CN116324664A - 温度控制系统 - Google Patents

Abstract

一种温度控制系统，具备：循环流路，其包括温度调节对象，并流通有调节温度调节对象的温度的循环流体；温度调节器，其配置在循环流路中，调节供给到温度调节对象的循环流体的温度；第一温度调节单元，其经由第一供给流路与循环流路连接，送出第一温度的第一流体；第二温度调节单元，其经由第二供给流路与循环流路连接，送出比第一温度高的第二温度的第二流体；第一阀，其配置在第一供给流路；第二阀，其配置在第二供给流路。第二阀是电磁阀，在温度调节对象的设定温度从第一设定温度变更为比第一设定温度高的第二设定温度时，打开了第二供给流路后，关闭第二供给流路。

Description

温度控制系统

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统。

背景技术

在半导体制造装置的技术领域中，使用专利文献1所公开的温度控制系统。在专利文献1中，温度控制系统具备包含温度调节对象的循环流路和配置在循环流路的外部的温度调节单元。通过从温度调节单元向循环流路供给流体，来调节在循环流路中流通的流体的温度。在连接循环流路和温度调节单元的流路上配置有阀。通过控制阀，从温度调节单元向循环流路供给流体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2020/145082号

本发明要解决的课题

当阀的响应速度低时，则有可能在循环流路中流通的流体的温度被调节为设定温度为止需要长时间。

发明内容

本发明的目的在于，在短时间将在循环流路中流通的流体的温度调节为设定温度。

根据本发明，提供一种温度调节装置，具备：循环流路，其包括温度调节对象，并流通有调节所述温度调节对象的温度的循环流体；温度调节器，其配置在所述循环流路，对供给到所述温度调节对象的所述循环流体的温度进行调节；第一温度调节单元，其经由第一供给流路与所述循环流路连接，并送出第一温度的第一流体；第二温度调节单元，其经由第二供给流路与所述循环流路连接，并送出比所述第一温度高的第二温度的第二流体；第一阀，其配置在所述第一供给流路；第二阀，其配置在所述第二供给流路，所述第二阀是电磁阀，在所述温度调节对象的设定温度从第一设定温度变更为比所述第一设定温度高的第二设定温度时，打开了所述第二供给流路之后，关闭所述第二供给流路。

根据本发明，在循环流路中流通的流体的温度能在短时间内被调节为设定温度。

附图说明

图1是表示实施方式的温度控制系统的结构图。

图2是表示实施方式的温度控制系统的块图。

图3是示意性地表示实施方式的温度调节器的一例的图。

图4是将实施方式的温度调节部的一部分放大的剖面图。

图5是表示实施方式的温度控制方法的流程图。

图6是用于说明实施方式的设定为稳定状态的第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀及第九阀的图。

图7是用于说明实施方式的设定为变更状态的第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀及第九阀的图。

图8是表示实施方式的第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀及第九阀分别被设定为变更状态时的温度控制系统的图。

图9是表示实施方式的温度控制方法的时序图。

图10是表示作为实施方式的第二阀使用电磁阀的情况及使用三通阀的情况的各自的循环流体的检测温度的图。

图11是表示实施方式的温度控制系统的结构图。

图12是表示实施方式的温度控制系统的结构图。

图13是表示实施方式的温度控制系统的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图的同时说明本发明的实施方式，但是本发明不限于实施方式。以下说明的实施方式的构成要素可以适当组合。另外，有时也不使用一部分构成要素。

[温度控制系统]

图1是表示实施方式的温度控制系统1A的结构图。图2是表示实施方式的温度控制系统1A的块图。如图1及图2所示，温度控制系统1A具备：包含温度调节对象100的循环流路3；配置在循环流路3的循环泵4；配置在循环流路3的温度调节器5；配置在循环流路3的外部的第一温度调节单元6；配置在循环流路3的外部的第二温度调节单元7；连接循环流路3和第一温度调节单元6的第一供给流路8；连接循环流路3和第二温度调节单元7的第二供给流路9；配置在第一供给流路8的第一阀10；配置在第二供给流路9的第二阀11。

另外，温度控制系统1A具有：第一返回流路12，其连接第一阀10和第一温度调节单元6；第二返回流路13，其连接第二供给流路9和第二温度调节单元7；第三阀14，其配置在第二返回流路13；第四阀15，其配置在循环流路3；溢出流路16，其与循环流路3连接；第一溢出流路17，其连接溢出流路16和第一温度调节单元6；第二溢出流路18，其连接溢出流路16和第二温度调节单元7；旁通流路19，其从循环流路3分支；第五阀20，其配置在第一溢出流路17；第六阀21，其配置在第二溢出流路18，第七阀22，其配置在第一溢出流路17；第八阀23，其配置在第二溢出流路18；第九阀24，其配置在旁通流路19。

另外，温度控制系统1A具备：流量传感器25，其检测在循环流路3中流通的循环流体Fc的流量R；温度传感器26，其检测流入温度调节器5的循环流体Fc的温度Ta；温度传感器27，其检测流入温度调节对象100的循环流体Fc的温度Tb；温度传感器28，其检测温度调节对象100的温度Tc；温度传感器29，其检测从温度调节对象100流出的循环流体Fc的温度Td；控制装置30，其控制温度控制系统1A。

作为温度调节对象100，例示半导体制造装置的至少一部分。在实施方式中，温度调节对象100是等离子体处理装置的晶片架。晶片架保持在等离子体处理装置中被等离子体处理的半导体晶片。晶片架例如为铝制。晶片架具有以静电吸附力保持半导体晶片的静电吸盘。静电吸盘通过施加直流电压而利用库仑力吸附保持半导体晶片。通过控制晶片架的温度，调节保持在晶片架上的半导体晶片的温度。

