JPH03285351A - Cmis型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
Cmis型半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH03285351A JPH03285351A JP2084808A JP8480890A JPH03285351A JP H03285351 A JPH03285351 A JP H03285351A JP 2084808 A JP2084808 A JP 2084808A JP 8480890 A JP8480890 A JP 8480890A JP H03285351 A JPH03285351 A JP H03285351A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は高速動作に適したC M I S (coo
p−rimentary Metal In5ulat
or Sem1conductor)型装置およびその
製造方法に関するものである。
p−rimentary Metal In5ulat
or Sem1conductor)型装置およびその
製造方法に関するものである。
(従来の技術)
CMIS素子の高速化をはかる試みとして、Nチャネル
MO3FETとPチャネルMO3FETを異なる結晶面
方位上に形成する技術が例えば1986年シンポジウム
オン VLSI テクノロジテクニカルダイジェス
ト P17〜18に開示されている。
MO3FETとPチャネルMO3FETを異なる結晶面
方位上に形成する技術が例えば1986年シンポジウム
オン VLSI テクノロジテクニカルダイジェス
ト P17〜18に開示されている。
第3図はこの文献に開示されている従来のCMIS半導
体装置の構成を示す断面図であり、この第3図により、
従来のCMIS型半導体装置について概述する。
体装置の構成を示す断面図であり、この第3図により、
従来のCMIS型半導体装置について概述する。
第3図において、 (100)面のN型シリコン単結晶
基板101 (以下第3図ではN型基板という)上にP
型のウェル102を形成し、このPウェル202内にN
チ十フルFETを形成する。
基板101 (以下第3図ではN型基板という)上にP
型のウェル102を形成し、このPウェル202内にN
チ十フルFETを形成する。
103はゲート酸化膜、104はゲート電極、105お
よび106はN°ソース・ドレイン拡散層である。また
107は素子間分離用のフィールド酸化膜である。
よび106はN°ソース・ドレイン拡散層である。また
107は素子間分離用のフィールド酸化膜である。
一方、PチャネルFETはN型基板+01を垂直に削る
ことにより、(1101面を露出させ、そこへ形成する
ようにしている。108はゲート酸化膜、109はゲー
ト電極、1]0およびI 1. IはP゛ソースドレイ
ン拡散層である。
ことにより、(1101面を露出させ、そこへ形成する
ようにしている。108はゲート酸化膜、109はゲー
ト電極、1]0およびI 1. IはP゛ソースドレイ
ン拡散層である。
このように構成することにより、(100)面よりも正
孔の移動度が大きい (110)面にPチャネルFET
を形成することができるので、高速動作に有利となる。
孔の移動度が大きい (110)面にPチャネルFET
を形成することができるので、高速動作に有利となる。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、第3図に示す従来のCMIS半導体装置
では、N型基板101を垂直に削った(110)面にP
チャネルFETを形成するため、ゲート1f8i109
をマスクにして自己整合的にソース・ドレイン拡散層1
10,111を形成できないという欠点があった。
では、N型基板101を垂直に削った(110)面にP
チャネルFETを形成するため、ゲート1f8i109
をマスクにして自己整合的にソース・ドレイン拡散層1
10,111を形成できないという欠点があった。
さらに、N型基板101エツチング時のダメージが残存
