CN211428136U - 一种梳式芯片与膜的分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种梳式芯片与膜的分离装置，包括位置移动机构与设于位置移动机构上的真空吸头，所述真空吸头的顶壁上设有中心孔以及环绕所述中心孔布置的吸气孔，还包括设于真空吸头内的顶杆、与顶杆连接的分离器以及用于驱动所述顶杆与分离器升降的升降装置，所述分离器具有伸入所述中心孔中的两排梳齿以及能够驱动所述两排梳齿并拢或张开的驱动机构。使用时，真空吸头吸住粘性膜的底面，驱动梳齿略微将粘性膜顶起，随后将梳齿合拢，随着梳齿的运动，芯片与粘性膜逐渐剥离，使芯片上方的吸嘴可以顺利将芯片吸走。采用这样剥离方式，不会有传统钢制顶针受力集中的问题，能够对厚度为100微米以下的芯片进行剥离而不会损伤芯片。

Description

一种梳式芯片与膜的分离装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种梳式芯片与膜的分离装置。

背景技术

在半导体芯片的制作过程中，整个晶圆制作完成后，首先需要把晶圆贴到粘性膜上，进行划片，把晶圆切割成一颗颗单独芯片，之后需要把单独的芯片从粘性膜上取下来，转入托盘，料带或者直接贴装在基板上。从粘性膜上吸取芯片的过程中，因为膜有粘性，直接用吸嘴从膜上吸取，真空力无法克服膜的粘力，取不下来。需要把芯片从膜上顶起来，使芯片的大部分与膜脱离，只剩下很下的部分还和膜粘着，这样吸嘴从上面吸取芯片，所需要克服的粘力就很小了，就可以很顺利的把芯片吸走了。现有的把芯片从膜上顶升，让芯片和膜剥离的方法，主要是顶针的方法，芯片顶升时，顶升座用真空吸附住膜，从芯片的正下方，顶起一根或多根0.7mm直径的顶针，顶针前端磨细，针尖做成圆弧，保证既可以减少接触面积，又不会顶破膜。顶针顶升时，因为周边的膜被真空吸附在下面的顶升座上，只有顶针冒出把芯片顶升，芯片周边的膜会从芯片上剥离开，只剩下顶针处还有很小面积的膜还接触着芯片，这样膜的粘力就很弱了，上面的真空吸嘴就可以把芯片吸走了。顶针的方法，可以对应厚度超过100微米的芯片，厚的芯片，刚性比较好，顶针顶升时，不会碎裂。但厚度100微米以内的芯片，因为芯片本省已经非常脆弱了，芯片面积稍大时，顶针顶升，芯片受顶针的力和膜的粘力的相互作用，很容易就碎裂了。所以对于厚度100微米以内的薄芯片，迫切需要新的顶升方式从粘性膜上剥离。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的梳式芯片与膜的分离装置，能够对厚度在100毫米以下的芯片进行剥离，而不会损伤芯片。

本实用新型通过如下方式解决该技术问题:

一种梳式芯片与膜的分离装置，包括位置移动机构与设于位置移动机构上的真空吸头，所述真空吸头的顶壁上设有中心孔以及环绕所述中心孔布置的吸气孔，其特征在于：还包括设于真空吸头内分离器以及用于驱动所述分离器升降的升降驱动机构，所述分离器包括伸入所述中心孔中的两排梳齿以及能够驱动所述两排梳齿并拢或张开的驱动装置，所述梳齿能够在所述升降驱动机构的驱动下高出所述真空吸头的顶壁。

