JPH1187192A - 固体電解コンデンサとその製造方法 - Google Patents
固体電解コンデンサとその製造方法Info
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- JPH1187192A JPH1187192A JP9243213A JP24321397A JPH1187192A JP H1187192 A JPH1187192 A JP H1187192A JP 9243213 A JP9243213 A JP 9243213A JP 24321397 A JP24321397 A JP 24321397A JP H1187192 A JPH1187192 A JP H1187192A
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Abstract
とに起因する固体電解質層の劣化を防止して、等価直列
抵抗(ESR)特性および寿命特性を長期に亘って維持
可能な、優れた固体電解コンデンサを提供する。 【解決手段】 コンデンサ素子1を外装ケース2内に収
納し、外装ケース2とコンデンサ素子1との間に、酸無
水物系の硬化剤を使用した二液性のエポキシ樹脂を充填
する。この場合、コンデンサ素子1は、その表面におけ
る固体電解質の生成に起因して容積が不均一となってい
るため、コンデンサ素子1の容積が最小の場合でもコン
デンサ素子1全体が樹脂中に潜るのに十分な量のエポキ
シ樹脂を充填する。続いて、外装ケース2の開口部に封
口ゴム4を装着するとともに外装ケース2の開口端部を
かしめて外装ケース2を封止した後、加熱によってエポ
キシ樹脂を硬化させ、コンデンサ素子1の内部および全
外周面を覆うエポキシ樹脂層3を形成する。
Description
サに係り、特に、その外装構造を改善した固体電解コン
デンサに関する。
るために高周波領域でのインピーダンス特性に欠ける液
状の電解質の替わりに導電性を有する固体の電解質を用
いるものである。従来、このような固体電解コンデンサ
の素子は、アルミニウム、タンタル等の弁作用金属から
なる陽極体上に二酸化マンガンからなる固体電解質層を
形成して構成されている。また、素子の外装構造は、素
子の外表面をディップやモールド等による樹脂層で覆う
ことにより形成されている。
電解質層として用いたコンデンサでは、二酸化マンガン
の生成時における硝酸マンガンの熱分解によって酸化皮
膜層が破損して漏れ電流が大きくなる傾向があり、ま
た、二酸化マンガン自体の比抵抗が高いために十分なイ
ンピーダンス特性を得ることが困難であった。また、熱
処理によるリード端子の損傷もあり、後工程として接続
用の外部端子を別途設ける必要もあった。
解決するため、ポリピロール等の導電性高分子を固体電
解質として用いることが試みられている。さらに、ポリ
ピロール以外の各種の導電性高分子についての検討が重
ねられており、反応速度が緩やかで、かつ陽極電極の酸
化皮膜層との密着性に優れたポリエチレンジオキシチオ
フェン(PEDT)に着目した技術(特開平2−156
11号公報)が存在している。
用いる場合、この有機導電性高分子材料は二酸化マンガ
ンからなる固体電解質よりも耐湿性に劣るため、密封性
をどれだけ保持できるかが製品の寿命特性に大きく影響
する。この場合、前述したような樹脂層による外装構造
では、特に、リード端子と樹脂層の熱膨張率の違い等の
要因により、リード端子と樹脂層の接触面で十分な密着
性が得られず、コンデンサの密封性が損なわれてしまう
ことが多く見受けられる。
の電解コンデンサのように素子をアルミニウム等からな
る有底筒状の外装ケースに収納し、開口部をゴム等の弾
性体からなる封口体で密封する構造や、封口体を用いず
に、外装ケースに素子を収納し、樹脂を充填して密封す
ることで耐湿性を向上させる構造が提案されている。
に、有底筒状の外装ケースを使用し、その開口部を封口
体や樹脂で密封する構造を適用した場合でも、コンデン
サ素子内への水分の侵入を十分に防止することはできな
い。
の場合、特に、封口体とリード端子との接触面において
十分な密封性を得ることができず、また、密封時に外装
ケース内部空間に残された水分が電解質に悪影響を及ぼ
