CN101312140A - 晶圆运送容器及其缓冲支撑构件 - Google Patents
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Abstract
提供一种晶圆运送容器,其能够利用适当的载重支撑半导体晶圆,而与其中装载的个数无关,并且防止在运送过程中半导体晶圆由于碰撞等而被损坏。弹性地支撑内侧支撑构件的内侧弹性机构向内侧支撑构件的前和后端部分所施加的载重比向其中央部分所施加的载重更高。因此,在晶圆运送容器被半导体晶圆满载的情形中,以均一且适当的载重支撑所有的晶圆。另一方面,在装载较少个数的半导体晶圆的情形中,例如在其中内侧弹性机构向内侧支撑构件施加较小的载重的中央区域中放置半导体晶圆的情形中,使得能够向所有的所述较少个数的半导体晶圆施加均一且适当的载重。
Description
本申请基于日本专利申请No.2007-138905,其内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种容纳共轴排列的并且每一个均相对于前后方向以直交方式定向的多个半导体晶圆的晶圆运送容器,以及这种晶圆运送容器的缓冲支撑构件。
背景技术
通常,半导体器件的制造工艺包括一种称为晶圆加工的工艺,其中电路图案在硅晶圆上形成、利用保护层覆盖体并且接受电参数检查(electrical inspection)。在这之后为所谓的装配处理,包括将晶圆装配到理想的封装中并且对该封装进行终检(final inspection)以便递送。
经常在位于一个国家的不同辖区或者甚至不同国家中的、在地理上相距遥远的工厂中进行晶圆加工和装配处理。已在执行晶圆加工的工厂中经历预定工艺的晶圆被批量置于专用容器中,并且通过货车搬运或者航班空运而被运送到用于进行装配处理的工厂。
半导体晶圆的晶圆加工厂从晶圆制造商那里购买其上未形成图案的硅片,在这种情形中,硅片被容纳在专用晶圆运送容器中,以便递送到工厂。
晶圆加工厂并不扔弃晶圆运送容器,而是当在晶圆加工厂和装配处理厂之间运送晶圆时再次使用它们,因为这比重新生产晶圆运送容器更加经济。
传统的晶圆运送容器例如包括用于接收晶圆薄片的在存储空间中形成的凹槽、从上方封闭该存储空间的盖体和在该盖体的内侧上设置以便保持该晶圆的缓冲材料(软垫)。晶圆运送容器被设计成使得当经由接合部分固定存储空间和盖体时,晶圆被固定在缓冲材料和凹槽之间。
例如,在以下文件中可发现这种晶圆运送容器。
专利文件1:JP-U No.2586364
专利文件2:JP-A No.H09-270459
专利文件3:JP-A No.2005-294386
随着在降低半导体封装的厚度方面的不断进步,目前,晶圆加工之后的晶圆厚度低至例如300μm。未经受任何图案形成处理的、从晶圆制造商那里购买的硅片的厚度例如为675μm。
在晶圆加工过程中形成保护层(cover layer)之后,375μm的厚度差对应于晶圆被研磨机以机械方式磨掉的背面(back face)部分。换言之,通过晶圆加工,晶圆的厚度被降低至小于初始厚度的一半。
认为前述晶圆运送容器是基于以下假定进行设计的,即,将要容纳的是在其上没有形成任何图案即具有例如675μm的厚度的硅片。
因此,在容纳已经过晶圆加工的晶圆的情形中,即,例如具有300μm的厚度的晶圆,该厚度小于初始厚度的一半,在用于运送到装配处理厂的晶圆运送容器中,突然碰撞可能给晶圆的、与缓冲材料或者凹槽接触的部分施加过大的作用力,从而使得晶圆产生裂纹或者破裂,这导致成品率(yield)和生产率降低,并且客户满意度降低。
