JP2002131887A - Mask inspection device - Google Patents
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクの検査を行
うマスク検査装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask inspection apparatus for inspecting a mask.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、フォトマスクの欠陥の検査は、光
学顕微鏡を用いて欠陥を観察することで行っていた。ウ
ェハの高集積化、微細化が進むに伴い、フォトマスク上
のパターンもますます微細化し、光学顕微鏡ではもはや
その分解能を越えてしまい欠陥の観察が不可となってき
た。このため、より波長の短かい電子ビームを用いた走
査型電子顕微鏡によるフォトマスクの欠陥の検査が行わ
れるようになってきた。2. Description of the Related Art Conventionally, inspection of a defect of a photomask has been performed by observing the defect using an optical microscope. As the integration and miniaturization of wafers have progressed, patterns on photomasks have become increasingly finer, and optical microscopes have exceeded their resolution, making it impossible to observe defects. For this reason, inspection of the photomask for defects by a scanning electron microscope using an electron beam having a shorter wavelength has come to be performed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、フォトマスク
の材質は電気絶縁性の石英ガラスが通常用いられ、静電
気を帯びやすい性質のものである。そのため、走査型電
子顕微鏡では、二次電子の発生率は1に近い加速電圧を
使用することにより、電子ビームによる帯電を抑えて、
像観察を行う。しかし、前工程のエッチングなどの際
に、フォトマスク表面に電荷が付着し帯電する。However, as a material of the photomask, an electrically insulating quartz glass is usually used, and has a property of easily being charged with static electricity. Therefore, in a scanning electron microscope, the generation rate of secondary electrons is reduced by using an accelerating voltage close to 1 to suppress charging by an electron beam.
Perform image observation. However, at the time of etching or the like in the previous step, charges are attached to the photomask surface and become charged.
【0004】このような帯電は、フォトマスクを大気中
に取り出すことによって、部分的に緩和されるが、一部
は残る。このようなフォトマスクを走査型電子顕微鏡で
(フォトマスクを)高分解能で観察するときにドリフト
やコントラストの変化が生じてしまい、正確に検査した
り測長したりすることが困難であるという問題があっ
た。[0004] Such charging is partially alleviated by removing the photomask to the atmosphere, but a part remains. When observing such a photomask with a scanning electron microscope at a high resolution (driving the photomask), drift and changes in contrast occur, making it difficult to accurately inspect and measure the length. was there.
【0005】本発明は、これらの問題を解決するため、
マスクがチャンバーに搬送される直前のサブチャンバー
でプラズマを発生させて静電気の除去を行った後にチャ
ンバーに搬入し、マスクなどの静電気を除去してドリフ
トがなくかつコントラスト変動のない良質の画像の生成
を実現することを目的としている。[0005] The present invention solves these problems,
Plasma is generated in the sub-chamber just before the mask is transferred to the chamber to remove static electricity, then carried into the chamber, and the static electricity from the mask is removed to produce a high-quality image with no drift and no contrast fluctuation. It is intended to realize.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】図1を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図1において、サブチャ
ンバー1は、マスク13を搬送して予備排気する容器で
あって、ここでは、ベルジャー2を真空的に接続したも
のである。Means for solving the problem will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a sub-chamber 1 is a container for carrying a mask 13 and preliminarily evacuating it. Here, a bell jar 2 is connected in a vacuum.
【0007】ベルジャー2は、非導電性の真空容器であ
って、外部に設けたコイルあるいは電極から内部に高周
波電力を供給して残留ガスをプラズマ化するためのもの
である。メインチャンバー11は、マスク13を搬入し
て電子ビームを照射しつつ面走査してその拡大像を生成
させるための容器である。The bell jar 2 is a non-conductive vacuum vessel for supplying high-frequency power to the inside from a coil or an electrode provided outside to turn residual gas into plasma. The main chamber 11 is a container for carrying in the mask 13 and scanning the surface while irradiating an electron beam to generate an enlarged image thereof.
