KR100898019B1 - Apparatus for processing substrate - Google Patents
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Abstract
공정시 상부챔버는 하부챔버의 상부에 배치되며, 상부챔버와 하부챔버는 내부에 공정공간을 형성한다. 상부챔버는 지지유닛에 의해 지지되며, 지지유닛은 상부챔버와 하부챔버 사이에 간극이 제공되도록 상부챔버를 지지한다. 진공유닛은 공정공간 내부의 가스를 배기하여 공정공간을 진공상태로 유지한다. 진공유닛에 의해 공정공간 내에 진공상태가 형성되면, 상부챔버와 하부챔버 사이의 간극은 폐쇄되며, 공정공간은 외부로부터 밀폐된다. 간극은 상부챔버와 하부챔버 사이에 제공된 실링부재에 의하여 폐쇄된다. 진공상태가 해제되면, 간극은 개방된다.In the process, the upper chamber is disposed above the lower chamber, and the upper chamber and the lower chamber form a process space therein. The upper chamber is supported by the support unit, which supports the upper chamber so that a gap is provided between the upper chamber and the lower chamber. The vacuum unit exhausts the gas in the process space to maintain the process space in a vacuum state. When a vacuum state is formed in the process space by the vacuum unit, the gap between the upper chamber and the lower chamber is closed, and the process space is sealed from the outside. The gap is closed by a sealing member provided between the upper chamber and the lower chamber. When the vacuum is released, the gap opens.
상부챔버, 하부챔버, 진공유닛, 지지유닛 Upper chamber, lower chamber, vacuum unit, support unit
Description
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공유닛을 구비하는 기판처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus having a vacuum unit.
평판표시패널(flat panel display) 및 반도체 장치(semiconductor device)는 복수의 제조공정을 통해 제조되며, 양자 간의 제조공정은 매우 흡사하게 적용된다. 이와 같은 제조공정은 공정챔버 내에서 이루어지며, 공정에 따라 공정챔버의 내부는 진공 상태 또는 대기압 상태를 유지한 상태에서 공정이 이루어진다.A flat panel display and a semiconductor device are manufactured through a plurality of manufacturing processes, and the manufacturing process between them is applied very similarly. Such a manufacturing process is performed in the process chamber, and the process is performed in a state in which the inside of the process chamber is maintained in a vacuum state or an atmospheric pressure state.
공정챔버는 상부챔버와 하부챔버로 이루어지며, 공정시 상부챔버는 하부챔버의 상부에 위치한다. 공정챔버의 내부에는 공정시 외부로부터 밀폐되는 공정공간이 제공되며, 공정공간 내에는 기판이 놓여지는 지지부재 및 지지부재 상부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드 등이 제공된다. 공정진행시 기판은 지지부재 상에 놓여지며, 샤워헤드를 통해 기판 상에 공정가스를 공급하여 공정을 진행한다. 플라스마를 이용하는 공정의 경우, 별도의 플라스마 생성부재를 통해 공정가스로부터 플라스마를 생성한다.The process chamber is composed of an upper chamber and a lower chamber. In the process, the upper chamber is positioned above the lower chamber. The process chamber is provided with a process space that is sealed from the outside during the process, and a support member on which the substrate is placed and a shower head for supplying process gas to the support member are provided in the process space. During the process, the substrate is placed on the support member, and the process is performed by supplying process gas onto the substrate through the shower head. In the case of using the plasma, the plasma is generated from the process gas through a separate plasma generating member.
한편, 공정챔버 내에서 수회 이상의 공정이 이루어지면, 공정챔버 내부를 유 지보수 또는 점검할 필요가 있다. 이때, 상부챔버를 하부챔버의 상부로부터 이탈시켜 공정공간을 개방시킨 상태에서 내부를 유지하여야 하므로, 상부챔버를 개폐할 수 있는 장치가 필요하였다. 종래의 개폐방식은 상부챔버의 상부에 크레인을 마련하여 상부챔버를 들어올려 상부챔버를 개방하거나, 공정챔버의 측부에 별도의 개폐장치를 마련하여 상부챔버를 들어올려 상부챔버를 개방하였다. 그러나, 이와 같은 개폐장치는 매우 복잡한 구동방식을 채택하였으며, 이로 인하여 설비가 차지하는 점유면적이 증가하는 문제가 있었다.On the other hand, if more than one process is performed in the process chamber, it is necessary to maintain or inspect the inside of the process chamber. At this time, since the upper chamber to be separated from the upper portion of the lower chamber to maintain the interior in a state of opening the process space, an apparatus capable of opening and closing the upper chamber was required. Conventional opening and closing method by providing a crane in the upper portion of the upper chamber to lift the upper chamber to open the upper chamber, or to provide a separate opening and closing device on the side of the process chamber to lift the upper chamber to open the upper chamber. However, such a switchgear adopts a very complicated driving method, and this causes a problem of increasing the occupied area occupied by the facility.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단순한 개폐방식을 이용하는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus using a simple opening and closing method.
