KR100819497B1 - 기판 세정모듈화장치 - Google Patents

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KR100819497B1
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이광준
성노영
문형영
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뉴영엠테크 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 세정모듈화장치에 관한 것으로, 그 세정부 및 건조부가 필요 기능만의 최적화된 모듈의 조합으로 단축되게 구성되어 풋프린트(footprint)를 대폭 감소할 수 있게 된다.
Figure R1020070032193
기판, 세정, 건조, 모듈, 풋프린트

Description

기판 세정모듈화장치{MODULAR APPARATUS FOR CLEANING A SUBSTRATE}
도 1은 종래의 기판 세정장치에 대한 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치에 대한 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치의 세정부의 오존수/메가소닉 단위모듈에 대한 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치의 세정부의 울트라소닉 단위모듈에 대한 구성도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치의 세정부의 제트 단위모듈에 대한 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치의 세정부의 DIW/메가소닉 단위모듈에 대한 구성도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치의 워터 플로팅 장치에 대한 기판 이송방향과 직교되는 방향에 따른 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치의 워터 플로팅 장치에 대한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100-f, 100-r : 반송부 102 : 로더
104 : 언로더 200 : 세정부
210 : 오존수/메가소닉 단위모듈 212 : 오존수공급부
214 : 메가소닉 진동판 220 : 울트라소닉-1 단위모듈
222 : 수조 224 : 울트라소닉 진동판
230 : 울트라소닉-2 단위모듈 240 : 제트-1 단위모듈
242 : 분사노즐 244 : 고압에어공급관
246 : DIW공급관 250 : 제트-2 단위모듈
260 : DIW/메가소닉 단위모듈 262 : DIW공급부
264 : 메가소닉 진동판 300 : 건조부
310 : 에어나이프 단위모듈 320 : 할로겐히터 단위모듈
400 : 워터 플로팅 장치 410 : 내조
412 : 상면판 412a : 관통공
414 : DIW공급구 420 : 외조
422 : DIW배출구 430 : 이송롤러
s : 기판
본 발명은 기판 세정모듈화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그 세정 부 및 건조부가 필요 기능만의 최적화된 모듈의 조합으로 단축되게 구성되어 풋프린트(footprint) 및 유틸리티(utility) 사용량을 대폭 감소할 수 있게 되는 기판 세정모듈화장치에 관한 것이다.
일반적으로, LCD, PDP, OLED 제조용 유리 기판, 반도체 웨이퍼(wafer) 기판, 솔라셀(solar cell) 기판, 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판상에 부착되어 있는 각종 이물질(즉, 오염물)을 제거하기 위하여 세정장치가 이용되게 되며, 종래의 기판 세정장치를 도 1에 나타낸다.
기판 세정장치는, 크게 반송부, 세정부, 건조부로 구성되며, 반송부는 해당 세정장치의 입구 및 출구측에 설치되어 기판을 세정장치로 반입하거나 반출하는 역할을 담당하고, 세정부는 각종 이물질을 제거하는 역할을 하며, 건조부는 세정후 기판상에 잔류하는 수분을 제거 또는 건조하는 역할을 하게 된다.
따라서, 기판은 반송부의 로더(loader)부로 반입된 다음, 세정부 및 건조부를 거친 후, 언로더(unloader)부로 반출되어 그 세정과정이 완료되게 되며, 이때 기판의 연속적인 이동을 위하여 롤러(roller) 접촉방식이나 에어베어링(air bearing) 방식, 로봇 핸드(robot hand) 방식 등이 이용되고 있다.
세정부는 상세하게 오존수(O3)샤워(shower)→DIW(De-Ionized Water)샤워-1→브러쉬(brush)→DIW샤워-2→버블제트(bubble jet)→메가소닉(megasonic)→파이널샤워(final shower)의 연속된 단위유닛(unit)의 배열로 이루어지게 되며, 이 중 버블제트와 메가소닉을 대체하여 울트라소닉(ultrasonic)이 이용되기도 한다.
그리고, 건조부는 상세하게 에어나이프(air knife)→IR히터(heater)→냉각플레이트(cooling plate)의 연속된 단위유닛의 배열로 이루어지게 된다.
그러나, 이상과 같은 종래의 기판 세정장치는 다음과 같은 문제점이 발생되고 있다.
