JP5200622B2 - 光照射装置におけるマスクの取り外し方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体、プリント基板、液晶基板等のパターン形成に用いられる露光装置や、液晶パネル等のパネルを貼り合せる貼り合せ装置などの、マスクを介して被照射物に光を照射する光照射装置におけるマスクの取り外し方法に関し、特に大型の被照射物に対応した大型のマスクを、マスクの保持手段から取り外すための、マスク取り外し方法に関するものである。

半導体、プリント基板、液晶基板等を製造ための露光工程において、パターンを形成したマスクを介して紫外線（露光光）を含む光を照射し、マスクパターンをワークに転写する露光装置が用いられる。
上記露光装置として、マスクとワークを接近させてマスクパターンをワーク上に転写するプロキシミティ露光装置がある。
また、液晶パネルを貼り合せる工程においても、プロキシミティ露光装置を利用した貼り合せ装置が用いられている。

液晶パネルの貼り合せは次のような手順で行われる。
(i) 光透過性基板上に、光（紫外線）硬化樹脂であるシール剤を使って囲みを形成し、その中に液晶を滴下する。
(ii)その上にもう一枚の光透過性基板を載せ、光透過性基板越しに、紫外線を含む光をシール剤に照射する。これにより、２枚の光透過性基板が貼り合わされ液晶パネルが作られる。
ここで、液晶は紫外線が照射されると特性変化を起こす。そのため、シール剤が塗布されたシール部以外には紫外線が照射されないように、シール部以外の部分を遮光したマスクを用い、この遮光マスクを介し、該マスクと貼り合せを行う光透過性基板を近接させて紫外線を照射する。

液晶パネルを作るための光透過性基板（液晶基板）は１辺が２ｍを超えるものもあり、年々大型化している（例えば２１００ｍｍ×２４００ｍｍからそれ以上）。このような液晶基板を貼り合せるための光照射は、基板全体を一括して行われるので、上記遮光マスクも基板に応じて大型化している。
大型のマスクは自重によるたわみが問題となるが、マスクをたわむことなく保持するために、マスクの全面を光透過性のマスク保持手段で保持することが、例えば特許文献１に記載されている。また、特許文献２、特許文献３には、液晶パネルの貼り合せ装置において、光透過性のマスク保持手段を用い、マスクをたわむことなく保持する構造が示されている。

特開平５−１００４１６号公報 特開２００５−１８１５４０号公報 特開２００６−６６５８５号公報

図６に従来のマスク保持手段を示す。図６（ａ）は、マスク保持手段２１を、マスク２２を保持する側から見た平面図、図６（ｂ）は、マスク保持手段２１を横から見た側面図である。マスク保持手段２１はガラスであるが、紫外線を効率よく透過する材質のものを選択する。
図６（ａ）に示すように、マスク保持手段２１のマスクを保持する面側には、マスク２２をたわみなく全面で吸着保持できるよう縦横に真空吸着溝２１ａが形成されている
図６（ｂ）に示すように、真空吸着溝２１ａには、マスク保持手段２１のマスクを保持する側とは反対側まで貫通する真空供給孔２１ｂが複数形成されている。この真空供給孔２１ｂのマスク２２を保持する側とは反対側に、真空／エアーを供給する配管２３が接続されている。
なお、上記真空供給孔２１ｂは、マスク保持手段２１の周辺部に形成される。その理由は、真空吸着孔に接続される配管は、光（紫外線）透過しないので、図示しない光照射部からマスク２２に入射する光を遮らないようにするためである。即ち、真空吸着溝２１ａに真空を供給する真空供給孔２１ｂは、基板（ワーク）への光照射に対して影響のない部分に設けられる。
真空供給孔２１ｂから真空吸着溝２１ａに真空が供給されることにより、マスク２２がマスク保持手段２１に吸着保持される。

