KR100517158B1 - 고속, 고밀도 전기 커넥터 - Google Patents

고속, 고밀도 전기 커넥터 Download PDF

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KR100517158B1 KR10-1999-7007149A KR19997007149A KR100517158B1 KR 100517158 B1 KR100517158 B1 KR 100517158B1 KR 19997007149 A KR19997007149 A KR 19997007149A KR 100517158 B1 KR100517158 B1 KR 100517158B1
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스토케필립티.
알렌스티븐제이.
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Abstract

인쇄 회로 기판용 고속, 고밀도의 전기 커넥터. 한 부분이 핀과 차폐판을 가지고 있고 나머지 부분이 리셉터클 타입 신호콘택트와 차폐판을 가지고 있는 두 부분으로 이루어진 커넥터가 있다. 차폐는, 다양한 시스템 구조, 동시 스위치 구성 및 신호 속력에 대하여, 전자기장을 제어하도록 된 접지 정렬을 가지고 있고, 모든 리셉터클 타입 신호콘택트가 신호 전달에 사용되는 것을 가능하게 한다. 추가로, 적어도 하나의 커넥터 부분은 웨이퍼로 제조되고, 결합시, 웨이퍼를 형성하는 구성요소로 몰딩되는 각각의 접지 평면 및 신호 칼럼 주입을 갖고 있다. 이러한 구조는 신호콘택트와 차폐 사이에 꽉 죄이게 제어된 간격은 물론 신호콘택트를 구비한 인접한 칼럼 사이에 매우 밀접한 간격을 허용한다. 또한, 싱글엔드, 포인트 투 포인트 및 차동 애플리케이션에 이용가능한 구성으로 혼합된 웨이퍼를 갖는 커넥터와 같이, 쉽고 융통성있는 제조를 가능하게 한다.

Description

고속, 고밀도 전기 커넥터{HIGH SPEED, HIGH DENSITY ELECTRICAL CONNECTOR}
본 발명은 인쇄 회로 기판을 상호접속하기 위해 사용되는 전기 커넥터에 관한 것이고, 상세하게 많은 고속 신호를 전송하도록 디자인된 커넥터에 관한 것이다.
전기 커넥터는 많은 전기 시스템에 사용된다. 전기 커넥터로 함께 결합된 몇개의 인쇄 회로 기판상에 시스템을 제조하는 것이 일반적으로 더 쉽고 비용에 있어서도 더 효과적이다. 몇몇의 인쇄 회로 기판을 결합하는 전통적인 정렬은 백플레인으로 동작하는 한개의 인쇄 회로 기판을 갖는 것이다. 도터 보드로 불리는 다른 인쇄 회로 기판은 백플레인을 통해 연결된다.
전통적인 백플레인은 많은 커넥터를 갖고 있는 인쇄 회로 기판이다. 인쇄 회로 기판의 전도 트레이스는 신호가 커넥터 사이에 경로지정되도록 커넥터의 신호 핀에 연결한다. "도터 보드"로 불리는 다른 인쇄 회로 기판은 또한 백플레인상에 커넥터로 플러그된 커넥터를 포함한다. 이러한 방법으로, 신호는 백플레인을 통하여 도터 보드간에 경로지정된다. 도터 카드는 종종 직각으로 백플레인에 플러그한다. 이러한 응용에 사용된 커넥터는 적당한 각 굽힘부를 포함하고 종종 "직각 커넥터"로 불린다.
커넥터는 또한 인쇄 회로 기판을 상호접속하고, 심지어 케이블을 인쇄 회로 기판에 연결하는 다른 구성에서 사용된다. 때때로, 하나이상의 작은 인쇄 회로 기판은 또다른 큰 인쇄 회로 기판에 연결된다. 더 큰 인쇄 회로 기판은 "마더 보드"로 불리고, 마더 보드에 플러그된 인쇄 회로 기판은 도터 보드로 불린다. 또한, 동일 크기의 보드는 때때로 평행으로 정렬된다. 이러한 응용에 사용된 커넥터는 소위 "스택킹 커넥터" 또는 "메자닌 커넥터"로 불린다.
정확한 응용에도 불구하고, 전기 커넥터 디자인은 일반적으로 전자 산업에서의 경향을 반영할 필요성을 갖는다. 전자 시스템은 일반적으로 더 작아지고 더 빨라진다. 전기 시스템은 단지 몇년전에 구축된 시스템보다 상당히 더 많은 데이터를 처리한다. 이러한 경향은 전기 커넥터가 신호를 저하시키지 않고 더 작은 공간으로 더 많이 그리고 더 빠르게 신호를 전송해야 한다.
커넥터는 커넥터에서의 신호 콘택트를 더 가깝게 위치시킴으로써 더 적은 공간에서 더 많은 신호를 전송하도록 제조될 수 있다. 그러한 커넥터는 "고밀도 커넥터"로 불린다. 신호 콘택트를 더 밀접하게 위치시키는데 따르는 어려움은 신호 콘택트사이에 전자기 결합이 존재한다는 점이다. 신호 콘택트가 더 밀접하게 위치됨에 따라, 전자기 결합이 증가한다. 전자기 결합은 또한 신호의 속도가 증가함에 따라 증가한다.
도전체에서, 전자기 결합량은 커넥터의 크로스토크를 측정함으로써 표시된다. 크로스토크는 일반적으로 하나 이상의 신호 콘택트상에 신호를 위치시키고 다른 신호 콘택트에 연결된 신호량을 측정함으로써 측정된다. 신호 콘택트가 다른 신호 콘택트으로의 연결뿐만 아니라 누설 측정에 대해 사용되는 선택은 크로스토크 측정의 수량 값에 영향을 미칠 것이다. 그러나, 크로스토크의 신뢰할만한 측정은 크로스토크가 신호의 속도가 증가 함에 따라 그리고 또한 신호 콘택트가 더 밀접하게 위치됨에 따라 증가한다는 것을 보여준다.
크로스토크를 감소시키는 전통적인 방법은 신호 핀의 필드내의 신호 핀을 접지시키는 것이다. 이러한 접근의 불리한 점은 커넥터 밀도의 효율적인 신호 밀도를 감소시킨다는 점이다.
