JP2018072189A - 基板検査装置および基板検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロービングの際に移動させるべきプローブの移動量を高精度に特定する。【解決手段】載置面に沿った方向にプローブを移動させてプロービングを行うプロービング機構と、基板の標識Ｍを撮像する撮像部と、プロービングの際の載置面に沿った方向のプローブの移動量を撮像画像Ｇｉに基づいて特定する処理部と、標識Ｍを含む撮像画像Ｇｉ内の一部の領域である領域Ｆ１の画像で構成された比較用画像Ｇｃの比較用画像データＤｃを記憶する記憶部とを備え、処理部は、載置面に載置された検査対象の基板についての撮像画像Ｇｉ内における比較用画像Ｇｃと一致する画像の領域である領域Ｆ２を検索する第１処理と、領域Ｆ２内における標識Ｍの画像の重心Ｃｇの位置Ｐ２を特定する第２処理とを実行し、重心Ｃｇの位置Ｐ２と予め規定された設計上の重心の規定位置Ｐ１との位置ずれ量Ａｍに基づいて移動量を特定する。【選択図】図５

Description

本発明は、基板に設けられている標識を撮像した撮像画像に基づいて特定した移動量でプローブを移動させてプロービングを行って基板を検査する基板検査装置および基板検査方法に関するものである。

この種の基板検査装置として、下記特許文献１において出願人が開示した回路基板検査装置が知られている。この回路基板検査装置を含むこの種の基板検査装置では、基板を載置部の載置面に取り付ける際の位置ずれ量（以下、「基板の位置ずれ量」ともいう）を相殺して規定位置にプローブを正確にプロービングさせるために、検査に先立って基板の位置ずれ量を特定する。具体的には、載置面に取り付けた状態において、基板に予め設けられている位置ずれ検出用の標識（マーク）の上方に撮像部を移動させて標識を撮像させ、その撮像画像に基づいて基板の位置ずれ量を特定する。

より具体的には、例えば、良品の基板を撮像した撮像画像から、標識を中心とする矩形の領域の画像を選択し（切り出し）、比較用画像として生成して記憶部に予め記憶させる。次いで、検査対象の基板を撮像し、その撮像画像内における比較用画像と同一の領域を検索する。続いて、検索した同一の領域の中心の位置を標識の重心の位置として特定する。次いで、特定した標識の重心の位置と標識の重心の設計上の位置とのずれ量を基板の位置ずれ量として特定する。

特開平６−３３１６５３号公報（第３頁、第１−３図）

ところが、従来の基板検査装置には、改善すべき以下の課題がある。具体的には、従来の基板検査装置では、検査対象の基板の撮像画像内における比較用画像と同一の領域の中心の位置を標識の重心の位置として特定している。この場合、比較用画像を生成する際に、標識を中心とする矩形の領域の画像を選択しているが、領域の選択は、人手による作業のため、標識が矩形の領域の中心に位置しているか否かが、作業者の感覚によって異なることがあり、矩形の領域の中心が標識の重心とは異なることがある。このため、従来の基板検査装置には、検査対象の基板における標識の重心の位置のずれ量を正確に特定することが困難となることに起因して、プロービングの際に移動させるべきプローブの移動量を高精度に特定することが困難となるおそれがあり、この点の改善が望まれている。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、プロービングの際に移動させるべきプローブの移動量を高精度に特定し得る基板検査装置および基板検査方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の基板検査装置は、基板が載置される載置面に沿った方向にプローブを移動させてプロービングを行うプロービング機構と、前記基板に設けられている標識を撮像する撮像部と、前記プロービングの際の前記載置面に沿った方向の前記プローブの移動量を前記撮像部によって撮像された撮像画像に基づいて特定する特定処理を実行する処理部とを備えて前記基板を検査する基板検査装置であって、前記標識を含む前記撮像画像内の一部の領域である第１領域の画像で構成された比較用画像の画像データを記憶する記憶部を備え、前記処理部は、前記特定処理において、前記載置面に載置された検査対象の前記基板についての前記撮像画像内における前記画像データに基づく前記比較用画像と一致する画像の領域である第２領域を検索する第１処理と、前記第２領域内における前記標識の画像の重心の位置を特定する第２処理とを実行し、当該第２処理によって特定した前記重心の位置と予め規定された設計上の当該重心の位置との位置ずれ量に基づいて前記移動量を特定する。

