JPS6177197A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPS6177197A JPS6177197A JP59196627A JP19662784A JPS6177197A JP S6177197 A JPS6177197 A JP S6177197A JP 59196627 A JP59196627 A JP 59196627A JP 19662784 A JP19662784 A JP 19662784A JP S6177197 A JPS6177197 A JP S6177197A
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- memory
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体集積回路に係り、特にメモリの情報を読
み出すに新規な電圧印加法を用いる半導体集積回路に関
する。
み出すに新規な電圧印加法を用いる半導体集積回路に関
する。
従来メモリを搭載する集積回路において、メモリの内容
を読み出す場合1選択されたワード線(読み出したいメ
モリセルが属するワード線)に電圧を印加し、非選択の
ワード線には電圧を印加しない方式がとられてきた。そ
して、この場合。
を読み出す場合1選択されたワード線(読み出したいメ
モリセルが属するワード線)に電圧を印加し、非選択の
ワード線には電圧を印加しない方式がとられてきた。そ
して、この場合。
メモリセルには、少なくとも1個以上のエンハンスメン
ト型トランジスタが含まれており、非選択メモリセルに
は電流が流れないようになされていた。このような従来
例を第1図〜第4図に示した6第1図は1通常の1トラ
ンジスタ+1キヤパシタ型のダイナミックRAMのメモ
リセルで読み出しトランジスタT1のV t bはvo
〉0である。第2図は、通常の高抵抗多結晶シリコンを
負荷とするスタティックRAMのメモリセルで読み出し
トランジスタT、、TsのV。は同じくv。〉0である
、第3図はEPROKのメモリセル(この場合FAMO
5と呼ばれるメモリ素子そのものがエンハンスメント型
トランジスタ)で、すなわちT6のv、にはV□〉0で
ある。第4図は、特開昭54−57875号で開示され
た2素子/ビツト型のEEPROMメモリセルで、メモ
リ素子T7のV t &は正〜負であり、読み出しトラ
ンジスタT、のVtbはV −h > Oである。
ト型トランジスタが含まれており、非選択メモリセルに
は電流が流れないようになされていた。このような従来
例を第1図〜第4図に示した6第1図は1通常の1トラ
ンジスタ+1キヤパシタ型のダイナミックRAMのメモ
リセルで読み出しトランジスタT1のV t bはvo
〉0である。第2図は、通常の高抵抗多結晶シリコンを
負荷とするスタティックRAMのメモリセルで読み出し
トランジスタT、、TsのV。は同じくv。〉0である
、第3図はEPROKのメモリセル(この場合FAMO
5と呼ばれるメモリ素子そのものがエンハンスメント型
トランジスタ)で、すなわちT6のv、にはV□〉0で
ある。第4図は、特開昭54−57875号で開示され
た2素子/ビツト型のEEPROMメモリセルで、メモ
リ素子T7のV t &は正〜負であり、読み出しトラ
ンジスタT、のVtbはV −h > Oである。
さて、これらの従来型メモリセルでは、非選択メモリセ
ルに電流が流れないようにするために必ずエンハンスメ
ント型の読み出し用トランジスタを用いる必要があった
。このために素子数の低減などが困難であった0例えば
、第4図に示した2素子/ビツト型のメモリセルを第5
図に示すような1素子/ビツト型のメモリセルにする場
合、メモリ索子T、はしきい電圧が正〜負の値をとるた
め、非選択でもメモリセルを通してリーク電流が流れる
場合が生じる。つまり非選択ワード線をO電位にし1選
択ワード線に電圧を印加してメモリセルの情報を読み出
す従来の方法では正負のしきい電圧をもつメモリ素子を
用いた1素子/ビツト型のメモリセルは実現困難である
。
ルに電流が流れないようにするために必ずエンハンスメ
ント型の読み出し用トランジスタを用いる必要があった
。このために素子数の低減などが困難であった0例えば