본 발명의 다른 목적은 설비의 점유면적을 최소화할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of minimizing the occupied area of equipment.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.Still other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명에 의하면, 기판처리장치는 하부챔버와, 공정시 상기 하부챔버의 상부에 배치되며 외부로부터 밀폐된 공정공간을 상기 하부챔버와 함께 내부에 형성하는 상부챔버와, 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 사이에 간극이 제공되도록 상기 상부챔버를 지지하는 지지유닛, 그리고 공정시 상기 공정공간을 진공상태로 유지하며 상기 진공상태에 의하여 상기 공정공간을 밀폐하는 진공유닛을 포함하되, 상기 지지유닛은 일단이 상기 하부챔버에 연결되어 상기 하부챔버를 지지하며, 탄성(elasticity) 재질의 지지축을 포함한다.According to the present invention, a substrate processing apparatus includes a lower chamber, an upper chamber disposed at an upper portion of the lower chamber during the process and forming a process space sealed from the outside together with the lower chamber, the upper chamber and the lower chamber. A support unit for supporting the upper chamber to provide a gap therebetween, and a vacuum unit for maintaining the process space in a vacuum state and sealing the process space by the vacuum state, wherein the support unit has one end It is connected to the lower chamber to support the lower chamber, and includes a support shaft of elastic material.
상기 지지유닛은 상기 지지축의 타단에 연결되는 상부판과, 상기 상부판의 하부에 배치되는 하부판, 그리고 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 제공되는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.The support unit may further include an upper plate connected to the other end of the support shaft, a lower plate disposed below the upper plate, and an elastic member provided between the upper plate and the lower plate.
상기 장치는 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 사이에 제공된 상기 간극 상에 제공되어 상기 진공상태시 상기 간극을 폐쇄하는 실링부재를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a sealing member provided on the gap provided between the upper chamber and the lower chamber to close the gap in the vacuum state.
상기 장치는 상기 하부챔버의 상부면과 인접한 상기 상부챔버의 하부면에 삽입설치되며, 상기 상부챔버의 하부면으로부터 돌출된 상태에서 상기 상부챔버를 지지하는 지지체를 가지는 플런저(plunger)를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a plunger inserted into the lower surface of the upper chamber adjacent to the upper surface of the lower chamber and having a support for supporting the upper chamber in a protruding state from the lower surface of the upper chamber. Can be.
상기 지지유닛은 일방향을 따라 상기 상부챔버를 상기 하부챔버에 대하여 수평이동시키는 수평이동부재를 더 포함하고, 서로 대향되는 상기 상부챔버의 하부면 및 상기 하부챔버의 상부면은 상기 일방향을 따라 서로 나란하게 경사지며, 상기 경사방향은 상기 하부챔버를 향하여 이동하는 상기 상부챔버의 전단으로부터 상기 상부챔버의 후단에 이르기까지 하향질 수 있다.The support unit further includes a horizontal moving member for horizontally moving the upper chamber with respect to the lower chamber in one direction, and the lower surface of the upper chamber and the upper surface of the lower chamber facing each other are parallel to each other in the one direction. The inclined direction may be downward from the front end of the upper chamber moving toward the lower chamber to the rear end of the upper chamber.
상기 장치는 상기 하부챔버의 상부면과 인접한 상기 상부챔버의 하부면에 삽입설치되며, 상기 상부챔버의 하부면으로부터 돌출된 상태에서 상기 하부챔버를 향하여 이동하는 상기 상부챔버의 위치를 정렬하는 지지체를 가지는 플런저를 더 포함할 수 있다.The apparatus is inserted into the lower surface of the upper chamber adjacent to the upper surface of the lower chamber, the support for aligning the position of the upper chamber moving toward the lower chamber in a state protruding from the lower surface of the upper chamber The branch may further comprise a plunger.
