JPH09106687A - 半導体メモリのリフレッシュ方法 - Google Patents
半導体メモリのリフレッシュ方法Info
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- JPH09106687A JPH09106687A JP26531195A JP26531195A JPH09106687A JP H09106687 A JPH09106687 A JP H09106687A JP 26531195 A JP26531195 A JP 26531195A JP 26531195 A JP26531195 A JP 26531195A JP H09106687 A JPH09106687 A JP H09106687A
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Abstract
ッシュ動作中に通常のデータの読み出しおよび書き込み
への影響を抑制できる半導体メモリのリフレッシュ方法
を実現する。 【解決手段】 メモリアレイ20をサブアレイ1〜4の
4つに分割し、かつ予備サブアレイ5を設ける。予備サ
ブアレイ5をあらかじめ消去状態にし、4つのサブアレ
イ1〜4を順次選択してリフレッシュを行う。選択され
たサブアレイ1のデータを予備サブアレイ5に書き写
し、元のサブアレイ1に対し消去を行い、そして書き写
しの後予備サブアレイ5をサブアレイ1に転化し、元の
サブアレイ1を予備サブアレイ5に転化するためのアド
レス変換を行う。この動作をサブアレイ1からサブアレ
イ4まで順次行い、メモリアレイ20のリフレッシュを
完了させる。
Description
ROMなどの半導体メモリのリフレッシュ方法に関する
ものである。
は、コントロールゲートとシリコン基板との間に、電気
的に周囲と絶縁された電荷蓄積層(フローティングゲー
ト)を有し、たとえば、FN(Fowler-Nordheim )トン
ネル電流(以下FN電流という)によってフローティン
グゲートに電荷(電子)を注入したり、フローティング
ゲートから電子を放出させたりして、メモリセルのしき
い値電圧を変化させ、しきい値電圧のレベルに応じたデ
ータを記憶する。
シュEEPROMの構造を示す図である。図5(a)は
フラッシュEEPROMの簡略断面図であり、図5
(b)はフラッシュEEPROMの等価回路を示す図で
ある。図5(a)において、11はコントロールゲー
ト、12はフローティングゲート、13はゲート酸化
膜、14はシリコン基板、15はソース拡散層、16は
ドレイン拡散層をそれぞれ示している。なお、ここで、
たとえば、シリコン基板14はp型シリコン、ソース拡
散層15およびドレイン拡散層16はn型シリコンによ
って構成されたものとして、フラッシュEEPROMの
動作を説明する。
ィングゲート12に電子を注入するおよびフローティン
グゲート12から電子を放出させるとき、メモリセルの
バイアス状態を示す回路図である。なお、ここで、フロ
ーティングゲート12に電子を注入する操作をメモリセ
ルの消去(以下単に消去という)とし、フローティング
ゲート12から電子を放出させる動作をメモリセルの書
き込み(以下、単に書き込みという)として、説明を行
う。
電子を注入するすなわち消去時のメモリセルのバイアス
状態を示す回路図である。図示のように、メモリセルを
消去するとき、コントロールゲート11に高い電圧、た
とえば、20Vの電圧を印加し、シリコン基板14、ソ
ース拡散層15およびドレイン拡散層16に0Vの電
圧、すなわち接地電位を印加して行う。
と、フローティングゲート12とシリコン基板14との
間にあるゲート酸化膜13に高電界がかかり、フローテ
ィングゲート12からシリコン基板14に向かってFN
電流が流れ、これと逆の方向に電子が流れるので、フロ
ーティングゲート12に電子が注入されることになる。
を放出させるとき、メモリセルが図6(b)に示すよう
バイアスされる。すなわち、コントロールゲート11に
負の電圧、たとえば、−12Vの負電圧を印加し、シリ
コン基板14およびソース拡散層15に0Vの電圧を印
加し、ドレイン拡散層16に正の電圧、たとえば、6V
の電圧を印加して行う。
ン拡散層16からフローティングゲート12に向かって
電流が流れ、電子の流れが電流と逆の方向であるため、
