KR101324288B1 - 유지보수가 간편한 기판 얼라이너 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일정한 공간을 형성하는 챔버의 내부에 안치된 기판을 정렬시키는 기판 얼라이너에 있어서, 상기 챔버의 측벽에 형성되는 관통부를 밀폐하면서 상기 챔버의 외벽에 결합하는 챔버결합부재; 상기 챔버의 내부에 위치하는 수직방향의 회전축; 상기 회전축의 일단을 상기 챔버결합부재에 고정시키는 회전축지지대; 일단이 상기 회전축에 결합되어 회전운동하는 정렬부재; 상기 챔버의 외부에 설치되는 구동실린더; 상기 구동실린더와 상기 정렬부재를 연결하는 동력전달수단을 포함하는 기판 얼라이너에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 기판 얼라이너를 유지보수할 때 챔버의 리드를 제거하지 않고 챔버의 외측벽에 고정된 챔버결합부재를 분해하면 챔버 내부의 정렬부재 등까지 모두 외부로 빼낼 수 있기 때문에 작업이 간편할 뿐만 아니라 유지보수시간을 크게 단축시킬 수 있다.

얼라이너, 로드락

Description

유지보수가 간편한 기판 얼라이너{Substrate aligner which is convenient for maintenance}

도 1은 종래 클러스트형 기판처리장치의 구성도

도 2는 로드락챔버에 설치된 종래 방식의 얼라이너를 나타낸 평면도

도 3은 로드락챔버에 종래 방식의 얼라이너가 설치된 모습을 나타낸 부분사시도

도 4는 로드락챔버에 설치된 종래 방식의 얼라이너가 기판을 정렬하는 모습을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼라이너의 사시도

도 6은 로드락챔버에 본 발명의 실시예에 따른 얼라이너가 설치된 모습을 나타낸 부분사시도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 얼라이너의 부분 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 제1 조정장치 110 : 챔버결합부재

112 : 오링홈 120 : 벨로우즈

130 : 회전축지지대 140 : 회전축

142 : 고정부재 150 : 정렬부재

151 : 지지판 152 : 롤러

160 : 실린더 지지대 170 : 구동실린더

본 발명은 기판 얼라이너(aligner)에 관한 것으로서, 구체적으로는 보다 간편하게 유지보수할 수 있는 기판 얼라이너에 관한 것이다.

종래의 음극선관(CRT)은 무겁고 부피가 큰 단점이 있어 최근에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드장치(Organic Light Emitting Diode Device, OLED) 등과 같은 평면표시장치가 널리 사용되고 있다.

이러한 평면표시장치를 제조하기 위해서는 모재가 되는 기판에 대하여 박막증착, 포토리소그래피, 에칭 등의 공정을 수행하여 박막트랜지스터, 전극, 컬러필터 또는 발광층 등을 형성하여야 하며, 상기 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.

또한 최근에는 생산성을 높이기 위하여 이송챔버 및 공정챔버 등을 집적화하여 기판의 이송거리 및 시간을 크게 단축시킨 클러스트형 기판처리장치가 많이 사 용되고 있다.

도 1은 클러스트형 기판처리장치(10)의 일 예를 나타낸 평면도로서, 이송챔버(11)의 주위로 다수의 공정챔버(13) 및 로드락챔버(14)가 방사형으로 연결되어 있다.

이송챔버(11)는 진공상태를 유지하며, 내부에 설치되는 이송로봇(12)이 공정챔버(13)와 로드락챔버(14)의 사이에서 기판(s)을 운반한다.

공정챔버(13)는 진공상태를 유지하면서 기판(s)에 대한 공정을 진행하는 공간이다.

로드락챔버(14)의 외부에는 대기압환경의 기판적재부(15)가 연결되며, 기판적재부(15)는 내부에 위치하는 ATM로봇(16)을 이용하여 기판카세트(17)와 로드락챔버(14)의 사이에서 기판을 이송하는 공간이다.

로드락챔버(14)는 대기압환경의 기판적재부(15)와 진공상태의 이송챔버(11) 사이에서 기판(s)을 교환하기 위해 압력조절을 실시하는 공간이다.

즉, 기판적재부(15)로부터 기판(s)을 반입하거나 기판적재부(15)로 기판(s)을 반출하는 경우에는 로드락챔버(14)를 대기압상태로 전환한 후에 기판적재부(15)와 연통시키고, 공정챔버(13)로 기판(s)을 반입하거나 공정챔버(13)로부터 기판(s)을 반출할 때는 로드락챔버(14)를 진공상태로 전환한 후에 이송챔버(11)와 연통시킨다.

따라서 로드락챔버(14)에는 진공펌핑라인 또는 벤팅라인 등과 같은 압력조절 수단이 연결된다.