温度控制系统1A通过向温度调节对象100供给循环流体Fc来控制温度调节对象100的温度。在实施方式中，循环流体Fc是液体。另外，循环流体Fc也可以是气体。

循环流路3包括：罐2；供给部3A，其流通有从罐2向温度调节对象100供给的循环流体Fc；返回部3B，其流通有从温度调节对象100返回到罐2的循环流体Fc。调节温度调节对象100的温度的循环流体Fc在循环流路3中循环。罐2收纳循环流体Fc。供给部3A及返回部3B分别是管路。罐2作为循环流路3中的循环流体Fc的缓冲器起作用。供给部3A连接罐2的流出口2o和温度调节对象100的流入口100i。返回部3B连接温度调节对象100的流出口100o和罐2的流入口2i。

循环泵4以循环流体Fc在循环流路3中循环的方式驱动。循环泵4配置在供给部3A。循环泵4由控制装置30控制。通过循环泵4驱动，从罐2的流出口2o流出的循环流体Fc在流过(流通过)供给部3A后，经由温度调节对象100的流入口100i向温度调节对象100供给。流过温度调节对象100的循环流体Fc从温度调节对象100的流出口100o流出，在流过返回部3B后，经由罐2的流入口2i流入到罐2。

温度调节器5调节从罐2向温度调节对象100供给的循环流体Fc的温度。温度调节器5配置在循环泵4与温度调节对象100之间的供给部3A。温度调节器5由控制装置30控制。

图3是示意性地表示实施方式的温度调节器5的一例的图。如图3所示，温度调节器5具有：具有温度调节流路42的主体部件40；与主体部件40连接的温度调节部50；与温度调节部50连接的热交换板44；以及驱动温度调节部50的驱动电路45。在实施方式中，温度调节器5包括热电模块60。

温度调节流路42设置在主体部件40的内部。来自罐2的循环流体Fc经由入口41流入温度调节流路42。在温度调节流路42中流通的循环流体Fc经由出口43从温度调节流路42流出。从温度调节流路42流出的循环流体Fc被供给到温度调节对象100。

温度调节部50经由主体部件40调节在温度调节流路42中流通的循环流体Fc的温度。温度调节部50包括热电模块60。温度调节部50使用热电模块60来调节循环流体Fc的温度。

热电模块60吸热或发热，调节在温度调节流路42中流通的循环流体Fc的温度。热电模块60通过电力的供给而吸热或发热。热电模块60利用珀尔帖效应吸热或发热。

热交换板44与温度调节部50进行热交换。热交换板44具有温度调节用介质流通的内部流路(未图示)。温度调节用介质通过介质温度控制装置(未图示)进行温度调节后，流入热交换板44的内部流路。温度调节用介质在内部流路中流通，从热交换板44夺取(吸取)热，或对热交换板44赋予热。温度调节用介质从内部流路流出，返回流体温度控制装置。

图4是将实施方式的温度调节部50的一部分放大后的剖面图。如图4所示，温度调节部50具有多个热电模块60和收纳多个热电模块60的壳体51。壳体51的一端面与主体部件40连接。壳体51的另一端面与热交换板44连接。

热电模块60具有第一电极61、第二电极62和热电半导体元件63。热电半导体元件63包括p型热电半导体元件63P和n型热电半导体元件63N。第一电极61与p型热电半导体元件63P和n型热电半导体元件63N的各自分别连接。第二电极62与p型热电半导体元件63P和n型热电半导体元件63N的各自分别连接。第一电极61与主体部件40邻接。第二电极62与热交换板44邻接。p型热电半导体元件63P的一端面及n型热电半导体元件63N的一端面分别与第一电极61连接。p型热电半导体元件63P的另一端面及n型热电半导体元件63N的另一端面分别与第二电极62连接。

热电模块60利用珀尔帖效应吸热或发热。驱动电路45向热电模块60供给用于使热电模块60吸热或发热的电力。驱动电路45在第一电极61和第二电极62之间施加电位差。当在第一电极61和第二电极62之间施加电位差时，在热电半导体元件63中电荷移动。通过电荷的移动，热在热电半导体元件63中移动。由此，热电模块60吸热或发热。例如，当在第一电极61和第二电极62之间施加电位差以使第一电极61发热，第二电极62吸热时，在温度调节流路42中流通的循环流体Fc被加热。当在第一电极61和第二电极62之间施加电位差以使第一电极61吸热，第二电极62发热时，在温度调节流路42中流通的循环流体Fc被冷却。

驱动电路45向热电模块60赋予电力(电位差)。驱动电路45由控制装置30控制。通过调节赋予给热电模块60的电力，调节热电模块60的吸热量或发热量。通过调节热电模块60的吸热量或发热量，来调节在温度调节流路42中流通的循环流体Fc的温度。

第一温度调节单元6送出第一温度T1的第一流体F1。第一温度调节单元6经由第一供给流路8与循环流路3连接。在实施方式中，第一供给流路8与罐2连接。第一温度调节单元6经由第一供给流路8与罐2连接。第一温度调节单元6将第一流体F1送出至第一供给流路8。

第一温度调节单元6由控制装置30控制。第一温度调节单元6包括第一罐、第一温度调节器、送出第一流体F1的第一泵。第一温度调节器包括热交换器。第一温度调节器将第一流体F1的温度调节为第一温度T1。被调节为第一温度T1的第一流体F1储存在第一罐中。作为一例，第一温度T1为5℃。

第二温度调节单元7送出比第一温度T1高的第二温度T2的第二流体F2。第二温度调节单元7经由第二供给流路9与循环流路3连接。在实施方式中，在实施方式中，第二供给流路9与罐2连接。第二温度调节单元7经由第二供给流路9与罐2连接。第二温度调节单元7将第二流体F2送出至第二供给流路9。

第二温度调节单元7由控制装置30控制。第二温度调节单元7包括第二罐、第二温度调节器、送出第二流体F2的第二泵。第二温度调节器包括热交换器。第二温度调节器将第二流体F2的温度调节为第二温度T2。被调节为第二温度T2的第二流体F2储存在第二罐中。作为一例，第二温度T2为85℃。