また、真空／エアーを供給する配管２３には三方弁２４が取り付けられ、この弁２４を切り換えることにより、真空を供給する同じ配管２３から、真空供給孔２１ｂおよび真空吸着溝２１ａにエアー供給できるようになっている。このエアーはマスク２２をマスク保持手段２１から取り外す際に使われる。
以下にマスク２２の取り外しについて説明する。
マスク２２は、例えば、プリント基板に回路パターンを形成する場合であれば、その形成するパターンの種類に応じて、また、液晶パネルの貼り合せの場合であれば、形成するパネルの大きさや種類に合わせて交換しなければならない。
マスク保持手段２１に保持されたマスク２２を取り外す際には、マスク保持手段２１の真空吸着溝２１ａへの真空の供給を止め、エアーを供給する。
そうすると、真空吸着溝内が大気圧になり、マスク２２はマスク保持手段２１から取り外すことができるようになる。

しかし、マスクが上記（２１００ｍｍ×２４００ｍｍ）のように大型化すると、真空吸着溝にエアーを送り込んでも、マスクを取り外すことができないという問題が生じた。その理由を、図６、図７を使って説明する。
図６に示すように、マスク２２はマスク保持手段２１の表面に形成された真空吸着溝２１ａに真空が供給され保持されている。しかし、実際は、真空吸着溝２１ａの部分だけではなく、図６（ａ）の斜線で示す、縦横に形成された真空吸着溝２１ａで囲まれた部分（マスク２２とマスク保持手段２１の隙間）も、真空吸着溝２１ａから漏れた真空により引かれて減圧され、マスク２２とマスク保持手段２１は密着する。
マスク２２がマスク保持手段２１から落下することを防ぐため、マスク保持手段２１がマスク２２を保持している間、マスク保持手段２１の真空吸着溝２１ａへの真空供給が、常に行われている。
そのため、マスク２２が長時間、例えば１日以上マスク保持手段２１に保持されていると、上記の縦横に形成された真空吸着溝２１ａで囲まれた部分（マスク２２とマスク保持手段２１の隙間）の減圧も進み、マスク２２とマスク保持手段２１との密着は大変に強いものとなる。

この状態で、マスク２２を取り外すために、マスク保持手段２１の真空吸着溝２１ａへの真空供給を停止しエアーを導入しても、図７に示すように、マスク２２の周辺部は大気圧に戻ってマスク保持手段２１からはがれるが、マスク２２の中央部、即ちマスク保持手段２１と密着している真空吸着溝２１ａに囲まれた部分にはエアーがほとんど浸入せず、圧力が低いまま大気圧にまで戻らない。したがって、マスク２２とマスク保持手段２１は密着したまま、マスク２２はマスク保持手段２１からはがれない。
マスク保持手段２１の真空吸着溝２１ａにエアーを流し続けても、送り込んだエアーは、マスク保持手段２１からはがれているマスク２２の周辺から外部に流れ出すばかりで、マスク２２とマスク保持手段２１が密着している真空吸着溝２１ａに囲まれた部分に入らず、マスク２２をマスク保持手段２１から取り外すことができない。実際には、３時間以上エアーを流し続けても、マスク２２をマスク保持手段２１から取り外すことができないことがあった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、マスクを吸着保持するマスク保持手段を備えた光照射装置において、マスク保持手段に保持されたマスクを、短時間で容易にマスク保持手段から取り外すことができるようにすることである。

本発明においては、上記課題を次のように解決する。
マスク保持手段の真空吸着溝を、マスク保持手段の周辺部に形成する第１の溝（外側溝）と、中央部に形成する第２の溝（内側溝）の２種類に分ける。第１の溝と第２の溝は独立しており連通していない。
そして、第１の溝に対して、第１の配管系を接続する。
第１の配管系には、真空溝とエアー源を切換え可能に接続し、第１の溝に、専用に真空とエアーを供給する。また、第２の溝に対して、第２の配管系を接続する。
第２の配管系も真空源とエアー源を切換え可能に接続し、第２の溝に、専用に真空とエアーを供給する。
このようなマスク保持手段を用い、上記第１の溝（外側溝）および第２の溝（内側溝）に真空が供給され、マスク保持手段にマスクが保持されている状態において、マスク保持手段からマスクを取り外す際には、以下のような手順を実行する。
(i)マスクを取り外す第１のステップ：
第１の溝（外側溝）に真空を供給した状態で、第２の溝（内側溝）への真空の供給をエアーの供給に切換える。
(ii)マスクを取り外す第２のステップ：
第２の溝（内側溝）にエアーを供給した状態で、第１の溝（外側溝）への真空の供給をエアーの供給に切換える。
なお、第２の溝（内側溝）にエアーを供給することで、第１の溝（外側溝）の吸着圧が低下してマスクが外れる場合もある。この場合は、上記第２のステップを実行する必要はない。