【0008】次に,動作を説明する。フォトマスク13
を大気中から搬送して予備排気するサブチャンバー1を
設け、当該サブチャンバー1に真空的に接続したベルジ
ャー2の外側にコイルあるいは電極を設けて内部に高周
波電力を放射して残留ガスをプラズマ化し、サブチャン
バー1に搬送されているマスク13上の電荷を中和した
後に、マスク13をサブチャンバー1からメインチャン
バー11に搬入して観察位置に設定するようにしてい
る。Next, the operation will be described. Photo mask 13
A sub-chamber 1 is provided for transferring and pre-evacuating air from the atmosphere, and a coil or an electrode is provided outside a bell jar 2 vacuum-connected to the sub-chamber 1 to radiate high-frequency power inside to convert residual gas into plasma. After neutralizing the electric charge on the mask 13 being transferred to the sub-chamber 1, the mask 13 is loaded from the sub-chamber 1 into the main chamber 11 and set at the observation position.
【0009】この際、プラズマを発生させる容器である
ベルジャー2は、非導電性の真空容器で作成してサブチ
ャンバー1に真空的に接続した構造を持ち、当該真空容
器の外側に設けたコイルあるいは電極から高周波電力を
当該真空容器の内部に放射して残留気体をプラズマ状態
に励起するようにしている。At this time, the bell jar 2 which is a vessel for generating plasma has a structure made of a non-conductive vacuum vessel and connected to the sub-chamber 1 in a vacuum, and a coil or a coil provided outside the vacuum vessel is provided. High-frequency power is radiated from the electrodes into the inside of the vacuum vessel to excite residual gas into a plasma state.
【0010】従って、マスク13がメインチャンバ11
に搬入される直前のサブチャンバー1でプラズマを発生
させて静電気の除去を行った後にメインチャンバー11
に搬入することにより、マスク13の静電気を除去して
ドリフトがなくかつコントラスト変動のない良質の画像
(走査型電子顕微鏡像)の生成を実現することが可能と
なる。[0010] Therefore, the mask 13 is
Plasma is generated in the sub-chamber 1 immediately before the main chamber 11 is carried into the main chamber 11 to remove static electricity.
In this case, it is possible to remove static electricity from the mask 13 and to generate a high-quality image (scanning electron microscope image) without drift and without fluctuation in contrast.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】次に、図1から図3を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。図1
は、本発明のシステム構成図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment and operation of the present invention will be sequentially described in detail with reference to FIGS. FIG.
1 shows a system configuration diagram of the present invention.
【0012】図1において、サブチャンバー1は、マス
ク13を搬送して予備排気する容器であって、ここで
は、ベルジャー2を真空的に接続したりするものであ
る。ベルジャー2は、非導電性の真空容器であって、外
部に設けた電極4から内部に高周波電力を供給して残留
ガスをプラズマ化するためのものである。電極4は、コ
イルや平板上の電極であって、非導電性の真空容器(例
えばガラス容器)の外部から内部に高周波電力を放射す
るためのコイルあるいは電極である。In FIG. 1, a sub-chamber 1 is a container for carrying a mask 13 and preliminarily evacuating it. In this case, the bell jar 2 is vacuum-connected. The bell jar 2 is a non-conductive vacuum vessel for supplying high frequency power to the inside from an electrode 4 provided outside to turn residual gas into plasma. The electrode 4 is a coil or an electrode on a flat plate, and is a coil or an electrode for radiating high-frequency power from the outside to the inside of a non-conductive vacuum container (for example, a glass container).
【0013】高周波電源3は、電極4に高周波電流を流
してベルジャー2の内部に高周波電力を放射して残留ガ
スをプラズマ化するための電源である。バルブ5は、大
気とサブチャンバー1との間の真空仕切り弁である。バ
ルブ6は、サブチャンバー1内に大気を導入したり,遮
断したりするバルブである。The high-frequency power supply 3 is a power supply for supplying high-frequency current to the electrode 4 to radiate high-frequency power into the bell jar 2 to convert residual gas into plasma. The valve 5 is a vacuum gate valve between the atmosphere and the sub-chamber 1. The valve 6 is a valve that introduces or shuts off the atmosphere into the sub-chamber 1.
