CN102097371A - 衬底划分设备和使用其的衬底划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于划分具有2个结合在一起的衬底薄片的结合衬底的衬底划分设备和使用所述设备的衬底划分方法。衬底划分设备包含：台，其上安置母衬底，所述台包含一在对应于安置的所述母衬底的既定切割线的位置处形成的切割线支撑部分，以及在所述切割线支撑部分的两侧并排形成的凹面形分裂凹进部分；划线构件，其经配置以按压安置在所述台上的所述母衬底的顶部表面的对应于所述台的所述切割线支撑部分的区，且在所述母衬底中形成切划线；以及分裂构件，其经配置以按压安置在所述台上的所述母衬底的所述顶部表面的对应于所述台的所述分裂凹进部分的区，且划分所述母衬底。

Description

衬底划分设备和使用其的衬底划分方法

技术领域

本发明涉及一种衬底划分设备(substrate dividing apparatus)和使用其的衬底划分方法，且更明确地说涉及一种用于划分由两个结合的(bonded)衬底薄片(substrate sheet)形成的结合衬底的衬底划分设备和使用其的衬底划分方法。

背景技术

一般来说，用于平板显示器(flat panel display)等的面板是使用易碎衬底来制造，且面板可主要分类为由一个薄片形成的单一薄片衬底和具有2个结合在一起的衬底的结合衬底。

因为结合衬底经制造并用于广范围尺寸的应用，从用于便携式电话的液晶显示器的小面板到用于TV或显示器的大面板，所以其是从大规模的母衬底(mother substrate)划分为具有某一尺寸且用于不同面板的单位衬底。

划分母衬底的方法包含使用激光束来划分衬底，以及使用内嵌有小金刚石的划线轮(scribe wheel)来划分衬底。

使用划线轮来划分母衬底的方法包含：执行划线工艺，其中将划线轮放置成与母衬底上的待切割的线接触，且接着沿着所述待切割的线移动划线轮以切割具有某一深度的切划线(scribe line)；以及执行分裂工艺(breakingprocess)，其中将物理力施加到母衬底以沿着切划线使其破裂，并将母衬底划分为单位衬底。

图1是说明使用划线轮的现有技术衬底划分方法的工艺图。如图1A所示，在具有与第二衬底22结合的第一衬底21的母衬底20定位在台(table)4上的情况下，使用划线轮2在第一衬底21中形成第一切划线21a。如图1B所示，将母衬底20翻转180°，且如图1C所示，使用分裂杆(break bar)3来按压第二衬底22以沿着第一衬底21中形成的第一切划线21a产生第一裂缝(crack)21b，并划分第一衬底21。接下来，如图1D所示，再次使用划线轮2以在第二衬底22中形成第二切划线22a。如图1E所示，将母衬底20翻转180°，且如图1F所示，使用分裂杆3按压第一衬底21以沿着第二衬底22中形成的第二切划线22a产生第二裂缝22b，并划分第二衬底22，借此将母衬底20划分为多个单位衬底。

然而，利用现有技术方法，在母衬底中形成切划线之后翻转(flipping)母衬底的过程期间，在母衬底中产生异常裂缝，从而增加所划分的单位衬底中的缺陷率(rate of defects)。

并且，因为母衬底在划分工艺期间必须翻转许多次，所以衬底的翻转较麻烦，且处理速度减慢，借此减小生产率。

发明内容

本发明提供一种能够通过在划分一结合衬底的工艺期间当在母衬底中形成切划线之后不翻转母衬底的情况下分裂母衬底而防止对母衬底的损坏的衬底划分设备和方法。

本发明还提供一种能够通过在分裂母衬底期间按压切划线的两侧而容易且平滑地划分母衬底的衬底划分设备和方法。

本发明进一步提供一种能够通过在母衬底的分裂工艺期间在分裂辊施加压力的区处的台中形成分裂凹进部分而在不损坏母衬底的情况下平滑地分裂母衬底的衬底划分设备和方法。

根据示范性实施例，一种用于将母衬底划分为多个单位衬底的衬底划分设备包含：台，其上安置母衬底，所述台包含一在对应于所安置的母衬底的既定切割线的位置处的切割线支撑部分，以及在切割线支撑部分的两侧并排形成的凹面形分裂凹进部分；划线构件，其经配置以按压安置在台上的母衬底的顶部表面的对应于台的切割线支撑部分的区，且在母衬底中形成切划线；以及分裂构件，其经配置以按压安置在台上的母衬底的顶部表面的对应于台的分裂凹进部分的区，且划分母衬底。

