JPH04169856A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JPH04169856A JPH04169856A JP2293618A JP29361890A JPH04169856A JP H04169856 A JPH04169856 A JP H04169856A JP 2293618 A JP2293618 A JP 2293618A JP 29361890 A JP29361890 A JP 29361890A JP H04169856 A JPH04169856 A JP H04169856A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title abstract description 35
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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- Pressure Sensors (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、三次元の加速度が検出可能な半導体加速度セ
ンサに関する。
ンサに関する。
(従来の技術)
従来の半導体加速度センサとしては、例えば第5図に示
すようなものがある(特開昭63−169078号公報
参照)。ここで、第5図り)は上面図、第5図(b)は
第5図(a)におけるB−B断面図である。
すようなものがある(特開昭63−169078号公報
参照)。ここで、第5図り)は上面図、第5図(b)は
第5図(a)におけるB−B断面図である。
即ち、周辺厚肉部21は、正方形の中央厚肉部20の周
囲を、この中央厚肉部20から所定の間隔22をおいて
口の字状に囲うように形成されている。中央厚肉部20
と周辺厚肉部21は、2方向表側同一平面上で薄肉支持
部23〜26によって連結支持されている。各支持部の
上には、ピエゾ抵抗4本からなる歪ゲージ群16〜19
が拡散等によって形成されていて、加速度によって生じ
る応力の)c、y、z成分を検出している。
囲を、この中央厚肉部20から所定の間隔22をおいて
口の字状に囲うように形成されている。中央厚肉部20
と周辺厚肉部21は、2方向表側同一平面上で薄肉支持
部23〜26によって連結支持されている。各支持部の
上には、ピエゾ抵抗4本からなる歪ゲージ群16〜19
が拡散等によって形成されていて、加速度によって生じ
る応力の)c、y、z成分を検出している。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、このような従来の半導体装置度センサに
あっては、検出したい加速度が小さくなると、少なくと
も四ケ所で中央厚肉部を連結支持している薄肉支持部に
生しる応力も小さくなることから、検出の精度に限界が
あった。この検出の精度を高くするため、つまり感度を
良くするためには、検出のための変位を生じさせる慣性
力がはたらく中央厚肉部の質量を増加させて、慣性力を
増大させなければならず、その結果、加速度センサ全体
が大きくなってしまうという不都合があった。
あっては、検出したい加速度が小さくなると、少なくと
も四ケ所で中央厚肉部を連結支持している薄肉支持部に
生しる応力も小さくなることから、検出の精度に限界が
あった。この検出の精度を高くするため、つまり感度を
良くするためには、検出のための変位を生じさせる慣性
力がはたらく中央厚肉部の質量を増加させて、慣性力を
増大させなければならず、その結果、加速度センサ全体
が大きくなってしまうという不都合があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、小型で、し
かも感度の良好な半導体加速度センサを提供することを
目的としている。
かも感度の良好な半導体加速度センサを提供することを
目的としている。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明における半導体加速
度センサは、厚肉状の中央厚肉部と、前記中央厚肉部か
ら所定の間隔をおいて該中央厚肉部を囲むように形成し
た厚肉状の中間厚肉部と、前記中間厚肉部から所定の間
隔をおいて該中間厚肉部を囲むように形成した厚肉状の
周辺厚肉部と、少くとも同一線上の二ケ所で前記中央厚