当在晶圆运送容器中容纳晶圆并且关闭盖体时,在接收晶圆的凹槽和缓冲材料之间载重自然地被施加到晶圆。对于特定制造商的晶圆运送容器利用推力-拉力计(push-pull gauge)对载重所进行的实际测量(晶圆直径为6英寸)提供了当装载(满载)25片晶圆时大致6.6kg和当装载2片晶圆时大致5.5kg的值。
在运送晶圆运送容器的过程中,由于突然碰撞而施加的载重被加到起初施加到该晶圆的载重。经过试验得知,在运送过程中厚度为675μm的晶圆可以避免由于碰撞而产生裂纹或者破裂。
然而,在经历晶圆加工之后的较薄的、例如厚度为300μm的晶圆的截面面积较小,因而比厚度为675μm的晶圆承受更高的每单位面积应力。因此,较薄的晶圆由于过度的碰撞将产生裂纹或者损坏。
发明内容
在一个实施例中,提供了一种晶圆运送容器,其容纳共轴排列的多个半导体晶圆,其中这些晶圆的表面相对于前后方向以直交方式定向,所述晶圆运送容器包括:下边缘支撑构件,包括沿着前后方向连续排列从而分别接合多个半导体晶圆的每一个的下半部的外边缘部分的多个凹槽(recessed groove);一对左和右外侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;一对左和右内侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;外侧弹性机构,弹性地支撑该对左和右外侧支撑构件的每一个,从而使得该外侧支撑构件从左侧和右侧被压向半导体晶圆的上边缘部分;和内侧弹性机构,在相对于该对左和右外侧支撑构件内侧的位置处弹性地支撑该对左和右内侧支撑构件的每一个,从而使得内侧支撑构件从上方被压向半导体晶圆的上边缘部分;其中,所述内侧弹性机构向内侧支撑构件的前和后端部分施加载重以使得内侧支撑构件被压向半导体晶圆,所述载重至少比向不同于所述两端部分的另一部分所施加的大。
在如此构造的晶圆运送容器中,使得下半部被下边缘支撑构件支撑的半导体晶圆的上半部从左侧和右侧被一对左和右外侧支撑构件弹性地支撑,并且同样从上方被一对左和右内侧支撑构件弹性地支撑。如此弹性地支撑内侧支撑构件的内侧弹性机构向该内侧支撑构件的前和后端部分施加比向其中央区域更高的载重。因此,例如在晶圆运送容器被半导体晶圆满载的情形中,内侧支撑构件以均一且适当的载重被压向所有的半导体晶圆。另一方面,在装载较少个数的半导体晶圆的情形中,例如在其中内侧弹性机构向内侧支撑构件施加较小的载重的中央区域中放置较少个数的半导体晶圆的情形中,使得能够通过内侧支撑构件向所有的较少个数的半导体晶圆施加均一且适当的载重。
在另一个实施例中,提供了一种用于容纳共轴排列的多个半导体晶圆、其中这些晶圆的表面相对于前后方向以直交方式定向的晶圆运送容器的缓冲支撑构件,所述缓冲支撑构件包括:一对左和右外侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;一对左和右内侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;外侧弹性机构,弹性地支撑所述一对左和右外侧支撑构件的每一个,从而使得该外侧支撑构件从左侧和右侧被压向半导体晶圆的上边缘部分;和内侧弹性机构,在相对于所述一对左和右外侧支撑构件内侧的位置处弹性地支撑所述一对左和右内部内侧支撑构件的每一个,从而使得内部内侧支撑构件从上方被压向半导体晶圆的上边缘部分;其中所述内侧弹性机构包括弹性地支撑所述内侧支撑构件的多个弹性支撑梁;并且满足关系A>B>C,其中,A表示设置在内侧弹性机构的各端部分处的弹性支撑梁的个数,B表示设置在内侧弹性机构的中央部分处的弹性支撑梁的个数,以及C表示设置在内侧弹性机构的两端部分与中央部分之间的、内侧弹性机构的中间部分处的弹性支撑梁的个数。
