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芯片封装引线电性能的测试

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标签: 封装

封装

芯片封装引线电性能的测试

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第2
2卷 第 2期 
20
0 4年 6月 
慕藏  舔  耩囊
 
JI HENGDI
ANLU T NGXU
N 
V0 . 2 N½ 2
12  
. 
J ½  0 4
½L2 0  
芯 片 封装 引线 电性 ½ 的测 试 
李 丙 旺 
中½兵器 工 业第 2 4研 究所
蚌埠
2 34 )
3 0 2 
要  随 着集成 电路 的高速化 、 集成化 、
高密度 化 封装 的发 展 , 装 引线 的 电性 ½ 对 集 成 电路 
的½响越 来越 大 , 装 引线 电性 ½ 的测 试 与控 制 也越 显 重要 。
 
关 键 词  引 线 电 阻  引 线 电 容  引 线 电 感 
1 引 言 
   
集成 电路 封装 电性 ½ 主要 包括 引线 电阻 、
引 
线 间绝缘 电阻 、
引线 问 电容 及负 ½½电容 、
引线 电感 
等 。随着 集成 电路朝 着高速 、
高性 ½ 、 密度封 装 
方 向发展 ,
封装 的 电性½ 对 集 成 电路 性 ½ 的½ 响 
也越 来越 大 ,
因此必须 加 以检测 与控制 。
 
引线 电阻 的表 达式 为 :
 
R= ½/ ½ ½
½½ ( D 
()
1 
式中 R为 引线 电阻 ( , 引线材 料 的 电阻 
Q) ½为
率( ½½) ½为引 线材 料 的厚 度 ( ½) ½
Q・
½
½ , 为引 线 
材 料的长度 (½ ) ½为 引线 材料 的 ½度 ( ½ )
½ ,
½ 。从 
()
1 式可以看 出, 减 小 引线 电阻 必须 减 小 引线 长 
度,
在允许范 围 内适 ½增加 引 线 截 面积 ,
选用 电阻 
率较小 的金属浆 料和合理 的制½工 艺 。
 
共 烧 陶瓷封 装 的 表 面 , 采 用 钼 、 、 等 金 
钨 锰
属进 行 金属 化 , 钼 、 、 等 ½ 是 些 电 阻率 较 高 
½
钨 锰
的材 料 , 制成 的 引线 的引线 电 阻也较 大 。 因此 ,
 
在共 烧陶瓷 封装 工 艺 质 量 中 ,
引线 电阻 是 一项 电 
特性 的重要 指标 , 同 于其 他 封装 结构 。所 以 ,
选 
定 一 种材料 后 ,
必须 制定 其热 膨胀 系数 、 粒细度 
和烧 成温度 等 方 面½ ½ 相 适 应 的 组合 配 方 , 共 
½
烧后 ½达 到一定 的金 属化 结合 强度 和较 ½ 的引线 
电阻 。
 
2 引 线 电 阻 
 
引线 电阻 是集成 电路共 烧 陶瓷封装 所特 有 的 
金 属化 引线 电阻 。共 烧 陶瓷封装 是 以金 属化 引线 
来做 内部 连接 的 , 阻值较 大 ,
且封 装结 构金 属化 
引线 的布 线 图½ 、
引线 ½状 、
制½ 引线材 料和 工艺 
等 不 同 , 会 造成金 属化 引线 电阻 的不 同 , 至在 
½
同一 个 封 装 内 , 同 引线 之 间也 可 ½ 相 差 较 大 。
 
因此 ,
引线 电阻如果控 制不 ½ ,
将会 引起 不必要 的 
压降,
导致 集成 电路 的功耗 和噪声 加大 。
 
表½ C I
  D P的 引 线 电 阻规 范 值 
8.
 