所述划线构件可包含划线轮，其上下移动以在母衬底中形成切划线。

切割线支撑部分的宽度可形成为与划线轮的宽度相同或比划线轮的宽度宽。

所述分裂构件可包含分裂辊，其上下移动以按压母衬底中形成的切划线的两侧的区来划分母衬底。

一对凸缘轮可形成在分裂辊的外周边上以对应于分裂凹进部分。

凸缘轮的宽度可小于分裂凹进部分的宽度。

根据另一示范性实施例，一种用于将母衬底划分为多个单位衬底的衬底划分设备包含：平台单元，其上安置母衬底；Y轴驱动单元，其提供在所述平台单元上且在Y轴方向上移动；至少两个Z轴驱动单元，其提供在Y轴驱动单元上且在Z轴方向上移动；划线单元，其安装在Z轴驱动单元中的至少一者上以在母衬底中形成切划线；以及分裂单元，其安装在Z轴驱动单元中的至少一者上以划分母衬底，其中由划线单元形成切划线，其中平台单元和Y轴驱动单元中的至少一者在X轴方向上移动。

平台单元可包含一安置着母衬底的台，以及在X轴方向上移动该台的X轴驱动单元。

平台单元可进一步包含一在XY平面上旋转该台的旋转驱动单元。

可在台的顶部表面中在对应于所安置的母衬底的既定切割线的位置处形成切割线支撑部分，且在切割线支撑部分的两侧并排地形成凹面形分裂凹进部分。

所述划线单元可包含一在母衬底中形成切划线的划线轮，以及一将划线轮固定到Z轴驱动单元的轮固定主体。

所述分裂单元可包含按压母衬底中形成的切划线的两侧的部分来划分母衬底的分裂辊，以及将分裂辊固定到Z轴驱动单元的辊固定主体。

一对凸缘轮可形成在分裂辊的外周边上以对应于分裂凹进部分。

划线单元和分裂单元可交替地设置在所述多个Z轴驱动单元上。

根据又一示范性实施例，一种用于将具有与第二衬底结合的第一衬底的母衬底划分为多个单位衬底的衬底划分方法，所述衬底划分方法包含：将母衬底安置在台上以使得第一衬底设置在顶部；在第一衬底中形成切划线；通过按压第一衬底中形成的切划线的两侧而沿着第一衬底中形成的切划线来划分第一衬底；在台上翻转并安置母衬底以使得第二衬底设置在顶部；在第二衬底中形成切划线；以及通过按压第二衬底中形成的切划线的两侧而沿着第二衬底中形成的切划线来划分第二衬底。

在分别划分第一衬底和划分第二衬底期间，切划线的两侧被按压的方向可与当形成切划线时母衬底被按压的方向相同。

在第一衬底中形成切划线以及在第二衬底中形成切划线可分别包含：在台中形成切割线支撑部分以对应于所安置的母衬底中的既定切割线；以及在母衬底的底部处以该台的切割线支撑部分来支撑母衬底。

划分第一衬底和划分第二衬底可包含：在台中的切割线支撑部分的两侧并排形成凹面形分裂凹进部分；以及通过按压第一衬底和第二衬底的上表面上的对应于分裂凹进部分的区而划分第一衬底和第二衬底。

附图说明

从结合附图进行的以下描述中将更详细了解示范性实施例，附图中：

图1是说明使用划线轮的先前技术衬底划分方法的工艺图。

图2是根据一示范性实施例的衬底划分设备的示意透视图。

图3是说明另一示范性实施例的衬底划分设备的主要元件的透视图。

图4是说明又一示范性实施例的衬底划分设备的主要元件的前视图。

图5A和5B是根据另外其它示范性实施例的台的平面图和截面图。

图6是说明再一示范性实施例的衬底划分方法的工艺图。

具体实施方式

下文中，将参看附图详细描述特定实施例。然而，本发明可以不同形式来实施且不应解释为限于本文陈述的实施例。事实上，提供这些实施例以使得本发明将是详尽且完整的，且将把本发明的范围完全传达给所属领域的技术人员。相同参考标号始终表示相同元件。

