JPH04206813A - 露光方法 - Google Patents
露光方法Info
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- JPH04206813A JPH04206813A JP2338143A JP33814390A JPH04206813A JP H04206813 A JPH04206813 A JP H04206813A JP 2338143 A JP2338143 A JP 2338143A JP 33814390 A JP33814390 A JP 33814390A JP H04206813 A JPH04206813 A JP H04206813A
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- mask pattern
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
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- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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（′！、半導体装置製造方法のりソゲラフイエ程
における微細パターンの形成方法に関するものである。
における微細パターンの形成方法に関するものである。
従来の技術
現在、半導体装置等の製造方法として縮小投影露光装置
による光りソグラフィ技術が用いられている。縮小投影
露光方法は所定の透明部と不透明部とからなるマスクパ
ターン（レチクル）を縮小投影レンズを通して半導体基
板上に塗布されたレジストに転写する方法である力丈
回折現象のために再生像に解像限界がある。そして、理
論的な解像限界（よ 一般に投影レンズの開口数をＮＡ
、使用光源の波長をλとすると、インコヒーレント照明
で（ヱ λ／２ＮＡ、 またコヒーレント照明で（よ
λ／ＮＡであり、解像限界を向上させるには使用波長
を小さくするか投影レンズの開口数を大きくしない限り
困難である。そこで、例えばアイイイイ トランザクシ
ョンズ オン エレクトロン デバイシズ（ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＺＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＤＥＶ、ＩＣＥＳ） ＶＯＬ、 ＥＤ−２９，ＮＯ，１
２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９８２に示されているようにマ
スクの不透明部に位相を変化させるシフターを設ける方
法が提案されている。
による光りソグラフィ技術が用いられている。縮小投影
露光方法は所定の透明部と不透明部とからなるマスクパ
ターン（レチクル）を縮小投影レンズを通して半導体基
板上に塗布されたレジストに転写する方法である力丈
回折現象のために再生像に解像限界がある。そして、理
論的な解像限界（よ 一般に投影レンズの開口数をＮＡ
、使用光源の波長をλとすると、インコヒーレント照明
で（ヱ λ／２ＮＡ、 またコヒーレント照明で（よ
λ／ＮＡであり、解像限界を向上させるには使用波長
を小さくするか投影レンズの開口数を大きくしない限り
困難である。そこで、例えばアイイイイ トランザクシ
ョンズ オン エレクトロン デバイシズ（ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＺＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＤＥＶ、ＩＣＥＳ） ＶＯＬ、 ＥＤ−２９，ＮＯ，１
２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９８２に示されているようにマ
スクの不透明部に位相を変化させるシフターを設ける方
法が提案されている。
第７図は位相シフターを設けたマスクの平面医第８図は
第７図のマスクにおけるシュミレーションによる光強度
分布を示すものであり、 ３１は光の透過数 ３２は光
を遮断するクロ入 ３３は透過光の位相を１８０°変化
させるシフターである。
第７図のマスクにおけるシュミレーションによる光強度
分布を示すものであり、 ３１は光の透過数 ３２は光
を遮断するクロ入 ３３は透過光の位相を１８０°変化
させるシフターである。
以上のように構成された位相シフターを有するマスクを
用いた場合、光透過部３１を通過した位相ずれがない回
折光と位相シフター３３を通過した１８０°位相ずれが
ある回折光が干渉する。その結果光遮光部３２の光強度
がゼロになり入射光コントラストが向上し 解像度が向
上する。
用いた場合、光透過部３１を通過した位相ずれがない回
折光と位相シフター３３を通過した１８０°位相ずれが
ある回折光が干渉する。その結果光遮光部３２の光強度