첫째, 세정부 및 건조부의 구성이 다소 복잡하고 길어지게 됨으로써 풋프린트(footprint : 설치면적)를 과다하게 차지하여 공간활용성 및 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
둘째, 세정부에서 세정액인 DIW를 너무 다량으로 소요하게 됨에 따라 비용을 상승시키는 문제점이 있었다.
셋째, 유틸리티(utility) 사용량에 비해 세정효과가 다소 미흡하여 생산수율 및 제품 신뢰성을 저하시키는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 풋프린트를 최소화할 수 있고, DIW의 소요량을 대폭 절감할 수 있으며, 기존 대비 향상된 세정효과를 제공할 수 있게 되는 기판 세정모듈화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 세정모듈화장치는, 반송부, 세정부 및 건조부로 이루어져 이송되는 기판을 세정 및 건조하게 되는 기판 세정모듈화장치로서, 상기 세정부는 오존수/메가소닉 단위모듈, 울트라소닉 단위모듈, 제트 단위모듈, DIW/메가소닉 단위모듈의 연속된 배열로 이루어지고, 상기 건조부는 에어나이프 단위모듈, 할로겐히터 단위모듈의 연속된 배열로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 필요 기능에 대한 최적화된 모듈의 조합을 통해 풋프린트를 최소화할 수 있고, DIW 소요량을 대폭 절감할 수 있으며, 기존 대비 향상된 세정효과를 제공할 수 있는 기판 세정모듈화장치가 마련되게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정모듈화장치에 대한 블록도이다.
본 발명에 따른 기판 세정모듈화장치는, 크게 반송부(100-f, 100-r), 세정부(200), 건조부(300)로 이루어지되, 이때 세정부(200)는 오존수/메가소닉(210)→울트라소닉-1(220)→울트라소닉-2(230)→제트-1(240)→제트-2(250)→DIW/메가소닉(260)의 연속된 단위모듈(module)의 배열로 이루어지게 되고, 건조부(300)는 에어나이프(310)→할로겐(halogen)히터(320)의 연속된 단위모듈의 배열로 이루어지게 된다.
그리고, 무엇보다도 세정부(200) 및 건조부(300)에서의 기판(s) 이송을 위해 비접촉 방식이면서 세정효과도 부가적으로 일부 제공할 수 있는 워터 플로팅(water floating) 방식을 이용하게 된다.
세정부(200)의 오존수/메가소닉 단위모듈(210)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 전후방측에 형성되어 기판(s)상에 오존수를 공급하는 오존수공급부(212)와, 이들 오존수공급부(212) 사이 위치의 기판(s) 표면에 대해 근접되도록 구비되어 기판(s)상의 오존수에 대해 진동파를 부가하여 오존수의 침투력 및 세정력을 제고시키게 되는 메가소닉 진동판(214)으로 구성되게 된다.
따라서, 전방측에서 후방측으로 이송되는 기판(s)에 대해 전후방측의 오존수공급부(212)를 통해 그 상면상으로 오존수가 분사되어 공급되고, 기판(s) 이송에 따라 공급된 오존수가 정체되어 메가소닉 진동판(214)의 위치로 이송되면 메가소닉 진동판(214)으로부터 발생되는 진동파에 의해 활성화되어 그 침투력 및 세정력이 촉진되게 되며, 이후 세정에 사용된 오존수는 하부 수조(미도시)를 통해 별도의 오존수 전용 배수로를 통해 배출되게 된다.
이러한 오존수/메가소닉 단위모듈(210)은 주로 기판(s)상의 유기물을 탈락시켜 제거하게 되며, 제거 반응의 촉진을 위해 메가소닉 진동파를 부가함에 따라 소량의 오존수를 사용하면서도 뛰어난 세정능력을 제공할 수 있게 된다.
덧붙여, 전술한 오존수/메가소닉 단위모듈(210)에서 이용하는 오존수는 수소수, 알카리수와 같은 기능수 또는 적정 케미컬(chemical)로 대체 가능하며, 또한 메가소닉을 대체하여 울트라소닉을 이용할 수 있고, 상세 공정조건에 따라 그 설치 위치가 변경될 수 있다.
한편, 세정부(200)의 울트라소닉-1 단위모듈(220)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(s)의 하부측에 구비되어 그 내부에 기판(s)의 하면을 세정하기 위한 DIW를 수용하는 수조(water bath)(222)와, 이 수조(222)내에 구비되어 수용된 DIW에 대해 울트라소닉 진동을 발생시켜 DIW에 의한 세정력을 제고시키게 되는 울트라소닉 진동판(224)으로 구성되게 된다.