【0014】バルブ7は、ロータリポンプ15とサブチ
ャンバー1との間に設け、サブチャンパー1とロータリ
ポンプ15とを接続して予備排気するためのバルブであ
る。バルブ8は、ターボポンプ9とロータリポンプ15
との間に設け、ターボポンプ9で圧縮された気体を排気
するためのものである。The valve 7 is provided between the rotary pump 15 and the sub-chamber 1 and connects the sub-chamber 1 and the rotary pump 15 for preliminary exhaust. The valve 8 includes a turbo pump 9 and a rotary pump 15
To exhaust the gas compressed by the turbo pump 9.
【0015】ターボポンプ9は、サブチャンバー1を高
真空に排気するポンプである。バルブ10は、サブチャ
ンバー1とターボポンプ9との間に設け,サブチャンバ
ー1を高真空に排気するためのものである。メインチャ
ンバ−11は、マスク13を観察位置に搬入し、図示外
の電子銃から放出されて縮小された電子ビームで面走査
し、そのときに放出された2次電子を検出して2次電子
像を表示させるための容器である。The turbo pump 9 is a pump for evacuating the sub-chamber 1 to a high vacuum. The valve 10 is provided between the sub-chamber 1 and the turbo pump 9 to exhaust the sub-chamber 1 to a high vacuum. The main chamber 11 carries the mask 13 to the observation position, scans the surface with the reduced electron beam emitted from an electron gun (not shown), detects the secondary electrons emitted at that time, and detects the secondary electrons. This is a container for displaying an image.
【0016】バルブ12は、サブチャンバー11とメイ
ンチャンバー11との間の仕切り弁である。プラズマ1
3は、高周波電極によって残留ガスがプラズマ化された
ものであって、マスク13上の電荷を中和するためのも
のである(図2参照)。The valve 12 is a gate valve between the sub-chamber 11 and the main chamber 11. Plasma 1
Reference numeral 3 denotes a plasma in which the residual gas is converted into plasma by the high-frequency electrode, and is used to neutralize the charge on the mask 13 (see FIG. 2).
【0017】搬送アーム14は、マスク13を搬送する
ものである。ロータリポンプ15は、予備排気するポン
プである。次に、動作を説明する。 (1) バルブ12およびバルブ10を閉状態、バルブ
6を開状態にして大気をサブチャンバー1内に導入した
後(大気状態にした後)、バルブ5を開いてマスク13
を搬送アーム14に載せてサブチャンバー1内の図示の
位置に搬送する。The transfer arm 14 transfers the mask 13. The rotary pump 15 is a pump for preliminary exhaust. Next, the operation will be described. (1) After the atmosphere is introduced into the sub-chamber 1 by opening the valve 12 and the valve 10 and the valve 6 is opened (after the atmospheric state), the valve 5 is opened and the mask 13 is opened.
Is mounted on the transfer arm 14 and transferred to the position shown in the sub-chamber 1.
【0018】(2) バルブ5およびバルブ6を閉状態
にし、バルブ7を開状態にして、ロータリポンプ15で
サブチャンバー1およびベルジャー2内を予備排気す
る。 (3) 圧力が1Torr以下になったら、バルブ7を
閉状態にして、バルブ8とバルブ10を開状態にして、
ターボポンプ9で更にサブチャンバー1内を真空排気す
る。(2) The valves 5 and 6 are closed, the valve 7 is opened, and the sub-chamber 1 and the bell jar 2 are pre-evacuated by the rotary pump 15. (3) When the pressure becomes 1 Torr or less, the valve 7 is closed, and the valves 8 and 10 are opened.
The inside of the sub-chamber 1 is further evacuated by the turbo pump 9.
【0019】(4) (3)の状態で圧力が20mmT
orr位になったら、高周波電源3をONにして、電極
4からベルジャー2内に高周波電力を放射して残留ガス
をプラズマ化してプラズマ18を発生させる。 (5) (4)で発生されたプラズマ18は、しばらく
してサブチャンパー1内に広がる。約1秒間、圧力は約
5mmTorr位になったときに、高周波電源3をOF
Fにする。これにより、マスク13の表面にプラズマが
覆って当該マスク13上の電荷を中和して当該電荷を消
去する(図2の説明参照)。(4) A pressure of 20 mmT in the state of (3)
When the power reaches the orr level, the high-frequency power source 3 is turned on, high-frequency power is radiated from the electrode 4 into the bell jar 2, and the residual gas is turned into plasma to generate plasma 18. (5) The plasma 18 generated in (4) spreads in the sub-chamber 1 after a while. When the pressure reaches about 5 mmTorr for about 1 second, the high-frequency power supply 3 is turned off.