应该指出,本发明的构成要素不必一定是各自独立的,而是:多个构成要素可构成为单个构件;一个构成要素可由多个构件形成;一个构成要素可以是另一个构成要素的一部分;一个构成要素的一部分可与另一个构成要素的一部分重复(overlap)等。
而且,本发明规定前后、左和右以及上和下方向。然而,应该指出,这种方向的表述仅用于清楚描述本发明的构成要素的相对位置,而非旨在用于限制在实际制造过程中和使用时的方向。
在前述晶圆运送容器中,内侧弹性机构向内侧支撑构件的前和后端部分施加的载重比向其中央部分所施加的载重更高。因此,例如在晶圆运送容器被半导体晶圆满载的情形中,内侧支撑构件以均一且适当的载重被压向所有的半导体晶圆。另一方面,在装载较少个数的半导体晶圆的情形中,例如在其中内侧弹性机构向内侧支撑构件施加较小的载重的中央区域中放置较少个数的半导体晶圆的情况中,使得能够通过内侧支撑构件向所有的较少个数的半导体晶圆施加均一且适当的载重。因此,根据本发明的晶圆运送容器能够以适当的载重支撑半导体晶圆,而与其中装载的个数无关,从而防止在运送过程中半导体晶圆由于碰撞等产生裂纹或者破裂。
附图说明
结合附图,从下面对某些优选实施例的描述可以更加清楚本发明的上述和其它的目的、优点及特征,其中:
图1A和1B分别是示意性俯视图和前视图,示出根据本发明实施例的晶圆运送容器的缓冲支撑构件;
图2是示出缓冲支撑构件的结构的透视图;
图3是示出其中半导体晶圆被装载于晶圆运送容器中的状态的示意性纵向剖视图;
图4是示出其中半导体晶圆被装载于晶圆运送容器中的状态的另一示意性纵向剖视图;
图5是示出其中缓冲支撑构件支撑半导体晶圆的状态的示意性前视图;和
图6是示出装载有半导体晶圆的各种晶圆运送容器的载重分布的特性图。
具体实施方式
现在将在这里参考示意性实施例描述本发明。本领域技术人员将认识到,使用本发明的教导可以实现很多可选实施例,并且本发明不限于为了示例性目的而示出的实施例。
下面,将参考附图详细描述本发明的一个示例性实施例。下面的实施例规定前后、左和右以及上和下方向。然而,这种方向的表述仅仅用于清楚描述构成要素的相对位置,而非旨在用于限制在实际制造过程中和使用时的方向。
根据该实施例的晶圆运送容器100容纳共轴排列的多个半导体晶圆SW,其中这些晶圆的表面相对于前后方向以直交方式定向。因此,晶圆运送容器100包括运送容器本体110和运送容器盖体120,所述运送容器本体110具有朝向上方的开口,半导体晶圆SW通过该开口从上方插入,所述运送容器盖体120从上方打开和关闭运送容器本体110的开口,如图3和4所示。
运送容器本体110包括在其内侧下部处成一体地形成的下边缘支撑构件111,在该下边缘支撑构件111上,多个凹槽沿着前后方向连续设置,从而分别接合多个半导体晶圆SW的每一个的下半部的外边缘部分。缓冲支撑构件200被附接到运送容器盖体120的下表面。
如图1A、1B和2所示,缓冲支撑构件200包括:一对左和右外侧支撑构件210,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆SW的外边缘部分的多个凹槽211;一对左和右内侧支撑构件220,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆SW的外边缘部分的多个凹槽221;外侧弹性机构230,弹性地支撑所述一对左和右外侧支撑构件210的每一个,从而使得外侧支撑构件210从左侧和右侧被压向半导体晶圆SW的上边缘部分;和内侧弹性机构240,在相对于所述一对左和右外侧支撑构件210位于内侧的位置处弹性地支撑所述一对左和右内侧支撑构件220的每一个,从而使得内侧支撑构件220从上方被压向半导体晶圆SW的上边缘部分。这里,内侧弹性机构240向内侧支撑构件220的前和后端部分施加载重以使得内侧支撑构件220被压向半导体晶圆SW,所述载重至少比向不同于所述两端部分的另一部分所施加的大。