第一供给流路8连接第一温度调节单元6和罐2。从第一温度调节单元6送出的第一流体F1在第一供给流路8中流通后，被供给至罐2。

第二供给流路9连接第二温度调节单元7和罐2。从第二温度调节单元7送出的第二流体F2在第二供给流路9中流通后，被供给至罐2。

第一阀10配置在第一供给流路8。第一阀10是三通阀。第一阀10是比例控制阀。第一阀10由控制装置30控制。第一阀10能够调节从第一温度调节单元6向循环流路3供给的第一流体F1的流量。

第二阀11配置在第二供给流路9。第二阀11是电磁阀。第二阀是开关阀(接通断开阀)。第二阀11由控制装置30控制。第二阀11能够关闭和打开第二供给流路9。当关闭第二供给流路9时，不从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2。当打开第二供给流路9时，从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2。

第一返回流路12连接第一阀10和第一温度调节单元6。第一阀10能够以从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的至少一部分经由第一返回流路12返回到第一温度调节单元6的方式动作。

如图1所示，在第一阀10以第一开度打开第一供给流路8，以第二开度打开第一返回流路12时，从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分经由第一阀10及第一供给流路8供给至罐2。从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分经由第一阀10及第一返回流路12返回到第一温度调节单元6。从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分在包括第一温度调节单元6、第一供给流路8、第一阀10及第一返回流路12的循环流路中循环。

在第一阀10关闭第一返回流路12并打开第一供给流路8时，从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的全部经由第一阀10及第一供给流路8供给至罐2。

在第一阀10关闭第一供给流路8并打开第一返回流路12时，从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的全部经由第一阀10及第一返回流路12返回到第一温度调节单元6。从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1在包括第一温度调节单元6、第一供给流路8的一部分、第一阀10及第一返回流路12的循环流路中循环。

第二返回流路13将第二阀11与第二温度调节单元7之间的第二供给流路9和第二温度调节单元7连接。

第三阀14配置在第二返回流路13。第三阀14是电磁阀。第三阀14是开关阀(接通断开阀)。第三阀14由控制装置30控制。第三阀14能够关闭和打开第二返回流路13。当第二返回流路13关闭时，从第二温度调节单元7送出的第二流体F2不会返回到第二温度调节单元7。

当第二阀11打开第二供给流路9时，第三阀14关闭第二返回流路13。在第二阀11关闭第二供给流路9时，第三阀14打开第二返回流路13，以使从第二温度调节单元7送出至第二供给流路9的第二流体F2经由第二返回流路13返回到第二温度调节单元7。

如图1所示，在第二阀11关闭第二供给流路9，第三阀14打开第二返回流路13时，从第二温度调节单元7送出至第二供给流路9的第二流体F2全部经由第三阀14及第二返回流路13返回到第二温度调节单元7。从第二温度调节单元7送出至第二供给流路9的第二流体F2在包括第二温度调节单元7、第二供给流路9、第三阀14及第二返回流路13的循环流路中循环。

在第三阀14关闭第二返回流路13，第二阀11打开第二供给流路9时，从第二温度调节单元7送出至第二供给流路9的第二流体F2的全部经由第二阀11及第二供给流路9供给到罐2。

在从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，不从第一温度调节单元6向罐2供给第一流体F1。即，当第二阀11打开第二供给流路9时，第一阀10关闭第一供给流路8。

在从第一温度调节单元6向罐2供给第一流体F1时，不从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2。即，当第一阀10打开第一供给流路8时，第二阀11关闭第二供给流路9。

循环流体Fc和供给到罐2的第一流体F1及第二流体F2中的至少一方在罐2中被混合。通过从第一温度调节单元6向罐2供给第一流体F1，循环流体Fc和第一流体F1在罐2中被混合。通过从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2，循环流体Fc和第二流体F2在罐2中被混合。

第四阀15配置在循环流路3。在实施方式中，第四阀15配置在温度调节对象100的流出口100o与罐2的流入口2i之间的循环流路3的返回部3B。第四阀15是电磁阀。第四阀15是开关阀(接通断开阀)。第四阀15由控制装置30控制。第四阀15能够关闭及打开循环流路3的返回部3B。当返回部3B关闭时，从温度调节对象100送出的循环流体Fc不会返回到罐2。当返回部3B打开时，从温度调节对象100送出的循环流体Fc返回到罐2。

当第二阀11打开第二供给流路9时，第四阀15关闭循环流路3。当第二阀11关闭第二供给流路9时，第四阀15打开循环流路3。即，在从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，循环流体Fc不会从温度调节对象100返回到罐2。当不从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，循环流体Fc从温度调节对象100返回到罐2。

溢出流路16与罐2连接。溢出流路16以从循环流路3分支的方式与罐2连接。

第一溢出流路17连接循环流路3和第一温度调节单元6。在实施方式中，第一溢出流路17的一端部与溢出流路16连接，经由溢出流路16与罐2连接。第一溢出流路17的另一端部与第一返回流路12连接，经由第一返回流路12与第一温度调节单元6连接。

第二溢出流路18连接循环流路3和第二温度调节单元7。在实施方式中，第二溢出流路18的一端部与溢出流路16连接，经由溢出流路16与罐2连接。第二溢出流路18的另一端部与第二返回流路13连接，经由第二返回流路13与第二温度调节单元7连接。

旁通流路19将循环流路3的返回部3B与第一溢出流路17及第二溢出流路18的各自分别连接。

第五阀20配置在第一溢出流路17。第五阀20是电磁阀。第五阀20是开关阀(接通断开阀)。第五阀20由控制装置30控制。第五阀20能够关闭及打开第一溢出流路17。当第一溢出流路17关闭时，不从罐2向第一温度调节单元6供给循环流体Fc。当第一溢出流路17打开时，从罐2向第一温度调节单元6供给循环流体Fc。

