JPH02170524A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法に関し、
アニールに際してステージの表面がレーザビーム等によ
り損傷して飛散物を生じても、ウェハの汚染を防止する
ことのできる半導体装置の製造方法を提供することを目
的とし、
少なくとも一次元方向以上に移動可能なステージ上に、
熱ビームに対して透過性を有し、かつ耐熱性の板部材を
介してウェハを設置し、該ウェハに対して所定の熱ビー
ムを照射してアニール処理を行うように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] A semiconductor device manufacturing method that can prevent wafer contamination even if the surface of a stage is damaged by a laser beam or the like during annealing and scattering particles are generated. The object of the present invention is to provide a method for disposing a stage on a stage movable in at least one dimension.
The wafer is placed through a heat-resistant plate member that is transparent to the heat beam, and the wafer is irradiated with a predetermined heat beam to perform an annealing process.
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、詳しくはレー
ザビーム等によりウェハのアニールを行う半導体装置の
製造方法に関する。(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which a wafer is annealed using a laser beam or the like.
アニールとは本来焼きなましの意味で、熱工程を行うこ
とにより、半導体中の欠陥を除去して結晶性を回復させ
ること、および格子間に存在する不純物原子を格子位置
に置換して活性化することをいう。アニールの例として
はイオン注入後に行うものの他に、蒸着、ドライエツチ
ング、電子線露光などによって生じた欠陥を除去するも
のなどがある。最近は、レーザビームをウェハに照射し
て瞬間的にアニールを行うレーザアニールが注目されて
おり、これは表面層のみを瞬時に加熱するので、不純物
の分布をほとんど変化させずに活性化できるという利点
がある。Annealing originally means annealing, and by performing a thermal process, defects in the semiconductor are removed and crystallinity is restored, and impurity atoms existing between the lattices are replaced and activated at lattice positions. means. Examples of annealing include those performed after ion implantation, as well as those performed to remove defects caused by vapor deposition, dry etching, electron beam exposure, and the like. Recently, laser annealing, which instantaneously anneals a wafer by irradiating the wafer with a laser beam, has been attracting attention.As this instantaneously heats only the surface layer, it is said that it can activate impurities with almost no change in their distribution. There are advantages.
また、表面のみを溶融することもでき、多結晶または非
晶質シリコン膜の単結晶化に有力である。Furthermore, it is possible to melt only the surface, which is effective for converting polycrystalline or amorphous silicon films into single crystals.
この他レーザの代わりに電子線を用いるエレクトロビー
ムアニールなどもある。特に、このようなアニール技術
はS OI (Silicon On In5ula
tor)基板を製造する際に活用されている。In addition, there is also electrobeam annealing, which uses an electron beam instead of a laser. In particular, such annealing technology is suitable for SOI (Silicon On In5ula)
tor) is utilized when manufacturing substrates.
すなわち、超LSI技術によって高密度化が進むに従っ
て、特性の物性的制約や配線占有面積の急増などの問題
が生じており、この解決法として、レーザあるいは電子
ビームのアニール技術を用いたSOI技術によって多層
配線ならびに単結晶層の多層化を行って三次元デバイス
を構成しようとする開発が行われている。Sol技術は
5O3(Silicon On 5apphire)技
術と違って、絶縁物としてサファイヤのような単結晶基
板を必要としないこと、ウェハの微小領域の加熱でよい
ことなどの利点があり、三次元デバイスの重要技術とな
っている。In other words, as the density increases with VLSI technology, problems such as physical property restrictions and a rapid increase in the area occupied by wiring have arisen.As a solution to these problems, SOI technology using laser or electron beam annealing technology has been proposed. Developments are underway to construct three-dimensional devices by multilayer wiring and multilayer single crystal layers. Sol technology differs from 5O3 (Silicon On 5apphire) technology in that it does not require a single crystal substrate such as sapphire as an insulator, and only needs to be heated in a minute area of the wafer, making it an important material for three-dimensional devices. It has become a technology.
〔従来の技術〕
アニールによってSOI基板を製造する従来の装置では
、例えば酸化膜を形成したシリコンウェハ上に多結晶シ
リコンを堆積し、レーザビームによって多結晶シリコン
を溶融再結晶化(アニール)している。また、アニール
する際には静止したビームに対して予備加熱用のステー
ジ上に固定したウェハを往復移動させ、これによりウェ
ハ上面の所定領域にビームが照射される。この場合、ス
テージとしてはその材質が金属(ステンレス)又はセラ
ミックスが用いられ、ウェハはステージの表面に直接触
れている。[Prior Art] In conventional equipment for manufacturing SOI substrates by annealing, for example, polycrystalline silicon is deposited on a silicon wafer on which an oxide film has been formed, and the polycrystalline silicon is melted and recrystallized (annealed) using a laser beam. There is. Furthermore, during annealing, a wafer fixed on a preheating stage is moved back and forth relative to a stationary beam, whereby a predetermined region on the upper surface of the wafer is irradiated with the beam. In this case, the stage is made of metal (stainless steel) or ceramics, and the wafer is in direct contact with the surface of the stage.
