JP2015083347A - スクライビング工具、スクライビング工具の製造方法、およびスクライブラインの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクライブラインを形成するための起点クラックをより確実に形成すること。【解決手段】スクライビング工具は、シャンクと、シャンクに取り付けられたダイヤモンド粒５１とを有する。ダイヤモンド粒５１には、端を有する稜線ＥＬが設けられている。ダイヤモンド粒５１は、第１の部分Ｐ１および第２の部分Ｐ２を含む。第１の部分Ｐ１は、稜線ＥＬの端に設けられた第１の突起Ｄ１と、第１の突起Ｄ１から稜線ＥＬに沿って延びる第１の直線部Ｌ１とを有する。第２の部分Ｐ２には、稜線ＥＬ上に第１の直線部Ｌ１につながって配置された凹部ＲＡが設けられている。第１の部分Ｐ１および第２の部分Ｐ２の間において第１の直線部Ｌ１と凹部ＲＡとが合わさることにより第２の突起Ｄ２が構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、スクライビング工具、スクライビング工具の製造方法、およびスクライブラインの形成方法に関し、特に、ダイヤモンド粒を用いたスクライビング工具、スクライビング工具の製造方法、およびスクライブラインの形成方法に関する。

フラットディスプレイパネルまたは太陽電池パネルなどの電気機器の製造において、たとえば、ガラス板、半導体ウエハ、サファイアウエハ、またはセラミックス板など、脆性材料から作られた基板を切断することがしばしば必要となる。この際に、スクライブ装置により基板にスクライブがしばしば行われる。すなわち基板表面にスクライブラインが形成される。スクライブラインは、基板の厚さ方向に少なくとも部分的に進行したクラックが、基板の表面上においてライン状に延びているもののことをいう。

クラックが厚さ方向に完全に進行している場合は、スクライブラインの形成のみでスクライブラインに沿って基板が完全に切断される。クラックが厚さ方向に部分的にしか進行していない場合は、スクライブラインの形成後に、ブレーク工程と称される応力付与がなされる。ブレーク工程によりクラックを厚さ方向に完全に進行させることで、スクライブラインに沿って基板が完全に切断される。

スクライブラインを形成するためのスクライビング工具として広く用いられているものとして、ダイヤモンドスクライビング工具がある。たとえば特開２０１１−２１９３０８号公報（特許文献１）によれば、ダイヤモンドスクライビング工具は、合成ダイヤモンド砥粒と、それを保持するシャンクとを有する。合成ダイヤモンド砥粒は、（１００）面と、隣接する２面の（１１１）面との交点をポイントとして有する。

特開２０１１−２１９３０８号公報

スクライブラインを形成するためには、まずそのきっかけとなる基板内部への亀裂（以下、起点クラックと称する）を発生させる必要がある。いったん起点クラックが形成されれば、そこからスクライブラインを基板上において容易に伸展させ得る。逆に言えば、起点クラックの形成なしには、基板上でスクライビング工具を走査しても、基板上に傷がつくだけに過ぎない。この傷のみでは、前述したブレーク工程において応力を付与しても基板を切断することはできず、そのような構成は本明細書における「スクライブライン」に相当するものではない。

起点クラックは基板の縁において特に形成しやすい。なぜならば、縁においては端面へスクライビング工具が傷をつけることにより基板内部への亀裂の発生が特に起こりやすいためである。しかしながら、たとえ縁上であっても、十分な傷が生じずに起点クラックが形成されないことがあった。言い換えれば、起点クラックを形成する工程の歩留まりが１００％ではなかった。よって起点クラックをより確実に形成する方法が望まれていた。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スクライブラインを形成するための起点クラックをより確実に形成することができるスクライビング工具、スクライビング工具の製造方法、およびスクライブラインの形成方法を提供することである。

