JPS6221275A - Mis型半導体素子の製造方法 - Google Patents
Mis型半導体素子の製造方法Info
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- JPS6221275A JPS6221275A JP16067485A JP16067485A JPS6221275A JP S6221275 A JPS6221275 A JP S6221275A JP 16067485 A JP16067485 A JP 16067485A JP 16067485 A JP16067485 A JP 16067485A JP S6221275 A JPS6221275 A JP S6221275A
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- Japan
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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〕
本発明はMIS型電界効果トランジスタに関し、特にM
のような低融点金属をゲート電極材料として用い従来の
ポリシリコン電極以上の特性を得るためのMIS型電界
効果トランジスタの製造方法に関するものである。
のような低融点金属をゲート電極材料として用い従来の
ポリシリコン電極以上の特性を得るためのMIS型電界
効果トランジスタの製造方法に関するものである。
従来のMIS型電界効果トランジスタについて、代表例
を3つ第2〜4図に示す。第2図は、Mゲート電極を有
するMO8型電界効果トランジスタ(以後MO8FET
と略述する)である。まず、半導体基板1に基板と逆の
導電性を有する不純層2を選択的に設はソース及びドレ
イン領域を形成、さらにフィールド酸化膜3を形成する
。ゲート領域の熱酸化膜をフォトリソグラフィー技術及
びエツチング技術により除去し、ゲート酸化膜5を形成
する。その後、ソース及びドレイン領域2にコンタクト
ホールを形成し、アルミ膜を全面に蒸着しフォトリソグ
ラフィー技術及びエツチング技術によ6u配線4,7及
びアルミ電極6を形成する。
を3つ第2〜4図に示す。第2図は、Mゲート電極を有
するMO8型電界効果トランジスタ(以後MO8FET
と略述する)である。まず、半導体基板1に基板と逆の
導電性を有する不純層2を選択的に設はソース及びドレ
イン領域を形成、さらにフィールド酸化膜3を形成する
。ゲート領域の熱酸化膜をフォトリソグラフィー技術及
びエツチング技術により除去し、ゲート酸化膜5を形成
する。その後、ソース及びドレイン領域2にコンタクト
ホールを形成し、アルミ膜を全面に蒸着しフォトリソグ
ラフィー技術及びエツチング技術によ6u配線4,7及
びアルミ電極6を形成する。
このようにして、Mゲーへ型MO8FET、を製造する
。
。
第3図は、Siゲート型MO8FETである。まず、半
導体基板11上にLOCOS法を用いてフィールド酸化
[13及びチャネルストクパ領域19を形成する。次に
ゲート酸化膜15を形成し、半導体基板11全面にポリ
シリコンを成長し不純物を導入後、フォトリングラフイ
ー技術及びエツチング技術によりゲート11!、極16
を形成する。その後、半導体基板と逆の導電性を有する
不純物ノー12を、ゲート電極16にセル7アラインで
設はソース及びドレイン領域を形成する。そして眉間絶
縁gtsを形成後、コンタクトホールを7オトリングラ
フイ技術及びエツチング技術により開口し、 、最後に
M配線14.17を形成する。このようにしてSi ゲ
ート型MO8FETを製造する。
導体基板11上にLOCOS法を用いてフィールド酸化
[13及びチャネルストクパ領域19を形成する。次に
ゲート酸化膜15を形成し、半導体基板11全面にポリ
シリコンを成長し不純物を導入後、フォトリングラフイ
ー技術及びエツチング技術によりゲート11!、極16
を形成する。その後、半導体基板と逆の導電性を有する
不純物ノー12を、ゲート電極16にセル7アラインで
設はソース及びドレイン領域を形成する。そして眉間絶
縁gtsを形成後、コンタクトホールを7オトリングラ
フイ技術及びエツチング技術により開口し、 、最後に
