JP3922192B2 - 基板固定装置および基板固定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品実装装置において基板を下受けして固定する基板固定装置および基板固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置では、基板に電子部品を実装する実装位置において基板の位置と姿勢を固定するための基板固定装置が用いられる。この基板固定装置では、基板を水平方向に位置決めするとともに、基板の反り変形を矯正して上面を正しく面合わせする必要がある。従来よりこの面合わせの方法として、基板の下面を支持する下受け部材によって基板を真空吸着する方法（例えば特許文献１参照）や、基板搬送用のキャリアに反り変形矯正用の基板押さえ部を設けたものを用いる方法などが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３４９９２号公報
【特許文献２】
特開平５−２９９８２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法には、次のような難点がある。まず、特許文献１に示すような真空吸着による方法は、基板の剛性がある程度以上あって姿勢保持が容易で、かつ基板に真空吸着を妨げる貫通孔が存在しないような基板に対しては有効であるものの、個片分割用のスリットが予め形成されたタイプの基板などに対しては適用が困難である。
【０００５】
また特許文献２に示すような基板押さえ部を用いる方法では、基板の反りをある程度矯正することは可能であるものの、フレキシブル基板などフィルム状で薄く反り変形の大きい種類の基板に対しては、正しく面合わせした状態で基板を確実に固定することができない。このため従来形状や厚みの異なる種々の基板を対象とする場合には、ねじ式やばね式のクランプ機構などの基板押さえ機構を備えた専用治具を用いることが考えられるが、この場合には多種類の基板を簡易な機構で固定することが困難である。
【０００６】
そこで本発明は、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる基板固定装置および基板固定方法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】
請求項１記載の基板固定装置は、基板搬送用のキャリアに保持された基板を作業位置において下方から下受けして固定する基板固定装置であって、前記作業位置に配置され上面に前記キャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材と、前記基板の上面に載置され下面が基板の上面に当接する基板当接部材と、前記下受け部材の上方に位置する前記基板当接部材に吸引力を作用させることにより前記基板を前記キャリアに押し付けるとともにこのキャリアを前記下受け面に押し付けて固定する吸引手段とを備え、前記吸引手段は、前記基板当接部材を真空吸着するために前記下受け部材に設けられた吸引部およびこの吸引部から真空吸引する真空吸引手段である。
【００１３】
請求項２記載の基板固定方法は、基板搬送用のキャリアに保持された基板を作業位置において下方から下受けして固定する基板固定方法であって、前記作業位置に配置され上面に前記キャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、前記キャリアに保持され且つ基板当接部材が上面に載置された基板を位置させる位置合わせ工程と、この下受け部材の上方に位置する前記基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させることにより前記基板を前記キャリアに押し付けるとともにこのキャリアを前記下受け面に押し付けて固定する基板固定工程とを含み、前記基板固定工程において、前記下受け部材に設けられた吸引部から真空吸引することにより前記基板当接部材を真空吸着する。
【００１９】
本発明によれば、作業位置に配置されキャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、キャリアによって保持され基板当接部材が上面に載置された基板を位置させ、基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させて基板をキャリアに押し付けるとともにキャリアを下受け面に押し付けて固定することにより、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の基板固定装置の斜視図、図２は本発明の実施の形態１の基板固定装置の側面図、図３は本発明の実施の形態１の基板固定装置の部分断面図である。
【００２１】
まず図１を参照して基板固定装置の構造を説明する。この基板固定装置は、電子部品実装装置の実装位置（作業位置）に配置され、フレキシブル基板など薄くて撓み易い基板を対象として、基板搬送用のキャリアに保持された状態の基板を下方から下受けして固定する機能を有するものである。図１において、Ｘテーブル２、Ｙテーブル３より成る移動テーブル１上には、ベースプレート４が装着されており、ベースプレート４の上面の中央部には、基板を下受けして高さ位置を保持する下受け部材５が配設されている。
【００２２】
下受け部材５は、矩形のブロック５ａの上面に凸部７を設けた形状となっており、凸部７の上面は基板を保持したキャリアの下面に当接して下受けする下受け面７ａとなっている。下受け面７ａには、キャリア吸着用の吸着溝７ｂおよび後述する基板当接部材吸着用の吸着パッド８が設けられている。吸着溝７ｂおよび吸着パッド８は、吸引管１７を介して真空吸引手段１８に接続されている。
【００２３】
ベースプレート４上面の下受け部材５の両側方には、シリンダ９が垂直姿勢で配設されており、シリンダ９のロッド９ａはＸ方向に配設された搬送レール１０に結合されている。搬送レール１０上では薄いフィルム状の基板１３を保持したキャリア１１が図示しない搬送機構によって搬送され、実装位置に位置決めされる。
【００２４】
基板１３は、板状の基板当接部材１５とキャリア１１との間に挟み込まれた形で搬送され、この実装位置において、基板１３の部品実装位置１３ａには、基板当接部材１５に設けられた開口部１５ａを介して電子部品１６が実装ヘッド（図示省略）によって実装される。なお、図１においては、キャリア１１を搬送レール１０から、また基板当接部材１５をキャリア１１から離した状態を示している。搬送レール１０は、基板１３を搬送して位置決めする基板搬送手段となっている。
