JPS6366924A - Manufacture of solid-state thin-film through photo-cvd - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリコンなどの半導体などの固体薄膜を製造
するだめの、いわゆる光CVD(Chemical V
apor D eposition)による固体薄膜
の!l!遣方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention utilizes so-called optical CVD (Chemical CVD) for manufacturing solid thin films of semiconductors such as silicon.
A solid thin film by apor D deposition)! l! Regarding the method of sending.
先行技術では、基板上にシリコンを気相成長させるため
に、反応容器内にSiH<と02やN20との混合ガス
を供給している。反応容器に設けられた光通過窓には、
反応容器外に配置されている水銀ランプなどのような光
源からの光が導かれ、この光は基板上に導かれる。In the prior art, a mixed gas of SiH<02 and N20 is supplied into a reaction vessel in order to vapor phase grow silicon on a substrate. The light passage window provided in the reaction vessel has
Light from a light source, such as a mercury lamp, located outside the reaction vessel is directed, and this light is directed onto the substrate.
このような先行技術では、気相成長反応中に5i02が
光通過窓に付着し、その光通過窓を介する光源からの光
量が減少する。そのため、効率よ(S i O2を基板
上に気相成長することが困難となった。In such prior art, 5i02 adheres to the light passing window during the vapor phase growth reaction, and the amount of light from the light source passing through the light passing window is reduced. Therefore, it has become difficult to efficiently grow SiO2 on a substrate in a vapor phase.
この開運を解決するための先行技術は、たとえば特開昭
57−187033に示されている。この先行技術では
、光通過窓部材としての石英窓によって形成される空間
に臨んでSi ウェーハを臨ませ、石英窓側にXeガス
を流し、Siウェーハ側には光CVD反応のためのS
i H4とN H、のガスを層流として流す。石英窓を
介して外部光源から光が照射される1石英窓はSi ウ
ェーハよりも下方に配置l!され、これによって比重の
大きいがスが石英窓に沿って流れ、したがって反応生成
物が石英窓に付着することが防がれる。A prior art technique for solving this problem is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-187033. In this prior art, a Si wafer is placed facing a space formed by a quartz window as a light passing window member, Xe gas is flowed on the quartz window side, and S for photo-CVD reaction is placed on the Si wafer side.
i H4 and N H gases are flowed as a laminar flow. Light is irradiated from an external light source through the quartz window.1 The quartz window is placed below the Si wafer! This causes gas with a high specific gravity to flow along the quartz window, thus preventing reaction products from adhering to the quartz window.
このような先行技術では、XeWスと、光CVD用反応
がスとは層流になって流れなければならず、そのような
状態を維持するには、これらのガスの流量および圧力を
微妙に調整する必要があり、石英窓に反応生成物が付着
し易いという問題がある。In such prior art, the XeW gas and the photoCVD reaction gas must flow in a laminar flow, and in order to maintain such a state, the flow rates and pressures of these gases must be adjusted slightly. This requires adjustment, and there is a problem in that reaction products tend to adhere to the quartz window.
また石英窓が前述のように下方に配置されているときに
は、反応ガスに比べて比重の大きいガスであるXe1f
スが用いられなければならず、これとは逆に石英窓が上
方に配置され、外部で上方から光が照射されるときには
石英窓に沿って比重の小さい、たとえばHe1fスが反
応ガスの上方において流されなければならない、このよ
うにしてガスの種類が制限されるという問題がある。Furthermore, when the quartz window is placed below as described above, Xe1f, which is a gas with a higher specific gravity than the reaction gas,
Conversely, when a quartz window is placed above and light is irradiated from above externally, a gas of low specific gravity, for example He1f, is placed above the reactant gas along the quartz window. The problem is that the types of gases that must be flushed are thus limited.
本発明の目的は、光CVD反応のための光を通過する透
光性の光通過窓部材に反応生成物が付着して光通過量が
減少することを容易かつ確実に防ぐことができるように
した光CVDによる固体薄膜の製造方法を提供すること
である。An object of the present invention is to easily and reliably prevent reaction products from adhering to a light-transmitting window member through which light for photo-CVD reaction passes and reducing the amount of light passing through. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid thin film by photo-CVD.