Change to F. As a result, the surface of the mask 13 is covered with the plasma to neutralize the charge on the mask 13 and erase the charge (see the description of FIG. 2).
【0020】(6) 次に、バルブ12を開状態にし、
メインチャンバー11に電荷を消去した後のマスク13
を搬入して図示外の試料移動台に固定して観察位置に配
置し、搬送アーム14をサブチャンバー1に戻してバル
ブ12を閉状態にする。 (7) (6)の状態でメインチャンバー11を高真空
排気しつつ、細く絞った電子ビームでマスク13を平面
走査してそのときに放出された2次電子を検出してマス
ク13の高分解能の2次電子画像を表示し、マスク13
の欠陥などを検査する。(6) Next, the valve 12 is opened,
Mask 13 after erasing charges in main chamber 11
Is transported, fixed to a sample moving table (not shown), and arranged at the observation position, the transfer arm 14 is returned to the sub-chamber 1 and the valve 12 is closed. (7) While the main chamber 11 is evacuated to a high vacuum in the state of (6), the mask 13 is plane-scanned with an electron beam narrowed down and secondary electrons emitted at that time are detected, and the high resolution of the mask 13 is detected. Is displayed, and the mask 13 is displayed.
Inspection for defects.
【0021】以上のように、マスク13をサブチャンバ
ー1内で予備排気している最中のプラズマ化に適した圧
力になったときに高周波電源3をONにしてプラズマ1
8を発生させてマスク13の表面を覆って当該マスク1
3の表面の電荷を中和して消去した後、メインチャンバ
ー11に電荷を中和した後のマスク12を搬入して試料
移動台に固定して拡大した2次電子像を観察することに
より、マスク13の交換操作の途中で自動的にマスク1
3の電荷をプラズマ18で中和して消去した直後にメイ
ンチャンバーに搬入して2次電子像を形成させるため、
マスク13の電荷を確実かつ観察の直前に中和して消去
でき、従来のマスク13の帯電による2次電子観察時の
2次電子像のドリフトやコントラストの変動を除去する
ことが可能となる。As described above, when the pressure of the mask 13 reaches a pressure suitable for forming plasma while the mask 13 is being pre-evacuated in the sub-chamber 1, the high-frequency power source 3 is turned on and the plasma 1 is turned on.
8 to cover the surface of the mask 13 and
After neutralizing and erasing the charge on the surface of No. 3, the mask 12 after neutralizing the charge is loaded into the main chamber 11 and fixed to the sample transfer table to observe the enlarged secondary electron image. The mask 1 is automatically replaced during the replacement operation of the mask 13.
Immediately after neutralizing the charge of 3 with the plasma 18 and erasing it, the charge is carried into the main chamber to form a secondary electron image.
The charge of the mask 13 can be reliably neutralized and erased immediately before the observation, and the drift of the secondary electron image and the fluctuation of the contrast during the secondary electron observation due to the conventional charge of the mask 13 can be removed.
【0022】図2は、本発明のプラズマによる静電気除
去の説明図を示す。図2において、マスク13上の静電
気16は、マスク13上に細く絞った電子ビームを平面
走査してそのときに当該マスク13の表面から放出され
た2次電子を検出して表示した2次電子像について、ド
リフトの発生やコントラストの変動の原因となるもので
ある。FIG. 2 is an explanatory view of static electricity removal by plasma according to the present invention. In FIG. 2, the static electricity 16 on the mask 13 is a secondary electron which is displayed by detecting a secondary electron emitted from the surface of the mask 13 by scanning the electron beam narrowly focused on the mask 13 at that time. This causes drift and contrast fluctuation of the image.
