JP2005122818A - 薄膜磁気ヘッド、これを用いた磁気記録装置及びその製造方法 - Google Patents
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- G11B5/1877—"Composite" pole pieces, i.e. poles composed in some parts of magnetic particles and in some other parts of magnetic metal layers including at least one magnetic thin film
Abstract
【解決手段】第1のポール部P1は、媒体対向面側において、第1のヨーク部211の一面上に突設され、上端が縮小された幅を有している。第2のポール部P2は、第1のポール部P1の上端と、ギャップ膜24を介して、同一幅で対向している。第1のポール部P1は、ギャップ膜24と隣接する磁性膜214が、幅方向の両側において、第2のポール部P2の幅に合わせてエッチングされ、エッチングによって生じた凹部の底部に、磁性膜214の残部S1、S2が存在し、残部S1、S2は膜厚が第1のポール部P1の根元部に近づくにつれて増大する。
【選択図】 図5
Description
図1〜図4を参照すると、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、スライダ5と、書き込み素子2と、読み取り素子3とを含む。スライダ5は、例えば、Al2O3−TiC等でなる基体15の表面に、Al2O3、SiO2等の絶縁膜16を設けた(図3参照)セラミック構造体である。スライダ5は、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、図示では、ABS側の基底面50に、第1の段部51、第2の段部52、第3の段部53、第4の段部54、及び、第5の段部55を備える例を示してある。基底面50は、矢印F1で示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第2の段部52及び第3の段部53は、第1の段部51から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第2の段部52及び第3の段部53の表面は、ABSとなる。第4の段部54は、基底面50からステップ状に立ち上がり、第5の段部55は第4の段部54からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子2、3は、第5の段部55に設けられている。
以上の組み合わせにより、0.1〜0.2μmのトラック幅PWを有し、100(Gb/p)以上の高記録面密度に対応できる高記録面密度対応型の薄膜磁気ヘッドを実現することが可能になる。
(1)実施例1
製造方法に係る実施例1は、上述した薄膜磁気ヘッドのうち、第1のコイル231及び第2のコイル232を有する第1の態様に係る薄膜磁気ヘッド(図1〜図6)の製造プロセスである。図11〜図35に図示するプロセスは、ウエハー上で実行されるものであることを予め断っておく。
図11を参照すると、基体15の上に付着された絶縁膜16の上に、第1のシ−ルド膜31、読み取り素子3、絶縁膜32、第2のシ−ルド膜33、絶縁膜34及び第1の磁性膜211を、周知のプロセスによって形成する。
次に、第2のポール片212及びバックギャップ片216を形成するためのフォトリソグラフィ工程を実行して、ポール片及びバックギャップ片のためのレジストフレームを形成する。
次に、図13に示すように、第1のコイル231、ポール片212及びバックギャップ片216を覆うフォトレジスト膜RS2を形成する。そして、フォトレジスト膜RS2をマスクとして、第1の磁性膜211を、Reactive Ion Etching(以下、RIEと称する)又はIon Beam Etching(以下IBEと称する)などのドライエッチングを実行し、パターニングする。
図13に示した状態において、フォトレジスト膜RS2に対してフォトリソグラフィ工程を実行し、図14に示すように、第1のコイル231及びその周囲を覆うレジストカバーFR2を形成し、更に、レジストカバーFR2の全体を覆う絶縁膜253を付着させる。絶縁膜253は、4〜5μmの範囲の膜厚となるように形成する。図14は、絶縁膜253を形成した後の状態を示している。
次に、絶縁膜253及びレジストカバーFR2を、Chemical MechaNical Polishing(以下、CMPと称する)によって研磨し、平坦化する。CMPにあたっては、アルミナ系スラリーを用いる。図15はCMP処理を施した後の状態を示している。
