JP5588466B2 - タッチパネルの配線構造 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板の平面上にセンサー電極を外部接続部まで引き出すメタル配線パターンが配線されたタッチパネルの配線構造に関し、更に詳しくは、一方側がセンサー電極に接続する連結パターンの他方側に、絶縁コートに形成されたスルーホールを介してメタル配線パターンが接続するタッチパネルの配線構造に関する。

タッチパネルは、入力操作領域に接近、若しくは接触する入力操作体の操作位置を検出して上位処理装置へ出力する入力デバイスであり、その検出原理によって、抵抗膜方式、静電容量方式、電磁誘導方式など種々の方式に分けられる。このうち、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルは、入力操作領域となる絶縁基板上に入力操作体の接近や接触を検知する１又は複数のセンサー電極が形成され、各センサー電極は、入力操作領域の周囲に配線される配線パターンによって、センサー電極は外部接続部まで引き出され、入力操作によりセンサー電極に発生する電気信号が、配線パターンと外部接続を介して入力操作位置を検出する外部検出回路に出力される。

このようなタッチパネルは、通常、その内方に配置される液晶パネルなどの表示装置とともに用いられ、表示装置の表示を見ながらタッチパネルの入力操作領域へ入力操作を行うので、絶縁基板は透明なガラス基板で形成され、センサー電極には、透明導電製材料であるＩＴＯ（酸化インジウム錫）被膜などが使用されている。一方、入力操作によりセンサー電極に発生し配線パターンに流れる電気信号は微弱であるので、配線パターンには、透明性が要求されるセンサー電極より更に単位長さあたりの抵抗値が低いＭＡＭ（Ｍｏ（モリブデン）・Ａｌ（アルミニウム）・Ｍｏ）を積層させた三層構造の金属）等の導電性金属材料が用いられている。

また、配線パターンに流れる電気信号が微弱であるので、周囲の静電容量の変化やノイズによる影響を減じるために、その周囲をグランドパターンで囲っているタッチパネルが知られている（特許文献１）。

従って、図６、図７に示すように、配線パターン１０１とセンサー電極１０２との間にグランドパターン１０３が形成されている場合には、絶縁コート１０４を介してグランドパターン１０３を跨ぐ導電性の連結パターン１０５により、センサー電極１０２と引き出しパターン１０１間を電気接続する必要があった。

この従来のタッチパネルの配線構造１００は、始めに、ガラス基板１０６上の表面全体にスパッタリングによりＩＴＯの薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、センサー電極１０２、配線パターン１０１及びグランドバターン１０３を形成するガラス基板１０６上の領域を残してＩＴＯの薄膜をエッチングしてパターンニングする。

同様の工程で、ＭＡＭの薄膜及び絶縁合成樹脂の薄膜をパターンニングし、図７に示すように、センサー電極１０２、配線パターン１０１及びグランドバターン１０３が絶縁合成樹脂からなる絶縁コート１０４で覆われ、絶縁コート１０４のセンサー電極１０２と配線パターン１０５の上方の一部の絶縁コート１０４がエッチングで除去され、一対のスルーホールＴＨ１、ＴＨ２が形成される。ここで、配線パターン１０１とグランドパターン１０３の形成領域には、同一のＭＡＭの薄膜がパターンニングして形成されるが、外部接続部１１０まで配線したパターンを配線パターン１０１とし、一部を接地させたパターンをグランドパターン１０３とする。

スルーホールＴＨ１とＴＨ２の内底面には、それぞれセンサー電極１０２を形成するＩＴＯの薄膜と配線パターン１０１を形成するＭＡＭの薄膜が臨み、スルーホールＴＨ１、ＴＨ２の内底面とその間の絶縁コート１０４上に連続して導電性の連結パターン１０５を形成することにより、グランドバターン１０３を乗り越えて、センサー電極１０２と配線パターン１０１が連結パターン１０５により電気接続される。その後、表面全体を絶縁性のトップコート１０７で覆い、タッチパネルが製造される。

