JPH10247757A - 光通信用発光モジュール - Google Patents
光通信用発光モジュールInfo
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- JPH10247757A JPH10247757A JP9048799A JP4879997A JPH10247757A JP H10247757 A JPH10247757 A JP H10247757A JP 9048799 A JP9048799 A JP 9048799A JP 4879997 A JP4879997 A JP 4879997A JP H10247757 A JPH10247757 A JP H10247757A
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- driver
- semiconductor laser
- heat sink
- emitting module
- light emitting
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
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-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱特性に優れ、かつＧbit/s 帯での超高速
動作を可能にする。 【解決手段】 ＬＤドライバＩＣ（４）を基板（９）を
介さずに直接ヒートシンク（１０）上に搭載し、これを
実現するために基板（９）の形状を最適化し、さらにＬ
Ｄ（１）とＬＤドライバＩＣ（４）を直接ワイヤボンデ
ィングする。
動作を可能にする。 【解決手段】 ＬＤドライバＩＣ（４）を基板（９）を
介さずに直接ヒートシンク（１０）上に搭載し、これを
実現するために基板（９）の形状を最適化し、さらにＬ
Ｄ（１）とＬＤドライバＩＣ（４）を直接ワイヤボンデ
ィングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光伝送シス
テム用の光送信器として用いられ、小型で低消費電力な
ドライバ内蔵型の光通信用発光モジュールに関する。
テム用の光送信器として用いられ、小型で低消費電力な
ドライバ内蔵型の光通信用発光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】高速信号を電気・光変換するドライバ内
蔵型の光通信用発光モジュールでは、次の相反するもの
が要求されていた。第１は、高速特性を満足するため
に、半導体レーザ（以下「ＬＤ」という。）とＬＤドラ
イバを可能な限り近くに配置する必要があった。第２
は、ＬＤを温度コントロールするためのペルチェ素子の
熱負荷を最小限とするために、ＬＤとＬＤドライバを熱
的に分離して配置する必要があった。この要求に応える
従来のドライバ内蔵型の光通信用発光モジュールの構造
を図３に示す。
蔵型の光通信用発光モジュールでは、次の相反するもの
が要求されていた。第１は、高速特性を満足するため
に、半導体レーザ（以下「ＬＤ」という。）とＬＤドラ
イバを可能な限り近くに配置する必要があった。第２
は、ＬＤを温度コントロールするためのペルチェ素子の
熱負荷を最小限とするために、ＬＤとＬＤドライバを熱
的に分離して配置する必要があった。この要求に応える
従来のドライバ内蔵型の光通信用発光モジュールの構造
を図３に示す。
【０００３】図３において、ＬＤ１は、光出力モニタ用
のフォトダイオード（以下「ＰＤ」という）５を搭載し
たサブキャリア６や温度検出用のサーミスタ８とともに
サブマウント２上に搭載され、そのサブマウント２がペ
ルチェ素子３の上に配置されている。一方、ＬＤドライ
バＩＣ４は基板９に実装され、基板９はヒートシンク１
０上に装着されている。ＬＤドライバＩＣ４への電気入
力信号およびＬＤドライバＩＣ４からＬＤ１への駆動信
号等は、基板上の配線パターン７とボンディングワイヤ
１２を介して伝えられる。そして、これらが同一のパッ
ケージまたはモジュールへ収納される。
のフォトダイオード（以下「ＰＤ」という）５を搭載し
たサブキャリア６や温度検出用のサーミスタ８とともに
サブマウント２上に搭載され、そのサブマウント２がペ
ルチェ素子３の上に配置されている。一方、ＬＤドライ
バＩＣ４は基板９に実装され、基板９はヒートシンク１
０上に装着されている。ＬＤドライバＩＣ４への電気入
力信号およびＬＤドライバＩＣ４からＬＤ１への駆動信
号等は、基板上の配線パターン７とボンディングワイヤ
１２を介して伝えられる。そして、これらが同一のパッ
ケージまたはモジュールへ収納される。
【０００４】この構造では、ＬＤドライバＩＣ４で発生