使用时，将真空吸头移动至芯片正下方，通过真空吸头吸住粘性膜的底面，升降驱动机构带动分离器上升，使梳齿略微将粘性膜顶起，随后驱动装置带动梳齿合拢，随着梳齿的运动，芯片与粘性膜逐渐剥离，使芯片上方的吸嘴可以顺利将芯片吸走。采用这样剥离方式，不会有传统钢制顶针受力集中的问题，能够对厚度为100微米以下的芯片进行剥离而不会损伤芯片。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述驱动装置包括基座、设于所述基座两侧的挡块、跨接于两侧挡块间的导杆、穿设于所述导杆上的两个滑动块以及套设于所述导杆上且两端分别与所述两个滑动块相抵的复位弹簧，所述两排梳齿分别设于所述两个滑动块的顶面上，还包括设于两侧挡块中的气缸腔、设于所述气缸腔中的微型活塞，所述微型活塞与所述滑动块连接，所述气缸腔与进气机构相连通，所述微型活塞能够在所述进气机构的驱动下在所述气缸腔内运动。

运行时，进气机构对气缸腔充气，驱动两侧的微型活塞相向移动，从而实现梳齿的合拢，将芯片从粘性膜上剥离。芯片剥离完毕后，进气机构放气，滑动块在弹簧作用下反向移动，从而实现梳齿的张开复位。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述梳齿分别设于所述两个滑动块相向侧的顶面边缘处，采用这样的结构，使梳齿合拢时具有较小的底面积，让芯片能够更好的剥离。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述位置移动机构为XY平面运动机构，其包括横向直线导轨与纵向直线导轨，所述横向直线导轨上设有能够在第一伺服电机驱动下进行移动的第一滑块，所述纵向直线导轨设于所述第一滑块上，所述纵向直线导轨上设有能够在第二伺服电机驱动下进行移动的第二滑块，所述真空吸头设于所述第二滑块上。从而使真空吸头能够在 XY平面上移动。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述第二滑块上设有C形连接座，所述连接座包括设于第二滑块上的底板，连接于底板一端的竖板以及连接于所述竖板顶端与所述底板相对布置的顶板，所述顶板上设有支撑筒，所述真空吸头连接于所述支撑筒上。采用这样的结构，能够为升降驱动机构的安装腾出空间，避免安装冲突。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述支撑筒的侧壁上设有气嘴，所述气嘴通过位于所述支撑筒内的第一气道与所述真空吸头相连通。通过气嘴进行抽气来实现真空吸头对粘性膜的吸附。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述升降驱动机构包括设于所述支撑筒内的顶杆与设于所述连接座上的升降装置，所述顶杆顶端与所述分离器的基座相连，所述升降装置能够通过所述顶杆驱动所述分离器进行升降。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述升降装置包括设于所述连接座的竖板上的第三伺服电机，所述第三伺服电机具有伸入所述连接座的顶板下方的电机轴，所述电机轴上套接有凸轮，所述顶杆穿过所述顶板上的通孔与所述凸轮相抵。从而能够通过第三伺服电机的运转实现顶杆与分离器的升降。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述进气机构包括设于所述顶杆上的气管接头、设于所述顶杆内的第二气道以及设于所述基座内的第三气道，所述第二气道连通所述气管接头与所述第三气道，所述第三气道连通所述气缸腔。使用时，气管接头进气，气体经第二气道，第三气道进入气缸腔，驱动气缸腔内的活塞相向运动，实现梳齿的合拢动作。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述进气机构还包括电磁阀，所述电磁阀与所述气管接头连接。由此实现对气管接头的充放气控制。