第五阀20在第二阀11打开第二供给流路9时，关闭第一溢出流路17，在第二阀11关闭第二供给流路9时，打开第一溢出流路17。即，当从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，不从罐2向第一温度调节单元6供给循环流体Fc。当不从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，从罐2向第一温度调节单元6供给循环流体Fc。

第六阀21配置在第二溢出流路18。第六阀21是电磁阀。第六阀21是开关阀(接通断开阀)。第六阀21由控制装置30控制。第六阀21能够关闭及打开第二溢出流路18。当第二溢出流路18关闭时，不从罐2向第二温度调节单元7供给循环流体Fc。当第二溢出流路18打开时，从罐2向第二温度调节单元7供给循环流体Fc。

第六阀21在第二阀11打开第二供给流路9时，打开第二溢出流路18，在第二阀11关闭第二供给流路9时，关闭第二溢出流路18。即，当从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，从罐2向第二温度调节单元7供给循环流体Fc。当不从第二温度调节单元7向罐2供给第二流体F2时，不从罐2向第二温度调节单元7供给循环流体Fc。

第七阀22在第一溢出流路17中配置在第五阀20和第一返回流路12之间。第七阀22是抑制从第一温度调节单元6经由第一溢出流路17向罐2供给第一流体F1的止回阀。

第八阀23在第二溢出流路18中配置在第六阀21和第二返回流路13之间。第八阀23是抑制从第二温度调节单元7经由第二溢出流路18向罐2供给第二流体F2的止回阀。

第九阀24配置在旁通流路19。第九阀24是电磁阀。第九阀24是开关阀(接通断开阀)。第九阀24由控制装置30控制。第九阀24能够关闭和打开旁通流路19。当关闭旁通流路19，则不从返回部3B向第一溢出流路17及第二溢出流路18分别供给循环流体Fc。当打开旁通流路19时，从返回部3B分别向第一溢出流路17及第二溢出流路18供给循环流体Fc。通过在旁通流路19打开的状态下打开第一溢出流路17，从返回部3B向第一温度调节单元6供给循环流体Fc。通过在旁通流路19打开的状态下打开第二溢出流路18，从返回部3B向第二温度调节单元7供给循环流体Fc。

第九阀24在第二阀11打开第二供给流路9时打开旁通流路19，在第二阀11关闭第二供给流路9时关闭旁通流路19。

流量传感器25配置在循环泵4与温度调节器5之间的供给部3A。流量传感器25检测从罐2流出，流入温度调节器5之前的循环流体Fc的流量R。

温度传感器26配置在循环泵4与温度调节器5之间的供给部3A。温度传感器26检测从罐2流出，流入温度调节器5之前的循环流体Fc的温度Ta。

温度传感器27配置在温度调节器5与温度调节对象100之间的供给部3A。温度传感器27由温度调节器5调节温度，检测流入温度调节对象100之前的循环流体Fc的温度Tb。

温度传感器28配置在温度调节对象100。温度传感器28检测温度调节对象100的温度Tc。另外，温度传感器28也可以检测在温度调节对象100中流通的循环流体Fc的温度。

温度传感器29配置在温度调节对象100与第四阀15之间的返回部3B。温度传感器29检测从温度调节对象100流出，流入罐2之前的循环流体Fc的温度Td。

控制装置30包括计算机系统。控制装置30具有处理器、主存储器、存储器和接口。作为处理器，例示了CPU(Central Processing Unit)或MPU(Micro Processing Unit)。作为主存储器，例示非易失性存储器以及易失性存储器。作为非易失性存储器，例示了ROM(Read Only Memory)。作为易失性存储器，例示了RAM(Random Access Memory)。存储器的示例包括磁盘、磁光盘和半导体存储器。作为接口，例示输入输出电路或通信电路。

控制装置30分别控制温度调节器5、第一阀10和第二阀11，以使温度调节对象100的温度成为设定温度SV。温度调节对象100的设定温度SV是指温度调节对象100的目标温度。

另外，控制装置30根据第一阀10的状态和第二阀11的状态分别控制第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21和第九阀24。

控制装置30例如基于温度传感器27的检测数据、温度传感器28的检测数据或温度传感器29的检测数据，分别控制温度调节器5、第一阀10以及第二阀11。在实施方式中，为了简化说明，控制装置30基于温度传感器29的检测数据分别控制温度调节器5、第一阀10以及第二阀11。另外，在以下的说明中，将由温度传感器29检测出的循环流体Fc的温度适当地称为循环流体Fc的检测温度PV。

在实施方式中，当温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为比第一设定温度SVl高的第二设定温度SVh时，第二阀11在打开第二供给流路9之后关闭第二供给流路9。由于第二阀11是电磁阀，所以能够迅速地打开第二供给流路9，迅速地实施对罐2的第二流体F2的供给。另外，由于第二阀11是电磁阀，所以能够迅速地关闭第二供给流路9，迅速地实施停止向罐2供给第二流体F2。即，通过第二阀11的开关动作，向循环流路3迅速地供给适量的第二流体F2。通过向循环流路3迅速地供给适量的第二流体F2，能迅速地调节循环流体Fc的温度。

在实施方式中，当设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，第二阀11的开关动作仅实施一次。第二阀11的开关动作是指在打开第二供给流路9后关闭的动作。由于第二阀11的开关动作未被执行多次，所以抑制了第二阀11的劣化。

温度调节器5在第二阀11关闭第二供给流路9时，调节循环流体Fc的温度，以使供给到温度调节对象100的循环流体Fc的温度成为第二设定温度SVh。由于温度调节器5包括热电模块60，因此能够高精度地调节循环流体Fc的温度。

另外，第一阀10在第二阀11关闭第二供给流路9时，调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量，以使供给到温度调节对象100的循环流体Fc的温度成为第二设定温度SVh。由于第一阀10是比例控制阀，因此能够高精度地调节向循环流路3供给的第一流体F1的流量。由于能够高精度地调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量，因此，能够高精度地调节循环流体Fc的温度。

