JPH04206585A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH04206585A JPH04206585A JP32911090A JP32911090A JPH04206585A JP H04206585 A JPH04206585 A JP H04206585A JP 32911090 A JP32911090 A JP 32911090A JP 32911090 A JP32911090 A JP 32911090A JP H04206585 A JPH04206585 A JP H04206585A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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〕
本発明は0.6μm帯の赤色領域で動作するAffiG
a InP系半導体レーザの構造およびその製造方法に
関する。
a InP系半導体レーザの構造およびその製造方法に
関する。
AlGaInP系レーザの作製は、AlGaInP系ダ
ブルヘテロ構造を形成した後、ストライプ構造形成のた
め少なくとも一回の再成長を行うことによって行ってい
る。この再成長時にp形りラッド層中のZnが活性層へ
と拡散し、クラッド層が低濃度化、活性層が高濃度化す
るため、活性層よりp形りラッド層へのキャリアオーバ
フローが増大し、しきい値電流の増加や温度特性の劣化
をもたらす。
ブルヘテロ構造を形成した後、ストライプ構造形成のた
め少なくとも一回の再成長を行うことによって行ってい
る。この再成長時にp形りラッド層中のZnが活性層へ
と拡散し、クラッド層が低濃度化、活性層が高濃度化す
るため、活性層よりp形りラッド層へのキャリアオーバ
フローが増大し、しきい値電流の増加や温度特性の劣化
をもたらす。
このため、従来のAQGa I nP系レーザは特開平
1−204489号公報に記載のように活性層の不純物
濃度を出来るだけ低濃度とするため、p形りラッド層の
不純物であるZnの濃度をドーピングによって得られる
最大キャリア濃度の半分としたり、日経マイクロデバイ
ス3月号、P 85 (1990)記載のように、再成
長の回数を1回とした屈折率導波形レーザ構造が提案さ
れている。
1−204489号公報に記載のように活性層の不純物
濃度を出来るだけ低濃度とするため、p形りラッド層の
不純物であるZnの濃度をドーピングによって得られる
最大キャリア濃度の半分としたり、日経マイクロデバイ
ス3月号、P 85 (1990)記載のように、再成
長の回数を1回とした屈折率導波形レーザ構造が提案さ
れている。
上記従来技術は、前者の場合、クラッド雇のキャリア濃
度が大きく取れず良好な温度特性が得られない、後者の
場合、レーザの導波路構造設計が制約されると言う問題
が有った。
度が大きく取れず良好な温度特性が得られない、後者の
場合、レーザの導波路構造設計が制約されると言う問題
が有った。
本発明の目的は温度特性が良好で、レーザ導波路の構造
設計も自由なレーザ構造およびその製造方法を提供する
ことに有る。
設計も自由なレーザ構造およびその製造方法を提供する
ことに有る。
上記目的を達成するために、ダブルヘテロ構造形成時に
活性層に5xlO17/cj以上のp形不純物を添加し
た。
活性層に5xlO17/cj以上のp形不純物を添加し
た。
活性層に5xlO”/aj以上のp形不純物を添加する
ことによって、再成長時のp形りラッド層から活性層へ
のp形不純物の拡散が抑制された。
ことによって、再成長時のp形りラッド層から活性層へ
のp形不純物の拡散が抑制された。
この結果、p形りラッド層のキャリア濃度の低下が生じ
なくなり、キャリアオーバフローによるしきい値電流の
上昇や温度特性の劣化が生じなくなった。さらに、高濃
度のp形不純物の活性層への添加により、活性層が無秩
序化し、従来に較べて。
なくなり、キャリアオーバフローによるしきい値電流の
上昇や温度特性の劣化が生じなくなった。さらに、高濃
度のp形不純物の活性層への添加により、活性層が無秩
序化し、従来に較べて。
発振波長が10乃至20nm短波長化した。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は本発明のAl2GaInP系利得導波形半導体レー
ザのレーザ光出射方向から見た構造、の断面の模式図で
ある。n形GaAs (100)基板結晶1上にn形(
AR,、Ga、、)、sI n、、Pクラッド層(厚さ
約1μm、n=1.5xlo”/ci)2、Znドープ
Ga、、In、、P活性層(厚さ約0.07μm、p=
1xlo”/aj)3.p形(A Q+7 a a 、
1)−s I n−5Pクラット層(厚さ約1μm、Z
nドープ)4.p形Ga、、In、、P層(厚さ約0.