しかしながら、このような従来の半導体装置の製造方法
にあっては、ステージの表面にウェハを直接設置する構
成となっていたため、レーザビームがウェハの外側に逸
脱した場合には、ステージである金属やセラミックスが
ビームによって溶融し、周囲に飛散してしまうことから
、飛散したステージの材料によってウェハが汚染されて
しまうという問題点があった。However, in such conventional semiconductor device manufacturing methods, the wafer is placed directly on the surface of the stage, so if the laser beam deviates to the outside of the wafer, it may damage the metal or stage. Since the ceramic is melted by the beam and scattered around, there is a problem in that the wafer is contaminated by the scattered stage material.
以上はSOI基板を製造するときの不具合であるが、こ
れに限らず、ステージ上に直接ウェハを置いてレーザビ
ームあるいは電子ビームを照射する場合であれば、他の
製造プロセスでも同様の問題点がある。The above are problems when manufacturing SOI substrates, but similar problems can occur in other manufacturing processes as well, such as when placing a wafer directly on a stage and irradiating it with a laser beam or electron beam. be.
そこで本発明は、アニールに際してステージの表面がレ
ーザビーム等により損傷して飛散物を生じても、ウェハ
の汚染を防止することのできる半導体製造装置を提供す
ることを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus that can prevent wafer contamination even if the surface of the stage is damaged by a laser beam or the like during annealing and scattering particles are generated.
本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成のた
め、少なくとも一次元方向以上に移動可能なステージ上
に、熱ビームに対して透過性を有し、かつ耐熱性の板部
材を介してウェハを設置し、該ウェハに対して所定の熱
ビームを照射してアニール処理を行うように構成する。In order to achieve the above object, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention places a wafer on a stage movable in at least one dimension or more through a heat-resistant plate member that is transparent to heat beams. The wafer is installed and configured to perform an annealing process by irradiating the wafer with a predetermined heat beam.
本発明では、ステージとウェハの間に、熱ビームに対し
て透過性を有しかつ耐熱性の板部材が介挿され、この状
態でウェハの上方から熱ビームが照射され、ステージが
移動する。In the present invention, a heat-resistant plate member that is transparent to the heat beam is inserted between the stage and the wafer, and in this state, the heat beam is irradiated from above the wafer and the stage is moved.
したがって、ステージの移動に伴って熱ビームがウェハ
の端部からはみ出してステージの上部に直接入射し、損
傷して溶融物が生じた場合であっても、耐熱性の板部材
により溶融物の飛散が妨げられ、ウェハの汚染が防止さ
れる。Therefore, even if the heat beam protrudes from the edge of the wafer as the stage moves and is directly incident on the top of the stage, damaging it and producing melted material, the heat-resistant plate member prevents the melted material from scattering. wafer contamination is prevented.
以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.
皿理説凱 最初に、本発明の詳細な説明する。dish theory kai First, the present invention will be explained in detail.
第1図(a)(b)は本発明の詳細な説明する図である
。同図(a)(b)において、lはレーサヒーム(熱ヒ
ームに相当)、2はシリコンウェハ(以下、単にウェハ
という)、3は加熱用のステージである。レーザビーム
1は上部からウェハ2に入射し、ウェハ2は表面に酸化
膜を形成した後に多結晶シリコンを堆積したものである
。また、ステージ3は金属あるいはセラミックを材料と
しており、ステージ3とウェハ2の間には透明な耐熱性
の板(板部材に相当)4が設置され、ステージ3の上部
を覆っている。FIGS. 1(a) and 1(b) are diagrams explaining the present invention in detail. In the figures (a) and (b), 1 is a laser beam (corresponding to a thermal beam), 2 is a silicon wafer (hereinafter simply referred to as wafer), and 3 is a heating stage. A laser beam 1 is incident on a wafer 2 from above, and the wafer 2 has an oxide film formed on its surface and then polycrystalline silicon deposited thereon. Further, the stage 3 is made of metal or ceramic, and a transparent heat-resistant plate (corresponding to a plate member) 4 is installed between the stage 3 and the wafer 2, and covers the upper part of the stage 3.
