CN112151232B - 电感器 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的电感器具备大致长方体形状的坯体、和配置于坯体的安装面并分别与一对引出部连接的一对外部端子,该坯体具有:芯体,具有基座和形成在基座的上表面的柱状部;线圈,具备将被绝缘被膜覆盖且具有相互对置的宽幅面的导线卷绕为中空以构成在内周部连续的上段部及下段部,且配置成内周部的一个宽幅面与柱状部的侧面接触的卷绕部、以及从卷绕部的各段的外周部引出且前端部配置于基座的下表面的一对引出部;磁性体,覆盖芯体的一部分、一对引出部的一部分及卷绕部,并且含有磁性粉,卷绕部的俯视形状为具有短边方向以及长边方向的中空的大致圆形形状,上段部具有向短边方向突出的突出部。

Description

电感器
技术领域
本发明涉及电感器。
背景技术
电子设备所使用的电感器,特别是,电源用的电感器要求小型化,并且要求具有较高的性能(较高的电感值)。作为这样的电感器之一,有具有埋设于坯体内的线圈、和与线圈连接并从坯体露出的外部端子的电感器(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2007-165779号公报
关于专利文献1所记载的电感器,由于线圈的两端的引出部与外部端子在坯体内连接,所以在坯体内需要连接引出部与外部端子的区域。具有这样的区域的电感器限制坯体内的线圈的占有区域,难以为了得到较高的电感值而增大线圈的尺寸。
发明内容
本发明的一方式的目的在于提供能够在具有线圈的引出部占有的恒定的区域的同时提高电感器的性能(电感值L)的电感器。
本发明的一方式的电感器的特征在于,具备大致长方体形状的坯体和一对外部端子,坯体具有磁性体基座、线圈以及磁性体外装,磁性体基座具有基座部和形成在基座部的上表面的柱状部,线圈具备卷绕部和一对引出部,卷绕部是使具有相互对置的宽幅面的导线的一个宽幅面与柱状部的侧面接触并将导线相对于柱状部卷绕成上下两段而形成的卷绕部,卷绕部的两端位于外周,并且卷绕部具有通过构成内周部的导线相互连接的上段部和下段部,一对引出部从卷绕部的各段的外周部朝向基座部的侧面引出,并且前端部分配置于基座部的下表面,磁性体外装覆盖磁性体基座的一部分、一对引出部的一部分以及卷绕部,并且含有磁性粉,一对外部端子配置于坯体的安装面,并且分别与一对引出部连接,从坯体的上表面透视的卷绕部的俯视形状为具有短边方向以及长边方向的环形状,上段部具有向短边方向突出的突出部。
本发明的一方式的目的在于提供能够在具有线圈的引出部占有的恒定的区域的同时提高电感器的性能(电感值L)的电感器。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电感器的上方立体图。
图2是表示本发明的实施方式1的电感器的下方立体图。
图3是仅示出图1的电感器的磁性体基座的立体图。
图4是仅示出图1的电感器的线圈的立体图。
图5是图1的A1-A1线处的剖视图。
图6是图1的A2-A2线处的剖视图。
图7是表示图1所示的电感器的包含上段部的开口端面的面上的卷绕部的轮廓线的图。
图8是表示图1所示的电感器的包含下段部的边界面的面上的卷绕部的轮廓线的图。
图9是表示配置于图1所示的电感器的导电性树脂层的图。
图10是说明实施例的电感器的包含上段部的开口端面的面上的卷绕部的尺寸与坯体的尺寸的图。
图11是表示实施例1中的比A/B、和额定电流与电感值之比的关系的图。
图12是表示实施例2中的比B/F与电感值的关系的图。
图13是表示本发明的实施方式2的电感器的下方立体图。
附图标记说明:1、201…电感器,2…坯体,4a、4b…外部端子,6…磁性体外装,8…磁性体基座,10…基座部,10a…上表面,10b…下表面,10c…第一侧面,10d…第二侧面,10e…第三侧面,10f…第四侧面,12…凹部,14、15…切口,16…柱状部,18…上部,20…下部,22…突出面,24…平面,28、30…平面区域,32、34…弯曲面区域,40、42、240、242…引出部,40a、42a…前端部分,44…卷绕部,46…上段部,48…下段部,50…突出部,52…直线部,54,254…线圈,56、58…平面区域,60、62…弯曲区域,64、66…宽幅面,H1…边界面,H2…开口端面,70、72…导线,70a、72a…第一圈的导线,72b…第二圈的导线,70c、72c…最外周的导线,100、150…轮廓线,102、152…内周轮廓线,104、154…外周轮廓线,106、156…第一平面区域56的内周轮廓线,106a、106b、114a、114b…端部,108、158…第二平面区域58的内周轮廓线,110、160…第一弯曲区域60的内周轮廓线,112、162…第二弯曲区域62的内周轮廓线,114…突出部50的内周轮廓线,116…直线部52的轮廓线,120、170…第一平面区域56的外周轮廓线,122、172…第二平面区域58的外周轮廓线,124、174…第一弯曲区域60的外周轮廓线,126、176…第二弯曲区域62的外周轮廓线,128…突出部50的外周轮廓线,130…直线部52的外周轮廓线,132…坯体2的外形轮廓线,240a、242a…第一区域,240b、242b…第二区域,240c、242c…第三区域,A(y2)…第一长度(直线部52的内周轮廓线116与第二弯曲区域62的内周轮廓线110之间的长边方向的最大长度),B(x2)…第二长度(第二平面区域58的内周轮廓线108与突出部50的内周轮廓线114之间的短边方向的最大长度),C…第三长度(第一弯曲区域60的外周轮廓线124与第二弯曲区域62的外周轮廓线126之间的长边方向的最大长度),D…第四长度(第一平面区域56的外周轮廓线120与第二平面区域58的外周轮廓线122之间的短边方向的最大长度),E…坯体2的长边方向的长度,F…坯体2的短边方向的长度。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的实施方式、实施例进行说明。此外,以下说明的电感器用于将本发明的技术思想具体化,只要没有特定的记载,则并不将本发明限定为以下的实施方式。