本实用新型通过采用梳齿结构，避免了传统顶针受力集中的问题，能够有效地对厚度为100微米以下的芯片进行剥离而不会损伤芯片，相比现有技术取得了显著的进步。

附图说明

下面结合图片来对本实用新型进行进一步的说明：

图1为本实用新型的立体视图；

图2为本实用新型中A部分的局部放大图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的B-B面剖视图；

图5为本实用新型中B部分的局部放大图；

图6为本实用新型中C部分的局部放大图；

图7为本实用新型中支撑筒的剖视图；

图8为本实用新型中分离器的立体视图；

图9为本实用新型中分离器与滑动支架的安装示意图；

图10为本实用新型中真空吸头的内部视图；

图11为本实用新型中盖板的底部视图；

图12为本实用新型中定位盘的工作视图；

图13为本实用新型中定位盘处于感应状态时的视图；

其中：100-横向直线导轨，101-第一轨道，102-第一伺服电机，103-第一丝杠，104-第一滑块，200-纵向直线导轨，201-第二轨道，202-第二伺服电机，203-第二丝杠，204-第二滑块，310-连接座，311-底板，312-竖板， 313-顶板，314-通孔，320-支撑筒，321-气嘴，322-第一气道，323-第一气孔，324-贯通孔，325-阻挡部，330-真空吸头，332-吸气孔，333-中心孔， 334-壳筒，335-盖板，336-凸耳，337-限位凹腔，338-定位孔，340-第三伺服电机，341-凸轮，342-定位盘，350-传感器，351-感应凹槽，360-支架，370-电磁阀，380-坦克链，400-顶杆，401-凸起端头，402-气管接头，403- 第二气道，404-第二气孔，405-滚轮，410-弹簧，420-限位套，510-限位块， 511-凸台，512-条形通孔，513-让位凹口，514-方台，515-台阶，516-定位柱，520-导向杆，600-连接块，601-容置腔，602-密封圈，603-滑槽，604- 定位杆，605-连接孔，606-圈形磁铁，700-分离器，710-基座，711-气缸腔， 712-第三气道，713-通槽，714-挡块，715-封板，720-导杆，721-复位弹簧， 730-微型活塞，740-滑动块，741-梳齿。

具体实施方式

以下通过具体实施例来对本实用新型进行进一步阐述：

如图1和图2所示，一种梳式芯片与膜的分离装置，包括XY平面运动机构、设于位置移动机构上的真空吸头330、设于真空吸头内的分离器700 以及用于驱动分离器700升降的升降驱动机构。

如图1、图3和图4所示，该XY平面运动机构包括横向直线导轨100 与纵向直线导轨200，该横向直线导轨100包括第一轨道101、设于第一轨道101一端的第一伺服电机102、设于第一轨道101内且一端与第一伺服电机102相连的第一丝杠103、穿设于第一丝杠103上并与第一丝杠103相啮合的第一滑块104。使用时，第一伺服电机102驱动第一丝杠103旋转，带动第一滑块104进行横向滑移。该纵向直线导轨200包括设于第一滑块104 上且垂直于第一轨道101的第二轨道201、设于第二轨道201一端的第二伺服电机202、设于第二轨道201内且一端与第二伺服202电机相连的第二丝杠203、穿设于第二丝杠203上并与第二丝杠相啮合203的第二滑块204。使用时，第二伺服电机202驱动第二丝杠203旋转，带动第二滑块204进行纵向滑移。

因此，通过第一伺服电机102与第二伺服电机202的配合运转，能够实现真空吸头330在XY平面上的定点移动。

如图1所示，该第二滑块204上设有连接座310。连接座310呈C形，包括固定于第二滑块204顶面上的底板311、与底板311一侧边缘连接的竖板312以及连接竖板312顶部边缘并与底板311相对布置的顶板313。该顶板313上设有支撑筒320，真空吸头330固定于该支撑筒320上。

支撑筒320的结构如图7所示，其侧壁上设有气嘴321，气嘴321与支撑筒320内的第一气道322相连，支撑筒320顶部具有连通该第一气道322 的第一气孔323。

真空吸头330的结构如图1、图2与图10所示，其包括壳筒334与盖板335。壳筒334为上下端面为敞口的圆筒状，壳筒334下端安装在支撑筒 320顶部，壳筒334靠近顶部开口的内壁上设有两个相对布置的凸耳336，盖板335装在壳筒334顶部开口处并与凸耳336通过螺栓固定。

如图2与图11所示，盖板335的顶壁为平整表面，顶壁中央设有矩状阵列的吸气孔332，顶壁的边缘处设有一圈凹槽，该凹槽内也同样均匀分布有吸气孔332。该吸气孔332阵列中央还具有被吸气孔332围绕的方形中心孔333，该中心孔333的形状大小与芯片轮廓一致。盖板335的底面上设有限位凹腔337与贯穿盖板335的定位孔338，该定位孔338为腰型孔。