次に、レジストカバーFR2を除去した後、絶縁膜251、253、第1のコイル231、第2のポール片212及びバックギャップ片216の表面及び側面に、0.1〜0.15μm程度の膜厚を有する絶縁膜252を付着させる。絶縁膜252をAl2O3膜として形成する場合、180〜220℃の温度条件で、H2O、N2、N2OまたはH2O2の減圧雰囲気中に、Al(CH3)3またはAlCl3を交互に断続的に噴射するアルミナCVD膜形成方法を採用することができる。
次に、図17に図示するように、メッキ膜232をCMPによって研磨し、平坦化する。このCMPによって、第2のコイル232が、平面状の渦巻きパターンとなるように、パターン化されるとともに、第1のコイル231から、絶縁膜252によって分離される。CMP後の第2のコイル232の膜厚は、例えば2.5〜3.0μmの範囲となる。CMPにおいては、第2のポール片212、バックギャップ片216および絶縁膜253の表面も、第1のコイル231及び第2のコイル232の表面と同一の平面となるように研磨される。
次に、第1のコイル231及び第2のコイル232の表面を覆う絶縁膜254を付着させる。絶縁膜254は、Al2O3でなり、例えば、0.2〜0.3μmの膜厚となるように形成する。
次に、接続導体282、第3のポール片213及びバックギャップ片217を形成してある表面に、Al2O3でなる絶縁膜255を、例えば、1〜2μmの膜厚となるように付着させた後、絶縁膜255、第3のポール片213、バックギャップ片217及び接続導体281の表面を、CMPによって研磨する。このCMPは、第3のポール片213及びバックギャップ片217の膜厚が、例えば、0.2〜0.6μmの範囲となるように実行する。図19はCMP実行後の状態を示している。
次に、図20に図示するように、絶縁膜255、第3のポール片213及びバックギャップ片217の被研磨面に、第4のポール片214(図3参照)のための磁性膜214を、例えば、0.5μm〜1μmの膜厚となるように、スパッタ形成する。磁性膜214は、CoFeN(2.4T)、FeAlN、FeN、FeCoまたはFeZrNによって構成することができる。実施例では、磁性膜214は、CoFeN(2.4T)によって構成されている。更に、磁性膜214の表面に、フレームメッキ法によって、NiFeまたはCoNiFeなどのパターンメッキ250を形成する。パターンメッキ250は、バックギャップ216、217及び第3のポール片213の真上に位置するように形成する。
次に、図21に図示するように、パターンメッキ250をマスクとして、磁性膜214を、Ion Beamによってエッチングする。
次に、アルミナなどでなる絶縁膜256を、2〜3μmの膜厚となるようにスパッタし、その後、絶縁膜256を、パターンメッキ250が除去される位置まで、CMPによって研磨し平坦化する。図22は、このCMP処理が終了した後の状態を示している。
次に、CMPによって平坦化された面に、ギャップ膜24を0.06〜0.1μmの膜厚となるように形成する。ギャップ膜24は、例えば、Ruなどの非磁性金属材料でなり、スパッタ等によって形成することができる。
次に、図25〜図27に図示するように、第3の磁性膜222のうち、細い部分224を除き、第3の磁性膜222の広い部分223の全体を、レジストマスクFR3によって覆う。レジストマスクFR3は、5〜7μmの膜厚となるように付着させる。レジストマスクFR3は、第3の磁性膜222の上で凸状となり、第1のコイル231及び第2のコイル232をも覆うように広がる。
次に、図28〜図31に図示するように、レジストマスクFR3をエッチバックさせて、第2のヨーク部を構成する第3の磁性膜222の表面を露出させる。レジストマスクFR3をエッチバックさせるプロセスとしては、O2が混入されているプラズマによるドライエッチングプロセス、ハロゲン系又はフロン系のプラズマアッシングによる等方性のドライエッチングプロセス、又は、異方性のドライエッチングプロセスの何れかを採用することができる。これらのエッチング.プロセスによれば、平坦性に優れたドライエッチングを行うことができる。上述した異方性のドライエッチング.プロセスは、O2又はハロゲン系ガス、例えば、SF4、SF6などのフロン系ガスを用いて行うことができる。
次に、図32、33に図示するように、レジストマスクFR3において、第2のポール部に相当する細い部分に設けられた開口を通して、その内部に含まれる磁性膜221、222及び/又はギャップ膜24をエッチングする。このエッチングは、第1のポール部を構成する第4のポール片214の表面が現れるように実行する。