首先，实施例中描述的结合衬底是用于平板显示器等中的例如玻璃衬底、陶瓷和半导体晶片等易碎衬底，且为了提供适宜的描述，下文将描述用于将具有用于液晶显示器中的玻璃衬底的两个结合薄片的母衬底切割成多个单位衬底的设备和方法的实例。

图2是根据一示范性实施例的衬底划分设备的示意透视图，图3是说明另一示范性实施例的衬底划分设备的主要元件的透视图，图4是说明又一示范性实施例的衬底划分设备的主要元件的前视图，且图5A和5B是根据另外其它示范性实施例的台的平面图和截面图。

如图1到图5B中所说明，根据一实施例的衬底划分设备包含：平台单元(stage unit)100，其上安置母衬底10；Y轴驱动单元200，其提供在所述平台单元100上以在Y轴方向上移动；至少两个Z轴驱动单元300，其提供在Y轴驱动单元200上以在Z轴方向上移动；划线单元400，其安装在Z轴驱动单元300中的至少一者上以在母衬底10中形成切划线；以及分裂单元500，其安装在Z轴驱动单元300中的至少一者上以划分母衬底10，其中由划线单元400形成切划线。

平台单元100是用于当安置时在X轴方向上移动母衬底10的构件且包含：形成平坦表面的表面板(surface plate)110、提供在表面板110上方且安置有母衬底10的台120，以及在X轴方向上移动该台120的X轴驱动单元130。此处，如图2所示，“X轴方向”是指该台120的向前或向后移动。

表面板110具有某一宽度，且形成具有受控平面性的平面顶部表面。表面板110不限于所描述的实施例，且可在配置方面经不同地修改以提供用于该台120和X轴驱动单元130的安装空间。

台120具有安置在其上的母衬底10，且是用于在划线和分裂工艺期间支撑母衬底10的构件。在图5A和图5B所示的状态中，台120笔直地界定延伸的切割线支撑部分121以对应于用于在母衬底10上切割的线，且界定多个在切割线支撑部分121中的每一者的两侧处并排的分裂凹进部分(breakingrecess portion)123。

切割线支撑部分121是用于当母衬底10在划线期间被划线轮420(待描述)按压时支撑母衬底10的部分，且是用于当母衬底10在分裂期间变形时支撑母衬底10的构件。因此，可使切割线支撑部分121的宽度等于或稍大于划线轮420的宽度。如果使切割线支撑部分121的宽度小于划线轮420的宽度，那么母衬底10在划线期间将不被良好地支撑，使得将不如所想要的那样地形成切划线，且如果使切割线支撑部分121的宽度过分大于划线轮420的宽度，那么将由于在分裂期间支撑母衬底10的变形的过宽表面的缘故而发生不想要的裂缝。

并且，切割线支撑部分121可经形成以具有与上面安置有母衬底10的台120的其它区不同的最高高度。

分裂凹进部分123是用于提供在分裂期间母衬底10被分裂辊(breakroller)520(待描述)按压时母衬底10可在其中变形的空间的构件，且可形成为凹进的形式，以使得其最上部分低于上面安置有母衬底10的台120的其它区。此处，分裂凹进部分123的宽度可经设定以允许当母衬底10被分裂辊520按压时母衬底10变形且分裂。

多个吸收孔(suction hole)125形成在台120的顶部表面中，以当安置母衬底10时通过吸收空气而将母衬底10固定到台120。此处，所述多个吸收孔125可充分地形成以将母衬底10牢固地固定到台120，且可经形成以能够当母衬底10已被划分为若干单位衬底时将每一单位衬底牢固地固定到台120。

并且，可进一步包含旋转驱动单元(未图示)以在XY平面上旋转该台120。虽然图中未绘示，但旋转驱动单元是可在XY平面上在向前和相反方向上以90°旋转该台120的构件，且可涉及例如马达驱动方法。

X轴驱动单元130是用于在表面板110上沿着X轴移动该台120的构件，且可包含一对在表面板110上沿着X轴延伸的第一导引轨道(guide rail)131，以及安装在第一导引轨道131上以支撑该台120的多个X轴移动块133。广范围的方法中的任一者可由X轴移动块133采用以在第一导引轨道131上沿着X轴移动，例如线性驱动方法、滚珠-螺杆(ball-screw)驱动方法、汽缸(cylinder)驱动方法等。