한편, 로드락챔버(14)에는 이러한 압력조절수단뿐만 아니라 공정챔버(13)의 내부로 기판(s)을 반입하기 전에 기판(s)을 정렬하는 얼라이너가 설치되기도 한다.

로드락챔버(14)에 설치되는 얼라이너의 구성은 등록특허 제523277호에 이미 개시된 바 있으며, 상기 등록특허의 얼라이너는 도 2의 평면도에 도시된 바와 같이 로드락챔버(14)의 서로 마주보는 모서리 부근에 각각 설치되는 제1 조정장치(20)와 제2 조정장치(30)의 쌍으로 이루어진다.

제1 조정장치(20)는 로드락챔버(14)의 모서리에서 변쪽으로 약간 치우쳐서 설치되며 그 구성을 살펴보면 다음과 같습니다.

먼저 로드락챔버(14)에는 관통부(18)가 형성되어 있으며, 상기 제1 조정장치(20)는 상기 관통부(18)를 통해 상기 로드락챔버(14)의 내외부에 걸쳐서 설치된다.

상기 관통부(18)는 로드락챔버(14)의 측벽 외부에 고정되는 챔버결합부재(23)에 의해 밀폐된다.

상기 챔버결합부재(23)의 외측에는 실린더지지대(22)가 돌출 설치되며, 구동실린더(21)가 상기 실린더지지대(22)에 의해 지지된다.

구동실린더(21)는 로드락챔버(14) 내부의 정렬부재(27)를 회동시키는 역할을 하며, 이를 위해 구동실린더(21)의 구동력을 정렬부재(27)로 전달하는 동력전달수 단이 요구된다.

상기 동력전달수단은 일단이 상기 구동실린더(21)에 연결되고 타단은 챔버결합부재(23)를 관통하여 로드락챔버(14)의 내부로 연장되는 제1연결부재(24)와, 로드락챔버(14)의 내부에서 상기 제1 연결부재(24)를 감싸는 한편 상기 제1 연결부재(24)가 챔버결합부재(23)를 관통한 부분을 밀폐하는 벨로우즈(25)와, 상기 벨로우즈(25)와 정렬부재(27)를 연결하는 제2 연결부재(26)를 포함한다.

정렬부재(27)는 로드락챔버(14)의 내부에 수직방향으로 설치되는 회전축(28)에 그 일단이 회전가능하게 결합되며, 따라서 구동실린더(21)의 구동력이 제1 연결부재(24), 벨로우즈(25) 및 제2연결부재(26)를 통해 전달되면 정렬부재(27)가 회전축(28)을 중심으로 회전하게 된다.

도 3은 제1 조정장치(20)의 구성을 보다 상세히 도시한 부분 사시도로서, 편의상 로드락챔버(14)의 리드는 제거한 채 도시하였다.

이를 통해 정렬부재(27)가 'ㄱ' 형상의 지지판(270)과 상기 지지판(270)의 각 변 하부에 2개씩 결합된 롤러(272)로 구성됨을 알 수 있다.

각 롤러군(群)은 기판(s)의 제1 변과 상기 제1변과 인접하는 제2 변에 압력을 가하여 기판(s)을 정렬시키는 역할을 한다.

롤러(272)는 기판(s)이 직접 접촉하는 부분이므로 기판(s)의 손상이나 마모를 방지하기 위하여 탄성재질로 제조된다.

상기 정렬부재(27)의 지지판(270)의 일단이 결합하는 회전축(28)의 하단은 로드락챔버(14)의 바닥면에 볼트를 이용하여 고정되며, 상기 회전축(28)의 내부에 베어링(보이지 않음)을 설치하고 상단에 상기 정렬부재(27)를 회전 가능하게 결합한다.

한편, 제2 조정장치(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버결합부재(32)의 외측에 설치되는 구동실린더(31)에 의해 정렬부재(34)가 동작하며, 로드락챔버(14)의 진공시일을 유지하기 위해 챔버 내부로 벨로우즈(33)가 설치되며, 정렬부재(34)가 2방향으로 배열된 롤러를 구비하는 점 등은 제1 조정장치(20)와 동일하다.

그러나 제2 조정장치(30)는 로드락챔버(14)의 모서리에 설치되기 때문에 정렬부재(34)가 챔버 중심방향으로 왕복 직선운동하는 점이 제1 조정장치(20)와 차이가 있다.

이와 같은 로드락챔버(14)에서 기판(s)을 정렬하는 과정을 살펴보면, 먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 조정장치(20)의 정렬부재(27)를 회전축(28)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전시키고, 제2 조정장치(30)의 정렬부재(34)를 챔버 외곽쪽으로 후퇴시킨다.