特開２００４−３５５５４５号公報

上述のタッチパネルの配線構造１００では、絶縁コート１０４の薄膜をエッチングして、スルーホールＴＨ１、ＴＨ２を形成するが、細幅の配線パターン１０１上にスルーホールＴＨ２を形成しなければならないので、微細加工が要求される。フォトレジスト塗布後にフォトリソグラフィ技術によりパターンニングを行い、その後、ウェットエッチングにより、ＴＨ１、ＴＨ２を形成し、さらに、エッチング工程の残渣の除去を目的として、ドライエッチングによる洗浄を行い、最終的に、ＴＨ１、ＴＨ２が形成される。

スルーホールＴＨ２の内底面は、連結パターン１０５により覆われるまで、配線パターン１０１を構成するＭＡＭの薄膜が直接露出するので、加工工程でケミカルアタックを受けやすい。加えて、スルーホールＴＨ２の内底面に臨むＭＡＭの薄膜は、スルーホールＴＨ２の形成過程でドライエッチングによる酸化がすすみ、その後にスルーホールＴＨ２の内底面に形成される連結パターン１０１との密着性が損なわれ、接続不良の原因となる恐れがあった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、配線パターン上の絶縁コートをエッチングしてスルーホールを形成しても、配線パターンと連結パターンとが確実に電気接続するタッチパネルの配線構造を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１のタッチパネルの配線構造は、絶縁基板の平面上に配線され、前記平面上に形成されたセンサー電極と外部接続部とを電気接続する配線パターンと、センサー電極と配線パターンとの間を横切る導電パターンと、導電パターンと配線パターンを覆う絶縁コートと、絶縁コートを介して導電パターンを跨ぎ、一方側がセンサー電極に接続し、他方側が配線パターン上の絶縁コートに形成されたスルーホールを介して配線パターンに電気接続する連結パターンとを備え、配線パターンは、メタル配線パターンの表面に酸化金属薄膜層を有して形成され、スルーホール内において、前記連結パターンは、表面が露出した前記酸化金属薄膜層に接続され、前記酸化金属薄膜層は、前記メタル配線パターン上に積層して形成され、前記酸化金属薄膜層と前記メタル配線パターンとが、フォトリソグラフィ法を用いた同一のパターンニング工程で形成されることを特徴とする

本発明の配線構造は、配線パターン上のスルーホールの内底面に、金属薄膜よりも加工工程でのケミカルアタックによるダメージを受けにくい酸化金属薄膜層が臨んだ状態で連結パターンと接続されるので、連結パターンとの密着性が損なわれない。配線パターンは、メタル配線パターンの少なくとも一部に酸化金属薄膜層を有して形成されており、連結パターンとスルーホールに臨む酸化金属薄膜層を介してセンサー電極に電気接続する。

また、メタル配線パターンを形成する金属皮膜上に酸化金属薄膜層を形成する酸化金属被膜を成膜し、フォトリソグラフィ法を用いた同一のパターンニング工程で、配線パターンの周囲を同時にエッチングし、メタル配線パターン上に酸化金属薄膜層が積層された配線パターンを一度のパターンニング工程で形成できる。

請求項２のタッチパネルの配線構造は、メタル配線パターンがモリブデンとアルミニウムを含む導電材料で形成されることを特徴とする。

モリブデンとアルミニウムは、スパッタリングのターゲット材料として成膜が容易であり、酸化インジウム錫被膜等の酸化金属薄膜層に対して電気的接触特性に優れる。尚、モリブデンとアルミニウムを含む導電材料として、Ｍｏ又はＭｏ合金・Ａｌ又はＡｌ合金・Ｍｏ又はＭｏ合金からなる３層構造を用いて、メタル配線パターンを形成してもよい。

請求項３のタッチパネルの配線構造は、前記酸化金属薄膜層及び前記センサー電極が、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ＺｉｎＯｘｉｄｅ）の内の一つであることを特徴とする。

これらは、光学特性、電気特性、耐久性などの点から本発明の用途に好適であり、また、エッチング特性の面からも、酸化金属薄膜層とメタル配線パターンを同一のパターニング工程で形成するのに適している。