フローティングゲート12から電子が放出されることに
なる。
れると、メモリセルのしきい値電圧Vthが上昇する。図
7はフローティングゲート12に電子を注入したメモリ
セルと電子を注入していないメモリセルのしきい値電圧
Vthおよびその差ΔVthを示している。図7において、
Vth0 は電子が注入されていないメモリセルのしきい値
電圧、Vth1 は電子が注入されたメモリセルのしきい値
電圧をそれぞれ示す。また、Aは電子が注入されていな
いメモリセルのソース・ドレイン電流IDSとコントロー
ルゲート電圧VCGの関係、Bは電子が注入されたメモリ
セルのソース・ドレイン電流IDSとコントロールゲート
電圧VCGの関係をそれぞれ示している。
メモリセルのしきい値電圧にΔVthの差が生じる。この
しきい値電圧Vthの差ΔVthを利用してデータの“1”
また“0”に対応させる。たとえば、電子の注入(消
去)によって、ハイレベルとなったしきい値電圧をデー
タの“1”に対応させ、電子の放出(書き込み)によっ
て、ローレベルとなったしきい値電圧をデータ“0”に
対応させる。すなわち、消去されたメモリセルにデータ
“1”が記憶され、書き込んだメモリセルにデータ
“0”が記憶される。
は図8に示すバイアス状態で行われる。すなわち、選択
されたメモリセルにおいて、たとえば、コントロールゲ
ート11に5Vの電圧を印加し、シリコン基板14およ
びソース拡散層15に0Vの電圧を印加し、ドレイン拡
散層16にプルアップ素子によって、たとえば、2Vの
低い電圧を印加することによって行われる。
ティングゲート12に電子が注入されたメモリセル、す
なわち、消去されたメモリセルはオフ状態となり、メモ
リセルに読み出し電流が流れない。このため、ドレイン
拡散層16の電圧はプルアップレベルに維持され、すな
わち、約2Vになる。
注入されていないメモリセル、すなわち、書き込んだメ
モリセルはオン状態となり、ドレイン拡散層16からソ
ース拡散層15に向かって読み出し電流IDSが流れ、こ
れによってドレイン拡散層16の電圧が降下し、プルア
ップレベルより低くなる。このドレイン拡散層の電圧差
を検出することで、メモリセルに記憶されているデータ
は“1”また“0”と判断できる。
き込みおよび読み出しの諸動作について説明した。前記
のように、フラッシュEEPROMのフローティングゲ
ート12は周囲と電気的に絶縁されたため、フローティ
ングゲート12に一旦電子が注入されると、半永久的に
保持される。
来のEEPROMにおいては、記憶データの保持状態は
温度や放置時間と共に悪くなる。すなわち、フローティ
ングゲート中の電子が温度や時間と共にフローティング
ゲートから抜けていくことでメモリセルのしきい値電圧
が変動し、読み出しが困難になる。また、読み出しの回
数が増えると、フローティングゲート中の電荷量が変化
し、しきい値電圧が変動するというソフトライト現象が
起きるという問題もある。
EEPROMの各メモリセルに対してリフレッシュ動作
を行うことが考えられる。この場合、一般的には、EE
PROMのリフレッシュ動作はメモリアレイの全ビット
に対して、同じデータで書き換え、すなわち、全ビット
の消去および書き込みによってリフレッシュ動作を行
う。
メモリアレイの全ビットに対してリフレッシュ動作を行
うため、リフレッシュの所要時間が長く、また、消去動
作が含まれるため、余分な時間がかかる。さらに、リフ
レッシュ動作中に通常のデータの読み出しおよび書き込
みができないなどの不都合が生じる。
のであり、その目的は、短時間でリフレッシュを行うこ
とができ、またリフレッシュ動作中に通常のデータの読
み出しおよび書き込み動作への影響を最小限に抑制でき
る半導体メモリのリフレッシュ方法を提供することにあ
る。
め、本発明は、電荷蓄積層に対する電荷の注入または電
荷蓄積層から電荷の放出によって、データの書き込み、
消去を行う半導体メモリのリフレッシュ方法であって、
メモリアレイを複数のサブアレイに分割し、サブアレイ
単位に、個々のサブアレイを順次選択してリフレッシュ
を行う。上記リフレッシュ動作は、選択されたサブアレ
イのデータを一旦別の記憶手段に退避させた後、上記選
択されたサブアレイに対する消去動作を行い、上記記憶
手段から上記選択されたサブアレイにデータを書き戻す
ことによって行う。リフレッシュ動作時に選択されたサ