【００２５】
シリンダ９を駆動することにより、搬送レール１０はガイド部材１０ａによって案内されて上下動する。搬送レール１０はキャリア１１の両側部を下方から支持する支持部となっており、シリンダ９は、キャリア１１に保持された基板１３を下受け部材５に対して相対的に昇降させる昇降手段となっている。搬送レール１０を下降させた状態では、キャリア１１の下面は下受け面７ａに当接し、上下方向の位置が固定される。
【００２６】
ここでキャリア１１および基板１３の上面に載置される基板当接部材１５について説明する。キャリア１１は矩形の板部材であり、上面に基板１３全体を載置可能な大きさとなっている。キャリア１１の長手方向の両端部には、下受け面７ａの吸着パッド８に対応した位置に吸着パッド８が挿通可能な大きさの開口部１１ａが設けられている。
【００２７】
キャリア１１の上面には、基板当接部材１５の対角コーナ部、基板１３の対角コーナ部に相当する位置に、それぞれ位置決めピン１２ａ、１２ｂが立設されている。基板１３に設けられた位置決め孔１３ｂに位置決めピン１２ｂを嵌合させることにより、基板１３はキャリア１１に対して位置決め状態で保持される。そしてさらにこの基板１３の上に基板当接部材１５を重ね、基板当接部材１５に設けられた位置決め孔１５ｂに位置決めピン１２ａを嵌合させることにより、基板当接部材１５はキャリア１１に対して位置決めされる。
【００２８】
基板１３をキャリア１１に保持させ、さらに基板当接部材１５を載置した状態で搬送レール１０を下降させると、下受け面７ａがキャリア１１の下面に当接するとともに、吸着パッド８がキャリア１１の開口部１１ａを挿通して基板当接部材１５の下面に当接する。
【００２９】
下受け面７ａの吸着溝７ｂは、基板１３の各部品実装位置１３ａを囲むように配置されており、下受け面７ａにキャリア１１が当接した状態で真空吸引手段１８を駆動することにより、キャリア１１は下受け面７ａに真空吸着により保持される。これとともに、基板当接部材１５は吸着パッド８によって下面側から吸引され、この吸引力によって基板１３はキャリア１１に押し付けられ、さらにキャリア１１が下受け面７ａに対して押し付けられ固定される。このようにして位置決めされ固定された基板１３に対して、電子部品１６が実装される。
【００３０】
上記構成において、吸着パッド８は基板当接部材５を真空吸着するために下受け部材５に設けられた吸引部となっている。そして吸着パッド８および真空吸引手段１８は、下受け部材５の上方に位置する基板当接部材１５に吸引力を作用させることにより、基板１３をキャリア１１に押し付けるとともに、このキャリアを下受け面７ａに押し付けて固定する吸引手段となっている。
【００３１】
次に図２、図３を参照して基板固定方法について説明する。まず、基板１３が載置され、さらにその上から基板当接部材１５が装着されたキャリア１１を搬送レール１０によって搬送して図２（ａ）に示すように、実装位置に配置された下受け部材５上に位置させる（位置合わせ工程）。図３（ａ）は、このときのキャリア１１および下受け部材５のＹ方向の断面を示しており、基板１３の下方および基板１３の前後両端側には吸着溝７ｂ、吸着パッド８がそれぞれ位置している。
【００３２】
図２（ｂ）、図３（ｂ）は、シリンダ９のロッド９ａを没入させて搬送レール１０を下降させ、吸引管１７から真空吸引した状態を示している。この状態では、キャリア１１の下面が下受け面７ａに当接して支持され、搬送レール１０から離れる。そしてキャリア１１の下面が吸着溝７ｂによって真空吸引されるとともに、基板当接部材１５の下面には吸着パッド８が当接し、基板当接部材１５には真空吸引による吸引力が作用する。そしてこの吸引力により、基板１３がキャリア１１に対して押し付けられるとともに、キャリア１１が下受け面７ａに押し付けられ固定される（基板固定工程）。
【００３３】
これにより、フィルム状のフレキシブル基板など、薄くて撓みやすい基板１３を対象とする場合にあっても、基板１３を安定した状態で位置決めし、固定することができる。このとき、基板当接部材１５の装着は、ねじやばねを用いた基板クランプ機構を必要とせず、単に位置決め孔によってキャリア１１に位置合わせして載置するのみでよい。このためキャリア製作コストを低減するとともに、基板をキャリアにセットする際の作業を簡略化することができる。
【００３４】
なお上記実施の形態では、キャリア１１を吸引するための吸着溝７ｂと、基板当接部材１５を吸引するための吸着パッド８を共通の真空吸引回路に接続して同時に真空吸引する例を示しているが、基板吸引用と基板当接部材吸引用とにそれぞれ個別の真空吸引回路を設けるようにしてもよい。これにより、キャリアと基板当接部材をそれぞれ適正吸引力・適正タイミングで吸引することができ、さらに安定した基板固定が実現される。以下に示す各実施の形態において、真空吸引によって基板および基板当接部材を固定する場合についても同様である。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２の基板固定装置の動作説明図である。本実施の形態２は、実施の形態１において予め基板１３とともにキャリア１１に装着される基板当接部材１５を、実装位置に固定的に取り付けるようにしたものである。本実施の形態においては、基板１３はキャリア１１に保持され上面がフリーな状態で搬送される。
【００３６】
図４（ａ）において、位置決めテーブル１上のベースプレート４には、実施の形態１と同様の下受け部材５が配置されており、下受け部材５の側方には、実施の形態１と同様に搬送レール１０がシリンダ９によって昇降自在に配設されている。搬送レール１０の下降時の高さ位置は、搬送レール１０に設けられた位置決め部材２１が、ベースプレートに設けられたストッパボルト２０に当接することによって位置決めされる。
【００３７】
下受け部材５の上方に位置する搬送レール１０の上面には、フィルム状の可撓性部材よりなる基板当接部材１５Ａがボルト固定によって取り付けられている。搬送レール１０には、上流側から搬送され基板当接部材１５Ａの下方に入り込んだキャリア１１が位置決めされ、下受け部材５の上方に位置する（位置合わせ工程）。キャリア１１には予め基板１３がセットされており、基板１３は、キャリア１１に設けられた位置決めピン１２によって、キャリア１１に対して位置合わせされている。
【００３８】
