JP4559367B2 - 基板接続用テープ、および基板接続用テープを用いたプリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板接続用テープ、およびそれを用いたプリント基板の製造方法に関する。詳しくはシート状基板材料を導電接続し、電解メッキ、電着等が可能で、その後容易にシート状基板材料に分離可能な基板接続用テープ、およびプリント基板の製造方法に関する。

近年、フレキシブル基板（フレキシブルプリント配線板）は、携帯電話、液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、ハードディスクその他多くの電子機器で使用されている。その屈曲性のゆえに、ヒンジ部や可動部に使用されたり、コンパクトに機器内に配線板を収納するために不可欠な存在となっている。しかし、その屈曲性のために、シート状のフレキシブル基板材料で搬送手段によりフレキシブル基板を製造すると、巻き付き、落下、斜行等の搬送トラブルが多発するため、屈曲性のないプリント基板の製造装置に見られるような、単純な搬送機構でシート状基板材料を搬送することはできない。

フレキシブル基板材料の代表的な構成は、ポリイミドや液晶ポリマー等の絶縁フィルム／接着剤層／銅箔の、いわゆる３層材（両面板の場合、銅箔／接着剤層／絶縁フィルム／接着剤層／銅箔）が主流であるが、近年接着剤層のない２層材が増えつつあるが、屈曲性がより高くなり、搬送トラブルは３層材より深刻である。さらに銅箔や絶縁フィルムの厚みは今後ますます薄くなると予想されており、搬送性を確保するためには、ロール・トゥ・ロール加工が好ましい。

しかし、全工程でロール・トゥ・ロール加工するには莫大な設備投資が必要なため、一部の工程はシート状材料で加工し、その後シート状材料を接続してロール状材料にして加工したいという要求がある。例えば、シート状材料をレーザー穿孔し、その後ロール状材料にしてメッキし、フォトレジストをラミネート、あるいは塗布し、パターン露光後、アルカリ現像、エッチング、レジスト除去工程の後でシート状材料に分離するという流れは、典型的なワークフローである。このフローにおいて、電解メッキする場合は、治具を用いるか、導電性テープ（例えば金属テープ）を用いてシート状基板材料間を導電接続する必要がある。また均一性にすぐれるため、イオン形成基を有する感光性樹脂組成物を電着することがあるが、この場合にも治具を用いるか、導電性テープを用いてシート状基板材料間を導電接続する必要がある。治具の装脱着は非常に工数のかかる作業で、作業効率的には好ましくなく、また導電性テープはシート状材料に分離する際に、切断するか、テープをはがす工程が必要になる。その際、フレキシブル基板材料の場合、変形する、伸びる、破れる、あるいは発塵する等の弊害があった。

エッチング液に溶解する層とレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層とレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層とが積層されてなる基板接続用テープで基板を連結することにより、エッチングの不均一現象を解消する技術が開示されており、同時にこれらにより、アルカリ現像・エッチング工程における搬送性が大幅に改善され、かつシート状材料に分離する際の変形する、伸びる、破れる、あるいは発塵する等の弊害も改善された。しかし、これらの基板接続用テープでシート状基板材料を連結した場合、シート状基板材料は絶縁されており、導電接続する新しい技術が求められていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−４３８４８号公報

本発明の課題は、シート状基板材料を導電接続し、電解メッキ、電着等が可能で、その後容易にシート状基板材料に分離可能なプリント基板接続用テープ、およびプリント基板の製造方法を提案することにある。

本発明者らは検討した結果、少なくともエッチング液に溶解する金属層と、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層と、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層とが順次積層されてなる基板接続用テープにおいて、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有することを特徴とする基板接続用テープで上記課題を解決することを見出した。

あるいは少なくともエッチング液に溶解する金属層と、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層と、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層とが順次積層されてなる基板接続用テープでシート状基板材料の搬送方向の縁部同士を互いに連結して搬送するプリント基板の製造方法において、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有する基板接続用テープでシート状基板材料間を導電接続することを特徴とするプリント基板の製造方法で上記課題を解決することを見出した。

好ましい態様としては、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域が直径２ｍｍの円を包含可能な大きさであることにより上記課題を解決することを見出した。

