JP3243955U - Robotic arm with vibration detection function and image identification function - Google Patents
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Abstract
【課題】本考案は、ウェハの保存状態検出、衝突検知、及び、寿命予測等の機能を兼ね備えた振動検出機能及び画像識別機能を備えるロボットアームを提供する。【解決手段】本考案のロボットアームは、ウェハ運搬装置と、ウェハ運搬装置に枢設されたロボットアームと、ロボットアームに設けられた画像取り込み装置と、ロボットアームに設けられた少なくとも1つの第1振動センサーと、ウェハ運搬装置内に設けられた第2振動センサーと、ウェハ運搬装置の一側に設けられた監視装置からなる。監視装置は、画像取り込み装置に情報が接続された状態検出部と、第1振動センサーと第2振動センサーに情報が接続された振動検出部を備える。上述の構造により、ロボットアームは、ウェハの保存状態検出、衝突検知、及び、寿命予測等の機能を兼備えることができ、機械構造の不安定な動作と誤検出の要素が相互に影響するのを防ぎ、移動及び判断の精度が高まる。【選択図】図1The present invention provides a robot arm equipped with a vibration detection function and an image identification function, which also has functions such as wafer preservation state detection, collision detection, and life prediction. A robot arm of the present invention includes a wafer transport device, a robot arm pivotally mounted on the wafer transport device, an image capture device provided on the robot arm, and at least one first image capture device provided on the robot arm. It consists of a vibration sensor, a second vibration sensor provided within the wafer transport device, and a monitoring device provided on one side of the wafer transport device. The monitoring device includes a state detection section whose information is connected to the image capturing device, and a vibration detection section whose information is connected to the first vibration sensor and the second vibration sensor. With the above structure, the robot arm can have functions such as wafer preservation state detection, collision detection, and life prediction, and prevents the mutual influence of unstable operation of the mechanical structure and erroneous detection factors. This prevents problems and improves the accuracy of movement and judgment. [Selection diagram] Figure 1
Description
本考案はロボットアームに関し、特に、ウェハの保存状態検出、衝突検知、及び、寿命予測等の機能を兼ね備えた振動検出機能及び画像識別機能を備えるロボットアームに関する。 The present invention relates to a robot arm, and more particularly to a robot arm having a vibration detection function and an image identification function, which also have functions such as wafer preservation state detection, collision detection, and life prediction.
ウェハを取り出す場合、出し入れの過程でウェハが破損するのを防ぐため、ウェハカセット内に取り付けられたウェハに欠落、重複、歪み、または、反り等が生じていないかどうか保存状態を先に確認する必要がある。従って、ウェハカセット全体のウェハがいずれも取り出されていない場合、ウェハカセット内のウェハの保存状態を検出する作業を行い、ウェハの配置が適切でない場合、使用者がエラー状態を解除するまで出し入れを中断する。 When taking out wafers, first check the storage condition to ensure that the wafers installed in the wafer cassette are not missing, overlapping, distorted, or warped to prevent wafers from being damaged during the loading and unloading process. There is a need. Therefore, if none of the wafers in the entire wafer cassette have been taken out, the state of storage of the wafers in the wafer cassette is detected, and if the wafers are not placed properly, they are removed until the user clears the error state. Interrupt.
さらに、ウェハの製造過程には複数の異なるプロセスが含まれるため、ロボットアームを使用して異なる設備間でウェハを運搬する必要がある。ウェハが偶発的に破損するのを防ぐため、ロボットアームの動きの精度を検出する方法は公知であるが、一般に、機械本体における作動振動数及び挙動等の状態を確実にすることのできる監視デバイスが無いため、機械動作自体の異常によりウェハが影響を受けて品質が低下するリスクを防ぐことができない。 Furthermore, since the wafer manufacturing process involves multiple different processes, a robotic arm must be used to transport the wafers between different facilities. In order to prevent accidental breakage of the wafer, methods for detecting the accuracy of the movements of the robot arm are known, but in general, monitoring devices that can ensure conditions such as operating frequency and behavior in the machine body are known. Therefore, it is not possible to prevent the risk of quality deterioration due to wafers being affected by abnormalities in the machine operation itself.