ブアレイに代えて、上記記憶手段に退避されているデー
タをアクセスする。
荷の注入または電荷蓄積層から電荷の放出によってデー
タの書き込み、消去を行う半導体メモリのリフレッシュ
方法であって、メモリアレイを複数のサブアレイに分割
し、かつ、これらサブアレイの内一つのサブアレイを予
備サブアレイとして用いることとし、選択されたサブア
レイのデータを上記予備サブアレイに書き写した後、上
記選択されたサブアレイに対する消去動作を行い、上記
予備サブアレイを実際のデータを記憶するサブアレイに
転化するアドレス変換を行い、書き写し元の選択された
サブアレイを予備サブアレイに転化するアドレス変換を
行う。
さは一度に消去できるメモリセル群の最小単位である消
去ブロックの整数倍である。
レイから予備サブアレイにデータを書き写すとき、必要
なデータのみを選択的に書き写す。
イの消去は自動消去機能と消去サスペンド/消去レジュ
ーム機能を用いて行う。
ブアレイに分割され、分割されたサブアレイ単位で、順
次リフレッシュ動作が行われる。すなわち、選択された
サブアレイのデータが一旦他の記憶手段に記憶され、そ
して、選択されたサブアレイに対して、消去動作が行わ
れ、その後、他の記憶手段から元のデータが読み出さ
れ、選択されたサブアレイに書き戻される。
数のサブアレイに分割され、さらに実際のデータを記憶
しない予備サブアレイが設けられ、分割されたサブアレ
イ単位に、順にリフレッシュ動作が行われる。リフレッ
シュの前に、あらかじめ予備サブアレイが消去状態にし
ておいて、リフレッシュ時、まず選択されたサブアレイ
のデータが予備サブアレイに書き写され、選択されたサ
ブアレイが消去される。書き写しの後、予備サブアレイ
が実際のデータを記憶するサブアレイに転化するための
アドレス変換が行われ、また選択されたサブアレイが予
備サブアレイに転化されるためのアドレス変換が行われ
る。
アレイから予備サブアレイへのデータの書き写しは選択
されたサブアレイの全データがそのまま書き写されるの
ではなく、必要なデータのみ選択的に書き写しが行われ
る。また、書き写した後、選択されたサブアレイの消去
動作は、自動消去機能および消去サスペンド/消去レジ
ューム機能を用いて行われる。
動作が短い時間内に行われ、かつメモリアレイの消去を
一時中断し、他のメモリアレイからデータを読み出し、
書き込みを行うことができるため、リフレッシュ動作に
よって通常のデータの読み出しおよび書き込みに与える
影響を抑制できる。
リのリフレッシュ方法の第一の実施形態を示す図であ
る。図1において、10はメモリアレイ、1〜4はサブ
アレイ、6はバックアップメモリを示している。本第一
の実施形態においては、図1に示すように、たとえば、
メモリアレイは4個のサブアレイ1〜4に分割され、リ
フレッシュ動作はバックアップメモリ6を用いて行われ
る。
るメモリセル群の最小の単位である消去ブロックの整数
倍である。
レイのリフレッシュ動作を示すための図である。図2に
おいて、6はたとえば、RAMなどによって構成された
バックアップメモリを示している。また、図示していな
いが、メモリチップ内外にリフレッシュ動作を制御する
ためのコントローラが設けられている。
1〜4にそれぞれ4ビットのデータが記憶されていると
する。
各サブアレイにそれぞれデータが記憶されている。たと
えば、サブアレイ1に“1001”、サブアレイ4に
“0111”などそれぞれ4ビットのデータが記憶され
ているとする。リフレッシュは、たとえば、サブアレイ
1からサブアレイ4まで順次行われる。
シュが行われる。図示のように、サブアレイ1のデータ
がバックアップメモリ6に書き写され、そして、サブア
レイ1に対する消去動作が行われる。消去されたサブア
レイ1に、図示のように、すべてのビットに“1”のデ
ータが記憶される。サブアレイ1が消去された後、バッ
クアップメモリ6からデータが読み出され、サブアレイ
1に書き込まれる。
レッシュが行われた。上記の動作と同様に、サブアレイ
2〜4に対して、順次リフレッシュを行い、メモリアレ
イ10のリフレッシュが完了する。
とき、消去サスペンド、すなわち、消去動作の一時中断
と消去レジューム、すなわち、消去動作の再開を利用す
ることができる。これらの機能を利用すれば、あるサブ
アレイの消去を一時中断し、任意の他のサブアレイおよ