基板当接部材１５Ａには、図１に示す基板当接部材１５と同様の開口部が設けられており、この開口部は実施の形態１に示す開口部１５ａと同様にキャリア１１に保持された基板１３の部品搭載位置１３ａに対応している。さらに基板当接部材１５Ａには、基板１３の幅よりも外側に相当する位置に、基板当接部材１５Ａを構成する膜を蛇腹状に折り曲げた屈曲部２２が長手方向に連続して設けられている。これにより屈曲部２２より内側の基板当接部材１５Ａは、屈曲部２２を介して上下方向の変位が許容されるようになっている。
【００３９】
図４（ｂ）は、シリンダ９のロッド９ａを没入させて搬送レール１０を下降させ、図２（ｂ）と同様に吸着溝７ｂおよび吸着パッド８から真空吸引した状態を示している。搬送レール１０を下降させることにより、まずキャリア１１の下面が下受け面７ａに当接して支持され、搬送レール１０から離れる。そして位置決め部材２１がストッパボルト２０に当接し、搬送レール１０が高さ方向に位置決めされる。
【００４０】
これにより、基板１３の下面が吸着溝７ｂによって真空吸引されるとともに、基板当接部材１５Ａの下面に吸着パッド８が当接し、基板当接部材１５Ａには真空吸引による吸引力が作用する。そしてこの吸引力により、基板当接部材１５Ａが下方に変位して基板１３を下受け面７ａに押し付け固定する（基板固定工程）。
【００４１】
すなわち上記構成では、基板当接部材１５Ａは実装位置に基板１３を搬送する搬送レール１０に取り付けられ、この搬送レール１０に対して下受け部材５を相対的に昇降させる昇降手段を備えた構成となっている。そして本実施の形態２における下受け部材５による基板固定においては、基板固定工程に先立って、搬送レール１０を下降させて、搬送レール１０に対して下受け部材５を相対的に昇降させる基板昇降工程を含む形態となっている。この構成によれば、基板１３を保持するキャリア１１に実施の形態１のような基板当接部材１５をその都度載置する必要が無く、キャリア１１への基板装着作業をさらに簡略化することができる。
【００４２】
（実施の形態３）
図５は本実施の形態３の基板固定装置の部分斜視図である。図５は、図１に示す基板固定装置と同様の機能を有する基板固定装置を構成する各部のうち、下受け部材、キャリア、基板および基板当接部材のみを示しており、図外の位置決めテーブル、搬送レール、真空吸引手段などは、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００４３】
図５において、基板１３１には複数の部品搭載位置１３１ａが形成されており、各部品搭載位置１３１ａの両側にはスリット１３１ｃが長手方向に形成されている。基板１３１は、スリット１３１ｃに対応した位置に長手方向に連続したスリット１１１ａが設けられたキャリア１１１に保持される。基板１３１のキャリア１１１への位置決めは、基板１３１の位置決め穴１３１ｂにキャリア１１１の位置決めピン１２を嵌合させることにより行われる。そして、部品搭載位置１３１ａに対応した開口部１５１ａが設けられた基板当接部材１５１は、同じ位置決めピン１２を位置決め孔１５１ｂに嵌合させることによって、基板１３１の上面に位置合わせされ載置される。
【００４４】
下受け部材５１に設けられた凸部７１の上面はキャリア１１１の下面に当接して下受けする下受け面７１ａとなっており、下受け面７１ａには、スリット１３１ｃの位置に対応して長手方向に連続した吸着溝７１ｂが形成されている。下受け部材５によってキャリア１１１に保持された基板１３１を下受けして固定する際には、基板１３１を保持したキャリア１１１の下面に下受け面７１ａを当接させ、吸着溝７１ｂから真空吸引する。
【００４５】
これにより、下受け部材５１に設けられた吸引部である吸着溝７１ｂから、キャリア１１１のスリット１１ａおよび基板１３１のスリット１３１ｃを介して基板当接部材１５１に対して真空吸引による吸引力が作用する。そしてこの吸引力により、基板１３１がキャリア１１１に対して押し付けられるとともに、キャリア１１１が下受け面７１ａに押し付けられ固定される。すなわち、本実施の形態３においては、基板１３１には基板１３１を貫通する基板貫通孔としてのスリット１３１ｃが設けられており、この基板貫通孔の少なくとも一部を介して基板当接部材１５１を真空吸着する形態となっている。なお基板当接部材１５１として、テープや樹脂フィルムの様な可撓性部材採用してもよい。
【００４６】
（実施の形態４）
図６は本実施の形態４の基板固定装置の部分斜視図である。図６は、図１に示す基板固定装置と同様の機能を有する基板固定装置を構成する各部のうち、下受け部材、キャリア、基板および基板当接部材のみを示しており、図外の位置決めテーブル、搬送レールなどは、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００４７】
図６において、基板１３２には格子状に複数の部品搭載位置１３２ａが形成されており、各部品搭載位置１３２ａを区分する境界には、個片分割用のスリット１３２ｃが縦横方向に形成されている。基板１３２は矩形平板状のキャリア１１２に保持され、基板１３２のキャリア１１２への位置決めは、基板１３２の位置決め穴１３２ｂに、キャリア１１２の位置決めピン１２を嵌合させることにより行われる。ここでキャリア１１２は非磁性の金属（例えばオーステナイト系ステンレス鋼など）を矩形平板状に加工したものである。
【００４８】
基板１３２の上面に載置される基板当接部材１５２は、磁性体の金属（例えばマルテンサイト系ステンレス鋼など）で製作されている。基板当接部材１５２には部品搭載位置１３２ａに対応した開口部１５２ａが格子状に設けられており、基板当接部材１５２は、キャリア１１２の同じ位置決めピン１２を位置決め孔１５２ｂに嵌合させることによって、基板１３２の上面に位置合わせされる。
【００４９】
下受け部材５２に設けられた凸部７２の上面はキャリア１１２の下面に当接して下受けする下受け面７２ａとなっており、下受け面７２ａにはキャリア１１２を吸着保持するための吸着溝７２ｂが設けられており、さらに吸着溝７２ｂの内側には複数のマグネット２３が埋設されている。下受け部材５２によってキャリア１１２に保持された基板１３２を下受けして固定する際には、基板１３２を保持したキャリア１１２の下面に対して下受け面７２ａを当接させ、真空吸引手段１８（図１参照）を駆動して吸着溝７２ｂから真空吸引する。
【００５０】