本発明のスクライビング工具は、シャンクと、シャンクに取り付けられたダイヤモンド粒とを有する。ダイヤモンド粒には、端を有する稜線が設けられている。ダイヤモンド粒は、第１および第２の部分を含む。第１の部分は、稜線の端に設けられた第１の突起と、第１の突起から稜線に沿って延びる第１の直線部とを有する。第２の部分には、稜線上に第１の直線部につながって配置された凹部が設けられている。第１および第２の部分の間において第１の直線部と凹部とが合わさることにより第２の突起が構成されている。

好ましくは、ダイヤモンド粒は、凹部から稜線に沿って延在する第２の直線部を有する第３の部分をさらに含む。第１および第２の直線部は一の仮想直線上に位置する。

好ましくは、第１の直線部は３０μｍ超１００μｍ未満の長さを有する。好ましくは、凹部は稜線に沿って３０μｍ超１００μｍ未満の長さを有する。好ましくは、凹部は１０μｍ超５０μｍ未満の深さを有する。

本発明のスクライビング工具の製造方法は、次の工程を有する。突起が設けられた端を有する稜線が設けられたダイヤモンド粒が準備される。突起から離れた位置において稜線と交差するレーザ光をダイヤモンド粒へ照射することによって、稜線上に凹部が形成される。

本発明のスクライブラインの形成方法は、縁を有する主面が設けられた基板にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、以下の工程（１）〜（３）を有する。

（１）端を有する稜線が設けられたダイヤモンド粒が準備される。ダイヤモンド粒は第１および第２の部分を含む。第１の部分は、稜線の端に設けられた第１の突起と、第１の突起から稜線に沿って延びる第１の直線部とを有する。第２の部分には、稜線上に第１の直線部につながって配置された凹部が設けられている。第１および第２の部分の間において第１の直線部と凹部とが合わさることにより第２の突起が構成されている。

（２）基板の主面の縁に初期亀裂が形成される。初期亀裂を形成する工程は、縁にダイヤモンド粒の凹部を引っ掛ける工程と、凹部に引っ掛かった縁を第２の突起によって引っかく工程とを含む。

（３）主面上においてダイヤモンド粒の第１の部分を初期亀裂から走行させることによって、スクライブラインが伸展させられる。

上記スクライブラインの形成方法において好ましくは、ダイヤモンド粒は、凹部から稜線に沿って延在する第２の直線部を有する第３の部分をさらに含む。第１および第２の直線部は一の仮想直線上に位置している。初期亀裂を形成する工程は、凹部に引っ掛かった縁を第２の突起によって引っかく工程の前に、稜線上において第２の直線部上から凹部中へ基板の主面の縁を滑り込ませる工程をさらに含む。

本発明によれば、スクライブラインを形成するための起点クラックをより確実に形成することができる。

本発明の実施の形態１において初期亀裂からスクライブラインが伸展させられている様子を示す部分平面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略部分断面図である。 図２の矢印ＩＩＩの視点から見たダイヤモンド粒の平面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略部分断面図である。 図４の構成に寸法を付した図である。 本発明の実施の形態１におけるスクライブラインの形成方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１におけるスクライブラインの形成方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１におけるスクライブラインの形成方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１におけるスクライブラインの形成方法の第４工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１におけるスクライブラインの形成方法の第５工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態２におけるスクライビング工具の製造方法の一工程を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態３におけるスクライビング工具が有するダイヤモンド粒の構成を概略的に示す部分断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１および図２を参照して、はじめに本実施の形態の概要について説明する。シャンク５９とそれに取り付けられたダイヤモンド粒５１とを有するスクライビング工具５０が準備される。また縁ＥＧを有する主面ＦＣが設けられた基板４が準備される。ダイヤモンド粒５１が縁ＥＧに乗り上げることによって初期亀裂ＩＣが形成される。スクライビング工具５０が主面ＦＣ上をさらに走行することによって（図中、矢印Ｖ４）、初期亀裂ＩＣからスクライブラインＳＬが伸展される。これによりスクライブラインＳＬが形成される。