なお、第２の溝（内側溝）に、光照射部からマスクに入射する光を遮らないように真空やエアーを供給するためには、マスク保持手段は次のように構成することが望ましい。
（１）第１の溝（外側溝）は、マスク保持手段の周縁に沿って、内側を囲むように形成するが、完全にループ（輪）を作ることはなく、少なくとも１箇所が切断されている。
（２）そして、第１の溝に真空またはエアーを供給する第１の供給口は、第１の溝のどこか少なくとも一箇所に形成されている。
（３）第２の溝（内側溝）は、第１の溝の切断されている箇所から、第１の溝に囲まれた内側に向かって形成されている。
（４）そして、第２の溝に真空またはエアーを供給する第２の供給口は、第２の溝の、第１の溝が切断されている箇所において形成されている。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）マスク保持手段が、マスクの周辺部を吸着保持した状態で、マスクの中央部にエアーを供給するので、供給されたエアーがマスクの周辺部から逃げず、マスク中央部の圧力を上げることができる。
その結果、マスクの中央部がマスク保持手段からはがれ、マスクはその周辺部のみでマスク保持手段に吸着保持された状態になる。この状態でマスクの周辺部にエアーを供給すると、マスクはマスク保持手段からはがれる。従来に比べてマスクの取り外しを短時間で容易に行うことができる。
（２）マスク保持手段の周縁に沿って、内側を囲むように形成する第１の溝（外側溝）を少なくとも１箇所で切断し、その切断箇所から第２の溝（内側溝）を、第１の溝に囲まれた内側に向かって形成するとともに、第２の溝に真空またはエアーを供給する供給口を、第２の溝の、第１の溝が切断されている箇所において形成することにより、マスク保持手段の中央部に形成されている第２の溝に、光照射部からマスクに入射する光を遮らないように周辺部から真空やエアーを供給することができる。

図１に、本発明の実施例のマスク保持手段４の構成を示す。図１（ａ）は、マスク保持手段４を、マスク３を保持する側から見た平面図、図１（ｂ）は、マスク保持手段４を横から見た側面図である。マスク保持手段４の素材は、上記従来例と同様、紫外線を効率よく透過する材質のガラスを選択する。
図１（ａ）に示すように、マスク保持手段４のマスク３を取り付ける面側の周辺部に、マスク保持手段４の周縁に沿って、マスク３の周辺部を吸着保持するための第１の溝（外側溝）４ａを形成する。ただし、第１の溝４ａは、ループ（輪）を作らず、同図に示すように、途中４箇所で切断された４本の溝から構成される。しかし、これらの４本の溝は、後述するように、同じ系統の配管が接続されており、それぞれは連通している。
そして、第１の溝４ａに囲まれた内側に、マスク３の中央部を吸着保持するための第２の溝（内側溝）４ｂを形成する。このとき、第２の溝４ｂは、上記の第１の溝４ａの切断されている箇所から、第１の溝４ａに囲まれた内側に向かって形成する。これは、後述するように、第２の溝４ｂの真空やエアーを供給する供給口を、マスク保持手段４のできるだけ外側周辺部に形成するためである。

第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂは独立しており、互いにつながっていない。
図１（ｂ）に示すように、第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂには、マスク保持手段４のマスク３を保持する側とは反対側まで貫通孔４ｃ，４ｄが複数形成されている。この貫通孔４ｃ，４ｄから真空またはエアーが供給されるが、以下の実施例においては、真空供給孔と呼ぶ。
なお、第２の溝４ｂは、上記したように、第１の溝４ａの切断されている箇所から、第１の溝４ａに囲まれた内側に向かって形成しているので、第２の溝４ｂの真空供給孔４ｄは、第１の溝４ａが切断されている箇所に作られている溝の部分に形成する。このことにより、第２の溝４ｂの真空供給孔４ｄを、第１の溝４ａの真空供給孔４ｃと同周上に形成することができ、第２の溝４ｂはマスク３の中央部を保持するためのものであるが、第１の溝４ａと同じ周辺部から真空を供給することができる。