これにより、キャリア１１２が下受け面７２ａに吸着されるとともに、下受け部材５２に設けられた引磁手段であるマグネット２３によって、キャリア１１２および基板１３２を介して磁性体の基板当接部材１５２に対して吸引力としての磁力が作用する。そしてこの吸引力により、基板１３２はキャリア１１２に対して押し付けられるとともに、このキャリア１１２が下受け面７２ａに押し付けられ固定される。すなわち、本実施の形態４においては、基板当接部材１５２が磁性体であり、マグネット２３が基板１５２を磁力によって吸引する吸引手段となっている。
【００５１】
（実施の形態５）
図７は本実施の形態５の基板固定装置の部分斜視図である。図７は、図１に示す基板固定装置と同様の機能を有する基板固定装置を構成する各部のうち、下受け部材、キャリア、基板および基板当接部材のみを示しており、図外の位置決めテーブルや真空吸引手段などは、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００５２】
図７において、基板１３３は小型のパッケージ基板であり、複数個がキャリア１１３に保持されて一括して取り扱われる。キャリア１１３には、基板１３３を１個づつ収容する矩形凹部状の基板収容部１１３ａが格子状に形成されており、基板収容部１１３ａの底面には、基板１３３を吸着保持するための吸引孔１１３ｃが設けられている。基板収容部１１３ａが幅方向（搬送方向と直交する方向）に並んだ各列の間には、キャリア１１３の厚みを貫通するスリット１１３ｂが幅方向に設けられている。
【００５３】
各基板収容部１１３ａ内に基板１３３を収容したキャリア１１３には、上面全体を覆って薄膜状のキャリア１５３が載置される。キャリア１５３には、基板収容部１１３ａの位置に対応して開口部１５３ａが格子状に設けられており、キャリア１１３に設けられた位置決めピン１２を位置決め孔１５３ｂに嵌合させることにより、基板当接部材１５３はキャリア１１３に位置合わせされる。そして部品実装時には、キャリア１１３ごと位置決めされ固定された複数の基板１３３に対して、開口部１５３ａを介して基板１３３に電子部品１６が搭載される。
【００５４】
下受け部材５３に設けられた凸部７３の上面は、キャリア１１３の下面に当接して下受けする下受け面７３ａとなっており、下受け面７３ａには、キャリア１１３のスリット１１３ｂの位置に対応して吸着溝７３ｂが幅方向に形成されている。さらに下受け面７３ａには、基板収容部１１３ａの各列位置に対応した位置に、吸着溝７３ｃが幅方向に連続して形成されている。真空吸引手段１８（図１参照）を駆動することにより、吸着溝７３ｂ、７３ｃから真空吸引する。
【００５５】
下受け部材５３によってキャリア１１３に保持された基板１３３を下受けして固定する際には、上面に基板当接部材１５３が載置された状態のキャリア１１３の下面に下受け面７３ａを当接させ、吸着溝７３ｂ、７３ｃから真空吸引する。吸着溝７３ｃからの真空吸引により、吸引孔１１３ｃを介して各基板収容部１１３ａ内が真空吸引され、これにより基板１３３は各基板収容部１１３ａ内に吸着保持される。
【００５６】
そして吸着溝７３ｃからの真空吸引により、キャリア１１３のスリット１１３ｂを介して真空吸引による吸引力が基板当接部材１５３に対して作用する。そしてこの吸引力により、基板１３３がキャリア１１３に対して押し付けられるとともに、キャリア１１３が下受け面７３ａに押し付けられ固定される。なお基板収容部１１３ａの深さは、基板１３３を基板収容部１１３ａに収容した状態において、基板１３３の上面がキャリア１１３の上面よりもわずかに上に突出する寸法設定となっている。
【００５７】
上記各実施の形態において示したように、本発明の基板固定装置は、キャリアに保持された状態の基板の上面に載置された基板当接部材に対して、下受け部材から吸引力を作用させることにより、基板をキャリアに対して押し付けるとともにこのキャリアを下受け部材に押し付けるようにしたものである。
【００５８】
これにより、個片分割用のスリットが予め形成された基板であっても、確実に下受けして固定することができる。またフレキシブル基板などフィルム状で薄く反り変形の大きい種類の基板であっても、基板押さえ機構を備えた専用治具を用いること無く、反りを矯正した状態で固定することができ、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、作業位置に配置されキャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、キャリアによって保持され基板当接部材が上面に載置された基板を位置させ、基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させて基板をキャリアに押し付けるとともにキャリアを下受け面に押し付けて固定するようにしたので、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の基板固定装置の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の基板固定装置の側面図
【図３】本発明の実施の形態１の基板固定装置の部分断面図
【図４】本発明の実施の形態２の基板固定装置の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態３の基板固定装置の部分斜視図
【図６】本発明の実施の形態４の基板固定装置の部分斜視図
【図７】本発明の実施の形態５の基板固定装置の部分斜視図
【符号の説明】
５、５１，５２，５３ 下受け部材
７ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ 下受け面
７ｂ、７１ｂ、 吸着溝
９ シリンダ
１０ 搬送レール
１１ キャリア
１２ 位置決めピン
１３、１３１，１３２，１３３ 基板
１５，１５１，１５２，１５３ 基板当接部材
１８ 真空吸引手段
２３ マグネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品実装装置において基板を下受けして固定する基板固定装置および基板固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置では、基板に電子部品を実装する実装位置において基板の位置と姿勢を固定するための基板固定装置が用いられる。この基板固定装置では、基板を水平方向に位置決めするとともに、基板の反り変形を矯正して上面を正しく面合わせする必要がある。従来よりこの面合わせの方法として、基板の下面を支持する下受け部材によって基板を真空吸着する方法（例えば特許文献１参照）や、基板搬送用のキャリアに反り変形矯正用の基板押さえ部を設けたものを用いる方法などが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３４９９２号公報