M配線14.17を形成する。このようにしてSi ゲ
ート型MO8FETを製造する。
第4図は、Si ’y’−)dMO8FETOいtl、
)の例である。第3図のSiゲート型MO8FETとの
違いは、ゲートに近接するソース”、ドレインが低濃度
不純物層を有するLightly Doped Dra
in(以後LDDと略述する)構造であることである。
)の例である。第3図のSiゲート型MO8FETとの
違いは、ゲートに近接するソース”、ドレインが低濃度
不純物層を有するLightly Doped Dra
in(以後LDDと略述する)構造であることである。
以下に製造方法を述べるとゲート電極26を形成するま
では、第3図のSRゲート型MO8FETと同様である
。その後、低濃度ソース及びドレイン層30をイオン注
入によ抄形成する。次にSin。
では、第3図のSRゲート型MO8FETと同様である
。その後、低濃度ソース及びドレイン層30をイオン注
入によ抄形成する。次にSin。
膜をCVD法で、半導体基板21の全面に形成し、RI
Eによってこの5in2をエツチングする。このとき、
平坦な部分がちょうどエツチングさnた時、ゲート型、
甑26の側面にはSin、が残る。この側面のSin、
をマスクに高濃度ソース及びドレイン領域22をイオン
注入と7ニールにより形成する。以後、眉間絶縁膜28
を形成し、コンタクトホールの形成、そしてM配線24
及び27を形成する。このようにしてLDD構造St
ゲート型MO8FETを製造する。
Eによってこの5in2をエツチングする。このとき、
平坦な部分がちょうどエツチングさnた時、ゲート型、
甑26の側面にはSin、が残る。この側面のSin、
をマスクに高濃度ソース及びドレイン領域22をイオン
注入と7ニールにより形成する。以後、眉間絶縁膜28
を形成し、コンタクトホールの形成、そしてM配線24
及び27を形成する。このようにしてLDD構造St
ゲート型MO8FETを製造する。
上述した3つの従来のMOSFETには以下のような欠
点がある。まず、第2図のMゲート型MO8FETであ
るが、ゲート電極とドレイン領域のオーバーラツプが非
常に大きく、ゲートドレイン間容量が非常に大きくなり
動作スピード上きわめて不利である。また、ショートチ
ャネル効果を起こさない実効ゲート長を得るためには、
例えば第3図に示したStゲート型MO8FETと比べ
非常に素子サイズを太きくシナけnばならない。このよ
うな原因は、ソース及びドレイン領域とゲート領域をフ
ォトリソグラフィー技術により整合せねばならずアライ
メントマージンを要するからである。
点がある。まず、第2図のMゲート型MO8FETであ
るが、ゲート電極とドレイン領域のオーバーラツプが非
常に大きく、ゲートドレイン間容量が非常に大きくなり
動作スピード上きわめて不利である。また、ショートチ
ャネル効果を起こさない実効ゲート長を得るためには、
例えば第3図に示したStゲート型MO8FETと比べ
非常に素子サイズを太きくシナけnばならない。このよ
うな原因は、ソース及びドレイン領域とゲート領域をフ
ォトリソグラフィー技術により整合せねばならずアライ
メントマージンを要するからである。
このように従来の製造方法によるAtゲート型MO8F
ETでは、得られる特性に限界があることがわかる。
ETでは、得られる特性に限界があることがわかる。
次に、第3図のSiゲート型MO8FETであるが、M
ゲートfiMO8FETで問題としたゲート−ドレイン
間容量が非常に大きくなること、あるいはゲートパター
ンサイズが大きくなることは、ゲート電極に対しセルフ
ァラインでソース、ドレイン領域を形成することにより
大幅に改善さ几る。
ゲートfiMO8FETで問題としたゲート−ドレイン
間容量が非常に大きくなること、あるいはゲートパター
ンサイズが大きくなることは、ゲート電極に対しセルフ
ァラインでソース、ドレイン領域を形成することにより
大幅に改善さ几る。
しかしながら、リング−)フィー技術の進歩とともにデ
バイス構造も非常に微細になるにつnSi ゲート型M
O8FETにおいても問題が生じてきた。
バイス構造も非常に微細になるにつnSi ゲート型M
O8FETにおいても問題が生じてきた。
それは、特にLSIに顕著に現わnl ゲート電極ある