1  
4,
引 线 数 
1   1 
6,
2 , 2  2 
0  2
O 2 
.5
O3
. 
2 
O 3 
.5
4 
O4
. 
4 
O6
. 
4 
O7
. 
6 
O8
. 
电阻 值 ( ) O 2
Q   . 
引线 电阻的测 试 方 法 是将 一 欧姆 表 (
精度 ≤ 
的中央 ,
将欧姆 表 高 端 的 另 两根 探 针 靠 近 ½ 于 内 
腔 引线末 端 0 1 7½½ 范 围 内 , 节 欧 姆 表 测得 
. 2 
引线 电阻值 。表 1为 引线 电 阻规 范 值 , 二 为 引 
F ½½)
4 1 的½ 端 接一探 针 台(
四探针 )
的两 根探针 ,
 
并将两 根探针 靠 近½于 外引线 台肩上 或外 部引线 
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1 
溅溉  遘 
第2 第 期
2 2 
线 电阻实 测 值 , 一 引线 电阻值 大 于规 范 值 均 为 
失效 。表 2中 2 4测 试 点 为各 自的最 长 引 线 ,
从 
线 电阻½ 响较 大 ,
因为 引线越 多 ,
其最长 引线也 就 
越长 ,
而无 暗 引线 的其 他 引线 长度 的改 变则 无 明 
显 变化 。
 
测试 数据 可 以看 出引 线 数 越 多 ,
其最 长 引线 与 其 
他 引线 的 电阻差 值就 越 大 。这说 明 引线 长度 对 引
 
½ 响引线 电阻 的几个 主要 因素 :
 
表 2 共 烧 陶 瓷 引 线 电 阻 测 试 值 
 
电 阻值 (
Q) \  
½\
 
 
\ 
—\
 
 
1 
1 
2 
28
 
测 试 点
O 63
.O  
0. 3
07  
O.1 6
O 
O. 4
O9  
O O6
。1  
 
 
O. 95
O  
O。 7
O6  
O。1 2
O 
O.
O81
 
O.1  
95
O.1  
O3
O. 2
26  
O, 6
O9  
0 85
,2  
0 99
,0  
 
 
0. 3
O9  
O. 9
O6  
O。1  
21
0 07  
, 0
O。1  
98
O O96
 
O. 5
25  
O.1 3
O 
0 79
.2  
0 98
.0  
( ) 属化 浆 料 中的 钼 、
1金
钨及 瓷 料 配 比不 ½ ,
 
较稳 态 的较 小 值 ,
其下 降速 率 取决 于试验 电压 、
温 
度 、 缘性 ½ 、 间 电容量 和外 电 路的电 阻 。这种 
电流 特性 的机 理 是 加 上 直 流 电压 ,
绝缘 ½ 内最初 
½成 极 化 电 流 , 了 一 定 时 间后 ,
由于极 化 的饱 
增 加瓷 粉 比例 可 以提 高 金 属化 结 合 强 度 , 同时 
½
也 会½ 引 线 电阻加 大 ,
因此必 须两者 兼顾 。
 
( ) 属 化线 条 的½ 度 和厚 度 的 增 加 可 以 降 
2金
½ 引线 电阻 ,
½线条 过 ½会½ 线间绝 缘 性½ 下降 ,
 
而线 条过 厚 又容 易产 生烧成后 层 间孔 隙 。
 
()
3 在制 ½工 艺 中 ,
如果金 属化 浆料 中粘合 剂 
和,
最后极 化 电流 衰减 至零 ,
流过 绝缘½ 的只有漏 
导 电流 。测 量时 连续½ 加 电压 的时间决定 了测量 
值取 自电流特 性 曲线 的哪 一 部 分 , 只有 漏 导 电 
含 量过 大 , 金属 化浆 料粘 度降½ , 利 于丝 ½漏 
½
½
印 , 在烧 成 后 , ½ 金 属化 图½ 变 薄 ,
½
引线 电阻 
增大。
 
流情 况下 测得 的绝缘 电阻才 是真 正意义上 的绝 缘 
电阻 , 以通 常要 求 在规 定 的时 间后进行 测量 。
 
绝 缘½ 的漏 导 电流 是指 绝缘 材料在外 电场 ½ 
用 下 , 电质 点 将产 生有 规律 的运 动 ,
电流 的大小 
决 定 于单½ 时 间 内质点 到达 电极 的数 目。增 加 电 
3 引线 间绝 缘 电 阻及 电容 
 