【特許文献２】
特開平５−２９９８２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法には、次のような難点がある。まず、特許文献１に示すような真空吸着による方法は、基板の剛性がある程度以上あって姿勢保持が容易で、かつ基板に真空吸着を妨げる貫通孔が存在しないような基板に対しては有効であるものの、個片分割用のスリットが予め形成されたタイプの基板などに対しては適用が困難である。
【０００５】
また特許文献２に示すような基板押さえ部を用いる方法では、基板の反りをある程度矯正することは可能であるものの、フレキシブル基板などフィルム状で薄く反り変形の大きい種類の基板に対しては、正しく面合わせした状態で基板を確実に固定することができない。このため従来形状や厚みの異なる種々の基板を対象とする場合には、ねじ式やばね式のクランプ機構などの基板押さえ機構を備えた専用治具を用いることが考えられるが、この場合には多種類の基板を簡易な機構で固定することが困難である。
【０００６】
そこで本発明は、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる基板固定装置および基板固定方法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】
請求項１記載の基板固定装置は、基板搬送用のキャリアに保持された基板を作業位置において下方から下受けして固定する基板固定装置であって、前記作業位置に配置され上面に前記キャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材と、前記基板の上面に載置され下面が基板の上面に当接する基板当接部材と、前記下受け部材の上方に位置する前記基板当接部材に吸引力を作用させることにより前記基板を前記キャリアに押し付けるとともにこのキャリアを前記下受け面に押し付けて固定する吸引手段とを備え、前記吸引手段は、前記基板当接部材を真空吸着するために前記下受け部材に設けられた吸引部およびこの吸引部から真空吸引する真空吸引手段である。
【００１３】
請求項２記載の基板固定方法は、基板搬送用のキャリアに保持された基板を作業位置において下方から下受けして固定する基板固定方法であって、前記作業位置に配置され上面に前記キャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、前記キャリアに保持され且つ基板当接部材が上面に載置された基板を位置させる位置合わせ工程と、この下受け部材の上方に位置する前記基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させることにより前記基板を前記キャリアに押し付けるとともにこのキャリアを前記下受け面に押し付けて固定する基板固定工程とを含み、前記基板固定工程において、前記下受け部材に設けられた吸引部から真空吸引することにより前記基板当接部材を真空吸着する。
【００１９】
本発明によれば、作業位置に配置されキャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、キャリアによって保持され基板当接部材が上面に載置された基板を位置させ、基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させて基板をキャリアに押し付けるとともにキャリアを下受け面に押し付けて固定することにより、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の基板固定装置の斜視図、図２は本発明の実施の形態１の基板固定装置の側面図、図３は本発明の実施の形態１の基板固定装置の部分断面図である。
【００２１】
まず図１を参照して基板固定装置の構造を説明する。この基板固定装置は、電子部品実装装置の実装位置（作業位置）に配置され、フレキシブル基板など薄くて撓み易い基板を対象として、基板搬送用のキャリアに保持された状態の基板を下方から下受けして固定する機能を有するものである。図１において、Ｘテーブル２、Ｙテーブル３より成る移動テーブル１上には、ベースプレート４が装着されており、ベースプレート４の上面の中央部には、基板を下受けして高さ位置を保持する下受け部材５が配設されている。
【００２２】
下受け部材５は、矩形のブロック５ａの上面に凸部７を設けた形状となっており、凸部７の上面は基板を保持したキャリアの下面に当接して下受けする下受け面７ａとなっている。下受け面７ａには、キャリア吸着用の吸着溝７ｂおよび後述する基板当接部材吸着用の吸着パッド８が設けられている。吸着溝７ｂおよび吸着パッド８は、吸引管１７を介して真空吸引手段１８に接続されている。
【００２３】
ベースプレート４上面の下受け部材５の両側方には、シリンダ９が垂直姿勢で配設されており、シリンダ９のロッド９ａはＸ方向に配設された搬送レール１０に結合されている。搬送レール１０上では薄いフィルム状の基板１３を保持したキャリア１１が図示しない搬送機構によって搬送され、実装位置に位置決めされる。
【００２４】
基板１３は、板状の基板当接部材１５とキャリア１１との間に挟み込まれた形で搬送され、この実装位置において、基板１３の部品実装位置１３ａには、基板当接部材１５に設けられた開口部１５ａを介して電子部品１６が実装ヘッド（図示省略）によって実装される。なお、図１においては、キャリア１１を搬送レール１０から、また基板当接部材１５をキャリア１１から離した状態を示している。搬送レール１０は、基板１３を搬送して位置決めする基板搬送手段となっている。
【００２５】
シリンダ９を駆動することにより、搬送レール１０はガイド部材１０ａによって案内されて上下動する。搬送レール１０はキャリア１１の両側部を下方から支持する支持部となっており、シリンダ９は、キャリア１１に保持された基板１３を下受け部材５に対して相対的に昇降させる昇降手段となっている。搬送レール１０を下降させた状態では、キャリア１１の下面は下受け面７ａに当接し、上下方向の位置が固定される。
【００２６】
ここでキャリア１１および基板１３の上面に載置される基板当接部材１５について説明する。キャリア１１は矩形の板部材であり、上面に基板１３全体を載置可能な大きさとなっている。キャリア１１の長手方向の両端部には、下受け面７ａの吸着パッド８に対応した位置に吸着パッド８が挿通可能な大きさの開口部１１ａが設けられている。