する熱がＬＤ１側に流入しにくいように、ＬＤドライバ
ＩＣ４をペルチェ素子３から分離して別のヒートシンク
１０上に搭載することにより、熱的な分離を図ってい
る。また、高速特性を満足するために、基板９上に搭載
されたＬＤドライバＩＣ４からボンディングワイヤ１
２、基板上の配線パターン７を通じてＬＤ１へと到達す
る距離を可能な限り短くするように実装している。
する熱がＬＤ１側に流入しにくいように、ＬＤドライバ
ＩＣ４をペルチェ素子３から分離して別のヒートシンク
１０上に搭載することにより、熱的な分離を図ってい
る。また、高速特性を満足するために、基板９上に搭載
されたＬＤドライバＩＣ４からボンディングワイヤ１
２、基板上の配線パターン７を通じてＬＤ１へと到達す
る距離を可能な限り短くするように実装している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示す従
来の構造は、数百Ｍbit/s 程度の信号を電気・光変換す
ることを想定しており、Ｇbit/s 帯での超高速動作およ
び超高速動作に伴う温度上昇に関して考慮されていな
い。そのため、次のような問題点があった。通常、ＬＤ
ドライバＩＣは高速になればなるほど消費電力が増大し
て発熱量が増える。一方、従来技術のようにＬＤドライ
バＩＣ４を基板９を介してヒートシンク１０に熱放散す
る構造では放熱効率に限界があり、高速になるに伴って
ＬＤドライバＩＣ４の発熱が増大した場合にＬＤ１側へ
流入する熱が増加する可能性がある。また、ＬＤ１とＬ
ＤドライバＩＣ４との間の接続は、２つのボンディング
ワイヤ１２と基板上の配線パターン７を介するために距
離が長くなり、数ｍｍ以下を実現することが難しく、Ｇ
bit/s 帯での超高速動作を実現することが困難であっ
た。
来の構造は、数百Ｍbit/s 程度の信号を電気・光変換す
ることを想定しており、Ｇbit/s 帯での超高速動作およ
び超高速動作に伴う温度上昇に関して考慮されていな
い。そのため、次のような問題点があった。通常、ＬＤ
ドライバＩＣは高速になればなるほど消費電力が増大し
て発熱量が増える。一方、従来技術のようにＬＤドライ
バＩＣ４を基板９を介してヒートシンク１０に熱放散す
る構造では放熱効率に限界があり、高速になるに伴って
ＬＤドライバＩＣ４の発熱が増大した場合にＬＤ１側へ
流入する熱が増加する可能性がある。また、ＬＤ１とＬ
ＤドライバＩＣ４との間の接続は、２つのボンディング
ワイヤ１２と基板上の配線パターン７を介するために距
離が長くなり、数ｍｍ以下を実現することが難しく、Ｇ
bit/s 帯での超高速動作を実現することが困難であっ
た。
【０００６】本発明は、ＬＤドライバＩＣで発生する熱
を速やかに外部に逃がすことができるとともに、ＬＤと
ＬＤドライバＩＣとの距離をさらに短くすることができ
るようにするものであり、放熱特性に優れかつＧbit/s
帯での超高速動作が可能なドライバ内蔵型の光通信用発
光モジュールを提供することを目的とする。
を速やかに外部に逃がすことができるとともに、ＬＤと
ＬＤドライバＩＣとの距離をさらに短くすることができ
るようにするものであり、放熱特性に優れかつＧbit/s
帯での超高速動作が可能なドライバ内蔵型の光通信用発
光モジュール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】本発明の光通信用発光モ
ジュールは、ＬＤドライバＩＣを基板を介さずに直接ヒ
ートシンク上に搭載し、これを実現するために基板の形
状を最適化し、さらにＬＤとＬＤドライバＩＣをダイレ
クトにワイヤボンディングすることを特徴とする。
ジュールは、ＬＤドライバＩＣを基板を介さずに直接ヒ
ートシンク上に搭載し、これを実現するために基板の形
状を最適化し、さらにＬＤとＬＤドライバＩＣをダイレ
クトにワイヤボンディングすることを特徴とする。
【０００８】従来構成では、ＬＤドライバＩＣで発生す
る熱が基板を介してヒートシンクに伝導される。しか
し、通常は基板の材料の方がヒートシンクより熱抵抗が
大きいので、ここで熱伝導効率が悪くなる。ところで、
基板は、ＬＤドライバＩＣへの電気信号の入出力のため
の配線、ＬＤドライバＩＣの安定化に必要とされる容量
や抵抗の実装のために必要なものであるが、ＬＤドライ
バＩＣは基板の上に乗っている必要はない。そこで、Ｌ
ＤドライバＩＣはヒートシンク上に直接配置し、配線パ
ターン、容量、抵抗等の実装は基板上で行うように基板
の形状を最適化し、ＬＤドライバＩＣと基板上の配線パ
ターンとの接続はワイヤボンディングを使用する。これ
により、熱伝導効率のよい構造が可能となる。
る熱が基板を介してヒートシンクに伝導される。しか
し、通常は基板の材料の方がヒートシンクより熱抵抗が