Y轴驱动单元200是用于在Y轴方向上移动划线单元400和分裂单元500的构件。此处，如图2所示，“Y轴方向”是指在横向方向上移动划线单元400和分裂单元500。

Y轴驱动单元200可包含一在台120的上部部分上沿着Y轴延伸的第二导引轨道210，以及在第二导引轨道210上沿着Y轴移动的至少一个Y轴移动块220。此处，Y轴移动块220如同X轴移动块133一样可采用各种用于在第二导引轨道210上沿着Y轴移动的方法中的任一者，且可采用线性移动方法、滚珠-螺杆移动方法、汽缸移动方法等。虽然在当前实施例中，Y轴驱动单元200描述为不沿着X轴移动，但其不限于此，且或者可经配置以允许该台120沿着与X轴相反的轴移动，而不管该台是否确实沿着X轴移动。

Z轴驱动单元300是提供在Y轴移动块220上以在Z轴方向上移动划线单元400和分裂单元500的构件。此处，如图2所示，“Z轴方向”是指垂直向上或向下移动划线单元400和分裂单元500。

Z轴驱动单元300可包含一在Y轴移动块220上沿着Z轴延伸的第三导引轨道310，以及在第三导引轨道310上沿着Z轴移动的Z轴移动块320。此处，Z轴移动块320如同X轴移动块133和Y轴移动块220一样可采用各种用于在第三导引轨道310上沿着Z轴移动的方法中的任一者，且可采用线性移动方法、滚珠-螺杆移动方法、汽缸移动方法等。

Z轴驱动单元300提供有多个，其中每一者具有所安装的划线单元400或分裂单元500。Z轴驱动单元300可以偶数数目提供，且具有交替安装的划线单元400和分裂单元500。因此，当母衬底10具有10条线待切割时，在划线和分裂工艺期间，划线单元400和分裂单元500可定位在奇数编号的待切割线上以处理奇数编号的待切割线。接着，Y轴驱动单元可移动以将划线单元400和分裂单元500定位在偶数编号的待切割线上以处理偶数编号的待切割线。因此，可使Y轴驱动单元200在各工艺之间的移动距离最小。

划线单元400是用于通过按压母衬底10而在母衬底10中形成切划线11a和12a的构件，且包含一安装在Z轴移动块320上的轮固定主体(wheel fixingbody)410以及一安装在轮固定主体410上的划线轮420。

划线轮420可采用金刚石轮。此处，可使划线轮420的边缘尖锐以形成切划线。

分裂单元500是用于在切划线的两侧处按压用来形成切划线的母衬底10以沿着切划线产生裂缝并划分母衬底10的构件，且包含安装在Z轴移动块320上的辊固定主体510以及安装在辊固定主体510上的分裂辊520。

分裂辊520可具有形成在其外周边上以对应于分裂凹进部分123的一对凸缘轮(ridge wheel)521。因此，当分裂辊520沿着Z轴下降时，所述一对凸缘轮521中的每一者按压切划线的两侧以确保在母衬底10中产生所需裂缝。因此，凸缘轮521的宽度可小于分裂凹进部分123的宽度。如果凸缘轮521应在宽度上大于分裂凹进部分123，那么即使通过分裂辊520的按压，母衬底10也不会变形且不会在切划线中产生裂缝。

将参看图式提供一种使用如以上实施例中配置的衬底划分设备来划分衬底的方法。

图6是说明再一示范性实施例的衬底划分方法的工艺图。

如图6A所示，将具有与第二衬底12结合的第一衬底11的母衬底10安置在台120上。此处，通过经由吸收孔125来提供吸力，将母衬底10固定到台120。在第一衬底11设置在固定于台120上的第二衬底12的顶部和底部表面处的情况下，在第一衬底11上执行划线。

此处，将待切割线划分为奇数编号和偶数编号的线，且首先移动Y轴移动块220以将划线单元400定位在奇数编号的线上。接下来，具备划线单元400的Z轴移动块320沿着Z轴下降，且通过划线轮420而在奇数编号的待切割线上形成第一切划线11a。接着，下降的Z轴移动块320上升，其后移动Y轴移动块220以将划线轮420定位在偶数编号的线上。随后，具备划线单元400的Z轴移动块320下降以用划线轮420而在偶数编号的待切割线上形成第一切划线11a。

