JP3012255B2 - Manufacturing method of hermetic terminals - Google Patents

Manufacturing method of hermetic terminals

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JP3012255B2
JP3012255B2 JP1220568A JP22056889A JP3012255B2 JP 3012255 B2 JP3012255 B2 JP 3012255B2 JP 1220568 A JP1220568 A JP 1220568A JP 22056889 A JP22056889 A JP 22056889A JP 3012255 B2 JP3012255 B2 JP 3012255B2
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正美 堀
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、ガラス表面に溌水膜を設けた気密端子の製
造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing an airtight terminal having a water-repellent film provided on a glass surface.

【従来の技術】[Prior art]

気密端子は各種の分野の電気機器に広く用いられてお
り、その形状や構造も用途に応じて各種のものがある
が、基本的には第1図に示すように、金属外環1内にガ
ラス2を介してリード3を気密的に封着させるようにし
たものであり、金属外環1とリード3との絶縁性はガラ
ス2によって確保されている。 この気密端子においては、圧縮封止型と称されるもの
と、整合封止型と称されるものとがある。前者は気密外
環1を鉄または低炭素鋼で形成すると共に、ガラス2と
してソーダバリウムガラス又はソーダライムガラス等の
ソーダガラスを用い、リード3として鉄・ニッケル合金
(Fe50%、Ni50%)を用いたもので、金属外環1の線膨
張係数αとガラスの線膨張係数αとをα>α
関係にして、金属外環1によってガラス2に強い圧縮応
力が加えられるようにしたものである。ガラス2として
ホウケイ酸ガラスを用いると共にリード3として鉄・ニ
ッケル・コバルト合金(Fe53%、Ni28%、Co18%)を用
いた圧縮封止型のものも現在実用化されている。一方、
後者は金属外環1とリード3とを鉄・ニッケル・コバル
ト合金(Fe53%、Ni28%、Co18%)で形成すると共にガ
ラス2としてホウケイ酸ガラスを用いたもので、金属外
環1及びリード3の線膨張係数α、α及びガラス2
の線膨張係数αとをα=α≒αの関係に設定し
たものである。そして前者は安価で機械的強度が大きい
という長所がある反面、ガラス2に同心円状の圧縮歪み
が入る、封着部分に設計上の制約がある、ガラス2の表
面の絶縁性が温度によって変化し易いという短所があ
る。後者は広い温度範囲で無歪のため安定である、形状
が任意に設計できる、気密性の信頼性が大きい、ガラス
2の表面の絶縁性の安定性が良い等の長所がある反面、
高価で比較的機械的強度が劣るという短所がある。 このように圧縮封止型のものと整合封止型のものとは
長所及び短所が異なるために、用途に応じて使い分ける
ことがおこなわれているが、いずれの型の気密端子にあ
っても、ソーダバリウムガラスやホウケイ酸ガラスは高
温高湿中に放置されると絶縁抵抗や耐電圧が低下し、特
にソーダバリウムガラスでは成分のソーダが水分と結合
し易いためにこれらの傾向が大きく、ガラス2による金
属外環1とリード3との間の絶縁性能が低下するおそれ
があるという問題があった。このことは第5図のガラス
の表面抵抗と湿度との関係を示すグラフに如実に表れて
いる。 そこで、従来からガラス2の表面にジメチルシロキサ
ンなどのシリコンオイルを被着して溌水膜4を設けた
り、あるいは特公昭64−796号公報に開示されているよ
うにジメチルジクロルシランやジエチルジクロルシラン
などのクロルシランを被着して溌水膜4を設けたりする
ことがなされている。
Hermetic terminals are widely used in electric equipment in various fields, and there are various shapes and structures depending on applications. Basically, as shown in FIG. The lead 3 is hermetically sealed via the glass 2, and the insulating property between the metal outer ring 1 and the lead 3 is ensured by the glass 2. There are two types of hermetic terminals: one called a compression sealing type and one called a matching sealing type. In the former, the airtight outer ring 1 is made of iron or low carbon steel, soda glass such as soda barium glass or soda lime glass is used as the glass 2, and an iron-nickel alloy (Fe50%, Ni50%) is used as the lead 3. The linear expansion coefficient α 1 of the metal outer ring 1 and the linear expansion coefficient α 2 of the glass are set in a relationship of α 1 > α 2 so that a strong compressive stress is applied to the glass 2 by the metal outer ring 1. It was done. A compression-sealed type using a borosilicate glass as the glass 2 and an iron-nickel-cobalt alloy (Fe53%, Ni28%, Co18%) as the lead 3 is currently in practical use. on the other hand,
In the latter, the metal outer ring 1 and the lead 3 are formed of an iron-nickel-cobalt alloy (Fe53%, Ni28%, Co18%) and borosilicate glass is used as the glass 2. Coefficient of linear expansion α 1 , α 3 and glass 2
Of the coefficient of linear expansion alpha 2 is obtained by setting the relationship α 1 = α 3 ≒ α 2 . The former is advantageous in that it is inexpensive and has high mechanical strength, but on the other hand, concentric compressive strain is applied to the glass 2, there are design restrictions on the sealing part, and the insulation of the surface of the glass 2 changes with temperature. There is a disadvantage that it is easy. The latter has advantages such as being stable due to no distortion in a wide temperature range, the shape can be arbitrarily designed, the reliability of airtightness is high, and the stability of the insulating property of the surface of the glass 2 is good.
It is expensive and has relatively poor mechanical strength. As described above, the compression-sealing type and the matching sealing type have different advantages and disadvantages, so that they are selectively used depending on the application. When soda barium glass or borosilicate glass is left in high temperature and high humidity, the insulation resistance and the withstand voltage decrease. In particular, in soda barium glass, since the component soda easily bonds to moisture, these tendencies are large. Therefore, there is a problem that the insulation performance between the metal outer ring 1 and the lead 3 may be deteriorated. This is clearly shown in the graph of FIG. 5 showing the relationship between the surface resistance and the humidity of the glass. Therefore, a water-repellent film 4 is conventionally provided by applying a silicone oil such as dimethylsiloxane on the surface of the glass 2, or dimethyldichlorosilane or diethyldichlorosilane as disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-796. The water-repellent film 4 is provided by applying chlorosilane such as chlorosilane.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