図32及び図33に図示したプロセスが終了した後、レジストマスクFR3を除去し、IBEにより、追加的なポールエッチングを行う。これにより、図34、及び、図35に示した状態になる。
実施例2は、図7、図8に図示された薄膜磁気ヘッドの製造方法に係る。図40〜図58はその製造プロセスを示している。図40〜図58に図示するプロセスも、ウエハー上で実行されるものであることを予め断っておく。
図40を参照すると、基体15の上に付着された絶縁膜16の上に、第1のシ−ルド膜31、読み取り素子3、絶縁膜32、第2のシ−ルド膜33、絶縁膜34及び第1の磁性膜211が、周知のプロセスによって形成されている。
図40の状態から図41の状態に至るプロセスでは、開口部OP1、OP2を通して、選択的メッキ処理を行い、第1の磁性膜211の上にポール片及びバックギャップ片を、例えば3.5μmの膜厚となるように形成し、その後、レジストフレームを、ケミカルエッチングなどの手段によって除去する。これにより、図41に示すように、第1の磁性膜211の一面上に、ポール片212及びバックギャップ片216が間隔を隔てて形成される。ポール片212及びバックギャップ片216は、CoNiFe(組成比67:15:18 1.8〜1.9T)又はFeCo(組成比60:40 2.4T)で構成することができる。
図41の状態から図42の状態に至るプロセスでは、第1のコイル231、ポール片221及びバックギャップ片216を覆うフォトレジスト膜RS4を形成する。そして、フォトレジスト膜RS4によるレジストカバーをマスクにして、IBE(以下、IBEと称する)により、第1の磁性膜211を、選択的にエッチングし、パターニングする。
図42の状態から図43の状態に至るプロセスでは、図42に図示されたレジストカバーRS4を除去した後、図43に図示するように、絶縁膜251、第1のコイル231、第2のポール片212及びバックギャップ片216の表面及び側面に、絶縁膜252を付着させる。絶縁膜252は、具体的には、Al2O3−CVDによって形成されるもので、0.05〜0.15μmの膜厚となるように形成する。絶縁膜252は、減圧雰囲気下で、100℃以上の温度で形成する。絶縁膜252をAl2O3膜として形成する場合、H2O、N2、N2OまたはH2O2の減圧雰囲気中に、Al(CH3)3またはAlCl3を交互に断続的に噴射するアルミナCVD膜形成方法を採用することができる。
図43の状態から図44の状態に至るプロセスでは、Seed膜261の上に、第2のコイルとなるメッキ膜232を、フレームメッキ法により、例えば、3〜5μmの膜厚となるように形成する。
その後、メッキ膜232及びメッキ膜232によって覆われていない領域、及び、メッキ膜232を覆うように、Al2O3でなる絶縁膜253を形成する。絶縁膜253は、3〜5μmのスパッタ膜として形成する。
図44の状態から図45の状態に至るプロセスでは、絶縁膜253及びメッキ膜232をCMPによって研磨し、平坦化する。これにより、第2のコイル232が、平面状の渦巻きパターンとなるように、パターン化されるとともに、第1のコイル231から、絶縁膜252によって分離される。CMPにおいては、第2のポール片212、バックギャップ片216および絶縁膜253の表面も、第1のコイル231及び第2のコイル232の表面と同一の平面となるように研磨される。
図45の状態から図46の状態に至るプロセスでは、第1のコイル231及び第2のコイル232の表面を覆う絶縁膜254を付着させる。絶縁膜254は、Al2O3でなり、例えば、0.2μm〜0.5μmの膜厚となるように形成する。
図46の状態から図47の状態に至るプロセスでは、絶縁膜255、第3のポール片213及びバックギャップ片217の被研磨面に、磁性膜214を、例えば、0.5〜1.0μmの膜厚となるように形成する。磁性膜214は、CoFeN(2.4T)のメッキ膜、又は、FeAlN、FeN、FeCoもしくはFeZrNのスパッタ膜によって構成することができる。この後、第3のポール片213及びバックギャップ片217の上に、NiFeまたはCoNiFeのパターンメッキ膜でなるマスク250が形成される。そして、マスク250を介して、磁性膜214をIBEの適用によってパターニングする。
図48の状態から図49の状態に至るプロセスでは、Al2O3でなる絶縁膜256を、スパッタなどの手段によって、3〜4μmの膜厚となるように付着させる。この後、図50に図示するように、絶縁膜256、第4のポール片214及びバックギャップ片218の表面を、CMPによって研磨して平坦化する。これにより、第4のポール片214及びバックギャップ片218は、絶縁膜256の内部に自己整合的に埋め込まれることになる。
