KR20100085190A - 써모크로매틱 코팅된 캐리어 기판 - Google Patents

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Abstract

써모크로매틱(thermochromatic) 재료(100)를 갖는 캐리어 기판에 대한 많은 실시예들이 설명된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 캐리어 기판(100)이 가시면(visible surface)을 갖고, 캐리어 기판 주변에 써모크로매틱 재료가 배치된다. 써모크로매틱 재료는, 그것의 활성화 온도에 도달하면, 가시면의 시각적인 변화를 생성한다.

Description

써모크로매틱 코팅된 캐리어 기판{CARRIER SUBSTRATE WITH A THERMOCHROMATIC COATING}
본 발명의 실시예들은 반도체 프로세싱 및 집적 회로의 제조 분야에 관한 것이다.
전자 기기 제조업자들은 인쇄 기판을 이용하여 집적 회로(IC)들, 및 커패시터 및 저항과 같은 다른 전기 부품들을 전기적으로 접속시킨다. IC는 도전성 접속에 의해 서로 링크되어 하나 이상의 기능 회로를 형성하는 전자 부품으로 구성된다. 기판은 IC 패키지 내의 다이에 대한 기계적 지지를 제공하고, IC로 그리고 IC로부터 신호를 전송하고, IC의 동작 중에 생성되는 열 또한 전달할 수 있는 비교적 편평한 강성의 구조물이다. IC 패키지는, 컴퓨터 또는 셀룰러폰과 같은 전자 디바이스를 형성하기 위해 상호접속된 IC 패키지의 시스템을 포함하는 회로 보드 어셈블리에 적용될 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)은, 통상 다수의 전기 및 비전기층을 포함하는 인쇄 기판의 한 종류이다. 예를 들면, 전기층들은 PCB에 부착된 부품들 간의 라우팅 네트로서 역할을 하는 구리 트레이스, 및 전원 및 그라운드에 대한 접속으로서 역할을 하는 층들을 포함할 수 있다. 섬유유리 또는 에폭시 수지 유전체 재료를 이용하여 이 층들 각각을 분리시킨다.
쏠더 마스크로 언급되는 코팅을 PCB의 상부 및/또는 하부에 배치하여, 쏠더가 보드 상에 흐르는 것을 방지하며, 이 코팅은 통상 녹색을 갖는다. PCB는 또한 도큐멘테이션을 위한 실크스크린 층들을 포함한다. 예를 들면, 레퍼런스 디지그네이터(reference designator) 및 다른 텍스트를, 티셔츠 인쇄에 사용되는 것과 유사한 프로세스를 이용하여 PCB의 상부 및/또는 하부에 인쇄한다.
PCB와 같은 캐리어 기판은, 보드 상의 열 격차(thermal differentials)가 쉽게 검출되지 않는다는 문제가 있다. PCB 상의 특정 영역상의 열 격차 패턴은 유용한 진단 정보를 제공할 수 있다. 현행 방법은, 열 격차를 PCB의 표면에 걸쳐 배치된 열 센서 또는 오프라인 장비를 이용하여 평가(assess)할 필요가 있다.
본 발명은 보다 향상된 써모크로매틱 재료를 갖는 캐리어 기판을 구비한 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
써모크로매틱(thermochromatic) 재료를 갖는 캐리어 기판이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 캐리어 기판이 가시면(visible surface)을 갖고, 캐리어 기판 주변에 써모크로매틱 재료가 배치된다. 써모크로매틱 재료는, 그것의 활성화 온도에 도달하면, 가시면의 시각적인 변화를 생성한다.
본 발명은 보다 향상된 써모크로매틱 재료를 갖는 캐리어 기판을 구비한 장치를 제공하는 효과를 달성한다.
첨부된 도면의 그림들은 본 발명의 실시예들을 도시하며, 이는 예시를 위한 것으로 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 써모크로매틱 재료층을 갖는 캐리어 기판의 일 실시예의 측단면도를 도시하는 도면.