在各附图中,有时对具有相同的功能的部件附加相同的附图标记。考虑要点的说明或者理解的容易性,有为了方便而分为实施方式、实施例进行示出的情况,但能够进行不同的实施方式、实施例所示的构成的部分的置换或者组合。在后述的实施方式、实施例中,省略与上述相同的事项的记述,仅对不同点进行说明。特别是,并不对每个实施方式、实施例依次提及相同的构成所带来的相同的作用效果。为了使说明变得明确,也有夸张地示出各附图示出的部件的大小、位置关系等的情况。另外,在以下的说明中,根据需要而使用表示特定的方向、位置的语句(例如,“上”、“下”、“右”、“左”以及包含这些语句的其它的语句)。这些语句的使用为了使参照附图的发明的理解变得容易,并不通过这些语句的意思来限定本发明的技术范围。
1.实施方式1
参照图1~图9,对本发明的实施方式1的电感器进行说明。图1是表示本发明的实施方式1的电感器的上方立体图。图2是表示本发明的实施方式1的电感器的下方立体图。图3是仅示出图1的电感器的磁性体基座的立体图。图4是仅示出图1的电感器的线圈的立体图。图5是图1的A1-A1线处的剖视图。图6是图1的A2-A2线处的剖视图。图7是表示图1所示的电感器的包含上段部的开口端面的面上的卷绕部的轮廓线的图。图8是表示图1所示的电感器的包含下段部的边界面的面上的卷绕部的轮廓线的图。图9是表示配置于图1所示的电感器的导电性树脂层的图。
1.实施方式1
如图1以及图2所示,电感器1具备坯体2和形成在坯体2的表面的一对外部端子4a、4b。坯体2包含磁性体基座8、线圈54以及磁性体外装6。
磁性体基座8具有基座部10和形成在基座部10的上表面10a的柱状部16。
线圈54具有卷绕于柱状部16的卷绕部44、和从卷绕部44的外周部引出的一对引出部40、42。卷绕部44由具有相互对置的宽幅面的、剖面为矩形形状的一根导线构成,使一个宽幅面与柱状部16的侧面接触,相对于柱状部16卷绕并形成为上下两段,卷绕部的两端位于外周,具有通过构成内周部的导线相互连接的上段部46以及下段部48。从坯体2的上表面透视的卷绕部44的俯视形状是具有短边方向以及长边方向的圆环形状。卷绕部44的上段部具有向短边方向突出的突出部、和沿短边方向延伸并向长边方向突出的直线部52。一对引出部40、42分别从卷绕部44的外周朝向基座部10的侧面引出,并且前端部分40a、42a配置在基座部10的下表面10b。
磁性体外装6含有磁性粉,覆盖磁性体基座8的一部分、引出部40、42的一部分、以及卷绕部44的至少一部分。
一对外部端子4a、4b被配置成覆盖一对引出部40、42的前端部分40a、42a和前端部分40a、42a的周边的下表面10b。
以下,对各构成部件进行详细说明。
(1)磁性体基座
磁性体基座8具备基座部10和柱状部16。
<基座部>
如图3所示,基座部10是上表面10a以及下表面10b具有长边方向和短边方向的大致矩形形状的板状的部件。基座部10在由沿长边方向延伸的第一侧面10c与沿短边方向延伸的第二侧面10d形成的角部、以及由第一侧面10c与沿短边方向延伸的第四侧面10f形成的角部具有切口14、15。切口14、15用于配置线圈54的引出部40、42。如图2所示,在基座部10的下表面10b的中央部沿着短边方向设置有凹部12。如后述那样,基座部10的下表面10b被设置外部端子4a、4b,成为电感器1的安装面。基座部10的长边方向的长度例如大约为1.4mm~2.2mm,短边方向的长度例如为0.6mm~1.4mm,厚度(上表面10a与下表面10b之间的长度)例如为0.1mm~0.2mm。
<柱状部>
柱状部16配置在基座部10的上表面10a。
柱状部16的与卷轴B1大致正交的剖面的基座部10侧的根部的形状是具有短边方向以及长边方向的大致长圆形状。卷轴B1与柱状部16的基座部10侧的根部的中心轴一致。另外,柱状部16的短边方向以及长边方向与基座部10的短边方向以及长边方向大致一致。柱状部16的侧面具有沿基座部10的长边方向延伸的两个平面区域28、30、和连接两个平面区域28、30的两个弯曲面区域32、34。柱状部16的高度是形成线圈54的导线的大致两倍。在将柱状部16上下二等分而成为上部18、下部20时,上部18的第一平面区域28具有向短边方向突出的突出面22。突出面22是弯曲的面。突出面22的突出程度随着远离基座部10而增大。因此,柱状部16的上部18随着远离基座部10而***(参照图5)。
另外,柱状部16的上部18的第一弯曲面区域32具有沿短边方向延伸的平面24。平面24的突出程度随着远离基座部10而增大。因此,柱状部16的上部18随着远离基座部10而***(参照图6)。
并且,柱状部16在基座部10的上表面10a配置成柱状部16的卷轴B1与基座部10的第一侧面10c之间的长度D1比柱状部16的卷轴B1与基座部10的第三侧面10e之间的长度D2长。
接下来,对作为磁性体基座8的材料的磁性粉进行说明。磁性体基座8的磁性粉的填充率在60wt%以上,优选在80wt%以上。磁性粉能够使用Fe、Fe-Si-Cr、Fe-Ni-Al、Fe-Cr-Al、Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo等铁系的金属磁性粉、其它的组成系的金属磁性粉、非晶体等金属磁性粉、表面被玻璃等绝缘体覆盖的金属磁性粉、将表面改质的金属磁性粉、以及纳米级的微小的金属磁性粉末。树脂能够使用环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯酚树脂等热固化性树脂或者聚乙烯树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂。
(2)线圈
如图1以及图4所示,线圈54具有卷绕于柱状部16的卷绕部44和从卷绕部44的外周部引出的一对引出部40、42。