1μm、znドープ+P=lxlO”/aJ)5.n形
G a A s li流狭窄層(厚さ約1μrn)6を
有機金属熱分解反応(MOCVD)法により順次形成す
る。
図は本発明のAl2GaInP系利得導波形半導体レー
ザのレーザ光出射方向から見た構造、の断面の模式図で
ある。n形GaAs (100)基板結晶1上にn形(
AR,、Ga、、)、sI n、、Pクラッド層(厚さ
約1μm、n=1.5xlo”/ci)2、Znドープ
Ga、、In、、P活性層(厚さ約0.07μm、p=
1xlo”/aj)3.p形(A Q+7 a a 、
1)−s I n−5Pクラット層(厚さ約1μm、Z
nドープ)4.p形Ga、、In、、P層(厚さ約0.
1μm、znドープ+P=lxlO”/aJ)5.n形
G a A s li流狭窄層(厚さ約1μrn)6を
有機金属熱分解反応(MOCVD)法により順次形成す
る。
次にホトレジスト工程、選択エツチングの手法により(
110)方向に底面の巾が約5μmのストライプをn形
G a A s電流狭窄層6に形成する。
110)方向に底面の巾が約5μmのストライプをn形
G a A s電流狭窄層6に形成する。
その後、ストライプ形成用マスクを除去し、p形GaA
s層コンタクト層(Znドープ、厚さ約1.5μm)7
を再成長する。
s層コンタクト層(Znドープ、厚さ約1.5μm)7
を再成長する。
その後、P形電極8を形成し、n形GaAs基板を約1
00μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した。さら
に、管間およびスクライブの手法により、ウェハを分割
して共振器長250μm。
00μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した。さら
に、管間およびスクライブの手法により、ウェハを分割
して共振器長250μm。
巾300μmのチップとし、Siをサブマウントに用い
てp側電極を下にして実装した。
てp側電極を下にして実装した。
室温連続動作下でレーザ特性を測定した結果。
波長660nmにおいて、しきい値電流60mAで発振
した。素子の温度特性を連続動作化において測定した結
果、室温から50℃の範囲で、特性温度として120に
の値を得た。本レーザを環境温度70℃において光出力
5mWで定光出力動作させた結果、5000時間以上安
定に動作することを確認した。
した。素子の温度特性を連続動作化において測定した結
果、室温から50℃の範囲で、特性温度として120に
の値を得た。本レーザを環境温度70℃において光出力
5mWで定光出力動作させた結果、5000時間以上安
定に動作することを確認した。
本発明の第2の実施例を第1図により説明する。
第1図は本発明のAQGa I nP系利得導波形半導
体レーザのレーザ光出射方向から見た構造の断面の模式
図である。n形GaAs(100)基板結晶1上にn形
(A Q 、7 G a 、5)−s I n 、s
Pクラッド層(厚さ約1 μm、 n = 7 x 1
0”/aj)2゜ZnドープGa、、In、SP活性層
(厚さ約0.07μm、p=5xlo”/a+?)3.