、第4図に示した2素子/ビツト型のメモリセルを第5
図に示すような1素子/ビツト型のメモリセルにする場
合、メモリ索子T、はしきい電圧が正〜負の値をとるた
め、非選択でもメモリセルを通してリーク電流が流れる
場合が生じる。つまり非選択ワード線をO電位にし1選
択ワード線に電圧を印加してメモリセルの情報を読み出
す従来の方法では正負のしきい電圧をもつメモリ素子を
用いた1素子/ビツト型のメモリセルは実現困難である
。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点をなくし、
エンハンスメント型の読み出し用トランジスタを必要と
しないメモリセルを提供するものであり、また、このよ
うなメモリセルの情報を読み出す方法を提供するもので
ある。
エンハンスメント型の読み出し用トランジスタを必要と
しないメモリセルを提供するものであり、また、このよ
うなメモリセルの情報を読み出す方法を提供するもので
ある。
本発明は、従来の集積回路において、常識化されていた
、″選択されたメモリセルに電圧を印加し、非選択のメ
モリセル(正確には非選択のワード線)には電圧を印加
しない″という観念を打破したところにある。すなわち
、本発明の第1の特徴は、非選択ワード線にソース線(
グランド線)に対して電圧を印加する一点にある。第6
図に、先に示した1素子/ビツト型のEEPROM用メ
モリセ少メモリセルモリアレイの構成を示す、ここで1
選択されたワード線W1は2例えば、Ovに保ったまま
、非選択のワード線W2には、−3Vを印加した。ここ
でメモリ素子は、第7図に示すようにしきい電圧v、k
I+が一3V<Vtb、<3V17)間で変化するもの
とした。これにより、非選択部のメモリ素子に影響され
ることなく選択したメモリ素子(例えばMl)の状態を
検知できる(Sl:0、V、Di : 3V)。
、″選択されたメモリセルに電圧を印加し、非選択のメ
モリセル(正確には非選択のワード線)には電圧を印加
しない″という観念を打破したところにある。すなわち
、本発明の第1の特徴は、非選択ワード線にソース線(
グランド線)に対して電圧を印加する一点にある。第6
図に、先に示した1素子/ビツト型のEEPROM用メ
モリセ少メモリセルモリアレイの構成を示す、ここで1
選択されたワード線W1は2例えば、Ovに保ったまま
、非選択のワード線W2には、−3Vを印加した。ここ
でメモリ素子は、第7図に示すようにしきい電圧v、k
I+が一3V<Vtb、<3V17)間で変化するもの
とした。これにより、非選択部のメモリ素子に影響され
ることなく選択したメモリ素子(例えばMl)の状態を
検知できる(Sl:0、V、Di : 3V)。
本発明の第2の特徴は、少なくとも読出し時にメモリセ
ルの基板(基板に形成されたメモリセルの形成用ウェル
、エピタキシャル層を含む)に電圧(V、、、、上述の
例では一3V)を印加する点にある。
ルの基板(基板に形成されたメモリセルの形成用ウェル
、エピタキシャル層を含む)に電圧(V、、、、上述の
例では一3V)を印加する点にある。
この第1の特徴と第2の特徴を同時に兼ね備えるとさら
に高性能のメモリとして用いることができる。つまり、
非選択ワード線に属するメモリ素子のゲートと基板に同
極性の電圧を印加すること比より、ゲート絶縁膜にはで
きるだけ電圧を印加しないで非選択のメモリ素子のチャ
ネルを消滅させることができる0例えば第10図に示す
MNO3構造のメモリ素子を用いた場合、読み出しのた
びにゲートに負(−3V)の電圧を印加すると各部のポ
テンシャルは第8図に示すようになり、記憶の保持が短
かくなり、不都合であるが、同時に基板にも同程度の電
圧を印加すると、各部のポテンシャルは第9図に示すよ
うになりこの問題が軽減される。
に高性能のメモリとして用いることができる。つまり、
非選択ワード線に属するメモリ素子のゲートと基板に同
極性の電圧を印加すること比より、ゲート絶縁膜にはで
きるだけ電圧を印加しないで非選択のメモリ素子のチャ
ネルを消滅させることができる0例えば第10図に示す
MNO3構造のメモリ素子を用いた場合、読み出しのた
びにゲートに負(−3V)の電圧を印加すると各部のポ
テンシャルは第8図に示すようになり、記憶の保持が短
