TW202201572A - Sensing component packaging structure and method thereof - Google Patents
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本發明涉及一種感測元件封裝結構及其封裝方法,特別是涉及一種用於微小化裝置的感測元件封裝結構及其封裝方法。The present invention relates to a sensing element packaging structure and a packaging method thereof, in particular to a sensing element packaging structure and a packaging method for a miniaturized device.
在科技日益進步的時代,智慧型助聽裝置變得越來越普及,而且,智慧型助聽裝置的功能性日益增進,而非僅可作為助聽使用,其功能越來越多,且可用時間也越來越長。舉例來說,在智慧型助聽裝置中,更可以安裝感測元件(例如紅外線溫度感測元件等)以感測使用者的體溫,進而檢測使用者的健康狀況,或可控制助聽裝置的開啟與關閉,甚至可以控制噪音或具有睡眠監控的效果。In the era of increasing technological advancement, smart hearing aids are becoming more and more popular, and the functionality of smart hearing aids is increasing day by day, not only as hearing aids, but with more and more functions and available Time is also getting longer. For example, in a smart hearing aid device, a sensing element (such as an infrared temperature sensing element, etc.) can be installed to sense the user's body temperature, thereby detecting the user's health status, or to control the hearing aid device's Turn it on and off, and even control noise or have sleep monitoring effects.
然而,當助聽裝置或智慧型裝置越來越小,而且需要在助聽裝置或微小化內安裝許多元件,但是感測元件的體積過大,故,如何通過封裝結構設計的改良,來降低感測元件的體積,且可進一步降低製造成本,已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。However, when the hearing aid device or smart device becomes smaller and smaller, and many components need to be installed in the hearing aid device or miniaturization, but the volume of the sensing element is too large, how to reduce the sense of It has become one of the important issues to be solved by this business.
本發明所要解決的技術問題在於應用在助聽裝置的感測元件體積過大,需要通過改善封裝結構,達到縮小感測元件體積的目的。The technical problem to be solved by the present invention is that the volume of the sensing element applied in the hearing aid device is too large, and the purpose of reducing the volume of the sensing element needs to be achieved by improving the packaging structure.
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的其中一技術方案是提供一種感測元件封裝結構,其包括一導線架、一晶片、一絕緣殼體、一感測器與一保護層。導線架具有一第一表面以及一相反於第一表面的第二表面,導線架的第一固晶區與多個打線區設置在第一表面上,且第二固晶區設置在第二表面上。晶片設置在導線架的第一固晶區,且晶片電連接導線架的多個打線區。絕緣殼體包覆晶片以及部分的導線架,感測器設置在導線架的第二固晶區上,保護層設置於感測器的上方。In order to solve the above-mentioned technical problems, one of the technical solutions adopted by the present invention is to provide a sensing element package structure, which includes a lead frame, a chip, an insulating casing, a sensor and a protective layer. The lead frame has a first surface and a second surface opposite to the first surface, the first die bonding area and a plurality of wire bonding areas of the lead frame are arranged on the first surface, and the second die bonding area is arranged on the second surface superior. The chip is arranged in the first die bonding area of the lead frame, and the chip is electrically connected to a plurality of wire bonding areas of the lead frame. The insulating shell covers the chip and part of the lead frame, the sensor is arranged on the second die bonding area of the lead frame, and the protective layer is arranged above the sensor.
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的另一技術方案是提供一種感測元件的封裝方法,其包括:提供一導線架;設置一晶片在導線架的一第一固晶區中;將晶片電連接導線架的多個打線區;填充一封膠材料在導線架上,以形成包覆晶片與部分導線架的一絕緣殼體;設置一感測器在導線架的一第二固晶區,且第一固晶區與第二固晶區分別位於導線架的不同平面上;以及設置一保護層在感測器上。In order to solve the above technical problem, another technical solution adopted by the present invention is to provide a packaging method for a sensing element, which includes: providing a lead frame; arranging a chip in a first die bonding area of the lead frame; The chip is electrically connected to a plurality of wire bonding areas of the lead frame; the encapsulation material is filled on the lead frame to form an insulating shell covering the chip and part of the lead frame; a sensor is arranged on a second die bonding of the lead frame The first die bonding region and the second die bonding region are respectively located on different planes of the lead frame; and a protective layer is arranged on the sensor.