도 2a-도 2b는 캐리어 기판의 가시면이 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로 변화되는 진행의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 3a-도 3b는 캐리어 기판의 가시면이 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로 변화되는 진행의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 써모크로매틱 재료층을 갖는 캐리어 기판의 다른 실시예의 측단면도.
도 5는 써모크로매틱 재료층을 갖는 캐리어 기판의 또 다른 실시에의 측단면도.
도 6은 캐리어 기판 상의 열 격차를 시각적으로 검출하는 한 방법을 도시하는 도면.
다음의 설명에서, 본 발명의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 재료 또는 부품의 예와 같은 많은 구체적인 상세를 설명한다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명의 실시예들을 실시하기 위해 이러한 특정한 상세들을 채용해야만 할 필요는 없다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서는, 본 발명의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 공지된 부품 또는 방법들에 대해서는 상세하게 설명하지는 않는다.
여기서 사용되는 "상에", "~위에", "~아래에", "~사이에", "~에 인접한", 및 "~부근에"라는 용어들은, 하나의 층 또는 요소의 다른 층들 또는 요소들에 대한 상대적 위치를 말하는 것이다. 그렇기 때문에, 또 다른 요소 상에, 위에 또는 아래에 배치된 제1 요소는 제1 요소와 직접 접촉하거나, 또는 하나 이상의 개재 요소를 가질 수 있다. 게다가, 다른 요소 옆에 또는 인접하여 배치된 한 요소는 제1 요소와 직접적으로 접촉하거나, 또는 하나 이상의 개재 요소를 가질 수 있다.
명세서 중의 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 피처, 구조 또는 특징이 청구하는 주제어의 적어도 일 실시예에 포함된다는 것을 의미하는 것이다. 명세서 중의 여러 곳의 "하나의 실시예에서"라는 구문의 표현은 모두 동일한 실시예들을 말하는 것이 아니다.
집적 회로(IC) 및 관련된 상호접속 라인, 그라운드면, 및 파워면을 지지하는, 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 캐리어 기판의 실시예에 대하여 설명한다. 일 실시예에서는, PCB는 PCB의 상부 및/또는 하부면들 상에 형성되는 구리 상호접속의 신호층들을 포함한다. PCB의 상부면과 하부면 사이에는, 섬유유리 기판에 의해 상부 및 하부 신호층들로부터 전기적으로 분리된 구리 그라운드면이 있을 수 있다. 추가의 신호층, 그라운드면, 및 파워면이 또한 상부면과 하부면 사이의 PCB에 포함될 수 있고, 각각이 섬유유리 보드에 의해 서로 전기적으로 분리된다. 쏠더 마스크층과 같은 절연층들이 또한 PCB의 상부면과 하부면 부근에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시에에서는, PCB가 하나의 써모크로매틱 재료층 또는 다수의 써모크로매틱 재료층으로 코팅될 수 있다. 써모크로매틱 재료의 활성화 임계치 위의 PCB의 어떠한 온도 상승도, PCB의 표면 상의 시각적 변화를 초래한다. 이러한 컬러 변화는 써모크로매틱 재료의 제1 컬러에서 제2 컬러로의 변화, 또는 써모크로매틱 재료가 투명 또는 반투명하게 되어 PCB와 관련된 하층 또는 식별 마킹이 드러나게되는 것으로부터 기인할 수 있다. 써모크로매틱 재료를 이용함으로써 PCB의 둘러싸는 면 상의 부착된 부품, 또는 PCB(예컨대, 컴퓨터 시스템의 마더보드)를 포함하는 셰시 내의 비효율적인 쿨링 패턴으로부터의 온도 상승 효과와 같은, PCB 상의 열 격차의 시각화의 장점을 제공한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 여기서의 본 발명의 실시예들은 PCB 상에 써모크로매틱 재료들을 배치하는 것에 관하여 설명된다. 그러나, 여기에 설명하는 실시예들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 마더보드, 도터 카드(daughter card), 제어기 보드, 비디오 어댑터, 및 네트워크 인터페이스 카드를 포함하는 다른 종류의 캐리어 기판에 적용될 수 있다.