以此方式，当在第一衬底11上的待切割线上形成所有的第一切划线11a时，如图6B所示，划线轮420上升，且具备分裂单元500的Z轴移动块320下降以用分裂辊520按压奇数编号的待切割线上形成的第一切划线11a的两侧。此处，因为与相关技术中不同，不执行母衬底10的翻转，所以第一切划线11a的两侧被按压的方向可以是与当形成第一切划线11a时第一衬底11被按压的方向相同的方向，使得可防止在第一衬底11中产生不想要的裂缝。

当用分裂辊520按压第一切划线11a的两侧时，分裂辊520的凸缘轮521按压第一衬底11，同时第一切划线11a形成在第一衬底11上的点被台120的切割线支撑部分121支撑，使得两侧变形且在奇数编号的线上沿着第一切划线11a形成第一裂缝11b。接着，下降的分裂辊520上升，其后移动Y轴移动块220以将分裂辊520定位在偶数编号的待切割线上。接着，分裂辊520再次下降以沿着偶数编号的第一切划线11a而在第一衬底11上产生第一裂缝11b，并切割第一衬底11。

当以此方式切割第一衬底11时，母衬底10翻转180°，如图6C所示，以将第二衬底12设置在固定到台120的第一衬底11的顶部和底部表面处。因为母衬底10在此状态中在第一衬底11的切割完成的情况下翻转，所以与其中母衬底10在仅形成第一切划线的情况下翻转的相关技术方法相比，可防止在母衬底10中形成不想要的裂缝。

接下来，参看图6D，划线轮420下降以在第二衬底12中形成第二切划线12a。当然，可以与第一衬底11的划线工艺(其中奇数编号的线与偶数编号的线分离)相同的方式执行划线。

当已在第二衬底12上的待切割线上形成所有的第二切划线12a时，如图6E所示，使用分裂辊520在第二衬底12中沿着第二切划线12a形成第二裂缝12b，以切割第二衬底12。当然，与第一衬底11的分裂工艺中一样，可通过划分奇数编号的线与偶数编号的线来执行分裂。

各实施例不限于基于如上所述的奇数编号的线与偶数编号的线的区分而在两个阶段中执行划线和分裂，且处理可根据母衬底10上的待切割线的数目而以许多方式变化。

根据实施例，在上面定位有一结合衬底的台中形成分裂凹进部分，且在划分母衬底的工艺期间，在母衬底中形成切划线之后，在不翻转母衬底的情况下执行母衬底的分裂，因此防止由于翻转母衬底而形成异常裂缝。

并且，通过用分裂辊而在一结合衬底上沿着分裂凹进部分来按压切划线的两侧，可快速划分该结合衬底，且可形成整洁的切割线。

此外，通过与相关技术相比而减少衬底划分工艺中的操作的数目，可增加将母衬底划分为若干单位衬底时的制造速度和生产率。

尽管已参考特定实施例描述衬底划分设备和使用所述设备的衬底划分方法，但其不限于此。因此，本领域的技术人员将容易了解，可在不脱离所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下对其作出各种修改和改变。

Claims (18)