【0023】荷電粒子17は、既述した残留ガスがプラ
ズマ化されて発生したプラズマ18であって、ここで
は、正電気を帯びた○+(例えば正イオン)および負電
気を帯びた○−(例えば電子)の両者の混在したもので
ある。以上のように、マスク13の表面に静電気16が
あると、プラズマ化された荷電粒子17を構成する正電
気を帯びた○+(例えば正イオン)あるいは負電気を帯
びた○−(例えば電子)のうちの、当該静電気16の反
対の極性のものが図示の矢印のように結合し、中和され
て静電気16が消去される。図中では、マスク13上の
静電気16として、正の電気のみが示されているが、負
の電気が帯電したときは荷電粒子17中の正の電気のも
のによって中和される。これらにより、マスク13の表
面に正の電荷あるいは負の電荷を持つ静電気16のいず
れが帯電しても荷電粒子17によって中和されて消去さ
れることとなる。The charged particles 17 are plasmas 18 generated by converting the residual gas described above into plasma. In this case, positively charged ○ + (for example, positive ions) and negatively charged ○-( (For example, electron). As described above, when the static electricity 16 is present on the surface of the mask 13, the positively charged ○ + (eg, positive ions) or the negatively charged ○ − (eg, electrons) constituting the charged particles 17 converted into plasma are generated. Among them, those having a polarity opposite to that of the static electricity 16 are combined as shown by the arrow in the drawing, neutralized, and the static electricity 16 is erased. Although only positive electricity is shown as static electricity 16 on the mask 13 in the drawing, when negative electricity is charged, it is neutralized by the positive electricity in the charged particles 17. Accordingly, regardless of whether the static electricity 16 having a positive charge or a negative charge is charged on the surface of the mask 13, the charge is neutralized by the charged particles 17 and erased.
【0024】また、高周波電源3をONにするのは、サ
ブチャンバー11が排気され、ある真空エリアを通過す
るときだけであって、この間のみプラズマが発生されて
マスク13上の電荷の除電(中和)を行うため、スルー
プットに全く影響しない(電荷の除電のために特別の時
間を必要としなく、スループットに全く影響しない)。The high-frequency power supply 3 is turned on only when the sub-chamber 11 is evacuated and passes through a certain vacuum area. During this time, plasma is generated and the charge on the mask 13 is neutralized (medium). Does not affect the throughput at all (there is no need to take any special time for charge elimination and no effect on the throughput).
【0025】また、電極4は大気中に設け、当該電極4
からベルジャー2内の低圧の残留ガスを高周波電力で励
起してプラズマを発生させるため、当該電極4からコン
タミの発生がなく、更に、低圧で短かい時間でマスク1
3上の静電気の除去を行うたため、マスク13にダメー
ジを与えることを避けることができる。The electrode 4 is provided in the atmosphere,
Since the low-pressure residual gas in the bell jar 2 is excited by high-frequency power to generate plasma, no contamination is generated from the electrode 4, and the mask 1 is short-time at low pressure.
Since the static electricity on 3 is removed, damage to the mask 13 can be avoided.
【0026】図3は、本発明の説明図を示す。図3の
(a)はプラズマによる静電気除去(有)の2次電子画
像を示し、図3の(b)はプラズマによる静電気除去
(無)の2次電子画像を示す。試料は、フォトマスクで
あって、”H”は、石英上のクロムパターンである。図
3の(b)の2次電子画像は静電気により生じたドリフ
トのある写真で、”H”形状の測長は困難である。図3
の(a)の2次電子画像は静電気を除去した画像であっ
て、シャープ、かつ一様なエッジが見える正常な画像で
ある。両者の写真を見て判明するように、本願発明によ
るマスク13上の静電気の除去(中和)を行うことで、
図3の(a)のような帯電によるドリフトやコントラス
トの変動のないシャープ、かつ一様なエッジの2次電子
画像を確実に得ることが可能となる。FIG. 3 shows an explanatory diagram of the present invention. FIG. 3A shows a secondary electron image of static electricity removal (with) by plasma, and FIG. 3B shows a secondary electron image of static electricity removal (without) by plasma. The sample is a photomask, and “H” is a chrome pattern on quartz. The secondary electron image in FIG. 3B is a photograph having a drift caused by static electricity, and it is difficult to measure the length of the “H” shape. FIG.