いは配線として用いたポリシリコンは金属に比べると抵
抗値は非常に大きく、微細なパターンレ〔なりかつ配線
長が大きくなるほど、遅延時間が大きくなってくること
による。これは、第4図のLDD構造を必要とするよう
なゲート長が〜1μm近傍のトランジスタにお層ては、
このポリシリコンの抵抗値の影響が最も顕著に現われる
ことになる。この問題に対して、ゲート電極をモリブデ
ン、タングステンなどの高融点金属あるいはそのシリサ
イド、ポリサイドにすることでゲート電極の低抵抗化を
図っている。しかしながら、こnらの高融点金属は現状
のSi ウェーハの製造ラインに適用するには、工程の
複雑さあるいは工期がひじょうに長くなりマイナスとな
る面が多い。
いは配線として用いたポリシリコンは金属に比べると抵
抗値は非常に大きく、微細なパターンレ〔なりかつ配線
長が大きくなるほど、遅延時間が大きくなってくること
による。これは、第4図のLDD構造を必要とするよう
なゲート長が〜1μm近傍のトランジスタにお層ては、
このポリシリコンの抵抗値の影響が最も顕著に現われる
ことになる。この問題に対して、ゲート電極をモリブデ
ン、タングステンなどの高融点金属あるいはそのシリサ
イド、ポリサイドにすることでゲート電極の低抵抗化を
図っている。しかしながら、こnらの高融点金属は現状
のSi ウェーハの製造ラインに適用するには、工程の
複雑さあるいは工期がひじょうに長くなりマイナスとな
る面が多い。
以上技術をまとめると、■Mゲート型MO8FETにお
いてはゲート容縫犬、パターンサイズ大で高速化、縮少
化には適さないこと、■St ゲート型MO8FETに
おいては、A!ゲート型MO8FETの問題は解決さ1
、たが、微細パターンになるにつnてポリシリコンゲー
ト電極の抵抗値は大尊くなり、LDD構造が必要となる
ようなSi ゲート型MO8FETでは、この影響は最
も顕著となること、■高融点金属及びそのシリサイドポ
リサイドをゲート電泳に用いると、その抵抗値が低いほ
ど従来プロセスとの整合性FiS<、工程も複雑かつ長
くなってしまうこと、の大きく3つの問題がある。
いてはゲート容縫犬、パターンサイズ大で高速化、縮少
化には適さないこと、■St ゲート型MO8FETに
おいては、A!ゲート型MO8FETの問題は解決さ1
、たが、微細パターンになるにつnてポリシリコンゲー
ト電極の抵抗値は大尊くなり、LDD構造が必要となる
ようなSi ゲート型MO8FETでは、この影響は最
も顕著となること、■高融点金属及びそのシリサイドポ
リサイドをゲート電泳に用いると、その抵抗値が低いほ
ど従来プロセスとの整合性FiS<、工程も複雑かつ長
くなってしまうこと、の大きく3つの問題がある。
本発明のMIS型半導体素子の製造方法によれば、素子
領域を形成した半導体基板に第一の絶縁膜と第一の高融
点金属層を順次形成し、将来ゲート電極になる領域のみ
に第一の高融点金属を選択的にエツチングマスクと・と
もに残す第一の工程と、前記第一の高融点金属をマスク
に第一の領域に高濃度不純物を導入する第二の工程と、
前記第一の高融点金属をさらにエツチングして細らせ、
エツチングのマスクを除去後第二の領域に低濃度不純物
を導入する第三の工程と、前記半導体基板の表面全域に
第二の絶縁膜と前記第一の高融点金属と前記第二の絶縁
膜の存在する第三の領域上の前記第一の高融点金属をリ
フトオフ法により除去する第四の工程と、前記第一の領
域上にコンタクトホールを形成し、前記半導体基板表面
の全域に第一の金属層を形成し、第三の領域のゲート電
極及び配線領域を形成する第五の工程とを有している。
領域を形成した半導体基板に第一の絶縁膜と第一の高融
点金属層を順次形成し、将来ゲート電極になる領域のみ
に第一の高融点金属を選択的にエツチングマスクと・と
もに残す第一の工程と、前記第一の高融点金属をマスク
に第一の領域に高濃度不純物を導入する第二の工程と、
前記第一の高融点金属をさらにエツチングして細らせ、
エツチングのマスクを除去後第二の領域に低濃度不純物
を導入する第三の工程と、前記半導体基板の表面全域に
第二の絶縁膜と前記第一の高融点金属と前記第二の絶縁
膜の存在する第三の領域上の前記第一の高融点金属をリ
フトオフ法により除去する第四の工程と、前記第一の領
域上にコンタクトホールを形成し、前記半導体基板表面