すことが判明している。
場合には、まず、従来の樹脂層による固体チップの外装
構造と同様に、アルミニウム等からなるリード端子と樹
脂層との熱膨脹率が異なること等により、リード端子と
樹脂層との接触面で十分な密着性が得られないため、製
品の使用環境によっては必ずしも十分な耐湿性を確保で
きない。仮に、リード端子と樹脂層との密着性が改善さ
れても、樹脂がリード端子の外部引出部にまで這い上が
ってこの外部引出部の一部を覆い、はんだ付けに影響す
ることがある。
高分子材料からなる固体電解質は、素子の内部だけでな
く、素子の表面にも生成されるが、このように固体電解
質が表面に生成された素子の外観形状や容積は必ずしも
均一でなく、素子の表面には粗い凹凸が形成される。こ
のような粗い凹凸表面は樹脂の充填時において気泡を保
持し易いため、樹脂が進入できない空間が残される可能
性がある。この空間が、樹脂の加熱硬化時に膨脹して表
面に露出する場合があり、このような空間が水分や熱ス
トレスの侵入経路となり、素子の電気的特性に悪影響を
与えるおそれがある。
もに樹脂を充填した場合には、樹脂が十分に固化するま
で素子を固定しなければ、外装ケースに対する素子の相
対位置がずれてしまい、結果として、素子から導出した
リード端子の外部引出位置も一定しないことになる。こ
のようなリード端子の外部引出位置のずれは、プリント
基板に実装する際のはんだ付け不良や、リード端子の形
状加工での折り曲げ位置のずれに起因する端子の形状不
良を招いてしまう。
に生成された素子の容積は必ずしも均一ではない。これ
に対して、外装ケースは均一に形成されるため、素子を
収納した状態で外装ケースの密封に必要な樹脂充填量
は、素子の容積が不均一であることから不均一となる。
しかしながら、大量生産において、樹脂の充填量を個別
に制御することは実際上困難であるため、素子の容積の
不均一やそれによって決定される密封に必要な樹脂充填
量の不均一に関わらず、外装ケース内には常に一定量の
樹脂を充填することになる。
対して相対的に過多であれば外装ケースから樹脂があふ
れてしまい、過少であれば密封不良や前述したような素
子の位置ずれを発生する可能性がある。さらに、外装ケ
ースの開口部における樹脂表面の位置を一定に保つこと
が困難であるため、端子の折り曲げ位置が不確定とな
る。
決するために提案されたものであり、その目的は、外装
ケース内外の水分が素子内に侵入することに起因する固
体電解質層の劣化を防止して、等価直列抵抗(ESR)
特性および寿命特性を長期に亘って維持可能な、優れた
固体電解コンデンサを提供することである。また、本発
明の別の目的は、そのような優れた固体電解コンデンサ
を確実に効率よく製造可能な優れた製造方法を提供する
ことである。
に、請求項1記載の固体電解コンデンサは、両極電極箔
をセパレータを介して巻回するとともに両極電極箔間に
固体電解質層を生成したコンデンサ素子を、有底筒状の
外装ケースに収納し、外装ケースの開口部を封止した固
体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子の内部
および全外周面が樹脂層で覆われたことを特徴としてい
る。
の固体電解コンデンサによれば、外装ケースと封口体を
使用した密封構造に加えて、さらに、コンデンサ素子の
内部および全外周面を樹脂層で覆うことにより、樹脂層
と外装ケースおよび封口体によってコンデンサ素子を2
重に密封できる。そのため、仮に、外装ケースの開口部
に取り付けた封口体とリード端子との接触面を通して外
装ケース外部の水分が外装ケース内部に侵入したり、封
口体の装着時に外装ケース内部に水分が残された場合で
も、コンデンサ素子の内部および全外周面を覆う樹脂層
によって、素子内部への水分の侵入を防止できる。した
がって、十分な耐湿性を確保でき、素子内部への水分の
侵入による固体電解質層の劣化を防止できる。
サの製造方法は、両極電極箔をセパレータを介して巻回
してコンデンサ素子を形成する工程と、両極電極箔間に
固体電解質層を生成する工程と、コンデンサ素子を有底
筒状の外装ケースに収納する工程と、外装ケースの開口
部を封止する工程を備えた固体電解コンデンサの製造方
法において、コンデンサ素子の内部および全外周を覆う