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的感測元件封裝結構,其能通過分別將晶片與感測器設置在相反的第一表面與第二表面上,以達到縮小感測元件封裝結構的體積的目的。One of the beneficial effects of the present invention is that the sensing element package structure provided by the present invention can reduce the size of the sensing element package by arranging the chip and the sensor on the opposite first surface and the second surface respectively. The purpose of the volume of the structure.
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式,然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明,並非用來對本發明加以限制。For a further understanding of the features and technical content of the present invention, please refer to the following detailed descriptions and drawings of the present invention. However, the drawings provided are only for reference and description, and are not intended to limit the present invention.
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“感測元件封裝結構及其封裝方法”的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用,在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外,本發明的附圖僅為簡單示意說明,並非依實際尺寸的描繪,事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容,但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外,本文中所使用的術語“或”,應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。The following are specific embodiments to illustrate the embodiments of the "sensor element packaging structure and packaging method" disclosed in the present invention. Those skilled in the art can understand the advantages and effects of the present invention from the content disclosed in this specification. The present invention can be implemented or applied through other different specific embodiments, and various details in this specification can also be modified and changed based on different viewpoints and applications without departing from the concept of the present invention. In addition, the drawings of the present invention are merely schematic illustrations, and are not drawn according to the actual size, and are stated in advance. The following embodiments will further describe the related technical contents of the present invention in detail, but the disclosed contents are not intended to limit the protection scope of the present invention. In addition, the term "or", as used herein, should include any one or a combination of more of the associated listed items, as the case may be.
[第一實施例][First Embodiment]