の全域に第一の金属層を形成し、第三の領域のゲート電
極及び配線領域を形成する第五の工程とを有している。
よって、本製造方法により、uゲート型MO8FETで
かつ、LDD構造を有する高性能なMOSFETの製造
を可能にする。
かつ、LDD構造を有する高性能なMOSFETの製造
を可能にする。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)〜Φ)に本発明の製造工程の断面図を示す
。
。
第1図(a)は、P型Si基板31の表面に例えば熱酸
化法によ)ysiO,層を、例えばLPCVD法でSt
、N、層を順次形成し、素子領域にのみSi3N。
化法によ)ysiO,層を、例えばLPCVD法でSt
、N、層を順次形成し、素子領域にのみSi3N。
1−を順次形成し、素子領域にのみ5isN4 膜を残
し、チャネルストッパとして例えばイオン注入によl)
P型不純物層を形成しLOCO8法によりフィールド酸
化膜32、チャネルストッパ39を形成したものである
。次に第一図(b)に示すように、例えばスパッタ法に
よφ高融点金属層としてモリブデン層を形成し、例えば
フォトリソグラフィー技術とドライエッチ技術とドライ
エッチ技術を用いて将来ゲートとなる領域にのみモリブ
テン層41をドライエッチのマスクであるレジスト42
とともに残す。次にこのモリブデン層41とレジスト4
2をマスクに例えばイオン注入技術により高濃度n型不
純物を導入する。次に第1図(e)に示すように、例え
ばドライエツチング技術によりモリブデン層41をさら
に片側0.2〜0.5μm程度オーバーエッチを行ない
、モリブデン層41を細らせる。次に第1図(d)に示
すようにモリブデン層41をマスクに、例えばイオン注
入技術によφ、低濃度n型不純物を導入する。次に第1
図(e)に示すように、非酸化性雰囲気中で活性化する
ことにより、高濃度ソース、ドレイン領域32及び低濃
度ソース、ドレイン領域40を形成する。その後)Si
n。
し、チャネルストッパとして例えばイオン注入によl)
P型不純物層を形成しLOCO8法によりフィールド酸
化膜32、チャネルストッパ39を形成したものである
。次に第一図(b)に示すように、例えばスパッタ法に
よφ高融点金属層としてモリブデン層を形成し、例えば
フォトリソグラフィー技術とドライエッチ技術とドライ
エッチ技術を用いて将来ゲートとなる領域にのみモリブ
テン層41をドライエッチのマスクであるレジスト42
とともに残す。次にこのモリブデン層41とレジスト4
2をマスクに例えばイオン注入技術により高濃度n型不
純物を導入する。次に第1図(e)に示すように、例え
ばドライエツチング技術によりモリブデン層41をさら
に片側0.2〜0.5μm程度オーバーエッチを行ない
、モリブデン層41を細らせる。次に第1図(d)に示
すようにモリブデン層41をマスクに、例えばイオン注
入技術によφ、低濃度n型不純物を導入する。次に第1
図(e)に示すように、非酸化性雰囲気中で活性化する
ことにより、高濃度ソース、ドレイン領域32及び低濃
度ソース、ドレイン領域40を形成する。その後)Si
n。
層38を例えばECR(電子サイクロトロ共鳴)形プラ
ズマ堆積法で形成する。本方法で堆積を行なった5in
t層38は、膜質は良好でかつ方向性を4だせることが
可能である。したがって、モリブテン層35の側壁のS
in、は、平坦な所は比べ約1/3程度であり、エツチ
ングレートは非常に早いことが知られている。次に第1
図(f)に示すように例えばHF水溶液にて、等方向な
エツチングをわずか、に行なうことにより側壁のSiO
,l−を取り除く。
ズマ堆積法で形成する。本方法で堆積を行なった5in
t層38は、膜質は良好でかつ方向性を4だせることが
可能である。したがって、モリブテン層35の側壁のS
in、は、平坦な所は比べ約1/3程度であり、エツチ
ングレートは非常に早いことが知られている。次に第1
図(f)に示すように例えばHF水溶液にて、等方向な
エツチングをわずか、に行なうことにより側壁のSiO
,l−を取り除く。
次に第1図(g)に示すようにモリブデン層35を、例
えばH,O,−H!So、溶液で除去することにより、
モリブデン層35上の5int層を取り除く。その後、
ソース及びドレイン領域32に例えばフォトリソグラフ