为了形成线圈54所使用的导线是在导体的表面具备具有绝缘性的覆盖层,并在覆盖层的表面具有熔合层的导线,是具有相互对置的宽幅面64、66的、剖面为矩形形状的导线(所谓的平角线)。导体例如由铜等形成,宽度为140μm~170μm,厚度为67μm~85μm。覆盖层由聚酰胺酰亚胺等绝缘性树脂形成,厚度例如为1μm~7μm,优选为6μm。熔合层由包含自熔成分的热塑性树脂或者热固化性树脂等形成以能够固定构成卷绕部的导线彼此,厚度例如为1μm~3μm,优选为1.5μm。因此,导线的线宽度方向的长度(宽幅面64、66的宽度、线宽度)w1例如为144μm~190μm,厚度(对置的宽幅面64、66间的长度)t1例如为71μm~105μm。
<卷绕部>
卷绕部44使用这样的一根导线形成,卷绕为上下两段并使两端位于外周,形成上段部46以及下段部48。上段部46以及下段部48通过构成内周部的导线相互连接。卷绕部44在柱状部16卷绕为卷轴B2与柱状部16的卷轴B1大致一致,并且导线的宽幅面与柱状部16的侧面接触。卷绕部44配置成使下段部48的开口端面H1与磁性体基座8的基座部10的上表面10a大致一致。另外,上段部46的开口端面H2与柱状部16的上表面16a大致一致。开口端面H1、H2是与卷轴B2大致垂直的卷绕部44的两个端面。卷绕部44的俯视形状为具有短边方向和长边方向的大致长圆环形状。卷绕部44具有第一平面区域56以及第二平面区域58、和连接两个平面区域56、58的第一弯曲区域60及第二弯曲区域62。第一平面区域56是沿着磁性体基座8的柱状部16的第一平面区域28的区域,第二平面区域58是沿着柱状部16的第二平面区域30的区域。第一弯曲区域60是沿着柱状部16的第一弯曲面区域32的区域,第二弯曲区域62是沿着柱状部16的第二弯曲面区域34的区域。上段部46的第一平面区域56包含沿着柱状部16的突出面22的向短边方向突出的突出部50。另外,上段部46的第一弯曲区域60包含沿着柱状部16的平面24的沿短边方向延伸的直线部52。
(突出部)
突出部50是导线弯曲并且向短边方向突出的区域。突出部50的导线的线宽方向相对于卷轴B2倾斜。突出部50的导线的线宽方向倾斜为随着远离下段部48而远离卷轴B2(参照图5)。因此,突出部50在上段部46及下段部48的边界面H3与上段部46的开口端面H2之间,向短边方向突出,其突出程度在开口端面H2最大。
参照图7以及图8,对突出程度最大的开口端面H2上的突出部50的最大尺寸进行说明。首先,对图7以及图8所示的卷绕部44的轮廓线100进行说明。
如图7所示,上段部46的开口端面H2上的卷绕部44的轮廓线100包含卷绕部44的内周轮廓线102和卷绕部44的外周轮廓线104。
内周轮廓线102由第一平面区域56的内周轮廓线106、第二平面区域58的内周轮廓线108、第一弯曲区域60的内周轮廓线110、以及第二弯曲区域62的内周轮廓线112构成。并且,第一平面区域56的内周轮廓线106包含突出部50的内周轮廓线114,第一弯曲区域60的内周轮廓线110包含直线部52的内周轮廓线116。并且,第二平面区域58的内周轮廓线108如点划线所示的那样,包含位于内周轮廓线108的内侧,并由从上段部46的开口端面H2朝向下段部48的边界面H3延伸的导线形成的内周轮廓线108’。
外周轮廓线104由第一平面区域56的外周轮廓线120、第二平面区域58的外周轮廓线122、第一弯曲区域60的外周轮廓线124、以及第二弯曲区域62的外周轮廓线126构成。并且,第一平面区域56的外周轮廓线120包含突出部50的外周轮廓线128,第一弯曲区域60的外周轮廓线124包含直线部52的外周轮廓线130。
如图8所示,卷绕部44的下段部48的边界面H3上的卷绕部44的轮廓线150包含卷绕部44的内周轮廓线152和卷绕部44的外周轮廓线154。
内周轮廓线152由第一平面区域56的内周轮廓线156、第二平面区域58的内周轮廓线158、第一弯曲区域60的内周轮廓线160、以及第二弯曲区域62的内周轮廓线162构成。并且,第二平面区域58的内周轮廓线158如点划线所示的那样,包含位于内周轮廓线158的内侧,并由从下段部48的边界面H3朝向上段部46的开口端面H2延伸的导线形成的内周轮廓线158’。
外周轮廓线154由第一平面区域56的外周轮廓线170、第二平面区域58的外周轮廓线172、第一弯曲区域60的外周轮廓线174、以及第二弯曲区域62的外周轮廓线176构成。
突出部50的内周轮廓线114上的两个端部114a、114b间的长边方向的长度y3是第一平面区域56的内周轮廓线106上的两个端部106a、106b间的长度y4的1/4~3/4左右(参照图7)。
位于第二平面区域58的内周轮廓线108的内侧并由从上段部46的开口端面H2朝向下段部48的边界面H3延伸的导线形成的内周轮廓线108’与突出部50的内周轮廓线114之间的短边方向的最大长度x2比长度x1要长长度x1的大致1/6~1/3,长度x1是下段部48的第一平面区域56的内周轮廓线156与位于第二平面区域58的内周轮廓线158的内侧并由从下段部48的边界面H3朝向上段部46的开口端面H2延伸的导线形成的内周轮廓线158’之间的长度(参照图7以及图8)。长度x2相当于内周轮廓线102的短边方向的宽度。
接下来,对突出部50中的导线与位于突出部50的下方的下段部48的导线的配置关系进行说明。如图5所示,突出部50的各圈的导线不配置在下段部48的各圈的导线的正上方。具体而言,从突出部50的内侧开始第一圈的第一导线70a配置在下段部48的第一圈的第一导线72a与第二圈的第二导线72b的上方。换句话说,突出部50的第一导线70a由下段部48的第一导线72a以及第二导线72b支承。同样地,突出部50的第二圈及其之后的导线也由下段部48的连续的两圈导线支承。但是,突出部50的最外周的导线70c仅由下段部48的最外周的导线72c支承。并且,突出部50的导线与位于突出部50的下方的下段部48的导线的边界面H3的剖面为大致波形形状。
(直线部)
