JPH01194490A - セラミック配線基板の製造方法 - Google Patents
セラミック配線基板の製造方法Info
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- JPH01194490A JPH01194490A JP2002488A JP2002488A JPH01194490A JP H01194490 A JPH01194490 A JP H01194490A JP 2002488 A JP2002488 A JP 2002488A JP 2002488 A JP2002488 A JP 2002488A JP H01194490 A JPH01194490 A JP H01194490A
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Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック配線基板の製造方法に関し、より詳
細には高密度の配線パターンを有する回路基板や半導体
素子収納用パッケージ等に適用されるセラミック配線基
板の製造方法に関するものである。
細には高密度の配線パターンを有する回路基板や半導体
素子収納用パッケージ等に適用されるセラミック配線基
板の製造方法に関するものである。
従来、セラミック配線基板における配線パターンの形成
にあたっては、セラミックのグリーンシート(未焼成セ
ラミツクシート)表面に高融点金属から成る導体ペース
トをスクリーン印刷法により印刷塗布し、しかる後、こ
れを約1500℃の温度で焼成する厚膜方法が採用され
ており、セラミック配線基板にリードピンやヒートシン
ク等の金具を取り付ける場合には、前記配′fLiA基
板に設けられた配線パターンを構成する配線層に銀ロウ
等のロウ材を介しロウ材、けする方法が採用されている
。
にあたっては、セラミックのグリーンシート(未焼成セ
ラミツクシート)表面に高融点金属から成る導体ペース
トをスクリーン印刷法により印刷塗布し、しかる後、こ
れを約1500℃の温度で焼成する厚膜方法が採用され
ており、セラミック配線基板にリードピンやヒートシン
ク等の金具を取り付ける場合には、前記配′fLiA基
板に設けられた配線パターンを構成する配線層に銀ロウ
等のロウ材を介しロウ材、けする方法が採用されている
。
一方、近年に至り、セラミック配線基板はLSI等の集
積回路と同様に配線パターンの高密度化が要求されつつ
あり、従来の厚膜方法では配線層の微細化が困難である
ことから、厚膜方法に代わりイオンブレーティング法、
スパッタ法等を用いた薄膜方法が提案され、例えばセラ
ミック基板表面にT i + Cr等から成る接着層と
Ag、Cu、Ni、Pb等から成るバリア層を順次スパ
ッタリング等によって層着させ、しかる後、これらの層
をエツチング加工法により所定の配線パターンに形成す
るとともに、前記バリア層上に主導体層としてのAuを
めっきにより層着させることによって高密度の配線パタ
ーンを有するセラミック配線基板が形成されている。
積回路と同様に配線パターンの高密度化が要求されつつ
あり、従来の厚膜方法では配線層の微細化が困難である
ことから、厚膜方法に代わりイオンブレーティング法、
スパッタ法等を用いた薄膜方法が提案され、例えばセラ
ミック基板表面にT i + Cr等から成る接着層と
Ag、Cu、Ni、Pb等から成るバリア層を順次スパ
ッタリング等によって層着させ、しかる後、これらの層
をエツチング加工法により所定の配線パターンに形成す
るとともに、前記バリア層上に主導体層としてのAuを
めっきにより層着させることによって高密度の配線パタ
ーンを有するセラミック配線基板が形成されている。
尚、前記薄膜方法により配線パターンが形成されたセラ
ミック配線基板はその表面に高密度の配線パターンが形
成されているため、各配線パターンを外部の電気回路に
正確、かつ確実に接続するためにはセラミック基板の寸
法精度を大幅に向上させるとともに配線パターンの形成
位置を正確とする必要があり、通常セラミック基板はそ
の外表面をラッピングや研磨等の機械加工を施し、所定
の寸法精度となしている。
ミック配線基板はその表面に高密度の配線パターンが形
成されているため、各配線パターンを外部の電気回路に
正確、かつ確実に接続するためにはセラミック基板の寸
法精度を大幅に向上させるとともに配線パターンの形成
位置を正確とする必要があり、通常セラミック基板はそ
の外表面をラッピングや研磨等の機械加工を施し、所定
の寸法精度となしている。