かくなり、不都合であるが、同時に基板にも同程度の電
圧を印加すると、各部のポテンシャルは第9図に示すよ
うになりこの問題が軽減される。
以上の説明は、メモリ素子のソースが接地電位。
すなわち、Ovの場合であるが(表1のNα1)、全体
の電圧を相互の関係を保ったままで平行シフトすること
が可能であり、上の説明で用いた一3V(−Vcc)の
値は、ソース電位を3V (Vce)とすればOvにす
ることができる(表1のNa 2 )。
の電圧を相互の関係を保ったままで平行シフトすること
が可能であり、上の説明で用いた一3V(−Vcc)の
値は、ソース電位を3V (Vce)とすればOvにす
ることができる(表1のNa 2 )。
この場合の各部のポテンシャルを第11図に示す。
この場合の特徴は、メモリセルに印加される電圧がすべ
て正で動作可能な点である。
て正で動作可能な点である。
以上は、すべてNチャネル素子を対象に説明したが、N
チャネルの場合の基準電位OvをVccとすることによ
り、Pチャネル素子に対しても電位関係を所定の方法に
より焼き直すことで同様に説明できる(表1)、Nチャ
ネルからPチャネルへの焼き直し方法は、従来よく知ら
れており、ここでは説明を省略する。
チャネルの場合の基準電位OvをVccとすることによ
り、Pチャネル素子に対しても電位関係を所定の方法に
より焼き直すことで同様に説明できる(表1)、Nチャ
ネルからPチャネルへの焼き直し方法は、従来よく知ら
れており、ここでは説明を省略する。
表1
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を第12図および第13図により
説明する。
説明する。
しきい電圧が一3v〜3vの間で変化するnチャネル型
のメモリ素子(例えばMNO5素子)を用いた1素子/
ビツト型のメモリセルによりメモリアレイを構成した。
のメモリ素子(例えばMNO5素子)を用いた1素子/
ビツト型のメモリセルによりメモリアレイを構成した。
第12図には、このうちの4つのメモリセルを示した。
メモリ素子Mll、M12゜M21.M22のゲートは
ワード線Wl、W2に接続され、Wl、W2はスイッチ
10およびXデコーダ12に接続される。各メモリ素子
のソースはビット線Bl、B2を通してスイッチ14に
接続される。各メモリ素子のドレインはYデコーダ16
の出力により制御されるスイッチ11を介して読出し時
は入出力回路18中のセンスアンプへ、プログラム/消
去時は、入力バッファに接続される。メモリアレイが配
置されている基体はN型基板に形成されたP型ウェルで
、必要に応じて分離する。例えばバイト消去を提供する
場合には、1つのワード線方向には1バイトのメモリセ
ルが入るように分離する。したがって、1つのウェル内
にはワード線の数と同じ数だけのバイト数のメモリセル
が配置されることになる。ここでは、1つのウェルのみ
を示した。このウェルはSlを通してスイッチ20に接
続される。
ワード線Wl、W2に接続され、Wl、W2はスイッチ
10およびXデコーダ12に接続される。各メモリ素子
のソースはビット線Bl、B2を通してスイッチ14に
接続される。各メモリ素子のドレインはYデコーダ16
の出力により制御されるスイッチ11を介して読出し時
は入出力回路18中のセンスアンプへ、プログラム/消
去時は、入力バッファに接続される。メモリアレイが配
置されている基体はN型基板に形成されたP型ウェルで
、必要に応じて分離する。例えばバイト消去を提供する
場合には、1つのワード線方向には1バイトのメモリセ
ルが入るように分離する。したがって、1つのウェル内
にはワード線の数と同じ数だけのバイト数のメモリセル
が配置されることになる。ここでは、1つのウェルのみ
を示した。このウェルはSlを通してスイッチ20に接
続される。
第13図に動作信号を示した。メモリ素子Mllあるい
はM12を読み出す場合は、このメモリ素子のゲートが
接続されたワード線W1は3vとし。
はM12を読み出す場合は、このメモリ素子のゲートが
接続されたワード線W1は3vとし。
他のワード線W2は−Ovとする。Bl、B2は3vと
し、Slは−Ovとする。メモリ素子M21あるいはM
22を読み出したい場合は、W2を3vとし、Wlを0