以上の構成において、通常の状態では第1図(a)に示
すように静止したレーザビーム1に対してステージ3が
x、x’力方向所定範囲内で移動し、ウェハ2の所定領
域がアニールされてSOI基板が形成される。In the above configuration, under normal conditions, the stage 3 moves within a predetermined range in the x and x' force directions with respect to the stationary laser beam 1, as shown in FIG. 1(a), and a predetermined region of the wafer 2 is annealed. Then, an SOI substrate is formed.
一方、第1図(b)に示すように、何らかの原因でステ
ージ3がX′方向に必要以上に移動してレーザビーム1
がウェハ2の端部からはみ出した場合には、レーザビー
ム1が板4を透過してステージ3の上部に直接的に入射
し、その部分が損傷して溶融物5が生じる。ところが、
板4によりステージ3の上部が覆われているため、従来
と異なり溶融物5の飛散を妨げるので、ウェハ2の汚染
を防止することができる。その結果、So1基板の品質
が向上する。On the other hand, as shown in FIG. 1(b), for some reason the stage 3 moves more than necessary in the X' direction and the laser beam 1
If the laser beam 1 protrudes from the edge of the wafer 2, the laser beam 1 passes through the plate 4 and directly enters the upper part of the stage 3, damaging that part and producing a melt 5. However,
Since the upper part of the stage 3 is covered by the plate 4, it prevents the melt 5 from scattering, unlike the conventional method, so that contamination of the wafer 2 can be prevented. As a result, the quality of the So1 substrate is improved.
なお、第1図はSol基板を例として本発明の詳細な説
明したものであるが、本発明の適用はこれに限るもので
はない。例えば、イオン注入層のアニール、不純物の活
性化などへの適用でもよく、またレーザビームに限らず
電子ビームを用いる場合であってもよい。Although FIG. 1 provides a detailed explanation of the present invention using a Sol substrate as an example, the application of the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to annealing an ion-implanted layer, activating impurities, etc., and may also be applied to an electron beam instead of a laser beam.
1上皇施±
次に、第2〜4図は上記原理に基づく本発明の第1実施
例を示す図であり、本発明をSol基板を形成するプロ
セスに適用した例である。第2図はS、01基板作製の
アニール装置を示す構成図であり、この図において、1
0はArイオンのレーザビームを出力するアルゴンレー
ザ発振器である。1. Next, FIGS. 2 to 4 are diagrams showing a first embodiment of the present invention based on the above principle, and are examples in which the present invention is applied to a process for forming a Sol substrate. FIG. 2 is a block diagram showing an annealing apparatus for producing S,01 substrates, and in this figure, 1
0 is an argon laser oscillator that outputs a laser beam of Ar ions.
アルゴンレーザ10の波長は4880人あるいは514
5人であり、容量は4〜5W程度のものが使用される。The wavelength of argon laser 10 is 4880 or 514
There are 5 people, and a device with a capacity of about 4 to 5 W is used.
アルゴンレーザ10からのレーザビーム(熱ビームに相
当> 11は反射鏡12で反射した後、レンズ13によ
り絞られてウェハ14に照射される。ウェハ14は仮1
5を介して加熱ステージ16の上部に載置され、ゴムホ
ース17を通して真空引きされて真空チャックされてい
る。板(Fi部材に相当)15としては厚さが211の
透明な石英板が用いられ、耐熱性を有している。板15
は第3図に示すように、その周辺が下方に向けて折れ曲
がっており、加熱ステージ16の上から外れないように
なっている。これは、加熱ステージ16の高速移動から
板15が脱落するのを防ぐためである。加熱ステージ1
6としては直径20cm、厚さ40uのステンレス類の
ものが用いられ、加熱ステージ16および板15の中心
部にはアスピレータへの吸引孔18が形成されている。A laser beam (equivalent to a heat beam) from an argon laser 10 is reflected by a reflecting mirror 12, and then focused by a lens 13 and irradiated onto a wafer 14.The wafer 14 is temporarily
5 and placed on the upper part of the heating stage 16, and is vacuum-chucked by being evacuated through a rubber hose 17. As the plate (corresponding to the Fi member) 15, a transparent quartz plate with a thickness of 211 mm is used and has heat resistance. Board 15
As shown in FIG. 3, its periphery is bent downward to prevent it from coming off the top of the heating stage 16. This is to prevent the plate 15 from falling off due to the high speed movement of the heating stage 16. Heating stage 1
6 is made of stainless steel with a diameter of 20 cm and a thickness of 40 u, and a suction hole 18 to the aspirator is formed in the center of the heating stage 16 and the plate 15.