本発明によれば、シート状基板材料を導電接続し、電解メッキ、電着等が可能で、その後容易にシート状基板材料に分離可能なプリント基板接続用テープ、およびプリント基板の製造方法を提供することができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。本発明において、基板接続用テープのエッチング液に溶解する金属層としては、銅、銀、アルミニウム、ステンレス、ニクロム、鉄、及びタングステン等の金属材料、銅、鉄、クロム、亜鉛、スズ等からなる合金等の、導電性を有するあらゆる金属を用いることができる。例えば銅の配線回路を形成するためのプリント基板であったら、回路となる金属と溶解性を同じくした方が簡便であるため、銅が好適に使用できる。エッチング液に溶解する金属層の厚みは１〜２００μｍであり、好ましくは５〜５０μｍがよい。

本発明において、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層は、少なくともエッチング液に対して溶解または膨潤しない性質を有し、またそれらのスプレー圧に耐えうる強度を有する。レジスト除去部の途中でこの層はすべて除去される。このようなレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層としては、例えば、支持フィルムと保護フィルムを剥離した感光層を熱もしくは紫外線照射によって硬化させたドライフィルムレジストフィルム、液状フォトレジストを塗布および乾燥後、熱もしくは紫外線照射によって硬化させたフィルム等が挙げられる。また、カルボン酸基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホンイミド基、ホスホン酸基を有する、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等からなる強アルカリに溶解するフィルムやポリビニルアルコール等が挙げられる。レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層の厚みは、１〜２００μｍであり、好ましくは５〜１００μｍがよい。

本発明において、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層は、基板接続用テープと基板を接着する役割を担い、エッチングが終了して不要となった際にレジスト除去部で速やかに除去される。必要であれば、加熱することで粘着性を増加させてもよい。このような層としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等を主成分とする粘着樹脂が挙げられる。それらの粘着樹脂には、レジスト除去液に溶解または膨潤する必要があるため、カルボン酸基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホンイミド基、ホスホン酸基を有するモノマーを含有する。粘着樹脂の具体例としては、スチレン／マレイン酸モノアルキルエステル共重合体、メタクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体、スチレン／メタクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸／メタクリル酸エステル／アクリル酸エステル共重合体、スチレン／メタクリル酸／アクリル酸エステル共重合体、スチレン／アクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル／クロトン酸共重合体、酢酸ビニル／クロトン酸／メタクリル酸エステル共重合体、安息香酸ビニル／アクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体等のスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル等とカルボン酸含有単量体との共重合体等が挙げられる。また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジエチルフタレート、ｏ−トルエンスルホン酸アミド、ｐ−トルエンスルホン酸アミド、クエン酸トリブチル、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル等の可塑剤を含有してもよい。また、視認性を向上させるため、染料や顔料を含有してもよい。また、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層として、支持フィルムと保護フィルムを剥離した未硬化の感光層からなるドライフィルムレジストを使用しても良い。一般的なレジストフィルムとしては例えばデュポンＭＲＣドライフィルム株式会社のリストン、日立化成工業株式会社のフォテック、旭化成エレクトロニクス株式会社のサンフォート等を使用することができる。レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の厚みは、１〜２００μｍであり、好ましくは５〜１００μｍがよい。

本発明の好ましい態様において、基板接続用テープは、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域（領域Ａと呼ぶ）を有し、領域Ａは直径２ｍｍの円を包含しうる。領域Ａの形状は、いかなる形状でもよく、領域Ａの中に直径２ｍｍの円が包含されればよい。領域Ａに直径２ｍｍの円が包含されないと、導電接続が得られない場合がある。図１〜３に直径２ｍｍの円が包含される領域Ａの例を示す。さらに、本発明において、領域Ａは好ましくは直径１０ｍｍの円に包含されるのが好ましい。領域Ａが大きく、直径１０ｍｍの円に包含されない場合、導電接続部を強く屈曲させると、導電接続が失われる場合がある。図１〜３に領域Ａが直径１０ｍｍの円に包含される例を示す。本発明者らは、領域Ａにおいてシート状基板材料の金属層と基板接続テープの金属層が接触することにより導電接続し、安定して再現良く導電接続を得るためには、領域Ａが特定の大きさである必要があることを見出したのである。