大きいので、ここで熱伝導効率が悪くなる。ところで、
基板は、ＬＤドライバＩＣへの電気信号の入出力のため
の配線、ＬＤドライバＩＣの安定化に必要とされる容量
や抵抗の実装のために必要なものであるが、ＬＤドライ
バＩＣは基板の上に乗っている必要はない。そこで、Ｌ
ＤドライバＩＣはヒートシンク上に直接配置し、配線パ
ターン、容量、抵抗等の実装は基板上で行うように基板
の形状を最適化し、ＬＤドライバＩＣと基板上の配線パ
ターンとの接続はワイヤボンディングを使用する。これ
により、熱伝導効率のよい構造が可能となる。
【０００９】さらに、この構造において、ＬＤとＬＤド
ライバＩＣの距離をできるだけ短くし、基板の配線パタ
ーンを介さずに直接ワイヤボンディングする。これによ
り、ＬＤとＬＤドライバＩＣは、Ｇbit/s 〜10Ｇbit/s
領域の超高速信号の伝達に支障のない距離まで近づける
ことができる。なお、両者の距離を短くしても、ＬＤド
ライバＩＣで発生する熱はヒートシンクを介して速やか
に外部に伝導すること、ボンディングワイヤの熱抵抗が
大きいこと等により、ＬＤドライバＩＣからＬＤへの熱
の流入は問題にならない。
ライバＩＣの距離をできるだけ短くし、基板の配線パタ
ーンを介さずに直接ワイヤボンディングする。これによ
り、ＬＤとＬＤドライバＩＣは、Ｇbit/s 〜10Ｇbit/s
領域の超高速信号の伝達に支障のない距離まで近づける
ことができる。なお、両者の距離を短くしても、ＬＤド
ライバＩＣで発生する熱はヒートシンクを介して速やか
に外部に伝導すること、ボンディングワイヤの熱抵抗が
大きいこと等により、ＬＤドライバＩＣからＬＤへの熱
の流入は問題にならない。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の光通信用発光モ
ジュールの第１の実施形態を示す。図において、ＬＤ１
は、ＰＤ５を搭載したサブキャリア６や温度検出用サー
ミスタ８とともにサブマウント２上に搭載され、そのサ
ブマウント２がペルチェ素子３の上に配置される。一
方、ＬＤドライバＩＣ４はヒートシンク１０上に直接搭
載される。基板９は、ＬＤドライバＩＣ４の搭載部分を
省いた形に加工されてヒートシンク１０上に装着され
る。ＬＤドライバＩＣ４への電気入力信号は、基板上の
配線パターン７と、基板９とＬＤドライバＩＣ４との間
のボンディングワイヤ１２を介して伝えられる。ＬＤド
ライバＩＣ４からＬＤ１への駆動信号は、ボンディング
ワイヤ１２を介して直接伝えられる。このボンディング
ワイヤ１２の長さは、2.5 ｍｍ程度以下にできる。そし
て、これらが同一のパッケージまたはモジュールへ収納
される。
ジュールの第１の実施形態を示す。図において、ＬＤ１
は、ＰＤ５を搭載したサブキャリア６や温度検出用サー
ミスタ８とともにサブマウント２上に搭載され、そのサ
ブマウント２がペルチェ素子３の上に配置される。一
方、ＬＤドライバＩＣ４はヒートシンク１０上に直接搭
載される。基板９は、ＬＤドライバＩＣ４の搭載部分を
省いた形に加工されてヒートシンク１０上に装着され
る。ＬＤドライバＩＣ４への電気入力信号は、基板上の
配線パターン７と、基板９とＬＤドライバＩＣ４との間
のボンディングワイヤ１２を介して伝えられる。ＬＤド
ライバＩＣ４からＬＤ１への駆動信号は、ボンディング
ワイヤ１２を介して直接伝えられる。このボンディング
ワイヤ１２の長さは、2.5 ｍｍ程度以下にできる。そし
て、これらが同一のパッケージまたはモジュールへ収納
される。
【００１１】第２は、本発明の光通信用発光モジュール
の第２の実施形態を示す。(a) は平面図、(b) は側面図
である。なお、第１の実施形態と共通するものは同一符
号を付している。図において、ＬＤ１およびサーミスタ
８は、凹型のサブマウント２とともにペルチェ素子３上
に搭載される。ＰＤ２を搭載したサブキャリア６とＬＤ
ドライバＩＣ４は、放熱フィンを一体化したヒートシン
ク１０上に直接設置される。また、ヒートシンク１０に
一体化された筐体の一部にはペルチェ素子３も搭載され
る。ＬＤ１とＬＤドライバＩＣ４は、ボンディングワイ
ヤ１２を介して接続される。その周辺には、容量や抵抗
等（図示せず）を実装した基板９が配置されている。Ｌ
ＤドライバＩＣ４と基板上の配線パターン７は、ボンデ
ィングワイヤ１２を介して接続される。
の第２の実施形態を示す。(a) は平面図、(b) は側面図
である。なお、第１の実施形態と共通するものは同一符
号を付している。図において、ＬＤ１およびサーミスタ
８は、凹型のサブマウント２とともにペルチェ素子３上
に搭載される。ＰＤ２を搭載したサブキャリア６とＬＤ
ドライバＩＣ４は、放熱フィンを一体化したヒートシン
ク１０上に直接設置される。また、ヒートシンク１０に