請求項４のタッチパネル配線構造の製造方法は、絶縁基板の平面上に、金属薄膜を形成する工程と、前記平面全体に酸化金属薄膜を形成させる工程と、前記金属薄膜と前記酸化金属薄膜とをエッチングすることによって、前記酸化金属薄膜のみからなるセンサー電極と、前記金属薄膜と前記酸化金属薄膜とが積層してなる導電パターンと配線パターンとを一度に形成する工程と、前記センサー電極と前記導電パターンと前記配線パターンとを覆う絶縁コートを形成する工程と、前記絶縁コートの一部をドライエッチングして除去することによって、前記配線パターンをなす酸化金属薄膜が露出するスルーホールを形成する工程と、前記絶縁コートを介して前記導電パターンを跨ぎ、一方側が前記センサー電極に接続し、他方側が前記スルーホールを介して前記配線パターンに電気接続する連結パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする。

メタル配線パターンを形成する金属皮膜上に、酸化金属薄膜層を形成する酸化金属被膜を成膜する。

請求項１の発明によれば、酸化金属薄膜層が臨むスルーホールに対して連結パターンが接続されているので、スルーホールを形成する過程におけるスルーホールの内底面のケミカルアタック、もしくは、酸化による劣化がなく、スルーホールでの配線パターンの酸化金属薄膜層と連結パターンとの電気接続不良が生じることがない。

また、メタル配線パターン上に酸化金属薄膜層が積層された配線パターンを一度のパターンニング工程で形成できる。

請求項２の発明によれば、メタル配線パターンを高精度で配線でき、酸化金属薄膜層と安定して電気接続する。

請求項３の発明によれば、良好な光学特性、電気特性、耐久性を得ることができる。

請求項４の発明によれば、メタル配線パターン上に酸化金属薄膜層が積層された配線パターンを一度のパターンニング工程で形成できる。

本発明の参考例に係るタッチパネルの配線構造１のトップコート１５の図示を省略した要部平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った位置で切断したタッチパネルの配線構造１の縦断面図である。 タッチパネルの配線構造１のスルーホールＴＨを形成する工程を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係るタッチパネルの配線構造２０の要部縦断面図である。 タッチパネルの配線構造２０のスルーホールＴＨを形成する工程を示す縦断面図である。 従来のタッチパネルの配線構造１００のトップコート１０７の図示を省略した要部平面図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿った位置で切断したタッチパネルの配線構造１００の縦断面図である。

以下、本発明の参考例に係るタッチパネルの配線構造１を、図１乃至図３を用いて説明する。本参考例では、携帯電話機などの電子機器の入力装置として取り付けられ、ガラス基板２の平面に沿って形成された透明センサー電極３の静電容量の変化から、そのセンサー電極３に接近する入力操作体の入力操作位置を検出する静電容量方式のタッチパネル１０で説明する。

タッチパネル１０のガラス基板２の平面には、多数のセンサー電極３が直交するＸＹ方向に沿って互いに絶縁してマトリックス状に形成され、各センサー電極３は、それぞれ各センサー電極３に電気接続する配線パターン５によってガラス基板２の平面の一部の外部接続部４まで引き出されている。

全ての配線パターン５は、外部接続部４において整列して配線され、異方性導電接着剤等を介してフレキシブル配線基板の対応する電極に接続され、外部接続部４を介して各センサー電極３が、入力操作を検出する図示しない検出回路に接続される。センサー電極３に入力操作体が接近すると、そのセンサー電極３についての静電容量の変化を表す電気信号が発生し、検出回路は、その電気信号が発生したセンサー電極３の配置位置から入力操作位置を検出する。

配線パターン５に流れる電気信号が、周囲の浮遊容量の変化や、電磁ノイズの影響を受けないように、図１に示すように、配線パターン５の両側に沿って所定の間隔を隔ててグランドパターン６が形成されている。従って、特定の配線パターン５は、対応して電気接続するセンサー電極３との間にグランドパターン６が形成されている場合があり、このグランドパターン６と絶縁して配線パターン５とセンサー電極３間を電気接続するために、図２に示すように、絶縁コート７を介してグランドパターン６を跨ぐ連結パターン８により両者を電気接続している。