びバックアップメモリから読み出しおよび任意の他のサ
ブアレイおよびバックアップメモリへの書き込みができ
る。
よれば、メモリアレイ10を4つのサブアレイ1〜4に
分割し、選択された一つのサブアレイのデータを一旦バ
ックアップメモリ6に書き写し、元のサブアレイに対し
消去を行い、そしてバックアップメモリ6からデータを
読み出し、選択された元のサブアレイに書き込むのでバ
ックアップメモリ6の容量は各サブアレイ1〜4の容量
以上があればよく、バックアップメモリ6の容量を小さ
くできる。さらに、リフレッシュ時間が各サブアレイの
リフレッシュ時間に低減され、また消去サスペンド/消
去レジュームによって、選択されたサブアレイ以外の任
意のサブアレイからのデータの読み出しおよびデータの
書き込みができる利点がある。
レッシュ方法の第二の実施形態を示す図である。図3に
おいて、20はメモリアレイ、1〜4はサブアレイ、5
は予備サブアレイをそれぞれ示している。
シュ動作を示す図である。図示のように、本第二の実施
形態は図2に示す第一の実施形態と比べると、メモリア
レイ内の一つのサブアレイを予備サブアレイ5として用
いることおよびリフレッシュ時にバックアップメモリ6
を使用しないことで異なる。なお、図示していないが、
メモリチップ内外にリフレッシュ動作を制御するための
コントローラが設けられている。
態のリフレッシュ動作について説明する。図示のよう
に、メモリアレイ20が4つのサブアレイ1〜4に分割
され、さらに、サブアレイ1〜4以外に予備サブアレイ
5が設けられている。ここで、たとえば、各サブアレイ
1〜4に4ビットのデータが記憶され、また、予備サブ
アレイ5にも4ビットのデータが記憶できる。通常、予
備サブアレイ5は分割された各サブアレイと同じ大きさ
に設定される。
5は消去状態とされる。すなわち、図4に示すように、
予備サブアレイ5のすべてのビットに“1”のデータが
記憶されている。
順次選択されて行われる。ここで、たとえば、サブアレ
イ1から4までリフレッシュ動作を行うことにする。ま
ず、サブアレイ1からのデータが読み出され、予備サブ
アレイ5に書き込まれる。次いで、サブアレイ1に対す
る消去動作が行われる。これにより、図4に示すよう
に、サブアレイ1のすべてのビットが“1”のデータに
設定される。
へ転化するためのアドレス変換と、消去されたサブアレ
イ1の予備サブアレイ5への転化のためのアドレス変換
を行う。以上の動作によって、サブアレイ1のリフレッ
シュが行われる。
イとして、サブアレイ2に対して上記と同じリフレッシ
ュ動作が行われる。サブアレイ4までこのリフレッシュ
操作が繰り返され、メモリアレイ20のリフレッシュが
完了する。
よれば、メモリアレイ20をサブアレイ1〜4の4つに
分割し、かつ予備サブアレイ5を設け、選択されたサブ
アレイ1のデータを予備サブアレイ5に書き写し、元の
サブアレイ1に対する消去動作を行い、そして予備サブ
アレイ5をサブアレイ1に転化するためのアドレス変換
後、元のサブアレイ1を予備サブアレイ5に転化するた
めのアドレス変換を行うので、リフレッシュ時間が各サ
ブアレイのリフレッシュ時間に低減され、また、選択さ
れたサブアレイを消去するとき、自動消去機能と消去サ
スペンド/消去レジュームによって、選択されたサブア
レイ以外の任意のサブアレイからのデータの読み出しお
よびデータの書き込みが可能となる。このように、選択
されたサブアレイの消去は、見かけ上隠すことができ、
任意のサブアレイへの読み出しだけでなく、書き込みを
も隠すことができる。
アレイの消去動作の終了でもって完了する。リフレッシ
ュ動作は選択されたサブアレイの書き写しとその後に続
く消去によって完了する。消去動作が隠れることによっ
て、リフレッシュ時間はほぼ書き写し先のサブアレイへ
の書き込み時間に低減できる。
サブアレイ5は各サブアレイ1〜4と同じ容量で十分で
あり、すなわち予備サブアレイ5の容量を低減できる利
点がある。
のリフレッシュ動作においては、元のサブアレイのデー
タをすべて書き写すこととしているが、実際に必要なデ
ータのみを書き写し、すなわち、記憶されたデータに対
して、取捨選択して書き写しを行うことにより、さらに
書き写すデータの量を低減でき、リフレッシュ動作の所
要時間をより短縮することができる。