樹脂層を形成するための工程を有するものである。
コンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納する工程
の後に、前記コンデンサ素子の内部および全外周面を覆
うように外装ケースとコンデンサ素子との間に液状樹脂
を充填する工程と、前記外装ケースを封止する工程の後
に、前記液状樹脂を硬化させる工程を有することを特徴
としている。
固体電解質層を生成する工程の後に、前記コンデンサ素
子全体が樹脂中に潜るようにしてこのコンデンサ素子を
液状樹脂中に浸漬する工程と、前記コンデンサ素子を前
記液状樹脂から引き上げて、このコンデンサ素子を外装
ケースに収納して外装ケースを封止する工程の後に、こ
のコンデンサ素子に付着した樹脂を硬化させる工程を有
することを特徴としている。
装ケースに液状樹脂を注入した後に、前記固体電解質層
を生成したコンデンサ素子を外装ケースに収納する工程
と、前記外装ケースの開口部を封止する工程の後に、前
記液状樹脂を硬化させる工程を有することを特徴として
いる。
6に記載の製造方法によれば、コンデンサ素子の内部お
よび全外周面を覆う樹脂層を容易かつ確実に形成するこ
とができるため、請求項1に記載の固体電解コンデンサ
を確実に効率よく製造可能である。この場合、請求項
4、6に記載の製造方法は、液体樹脂を充填する方法で
あるが、コンデンサ素子の内部および全外周面を覆うだ
けの液体樹脂を充填し、開口部を封止するため、液体樹
脂の充填量に関わらず、外装ケースの開口部の密封構造
を一定にすることができ、リード端子の外部引出位置や
折り曲げ位置等を一定にすることができる。また、樹脂
がリード端子の外部引出部に這い上がることもないた
め、はんだ付けに影響することはない。
は、請求項1に記載の固体電解コンデンサにおいて、樹
脂層の材料を具体的に限定したものである。また、請求
項7、8に記載の製造方法は、請求項4、5または6に
記載の製造方法において、液体樹脂の材料を具体的に限
定したものであり、それぞれ、請求項2、3に対応す
る。すなわち、請求項2、7においては、樹脂層を、二
液性のエポキシ樹脂によって形成することを特徴として
いる。また、請求項3、8においては、樹脂層を、酸無
水物系の硬化剤を使用した二液性のエポキシ樹脂によっ
て形成することを特徴としている。
7、8に記載の固体電解コンデンサとその製造方法によ
れば、次のような作用が得られる。まず、請求項1、
4、5、6に記載の固体電解コンデンサとその製造方法
において、樹脂層は、絶縁性、耐湿性、耐熱性、機械的
強度、および取扱性等に優れた各種の樹脂材料によって
形成可能であるが、請求項2、7に記載のように、二液
性のエポキシ樹脂を使用することにより、容易に高品質
の樹脂層を形成することができる。この場合、各種の硬
化剤を使用した二液性のエポキシ樹脂を使用可能である
が、特に、請求項3、8に記載のように、酸無水物系の
硬化剤を使用した二液性のエポキシ樹脂を使用すること
が望ましい。
コンデンサとその製造方法の一つの実施の形態につい
て、図1を参照して具体的に説明する。
を示している。この図1に示すように、巻回型のコンデ
ンサ素子1は、アルミニウム等からなる有底筒状の外装
ケース2内に収納され、その内部および全外周面はエポ
キシ樹脂層3で覆われており、外装ケース2の開口部は
封口ゴム(封口体)4によって密封されている。また、
図中5は、コンデンサ素子1から導出されたリード端子
である。
サは、具体的には次の手順で製造されている。まず、ア
ルミニウム等の弁作用金属からなり表面に酸化皮膜層が
形成された両極電極箔をビニロン繊維等からなるセパレ
ータを介して巻回してコンデンサ素子1を形成した後、
このコンデンサ素子1の両極電極箔間に、ポリエチレン
ジオキシチオフェン(PEDT)等からなる固体電解質
層を生成する。
2内に収納し、外装ケース2とコンデンサ素子1との間
に、酸無水物系の硬化剤を使用した二液性のエポキシ樹
脂を充填する。この場合、コンデンサ素子1は、前述し
たように、その表面における固体電解質の生成に起因し
て容積が不均一となっているため、コンデンサ素子1の
容積が最小の場合でも、コンデンサ素子1全体が樹脂中