p形(AR,、Ga、3)、SI n、5Pクラッド層
(厚さ約1μm、Znドープ)4.p形Qa、、In、
、P層(厚さ約0.1μm、Znドープ+ p = 5
x 10”/aj)5.n形GaAs電流狭窄層(厚
さ約1μm)6を有機金属熱分解反応(MOCVD)法
により順次形成する。
体レーザのレーザ光出射方向から見た構造の断面の模式
図である。n形GaAs(100)基板結晶1上にn形
(A Q 、7 G a 、5)−s I n 、s
Pクラッド層(厚さ約1 μm、 n = 7 x 1
0”/aj)2゜ZnドープGa、、In、SP活性層
(厚さ約0.07μm、p=5xlo”/a+?)3.
p形(AR,、Ga、3)、SI n、5Pクラッド層
(厚さ約1μm、Znドープ)4.p形Qa、、In、
、P層(厚さ約0.1μm、Znドープ+ p = 5
x 10”/aj)5.n形GaAs電流狭窄層(厚
さ約1μm)6を有機金属熱分解反応(MOCVD)法
により順次形成する。
次にホトレジスト工程、選択エツチングの手法により(
110)方向に底面の巾が約5μmのスドライブをn形
GaAs電流狭窄層6に形成する。
110)方向に底面の巾が約5μmのスドライブをn形
GaAs電流狭窄層6に形成する。
その後、ストライプ形成用マスクを除去し、p形GaA
s層コンタクト層(Znドープ、厚さ約1.5μm)7
を再成長する。
s層コンタクト層(Znドープ、厚さ約1.5μm)7
を再成長する。
その後、n形電極8を形成し、n形G a A s基板
を約100μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した
。さらに、骨間およびスクライブの手法により、ウェハ
を分割して共振器長250μm。
を約100μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した
。さらに、骨間およびスクライブの手法により、ウェハ
を分割して共振器長250μm。
巾300ILmのチップとし、Siをサブマウントに用
いてp側電極を下にして実装した。
いてp側電極を下にして実装した。
室温連続動作下でレーザ特性を測定した結果、波長67
0nmにおいて、しきい値電流50mAで発振した。素
子の温度特性を連続動作化において測定した結果、室温
から50℃の範囲で、特性温度として130にの値を得
た。本レーザを環境温度70℃において光出力5mWで
定光出力動作させた結果、5000時間以上安定に動作
することを確認した。
0nmにおいて、しきい値電流50mAで発振した。素
子の温度特性を連続動作化において測定した結果、室温
から50℃の範囲で、特性温度として130にの値を得
た。本レーザを環境温度70℃において光出力5mWで
定光出力動作させた結果、5000時間以上安定に動作
することを確認した。
本発明の第三の実施例を第1図により説明する。
第1図は本発明のAuGaInP系利得導波形半導体レ
ーザのレーザ光出射方向から見た構造の断面の模式図で
ある。n形GaAs (100)基板結晶上上にn形(
A Q +7 G a 、、)、5I n +5 Pク
ラッド層(厚さ約1 μm、 n = 1 、5 x
10”/aJ)2、MgドープGa、、In、、P活性
層(厚さ約0.07μm、p=1xlo”/ci)3.
p形(AQ、7Ga、、)、、I n、、Pクララト層
(厚さ約1μm、Mgドープ)4.p形Ga、SIn、
、P層(厚さ約0.1μm、Mgトープ+ P = 1
x l O18/a+り5.n形GaAs電流狭窄層
(厚さ約1μm)6を有機金属熱分解反応(MOCVD
)法により順次形成する。
ーザのレーザ光出射方向から見た構造の断面の模式図で
ある。n形GaAs (100)基板結晶上上にn形(
A Q +7 G a 、、)、5I n +5 Pク
ラッド層(厚さ約1 μm、 n = 1 、5 x
10”/aJ)2、MgドープGa、、In、、P活性
層(厚さ約0.07μm、p=1xlo”/ci)3.