しかしながら、この薄膜方法を用いて配線パターンを形
成したセラミック配線基板はセラミック基板の寸法精度
を向上させるためにその表面にラッピングや研磨等の機
械加工が施こされており、該機械加工はセラミック基板
表面の結晶を削り取る加工方法であることからセラミッ
ク基板表面の結晶組織内には微小で、且つ角部が角張っ
たクラックが多量に残留している。そのため前記セラミ
ック基板表面に層着された配線パターンを構成する配線
層にリードピンやヒートシンク等の金具を銀ロウ等のロ
ウ材を介しロウ付けした場合、ロウ付けの際に発生する
応力が配線層に印加され、同時にこれがセラミック基板
表面の結晶Mi織内に存在するクラックの角張った角部
に集中して微小なりランクを大きく成長させてしまい、
その結果、セラミック基板表面から配線層の層着されて
いる結晶が脱落して配線層のセラミック基板に対する密
着強度が大幅に低下するという不都合を生じていた。
成したセラミック配線基板はセラミック基板の寸法精度
を向上させるためにその表面にラッピングや研磨等の機
械加工が施こされており、該機械加工はセラミック基板
表面の結晶を削り取る加工方法であることからセラミッ
ク基板表面の結晶組織内には微小で、且つ角部が角張っ
たクラックが多量に残留している。そのため前記セラミ
ック基板表面に層着された配線パターンを構成する配線
層にリードピンやヒートシンク等の金具を銀ロウ等のロ
ウ材を介しロウ付けした場合、ロウ付けの際に発生する
応力が配線層に印加され、同時にこれがセラミック基板
表面の結晶Mi織内に存在するクラックの角張った角部
に集中して微小なりランクを大きく成長させてしまい、
その結果、セラミック基板表面から配線層の層着されて
いる結晶が脱落して配線層のセラミック基板に対する密
着強度が大幅に低下するという不都合を生じていた。
本発明は上記欠点に鑑み案出されもので、その目的とす
るところは、配線層のセラミック基板に対する密着強度
を大とし、配線層にリードピン、ヒートシンク等の金具
を取り付けることが可能な高密度の配線パターンを有す
るセラミック配線基板の製造方法を提供するものである
。
るところは、配線層のセラミック基板に対する密着強度
を大とし、配線層にリードピン、ヒートシンク等の金具
を取り付けることが可能な高密度の配線パターンを有す
るセラミック配線基板の製造方法を提供するものである
。
本発明のセラミック配線基板の製造方法は、アルミナ質
焼結体より成るセラミック基板表面を研磨加工した後、
1050乃至1560°Cの温度にて再焼成し、その後
、上記再焼成したアルミナ質焼結体より成るセラミック
基板上に接着層、バリア層および主導体層の3層構造を
有する配線層を層着させることを特徴とするものである
。
焼結体より成るセラミック基板表面を研磨加工した後、
1050乃至1560°Cの温度にて再焼成し、その後
、上記再焼成したアルミナ質焼結体より成るセラミック
基板上に接着層、バリア層および主導体層の3層構造を
有する配線層を層着させることを特徴とするものである
。
次に本発明のセラミック配線基板の製造方法について詳
細に説明する。
細に説明する。
まずアルミナ質焼結体より成るセラミック基板を準備す
る。このセラミック基板は、例えばアルミナ、シリカ等
のセラミック原料粉末に適当な溶剤、溶媒を添加混合し
て泥漿物を作り、これを従来周知のドクターブレード法
によりシート状と成すとともに約1500℃の温度で焼
成することによって製作される。
る。このセラミック基板は、例えばアルミナ、シリカ等
のセラミック原料粉末に適当な溶剤、溶媒を添加混合し
て泥漿物を作り、これを従来周知のドクターブレード法
によりシート状と成すとともに約1500℃の温度で焼
成することによって製作される。
次に上記セラミック基板はその寸法精度を高いものとす
るためにダイシング等の切断および平面研磨やランプ研
磨等の表面研磨加工を施し、その後、1050乃至15
60℃の温度で再焼成する。この再焼成処理は、セラミ
ック基板にダイシングや研磨加工等を施した際に形成さ
れるクラックの角張った角部を丸味を有するものにかえ
る作用を為し、これによって後述の配線パターンを構成
する配線層にリードピン等の金具をロウ付けし、ロウ付
けの際の応力がクラックに印加されたとしても該応力は
クラックの角部に集中することはなく、クラックの成長
が抑制される。
るためにダイシング等の切断および平面研磨やランプ研
磨等の表面研磨加工を施し、その後、1050乃至15
60℃の温度で再焼成する。この再焼成処理は、セラミ
ック基板にダイシングや研磨加工等を施した際に形成さ