绝 缘 电阻 的测试 是测 量集成 电路 封 装 的绝 缘 
压 , 向电极 的质 点 数 将 增 加 , 合½ 用 减弱 ,
因 
而 电流随 电压 正 比增 加 ,
服从 欧姆 定律 。½ 电压 
部 分对 会½ 其 表面 或 内部 产生 漏 电流 与外 加直 流 
电压所 呈 现 的 电阻 ,
在集 成 电路 封装 结构 中 ,
通常 
加到 一定值 时 , ½ 时 间 所 ½ 游 离 的质 点 ½趋 向 
电极 ½ 电流饱 和 。 因此 , 试 电压 大小 对 绝缘 电 
阻 的测试 有一 定 ½ 响 , 须 针 对 不 同 的绝 缘材 料 
是 测量 相 邻两 引线 间和 引线 与封装底 座 之 间这两 
种绝 缘 电阻 。绝缘 电 阻是封装 外壳 的一 个重 要指 
标,
尤其对 一 些 具有 高 阻 输 人或 高 放 大倍 数 的集 
成 电路 。
 
绝缘 电阻 的测 量要 受 到 诸 多 因素 的½ 响 ,
如 
或½ 用场 所采 用不 同的测 试 电压 。具½要求 和 数 
据见 表 3 
引线绝 缘电阻的测量 方法是在连续½加测试 电 
温度 、 度 、
湿
残½ 电荷 、 电电流 、 器 和测 量线 路 
的 时间参 数 、 验 电压 、 调以及 连续½ 加 电压 的 
时 间等 等 。绝 缘 电 阻½ 加 测量 电压 后 , 的电 流 
压达到规定 时间后 ,
用高 阻仪 、
电桥或绝缘 电阻测量 
仪对互不连接的引线进行 测试 。因绝缘 电阻 的测试 
与温度 、
湿度有很 大关 系, 以测 试必须保持在标准 
条件下进行 ,
测试前对底座一般不做预处理 。
 
特性 通 常从 瞬 间最大 值 以某一变化 速 率下 降 到一 
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第2 第2 
2 期
绝 缘 电阻 等 级 要 求 
A:
R≥ 1 1。  
× 0Q
B: ≥ 1 0 Q
×1。  
C:
R≥ 1 1”  
× OQ
D: ≥ 1 0  
×½ Q
E:R 1 1 Q
≥ × 0  
寨戴 
½标 ( 6 4 — 8 )
GB 6 9 6 
条 件 1 5 士1
:0 V 
条 件 2 ½0 1  
:0 士 V
条件 350 1  
:0 士 V
 
½军 标 ( J 5 8 - 9 )
G B 4 A- 6 
试 验 条件 A:0
1 V ̄ 1 
试 验 条件 B:5 J½ 
2V: 0
试 验 条件 C:0
5 V ̄ ½ 
试 验 条件 D:0 V ̄ 1 
10
试 验 条件 E:0 V ̄ ½ 
50
试 验 条件 F:0 0 +1 
10 V -0
 
表 3 绝 缘 电 阻测 试 要 求及 标 准 
 
测试任 意两 不相 接引线 间 的绝 缘 电阻值 ½应 
该不 小于规 范 规 定值 , 则½ 为 失 效处 理 。如 果 
测试条 件及 表 面状 态 ½ 正 常 ,
而引 线 绝缘 电 阻值 
偏小 ,
则说 明底座 材料 有 问题 或 引线设计 不合 理 。
 
表 4测试 的是 2
8引线 的封 装底座 在 A、 C、 E
B、 D、  
值 。 由表 中 的数 据 可 以看 出 , 暗 引 线 的测试 值 
比无 暗 引线 的绝缘 电阻 测 试 值 要 小 , 见 在 同等 
条件 下 , 平行 引线 越 长 其 绝缘 电 阻 越 小 。并 且 
随着 测试 电压加 大 ,
其绝缘 电阻 阻值 也 在增 大 ,
而 
且长 引线 与短 引线 之间 的差值 也 在减小 。这 说 明 
测试 电压 是½ 响绝 缘 电阻 测 试 的 重 要 条件 ,
测试 
电压 越高 ,
测试 的准 确度 越高 ,
测试 值越 接 近真实 
值 。½测试 电压也需 根据 实际 需要 而确 定 。
 