ィ技術及びドライエツチング技術により、コンタクトホ
ールを開口する。最後に第1図(ト)に示す:うにM−
si(1〜3チ程度)合金を例えばスパッタ法によ口形
成し、例えばフォトリングラフィー技術及びドライエツ
チング技術により、ゲート電極36及びソース、ドレイ
ン配線34゜37を形成することによ117、AZゲー
ト型LDDMO8FETを実現することができる。
えばH,O,−H!So、溶液で除去することにより、
モリブデン層35上の5int層を取り除く。その後、
ソース及びドレイン領域32に例えばフォトリソグラフ
ィ技術及びドライエツチング技術により、コンタクトホ
ールを開口する。最後に第1図(ト)に示す:うにM−
si(1〜3チ程度)合金を例えばスパッタ法によ口形
成し、例えばフォトリングラフィー技術及びドライエツ
チング技術により、ゲート電極36及びソース、ドレイ
ン配線34゜37を形成することによ117、AZゲー
ト型LDDMO8FETを実現することができる。
以上説明したように本発明は、将来ゲート電極となる領
域に高融点金属を用い、LDD構造を形成した後、リフ
トオフ法を用いることにより、Mゲート1を極LDD構
造MO8FETを実現することができる。
域に高融点金属を用い、LDD構造を形成した後、リフ
トオフ法を用いることにより、Mゲート1を極LDD構
造MO8FETを実現することができる。
本発明のMゲート型LDDMO8FETを実現すること
により、Mゲート電極に対しセル7アラインで低濃度ソ
ース、ドレイ/領域が形成さrるため、従来技術で問題
であったゲート−ドレイン間容量は最小におさえること
が可能となる。また、とnにともないMゲートにおいて
もLDD構造を必要とするような短いゲート長のトラン
ジスタが実現可能となる。素子寸法の同様なSi ゲー
トMO8FETと比べ、ゲート電極の抵抗値は非常に小
さくなり、より高速動作が可能となる。さらに、ゲート
電極材材が、すであることは、他の金属あるいはシリサ
イドに比べ現状のSi ウェーハプロセスに対しもっと
も適合性があり、コストパフォーマンスも非常をこ良い
ものが実現できる。
により、Mゲート電極に対しセル7アラインで低濃度ソ
ース、ドレイ/領域が形成さrるため、従来技術で問題
であったゲート−ドレイン間容量は最小におさえること
が可能となる。また、とnにともないMゲートにおいて
もLDD構造を必要とするような短いゲート長のトラン
ジスタが実現可能となる。素子寸法の同様なSi ゲー
トMO8FETと比べ、ゲート電極の抵抗値は非常に小
さくなり、より高速動作が可能となる。さらに、ゲート
電極材材が、すであることは、他の金属あるいはシリサ
イドに比べ現状のSi ウェーハプロセスに対しもっと
も適合性があり、コストパフォーマンスも非常をこ良い
ものが実現できる。
本発明の実施例を、nチャセルMO8FETについて説
明したわけであるがPチャセルMO8FETあるいはそ
れぞれのLSIとしてまたCMO8LSIとして用いて
も、まったく同様の効果を得ることができる。また、高
融点金属としてモリブデンを用いたが、池の金属(例え
ばタングステン、タンタル、白金)であっても、なんら
さしつかえはない。
明したわけであるがPチャセルMO8FETあるいはそ
れぞれのLSIとしてまたCMO8LSIとして用いて
も、まったく同様の効果を得ることができる。また、高
融点金属としてモリブデンを用いたが、池の金属(例え
ばタングステン、タンタル、白金)であっても、なんら
さしつかえはない。
第1図(a)〜(h)は、本発明のMゲート型I、DD
MO8FETの断面図を示す。第2図は、従来技術のM
l、1!、21.31・・・・・・Si基板、2 、1
2 、22 、32・・・・・・高濃度不純物層、3,
13,23.33・・・・・・フィールドSiO□層、
4,7,14,17,24,27,34,37°°“°
゛°°アルミ配線、15,25.35・・・・・・ゲー
1−8iO。 層、6.36・・・・・・アルミゲート電極、16.2
6・・・・・・ポリシリコンゲート電極、18,28.
38・・・・・・層間絶縁膜、19,29.39・・・
・・・チャネルストッパー、30.40・・・・・・低
濃度不純物層、41・・・・・・モリブデン層、42・
・・・・・フォトレジスト。 第 1 回 $1図 3≠ 茅 l 肥