したがって、第２の溝４ｂに真空やエアーを供給する配管８ｂをマスク保持手段４の周辺部に配置することができ、光照射部からマスク３に入射する光を、その周辺部においてできるだけ遮らないようにすることができる。このことにより、マスク３の全面を有効に利用してマスクパターン形成することができる。
そして、第１の溝（外側溝）４ａの真空供給孔４ｃには、マスク保持手段４のマスク３を保持する側とは反対側から、第１の溝４ａのみに真空とエアーを供給する真空源とエアー源を接続する。真空源とエアー源とは三方弁９ａにより切り換え可能である。
また、第２の溝（内側溝）４ｂの真空供給孔４ｄにも、マスク保持手段４のマスク３を保持する側とは反対側から、第２の溝４ｂのみに真空とエアーを供給する真空源とエアー源を接続する。真空源とエアー源とは三方弁９ｂにより切り換え可能である。
したがって、第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂには、独立して真空とエアーが供給可能である。すなわち、一方の溝に真空を供給しているときに他方の溝にはエアーを供給することや、２つの溝の真空吸着の圧力を異ならせて設定することができる。

図２に、図１のマスク保持手段を備えた光照射装置を示す。
マスクステージ５には、真空吸着溝５ａが設けられ、図示しない真空源から真空吸着溝５ａに真空が供給され、マスク保持手段４が吸着保持されている。
マスク保持手段４の第１の溝（外側溝）４ａには、第１の配管系である管路８ａが接続され、管路８ａには真空源である真空ポンプ１１ａとエアー源である圧縮エアー供給源１０ａとが、切換えバルブ９ａを介して接続されている。管路８ａへの真空とエアーの供給は、切換えバルブ９ａにより切り換えることができる。切換えバルブ９ａの動作は、装置の制御部１２により行う。
なお、管路８ａには、圧力スイッチ１３が設けられ、圧力スイッチ１３は、管路８ａ、即ち第１の溝の圧力変化を検出し、信号を制御部１２に出力する。

同様に、第２の溝（内側溝）４ｂには、第２の配管系である管路８ｂが接続され、管路８ｂには真空ポンプ１１ｂと圧縮エアー供給源１０ｂとが、切換えバルブ９ｂを介して接続されている。切換えバルブ９ｂにより管路８ｂへの真空とエアーの供給が切り換えられ、切換えバルブ９ｂの動作は装置の制御部１２により行う。
なお、同図においては、第１の配管系と第２の配管系には、それぞれ別個の圧縮エアー供給源と真空ポンプが接続されている。しかし、第１の配管系と第２の配管系に接続される圧縮エアー供給源は共通ものでも良いし、第１の配管系と第２の配管系に接続される真空ポンプも共通のものであっても良い。後述するように、第１の配管系と第２の配管系に対して、独立してエアーと真空が供給できれば良い。

管路８ａと管路８ｂから、マスク保持手段４の第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂに真空が供給され、マスク３が吸着保持される。
ワークステージ１には、光照射が行なわれる液晶パネルなどのワーク（不図示）が載置される。ワークステージ１の表面には、ワーク（図示せず）を保持するための真空吸着溝１ａが形成され、真空ポンプ２から真空が供給される。
ワークステージ１には、ワークステージ移動機構７が取り付けられており、制御部１２からの指令に信号により、ワークステージ１は、マスク３に対して接近したり離間したりする方向（図面上下方向）に移動する。
マスク保持手段４に対向させて光照射部６が設けられ、光照射部６には複数のランプ６ａと、ランプ６ａをワークの方向に反射するミラー６ｂが設けられている。
光照射部６から出射した光は、マスク保持手段４を通過し、マスク３を介してワークに照射される。