に潜るのに十分な量のエポキシ樹脂を充填する。
4を装着するとともに外装ケース2の開口端部をかしめ
て外装ケース2を封止する。その後、エポキシ樹脂の種
類に応じた温度で加熱して硬化させることにより、コン
デンサ素子1の内部および全外周面を覆うエポキシ樹脂
層3を形成する。
作用は次の通りである。まず、コンデンサ素子1は、前
述したように、その表面における固体電解質の生成に起
因して容積が不均一となっているが、この不均一を考慮
して、コンデンサ素子1の容積が最小の場合でもコンデ
ンサ素子1全体が樹脂中に潜るのに十分な量のエポキシ
樹脂を充填しているため、常に、コンデンサ素子1全体
を樹脂中に潜らせ、コンデンサ素子1全体を完全に樹脂
で覆うことができる。このように、コンデンサ素子1全
体を完全に覆うように充填されたエポキシ樹脂は、加熱
時における粘度の低下に伴い、コンデンサ素子1の内部
にまで十分に浸透する。したがって、コンデンサ素子1
の容積の不均一に関係なく、常に、コンデンサ素子1の
内部および全外周面を覆うエポキシ樹脂層3を形成でき
る。
部および全外周面をエポキシ樹脂層3で覆うことによ
り、外装ケースと封口ゴムのみを使用する従来の密封構
造に比べて、エポキシ樹脂層3と外装ケース2および封
口ゴム4によってコンデンサ素子1を2重に密封でき
る。そのため、仮に、外装ケース2の開口部に取り付け
た封口ゴム4とリード端子5との接触面を通して外装ケ
ース2外部の水分が外装ケース2内部に侵入したり、封
口ゴム4の装着時に外装ケース内部に水分が残された場
合でも、コンデンサ素子1の内部および全外周面を覆う
エポキシ樹脂層3によって、コンデンサ素子1内部への
水分の侵入を防止できる。
構成、あるいは、樹脂封止のみを行う構成に比べて飛躍
的に優れた耐湿性を確保でき、コンデンサ素子1内部へ
の水分の侵入による固体電解質層の劣化を防止できる。
特に、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDT)等
の有機導電性高分子材料からなる固体電解質層は、水分
の影響を受けやすいため、エポキシ樹脂層3と外装ケー
ス2および封口ゴム4からなる2重の密封構造によって
水分の侵入を防止することにより、コンデンサの寿命特
性を大きく向上することができる。
脂を充填する方法であるが、外装ケースを樹脂密封する
ものではなく、外装ケース2の開口部の密封については
封口ゴム4を装着してかしめることによって行うもので
ある。したがって、樹脂によって外装ケース2の開口部
を密封する従来の密封構造のように、樹脂の充填に起因
してリード端子の外部引出位置や折り曲げ位置等が不均
一となることはなく、外装ケース2の開口部の密封構造
を一定にすることができるため、リード端子5の外部引
出位置や折り曲げ位置等を一定にすることができる。ま
た、樹脂がリード端子5の外部引出部に這い上がること
もないため、はんだ付けに影響することはない。
らなる有底筒状の外装ケースを用いたが、樹脂からなる
有底筒状の外装ケースを用いてもよい。この場合、外装
ケースの開口部は外装ケースの内径よりもやや大きい封
口ゴムを圧入するなどして密封してもよく、かしめ等の
工程は必要なくなる。
ースに収納した後に外装ケースの開口部に装着しても、
あるいはコンデンサ素子の端面に装着した後に、コンデ
ンサ素子とともに外装ケースに収納してもよい。後者の
場合、コンデンサ素子の収納に先立って液体樹脂を外装
ケースに注入する請求項6に記載の製造方法において、
コンデンサ素子を外装ケースに収納する際の液体樹脂の
這い上がりを封口体で防止することができる。
の製造方法に係る実施例について、比較例と比較しなが
ら具体的に説明する。まず、同一のコンデンサ素子と同
一の外装ケースを形成し、これらを使用して、本発明と
従来技術に係る同定格の固体電解コンデンサをそれぞれ
作製した。すなわち、本発明に係る実施例としては、前
述した実施の形態に記載した製造方法で、エポキシ樹脂
層3と封口ゴム4の両方を備えた2重の密封構造を持つ
固体電解コンデンサを作製し、従来技術に係る比較例と
しては、エポキシ樹脂層3を形成せずに、封口ゴム4の
みを備えた密封構造を持つ固体電解コンデンサを作製し
た。
較例の固体電解コンデンサについて、寿命特性試験を行