p形(AQ、7Ga、、)、、I n、、Pクララト層
(厚さ約1μm、Mgドープ)4.p形Ga、SIn、
、P層(厚さ約0.1μm、Mgトープ+ P = 1
x l O18/a+り5.n形GaAs電流狭窄層
(厚さ約1μm)6を有機金属熱分解反応(MOCVD
)法により順次形成する。
次にホトレジスト工程、選択エツチングの手法により(
110)方向に底面の巾が約5μmのス−ドライブをn
形G a A s電流狭窄層6に形成する。
110)方向に底面の巾が約5μmのス−ドライブをn
形G a A s電流狭窄層6に形成する。
その後、ストライプ形成用マスクを除去し、p形G a
A s層コンタクト層(Mgドープ、厚さ約1.5μ
m)7を再成長する。
A s層コンタクト層(Mgドープ、厚さ約1.5μ
m)7を再成長する。
その後、n形電極8を形成し、n形G a A s基板
を約100μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した
。さらに、骨間およびスクライブの手法により、ウェハ
を分割して共振器長250μm。
を約100μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した
。さらに、骨間およびスクライブの手法により、ウェハ
を分割して共振器長250μm。
巾300μmのチップとし、Siをサブマウントに用い
てp側電極を下にして実装した。
てp側電極を下にして実装した。
室温連続動作下でレーザ特性を測定した結果、波長66
0nmにおいて、しきい値電流60 m Aで発振した
。素子の温度特性を連続動作化において測定した結果、
室温から50℃の範囲で、特性温度として120にの値
を得た。本レーザを環境温度70℃において光出力5m
Wで定光出力動作させた結果、5ooo時間以上安定に
動作することを確認した。
0nmにおいて、しきい値電流60 m Aで発振した
。素子の温度特性を連続動作化において測定した結果、
室温から50℃の範囲で、特性温度として120にの値
を得た。本レーザを環境温度70℃において光出力5m
Wで定光出力動作させた結果、5ooo時間以上安定に
動作することを確認した。
本発明の第4の実施例を第2図により説明する。
第2図は本発明のAQGa I nP系リッジ導波形半
導体レーザのレーザ光出射方向から見た構造の断面の模
式図である。n形GaAs (100)基板結晶1上に
n形(A Q 、7 G a 、3)−5I n 、s
Pクラッド層(厚さ約1μm)2.Znドープ(AQ
o、G’a 、9)、S r n 、5 P活性層(厚
さ約0.07μn、 p = 1018/ad) 13
、 p形(AQ、7Ga、3)、、I n、、P第一
クラッド層(厚さ約0.3μm、Znドープ)14PP
形Ga、、In、sP層(厚さ約0.01μm、Znド
ープr p=1xlo”/aJ)5.p形(A Q 、
、G a 、、)、、 I n +5 P第2クラッド
層(厚さ0.8μm)15.p形Ga、、In、、P層
(厚さ0−2 μm、 p、= 101s/aj) 1
6 、 n形GaAs層(厚さ約1μm)17を有機金
属熱分解反応(MOCVD)法により順次形成する。
導体レーザのレーザ光出射方向から見た構造の断面の模
式図である。n形GaAs (100)基板結晶1上に
n形(A Q 、7 G a 、3)−5I n 、s
Pクラッド層(厚さ約1μm)2.Znドープ(AQ
o、G’a 、9)、S r n 、5 P活性層(厚
さ約0.07μn、 p = 1018/ad) 13
、 p形(AQ、7Ga、3)、、I n、、P第一
クラッド層(厚さ約0.3μm、Znドープ)14PP
形Ga、、In、sP層(厚さ約0.01μm、Znド
ープr p=1xlo”/aJ)5.p形(A Q 、
、G a 、、)、、 I n +5 P第2クラッド
層(厚さ0.8μm)15.p形Ga、、In、、P層
(厚さ0−2 μm、 p、= 101s/aj) 1
6 、 n形GaAs層(厚さ約1μm)17を有機金
属熱分解反応(MOCVD)法により順次形成する。
次にホトレジスト工程、選択エツチングの手法により、
p形In、、Ga、、P層5までエツチングを行い、(
110)方向に底面の巾が約5μmのりッジストライプ
を形成する。その後、ストライプ形成用マスクを選択成
長用マスクとして用いて、リッジ側面にn形電流狭窄層
(厚さ1μm)6を形成する。次に、ストライプ形成用
マスクおよびn形GaAs層17を除去する。その後、
p形GaAs層(Znドープ、厚さ0.2μm)7およ