連結パターン８の両側をセンサー電極３と配線パターン５へ電気接続するために、連結パターン８の両側で、センサー電極３と配線パターン５上を覆う絶縁コート７に、それぞれスルーホールＴＨ１、ＴＨ２が形成されている。配線パターン５は、酸化金属被膜から形成する酸化金属薄膜層５１上に金属皮膜から形成するメタル配線パターン５２がスルーホールＴＨ２の部位を除いて積層して形成され、図２に示すように、スルーホールＴＨ２の内底面には、酸化金属薄膜層５１のみが露出している。

従って、連結パターン８は、その一方側でスルーホールＴＨ１内に露出するセンサー電極３に接続し、他方側でスルーホールＴＨ２内に露出する酸化金属薄膜層５１に接続し、センサー電極３は、連結パターン８と酸化金属薄膜層５１を介してメタル配線パターン５２に電気接続する。

センサー電極３、連結パターン８及び配線パターン５が形成されたガラス基板２の平面側全体は、図２に示すように、透明な絶縁樹脂からなるトップコート９で覆われ、センサー電極３や配線パターン５が保護される。

以下、このタッチパネルの配線構造１についての製造工程を説明する。本実施の形態にかかる静電容量方式のタッチパネル１０では、検出位置の検出分解能を上げるために、ガラス基板２の平面に多数のセンサー電極３を挟ピッチで互いに絶縁して配置する必要があり、また、各センサー電極３に電気接続する配線パターン５も、センサー電極３の周囲の限られた配線領域にセンサー電極３の数に相当する本数の配線パターン５を互いに絶縁して配線する必要があることから、これらのガラス基板２上に積層して形成される各部は、μｍ単位で成膜した皮膜を、フォトリソグラフィ法でパターンニングして形成する微細加工を繰り返して形成される。

始めに、化学強化したガラス基板２の平面上に、センサー電極３、グランドパターン６及び酸化金属薄膜層５１となるＩＴＯ（酸化インジウム錫）の皮膜をスパッタリングで成膜する。センサー電極３には、その内方に配置される表示装置の表示が目視でき、薄膜からパターニングしてガラス基板２上に形成容易である透明導電材料として、連結パターン８とともに、ＩＴＯを用いるので、酸化金属薄膜層５１も同一のＩＴＯから形成することにより、センサー電極３の形成工程で酸化金属薄膜層５１も形成できる。

続いて、ＩＴＯの皮膜全体をフォトレジストで覆い、フォトマスクによりセンサー電極３、グランドパターン６及び配線パターン５を形成する領域のみを露光し、他の部分をエッチングして、ＩＴＯからなるセンサー電極３、グランドパターン６の下地及び酸化金属薄膜層５１をパターンニングする。

その後、スパッタリングでＭＡＭの皮膜を表面全体に成膜し、フォトリソグラフィ法でパターンニングして、ＩＴＯからなるグランドパターン６の下地と酸化金属薄膜層５１の上層に、ＭＡＭからなるグランドパターン６とメタル配線パターン５２を形成する。ＭＡＭは、Ｍｏ（モリブデン）・Ａｌ（アルミニウム）・Ｍｏを積層させた三層構造の金属皮膜であり、下層に積層されたＩＴＯと、物理的、化学的、電気的接触特性に優れ、また電気抵抗率が低いことから、グランドパターン６や配線パターン５の単位長さあたりの抵抗値を低くすることかできる。ここで、メタル配線パターン５２は、グランドパターン６の近傍で後述するスルーホールＴＨ２が形成される部位を除く、酸化金属薄膜層５１上に配線され、従ってスルーホールＴＨ２が形成される部位には酸化金属薄膜層５１が露出している。