真空吸头330工作时，气嘴321吸气，在盖板335的凹槽处和吸气孔 332阵列处形成局部真空，从而实现对粘性膜的吸附。

如图4与图6与图9所示，分离器700包括基座710、滑动块740、导杆720、微型活塞730、复位弹簧721、封板715、限位块510和导向杆520。

如图6和图8所示，基座710两侧设有挡块714，导杆720架设于两侧的挡块714上，复位弹簧721套设于导杆720上，滑动块740共两个且分别穿设于该导杆720上，两个滑动块740的相向侧与复位弹簧721相抵持，两个滑动块740相向侧的顶面边缘处具有向上延伸的梳齿741。

如图6所示，挡块714上设有横置的气缸腔711，微型活塞730分别置于两侧的气缸腔711内，两个微型活塞730分别与滑动块740相连。气缸腔 711与进气机构相连通。使用时，进气机构进气，驱动微型活塞730带动滑动块740相向运动，梳齿741合拢，当一轮操作结束后，进气机构放气，滑动块740在复位弹簧721的弹力作用下复位，梳齿741张开。

当然，驱动梳齿并拢或张开的机构并不仅限于采用活塞驱动的手段，也可以采用液压驱动的手段，或者采用导轨、丝杠、伺服电机配合驱动的手段，这些均能实现控制梳齿并拢与张开的效果。采用活塞控制为一种最优选的方式，能够使结构更为紧凑，制造成本更为低廉。

如图8和图9所示，导向杆520穿设于基座710上的导向孔中，导向杆 520底端从基座710中伸出，底端上设有用于对基座710限位的螺栓头，导向杆520顶端与位于基座710上方的限位块510固定。导向杆520上套接有弹簧，弹簧分别与基座710和限位块510相抵持，以使二者能够在没有外力作用的情况下保持张开状态。

如图9和图10所示，该限位块510的两侧具有与壳筒334的凸耳336 间形成间隙的让位凹口513，限位块510的顶壁上具有外径比盖板335上的限位凹腔337略小的凸台511，凸台511中央具有能够伸入盖板335中心孔 333中的方台514，该方台514上具有沿竖向贯穿限位块510的的条形通孔 512，梳齿741能够伸入该条形通孔512内。限位块510位于凸台511外的顶壁上还设有突起于限位块510顶壁的台阶515与定位柱516。

该定位柱516在分离器700升降的过程中始终插于盖板335的定位孔 338中，以避免分离器700发生自旋.该台阶515与让位凹口513能够在限位块510与盖板335相抵时仍留有供气体通入的间隙，保证真空吸头330的气路通畅。

该分离器700的整体运行过程如下：分离器700在升降驱动机构的驱动下抬升，使限位块510上的方台514顶端略微伸出盖板335的中心孔，限位块510上的凸台511与盖板335上的限位凹腔337相抵，此时限位块510被盖板335限位，停止上升，随后分离器700继续抬升，基座710克服弹簧的弹力沿导向杆520上升，使装在基座710中的梳齿741从限位块510的条形通孔512出伸出。

如图3、图4、图5与图6所示，该升降驱动机构包括设于连接座310 上的升降装置、设于支撑筒320内的顶杆400以及用于连接顶杆400与分离器700基座710的连接块600。

如图5与图7所示，该顶杆400穿设于贯通孔324内，顶杆400上从上至下依次套设有限位套420与弹簧410，限位套420与贯通孔324顶部的阻挡部325相抵，弹簧410与位于顶杆400底部的凸起端头401相抵。顶杆400 的凸起端头401穿过顶板313上的通孔314伸入连接座310内。

如图1与图5所示，该升降装置包括第三伺服电机340、凸轮341、定位盘342与传感器350。第三伺服电机340固定于竖板312外侧，其电机轴穿过竖板上的开孔伸入连接座310里侧，凸轮341与半圆状的定位盘342依次套设于该电机轴上。凸轮341与顶杆400的凸起端头401相抵。通过凸轮 341、顶杆400、连接块600的传动，控制基座710的升降。