C(0  
5 V)
D (0 V)
½0  
E (0 V)
50  
五 种条 件下 的测 试值 , 种 条件 下 测试 5点 。其 
中 1 2 3 为无 暗 引线 的两 相邻 平行 引线 的测试 
、、 点
值 ,、
4 5点为 有 暗 引 线 的 两相 邻 平 行 引 线 的测 试 
\\
测 试 条 件 
A (O )
1V 
B(5  
2 V)
表 4 引线 绝缘 电 阻 的 测 试值 
测 试
\  
 
引  \
 
 
 
 
 
测试值( )
Q 
1 6× 1  
1.
5× 1  
1.
7× 1  
5.
6× 1  
2.
6× 1  
测试值(  
Q)
2.
5× 1  
.9× 1  
2.
2× 1   
O。
9.
6× 1 ”
0 
5.1× 1  
测试 值( )
Q 
.6× 1  
.7× 1  
.1× 1  
.3× 1  
.3× 1  
测试值 ( )
Q 
6.
2× 1 2
O1  
5.
6× 1  
5.
9× 1  
4.
8× 1  
3.
9× 1  
0“
测试值 ( )
Q 
3.
9× 1   
0。
3.
6× 1   
0。
3.
7× 1   
0。
.5× 1   
0。
3.
3× 1 ” 
½集成 电路 处于 高频下 工½ 时 ,
封装 引 线所 
½ 成 的分 布 电容 常 常导 致 不 必要 的 信号 短 路 、
串 
扰、
反馈 或 自激 , 而½ 集 成 电路 的损 耗加 大 、
功 
率 增益下 降 、 声增 大 。所 以要求 引线 间 电容 越 
小 越½ ,
对小 引线节 距和 多引线 封装 ,
要通过 测试 
来 加 以了解 和控制 。
 
在集 成 电路封 装 中 , 根 平行 的金 属 引线 构 
成 了 电容 的两 个极 板 , 成引线 分布 电容 , 据 高 
½
斯 定理 ,
可求 出两 引线 间的 电容量为 :
 
C= ̄ ½½ ½ ½ 
/½( / )
()
2 
度 (½) £
½ , 为两 引线 间绝 缘 ½ 的 介 电 常数 ,
½为两 
引线 间 的距 离 (½) ½ 引线 的半 径 (½)
½ ,为
½ 。在 引
 
线半 径确定 情 况下 ,
引线 长度 ½介 电 常数 ½ 引线 
间距 ½是 ½ 响引线 电容 的主要 因素 。其 中 ½£
、 越 
小、
½越大 ,
引线 电容就 越小 。
 
引线 电容 的测试 采用 了电容计 加屏 ½ 的两探 
针法 ,
并要 求屏 ½ 连 接 的绝缘 线 线 径≥ 1 04 ½,
.2½  
½
同½ 电缆 长度 ≤ I 要 求 电容 计 的精 度 为 ≤ ± 
½,
2 , 程 为 0 1 0 F 外 接 引 线应 ½ 可 ½ 的短 ,
  量
— 0½ ,
 
因 为外接 引线 间也 存 在 寄 生 电容 , 会 ½ 响 引线 
电容 测试 的准 确性 。
 
其中,
C是 两引 线 间 电容 量 ( F , 为 引线 长 
½ )½
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2 
溅   
戴½
獭害
 
第2 第 期
2 2 
电容计 在 1 H½ 率 下 进行 测试 , 两 根 同 
½ 探 针分 别 ½ 于两个 被测 引线 的 内引 出端上 方 约 
引线 。表 5中的 数据 表 明 , 8根 引线 的 底 座 因 
其 长 引线 不 平 行 而 导 致 长 引线 测 试 电 容 值 偏 小 
外,
其½ 的长引 线 的电容 测试 值½ 偏大 , 说 明引 
线 长度 是½ 响 引线 间 电容 的 重要 因素 。另 外 ,
引 
3 ½ 处 。将待 测 试 引线 周 围 的其 他 引线 连 接 在 
½
½
起 , 将屏 ½ 探 针 ½ 于 它们 中任 一 引 线 的 内引 
出端 ,
以保 证 这 些 引 线 不½ 响测 量 。表 5是 引线 
线 数越 多 , 引 线 间测试 电容 值也越 大 , 是 由于 
引线越 多 ,
其引 线 间距 ½越 小 , 而½得其 电容 值 
越大 。
 