次にダイヤモンド粒５１の構成について詳述する。

図３を参照して、ダイヤモンド粒５１には、面Ｐ０と、面Ｐ０を取り囲む面Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄとが設けられている。面Ｐ１ａおよびＰ１ｂは、互いに隣り合った１対の面である。面Ｐ１ａおよびＰ１ｂの境界においてダイヤモンド粒５１には稜線ＥＬが設けられている。稜線ＥＬは、面Ｐ０につながる一方端（後述する突起Ｄ１の位置）と、他方端（図示せず）とを有する。稜線ＥＬ上の、一方端および他方端の各々から離れた位置に、凹部ＲＡが形成されている。凹部ＲＡの詳細については後述する。

なお面Ｐ１ｂとＰ１ｃとの対、面Ｐ１ｃとＰ１ｄとの対、および面Ｐ１ｄとＰ１ａとの対の各々についても同様である。好ましくは、結晶学的に言って、面Ｐ０は（００１）面であり、面Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄのそれぞれは、（１１１）面、（−１１１）面、（−１−１１）面および（１−１１）面である。

図４を参照して、ダイヤモンド粒５１は部分Ｐ１〜Ｐ３（第１〜第３の部分）を含む。部分Ｐ１は、稜線ＥＬの一方端に設けられた突起Ｄ１（第１の突起）と、突起Ｄ１から稜線ＥＬに沿って延びる直線部Ｌ１（第１の直線部）とを有する。部分Ｐ２には、稜線ＥＬ上に直線部Ｌ１につながって配置された凹部ＲＡが設けられている。部分Ｐ１およびＰ２の間において直線部Ｌ１と凹部ＲＡとが合わさることにより突起Ｄ２（第２の突起）が構成されている。

部分Ｐ３は、凹部ＲＡから稜線ＥＬに沿って延在する直線部Ｌ２（第２の直線部）を有する。部分Ｐ３およびＰ３の間において凹部ＲＡと直線部Ｌ２とが合わさることにより突起Ｄ３（第３の突起）が構成されている。直線部Ｌ１およびＬ２は仮想直線ＶＬ（一の仮想直線）上に位置する。これにより凹部ＲＡは仮想直線ＶＬ上に局所的に設けられている。上述した突起Ｄ１〜Ｄ３はいずれも、稜線ＥＬと平面または曲面とがなす角部であり、その先端は点状または微小な曲面とされている。

図５を参照して、好ましくは直線部Ｌ１は３０μｍ超１００μｍ未満の長さＭ１を有する。好ましくは凹部ＲＡは稜線ＥＬに沿って３０μｍ超１００μｍ未満の長さＭ２を有する。好ましくは凹部ＲＡは１０μｍ超５０μｍ未満の深さＭ３を有する。

次に、スクライブラインＳＬを形成するスクライブ方法の詳細について、以下に説明する。

まず、スクライビング工具５０（図２）が準備される。具体的には、シャンク５９（図２）に取り付けられたダイヤモンド粒５１（図５）が準備される。

図６を参照して、基板４が準備される。シャンク５９（図２）を移動させることによってダイヤモンド粒５１が待機位置に配置される。具体的には、ダイヤモンド粒５１の突起Ｄ１が基板４の主面ＦＣよりも高くに配置される。また突起Ｄ１〜Ｄ３が、主面ＦＣ上から外れて配置される。凹部ＲＡは縁ＥＧに面するように配置される。

図７を参照して、図中矢印Ｖ１に示すように、凹部ＲＡの全体が主面ＦＣよりも下に位置するようにダイヤモンド粒５１が下降される。このときの主面ＦＣから突起Ｄ１までの距離を切り込み量といい、通常１００μｍ以上に設定される。

図８を参照して、図中矢印Ｕ２に示すように、ダイヤモンド粒５１が基板４に向かって水平移動される。これによりダイヤモンド粒５１の直線部Ｌ２が基板４の縁ＥＧに接触する。この結果、ダイヤモンド粒５１が基板４に乗り上げる（図中矢印Ｖ２）。なおこの接触時に過度の衝撃が生じないようにするために、上記水平移動（図８の矢印Ｕ２）の速度は、スクライブラインＳＬ形成時（図１０の矢印Ｖ４）の速度よりも十分に小さくされることが好ましい。たとえば、前者が５ｍｍ／秒以上２０ｍｍ／秒以下程度であり、後者が３００ｍｍ／秒以上５００ｍｍ／秒以下程度である。ダイヤモンド粒５１が基板４に乗り上げた後の主面ＦＣから突起Ｄ１までの距離（実際にダイヤモンド粒が基板４に食い込む深さ）は１〜７μｍ程度となる。