如图6所示,直线部52的导线的线宽方向相对于卷轴B2倾斜。直线部52的导线的线宽方向倾斜为随着远离下段部48而远离卷轴B2。因此,直线部52在上段部46及下段部48的边界面H3与上段部46的开口端面H2之间,向长边方向突出,其突出程度在开口端面H2最大。
参照图7,对直线部52的短边方向的长度进行说明。直线部52的内周轮廓线116的长度(两个端部116a、116b间的长度)x4是第一平面区域56的内周轮廓线106与位于第二平面区域58的内周轮廓线108的内侧并由从上段部46的开口端面H2朝向下段部48的边界面H3延伸的导线形成的内周轮廓线108’之间的长度x3的1/4~3/4左右。并且,除了图7之外还参照图8,对直线部52的突出程度进行说明。直线部52的内周轮廓线116与第二弯曲区域62的内周轮廓线112之间的长边方向的最大长度y2比长度y1要长长度y1的大致1/8~1/6,该长度y1是下段部48的第一弯曲区域60的内周轮廓线160与第二弯曲区域62的内周轮廓线162之间的长边方向的最大长度。长度y2相当于内周轮廓线102的长边方向的宽度。
另外,直线部52的各圈的导线也与突出部50的导线相同,除了最外周的导线70c之外,由位于直线部52的下方的下段部48的相邻两圈的导线支承。并且,直线部52的导线与位于直线区域的下方的下段部的各圈的导线的边界面H3的剖面也为大致波形形状。
<引出部>
接下来,参照图1以及图4,对引出部40、42进行说明。
一对引出部40、42分别与卷绕部44的各段部46、48的最外周的导线连续。一对引出部40、42经由磁性体基座8的基座部10的切口14、15,从上表面10a侧引出到下表面10b侧。一对引出部40、42在基座部10的上表面10a侧大致扭转90度,以使宽幅面64、66与基座部10的上表面10a大致平行。引出到下表面10b侧的引出部40、42的前端部分40a、42a配置成一个宽幅面66与下表面10b接触。另外,一对引出部40、42的与接近切口14、15的部分相比前端的部分的导线的线宽度比卷绕部44的导线的线宽度宽,一对引出部40、42的与接近切口14、15的部分相比前端的部分的导线的厚度比卷绕部44的导线的厚度薄。
(3)磁性体外装
磁性体外装6覆盖磁性体基座8的基座部10的上表面10a以及切口14、15的内侧面、磁性体基座8的柱状部16、线圈54的卷绕部44、以及线圈54的引出部40、42中的除了前端部分40a、42a之外的区域。但是,也可以卷绕部44的第二平面区域58中的最外周的导线的外侧宽幅面64a从磁性体外装6露出。该情况下,期望导线的外侧宽幅面64a与磁性体基座8的基座部10的第三侧面10e大致配置于同一平面。这能够通过适当地设定柱状部16的卷轴B1与基座部10的第一侧面10c之间的长度D1、形成线圈54的导线的厚度t1以及匝数N来实现。
磁性体外装6含有与磁性体基座8所含有的磁性粉相同的磁性粉,但组成、平均粒径、填充率等也可以不同。磁性粉的填充率在60wt%以上,优选在80wt%以上。磁性粉能够使用Fe、Fe-Si-Cr、Fe-Ni-Al、Fe-Cr-Al、Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo等铁系的金属磁性粉、其它的组成系的金属磁性粉、非晶体等金属磁性粉、表面被玻璃等绝缘体覆盖的金属磁性粉、将表面改质的金属磁性粉、以及纳米级的微小的金属磁性粉末。树脂能够使用环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯酚树脂等热固化性树脂或者聚乙烯树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂。
此外,磁性体基座8的磁性粉与磁性体外装6的磁性粉既可以是组成、平均粒径、密度等相同的磁性粉,也可以是不同的磁性粉。另外,也可以混合平均粒径相互不同的第一磁性粉和第二磁性粉分别构成磁性体基座8的磁性粉与磁性体外装6的磁性粉。
而且,通过磁性体基座8、线圈54以及磁性体外装6形成坯体2。坯体2形成为具备具有长边方向和短边方向的大致矩形形状的上表面和下表面、以及与上表面和下表面相邻的四个侧面的大致长方体形状。
(4)外部端子
如图2所示,一对外部端子4a、4b在坯体2的安装面(即,磁性体基座8的基座部10的下表面10b)相互分离地配置。一对外部端子4a、4b分别配置成覆盖引出部40、42的前端部分40a、42a、和前端部分40a、42a附近的下表面10b。一对外部端子4a、4b按照配置于前端部分40a、42a以及下表面10b侧的顺序,具有含有银粉的导电性树脂层80、镍层以及锡层。导电性树脂层80的厚度为6μm~13μm,镍层的厚度为3μm~6μm,锡层的厚度为1μm左右,外部端子4a、4b的厚度为10μm~20μm。
在配置这一对外部端子4a、4b的区域以外的坯体2的表面形成有外装树脂(未图示)。外装树脂包含环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯酚树脂等热固化性树脂或者聚乙烯树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂,也可以进一步包含含有硅、钛等的填料。
此外,如图9所示,导电性树脂层80也可以在下表面10b上以及(卷绕部44的引出部40、42的)前端部分40a、42a的两端区域40c、42c上形成为具有使被两端区域40c、42c夹持的(卷绕部44的引出部40、42的)前端部分40a、42a的中央区域40b、42b露出的切口的形状。该情况下,镍层配置在导电性树脂层80上以及前端部分40a、42a的中央区域40b、42b上。锡层配置在镍层上。另外,切口配置成相互对置。
这样形成的电感器中的包含外装树脂的坯体2的长边方向的长度例如为1.4mm~2.2mm,短边方向的长度例如为0.6mm~1.4mm,高度例如为0.6mm~1mm。