更具体地,缓冲支撑构件200例如是弹性树脂模制部件。因此,外侧支撑构件210、内侧支撑构件220、外侧弹性机构230和内侧弹性机构240成一体地形成。
内侧弹性机构240包括弹性地支撑内侧支撑构件220的多个弹性支撑梁241从而满足关系A>B>C,其中,A表示设置在内侧弹性机构240的各端部分处的弹性支撑梁241的个数,B表示设置在内侧弹性机构240的中央部分处的弹性支撑梁241的个数,以及C表示设置在内侧弹性机构的两端部分与中央部分之间的、内侧弹性机构240的中间部分处的弹性支撑梁241的个数。
在根据该实施例的晶圆运送容器100中,前述的个数为:
A=3
B=1
C=0
而且,内侧弹性机构240被形成为使得满足关系c>a>b,其中,“a”表示其中分别设置A件弹性支撑梁241的前和后端部分的宽度,“b”表示其中设置B件弹性支撑梁241的中央部分沿着前后方向的宽度,以及“c”表示其中不设置任何弹性支撑梁241的中间部分沿着前后方向的宽度。
因此,内侧弹性机构240满足关系α>β>γ,其中,α表示使得内侧支撑构件220被压向半导体晶圆SW的前和后端部分处的载重,β表示中央部分处的载重,以及γ表示两端部分与中央部分之间的中间部分处的载重。
外侧弹性机构230也包括弹性地支撑外侧支撑构件210的多个弹性支撑梁231。然而,在外侧弹性机构230中,多个弹性支撑梁231从前端部分到后端部分均匀地排列。
同样,在根据本发明的晶圆运送容器100中,例如,在需要装载具有定向平板(orientation flat)OF的半导体晶圆SW的情形中,可将半导体晶圆SW装载成使定向平板OF位于顶部处,从而使得内侧支撑构件220被内侧弹性机构240压向该定向平板OF。
利用上述结构,在根据该实施例的晶圆运送容器100中,使得下半部被下边缘支撑构件111支撑的半导体晶圆SW的上半部从左侧和右侧被一对左和右外侧支撑构件210弹性地支撑,并且也从上方被一对左和右内侧支撑构件220弹性地支撑,如图3到5所示。
如已声明的,以这种方式弹性地支撑内侧支撑构件220的内侧弹性机构240包括各端部分处的三个弹性支撑梁241和设置在中央部分处的一个弹性支撑梁241。
而且,因为其中设置弹性支撑梁241的前和后端部分的宽度“a”与中央部分的宽度“b”以及其中未设置任何弹性支撑梁241的中间部分的宽度“c”满足关系c>a>b,所以,使得内侧支撑构件220被压向半导体晶圆Sw的前和后端部分处的载重α、中央部分处的载重β和所述两端部分与所述中央部分之间的中间部分处的载重γ之间,满足关系α>β>γ。
因此,在根据本发明的晶圆运送容器100中,在晶圆运送容器100被半导体晶圆SW满载的情形中,如图3所示,内侧支撑构件220以均一且适当的载重被压向所有的半导体晶圆SW。
另一方面,在装载较少个数的半导体晶圆SW的情形中,例如在其中内侧弹性机构240向内侧支撑构件220施加较小的载重的中央区域中放置较少个数的半导体晶圆SW的情形中,使得能够通过内侧支撑构件220向所有的较少个数的半导体晶圆SW施加均一且适当的载重。
因此,根据本发明的晶圆运送容器100能够以适当的载重支撑半导体晶圆SW,而与其中装载的个数无关,从而防止在运送过程中半导体晶圆SW由于碰撞等产生裂纹或者破裂。
本发明人实际构造了具有前述结构的晶圆运送容器100、根据现有技术的晶圆运送容器(未示出)和晶圆运送容器的实验样品(未示出),在所述根据现有技术的晶圆运送容器中,弹性支撑梁241从内侧支撑构件220的前端部分到后端部分以规则间隔设置,在所述晶圆运送容器的实验样品中,仅在内侧支撑构件220的前和后端部分处各设置一个弹性支撑梁241。