本発明における基板接続用テープの構成例を図４に示す。エッチング液に溶解する金属層５と、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層６と、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層７が順次積層されてなる基板接続用テープ４において、同一の機能を有する層が複数層で構成されていてもよい。また本発明の課題が解決される限り、その他の層が含まれていてもよい。

本発明の基板接続用テープは、上記の構成が得られる限り、いかなる方法でも製造することができるが、金属箔上にレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層を塗設、あるいはラミネートし、その上にレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層を塗設、あるいはラミネートすることによって製造するのが最も簡便である。領域Ａを得るためには、両層をパターン状に塗設、あるいはラミネートする必要がある。パターン状に塗設、あるいはラミネートする方法としては、当業者で知られるあらゆる方法を用いることができる。パターン状に塗設する方法としては、グラビア印刷法が簡便である。また、パターン状にラミネートする方法としては、ドライフィルムレジストのようなフィルム化した層をあらかじめパンチングによりパターン状に打ち抜いて、その後ラミネートするのが簡便である。

領域Ａを得るには、図５のように両層とも同じパターン（例えば１５ｍｍ幅のテープで直径３ｍｍの円形が等間隔で並んだパターン）で極力位置をあわせる方法がある。装置の精度上の問題や材料の伸縮により、連続して製造する場合、位置ずれが発生する場合がある。また図６のように両層で形状・サイズ・間隔を変えて領域Ａを得る方法は、伸縮によるずれはないが、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層あるいはレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層のどちらか一方の層が存在しない領域が多く、基板接続用テープの機能に支障を来すおそれがあるが、領域Ａが直径２ｍｍの円を包含可能な大きさであれば、いずれの方法でもよい。その他いかなる方法で、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層とレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有する基板接続用テープを製造してもよい。

本発明において、基板接続用テープは、シート状基板材料の搬送方向の縁部同士を基板接続用テープで互いに連結する。テープは両面に貼り付けてもよいし、片面だけに貼り付けてもよい。図７〜８に、両面、あるいは片面に基板接続用テープ４でシート状基板材料を連結し、導電接続している部分の断面構造を示す。領域Ａにおいてシート状基板材料の金属層と基板接続テープの金属層が接触することにより導電接続している。図９〜１１にテープの貼り付け例を示す。本発明において、シート状基板材料はその搬送方向の縁部同士、すなわち搬送方向前辺と後辺を基板接続用テープで互いに連結される。搬送時に切断、変形、ねじれ、ゆがみ等による搬送不良が起こらない範囲でいかなる貼り付け方であってもよい。シート状基板材料は、重ならないように連結されるのが好ましい。実生産において縁部同士をすき間なく合わせるのは困難であり、シート状基板材料の間隔をあけて連結するのがよい。間隔はテープの長さ、幅、貼り方、材料との密着性、工程等により異なるので一概には規定できないが、１０ｍｍ以下がよい。好ましくは５ｍｍ以下がよい。より好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍがよい。基板接続用テープでシート状基板材料を連結する方法は、材料を確実に接続できればいずれの方法、装置を用いてもよい。なお、図９において、シート状基板材料１１の幅が基板接続用テープ４の長さより長いが、本発明において、シート状基板材料の幅と基板接続用テープの長さの関係には特に制限はない。

本発明において、基板接続用テープは加熱しながら加圧して貼り付けるのがよい。基板接続用テープの構成や成分、基板の材質、領域Ａの大きさ、形状等により異なるので、貼り付け条件は一概に特定できないが、温度が４０〜１４０℃で、０．０１〜０．６ＭＰａに加圧するのがよい。１４０℃を超える温度の場合、あるいは／および０．６ＭＰａを超える圧力の場合、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層が流動し、シート状基板材料の金属層と基板接続テープの金属層が接触せず、導電接続が得られなくなる場合がある。温度が１４０℃未満の場合、あるいは／および圧力が０．０１ＭＰａ未満の場合、基板接続用テープのシート状基板材料への接着が不十分になり、接合したシート状基板材料が分離する場合がある。