在如以上那样构成的电感器中,使卷绕部44的突出部50以及/或者直线部52的突出程度变更,进行了基于电感器1的额定电流Isat(mA)以及/或者电感值L(μH)的模拟。以下,参照图10~图12对实施例1~实施例3进行说明。图10是说明实施例的电感器的包含上段部的开口端面的面上的卷绕部的尺寸与坯体的尺寸的图。图11是表示实施例1中的比A/B、和额定电流与电感值之比的关系的图。图12是表示实施例2中的比B/F与电感值的关系的图。
2.实施例1
在本实施例中,对在如实施方式1那样构成的电感器中,使突出部50以及直线部52的突出程度变更而得到的额定电流Isat(mA)与电感值L进行了模拟。具体而言,在坯体2内,对通过在线圈54的卷绕部44的上段部46的开口端面H2侧,使直线部52的内周轮廓线116与第二弯曲区域62的内周轮廓线110之间的长边方向的最大长度y2(在实施例中记为第一长度A)相对于位于第二平面区域58的内周轮廓线108的内侧并由从上段部46的开口端面H2朝向下段部48的边界面H3延伸的导线形成的内周轮廓线108’与突出部50的内周轮廓线114之间的短边方向的最大长度x2(在实施例中记为第二长度B)的比A/B变化,而得到的额定电流Isat(mA)和电感值L进行模拟,并根据该比进行比较。图11示出比A/B、和额定电流与电感值之比的关系。横轴是比A/B,纵轴是额定电流Isat(mA)与电感值L之比。
在本实施例中,在使坯体2的长边方向的长度E与坯体2的短边方向的长度F恒定的状态下,在该范围内变更第一长度A和第二长度B并对额定电流Isat(mA)和电感值L进行模拟,使比A/B在1以上3以下之间进行变化并对额定电流Isat(mA)与电感值L之比进行比较。此外,在将坯体2的长边方向的长度E设定为2.06mm,并将坯体2的短边方向的长度F设定为1.35mm的状态下进行模拟。另外,线圈整体的匝数N为5。此外,第一弯曲区域60的外周轮廓线124与第二弯曲区域62的外周轮廓线126之间的长边方向的最大长度(第三长度)C比坯体2的长边方向的长度E小。第一平面区域56的外周轮廓线120与第二平面区域58的外周轮廓线122之间的短边方向的最大长度(第四长度)D比坯体2的短边方向的长度F小。第三长度C相当于卷绕部44的外周轮廓线104的长边方向的宽度,第四长度D相当于卷绕部44的外周轮廓线104的短边方向的宽度。
如图11所示的那样,在比A/B为1.3时,额定电流Isat(mA)与电感值L之比为19.01,但随着将比A/B增大为1.5、1.8、2、2.25、2.6,额定电流Isat(mA)与电感值L之比减小为18.4、18.12、18.01、17.97、17.93,在比A/B为3时,额定电流Isat(mA)与电感值L之比为17.91。由此,在比A/B在1.7以上3以下,优选在2以上3以下,更优选在2.3以上2.6以下的情况下,与比A/B为1.3时相比,额定电流Isat(mA)与电感值L之比变小,所以与比A/B为1.3时相比,根据电感值得到的额定电流的偏差减小,能够使即使电感值稍微有偏差也得到规定的额定电流的可能性提高。
3.实施例2
在本实施例中,在如实施方式1那样构成的电感器中,使突出部50的突出程度变更,对电感值L(μH)进行了模拟。具体而言,使第二长度B与坯体2的短边方向的长度F之比B/F变化,并测定电感值L(μH)。图12示出比B/F与电感值L(μH)的关系。横轴是比B/F,纵轴是电感值L(μH)。
在本实施例中,在使坯体2的长边方向的长度E和坯体2的短边方向的长度F恒定的状态下,对在该范围内,使比B/F从0.22变化到0.52而得到的电感值进行了模拟。在本实施例中,在将坯体2的长边方向的长度E设定为2.06mm,并将坯体2的短边方向的长度F设定为1.35mm的状态下进行了模拟。
如图12所示的那样,在比B/F为0.22时,电感值L为0.22,但随着比B/F增大为0.3、0.4、0.48、0.52,电感值L增加为0.22、0.26、0.28、0.29、0.29。此外,即使比B/F比0.52大,电感值也不进一步增大,所以在图12中省略图示。另外,若比B/F超过0.6,则线圈的卷绕部的外周从坯体露出的可能性增大。由此,在比B/F在0.3以上0.6以下时,电感值L在0.26μH以上,能够得到较高的电感值。其中,在比B/F在0.5以上时,电感值L在0.3μH以上,能够得到更高的电感值。由此,能够使额定电流提高。
4.实施例3
在本实施例中,在如实施方式1那样构成的电感器中,使直线部52的突出程度变更,对电感值L(μH)进行了模拟。具体而言,使第一长度A与坯体2的长边方向的长度E之比A/E变化,对电感值L(μH)进行了模拟。
在本实施例中,在使坯体2的长边方向的长度E和坯体2的短边方向的长度F恒定的状态下,对在该范围内,使比A/E从0.4变化到0.7而得到的电感值进行模拟。
在比A/E为0.43时,电感值L为0.23,但随着比A/E增大为0.56、0.6、0.63,电感值L有增加为0.26、0.29、0.3的趋势。特别是,在比A/E在0.6以上时,电感值L在0.29μH以上,能够得到较高的电感值。由此,能够使额定电流提高。然而,若比A/E在0.9以上,则一对引出部从坯体露出的可能性较高,所以优选比A/E在0.6以上0.9以下。
根据上述的实施例1~3的结果,可知期望本实施方式的电感器1的突出部50和直线部52形成为满足以下的条件中的任意一个。
(条件1)
在包含上段部46的开口端面H2的平面中,内周轮廓线102的长边方向的宽度(第一长度)A与卷绕部44的内周轮廓线102的短边方向的宽度(第二长度)B之比A/B在1.7以上3以下。
(条件2)
在包含上段部46的开口端面H2的平面中,卷绕部44的内周轮廓线102的短边方向的宽度(第二长度)B与坯体2的短边方向的长度F之比在0.3以上0.6以下。
(条件3)
在包含上段部46的开口端面H2的平面中,内周轮廓线102的长边方向的宽度(第一长度)A与坯体2的长边方向的长度E之比在0.6以上0.9以下。
并且,电感器、特别是电源用的电感器要求电感器本身的小型化,但为了维持线圈的性能,线圈的尺寸需要为一定以上的尺寸。因此,对于电感器、特别是电源用的电感器,一般而言期望相对于坯体的线圈尺寸增大。因此,期望包含突出部50和直线部52的本实施方式的电感器形成为满足以下的条件中的任意一个。
