるモールド工程を行う。先ず、上述のように構成された半製品を図１に示すように半導体チップ２を下側にして、上型５（モールド金型）と下型６（モールド金型）の間の内部空間に搬入して位置決めし、下型６の上面にリードフレーム１を載置する。なお、上型５は、この上型５内を昇降可能であると共に樹脂が流入可能な構成を有する金型キャビティ可動部７を備えている。この金型キャビティ可動部７は、ボンディングワイヤ４に接触可能な位置に設置され、その下面は上型５の内面と同一高さに設定されている。
【００１８】
続いて、図１の状態から上型５を降下させて、下型６との間でリードフレーム１を挟んで固定する。その後、金型キャビティ可動部７を降下させると、製造装置は図２の状態になる。金型キャビティ可動部７が降下するにつれ、金型キャビティ可動部７の下面はボンディングワイヤ４の頂部を押し下げ、ボンディングワイヤ４の高さが低くなる。この操作により、ボンディングワイヤ４がパッケージ表面から露出することがなくなる。
【００１９】
続いて、図３に示すように、金型キャビティ可動部７を図２の状態にしたまま、金型キャビティ可動部７を通して金型内の全域に樹脂８を注入する。この後、金型キャビティ可動部７を上型５から僅かに引き抜き、図４に示すように、金型キャビティ可動部７の下面が上型５の内面と同一平面になるようにする。このとき、金型キャビティ可動部７の下部には、樹脂８の未充填空間９が形成される。そこで、未充填空間９が埋まるように、金型キャビティ可動部７を通して樹脂を再充填し、図５に示すように、製品である半導体装置のパッケージ上面が平坦になるようにする。なお、未充填空間９内は、金型キャビティ可動部７の引き上げによって負圧が形成されている。したがって、樹脂を再充填してもボイドを発生することはないが、金型キャビティ可動部７の上型５の内面との平面位置のずれに伴う跡（マーク）は残る場合もあり得る。この跡を積極的に残し、金型キャビティ可動部７の型を区別することにより、この跡を商標或いは製品識別マークとして残して使用することができる。
【００２０】
ここで、金型キャビティ可動部７のボンディングワイヤ４に接する部分を梨地処理することができる。このような構成により、樹脂を注入してもボンディングワイヤ４は金型キャビティ可動部７との摩擦による滑りを低減でき、ワイヤ流れを起き難くすることが可能になる。従って、ボンディングワイヤ４の高さ規制が確実に行われる。なお、梨地加工に代え、同様な効果を示す処理を施すこともできる。例えば、金型キャビティ可動部７の下面をギザギザに加工したり、微細なスリットを入れる加工等にしてもよい。要するにボンディングワイヤが滑らない構造であれば何でもよい。
【００２１】
具体的な一例として、金型キャビティ可動部７の押圧面を梨地処理するとともに、Ｎ字状のマークを刻印する場合を図６に示す。この場合、金型キャビティ可動部７の押圧面１１には図６（ａ）に示すように梨地処理が施されており、樹脂８の注入口１２がＮ字状に開口形成されている。この金型キャビティ可動部７を用いて上述したモールド工程が行われると、パッケージの表面１３には、図６（ｂ）に示すように、押圧面１１の形状に倣って円内にＮ字状のマーク１４が形成されることになる。
【００２２】
なお、本実施形態においては、金型キャビティ可動部７に樹脂８の注入口が形成されている場合について例示したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば樹脂８の注入口を金型キャビティ可動部７以外の金型の所定部位に設けても良い。具体的な一例として、金型キャビティ可動部７の押圧面を梨地処理するとともに、例えば円形の製品識別マークを形成する場合を図７に示す。この場合、金型キャビティ可動部７の押圧面１１には図７（ａ）に示すようにその全面に梨地処理が施されており、この金型キャビティ可動部７を用いて上述したモールド工程が行われると、パッケージの表面１３には、図７（ｂ）に示すように、押圧面１１の形状に倣った円形のマーク１５が形成されることになる。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、樹脂充填に先行して金型キャビティ可動部７によりボンディングワイヤ４が押下されて当該ボンディングワイヤ４の高さが規制され、モールド後のパッケージ表面からボンディングワイヤ４が露出するのを防止する。この結果、ボンディングワイヤ４のループ形状が矯正されるほか、不良品の発生率を低減することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂充填に先行して金型キャビティ可動部によりボンディングワイヤが押下されてワイヤの高さが規制され、モールド後のパッケージ表面からボンディングワイヤが露出するのを防止する。この結果、ボンディングワイヤのループ形状が矯正されるほか、不良品の発生率を低減することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、金型キャビティ可動部が降下し、その下部がボンディングワイヤの上端に接触したとき、滑り止め加工部が両者間の摩擦力を大きくして滑りを低減し、ボンディングワイヤが水平方向に移動する動き、いわゆるワイヤ流れを防止する。したがって、ボンディングワイヤの高さ規制が確実に行われ、ボンディングワイヤのループ形状が矯正されると共に、不良品の発生率を低減することができる。