圖1為本發明實施例的感測元件封裝結構的底視圖,圖2為本發明實施例的感測元件封裝結構的俯視透視圖,圖3A為本發明第一實施例的感測元件封裝結構的剖面圖,圖3B為本發明第二實施例的感測元件封裝結構的剖面圖,圖4為本發明實施例的感測元件封裝結構的爆炸圖,圖5為本發明的導線架的示意圖,請參閱圖1至圖5所示,本發明實施例的感測元件封裝結構10主要包括一導線架11、一晶片12、一絕緣殼體13、一感測器14以及一保護層15。1 is a bottom view of a sensing element packaging structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top perspective view of a sensing element packaging structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a sensing element packaging structure according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view of a package structure of a sensing element according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded view of the package structure of a sensing element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram of a lead frame of the present invention. 1 to 5 , the sensing
如圖4與圖5所示,導線架11包括第一表面111與第二表面112,第二表面112相反於第一表面111,導線架11的一第一固晶區113與多個打線區114位在導線架11的第一表面111上,而一第二固晶區115與多個接墊區117位在導線架的第二表面112上,第一固晶區113對應第二固晶區115,多個打線區114對應多個接墊區117。多個打線區114環繞第一固晶區113設置。另外,由圖5可以看出,多個打線區114其係分別沿第一方向(-X軸方向或+X軸方向)或第二方向(-Y軸方向或+Y軸方向)向外延伸出多個接腳116,當導線架11在安裝於電子裝置(未圖示)中時,通過接腳116使感測元件封裝結構10可電連接其它的電子元件(未圖示)。而且,接腳116的數量可依照不同的晶片12而有所不同。As shown in FIG. 4 and FIG. 5 , the
另外,接腳116的形狀也可以不同,在本發明的較佳實施例中,如圖4或圖5中所示,在第一表面111上,多個打線區114其係沿一方向彎折後向外延伸出多個接腳116,該方向可以為朝向底面方向,更進一步的說,多個打線區114分別向外延伸並往第一方向或第二方向(X軸方向或Y軸方向)以一個預設角度彎折而形成多個對應環繞第一固晶區113的結構,更進一步的說,該接腳116包含外接部1161與彎折部1163,且接腳116的一端會形成與打線區114表面平行的多個接觸面1165,且打線區114的表面與接腳116的接觸面1165之間存在一段差L,如圖3A所示。另外,本發明的圖式僅是舉例說明,並非在此侷限本發明的導線架11僅能以圖式中的外觀呈現,不同實施例中,接腳116的形狀可有所不同。In addition, the shape of the
本發明的晶片12較佳為特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)晶片,晶片12設置在導線架11的第一表面111的第一固晶區113中,再透過多個導線16以導線接合的方式將晶片12與導線架11第一表面111的多個打線區114電連接。另外,由於接腳116形成環繞第一固晶區113的結構,可以保護晶片12以及導線16受到外力的破壞。進一步來說,打線區114的表面與接腳116的接觸面1165之間的段差L高度係依據晶片12所需的整體封裝高度而定,而晶片12所需的整體封裝高度是依據晶片12高度與後續的導線16所需的打線高度相加而定。The
另外,在此需要說明的是,如圖3A所示,在導線架11的第一表面111,接腳116的段差L高於導線16的垂直高度,因此可以在後續的封膠製程中,使封膠材料覆蓋至與導線架11之接腳116的接觸面1165齊平,而使部分的絕緣殼體13可以完全覆蓋晶片12與導線16,達到保護晶片12與導線16的目的。另外,在本發明的較佳實施例中,在導線架11與晶片12之間,更可以設置一散熱膜17,讓晶片12在運作時所產生的熱能經由散熱膜17更快速地傳遞至導線架11,達到良好散熱的效果。然而,在不同實施例中,也可以使用不同的導熱材料,舉例來說,可以在導線架11與晶片12之間塗佈散熱膏,同樣可以達到晶片12散熱的目的,或者,在又一實施例中,在導線架11與晶片12之間並未設置或塗佈任何薄膜或散熱材料,在此並不侷限。In addition, it should be noted here that, as shown in FIG. 3A , on the