本発明は、光源からの励起用光を通過する反応容器の通
過窓から離れた反応容器内の位置で、かつ気相成長すべ
き基板の近傍に、形成すべき固体薄膜に含まれる原子を
有するgiのガスを導き、第1ガス以外の第2ガスを通
過窓付近に導き、光CVD反応において第2ffスが複
数の光源によって二段階以上励起され、高エネルギの励
起状態のガスを作り、この高エネルギ励起状態のガスと
第1、fスとの直接化学反応によって光CVDの反応の
ための第1ガスの分解および反応効率を格段と早めるこ
とを特徴とする光CVDによる固体薄膜の製造方法であ
る。In the present invention, atoms contained in a solid thin film to be formed are located in a reaction vessel at a position remote from a passage window of the reaction vessel through which excitation light from a light source passes, and in the vicinity of a substrate to be vapor-phase grown. gi gas, and a second gas other than the first gas to the vicinity of the passage window. In the photo-CVD reaction, the second ff gas is excited in two or more stages by multiple light sources to create a high-energy excited state gas, and this A method for producing a solid thin film by photo-CVD, characterized in that the decomposition of the first gas for the photo-CVD reaction and the reaction efficiency are greatly accelerated by a direct chemical reaction between the gas in a high-energy excited state and the first, f-s. It is.
第1図は本発明の基礎となる構成を示す断面図であり、
第2図はその簡略化した平面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the basic configuration of the present invention,
FIG. 2 is a simplified plan view thereof.
反応容器1には、開口が形成され、この開口には励起用
光を通過するためのCa F 2などから成る透光性通
過窓部材2が設けられ、この通過窓部材2を介する光源
としての重水素ランプ3がらの短波長光は、シリコンウ
ェハである基板4上に達することができる0反応容器1
内では:光通過窓部材2から離れた反応容器1内の位置
で、かつ気相成長すべき基板4の近傍に、反応のための
第11fスが管路5からノズル6によって供給される。An opening is formed in the reaction vessel 1, and a translucent passage window member 2 made of CaF2 or the like is provided in this opening for passing excitation light. The short wavelength light from the deuterium lamp 3 can reach the substrate 4 which is a silicon wafer.
Inside: A 11f gas for reaction is supplied from a conduit 5 through a nozzle 6 to a position within the reaction vessel 1 remote from the light passage window member 2 and near the substrate 4 to be subjected to vapor phase growth.
この反応ガスは、SiH,10mo1% と、それを希
釈する90IIlo1%のN2とから成ってもよい、光
通過窓部材2近傍には、管路7から第27yスとしての
02が導かれ、ノズル8から光通過窓部材2に向けて噴
射される。基板4はヒータ9によって加熱される。反応
容器1は、たとえば石英ガラス、ステンレス鋼などから
成ってもよい。管路5がらの反応ガスと管路7からの0
2との流量比は、たとえば、0.6:1〜1:1程度で
あってもよい。This reaction gas may consist of SiH, 10mol% and N2 of 90IIlo1% to dilute it. 02 as the 27th y gas is led from the conduit 7 to the vicinity of the light passing window member 2, and the nozzle 8 toward the light passing window member 2. The substrate 4 is heated by a heater 9. The reaction vessel 1 may be made of quartz glass, stainless steel, etc., for example. Reactant gas from line 5 and zero from line 7
2 may be, for example, about 0.6:1 to 1:1.
ノズル8は開口8aに形成されており、この開口8aに
は管路7から02が供給される。管路7がら間口8aに
供給される部分には整流体7aが設けられており、これ
によって半径方向内方に向けられたノズル8がらは、は
ぼ等しい流量で0□が噴射される。もう1つのノズル6
も同様にして開口6aに接続され、この開口6aには前
述のように管路5から反応がスが供給される。The nozzle 8 is formed in an opening 8a, and 02 is supplied from the conduit 7 to this opening 8a. A flow regulator 7a is provided in the portion of the pipe 7 that is supplied to the frontage 8a, so that the nozzles 8 directed radially inward spray 0□ at approximately the same flow rate. Another nozzle 6
Similarly, the opening 6a is connected to the opening 6a, and the reaction gas is supplied to the opening 6a from the conduit 5 as described above.