し、キャリアの移動度を低下させて高速動作ができない
とともに、リーク電流を増大させるといった欠点もあっ
た。
し、キャリアの移動度を低下させて高速動作ができない
とともに、リーク電流を増大させるといった欠点もあっ
た。
請求項1の発明は前記従来技術が持っている問題点のう
ち、高速動作ができない点と、リーク電流を増大させる
点について解決したCMIS型半導体装置を提供するも
のである。
ち、高速動作ができない点と、リーク電流を増大させる
点について解決したCMIS型半導体装置を提供するも
のである。
また、請求項3の発明は前記従来技術が持っている問題
点のうち、PチャネルFETがゲート電極をマスクにし
て、自己整合的にソース・ドレイン層を形成できないと
いう点について解決したCMIS型半導体装置の製造方
法を提供するものである。
点のうち、PチャネルFETがゲート電極をマスクにし
て、自己整合的にソース・ドレイン層を形成できないと
いう点について解決したCMIS型半導体装置の製造方
法を提供するものである。
(課題を解決するための手段)
請求項1の発明は前記問題点を解決するために、CMI
S型半導体装置において、絶縁膜を介して貼り合わされ
た面方位の異なる二つの半導体基板にそれぞれNチャネ
ルMis)ランノスタおよびPチャネルMIS)ランジ
スタを形成するようにしたものである。
S型半導体装置において、絶縁膜を介して貼り合わされ
た面方位の異なる二つの半導体基板にそれぞれNチャネ
ルMis)ランノスタおよびPチャネルMIS)ランジ
スタを形成するようにしたものである。
また、請求項3の発明は前記問題点を解決するために、
CM+S型半導体装置の製造方法において、絶縁膜を介
してそれぞれ面指数および導電型の異なる半導体薄層に
ゲート酸化膜を形成した後、ゲート電極を形成して、こ
のゲーy7極をそれぞれマスクとしてソース・ドレイン
拡散層を形成する工程を導入したものである。
CM+S型半導体装置の製造方法において、絶縁膜を介
してそれぞれ面指数および導電型の異なる半導体薄層に
ゲート酸化膜を形成した後、ゲート電極を形成して、こ
のゲーy7極をそれぞれマスクとしてソース・ドレイン
拡散層を形成する工程を導入したものである。
(作 用)
請求項lの発明によれば、以上のように、CMIS半導
体装置を構成したので、NチャネルFETとPチャネル
FETがウェハ面上で水平方向に形成され、半導体薄層
の形成時におけるエツチング時のダメージをなくし、キ
ャリア移動度を高くし、高速動作を行い、かつNチャネ
ルFETとPチャネルFETの分離用の絶縁膜により、
ラッチアップの発生を制御するように作用し、したがっ
て、前記問題点を除去できる。
体装置を構成したので、NチャネルFETとPチャネル
FETがウェハ面上で水平方向に形成され、半導体薄層
の形成時におけるエツチング時のダメージをなくし、キ
ャリア移動度を高くし、高速動作を行い、かつNチャネ
ルFETとPチャネルFETの分離用の絶縁膜により、
ラッチアップの発生を制御するように作用し、したがっ
て、前記問題点を除去できる。
また、請求項3の発明によれば、CMIS型半導体装置
の製造方法において、以上のような工程を導入したので
、NチャネルFETおよびPチャネルFETのゲート電
極とソース・ドレイン拡散層を自己整合的に形成され、
したがって、前記問題点が除去できる。
の製造方法において、以上のような工程を導入したので
、NチャネルFETおよびPチャネルFETのゲート電
極とソース・ドレイン拡散層を自己整合的に形成され、
したがって、前記問題点が除去できる。
(実施例)
以下、この発明のCMIS型半導体装置の実施例につい
て図面に基づき説明する。第1図はその一実施例の構成
を示す断面図であって、1は面方位(100)の半導体
単結晶薄層としてのP型シリコン単結晶薄層、2は絶縁
膜としての酸化膜、3は面方位(110)の半導体単結
晶薄層としてのN型シリコン単結晶薄層である。
て図面に基づき説明する。第1図はその一実施例の構成
を示す断面図であって、1は面方位(100)の半導体
単結晶薄層としてのP型シリコン単結晶薄層、2は絶縁
膜としての酸化膜、3は面方位(110)の半導体単結