1.一种用于将母衬底划分为多个单位衬底的衬底划分设备，所述衬底划分设备包括：

台，其上安置母衬底，所述台包含一在对应于安置的所述母衬底的既定切割线的位置处形成的切割线支撑部分，以及在所述切割线支撑部分的两侧并排形成的凹面形分裂凹进部分；

划线构件，其经配置以按压安置在所述台上的所述母衬底的顶部表面的对应于所述台的所述切割线支撑部分的区，且在所述母衬底中形成切划线；以及

分裂构件，其经配置以按压安置在所述台上的所述母衬底的所述顶部表面的对应于所述台的所述分裂凹进部分的区，且划分所述母衬底。

2.根据权利要求1所述的衬底划分设备，其中所述划线构件包括划线轮，所述划线轮上下移动以在所述母衬底中形成所述切划线。

3.根据权利要求2所述的衬底划分设备，其中所述切割线支撑部分的宽度形成为与所述划线轮的宽度相同或比所述划线轮的宽度宽。

4.根据权利要求1所述的衬底划分设备，其中所述分裂构件包括分裂辊，所述分裂辊上下移动以按压所述母衬底中形成的所述切划线的两侧的区来划分所述母衬底。

5.根据权利要求4所述的衬底划分设备，其中一对凸缘轮形成在所述分裂辊的外周边上以对应于所述分裂凹进部分。

6.根据权利要求5所述的衬底划分设备，其中所述凸缘轮的宽度小于所述分裂凹进部分的宽度。

7.一种用于将母衬底划分为多个单位衬底的衬底划分设备，所述衬底划分设备包括：

平台单元，其上安置母衬底；

Y轴驱动单元，其提供在所述平台单元上且在Y轴方向上移动；

至少两个Z轴驱动单元，其提供在所述Y轴驱动单元上且在Z轴方向上移动；

划线单元，其安装在所述Z轴驱动单元中的至少一者上以在所述母衬底中形成切划线；以及

分裂单元，其安装在所述Z轴驱动单元中的至少一者上以划分所述母衬底，其中由所述划线单元形成所述切划线，其中

所述平台单元和所述Y轴驱动单元中的至少一者在X轴方向上移动。

8.根据权利要求7所述的衬底划分设备，其中所述平台单元包括：

台，其上安置所述母衬底；以及

X轴驱动单元，其经配置以在X轴方向上移动所述台。

9.根据权利要求8所述的衬底划分设备，其中所述平台单元进一步包括经配置以在XY平面上旋转所述台的旋转驱动单元。

10.根据权利要求8或9所述的衬底划分设备，其中在所述台的顶部表面中在对应于安置的所述母衬底的既定切割线的位置处形成切割线支撑部分，且在所述切割线支撑部分的两侧并排地形成凹面形分裂凹进部分。

11.根据权利要求7所述的衬底划分设备，其中所述划线单元包括：

划线轮，其经配置以在所述母衬底中形成所述切划线；以及

轮固定主体，其经配置以将所述划线轮固定到所述Z轴驱动单元。

12.根据权利要求7所述的衬底划分设备，其中所述分裂单元包括：

分裂辊，其经配置以按压所述母衬底中形成的所述切划线的两侧的部分来划分所述母衬底；以及

辊固定主体，其经配置以将所述分裂辊固定到所述Z轴驱动单元。

13.根据权利要求12所述的衬底划分设备，其中一对凸缘轮形成在所述分裂辊的外周边上以对应于分裂凹进部分。

14.根据权利要求7所述的衬底划分设备，其中所述划线单元和所述分裂单元交替地设置在所述多个Z轴驱动单元上。

15.一种用于将具有与第二衬底结合的第一衬底的母衬底划分为多个单位衬底的衬底划分方法，所述衬底划分方法包括：

将所述母衬底安置在台上以使得所述第一衬底设置在顶部；

在所述第一衬底中形成切划线；

通过按压所述第一衬底中形成的所述切划线的两侧而沿着所述第一衬底中形成的所述切划线来划分所述第一衬底；

在所述台上翻转并安置所述母衬底以使得所述第二衬底设置在所述顶部；

在所述第二衬底中形成切划线；以及

通过按压所述第二衬底中形成的所述切划线的两侧而沿着所述第二衬底中形成的所述切划线来划分所述第二衬底。

16.根据权利要求15所述的衬底划分方法，其中在分别划分所述第一衬底和划分所述第二衬底期间，所述切划线的两侧被按压的方向是与当形成所述切划线时所述母衬底被按压的方向相同。

17.根据权利要求15或16所述的衬底划分方法，其中在所述第一衬底中形成所述切划线以及在所述第二衬底中形成所述切划线分别包括：

在所述台中形成切割线支撑部分以对应于安置的所述母衬底中的既定切割线；以及

在所述母衬底的底部处以所述台的所述切割线支撑部分来支撑所述母衬底。

18.根据权利要求17所述的衬底划分方法，其中划分所述第一衬底和划分所述第二衬底包括：

在所述台中的所述切割线支撑部分的两侧并排形成凹面形分裂凹进部分；以及

通过按压所述第一衬底和所述第二衬底的上表面上的对应于所述分裂凹进部分的区而划分所述第一衬底和所述第二衬底。

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