在本發明的實施例中,絕緣殼體13包覆所述晶片12以及部分的導線架11,絕緣殼體13可區分為第一部分131與第二部分132,第一部分131位在導線架11的第一表面111,第二部分132位在第二表面112。詳細來說,第一部分131位於多個接腳116之間,且覆蓋在晶片12與導線16上,且第一部分131的一頂面133與接腳116的接觸面1165齊平,達到保護晶片12以及導線16的效果。第一部分131亦充填於第一固晶區113與多個打線區114的間隙,與導線架11的第二表面112齊平,提供後續感測器14固晶的一平整表面,並提供第一固晶區113與多個打線區114電性分離。第二部分132設置在導線架11之接腳116周圍且位於第二表面112上,可用於保護接腳116,並與保護層15相接。另外,如圖3A以及圖3B所示,絕緣殼體13藉由第一部分131和第二部分132完全包覆導線架11的彎折部1163,可加強結構強度。接腳116在鄰近絕緣殼體13的第二部分132的區域較佳為一階梯狀結構S,也就是說接腳116在絕緣殼體13的側表面外露的厚度小於所述打線區114的厚度,較佳不大於打線區114的厚度的一半,此外,接腳116的側面可以由絕緣殼體13露出或者為與絕緣殼體13的表面齊平,在此並不侷限,接腳116具有一階梯狀結構S,除提高導線架11與絕緣殼體13的接合外,還有助於降低下單顆感測元件封裝結構10時切割的應力,並避免切割過程所產生的毛邊。In the embodiment of the present invention, the
如圖3A所示,第二部分132具有一殼體壁134,殼體壁134環繞導線架11的第二固晶區115周圍以形成一容置槽18,讓後續設置的感測器14可以放置在容置槽18中,並暴露感測器14於容置槽18中。另外,在絕緣殼體13之第二部分132的表面上可形成至少一凹槽136,讓使用者可通過至少一凹槽136將保護層15從絕緣殼體13上分離,如圖2與圖4所示,位於絕緣殼體13之第二部分132的兩相對應側頂面形成有相對應的兩凹槽136。絕緣殼體13的材料較佳可以是矽膠(Silicone)或環氧樹脂(Epoxy),且絕緣殼體13的材料顏色較佳為黑色,藉以防止周圍的環境光干擾感測器14的感測,然而在不同實施例中,絕緣殼體13也可以是其他顏色,任何可以阻隔環境光線而只能傳遞紅外線光的顏色都可以是本發明封膠材料的顏色,但在此並不侷限。As shown in FIG. 3A , the
依舊參閱圖3A,感測器14設置在第二表面112的第二固晶區115上,也就是將感測器14放置在絕緣殼體13的第二部分132所形成的容置槽18中。本發明的感測器14較佳為紅外線感測器,感測器14的底部除了直接接觸導線架11之第二表面112的第二固晶區115,並電連接導線架11的接腳116,感測器14更直接接觸環繞第二固晶區115的多個接墊區117,因此可以讓感測器14在工作時產生的熱可以快速地傳遞至導線架11的第二固晶區115以及多個接墊區117,進而使感測器14的溫度盡可能地維持與外界環境的溫度一樣。Still referring to FIG. 3A , the
然後,將保護層15設置在感測器14上方,如圖4所示,保護層15設置在感測器14上,並無直接接觸感測器14,而是由位於接腳116周圍的絕緣殼體13的第二部分132支撐保護層15,在保護層15與感測器14之間可形成一間隙C,確保保護層15與感測器14不會碰撞。保護層15較佳是由只允許紅外線穿透的玻璃所構成,然而,在不同實施例中,保護層15也可以是由其他材料所構成,例如塑膠等,在此並不侷限。在本發明中,分別在導線架11不同的第一表面111與第二表面112設置晶片12與感測器14,相較於傳統將晶片12與感測器14設置在相同平面上,可以達到縮小感測元件封測結構10的目的,因為若將晶片12與感測器14放在相同平面上時,需要較大的面積才能將晶片12與感測器14放在相同平面,從而使整體尺寸增大,因此將晶片12與感測器14放在不同平面,達到降低所需使用面積的目的,進而降低整體尺寸。Then, the
[第二實施例][Second Embodiment]
然而,如圖3B所示,在第二實施例中,保護層15可以是一U形結構,而第二部分132的表面與第二固晶區115的表面齊平,保護層15的左右兩端會凸出並抵靠在絕緣殼體13的第一部分131的表面上。在圖3B的第二實施例中,絕緣殼體13同樣包括第一部分131與第二部分132,第一部分131與第二部分132的設置位置與第一實施例的相似,在此不再贅述。不同之處在於,第二實施例的第二部分132的表面與接墊區117齊平,進一步的說,第一部分131的底面、第二部分132的表面、第二固晶區115的表面與接墊區117的表面共平面,而保護層15以一U形結構呈現,同樣可以在保護層15左右兩端之間形成容置槽18,讓後續設置的感測器14可以放置在容置槽18中。另外,由於在第二實施例的感測元件封裝結構10的其他元件都與第一實施例的感測元件封裝結構10相同,因此,在此省略有關於第二實施例的其他元件的描述。However, as shown in FIG. 3B , in the second embodiment, the
圖6為本發明實施例的感測元件封裝結構的製造方法流程圖。請參閱圖6,並參考圖1至圖5以及其元件標號,在步驟S601中,提供一導線架11,導線架11可以是一金屬導線架,導線架11可以壓鑄方式一體成形,如何形成導線架11為本領域具有通常知識者所熟知,在此不再贅述。導線架11包括一第一表面111以及相反於第一表面111的第二表面112,導線架11包括一第一固晶區113、多個打線區114、一第二固晶區115以及多個接墊區117。在步驟S602,在導線架11的第一固晶區113中設置一晶片12,並在步驟S603中,以打線接合方式通過導線16將晶片12電連接導線架11的多個打線區114。進一步來說,晶片12可以直接設置在導線架11的第一固晶區113,或者在不同實施例中,可以在第一固晶區113上先設置一散熱膜17,然而在於散熱膜17上設置晶片12,在此並不侷限。晶片12上具有多個接點121,每個導線16的兩端即可以分別連接晶片12的接點121以及每個打線區114,達到晶片12與導線架11電連接的目的。FIG. 6 is a flowchart of a manufacturing method of a sensing element package structure according to an embodiment of the present invention. Please refer to FIG. 6 , and with reference to FIGS. 1 to 5 and their component numbers, in step S601 , a