따라서, 울트라소닉 진동판(224)의 구동에 따라 울트라소닉 진동이 부가된 수조(222)내의 DIW가 이송되는 기판(s)의 하면을 세정하게 되며, 해당 기판(s)의 상면상에는 앞선 오존수/메가소닉 단위모듈(210)로부터의 오존수가 일부 잔류하여 있게 되므로 또한 해당 울트라소닉 진동에 의해 잔류 오존수가 활성화되어 기판(s)의 상면측도 일부 세정할 수 있게 된다.
나아가, 상기한 울트라소닉-1 단위모듈(220)에서의 울트라소닉 진동의 출력이 너무 과다하게 되면 기판(s)상에 형성된 패턴(pattern)을 파괴시킬 수 있게 되므로, 그 출력 정도는 가능한한 저출력으로 구현되어야 하며, 이와 같이 저출력으로 구현함에 따라 다소 세정능력이 저하될 수 있으므로, 이 점을 개선하기 위하여 추가적으로 동일한 울트라소닉-2 단위모듈(230)이 후속되게 또한 구비되게 된다.
물론, 이러한 울트라소닉-1 단위모듈(220) 및 울트라소닉-2 단위모듈(230)에서의 출력 정도는 처리되는 기판(s)상의 패턴 유형에 따라 적절한 조합을 이루도록 조정될 수 있게 된다.
덧붙여, 전술한 울트라소닉 단위모듈(220, 230)의 설치 개수는 가감될 수 있으며, 그 설치 위치도 공정조건에 따라 변경될 수 있고, 또한 울트라소닉은 그 주 파수, 출력 등의 특성이 적절히 채용될 수 있으며, 울트라소닉을 대체하여 메가소닉을 이용할 수도 있다.
한편, 세정부(200)의 제트-1 단위모듈(240) 및 제트-2 단위모듈(250)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(s) 표면에 대해 고압 에어(air)가 혼합된 소량의 DIW를 고압으로 분사하여 물리적인 타격에 의해 주로 큰 입자의 오염물을 세정하게 되는 것으로, 분사되는 DIW는 고압 에어가 혼합됨에 따라 안개(fog) 형태라 할 수 있고, DIW의 소모량을 최소화하면서도 우수한 세정력을 제공할 수 있게 된다.
이러한 제트-1 단위모듈(240) 및 제트-2 단위모듈(250)은 상세하게 기판(s) 표면에 대해 일렬되도록 배치되는 다수개의 분사노즐(242)을 구비하며, 이 분사노즐들(242)측으로 고압 에어가 혼합된 DIW를 공급하기 위하여 도시된 바와 같이 고압에어공급관(244)을 통해 고압 에어가 공급될 때에 해당 고압에어공급관(244)의 측방에 연통되어 있는 DIW공급관(246)을 통해 DIW가 흡입되어 혼합된 다음 공급되게 된다.
물론, 고압 에어와 DIW를 혼합 공급하기 위한 방식으로는 기타 여러 다양한 방식이 적절히 이용될 수 있으며, 분사노즐(242)의 개수, 형태는 적절히 채용가능하고, 분사 압력도 적절히 조절가능함은 물론이다.
한편, 세정부(200)의 DIW/메가소닉 단위모듈(260)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 오존수/메가소닉 단위모듈(210)의 구성과 동일하게 이루어지며, 즉 전후방측에 형성되어 기판(s)상에 DIW를 공급하는 DIW공급부(262)와, 이들 DIW공급부(262) 사이 위치의 기판(s) 표면에 대해 근접되도록 구비되어 기판(s)상의 DIW에 대해 진동파를 부가하여 DIW의 침투력 및 세정력을 제고시키게 되는 메가소닉 진동판(264)으로 구성되게 된다.
이러한 DIW/메가소닉 단위모듈(260)은 제트 단위모듈(240, 250)에 비해 상대적으로 작은 크기의 오염물을 제거하게 되며, 물론 전술한 오존수/메가소닉 단위모듈(210)에서와 마찬가지로 메가소닉 진동파의 부가를 통해 DIW의 소모량을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 건조부(300)의 에어나이프 단위모듈(310)은 종래의 에어나이프 단위유닛과 동일한 구성을 갖는 것으로, 고압의 에어를 기판(s) 표면에 대해 분사하여 잔류하는 DIW 등의 세정액을 제거하여 건조시키게 된다.