传感器350安装于竖板312上，传感器350中间设有一道感应凹槽351，定位盘342能够在旋转时穿过该感应凹槽351，使传感器350做出响应，从而使第三伺服电机340的控制器能够初始化分离器700的起始位置，以精确控制分离器700的顶升高度。具体的方法如图12和图13所示，传感器350 感应到定位盘342的直径边缘342a作为起始零点，通过感应定位盘342旋转预定角度A控制分离器700的顶升高度。

如图6所示，连接块600底部具有容置腔601，顶杆400顶端伸入该容置腔601内。连接块600的外壁上设有连通容置腔601的连接孔605，通过穿入连接孔605并与顶杆400外壁相抵的螺栓实现顶杆400与连接块600的固定。

为避免连接块600发生转动，连接块600的外壁上设有竖向布置的滑槽 603，滑槽603内装有定位杆604，定位杆604插设于支撑筒320顶壁上的定位插孔内。从而在不妨碍连接块600升降的前提下避免其出现径向转动。

如图2与图6所示，分离器700基座710的底面上具有放置腔，放置腔内设有圈形磁铁606，连接块600的顶壁吸附于该圈形磁铁606上。采用这样的结构，使连接块600与分离器700能够方便的进行拆卸与装配，组装更为便捷。

如图3与图5所示，该顶杆400的凸起端头401中设有气管接头402、该顶杆400中设有连通气管接头402的第二气道403。第二气道403在顶杆 400顶部具有出口。

如图6所示，该连接块600中设有竖向贯孔，该竖向贯孔与第二气道 403连通，第二气道403与竖向贯孔间通过设于连接块600容置腔601内壁与顶杆400外壁上的密封圈实现密封。

如图6所示，该基座710中设有第三气道712，第三气道712的进口位于基座710底面的放置腔内，第三气道712与连接块600上的竖向贯孔通过圈形磁铁606的中心孔相连通，并通过圈形磁铁606的吸附力来实现气密。

第三气道712沿横向贯穿整个基座710，其出口位于基座710挡块714 的外壁上。该挡块714的外壁上具有导通气缸腔711与第三气道712的通槽 713。该通槽713通过安装于挡块714外壁上的封板715实现密闭。

如图1和图3所示，该第一滑块104上设有支架360，该支架360上设有分别连接气嘴321与气管接头402的多个电磁阀370，其中一个电磁阀 370、气管接头402、第二气道403、连接块600中的竖向贯孔、圈形磁铁606、第三气道712与通槽713一齐构成了连通气缸腔711的进气机构，通过电磁阀370控制气管接头402的充放气，实现对微型活塞730的驱动控制。

支架360上还设有坦克链380，以实现电气线路、气管线路的跟随运动。

采用这样的结构，使分离器700的气路与真空吸头330的气路相对独立，不会相互干扰。

以上就是本发明的整体结构，运行时，首先，将真空吸头330移动到放置有芯片的粘性膜下方，通过粘性膜的运动使粘性膜上的芯片对准真空吸头 330的中心孔，角度一致。随后，粘性膜上方的真空吸嘴下降，贴到芯片的表面上开始抽气，吸附住芯片。然后打开与气嘴321连接的电磁阀，控制真空吸头330抽真空，从底部吸住粘性膜。接着，分离器700随真空吸嘴同步向上移动，直至分离器700中的方台514略微伸出分离器700表面，分离器700中的梳齿741略微伸出方台514外并抵持于粘性膜的下表面。紧接着打开与气管接头402相连的电磁阀370，气体经第二气道403、第三气道712、通槽713进入气缸腔711，驱动微型活塞730相向移动，进而带动梳齿741 相向移动，在梳齿741移动过程中，梳齿外741侧的粘性膜就形成了一个落差，从芯片处剥离。当梳齿741移动到中心后，就只剩下梳齿741和芯片接触处还有很少的膜粘连，粘力很小，这时再驱动真空吸嘴将芯片吸走。随后电磁阀370控制气管接头402放气，分离器700下降，梳齿741张开，本装置回复到原始状态，通过移动粘性膜使下个芯片与真空吸头的中心孔对准，以进行下一轮芯片与膜的剥离。