して、FFS(Flash File System)がある。FFSは
フラッシュメモリによって構成された記憶装置を管理す
るソフトウェアであり、たとえば、メモリカードの形で
外部記憶装置として機能し、フロッピーディスクの置き
換え装置として使用される。
の劣化を抑制するために、一定の放置時間を経つと、F
FSのメモリに対してリフレッシュを行う。リフレッシ
ュ動作は、一定のブロック単位で行い、また、前述のよ
うに、メモリアレイを各サブアレイに分割し、サブアレ
イ単位でデータの書き換えおよびリフレッシュ動作を行
う。
とき、更新前の古いファイルの内容を一々消去せず、新
しいファイルを他のメモリ領域に記憶するのみである。
新しいファイルにアクセスするためのエントリ情報が追
記され、このエントリ情報に基づき、所定のファイルへ
のアクセスが行われる。これにより、更新動作において
時間のかかる消去動作が避けることができ、ファイルの
更新時間が短くなる。
メモリアレイ中に使用できる領域が少なくなり、また、
エントリ情報を記憶するためのデータ領域が大きくな
る。さらに、所定ファイルにアクセスできるまでの経路
が長くなり、ファイルアクセス速度が低下してしまう。
ては、一定の時間において、データのリフレッシュを行
い、リフレッシュ時、使用不可能となるファイルの情報
および不必要なエントリ情報を取り除いて、必要なデー
タのみを選択して、書き写しを行い、不要となるメモリ
領域に対して消去を行う。
に確保でき、さらにファイルアクセス時間が短くでき、
しかもリフレッシュ動作において、必要な情報のみ取捨
選択して書き写しを行うため、リフレッシュの所要時間
を短くできる。また、前述のように、リフレッシュ動作
における消去時に、自動消去機能および消去サスペンド
/消去レジューム機能を用いることにより、消去動作を
隠すことができ、消去動作中に他のメモリブロックへの
アクセスができる利点がある。
モリのリフレッシュ方法によれば、メモリアレイのリフ
レッシュ時間が一個のサブアレイのリフレッシュ時間ま
でに低減でき、さらに一個のサブアレイのリフレッシュ
時間がほぼ一個のサブアレイへのデータの書き込み時間
に低減できる。また、バックアップメモリおよび予備サ
ブアレイの容量を小さくできる利点がある。
と消去サスペンド/消去レジュームによって、消去動作
中に消去サブアレイ以外の任意のサブアレイへのデータ
の読み出しおよび書き込みができる利点がある。
の第一の実施形態を示す図である。
示す図である。
の第二の実施形態を示す図である。
示す図である。
を示す図である。
時のバイアス状態を示す回路図である。
である。
図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 電荷蓄積層に対する電荷の注入または電
荷蓄積層から電荷の放出によって、データの書き込み、
消去を行う半導体メモリのリフレッシュ方法であって、 メモリアレイを複数のサブアレイに分割し、サブアレイ
単位に、個々のサブアレイを順次選択してリフレッシュ
を行う半導体メモリのリフレッシュ方法。 - 【請求項2】 上記リフレッシュ動作は、選択されたサ
ブアレイのデータを一旦別の記憶手段に退避させた後、 上記選択されたサブアレイに対する消去動作を行い、 上記記憶手段から上記選択されたサブアレイにデータを
書き戻すことによって行う請求項1に記載の半導体メモ
リのリフレッシュ方法。 - 【請求項3】 リフレッシュ動作時に選択されたサブア
レイに代えて、上記記憶手段に退避されているデータを
アクセスする請求項2に記載の半導体メモリのリフレッ
シュ方法。 - 【請求項4】 上記選択されたサブアレイの消去は、自
動消去機能と消去サスペンド/消去レジューム機能を用
いて行う請求項2に記載の半導体メモリのリフレッシュ
方法。 - 【請求項5】 上記サブアレイの大きさは一度に消去で
きるメモリセル群の最小単位である消去ブロックの整数
倍である請求項2に記載の半導体メモリのリフレッシュ
方法。 - 【請求項6】 電荷蓄積層に対する電荷の注入または電
荷蓄積層から電荷の放出によってデータの書き込み、消
去を行う半導体メモリのリフレッシュ方法であって、 メモリアレイを複数のサブアレイに分割し、かつ、これ
らサブアレイの内一つのサブアレイを予備サブアレイと
して用いることとし、 選択されたサブアレイのデータを上記予備サブアレイに
