JP2008172031A - Ｃｍｐ装置における洗浄液調合装置及び洗浄液供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＭＰ装置の洗浄機に供給される洗浄液の濃度と流量を安定させるＣＭＰ装置における洗浄液調合装置及び洗浄液供給方法を提供する。
【解決手段】洗浄液を調合してＣＭＰ装置１内の洗浄機３に供給する洗浄液調合装置において、２つの薬液貯溜タンク１０，１１及び流量制御弁４０〜４２を設置して成る薬液ラインが洗浄機３に接続されていると共に、該薬液ラインにおける洗浄機３の直前には、三方切換弁３３〜３５が設置されている。更に、流量制御弁５６〜５８を有する純水ラインが薬液ラインの三方切換弁３３〜３５に接続されている。三方切換弁３３〜３５を介して薬液と純水を合流・混合することで、洗浄液がインラインにて調合される。又、薬液貯溜タンク１０，１１内の薬液は所定圧の不活性ガスの供給により圧送される。
【選択図】図２

Description

本発明はＣＭＰ装置における洗浄液調合装置及び洗浄液供給方法に関するものであり、特に、薬液と純水と調合してＣＭＰ装置の洗浄機に供給するＣＭＰ装置における洗浄液調合装置及び洗浄液供給方法に関するものである。

従来、此種洗浄液調合装置は、ＣＭＰ装置の洗浄機から一定距離以上離れた場所に設けられており、該洗浄液調合装置において薬液と純水を調合して所定濃度の洗浄液を製造している。そして、製造された所定濃度の洗浄液は、ＣＭＰ装置の洗浄機まで長い配管を介して移送して供給されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３１８１４４号公報

上記特許文献１記載の従来技術は、ＣＭＰ装置の洗浄機から一定距離以上離れた場所で所定濃度の洗浄液を製造した後、該洗浄液を長い配管を介してＣＭＰ装置の洗浄機まで移送して供給しているので、洗浄液が長い配管を通る過程で、該洗浄液の濃度と流量が安定せず（変動）所要値以下に低下することがある。

その結果、ウェハ洗浄工程に供給された洗浄液の洗浄性能が低下して、実用に適した濃度と流量の洗浄液が安定して得られないという問題があった。

そこで、上記洗浄機に供給される洗浄液の濃度と流量を安定させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、薬液と純水が調合された洗浄液をＣＭＰ装置内の洗浄機に供給する洗浄液調合装置において、薬液貯溜タンク及び薬液用流量制御弁を設置して成る薬液ラインが前記洗浄機に接続され、且つ、該薬液ラインにおける該洗浄機の近傍部に、純水用流量制御弁を有する純水ラインが接続され、該接続部にて所定流量の薬液と純水を合流させて混合することにより、所定濃度の洗浄液が洗浄機の直前で調合されるように構成して成るＣＭＰ装置における洗浄液調合装置を提供する。

この構成によれば、上記薬液ラインにおける洗浄機の近傍（直前）にて、薬液用流量制御弁で所定流量に制御された薬液が流入すると共に、純水用流量制御弁で所定流量に制御された純水が流入する。従って、薬液と純水を洗浄機の直前で混合することで、所定の流量と濃度を有する洗浄液が調合される。このように、洗浄液はＣＭＰ装置内の洗浄機直前で調合して洗浄機に供給されるので、洗浄液の流量と濃度が途中で変動するおそれはない。

請求項２記載の発明は、上記薬液貯溜タンクの数が２つであり、２つの薬液貯溜タンクは交互に使用できるように並列に配置されている請求項１記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置を提供する。

この構成によれば、２つの薬液貯溜タンクＴ１，Ｔ２を交互に使用して、一方の薬液貯溜タンクＴ１から調合に必要な流量の薬液を供給する。その間、充填量が所定値以下に低下している薬液貯溜タンクＴ２には薬液が充填される。充填中、薬液貯溜タンクＴ２内の薬液に脈動が発生するが、調合に必要な薬液は、静置状態にある薬液貯溜タンクＴ１から送り出されるので、洗浄液の調合工程において前記脈動により影響を受けることはない。