従って、ロボットアームの動作異常は、ウェハを運搬する過程でウェハが破損する確率を高めたり、機械の作業效率を低下させたり、さらには、動作エラーを引き起こしたりし、それにより、ウェハカセット内におけるウェハの保存状態の検出作業にも影響を及ぼす。反対に、ウェハの保存状態の識別精度も、ロボットアームの作動振動数、経路計画、及び、作業效率等に影響を及ぼす。 Therefore, abnormal operation of the robot arm increases the probability of wafer breakage during the wafer transportation process, reduces the working efficiency of the machine, and even causes operation errors, thereby causing the wafer inside the wafer cassette to This also affects the work of detecting the state of wafer storage. On the other hand, the accuracy of identifying the storage state of the wafer also affects the operating frequency of the robot arm, path planning, work efficiency, etc.
しかしながら、上述のロボットアームを使用する際に、以下に挙げる問題と欠点が存在し、改善が期待されている。 However, when using the above-mentioned robot arm, the following problems and drawbacks exist, and improvements are expected.
ウェハの保存状態の検出作業と、機械自体の動作異常の判断作業が整理統合されていないことで、機械構造における不安定な動作と誤検出の要素が相互に影響してしまう。 Because the work of detecting the storage state of the wafer and the work of determining abnormal operation of the machine itself are not integrated, unstable operation in the machine structure and erroneous detection factors mutually influence each other.
本考案は、画像取り込み装置、第1振動センサー、及び、第2振動センサーを使用することで、ロボットアームがウェハの保存状態検出、衝突検知、及び、寿命予測等の機能を兼ね備えることができ、それにより、機械構造における不安定な動作と誤検出の要素が相互に影響し合うのを防ぎ、移動及び判断の精度を高めることのできる振動検出機能及び画像識別機能を備えるロボットアームを提供することを目的とする。 By using an image capture device, a first vibration sensor, and a second vibration sensor, the present invention enables a robot arm to have functions such as wafer storage state detection, collision detection, and life prediction. To provide a robot arm equipped with a vibration detection function and an image identification function that can thereby prevent unstable operation and erroneous detection factors in the mechanical structure from interacting with each other and improve accuracy of movement and judgment. With the goal.
上述の目的を達成するため、本考案の主な構造は、ウェハ運搬装置と、ロボットアームと、画像取り込み装置と、少なくとも1つの第1振動センサーと、第2振動センサーと、監視装置と、状態検出部と、振動検出部とからなる。そのうち、前記ロボットアームは、前記ウェハ運搬装置に枢設され、前記画像取り込み装置は、前記ロボットアームに設けられるとともに、その画像の取り込み方向は、前記ロボットアームがつかむ方向と同じ方向に保たれることで、ウェハ画像を取得することができ、前記第1振動センサーは、前記ロボットアーム上に設けられ、前記第2振動センサーは、前記ウェハ運搬装置内に設けられ、前記監視装置は、前記ウェハ運搬装置の一側に設けられ、状態検出部は、前記画像取り込み装置に情報が接続され、前記振動検出部は、前記第1振動センサーと第2振動センサーに情報が接続されるとともに、前記状態検出部は、前記ウェハ画像に基づいて前記ウェハの欠落、傾き、重複、位置、及び、辺縁部の湾曲等の保存状態を判断する。 To achieve the above objectives, the main structures of the present invention include a wafer transport device, a robot arm, an image capture device, at least one first vibration sensor, a second vibration sensor, a monitoring device, and a status monitoring device. It consists of a detection section and a vibration detection section. The robot arm is pivotally mounted on the wafer transport device, and the image capturing device is installed on the robot arm, and the image capture direction is kept in the same direction as the gripping direction of the robot arm. Accordingly, a wafer image can be acquired, the first vibration sensor is provided on the robot arm, the second vibration sensor is provided in the wafer transport device, and the monitoring device is configured to obtain a wafer image. The state detection section is provided on one side of the transportation device, and the state detection section is connected to the image capture device, and the vibration detection section is connected to the first vibration sensor and the second vibration sensor, and the state detection section is connected to the first vibration sensor and the second vibration sensor. The detection unit determines the state of preservation of the wafer, such as missing, tilted, overlapping, position, and curvature of the wafer based on the wafer image.