상기 지지유닛은 상기 상부챔버의 하부면이 상부를 향하도록 상기 상부챔버를 회전시키는 회전부재를 더 포함할 수 있다.The support unit may further include a rotating member for rotating the upper chamber such that the lower surface of the upper chamber faces upward.
본 발명에 의하면 단순한 개폐방식을 이용하여 공정공간을 개폐할 수 있으며, 이로 인하여 설비의 점유면적을 최소화할 수 있다.According to the present invention it is possible to open and close the process space using a simple opening and closing method, thereby minimizing the occupied area of the equipment.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더 욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. Embodiments of the invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a more clear description.
한편, 이하에서는 플라스마를 이용하는 공정을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 기술적 사상과 범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 진공상태에서 공정이 이루어지는 다양한 반도체 제조장치에 응용될 수 있다.Meanwhile, hereinafter, a process using plasma will be described as an example, but the spirit and scope of the present invention are not limited thereto, and the present invention may be applied to various semiconductor manufacturing apparatuses in which the process is performed in a vacuum state.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(10)를 포함하는 제조설비를 개략적으로 나타내는 평면도이다.1 is a plan view schematically showing a manufacturing facility including a
도 1에 도시된 바와 같이, 제조설비는 기판처리장치(10) 및 로드락 챔버(loadlock chamber)(20), 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)(30)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the manufacturing facility includes a
로드락 챔버(20)는 외부로부터 처리되지 않은 기판을 받아 들이거나 처리가 끝난 기판을 외부로 반출하는 역할을 하며, 트랜스퍼 챔버(30)는 기판을 각 챔버들 간에 반송하기 위한 로봇이 구비되어 있어서 처리가 예정된 기판을 로드락 챔버(20)에서 기판처리장치(10)로 전달하거나, 처리가 완료된 기판을 기판처리장치(10)에서 로드락 챔버(20)로 전달하는 역할을 한다. 기판처리장치(10)에 대한 설명은 후술하기로 한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(10)를 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 3은 도 2의 기판처리장치(10)를 개략적으로 나타내는 측면도이다.FIG. 2 is a front view schematically showing the
기판처리장치(10)는 상부챔버(120) 및 하부챔버(140)를 포함한다. 상부챔버(120)는 공정진행시 하부챔버(140)의 상부에 놓여진다. 다만, 후술하는 바와 같이, 상부챔버(120) 및 하부챔버(140)의 내부를 유지보수하는 경우 하부챔버(140)의 상부로부터 이탈할 수 있다. 상부챔버(120) 및 하부챔버(140)는 내부에 공정공간을 형성하며, 공정공간 내에서는 기판에 대한 공정이 이루어진다. 후술하는 바와 같이, 공정진행시 공정공간은 진공상태로 유지된다.The
공정공간 내에는 기판이 놓여지는 지지 플레이트(150) 및 지지 플레이트(150)의 상부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드가 제공된다. 지지 플레이트(150)는 접지되며, 후술하는 상부전극(132)과 함께 지지 플레이트(150)의 상부에 플라스마를 생성한다. 샤워헤드는 상부전극(132) 및 분사판(134), 그리고 수직축(136)을 포함한다. 수직축(136)의 하단은 상부전극(132)에 연결되며, 수직축(136)의 상단은 공급라인(138) 및 고주파 발생기(RF generator)(139)에 연결된다. 공급라인(138)은 밸브(138a)에 의해 개폐되며, 상부전극(132)과 분사판(134) 사이의 공간에 소스가스를 공급한다. 고주파 발생기(139)는 13.56㎒로 동작하며, 상부전극(132)에 연결된다. 공정진행시, 분사판(134)을 통해 지지 플레이트(150)의 상부에 소스가스가 공급되며, 상부전극(132)과 지지 플레이트(150) 사이에 형성된 전계로 인하여 플라스마가 생성된다. 생성된 플라스마는 공정에 사용된다.In the process space, a