三种类型的晶圆运送容器100的每一个均满载有半导体晶圆SW,并且测量由内侧弹性机构241施加的载重。结果,三个晶圆运送容器100分别呈现如图6所示的不同的载重分布。
对于其中弹性支撑梁241从内侧支撑构件220的前端部分到后端部分以规则间隔设置的传统晶圆运送容器,已经证实能够以良好的状态弹性地支撑被满载的半导体晶圆SW。
然而,在装载较少个数的半导体晶圆SW的情形中,经由大量弹性支撑梁241,内侧支撑构件220施加了过载重。已经证实,由于这种原因,所以在运送过程中半导体晶圆SW容易由于碰撞或者振动而损坏。也已经证实,无论在晶圆运送容器的哪一个位置放置较少个数的半导体晶圆SW,这种过载重都不能被减轻。
另一方面,对于仅在内侧支撑构件220的前和后端部分各设置一个弹性支撑梁241的实验样品,如果半导体晶圆SW的个数较小,则半导体晶圆SW被弹性地支撑在良好状态中。
然而,在装载较大个数的半导体晶圆SW的情形中,载重变得不足。已经证实,因为这种原因,所以半导体晶圆SW由于运送过程中的碰撞或者振动而从内侧支撑构件220跌落。
对于根据该实施例的晶圆运送容器100,已经证实在经过背面(back surface)研磨的薄半导体晶圆SW(直径为6英寸,厚度大致为300μm到350μm)上作用的载重可被调节为:至少小于“满载25个晶圆时大致6.6kg,而装载2个晶圆时大致5.5kg”,以及至少大于“满载25个晶圆时大致2.6kg,而装载2个晶圆时大致2.1kg”。
另外,已经证实,在半导体晶圆SW上作用的载重能够被调节为“满载25个晶圆时大致4.0kg,而装载2个晶圆时大致3.4kg”。满载的半导体晶圆SW可被弹性地支撑在良好的状态中。
而且,已经证实,在将要装载较少个数的半导体晶圆SW的情形中,在施加较小载重处放置半导体晶圆SW使得能够利用适当的载重弹性地支撑半导体晶圆SW,尽管其个数较少。
具体地,前述晶圆运送容器100在内侧支撑构件220的中央部分处包括弹性支撑梁241。已经证实,这种结构防止了中央部分处载重的极度缺乏,从而有利于适当地弹性支撑甚至一个半导体晶圆SW。
将单独一件半导体晶圆SW放置在晶圆运送容器中,并封装该晶圆运送容器以进行实际运送,以执行实际运送中使所述封装从假定高度处跌落的破坏性检查(destructive inspection),从而观察在晶圆运送容器中的半导体晶圆SW是否经得起碰撞。
结果,已经证实,对于传统的晶圆运送容器,半导体晶圆SW可在50cm或者更高的高度下破裂,而对于根据本发明的晶圆运送容器100,半导体晶圆SW即使从1米的高度处跌落也保持完好。
另外,本发明人进行了以下实验,即将含有半导体晶圆SW的晶圆运送容器100实际装载到货车上并且运送该晶圆运送容器100经过单程为大致100km的距离的一个往返行程。同样,对于这种实验,已经证实,晶圆运送容器100中的半导体晶圆SW不受损坏。
本发明不限于前述实施例,而是允许本发明范围内的各种修改。而且,虽然前述实施例和变形例具体地描述了要素的结构,但是,在满足根据本发明的功能的条件下,可对该结构进行修改。
显然,本发明不限于以上实施例,并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下,可做出修改和改变。
Claims (8)
1.一种晶圆运送容器,其容纳共轴排列的多个半导体晶圆,这些晶圆的表面相对于前后方向以直交方式定向,所述晶圆运送容器包括:
下边缘支撑构件,包括沿着前后方向连续排列的多个凹槽,从而分别接合所述多个半导体晶圆的每一个的下半部的外边缘部分;
一对左和右外侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;