また、請求項２記載の基板検査装置は、請求項１記載の基板検査装置において、前記記憶部は、平面視円形の前記標識を含む前記第１領域の画像で構成された前記比較用画像の前記画像データを記憶する。

また、請求項３記載の基板検査方法は、載置面に載置された基板に設けられている標識を撮像し、プロービングの際の前記載置面に沿った方向のプローブの移動量を前記撮像した撮像画像に基づいて特定する特定処理を実行し、前記特定した移動量で前記プローブを移動させて前記プロービングを行って前記基板を検査する基板検査方法であって、前記標識を含む前記撮像画像内の一部の領域である第１領域の画像で構成された比較用画像の画像データを生成し、前記特定処理において、前記載置面に載置された検査対象の前記基板についての前記撮像画像内における前記画像データに基づく前記比較用画像と一致する画像の領域である第２領域を検索する第１処理と、前記第２領域内における前記標識の画像の重心の位置を特定する第２処理とを実行し、当該第２処理によって特定した前記重心の位置と予め規定された設計上の当該重心の位置との位置ずれ量に基づいて前記移動量を特定する。

また、請求項４記載の基板検査方法は、請求項３記載の基板検査方法において、平面視円形の前記標識を含む前記第１領域の画像で構成された前記比較用画像の前記画像データを生成する。

請求項１記載の基板検査装置、および請求項３記載の基板検査方法では、検査対象の基板についての撮像画像内における比較用画像と一致する画像の領域である第２領域を検索する第１処理と、第２領域内における標識の画像の重心の位置を特定する第２処理とを実行し、第２処理によって特定した重心の位置と重心の設計上の位置との位置ずれ量に基づいてプローブの移動量を特定する。このため、この基板検査装置および基板検査方法によれば、比較用画像の第１領域の中心に標識が位置しているか否かが比較用画像を生成する作業を行った作業者によって異なっているとしても、重心の位置を正確に特定することができる結果、基板の位置ずれ量を正確に特定することができる。また、この基板検査装置および基板検査方法では、第１処理で検索した第２領域を対象として第２処理を実行している。つまり、第２処理の対象範囲を第１処理によって絞り込んでいる。このため、対象範囲を絞り込まずに第２処理を実行する構成および方法とは異なり、例えば、標識の周囲に標識と同色の標識以外の画像が映り込んでいるときに、その影響によって重心の位置を正確に特定することが困難となる事態を確実に防止することができる。したがって、この基板検査装置および基板検査方法によれば、プロービングの際に移動させるべきプローブの移動量を高精度に特定することができる。

また、請求項２記載の基板検査装置、および請求項４記載の基板検査方法によれば、平面視円形の標識を含む第１領域の画像で構成された比較用画像の画像データを生成することにより、第２処理において第２領域内における標識の画像の重心の位置を特定する際に、標識が複雑な形状である場合と比較して、重心の位置をより正確に特定することができるため、プロービングの際に移動させるべきプローブの移動量をさらに高精度に特定することができる。

基板検査装置１の構成を示す構成図である。 撮像画像Ｇｉの表示画面図である。 撮像画像Ｇｉ内における比較用画像Ｇｃ、領域枠画像Ｇｆおよび操作用画像Ｇｏの表示画面図である。 特定処理５０のフローチャートである。 特定処理５０を説明する説明図である。

以下、基板検査装置および基板検査方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、基板検査装置の一例としての図１に示す基板検査装置１の構成について説明する。基板検査装置１は、同図に示すように、載置台１１、第１移動機構１２、第２移動機構１３、撮像部１４、操作部１５、検査部１６、記憶部１７、表示部１８および処理部１９を備えて、後述する基板検査方法に従って基板１００を検査可能に構成されている。なお、第１移動機構１２および第２移動機構１３によってプロービング機構が構成される。

載置台１１は、図１に示すように、載置面１１ａに載置された基板１００を図外のクランプで固定して保持可能に構成されている。

第１移動機構１２は、処理部１９の制御に従い、載置台１１の載置面１１ａに対して接離する方向（図１に示すＺ方向）にプローブ２１（同図参照）を移動させて、基板１００に設けられているプロービングポイントにプローブ２１を接触させるプロービングを行う。