【００２６】
更に、本発明によれば、きめ細かな表面状態の梨地面はボンディングワイヤに確実に接触し、ボンディングワイヤと金型キャビティ可動部の滑りを防止し、ワイヤ流れを効果的に防止する。その結果、ボンディングワイヤの高さ規制が確実に行われ、ボンディングワイヤのループ形状が矯正されると共に、不良品の発生率を低減することができる。また、ワイヤ流れを考慮する必要がないため、樹脂の注入速度を速くすることができ、装置のスループットを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図２】図１に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】図２に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】図３に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】図４に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図６】金型キャビティ可動部及びそれによりパッケージの表面に形成されたマークの一例を示す概略平面図である。
【図７】金型キャビティ可動部及びそれによりパッケージの表面に形成されたマークの他の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム
１ａ インナーリード
１ｂ バスバー
２ 半導体チップ
３ ポリイミドテープ
４ ボンディングワイヤ
５ 上型
６ 下型
７ 金型キャビティ可動部
８ 樹脂
９ 未充填空間
１０ パッド
１１ 押圧面
１２ 注入口
１３ パッケージの表面
１４，１５ マーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、モールド時におけるワイヤ流れの防止、及びボンディングワイヤのパッケージ表面への露出を防止することのできる半導体装置及びその製造方法並びにこの製造方法に用いる金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バスバーを有するＬＯＣ（Lead On Chip）構造を持つＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）においては、通常、リードフレームとチップがパッケージの中心部になるように配置されている。このため、リードフレーム面がパッケージ中央から上方へシフトし、リードフレーム面からパッケージ表面までの距離が短くなる。そこで、ボンディングワイヤがパッケージ表面に露出しないようにするためには、ワイヤボンディングにおけるループの制約や高さの精度、安定性等が要求される。この要求を満たすため、装置、キャピラリー、ワイヤ材料等を適宜選択することによりワイヤボンディングを行っていた。
【０００３】
また、ボンディングワイヤを低く張る必要があるため、バスバーとワイヤとの間隔が狭くなり、モールド時に僅かでもワイヤ流れが生じるとバスバーに接触してしまうため、ワイヤが流れないように注入条件を選定することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ボンディングワイヤがパッケージ表面に露出するおそれがある。また、ワイヤ流れが起きやすく、バスバーに接触するおそれもある。
【０００５】
本発明の目的は、ボンディングワイヤがパッケージ表面に露出するのを防止し、ワイヤ流れが起き難くすることのできる半導体装置及びその製造方法並びにこの製造方法に用いる金型を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、樹脂を用いて半導体チップを被覆して、バスバーを有するＬＯＣ構造を持つパッケージを形成する樹脂封止型の半導体装置の製造方法であって、リードフレームに搭載された前記半導体チップのパッドと前記リードフレームのインナーリードとをボンディングワイヤで接続する第１の工程と、昇降可能な金型キャビティ可動部を有する上型及び当該上型と一体となって内部空間を形成する下型からなる金型を用い、前記半導体チップ及び前記ボンディングワイヤを含む部分を前記金型の前記内部空間に設置する第２の工程と、前記金型キャビティ可動部を下降させて前記ボンディングワイヤの上部を押圧し、ワイヤ高さを規制した状態のまま前記金型内に前記樹脂を充填する第３の工程と、前記金型キャビティ可動部を前記パッケージの表面高さ位置まで戻し、この動作により形成された未充填空間に更に前記樹脂を充填する第４の工程とを含む。
ここで好ましくは、前記第４の工程において、前記金型内に充填された前記樹脂が未硬化の内に前記未充填空間に更に前記樹脂を充填する。
ここで好ましくは、前記金型キャビティ可動部は、前記樹脂を注入するための注入口が形成され、前記注入口から前記内部空間内に前記樹脂を充填する。
本発明の金型は、樹脂を用いて半導体チップを被覆して、バスバーを有するＬＯＣ構造を持つパッケージを形成し、半導体装置を製造する金型であって、昇降可能な金型キャビティ可動部を有する上型と、当該上型と一体となって内部空間を形成する下型とを備え、前記金型キャビティ可動部は、ボンディングワイヤに接触可能な位置に設置されている。