びp形GaAs層コンタクト層(Znドープ、厚さ約1
.5μm)18を再成長する。
p形In、、Ga、、P層5までエツチングを行い、(
110)方向に底面の巾が約5μmのりッジストライプ
を形成する。その後、ストライプ形成用マスクを選択成
長用マスクとして用いて、リッジ側面にn形電流狭窄層
(厚さ1μm)6を形成する。次に、ストライプ形成用
マスクおよびn形GaAs層17を除去する。その後、
p形GaAs層(Znドープ、厚さ0.2μm)7およ
びp形GaAs層コンタクト層(Znドープ、厚さ約1
.5μm)18を再成長する。
その後、p形電極8を形成し、n形GaAs基板を約1
00μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した。さら
に、襞間およびスクライブの手法により、ウェハを分割
して共振器長250Itm。
00μm厚に研磨した後、n形電極9を形成した。さら
に、襞間およびスクライブの手法により、ウェハを分割
して共振器長250Itm。
巾300μmのチップとし、Siをサブマウントに用い
てp側電極を下にして実装した。
てp側電極を下にして実装した。
室温連続動作下でレーザ特性を測定した結果。
波長660nmにおいて、しきい値電流35mAで発振
した。素子の温度特性を連続動作化において測定した結
果、室温から50℃の範囲で、特性温度として120に
の値を得た。本レーザを環境温度70℃において光出力
5mWで定光出力動作させた結果、5000時間以上安
定に動作することを確認した。
した。素子の温度特性を連続動作化において測定した結
果、室温から50℃の範囲で、特性温度として120に
の値を得た。本レーザを環境温度70℃において光出力
5mWで定光出力動作させた結果、5000時間以上安
定に動作することを確認した。
本発明によれば、ストライプ構造形成のための再成長時
にp形りラッド層のp形不純物(ZnおよびMg)が活
性層へ拡散しない、このため、P形りラッド層の正孔濃
度が減少せず、従来の半導体レーザで生じていたキャリ
アオーバフローによる温度特性の劣化が生じない。この
結果、低しきい値電流で良好な温度特性を持つ素子が再
現性良く得られた。温度特性の向上、低しきい値電流動
作の結果、素子の信頼性も向上できた。さらに、活性層
へlXl0”/a+?以上のZnあるいはMgを添加し
た素子では、活性層が無秩序化し、禁制帯幅が増大した
ため、10〜20nm発振波長を短波長化できた。
にp形りラッド層のp形不純物(ZnおよびMg)が活
性層へ拡散しない、このため、P形りラッド層の正孔濃
度が減少せず、従来の半導体レーザで生じていたキャリ
アオーバフローによる温度特性の劣化が生じない。この
結果、低しきい値電流で良好な温度特性を持つ素子が再
現性良く得られた。温度特性の向上、低しきい値電流動
作の結果、素子の信頼性も向上できた。さらに、活性層
へlXl0”/a+?以上のZnあるいはMgを添加し
た素子では、活性層が無秩序化し、禁制帯幅が増大した
ため、10〜20nm発振波長を短波長化できた。
第1図は本発明の一実施例のAQGa rnP系利得導
波形レーザのレーザ呂射面方向から見た断面の模式図、
第2図は本発明の第2の実施例のAlGaInP系屈折
率導波形レーザのレーザ出射面方向から見た断面の模式
図である。 ′1・・・n形GaAs基板結晶、2・・・n形(A
Q 、7G a 、、)、、 I n 、、 Pクラッ
ド層、3−p形Ga、、In、sP活性層、4 ・p形
(AC17Ga、、)、、I n、、Pクラッド層、5
・p形G a、、 I n’*5P層、6− n形G
aAs電流狭窄層。 7・・・p形G a A sコンタクト層、8・・・p
側電極、9− n側電極、13−・・形(A Q 、□
Ga、g)−s I n+、P活性層、L 4 ・−p
形(A Q 、7Ga、、)、、 I n+5 P第一
クラッド層、l 5 ・= p形(A Q 、7Ga、
J)、fI n、SP第二クラッド層、16−p形Ga
、、In、、P層、17− n形G a A s層、1
8−= p形GaAsコンv、’l 国 /、’7を彰1ra−As茎籾 LF杉〃67J’1 5閉ム11 6 ’l’fl&As電;064 7 電相064 7 F4契り電A鷹■虻 qnイ契り1イ¥)に
波形レーザのレーザ呂射面方向から見た断面の模式図、
第2図は本発明の第2の実施例のAlGaInP系屈折
率導波形レーザのレーザ出射面方向から見た断面の模式
図である。 ′1・・・n形GaAs基板結晶、2・・・n形(A
Q 、7G a 、、)、、 I n 、、 Pクラッ