고속, 고밀도 커넥터를 만들기 위해, 커넥터 디자이너는 신호 콘택트사이에 차폐 부재를 삽입해 왔다. 차폐는 신호 콘택트사이의 전자기 결합을 감소시키고, 따라서 더 가깝게 간격을 두거나 또는 더 높은 주파수 신호의 영향을 감소시킨다. 적당하게 구성된다면, 차폐는 또한 커넥터를 통하여 신호 경로의 임피던스를 제어할 수 있고, 또한 커넥터에 의해 전송되는 신호의 완전성을 개선할 수 있다.
차폐의 초기 사용은 1974년 2월 15일자의 Fujitsu, Ltd.에 의한 일본 특허공개번호 제 49-6543호에 나타나있다. AT&T 벨 연구소에 양도된 미국 특허 번호 제 4,632,476호와 제 4,806,107호는 차폐가 신호 콘택트의 칼럼 사이에 사용되는 커넥터 디자인을 보여준다. 이러한 특허는 차폐가 도터 보드와 백플레인 커넥터를 통하여 신호 콘택트에 평행하게 동작하는 커넥터를 설명한다. 캔틸레버식 빔은 차폐와 백플레인 커넥터사이에 전기적 콘택트를 만들기 위해 사용된다. 모두 Framatome Connectors International에 양도된 특허 번호 제 5,433,617호, 제 5,429,521호, 제 5,429,520호 및 제 5,433,618호는 유사한 정렬을 보여준다. 백플레인과 차폐간의 전기적 연결은 그러나 스프링 타입 접점으로 만들어 진다.
다른 커넥터는 단지 도터 카드 커넥터내에 차폐판을 갖고 있다. 그러한 커넥터 디자인의 예는 모두 AMP사에 양도된 특허 번호 제 4,846,727호, 제 4,975,084호, 제 5,496,183호 및 제 5,066,236호에서 볼 수 있다. 단지 도터 보드 커넥터내에 차폐를 갖고 있는 다른 커넥터는 Teradyne에 양도된 미국 특허 번호 제 5,484,310호에서 볼 수 있다.
크로스토크를 감소시키기 위해 차폐를 사용하는 커넥터를 설명하는 특허의 수로부터, 차폐의 위치와 연결이 커넥터의 전기적 성능에 큰 영향을 줄 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 차폐의 특정한 구성은 커넥터의 기계적 특성에 상당한 효과를 미칠 수 있다. 예를 들면, 전기적 연결이 차폐로 만들어지는 방법은 커넥터가 끼워맞춰질 때 "스터빙"하는지의 여부에 영향을 끼칠 수 있다. 스터빙은 한 콘택트가 다른 콘택트에 걸리는 것을 의미한다. 스터빙이 있을때, 콘택트중의 하나는 보통 손상되어 콘택트가 수리되거나 또는 대체되는 것이 요구된다.
신호 콘택트사이에 크로스토크를 감소시키는 상당히 효과적인 차폐 정렬을 구비하는 것이 상당히 바람직하다. 차폐 정렬은 기계적으로 견고한 것이 또한 상당히 바람직하다. 상기 커넥터가 쉽게 제조된다면 또한 바람직하다. 또한 연결을 매칭하는 임피던스를 위해 차폐의 기하구조와 신호 콘택트를 제어함으로써 신호 반사를 제어하는 것은 상당히 바람직하다.
발명의 개요
전술한 배경과 함께, 고속, 고밀도 커넥터를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
모든 신호 콘택트가 신호를 전송하도록 사용되는 고성능 커넥터를 제공하는 것이 목적이다.
기계적으로 튼튼한 전기적 커넥터를 제공하는 것이 또한 목적이다.
쉽게 제조할 수 있는 커넥터를 제공하는 것이 목적이다.
전술한 목적과 다른 목적은 도터 보드와 백플레인 커넥터의 신호 콘택트의 행사이에 차폐판을 갖고 있는 전기적 커넥터를 이루는 것이다. 백플레인 커넥터의 차폐판은 비틀림 콘택트를 갖고 있다. 비틀림 콘택트는 스터빙의 기회를 상당히 감소시킨다. 또한 비틀릴 수 있는 콘택트는 차폐를 통하여 흐르는 전류의 상당히 바람직한 패턴을 제공하고, 신호 콘택트사이의 인덕턴스 결합과 결과적인 크로스토크를 감소키는 효과를 증가시킨다.
본 발명은 이어지는 상세한 설명과 첨부한 도면을 참조하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 만들어진 커넥터의 분해도이다.
도 2는 도 1의 커넥터에 사용된 차폐판 블랭크이다.
도 3은 하우징 구성요소에 삽입 몰딩된 후인 도 2의 차폐판 블랭크도이다.
도 4는 도 1의 커넥터에 사용되는 신호 콘택트 블랭크이다.
도 5는 하우징 구성요소에 삽입 몰딩된 후인 도 4의 신호 콘택트 블랭크도이다.
도 6은 차동 모듈을 만드는 사용에 적당한 도 4의 신호 콘택트 블랭크의 대체 실시예이다.
도 7A - 7C는 종래 기술 커넥터의 동작도이다.
도 8A - 8C는 도 1의 커넥터의 유사한 동작도이다.
도 9A와 9B는 싱글 엔드 그리고 각각 본 발명의 대체 실시예에 대한 백플레인과 신호 트레이스 패턴이다.
도 10은 본 발명의 대체 실시예의 도이다.
도 11A는 도 1의 차폐판(128)에 대한 대체 실시예이다.
도 11B는 도 11A의 라인 B - B를 따라 취해진 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 커넥터의 등각도이다.
도 1은 백플레인 조립체(100)의 분해도이다. 백플레인(110)은 백플레인에 부착된 핀헤더(114)를 갖고 있다. 도터 카드(112)는 도터 카드에 부착되는 도터 카드 커넥터(116)를 갖고 있다. 도터 카드 커넥터(116)는 커넥터를 형성하기 위해 핀 헤더(114)에 끼워맞춰질 수 있다. 백플레인 조립체는 다중의 도터 카드가 백플레인 조립체에 연결될 수 있도록 부착된 많은 다른 핀 헤더를 갖고 있다. 부가하여, 다중의 핀 헤더는 끝에서 끝으로 정렬되어 다중 핀 헤더를 하나의 도터 카드에 연결시키기 위해 사용된다. 그러나, 분명하게 하기 위해, 단지 한 부분의 백플레인 조립체와 단일 도터 카드(112)가 도시된다.