がゼロになり入射光コントラストが向上し 解像度が向
上する。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、位相シフトマスクの場合、 １８０°の
位相の変化を与える正確な厚みを有する位相シフターの
形成およびマスク欠陥修正等のマスク製作が困難である
とともにマスク製作コストが従来マスクに比較して増大
すると言う問題がある。
位相の変化を与える正確な厚みを有する位相シフターの
形成およびマスク欠陥修正等のマスク製作が困難である
とともにマスク製作コストが従来マスクに比較して増大
すると言う問題がある。
さらに第７図に示すように透過部に０°と１８０°の位
相シフターの境界３４が存在するとシフタ一部とシフタ
ーがないところからの回折光か干渉して境界部で入射光
強度がゼロになる。その結果レジスト残りが発生し マ
スクパターンがレジスト上に忠実に形成されないという
問題がありシフターのレイアウト、構造を最適化する必
要がある。
相シフターの境界３４が存在するとシフタ一部とシフタ
ーがないところからの回折光か干渉して境界部で入射光
強度がゼロになる。その結果レジスト残りが発生し マ
スクパターンがレジスト上に忠実に形成されないという
問題がありシフターのレイアウト、構造を最適化する必
要がある。
本発明はかかる問題点を考慮して発明されたもので、従
来と同一の露光波長、同一のＮＡを有する投影レンズを
用いながら、解像限界を従来以上に簡便に高めることを
可能゛とする露光方法を提供することにある。
来と同一の露光波長、同一のＮＡを有する投影レンズを
用いながら、解像限界を従来以上に簡便に高めることを
可能゛とする露光方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明（よ 周期的に配列されたマスクパターンを縮小
投影露光方法により半導体基板上に転写、形成する際（
Ｑ 前記周期的に配列されたマスクパターンを２つのマ
スクパターンに分割し 前記２分割されたパターンを縮
小投影露光装置により順次同一基板上に露光することを
骨子とする。さらに本発明ζ友 上記方法において、周
期的に配列されたマスクパターンを２倍の周期を有する
マスクパターンに分割すゑ 周期的に配列されたマスク
パターンを２倍の周期を有するマスクパターンに分割し
前記２分割されたマスクに補助パターンを配置すゑ
またこの補助パターンが透過光の位相を略１８０°異な
らせる位相シフターである露光方法を提供する。さらに
本発明は 上記方法において、２分割されたマスクパタ
ーンを露光後レチクルステージを移動し再度前記マスク
パターンを露光すゑ ２分割されたマスクパターンを露
光後ウェハステージを移動し再度前記マスクパターンを
露光する、２分割されたマスクパターンの１方のマスク
パターンを有する第１のマスクを半導体基板上に露光後
、２分割されたマスクパターンのうち他方のマスクパタ
ーンを有する第２のマスクを前記第１のマスクと交換し
前記第２のマスクを前記半導体基板に露光すム ２分
割されたマスクツくターンの１方のマスクパターンを有
する第１のマスクを半導体基板上に露光後、前記半導体
基板をウェハーステージ上に保持したまま２分割された
マスクツくターンの他方のマスクパターンを有する第２
のマスクを前記第１のマスクと交換し 前記第２のマス
クを前記半導体基板に露光する方法を提供する。
投影露光方法により半導体基板上に転写、形成する際（
Ｑ 前記周期的に配列されたマスクパターンを２つのマ
スクパターンに分割し 前記２分割されたパターンを縮
小投影露光装置により順次同一基板上に露光することを
骨子とする。さらに本発明ζ友 上記方法において、周
期的に配列されたマスクパターンを２倍の周期を有する
マスクパターンに分割すゑ 周期的に配列されたマスク
パターンを２倍の周期を有するマスクパターンに分割し
前記２分割されたマスクに補助パターンを配置すゑ
またこの補助パターンが透過光の位相を略１８０°異な
らせる位相シフターである露光方法を提供する。さらに
本発明は 上記方法において、２分割されたマスクパタ
ーンを露光後レチクルステージを移動し再度前記マスク
パターンを露光すゑ ２分割されたマスクパターンを露
光後ウェハステージを移動し再度前記マスクパターンを
露光する、２分割されたマスクパターンの１方のマスク
パターンを有する第１のマスクを半導体基板上に露光後
、２分割されたマスクパターンのうち他方のマスクパタ
ーンを有する第２のマスクを前記第１のマスクと交換し
前記第２のマスクを前記半導体基板に露光すム ２分
割されたマスクツくターンの１方のマスクパターンを有
する第１のマスクを半導体基板上に露光後、前記半導体
基板をウェハーステージ上に保持したまま２分割された
マスクツくターンの他方のマスクパターンを有する第２
のマスクを前記第１のマスクと交換し 前記第２のマス
クを前記半導体基板に露光する方法を提供する。
作用
本発明のように周期的に配列されたマスクツくターンを
２つのマスクパターンに分割し 前記２分割されたパタ
ーンを縮小投影露光装置により順次同一基板上に露光す