晶薄層としてのN型シリコン単結晶薄層である。
上記P型シリコン単結晶薄H1上には、NチャネルFE
T51が、N型シリコン単結晶filjia上にはPチ
ャネルFET52が形成されている。
T51が、N型シリコン単結晶filjia上にはPチ
ャネルFET52が形成されている。
上記、P型シリコン単結晶薄層1上およびN型シリコン
単結晶薄層3上には、それぞれゲート酸化膜5a、5b
を介してゲート電極6a、6bがそれぞれ形成されてい
る。
単結晶薄層3上には、それぞれゲート酸化膜5a、5b
を介してゲート電極6a、6bがそれぞれ形成されてい
る。
ゲート電極6aと自己整合的にN゛ソースドレイン拡散
層7が形成されている。
層7が形成されている。
また、同様にゲート電極6bと自己整合的にP゛ソース
ドレイン拡散層8が形成されている。
ドレイン拡散層8が形成されている。
9は分離用の絶縁膜であり、この絶縁M9には、相互接
続のためのコンタクトホール10がそれぞれN゛ソース
ドレイン拡散層7、P゛ソースドレイン拡散層8などの
必要な場所にあけられている。
続のためのコンタクトホール10がそれぞれN゛ソース
ドレイン拡散層7、P゛ソースドレイン拡散層8などの
必要な場所にあけられている。
さらに、このコンタクトホール10を介して金属配線M
illがそれぞれ形成されており、素子間の電気的接続
を行っている。
illがそれぞれ形成されており、素子間の電気的接続
を行っている。
また、13はN型シリコン単結晶薄層3を支持する基体
であり、この基体I3は絶縁812を介してN型シリコ
ン単結晶薄層3と接続されている。
であり、この基体I3は絶縁812を介してN型シリコ
ン単結晶薄層3と接続されている。
なお、第1図では、図示はしていないが、主面上全域に
は保護用のパッシベーション膜が形成されている。
は保護用のパッシベーション膜が形成されている。
次に、この発明のCMIS型半導体装置の製造方法の一
実施例について第2図(A)〜第2図(E)の工程断面
間を用いて詳細に説明する。
実施例について第2図(A)〜第2図(E)の工程断面
間を用いて詳細に説明する。
まず、第2図(A)に示すように、鏡面研磨した面指数
(110)、比抵抗0.5Ω1程度のN型シリコン単結
晶基板62を用意し、その表面に熱酸化により膜厚40
0n−程度の絶縁膜としての酸化膜(S10□)2を形
成する。
(110)、比抵抗0.5Ω1程度のN型シリコン単結
晶基板62を用意し、その表面に熱酸化により膜厚40
0n−程度の絶縁膜としての酸化膜(S10□)2を形
成する。
次に、この酸化膜2と鏡面研磨した面指数(100)、
比抵抗1Ωc11程度のP型シリコン単結晶基Fi、6
1を接触させ、1100°C程度の窒素雰囲気中でアニ
ールする。これにより、ファンデアワールス力により、
両者は強固に貼り合わせられる。
比抵抗1Ωc11程度のP型シリコン単結晶基Fi、6
1を接触させ、1100°C程度の窒素雰囲気中でアニ
ールする。これにより、ファンデアワールス力により、
両者は強固に貼り合わせられる。
このとき、P型シリコン単結晶基板61とN型シリコン
単結晶基板62の平坦度は極力良好であることが望まし
く、またパーティクル等の異物が介在しないよう注意す
る必要がある。
単結晶基板62の平坦度は極力良好であることが望まし
く、またパーティクル等の異物が介在しないよう注意す
る必要がある。
次に、第2図(B)に示すように、N型シリコン単結晶
基板62をi械研磨と化学エツチングにより500〜1
ooons程度まで薄くして、N型シリコン単結晶薄層
3を形成する。
基板62をi械研磨と化学エツチングにより500〜1
ooons程度まで薄くして、N型シリコン単結晶薄層
3を形成する。
次に、熱酸化によりN型シリコン単結晶薄層3の下面に
膜J![400n■程度の酸化膜による絶縁膜12を形
成する。
膜J![400n■程度の酸化膜による絶縁膜12を形
成する。
さらに、鏡面研磨した半導体層13を用意し、前述と同
様な方法により、絶縁膜12と半導体層13と貼り合わ
せる。
様な方法により、絶縁膜12と半導体層13と貼り合わ
せる。
半導体層13は上層を機械的に支持するだけであるので