핀 헤더(114)는 슈라우드(120)로부터 형성된다. 슈라우드(120)는 플라스틱, 폴리에스테르 또는 다른 적당한 절연 물질로부터 바람직하게 주입 몰딩된다. 슈라우드(120)는 핀 헤더(114)에 대하여 베이스로서 동작한다.
슈라우드(120)의 플로어(번호 없음)는 구멍(126)의 칼럼을 포함한다. 핀(122)은 슈라우드(120)의 하부면을 통해 확장하는 테일(124)를 갖는 구멍(126)으로 삽입된다. 테일(124)는 신호 구멍(136)으로 가압된다. 구멍(136)은 백플레인(110)에 있는 도금된 관통구멍이고 핀(122)을 전기적으로 백플레인(110)상의 트레이스(도시 생략)에 연결하도록 동작한다. 설명의 명료성을 위해, 단지 단일 핀(122)이 도시된다. 그러나, 핀 헤더(114)는 핀의 많은 평행 칼럼을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 각 칼럼에 여덟개 행의 핀이 있다.
핀의 각 칼럼 사이의 간격은 중요하지 않다. 그러나, 고밀도 커넥터가 형성될 수 있도록 핀을 가깝게 위치시키는 것이 본 발명의 하나의 목적이다. 예를 들면, 각 칼럼내의 핀은 2.25 mm 만큼 분리하여 이격될 수 있고, 핀의 칼럼은 2 mm 만큼 분리하여 이격될 수 있다. 핀(122)은 0.4 mm 두께의 구리 합금으로 스탬핑될 수 있다.
슈라우드(120)는 구멍(126)의 칼럼에 평행하게 있는 플로어에 형성된 홈(132)을 포함한다. 슈라우드(120)는 또한 측벽에 형성된 홈(134)을 갖고 있다. 차폐판(128)은 홈(132, 134)에 끼운다. 테일(130)은 홈(132)의 바닥의 구멍(보이지 않음)을 통하여 튀어 나온다. 테일(130)은 백플레인(110)의 접지 구멍(138)과 맞물린다. 접지 구멍(138)은 백플레인(110)상의 트레이스를 접지시키기 위해 연결하는 도금된 관통 구멍이다.
도시된 실시예에서, 차폐판(128)은 일곱개의 테일(130)을 갖고 있다. 각각의 테일(130)은 두개의 인접한 핀(122)사이로 끼인다. 차폐판(128)이 각 핀(122)에 가능한한 가깝게 테일(130)을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 테일(130)을 인접한 신호 핀(122)사이의 중심에 놓음으로써 차폐(128)와 신호 핀(122)의 칼럼 사이의 간격이 감소되게 한다.
차폐판(128)은 차폐판내에 형성된 몇개의 비틀림 빔 콘택트(142)을 갖고 있다.각 콘택트(142)은 차폐판(128)의 스탬핑 암(144,146)에 의해 형성된다. 암(144,146)은 다음에 평면 차폐판(128)으로부터 구부러진다. 암(144,146)은 차폐판(128)의 평면으로 다시 가압될때 구부릴 수 있을 정도로 충분히 길다. 암(144,148)은 차폐판(128)의 평면내로 다시 가압될 때 탄성력을 제공하기 위해 충분히 탄성적이다. 암(144,146)에 의해 발생된 탄성력은 각 암(144 또는 146)과 판(150)사이에 콘택트의 포인트를 발생시킨다. 발생된 탄성력은 심지어 도터 카드 커넥터(116)가 핀 헤더(114)와 반복적으로 끼워맞추어졌다 떨어졌다한 후에 조차 이 접촉을 확실히할 정도로 충분해야 한다.
제조동안, 암(144,146)이 코이닝 가공된다. 코이닝 가공은 물질의 두께를 감소시키고 차폐판(128)의 약화없이 빔의 컴플라이언스를 증가시킨다.
향상된 전기적 성능을 위해, 암(144,146)은 가능한한 짧고 곧은 것이 바람직하다. 따라서, 요구되는 탄성력을 제공하기에 필요한 만큼의 길이로 만들어 진다. 부가적으로, 전기적 성능을 위해, 각 신호 핀(122)에 가능한한 가까운 하나의 암(144 또는 146)이 있는 것이 바람직하다. 이상적으로, 각 신호 핀(122)에 대해서 하나의 암(144,146)이 있다. 칼럼당 여덟개의 핀(122)을 갖는 도시된 실시예에서, 이상적으로 총 네개의 균형된 비틀림 빔 콘택트(142)을 만드는 여덟개의 암(144 또는 146)이 있다. 그러나, 단지 세개의 균형된 비틀림 빔 콘택트(142)이 도시된다. 이 구성은 요구되는 탄성력과 바람직한 전기적 특성간의 절충을 나타낸다.
슈라우드(120)상의 홈(140)은 핀 헤더(114)를 갖는 도터 카드 커넥터(116)를 정렬하기 위한 것이다. 탭(152)은 정렬을 위해 그리고 핀 헤더(114)에 대하여 도터 카드 커넥터(116)의 옆으로의 움직임을 방지하기 위해 홈(140)에 끼운다.
도터 카드 커넥터(116)는 웨이퍼(154)로 만들어 진다. 단지 한개의 웨이퍼(154)가 명료하도록 하기 위해 도시되었지만, 바람직한 실시예에서, 도터 카드 커넥터(116)는 옆으로 나란히 적층된 여러 개의 웨이퍼를 갖고 있다. 각 웨이퍼(154)는 리셉터클(158)의 한 칼럼을 포함한다. 각각의 리셉터클(158)은 핀 헤더(114)와 도터 카드 커넥터(116)가 끼워맞춰질 때 한 개의 핀(122)과 맞물린다. 따라서, 도터 카드 커넥터(116)는 핀 헤더(114)의 핀 칼럼이 있는 만큼의 많은 웨이퍼로부터 만들어 진다.