即，在实施方式中，在温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，实施第二阀11的开关动作，以使循环流体Fc的温度与第二设定温度SVh之差在短时间内变小。在通过第二阀11的开关动作粗略调节了循环流体Fc的温度之后，通过温度调节器5以及高精度地调节了流量的第一流体F1的一方或双方，能高精度地调节循环流体Fc的温度。

[控制方法]

图5是表示实施方式的温度控制方法的流程图。参照图5，对温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为比第一设定温度SVl高的第二设定温度SVh时的温度调节对象100的温度控制方法进行说明。

在温度调节对象100是等离子体处理装置的晶片架的情况下，有时在晶片被保持在晶片架的状态下，变更晶片架的设定温度SV。即，基于等离子体处理的内容，存在晶片架的设定温度SV被设定为第一设定温度SVl的情况和被设定为第二设定温度SVh的情况。作为一例，第一设定温度SVl为25℃，第二设定温度SVh为60℃。

当温度调节对象100的设定温度SV被维持在第一设定温度SVl时，第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21以及第九阀24分别被设定为稳定状态。

图6是用于说明本实施方式的设定为稳定状态的第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21和第九阀24的图。另外，图1表示第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21以及第九阀24分别被设定为稳定状态时的温度控制系统1A。

如图1和图6所示，稳定状态是如下状态：第一阀10调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量，第二阀11关闭第二供给流路9，第三阀14打开第二返回流路13，第四阀15打开循环流路3，第五阀20打开第一溢出流路17，第六阀21关闭第二溢出流路18，第九阀24关闭旁通流路19。

控制装置30在温度调节对象100的设定温度SV被维持在第一设定温度SVl时，控制第四阀15以打开循环流路3。控制装置30控制温度调节器5，以使在循环流体Fc在循环流路3中循环的状态下，温度调节对象100成为第一设定温度SVl。另外，控制装置30控制第一阀10，调节从第一温度调节单元6向循环流路3供给的第一流体F1的流量，以使在循环流体Fc在循环流路3中循环的状态下，温度调节对象100成为第一设定温度SVl。控制装置30基于循环流体Fc的检测温度PV来控制温度控制器5和第一阀10。

如图1所示，从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分被供给到罐2。从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分经由第一返回流路12返回到第一温度调节单元6。

另外，控制装置30在从第一温度调节单元6向循环流路3供给第一流体F1的情况下，控制第五阀20以使第一溢出流路17打开，控制第六阀21以使第二溢出流路18关闭，控制第九阀24以使旁通流路19关闭。通过向循环流路3供给第一流体F1，在循环流路3中流通的循环流体Fc的量增加。通过打开第一溢出流路17，循环流路3的剩余的循环流体Fc经由第一溢出流路17供给到第一温度调节单元6。

另外，控制装置30在设定温度SV维持在第一设定温度SVl时，控制第二阀11以使第二供给流路9关闭，控制第三阀14以使第二返回流路13打开。通过关闭第二供给流路9，打开第二返回流路13，如图1所示，从第二温度调节单元7送出的第二流体F2全部返回到第二温度调节单元7。

当温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为比第一设定温度SVl高的第二设定温度SVh时，第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21以及第九阀24分别被设定为变更状态(步骤S1)。

另外，在设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh的情况下，停止等离子体处理。

图7是用于说明本实施方式的设定为变更状态的第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21和第九阀24的视图。图8是表示实施方式的第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21以及第九阀24分别被设定为变更状态时的温度控制系统1A的图。

如图7及图8所示，变更状态是如下的状态：第一阀10关闭第一供给流路8，第二阀11打开第二供给流路9，第三阀14关闭第二返回流路13，第四阀15关闭循环流路3，第五阀20关闭第一溢出流路17，第六阀21打开第二溢出流路18，第九阀24打开旁通流路19。

控制装置30在设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，控制第二阀11以打开第二供给流路9。当设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，控制装置30控制第三阀14以关闭第二返回流路13。通过打开第二供给流路9并关闭第二返回流路13，如图8所示，从第二温度调节单元7送出至第二供给流路9的第二流体F2的全部供给到罐2。

另外，在设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，控制装置30控制第一阀10，以关闭第一供给流路8。通过第一阀10关闭第一供给流路8，由此，从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的全部经由第一返回流路12返回到第一温度调节单元6。

另外，在设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，控制装置30控制第四阀15，以关闭循环流路3的返回部3B。

另外，控制装置30在从第二温度调节单元7向循环流路3供给第二流体F2的情况下，控制第六阀21以打开第二溢出流路18，控制第五阀20以关闭第一溢出流路17。通过向循环流路3供给第二流体F2，在循环流路3中流通的循环流体Fc的量增加。通过打开第二溢出流路18，循环流路3的剩余的循环流体Fc经由第二溢出流路18被供给到第二温度调节单元7。

另外，在通过第四阀15关闭了循环流路3的返回部3B的情况下，控制装置30控制第九阀24以打开旁通流路19。通过打开旁通流路19，从温度调节对象100的流出口100o流出的循环流体Fc经由旁通流路19及第二溢出流路18供给到第二温度调节单元7。

控制装置30在将第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21以及第九阀24分别设定为变更状态之后，从温度传感器29取得循环流体Fc的检测温度PV(步骤S2)。

控制装置30判定在步骤S2中取得的循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差是否为规定值γ以下(步骤S3)。

规定值γ是预先确定的值，存储在控制装置30中。

在步骤S3中，在判定为循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差不是规定值γ以下的情况下(步骤S3：否)，控制装置30将第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21以及第九阀24分别维持为变更状态，实施步骤S2以及步骤S3的处理，直到循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差成为规定值γ以下。