しかし、前者のようなシリコンオイルの溌水膜4では
絶縁抵抗の低下を防ぐ効果は殆どなく、そのために後者
の特公昭64−796号公報のものではクロルシランの溌水
膜4をガラス2の表面に設けて湿気の影響を遮断し、絶
縁抵抗の低下を防ぐようにしているのであるが、クロル
シランは塩素ガスを発生するおそれがあって人体に対す
る影響の問題があった。またクロルシランによる溌水膜
4がガラス2の表面以外の金属外環1の表面やリード3
の表面に付着していると、気密端子をリレーなどの電気
機器に取り付ける際に溶接不良や半田付け不良が発生す
るおそれがあるために、金属外環1の表面やリード3の
表面の溌水膜4を除去するための特別な工夫が必要にな
るものであった。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、溌水
膜から有毒ガスが発生するようなおそれがなく、しかも
溌水膜を金属外環やリードから除去するような必要のな
い気密端子の製造方法を提供することを目的とするもの
である。
However, the water-repellent film 4 made of silicon oil as described above has almost no effect of preventing the insulation resistance from lowering. Therefore, the water-repellent film 4 made of chlorosilane is formed on the surface of the glass 2 in Japanese Patent Publication No. 64-796. Is provided to block the influence of moisture and prevent the insulation resistance from lowering. However, chlorosilane has a risk of generating chlorine gas and has a problem of affecting the human body. Further, the water-repellent film 4 made of chlorosilane is formed on the surface of the metal outer ring 1 other than the surface of
If the airtight terminal is attached to an electrical device such as a relay, poor welding or poor soldering may occur when the airtight terminal is attached to the surface of the metal ring. A special device for removing the film 4 is required. The present invention has been made in view of the above points, and there is no danger that toxic gas is generated from the water-repellent film, and there is no need to remove the water-repellent film from the outer metal ring or the lead. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a terminal.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明に係る気密端子の製造方法は、金属外環1とリ
ード3とをガラス2を介して気密かつ絶縁して封着し、
金属外環1とリード3に金メッキで仕上げメッキを形成
した後に、ガラス2と金属外環1とリード3の表面にア
ルコキシシラン又はシラザンを被着して溌水膜4を形成
することを特徴とするものである。
In the method for manufacturing a hermetic terminal according to the present invention, the metal outer ring 1 and the lead 3 are hermetically and insulated and sealed via the glass 2,
After the finish plating is formed by gold plating on the outer metal ring 1 and the lead 3, alkoxysilane or silazane is applied to the surface of the glass 2, the outer metal ring 1 and the lead 3 to form the water-repellent film 4. Is what you do.