吸引孔18はゴムホース17に連通しており、ウェハ1
4は吸引孔18を通じて真空チャンクにより固定される
。同時に、板15も加熱ステージ16に固定され、アニ
ール中にウェハ14の位置が外れることはない。The suction hole 18 communicates with the rubber hose 17, and the wafer 1
4 is fixed by a vacuum chunk through the suction hole 18. At the same time, the plate 15 is also fixed to the heating stage 16 so that the wafer 14 will not be displaced during annealing.
再び、第2図に戻り、加熱ステージ16の内部にはシー
ズヒータ(図示時)が埋設されて、予備加熱(例えば、
500℃)されるようになっており、加熱ステージ16
はX−Y可動ステージ19の上に載置、固定されている
。X−Y可動ステージ19は図中X方向は高速の往復運
動(150ts/sec )をし、Y方向は10μmピ
ンチで一定方向に進むことにより、ウェハ14の所定範
囲にレーザビーム11が照射できるようになっている。Returning to FIG. 2 again, a sheathed heater (as shown) is embedded inside the heating stage 16 for preheating (for example,
500℃), heating stage 16
is placed and fixed on the XY movable stage 19. The X-Y movable stage 19 performs high-speed reciprocating motion (150 ts/sec) in the X direction in the figure, and moves in a constant direction with a 10 μm pinch in the Y direction, so that the laser beam 11 can be irradiated onto a predetermined range of the wafer 14. It has become.
ここで、ウェハ14の詳細な構造は第4図のように示さ
れる。第4図において、20は基板であり、シリコンを
材料としているが、石英であってもよい。21はS i
O’zからなる酸化膜で、厚さは1.0μmである。2
2はポリシリコン(多結晶シリコン)であり、厚さは5
000人である。ポリシリコン22は薄い程良(、例え
ば1000Å以下でもよい。23はSiO□からなる酸
化膜で、厚さは500人、24はSi3N4からなる窒
化膜で、厚さは1000人である。Here, the detailed structure of the wafer 14 is shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 20 denotes a substrate, which is made of silicon, but may also be made of quartz. 21 is Si
The oxide film is made of O'z and has a thickness of 1.0 μm. 2
2 is polysilicon (polycrystalline silicon), and the thickness is 5
000 people. The thinner the polysilicon 22 is, the better (for example, it may be less than 1000 Å. 23 is an oxide film made of SiO□ and has a thickness of 500 nm, and 24 is a nitride film made of Si3N4 and has a thickness of 1000 nm.
これらの酸化膜23および窒化膜24は反射防止膜とし
て機能する。なお、反射防止膜は付いていない場合もあ
り得る。These oxide film 23 and nitride film 24 function as an antireflection film. Note that there may be cases where the anti-reflection film is not attached.
以上の構成において、アニール工程では、まず加熱ステ
ージ16の上に仮15が重ねて置かれ、その上にウェハ
14が置かれて真空チャックして固定される0次いで、
加熱ステージ16のシーズヒータに通電されてウェハ1
4が予備加熱され、その後X−Y可動ステージ19の起
動とともにレーザビーム11がウェハ14に照射されて
、ウェハ14のポリシリコン22が順次、溶融再結晶化
されてSol基板が形成されていく。In the above configuration, in the annealing step, first, the temporary 15 is placed on top of the heating stage 16, and the wafer 14 is placed on top of it and fixed by vacuum chuck.
The sheathed heater of the heating stage 16 is energized and the wafer 1
4 is preheated, and then the XY movable stage 19 is activated and the laser beam 11 is irradiated onto the wafer 14, and the polysilicon 22 of the wafer 14 is sequentially melted and recrystallized to form a Sol substrate.
この場合、前述の発明の詳細な説明したように、ウェハ
14をレーザアニールするときにレーザビーム11がウ
ェハ14を外れて加熱ステージ16を照射して該加熱ス
テージ16の材料が溶融するという事態が生じても、仮
15によって溶融物の飛散が妨げられ、ウェハ14の汚
染が防止される。また、透明な耐熱性の板15を用いて
いるため、レーザビーム11は板15には殆ど吸収され
ず、板15自体の表面からウェハ14を汚染する物質が
飛散することはない。In this case, as described in detail of the invention above, when laser annealing the wafer 14, there is a situation where the laser beam 11 leaves the wafer 14 and irradiates the heating stage 16, causing the material of the heating stage 16 to melt. Even if this occurs, the temporary 15 prevents the melt from scattering and contamination of the wafer 14 is prevented. Further, since the transparent heat-resistant plate 15 is used, the laser beam 11 is hardly absorbed by the plate 15, and substances that contaminate the wafer 14 are not scattered from the surface of the plate 15 itself.