ることにより光近接効果が従来法より低減され 従来と
同一露光波長、同一のＮＡを有する投影レンズを用いな
がら、解像限界を従来以上に高めることができる。また
マスク製作方法が従来と同様であるので位相シフトマ
スクより安価でかつ位相シフトマスクにみられるノ々タ
ーンレイアウトの制限も生じることが起こらない。
２つのマスクパターンに分割し 前記２分割されたパタ
ーンを縮小投影露光装置により順次同一基板上に露光す
ることにより光近接効果が従来法より低減され 従来と
同一露光波長、同一のＮＡを有する投影レンズを用いな
がら、解像限界を従来以上に高めることができる。また
マスク製作方法が従来と同様であるので位相シフトマ
スクより安価でかつ位相シフトマスクにみられるノ々タ
ーンレイアウトの制限も生じることが起こらない。
実施例
以下、図面に基すいて本発明についてさらに詳しく説明
する。
する。
第１図ζよ 本発明における露光方法の説明図である。
周期的に配列されたマスクパターン３を２倍の周期を有
するパターン１および２に分割する。
するパターン１および２に分割する。
そして第１のパターンを有する第１のマスクパターンを
縮小投影露光装置により半導体基板上のフォトレジスト
に露光後、第１のマスクと第２のパターンを有する第２
のマスクを入れ替えて第２のパターンを再度前記同一基
板上に露光する。そして、露光後前記半導体基板をＮＭ
Ｄ−３等の現像液により現像する。上記実施例において
第１のマスクパターンを露光後、第２のパターンを露光
する際は半導体基板をウェハーステージに保持したまま
のほうが良い。これは第１のマスクパターンを露光後、
半導体基板をウェハーステージからとりだし再度半導体
基板をウェハーステージにのせて第２のマスクパターン
を露光すると下地回路パターンとの重ね合わぜを２回行
わないといげないためそれぞれの重ね合わせ誤差による
第１と第２のマスクパターンの位置ずれが発生するため
である。重ね合わせ精度が高い場合は第１のパターンを
露光後半導体基板をウェハ−ステージから取り除き、再
度前記半導体基板をウニ／Ｓ−ステージにのせて第２の
パターンを露光してもよい。第１図の実施例では 第１
と第２のパターンを有する第１及び第２の２枚のマスク
を用いた力（第２図に示すように第１のパターンと第２
のパターンが同じ場合、第１のマスクパターンを露光後
パターン１周期分ウェハステージを移動し 同１の第１
のマスクパターンを半導体基板上に露光する。上記実施
例では第１のパターンを露光後ウェハーステージを移動
した力丈 レチクルステージを移動し再度同一のマスク
パターンを露光してもよい。レチクルステージを移動さ
せる場合はレチクル位置決め誤差がウェハー上では１１
５にな□るため第１と第２のパターン間の位置ずれ量を
より小さくすることが出来る。
縮小投影露光装置により半導体基板上のフォトレジスト
に露光後、第１のマスクと第２のパターンを有する第２
のマスクを入れ替えて第２のパターンを再度前記同一基
板上に露光する。そして、露光後前記半導体基板をＮＭ
Ｄ−３等の現像液により現像する。上記実施例において
第１のマスクパターンを露光後、第２のパターンを露光
する際は半導体基板をウェハーステージに保持したまま
のほうが良い。これは第１のマスクパターンを露光後、
半導体基板をウェハーステージからとりだし再度半導体
基板をウェハーステージにのせて第２のマスクパターン
を露光すると下地回路パターンとの重ね合わぜを２回行
わないといげないためそれぞれの重ね合わせ誤差による
第１と第２のマスクパターンの位置ずれが発生するため
である。重ね合わせ精度が高い場合は第１のパターンを
露光後半導体基板をウェハ−ステージから取り除き、再
度前記半導体基板をウニ／Ｓ−ステージにのせて第２の
パターンを露光してもよい。第１図の実施例では 第１
と第２のパターンを有する第１及び第２の２枚のマスク
を用いた力（第２図に示すように第１のパターンと第２
のパターンが同じ場合、第１のマスクパターンを露光後
パターン１周期分ウェハステージを移動し 同１の第１
のマスクパターンを半導体基板上に露光する。上記実施
例では第１のパターンを露光後ウェハーステージを移動
した力丈 レチクルステージを移動し再度同一のマスク
パターンを露光してもよい。レチクルステージを移動さ
せる場合はレチクル位置決め誤差がウェハー上では１１
５にな□るため第１と第２のパターン間の位置ずれ量を
より小さくすることが出来る。
第３図（ａ）に従来の方法および第３図（ｂ）に本発明
の露光方法における０、３５μｍラインアンドスペース
のレジストへの入射光強度プロファイルを示−〇− 机 横軸はマスクの遮光部中心からの距触 縦軸はレジ
ストへの入射光強度を示している。一般にマスクパター
ンがレジストへ忠実に再現されるかどうかを表す量とし
てレジストへ入射光強度のコントラストが定義されてい
る。マスク上のパターン（ラインアンドスペース）が小
さくなると回折現象のためコントラストか低下しマスク
パターンがレジストに忠実に再現出来なくなる。
の露光方法における０、３５μｍラインアンドスペース