次に、基板４の主面ＦＣの縁ＥＧに初期亀裂ＩＣが形成される。具体的には、以下の工程が行われる。

さらに図９を参照して、水平移動（図中矢印Ｕ３）が継続されることで、稜線ＥＬ上において直線部Ｌ２上から凹部ＲＡ中へ基板４の主面ＦＣの縁ＥＧが滑り込む。この際に、突起Ｄ３が縁ＥＧを引っかくことで縁ＥＧに傷を形成し得る。水平移動のさらなる進行とともに、縁ＥＧにダイヤモンド粒５１の凹部ＲＡが引っ掛けられ、そして、凹部ＲＡに引っ掛かった縁ＥＧが突起Ｄ２によって引っかかれる（図中、矢印Ｖ３）。

図１０を参照して、上記により、基板４の主面ＦＣの縁ＥＧに初期亀裂ＩＣが形成される。次に主面ＦＣ上においてダイヤモンド粒５１の部分Ｐ１の一部を（具体的には突起Ｄ１と直線部Ｌ１の一部とを）初期亀裂ＩＣから走行させることによって（図中矢印Ｖ４）、スクライブラインＳＬ（図１および図２）が伸展させられる。初期亀裂ＩＣの形成後、スクライブラインＳＬの形成中は、図示されているように、凹部ＲＡが基板４の外部に位置することが好ましい。

なお初期亀裂ＩＣおよびスクライブラインＳＬの各々は、ダイヤモンド粒５１を基板４の主面ＦＣ上へ適当な荷重で押しつけつつ水平方向（図８〜図１０における右方向）に移動させることによって連続的に形成し得る。矢印Ｖ２（図８）およびＶ３（図９）が含む微小な上下動は、上記荷重が適当に選択されていれば、特段の制御なしに自動的に生じる。

本実施の形態によれば、凹部ＲＡに引っ掛かった縁ＥＧ（図９）が突起Ｄ２によって引っかかれる。これにより初期亀裂ＩＣ（図１０）をより確実に形成することができる。また凹部ＲＡに引っ掛かった縁ＥＧを突起Ｄ２によって引っかく前に、直線部Ｌ２上から凹部ＲＡ中へ基板４の縁ＥＧが滑り込む。この際に、突起Ｄ３が縁ＥＧを引っかくことで傷を形成してもよい。この傷の発生により、初期亀裂ＩＣをさらにより確実に形成することができる。

直線部Ｌ１が３０μｍ超の長さＭ１（図５）を有することにより、初期亀裂ＩＣ形成完了後、スクライブに適切な荷重および切り込み深さでスクライブラインＳＬが形成される際（図１０）に、凹部ＲＡが基板４から十分に離れる。これにより凹部ＲＡがスクライブラインＳＬの形成に影響することを避けやすくなる。直線部Ｌ１が１００μｍ未満の長さＭ１（図５）を有することにより、突起Ｄ２が縁ＥＧに確実に接触することとなる。仮に長さＭ１が過度に大きいと、スクライブに適切な荷重および切り込み深さを設定した時点で突起Ｄ２が基板４の主面ＦＣよりも上に位置する可能性が高く、その場合、縁ＥＧに傷をつけることができなくなる。