使用する際には、ウェハ運搬装置のロボットアームに画像取り込み装置が設けられていることで、画像の取り込み方向とロボットアームがつかむ方向が同じ方向に保たれる。すなわち、ウェハをつかむ際に毎回、監視装置の状態検出部及び各ウェハのウェハ画像によって、各ウェハの保存状態が正常であるかどうかが判断される。さらに、ロボットアームを使用する過程において、第1振動センサー、第2振動センサー、及び、振動検出部によって、ロボットアームの衝突状況、ロボットアーム上のウェハの振動予測、ウェハ運搬装置の作動状況の検知、及び、部品の寿命予測等を検出する機能が提供される。さらに、異常状態が生じた場合に監視装置によって整理統合されることで、機械構造における不安定な動作と誤検出の要素が相互に影響するのを防ぎ、それにより、移動及び判断の精度が高まる。 In use, the robot arm of the wafer transport device is provided with an image capture device to keep the image capture direction and the gripping direction of the robot arm in the same direction. That is, each time a wafer is grabbed, it is determined whether the storage state of each wafer is normal or not based on the state detection unit of the monitoring device and the wafer image of each wafer. Furthermore, in the process of using the robot arm, the first vibration sensor, the second vibration sensor, and the vibration detection unit detect the collision situation of the robot arm, the vibration prediction of the wafer on the robot arm, and the operating status of the wafer transport device. , and a function to detect component life prediction, etc. is provided. In addition, monitoring equipment consolidates the occurrence of abnormal conditions to prevent unstable operation and false positive factors in the mechanical structure from interacting with each other, thereby increasing the accuracy of movements and decisions. .
上述の技術により、従来のロボットアームに存在する、ウェハの保存状態の検出作業と、機械自体の動作異常の判断作業が整理統合されていないことで、機械構造における不安定な動作と誤検出の要素が相互に影響し合うという問題点を解決し、上述の長所における実用進歩性が達成される。 With the above-mentioned technology, the work of detecting the storage state of the wafer and the work of determining abnormal operation of the machine itself, which exist in conventional robot arms, are not integrated, resulting in unstable operation and false detection in the machine structure. The problem of mutual influence of elements is solved, and the practical inventive step in the above-mentioned advantages is achieved.
図1から図3を参照する。図1から図3は、本考案の好ましい実施例における斜視透視図から振動監視を示した図である。図を見て分かる通り、本考案は、ウェハ運搬装置1と、ロボットアーム2と、画像取り込み装置3と、少なくとも1つの第1振動センサー21と、第2振動センサー11と、監視装置4とからなる。
Please refer to FIGS. 1 to 3. 1 to 3 illustrate vibration monitoring from a perspective perspective view in a preferred embodiment of the present invention. As can be seen from the figure, the present invention comprises a
本実施例では、ウェハ運搬装置1は、EFEM装置(Equipment Front End Module、EFEM)を例とする。
In this embodiment, the
ロボットアーム2は、前記ウェハ運搬装置1に枢設されることで,ウェハ9をつかむことができる。
The
画像取り込み装置3は、前記ロボットアーム2上に設けられるとともに、その画像の取り込み方向は、前記ロボットアーム2がつかむ方向と同じ方向に保たれることで、ウェハ画像91が取得される。本実施例の画像取り込み装置3は、カメラを例とする。