センサー電極３とグランドパターン６と配線パターン５の表面は、スパッタリングでシリカ（ＳｉＯ２）等の皮膜からなる絶縁コート７で覆われ、図３に示すように、グランドパターン６の両側のスルーホールＴＨ１とスルーホールＴＨ２が形成される部位の絶縁コート７は、フォトリソグラフィ法でのエッチングで取り除かれる。スルーホールＴＨ１、ＴＨ２の形成には、微細加工精度及び安定した電気接続が要求されるので、エッチング後の絶縁コート７の残渣を除去するため、反応性ガスを吹き付けて絶縁コート７を気化させるドライエッチングで洗浄を行う。ドライエッチングにより、スルーホールＴＨ１、ＴＨ２の内底面には、センサー電極３と酸化金属薄膜層５１が露出するが、いずれもＩＴＯであるので、酸化がすすんで劣化するようなことがない。

また、本参考例によれば、絶縁コート７をエッチングして形成するスルーホールＴＨ１、ＴＨ２の深さが同一となるので、同一のエッチング条件でスルーホールＴＨ１、ＴＨ２を形成できる。

続いて、再びスパッタリングにより、ＩＴＯの被膜を成膜し、フォトリソグラフィ法で連結パターン８となる部分をパターンニングして残し、絶縁コート７を介してグランドパターン６に掛け渡される連結パターン８により、スルーホールＴＨ１内のセンサー電極３とスルーホールＴＨ２内の酸化金属薄膜層５１とを電気接続する。スルーホールＴＨ２以外の部分では、酸化金属薄膜層５１上にメタル配線パターン５２が積層されるので、センサー電極３は、低抵抗のメタル配線パターン５２により外部接続部４へ引き出される。

尚、図２に示すセンサー電極３は、ＸＹ方向のいずれかに沿って配線される一方のセンサー電極３ｘであり、このセンサー電極３ｘに直交して配線される他方のセンサー電極３ｙは、センサー電極３ｘを覆う絶縁コート７上に、ＩＴＯの皮膜から上記連結パターン８とともに同一のパターンニング工程で形成される。従って、互いに絶縁して直交方向に配線されるセンサー電極３の製造工程に別の工程を加えずに、グランドパターン６を覆う絶縁コート７と連結パターン８を形成できる。

外部接続部４の各配線パターン５へフレキシブル配線基板の対応する電極を接続すると共に、配線パターン５の両側に所定間隔を隔てて形成されるグランドパターン６を接地し、外部接続部４を除く、表面の全体をロールコータなどを用いて透明な絶縁材料からなるトップコート９で覆い、タッチパネル１０が製造される。

次に、本発明の実施の形態に係るタッチパネルの配線構造２０を図４と図５で説明する。このタッチパネルの配線構造２０は、メタル配線パターン２１１上に酸化金属薄膜層２１２を積層して配線パターン２１とした構成でタッチパネルの配線構造１と異なるのみであり、タッチパネルの配線構造１と共通する構成については、同一の番号を付してその説明を省略する。

タッチパネルの配線構造２０は、始めにセンサー電極３を形成する入力操作領域の周囲のガラス基板２上に、スパッタリングでＭＡＭの皮膜を成膜しておく。

続いて、入力操作領域を含むガラス基板２の平面全体にＩＴＯの皮膜をスパッタリングで成膜し、フォトリソグラフィ法を用いて、センサー電極３、配線パターン２１及びグランドパターン６の部位を残してＭＡＭとＩＴＯの皮膜をエッチングする。その結果、ＩＴＯからなるセンサー電極３と、ＭＡＭのメタル配線パターン２１１上にＩＴＯの酸化金属薄膜層２１２が積層する配線パターン２１と、ＩＴＯで覆われたＭＡＭ
のグランドパターン６が、一度のパターンニング工程で形成される。

その後、図５に示すように、参考例と同様の工程で形成した絶縁コート７のスルーホールＴＨ１、ＴＨ２の部位を、ドライエッチングで洗浄する。このドライエッチングの工程でも、形成するスルーホールＴＨ１、ＴＨ２の内底面には、それぞれＩＴＯのセンサー電極３と酸化金属薄膜層２１２が露出するので、ＭＡＭのメタル配線パターン２１１が酸化して劣化することがない。

絶縁コート７を介してグランドパターン６を跨ぐ連結パターン８の両側は、スルーホールＴＨ１内でセンサー電極３に接続し、スルーホールＴＨ２内で酸化金属薄膜層２１２に接続するので、センサー電極３は、連結パターン８、酸化金属薄膜層２１２及び酸化金属薄膜層２１２に積層するメタル配線パターン２１１を介して、外部接続部４まで引き出される。