凹部ＲＡが稜線ＥＬに沿って３０μｍ超の長さＭ２（図５）を有することにより、基板４の縁ＥＧにダイヤモンド粒５１の凹部ＲＡをより確実に引っ掛けることができる。凹部ＲＡが稜線ＥＬに沿って１００μｍ未満の長さＭ２（図５）を有することにより、稜線ＥＬ上において直線部Ｌ２上から凹部ＲＡ中へ基板４の主面ＦＣの縁ＥＧが滑り込むことで突起Ｄ３が縁ＥＧを引っかくことにより傷を形成する位置と、突起Ｄ２によって引っかかれる位置とのずれを小さくすることができる。これにより、両作用を縁ＥＧの同一箇所に与えやすくなる。よって初期亀裂ＩＣをさらにより確実に形成することができる。

凹部ＲＡが１０μｍ超の深さＭ３（図５）を有することにより、初期亀裂ＩＣを形成するのに十分に突出した突起Ｄ２によって基板４の縁ＥＧが引っかかれる。これにより初期亀裂ＩＣをさらにより確実に形成することができる。凹部ＲＡが５０μｍ未満の深さＭ３（図５）を有することで、凹部ＲＡをより容易に形成することができる。

なお本実施の形態においては、図７に示すように、凹部ＲＡの全体が主面ＦＣよりも下に位置するようにダイヤモンド粒５１が下降されるが、その代わりに、凹部ＲＡの一部が主面ＦＣよりも下に位置するようにダイヤモンド粒５１が下降されてもよい。この場合、その後のダイヤモンド粒５１の水平移動（図９：Ｕ３）によって、縁ＥＧが凹部ＲＡ内に侵入する。その後、上述した図９以降の工程が行われる。

この変形例によれば、基板４への突起Ｄ３の接触なしに、突起Ｄ２が縁ＥＧを引っかくという１回の作用のみによって初期亀裂ＩＣが形成される。よって、２回以上の作用によって初期亀裂ＩＣを形成しようとする場合と異なり、位置ずれに起因して２カ所以上に初期亀裂ＩＣを形成してしまうことがない。不必要な箇所に初期亀裂ＩＣが形成されていると、意図しない亀裂の伸展が生じ得る。

なお上記の説明においては基板４に対してダイヤモンド粒５１が移動するが、同様の相対移動が得られる限り、ダイヤモンド粒５１に対して基板４が移動したり、または両方が移動したりしてもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、上述した実施の形態１のスクライビング工具５０（図２）の製造方法について説明する。

図１１を参照して、シャンク５９（図２）に取り付けられたダイヤモンド粒５１が準備される。ダイヤモンド粒５１には、実施の形態１で説明したように、突起Ｄ１が設けられた端を有する稜線ＥＬが設けられている。なおこの時点では未だ凹部ＲＡ（図３）は形成されていない。

次に、突起Ｄ１から離れた位置において稜線ＥＬと交差するレーザ光ＬＬが、ダイヤモンド粒５１へ照射される。これにより生じるレーザアブレーションによって、稜線ＥＬ上に凹部ＲＡ（図３）が形成される。

本実施の形態によれば、ダイヤモンド粒５１を容易に製造することができる。なおダイヤモンド粒５１は、上述したレーザアブレーションの後にシャンク５９（図２）に取り付けられてもよい。

（実施の形態３）
図１２を参照して、本実施の形態のスクライビング工具は、ダイヤモンド粒５１（実施の形態１：図４）の代わりに、ダイヤモンド粒５２を有する。ダイヤモンド粒５２には、凹部ＲＡ（図４）の代わりに、凹部ＲＢが設けられている。言い換えれば部分Ｐ２には、稜線ＥＬ上に直線部Ｌ１につながって配置された凹部ＲＢが設けられている。部分Ｐ１およびＰ２の間において直線部Ｌ１と凹部ＲＢとが合わさることにより突起Ｄ２が構成されている。本実施の形態においては、凹部ＲＢは、稜線ＥＬのうち突起Ｄ１が位置する一方端と反対の他方端（図１２において図示せず）まで延びている。言い換えれば、部分Ｐ３（図４）が設けられておらず、よって突起Ｄ３（図４）も設けられていない。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、ダイヤモンド粒５２は突起Ｄ３を有さず、突起Ｄ２が縁ＥＧを引っかくという１回の作用のみによって初期亀裂ＩＣが形成される。よって、２回以上の作用によって初期亀裂ＩＣを形成しようとする場合と異なり、位置ずれに起因して２カ所以上に初期亀裂ＩＣを形成してしまうことがない。不必要な箇所に初期亀裂ＩＣが形成されていると、意図しない亀裂の伸展が生じ得る。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