另外,導線16可以正向打線或反向打線的方式將晶片12電連接導線架11的多個打線區114,在此並不侷限。為了讓晶片12在工作時所產生的熱可以傳導至導線架11,晶片12可以直接接觸第一固晶區113,或晶片12可以通過散熱膜17再接觸第一固晶區113,在此並不侷限,另外,如何將晶片12設置在導線架11的第一表面111的第一固晶區113上為本領域具有通常知識者所熟知,在此不再贅述。In addition, the
在步驟S604中,在導線架11上填充封膠材料。詳細來說,封膠材料可以一次充填在導線架11的第一表面111或第二表面112,然後,封膠材料會自動流至第二表面112或第一表面111,而形成第一實施例與第二實施例中的絕緣殼體13的第一部分131與第二部分132,或以二次充填在導線架11上,先一次充填形成絕緣殼體13的第二部分132,而後再次充填形成絕緣殼體13的第一部分131。舉例來說,在導線架11完成安裝晶片12以及導線16的打線接合的步驟後,利用具有高低落差的模具(未圖示),將導線架11放入模具中,在模具內填充形成絕緣殼體13的材料至導線架11的第一表面111或第二表面112,其中絕緣殼體13的第一部分131位在多個接腳116之間,且會覆蓋晶片12以及導線16,而絕緣殼體13的第二部分132設置在接腳116周圍,且向一方向延伸並環繞導線架11第二表面112的周圍,進而在第二表面112形成一容置槽18或是與多個接墊區117表面形成一齊平面。在本發明的實施例中,封膠材料的顏色較佳為黑色,因為黑色的封膠材料可以阻隔大部分的環境光線傳遞至感測器14,以防止環境光線所造成感測器14的感測準確度下降。另外,本發明的絕緣殼體13只能允許紅外線光傳遞至感測器14,可阻絕除了紅外線光以外的光線。In step S604, the
在步驟S605中,將感測器14設置在導線架11的第二表面112的第二固晶區115。詳細來說,感測器14設置在導線架11上,且位於第一實施例之絕緣殼體13形成的容置槽18或第二實施例之保護層15形成的容置槽18中,感測器14會與導線架11的第二固晶區115接觸,進而可以將感測器14在運作時所產生的熱傳遞至導線架11,達到感測器14散熱的效果。在步驟S606中,將保護層15設置在感測器14上,且保護層15位於絕緣殼體13上,詳細來說,將保護層15設置在絕緣殼體13上,由設置在接腳116周圍的第二部分132支撐保護層15,進而達到保護感測器14,防止外界環境光照射至感測器14,完成設置保護層15的步驟。保護層15較佳是由玻璃所構成,除了可以達到防止感測器14直接接觸外在環境,更可以阻隔除了紅外線以外的光線傳遞至感測器14。在本發明中,保護層15較佳是由只允許紅外線光穿透的玻璃材料所構成,或者可以通過在保護層15上塗佈特殊材料,達到阻隔環境光線而只允許紅外線光傳遞的目的,如何塗佈保護層15使之只允許紅外線光傳遞至感測器14為本領域具有通常知識者所熟知,在此不再贅述。In step S605 , the
在完成保護層的設置後,即完成本發明感測元件封裝結構的製程步驟,另外,在本發明中,更可以包括一額外步驟,將製作完成在模具內的多個感測元件封裝結構10切割為一個一個的感測元件封裝結構10,或在不同實施例中,也可以進一步包括一測試步驟,測試每個感測元件封裝結構10的感測效果,完成本發明之感測元件封裝結構10的完整製程步驟。After completing the setting of the protective layer, the process steps of the sensing element package structure of the present invention are completed. In addition, in the present invention, an additional step may be included to manufacture the plurality of sensing
[實施例的有益效果][Advantageous effects of the embodiment]
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的感測元件封裝結構,其能通過分別將晶片與感測器設置在相反的第一表面與第二表面上,以達到縮小感測元件封裝結構的體積的目的。One of the beneficial effects of the present invention is that the sensing element package structure provided by the present invention can reduce the size of the sensing element package by arranging the chip and the sensor on the opposite first surface and the second surface respectively. The purpose of the volume of the structure.