い、容量変化率(%)およびESR(Ω)を測定したと
ころ、次の表1に示すような結果が得られた。なお、試
料数は、実施例で16、比較例で15である。また、初
期容量(μF)の平均値(Ave)、最大値(Max)
および最小値(Min)は、実施例では、Ave:1
0.5(μF)、Max:11.1(μF)、Min:
9.95(μF)であり、比較例では、Ave:10.
6(μF)、Max:11.0(μF)、Min:1
0.3(μF)であった。
較例は、500時間経過時点では、容量変化率が−1
8.1%(Ave)にも達し、ESRも0.268Ω
(Ave)と高くなっている。これに対し、本発明に係
る実施例において、500時間経過時点の容量変化率は
1.3%(Ave)程度であり、ESRも0.078Ω
(Ave)程度にすぎず、ほぼ初期特性を維持してい
る。
例の容量変化率は−59.7%(Ave)にも達し、E
SRも8.21Ω(Ave)と極めて高くなっており、
初期特性は完全に失われている。これに対し、本発明に
係る実施例において、1000時間経過時点の容量変化
率は0.25%(Ave)程度であり、ESRも0.0
89Ω(Ave)程度にすぎず、十分な特性を維持して
いる。
980時間経過時点の容量変化率は−8.5%(Av
e)程度に過ぎず、ESRも0.228Ω(Ave)
と、500時間経過時点の比較例よりもさらに高くなっ
ている。少なくとも、本発明に係る実施例において、容
量変化率が20%を越えるのは、2000時間を経過し
た後である。
に、本発明に係る実施例は、静電容量とESRのいずれ
の特性に関しても、比較例に比べて長期間に亘って優れ
た特性を示している。
れるものではなく、他にも本発明の範囲内で多種多様の
変形例を実施可能である。まず、前記実施の形態におい
ては、外装ケース内に液状樹脂を充填することによって
樹脂層を形成したが、本発明における樹脂層の形成方法
はこれに限定されるものではなく、例えば、請求項5記
載の発明を適用して液体樹脂中にコンデンサ素子を浸漬
することによって樹脂層を形成することも可能である。
面を覆う樹脂の種類は適宜選択可能である。例えば、前
記実施の形態においては、樹脂層を、酸無水物系の硬化
剤を使用した二液性のエポキシ樹脂によって形成した
が、各種の硬化剤を使用した二液性のエポキシ樹脂によ
っても同様に形成可能であり、また、絶縁性、耐湿性、
耐熱性、機械的強度、および取扱性等に優れた他の各種
の樹脂材料を適宜選択可能である。同様に、封口体や外
装ケースの種類も適宜選択可能である。
エチレンジオキシチオフェン(PEDT)等からなる固
体電解質層を生成する場合について説明したが、二酸化
マンガンやポリピロール等、他の各種の材料からなる固
体電解質層を生成する場合にも同様に適用可能である。
外装ケースと封口体を使用した密封構造に加えて、さら
に、コンデンサ素子の内部および全外周面を樹脂層で覆
うことにより、樹脂層と外装ケースおよび封口体によっ
てコンデンサ素子を2重に密封できるため、外装ケース
内外の水分が素子内に侵入することに起因する固体電解
質層の劣化を防止して、等価直列抵抗(ESR)特性お
よび寿命特性を長期に亘って維持可能な、優れた固体電
解コンデンサを提供することができる。また、そのよう
な優れた固体電解コンデンサを確実に効率よく製造可能
な優れた製造方法を提供することができる。
断面図。
Claims (8)
- 【請求項1】 両極電極箔をセパレータを介して巻回す
るとともに両極電極箔間に固体電解質層を生成したコン
デンサ素子を、有底筒状の外装ケースに収納し、外装ケ
ースの開口部を封止した固体電解コンデンサにおいて、 前記コンデンサ素子の内部および全外周面が樹脂層で覆
われたことを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 【請求項2】 前記樹脂層が、二液性のエポキシ樹脂に
よって形成されていることを特徴とする請求項1記載の
固体電解コンデンサ。 - 【請求項3】 前記樹脂層が、酸無水物系の硬化剤を使
用した二液性のエポキシ樹脂によって形成されているこ
とを特徴とする請求項2記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項4】 両極電極箔をセパレータを介して巻回し