第２移動機構１３は、処理部１９の制御に従い、載置台１１の載置面１１ａに沿った方向（図１に示すＸ方向、およびＸ方向に直交するＹ方向：以下、Ｘ方向およびＹ方向を合わせて「ＸＹ方向」ともいう）に第１移動機構１２および撮像部１４を移動させる。この場合、第２移動機構１３は、第１移動機構１２および撮像部１４をＸＹ方向に一度に（同時に）移動させる。

撮像部１４は、例えば単焦点のカメラで構成され、第１移動機構１２の近傍に配置されて、第１移動機構１２と共に第２移動機構１３によってＸＹ方向に沿って移動させられる。また、撮像部１４は、処理部１９の制御に従い、載置面１１ａの上方から載置面１１ａ側（載置面１１ａに載置されている基板１００）を撮像する。

操作部１５は、各種のスイッチ、キーおよびポインティングデバイス等を備えて各種の指定操作や各種の指示操作を行うことが可能に構成されている。具体的には、操作部１５は、後述する比較用画像Ｇｃを生成する際にその比較用画像Ｇｃの領域Ｆ１（第１領域に相当し、図３に示す領域枠画像Ｇｆで画定される矩形の領域）を指定する指定操作や、図４に示す特定処理５０の実行を指示する指示操作などを行うことが可能に構成されている。

検査部１６は、処理部１９の制御に従い、基板１００にプロービングさせられたプローブ２１を介して入力する電気信号に基づき、基板１００の検査を実行する。

記憶部１７は、基板１００に設けられている標識Ｍの重心Ｃｇの規定位置Ｐ１（設計上の位置：図５参照）を示すデータと、基板１００を検査する際にプローブ２１をプロービングさせるプロービングポイントの位置を示すデータとを含んで構成された基板データＤｂを記憶する。また、記憶部１７は、処理部１９によって生成される比較用画像Ｇｃについての比較用画像データＤｃ（画像データに相当する）を記憶する。

表示部１８は、処理部１９の制御に従い、撮像部１４によって撮像された撮像画像Ｇｉ（図２参照）を表示する。また、表示部１８は、処理部１９の制御に従い、撮像画像Ｇｉ内に矩形の領域枠画像Ｇｆ（図３参照）を表示させると共に、領域枠画像Ｇｆの大きさや位置を指定する際に用いる操作用画像Ｇｏ（同図参照）を撮像画像Ｇｉ内に表示させる。また、表示部１８は、処理部１９の制御に従い、検査部１６による検査の結果を示す画像を表示する。

処理部１９は、基板検査装置１を構成する各部を制御する。また、処理部１９は、図３に示す比較用画像Ｇｃを生成する生成処理を実行する。また、処理部１９は、図４に示す特定処理５０を実行して、プローブ２１を基板１００のプロービングポイントにプロービングさせる際のＸＹ方向（載置面１１ａに沿った方向）のプローブ２１の移動量を特定する。

次に、基板検査装置１を用いて基板１００についての検査を行う基板検査方法について、添付図面を参照して説明する。なお、基板１００には、円形の孔が形成されており、この孔が標識Ｍ（円形の標識Ｍ）として用いられる。

検査に先立ち、基板１００を載置台１１の載置面１１ａに載置したときの実際の基板１００の位置と、基板１００が位置すべき規定位置との位置ずれ量（図５に示す位置ずれ量Ａｍに相当する）を特定する際に用いる比較用画像Ｇｃについての比較用画像データＤｃを生成する。具体的には、図１に示すように、比較用画像Ｇｃを生成するための基板１００（良品基板）を載置台１１の載置面１１ａに載置して図外のクランプで基板１００を固定する。次いで、操作部１５を操作して生成処理の実行を指示し、これに応じて、処理部１９が生成処理を実行する。

この生成処理では、処理部１９は、記憶部１７から基板データＤｂを読み出して、標識Ｍの重心Ｃｇの規定位置Ｐ１を基板データＤｂに基づいて特定する。続いて、処理部１９は、第１移動機構１２を制御して、規定位置Ｐ１の上方に撮像部１４を移動させる。