重水素ランプ3は200mmよりも短い短波長帯をもつ
紫外線の光を発生する。o2は、第3図に示されるよう
に、このような短波長帯、たとえば135〜1701付
近において大きな吸収スペクトルを有する。したがって
、重水素ランプ3を用いて02を効率よく励起させるこ
とができ、したがって基板4上への5in2の気相成長
を比較的低温度で行なうことができるようになる。The deuterium lamp 3 generates ultraviolet light having a short wavelength band shorter than 200 mm. As shown in FIG. 3, o2 has a large absorption spectrum in such a short wavelength band, for example around 135-1701. Therefore, 02 can be efficiently excited using the deuterium lamp 3, and therefore, 5 in 2 vapor phase growth can be performed on the substrate 4 at a relatively low temperature.
第4図は、本発明の一実施例の断面図であり、この実施
例は前述の構成に類似し、対応する部分には同一の参照
符を付する。注目すべきは、基板411IIIの第1室
12と光通過窓部材2側の第2室11とを隔J!!13
によって仕切る。この隔!S!13には、励起された反
応ガスを導くための、かつ光通過窓部材2からの励起用
光を基板4に導くことができる通過孔14が形成されて
いる。tlIJ1室12は、反応ガスであるS iH、
とN2との混合ガスがノズル6がら供給される。第2室
11にはもう1つの反応ガスである02が、fjS1室
12に導かれる反応ガスよりも高い圧力でノズル8から
供給される。このような構成によれば、第2室11にお
いて励起されたオゾンは通過孔14から第1室12に流
れて、光CVD反応が促進される。このとき、ノズル6
からの反応ガスは、第2室11に流れることは少ない。FIG. 4 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, which is similar in construction to that previously described, and corresponding parts have been given the same reference numerals. What should be noted is that the first chamber 12 of the substrate 411III and the second chamber 11 on the light passing window member 2 side are separated by J! ! 13
Separate by. This distance! S! A passage hole 14 is formed in 13 for guiding the excited reaction gas and for guiding excitation light from the light passage window member 2 to the substrate 4 . The tlIJ1 chamber 12 contains SiH, which is a reactive gas,
A mixed gas of N2 and N2 is supplied from the nozzle 6. Another reaction gas, 02, is supplied to the second chamber 11 from the nozzle 8 at a higher pressure than the reaction gas led to the fjS1 chamber 12. According to such a configuration, ozone excited in the second chamber 11 flows from the passage hole 14 to the first chamber 12, and the photoCVD reaction is promoted. At this time, nozzle 6
The reaction gas from the reactor gas hardly flows into the second chamber 11.
したがって、光通過窓部材2にS;02などが付着して
重水素ランプ3からの光量が減少するおそれは少ない。Therefore, there is little possibility that S;02 or the like will adhere to the light passing window member 2 and the amount of light from the deuterium lamp 3 will decrease.
第5図は、本発明の他の実施例の系統図である。FIG. 5 is a system diagram of another embodiment of the present invention.
前述の実施例の対応する部分には同一の参照符を付する
。管路16からは、O3が供給される。この酸素02は
励起室17において短波長光を発生する重水素ランプ1
8によって、励起酸素03となる。この励起酸素O1は
管路19から管路7を経て、反応容器1内のノズル8か
ら反応室内に供給される。管路5からは、ノズル6に反
応ガスが供給される。光通過窓部材2には、短波長光を
発生する光源、たとえば水銀ランプ、キセノンランプ、
エキシマレーガ、水銀キセノンランプなどの光源20が
設けられる。Corresponding parts of the previous embodiments are given the same reference numerals. O3 is supplied from the pipe line 16. This oxygen 02 is supplied to a deuterium lamp 1 which generates short wavelength light in an excitation chamber 17.