ド層、3−p形Ga、、In、sP活性層、4 ・p形
(AC17Ga、、)、、I n、、Pクラッド層、5
・p形G a、、 I n’*5P層、6− n形G
aAs電流狭窄層。 7・・・p形G a A sコンタクト層、8・・・p
側電極、9− n側電極、13−・・形(A Q 、□
Ga、g)−s I n+、P活性層、L 4 ・−p
形(A Q 、7Ga、、)、、 I n+5 P第一
クラッド層、l 5 ・= p形(A Q 、7Ga、
J)、fI n、SP第二クラッド層、16−p形Ga
、、In、、P層、17− n形G a A s層、1
8−= p形GaAsコンv、’l 国 /、’7を彰1ra−As茎籾 LF杉〃67J’1 5閉ム11 6 ’l’fl&As電;064 7 電相064 7 F4契り電A鷹■虻 qnイ契り1イ¥)に
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、AlGaInP系ダブルヘテロ構造レーザにおいて
、活性層に少なくとも5×10^1^7/cm^3のp
形不純物を添加したことを特徴とするAlGaInP系
半導体レーザ。 2、少なくともダブルヘテロ構造形成のための結晶成長
と、ストライプ構造形成のための再成長からなるAlG
aInP系ダブルヘテロ構造レーザの作製工程において
、ダブルヘテロ構造形成のための結晶成長時に活性層に
少なくとも5×10^1^7/cm^3のp形不純物を
添加することを特徴とするAlGaInP系半導体レー
ザの製造方法。 3、特許請求範囲第1項、第2項記載のAlGaInP
系ダブルヘテロ構造レーザにおいてp形不純物がZnで
あることを特徴とするAlGaInP系半導体レーザ。 4、特許請求範囲第1項、第2項記載のAlGaInP
系ダブルヘテロ構造レーザにおいてp形不純物がMgで
あることを特徴とするAlGaInP系半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32911090A JPH04206585A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32911090A JPH04206585A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04206585A true JPH04206585A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18217725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32911090A Pending JPH04206585A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04206585A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0767502A2 (en) * | 1995-10-02 | 1997-04-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
KR100272791B1 (ko) * | 1996-05-22 | 2000-12-01 | 고타니 고이치 | 반도체발광소자 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP32911090A patent/JPH04206585A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0767502A2 (en) * | 1995-10-02 | 1997-04-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
EP0767502A3 (en) * | 1995-10-02 | 1997-10-15 | Sharp Kk | Semiconductor light emitting device |
US5789773A (en) * | 1995-10-02 | 1998-08-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
KR100272791B1 (ko) * | 1996-05-22 | 2000-12-01 | 고타니 고이치 | 반도체발광소자 |
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