れるクラックの角張った角部を丸味を有するものにかえ
る作用を為し、これによって後述の配線パターンを構成
する配線層にリードピン等の金具をロウ付けし、ロウ付
けの際の応力がクラックに印加されたとしても該応力は
クラックの角部に集中することはなく、クラックの成長
が抑制される。
そして次に前記セラミック基板表面にイオンブレーティ
ング法、スパッタ法等の気圧成長法によってTiから成
る接着層とW、Moの少なくとも1種を主成分とするバ
リア層、例えばTiとWとの合金又はMoとCuとの合
金から成るバリア層を順次層若させ、更にその上にCL
IINIの少なくとも1種を主成分とする主導体層を前
記気相成長法もしくはめっき法により層着させ配線層を
形成する。次に前記接着層、バリア層及び主導体層から
成る導電層をエツチング加工法によって所定の配線パタ
ーンとし、しかる後、前記配線層上に銅(Cu)、コバ
ール(Fe−Ni−Co合金)から成るリードピン等の
金具をロウ材を介してロウ付けし、最終製品としてのセ
ラミック配線基板が完成する。
ング法、スパッタ法等の気圧成長法によってTiから成
る接着層とW、Moの少なくとも1種を主成分とするバ
リア層、例えばTiとWとの合金又はMoとCuとの合
金から成るバリア層を順次層若させ、更にその上にCL
IINIの少なくとも1種を主成分とする主導体層を前
記気相成長法もしくはめっき法により層着させ配線層を
形成する。次に前記接着層、バリア層及び主導体層から
成る導電層をエツチング加工法によって所定の配線パタ
ーンとし、しかる後、前記配線層上に銅(Cu)、コバ
ール(Fe−Ni−Co合金)から成るリードピン等の
金具をロウ材を介してロウ付けし、最終製品としてのセ
ラミック配線基板が完成する。
尚、前記リードピン等の金具のロウ付けは、還元雰囲気
、例えば湿式水素あるいは加湿フォーミングガス()1
2/NZ)中、約700乃至1050℃の温度で行われ
る。
、例えば湿式水素あるいは加湿フォーミングガス()1
2/NZ)中、約700乃至1050℃の温度で行われ
る。
また、前記配線層上にリードピン等の金具をロウ付けす
る場合、ロウ付けの際に発生する応力がセラミック基板
表面に存在するクラックに作用したとしても該クラック
はその角部が丸味を有していることから応力の集中がな
く、クラックの成長に起因して発生するセラミック基板
表面結晶の脱落を皆無として配線層のセラミック基板に
対する密着強度を極めて高いものとすることができる。
る場合、ロウ付けの際に発生する応力がセラミック基板
表面に存在するクラックに作用したとしても該クラック
はその角部が丸味を有していることから応力の集中がな
く、クラックの成長に起因して発生するセラミック基板
表面結晶の脱落を皆無として配線層のセラミック基板に
対する密着強度を極めて高いものとすることができる。
本発明におけるアルミナ質焼結体より成るセラミック基
板の再焼成温度は、1050°C未満ではセラミック基
板表面の結晶!1J1s内に存在するクラックの角張っ
た角部を丸味を有するものにかえることが不十分となり
、金具をロウ付けする際の応力によってセラミック基板
表面の結晶が脱落し、配線層のセラミック基板に対する
密着強度が低下してしまい、また前記再焼成温度が15
60°Cを越えるとセラミック基板に歪みが生じ所定の
寸法精度を維持することができなくなり、また基板自体
の強度が弱くなることからアルミナ質焼結体から成るセ
ラミック基板の再焼成温度は1050乃至1560°C
の範囲に限定される。
板の再焼成温度は、1050°C未満ではセラミック基
板表面の結晶!1J1s内に存在するクラックの角張っ
た角部を丸味を有するものにかえることが不十分となり
、金具をロウ付けする際の応力によってセラミック基板
表面の結晶が脱落し、配線層のセラミック基板に対する
密着強度が低下してしまい、また前記再焼成温度が15
60°Cを越えるとセラミック基板に歪みが生じ所定の
寸法精度を維持することができなくなり、また基板自体
の強度が弱くなることからアルミナ質焼結体から成るセ
ラミック基板の再焼成温度は1050乃至1560°C
の範囲に限定される。
尚、前記配線層を構成する主導体層はその上部に更にA
u、 Pt、 Pb等の耐蝕性、導電性に優れた貴金属
層を設け、これによって配線層の酸化防止、半田濡れ性
、ワイヤボンディング性を向上させてもよい。
u、 Pt、 Pb等の耐蝕性、導電性に優れた貴金属
層を設け、これによって配線層の酸化防止、半田濡れ性
、ワイヤボンディング性を向上させてもよい。
次に、本発明の作用効果を下記に示す実験例に基づいて