図50の状態から図51、図52の状態に至るプロセスでは、平坦化された研磨面に、フォトリソグラフィの適用によって形成されたレジストフレームを用い、第3の磁性膜222を、フレームメッキメッキ法によって選択的に形成する。第3の磁性膜222は、CoNiFe(組成比67:15:18 1.8〜1.9T)又はFeCo(組成比60:40 2.4T)で構成することができる。その厚みは、例えば、3.5〜4.0μmの範囲である。第3の磁性膜222は、ヨークの主要部を占める広い部分223と、ポール部となる細い部分224とを有するパターンである。
図51、52の状態から図53、図54の状態に至るプロセスでは、Ion Beamを、30〜50度の角度で照射し、第3の磁性膜222をマスクとして、第2の磁性膜221をエッチングし、除去する。
次に、図55、図56に図示するように、第3の磁性膜222のうち、細い部分224を除き、第3の磁性膜222の広い部分223の全体を、レジストマスクFR4によって覆う。レジストマスクFR4は、5〜7μmの膜厚となるように付着する。レジストマスクFR4は、第3の磁性膜222の上で凸状となり、第1のコイル231及び第2のコイル232をも覆うように広がる。
次に、図57、図58に図示するように、レジストマスクFR4をエッチバックさせて、第2のヨーク部を構成する第3の磁性膜222の表面を露出させる。レジストマスクFR4をエッチバックさせるプロセスとしては、O2が混入されているプラズマによるドライエッチングプロセス、ハロゲン系又はフロン系のプラズマアッシングによる等方性のドライエッチングプロセス、又は、異方性のドライエッチングプロセスの何れかを採用することができる。これらのエッチング.プロセスによれば、平坦性に優れたドライエッチングを行うことができる。上述した異方性のドライエッチング.プロセスは、O2又はハロゲン系ガス、例えば、SF4、SF6などのフロン系ガスを用いて行うことができる。
実施例3は、図9及び図10に図示した薄膜磁気ヘッドの製造プロセスであり、図59〜図65に図示されている。実施例1または実施例2において図示され、説明されたプロセスであって、実施例3においても適用されるプロセスについては、実施例1又は実施例2の説明を参照し、図示は省略することがある。
基体15の上に付着された絶縁膜16の上に、第1のシ−ルド膜31、読み取り素子3、絶縁膜32、第2のシ−ルド膜33、絶縁膜34及び第1の磁性膜211を、周知のプロセスによって形成する。
図59の工程の後、絶縁膜251を形成してある一面上で、フォトリソグラフィ工程を実行し、レストフレームメッキ法により、第1のコイル231を、2.5〜3.5μmの膜厚で形成する。次に、第1のコイル231のコイルターン間のスペースに、フォトレジストでなる絶縁膜252を形成する。
図60の状態から図61及び図62に至るには、まず、絶縁膜254を形成してある一面上に、HiB材であるCoFeでなる磁性膜を、0.5〜0.6μmの膜厚で形成した後、CoFeでなる前記磁性膜の面上に、接続導体281、第2のポール片212及びバックギャップ片212と対応するメッキパターンを形成する。そして、メッキパターンをマスクとして、磁性膜213をIon Millingによってエッチングする。これにより、接続導体282、第3のポール片213及びバックギャップ片217が得られる。
次に、図63、図64に図示するように、レジストマスクFR5をエッチバックさせて、第2のヨーク部を構成する第3の磁性膜222の表面を露出させる。レジストマスクFR5をエッチバックさせるプロセスとしては、O2が混入されているプラズマによるドライエッチングプロセス、ハロゲン系又はフロン系のプラズマアッシングによる等方性のドライエッチングプロセス、又は、異方性のドライエッチングプロセスの何れかを採用することができること、これらのエッチング.プロセスによれば、平坦性に優れたドライエッチングを行うことができること、上述した異方性のドライエッチング.プロセスは、O2又はハロゲン系ガス、例えば、SF4、SF6などのフロン系ガスを用いて行うことができること、などは既に述べたとおりである。
図63及び図64に図示したプロセスが終了した後、レジストマスクFR3を除去し、その後、IBEを用い、第1のポール部に含まれる第3のポール片213を、追加的にエッチングする。