請求項３記載の発明は、上記薬液及び純水は、上記薬液ライン及び純水ラインの途中に夫々設けた流量計により測定されたデータに基づいて流量制御されるように構成されている請求項１又は２記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置を提供する。

この構成によれば、薬液ラインを流れる薬液の流量は薬液用流量計により測定され、この測定データに基づいて薬液の流量を最適量に制御する。前記同様に、純水ラインを流れる純水の流量も、純水用該流量計で測定されたデータに基づいて制御される。従って、薬液ライン及び純水ラインを流れる薬液及び純水は、何らかの要因で流量が変動した場合でも、リアルタイムで流量を把握しながら、適正な流量に瞬時に制御補正される。

請求項４記載の発明は、上記薬液貯溜タンク内の薬液は、該薬液貯溜タンク内の上部空間に所定圧の不活性ガスを供給して圧送するように構成されている請求項１又は２記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置を提供する。

この構成によれば、薬液貯溜タンク内の薬液を送り出す場合、所定圧に設定された窒素、ヘリウム等の不活性ガスを薬液貯溜タンク内の上部空間に供給することで、薬液貯溜タンク内の薬液が薬液ラインの合流部に向けて必要量だけ圧送される。

請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置を使用した洗浄液供給方法であって、前記ＣＭＰ装置内に設置された洗浄機の近傍で所定量の薬液と純水を合流させて混合することにより、所定濃度の洗浄液を洗浄機の直前で調合し、該調合された洗浄液を前記洗浄機に供給するＣＭＰ装置における洗浄液供給方法を提供する。

この方法によれば、所定の流量に制御された薬液と純水は、ＣＭＰ装置内の洗浄機の直前にて合流・混合することにより、所定濃度の洗浄液が必要量だけ調合され、該調合された洗浄液は洗浄機に供給される。即ち、本発明の洗浄液供給方法では、所定流量の薬液と純水をインラインで調合することで、所定濃度を有する洗浄液が洗浄機の直前で製造される。

請求項１記載の発明は、ＣＭＰ装置内に設けた洗浄機の直前で薬液と純水を合流・混合して洗浄液を調合するので、従来のＣＭＰ装置の外部で製造した洗浄液に比べて、洗浄液の流量と濃度の双方が安定し、ウェハ洗浄工程における洗浄性能が著しく高められる効果がある。

又、薬液ラインには薬液貯溜タンクを設置しているので、例えば、薬液を空圧駆動用ポンプで圧送する場合でも、圧送に伴う脈動によって洗浄液の流量と濃度が変動することを効果的に防止することができる。

請求項２記載の発明は、２つの薬液貯溜タンクを交互に使用することにより、２つの薬液貯溜タンクで薬液の充填と送出を独立に行えるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、薬液の充填に伴う脈動の影響を受けずに、所定量の薬液を常に正確に送出することができる。

請求項３記載の発明は、薬液ライン及び純水ラインを流れる薬液及び純水は、リアルタイムで流量を把握しながら瞬時に制御補正できるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、洗浄液の流量と濃度を一層精度良くコントロールできるメリットを有する。

請求項４記載の発明は、所定圧の不活性ガスにより薬液貯溜タンク内の薬液を薬液ラインに圧送するので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、所要量の薬液を常に安定して正確に送り出すことができる。

請求項５記載の発明は、ＣＭＰ装置内に設けた洗浄機の直前で薬液と純水を混合して洗浄液をインライン調合するので、ＣＭＰ装置の外部で洗浄液を調合する従来方法に比べて、洗浄液の流量と濃度の双方が安定し、ＣＭＰ装置のウェハ洗浄工程における洗浄性能を著しく向上させることができる。

本発明は、ＣＭＰ装置の洗浄機に供給される洗浄液の濃度と流量を安定させるという目的を達成するため、薬液と純水が調合された洗浄液をＣＭＰ装置内の洗浄機に供給する洗浄液調合装置において、薬液貯溜タンク及び薬液用流量制御弁を設置して成る薬液ラインが前記洗浄機に接続され、且つ、該薬液ラインにおける該洗浄機の近傍部に、純水用流量制御弁を有する純水ラインが接続され、該接続部にて所定流量の薬液と純水を合流させて混合することにより、所定濃度の洗浄液が洗浄機の直前で調合されるように構成したことによって実現した。