(条件4)
在包含上段部46的开口端面H2的平面中,被卷绕部44的外周轮廓线104和坯体2的外形轮廓线132包围的面积S2与被卷绕部44的内周轮廓线102包围的面积S1之比S2/S1在0.9以上且小于1,优选在0.98以下,更优选在0.96以下。
(条件5)
在包含上段部46的开口端面H2的平面中,外周轮廓线104的短边方向的宽度(第四长度)D与坯体2的短边方向的长度F之比D/F在0.8以上且在1以下,优选在0.98以下,更优选在0.96以下。
(条件6)
在包含上段部46的开口端面H2的平面中,外周轮廓线104的长边方向的宽度(第三长度)C与坯体2的长边方向的长度E之比C/E在0.8以上0.9以下。
因此,本实施方式的电感器形成为满足条件1~条件6中的至少一个条件。
此外,虽然在实施例中,在将坯体2的长边方向的长度E设定为2.06mm,并将坯体2的短边方向的长度F设定为1.35mm的状态下进行了模拟,但即使改变坯体2的长边方向的长度E和坯体2的短边方向的长度F,也导出相同的关系。
如以上那样构成的电感器具备大致长方体形状的坯体2、和配置于坯体2的安装面且分别与一对引出部40、42连接的一对外部端子4a、4b,该坯体2具备磁性体基座8、线圈54以及磁性体外装6,磁性体基座8具有基座部10和形成在基座部10的上表面10a的柱状部16,线圈54具备卷绕部44和一对引出部40、42,卷绕部44是使具有相互对置的宽幅面的导线的一个宽幅面64(或者66)与柱状部16的侧面接触并将该导线相对于柱状部16卷绕为上下两段而形成的卷绕部,卷绕部的两端位于外周,并且具有通过构成内周部的导线相互连接的上段部和下段部,一对引出部40、42从卷绕部44的各段部46、48的外周部朝向基座部10的侧面引出,并且前端部分40a、42a配置在基座部的下表面10b,磁性体外装6覆盖磁性体基座8的一部分、一对引出部40、42的一部分以及卷绕部44,并且含有磁性粉,从坯体的上表面透视的卷绕部44的俯视形状是具有短边方向以及长边方向的环形状,上段部46具有向短边方向突出的突出部50。
5.效果
这样构成的电感器的线圈54在卷绕部44的上段部46具有随着远离下段部48而突出程度增大的突出部50。由此,在卷绕部44的上段部46的开口端面H2中,被内周轮廓线包围的区域的面积(剖面积)与不具有突出部50的情况相比增大。这里,以式1表示电感器的电感值L。
(式1)
Figure BDA0002557477310000151
(κ:长冈系数,μ:透磁率,S:线圈的剖面积,l:线圈的长度)
因此,本实施方式的电感器通过在线圈54的一部分具有突出部50而能够提高电感值L。由此,本实施方式的电感器1即使在具有引出部40、42占有的区域所带来的空间的限制的情况下,也能够提高电感值L。
并且,这样构成的电感器的线圈54在卷绕部44的上段部46具有随着远离下段部48而远离卷轴B2的直线部52。因此,在卷绕部44的上段部46的开口端面H2中,被内周轮廓线包围的区域的面积与不具有直线部52的情况相比增大。由此,本实施方式的电感器1通过在线圈54的一部分具有直线部52而能够提高电感值L。由此,本实施方式的电感器1即使在具有引出部40、42占有的区域所带来的空间的限制的情况下,也能够提高电感值L。
另外,这样构成的电感器能够构成为:在包含上段部46的开口端面H2的平面中,比A/B在1.7以上3以下,优选在2以上3以下,更优选在2.3以上2.6以下。特别是,优选在坯体2的长边方向的长度E为1.4~1.8mm,坯体2的短边方向的长度F为0.6~1.0mm的情况下,在2.3以上2.4以下,在坯体2的长边方向的长度E为1.8~2.2mm,坯体2的短边方向的长度F为1.0~1.4mm的情况下,在2.5以上2.6以下。由此,根据电感值而得到的额定电流的偏差较小,能够使即使电感值稍微有偏差也得到规定的额定电流的可能性提高。
另外,这样构成的电感器能够构成为:在包含上段部46的开口端面H2的平面中,比B/F在0.3以上0.6以下。特别是,优选在坯体2的长边方向的长度E为1.4~1.8mm,坯体2的短边方向的长度F为0.6~1.0mm的情况下,在0.5以上0.6以下,在坯体2的长边方向的长度E为1.8~2.2mm,坯体2的短边方向的长度F为1.0~1.4mm的情况下,在0.3以上0.4以下。由此,本发明的电感器能够得到较高的电感值,也能够增大额定电流。
另外,这样构成的电感器能够构成为:在包含上段部46的开口端面H2的平面中,比A/E在0.6以上0.9以下。由此,本发明的电感器能够得到较高的电感值,也能够增大额定电流。
另外,这样构成的电感器能够构成为:在包含上段部46的开口端面H2的平面中,被卷绕部44的外周轮廓线104和坯体2的外形轮廓线132包围的面积S2与被卷绕部44的内周轮廓线102包围的面积S1之比S2/S1在0.9以上且小于1。由此,本发明的电感器即使在进行了小型化的电感器中也能够维持所希望的线圈性能(电感值L)。
另外,这样构成的电感器能够构成为:在包含上段部46的开口端面H2的平面中,第四长度D与坯体2的短边方向的长度F之比D/F在0.8以上1以下。由此,本发明的电感器即使在进行了小型化的电感器中也能够维持所希望的线圈性能(电感值L)。
另外,这样构成的电感器能够构成为:在包含上段部46的开口端面H2的平面中,第三长度C与坯体2的长边方向的长度E之比C/E在0.8以上0.9以下。由此,本发明的电感器即使在进行了小型化的电感器中也能够维持所希望的线圈性能(电感值L)。
另外,这样构成的电感器的柱状部16在基座部10的上表面10a配置成柱状部16的卷轴B1与基座部10的第一侧面10c之间的长度D1比卷轴B1与基座部10的第三侧面10e之间的长度D2长。因此,卷绕于柱状部16的卷绕部44的卷轴B2与基座部10的第一侧面10c之间的长度也比卷轴B2与基座部10的第三侧面10e之间的长度长。由此,能够充分地确保在基座部10的上表面10a侧扭转卷绕于柱状部16的卷绕部44的引出部40、42的区域。此外,基座部10的第一侧面10c以及第三侧面10e从磁性体外装6露出,所以也可以说是坯体2的侧面的一部分。