上述の各実施の形態では、センサー電極３の上方の絶縁コート７にスルーホールＴＨ１を形成したが、連結パターン８をセンサー電極３に接続できれば、必ずしもスルーホールＴＨ１を形成しなくてもよい。

また、連結パターン８は、グランドパターン６を絶縁して跨ぐ例で説明したが、センサー電極３と対応する配線パターン５、２２間を、他の配線パターン５、２２と絶縁して跨ぐ連結パターン８によって接続するものであっても本発明を適用できる。

また、上述の実施形態において、酸化金属薄膜層をＩＴＯ薄膜、金属薄膜であるＭＡＭをＭｏ・Ａｌ・Ｍｏの３層構造で例記しているが、酸化金属薄膜層をＩＴＯ、ＩＧＯ、ＩＺＯの何れか、又は、必要によりこれらを積層した構造に、金属被膜であるＭＡＭを、Ｍｏ又はＭｏ合金・Ａｌ又はＡｌ合金・Ｍｏ又はＭｏ合金の３層構造に置き換えても何ら問題なく、ガラス基板上に薄膜を成膜する工程は、スパッタリングに限らず、真空蒸着法など他の方法で成膜してもよい。

配線パターンを他の導電パターンを跨いで対応するセンサー電極に接続させるタッチパネルの配線構造に適している。

１、２０ タッチパネルの配線構造
３ センサー電極
５ 配線パターン
６ グランドパターン（導電パターン）
７ 絶縁コート
２１ 配線パターン
５１ 酸化金属薄膜層
５２ メタル配線パターン
２１１ メタル配線パターン
２１２ 酸化金属薄膜層
ＴＨ スルーホール

Claims (4)

1. 絶縁基板の平面上に配線され、前記平面上に形成されたセンサー電極と外部接続部とを電気接続する配線パターンと、
   センサー電極と配線パターンとの間を横切る導電パターンと、
   導電パターンと配線パターンを覆う絶縁コートと、
   絶縁コートを介して導電パターンを跨ぎ、一方側がセンサー電極に接続し、他方側が配線パターン上の絶縁コートに形成されたスルーホールを介して配線パターンに電気接続する連結パターンとを備え、
   前記配線パターンは、メタル配線パターンの表面に酸化金属薄膜層を有して形成され、
   前記スルーホール内において、前記連結パターンは表面が露出した前記酸化金属薄膜層に接続され、
   前記酸化金属薄膜層は、前記メタル配線パターン上に積層して形成され、前記酸化金属薄膜層と前記メタル配線パターンとが、フォトリソグラフィ法を用いた同一のパターンニング工程で形成されることを特徴とするタッチパネルの配線構造。
2. 前記メタル配線パターンが、モリブデンとアルミニウムを含む導電材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの配線構造。
3. 前記酸化金属薄膜層及び前記センサー電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ＺｉｎＯｘｉｄｅ）の内の一つであることを特徴とする、請求項１または２記載のタッチパネルの配線構造。
4. 絶縁基板の平面上に、
   金属薄膜を形成する工程と、
   前記平面全体に酸化金属薄膜を形成させる工程と、
   前記金属薄膜と前記酸化金属薄膜とをエッチングすることによって、前記酸化金属薄膜のみからなるセンサー電極と、前記金属薄膜と前記酸化金属薄膜とが積層してなる導電パターンと配線パターンとを一度に形成する工程と、
   前記センサー電極と前記導電パターンと前記配線パターンとを覆う絶縁コートを形成する工程と、
   前記絶縁コートの一部をドライエッチングして除去することによって、前記配線パターンをなす酸化金属薄膜が露出するスルーホールを形成する工程と、
   前記絶縁コートを介して前記導電パターンを跨ぎ、一方側が前記センサー電極に接続し、他方側が前記スルーホールを介して前記配線パターンに電気接続する連結パターンを形成する工程と、
   を含むことを特徴とするタッチパネル配線構造の製造方法。

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