次いで、処理部１９は、撮像部１４を制御して、基板１００の表面における標識Ｍを含む領域を撮像させる。続いて、処理部１９は、図２に示すように、撮像部１４によって撮像された撮像画像Ｇｉを表示部１８に表示させる。次いで、処理部１９は、図３に示すように、予め規定されたサイズの矩形の領域枠画像Ｇｆを撮像画像Ｇｉ内に表示させる。また、処理部１９は、同図に示すように、操作用画像Ｇｏを撮像画像Ｇｉ内に表示させる。

続いて、作業者が、操作部１５のポインティングデバイス等を用いて操作用画像Ｇｏ内の矢印キー等を操作して、領域枠画像Ｇｆの位置、領域枠画像Ｇｆのサイズ、領域枠画像Ｇｆ内で原点とする位置を指定する。この場合、標識Ｍの画像を領域枠画像Ｇｆで取り囲み、かつ標識Ｍの画像が領域枠画像Ｇｆの中央部に位置するように領域枠画像Ｇｆの位置およびサイズを指定する。また、原点の位置を、一例として、領域枠画像Ｇｆの中心の位置に指定する。

次いで、作業者が操作用画像Ｇｏ内の決定キーを操作したときには、処理部１９は、標識Ｍの画像を含む矩形の領域枠画像Ｇｆで囲まれた矩形の領域Ｆ１（第１領域）の画像である比較用画像Ｇｃ（図３参照）についての比較用画像データＤｃを生成して記憶部１７に記憶させる。この場合、比較用画像Ｇｃは、標識Ｍの画像と、領域Ｆ１内における標識Ｍの周囲の画像とを含んで構成されている。なお、図３では、領域枠画像Ｇｆが図示されているが、比較用画像Ｇｃには領域枠画像Ｇｆは含まれていない。以上により、処理部１９による生成処理が終了する。

続いて、検査対象の基板１００の検査を実行する。具体的には、検査対象の基板１００を載置台１１の載置面１１ａに載置して固定し、次いで、操作部を操作して、処理部１９に対して検査処理の実行を指示する。この検査処理では、処理部１９は、まず、図４に示す特定処理５０を実行する。

この特定処理５０では、処理部１９は、記憶部１７から基板データＤｂを読み出して、標識Ｍの重心Ｃｇの規定位置Ｐ１を基板データＤｂに基づいて特定する（ステップ５１）。続いて、処理部１９は、第１移動機構１２を制御して、規定位置Ｐ１の上方に撮像部１４を移動させ、次いで、撮像部１４を制御して、基板１００の表面における標識Ｍを含む領域を撮像させる（ステップ５２）。

続いて、処理部１９は、記憶部１７から比較用画像データＤｃを読み出す（ステップ５３）。次いで、処理部１９は、比較用画像データＤｃに基づく比較用画像Ｇｃを用いて第１処理を実行する（ステップ５４）。この第１処理では、処理部１９は、ステップ５２において撮像部１４によって撮像された撮像画像Ｇｉ内における比較用画像Ｇｃと一致（または、ほぼ一致）する画像の領域Ｆ２（第２領域に相当する：図５参照）をパターンマッチング手法を用いて検索する。なお、図５に図示している破線は、領域Ｆ２を示す線であって、比較用画像Ｇｃには、この破線は含まれていない。

続いて、処理部１９は、第２処理を実行する（ステップ５５）。この第２処理では、処理部１９は、領域Ｆ２内における標識Ｍの画像の重心Ｃｇの位置Ｐ２（図５参照）を重心サーチ手法を用いて特定する。この場合、重心サーチ手法では、領域Ｆ２内の画像を構成する各画素の輝度を２値化して標識Ｍの形状を（輪郭）を特定し、特定した形状の重心を標識Ｍの画像の重心Ｃｇとして算出する。

次いで、処理部１９は、特定した位置Ｐ２と規定位置Ｐ１との位置ずれ量Ａｍ（図５参照）を基板１００の位置ずれ量として特定する（ステップ５６）。続いて、処理部１９は、基板データＤｂに基づいてプロービングポイントの位置を特定し、そのプロービングポイントの位置にプローブ２１をプロービングさせるのに必要な移動量を、ステップ５６で特定した位置ずれ量Ａｍ、およびプローブ２１と撮像部１４との間のオフセット量に基づいて特定して（ステップ５７）、この特定処理５０を終了する。