The image capturing
少なくとも1つの第1振動センサー21は、前記ロボットアーム2上に設けられる。
At least one
第2振動センサー11は、前記ウェハ運搬装置1内に設けられる。本実施例の第1振動センサー21及び第2振動センサー11は、相対式の電気センサーを例とし、主に、ばね、ダンパー、及び、慣性質量からなる単一の自由振動システムである。その主な機能は、回転機械の振動情況を測定することであり、各装置は、いずれもそれぞれの振動基準を備え、振動値が振動基準を超えると機器に異常が生じていると表示される。
A
監視装置4は、前記ウェハ運搬装置1の一側に設けられるとともに、情報が前記画像取り込み装置3に接続される状態検出部41と、情報が前記第1振動センサー21及び前記第2振動センサー11に接続される振動検出部42を備える。さらに、前記状態検出部41は、前記ウェハ画像91に基づいて前記ウェハ9の欠落、傾き、重複、位置、及び、辺縁部の湾曲等の保存状態を判断する。本実施例の監視装置4は、ウェハ運搬装置1上に設置されるヒューマン・マシン・インタフェースを例とし、状態検出部41及び振動検出部42は、ヒューマン・マシン・インタフェースにおけるプロセッサを例とする。
A
上述の説明により本技術の構造について理解することができる。この構造を対応させて組み合わせることで、ロボットアーム2は、ウェハ9の保存状態の検出、衝突検知、及び、寿命予測等の機能を兼ね備えることができる。図を見て分かる通り、上述の構成部品を組み立てる際には、構造上、画像取り込み装置3をウェハ運搬装置1のロボットアーム2上に固定するとともに、ウェハ運搬装置1により画像取り込み装置3を制御するのみで、設置時に、画像取り込み装置3の画像取り込み方向とロボットアーム2がつかむ方向を同じ方向に保つことができる。このように、ロボットアーム2がいずれの方向にまたはいずれの高さでウェハ9をつかむにしても、画像取り込み装置3は、ロボットアーム2と同時に移動してスイングするため、単一の画像取り込み装置3によって、ウェハ9の保存状態を簡単に識別することができる。
The structure of the present technology can be understood from the above description. By matching and combining these structures, the
実際に使用する場合、ロボットアーム2が実際につかむ前に、まず、複数のウェハ9を収納する準備をするとともに、保存状態に異常がないか確認して識別を実行する。基準に合った保存状態の照合情報が状態検出部41に提供され、同様に、状態検出部41において、起こり得るその他の異常な保存状態が保存される。図2は、異常を示す各種の保存状態のウェハ画像91である。そのうち、図2(A)はウェハ9が傾いた状態の保存状態を示した図であり、第2図(B)は、ウェハ9が重複した保存状態を示した図であり、第2図(C)は、ウェハ9の欠落した保存状態を示した図であり、第2図(D)は、ウェハ9の歪んだ保存状態を示した図である。
When actually used, before the
振動感知について述べると、本実施例の第1振動センサー21は、ロボットアーム2の中段と末端にそれぞれ設けられるため、その数は4つであり、本実施例のロボットアーム2は、二層に設計されているため、その数は8つである。さらには、衝突が生じやすい多軸アームには、2つの第1振動センサー21が設けられるため、その数は10個である。第2振動センサー11は、ウェハ運搬装置1の昇降機構に設けられ、両者の振動数や挙動の変化をそれぞれ検出することで、部品が取り付けられているかどうかまたは設定に異常がないかどうか(振動数が安定して基準を超えている)、部品の経年劣化が生じていないかどうか(振動数が徐々に基準を超えている)、外力による衝突がないかどうか(振動数が瞬間的に基準を超える)が監視される。例えば、図3に示す通り、(A)は作動の異常、(B)は寿命の異常、及び、(C)は外力による異常を示す。
Regarding vibration sensing, the
最後に、監視装置4により全ての検出データが収集されるとともに記録されることで、ロボットアーム2のウェハ9の運送過程における品質と安全が確保されるとともに、ウェハ9の品質に影響を与えることなく、ウェハ運搬装置1及びロボットアーム2の状況を同時に監視して予防的な修理とメンテナンスが行われる。このように、ロボットアーム2がつかむ前にウェハ9の保存状態が事前に検出されることで、ロボットアーム2が正常につかめないまたは偶発的な衝突によりウェハ9が破損するのを防ぐことができ、さらに、ロボットアーム2が所定のウェハ9の前まで移動して初めて正常につかめないことが分かるという状況を防ぐことができるため、ロボットアーム2の余分な移動を減らすことができ、間接的に、ウェハ運搬装置1の使用寿命が向上する。反対に、ロボットアーム2の衝突検知、ロボットアーム2上のウェハ9の振動予測、ウェハ運搬装置1の作動状況の検知、及び、部品の寿命予測等の機能により、運搬過程において不安定な機械動作によりウェハ9の保存状態が誤判定されたりウェハ9自体が破損したりするのを防ぐことができる。
Finally, all detection data is collected and recorded by the
図4及び図5を同時に併せて参照する。図4及び図5は、本考案の別の好ましい実施例における実施を示した図及びウェハの形状画像を示した図である。図を見て分かる通り、本実施例と上述実施例は、ほぼ同じであるが、本実施例では、前記画像取り込み装置3の一側に閃光装置5が設けられるとともに、閃光装置5の光を当てる方向は、前記画像取り込み方向と同じ方向に保たれる。さらに、作動時に、前記画像取り込み装置3が駆動され、光がウェハ9に当てられると、前記ウェハ9には、反射形状92が生じ、前記画像取り込み装置3によってウェハ形状画像93が取り込まれる。さらに、前記画像取り込み装置3には、少なくとも1つの第1角度調整部品31が設けられ、前記閃光装置5には、少なくとも1つの第2角度調整部品51が設けられる。