在步骤S3中，在判定为循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差成为规定值γ以下的情况下(步骤S3：是)。控制装置30将第一阀10、第二阀11、第三阀14、第四阀15、第五阀20、第六阀21和第九阀24中的每一个设定为稳定状态(步骤S4)。

这样，第二阀11在步骤S1中打开第二供给流路9后，当循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差为规定值γ以下时，关闭第二供给流路9。

另外，第二阀11也可以在步骤S1中打开第二供给流路9后，在设定温度SV变更为第二设定温度SVh后经过了规定时间时，关闭第二供给流路9。

如参照图1和图6所说明的那样，稳定状态是如下状态：第一阀10调节向循环流路3供给的第一流体F1的流量，第二阀11关闭第二供给流路9，第三阀14打开第二返回流路13，第四阀15打开循环流路3，第五阀20打开第一溢出流路17，第六阀21关闭第二溢出流路18，第九阀24关闭旁通流路19的状态。

通过利用第四阀15打开循环流路3的返回部3B，循环流体Fc在循环流路3中循环。

控制装置30控制温度调节器5，以使在循环流体Fc在循环流路3中循环的状态下，温度调节对象100成为第二设定温度SVh。另外，控制装置30控制第一阀10，调节从第一温度调节单元6向循环流路3供给的第一流体F1的流量，以使在循环流体Fc在循环流路3中循环的状态下，温度调节对象100成为第二设定温度SVh。控制装置30基于循环流体Fc的检测温度PV控制温度控制器5和第一阀10。

如图1所示，从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分被供给到罐2。从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的一部分经由第一返回流路12返回到第一温度调节单元6。从第二温度调节单元7送出的第二流体F2返回到第二温度调节单元7。

另外，在循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差成为预先确定的阈值δ以下时，再次开始等离子体处理。

图9是表示实施方式的温度控制方法的时序图。在图9中，时刻t0是温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh的时刻。在图9中，横轴表示从时刻t0起的经过时间，第一图表的纵轴表示温度，第二图表的纵轴表示从控制装置30分别向第一阀10、第二阀11以及温度调节器5输出的控制信号的控制值。

在第一图表中，线PV表示循环流体Fc的检测温度PV，线SV表示温度调节对象100的设定温度SV。

在第二图表中，线Ca表示输出到第一阀10的控制信号的控制值Ca，线Cb表示输出到第二阀11的控制信号的控制值Cb，线Cc表示输出到温度调节器5的控制信号的控制值Cc。

如图9所示，在时刻t0，控制装置30向第一阀10输出控制信号，以使第一供给流路8从以规定的开度打开的状态变化为关闭的状态。在时刻t0，控制装置30向第二阀11输出控制信号，以使第二供给流路9从关闭状态变为打开状态。控制装置30向温度调节器5输出控制信号，以在温度调节器5的可调节温度范围内达到最高温度。由此，循环流体Fc的检测温度PV从第一设定温度SVl急剧上升。检测温度PV与第二设定温度SVh之差在短时间内变小。

在第二阀11打开第二供给流路9后，当循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差成为规定值γ以下时，控制装置30向第二阀11输出控制信号，以使第二供给流路9从打开的状态变化为关闭的状态。在实施方式中，控制装置30在循环流体Fc的检测温度PV未达到第二设定温度SVh，且检测温度PV与第二设定温度SVh之差成为规定值γ时，向第二阀11输出控制信号，以关闭第二供给流路9。即，在实施方式中，控制装置30在循环流体Fc的检测温度PV达到温度(SVh－γ)时，向第二阀11输出控制信号，以关闭第二供给流路9。

控制装置30仅实施一次第二阀11的开关动作。由于第二阀11的开关动作未被执行多次，所以抑制了第二阀11的劣化。由于第二阀11是电磁阀，所以能够迅速地打开第二供给流路9，迅速地实施对罐2的第二流体F2的供给。另外，由于第二阀11是电磁阀，所以能够迅速地关闭第二供给流路9，迅速地实施停止向罐2供给第二流体F2。通过第二阀11的开关动作，向循环流路3迅速地供给适量的第二流体F2。通过对循环流路3迅速地供给适量的第二流体F2，循环流体Fc的检测温度PV和第二设定温度SVh之差在短时间内变小。

控制装置30在第二阀11关闭了第二供给流路9时，向温度调节器5输出控制信号，以使供给到温度调节对象100的循环流体Fc的温度成为第二设定温度SVh。由于温度调节器5包括热电模块60，因此，能够高精度地调节循环流体Fc的温度。

另外，控制装置30在第二阀11关闭了第二供给流路9时，控制第一阀10，调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量，以使供给到温度调节对象100的循环流体Fc的温度成为第二设定温度SVh。由于第一阀10是比例控制阀，因此能够高精度地调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量。由于能够高精度地调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量，因此能够高精度地调节循环流体Fc的温度。

这样，在实施方式中，在温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，实施第二阀11的开关动作，以使循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差在短时间内变小。在通过第二阀11的开关动作粗略调节了循环流体Fc的温度之后，通过温度调节器5以及高精度地调节了流量的第一流体F1的一方或双方，由此，能高精度地调节循环流体Fc的温度。

另外，也可以在第二阀11打开第二供给流路9后，在设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh后经过了规定时间时，控制装置30向第二阀11输出控制信号，以使第二供给流路9从打开的状态变化为关闭的状态。即，也可以在从时刻t0经过规定时间后的时刻ts，第二阀11关闭第二供给流路9，开始基于温度调节器5及第一流体F1的至少一方对循环流体Fc的温度进行调节。规定时间是预先确定的值。

[效果]