8 becomes excited oxygen 03. This excited oxygen O1 is supplied into the reaction chamber from a nozzle 8 in the reaction container 1 via a pipe 19 and a pipe 7. A reaction gas is supplied from the pipe line 5 to the nozzle 6 . The light passing window member 2 includes a light source that generates short wavelength light, such as a mercury lamp, a xenon lamp,
A light source 20 such as an excimer laser or a mercury xenon lamp is provided.
励起室17では、酸素の吸収スペクトルが良好な短波長
光を発生する重水素ランプ18によって励起酸素O1が
作られる。この励起酸素0.は、その寿命が長くしかも
艮波長発光の吸収スペクトルをPt5a図のように有し
ている。したがって、反応容器1内では、この励起酸素
0.が艮波艮光の光源20によって励起される。このよ
うにして、効率よくOlを励起して光CVDによって、
基板4上に半導体薄膜を堆積することができる。In the excitation chamber 17, excited oxygen O1 is produced by a deuterium lamp 18 that generates short wavelength light with a good oxygen absorption spectrum. This excited oxygen 0. has a long life and has an absorption spectrum of light emission at a wavelength as shown in the Pt5a diagram. Therefore, within the reaction vessel 1, this excited oxygen 0. is excited by the light source 20 of the wave light. In this way, by efficiently exciting Ol and using photo-CVD,
A semiconductor thin film can be deposited on the substrate 4 .
第7図は、本発明の原理を示すエネルギ伝達図である。FIG. 7 is an energy transfer diagram illustrating the principle of the present invention.
この図を参照して尤CVD反応において反応のための第
1ガスの光励起エネルギをElとすると励起状態から再
結合放射するエネルギE1をもち、かつそのエネルギE
1への励起に必要な別のエネルギE2に対して大きな吸
収係数を持つf52ガスを準備し、光CVDの第1ガス
と励起エネルギE1を持つ光源11のほかに励起エネル
ギE2を持つ光LWI2と第2ガスを同時に介在させて
光CVDの第1ガスの分解効率を格段と早めることがで
きるようになる。Referring to this figure, if the photoexcitation energy of the first gas for reaction in a CVD reaction is El, it has an energy E1 of recombination radiation from an excited state, and the energy E
An f52 gas having a large absorption coefficient with respect to another energy E2 required for excitation to 1 is prepared, and in addition to the first gas of optical CVD and the light source 11 having excitation energy E1, the light LWI2 having excitation energy E2 and By intervening the second gas at the same time, the decomposition efficiency of the first gas in photo-CVD can be significantly accelerated.
第8図は、本発明の詳細な説明するための他のエネルギ
伝達図である。この図を参照して、光CVD反応におい
て第2ガスがI3および14などの複数の光源によって
二段階以上励起され、Olなどの高エネルギの励起用状
態のガスを乍り、このOlは、O7ガスと化学活性の大
きいOラジカルに分解される。0と第1ガスとの直接化
学反応によって、光CVD反応のための第1ガスの分解
および反応効率を格段と早めることができる。FIG. 8 is another energy transfer diagram for explaining the present invention in detail. Referring to this figure, in the photoCVD reaction, the second gas is excited in two or more stages by multiple light sources such as I3 and 14, and contains a gas in a high-energy excitation state such as Ol. Decomposed into gas and highly chemically active O radicals. The direct chemical reaction between O and the first gas can significantly speed up the decomposition of the first gas and the reaction efficiency for the photo-CVD reaction.
以上のように本発明によれば、光通過孔をくもらせるこ
となく、したがって光源からの光量を減衰させることな
く、長期間にわたり効率よく安定に半導体などの固体薄
膜を気相成長することができるようになる。As described above, according to the present invention, a solid thin film such as a semiconductor can be efficiently and stably grown in vapor phase over a long period of time without clouding the light passage hole and therefore without attenuating the amount of light from the light source. It becomes like this.