웨이퍼(154)는 스티프너(156)위에 지지된다. 스티프너(156)는 바람직하게 금속 스트립으로부터 스탬핑되고 형성된다. 회전없이 요구되는 위치에 웨이퍼(154)를 유지시키기 위한 특징을 갖게 스탬핑되고 따라서 바람직하게 세개의 부착 포인트를 포함한다. 스티프너(156)는 앞 에지를 따라 형성된 슬롯(160)을 갖고 있다. 탭(160B)은 슬롯(160A)에 끼운다. 스티프너(156)는 또한 구멍(162A,164A)을 포함한다. 허브(162B,164B)는 구멍(162A,164A)에 끼운다. 허브(162B,164B)는 구멍(162A,164A)에 간섭 끼워맞춤을 제공하기 위한 크기로 된다.
도 1은 단지 몇개의 슬롯(160A)과 구멍(162A,164A)만을 명료하도록 하기 위해 도시한다. 슬롯과 구멍의 패턴은 웨이퍼(156)가 부착될 각 점에 스티프너(156)의 길이에 따라 반복된다.
도시된 실시예에서, 웨이퍼(154)는 두 부분, 차폐 부분(166)과 신호 부분(168)으로 만들어 진다. 차폐 부분(166)은 차폐(150)의 앞 부분 주위에 하우징(170)을 삽입몰딩함으로써 형성된다. 신호 부분(168)은 콘택트(410A...410H)(도 4)주위에 주조 하우징(172)를 삽입몰딩함으로써 만들어 진다.
신호 부분(168)과 차폐 부분(166)은 두 부분을 함께 유지하는 특징을 갖고 있다. 신호 부분(168)은 한 표면상에 형성된 허브(512)(도 5)를 갖고 있다. 허브는 차폐(150)내의 잘려진 클립(174)에 정렬되어고 삽입된다. 클립(174)은 허브(512)와 맞물리고 신호 부분(168)에 대하여 단단하게 판(150)을 유지한다.
하우징(170)는 하우징내에 형성된 공동(176)을 갖고 있다. 각각의 공동(176)은 리셉터클(158)중의 한개를 수용하기 위한 형태로 된다. 각각의 공동(176)은 바닥에 플랫폼(178)을 갖고 있다. 플랫폼(178)은 플랫폼을 통해 형성된 구멍(180)을 갖고 있다. 구멍(180)은 도터 카드 커넥터(116)가 핀 헤더(114)와 끼워맞춰질 때 핀(122)을 수용한다. 따라서, 핀(122)은 커넥터를 통하여 신호 경로를 제공하도록 리셉터클과 끼워맞춤된다.
리셉터클(158)에는 두개의 다리(182)가 형성된다. 다리(182)는 리셉터클(158)이 공동(176)내에 삽입될때 플랫폼(178)의 반대쪽에 끼워진다. 리셉터클(158)은 다리(182)사이의 간격이 플랫폼(178)의 폭보다 더 작도록 형성된다. 따라서, 리셉터클(158)을 공동(176)에 삽입하기 위해, 다리(182)를 넓히도록 툴을 사용할 필요가 있다.
리셉터클은 사전 로드된 콘택트로 알려진 것을 형성한다. 사전 로드된 콘택트는 전통적으로 피라미드 모양의 플랫폼에 대하여 리셉터클을 가압함으로써 형성되어 왔다.플랫폼의 정점은 리셉터클이 푸시 다운됨에 따라 다리를 확장시킨다. 그러한 콘택트는 더 낮은 삽입력을 갖고 두개의 커넥터가 끼워맞춤될 때 핀에 걸리는 일은 거의 없다. 본 발명의 리셉터클은 동일한 이점을 제공하지만, 피라미드에 대해서 리셉터클을 가압하는 것보다는 오히려 측면으로부터 리셉터클을 삽입함으로써 이룰 수 있다.
하우징(172)은 하우징내에 형성된 홈(184)을 갖고 있다. 상기에 설명된 바와 같이, 허브(512)(도 5)는 판(150)을 통하여 돌출한다. 두개의 웨이퍼가 나란히 적층될때, 한개의 웨이퍼(154)로부터의 허브(512)는 인접한 웨이퍼의 홈(184)으로 돌출할 것이다. 허브(512)와 홈(184)은 인접한 웨이퍼를 함께 유지하는 것을 돕고 다음웨이퍼에 대하여 한 웨이퍼의 회전을 보호한다. 스티프너(156)와 결합하여 이러한 특징은 웨이퍼를 유지하기 위한 개별 박스 또는 하우징에 대한 필요성을 제거하고, 그렇게 함으로써 커넥터를 단순화 시킨다.
하우징(170,172)는 하우징내에 많은 구멍(번호 생략)이 있는 것으로 도시되어 있다. 이러한 구멍은 본 발명에 중요하지 않다. 이러한 구멍은 주입 몰딩동안 판(150) 또는 리셉터클 콘택트(410)을 유지하기 위해 사용된 "핀치 구멍"이다. 최종 제품의 판과 리셉터클 콘택트사이의 균일한 간격을 유지하기 위해 주입 몰딩동안 이 부분을 유지하는 것이 바람직하다.
도 2는 판(150)을 만들기 위해 사용된 블랭크를 보다 상세하게 도시한다. 바람직한 실시예에서, 판(150)은 금속 롤로부터 스탬핑된다. 판은 조작하기 쉽도록 캐리어 스트립(210)상에 유지된다. 판(150)이 차폐 부분(166)으로 주입 몰딩된 후에, 캐리어 스트립은 제거될 수 있다.
판(150)은 구멍(212)을 포함한다. 구멍(212)은 하우징(170)로부터 플라스틱으로 채워지고, 그렇게 함으로써 하우징(170)내에 판(150)을 고정시킨다.