ここで、比較用画像Ｇｃを生成する際の領域Ｆ１の指定は、上記したように、人手による作業のため、標識Ｍが領域Ｆ１の中心に位置しているか否かが作業者によって異なることがあり、比較用画像Ｇｃの中心の位置が標識Ｍの重心Ｃｇの位置とは異なっていることがある。このため、検査対象の基板１００の撮像画像Ｇｉにおける比較用画像Ｇｃと一致する画像の領域Ｆ２を検索し、領域Ｆ２の中心の位置と標識Ｍの重心Ｃｇの規定位置Ｐ１との位置ずれ量を基板１００の位置ずれ量として特定する従来の構成では、位置ずれ量を正確に特定することが困難となることに起因して、プロービングの際に移動させるべきプローブ２１の移動量を高精度に特定することが困難となるおそれがある。

これに対して、この基板検査装置１および基板検査方法では、上記したように、処理部１９によって実行される第２処理によって比較用画像Ｇｃと一致する画像の領域Ｆ２内における標識Ｍの画像の重心Ｃｇの位置Ｐ２を特定し、位置Ｐ２と重心Ｃｇの規定位置Ｐ１との位置ずれ量Ａｍを基板１００の位置ずれ量として特定する。このため、この基板検査装置１では、比較用画像Ｇｃの領域Ｆ１の中心に標識Ｍが位置しているか否かが比較用画像Ｇｃを生成する作業を行った作業者によって異なっているとしても、処理部１９によって位置Ｐ２が正確に特定される結果、基板１００の位置ずれ量を正確に特定することが可能となっている。また、この基板検査装置１および基板検査方法では、第１処理で検索した領域Ｆ２を対象として第２処理を実行している。つまり、第２処理の対象範囲を第１処理によって絞り込んでいる。このため、対象範囲を絞り込まずに第２処理を実行する構成および方法とは異なり、例えば、標識Ｍの周囲に標識Ｍと同色の標識Ｍ以外の画像が映り込んでいるときに、その影響によって位置Ｐ２を正確に特定することが困難となる事態を確実に防止することが可能となっている。したがって、この基板検査装置１および基板検査方法では、プロービングの際に移動させるべきプローブ２１の移動量を高精度に特定することが可能となっている。

続いて、処理部１９は、第２移動機構１３を制御して、特定処理５０によって特定した移動量でプローブ２１をＸＹ方向に移動させ、次いで、第１移動機構１２を制御して、予め決められた移動量でプローブ２１をＺ方向に移動させて、プロービングポイントにプローブ２１をプロービングさせる。

次いで、処理部１９は、検査部１６に対して検査の実行を指示する。これに応じて、検査部１６が、プローブ２１を介して入出力した電気信号に基づき、基板１００についての検査を実行する。続いて、処理部１９は、検査部１６による検査の結果を表示部１８に表示させる。以上により、基板１００の検査が終了する。

このように、この基板検査装置１および基板検査方法では、検査対象の基板１００についての撮像画像Ｇｉ内における比較用画像Ｇｃと一致する画像の領域である領域Ｆ２を検索する第１処理と、領域Ｆ２内における標識Ｍの画像の重心Ｃｇの位置を特定する第２処理とを実行し、第２処理によって特定した重心Ｃｇの位置Ｐ２と規定位置Ｐ１との位置ずれ量Ａｍ（基板１００の位置ずれ量）に基づいてプローブ２１の移動量を特定する。このため、この基板検査装置１および基板検査方法によれば比較用画像Ｇｃの領域Ｆ１の中心に標識Ｍが位置しているか否かが比較用画像Ｇｃを生成する作業を行った作業者によって異なっているとしても、処理部１９によって重心Ｃｇの位置Ｐ２を正確に特定することができる結果、基板１００の位置ずれ量を正確に特定することができる。また、この基板検査装置１および基板検査方法では、第１処理で検索した領域Ｆ２を対象として第２処理を実行している。つまり、第２処理の対象範囲を第１処理によって絞り込んでいる。このため、対象範囲を絞り込まずに第２処理を実行する構成および方法とは異なり、例えば、標識Ｍの周囲に標識Ｍと同色の標識Ｍ以外の画像が映り込んでいるときに、その影響によって位置Ｐ２を正確に特定することが困難となる事態を確実に防止することができる。したがって、この基板検査装置１および基板検査方法によれば、プロービングの際に移動させるべきプローブ２１の移動量を高精度に特定することができる。