一体化された筐体の一部にはペルチェ素子３も搭載され
る。ＬＤ１とＬＤドライバＩＣ４は、ボンディングワイ
ヤ１２を介して接続される。その周辺には、容量や抵抗
等（図示せず）を実装した基板９が配置されている。Ｌ
ＤドライバＩＣ４と基板上の配線パターン７は、ボンデ
ィングワイヤ１２を介して接続される。
【００１２】本実施形態の特徴は、ＬＤドライバＩＣ４
が搭載されるヒートシンクと、放熱フィンと、ペルチェ
素子３の搭載部を一体化したヒートシンク１０を用い、
さらにその材料として良好な熱伝導度特性を有するもの
（例えばＣu/Ｗ等）を用い、粉体成形で一体形成したも
のを用いるところにある。ヒートシンクと放熱フィンが
一体化して短い距離であることから、ＬＤドライバＩＣ
４で発生する熱を速やかに外部に放散させることができ
る。また、ＬＤ１とＬＤドライバＩＣ４との接続も容易
に2.5 ｍｍ程度以下を実現できる。
が搭載されるヒートシンクと、放熱フィンと、ペルチェ
素子３の搭載部を一体化したヒートシンク１０を用い、
さらにその材料として良好な熱伝導度特性を有するもの
（例えばＣu/Ｗ等）を用い、粉体成形で一体形成したも
のを用いるところにある。ヒートシンクと放熱フィンが
一体化して短い距離であることから、ＬＤドライバＩＣ
４で発生する熱を速やかに外部に放散させることができ
る。また、ＬＤ１とＬＤドライバＩＣ４との接続も容易
に2.5 ｍｍ程度以下を実現できる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光通信用
発光モジュールは次の効果を有している。第１は、ＬＤ
ドライバＩＣを基板を介さずに直接ヒートシンク上に搭
載する構造により、放熱特性を改善してＬＤドライバＩ
Ｃが発生する熱がＬＤへ流入することを抑えることがで
きる。これにより、ＬＤの特性変動を低減しかつ寿命を
延ばし、またペルチェ素子の消費電力の低減を図ること
ができる。
発光モジュールは次の効果を有している。第１は、ＬＤ
ドライバＩＣを基板を介さずに直接ヒートシンク上に搭
載する構造により、放熱特性を改善してＬＤドライバＩ
Ｃが発生する熱がＬＤへ流入することを抑えることがで
きる。これにより、ＬＤの特性変動を低減しかつ寿命を
延ばし、またペルチェ素子の消費電力の低減を図ること
ができる。
【００１４】第２は、ＬＤとＬＤドライバＩＣの距離を
2.5ｍｍ以下にすることができるので、10Ｇbit/s 程度
までの超高速特性を保証することができる。さらに、通
常ＬＤ側に設置される50Ω程度の終端抵抗を省くことが
可能となり、終端抵抗で発生する消費電力と熱を削減す
ることができる。以上により、ドライバ内蔵型の光通信
用発光モジュールの高性能化、低電力化、品質向上およ
び信頼性向上を図ることができる。
2.5ｍｍ以下にすることができるので、10Ｇbit/s 程度
までの超高速特性を保証することができる。さらに、通
常ＬＤ側に設置される50Ω程度の終端抵抗を省くことが
可能となり、終端抵抗で発生する消費電力と熱を削減す
ることができる。以上により、ドライバ内蔵型の光通信
用発光モジュールの高性能化、低電力化、品質向上およ
び信頼性向上を図ることができる。
【図１】本発明の光通信用発光モジュールの第１の実施
形態を示す図。
形態を示す図。
【図２】本発明の光通信用発光モジュールの第２の実施
形態を示す図。
形態を示す図。
【図３】従来のドライバ内蔵型の光通信用発光モジュー
ルの構造を示す図。
ルの構造を示す図。
１ 半導体レーザ（ＬＤ） ２ サブマウント ３ ペルチェ素子 ４ ＬＤドライバＩＣ ５ フォトダイオード（ＰＤ） ６ サブキャリア ７ 配線パターン ８ サーミスタ ９ 基板 １０ ヒートシンク １２ ボンディングワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藁科 禎久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 京増 幹雄 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 ペルチェ素子上に搭載された半導体レー
ザと、半導体レーザドライバＩＣと、半導体レーザドラ
イバＩＣに入力電気信号等を導く配線パターンが形成さ
れる基板と、半導体レーザドライバＩＣおよび基板から
発生する熱をモジュール外へ伝導するヒートシンクとを
同一のパッケージ内に収納する光通信用発光モジュール
において、 前記半導体レーザドライバＩＣを前記ヒートシンクに直
接搭載し、前記半導体レーザと前記半導体レーザドライ
バＩＣとの間の信号線および前記基板と前記半導体レー
ザドライバＩＣとの間の信号線をそれぞれボンディング
ワイヤを介して接続することを特徴とする光通信用発光