肉部を前記中間厚肉部に連結して該中央厚肉部を支持す
る薄肉状の第1の薄肉支持部と、少くとも前記同一線上
の二ケ所の第1の薄肉支持部を結ぶ直線に垂直な同一線
上の二ケ所で前記中間厚肉部を前記周辺厚内部に連結し
て該中間厚肉部を支持する薄肉状の第2の薄肉支持部と
、前記第1及び第2の薄肉支持部の上側に形成された歪
ゲージを有することを特徴とする。
度センサは、厚肉状の中央厚肉部と、前記中央厚肉部か
ら所定の間隔をおいて該中央厚肉部を囲むように形成し
た厚肉状の中間厚肉部と、前記中間厚肉部から所定の間
隔をおいて該中間厚肉部を囲むように形成した厚肉状の
周辺厚肉部と、少くとも同一線上の二ケ所で前記中央厚
肉部を前記中間厚肉部に連結して該中央厚肉部を支持す
る薄肉状の第1の薄肉支持部と、少くとも前記同一線上
の二ケ所の第1の薄肉支持部を結ぶ直線に垂直な同一線
上の二ケ所で前記中間厚肉部を前記周辺厚内部に連結し
て該中間厚肉部を支持する薄肉状の第2の薄肉支持部と
、前記第1及び第2の薄肉支持部の上側に形成された歪
ゲージを有することを特徴とする。
(作用)
本発明による半導体加速度センサによれば、加速度が作
用した場合、検出のための変位を生じさせる慣性力がは
たらく部分は、検出する三方向のうち一方向に関しては
中央厚肉部であり、該−方向に直交する他の一方向に関
しては中央厚肉部を含む中間厚肉部である。また、中央
厚肉部を連結支持する第1の薄肉支持部及び中間厚肉部
を連結支持ちる第2の薄肉支持部は、それぞれその検出
方向にある二ケ所ずつだけで済み、その二ケ所以外では
慣性力がはたらく部分は周囲と分離している。したがっ
て、これらの二方向の検出に関して、上側に歪ゲージを
形成している第1及び第2の薄肉支持部が変位し易くな
り、よって、より良好な感度が得られる。
用した場合、検出のための変位を生じさせる慣性力がは
たらく部分は、検出する三方向のうち一方向に関しては
中央厚肉部であり、該−方向に直交する他の一方向に関
しては中央厚肉部を含む中間厚肉部である。また、中央
厚肉部を連結支持する第1の薄肉支持部及び中間厚肉部
を連結支持ちる第2の薄肉支持部は、それぞれその検出
方向にある二ケ所ずつだけで済み、その二ケ所以外では
慣性力がはたらく部分は周囲と分離している。したがっ
て、これらの二方向の検出に関して、上側に歪ゲージを
形成している第1及び第2の薄肉支持部が変位し易くな
り、よって、より良好な感度が得られる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第1図は、本発明による半導体加速度センサの一実施例
であり、第1図像)は上面図、第1図(b)は第1図り
)におけるA−A断面図である。以下その構成から説明
する。
であり、第1図像)は上面図、第1図(b)は第1図り
)におけるA−A断面図である。以下その構成から説明
する。
中間厚内部6が、正方形の中央厚肉部5の周囲を、この
中央厚肉部5から所定の間隔13をおいて、口の字状に
取り囲むように設けられている。
中央厚肉部5から所定の間隔13をおいて、口の字状に
取り囲むように設けられている。
この間隔13は、例えば電界エツチング等の異方性エツ
チングによって容易に形成される。この中央厚肉部5と
中間厚肉部6とは、第1図におけるX軸上の二ケ所で、
2方向表面同一平面上で薄肉状の第1の薄肉支持部とし
ての薄肉支持部8.10によって連結支持されている。
チングによって容易に形成される。この中央厚肉部5と
中間厚肉部6とは、第1図におけるX軸上の二ケ所で、
2方向表面同一平面上で薄肉状の第1の薄肉支持部とし
ての薄肉支持部8.10によって連結支持されている。
さらに周辺厚肉部7が、中間厚肉部6の周囲を、この中
間厚肉部6から所定の間隔12をおいて、口の字状に取
り囲むように設けられている。この間隔12も、前記間
隔13と同様の方法によって形成される。この中間厚肉
部6と周辺厚肉部7は、前記y軸と直交するX軸上の二
ケ所で、2方向表面同一平面上で前記薄肉支持部8.1
0と同様な第2の薄肉支持部としての薄肉支持部9,1
1によって連結支持されている。
間厚肉部6から所定の間隔12をおいて、口の字状に取
り囲むように設けられている。この間隔12も、前記間
隔13と同様の方法によって形成される。この中間厚肉
部6と周辺厚肉部7は、前記y軸と直交するX軸上の二
ケ所で、2方向表面同一平面上で前記薄肉支持部8.1