한편, 건조부(300)의 할로겐히터 단위모듈(320)은 열원으로 할로겐 램프(halogen lamp)를 이용하여 기판(s) 표면상에 남아있는 잔류 수분을 순간적으로 건조시키게 되는 것으로, 종래에 이용되던 IR히터에 비해 그 건조능력이 우수하고, 특히 종래에는 앞선 에어나이프 공정에 따라 기판(s)상의 패턴내의 골 부분에 잔류하게 되는 수분을 원활히 제거할 수 없었는데, 본 발명에 따른 할로겐히터를 이용하면 골 부분내의 수분도 완벽하게 제거할 수 있게 되고, 또한 후속되는 냉각플레이트 공정도 생략할 수 있게 된다.
한편, 세정부(200) 및 건조부(300) 구간에서 처리 대상의 기판(s)을 이송하게 되는 워터 플로팅 장치(400)를 도 7의 기판 이송방향에 직교되는 방향에 따른 단면도 및 도 8의 평면도를 참조로 설명하기로 한다.
워터 플로팅 장치(400)는 처리 대상의 기판(s)을 DIW의 부력으로 띄운 상태 에서 이송시키게 되는 것으로, 기판(s)의 이송방향을 따라 반복되도록 구비되어 DIW로서 기판(s)을 띄우게 되는 내조(inner bath)(410)와, 이 내조(410)의 외측에 적정 개수로 구비되어 회전 구동됨으로써 DIW에 의해 띄워진 기판(s)에 대해 이송력을 제공하게 되는 이송롤러(430)와, 내조(410)의 외측에 구비되어 내조(410)로부터 흘러나오는 DIW를 수집하게 되는 외조(outer bath)(420)로 구성되게 된다.
여기서, 상세하게 내조(410)는 그 상면측을 폐쇄하도록 수평지게 구비되는 상면판(412)을 포함하며, 해당 상면판(412)상에는 상하 관통되는 관통공(412a)이 여러 위치에 형성되어 있어 내조(410)내의 DIW가 상면판(412)상의 관통공(412a)을 통해 유출되어 상면판(412)상에 얇은 수막을 형성하게 됨으로써 해당 수막이 기판(s)을 띄우게 되며, 물론 내조(410)에 대해서는 그 내부로 DIW를 적정 압력상태로 공급하기 위한 DIW공급구(414)가 형성되게 되고, 외조(420)에 대해서는 그 내부에 수집된 DIW를 외부로 배출하기 위한 DIW배출구(422)가 형성되게 된다.
따라서, 이송방향을 따라 반복적으로 구비된 내조(410)에 의해 이송되는 기판(s)의 하면에는 얇은 수막이 형성되게 되므로, 회전 구동되는 이송롤러들(430)이 기판(s)의 하면과 직접 접촉되지 않으면서 이송력이 전달될 수 있게 된다.
이러한 워터 플로팅 장치(400)는 기존의 롤러 접촉방식이나 에어베어링 방식 등에 비해 마찰력을 최소화시켜 기판(s)상에 스크래치(scratch) 등의 손상이 유발되지 않도록 하면서 롤러 등으로부터 오염물이 재부착되는 것을 최대한 차단할 수 있게 됨과 아울러, 이용하는 DIW에 의해 기판(s) 하면을 일부 세정하는 효과도 함께 제공할 수 있게 된다.
덧붙여, 이와 같은 워터 플로팅 장치(400)는 세정부(200) 및 건조부(300)의 전 구간에 걸쳐 구비되게 되나, 상세히는 울트라소닉-1 단위모듈(220) 및 울트라소닉-2 단위모듈(230) 구간에는 구비되지 않게 된다.
또한, 해당 워터 플로팅 장치(400)에서 DIW의 유량은 기판(s)의 무게를 고려하고 이송시의 요동이 방지되도록 결정될 수 있으며, 또한 기판(s)의 재질, 두께, 형상 등의 조건에 따라 관통공(412a)의 배열 및 개수가 변경될 수 있다.
이로써, 이상과 같은 본 발명의 기판 세정모듈화장치에 의하면, 세정력 테스트 결과 매우 우수한 세정효과를 제공할 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 세정부(200) 및 건조부(300)가 필요 기능만의 최적화된 모듈의 조합으로 단축되게 이루어지게 되므로 풋프린트를 대폭 감소할 수 있게 되고, 제트 단위모듈(240, 250), DIW/메가소닉 단위모듈(260)의 구성 등에서 알 수 있는 바와 같이 DIW의 소모량도 대폭 줄일 수 있게 된다.