モジュール。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光通信用発光モジュー
ルにおいて、 半導体レーザドライバＩＣを搭載するヒートシンクが、
ヒートシンクから外気に熱を放出するフィンおよびペル
チェ素子を搭載する筐体とともに、高熱伝導度特性を有
する材料を用いた粉体成形で一体形成されたことを特徴
とする光通信用発光モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048799A JPH10247757A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 光通信用発光モジュール |
| US09/034,348 US6155724A (en) | 1997-03-04 | 1998-03-04 | Light transmitting module for optical communication and light transmitting unit thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048799A JPH10247757A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 光通信用発光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247757A true JPH10247757A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12813280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9048799A Pending JPH10247757A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 光通信用発光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247757A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1239561A2 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module |
| CN100464473C (zh) * | 2007-05-22 | 2009-02-25 | 南昌航空大学 | 一种半导体激光精密调准及温控装置 |
| JP2010182800A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Hitachi Cable Ltd | 光伝送モジュール |
| JP2016072338A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | ブラザー工業株式会社 | レーザモジュール、レーザ発振器及びレーザ加工装置 |
-
1997
- 1997-03-04 JP JP9048799A patent/JPH10247757A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1239561A2 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module |
| EP1239561A3 (en) * | 2001-03-02 | 2004-09-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module |
| US6810049B2 (en) | 2001-03-02 | 2004-10-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module |
| CN100464473C (zh) * | 2007-05-22 | 2009-02-25 | 南昌航空大学 | 一种半导体激光精密调准及温控装置 |
| JP2010182800A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Hitachi Cable Ltd | 光伝送モジュール |
| JP2016072338A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | ブラザー工業株式会社 | レーザモジュール、レーザ発振器及びレーザ加工装置 |
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