、熱的、l!械的に安定な材料であれば何でもよいが、
加工性、耐熱性などを考慮しで、シリコン単結晶基板を
用いている。
、熱的、l!械的に安定な材料であれば何でもよいが、
加工性、耐熱性などを考慮しで、シリコン単結晶基板を
用いている。
次に、P型シリコン単結晶基板61を研磨・エツチング
することにより、第2図(c)に示すように、P型シリ
コン単結晶薄層lを形成する。
することにより、第2図(c)に示すように、P型シリ
コン単結晶薄層lを形成する。
次に、NチャネルFET形成領域を島状に残して、半導
体薄層としてのP型シリコン単結晶薄層1をエツチング
により除去し、さらに、酸化膜2を選択的に除去してP
チャネルFET形成碩域のN型シリコン単結晶薄層3を
露出させる。
体薄層としてのP型シリコン単結晶薄層1をエツチング
により除去し、さらに、酸化膜2を選択的に除去してP
チャネルFET形成碩域のN型シリコン単結晶薄層3を
露出させる。
次に、第2図(D)に示すように、熱酸化によりP型シ
リコン単結晶薄層1およびN型シリコン単結晶薄層3上
に膜厚20n@程度のゲート酸化膜5aおよび5bをそ
れぞれ形成し、その上に、ゲート電極6aおよび6bを
たとえばリンを高濃度にドープしたポリシリコンによっ
て形成する。
リコン単結晶薄層1およびN型シリコン単結晶薄層3上
に膜厚20n@程度のゲート酸化膜5aおよび5bをそ
れぞれ形成し、その上に、ゲート電極6aおよび6bを
たとえばリンを高濃度にドープしたポリシリコンによっ
て形成する。
続いて、第2図(E)に示すように、ゲート電極6a、
6bをそれぞれマスクにして、ゲー)を極6a、6bと
自己整合的にN°ソース・ドレイン拡散層7、P゛ソー
スドレイン拡散層8を形成する。
6bをそれぞれマスクにして、ゲー)を極6a、6bと
自己整合的にN°ソース・ドレイン拡散層7、P゛ソー
スドレイン拡散層8を形成する。
この場合、まず、PチャネルFE752の形成領域をレ
ジストなどで覆っておき、ヒ素を5XIO”ell−”
程度のドーズ量でイオン注入しN°ソース・ドレイン拡
散層7を形成する。
ジストなどで覆っておき、ヒ素を5XIO”ell−”
程度のドーズ量でイオン注入しN°ソース・ドレイン拡
散層7を形成する。
次に、PチャネルFE752の形成領域に被覆してマス
クとして使用したレジスト等を除去し今度はNチャネル
FE751の形成領域を同様にマスクし、ボロンを5X
10”ell−”程度のドーズ量でイオン注入しP゛ソ
ースドレイン拡散層8を形成する。
クとして使用したレジスト等を除去し今度はNチャネル
FE751の形成領域を同様にマスクし、ボロンを5X
10”ell−”程度のドーズ量でイオン注入しP゛ソ
ースドレイン拡散層8を形成する。
以陳、図示は省略するが、公知の技術を用いて層間絶縁
膜形成、コンタクトホール開孔、金属配線形成、バッジ
ベージぢン膜形成を行い、ウエノ1−プロセスを完了す
る。
膜形成、コンタクトホール開孔、金属配線形成、バッジ
ベージぢン膜形成を行い、ウエノ1−プロセスを完了す
る。
なお、上記実施例では、面指数(110)のN型シリコ
ン単結晶薄層3上に面指数(100)のP型シリコン単
結晶薄層1が存在するように構成されている場合を例示
したが、上下関係が逆転していても、上記実施例と同様
な効果が得られる。
ン単結晶薄層3上に面指数(100)のP型シリコン単
結晶薄層1が存在するように構成されている場合を例示
したが、上下関係が逆転していても、上記実施例と同様
な効果が得られる。
(発明の効果)
以上詳述したように、請求項1の発明によれば、絶縁膜
を介して、貼り合わせた面方位の異なる二つの半導体基
板にそれぞれNチャネルFETとPチャネルFETを形
成するようにしたので、NチャネルFET、Pチャネル
FETがそれぞれキャリアの移動度が高い結晶面上に形
成されるため、高速動作が可能になる。
を介して、貼り合わせた面方位の異なる二つの半導体基
板にそれぞれNチャネルFETとPチャネルFETを形
成するようにしたので、NチャネルFET、Pチャネル
FETがそれぞれキャリアの移動度が高い結晶面上に形
成されるため、高速動作が可能になる。