のレジストへの入射光強度プロファイルを示−〇− 机 横軸はマスクの遮光部中心からの距触 縦軸はレジ
ストへの入射光強度を示している。一般にマスクパター
ンがレジストへ忠実に再現されるかどうかを表す量とし
てレジストへ入射光強度のコントラストが定義されてい
る。マスク上のパターン（ラインアンドスペース）が小
さくなると回折現象のためコントラストか低下しマスク
パターンがレジストに忠実に再現出来なくなる。
コントラスト−（１ｍａｘ−１ｍｉｎ） ／ （Ｉｍａ
ｘ＋ｌｍ１ｎ）第３図かられかるように本発明のように
２回に分割して露光した方がレジストへの入射光強度の
コントラストは従来法より高く解像性が向上することが
わかる。 １０２は遮光部を示す。これは本発明により
パターン周期が２倍になり孤立パターンに近くなったた
め光め回折現象による光近接効果が低減されたためであ
る。但し本発明方法では光の回折によりマスク遮光部で
は完全にゼロにならないため位相シフト法の方が解像性
は高い力丈マスク製作方法が従来と同様であるので回路
バタ−ンレイアウトにおける制限もなく製作コストか安
価でかつマスク欠陥修正方法も容易である。
ｘ＋ｌｍ１ｎ）第３図かられかるように本発明のように
２回に分割して露光した方がレジストへの入射光強度の
コントラストは従来法より高く解像性が向上することが
わかる。 １０２は遮光部を示す。これは本発明により
パターン周期が２倍になり孤立パターンに近くなったた
め光め回折現象による光近接効果が低減されたためであ
る。但し本発明方法では光の回折によりマスク遮光部で
は完全にゼロにならないため位相シフト法の方が解像性
は高い力丈マスク製作方法が従来と同様であるので回路
バタ−ンレイアウトにおける制限もなく製作コストか安
価でかつマスク欠陥修正方法も容易である。
次に本発明の第２の実施例としてメモリー素子のような
周期性を有するパターンの分割方法を示す。第４図（ａ
）は容量パターン等の分離された素子パターン、（ｂ）
は配線パターン等であり、斜線部が第１のパターン１、
空白部が第２のパターン２である。このように２分割す
ることによりレジストパターンの解像性が向上し メモ
リー素子の集積度が増大する。
周期性を有するパターンの分割方法を示す。第４図（ａ
）は容量パターン等の分離された素子パターン、（ｂ）
は配線パターン等であり、斜線部が第１のパターン１、
空白部が第２のパターン２である。このように２分割す
ることによりレジストパターンの解像性が向上し メモ
リー素子の集積度が増大する。
さらに解像性を向上する為に分割されたノくターンに補
助パターンを配置した実施例を第５図および第６図に示
す。第５図は微細なコンタクトホールの場合の透過光強
度を増大するためにコンタクトホールパターンＡ、Ｈの
周囲に補助パターンＣを配置した例である。第５図（ａ
＞はパターン合成状態、（ｂ）は分割状態を示す。また
第６図は補助パターンとして透過光の位相が１８０°
異なる位相シフター１００を配置した場合であり逆位相
の光を遮光部１０２に強制的に加えて、遮光したい部分
の光強度をゼロにして解像力を向上させる。（ａ）は合
悲（ｂ）は分”ＩＪ、 （Ｃ）は（ｂ）の■−ｖ″線
部分の断面に相当する図である。第５皿 第６図かられ
かるように本発明では周期性を有するパターンを２分割
しており、補助パターンを配置するスペースか広がって
いる。そのため補助パターンの、配置の最適化が容易と
なりコンタクトホール等のパターンの解像性が向上する
。
助パターンを配置した実施例を第５図および第６図に示
す。第５図は微細なコンタクトホールの場合の透過光強
度を増大するためにコンタクトホールパターンＡ、Ｈの
周囲に補助パターンＣを配置した例である。第５図（ａ
＞はパターン合成状態、（ｂ）は分割状態を示す。また
第６図は補助パターンとして透過光の位相が１８０°
異なる位相シフター１００を配置した場合であり逆位相
の光を遮光部１０２に強制的に加えて、遮光したい部分
の光強度をゼロにして解像力を向上させる。（ａ）は合
悲（ｂ）は分”ＩＪ、 （Ｃ）は（ｂ）の■−ｖ″線
部分の断面に相当する図である。第５皿 第６図かられ
かるように本発明では周期性を有するパターンを２分割
しており、補助パターンを配置するスペースか広がって
いる。そのため補助パターンの、配置の最適化が容易と
なりコンタクトホール等のパターンの解像性が向上する
。
発明の効果
本発明により従来と同一露光波長、同一のＮＡを有する
投影レンズを用いなから、解像限界を従来以上に高める
ことができる。その結果半導体集積回路の集積度が向上
する。
投影レンズを用いなから、解像限界を従来以上に高める
ことができる。その結果半導体集積回路の集積度が向上
する。
第１図は本発明の露光方法の第１の実施例の概略パター
ン平面は 第２゛図は本発明の露光方法の第２の実施例
の概略パターン平面＠ 第３図（戴従来法と本発明にお
ける露光方法でのレジストへの入射光強度のコントラス
トを示す諷 第４図は本発明の露光方法におけるメモリ
ー素子パターン−１Ｘ＝ 発明の露光方法におけるマスクの構成の実施例を示す概