■とする。以上のようにして読み出すことにより、メモ
リ素子のゲート−チャネル間に必要以上の電圧を印加す
ることなく、かつ、非選択ワード線に属するメモリ素子
に影響されることなく、1素子/ビツトで構成されたメ
モリ素子の情報を読み出すことができる。
し、Slは−Ovとする。メモリ素子M21あるいはM
22を読み出したい場合は、W2を3vとし、Wlを0
■とする。以上のようにして読み出すことにより、メモ
リ素子のゲート−チャネル間に必要以上の電圧を印加す
ることなく、かつ、非選択ワード線に属するメモリ素子
に影響されることなく、1素子/ビツトで構成されたメ
モリ素子の情報を読み出すことができる。
次に第二の実施例を第14図により説明する。
これは、第1図で示した1トランジスタ+1キヤパシタ
型のダイナミックRAMのスイッチングトランジスタT
1の代りにメモリトランジスタM31゜M32を用いて
、不揮発性ダイナミックRAMとしたもので、その2ビ
ット分のメモリセルを示した。ここでMB2.M32の
しきい値V。は−3V<V、b<3Vである。ここでも
MB2に蓄えられた情報を031に移して、読み出す場
合、WB2を3V、W32をOvとした。
型のダイナミックRAMのスイッチングトランジスタT
1の代りにメモリトランジスタM31゜M32を用いて
、不揮発性ダイナミックRAMとしたもので、その2ビ
ット分のメモリセルを示した。ここでMB2.M32の
しきい値V。は−3V<V、b<3Vである。ここでも
MB2に蓄えられた情報を031に移して、読み出す場
合、WB2を3V、W32をOvとした。
次に第三の実施例を第12図および第15図により説明
する。ここでは、しきい電圧が一3v〜3vの間で変化
するPチャネル型のメモリ素子(例えばMNO5型素子
)を用いた1素子/(ット型のメモリセルによりメモリ
アレイを構成した。これは第11図と同様である6異な
るのは、メモリ素子がPチャネルであるため、メモリア
レイが配置されているウェルがN型である点である。こ
こでの動作信号を第15図に示した。メモリ素子Mll
あるいはM12を読み出す場合は、メモリ素子のゲート
が接続されたワード線W1は3vとし、他f7)’7−
ド線W2は6vとする。Bl、B2は3vとし、Slは
6vとする。メモリ素子M21あるいは、M22を読み
出したい場合は、W2を3vとし、Wlを6■とする。
する。ここでは、しきい電圧が一3v〜3vの間で変化
するPチャネル型のメモリ素子(例えばMNO5型素子
)を用いた1素子/(ット型のメモリセルによりメモリ
アレイを構成した。これは第11図と同様である6異な
るのは、メモリ素子がPチャネルであるため、メモリア
レイが配置されているウェルがN型である点である。こ
こでの動作信号を第15図に示した。メモリ素子Mll
あるいはM12を読み出す場合は、メモリ素子のゲート
が接続されたワード線W1は3vとし、他f7)’7−
ド線W2は6vとする。Bl、B2は3vとし、Slは
6vとする。メモリ素子M21あるいは、M22を読み
出したい場合は、W2を3vとし、Wlを6■とする。
このように印加することにより、第一の実施例で示した
Nチャネルの場合と同様に、高信頼性の1素子/ビツト
型メモリセルを用いたメモリアレイを構成できる。
Nチャネルの場合と同様に、高信頼性の1素子/ビツト
型メモリセルを用いたメモリアレイを構成できる。
以上の実施例でメモリ素子のしきい電圧V t bが一
3V〜3vまで変化するため、これに合わせて、3vあ
るいは6vの電圧を用いたが、現在標準的な電源電圧V
ccは5vであるため、上の電圧をそれぞれ5Vあるい
はl0V(Vccあるいは2Vcc)と選択することも
可能である。
3V〜3vまで変化するため、これに合わせて、3vあ
るいは6vの電圧を用いたが、現在標準的な電源電圧V
ccは5vであるため、上の電圧をそれぞれ5Vあるい
はl0V(Vccあるいは2Vcc)と選択することも
可能である。
また電源電圧Vωが3vあるいはさらに小さな値となっ
た時には、メモリ素子のしきい電圧の変化が士Vcc以
内であれば同様にV 、ccおよび2Vcc等の電圧で
用いることができる。
た時には、メモリ素子のしきい電圧の変化が士Vcc以
内であれば同様にV 、ccおよび2Vcc等の電圧で
用いることができる。