판(150)은 또한 슬롯(214)을 포함한다. 슬롯(214)은 리셉터클(158)사이에 있도록 위치된다. 슬롯(214)은 판(150)의 커패시턴스를 제어하기 위해 동작하고, 커넥터의 임피던스 전체적으로 상승시키거나 또는 더 낮게 할 수 있다. 슬롯은 또한 리셉터클(158)에 가까운 판의 전류를 통하게 하는데, 이것이 신호 경로이다. 신호 경로에 가까운 더 높은 복귀 전류 흐름은 크로스토크를 감소시킨다.
슬롯(216)은 슬롯(214)와 유사하지만, 핑거(316)(도 3)가 판(150)이 하우징(170)내에 몰딩될때 판(150)을 통하여 통과하도록 하기 위해 더 크다. 핑거(316)는 판(150)에 대하여 차폐판(128)을 유지하는 것을 돕는 절연 물질인 작은 핑거이다. 핑거(316)는 선택적이고 생략될 수 있다. 도 1에서 중심의 두개의 공동(176)은 부분적으로 제거된 중간벽을 갖고 있다는 것을 주목하라. 인접한 웨이퍼(154)(도시 생략)로부터의 핑거는 두개의 중심 공동사이에 벽을 완성하기 위해 이 공간으로 끼운다. 핑거(316)는 하우징(170)를 넘어서 확장할 수 있고 인접 웨이퍼(도시 생략)의 슬롯(184B)에 끼울 수 있다.
요구된다면, 슬롯(218)은 테일 영역(222)이 판(150)의 평면으로부터 일탈하여 굴곡되는 것을 가능하게 한다. 도 9A는 본 발명에 따라 커넥터를 장착하기 위해 사용된 구멍사이에 경로지정된 인쇄 회로 기판상의 트레이스(910,912)를 도시한다. 도 9A는 신호 구멍(186)의 칼럼 부분과 접지 콘택트(188)의 칼럼 부분을 도시한다. 커넥터가 싱글 엔드 신호를 전송하기 위해 사용될 때, 트레이스(910,912)는 최대로 확장 가능하게 접지에 의해 분리되는 것이 바람직하다. 따라서, 신호 트레이스(910,912)가 신호 구멍(186)과 접지 구멍(188)사이에 경로 지정될 수 있도록 신호 구멍(186)의 칼럼 사이의 중앙에 있도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 도 9B는 차동 쌍 신호의 바람직한 경로 지정을 도시한다. 차동 쌍 신호에 대해, 트레이스가 가능한한 함께 가까이 경로 지정되는 것이 바람직하다. 트레이스(914,916)를 더 가깝게 하기 위해, 접지 구멍(188)은 신호 구멍(186)의 칼럼 사이에 중앙에 위치되지 않는다. 오히려, 접지 구멍은 신호 콘택트(186)의 한 행에 가깝게 되도록 오프셋된다. 그러한 배치는 신호 트레이스(914,916) 모두 접지 구멍(188)과 신호 구멍(186)의 칼럼사이에 경로 지정되도록 한다. 싱글엔드형 구성에 있어서, 테일 영역(222)은 판(150)의 평면으로부터 일탈하도록 굴곡된다. 상이한 구성에서는 테일 영역이 굴곡되지 않는다.
요구된다면, 차폐판(128)(도 1)이 테일 영역내에 유사하게 굴곡될 수 있다는 것에 또한 주목해야 한다. 그럼에도 불구하고 바람직한 실시예에서, 차폐판(128)은 싱글엔드형 신호에 대해서는 굴곡되어 있지 않고 차동 신호에 대해서는 굴곡되어 있다.
탭(220)은 하우징(170)의 주입 몰딩하기에 앞서 판(150)의 평면으로부터 일탈하도록 굴곡된다. 탭(220)은 구멍(180)(도 1)사이를 감아올릴 것이다. 탭(220)은 판(150)이 하우징(170)에 부착하는 것을 돕는다. 탭은 또한 면, 즉 핀 헤더(114)에 대면하는 표면을 가로지른 하우징(170)를 보강한다.
도 3은 접지 부분(166)을 형성하기 위해 하우징(170)내에 삽입 몰딩된 후의 차폐(150)를 보여준다. 도 3은 하우징(170)가 차폐 부분(166)의 면상에 피라미드 모양으로 된 돌출부(310)를 포함한다. 매칭 오목부(도시 생략)는 핀 헤더(114)의 플로어에 포함된다. 돌출부(310)와 매칭 오목부는 도터 카드 커넥터(116)가 핀 헤더(114)에 삽입될 때 인접한 웨이퍼(154)를 확대하는 것으로부터 비틀림 빔 콘택트(142)의 탄성력을 보호하기 위해 작동한다.
도 4는 리셉터클 콘택트 블랭크(400)를 도시한다. 리셉터클 콘택트 블랭크는 바람직하게 금속 시트로부터 스탬핑된다. 많은 그러한 블랭크는 롤에 스탬핑된다. 바람직한 실시예에서는, 여덟개의 리셉터클 콘택트(410A...410H)이 있다. 리셉터클 콘택트(410)은 캐리어 스트립(412,414,416,418 및 422)상에 함께 유지된다. 이 캐리어 스트립은 하우징(172)가 콘택트 주위에 몰드된 후에 콘택트(410A....410H)을 분리하기 위해 동작된다. 캐리어 스트립은 리셉터클부분(168)을 쉽게 조정하는 많은 제조동작 동안 유지될 수 있다.
각각의 리셉터클 콘택트(410A...410H)은 두개의 다리(182)를 포함한다. 다리(182)는 리셉터클을 형성하기 위해 접히거나 휜다.
각각의 리셉터클 콘택트(410A...410H)은 또한 전송 영역(424)과 테일 영역(426)을 포함한다. 도 4는 전송 영역(424)이 동등하게 이격되어 있는 것을 도시하고 있다. 이러한 정렬은 콘택트들 사이에 최대 이격을 초래하기 때문에 싱글엔드형 신호에 대해서 바람직하다.
도 4는 테일 영역이 판형 관통 구멍내로 프레스 끼워 맞춤되기에 적합하게 되어 있는 것을 도시하고 있다. 다른 타입의 테일 영역이 사용될 수 있다. 예를 들면, 납땜 테일이 대신 사용될 수 있다.