상부챔버(120)는 제1 지지유닛(200)에 의해 지지된다. 제1 지지유닛(200)은 제1 지지축(220), 회전부재(240), 제1 상부판(260), 그리고 수평이동부재(280)를 포함하며, 상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이에 간극(gap)이 형성되도록 상부챔버(120)를 하부챔버(140)의 상부에 지지한다. 회전부재(240)는 상부챔버(120)의 양측에 고정설치되며, 제1 지지축(220)의 일단은 회전부재(240)에 연결된다. 제1 지지축(220)의 타단은 제1 상부판(260)에 고정설치되며, 제1 상부판(260)의 하단에는 수평이동부재(280)가 설치된다. 수평이동부재(280)는 상부챔버(120)를 수평방향으로 이동시킨다.The
하부챔버(140)는 제2 지지유닛에 의해 지지된다. 제2 지지유닛은 제2 지지축(142), 제2 상부판(144), 탄성부재(146), 그리고 하부판(148)을 포함하며, 상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이에 간극(gap)이 형성되도록 하부챔버(140)를 상부챔버(120)의 하부에 지지한다. 제2 지지축(142)의 일단은 하부챔버(140)에 연결되며, 제2 지지축(142)의 타단은 제2 상부판(144)에 고정설치된다. 하부판(148)은 제2 상부판(144)의 하단에 제2 상부판(144)과 나란하게 배치되며, 제2 상부판(144)과 하부판(148) 사이에는 탄성부재(146)가 제공된다.The
상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이에는 실링부재(160)가 제공된다. 실링부재(160)는 하부챔버(140)의 상부면에 제공되며, 상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이에 형성된 간극 상에 제공된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 실링부재(160)는 상부챔버(120)의 하부면과 이격된 상태이나, 후술하는 바와 같이 공정공간 내에 진공상 태가 형성되면, 실링부재(160)는 상부챔버(120)의 하부면에 밀착되며 공정공간을 외부로부터 폐쇄한다.The sealing
도 2에 도시한 바와 같이, 상부챔버(120)의 하부면에는 플런저(plunger)(180)가 삽입설치된다. 플런저(180)는 상부챔버(120)에 삽입된 하우징(182)과 상기 하우징(182) 내에 삽입설치되는 볼(184)을 포함한다. 볼(184)은 하우징(182) 내에 삽입되거나 하우징(182)으로부터 돌출될 수 있다. 볼(184)을 구동하는 방법으로는 하우징(182) 내에 에어를 공급/제거하여 볼(184)에 압력을 가하는 방법을 포함하여 다양한 방법이 제공될 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 공정공간이 폐쇄되지 않은 상태에서, 볼(184)은 하우징(182)의 외부로 돌출되어 하부챔버(140)의 상부면에 접촉하며, 상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이에 일정한 크기의 간극을 형성한다.As shown in FIG. 2, a
하부챔버(140)의 하부에는 배기라인(192)이 연결되며, 배기라인(192) 상에는 펌프(194)가 설치된다. 펌프(194)는 배기라인(192)을 통하여 공정공간 내의 가스를 배기하여, 공정공간을 진공상태로 유지한다. 배기라인(192)은 밸브(192a)에 의하여 개폐된다.An
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 상부챔버(120)의 하부면 및 하부챔버(140)의 상부면은 상부챔버(120)의 이동방향을 따라 일정한 각도(θ)만큼 경사진다. 경사방향은 하부챔버(140)를 향하여 이동하는 상부챔버(120)의 전단으로부터 상부챔버(120)의 후단에 이르기까지 하향진다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the lower surface of the
도 4는 배기라인(192)을 이용하여 기판처리장치(10)의 공정공간을 폐쇄하는 모습을 나타내는 정면도이다. 이하, 도 4를 참고하여 기판처리장치(10)의 공정공간을 폐쇄하는 방법을 설명하기로 한다.4 is a front view illustrating a process space of the
먼저, 볼(184)을 하우징(182) 내에 삽입한 상태에서, 배기라인(192)을 이용하여 공정공간 내의 가스를 배기하면, 공정공간의 내부압력은 낮아지며 외부와의 압력 이하로 내려간다. 따라서, 상부챔버(120)와 하부챔버(140)는 내외의 압력 차로 인한 압력을 받는다.First, when the
이때, 상부챔버(120)는 제1 지지축(220)에 의해 구속되어 있으므로, 상부챔버(120)는 상하방향으로 이동할 수 없다. 반면에, 하부챔버(140)는 탄성부재(146)에 의해 상하방향으로 자유도를 가지므로, 압력에 의하여 하부챔버(140)는 상부로 이동하며, 상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이의 간극은-상부챔버(120)와 하부챔버(140)의 결합 또는 상부챔버(120)와 실링부재(160)의 밀착으로 인하여-폐쇄된다.At this time, since the
반대로, 진공상태를 해제하면, 공정공간의 내외압력 차가 사라지므로, 하부챔버(140)는 원래의 위치로 복귀(하부로 이동)할 수 있으며, 상부챔버(120)와 하부챔버(140) 사이의 간극은 개방된다. 이와 같은 내용은 탄성부재(146)의 탄성변형(elastic deformation)을 통해 가능하다. 탄성변형은 소성변형(plastic deformation)과 반대되는 개념으로, 일정한 하중 하에서는 하중의 크기에 따라 시편(specimen)의 변형(deflection) 및 변형률(strain)이 결정되고, 하중이 제거되면 시편은 원래의 모습으로 회복되는 것을 말하며, 시편 상에는 어떠한 영구변형(permanent set)도 발견되지 않는다.On the contrary, when releasing the vacuum state, since the pressure difference between the inside and the outside of the process space disappears, the