特に本発明では、光通過窓部材2側と、基板4を加熱す
るヒータ9(111とは、隔壁13によって仕切られて
おり、光通過窓部材2側の第2室11には02などのよ
うな光通過′BBH3に堆積しない第2ガスを第2ノズ
ル8から噴射し、この第2ガスは基板4側の第1室12
よりも高い圧力である。In particular, in the present invention, the light passing window member 2 side and the heater 9 (111 that heats the substrate 4) are partitioned by a partition wall 13, and the second chamber 11 on the light passing window member 2 side has a heater 9 (111) that heats the substrate 4. A second gas that does not deposit on the light passing 'BBH 3 is injected from the second nozzle 8, and this second gas enters the first chamber 12 on the substrate 4 side.
The pressure is higher than that.
したがって第2室11に第1室12の第1ガスが隔!!
! 13の通過孔14を経て流れ込むことが確実に防が
れる。Therefore, the first gas in the first chamber 12 is separated from the second chamber 11! !
! Flowing through the passage holes 14 of 13 is reliably prevented.
しかもまたfjSl室12には、基板4に関して第1ノ
ズル6とは反対側 (すなわち基板4よりも第4図の下
方)に真空ポンプを接続してがスを吸引するようにしで
いる。Furthermore, a vacuum pump is connected to the fjSl chamber 12 on the opposite side of the substrate 4 from the first nozzle 6 (that is, below the substrate 4 in FIG. 4) to suck gas.
これらのI戊によって、第1ガスが第2室11側に流れ
込むことが防がれ、光通過窓部材2に物質の堆積を生じ
ることが確実にがっ穿易に防がれる。These I holes prevent the first gas from flowing into the second chamber 11 side, and certainly prevent material from accumulating on the light passage window member 2.
第1および第2ノズル6.8は、光経路の外周において
半径方向内方に向けて、第1および第2ガスを噴射する
ように構成されており、したがって光通過窓部材2を介
する光源3,20からの光がさえぎられることはなく、
光CVD反応を確実に行なうことができる。The first and second nozzles 6.8 are configured to inject the first and second gases radially inwardly at the outer periphery of the light path, thus allowing the light source 3 to pass through the light passage window member 2. The light from ,20 is not blocked,
PhotoCVD reaction can be performed reliably.
さらにまた本発明では、第2ガスは、光通過窓部材2に
向けて噴射され、それに堆積しない種類のガスであれば
よく、そのガスの種類を希望する種類に選ぶことができ
るという優れた利点がある。Furthermore, in the present invention, the second gas may be any type of gas that is injected toward the light passing window member 2 and does not accumulate thereon, and the excellent advantage is that the type of gas can be selected as desired. There is.
すなわちこの第2ガスは、前述の実施例におけるように
tjSl、fスと反応する02ガスであってもよく、そ
の他のガス、たとえば第1ガスと反応せずかつ光通過窓
部材2に堆積しないその他の種類のガスであってもよい
。That is, this second gas may be the 02 gas that reacts with tjSl and fs as in the above embodiment, and does not react with other gases such as the first gas and does not deposit on the light passing window member 2. Other types of gas may also be used.