ワーク（図示せず）は、例えば貼り合わせを行なう液晶パネルであり、２枚の光透過性のガラス基板の間に形成された、光（紫外線）硬化樹脂であるシール剤の囲みの中に液晶が挟みこまれている。該シール剤に紫外線を含む光を照射することにより、２枚のガラス基板が貼り合わされる。
マスク３には、上記の光照射時、紫外線が液晶に照射されると特性変化起こすので、シール部以外に紫外線が照射されないように遮光部３ａが形成されている。
なお、本実施例においては、切換えバルブ９ａ，９ｂは制御部からの指令信号により動作するものであるが、手動のものであっても良い。

図３を使って、図２の光照射装置において、マスクを取り外す手順を説明する。
図１の状態において、マスク保持手段４の第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂに真空が供給され、マスク３がマスク保持手段４に吸着保持されている。第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂに供給されている真空の圧力は、それぞれ−８０ｋＰａである。
この状態から、マスクを取り外す場合、次の手順を実行する。
（１）まず、ワークステージ１をマスク３の近傍（３ｍｍ〜４ｍｍ）にまで接近させ、ワークステージ１の真空吸着溝１ａに真空を供給する。これは、後述するように、マスク３がマスク保持手段４から外れたときに、マスク３を破損しないように、ワークステージ１の表面で受け止め保持するためである。

（２）図３（ａ）に示すように、第１の溝（外側溝）４ａに真空を供給している状態で、切換えバルブ９ｂを動作させ、第２の溝（内側溝）４ｂへの真空の供給を止め、エアーの供給に切り換える。
マスク３の周囲は、第１の溝（外側溝）４ａにより吸着保持されている。そのため、第２の溝（内側溝）４ｂに供給されたエアーは、マスク３の外に流れ出すことなくマスク３の中央部に溜まり、密着しているマスク３とマスク保持手段４の間に徐々に入り込む。したがってその部分の圧力が上がり、マスク３の中央部がマスク保持手段４からはがれ始める。

（３）第２の溝（内側溝）４ｂへのエアーの供給を続けることにより、マスク３の内側がマスク保持手段４からはがれると、マスク３は周辺部のみがマスク保持手段４に吸着保持された状態になる。やがて、マスク３は第１の溝（外側溝）４ａからもはがれ始める。そのため、第１の溝（外側溝）４ａの圧力が上昇する。圧力スイッチ１３は、第１の溝４ａの圧力上昇を検出し、その信号を制御部１２に送る。
（４）制御部１２は、圧力スイッチ１３からの第１の溝４ａの圧力上昇の信号を受け、電磁弁９ａを動作させ、第１の溝（外側溝）４ａへの真空の供給を止め、エアーの供給に切り換える。これにより、図３（ｂ）に示すようにマスク３の周辺部がマスク保持手段４からはがれ、マスク３はマスク保持手段４からはずれ、ワークステージ１上に載る。

上記したように、ワークステージ１表面の真空吸着溝１ａには真空が供給されているので、マスク保持手段４からはずれたマスク３は、ワークステージ１に吸着保持される。マスク３がマスク保持手段４から外れたことは、ワークステージ１の真空吸着溝に供給される真空の圧力が下がることで確認できる。
なお、第２の溝（内側溝）４ｂへエアーを供給することにより、第１の溝（外側溝）４ａの圧力が上昇し、これにより、第１の溝（外側溝）４ａへエアーを供給することなく、マスク３がマスク保持手段４から外れることもある。この場合は、第１の溝（外側溝）４ａへエアーを供給する必要はない。
ただし、実際はマスク保持手段４から外れたマスク３を、確かにワークステージ１に載せるために、マスク３が外れた後であっても第１の溝（外側溝）４にエアーを供給することが望ましい。
上記手順により、従来例では１時間かかっても取り外すことができなかったマスクを、１０分程度で取り外すことができるようになった。

次に上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、第２の溝（内側溝）４ｂへのエアーの供給後、第１の溝（外側溝）４ａにエアーを供給するタイミングを、第１の溝４ａの圧力の上昇を検出して行っている。 しかし、圧力の検出ではなく、タイマーを使ってある一定時間後に第１の溝４ａにエアーを供給するようにしても良い。その時間は、マスク３の大きさや供給する真空圧力によって変化するので、あらかじめ工場で、第２の溝４ｂへのエアー供給後、第１の溝４ａの圧力が上昇する時間を測定し制御部１２に設定しておく。マスク３の大きさが２１００ｍｍ×２４００ｍｍの場合、第２の溝（内側溝）４ｂへのエアーの供給後、第１の溝（外側溝）４ａにエアーを供給する時間差は約１０分であった。