以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図４に従って説明する。本実施例は、薬液ラインに設けた薬液系メイン配管を３つに分岐して、各分岐配管にて薬液と純水を合流させることにより、所定濃度の洗浄液を調合しているが、薬液系メイン配管の分岐数は３つに限定されず、又、分岐させない構成も可能である。

図１はＣＭＰ装置１の全体構成を示す平面図である。同図に示すように、ＣＭＰ装置１内には、複数の洗浄部（スクライバ）２を備えた洗浄機３が設置され、該洗浄機３の横には洗浄液調合装置（インラインミキサー）４が配設されている。この洗浄液調合装置４は所定量の薬液と純水を混合して所定濃度の洗浄液を調合し、該調合された洗浄液は、ウェハの洗浄工程時に直接洗浄機３に送られて使用される。

洗浄液調合装置４には前記洗浄部２と対応する複数の操作パネル５を備えている。各操作パネル５は、薬液と純水の調合比や流量などのデータを設定する操作入力部６と、該操作入力部６に入力されたデータ値、並びに、洗浄液調合装置４の運転状況などを表示する画面表示部７を有している。更に、洗浄液調合装置４には薬液及び純粋の配管ライン、並びに、該配管ラインに設けられたバルブ類やセンサ等の作動を制御するための調合制御部１４（図２参照）が設けられ、該調合制御部１４は操作パネル５により操作される。

図２は洗浄液調合装置４の全体構成を示す配管系等図である。同図に示すように、洗浄機３の近傍（直前）には、薬液系ラインと純粋系ラインとが合流する複数（図示例では３個）の合流部８ａ〜８ｃが設けられ、各合流部８ａ〜８ｃにて所定流量の薬液と純水を互いに合流・混合させることで所定濃度の洗浄液が調合される。該調合された洗浄液は、洗浄機３の各洗浄部２に別々に供給されるように構成されている。

次に、洗浄液調合装置４の具体的な配管構成について詳述する。図２において、符号１０及び１１は薬液が充填貯溜される薬液貯溜タンクであり、各薬液貯溜タンク１０，１１には、その内部に貯溜された薬液の高さを自動測定する液位センサ１２，１３が設けられ、該測定されたデータは後述の調合制御部１４に随時送信される。

薬液貯溜タンク１０の底部と薬液貯溜タンク１１の底部とは、連結管１５を介して相互に連通接続されている。又、連結管１５の中間合流部には電磁式の三方切換弁１６が設置され、更に、該三方切換替弁１６には薬液系メイン配管１７の一端部が接続されている。

又、薬液貯溜タンク１０，１１には夫々、配管１８を介して薬液供給源（図示せず）が連通接続されていると共に、該配管１８の途中には電磁式の三方切換弁１９が設置されている。従って、電磁式の三方切換弁１９により、配管１８と薬液貯溜タンク１０又は１１とを互いに連通させることで、薬液供給源からの薬液が薬液貯溜タンク１０又は１１に供給充填される。

本実施例の薬液充填は窒素（不活性ガス）による圧送方式が採用されている。具体的には、各薬液貯溜タンク１０，１１の上部には夫々、窒素系配管２１，２２を介して窒素供給源（図示せず）が連通接続されていると共に、この窒素系配管２１，２２の途中にはそれぞれ電磁式の三方切換弁２３，２４が設置されている。又、各三方切換弁２３，２４には夫々排気管２５，２６が接続されている。

従って、三方切換弁２３又は２４を介して設定圧の窒素を薬液貯溜タンク１０又は１１に供給することにより、薬液貯溜タンク１０又は１１に充填された薬液を薬液系メイン配管１７側に所定量ずつ圧送させることができる。この場合、余分な窒素は三方切換弁２３又は２４を介して排気管２５又は２６より外部に排出される。