如以上说明的那样，根据实施方式，温度控制系统1A具备：包含温度调节对象100的循环流路3；配置在循环流路3的外部的第二温度调节单元7；连接循环流路3和第二温度调节单元7的第二供给流路9；以及配置在第二供给流路9的电磁阀(开闭阀)即第二阀11。在温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，第二阀11仅打开一次第二供给流路9，当检测温度PV达到温度(SVh－γ)时，关闭第二供给流路9。作为电磁阀的第二阀11的响应速度例如比作为比例控制阀的三通阀的响应速度高。由于第二阀11的响应速度高，因此在循环流路3中流通的循环流体Fc的检测温度PV与第二设定温度SVh之差达到规定值γ以下为止所需的时间变短。因此，在温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh时，在循环流路3中流通的循环流体Fc的温度在短时间内被调节为第二设定温度SVh。

图10是表示作为实施方式的第二阀11使用电磁阀时以及使用三通阀时的各自的循环流体Fc的检测温度PV的图。在图10所示的图中，横轴是时间，纵轴是检测温度PV。在时刻t0，温度调节对象100的设定温度SV从第一设定温度SVl变更为第二设定温度SVh。线PV1表示使用电磁阀(开闭阀)作为第二阀11时的检测温度PV。线PV2表示使用三通阀(比例控制阀)作为第二阀11时的检测温度PV。在使用电磁阀作为第二阀11的情况下，检测温度PV在时刻t1达到工艺开始温度(SVh－α)。α是预先确定的任意阈值。在使用三通阀作为第二阀11的情况下，检测温度PV在比时刻t1靠后时间ΔT的时刻t2达到工艺开始温度(SVh－α)。这样，在使用电磁阀作为第二阀11的情况下，与使用三通阀作为第二阀11的情况相比，检测温度PV能够在短时间内达到工艺开始温度(SVh－α)。

温度调节器5包括热电模块60。由此，温度调节器5能够高精度地调节供给到温度调节对象100的循环流体Fc的温度。

作为配置于第一供给流路8的第一阀10，使用比例控制阀(三通阀)。在实施方式中，温度调节对象100是等离子体处理装置的晶片架。晶片架在等离子体处理中专门被加热。即，对温度调节对象100输入热干扰。在将被输入热干扰的温度调节对象100的温度调节为设定温度SV(SVl、SVh)的情况下，以适当的流量向循环流路3供给低温的第一流体F1是有效的。因此，作为第一阀10，使用能够高精度地调节从第一温度调节单元6向循环流路3供给的第一流体F1的流量的比例控制阀(三通阀)。通过使用比例控制阀(三通阀)作为第一阀10，被输入热干扰的温度调节对象100的温度被适当地调节为设定温度SV(SVl、SVh)。

第一阀10是三通阀，能够以从第一温度调节单元6送出至第一供给流路8的第一流体F1的至少一部分经由第一返回流路12返回到第一温度调节单元6的方式动作。由此，在向循环流路3供给第一流体F1的状态和不供给第一流体F1的状态这两种状态下，能够使第一温度调节单元6在一定条件下动作。由于第一温度调节单元6在一定条件下动作，因此从第一温度调节单元6送出的第一流体F1的温度被维持在第一温度T1。仅通过利用第一阀10调节供给到循环流路3的第一流体F1的流量，就能够高精度地调节在循环流路3中流通的循环流体Fc的温度。

第三阀14配置在第二返回流路13。第三阀14是电磁阀(打开阀)。第三阀14能够以与第二阀11相同的响应速度动作。第三阀14在第二阀11打开第二供给流路9时，关闭第二返回流路13，在第二阀11关闭第二供给流路9时，打开第二返回流路13，以使从第二温度调节单元7送出至第二供给流路9的第二流体F2经由第二返回流路13返回到第二温度调节单元7。由此，在向循环流路3供给第二流体F2的状态和不供给第二流体F2的状态这两种状态下，能够使第二温度调节单元7在一定条件下动作。由于第二温度调节单元7在一定条件下动作，因此从第二温度调节单元7送出的第二流体F2的温度被维持在第二温度T2。在第二温度调节单元7以一定条件动作的状态下，切换从第二温度调节单元7向循环流路3供给第二流体F2的状态和从第二温度调节单元7经由第二返回流路13向第二温度调节单元7返回第二流体F2的状态。

第四阀15配置在循环流路3。第四阀15是电磁阀(打开阀)。第四阀15能够以与第二阀11相同的响应速度动作。第四阀15在第二阀11打开第二供给流路9时关闭循环流路3，在第二阀11关闭第二供给流路9时打开循环流路3。当第二供给流路9打开并且第二流体F2供给到罐2时，循环流路3的返回部3B关闭，并且抑制循环流体Fc供给到罐2。因此，抑制循环流体Fc从罐2溢出。循环流体Fc和第二流体F2在罐2中适当地混合。当第二供给流路9关闭并且第二流体F2不供给到罐2时，由于循环流路3的返回部3B打开，因此循环流体Fc在循环流路3中适当地循环。

第五阀20配置在第一溢出流路17，第六阀21配置在第二溢出流路18。第五阀20及第六阀21分别是电磁阀(打开阀)。第五阀20和第六阀21各自可以以与第二阀11相同的响应速度动作。

第五阀20在第二阀11打开了第二供给流路9时，关闭第一溢出流路17。由此，在从第二温度调节单元7向循环流路3供给第二流体F2时，能够抑制从罐2溢出的循环流体Fc向第一温度调节单元6供给。第五阀20在第二阀11关闭了第二供给流路9时，打开第一溢出流路17。由此，在从第一温度调节单元6向循环流路3供给第一流体F1时，从罐2溢出的循环流体Fc向第一温度调节单元6供给。

第六阀21在第二阀11打开了第二供给流路9时，打开第二溢出流路18。由此，在从第二温度调节单元7向循环流路3供给第二流体F2时，从罐2溢出的循环流体Fc供给到第二温度调节单元7。第六阀21在第二阀11关闭了第二供给流路9时，关闭第二溢出流路18。由此，在从第一温度调节单元6向循环流路3供给第一流体F1时，能够抑制从罐2溢出的循环流体Fc向第二温度调节单元7供给。

[其他实施方式]