略平面図 第７図は位相シフトマスクにおける問題点を
示すパターン平面図 第８図は第７図の位相シフトマス
クにおける光強度分布のシュミレーション図である。 １・・・・分割された第１のパターン、 ２・・・・分
割された第２のパターン、 ３・・・・合成後のパター
ン。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名第１図 第２図 レチクルＯとクエハステーリ移動 Ｉ■置基舖Ｍ 区 Ｗ理りＸＡ■ 凶 々ゴ 城 − Ｑ 文
ン平面は 第２゛図は本発明の露光方法の第２の実施例
の概略パターン平面＠ 第３図（戴従来法と本発明にお
ける露光方法でのレジストへの入射光強度のコントラス
トを示す諷 第４図は本発明の露光方法におけるメモリ
ー素子パターン−１Ｘ＝ 発明の露光方法におけるマスクの構成の実施例を示す概
略平面図 第７図は位相シフトマスクにおける問題点を
示すパターン平面図 第８図は第７図の位相シフトマス
クにおける光強度分布のシュミレーション図である。 １・・・・分割された第１のパターン、 ２・・・・分
割された第２のパターン、 ３・・・・合成後のパター
ン。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名第１図 第２図 レチクルＯとクエハステーリ移動 Ｉ■置基舖Ｍ 区 Ｗ理りＸＡ■ 凶 々ゴ 城 − Ｑ 文
Claims (8)
- （１）周期的に配列されたマスクパターンを縮小投影露
光方法により半導体基板上に転写、形成する際に、前記
周期的に配列されたマスクパターンを２つのマスクパタ
ーンに分割し、前記２分割されたパターンを縮小投影露
光装置により順次同一基板上に露光することを特徴とす
る露光方法。 - （２）周期的に配列されたマスクパターンを２倍の周期
を有するマスクパターンに分割することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の露光方法。 - （３）周期的に配列されたマスクパターンを２倍の周期
を有するマスクパターンに分割し、前記２分割されたマ
スクに補助パターンを配置することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の露光方法。 - （４）２分割されたマスクパターンに配置された補助パ
ターンが透過光の位相を略１８０゜異ならせる位相シフ
ターであることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の露光方法。 - （５）２分割されたマスクパターンを露光後レチクルス
テージを移動し再度前記マスクパターンを露光すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光方法。 - （６）２分割されたマスクパターンを露光後ウェハステ
ージを移動し再度前記マスクパターンを露光することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光方法。 - （７）２分割されたマスクパターンの１方のマスクパタ
ーンを有する第１のマスクを半導体基板上に露光後、２
分割されたマスクパターンのうち他方のマスクパターン
を有する第２のマスクを前記第１のマスクと交換し、前
記第２のマスクを前記半導体基板に露光することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の露光方法。 - （８）２分割されたマスクパターンの１方のマスクパタ
ーンを有する第１のマスクを半導体基板上に露光後、前
記半導体基板をウェハステージ上に保持したまま２分割
されたマスクパターンの他方のマスクパターンを有する
第２のマスクを前記第１のマスクと交換し、前記第２の
マスクを前記半導体基板に露光することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338143A JPH04206813A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338143A JPH04206813A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206813A true JPH04206813A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18315319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2338143A Pending JPH04206813A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04206813A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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