도 5는 하우징(172)이 주위에 몰딩된 후의 리셉터클 콘택트 블랭크(400)를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 대체 실시예에서 사용되기에 적합한 리셉터클 콘택트 블랭크(600)를 도시하고 있다. 리셉터클 콘택트(610A...610H)이 쌍((610A, 610B), (610C, 610D), (610E, 610F) 및 (610G, 610H))으로 그룹지어져 있다. 각각의 쌍의 전송 구역(624)는 차동 임피던스를 유지하는 동안 가능한한 함께 밀접하게 되어 있다. 이것은 인접한 쌍들 사이의 이격을 증가시킨다. 이러한 구성은 차동 신호에 대한 신호의 완전성을 향상시킨다.
리셉터클 콘택트 블랭크(400,600)의 리셉터클과 테일 영역(626)은 동일하다. 이들은 하우징(172)로부터 뻗은 리셉터클 콘택트(410,610)의 부분일 뿐이다. 따라서, 외부적으로, 신호부(168)은 신호엔드 또는 차동 신호에 대해서 동일하다. 이것은 싱글엔드과 차동 신호 웨이퍼가 단일 도터 카드 커넥터에서 혼합되게 한다.
도 7A는 본 발명의 향상된 성능을 설명하는데 도움을 주기 위해 종래 기술 커넥터를 도시한다. 도 7A는 캔틸레버 빔(712)이 안에 형성되어 있는 차폐판(710)을 도시하고 있다. 캔틸레버 빔(712)은 핀 헤더로부터의 블레이드(714)와 맞물린다. 콘택트의 포인트가 x로 라벨이 붙여져 있다. 블레이드(714)는 포인트(722)에서 백플레인(도시 생략)으로 연결되어 있다.
신호는 차폐판에 인접한 신호 핀(716, 718)을 통하여 전송된다. 판(710)과 블레이드(714)는 신호 복귀용으로서 동작한다. 이러한 구성요소를 통한 신호 경로(720)는 루프로서 도시된다. 신호 경로(720)는 핀(718)을 통하여 단절된다는 것을 주목해야 한다. 공지된 바와 같이, 컨덕터를 통하여 통과하는 루프의 신호 트래블링은 컨덕터에 유도적으로 연결될 것이다. 따라서, 도 7A의 정렬은 상대적으로 높은 커플링 또는 핀(716)으로부터 핀(718)로의 크로스토크를 가질 것이다.
도 7B는 도 7A의 정렬의 측면도를 도시한다. 캔틸레버 빔(712)이 블레이드(714)위에 있기 때문에 핀(716)으로부터의 거리는 d1이다. 대조적으로, 블레이드(714)는 더 큰 d2의 이격을 갖고 있다. 높은 주파수 신호의 전송에서, 신호 경로와 접지사이의 거리는 신호 경로의 임피던스를 나타낸다. 거리의 변화는 임피던스의 변화를 의미한다. 임피던스의 변화는 원치않는 신호 반사를 발생시킨다.
도 7C는 끼워맞추어질 때의 동일한 정렬을 도시한다. 블레이드(714)는 캔틸레버 빔(712)아래에서 미끄러져야 한다. 정확하게 삽입되지 않았다면, 블레이드(714)는 캔틸레버 빔(712)의 단부와 충돌하지 않을 수 없다. 이러한 현상은 "스터빙"으로 불리어 진다. 커넥터를 파손시킬 수 있기 때문에 커넥터에서는 상당히 바람직하지 않다.
대조적으로, 도 8은 본 발명에 따라 제조된 커넥터의 도식적 감지 구성요소를 도시한다. 차폐판(128,150)이 오버랩한다. 콘택트는 비틀림 빔(146)상의 x로 마킹된 포인트에 만들어 진다. 신호 경로(820)는 신호 핀(122)을 통하여 통과하고, 판(150)을 통하여 콘택트(X)로 귀환하고, 암(146)을 통하여 통과하며, 차폐판(128)을 통하고 테일(130)을 통하여 통과하는 것이 도시된다. 신호 경로(820)는 다음에 백플레인(도 8에는 도시 생략)을 통하여 완성된다. 중요하게도, 신호 경로(820)는 임의의 인접한 신호 핀(122)을 통하여 절단하지 않는다. 이 방법에서, 크로스토크는 종래 기술보다 상당히 감소된다.
도 8B는 도터 카드 커넥터(116)가 핀 헤더(114)에 접하기 전의 차폐판(128,150)을 도식적으로 도시한다. 도 8B를 보면, 암(146)이 차폐판(128)의 평면으로부터 일탈하여 굴곡되어 있는 것으로 도시되어 있다. 판(150,128)이 끼워맞춤되는 동안 서로를 따라 미끄러짐에 따라, 암(146)은 차폐판(128)의 플레인쪽으로 다시 가압된다.
도 8C는 끼워맞춤된 구성에서의 차폐판(128,150)을 도시한다. 암(146)에 가압된 딤플(810)이 판(150)에 접촉하는 것이 도시된다. 차폐판(128)의 평면으로 암(146)을 다시 가압함으로써 발생되는 비틀림 탄성력은 좋은 전기적 접촉을 이루게한다. 차폐판(128 또는 150)과 인접한 신호 콘택트사이의 간격이 도 7B에 도시되는 바와 같이 큰 불연속을 갖지 않는다는 것을 주목해야 한다. 이러한 향상은 커넥터의 전기적 성능을 향상시킨다.
도 8B의 구성으로부터 도 8C로 이동하여, 스터빙을 초래하는 뜻밖의 표면이 없다는 것이 주목된다. 따라서, 비틀림 콘택트로 인해, 커넥터의 기계적 강도는 종래기술과 비교하여 향상된다.
도 10은 웨이퍼(154)(도 1)의 대체 실시예를 도시한다. 도 10의 실시예에서, 캐리어 스트립(1010)상의 차폐 블랭크는 주입 몰딩을 통하여 절연 하우징(1070)내에 캡슐로 싸여진다. 차폐 테일(1030)은 하우징(1070)으로부터 뻗어 있는 것을 볼 수 있다. 하우징(1070)은 공동(1016, 1017, 1018 및 1019)을 포함한다. 차폐 블랭크는 공동(1016, 1017, 1018 및 1019)내에 콘택트(1020)를 형성하기 위해 절단되고 구부러진다.