The secondary electron image (a) is an image from which static electricity has been removed, and is a normal image in which sharp and uniform edges are visible. As can be seen from both photographs, by removing (neutralizing) static electricity on the mask 13 according to the present invention,
As shown in FIG. 3A, it is possible to reliably obtain a sharp and uniform edge secondary electron image without drift and contrast fluctuation due to charging.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスク13がメインチャンバ11に搬入される直前のサ
ブチャンバー1でプラズマを発生させて静電気の除去を
行った後にメインチャンバー11に搬入して観察する構
成を採用しているため、マスク13の静電気を除去して
ドリフトがなくかつコントラスト変動のない良質の画像
を確実に生成することが可能となる。これにより、スル
ープットに全く影響を与えることなく、観察の直前のサ
ブチャンバー1でマスク13上の静電気を確実に除去
(中和)してドリフトやコントラスト変動のないシャー
プかつエッジの綺麗な画像を生成できると共に、測長を
正確に行うことができる。As described above, according to the present invention,
Since a configuration is employed in which plasma is generated in the sub-chamber 1 immediately before the mask 13 is carried into the main chamber 11 to remove static electricity, and then carried into the main chamber 11 and observed, the static electricity of the mask 13 is discharged. It is possible to reliably generate a high-quality image with no drift and no fluctuation in contrast. As a result, the static electricity on the mask 13 is reliably removed (neutralized) in the sub-chamber 1 immediately before the observation without any influence on the throughput, and a sharp and sharp edge-free image is generated without drift or contrast fluctuation. The length measurement can be performed accurately.
【図1】本発明のシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of the present invention.
【図2】本発明のプラズマによる静電気除去の説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory view of static electricity removal by plasma of the present invention.
【図3】本発明の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the present invention.
1:サブチャンバー 2:ベルジャー 3:高周波電源 4:電極 5,6,7,8,10,12:バルブ 9:ターボポンプ 11:メインチャンバー 13:マスク(フォトマスク) 14:搬送アーム 15:ロータリポンプ 16:静電気 17:荷電粒子 1: Subchamber 2: Bell jar 3: High frequency power supply 4: Electrode 5, 6, 7, 8, 10, 12: Valve 9: Turbo pump 11: Main chamber 13: Mask (photomask) 14: Transfer arm 15: Rotary pump 16: Static electricity 17: Charged particles
Claims (2)
て、 マスクを大気中から搬送して予備排気するサブチャンバ
ーと、 上記予備排気されたサブチャンバーに設けてプラズマを
発生させて当該サブチャンバーに搬送されているマスク
上の電荷を中和するプラズマ発生装置と、 上記マスク上の電荷を中和した後に、当該マスクを上記
サブチャンバーからチャンバーに搬送して観察位置に設
定する搬送手段とを備えたことを特徴とするマスク検査
装置。1. A mask inspection apparatus for inspecting a mask, comprising: a sub-chamber for transporting a mask from the atmosphere and preliminarily evacuating; and providing a plasma in the pre-evacuated sub-chamber to generate plasma and transport the plasma to the sub-chamber. A plasma generator for neutralizing the charge on the mask, and a transfer means for setting the observation position by transferring the mask from the sub-chamber to the chamber after neutralizing the charge on the mask. A mask inspection apparatus characterized by the above-mentioned.
容器で作成して上記サブチャンバーに真空的に接続した
構造を持ち、当該真空容器の外側に設けたコイルあるい
は電極から高周波電力を当該真空容器の内部に放射して
残留気体をプラズマ状態に励起することを特徴とする請
求項1記載のマスク検査装置。2. The plasma generator has a structure made of a non-conductive vacuum vessel and connected to the sub-chamber in a vacuum, and applies high frequency power from a coil or an electrode provided outside the vacuum vessel. 2. The mask inspection apparatus according to claim 1, wherein the residual gas is radiated into a vacuum vessel to excite the residual gas into a plasma state.
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