0と同様な第2の薄肉支持部としての薄肉支持部9,1
1によって連結支持されている。
以上四ケ所の薄肉支持部8〜11の上側には、拡散等に
よって形成されたピエゾ抵抗素子である四本の歪抵抗ゲ
ージからなる歪抵抗ゲージ群1〜4が設けられ、これら
の歪抵抗ゲージ群1〜4を形成する歪抵抗ゲージは、電
気的に接続してブリッジ回路をなしている。
よって形成されたピエゾ抵抗素子である四本の歪抵抗ゲ
ージからなる歪抵抗ゲージ群1〜4が設けられ、これら
の歪抵抗ゲージ群1〜4を形成する歪抵抗ゲージは、電
気的に接続してブリッジ回路をなしている。
次に、上記実施例の作用を説明する。
本実施例による半導体加速度センサに加速度等による力
が加わると、中央厚肉部5及び中間肉厚部6に慣性力が
はたらき、薄肉支持部8〜11が変位する。この変位状
態に応して、電気信号が検出される。
が加わると、中央厚肉部5及び中間肉厚部6に慣性力が
はたらき、薄肉支持部8〜11が変位する。この変位状
態に応して、電気信号が検出される。
すなわち、X方向について第2図を参照して説明する。
本実施例による半導体加速度センサを、該センサの周辺
厚肉部7とのみ接して支持する台座12上に設置し、例
えば正のX方向に加速度か作用した場合、中央厚肉部5
および中間厚肉部6、すなわち中間厚肉部6の内側部分
に慣性力がはたらく。ここで、中央厚肉部5の重心Gと
薄肉支持部9,11との間にはz軸方向においてずれ愛
が生している。このずれのために、該慣性力がはたらく
と、薄肉支持部9においては、周辺厚肉部7に近接する
ほど圧縮応力が作用し、反対に中間厚肉部6に近接する
ほと引張り応力が作用する。これに対して、薄肉支持部
11においては、周辺厚肉部7に近接するほど引張り応
力が作用し、中間厚肉部6に近接するほど圧縮応力が作
用する。したがって、これらの薄肉支持部9.11の各
々に設けられた歪ゲージ群2.4が形成するブリッジ回
路の出力信号の差をとることによって、X方向に作用す
る加速度に応した電気信号が検出される。
厚肉部7とのみ接して支持する台座12上に設置し、例
えば正のX方向に加速度か作用した場合、中央厚肉部5
および中間厚肉部6、すなわち中間厚肉部6の内側部分
に慣性力がはたらく。ここで、中央厚肉部5の重心Gと
薄肉支持部9,11との間にはz軸方向においてずれ愛
が生している。このずれのために、該慣性力がはたらく
と、薄肉支持部9においては、周辺厚肉部7に近接する
ほど圧縮応力が作用し、反対に中間厚肉部6に近接する
ほと引張り応力が作用する。これに対して、薄肉支持部
11においては、周辺厚肉部7に近接するほど引張り応
力が作用し、中間厚肉部6に近接するほど圧縮応力が作
用する。したがって、これらの薄肉支持部9.11の各
々に設けられた歪ゲージ群2.4が形成するブリッジ回
路の出力信号の差をとることによって、X方向に作用す
る加速度に応した電気信号が検出される。
次に、X方向について説明する。X方向についてはX方
向と同様で、加速度が作用して中央厚肉部5に慣性力が
はたらき、この慣性力により薄肉支持部8.10に作用
する応力の差をとることによって、X方向に作用する加
速度に応した電気信号が検出される。
向と同様で、加速度が作用して中央厚肉部5に慣性力が
はたらき、この慣性力により薄肉支持部8.10に作用
する応力の差をとることによって、X方向に作用する加
速度に応した電気信号が検出される。
最後に、2方向について第3図及び第4図を参照して説
明する。例えば負の2方向に加速度が作用した場合、中
央厚肉部5及び中間厚肉部6に慣性力がはたらく。この
慣性力によって、四ケ所の薄肉支持部8〜11の外側す
なわち、薄肉支持部8.10においては中間厚肉部6に
近接するほど、また薄肉支持部9,11においては周辺
厚肉部7に近接するほど引張り応力が作用し、内側すな
わち、薄肉支持部8,10においては中央厚肉部5に近
接するほど、また薄肉支持部9.11においては中間厚
肉部6に近接するほど圧縮応力が作用する。ここで、薄
肉支持部8,10と薄肉支持部9.11では、はたらく
慣性力が必ずしも同じではないので、作用する応力の大
きさも同じではない。したがって、歪ゲージ群1,3の
ブリッジ回路の出力信号の平均または和、及び歪ゲージ
群2゜4のブリッジ回路の出力信号の平均または和をと
ることによって、2方向に作用する加速度に応した電気
信号が検出される。
明する。例えば負の2方向に加速度が作用した場合、中