마지막으로, 본 발명에 따른 기판 세정모듈화장치는 적용되는 공정에 따라 각 단위모듈의 수량이 가감될 수 있고, 배열순서도 변경될 수 있음을 밝힌다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
본 발명에 따르면, 풋프린트를 최소화할 수 있어 공간활용성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 되고, DIW 세정액을 최소량 사용함에 따라 제조원가를 절감할 수 있게 되며, 향상된 세정효과에 따라 생산수율 및 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

Claims (9)

  1. 반송부(100-f, 100-r), 세정부(200) 및 건조부(300)로 이루어져 이송되는 기판(s)을 세정 및 건조하게 되는 기판 세정모듈화장치로서,
    상기 세정부(200)는 오존수/메가소닉 단위모듈(210), 울트라소닉 단위모듈, 제트 단위모듈, DIW/메가소닉 단위모듈(260)의 연속된 배열로 이루어지고,
    상기 건조부(300)는 에어나이프 단위모듈(310), 할로겐히터 단위모듈(320)의 연속된 배열로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 울트라소닉 단위모듈은,
    연속 배열되는 동일한 구성의 울트라소닉-1 단위모듈(220)과 울트라소닉-2 단위모듈(230)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제트 단위모듈은,
    연속 배열되는 동일한 구성의 제트-1 단위모듈(240)과 제트-2 단위모듈(250)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오존수/메가소닉 단위모듈(210)은,
    상기 기판(s)상에 오존수를 공급하는 오존수공급부(212)와,
    상기 기판(s) 표면에 대해 근접되도록 구비되어 상기 기판(s)상에 존재하는 오존수에 대해 진동파를 부가하여 침투력 및 세정력을 제고시키게 되는 메가소닉 진동판(214)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 울트라소닉 단위모듈은,
    상기 기판(s)의 하부측에 구비되어 상기 기판(s)의 하면을 세정하기 위한 DIW를 내부에 수용하는 수조(222)와,
    상기 수조(222)내에 구비되어 수용된 DIW에 대해 울트라소닉 진동을 발생시켜 DIW에 의한 세정력을 제고시키고 또한 상기 기판(s)의 상면상에 잔류하는 오존수를 활성화시키게 되는 울트라소닉 진동판(224)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제트 단위모듈은,
    상기 기판(s)의 표면에 대해 고압 에어가 혼합된 안개 형태의 DIW를 고압으로 분사하도록 상기 기판(s)의 표면에 대해 일렬되도록 다수개 구비되는 분사노즐(242)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 DIW/메가소닉 단위모듈(260)은,
    상기 기판(s)상에 DIW를 공급하는 DIW공급부(262)와,
    상기 기판(s) 표면에 대해 근접되도록 구비되어 상기 기판(s)상에 존재하는 DIW에 대해 진동파를 부가하여 침투력 및 세정력을 제고시키게 되는 메가소닉 진동판(264)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정부(200) 및 건조부(300) 구간에서 상기 기판(s)을 연속적으로 이송하기 위해 워터 플로팅 장치(400)를 구비하며,
    상기 워터 플로팅 장치(400)는,
    상기 기판(s)의 이송방향을 따라 반복되도록 구비되어 DIW의 부력으로 상기 기판(s)을 띄우게 되며 상면판(412)상의 관통공(412a)을 통해 내부의 DIW가 유출되어 상기 상면판(412)상에 얇은 수막을 형성하여 상기 기판(s)을 띄우게 되는 내조(410)와,
    상기 내조(410)의 외측에 구비되어 회전 구동되는 것에 의해 DIW에 의해 띄워진 상기 기판(s)에 대해 이송력을 제공하게 되는 이송롤러(430)와,
    상기 내조(410)의 외측에 구비되어 상기 내조(410)의 상면판(412)으로부터 흘러내리는 DIW를 수집하게 되는 외조(420)로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내조(410)에는 내부로 DIW를 공급하기 위한 DIW공급구(414)가 형성되고,
    상기 외조(420)에는 내부에 수집된 DIW를 외부로 배출하기 위한 DIW배출구(422)가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정모듈화장치.
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