説明する2 実験例 1 アルミナ質焼結体から成るセラミック基板表面を250
番相当のダイヤモンド砥石で平面研削加工または320
番相当の砥粒を用いてラッピング加工し、しかる後、上
記加工済セラミック基板を1050乃至1560°Cの
温度で再焼成し評価試料を得、同時に再焼成しないもの
を比較試料として準備する。
説明する2 実験例 1 アルミナ質焼結体から成るセラミック基板表面を250
番相当のダイヤモンド砥石で平面研削加工または320
番相当の砥粒を用いてラッピング加工し、しかる後、上
記加工済セラミック基板を1050乃至1560°Cの
温度で再焼成し評価試料を得、同時に再焼成しないもの
を比較試料として準備する。
次にこれら評価試料及び比較試料としてのセラミック基
板を各々洗浄し、各基板表面にスパッタリング法により
Tiの接着層を0.1 μm 、、 Ti1Oχ残部−
よりなるTi−W合金のバリア層を1μmおよびCuの
主導体層を3μm順次層着し、エツチング加工法により
lX1mmのドツトパターンの配線層に加工した。
板を各々洗浄し、各基板表面にスパッタリング法により
Tiの接着層を0.1 μm 、、 Ti1Oχ残部−
よりなるTi−W合金のバリア層を1μmおよびCuの
主導体層を3μm順次層着し、エツチング加工法により
lX1mmのドツトパターンの配線層に加工した。
そして次に上記ドツト部にKovar製金具を銀金具(
BAg8またはAg)を用いて還元性雰囲気中850乃
至1030℃の熱処理を10分間行ってロウ付けした。
BAg8またはAg)を用いて還元性雰囲気中850乃
至1030℃の熱処理を10分間行ってロウ付けした。
かくして得られた評価試料及び比較試料の上記金具を垂
直方向に引張り、金具の配線層に対する引張り強度を測
定し、ロウ付強度とした。
直方向に引張り、金具の配線層に対する引張り強度を測
定し、ロウ付強度とした。
また、同様にして前記lX1mmのドツトパターンの配
線層を有する評価試料及び比較試料を、金具のロウ付は
条件と同様の還元性雰囲気中850乃至1030℃の熱
処理を10分間行い、その後配線層表面にめっき法によ
りNiを1μm3更にAuを2μm層着させるとともに
測定用金具を半田付けした。
線層を有する評価試料及び比較試料を、金具のロウ付は
条件と同様の還元性雰囲気中850乃至1030℃の熱
処理を10分間行い、その後配線層表面にめっき法によ
りNiを1μm3更にAuを2μm層着させるとともに
測定用金具を半田付けした。
そしてその後、前記金具を垂直に引張り、その引張り強
度を測定して、配線層のセラミック基板に対する密着強
度とした。
度を測定して、配線層のセラミック基板に対する密着強
度とした。
その結果、平面研削加工を施した後、再焼成しない比較
試料のロウ付強度は1.24Kg/mm2以下、配線層
の密着強度は1.44Kg/mm2以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が5.23
Kg/mm”、配線層の密着強度が5.56Kg/mm
2であった。
試料のロウ付強度は1.24Kg/mm2以下、配線層
の密着強度は1.44Kg/mm2以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が5.23
Kg/mm”、配線層の密着強度が5.56Kg/mm
2であった。
また、ラッピング加工を施した後、再焼成しない比較試
料のロウ付は強度は1.31Kg/mm2以下、配線層
の密着強度は1.45KH/mm”以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が5.43
Kg/nun2、配線層の密着強度が5.51Kg/m
m2であった。
料のロウ付は強度は1.31Kg/mm2以下、配線層
の密着強度は1.45KH/mm”以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が5.43
Kg/nun2、配線層の密着強度が5.51Kg/m
m2であった。
清」■(二と
実験例1と同様の方法により、洗浄済セラミック基板表
面にイオンブレーティング法によりTiの接着層を0.
1 μm s Moのバリア層を1μmおよびCuの主
導体層を0.5μm層着するとともにエツチング加工法
によりl X1mmのドツトパターンの配線層に加工
し、還元性雰囲気中で850℃の温度にて熱処理を行っ
た後、配線層の上部にNi層を無電解めっき法によって
層着した。
面にイオンブレーティング法によりTiの接着層を0.