図９のように１枚の基板接合テープで２枚のシート状基板材料を接合する場合は、図１２のように、領域Ａは、接合する２枚のシート状基板材料と基板接合用テープの２つの接着部にそれぞれ少なくとも１箇所ずつあればよいが、複数箇所あれば、より確実である。図１０〜１１のように複数の基板接合テープで２枚のシート状基板材料を接合する場合は、少なくとも１枚の基板接合テープにおいて、接合する２枚のシート状基板材料と基板接合用テープの２つの接着部にそれぞれ少なくとも１箇所ずつあればよいが、複数箇所あれば、より確実である。

２つの接着部のうち、少なくとも１方において、図１３のように領域Ａが基板接続用テープのエッジ部にある場合や、図１４のように領域Ａがシート状基板材料のエッジ部にある場合は、気体・液体が入り込んだり、環境の変化を受けやすく、導電接続が得られなくなる場合があるので、図１２のように、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がある領域１０に囲まれ、かつ基板接続用テープ、およびシート状基板材料のエッジ部にない領域Ａを有することが好ましい。

本発明において、基板接続用テープのエッチング液に溶解する金属層は、エッチング工程の途中ですべて除去され、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層と、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層は、レジスト除去工程の途中ですべて除去されることにより、基板接続用テープを構成する物質はレジスト除去工程で完全になくなり、シート状基板材料に分離される。したがってレジスト除去工程より前の工程では、単純な搬送機構を使用することができ、レジスト除去工程のみの搬送性を向上させれば、たわみやすい材料を安定して搬送し、プリント基板を製造することができる。

市販のドライフィルムレジスト（樹脂膜厚２５μｍ）にポンチで表１に示す直径の円形の穴を５０ｍｍピッチで直交するＸ・Ｙ方向に等間隔に開け、保護フィルムを剥離して、厚さ１８μｍの銅箔にラミネートし、紫外線を照射してレジストフィルムを硬化させた。支持フィルムを剥離してから、硬化したレジスト上に、同様に穴を開けたドライフィルムレジストを保護フィルムを剥離して、穴の位置をあわせてラミネートした（中心位置ずれ誤差０．２ｍｍ以内）。これを幅１５ｍｍ×長さ４８０ｍｍの長方形に裁断して、基板接続用テープを得た。その際、長辺（４８０ｍｍ辺）をＹ方向から１°傾くように裁断した。

片面に銅箔を有するシート状基板材料（５００ｍｍ×２５０ｍｍ、銅箔の厚み１２μｍ、ポリイミド基材の厚み２５μｍ）の長辺（５００ｍｍ辺）の間隔が約１ｍｍとなるように、基板接続用テープを支持フィルムを剥離してから、図９のように、フレキシブル基板材料の銅箔面の縁部に、９０℃に加熱した熱ロールで０．１ＭＰａで加圧して貼り付けて、シート状基板材料を連結して、連結基板（サンプル２〜５）を得た。またポンチで穴を開けていない以外は同様の方法で、連結基板（サンプル１）を得た。なお、基板接続用テープは、図８のように片面だけに貼り付けた。

ケースレーインスツルメンツ株式会社製エレクトロメーター６１７型を用い、印加電圧１Ｖで、連結基板の隣接するシート状基板材料間の電気抵抗を測定した。表１の各サンプルについて同じ試料を１０個ずつ作製し、電気抵抗が１Ω未満となる試料の割合（％）を導電接続率とした。結果を表１に示す。なおサンプル３の基板接続用テープには直径２ｍｍの円を包含可能な大きさの領域Ａがあった。本発明によれば、シート状基板材料を確実に導電接続できることが確認された。

上記の連結基板をエッチング・レジスト剥離・水洗・乾燥の連続した処理機に材料を挿入したところ、エッチング工程の途中で基板接続用テープの銅箔が溶解して除去されたが、基板材料は強固に連結していた。そして次のレジスト剥離工程で基板接続用テープは完全に溶解除去され、フレキシブル基板材料はシート状に分離されて、処理機より排出された。