공동(1016, 1017, 1018 및 1019)은 플로어에 형성된 구멍(1022)을 갖고 있다. 핀 헤더로부터의 핀은 끼워맞추어지고 맞물리는 동안 구멍을 통하여 삽입되어 콘택트(1020) 뿐만 아니라 핀의 탄성력을 통하여 차폐로의 전기적 접속을 확실히한다.
도 10의 실시예에서, 신호 콘택트는 개별적으로 스탬핑된다. 콘택트의 전송라인부는 공동(1026)내에 놓여진다. 신호 콘택트의 리셉터클부는 공동(1024)내로 삽입된다.
도 10에서와 같이 웨이퍼는 칼럼당 많은 신호 콘택트가 사용될 수 있다는 것을 도시한다. 도 10에서, 칼럼당 네개의 신호 콘택트가 도시된다. 그러한 구성은 또한 핀이 차폐판(128)대신에 사용될 수 있다는 것을 보여준다. 그러나, 전기적 성능에는 차이가 있을 수 있다. 판은 도 10의 구성과 결합하여 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 공동(1016, 1017, 1018 및 1019)내의 직렬의 개별 구멍(1022) 대신에, 슬롯이 공동을 통과할 수 있다.
도 11A는 차폐판(128)상의 콘택트(142)에 대한 대체 실시예를 도시한다. 판(1128)은 직렬의 비틀림 콘택트(142)를 포함한다. 각 콘택트는 판(1128)으로부터 암(1146)을 스탬핑함으로써 만들어진다. 여기에서 암은 일반적으로 구부러진 모양을 갖고 있다. 상기에 설명된 바와 같이, 암이 충분한 유연성을 제공하기에 충분한 길이인 것이 바람직하다. 그러나, 신호 핀(122)을 통하여 전류의 흐름에 수직 방향으로 가능한한 좁은 지역에서 콘택트를 통하여 전류가 흐르는 것이 또한 바람직하다. 이러한 목표를 이루기 위해, 암(1146)은 구부러진 모양으로 스탬핑된다.
도 11B는 도 1A의 B-B로 지시된 라인을 통한 판(1128)의 단면부를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 암(1146)은 판(1128)의 평면으로부터 일탈하여 굴곡되어 있다. 커넥터의 반이 접하는 동안, 판(1128)의 평면으로 후면이 다시 가압되고, 그렇게 됨으로써 비틀림힘이 발생한다.
도 12는 커넥터(100)의 부가도이다. 도 12는 도터 카드 커넥터(116)의 면(1210)를 도시한다. 핀 헤더(114)의 하부 표면을 또한 볼 수 있다. 이러한 도면에서, 차폐판(128)의 프레스 끼워 맞춤 테일(124)이 신호핀(122)의 프레스 끼워 맞춤 테일(130)의 방향에 직각인 방향을 갖고 있다.
예
본 발명에 따라 제조된 커넥터가 제조되고 테스트된다. 테스트는 싱글엔드형 구성을 갖게 만들어 지고 측정은 칼럼개의 밀접한 라인으로 이루어지는 한개의 신호 라인상에서 이루어졌다. 500ps의 신호 상승 시간에서, 백워드 크로스토크는 4.9%였다. 포워드 크로스토크는 3.2%였다. 반사는 너무 작아서 측정할 수 없었다. 커넥터의 라인 인치당 실 신호 밀도는 101이었다.
일 실시예에서 설명되는 바와 같이, 많은 대체 실시예 또는 변화가 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 커넥터 크기는 도시되는 것으로부터 증가되거나 또는 감소될 수 있다. 또한, 특별히 언급된 물질과 다른 물질이 커넥터를 구성하기에 사용될 수 있는 것이 가능하다.
다양한 변화가 특정한 구조에 만들어질 수 있다. 예를 들면, 클립(174)은 일반적으로 방사적으로 대칭인 것이 도시된다. 클립(174)이 신호부(168)의 신호 콘택트과 평행한 주축과 가능한한 짧은 수직인 단축을 따라 연장한다면 차폐판(150)의 효과는 향상될 수 있다.
또한, 제조 기술이 변경될 수 있다. 예를 들면, 도터 카드 커넥터(116)는 스티프너상의 복수의 웨이퍼를 구성함으로써 형성되는 것이 설명된다. 등가 구조가 복수의 차폐부와 신호 리셉터클을 몰딩 하우징으로 삽입함으로써 형성될 수 있다는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명은 첨부된 청구내용의 사상과 범위에 의해서만 제한될 수 있다.