도 1은 그라운드면(미도시)으로부터 신호층(110)을 전기적으로 분리시키는 유전체층(105) 위에 배치된 전기적 상호접속을 포함할 수 있는, 상부 신호층(110)을 갖는 PCB(100)의 측단면도를 도시한다. 유전체층(105)은 또한, 유전체층(105) 아래에 추가로 형성될 수 있는 다른 그라운드면, 신호층 및 파워면으로부터 신호층(110)을 전기적으로 분리시킨다. 프로세서, 칩셋 및 전압 조절 부품과 같은 하나 이상의 전기 부품이 신호층(110)에 결합될 수 있다.
쏠더 마스크층(115)이 신호층(110) 위에 배치되고, 써모크로매틱층 또는 재료(120)가 쏠더 마스크층(115) 위에 배치된다. 써모크로매틱 재료(예컨대, 잉크 또는 염료)를 선택하여, 특정한 활성화 온도에서, 제1 컬러에서 제2 컬러로 변하도록 할 수 있다. 대안적으로, 써모크로매틱 링크는 특정한 활성화 온도에서 투명 또는 반투명해지도록 선택될 수 있다. 환언하면, PCB(100)의 가시면은, 선택된 온도에서 제1 컬러에서 제2 컬러로 변함으로써 가시면을 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로 변하게 하는 써모크로매틱 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 써모크로매틱 재료는 선택된 활성화 온도에서 투명해져 하부 컬러 또는 표면이 드러날 수 있다. 쏠더 마스크층(115) 부근 또는 위에 배치된 써모크로매틱 재료들의 조합도 쏠더 마스크층(115) 상에 인쇄된 식별 문자, 라벨, 번호, 기호 또는 로고, 또는 써모크로매틱 재료(120) 아래에 또는 위에 배치된 또 다른 층을 드러내도록 주문 제작될 수 있다.
일 실시예에서는, 써모크로매틱 마킹 및 층들이, 이에 제한되는 것은 아니지만, 류코 염료(leucodyes), N-이소프로필아크릴아미드(N-isoproplyacrylamide; "NIPAM"), 써모크로매틱 액정 및 당기술에 공지된 다른 컬러 변경 링크를 포함한 다양한 써모크로매틱 염료 및 링크 중 하나일 수 있다. 류코 염료 및 NIPAM은 ㅅ선택된 활성화 온도에서 제1 컬러에서 투명 상태로 변화한다. NIPAM은 문어 피부의 컬러 변경 능력을 기능적으로 시뮬레이션하는 폴리머이다. 일 실시예에서는, 약 3°F 내지 약 6°F의 온도 변화가 쏠더 마스크층(115) 상에 인쇄된 류코 염료에 대하여 착색 상태에서 투명 상태로의 변화를 활성화시킬 수 있다.
써모크로매틱 액정은 원자가 액정에 고유의 채도(chromatic) 특성을 제공하는 특정한 방식으로 정렬되는 액정의 등급이다. 가열되면, 원자/분자들은, 분자들이 광과 서로 다른 방식(즉, 컬러 변경)으로 광과 상호 작용하게 하는 특정한 구성으로 배열된다. 써모크로매틱 액정은, 특정한 활성화 온도, 예컨대, 제2 컬러의 생성에 필요한 온도 범위 내의 또는 그 위에서 제1 컬러에서 제2 컬러로 변하도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서는, 써모크로매틱 액정 링크가 1°F 이하의 온도 변화에 의해 컬러 변화(즉, 시각적 변화)를 활성화도록 형식화될 수 있다. 일 실시예에서는, PCB(100)의 써모크로매틱 재료가 활성화될 수 있는 범위가 약 30°F 내지 약 200°F 사이에 있을 수 있다. 써모크로매틱 염료, 링크 또는 재료들의 활성화 온도는 당기술에 공지되어 있으므로, 상세한 설명은 여기서는 하지 않는다. 써모크로매틱 재료를, 스크린-인쇄 또는 유사한 인쇄 프로세스에 의해 PCB(100)에 도포할 수 있다. 써모크로매틱 재료를 도포하는 다른 프로세스로서, 침지, 페인팅, 스프레이 및 다른 공지된 기술이 있다.