市販のドライフィルムレジスト（樹脂膜厚２５μｍ）に表２に示す長さの辺を有する正方形の穴を１個開け、保護フィルムを剥離して、厚さ１２μｍの銅箔にラミネートし、紫外線を照射してレジストフィルムを硬化させた。支持フィルムを剥離してから、硬化したレジスト上に、同様に穴を開けたドライフィルムレジストを保護フィルムを剥離して、穴が重なるようにラミネートした（位置ずれ誤差０．２ｍｍ以内）。穴が中心にくるように直径５０ｍｍの円形に裁断して、基板接続用テープを得た。

片面に銅箔を有するシート状基板材料（１００ｍｍ×１００ｍｍ、銅箔の厚み１２μｍ、ポリイミド基材の厚み２５μｍ）のほぼ中央に、基板接続用テープを支持フィルムを剥離してから、６０℃に加熱した熱ロールで０．１ＭＰａで加圧して、銅箔面に貼り付けて、貼付試料（サンプル７〜１１）を得た。また穴を開けていない以外は同様の方法で、貼付試料（サンプル６）を得た。

ケースレーインスツルメンツ株式会社製エレクトロメーター６１７型を用い、印加電圧１Ｖで、貼付試料のシート状基板材料と基板接続用テープの間の電気抵抗を測定した。表２の各サンプルについて同じ試料を１０個ずつ作製し、電気抵抗が１Ω未満となる試料の割合（％）を導電接続率とした。次に導電接続率を測定したすべての試料について、試料の１辺を支持して、５分間激しく揺動させた後、シート状基板材料と基板接続用テープの間の電気抵抗を測定し、電気抵抗が１Ω未満となる試料の割合（％）を強制試験後の導電接続率とした。結果を表２に示す。なおサンプル８の基板接続用テープの領域Ａは直径２ｍｍの円を包含可能であった。本発明によれば、シート状基板材料を確実に導電接続できることが確認された。またサンプル１０の領域Ａは直径１０ｍｍの円に包含されたが、サンプル１１の領域Ａは直径１０ｍｍの円に包含されなかった。

基板接続用テープのレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域の平面図。 基板接続用テープのレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域の平面図。 基板接続用テープのレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域の平面図。 基板接続用テープの断面図。 レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層、およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有する基板接続用テープの平面図。 レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層、およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有する基板接続用テープの平面図。 両面に基板接続用テープでシート状基板材料を連結した部分の断面図。 片面に基板接続用テープでシート状基板材料を連結した部分の断面図。 基板接続用テープで接続した基板の平面図。 基板接続用テープで接続した基板の平面図。 基板接続用テープで接続した基板の平面図。 基板接続用テープで接続した基板の平面図。 基板接続用テープで接続した基板の平面図。 基板接続用テープで接続した基板の平面図。

符号の説明

１ 直径２ｍｍの円
２ 直径１０ｍｍの円
３ 基板接続用テープのレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層、およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域
４ 基板接続用テープ
５ エッチング液に溶解する金属層
６ レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層
７ レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層
８ 基板接続用テープのレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層があり、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層がない領域
９ レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層があり、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層がない領域
１０ 基板接続用テープのレジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層、およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がある領域
１１ シート状基板材料
１２ シート状基板材料の金属層
１３ シート状基板材料の絶縁層

Claims (4)

1. 少なくともエッチング液に溶解する金属層と、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層と、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層とが順次積層されてなる基板接続用テープにおいて、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有することを特徴とする基板接続用テープ。
2. 少なくともエッチング液に溶解する金属層と、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層と、レジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層とが順次積層されてなる基板接続用テープでシート状基板材料の搬送方向の縁部同士を互いに連結して搬送するプリント基板の製造方法において、レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域を有する基板接続用テープでシート状基板材料間を導電接続することを特徴とするプリント基板の製造方法。
3. レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域が直径２ｍｍの円を包含可能な大きさであることを特徴とする請求項１に記載の基板接続用テープ。
4. レジスト除去液に溶解し且つ耐エッチング性を有する層およびレジスト除去液に溶解し且つ粘着性を有する層の両方がない領域が直径２ｍｍの円を包含可能な大きさであることを特徴とする請求項２に記載のプリント基板の製造方法。

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