图11是表示实施方式的温度控制系统1B的结构图。如图11所示，可以省略第九阀24。

图12是表示实施方式的温度控制系统1C的结构图。如图12所示，也可以省略溢出流路16。

图13是表示实施方式的温度控制系统1D的结构图。如图13所示，可以省略第九阀24和溢出流路16。

在上述实施方式中，也可以省略罐2。即，循环流路3的全部也可以由管路构成。

符号说明

1A：温度控制系统；1B：温度控制系统；1C：温度控制系统；1D：温度控制系统；2：罐；2o：流出口；2i：流入口；3：循环流路；3A：供给部；3B：返回部；4：循环泵；5：温度调节器；6：第一温度调节单元；7：第二温度调节单元；8：第一供给流路；9：第二供给流路；10：第一阀；11：第二阀；12：第一返回流路；13：第二返回流路；14：第三阀；15：第四阀；16：溢出流路；17：第一溢出流路；18：第二溢出流路；19：旁通流路；20：第五阀；21：第六阀；22：第七阀；23：第八阀；24：第九阀；25：流量传感器；26：温度传感器；27：温度传感器；28：温度传感器；29：温度传感器；30：控制装置；40：主体部件；41：入口；42：温度调节流路；43：出口；44：热交换板；45：驱动电路；50：温度调节部；51：壳体；60：热电模块；61：第一电极；62：第二电极；63：热电半导体元件；63P：p型热电半导体元件；63N：n型热电半导体元件；100：温度调节对象；100i：流入口；100o：流出口；Ca：线；Cb：线；Cc：线；Fc：循环流体；F1：第一流体；F2：第二流体；PV：检测温度；PV1：线；PV2：线；R：流量；SV：设定温度；SVl：第一设定温度；SVh：第二设定温度；Ta：温度；Tb：温度；Tc：温度；Td：温度；t0：时刻；t1：时刻；t2：时刻；ts：时刻；γ：规定值；δ：阈值；ΔT：时间。

Claims (9)

1.一种温度控制系统，具备：

循环流路，其包括温度调节对象，并流通有调节所述温度调节对象的温度的循环流体；

温度调节器，其配置在所述循环流路，对供给到所述温度调节对象的所述循环流体的温度进行调节；

第一温度调节单元，其经由第一供给流路与所述循环流路连接，并送出第一温度的第一流体；

第二温度调节单元，其经由第二供给流路与所述循环流路连接，并送出比所述第一温度高的第二温度的第二流体；

第一阀，其配置在所述第一供给流路；

第二阀，其配置在所述第二供给流路，

所述第二阀是电磁阀，在所述温度调节对象的设定温度从第一设定温度变更为比所述第一设定温度高的第二设定温度时，打开了所述第二供给流路后，关闭所述第二供给流路。

2.如权利要求1所述的温度控制系统，其中，

所述第二阀在打开所述第二供给流路后，在所述循环流体的检测温度与所述第二设定温度之差为规定值以下时、或者在所述设定温度变更为所述第二设定温度后经过了规定时间时，关闭所述第二供给流路。

3.如权利要求1或2所述的温度控制系统，其中，

所述温度调节器包括热电模块，在所述第二阀关闭了所述第二供给流路时，调节所述循环流体的温度，以使供给到所述温度调节对象的所述循环流体的温度成为所述第二设定温度。

4.如权利要求1～3中任一项所述的温度控制系统，其中，

所述第一阀是比例控制阀，在所述第二阀关闭了所述第二供给流路时，调节供给到所述循环流路的所述第一流体的流量，以使供给到所述温度调节对象的所述循环流体的温度成为所述第二设定温度。

5.如权利要求4所述的温度控制系统，其中，

所述第一阀是三通阀，

具有连接所述第一阀和所述第一温度调节单元的第一返回流路，

所述第一阀能够以使从所述第一温度调节单元向所述第一供给流路送出的所述第一流体的至少一部分经由所述第一返回流路返回到所述第一温度调节单元的方式动作。

6.如权利要求1～5中任一项所述的温度控制系统，其中，

具备：

第二返回流路，其连接所述第二阀和所述第二温度调节单元之间的所述第二供给流路和所述第二温度调节单元；

第三阀，其设置在所述第二返回流路，

所述第三阀是电磁阀，在所述第二阀打开了所述第二供给流路时，关闭所述第二返回流路，在所述第二阀关闭了所述第二供给流路时，打开所述第二返回流路，以使从所述第二温度调节单元向所述第二供给流路送出的所述第二流体经由所述第二返回流路返回到所述第二温度调节单元。

7.如权利要求1～6中任一项所述的温度控制系统，其中，

具备配置在所述循环流路的第四阀，

所述第四阀是电磁阀，在所述第二阀打开了所述第二供给流路时，关闭所述循环流路，在所述第二阀关闭了所述第二供给流路时，打开所述循环流路。

8.如权利要求7所述的温度控制系统，其中，

所述循环流路包括将所述循环流体和所述第一流体及所述第二流体的至少一方混合的罐，

所述第一供给流路及所述第二供给流路分别与所述罐连接，

所述第四阀配置在所述温度调节对象的流出口与所述罐的流入口之间的所述循环流路。

9.如权利要求1～8中任一项所述的温度控制系统，其中，

具备：

第一溢出流路，其连接所述循环流路和所述第一温度调节单元；

第二溢出流路，其连接所述循环流路和所述第二温度调节单元；

第五阀，其配置在所述第一溢出流路；

第六阀，其配置在所述第二溢出流路，

所述第五阀是电磁阀，在所述第二阀打开了所述第二供给流路时，关闭所述第一溢出流路，在所述第二阀关闭了所述第二供给流路时，打开所述第一溢出流路，

所述第六阀是电磁阀，在所述第二阀打开了所述第二供给流路时，打开所述第二溢出流路，在所述第二阀关闭了所述第二供给流路时，关闭所述第二溢出流路。

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