本发明采用分离器替换传统的钢制顶针，不会有受力集中的问题，能够对厚度为100微米以下的芯片进行剥离，而不会损伤芯片，相比现有技术取得了显著的进步。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种梳式芯片与膜的分离装置，包括位置移动机构与设于所述位置移动机构上的真空吸头(330)，所述真空吸头(330)的顶壁上设有中心孔(333)以及环绕所述中心孔(333)布置的吸气孔(332)，其特征在于：还包括设于真空吸头(330)内分离器(700)以及用于驱动所述分离器(700)升降的升降驱动机构，所述分离器(700)包括伸入所述中心孔(333)中的两排梳齿(741)以及能够驱动所述两排梳齿(741)并拢或张开的驱动装置，所述梳齿(741)能够在所述升降驱动机构的驱动下高出所述真空吸头(330)的顶壁。

2.按照权利要求1所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述驱动装置包括基座(710)、设于所述基座(710)两侧的挡块(714)、跨接于两侧挡块(714)间的导杆(720)、穿设于所述导杆(720)上的两个滑动块(740)以及套设于所述导杆(720)上且两端分别与所述两个滑动块(740)相抵的复位弹簧(721)，所述两排梳齿(741)分别设于所述两个滑动块(740)的顶面上，还包括设于两侧挡块(714)中的气缸腔(711)、设于所述气缸腔(711)中的微型活塞(730)，所述微型活塞(730)与所述滑动块(740)连接，所述气缸腔(711)与进气机构相连通，所述微型活塞(730)能够在所述进气机构的驱动下在所述气缸腔(711)内运动。

3.按照权利要求2所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述梳齿(741)分别设于所述两个滑动块(740)相向侧的顶面边缘处。

4.按照权利要求1所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述位置移动机构为XY平面运动机构，其包括横向直线导轨(100)与纵向直线导轨(200)，所述横向直线导轨(100)上设有能够在第一伺服电机(102)驱动下进行移动的第一滑块(104)，所述纵向直线导轨(200)设于所述第一滑块(104)上，所述纵向直线导轨(200)上设有能够在第二伺服电机(202) 驱动下进行移动的第二滑块(204)，所述真空吸头(330)设于所述第二滑块(204)上。

5.按照权利要求4所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述第二滑块(204)上设有C形连接座(310)，所述连接座(310)包括设于所述第二滑块(204)上的底板(311)，连接于底板(311)一端的竖板(312)以及连接于所述竖板(312)顶端与所述底板(311)相对布置的顶板(313)，所述顶板(313)上设有支撑筒(320)，所述真空吸头(330)连接于所述支撑筒(320)上。

6.按照权利要求5所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述支撑筒(320)的侧壁上设有气嘴(321)，所述支撑筒(320)内设有连通所述气嘴(321)与所述真空吸头(330)的第一气道(322)。

7.按照权利要求6所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于:所述升降驱动机构包括设于所述支撑筒(320)内的顶杆(400)与设于所述连接座(310)上的升降装置，所述顶杆(400)顶端与所述分离器(700)的基座(710)相连，所述升降装置能够通过所述顶杆(400)驱动所述分离器(700)进行升降。

8.按照权利要求7所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于:所述升降装置包括设于所述连接座(310)的竖板(312)上的第三伺服电机(340)，所述第三伺服电机(340)具有伸入所述连接座(310)的顶板(313)下方的电机轴，所述电机轴上套接有凸轮(341)，所述顶杆(400)穿过所述顶板(313)上的通孔(314)与所述凸轮(341)相抵。

9.按照权利要求2所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述进气机构包括设于顶杆(400)上的气管接头(402)、设于所述顶杆(400)内的第二气道(403)以及设于所述基座(710)内的第三气道(712)，所述第二气道(403)连通所述气管接头(402)与所述第三气道(712)，所述第三气道(712)连通所述气缸腔(711)。

10.按照权利要求9所述的梳式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述进气机构还包括电磁阀(370)，所述电磁阀(370)与所述气管接头(402)相连。

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