央厚肉部5及び中間厚肉部6に慣性力がはたらく。この
慣性力によって、四ケ所の薄肉支持部8〜11の外側す
なわち、薄肉支持部8.10においては中間厚肉部6に
近接するほど、また薄肉支持部9,11においては周辺
厚肉部7に近接するほど引張り応力が作用し、内側すな
わち、薄肉支持部8,10においては中央厚肉部5に近
接するほど、また薄肉支持部9.11においては中間厚
肉部6に近接するほど圧縮応力が作用する。ここで、薄
肉支持部8,10と薄肉支持部9.11では、はたらく
慣性力が必ずしも同じではないので、作用する応力の大
きさも同じではない。したがって、歪ゲージ群1,3の
ブリッジ回路の出力信号の平均または和、及び歪ゲージ
群2゜4のブリッジ回路の出力信号の平均または和をと
ることによって、2方向に作用する加速度に応した電気
信号が検出される。
このように本実施例による半導体加速度センサによれば
、加速度のX方向成分はy軸まゎりのねじれとして、X
方向成分はX軸まわりのねじれとして、2方向酸分は2
方向にはたらくカとして、三次元での加速度の検出を効
果的に行うことができる。
、加速度のX方向成分はy軸まゎりのねじれとして、X
方向成分はX軸まわりのねじれとして、2方向酸分は2
方向にはたらくカとして、三次元での加速度の検出を効
果的に行うことができる。
さらに、例えば、加速度のX方向成分の検出において、
慣性力のはたらく部分を支持する薄肉支持部を、従来で
は少くとも四ケ所(第5図の薄肉支持部23〜26)必
要としていたのであるが、特に本実施例による半導体加
速度センサの場合、これをX軸上の二ケ所(第1図の薄
肉支持部9゜11)のみとし、この二ケ所の薄肉支持部
9.11以外では、周辺厚肉部7と分離することにょっ
て、X方向の電気信号の検出に係る薄肉支持部が、従来
に比べて変位し昌くなっている。したがって、慣性力の
はたらく部分すなわち中央厚肉部5と中間厚肉部6を、
従来の中央厚肉部20に比べかなり小さくしても、従来
よりも良好な感度で検出できる。
慣性力のはたらく部分を支持する薄肉支持部を、従来で
は少くとも四ケ所(第5図の薄肉支持部23〜26)必
要としていたのであるが、特に本実施例による半導体加
速度センサの場合、これをX軸上の二ケ所(第1図の薄
肉支持部9゜11)のみとし、この二ケ所の薄肉支持部
9.11以外では、周辺厚肉部7と分離することにょっ
て、X方向の電気信号の検出に係る薄肉支持部が、従来
に比べて変位し昌くなっている。したがって、慣性力の
はたらく部分すなわち中央厚肉部5と中間厚肉部6を、
従来の中央厚肉部20に比べかなり小さくしても、従来
よりも良好な感度で検出できる。
また、X方向についてもX方向と同様に、中央厚肉部を
従来に比べかなり小さくしても、従来よりも良好な感度
て検出てきる。
従来に比べかなり小さくしても、従来よりも良好な感度
て検出てきる。
このように、本実施例による半導体加速度センサは、従
来に比べて、小型でかつ良好な感度とすることができる
。さらに、2つの間隔12.13は、従来と同様に電界
エツチング等の異方性エツチングによって形成できるの
で、従来の製造工程と同し工程で生産することができ、
量産性に富む。
来に比べて、小型でかつ良好な感度とすることができる
。さらに、2つの間隔12.13は、従来と同様に電界
エツチング等の異方性エツチングによって形成できるの
で、従来の製造工程と同し工程で生産することができ、
量産性に富む。
[発明の効果]
以上説明してきたように本発明による半導体加速度セン
サによれば、三次元の加速度の検出を行う半導体加速度
センサの小型化及び高感度化が可能である。
サによれば、三次元の加速度の検出を行う半導体加速度
センサの小型化及び高感度化が可能である。
第1図偲)は本発明による一実施例の半導体加速度セン
サの上面図、第1図(θは第1図の)のA−A断面図、
第2図はX方向成分について説明するためのx−z断面
図、第3図は2方向底分について説明するためのx−z
断面図、第4図は2方向底分について説明するためのy
−z断面図、第5図は従来例を示す図である。 1〜4・・・歪ゲージ群 5・・・中央厚肉部 6・・・中間厚肉部 7・・・周辺厚肉部 8.10・・・薄肉支持部(第1) 9.11・・・薄肉支持部(第2) 代理人 弁理士 三 好 秀 和 第5図
サの上面図、第1図(θは第1図の)のA−A断面図、
第2図はX方向成分について説明するためのx−z断面