6.制造方法
接下来,对如上述那样构成的电感器的制造方法进行说明。
电感器的制造方法包括:
(1)形成磁性体基座8的工序;
(2)形成线圈54的工序;
(3)进行成形·固化的工序;
(4)在坯体形成外装树脂的工序;
(5)除去外装树脂、导线的覆盖层以及熔合层的工序;以及
(6)形成外部端子4a、4b的工序。
(1)形成磁性体基座8的工序
将磁性粉与树脂的混合物填充在能够形成柱状部16以及基座部10的金属模具的空腔内。金属模具例如具备空腔,该空腔具备具有用于形成基座部10的形状、深度的第一部分、和设置于第一部分的底面且具有用于形成柱状部的形状、深度的第二部分。在金属模具内以1t/cm2~10t/cm2左右的压力对磁性粉与树脂的混合物加压数秒~数分钟,使磁性体基座成形。此时,也可以在将磁性粉与树脂的混合物加温到树脂的软化温度以上的温度(例如,60℃~150℃)的状况下进行加压来使磁性体基座8成形。接着,施加树脂的固化温度以上的温度(例如,100℃~220℃)使其固化,得到具有基座部10和形成于基座部10的柱状部16的磁性体基座8。此外,也有进行半固化的情况,该情况下,通过调整温度(例如,100℃~220℃)以及固化时间(1分钟~60分钟)来使其半固化。
(2)形成线圈54的工序
通过将导线卷绕于得到的磁性体基座8的柱状部16,形成具有卷绕部44和从卷绕部44引出的一对引出部40、42的线圈54。导线使用具有覆盖层且剖面为长方形的平角线。另外,卷绕部44形成为导线的一个宽幅面与柱状部16的侧面接触,并相对于柱状部16卷绕为上下两段,卷绕部的两端位于外周,具有通过构成内周部的导线相互连接的上段部和下段部。
对于线圈54的一对引出部40、42而言,通过压扁与接近磁性体基座8的基座部10的切口14、15配置的部分相比前端的部分,而形成具有比卷绕部44的导线宽幅的宽幅面的前端部分40a、42a。
线圈54的一对引出部40、42从磁性体基座8的基座部10的一个侧面引出。此时,一对引出部40、42分别朝向磁性体基座8的基座部10的中心部扭转,而在基座部10的下表面10b侧引出为一个宽幅面66与切口14、15的内侧面接触。引出到下表面10b侧的引出部40、42的前端部分40a、42a被折弯并配置到磁性体基座8的下表面10b。
(3)进行成形·固化的工序
利用上述工序得到的安装了线圈54的磁性体基座8在使基座部10的下表面10b与空腔的底面对置的状态下,收容于在空腔的底面具有凸部的金属模具的空腔,使基座部10的下表面10b与金属模的空腔的底面接触。接下来,在空腔内填充磁性粉和树脂的混合物。然后,在金属模具内将磁性粉与树脂的混合物加温到树脂的软化温度以上的温度(例如,60℃~150℃)的状态下,以100kg/cm2~500kg/cm2左右进行加压,并且加温到树脂的固化温度以上的温度(例如,100℃~220℃)并进行成形·固化。由此,磁性体外装6、线圈54以及磁性体基座8一体化而形成坯体2。此外,也可以在成形后进行固化。
通过进行该成形·固化,内置磁性体基座8和卷绕于磁性体基座8的柱状部16的线圈54,在其安装面(基座部10的下表面10b)形成凹部12(间隙)。
另外,在对填充于金属模具的磁性粉与树脂的混合物进行加压·成形·固化时,通过使用金属模具在将磁性粉与树脂的混合物加温到树脂与导线的熔合层双方的软化温度以上的温度(例如,60℃~150℃)的状态下,以100kg/cm2~500kg/cm2左右进行加压,并且施加树脂的固化温度以上的温度(例如,100℃~220℃)使其成形·固化,从而线圈54的卷绕部44的上段部46的导线与下段部48的导线相互形成为嵌套状。也可以该上段部46的导线与下段部48的导线形成为嵌套状的区域不遍及卷绕部44的整周,而形成于一部分。此时,通过成形时的压力,在卷绕部44的上段部46的导线形成导线的上侧部分向与卷轴B2分离的方向倾斜的部分。由此,在上段部46的一部分形成突出部50以及直线部52。另外,卷绕部44的内周所接触的磁性体基座8的柱状部16的前端比根部粗,并且在侧面形成突出面22以及平面24。
(4)在坯体形成外装树脂的工序
在本工序中,在得到的坯体2的整个面形成外装树脂。通过在表面涂覆环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯酚树脂等热固化性树脂或者聚乙烯树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂并将其固化来形成外装树脂。
(5)除去外装树脂、导线的覆盖层以及熔合层的工序
针对形成了外装树脂的坯体2,除去形成外部端子4a、4b的位置的外装树脂、导线的覆盖层以及熔合层。使用激光、喷砂处理、研磨等物理方法进行外装树脂、导线的覆盖层以及熔合层的除去。
(6)形成外部端子的工序
在坯体2的安装面的形成外部端子4a、4b的位置,涂覆含有银粉的树脂以覆盖线圈54的引出部40、42的前端部分40a、42a。此时,含有银粉的树脂也可以涂覆为覆盖线圈54的引出部40、42的前端部分40a、42a的两端区域,而中央区域40b、42b露出。
对该坯体2实施电镀,在坯体2的除去了外装树脂的部分形成外部端子4a、4b。通过在坯体2的表面露出的金属磁性粉上和含有银粉的树脂上进行电镀生长来形成外部端子4a、4b。另外,在含有银粉的树脂涂覆为覆盖线圈54的引出部40、42的前端部分40a、42a的两端区域,而中央区域40b、42b露出的情况下,通过在坯体2的表面露出的金属磁性粉上、含有银粉的树脂上、以及线圈54的引出部40、42的前端部分40a、42a的中央区域40b、42b上进行电镀生长,来形成外部端子4a、4b。关于电镀生长,例如形成由镍构成的镍层,接着在镍层上形成由锡形成的锡层。
7.实施方式2