Claims (20)

  1. a) i) 절연 베이스;
    ii) 절연 베이스에 부착되고, 각각 복수의 핀을 구비한 복수의 핀의 칼럼; 및
    iii) 절연 베이스에 부착되고, 인접한 핀의 칼럼 사이에 각각 배치되고 복수의 비틀림 콘택트가 안에 형성된 제 1 복수의 판;을 포함하는 핀 헤더, 및
    b) i) 핀 헤더의 절연 베이스와 끼워맞추어지도록 형성된 절연 베이스;
    ii) 각각이 복수의 핀중 하나에 맞물리도록 배치된 복수의 리셉터클을 갖는 복수의 칼럼의 리셉터클;
    iii) 각각이 리셉터클의 인접한 칼럼 사이에 배치되고 핀 헤더에 있는 복수의 판중 한개의 위에 복수의 비틀림 콘택트와 맞물리도록 배치된 제 2 복수의 판;을 포함하는 도터 카드 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    a) 복수의 핀의 칼럼은 각각 제 1의 갯수의 핀을 포함하고; 및
    b) 핀 헤더에 있는 제 1 복수의 판 각각은 그것으로부터 뻗은 제 2의 갯수의 콘택트 테일을 가지고 있고, 상기 제 2의 갯수는 제 1의 갯수에서 하나를 뺀 것보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  3. 제 1 항에 있어서, 비틀림 콘택트의 각각은 제 1 복수의 판중 하나로부터 스탬핑된 적어도 하나의 암을 포함하고 있고, 상기 암은 두 점에서 판에 연결되고 판의 평면으로부터 일탈하도록 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  4. 제 1 항에 있어서, 비틀림 콘택트의 각각은 제 1 복수의 판중 하나로부터 스탬핑된 암을 포함하고 있고, 상기 암의 두께는 판의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  5. 제 1 항에 있어서, 동일한 칼럼 내의 인접한 리셉터클은 2mm 이하 만큼 이격되어 있고, 리셉터클의 인접한 칼럼은 2.25mm 이하 만큼 이격된 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  6. 제 1 항에 있어서, 비틀림 콘택트 각각은 구부러진 모양을 갖는 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  7. 제 1 항에 있어서, 복수의 모듈 각각이 부착된 금속 스티프너를 더 포함하고, 도터 카드 커넥터는 복수의 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  8. 백플레인과 적어도 하나의 도터 카드를 가진 백플레인 조립체에 통합된 전기 커넥터에 있어서,
    a) 제 1 커넥터편으로서,
    i) 복수의 핀 형상 신호 콘택트로서, 백플레인에 부착된 테일부를 각각 가지고 있고, 복수의 평행한 칼럼에 배치된 복수의 핀 형상 신호 콘택트; 및
    ii) 제 1 복수의 차폐판으로서, 각각의 차폐판이, 신호콘택트의 인접한 칼럼 사이에 배치되고 상기 차폐판으로부터 뻗고 백플레인에 부착되는 복수의 테일 부분을 갖고 있고,
    상기 각각의 차폐판의 각각의 테일 부분은 신호 콘택트의 동일한 칼럼내에서 인접한 신호콘택트의 테일 부분 사이에 배치되고, 각각의 차폐판에 대하여, 신호 콘택트의 인접한 칼럼내의 각 쌍의 인접한 신호 콘택트들 사이에 하나의 테일 부분이 있는 제 1 복수의 차폐판을 갖고 있는 제 1 커넥터편, 및
    b) 제 2 커넥터편으로서,
    i) 복수의 리셉터클 신호 콘택트로서, 이 복수의 리셉터클 신호 콘택트가 각각의 리셉터클이 핀 형상 신호 콘택트와 맞물리도록 배치된 상태에서 복수의 평행한 칼럼 내에 배치된 복수의 리셉터클 신호 콘택트; 및
    ii) 제 2 복수의 차폐판으로서, 각각의 차폐판이 리셉터클 신호콘택트의 인접한 칼럼 사이에 배치되어 있고,
    상기 제 2 복수의 차폐판 각각은 콘택트 암이 두 점에서 제 1 또는 제 2 복수의 차폐판중의 하나에 부착된 상태에서 제 1 복수의 차폐판중의 하나에 기계적으로 맞물려 있는 제 2 복수의 차폐판을 갖고 있는 제 2 커넥터편을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  9. 제 8 항에 있어서, 신호콘택트의 각각의 칼럼은 적어도 여섯개의 신호콘택트를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  10. 제 8 항에 있어서, 임의의 다른 핀 형상 신호 콘택트를 횡단하지 않는 소정의 핀 형상 신호 콘택트에 대해 복귀 전류 경로를 제공하는 수단을 더 포함하고, 상기 수단은 제 1 복수의 차폐판과 제 2 복수의 차폐판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  11. 제 8 항에 있어서, 신호콘택트의 테일 부분과 판의 테일 부분이 프레스 끼워 맞춤 테일이고 신호콘택트의 테일부분이 판의 테일부분과 직각인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  12. 제 8 항에 있어서, 제 1 복수의 판의 일부분은 안에서 절취된 슬롯을 가지고 있고, 판은 슬롯에 수직인 선을 따라 굽힘부를 가지고 있고, 굽힘부의 일측의 판의 부분은 테일 영역을 형성하고 굽힘부의 타측의 판의 부분은 차폐 영역을 형성하고, 차폐 영역과 테일 영역이 평행하고 테일 부분이 판의 테일 영역에 연결된 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  13. 제 8 항에 있어서, 제 1 복수의 판의 테일 부분이 백플레인에 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 2개의 상호 끼워맞춤가능한 편(inermateable piece)을 갖는 타입의 전기 커넥터에 있어서, 2개의 상호 끼워맞춤가능한 편의 각각은 신호 콘택트의 필드를 형성하기 위해 칼럼내에 배치된 복수의 신호콘택트를 가지고 있고, 상기 전기 커넥터는 신호 콘택트의 인접한 칼럼 사이에 배치되어 신호콘택트의 칼럼내의 신호콘택트의 각각에 신호 콘택트의 필드내에 있는 복귀 전류 경로를 제공하는 복수의 수단을 더 포함하고, 상기 복귀 전류 경로를 제공하는 복수의 수단의 각각은 복수의 점에서 서로 전기적으로 맞물리는 한쌍의 평행한 판을 포함하고, 상기 판은 상기 판으로부터 뻗은 복수의 콘택트 테일을 갖고 있고, 상기 콘택트 테일은 인접한 신호 콘택트의 중간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  15. 제 14 항에 있어서, 각각의 판위의 콘택트 테일의 갯수는 각각의 칼럼의 신호콘택트의 갯수에서 하나를 뺀 갯수와 같거나 그 보다 큰 갯수인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  16. 제 15 항에 있어서, 평행판의 각 쌍의 판중의 하나는, 적어도 두 단부를 가지고 있고 상기 두 단부에서 판에 부착된, 스탬핑된 복수의 암을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  17. 제 16 항에 있어서, 각각의 암은 코이닝 가공되어 판의 두께보다 얇게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  18. 제 17 항에 있어서, 각각의 암은 구부러진 모양인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  19. 제 14 항에 있어서, 신호 콘택트는 리니어 인치당 적어도 100의 실 신호 밀도 및 500 psec의 상승 시간에서 5% 미만의 백워드 크로스토크를 제공하도록 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  20. 제 19 항에 있어서, 각각의 칼럼내의 신호콘택트의 갯수는 8개인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
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