一对左和右内侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;
外侧弹性机构,弹性地支撑所述一对左和右外侧支撑构件的每一个,从而使得所述外侧支撑构件从左侧和右侧被压向所述半导体晶圆的所述上边缘部分;和
内侧弹性机构,在相对于所述一对左和右外侧支撑构件位于内侧的位置处弹性地支撑所述一对左和右内侧支撑构件的每一个,从而使得所述内侧支撑构件从上方被压向所述半导体晶圆的所述上边缘部分;
其中,所述内侧弹性机构向所述内侧支撑构件的前和后端部分施加载重以使得所述内侧支撑构件被压向所述半导体晶圆,所述载重至少比向不同于所述端部分的另一部分所施加的大。
2.根据权利要求1所述的晶圆运送容器,其中,所述内侧弹性机构满足关系:
α>β>γ,
其中,α表示使得所述内侧支撑构件被压向所述半导体晶圆的前和后端部分处的载重,β表示中央部分处的载重,以及γ表示所述端部分与所述中央部分之间的中间部分处的载重。
3.根据权利要求1所述的晶圆运送容器,其中,所述内侧弹性机构包括弹性地支撑所述内侧支撑构件的多个弹性支撑梁,并且满足关系:
A>B>C,
其中,A表示设置在所述内侧弹性机构的端部分处的弹性支撑梁的个数,B表示设置在所述内侧弹性机构的中央部分处的所述弹性支撑梁的个数,以及C表示设置在所述内侧弹性机构的所述端部分与所述中央部分之间的、所述内侧弹性机构的所述中间部分处的所述弹性支撑梁的个数。
4.根据权利要求3所述的晶圆运送容器,其中,位于所述中间部分处的所述弹性支撑梁的个数C满足:
C=0。
5.根据权利要求2所述的晶圆运送容器,其中,所述内侧弹性机构满足关系:
c>a>b,
其中,“a”表示所述前和后端部分沿着前后方向的宽度,“b”表示所述中央部分沿着前后方向的宽度,以及“c”表示所述中间部分沿着前后方向的宽度。
6.根据权利要求1所述的晶圆运送容器,包括缓冲支撑构件,该缓冲支撑构件包括一体地形成的所述一对左和右外侧支撑构件、所述一对左和右内侧支撑构件、所述外侧弹性机构以及所述内侧弹性机构。
7.根据权利要求6所述的晶圆运送容器,进一步包括具有朝向向上方向的开口的运送容器本体,所述半导体晶圆通过所述开口从上方插入,和
从上方打开和关闭所述运送容器本体的所述开口的运送容器盖体;
其中所述运送容器盖体包括附接到其下表面的缓冲支撑构件。
8.一种晶圆运送容器的缓冲支撑构件,所述晶圆运送容器容纳共轴排列的多个半导体晶圆,这些晶圆表面相对于前后方向以直交方式定向,包括:
一对左和右外侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;
一对左和右内侧支撑构件,具有沿着前后方向延伸的细长形状,并且包括沿着前后方向连续排列从而分别接合每一个半导体晶圆的外边缘部分的多个凹槽;
外侧弹性机构,弹性地支撑所述一对左和右外侧支撑构件的每一个,从而使得所述外侧支撑构件从左侧和右侧被压向所述半导体晶圆的所述上边缘部分;和
内侧弹性机构,在相对于所述一对左和右外侧支撑构件的内侧位置处弹性地支撑所述一对左和右内侧支撑构件的每一个,从而使得所述内侧支撑构件从上方被压向所述半导体晶圆的所述上边缘部分;
其中所述内侧弹性机构包括弹性地支撑所述内侧支撑构件的多个弹性支撑梁;并且
满足关系:
A>B>C,
其中,A表示设置在所述内侧弹性机构的各端部分处的所述弹性支撑梁的个数,B表示设置在所述内侧弹性机构的中央部分处的所述弹性支撑梁的个数,以及C表示设置在所述内侧弹性机构的所述端部分与所述中央部分之间的、所述内侧弹性机构的中间部分处的所述弹性支撑梁的个数。
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