1 μm s Moのバリア層を1μmおよびCuの主
導体層を0.5μm層着するとともにエツチング加工法
によりl X1mmのドツトパターンの配線層に加工
し、還元性雰囲気中で850℃の温度にて熱処理を行っ
た後、配線層の上部にNi層を無電解めっき法によって
層着した。
次いで実験例1と同様の方法によりロウ付強度及び配線
層の密着強度を測定した。
層の密着強度を測定した。
その結果、平面研削加工を施した後、再焼成しない比較
試料のロウ付強度は1.21Kg/mm”以下、配線層
の密着強度は2.31Kg/mm2以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が5.18
Kg/mm”、配線層の密着強度が5.OIKg/mm
”であった。
試料のロウ付強度は1.21Kg/mm”以下、配線層
の密着強度は2.31Kg/mm2以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が5.18
Kg/mm”、配線層の密着強度が5.OIKg/mm
”であった。
また、ラッピング加工を施した後、再焼成しない比較試
料のロウ付は強度は1.25Kg/mm”以下、配線層
の密着強度は2.42Kg/mm”以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が4.95
Kg/rrm”、配線層の密着強度が4.91Kg7m
m2であった。
料のロウ付は強度は1.25Kg/mm”以下、配線層
の密着強度は2.42Kg/mm”以下であるのに対し
、本発明の再焼成した評価試料はロウ付強度が4.95
Kg/rrm”、配線層の密着強度が4.91Kg7m
m2であった。
以上詳述した通り、本発明のセラミック配線基板の製造
方法によれば、研磨加工したアルミナ質焼結体より成る
セラミック基板を1050乃至1560”cの温度で再
焼成することから、研磨加工の際にセラミック基板表面
に形成されたクラックはその角部がすべて丸味を有した
ものにかわり、配線層にリードピンやヒートシンク等の
金具をロウ付けする場合、ロウ付けの際の応力がクラッ
クに応力が印加されたとしても該タラ・7りは大きく成
長することが一切なく、その結果、配線層にリードピン
やヒートシンク等の金具を強固に取着することが可能と
なる。
方法によれば、研磨加工したアルミナ質焼結体より成る
セラミック基板を1050乃至1560”cの温度で再
焼成することから、研磨加工の際にセラミック基板表面
に形成されたクラックはその角部がすべて丸味を有した
ものにかわり、配線層にリードピンやヒートシンク等の
金具をロウ付けする場合、ロウ付けの際の応力がクラッ
クに応力が印加されたとしても該タラ・7りは大きく成
長することが一切なく、その結果、配線層にリードピン
やヒートシンク等の金具を強固に取着することが可能と
なる。
Claims (2)
- (1) アルミナ質焼結体より成るセラミック基板表面
を研磨加工した後、1050乃至1560℃の温度にて
再焼成し、その後、上記再焼成したアルミナ質焼結体よ
り成るセラミック基板上にチタン(Ti)から成る接着
層と、タングステン(W)、モリブデン(Mo)の少な
くとも1種を主成分とするバリア層と、銅(Cu)、ニ
ッケル(Ni)の少なくとも1種を主成分とする主導体
層とを順次設けて成る配線層を具備せしめたことを特徴
とするセラミック配線基板の製造方法。 - (2) 前記配線層のうち少なくとも接着層とバリア層
が気相成長法により形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のセラミック配線基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63020024A JP2631118B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | セラミック配線基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63020024A JP2631118B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | セラミック配線基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01194490A true JPH01194490A (ja) | 1989-08-04 |
JP2631118B2 JP2631118B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=12015515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63020024A Expired - Lifetime JP2631118B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | セラミック配線基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2631118B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04349692A (ja) * | 1991-05-28 | 1992-12-04 | Kyocera Corp | セラミック配線基板の製造方法 |
JPH06125171A (ja) * | 1992-10-12 | 1994-05-06 | Sumitomo Kinzoku Ceramics:Kk | セラミックス基板の製造方法 |
JP2019524615A (ja) * | 2016-06-24 | 2019-09-05 | クロミス,インコーポレイテッド | 多結晶セラミック基板およびその製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6250077A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-04 | Babcock Hitachi Kk | 隅肉溶接方法 |
JPS62291154A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Kyocera Corp | セラミツク配線基板 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP63020024A patent/JP2631118B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6250077A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-04 | Babcock Hitachi Kk | 隅肉溶接方法 |
JPS62291154A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Kyocera Corp | セラミツク配線基板 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04349692A (ja) * | 1991-05-28 | 1992-12-04 | Kyocera Corp | セラミック配線基板の製造方法 |
JPH06125171A (ja) * | 1992-10-12 | 1994-05-06 | Sumitomo Kinzoku Ceramics:Kk | セラミックス基板の製造方法 |
JP2019524615A (ja) * | 2016-06-24 | 2019-09-05 | クロミス,インコーポレイテッド | 多結晶セラミック基板およびその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2631118B2 (ja) | 1997-07-16 |
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