【作 用】[Operation]

本発明にあっては、金属外環1とリード3に金メッキ
で仕上げメッキを形成した後に、ガラス2と金属外環1
とリード3の表面にアルコキシシラン又はシラザンを被
着して溌水膜4を形成しており、アルコキシシラン又は
シラザンは有毒ガスを発生するようなおそれはない。ま
たアルコキシシランやシラザンによる溌水膜4は除去し
なくとも仕上げメッキしたリード3に半田付けをおこな
ったり金属外環1に溶接をおこなったりすることができ
る。
In the present invention, after the metal outer ring 1 and the lead 3 are finished plated by gold plating, the glass 2 and the metal outer ring 1 are formed.
The water-repellent film 4 is formed by applying alkoxysilane or silazane to the surface of the lead 3 and the lead 3, and the alkoxysilane or silazane does not generate toxic gas. Also, without removing the water-repellent film 4 made of alkoxysilane or silazane, it is possible to perform soldering to the finish-plated lead 3 or welding to the metal outer ring 1.

【実施例】【Example】

以下本発明を実施例によって詳述する。 第2図は整合封止型の気密端子を製造する工程のブロ
ック図を示すものであり、まず金属外環1とリード3に
酸化処理を施して表面に酸化膜を形成し、ガラス2との
密着性を高めるようにする。ガラス2としてはソーダバ
リウムガラス又はソーダライムガラス等のソーダガラス
やホウケイ酸ガラスなどを用いることができるものであ
り、ガラス粉末をバインダー等と混練して成型・加熱す
ることによって、バインダーを焼失させると共にガラス
粉末を局部的に結着させてガラスタブレットを作成し、
そして金属外環1の内側にガラスタブレットとリード3
を配置すると共に加熱することによってガラスタブレッ
トを溶融させて、第1図に示すようにガラス2を介して
金属外環1とリード3とを気密かつ絶縁して封着する。
次に金属外環1とリード3の露出する表面の酸化膜を除
去した後に、金属外環1の露出表面とリード3の露出表
面に電気メッキもしくは化学メッキを施してNiメッキ層
を形成し、次でさらに電気メッキもしくは化学メッキを
施してAuメッキし、仕上げメッキ層を形成する。この後
に、ガラス2の表面に溌水膜4を形成する。溌水膜4
は、ジメチルメトキシシラン[(CH32Si(OCH3
等でアルコキシシランやヘキサメチルジシラザン[(CH
33SiNHSi(CH3]等のシラザンによって形成され
るものであり、これらアルコキシシランやシラザンを塗
布、スプレー、浸漬等することによってガラス2の表面
に被着させ、約200℃で1時間程度加熱乾燥処理をして
溌水膜4をガラス2の表面に形成させるものである。溌
水膜4は金属外環1やリード3の露出表面も含めた密封
端子の全体に形成されるようにして差し支えないもので
あり、金属外環1やリード3の露出表面に付着した溌水
膜4を特に除去する必要はない。 第3図は圧縮封止型の気密端子を製造する工程のブロ
ック図を示すものであり、まず金属外環1に電気メッキ
を施してNiメッキ層を形成し、あとは整合封止型の場合
と同様にして金属外環1の内側にガラスタブレットとリ
ード3を配置すると共に加熱することによってガラス2
を介して金属外環1とリード3とを気密かつ絶縁して封
着する。そしてさらに整合封止型の場合と同様にして金
属外環1の露出表面とリード3の露出表面に電気メッキ
もしくは化学メッキを施してNiメッキ層を形成し、次で
電気メッキもしくは化学メッキを施してAuメッキし、仕
上げメッキ層を形成する。この後に、さらに整合封止型
の場合と同様にしてガラス2の表面にアルコキシシラン
又はシラザンの溌水膜4を形成するものである。 しかして、上記のように気密端子のガラス2の表面に
アルコキシシラン又はシラザンの溌水膜4を形成したも
のについて、高温・高湿条件下に放置したのちのガラス
2の絶縁抵抗の変化を測定する試験をおこなったとこ
ろ、第4図に示すグラフのような結果が得られた。第4
図において、 ・実施例1はガラス2としてホウケイ酸ガラスを用い、
溌水膜4をジメチルメトキシシランで形成するようにし
たもの ・実施例2はガラス2としてホウケイ酸ガラスを用い、
溌水膜4をヘキサメチルジシラザンで形成するようにし
たもの ・比較例1はガラス2としてホウケイ酸ガラスを用い、
溌水膜4を形成しなかったもの ・実施例3はガラス2としてソーダバリウムガラスを用
い、溌水膜4をジメチルメトキシシランで形成するよう
にしたもの ・実施例4はガラス2としてソーダバリウムガラスを用
い、溌水膜4をヘキサメチルジシラザンで形成するよう
にしたもの ・比較例2はガラス2としてソーダバリウムガラスを用
い、溌水膜4を形成しなかったもの をそれぞれ示すものであり、溌水膜4の形成は、気密端
子の全体をジメチルメトキシシランやヘキサメチルジシ
ラザンに浸漬して引き上げた後に、直ちに20℃で1時間
加熱して乾燥することによっておこなった。 試験は、40℃、90%RHの高温・高湿条件下に500時間
放置する前と放置した後の気密端子のガラス2の絶縁抵
抗を25℃、60%RH、DC500Vの条件で測定することによっ
ておこなった。第4図のグラフに見られるように、ガラ
ス2の表面にアルコキシシラン又はシラザンの溌水膜4
を形成することによって、溌水膜4を形成しないものに
比べて絶縁抵抗の低下を大幅に防止できることが確認さ
れる。 また、溌水膜4を形成するアルコキシシランやシラザ
ンは、塩素ガスのような有毒ガスを発生することはない
ものであり、人体に悪影響を及ぼすおそれはなく、取り
扱いが容易である。さらにアルコキシシランやシラザン
は180℃程度に加熱されてもSiが揮発するようなことは
なく、リレー等に気密端子を使用する場合にSiの揮発で
接点障害を発生させるようなおそれもない。そして、気
密端子をリレー等の電気機器に取り付けるにあたって、
アルコキシシランやシラザンで形成した溌水膜4によっ
て不良を起こされることなく、リード3の半田付けや金
属外環1の溶接をおこなうことができる。従って、リー
ド3の露出表面や金属外環1の露出表面に溌水膜4が付
着していても、これらの表面から溌水膜4を除去する必
要は特にないものである。ここで、溌水膜4を除去しな
いでリード3や金属外環1に半田付けするためには、リ
ード3や金属外環1にAuメッキの仕上げメッキ層を施し