대안적인 실시예에서는, PCB(100)에 결합된 부품들에 대한 식별 마킹 및 로케이터 마킹이 써모크로매틱 재료에 의해 스크린 인쇄될 수 있다. 이들 식별 마킹 및 로케이터 마킹들은 쏠더 마스크층(115) 위에 또는 아래에 인쇄될 수 있다. PCB(100)에 결합될 수 있는 부품들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 프로세서, 칩셋, 그래픽 칩 및 전압 조절 부품을 포함한다.
도 2a 및 도 2b는 PCB(100)(도 1에 의해 전술함)의 가시면이 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로 변화되는 진행의 일 실시예를 도시한다. 도 2a는 PCB(100) 위에 배치된 가시면(140)을 도시한다. 가시면(140)은, 대안적인 실시예에서는, 가시면(140)이 PCB(100)의 표면의 전체 또는 더 작은 부분을 덮을 수도 있지만, PCB(100)에 대하여 구별을 명확하게 하기 위해 PCB(100)를 부분적으로 덮는 것으로 나타낸다. 가시면(140)은 제1 컬러(150)를 갖고, 이 제1 컬러는 써모크로매틱 재료(120)의 컬러, 쏠더 마스크층(115)의 컬러, 또는 불투명한 면 또는 재료에 의해 덮여지지 않는 PCB(100)의 임의의 다른 층(100)의 컬러로부터의 것일 수 있다. 일 실시예에서는, 가시면(140)이 쏠더 마스크층(115) 위에 배치된 써모크로매틱 액정의 결과로서 제1 컬러(150)를 생성할 수 있다. PCB(100)의 온도가 써모크로매틱 액정의 특정한 활성화 온도로 증가함에 따라, 제1 컬러(150)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 컬러(152)로 변화된다. 활성화 온도는 PCB(100)에 대하여 정규 동작 온도 이상으로 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 컬러 변경을 트리거하기 위한 활성화 온도가 PCB(100)에 결합된 부품들로부터 열을 분산시키는 PCB(100)의 영역들을 시각화하도록 선택될 수 있다. PCB(100) 상의 시각적 변화는 또한 셰시 내에 포함된 PCB(100)의 쿨링 효율에 대한 정보도 제공할 수 있다. 예를 들면, 셰시 내에 배치된 팬들은 PCB(100)로부터 열을 균일하게 분산시키지 못할 수 있고, 이는 PCB(100)의 일부에서의 컬러 변화에 반영될 수 있다.
가시면(140)의 컬러를 제1 컬러에서 제2 컬러로(즉, 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로) 열색체적으로(thermochromatically) 변화시킴으로써, 온도 상승이 직접적인 시각화를 통해 쉽게 검출될 수 있다. 예를 들어, 녹색에서 적색으로의 가시면의 변화는 PCB(100)의 특정 부분의 증가된 온도 레벨을 표시할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 PCB(100)(도 1에 대하여 전술함)의 가시면이 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로 변화하는 진행의 다른 실시예를 도시한다.