図２に示すように、薬液系メイン配管１７の下流側は３本の薬液系分岐管２７〜２９に分岐され、各薬液系分岐管２７〜２９の下流側は夫々洗浄機３の各洗浄部２に接続されている。又、各薬液系配管２７〜２９には電磁式の開閉弁３０〜３２が設けられ、更に、各薬液系配管２７〜２９の開閉弁３０〜３２よりも下流側端部の近傍、即ち、洗浄機３直前の合流部８ａ〜８ｃには電磁式の三方切換弁３３〜３５が夫々設けられている。

又、薬液系分岐管２７における開閉弁３０と三方切換弁３３との間には、流量計３７と流量制御弁（流量コントローラ）４０が下流方向にこの順序で配設されている。他の２本の薬液系分岐配管２８，２９についても前記同様に、開閉弁３１，３２と三方切換弁３４，３５との間には夫々、流量計３８，３９と流量制御弁４１，４２が下流方向にこの順序で配設されている。

更に、薬液系分岐管２７の流量制御弁４０には薬液用コントローラ４３が電気的に接続され、この薬液用コントローラ４３は前記流量計３７及び調合制御部１４に電気的に接続されている。従って、流量計３７で測定された流量（流速）データは、薬液用コントローラ４３に送られてアナログ信号に変換されて調合制御部１４に入力される。

而して、調合制御部１４は入力されたアナログ信号（測定データ）に基づき、薬液系分岐管２７を流れる薬液の流量を適正な設定値に制御すべく、指令信号を薬液用コントローラ４３に送信する。これにより、薬液用コントローラ４３を介して流量制御弁４０の開度が連続的に変化することで、薬液の流量が最適値に随時制御される。

他の２本の薬液系分岐管２８，２９の流量制御弁４１，４２も上記同様に電気制御系が接続されている。即ち、図３に示すように、各流量制御弁４１，４２には薬液用コントローラ４４，４５が電気的に接続され、各薬液用コントローラ４４，４５は前記流量計４１，４２及び調合制御部１４に電気的に接続されている。

従って、各流量計３８，３９で測定された流量（流速）データは、各薬液用コントローラ４４，４５を介して調合制御部１４に入力され、前記測定データに基づき薬液の流量を最適値に制御すべく、薬液用コントローラ４４，４５に指令信号を送信することで、流量制御弁３８，３９の開度が連続的に制御される。

次に、純水の配管系について説明する。純水系メイン配管４６の上流側には純水供給源（図示せず）が接続されている。この純水系メイン配管４６の下流側は３つの純水系分岐管４７〜４９に分岐され、各純水系分岐管４７〜４９の途中には開閉弁５０〜５２が設けられている。

更に、各純水系分岐管４７〜４９の下流側端部は、薬液系分岐管２７〜２９の下流側箇所に設置した三方切換弁３３〜３５に夫々接続されている。

従って、電磁式の三方切換弁３３〜３５を介して、薬液系分岐管２７〜２９と純水系分岐管４７〜４９を連通させることで、各合流部８ａ〜８ｃにおいて所定流量の薬液と純水が合流する。これにより、薬液と純水が所定の比率で混合されて洗浄液が調合され、この後、各合流部８ａ〜８ｃで調合された洗浄液は、洗浄機３の各洗浄部２に別々に供給される。

而して、前記洗浄液が適正な調合比率で調合されているか否は、別途設けモニターにて監視されている。該監視データは前記調合制御部１４に送信され、該調合制御部１４にて適正値に補正して、該補正内容に応じた指令信号を薬液用コントローラ４３〜４５に出力している。これにより、洗浄液の濃度と流量を適正値に制御補正している（後述参照）。ただし、制御補正方式はこれに限定されない。

又、純水系分岐管４７における開閉弁５０と三方切換弁３３との間には、流量計５３と流量制御弁（流量コントローラ）５６がこの順序で下流方向に直列に配設されている。他の２本の純水系分岐管４８，４９についても前記同様に、開閉弁５１，５２と三方切換弁３４，３５との間には、流量計５４，５５と流量制御弁５７，５８が配設されている。