4 and 5 will be referred to together at the same time. 4 and 5 are diagrams illustrating the implementation of another preferred embodiment of the present invention and wafer shape images. As can be seen from the figure, this embodiment and the above embodiment are almost the same, but in this embodiment, a
画像取り込み装置3と閃光装置5はいずれも、ウェハ運搬装置1によって制御されるとともに、画像取り込み装置3の画像取り込み方向とロボットアーム2のつかむ方向が同じに保たれることを前提に、閃光装置5の光を当てる方向と画像取り込み方向も同じに保たれる。このように、閃光装置5もロボットアーム2と同時に移動しスイングすることで、単一の画像取り込み装置3と閃光装置5によって、簡単にウェハ9の保存状態を識別することができる。閃光装置5が追加されると、その識別動作により、ウェハ9に光が当てられることで、ウェハ9には反射形状92が生じると同時に、画像取り込み装置3が駆動されて前記反射形状92の画像が取り込まれる。図5に示す通り、画面の左側は、画像取り込み装置3の取り込み範囲であるとともに、閃光装置5における光が直射する範囲内のウェハ9の前縁には反射形状92が生じる。画像取り込み装置3は、前記反射形状92の画像を取り込み、ウェハ形状画像93が生成され(波線の囲み部分に図示)、最後に、状態検出部によってウェハ形状画像93に基づいて基準に合った保存状態の照合情報が比較対照され、前記ウェハ9の保存状態が判断される。閃光装置5による識別方法は、照合情報のメッセージ内容と情報量を簡略化することができ、特に、ウェハ形状画像93により辺縁の反りの状態を識別することができることで、辺縁の反りの保存状態に異常があるかどうかをより正確に判断することができる。
Both the
さらに、本実施例では、第1角度調整部品31と、第2角度調整部品51を金属片に連結するとともに、いずれも中空の円弧軌道の形態であり、ねじにより画像取り込み装置3と閃光装置5の角度位置が自由に調整される。さらに、本考案の閃光装置5は1つ設置するだけでよいため、角度調整の操作は非常に簡単であり、その他の光源と合わせる必要がないため、影が識別の正確さに影響を与える心配がない。
Furthermore, in this embodiment, the first
図6及び図7を同時に併せて参照する。図6及び図7は、本考案のさらに別の好ましい実施例における分解図及び実施を示した図である。図を見て分かる通り、本実施例と上述の実施例はほぼ同じであるが、本実施例では、前記ロボットアーム2に保護筺体6が設けられるとともに、前記画像取り込み装置3及び前記閃光装置5は、前記保護筺体6内に設けられる。本実施例の設置方法では、第1角度調整部品31を介して保護筺体6内に画像取り込み装置3が設置され、第2角度調整部品51を介して保護筺体6内に閃光装置5が設置される。従って、前記保護筺体6は、第1位置決め孔61と、第2位置決め孔62と、前記第1位置決め孔61の一側に形成される少なくとも1つの第1弧形孔63と、前記第2位置決め孔62の一側に形成される少なくとも1つの第2弧形孔64を備える。前記第1角度調整部品31は、前記保護筺体6上に設けられるとともに、前記第1位置決め孔61に螺合で固定された第1スイング軸311と、前記第1弧形孔63に螺合で固定された少なくとも1つの第1調節部312を備える。さらに、前記第2角度調整部品51は、前記保護筺体6上に設けられるとともに、前記第2位置決め孔62に螺合で固定された第2スイング軸511と、前記第2弧形孔64に螺合で固定された少なくとも1つの第2調節部512を備える。
Please refer to FIGS. 6 and 7 at the same time. 6 and 7 are exploded views and implementation views of yet another preferred embodiment of the present invention. As can be seen from the figure, this embodiment is almost the same as the above-mentioned embodiment, but in this embodiment, the
そのうち、第1スイング軸311は、第1位置決め孔61上に螺合で固定されることで、画像取り込み装置3を保護筺体6上に固定するための位置決め軸となり、第1調節部312は、第1弧形孔63上に螺合で固定されることで、画像取り込み装置3の角度を調整した後の第2固定点となる。同様に、第2スイング軸511は、第2位置決め孔62上に螺合で固定されることで、閃光装置5を保護筺体6上に固定するための位置決め軸となり、第2調節部512は、第2弧形孔64上に螺合で固定されることで、閃光装置5の角度を調整した後の第2固定点となる。言い換えると、本実施例の設置方法では、第1角度調整部品31を介して保護筺体6内に画像取り込み装置3が設置され、第2角度調整部品51を介して保護筺体6内に閃光装置5が設置される。前記保護筺体6は、門型の金属筺体であり、画像取り込み装置3及び閃光装置5に取り付けられることで、ロボットアーム2上に直接固定され、同様に、構造が簡単で、取り付けやすいという利点を備える。さらに、保護筺体6により、画像取り込み装置3及び閃光装置5は、衝突防止、防塵、及び、外観の美しさといった効果を備えることができる。