したがって、レーザ再結晶化sor基板の品質を格段と
向上させることができる。Therefore, the quality of the laser recrystallized SOR substrate can be significantly improved.
11実皇斑
第5図は本発明の第2実施例を示す図であり、本実施例
では2重重厚の透明な石英の板(板部材に相当)31の
周辺が石英製の爪32で固定され、爪32はステンレス
製の螺子33で加熱ステージ34の側面に固定されてい
る。その他は第1実施例と同様である。Fig. 5 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a double-thick transparent quartz plate (corresponding to a plate member) 31 is surrounded by quartz claws 32. The claw 32 is fixed to the side surface of the heating stage 34 with a screw 33 made of stainless steel. The rest is the same as the first embodiment.
したがって、本実施例においては板31の固定方法が第
1実施例と相違するものの、板31の設置により第1実
施例と同様の効果を得ることができる。Therefore, although the method of fixing the plate 31 in this embodiment is different from that in the first embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained by installing the plate 31.
〔発明の効果〕
本発明によれば、アニールに際してステージの表面が熱
ビームにより損傷して飛散物を生じても、ウェハの汚染
を防止することができ、ウェハのアニール処理における
品質を向上させることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, even if the surface of the stage is damaged by the heat beam during annealing and scattering objects are generated, contamination of the wafer can be prevented, and the quality of the wafer annealing process can be improved. Can be done.
第1図は本発明の原理説明図、
第2〜4図は本発明に係る半導体装置の製造方法の第1
実施例を示す図であり、
第2図はそのアニール装置の構成図、
第3図はそのウェハを含む要部構成図、第4図はそのウ
ェハの構造を示す断面図、第5図は本発明に係る半導体
装置の製造方法の第2実施例のウェハを含む要部構成図
である。
23・・・・・・酸化膜、
24・・・・・・窒化膜。
1.11・・・・・・レーザビーム、
2.14・・・・・・ウェハ、
3・・・・・・ステージ、
4.15.31・・・・・−板、
5・・・・・・溶融物、
10・・・・・・アルゴンレーザ発振器、12・・・・
・・反射鏡、
13・・・・・・レンズ、
16.34・・・・・・加熱ステージ、19・・・・・
・X−Y可動ステージ、20・・・・・・基板、
21・・・・・・酸化膜、
22・・・・・・ポリシリコン、
−一一一一−X′
X
O:ネi裡勿
第1実施例のウェハを含む要部構成図
第3図
第1実施例のアニール装置の構成図
第 2q
第1実施例のウェハの構造を示す断面図第4図FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are diagrams showing a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of the annealing apparatus, FIG. 3 is a configuration diagram of the main part including the wafer, FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the wafer, and FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of main parts including a wafer of a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the invention. 23...Oxide film, 24...Nitride film. 1.11...Laser beam, 2.14...Wafer, 3...Stage, 4.15.31...-Plate, 5... ...Melted material, 10...Argon laser oscillator, 12...
...reflector, 13...lens, 16.34...heating stage, 19...
・X-Y movable stage, 20...substrate, 21...oxide film, 22...polysilicon, -1111-X' Of course, Fig. 3 is a configuration diagram of the main parts including the wafer of the first embodiment. Fig. 2q is a sectional view showing the structure of the wafer of the first embodiment.
Claims (1)
介してウェハを設置し、 該ウェハに対して所定の熱ビームを照射してアニール処
理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。[Claims] A wafer is placed on a stage movable in at least one dimension or more through a heat-resistant plate member that is transparent to heat beams, and a predetermined position is placed on the wafer. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing an annealing treatment by irradiating with a heat beam.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32669688A JPH02170524A (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32669688A JPH02170524A (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02170524A true JPH02170524A (en) | 1990-07-02 |
Family
ID=18190646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32669688A Pending JPH02170524A (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02170524A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005085817A (en) * | 2003-09-04 | 2005-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | Thin film semiconductor device and its manufacturing method |
US7459354B2 (en) | 2001-01-29 | 2008-12-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor |
JP2011198881A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Device and method of laser annealing |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP32669688A patent/JPH02170524A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7459354B2 (en) | 2001-01-29 | 2008-12-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor |
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