前記純水系分岐管４７の流量制御弁５６には純水用コントローラ６０が電気的に接続され、この純水用コントローラ６０は、前記流量計５３及び調合制御部１４に電気的に接続されている。従って、流量計５３で測定された流量（流速）データは、純水用コントローラ６０に送られ、アナログ信号に変換されて調合制御部１４に入力される。

而して、調合制御部１４は入力された測定データに基づき、純水系分岐管４７を流れる純水の流量を適正な設定値に制御すべく、指令信号を純水用コントローラ６０に送信する。これにより、純水用コントローラ６０を介して流量制御弁５６の開度が連続的に変化することで、純水の流量が最適値に随時制御される。

他の２本の純水系分岐管４８，４９の流量制御弁５７，５８は、上記同様に図４に示すように、電気制御系に接続されている。即ち、各流量制御弁５７，５８には純水用コントローラ６１，６２が電気的に接続され、更に、各純水用コントローラ６１，６２は前記流量計５４，５５及び調合制御部１４に電気的に接続されている。

従って、各流量計５４，５５で測定された流量（流速）データは、純水用コントローラ６１，６２を介して調合制御部１４に入力され、測定データに基づき純水の流量を適正値に制御すべく、純水用コントローラ６１，６２に指令信号を送信する。これにより、純水用コントローラ６１，６２を介して、流量制御弁５７，５８の開度が連続的に変化して、純水の流量が最適値に随時制御される。

尚、純水及び前記薬液の流量制御方式は特に限定されず、例えば、フィードバック制御又はＰＩＤ制御方式により流量制御を行うことができる。

上記洗浄液調合装置４における調合液の配管系は薬液と純水に区分され、薬液と純水が合流する合流部８ａ〜８ｃはＣＭＰ装置１の内側に配置されている。即ち、図１に示すように、ＣＭＰ装置１内の洗浄機３に設けた各洗浄部２の直前（各洗浄部２の洗浄液流入部近傍）にて薬液と純水が合流して、所定濃度の洗浄液が必要量だけ調合される。

斯くして、所定の流量と濃度を有する洗浄液がインライン調合にて製造される。特に、薬液系ラインには２つの薬液貯溜タンク１０，１１が設置され、該薬液貯溜タンク１０，１１は交互に使用される。例えば、一方の薬液貯溜タンク１０を使用している時に、他方の薬液貯溜タンク１１に薬液を充填することができる。

従って、充填中の薬液貯溜タンク１１に脈動が生じても、該脈動は使用中の薬液貯溜タンク１０には何らの影響も与えない。要するに、使用中の薬液貯溜タンク１０は脈動のない静置状態に常時維持されることにより、所定流量の薬液を正確に測定しながら純水と混合するので、薬液と純水をより正確な比率で調合することができる。

上記のように、２つの薬液貯溜タンク１０，１１を使用する主な理由は、外部設備から供給される薬液ラインは、薬品用の空気駆動式ポンプにより圧送される場合があり、この薬液ラインを直接取り込んだ場合ポンプによる圧送に伴う脈動の発生が避け難く、この脈動に起因して洗浄液の流量と濃度が変動することを防止するためである。

尚、薬液貯溜タンク１０又は１１のいずれか一方が所定量以上消費された場合は、既に薬液が満タンに充填され、且つ、脈動が停止している他方の薬液貯溜タンク１１又は１０を用いることができる。これにより、薬液充填時には洗浄液調合装置４の運転を中止することなく、連続して運転を続行させることができるので、洗浄効率の一層のアップを図ることができる。

図示例では、薬液ラインは、薬液貯溜タンク１０，１１の上部空間に窒素ガス等の不活性ガス（ヘリウム、ネオン等も使用可能）を圧送させることにより、薬液貯溜タンク１０，１１内の薬液を合流部８ａ〜８ｃに安定した状態で供給できる。又、純水ラインは純水供給源（外部設備）側より直接洗浄機３に接続して液量制御を行うが、この純水ラインの圧送においては脈動が発生しないので、該純水ラインに純水用貯溜タンクを設置する必要はない。