Among them, the
1 ウェハ運搬装置
11 第2振動センサー
2 ロボットアーム
21 第1振動センサー
3 画像取り込み装置
31 第1角度調整部品
311 第1スイング軸
312 第1調節部
4 監視装置
41 状態検出部
42 振動検出部
5 閃光装置
51 第2角度調整部品
511 第2スイング軸
512 第2調節部
6 保護筺体
61 第1位置決め孔
62 第2位置決め孔
63 第1弧形孔
64 第2弧形孔
9 ウェハ
91 ウェハ画像
92 反射形状
93 ウェハ形状画像
1 Wafer transport device
11 Second vibration sensor
2 Robot arm
21 First vibration sensor
3 Image capture device
31 First angle adjustment part
311 1st swing axis
312 First adjustment section
4 Monitoring device
41 Status detection section
42 Vibration detection section
5 Flash device
51 Second angle adjustment part
511 2nd swing axis
512 Second adjustment section
6 Protective housing
61 First positioning hole
62 Second positioning hole
63 First arc hole
64 Second arc hole
9 wafer
91 Wafer image
92 Reflection shape
93 Wafer shape image
Claims (9)
前記ロボットアームは、前記ウェハ運搬装置上に枢設されることで、ウェハをつかみ、
前記画像取り込み装置は、前記ロボットアーム上に設けられるとともに、その画像取り込み方向は、前記ロボットアームがつかむ方向と同じ方向に保たれることで、ウェハ画像が取得され、
前記少なくとも1つの第1振動センサーは、前記ロボットアーム上に設けられ、
前記第2振動センサーは、前記ウェハ運搬装置内に設けられ、
前記監視装置は、前記ウェハ運搬装置の一側に設けられるとともに、前記画像取り込み装置に情報が接続された状態検出部と、前記第1振動センサーと前記第2振動センサーに情報が接続された振動検出部を備え、さらに、前記状態検出部は、前記ウェハ画像に基づいて前記ウェハの欠落、傾き、重複、位置、及び、辺縁部の湾曲等の保存状態を判断することを特徴とする、振動検出機能及び画像識別機能を備えるロボットアーム。 A robot arm comprising a vibration detection function and an image identification function, comprising a wafer transport device, a robot arm, an image capture device, at least one first vibration sensor, a second vibration sensor, and a monitoring device, the robot arm comprising:
The robot arm is pivotally mounted on the wafer transport device to grasp the wafer;
The image capturing device is provided on the robot arm, and the image capturing direction thereof is kept in the same direction as the grasping direction of the robot arm, so that a wafer image is obtained;
the at least one first vibration sensor is provided on the robot arm;
the second vibration sensor is provided within the wafer transport device;
The monitoring device is provided on one side of the wafer transport device, and includes a state detection unit having information connected to the image capturing device, and a vibration sensor having information connected to the first vibration sensor and the second vibration sensor. The wafer includes a detection unit, and the state detection unit determines storage conditions such as missing, tilted, overlapping, position, and curvature of the edge of the wafer based on the wafer image. A robot arm equipped with vibration detection and image identification functions.
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