さらに、NチャネルFETとPチャネルFETが絶縁膜
により完全に分離されているので、ランチアップの発生
が皆無になる。
により完全に分離されているので、ランチアップの発生
が皆無になる。
また、請求項2の発明によれば、絶縁膜を介して貼り合
わせた面方位の異なる第1導電型の半導体薄層と第2導
電型の半導体WINにゲート酸化膜を介してゲート電極
を形成し、このゲート電極をマスクとして、Nチャネル
FET、PチャネルFETのソース・ドレイン拡散層を
形成するようにしたので、PチャネルFETとNチャネ
ルFETがウェハ面上で水平方向に形成され、ゲート電
極とソース・ドレイン拡散層が自己整合的に形成可能で
ある。
わせた面方位の異なる第1導電型の半導体薄層と第2導
電型の半導体WINにゲート酸化膜を介してゲート電極
を形成し、このゲート電極をマスクとして、Nチャネル
FET、PチャネルFETのソース・ドレイン拡散層を
形成するようにしたので、PチャネルFETとNチャネ
ルFETがウェハ面上で水平方向に形成され、ゲート電
極とソース・ドレイン拡散層が自己整合的に形成可能で
ある。
さらに、能動素子がすべて半導体薄層に形成され、バル
クの基体と完全に分離されているため、接合容量等の寄
生容量が減少し高速動作に一段と有利になる。
クの基体と完全に分離されているため、接合容量等の寄
生容量が減少し高速動作に一段と有利になる。
第1図はこの発明のCMIS型半導体装置の一実施例の
断面図、第2図(A)ないし第2図(E)はこの発明の
CMIS型半導体装置の製造方法の一実施例の工程断面
図、第3図は従来のCMIS型半導体装置の断面図であ
る。 l・・・P型シリコン単結晶薄層、2・・・酸化膜、3
・・・N型シリコン単結晶薄層、5a、5b・・・ゲー
ト酸化膜、6a、6b・・・ゲート電極、7・・・N゛
ソースドレイン拡散層、8・・・P゛ソースドレイン拡
散層、9.12・・・絶縁膜、13・・・半導体層、5
1・・・NチャネルFET、52・・・PチャネルF巳
T。 特1出願 人 沖2111株”会社2.・・ン・P 1 1 :P型シリコン単結晶薄層 2 二酸化膜 3 =N型シリコン単結晶薄層 5o、5b :ゲート酸化膜 6a、6b :ゲート電極 7 :[ずソースドレイン拡散層 8 :ビソース・ドレイン拡散層 9.12 :絶縁膜 10 :コンタクトホール 13:基体 51 :NチャンネルFET 52:PチャンネルFET 本発明のClゾXS半導体装置の断面図1 :P型シ
リコン重結品薄層 2 二酸化膜 3:fN型シIJコン菫結品薄層 5a、5b :ゲート酸化膜 6o、6b :ゲート電極 7:jす°ソースドレイン拡散層 8:P゛ソースドレイン拡散層 12:絶縁膜 13二基体 51 :NチャンネルFET 52:PチャンネルFET 61 :P型シリコン単結晶基板 62:N型シリコン単結晶基板 本発明の工程断面図 第2図 従来の半導体装置の断面図 第3
断面図、第2図(A)ないし第2図(E)はこの発明の
CMIS型半導体装置の製造方法の一実施例の工程断面
図、第3図は従来のCMIS型半導体装置の断面図であ
る。 l・・・P型シリコン単結晶薄層、2・・・酸化膜、3
・・・N型シリコン単結晶薄層、5a、5b・・・ゲー
ト酸化膜、6a、6b・・・ゲート電極、7・・・N゛
ソースドレイン拡散層、8・・・P゛ソースドレイン拡
散層、9.12・・・絶縁膜、13・・・半導体層、5
1・・・NチャネルFET、52・・・PチャネルF巳
T。 特1出願 人 沖2111株”会社2.・・ン・P 1 1 :P型シリコン単結晶薄層 2 二酸化膜 3 =N型シリコン単結晶薄層 5o、5b :ゲート酸化膜 6a、6b :ゲート電極 7 :[ずソースドレイン拡散層 8 :ビソース・ドレイン拡散層 9.12 :絶縁膜 10 :コンタクトホール 13:基体 51 :NチャンネルFET 52:PチャンネルFET 本発明のClゾXS半導体装置の断面図1 :P型シ
リコン重結品薄層 2 二酸化膜 3:fN型シIJコン菫結品薄層 5a、5b :ゲート酸化膜 6o、6b :ゲート電極 7:jす°ソースドレイン拡散層 8:P゛ソースドレイン拡散層 12:絶縁膜 13二基体 51 :NチャンネルFET 52:PチャンネルFET 61 :P型シリコン単結晶基板 62:N型シリコン単結晶基板 本発明の工程断面図 第2図 従来の半導体装置の断面図 第3