도 3a는 제1 컬러(160)를 갖는 PCB(100) 위에 배치되는 가시면(140)을 도시한다. 가시면(140)은 제1 컬러(160)를 가지며, 이 제1 컬러는 써모크로매틱 재료(120)의 컬러, 쏠더 마스크층(1150)의 컬러, 또는 불투명 표면 또는 재료에 의해 커버되지 않은 PCB(100)의 임의의 다른 층의 컬러로부터일 수 있다. 일 실시예에서, 가시면(140)은 제1 컬러(160)를 생성하기 위해 쏠더 마스크층(115) 위에 배치된 NIPAM 또는 류코 염료의 결과일 수 있다. PCB의 온도가 류코 염료 또는 NIPAM의 특정한 활성화 온도로 증가함에 따라, 가시면(140)은 투명하게 되어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 쏠더 마스크층(115) 상에 인쇄된 마킹("로고(160)"로 표시됨)이 드러난다. 마킹(160)은 PCB(100)의 프로덕트 식별자 또는 캐리어 기판에서 발견되는 다른 타입의 정보성 마킹일 수 있다. 류코 염료 및 NIPAM을 사용하면 쏠더 마크층(160) 상의 다른 마킹 뿐만 아니라 PCB(100) 상의 열 격차의 시각화가 허용된다. 예를 들어, PCB(100)의 온도가 정해진 레벨을 초과할 때 가시적인 경고를 제공하기 위해 라벨 "HOT"을 쏠더 마스크층(115)에 인쇄할 수 있다. 다른 라벨 또는 마킹이 또한, 이에 제한되는 바는 아니지만, 메모리 칩, 도터 카드, 프로세서 등을 포함하는 PCB(100)에 결합된 개개의 부품에 배치될 수 있다.
도 4는 쏠더 마스크층(215)의 아래 그리고 유전체층(205) 및 신호층(210) 위에 배치되는 써모크로매틱 재료의 층(220)을 갖는 PCB(200)의 다른 실시예의 측단면도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 층(220)의 써모크로매틱 재료는 쏠더 마스크층(215)과 유사한 특성(즉, 절연 특성)을 가질 수 있다. PCB(200)는, PCB(200)의 가시면이 써모크로매틱층(220)의 제1 컬러에 기초한 컬러를 갖도록 투명한 쏠더더 마스크에 사용될 수 있다. 써모크로매틱층(220)은 액정과 같은 컬러 변경 잉크 또는 선택된 활성화 온도에서 투명해지는 잉크 타입을 포함할 수 있다. 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로의 변화를 이용하여 PCB(100)에 대하여 전술한 바와 같이 PCB(200) 상의 온도 차동을 신호할 수 있다.
도 5는 쏠더 마스크 재료의 대체물로 되는 쏠더 마스크 재료와 혼합되어 신호층(310) 및 유전체층(305) 위에 배치된 단일층을 형성할 수 있는 써모크로매틱 재료층(325)(예컨대, 쏠더 마스크 특성을 가짐)을 갖는 PCB(300)의 또 다른 실시예의 측단면도를 도시한다. 일 실시예에서는, 써모크로매틱 재료는, 제1 컬러에서 제2 컬러로 변하는 가시면(즉, 쏠더 마스크)의 인지를 제공하는 액정일 수 있다. 대안적으로, 층(325)의 써모크로매틱 재료는 또한 컬러 변화를 생성하는 류코 염료 또는 NIPAM일 수 있다. 예를 들어, 흑색 류코 염료는 녹색의 쏠더 마스크 재료와 혼합되어 PCB(300)의 가시면에 혼합된 컬러를 제공할 수 있다. PCB가 선택된 활성화 온도로 가열되면, 흑색 류코 염료가 투명하게 되고, 그 결과 원래의 녹색 컬러를 갖는 쏠더 마스크층의 가시면이 나온다. 써모크로매틱 재료를 갖는 쏠더 마스크 재료를 포뮬레이팅함으로써, PCB(300)의 시각적 온도 차동을 제공하는데 더 적은 수의 층들이 요구된다.