ここで好ましくは、前記金型キャビティ可動部には、少なくとも前記半導体チップに接続された前記ボンディングワイヤとの接触面に滑り止め加工が施されている。
ここで好ましくは、前記滑り止め加工は、梨地処理である。
ここで好ましくは、前記金型キャビティ可動部は、前記内部空間内に前記樹脂を充填するための注入口が形成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による樹脂封止型の半導体装置の製造方法を図面を用いて詳細に説明する。図１〜図５は、この半導体装置の製造工程を順次示す概略断面図である。なお、図１〜図５はモールド工程のみを示し、モールド金型を用いて樹脂を注入（充填）するモールド方法を示している。
【００１６】
この工程では、初めに、リードフレーム１に半導体チップ（デバイス）２をポリイミドテープ３を介して搭載した後、半導体チップ２のパッド１０とリードフレーム１のインナーリード１ａとをボンディングワイヤ４によって接続する。なお、１ｂはバスバーである。
【００１７】
次に、本実施形態の主要工程であるモールド工程を行う。先ず、上述のように構成された半製品を図１に示すように半導体チップ２を下側にして、上型５（モールド金型）と下型６（モールド金型）の間の内部空間に搬入して位置決めし、下型６の上面にリードフレーム１を載置する。なお、上型５は、この上型５内を昇降可能であると共に樹脂が流入可能な構成を有する金型キャビティ可動部７を備えている。この金型キャビティ可動部７は、ボンディングワイヤ４に接触可能な位置に設置され、その下面は上型５の内面と同一高さに設定されている。
【００１８】
続いて、図１の状態から上型５を降下させて、下型６との間でリードフレーム１を挟んで固定する。その後、金型キャビティ可動部７を降下させると、製造装置は図２の状態になる。金型キャビティ可動部７が降下するにつれ、金型キャビティ可動部７の下面はボンディングワイヤ４の頂部を押し下げ、ボンディングワイヤ４の高さが低くなる。この操作により、ボンディングワイヤ４がパッケージ表面から露出することがなくなる。
【００１９】
続いて、図３に示すように、金型キャビティ可動部７を図２の状態にしたまま、金型キャビティ可動部７を通して金型内の全域に樹脂８を注入する。この後、金型キャビティ可動部７を上型５から僅かに引き抜き、図４に示すように、金型キャビティ可動部７の下面が上型５の内面と同一平面になるようにする。このとき、金型キャビティ可動部７の下部には、樹脂８の未充填空間９が形成される。そこで、未充填空間９が埋まるように、金型キャビティ可動部７を通して樹脂を再充填し、図５に示すように、製品である半導体装置のパッケージ上面が平坦になるようにする。なお、未充填空間９内は、金型キャビティ可動部７の引き上げによって負圧が形成されている。したがって、樹脂を再充填してもボイドを発生することはないが、金型キャビティ可動部７の上型５の内面との平面位置のずれに伴う跡（マーク）は残る場合もあり得る。この跡を積極的に残し、金型キャビティ可動部７の型を区別することにより、この跡を商標或いは製品識別マークとして残して使用することができる。
【００２０】
ここで、金型キャビティ可動部７のボンディングワイヤ４に接する部分を梨地処理することができる。このような構成により、樹脂を注入してもボンディングワイヤ４は金型キャビティ可動部７との摩擦による滑りを低減でき、ワイヤ流れを起き難くすることが可能になる。従って、ボンディングワイヤ４の高さ規制が確実に行われる。なお、梨地加工に代え、同様な効果を示す処理を施すこともできる。例えば、金型キャビティ可動部７の下面をギザギザに加工したり、微細なスリットを入れる加工等にしてもよい。要するにボンディングワイヤが滑らない構造であれば何でもよい。
【００２１】
具体的な一例として、金型キャビティ可動部７の押圧面を梨地処理するとともに、Ｎ字状のマークを刻印する場合を図６に示す。この場合、金型キャビティ可動部７の押圧面１１には図６（ａ）に示すように梨地処理が施されており、樹脂８の注入口１２がＮ字状に開口形成されている。この金型キャビティ可動部７を用いて上述したモールド工程が行われると、パッケージの表面１３には、図６（ｂ）に示すように、押圧面１１の形状に倣って円内にＮ字状のマーク１４が形成されることになる。
【００２２】
なお、本実施形態においては、金型キャビティ可動部７に樹脂８の注入口が形成されている場合について例示したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば樹脂８の注入口を金型キャビティ可動部７以外の金型の所定部位に設けても良い。具体的な一例として、金型キャビティ可動部７の押圧面を梨地処理するとともに、例えば円形の製品識別マークを形成する場合を図７に示す。この場合、金型キャビティ可動部７の押圧面１１には図７（ａ）に示すようにその全面に梨地処理が施されており、この金型キャビティ可動部７を用いて上述したモールド工程が行われると、パッケージの表面１３には、図７（ｂ）に示すように、押圧面１１の形状に倣った円形のマーク１５が形成されることになる。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、樹脂充填に先行して金型キャビティ可動部７によりボンディングワイヤ４が押下されて当該ボンディングワイヤ４の高さが規制され、モールド後のパッケージ表面からボンディングワイヤ４が露出するのを防止する。