要するに、本発明の主旨は、非選択ワード線の電位をメ
モリ素子のソース電位からみてメモリ素子のチャネルを
消滅させる方向に設定し4はぼ同程度の電圧を基板にも
印加してメモリ素子のゲート絶縁膜の主要部に余分な電
圧が印加されないようにすることにある。
モリ素子のソース電位からみてメモリ素子のチャネルを
消滅させる方向に設定し4はぼ同程度の電圧を基板にも
印加してメモリ素子のゲート絶縁膜の主要部に余分な電
圧が印加されないようにすることにある。
以上、ここでは三つの実施例を示したが、従来2fi子
あるいは3素子で構成されていた不揮発性メモリ素子の
部分を1素子で置き換え、ここで示したように非選択部
に電圧を印加する方法により読み出すことにより素子数
を少なくできる。また。
あるいは3素子で構成されていた不揮発性メモリ素子の
部分を1素子で置き換え、ここで示したように非選択部
に電圧を印加する方法により読み出すことにより素子数
を少なくできる。また。
ここでは示さなかったが、単に従来、しきい電圧が正の
トランジスタが用いられていたところ(例えばTl)を
負のしきい電圧のトランジスタに置き換えることも可能
である。
トランジスタが用いられていたところ(例えばTl)を
負のしきい電圧のトランジスタに置き換えることも可能
である。
以上の実施例の中で用いた具体的電圧値は当然のことな
がら、これに限定されるものではなく、本発明の主旨を
損なわない範囲で特性に応じであるいは周囲状況に応じ
て好ましい値に決めることができる。
がら、これに限定されるものではなく、本発明の主旨を
損なわない範囲で特性に応じであるいは周囲状況に応じ
て好ましい値に決めることができる。
本発明によれば、負のしきい電圧を有するMOS(正確
にはディプレーション型のMOS)を実質的に正のしき
い電圧を有するMOS (正確にはエンハンスメント型
のMOS)として動作させることができ、メモリセル素
子数の低減が可能となる。
にはディプレーション型のMOS)を実質的に正のしき
い電圧を有するMOS (正確にはエンハンスメント型
のMOS)として動作させることができ、メモリセル素
子数の低減が可能となる。
また1本発明によれば、メモリ素子のゲートと基板に同
符号の電圧を印加するので信頼性の高いメモリ動作が実
現できる。また本発明によればほぼしきい電圧共との電
圧がメモリ素子のゲート絶縁膜に印加されないため、信
頼性の高いメモリ素子を実現することができる。
符号の電圧を印加するので信頼性の高いメモリ動作が実
現できる。また本発明によればほぼしきい電圧共との電
圧がメモリ素子のゲート絶縁膜に印加されないため、信
頼性の高いメモリ素子を実現することができる。
第1図、第2@、第3図、第4図は従来のメモリのメモ
リセルを示す回路図、第5図及び第6図は本発明に用い
るメモリセルあるいはメモリアレイを示す回路図、第7
図は本発明を説明するためのメモリ素子のρτ−v、、
特性を示T図、第8図、第9図、第11図はメモリ素子
(MNO5#子)のゲートル基板内に至る各部のポテン
シャルを示す略図、第10図はそのメモリ素子の断面図
、第12図は本発明の実施例のメモリアレイおよびその
周辺回路を示すブロック図、第13図は第12図の動作
を示すタイミング図、第14図は本発明の他の実施例の
メモリセルを示す回路図、第15図は本発明の他の実施
例で示す動作のタイミング図である。 Mll、M12.M21.M22・・・メモリトランジ
スタ、Wl、W2・・・ワード線、12・・・Xデコー
ダ、16・・・Yデコーダ、10,14.20・・・ス
イ第3図 第、6 第5 図 1 口 第 7 図 Vt、〔V〕 遁 3 回 第 9 図 ÷ −7ov z 1 psi者面 !lI 図 雷 II 口 E4画 % 12 口 茅 I3 図 W2
θVb2
σV×15図 W2
θV81 □θV 前拐 物量
リセルを示す回路図、第5図及び第6図は本発明に用い
るメモリセルあるいはメモリアレイを示す回路図、第7
図は本発明を説明するためのメモリ素子のρτ−v、、
特性を示T図、第8図、第9図、第11図はメモリ素子
(MNO5#子)のゲートル基板内に至る各部のポテン
シャルを示す略図、第10図はそのメモリ素子の断面図
、第12図は本発明の実施例のメモリアレイおよびその