図、第3図は2方向底分について説明するためのx−z
断面図、第4図は2方向底分について説明するためのy
−z断面図、第5図は従来例を示す図である。 1〜4・・・歪ゲージ群 5・・・中央厚肉部 6・・・中間厚肉部 7・・・周辺厚肉部 8.10・・・薄肉支持部(第1) 9.11・・・薄肉支持部(第2) 代理人 弁理士 三 好 秀 和 第5図
Claims (1)
- 厚肉状の中央厚肉部と、前記中央厚肉部から所定の間
隔をおいて該中央厚肉部を囲むように形成した厚肉状の
中間厚肉部と、前記中間厚肉部から所定の間隔をおいて
該中間厚肉部を囲むように形成した厚肉状の周辺厚肉部
と、少くとも同一線上の二ケ所で前記中央厚肉部を前記
中間厚肉部に連結して該中央厚肉部を支持する薄肉状の
第1の薄肉支持部と、少くとも前記同一線上の二ケ所の
第1の薄肉支持部を結ぶ直線に垂直な同一線上の二ケ所
で前記中間厚肉部を前記周辺厚肉部に連結して該中間厚
肉部を支持する薄肉状の第2の薄肉支持部と、前記第1
及び第2の薄肉支持部の上側に形成された歪ゲージを有
することを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2293618A JP3010725B2 (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2293618A JP3010725B2 (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | 半導体加速度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04169856A true JPH04169856A (ja) | 1992-06-17 |
JP3010725B2 JP3010725B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17797046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2293618A Expired - Lifetime JP3010725B2 (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3010725B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04356971A (ja) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Nippondenso Co Ltd | 半導体歪みセンサ |
US5408112A (en) * | 1991-06-03 | 1995-04-18 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor strain sensor having improved resistance to bonding strain effects |
US5431050A (en) * | 1992-12-25 | 1995-07-11 | Nec Corporation | Semiconductor sensor with nested weight portions for converting physical quantity into twisting strains |
EP1172657A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-16 | SensoNor asa | Accelerometer |
JP2007199081A (ja) * | 2005-04-06 | 2007-08-09 | Murata Mfg Co Ltd | 加速度センサ |
USRE42359E1 (en) | 1992-10-13 | 2011-05-17 | Denso Corporation | Dynamical quantity sensor |
-
1990
- 1990-11-01 JP JP2293618A patent/JP3010725B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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