【００２７】
キャリア１１の上面には、基板当接部材１５の対角コーナ部、基板１３の対角コーナ部に相当する位置に、それぞれ位置決めピン１２ａ、１２ｂが立設されている。基板１３に設けられた位置決め孔１３ｂに位置決めピン１２ｂを嵌合させることにより、基板１３はキャリア１１に対して位置決め状態で保持される。そしてさらにこの基板１３の上に基板当接部材１５を重ね、基板当接部材１５に設けられた位置決め孔１５ｂに位置決めピン１２ａを嵌合させることにより、基板当接部材１５はキャリア１１に対して位置決めされる。
【００２８】
基板１３をキャリア１１に保持させ、さらに基板当接部材１５を載置した状態で搬送レール１０を下降させると、下受け面７ａがキャリア１１の下面に当接するとともに、吸着パッド８がキャリア１１の開口部１１ａを挿通して基板当接部材１５の下面に当接する。
【００２９】
下受け面７ａの吸着溝７ｂは、基板１３の各部品実装位置１３ａを囲むように配置されており、下受け面７ａにキャリア１１が当接した状態で真空吸引手段１８を駆動することにより、キャリア１１は下受け面７ａに真空吸着により保持される。これとともに、基板当接部材１５は吸着パッド８によって下面側から吸引され、この吸引力によって基板１３はキャリア１１に押し付けられ、さらにキャリア１１が下受け面７ａに対して押し付けられ固定される。このようにして位置決めされ固定された基板１３に対して、電子部品１６が実装される。
【００３０】
上記構成において、吸着パッド８は基板当接部材５を真空吸着するために下受け部材５に設けられた吸引部となっている。そして吸着パッド８および真空吸引手段１８は、下受け部材５の上方に位置する基板当接部材１５に吸引力を作用させることにより、基板１３をキャリア１１に押し付けるとともに、このキャリアを下受け面７ａに押し付けて固定する吸引手段となっている。
【００３１】
次に図２、図３を参照して基板固定方法について説明する。まず、基板１３が載置され、さらにその上から基板当接部材１５が装着されたキャリア１１を搬送レール１０によって搬送して図２（ａ）に示すように、実装位置に配置された下受け部材５上に位置させる（位置合わせ工程）。図３（ａ）は、このときのキャリア１１および下受け部材５のＹ方向の断面を示しており、基板１３の下方および基板１３の前後両端側には吸着溝７ｂ、吸着パッド８がそれぞれ位置している。
【００３２】
図２（ｂ）、図３（ｂ）は、シリンダ９のロッド９ａを没入させて搬送レール１０を下降させ、吸引管１７から真空吸引した状態を示している。この状態では、キャリア１１の下面が下受け面７ａに当接して支持され、搬送レール１０から離れる。そしてキャリア１１の下面が吸着溝７ｂによって真空吸引されるとともに、基板当接部材１５の下面には吸着パッド８が当接し、基板当接部材１５には真空吸引による吸引力が作用する。そしてこの吸引力により、基板１３がキャリア１１に対して押し付けられるとともに、キャリア１１が下受け面７ａに押し付けられ固定される（基板固定工程）。
【００３３】
これにより、フィルム状のフレキシブル基板など、薄くて撓みやすい基板１３を対象とする場合にあっても、基板１３を安定した状態で位置決めし、固定することができる。このとき、基板当接部材１５の装着は、ねじやばねを用いた基板クランプ機構を必要とせず、単に位置決め孔によってキャリア１１に位置合わせして載置するのみでよい。このためキャリア製作コストを低減するとともに、基板をキャリアにセットする際の作業を簡略化することができる。
【００３４】
なお上記実施の形態では、キャリア１１を吸引するための吸着溝７ｂと、基板当接部材１５を吸引するための吸着パッド８を共通の真空吸引回路に接続して同時に真空吸引する例を示しているが、基板吸引用と基板当接部材吸引用とにそれぞれ個別の真空吸引回路を設けるようにしてもよい。これにより、キャリアと基板当接部材をそれぞれ適正吸引力・適正タイミングで吸引することができ、さらに安定した基板固定が実現される。以下に示す各実施の形態において、真空吸引によって基板および基板当接部材を固定する場合についても同様である。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２の基板固定装置の動作説明図である。本実施の形態２は、実施の形態１において予め基板１３とともにキャリア１１に装着される基板当接部材１５を、実装位置に固定的に取り付けるようにしたものである。本実施の形態においては、基板１３はキャリア１１に保持され上面がフリーな状態で搬送される。
【００３６】
図４（ａ）において、位置決めテーブル１上のベースプレート４には、実施の形態１と同様の下受け部材５が配置されており、下受け部材５の側方には、実施の形態１と同様に搬送レール１０がシリンダ９によって昇降自在に配設されている。搬送レール１０の下降時の高さ位置は、搬送レール１０に設けられた位置決め部材２１が、ベースプレートに設けられたストッパボルト２０に当接することによって位置決めされる。
【００３７】
下受け部材５の上方に位置する搬送レール１０の上面には、フィルム状の可撓性部材よりなる基板当接部材１５Ａがボルト固定によって取り付けられている。搬送レール１０には、上流側から搬送され基板当接部材１５Ａの下方に入り込んだキャリア１１が位置決めされ、下受け部材５の上方に位置する（位置合わせ工程）。キャリア１１には予め基板１３がセットされており、基板１３は、キャリア１１に設けられた位置決めピン１２によって、キャリア１１に対して位置合わせされている。
【００３８】
基板当接部材１５Ａには、図１に示す基板当接部材１５と同様の開口部が設けられており、この開口部は実施の形態１に示す開口部１５ａと同様にキャリア１１に保持された基板１３の部品搭載位置１３ａに対応している。さらに基板当接部材１５Ａには、基板１３の幅よりも外側に相当する位置に、基板当接部材１５Ａを構成する膜を蛇腹状に折り曲げた屈曲部２２が長手方向に連続して設けられている。これにより屈曲部２２より内側の基板当接部材１５Ａは、屈曲部２２を介して上下方向の変位が許容されるようになっている。
【００３９】
図４（ｂ）は、シリンダ９のロッド９ａを没入させて搬送レール１０を下降させ、図２（ｂ）と同様に吸着溝７ｂおよび吸着パッド８から真空吸引した状態を示している。搬送レール１０を下降させることにより、まずキャリア１１の下面が下受け面７ａに当接して支持され、搬送レール１０から離れる。そして位置決め部材２１がストッパボルト２０に当接し、搬送レール１０が高さ方向に位置決めされる。