本発明は、更に、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。図66及び図67を参照すると、本発明に係る磁気ヘッド装置は、図1〜図10に示した薄膜磁気ヘッド400と、ヘッド支持装置6とを含む。ヘッド支持装置6は、金属薄板でなる支持体61の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体62を取付け、この可撓体62の下面に薄膜磁気ヘッド400を取付けた構造となっている。
211 第1のヨーク部(第1の磁性膜)
221 第2のヨーク部(第2の磁性膜)
222 第2のヨーク部(第3の磁性膜)
24 ギャップ膜
P1、P2 第1〜第2のポール部
212〜214 第2〜第4のポール片
216〜218 バックギャップ片(バックギャップ部)
231、232 第1〜第2のコイル(メッキ膜)
3 読み取り素子(電磁変換素子/GMR素子)
72、400 薄膜磁気ヘッド
Claims (18)
- 書き込み素子を含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記書き込み素子は、第1のヨーク部と、第1のポール部と、第2のポール部と、第2のヨーク部と、ギャップ膜と、コイルとを含んでおり、
前記第1のポール部は、媒体対向面側において、前記第1のヨーク部の前記一面上に突設され、上端が縮小された幅を有しており、
前記第2のポール部は、前記第1のポール部の前記上端と、前記ギャップ膜を介して、同一幅で対向しており、
前記第2のヨーク部は、前記媒体対向面側が前記第2のポール部に連続し、その反対側である後方側が、バックギャップ部により、前記第1のヨーク部と結合されており、
前記コイルは、前記第1の磁性膜の前記一面上で、前記バックギャップ部の周りを、渦巻き状に周回しており、
さらに、前記第1のポール部は、前記ギャップ膜と隣接する磁性膜が、幅方向の両側において、前記第2のポール部の幅に合わせてエッチングされ、エッチングによって生じた凹部の底部に、前記磁性膜の残部が存在し、前記残部は膜厚が前記第1のポール部の根元部に近づくにつれて増大する
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項1に記載された薄膜磁気ヘッドであって、
前記コイルは、第1のコイルと、第2のコイルとを含み、
前記第1のコイル及び前記第2のコイルは、前記第1の磁性膜の前記一面上に形成された第1の絶縁膜の面上で、前記バックギャップ部の周りを、渦巻き状に周回し、一方が、他方のコイルターン間のスペースに、第2の絶縁膜を介して嵌め込まれ、同一方向の磁束を生じるように接続されている
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項1又は2の何れかに記載された薄膜磁気ヘッドであって、
前記コイルは、コイルターン間のスペースが、有機絶縁樹脂によって埋められており、
前記コイル及び前記有機樹脂は、無機絶縁材料でなる第3の絶縁膜によって覆われており、
前記第3の絶縁膜は、表面が平坦化されており、
前記第1のポール部は、第1のポール片と、第2のポール片と、第3のポール片とを含み、
前記第1のポール片は、前記第1の磁性膜の端によって構成されており、
前記第2のポール片は、一面が前記第1のポール片に隣接しており、
前記第3のポール片は、一面が前記第2のポール片の他面に隣接しており、
前記第2のポール片は、前記他面が、前記第3の絶縁膜の平坦化された平面と、同一位置になるように平坦化されており、
前記第3のポール片は、前記他面が、前記第3の絶縁膜の平坦化された平面に設けられた第4の絶縁膜の表面と同一位置になるように平坦化されており、
前記ギャップ膜は、前記第3のポール片及び前記第4の絶縁膜の平坦化された表面上に存在する
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項1乃至3の何れかに記載された薄膜磁気ヘッドであって、更に、読み取り素子を含んでおり、前記読み取り素子は、巨大磁気抵抗効果素子を含む薄膜磁気ヘッド。
- 請求項4に記載された薄膜磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ膜または強磁性トンネル接合の何れかを含む薄膜磁気ヘッド。
- 薄膜磁気ヘッドと、磁気記録媒体とを含む磁気記録再生装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項1乃至5の何れかに記載されたものでなり、
前記磁気記録媒体は、前記薄膜磁気ヘッドと協働して磁気記録再生を行う
磁気記録再生装置。 - 書き込み素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項1乃至5の何れかに記載されたものでなり、