接下来,参照图13对实施方式2的电感器201进行说明。图13是表示本发明的实施方式2的电感器201的下方立体图。本实施方式的电感器201的一对引出部240、242的形状与实施方式1的电感器1不同。
一对引出部240、242包含与卷绕部244连续的第一区域240a、242a、与第一区域240a、242a连续并在第一区域240a、242a与基座部10的下表面10b之间延伸的第二区域240b、242b、以及与第二区域240b、242b连续并配置在基座部10的下表面10b上的第三区域240c、242c。第三区域240c、242c相当于实施方式1中的引出部40、42的前端部分40a、42a,从磁性体外装6露出,并与外部端子4a、4b连接。
第一区域240a、242a的延伸方向和第二区域240b、242b的延伸方向是彼此具有90度以上180度以下的角度(钝角)的方向。同样地,第二区域240b、242b的延伸方向和第三区域240c、242c的延伸方向是彼此具有90度以上180度以下的角度(钝角)的方向。
此外,虽然图13所示的电感器201在基座部10的下表面10b不具有凹部12,但也可以与实施方式1的电感器1相同具备凹部12。
8.效果
在像这样构成的电感器201中,通过使引出部240、242弯曲多次,能够减少引出部240、242在短边方向所占有的区域。由此,能够增加卷绕部244的占有区域,能够增大电感器201的电感值L。另外,通过将第一区域240a、242a的延伸方向与第二区域240b、242b的延伸方向、以及第二区域240b、242b的延伸方向与第三区域240c、242c的延伸方向设定为直角或者钝角,能够防止对导线施加过重的负荷,能够防止导线的破损。
9.变形例
虽然上述所示的电感器1、201的线圈54、254在俯视时为长圆环形状,但并不限定于此。线圈54、254的俯视形状例如也可以是椭圆环形状、正圆环形状、角部弯曲的大致矩形环形状等。
并且,虽然上述所示的电感器1、201具备一个突出部50和一个直线部52,但突出部50以及/或者直线部52的数目并不限定于此。例如,也可以进一步在第二平面区域58设置第二突出部,并且/或者进一步在第二弯曲区域62设置第二直线部。设置于卷绕部44的突出部以及直线部的数目越多,越能够提高电感值L。
在上述中,对本发明的实施方式、实施例进行了说明,但公开内容也可以在构成的细节上进行变化,在不脱离申请的本发明的范围以及思想的范围内能够实现实施方式、实施例中的要素的组合、顺序的变化等。

Claims (9)

1.一种电感器,其特征在于,
上述电感器具备大致长方体形状的坯体和一对外部端子,
上述坯体具有磁性体基座、线圈以及磁性体外装,
上述磁性体基座具有基座部和形成在上述基座部的上表面的柱状部,
上述线圈具备卷绕部和一对引出部,
上述卷绕部是使具有相互对置的宽幅面的导线的一个上述宽幅面与上述柱状部的侧面接触并将上述导线相对于上述柱状部卷绕成上下两段而形成的卷绕部,上述卷绕部的两端位于外周,并且上述卷绕部具有通过构成内周部的导线相互连接的上段部和下段部,
上述一对引出部从上述卷绕部的各段的外周部朝向上述基座部的侧面引出,并且前端部分配置于上述基座部的下表面,
上述磁性体外装覆盖上述磁性体基座的一部分、上述一对引出部的一部分以及上述卷绕部,并且含有磁性粉,
上述一对外部端子配置于上述坯体的安装面,并且分别与上述一对引出部连接,
从上述坯体的上表面透视的上述卷绕部的俯视形状为具有短边方向以及长边方向的环形状,上述卷绕部具备沿长边方向延伸的第一平面区域和第二平面区域、以及沿短边方向延伸并分别将第一平面区域和第二平面区域连接的第一弯曲区域和第二弯曲区域,
上述卷绕部的上述上段部在上述环形状的沿长边方向延伸的第一平面区域具有局部在上述短边方向上突出的突出部。
2.根据权利要求1所述的电感器,其特征在于,
上述上段部具有沿上述短边方向延伸的直线部。
3.根据权利要求1或者2所述的电感器,其特征在于,
在包含上述上段部的开口端面的平面中,
上述卷绕部的内周轮廓线的上述长边方向的宽度与上述内周轮廓线的上述短边方向的宽度之比在1.7以上3以下。
4.根据权利要求3所述的电感器,其特征在于,
在包含上述上段部的开口端面的平面中,
上述内周轮廓线的上述短边方向的宽度与上述坯体的上述短边方向的长度之比在0.3以上0.6以下,
上述内周轮廓线的上述长边方向的宽度与上述坯体的上述长边方向的长度之比在0.6以上0.9以下。
5.根据权利要求1、2及4中的任意一项所述的电感器,其特征在于,
在包含上述上段部的开口端面的平面中,
被上述卷绕部的外周轮廓线和上述坯体的外形轮廓线包围的面积与被上述卷绕部的内周轮廓线包围的面积之比在0.9以上且小于1。
6.根据权利要求1、2及4中的任意一项所述的电感器,其特征在于,
在包含上述上段部的开口端面的平面中,
上述卷绕部的外周轮廓线的上述短边方向的宽度与上述坯体的上述短边方向的长度之比在0.8以上1以下,
上述外周轮廓线的上述长边方向的宽度与上述坯体的上述长边方向的长度之比在0.8以上0.9以下。
7.根据权利要求1、2及4中的任意一项所述的电感器,其特征在于,
上述卷绕部的卷轴与上述坯体的沿上述长边方向延伸的一个侧面之间的长度比上述卷轴与上述坯体的沿上述长边方向延伸的另一个侧面之间的长度短。
8.根据权利要求1、2及4中的任意一项所述的电感器,其特征在于,
上述引出部包含:与上述卷绕部连续的第一区域、与上述第一区域连续且在上述第一区域与上述基座部的下表面之间延伸的第二区域、以及与上述第二区域连续且配置在上述基座部的下表面上的第三区域,
上述第三区域是上述前端部分,在上述坯体的上述安装面露出。
9.根据权利要求1、2及4中的任意一项所述的电感器,其特征在于,
上述一对外部端子具有:含有银粉的导电性树脂层、形成在上述导电性树脂层上的镍层、以及形成在上述镍层上的锡层,
上述前端部分在上述安装面露出,
上述导电性树脂层配置在上述安装面上以及上述前端部分的两端区域上,并且按照使被上述两端区域夹着的上述前端部分的中央区域露出的形状配置。
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