また、この基板検査装置１および基板検査方法によれば、平面視円形の標識Ｍを含む領域Ｆ１の画像で構成された比較用画像Ｇｃの比較用画像データＤｃを生成することにより、第２処理において領域Ｆ２内における標識Ｍの画像の重心Ｃｇの位置を特定する際に、標識が複雑な形状である場合と比較して、重心Ｃｇの位置をより正確に特定することができるため、プロービングの際に移動させるべきプローブ２１の移動量をさらに高精度に特定することができる。

なお、基板検査装置および基板検査方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、基板１００に形成された孔を標識Ｍとして用いる例について上記したが、基板１００の表面に形成された導体パターンや基板１００の表面に描かれた図形等を標識Ｍとして用いることもできる。この場合、これらの形状は円形に限定されず、楕円形、多角形、およびこれらの形を組み合わせた形状等であってもよい。

また、領域Ｆ１（領域枠画像Ｇｆ）が矩形の例について上記したが、領域Ｆ１は、円形、楕円形、矩形以外の他の多角形、およびこれらの形を組み合わせた形状であってもよい。

１ 基板検査装置
１ 基板検査装置
１１ 載置台
１１ａ 載置面
１２ 第１移動機構
１３ 第２移動機構
１４ 撮像部
１７ 記憶部
１９ 処理部
２１ プローブ
５０ 特定処理
１００ 基板
Ａｍ 位置ずれ量
Ｃｇ 重心
Ｄｃ 比較用画像データ
Ｆ１，Ｆ２ 領域
Ｇｃ 比較用画像
Ｇｉ 撮像画像
Ｍ 標識
Ｐ１ 規定位置
Ｐ２ 位置
Ｘ，Ｙ 方向

Claims (4)

1. 基板が載置される載置面に沿った方向にプローブを移動させてプロービングを行うプロービング機構と、前記基板に設けられている標識を撮像する撮像部と、前記プロービングの際の前記載置面に沿った方向の前記プローブの移動量を前記撮像部によって撮像された撮像画像に基づいて特定する特定処理を実行する処理部とを備えて前記基板を検査する基板検査装置であって、
   前記標識を含む前記撮像画像内の一部の領域である第１領域の画像で構成された比較用画像の画像データを記憶する記憶部を備え、
   前記処理部は、前記特定処理において、前記載置面に載置された検査対象の前記基板についての前記撮像画像内における前記画像データに基づく前記比較用画像と一致する画像の領域である第２領域を検索する第１処理と、前記第２領域内における前記標識の画像の重心の位置を特定する第２処理とを実行し、当該第２処理によって特定した前記重心の位置と予め規定された設計上の当該重心の位置との位置ずれ量に基づいて前記移動量を特定する基板検査装置。
2. 前記記憶部は、平面視円形の前記標識を含む前記第１領域の画像で構成された前記比較用画像の前記画像データを記憶する請求項１記載の基板検査装置。
3. 載置面に載置された基板に設けられている標識を撮像し、プロービングの際の前記載置面に沿った方向のプローブの移動量を前記撮像した撮像画像に基づいて特定する特定処理を実行し、前記特定した移動量で前記プローブを移動させて前記プロービングを行って前記基板を検査する基板検査方法であって、
   前記標識を含む前記撮像画像内の一部の領域である第１領域の画像で構成された比較用画像の画像データを生成し、
   前記特定処理において、前記載置面に載置された検査対象の前記基板についての前記撮像画像内における前記画像データに基づく前記比較用画像と一致する画像の領域である第２領域を検索する第１処理と、前記第２領域内における前記標識の画像の重心の位置を特定する第２処理とを実行し、当該第２処理によって特定した前記重心の位置と予め規定された設計上の当該重心の位置との位置ずれ量に基づいて前記移動量を特定する基板検査方法。
4. 平面視円形の前記標識を含む前記第１領域の画像で構成された前記比較用画像の前記画像データを生成する請求項３記載の基板検査方法。

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