この結果、ボンディングワイヤ４のループ形状が矯正されるほか、不良品の発生率を低減することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂充填に先行して金型キャビティ可動部によりボンディングワイヤが押下されてワイヤの高さが規制され、モールド後のパッケージ表面からボンディングワイヤが露出するのを防止する。この結果、ボンディングワイヤのループ形状が矯正されるほか、不良品の発生率を低減することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、金型キャビティ可動部が降下し、その下部がボンディングワイヤの上端に接触したとき、滑り止め加工部が両者間の摩擦力を大きくして滑りを低減し、ボンディングワイヤが水平方向に移動する動き、いわゆるワイヤ流れを防止する。したがって、ボンディングワイヤの高さ規制が確実に行われ、ボンディングワイヤのループ形状が矯正されると共に、不良品の発生率を低減することができる。
【００２６】
更に、本発明によれば、きめ細かな表面状態の梨地面はボンディングワイヤに確実に接触し、ボンディングワイヤと金型キャビティ可動部の滑りを防止し、ワイヤ流れを効果的に防止する。その結果、ボンディングワイヤの高さ規制が確実に行われ、ボンディングワイヤのループ形状が矯正されると共に、不良品の発生率を低減することができる。また、ワイヤ流れを考慮する必要がないため、樹脂の注入速度を速くすることができ、装置のスループットを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図２】図１に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】図２に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】図３に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】図４に引き続き、本発明の実施形態に係る樹脂封止型の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図６】金型キャビティ可動部及びそれによりパッケージの表面に形成されたマークの一例を示す概略平面図である。
【図７】金型キャビティ可動部及びそれによりパッケージの表面に形成されたマークの他の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム
１ａ インナーリード
１ｂ バスバー
２ 半導体チップ
３ ポリイミドテープ
４ ボンディングワイヤ
５ 上型
６ 下型
７ 金型キャビティ可動部
８ 樹脂
９ 未充填空間
１０ パッド
１１ 押圧面
１２ 注入口
１３ パッケージの表面
１４，１５ マーク
Claims (7)
- 樹脂を用いて半導体チップを被覆して、バスバーを有するＬＯＣ構造を持つパッケージを形成する樹脂封止型の半導体装置の製造方法であって、
リードフレームに搭載された前記半導体チップのパッドと前記リードフレームのインナーリードとをボンディングワイヤで接続する第１の工程と、
昇降可能な金型キャビティ可動部を有する上型及び当該上型と一体となって内部空間を形成する下型からなる金型を用い、前記半導体チップ及び前記ボンディングワイヤを含む部分を前記金型の前記内部空間に設置する第２の工程と、
前記金型キャビティ可動部を下降させて前記ボンディングワイヤの上部を押圧し、ワイヤ高さを規制した状態のまま前記金型内に前記樹脂を充填する第３の工程と、
前記金型キャビティ可動部を前記パッケージの表面高さ位置まで戻し、この動作により形成された未充填空間に更に前記樹脂を充填する第４の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第４の工程において、前記金型内に充填された前記樹脂が未硬化の内に前記未充填空間に更に前記樹脂を充填することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記金型キャビティ可動部は、前記樹脂を注入するための注入口が形成され、前記注入口から前記内部空間内に前記樹脂を充填することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
- 樹脂を用いて半導体チップを被覆して、バスバーを有するＬＯＣ構造を持つパッケージを形成し、半導体装置を製造する金型であって、
昇降可能な金型キャビティ可動部を有する上型と、当該上型と一体となって内部空間を形成する下型とを備え、前記金型キャビティ可動部は、ボンディングワイヤに接触可能な位置に設置されていることを特徴とする金型。 - 前記金型キャビティ可動部には、少なくとも前記半導体チップに接続された前記ボンディングワイヤとの接触面に滑り止め加工が施されていることを特徴とする請求項４に記載の金型。
- 前記滑り止め加工は、梨地処理であることを特徴とする請求項５に記載の金型。
- 前記金型キャビティ可動部は、前記内部空間内に前記樹脂を充填するための注入口が形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の金型。
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