도 6은 캐리어 기판 상의 열 격차를 시각적으로 검출하는 한가지 방법을 도시한다. PCB의 가시적 상태의 변화를 생성하는 것은, 진단 및 식별 절차를 제공하는데 있어 유용할 수 있는 온도 차동 및 파동(fluctuations)과 상관될 수 있다. 캐리어 기판, 예컨대 가시면을 갖는 PCB가 제공된다 (블록 410). 가시면은 쏠더마스크 재료(예컨대, 쏠더 마스크(115))의 상층 또는 PCB(예컨대, PCB(100, 200)) 상의 다른 노출된 층들일 수 있다. 써모크로매틱 재료는 캐리어 기판 부근에 배치된다 (블록 420). 일 실시예에서는, 써모크로매틱 재료는 쏠더 마스크층 위에 배치된 층일 수 있다. 대안적으로, 써모크로매틱 재료는 쏠더 마스크층 아래에 배치되거나, 쏠더 마스크층 내에 포뮬레이트될 수 있다. 써모크로매틱 재료는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 류코 염료, NIPAM 및 액정을 포함하는 당기술에 공지된 컬러 변화 잉크들 중 하나 또는 조합일 수 있다. 어떤 써모크로매틱 재료가 선택되건 간에, 선택된 또는 원하는 온도에서 컬러 변화를 트리거하도록 포뮬레이트될 수 있다. 예를 들어, 온도는 PCB에 결합된 부품들로부터의 열을 분산시키는 PCB의 영역들, 또는 PCB를 포함하는 셰시로부터의 비효율적인 열 분산의 결과로서의 온도 차동을 시각화하도록 선택될 수 있다. 대안적인 실시예에서, PCB에 결합된 부품에 대한 식별자 및 로케이터들은 써모크로매틱 재료로 인쇄된 스크린일 수 있다 (블록 430). PCB(100)에 결합될 수 있는 부품은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 칩셋, 그래픽 칩, 및 전압 조절 부품을 포함한다.
캐리어 기판이 선택된 활성화 온도 또는 그 이상으로 가열되면, 써모크로매틱 재료는 제1 가시 상태에서 제2 가시 상태로 변화한다 (블록 440). 일 실시예에서, 써모크로매틱 재료는 제1 컬러를 갖는 캐리어 기판(예컨대, 상부 쏠더 마스크층)의 가시면의 일부일 수 있다. 써모크로매틱 재료는, 가시면의 컬러가, 제1 컬러에서 제2 컬러로 변화되게 만든다. 대안적으로, 변화는 제1 컬러에서 투명 상태로일 수 있다. 공지된 제2 컬러로의 변화는 캐리어 기판에 결합된 전기 부품에 의해 야기될 가능성이 있는 캐리어 기판 상의 증가된 온도 레벨과 관련될 수 있다. 투명 상태로의 변화는 또한 써모크로매틱 재료(예컨대, 쏠더 마스크층) 아래에 배치된 층들 상에 인쇄된 식별 마킹, 하부 컬러 또는 다른 라벨을 드러낼 수 있다.
전술한 명세서에서는, 본 발명은 그 특정한 예시적 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 첨부된 특허 청구범위에 개시된 본 발명의 실시예들의 광범위한 사상 및 범주에서 벗어나지 않고, 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로서 간주되어야 한다.

Claims (1)

  1. 장치로서,
    캐리어 기판 - 상기 캐리어 기판은 가시면(visible surface) 및 상기 캐리어 기판에 연결된 열 생성 부품을 가짐 - ;
    활성화 온도를 가지고 상기 캐리어 기판에 인접하여 배치된 써모크로매틱 재료(thermochromatic material) - 상기 써모크로매틱 재료는 상기 활성화 온도에 도달하면 상기 가시면의 시각적 변화를 생성함 - ; 및
    쏠더 마스크 층 - 상기 쏠더 마스크 층은 투명하고, 상기 캐리어 기판에 인접하는 상기 써로크로매틱 재료를 덮는(overlaying) 상기 가시면의 일부분임 - 을 포함하고,
    상기 열 생성 부품에 연결된 상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 기판 및 상기 열 생성 부품이 정상적으로 동작할 때에 정상 동작 온도들을 포함하고,
    상기 써모크로매틱 재료는 그것의 활성화 온도가 상기 열 생성 부품에 연결된 상기 캐리어 기판의 상기 정상 동작 온도들보다 높도록 선택되는, 장치.
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