ておく必要がある。また溌水膜4を除去しないで溶接す
る際には、レーザー溶接によっておこなうことが好まし
く、抵抗溶接の場合にはヘッダーやケースにプロジェク
ションを設けておこなうことが好ましい。これらの方法
で溶接をおこなうと溌水膜4を容易に破って確実な溶接
をおこなうことができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. FIG. 2 is a block diagram showing a process for manufacturing a matched-sealing type hermetic terminal. Try to increase the adhesion. As the glass 2, soda glass such as soda barium glass or soda lime glass, borosilicate glass, or the like can be used. The glass powder is kneaded with a binder or the like, and the binder is burned off by molding and heating. A glass tablet is made by binding glass powder locally,
And a glass tablet and a lead 3 inside the metal outer ring 1
By disposing and heating the glass tablet, the glass tablet is melted, and as shown in FIG.
Next, after removing the oxide film on the exposed surfaces of the metal outer ring 1 and the leads 3, an Ni plating layer is formed by performing electroplating or chemical plating on the exposed surfaces of the metal outer ring 1 and the leads 3; Next, further electroplating or chemical plating is performed and Au plating is performed to form a finish plating layer. Thereafter, a water-repellent film 4 is formed on the surface of the glass 2. Water repellent film 4
Is dimethylmethoxysilane [(CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 ]
And the like, alkoxysilane and hexamethyldisilazane [(CH
3) 3 SiNHSi (CH 3) and those formed by the silazane 3] such as 1 these alkoxysilanes or silazanes coating, spray, is deposited on the surface of the glass 2 by dipping at about 200 ° C. The water-repellent film 4 is formed on the surface of the glass 2 by heating and drying for about an hour. The water-repellent film 4 may be formed on the entire sealed terminal including the exposed surface of the metal outer ring 1 and the lead 3, and the water-repellent film 4 may be formed on the exposed surface of the metal outer ring 1 and the lead 3. It is not necessary to remove the film 4 in particular. FIG. 3 is a block diagram showing a process of manufacturing a compression-sealing type hermetic terminal. First, a metal outer ring 1 is subjected to electroplating to form a Ni plating layer, and thereafter, a case of a matching sealing type. The glass tablet and the lead 3 are arranged inside the metal outer ring 1 in the same manner as in
And the metal outer ring 1 and the lead 3 are hermetically and insulated and sealed. Then, similarly to the case of the matching sealing type, the exposed surface of the metal outer ring 1 and the exposed surface of the lead 3 are subjected to electroplating or chemical plating to form a Ni plating layer, and then to electroplating or chemical plating. Au plating to form a finish plating layer. Thereafter, a water-repellent film 4 of alkoxysilane or silazane is formed on the surface of the glass 2 in the same manner as in the case of the matching sealing type. The change in the insulation resistance of the glass 2 after having been left under high-temperature and high-humidity conditions was measured for the water-repellent film 4 of alkoxysilane or silazane formed on the surface of the glass 2 of the hermetic terminal as described above. As a result, a result as shown in the graph of FIG. 4 was obtained. 4th