４ 基板
５０ スクライビング工具
５１，５２ ダイヤモンド粒
５９ シャンク
Ｄ１〜Ｄ３ 突起（第１〜第３の突起）
ＥＧ 縁
ＥＬ 稜線
ＦＣ 主面
ＩＣ 初期亀裂
Ｌ１，Ｌ２ 直線部（第１および第２の直線部）
ＬＬ レーザ光
Ｐ１〜Ｐ３ 部分（第１〜第３の部分）
ＲＡ，ＲＢ 凹部
ＳＬ スクライブライン
ＶＬ 仮想直線

Claims (8)

1. シャンクと、
   前記シャンクに取り付けられたダイヤモンド粒と、を備え、前記ダイヤモンド粒には、端を有する稜線が設けられており、前記ダイヤモンド粒は、
   前記稜線の前記端に設けられた第１の突起と、前記第１の突起から前記稜線に沿って延びる第１の直線部と、を有する第１の部分と、
   前記稜線上に前記第１の直線部につながって配置された凹部が設けられた第２の部分と、を含み、
   前記第１および第２の部分の間において前記第１の直線部と前記凹部とが合わさることにより第２の突起が構成されている、スクライビング工具。
2. 前記ダイヤモンド粒は、前記凹部から前記稜線に沿って延在する第２の直線部を有する第３の部分をさらに含み、前記第１および第２の直線部は一の仮想直線上に位置する、請求項１に記載のスクライビング工具。
3. 前記第１の直線部は３０μｍ超１００μｍ未満の長さを有する、請求項１または２に記載のスクライビング工具。
4. 前記凹部は前記稜線に沿って３０μｍ超１００μｍ未満の長さを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクライビング工具。
5. 前記凹部は１０μｍ超５０μｍ未満の深さを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクライビング工具。
6. 突起が設けられた端を有する稜線が設けられたダイヤモンド粒を準備する工程と、
   前記突起から離れた位置において前記稜線と交差するレーザ光を前記ダイヤモンド粒へ照射することによって、前記稜線上に凹部を形成する工程とを備える、スクライビング工具の製造方法。
7. 縁を有する主面が設けられた基板にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、
   端を有する稜線が設けられたダイヤモンド粒を準備する工程を備え、前記ダイヤモンド粒は、前記稜線の前記端に設けられた第１の突起と前記第１の突起から前記稜線に沿って延びる第１の直線部とを有する第１の部分と、前記稜線上に前記第１の直線部につながって配置された凹部が設けられた第２の部分とを含み、前記第１および第２の部分の間において前記第１の直線部と前記凹部とが合わさることにより第２の突起が構成されており、さらに
   前記基板の前記主面の前記縁に初期亀裂を形成する工程を備え、前記初期亀裂を形成する工程は、前記縁に前記ダイヤモンド粒の前記凹部を引っ掛ける工程と、前記凹部に引っ掛かった前記縁を前記第２の突起によって引っかく工程とを含み、さらに
   前記主面上において前記ダイヤモンド粒の前記第１の部分を前記初期亀裂から走行させることによってスクライブラインを伸展させる工程を備える、スクライブラインの形成方法。
8. 前記ダイヤモンド粒は、前記凹部から前記稜線に沿って延在する第２の直線部を有する第３の部分をさらに含み、前記第１および第２の直線部は一の仮想直線上に位置しており、
   前記初期亀裂を形成する工程は、前記凹部に引っ掛かった前記縁を前記第２の突起によって引っかく工程の前に、前記稜線上において前記第２の直線部上から前記凹部中へ前記基板の前記主面の前記縁を滑り込ませる工程をさらに含む、請求項７に記載のスクライブラインの形成方法。

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