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例,並非因此侷限本發明的申請專利範圍,所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化,均包含於本發明的申請專利範圍內。The contents disclosed above are only preferred feasible embodiments of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, any equivalent technical changes made by using the contents of the description and drawings of the present invention are included in the application of the present invention. within the scope of the patent.
10:感測元件封裝結構 11:導線架 111:第一表面 112:第二表面 113:第一固晶區 114:打線區 115:第二固晶區 116:接腳 1161:外接部 1163:彎折部 1165:接觸面 117:接墊區 12:晶片 121:接點 13:絕緣殼體 131:第一部分 132:第二部分 133:頂面 134:殼體壁 136:凹槽 14:感測器 15:保護層 16:導線 17:散熱膜 18:容置槽 L:段差 C:間隙 S:階梯狀結構 S601-S606:步驟10: Sensing element package structure 11: Lead frame 111: First surface 112: Second Surface 113: The first solid crystal region 114: Line area 115: The second solid crystal area 116: pin 1161: External part 1163: Bending part 1165: Contact surface 117: Pad area 12: Wafer 121: Contact 13: Insulating shell 131: Part One 132: Part Two 133: Top surface 134: Shell Wall 136: Groove 14: Sensor 15: Protective layer 16: Wire 17: heat dissipation film 18: accommodating slot L: level difference C: gap S: stepped structure S601-S606: Steps
圖1為本發明實施例的感測元件封裝結構的底視圖。FIG. 1 is a bottom view of a sensing element package structure according to an embodiment of the present invention.
圖2為本發明實施例的感測元件封裝結構的俯視透視圖。FIG. 2 is a top perspective view of a sensing element package structure according to an embodiment of the present invention.
圖3A為本發明實施例的感測元件封裝結構的剖面圖。3A is a cross-sectional view of a package structure of a sensing element according to an embodiment of the present invention.
圖3B為本發明另一實施例的感測元件封裝結構的剖面圖。FIG. 3B is a cross-sectional view of a sensing device package structure according to another embodiment of the present invention.
圖4為本發明實施例的感測元件封裝結構的爆炸圖。FIG. 4 is an exploded view of a packaging structure of a sensing element according to an embodiment of the present invention.
圖5為本發明的導線架的示意圖。FIG. 5 is a schematic diagram of the lead frame of the present invention.
圖6為本發明實施例的感測元件封裝結構的製造方法流程圖。FIG. 6 is a flowchart of a manufacturing method of a sensing element package structure according to an embodiment of the present invention.
10:感測元件封裝結構10: Sensing element package structure
111:第一表面111: First surface
112:第二表面112: Second Surface
114:打線區114: Line area
1161:外接部1161: External part
1163:彎折部1163: Bending part
1165:接觸面1165: Contact surface
117:接墊區117: Pad area
13:絕緣殼體13: Insulating shell
131:第一部分131: Part One
132:第二部分132: Part Two
133:頂面133: Top surface
134:殼體壁134: Shell Wall
14:感測器14: Sensor
15:保護層15: Protective layer
16:導線16: Wire
17:散熱膜17: heat dissipation film
18:容置槽18: accommodating slot
L:段差L: level difference
C:間隙C: gap
S:階梯狀結構S: stepped structure
Claims (10)
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TW109121258A TWI754971B (en) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | Sensing component packaging structure and method thereof |
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