tjSl図は本発明の基礎となる構成を示す断面図、第
2図はtjSl図に示された実施例の平面図の簡略化し
た図、第3図は02の吸収スペクト1を示すグラフ、第
4図は本発明の一実施例の断面図、第5図は本発明のさ
らに他の実施例の断面図、第6図はオゾンの吸収スペク
トルを示すグラフ、第7図は本発明の原理を示すエネル
ギ伝達図、第8図は本発明の他の原理の励起を示すエネ
ルギ伝達図である。
1・・・反応穿器、2・・・光通過窓部材、3,18・
・・重水素ランプ、4・・・基板、5,7,16.19
・・・管路、6,8・・・ノズル、9・・・ヒータ
、11・・・第2室、12・・・第1室、13・・・隔
壁、14・・・光通過孔、17・・・励起室、20・・
・長波長光源代理人 弁理士 四散 圭一部
第3図
v&4図
笛6図
シ皮 ]し (1)
第7図
第 2力゛ス
第 8 図
協 2カース
手続補正書(方式)
昭和62年 9月28日
1、事件の表示
特願昭62−69695
2、発明の名称
光CVDによる固体薄膜の製造方法
3、補正をする者
事件との関係 出願人
住 所 兵庫県川西市市花屋敷3丁目17−4氏名浜川
生仏
4、代理人
住 所 大阪市西区西本町1丁目13番38号新興産ビ
ル国際置EX 0525−5985 INTAPT
J国際FAX GIff&GII (06)538−0
2476、補正の対象
明細書
7、補正の内容
明細書の浄It(内容に変更なし)。
以 上tjSl diagram is a sectional view showing the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a simplified plan view of the embodiment shown in tjSl diagram, FIG. 3 is a graph showing absorption spectrum 1 of 02, FIG. 4 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of yet another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a graph showing the absorption spectrum of ozone, and FIG. FIG. 8 is an energy transfer diagram illustrating the activation of another principle of the invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reaction perforator, 2... Light passage window member, 3,18.
...Deuterium lamp, 4...Substrate, 5, 7, 16.19
...Pipeline, 6,8...Nozzle, 9...Heater, 11...Second chamber, 12...First chamber, 13...Partition wall, 14...Light passage hole, 17...excitation chamber, 20...
・Long-wavelength light source agent Patent attorney Shisan Keiichi Part 3 Figure 3 V & 4 Figure 6 Figure 6 Cover] (1) Figure 7 Figure 2 Power 8 Figure 7 2-curse procedural amendment (method) 1988 9 January 28, 1, Indication of the case Patent application No. 62-69695 2. Name of the invention Method for manufacturing solid thin films by optical CVD 3. Person making the amendment Relationship to the case Applicant Address 3-chome, Ichihanayashiki, Kawanishi City, Hyogo Prefecture 17-4 Name: Hamakawa Ibutsu 4, Agent address: Shinkosan Building Kokusai EX, 1-13-38 Nishihonmachi, Nishi-ku, Osaka 0525-5985 INTAPT
J International FAX GIff&GII (06)538-0
2476, Specification to be amended 7, Specification of contents of amendment cleared (no change in content). that's all
Claims (1)
れた反応容器内の位置で、かつ気相成長すベき基板の近
傍に、形成すべき固体薄膜に含まれる原子を有する第1
のガスを導き、第1ガス以外の第2ガスを通過窓付近に
導き、光CVD反応において第2ガスが複数の光源によ
つて二段階以上励起され、高エネルギの励起状態のガス
を作り、この高エネルギ励起状態のガスと第1ガスとの
直接化学反応によつて光CVDの反応のための第1ガス
の分解および反応効率を格段と早めることを特徴とする
光CVDによる固体薄膜の製造方法。At a position in the reaction vessel away from the passage window of the reaction vessel through which the excitation light from the light source passes, and in the vicinity of the substrate to be subjected to vapor phase growth, a first
A second gas other than the first gas is guided near the passage window, and the second gas is excited in two or more stages by a plurality of light sources in a photo-CVD reaction to create a high-energy excited state gas, Production of a solid thin film by photo-CVD, which is characterized in that the direct chemical reaction between this high-energy excited state gas and the first gas greatly accelerates the decomposition of the first gas for the photo-CVD reaction and the reaction efficiency. Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6969587A JPS6366924A (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Manufacture of solid-state thin-film through photo-cvd |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6969587A JPS6366924A (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Manufacture of solid-state thin-film through photo-cvd |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15755483A Division JPS6050168A (en) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | Production of thin solid film by photo cvd method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6366924A true JPS6366924A (en) | 1988-03-25 |
JPH0351294B2 JPH0351294B2 (en) | 1991-08-06 |
Family
ID=13410259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6969587A Granted JPS6366924A (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Manufacture of solid-state thin-film through photo-cvd |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6366924A (en) |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP6969587A patent/JPS6366924A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0351294B2 (en) | 1991-08-06 |
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