In the figure, Example 1 uses borosilicate glass as glass 2,
The water-repellent film 4 is made of dimethylmethoxysilane. In Example 2, borosilicate glass was used as the glass 2.
The water-repellent film 4 is formed of hexamethyldisilazane. Comparative Example 1 uses borosilicate glass as the glass 2;
No water-repellent film 4 was formed. Example 3 used soda barium glass as glass 2 and water-repellent film 4 was formed of dimethylmethoxysilane. Example 4 used soda barium glass as glass 2. The water-repellent film 4 is formed by using hexamethyldisilazane. Comparative Example 2 shows a case where soda barium glass is used as the glass 2 and the water-repellent film 4 is not formed. The water-repellent film 4 was formed by immersing the whole hermetic terminal in dimethylmethoxysilane or hexamethyldisilazane, pulling it up, and immediately heating it at 20 ° C. for 1 hour and drying it. The test is to measure the insulation resistance of the glass 2 of the airtight terminal before and after leaving it for 500 hours under high temperature and high humidity conditions of 40 ° C and 90% RH under the conditions of 25 ° C, 60% RH and 500V DC. Done by As shown in the graph of FIG. 4, a water-repellent film 4 of alkoxysilane or silazane
It is confirmed that the formation of the layer can significantly reduce the insulation resistance as compared with the case where the water-repellent film 4 is not formed. Further, the alkoxysilane or silazane forming the water-repellent film 4 does not generate a toxic gas such as chlorine gas, and has no risk of adversely affecting the human body and is easy to handle. Further, the alkoxysilane and the silazane do not volatilize even when heated to about 180 ° C., and there is no danger of contact failure due to volatilization of Si when an airtight terminal is used for a relay or the like. And when attaching the airtight terminal to electrical equipment such as a relay,
The soldering of the leads 3 and the welding of the metal outer ring 1 can be performed without causing a defect due to the water-repellent film 4 formed of alkoxysilane or silazane. Therefore, even if the water-repellent film 4 adheres to the exposed surface of the lead 3 or the exposed surface of the metal outer ring 1, there is no particular need to remove the water-repellent film 4 from these surfaces. Here, in order to solder the lead 3 and the metal outer ring 1 without removing the water-repellent film 4, it is necessary to apply a finish plating layer of Au plating to the lead 3 and the metal outer ring 1. When welding without removing the water-repellent film 4, it is preferable to perform laser welding. In the case of resistance welding, it is preferable to provide projections on a header or a case. When welding is performed by these methods, the water-repellent film 4 can be easily broken and reliable welding can be performed.