도 5a 내지 도 6은 도 3의 수평이동부재(280) 및 회전부재(240)의 동작을 나타내는 측면이다. 이하, 도 5a 내지 도 6을 참고하여 수평이동부재(280) 및 회전부재(240)의 동작을 설명하기로 한다.5A to 6 are side views illustrating the operation of the
수평이동부재(280)는 상부판(260)의 바닥면에 설치되어, 별도로 설치된 가이드레일(도시안됨)을 따라 상부판(260) 및 지지축(220)을 이동시킨다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 수평이동부재(280)는 지지축(220)을 이용하여 상부챔버(120)를 우측으로 수평이동시킨다. 이때, 상부챔버(120)의 하부면 및 하부챔버(140)의 상부면은 경사지므로, 하부면과 상부면 사이의 충돌 없이 상부챔버(120)를 이동시킬 수 있다. 상부챔버(120)가 원하는 위치까지 이동한 후, 회전부재(240)는 상부챔버(120)를 회전시켜, 상부챔버(120)의 하부면이 상부를 향하도록 한다.The
반대로, 상부챔버(120)를 하부챔버(140)의 상부로 이동할 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 수평이동부재(280)는 상부챔버(120)를 좌측으로 수평이동시킨다. 이때, 상부챔버(120)의 전방이 아래로 처지거나 상부챔버(120)의 후방이 아래로 처질 경우, 상부챔버(120)와 하부챔버(140)가 충돌할 수 있다. 따라서, 볼(184)을 하우징(182)으로부터 돌출시키며, 볼(184)이 하부챔버(140)의 상부면을 따라 이동하도록 함으로써 상부챔버(120)의 위치를 정렬한다. 즉, 볼(184)이 하부챔버(140)의 상부면을 따라 이동하는 동안, 상부챔버(120)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 상부챔버(120)의 전방 또는 후방이 아래로 쳐지는 것을 방지할 수 있다.On the contrary, when the
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, other forms of embodiments are possible. Therefore, the spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the preferred embodiments.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 포함하는 제조설비를 개략적으로 나타내는 평면도이다.1 is a plan view schematically showing a manufacturing apparatus including a substrate processing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.2 is a front view schematically showing a substrate processing apparatus according to the present invention.
도 3은 도 2의 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.3 is a side view schematically illustrating the substrate treating apparatus of FIG. 2.
도 4는 도 2의 진공유닛을 이용하여 도 2의 기판처리장치의 공정공간을 폐쇄하는 모습을 나타내는 정면도이다.4 is a front view illustrating a process of closing the process space of the substrate processing apparatus of FIG. 2 using the vacuum unit of FIG. 2.
도 5a 내지 도 6은 도 3의 수평이동부재 및 회전부재의 동작을 나타내는 측면이다.5A to 6 are side views illustrating the operation of the horizontal member and the rotating member of FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 기판처리장치 20 : 로드락 챔버10: substrate processing apparatus 20: load lock chamber
30 : 트랜스퍼 챔버 120 : 상부챔버30: transfer chamber 120: upper chamber
140 : 하부챔버 142 : 제2 지지축140: lower chamber 142: second support shaft
144 : 제2 상부판 146 : 탄성부재144: second top plate 146: elastic member
148 : 하부판 160 : 실링부재148: lower plate 160: sealing member
180 : 플런저 220 : 제1 지지축180: plunger 220: first support shaft
240 : 회전부재 280 : 수평이동부재240: rotating member 280: horizontal moving member
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