【００４０】
これにより、基板１３の下面が吸着溝７ｂによって真空吸引されるとともに、基板当接部材１５Ａの下面に吸着パッド８が当接し、基板当接部材１５Ａには真空吸引による吸引力が作用する。そしてこの吸引力により、基板当接部材１５Ａが下方に変位して基板１３を下受け面７ａに押し付け固定する（基板固定工程）。
【００４１】
すなわち上記構成では、基板当接部材１５Ａは実装位置に基板１３を搬送する搬送レール１０に取り付けられ、この搬送レール１０に対して下受け部材５を相対的に昇降させる昇降手段を備えた構成となっている。そして本実施の形態２における下受け部材５による基板固定においては、基板固定工程に先立って、搬送レール１０を下降させて、搬送レール１０に対して下受け部材５を相対的に昇降させる基板昇降工程を含む形態となっている。この構成によれば、基板１３を保持するキャリア１１に実施の形態１のような基板当接部材１５をその都度載置する必要が無く、キャリア１１への基板装着作業をさらに簡略化することができる。
【００４２】
（実施の形態３）
図５は本実施の形態３の基板固定装置の部分斜視図である。図５は、図１に示す基板固定装置と同様の機能を有する基板固定装置を構成する各部のうち、下受け部材、キャリア、基板および基板当接部材のみを示しており、図外の位置決めテーブル、搬送レール、真空吸引手段などは、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００４３】
図５において、基板１３１には複数の部品搭載位置１３１ａが形成されており、各部品搭載位置１３１ａの両側にはスリット１３１ｃが長手方向に形成されている。基板１３１は、スリット１３１ｃに対応した位置に長手方向に連続したスリット１１１ａが設けられたキャリア１１１に保持される。基板１３１のキャリア１１１への位置決めは、基板１３１の位置決め穴１３１ｂにキャリア１１１の位置決めピン１２を嵌合させることにより行われる。そして、部品搭載位置１３１ａに対応した開口部１５１ａが設けられた基板当接部材１５１は、同じ位置決めピン１２を位置決め孔１５１ｂに嵌合させることによって、基板１３１の上面に位置合わせされ載置される。
【００４４】
下受け部材５１に設けられた凸部７１の上面はキャリア１１１の下面に当接して下受けする下受け面７１ａとなっており、下受け面７１ａには、スリット１３１ｃの位置に対応して長手方向に連続した吸着溝７１ｂが形成されている。下受け部材５によってキャリア１１１に保持された基板１３１を下受けして固定する際には、基板１３１を保持したキャリア１１１の下面に下受け面７１ａを当接させ、吸着溝７１ｂから真空吸引する。
【００４５】
これにより、下受け部材５１に設けられた吸引部である吸着溝７１ｂから、キャリア１１１のスリット１１ａおよび基板１３１のスリット１３１ｃを介して基板当接部材１５１に対して真空吸引による吸引力が作用する。そしてこの吸引力により、基板１３１がキャリア１１１に対して押し付けられるとともに、キャリア１１１が下受け面７１ａに押し付けられ固定される。すなわち、本実施の形態３においては、基板１３１には基板１３１を貫通する基板貫通孔としてのスリット１３１ｃが設けられており、この基板貫通孔の少なくとも一部を介して基板当接部材１５１を真空吸着する形態となっている。なお基板当接部材１５１として、テープや樹脂フィルムの様な可撓性部材採用してもよい。
【００４６】
（実施の形態４）
図６は本実施の形態４の基板固定装置の部分斜視図である。図６は、図１に示す基板固定装置と同様の機能を有する基板固定装置を構成する各部のうち、下受け部材、キャリア、基板および基板当接部材のみを示しており、図外の位置決めテーブル、搬送レールなどは、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００４７】
図６において、基板１３２には格子状に複数の部品搭載位置１３２ａが形成されており、各部品搭載位置１３２ａを区分する境界には、個片分割用のスリット１３２ｃが縦横方向に形成されている。基板１３２は矩形平板状のキャリア１１２に保持され、基板１３２のキャリア１１２への位置決めは、基板１３２の位置決め穴１３２ｂに、キャリア１１２の位置決めピン１２を嵌合させることにより行われる。ここでキャリア１１２は非磁性の金属（例えばオーステナイト系ステンレス鋼など）を矩形平板状に加工したものである。
【００４８】
基板１３２の上面に載置される基板当接部材１５２は、磁性体の金属（例えばマルテンサイト系ステンレス鋼など）で製作されている。基板当接部材１５２には部品搭載位置１３２ａに対応した開口部１５２ａが格子状に設けられており、基板当接部材１５２は、キャリア１１２の同じ位置決めピン１２を位置決め孔１５２ｂに嵌合させることによって、基板１３２の上面に位置合わせされる。
【００４９】
下受け部材５２に設けられた凸部７２の上面はキャリア１１２の下面に当接して下受けする下受け面７２ａとなっており、下受け面７２ａにはキャリア１１２を吸着保持するための吸着溝７２ｂが設けられており、さらに吸着溝７２ｂの内側には複数のマグネット２３が埋設されている。下受け部材５２によってキャリア１１２に保持された基板１３２を下受けして固定する際には、基板１３２を保持したキャリア１１２の下面に対して下受け面７２ａを当接させ、真空吸引手段１８（図１参照）を駆動して吸着溝７２ｂから真空吸引する。
【００５０】
これにより、キャリア１１２が下受け面７２ａに吸着されるとともに、下受け部材５２に設けられた引磁手段であるマグネット２３によって、キャリア１１２および基板１３２を介して磁性体の基板当接部材１５２に対して吸引力としての磁力が作用する。そしてこの吸引力により、基板１３２はキャリア１１２に対して押し付けられるとともに、このキャリア１１２が下受け面７２ａに押し付けられ固定される。すなわち、本実施の形態４においては、基板当接部材１５２が磁性体であり、マグネット２３が基板１５２を磁力によって吸引する吸引手段となっている。
【００５１】
（実施の形態５）
図７は本実施の形態５の基板固定装置の部分斜視図である。図７は、図１に示す基板固定装置と同様の機能を有する基板固定装置を構成する各部のうち、下受け部材、キャリア、基板および基板当接部材のみを示しており、図外の位置決めテーブルや真空吸引手段などは、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００５２】