てコンデンサ素子を形成する工程と、両極電極箔間に固
体電解質層を生成する工程と、コンデンサ素子を有底筒
状の外装ケースに収納する工程と、外装ケースの開口部
を封止する工程を備えた固体電解コンデンサの製造方法
において、 前記コンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納する
工程の後に、 前記コンデンサ素子の内部および全外周面を覆うように
外装ケースとコンデンサ素子との間に液状樹脂を充填す
る工程と、 前記外装ケースの開口部を封止する工程の後に、前記液
状樹脂を硬化させる工程を有することを特徴とする固体
電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項5】 両極電極箔をセパレータを介して巻回し
てコンデンサ素子を形成する工程と、両極電極箔間に固
体電解質層を生成する工程と、コンデンサ素子を有底筒
状の外装ケースに収納する工程と、外装ケースの開口部
を封止する工程を備えた固体電解コンデンサの製造方法
において、 前記固体電解質層を生成する工程の後に、 前記コンデンサ素子全体が樹脂中に潜るようにしてこの
コンデンサ素子を液状樹脂中に浸漬する工程と、 前記コンデンサ素子を前記液状樹脂から引き上げて、こ
のコンデンサ素子を外装ケースに収納して外装ケースを
封止する工程の後に、このコンデンサ素子に付着した樹
脂を硬化させる工程を有することを特徴とする固体電解
コンデンサの製造方法。 - 【請求項6】 両極電極箔をセパレータを介して巻回し
てコンデンサ素子を形成する工程と、両極電極箔間に固
体電解質層を生成する工程と、コンデンサ素子を有底筒
状の外装ケースに収納する工程と、外装ケースの開口部
を封止する工程を備えた固体電解コンデンサの製造方法
において、 外装ケースに液状樹脂を注入した後に、前記固体電解質
層を生成したコンデンサ素子を外装ケースに収納する工
程と、 前記外装ケースの開口部を封止する工程の後に、前記液
状樹脂を硬化させる工程を有することを特徴とする固体
電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項7】 前記液状樹脂が、二液性のエポキシ樹脂
であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項
に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項8】 前記液状樹脂が、酸無水物系の硬化剤を
使用した二液性のエポキシ樹脂であることを特徴とする
請求項7記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24321397A JP4066473B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 固体電解コンデンサとその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP24321397A JP4066473B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 固体電解コンデンサとその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187192A true JPH1187192A (ja) | 1999-03-30 |
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| JP24321397A Expired - Fee Related JP4066473B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 固体電解コンデンサとその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4066473B2 (ja) |
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