Claims (5)
- (1)(a)第1の面指数をもった第1導電型の第1半
導体単結晶薄層に形成された第2導電チャネル型MIS
FETと、 - (2)前記第1の半導体単結晶薄層とは絶縁膜で分離さ
れ、第2の面指数をもった第2導電型の第2半導体単結
晶薄層に形成された第1導電チャネル型MISFETと
、 (c)前記第1および第2半導体単結晶薄層を支持する
基体と、 よりなるCMIS型半導体装置。 (2)前記第1半導体単結晶層が面指数(100)のシ
リコンであり、前記第2導電チャネル型MISFETが
PチャネルFETであり、かつ前記第2半導体単結晶薄
層が面指数(110)のシリコンで、前記第1導電チャ
ネル型MISFETがNチャネルFETであることを特
徴とする請求項1記載のCMIS型半導体装置。 - (3)(a)第1面指数をもった第1導電型の半導体単
結晶基板に絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に第2の面指
数をもった第2導電型の半導体単結晶板を貼り合わせる
工程と、 (b)前記第2導電型の半導体単結晶基板を薄くして第
1の半導体単結晶層を形成してその一方の面に絶縁膜を
介して支持用の基体を貼り合わせる工程と、 (c)前記第1導電型の半導体単結晶基板を薄くして第
2の半導体単結晶層を形成するとともにこれを島状に形
成する工程と、 (d)前記第1の半導体単結晶薄層に第1導電チャネル
MISFETを形成するとともに前記第2の半導体単結
晶薄層に第2導電チャネルMISFETを形成する工程
と、 よりなるCMIS型半導体装置の製造方法。 - (4)前記第1導電型の半導体単結晶基板が面指数(1
10)のN型シリコン単結晶基板であり、かつ前記第2
導電型の半導体単結晶基板が面指数(100)のP型シ
リコン半導体基板であることを特徴とする請求項3記載
のCMIS型半導体装置の製造方法。 - (5)前記第1導電型の半導体単結晶基板が面指数(1
00)のP型シリコン単結晶基板であり、かつ前記第2
導電型の半導体単結晶基板が面指数(110)のN型シ
リコン単結晶基板であることを特徴とする請求項3記載
のCMIS型半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2084808A JPH03285351A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Cmis型半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2084808A JPH03285351A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Cmis型半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03285351A true JPH03285351A (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=13841022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2084808A Pending JPH03285351A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Cmis型半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03285351A (ja) |
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- 1990-04-02 JP JP2084808A patent/JPH03285351A/ja active Pending
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