図７において、基板１３３は小型のパッケージ基板であり、複数個がキャリア１１３に保持されて一括して取り扱われる。キャリア１１３には、基板１３３を１個づつ収容する矩形凹部状の基板収容部１１３ａが格子状に形成されており、基板収容部１１３ａの底面には、基板１３３を吸着保持するための吸引孔１１３ｃが設けられている。基板収容部１１３ａが幅方向（搬送方向と直交する方向）に並んだ各列の間には、キャリア１１３の厚みを貫通するスリット１１３ｂが幅方向に設けられている。
【００５３】
各基板収容部１１３ａ内に基板１３３を収容したキャリア１１３には、上面全体を覆って薄膜状のキャリア１５３が載置される。キャリア１５３には、基板収容部１１３ａの位置に対応して開口部１５３ａが格子状に設けられており、キャリア１１３に設けられた位置決めピン１２を位置決め孔１５３ｂに嵌合させることにより、基板当接部材１５３はキャリア１１３に位置合わせされる。そして部品実装時には、キャリア１１３ごと位置決めされ固定された複数の基板１３３に対して、開口部１５３ａを介して基板１３３に電子部品１６が搭載される。
【００５４】
下受け部材５３に設けられた凸部７３の上面は、キャリア１１３の下面に当接して下受けする下受け面７３ａとなっており、下受け面７３ａには、キャリア１１３のスリット１１３ｂの位置に対応して吸着溝７３ｂが幅方向に形成されている。さらに下受け面７３ａには、基板収容部１１３ａの各列位置に対応した位置に、吸着溝７３ｃが幅方向に連続して形成されている。真空吸引手段１８（図１参照）を駆動することにより、吸着溝７３ｂ、７３ｃから真空吸引する。
【００５５】
下受け部材５３によってキャリア１１３に保持された基板１３３を下受けして固定する際には、上面に基板当接部材１５３が載置された状態のキャリア１１３の下面に下受け面７３ａを当接させ、吸着溝７３ｂ、７３ｃから真空吸引する。吸着溝７３ｃからの真空吸引により、吸引孔１１３ｃを介して各基板収容部１１３ａ内が真空吸引され、これにより基板１３３は各基板収容部１１３ａ内に吸着保持される。
【００５６】
そして吸着溝７３ｃからの真空吸引により、キャリア１１３のスリット１１３ｂを介して真空吸引による吸引力が基板当接部材１５３に対して作用する。そしてこの吸引力により、基板１３３がキャリア１１３に対して押し付けられるとともに、キャリア１１３が下受け面７３ａに押し付けられ固定される。なお基板収容部１１３ａの深さは、基板１３３を基板収容部１１３ａに収容した状態において、基板１３３の上面がキャリア１１３の上面よりもわずかに上に突出する寸法設定となっている。
【００５７】
上記各実施の形態において示したように、本発明の基板固定装置は、キャリアに保持された状態の基板の上面に載置された基板当接部材に対して、下受け部材から吸引力を作用させることにより、基板をキャリアに対して押し付けるとともにこのキャリアを下受け部材に押し付けるようにしたものである。
【００５８】
これにより、個片分割用のスリットが予め形成された基板であっても、確実に下受けして固定することができる。またフレキシブル基板などフィルム状で薄く反り変形の大きい種類の基板であっても、基板押さえ機構を備えた専用治具を用いること無く、反りを矯正した状態で固定することができ、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、作業位置に配置されキャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、キャリアによって保持され基板当接部材が上面に載置された基板を位置させ、基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させて基板をキャリアに押し付けるとともにキャリアを下受け面に押し付けて固定するようにしたので、様々な種類の基板を確実かつ簡易的な機構で固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の基板固定装置の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の基板固定装置の側面図
【図３】本発明の実施の形態１の基板固定装置の部分断面図
【図４】本発明の実施の形態２の基板固定装置の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態３の基板固定装置の部分斜視図
【図６】本発明の実施の形態４の基板固定装置の部分斜視図
【図７】本発明の実施の形態５の基板固定装置の部分斜視図
【符号の説明】
５、５１，５２，５３ 下受け部材
７ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ 下受け面
７ｂ、７１ｂ、 吸着溝
９ シリンダ
１０ 搬送レール
１１ キャリア
１２ 位置決めピン
１３、１３１，１３２，１３３ 基板
１５，１５１，１５２，１５３ 基板当接部材
１８ 真空吸引手段
２３ マグネット
Claims (2)
- 基板搬送用のキャリアに保持された基板を作業位置において下方から下受けして固定する基板固定装置であって、前記作業位置に配置され上面に前記キャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材と、前記基板の上面に載置され下面が基板の上面に当接する基板当接部材と、前記下受け部材の上方に位置する前記基板当接部材に吸引力を作用させることにより前記基板を前記キャリアに押し付けるとともにこのキャリアを前記下受け面に押し付けて固定する吸引手段とを備え、前記吸引手段は、前記基板当接部材を真空吸着するために前記下受け部材に設けられた吸引部およびこの吸引部から真空吸引する真空吸引手段であることを特徴とする基板固定装置。
- 基板搬送用のキャリアに保持された基板を作業位置において下方から下受けして固定する基板固定方法であって、前記作業位置に配置され上面に前記キャリアに当接して下受けする下受け面が設けられた下受け部材の上方に、前記キャリアに保持され且つ基板当接部材が上面に載置された基板を位置させる位置合わせ工程と、この下受け部材の上方に位置する前記基板当接部材に吸引手段によって吸引力を作用させることにより前記基板を前記キャリアに押し付けるとともにこのキャリアを前記下受け面に押し付けて固定する基板固定工程とを含み、前記基板固定工程において、前記下受け部材に設けられた吸引部から真空吸引することにより前記基板当接部材を真空吸着することを特徴とする基板固定方法。
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