また、上記実施例においては、マスク保持手段４にマスク３が吸着保持されている際の、第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂに供給される圧力は、同じ−８０ｋＰａとしている。
しかし、これを第１の溝（外側溝）４ａに−８０ｋＰａ、第２の溝（内側溝）４ｂに−５ｋＰａとすると、マスクの取り外し時間が、上記実施例の５分の１に短縮できた。これは、マスクの中央部の真空が大気圧に戻りやすく、マスクの中央部がマスク保持手段から短い時間ではがれるためと考えられる。

次に、マスク保持手段４に形成する第１の溝（外側溝）４ａと第２の溝（内側溝）４ｂの、他の形状例について説明する。
図１（ａ）に示したマスク保持手段においては、第１の溝４ａは、途中４箇所で切断された４本の溝であり、第２の溝４ｂは、第１の溝４ａの切断されている箇所から、第１の溝４ａに囲まれた内側に向かって形成している。
しかし、図４に示すように、第１の溝４ａを、１箇所で切断された１本の溝とし、第２の溝４ｂは、第１の溝４ａの切断されている箇所から、第１の溝４ａに囲まれた内側に向かって形成しても良い。この場合、第１の溝４ａに真空とエアーを供給する孔は１箇所で良い。また、第１の溝４ａに真空とエアーを供給する孔は、第１の実施例（図１（ａ））と同様に、第１の溝４ａが切断されている箇所に作られている溝の部分に形成する。
なお、マスク３の周辺部において、光照射部からマスクに入射する光を多少遮っても良い場合は、図５に示すように、マスク保持手段の周辺部に形成する第１の溝４ａを切断せず、ループ（輪）状に構成し、その内側に第２の溝４ｂを形成しても良い。

本発明の実施例のマスク保持手段の構成を示す図である。 図１に示すマスク保持手段を備えた光照射装置の構成例を示す図である。 マスクの取り外し手順を説明する図である。 マスク保持手段に形成する第１の溝と第２の溝の他の形状例（１）を示す図である。 マスク保持手段に形成する第１の溝と第２の溝の他の形状例（２）を示す図である。 従来のマスク保持手段の構成例を示す図である。 従来のマスク保持手段においてマスクがはがれにくい理由を説明する図である。

符号の説明

１ ワークステージ
１ａ 真空吸着溝
２ 真空ポンプ
３ マスク
４ マスク保持手段
４ａ 第１の溝（外側溝）
４ｂ 第２の溝（内側溝）
４ａ 真空供給孔
４ｂ 真空供給孔
５ マスクステージ
５ａ 真空吸着溝
６ 光照射部
６ａ ランプ
６ｂ ミラー
７ ワークステージ移動機構
８ａ，８ｂ 管路
９ａ，９ｂ 切換えバルブ
１０ａ，１０ｂ 圧縮エアー供給源
１１ａ，１１ｂ 真空ポンプ
１２ 制御部
１３ 圧力スイッチ

Claims (1)

1. パターンが形成されたマスクを吸着保持する光透過性のマスク保持手段により保持し、光照射部から出射する光を上記マスクを介して被照射物に照射する光照射装置であって、
   上記マスク保持手段のマスクを保持する面の周辺部には第１の溝が、中央部には第２の溝が、それぞれ独立して連通せずに形成され、
   上記第１の溝には、第１の溝のみに真空とエアーを切り替え可能に供給する第１の配管系が接続されており、
   上記第２の溝には、第２の溝のみに真空とエアーを切り替え可能に供給する第２の配管系が接続されている光照射装置におけるマスク保持手段からのマスクの取り外し方法であって、
   マスク保持手段の第１の溝および第２の溝に真空が供給されマスクが保持されている状態から、第１の溝に真空を供給した状態で、第２の溝への真空の供給をエアーの供給に切り換え、その後、第１の溝への真空の供給を止め、エアーの供給に切り換えて、マスクを取り外す
   ことを特徴とする光照射装置におけるマスクの取り外し方法。

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