周辺回路を示すブロック図、第13図は第12図の動作
を示すタイミング図、第14図は本発明の他の実施例の
メモリセルを示す回路図、第15図は本発明の他の実施
例で示す動作のタイミング図である。 Mll、M12.M21.M22・・・メモリトランジ
スタ、Wl、W2・・・ワード線、12・・・Xデコー
ダ、16・・・Yデコーダ、10,14.20・・・ス
イ第3図 第、6 第5 図 1 口 第 7 図 Vt、〔V〕 遁 3 回 第 9 図 ÷ −7ov z 1 psi者面 !lI 図 雷 II 口 E4画 % 12 口 茅 I3 図 W2
θVb2
σV×15図 W2
θV81 □θV 前拐 物量
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、メモリアレイおよび周辺回路を有する半導体集積回
路において、メモリアレイ内の選択されたデータ線に属
し、かつ非選択のワード線に属するMIS型トランジス
タのゲートバイアスが、ソースバイアスに対し、トラン
ジスタが非導通状態になる方向に印加されるように制御
する周辺回路を有することを特徴とする半導体集積回路
。 2、上記第1項の半導体集積回路において、メモリアレ
イの基板又はウェルのバイアスが、上記ゲートバイアス
のソースバイアスに対する方向と同方向になる如く制御
する周辺回路を有することを特徴とする半導体集積回路
。 3、上記第1項の各直流バイアスの値をすべて正の値で
構成したことを特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19662784A JPH0666114B2 (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19662784A JPH0666114B2 (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6177197A true JPS6177197A (ja) | 1986-04-19 |
JPH0666114B2 JPH0666114B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=16360903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19662784A Expired - Lifetime JPH0666114B2 (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0666114B2 (ja) |
Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
US5644533A (en) * | 1992-11-02 | 1997-07-01 | Nvx Corporation | Flash memory system, and methods of constructing and utilizing same |
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US7221610B2 (en) | 2004-03-18 | 2007-05-22 | Renesas Technology Corp. | Charge pump circuit for generating high voltages required in read/write/erase/standby modes in non-volatile memory device |
JP2011003275A (ja) * | 2010-10-07 | 2011-01-06 | Renesas Electronics Corp | 半導体集積回路 |
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1984
- 1984-09-21 JP JP19662784A patent/JPH0666114B2/ja not_active Expired - Lifetime
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