書き写した後、 上記選択されたサブアレイに対する消去動作を行い、 上記予備サブアレイを実際のデータを記憶するサブアレ
イに転化するアドレス変換を行い、書き写し元の選択さ
れたサブアレイを予備サブアレイに転化するアドレス変
換を行う半導体メモリのリフレッシュ方法。 - 【請求項7】 上記予備サブアレイはリフレッシュを行
う前に消去状態とする請求項6に記載の半導体メモリの
リフレッシュ方法。 - 【請求項8】 上記選択されたサブアレイから予備サブ
アレイにデータを書き写すとき、必要なデータのみを選
択的に書き写す請求項6に記載の半導体メモリのリフレ
ッシュ方法。 - 【請求項9】 上記選択されたサブアレイの消去は、自
動消去機能と消去サスペンド/消去レジューム機能を用
いて行う請求項6に記載の半導体メモリのリフレッシュ
方法。 - 【請求項10】 上記サブアレイの大きさは一度に消去
できるメモリセル群の最小単位である消去ブロックの整
数倍である請求項6に記載の半導体メモリのリフレッシ
ュ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26531195A JP4001945B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 半導体メモリのリフレッシュ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26531195A JP4001945B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 半導体メモリのリフレッシュ方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09106687A true JPH09106687A (ja) | 1997-04-22 |
JP4001945B2 JP4001945B2 (ja) | 2007-10-31 |
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ID=17415442
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26531195A Expired - Fee Related JP4001945B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 半導体メモリのリフレッシュ方法 |
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JP (1) | JP4001945B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6636937B2 (en) | 2000-08-18 | 2003-10-21 | Trw Automotive Electronics & Components Gmbh & Co. Kg | System and method for safe high-temperature operation of a flash memory |
JP2007334533A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Hitachi Ltd | ストレージシステム |
US7542354B2 (en) | 2006-01-31 | 2009-06-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Reprogrammable nonvolatile memory devices and methods |
JP2016540297A (ja) * | 2013-11-11 | 2016-12-22 | クアルコム,インコーポレイテッド | Nandメモリデバイス内に記憶されたデータのフェールセーフリフレッシュ |
-
1995
- 1995-10-13 JP JP26531195A patent/JP4001945B2/ja not_active Expired - Fee Related
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