MO8FETの断面図を示す。第2図は、従来技術のM
l、1!、21.31・・・・・・Si基板、2 、1
2 、22 、32・・・・・・高濃度不純物層、3,
13,23.33・・・・・・フィールドSiO□層、
4,7,14,17,24,27,34,37°°“°
゛°°アルミ配線、15,25.35・・・・・・ゲー
1−8iO。 層、6.36・・・・・・アルミゲート電極、16.2
6・・・・・・ポリシリコンゲート電極、18,28.
38・・・・・・層間絶縁膜、19,29.39・・・
・・・チャネルストッパー、30.40・・・・・・低
濃度不純物層、41・・・・・・モリブデン層、42・
・・・・・フォトレジスト。 第 1 回 $1図 3≠ 茅 l 肥
Claims (1)
- 一導電型の素子領域を有する半導体基板に第一の絶縁膜
と第一の高融点金属層を順次形成し、将来ゲート電極に
なる領域のみに前記第一の高融点金属を選択的にエッチ
ングのマスクとともに残す第一の工程と、前記第一の高
融点金属をマスクに第一の領域に高濃度に不純物を導入
する第二の工程と、前記第一の高触点金属をさらにエッ
チングして細らせ、エッチングのマスクを除去し、第二
の領域に低濃度に不純物を導入する第三の工程と、前記
半導体基板の表面全域に第二の絶縁膜を形成し、前記第
一の絶縁膜と、前記第一の高触点金属と前記第二の絶縁
膜の存在する第三の領域上の前記第一の高融点金属をリ
フトオフ法により除去する第四の工程と、前記第一の領
域上にコンタクトホールを形成し、前記半導体基板表面
の全域に第一の金属層を形成し、第三の領域のゲート電
極及び配線領域を形成する第五の工程とを含むことを特
徴とするMIS型半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16067485A JPS6221275A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | Mis型半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16067485A JPS6221275A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | Mis型半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6221275A true JPS6221275A (ja) | 1987-01-29 |
Family
ID=15720022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16067485A Pending JPS6221275A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | Mis型半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6221275A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5426314A (en) * | 1992-07-29 | 1995-06-20 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Insulated gate control static induction thyristor |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP16067485A patent/JPS6221275A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5426314A (en) * | 1992-07-29 | 1995-06-20 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Insulated gate control static induction thyristor |
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