前記書き込み素子の製造にあたり、
前記第2のヨーク部となる磁性膜を、均一な膜厚となるように形成した後、前記第2のヨーク部をレジストマスクによって覆い、前記レジストマスクは、前記第2のポール部に対応する開口を有しており、
次に、レジストマスクをエッチバックさせて、前記第2のヨーク部を露出させ、
その後、前記開口を通して、その内部に含まれる磁性膜及び/又はギャップ膜をエッチングする
工程を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 請求項7に記載された薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記第2のヨーク部は、第2の磁性膜と、第3の磁性膜とを含んでおり、
前記ギャップ膜と隣接して、前記第2の磁性膜を、均一な膜厚となるように形成した後、前記第2の磁性膜の上に、第3の磁性膜を形成し、
その後、前記第3の磁性膜の上に前記レジストマスクを形成する
工程を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 請求項8に記載された薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記第3の磁性膜を形成した後、前記レジストマスクを形成する前、前記第3の磁性膜をマスクとして、前記第2の磁性膜をエッチングする
工程を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 請求項8に記載された薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記開口を通して、その内部に含まれる磁性膜及び/又はギャップ膜をエッチングした後、前記レジストマスクを除去し、
次に、前記第3の磁性膜をマスクにして、前記第2の磁性膜をエッチングする
工程を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 請求項7乃至10の何れかに記載された薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記レジストマスクをエッチバックさせるプロセスは、O2が混入されているプラズマによるドライエッチングプロセスである薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 請求項7乃至10の何れかに記載された製造方法であって、前記レジストマスクをエッチバックさせるプロセスは、ハロゲン系又はフロン系のプラズマによるドライエッチングプロセスである薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 請求項7乃至10の何れかに記載された製造方法であって、前記レジストマスクをエッチバックさせるプロセスは、等方性のドライエッチングプロセスである薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 請求項7乃至10の何れかに記載された製造方法であって、前記レジストマスクをエッチバックさせるプロセスは、異方性のドライエッチングプロセスである薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 請求項7乃至14の何れかに記載された製造方法であって、前記ギャップ膜と隣接する前記磁性膜は、CoとFeとを含有する磁性材料でなる薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 請求項7乃至14の何れかに記載された製造方法であって、前記ギャップ膜と隣接する前記磁性膜は、CoFe又はCoFeNでなる薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 請求項7乃至14の何れかに記載された製造方法であって、前記ギャップ膜と隣接する前記磁性膜は、FeN、CoFe又はCoFeNのスパッタ膜でなる
薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 請求項7乃至17の何れかに記載された製造方法であって、前記レジストマスクは、前記開口における壁面が前記第2のヨーク部となる磁性膜の膜面に対して直交している薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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