间电容在 1
KH½频 率 ( 用 电 容 计 无 1
MH½频 
率 ) 的 测 试 值 , 中 1 2 3为 短 引 线 , 、
、、
4 5为 长 
表 5 引 线 间 电容 的 测 试 ( KH½
 
电阻值 (F
½ )\  
。\
½
 
 
\ 
—\
 
 
1 
18
 
24
 
28
 
测试引线
9.6  
1 O3
O.  
9.  
96
1 7 
0. 9
1 8 
O. 6
 
 
 
 
9.8  
9.  
91
9.  
56
9.  
39
O.1  
1 O6
O.  
11 26
.  
1 53
1.  
10 71
.  
1  82
 
11 33
.  
11 59
.  
11 2  
.6
11 1  
.9
1 .8  
3 6
1 .6  
3 9
11 6  
.3
1 5 
1. 8
1  9  
3 8
1 .8  
3 9
4 引 线 电感 
 
引线 电感 是 用来确 定 集成 电路 陶瓷 、
金属 、
塑 
料封 装 引 线 的 电感 。 ½ 集 成 电路 在 高 频 下 工 ½ 
时 , 装 金属 ½ 所½ 成 的分 布 电感 会 引起 电路 不 
必要 的反 馈 和 自激 , 而½ 其损 耗加 大 、 率 增益 
下降 、
噪声增 大 。因此 , 过测试 控 制引线 电感 的 
大小 , 以改善 封装 给集成 电路 性 ½带来 的½ 响 。
 
封装 引线 的几½ ½状一 般有圆½和矩½ 两 种 ,
 
½两 者 的长 度和截面 积½相等时 , ½引线 比圆½ 
引线 的 电感要 小得多 。其具 ½估算 方法 如下 :
 
圆½ 截面 引线 , ½ ½ O
½ < O ½时 ,
电感 L为 
引 线 电感 的 测 试 采 用 了专 用 夹 具 如 图 1所 
示,
首先 将 电 阻 R( 质 电阻 5 —7 D) 端 引线 
0 0 ,一
焊接 到待 测 引 线 的顶 端 ( ½中 的 B点 ) 再 调 节 
滑臂 ½ 螺钉 ½于 封装 内引 线上 , 紧螺钉 , 滑臂 
½
与 封装底 座 平行 。将 采样 示波 器探 头接 于图 1中
 
点 A, 取 电压 和 上 升 时 间 , 算 上 升 时 间 百分 
数 。将 信号 发 生器 调在 1
MH½ 率 、 —7 峰 ½ 
3 V
峰 电压 值 、 —1 ½
7 2 ½的 1 0 上 升 时 间 的 方 波 ,
0 
再 
图 1 引线 电感测 试点连 接 示意 图
 
 
L =2[½ 4/ ) +½ 2½
11( 1½ 一1 / 1
 
长 度 (½) ½是 圆½ 引线 直径 (½) 
½ ,
½ 。
()
3 
式 中 L为 圆½ 截 面 引线 电感 ( ½) ½ 圆½ 引线 
½ ,是
½
矩 ½ 截面 引线 在相 同条件 下 , 电感 L为 :
 
L 2/ I(+½½ . +O23[½ )I½
- 1 ̄2 ½ ) +O5 .25(+½/  
½ /
½
()
4 
其 中 L是矩 ½截 面 引线 电感 ( ½) ½ 矩 ½ 截 面 
½ ,为
½
引 线 长度 (½) ½是 矩½ 截面 引线 ½度 ( ½) ½
½ ,
½ , 是 
矩 ½ 截面 引线 厚 度(½) 
½ 。
将 其调 节 为 占空 比≤ 1  , 降 时 间约 为 ½ O ½
0 下
O½。
 