【発明の効果】【The invention's effect】

上述のように本発明にあっては、金属外環とリードに
金メッキで仕上げメッキを形成した後に、ガラスと金属
外環とリードの表面にアルコキシシラン又はシラザンを
被着して溌水膜を形成するようにしたので、アルコキシ
シラン又はシラザンは有毒ガスを発生することがなく、
人体に対する影響のおそれなく溌水膜の形成をおこなう
ことができるものであり、またアルコキシシランやシラ
ザンによる溌水膜は除去しなくとも金メッキで仕上げメ
ッキしたリードや金属外環に半田付けや溶接をおこなう
ことができるものであって、溌水膜をリードや金属外環
の表面から除去するための作業工程を不要にすることが
できるものである。
As described above, in the present invention, after forming a finish plating on the metal outer ring and the lead by gold plating, forming a water-repellent film by applying alkoxysilane or silazane on the surface of the glass, the metal outer ring and the lead. Since the alkoxysilane or silazane does not generate toxic gas,
A water-repellent film can be formed without fear of affecting the human body.Also, without removing the water-repellent film with alkoxysilane or silazane, soldering or welding can be applied to the lead or metal outer ring that has been finished plated with gold plating. This can eliminate the need for an operation process for removing the water-repellent film from the surface of the lead or the metal outer ring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図はは同上の
整合封止型の気密端子の製造の工程を示すブロック図、
第3図は同上の圧縮封止型の気密端子の製造の工程を示
すブロック図、第4図はガラスを高温高湿条件下に置い
たときの絶縁抵抗の変化を示すグラフ、第5図はガラス
の表面抵抗率と湿度との関係を示すグラフである。 1は金属外環、2はガラス、3はリード、4は溌水膜で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a process of manufacturing a matched sealing type hermetic terminal according to the first embodiment,
FIG. 3 is a block diagram showing a process of manufacturing a compression-sealed hermetic terminal of the above, FIG. 4 is a graph showing a change in insulation resistance when glass is placed under high temperature and high humidity conditions, and FIG. It is a graph which shows the relationship between the surface resistivity of glass and humidity. 1 is a metal outer ring, 2 is glass, 3 is a lead, and 4 is a water-repellent film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−97795(JP,A) 特開 昭60−221470(JP,A) 特開 平2−247914(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01R 43/20 H01R 9/16 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-51-97795 (JP, A) JP-A-60-221470 (JP, A) JP-A-2-247914 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01R 43/20 H01R 9/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属外環とリードとをガラスを介して気密
かつ絶縁して封着し、金属外環とリードに金メッキで仕
上げメッキを形成した後に、ガラスと金属外環とリード
の表面にアルコキシシラン又はシラザンを被着して溌水
膜を形成することを特徴とする気密端子の製造方法。
1. A metal outer ring and a lead are hermetically and insulated and sealed via glass, and a finish plating is formed on the metal outer ring and the lead by gold plating. A method for producing a hermetic terminal, comprising forming a water-repellent film by applying alkoxysilane or silazane.
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