又、薬液ラインと純水ラインにおける流量制御は、例えば、超音波式の流量計３７〜３９，５３〜５５と流量制御弁４０〜４２，５６〜５８により行うが、特に、流量制御弁４０〜４２，５６〜５８としては、電気モータによる弁開度制御方式の流量制御弁を使用することで、より迅速かつ高精度な流量制御が可能になる。この場合、流量制御と同時に洗浄液の濃度制御も実行される。

以上説明した如く本実施例によれば、薬液と純水の調合を洗浄機３の直前で行うので、調合後の濃度が安定化し、実用に適した濃度の洗浄液が常に得られる。又、調合後の洗浄液の液量も安定化し、実用に適した液量の洗浄液が供給される。斯くして、ＣＭＰ装置１の外部で洗浄液を調合した場合に比べて、洗浄液の流量と濃度の双方が安定するので、ウェハ洗浄工程における洗浄性能が著しく高められる。

又、薬液ライン及び純水ラインを流れる薬液及び純水は、それらの流量をリアルタイムで把握しながら瞬時に制御補正できるので、洗浄液の流量と濃度を一層精度良くコントロールすることができる。

本実施例では、薬液貯溜タンク１０，１１内の薬液を薬液系メイン配管１７に供給する場合、所定圧に設定された窒素（不活性ガス）を薬液貯溜タンク１０，１１内の上部空間に供給することにより、薬液貯溜タンク１０，１１内の薬液が所要量ずつ圧送されるので、必要量の薬液を常に正確かつ安定して送り出すことができる。

本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施例を示し、ＣＭＰ装置の全体構成を示す平面図。 一実施例に係る洗浄液調合装置の全体構成を示す配管系統図。 一実施例に係る薬液ラインの流量制御系の構成を示す説明図。 一実施例に係る純水ラインの流量制御系の構成を示す説明図。

符号の説明

１ ＣＭＰ装置
２ 洗浄部
３ 洗浄機
４ 洗浄液調合装置
８ａ〜８ｃ 合流部
１０，１１ 薬液貯溜タンク
１２，１３ 液位センサ
１４ 調合制御部
１７ 薬液系メイン配管
２１，２２ 窒素系配管
２７〜２９ 薬液系分岐管
３０〜３２ 開閉弁
３３〜３５ 三方切換弁
３７〜３９ 流量計
４０〜４２ 流量制御弁（流量コントローラ）
４３〜４５ 薬液用コントローラ
４６ 純水系メイン配管
４７〜４９ 純水系分岐管
５０〜５２ 開閉弁
５３〜５５ 流量計
５６〜５８ 流量制御弁（流量コントローラ）
６０〜６２ 純水用コントローラ

Claims (5)

1. 薬液と純水が調合された洗浄液をＣＭＰ装置内の洗浄機に供給する洗浄液調合装置において、
   薬液貯溜タンク及び薬液用流量制御弁を設置して成る薬液ラインが前記洗浄機に接続され、且つ、該薬液ラインにおける該洗浄機の近傍部に、純水用流量制御弁を有する純水ラインが接続され、
   該接続部にて所定流量の薬液と純水を合流させて混合することにより、所定濃度の洗浄液が洗浄機の直前で調合されるように構成したことを特徴とするＣＭＰ装置における洗浄液調合装置。
2. 上記薬液貯溜タンクの数が２つであり、２つの薬液貯溜タンクは交互に使用できるように並列に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置。
3. 上記薬液及び純水は、上記薬液ライン及び純水ラインの途中に夫々設けた流量計により測定されたデータに基づいて流量制御されるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置。
4. 上記薬液貯溜タンク内の薬液は、該薬液貯溜タンク内の上部空間に所定圧の不活性ガスを供給して圧送するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置。
5. 請求項１，２，３又は４記載のＣＭＰ装置における洗浄液調合装置を使用した洗浄液供給方法であって、前記ＣＭＰ装置内に設置された洗浄機の近傍で所定量の薬液と純水を合流させて混合することにより、所定濃度の洗浄液を洗浄機の直前で調合し、該調合された洗浄液を前記洗浄機に供給することを特徴とするＣＭＰ装置における洗浄液供給方法。
   

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