将 采样 示波 器探 头 分别移 到 图 1中的 B和 C点 ,
 
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第2第 期
2 2 
 
 
压 , A 为 A、
RB
B间 电阻 ,
½
 为上升 时 间 。
 
 
分别读 取其峰 一峰 电 压值 ,
并保 持 探 头接 地 ½ ½ 
( 1中 D点 ) 变 。用 精 度 ≤ ±0 1 的欧 姆 表 
.Q
测量 点 A、
B之间 的 电阻 。根 据 ( )
5 式可 以求 出电 
感值 ,
其表达 式 如下 
L 一 ( — V½ ×½ ×RA /  
VB
)  
B VA
()
5 
表 6是 对 2
8线 矩½ 引 线 和 8线 圆引 线 的 引 
线 电感 测试 、 算 与数 据 对 照 表 。从 表 中数 据 可 
以看 出 ,
矩½ 引线 的 电感 比圆½ 引线 的 电感 要小 。
 
这 主要 是 因为 圆½ 引线 容易½ 成 电涡 流增 加寄 生 
电感 。
 
其 中 VA VB V
、 、  分 别 为 A、 、 三 点 的 测 试 电 
BC
衰 6 引 线 电感 的 测 试 与 计 算 
测 
试 
测 试 值  \  
A点 电压 
上升时间
 
上升时间
 
B 电压 
C点 电压  A点与 B点
 
\ 
 
P½ 矩 )
½(  
P½( )
½圆  
AV
()
 
620
.5 
620
.5 
½½ 百 数  ) B )
()
½  分 (½
  ( 
1 .O
15 
1 I9
½3 
 
C ) 间 阻RQ
(   电 ( 
59 8
. 3 
59O
. 1 
被 测 引 线 、\
4 . 
80
4 . 
74
6O 重
.9 
60 9
. 8 
6 . 
36
6 . 
35
计 
算 
\ 
电感两端 电压 
 
10 上 升时间
0 
 
电流 A=A R
½ / 
电感计算值 
对 应 引 线 、\
P½( )
½矩  
P½( )
½圆  
\ 
½B CV A ( )()
= — () ½ 1 ½ ½ 
  = / ½½
O 16
. 5 
O 19
. 7 
(A
½)
 
9 . 
83
9 . 
84
( )—A A
½ L ½/½
½ 
3 . 
81
4 . 
37
2.0
4 0 
2.3
4 O 
差 值 
一0 0 3
. 2 
一 OO  
.3
一O 1
. 
—5 6
. 
5 结束 语 
 
集成 电路 的封装 已经 对集成 电路发 展产 生了 
越 来越重 要½ 响 ,
集成 电路 的 封装 技 术 提高 促 进 
集 成 电路更 进一 步发 展 , 成 电路 的封 装 电性 ½ 
参考 文献 ½
 
1 中华人 民共 和 ½½ 家标 准 G 6 4 —8 .
 
B 69 6
 
半导½ 集成 电路 外 壳总规 范. 京 ,
中½标 准 出版 
社 ,9 7
18 .
 
是 ½响 集 成 电路 封 装 寄 生效 应 的重 要 来 源 。因 
此,
集成 电路封 装 电性 ½ 的 测 试和 控 制 已经 成 为 
2 王先 春 ,
贾松 良等. 成 电路 封 装 试 验 手 
册 . 京 , 9 8, 8 1 8 
19 9 — 0.
检测集成 电路封 装质 量的 重要指标 。
 
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本文主要探讨了集成电路封装的电性能测试与控制的重要性。随着集成电路向高速化、高集成化、高密度化发展,封装引线的电性能对电路性能的影响日益显著。文章首先介绍了引线电阻的概念及其对集成电路功耗和噪声的潜在影响,随后详细阐述了影响引线电阻的多个因素,包括引线材料、形状、制作材料和工艺等,并提供了引线电阻的计算公式。此外,还讨论了引线间绝缘电阻和电容的测试方法及其重要性,尤其是对高频工作下的集成电路。文章进一步分析了引线电感对集成电路性能的影响,并提供了引线电感的估算方法和测试技术。最后,文章强调了集成电路封装电性能测试对于确保产品质量的重要性,并提出了一些测试标准和方法。整体而言,文章为集成电路封装的电性能测试提供了全面的技术指导。

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