이어서 로드락 챔버(14)의 내부로 기판(s)을 반입하여 안치한다. 이때 로드락챔버(14)의 내부에는 리프트 핀 등을 구비하는 기판안치대가 설치되어 있으므로 기판(s)을 상기 기판안치대에 안치하면 된다.

기판(s)이 안치된 이후에는 구동실린더(21,31)를 구동하여 도 4에 도시된 바와 같이 제1 조정장치(20)의 정렬부재(27)를 도면상 반시계방향으로 회전시키고, 동시에 제2 조정장치(30)의 정렬부재(34)는 챔버의 중심쪽으로 이동시킨다.

이 과정에서 각 정렬부재(27,34)의 롤러 군이 기판(s)의 서로 마주보는 모서리에 밀착하여 압력을 가하게 되어 기판이 정렬된다.

그러데 이러한 기판 얼라이너를 장기간 사용하면, 각 정렬부재(27, 34)에 부착된 롤러나 기타 부품이 마모되어 이를 교환해야 하는 경우가 필연적으로 발생한다.

이때 로드락챔버(14)의 내부로 작업자가 손을 넣어서 부품교환을 할 수 있으면 다행이지만, 통상 로드락챔버(14)의 내부 공간의 높이는 10 내지 15cm 정도에 불과하기 때문에 측벽에 제공되는 뷰포트 또는 기판출입구 등을 통해 작업자가 손을 넣어 작업하는데는 한계가 있다.

따라서 손상된 부분의 유지보수를 위해서는 해당 부품을 챔버 외부로 끄집어 내거나 로드락챔버(14)의 리드를 분해하여야 한다.

그런데 종래의 얼라이너는 특히 제1 조정장치(20)의 경우 회전축(28)의 하단이 로드락챔버(14)의 바닥면에 볼트 등으로 고정되어 있기 때문에 로드락챔버(14)의 리드를 제거하지 않고 내부의 정렬부재(27)만을 외부로 끄집어 내기가 매우 어렵다. 또한 좁은 공간으로 인해 정렬부재(27)가 내부에 설치된 상태에서는 롤러 등의 부품을 교환하기도 용이하지 않다.

특히, 클러스트형 기판처리장치에서는 2개 이상의 로드락챔버(14)를 상하로 적층시키는 경우도 빈번한데, 만일 이때에 하부 로드락챔버(14)에 문제가 발생하면 유지보수를 위해 상부의 로드락챔버를 제거하여야 하는 등 더욱 복잡한 과정을 거쳐야 한다는 문제점도 가진다.

이러한 문제는 굳이 로드락챔버(14)가 아니더라도 다른 용도의 챔버에서도 발생할 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 챔버 내부에 설치된 기판 얼라이너를 보다 간편하게 유지보수할 수 있도록 개선하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 일정한 공간을 형성하는 챔버의 내부에 안치된 기판을 정렬시키는 기판 얼라이너에 있어서, 상기 챔버의 측벽에 형성되는 관통부를 밀폐하면서 상기 챔버의 외벽에 결합하는 챔버결합부재; 상기 챔버의 내부에 위치하는 수직방향의 회전축; 상기 회전축의 일단을 상기 챔버결합부재에 고정시키는 회전축지지대; 일단이 상기 회전축에 결합되어 회전운동하는 정렬부재; 상기 챔버의 외부에 설치되는 구동실린더; 상기 구동실린더와 상기 정렬부재를 연결하는 동력전달수단을 포함하는 기판 얼라이너를 제공한다.

상기 챔버결합부재의 내측면 주변부에는 오링이 삽입되는 오링홈이 형성될 수 있다.

상기 챔버 측벽에 형성된 관통부의 개구면적은 상기 회전축, 회전축지지대 및 정렬부재가 통과할 수 있는 크기를 가지는 것이 바람직하다.

상기 회전축지지대는 상기 챔버결합부재의 내측에 수평방향으로 결합되는 판상부재로서, 상기 회전축지지대의 상면에 상기 회전축의 타단이 고정될 수 있다.

상기 정렬부재는, 일단이 상기 회전축에 회전가능하게 결합하는 지지판; 상기 지지판의 일면에 결합되어 기판의 제1변을 정렬시키며, 하나 이상의 롤러로 이루어지는 제1 롤러군(群); 상기 지지판의 일면에 결합되어 기판의 상기 제1변과 인접하는 제2변을 정렬시키며, 하나 이상의 롤러로 이루어지는 제2 롤러군(群)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 지지판의 일단에는 내주면을 따라 베어링이 설치된 관통부가 형성되고, 상기 회전축의 상단부를 상기 관통부에 삽입된 상태에서 상기 관통부의 내경보다 큰 직경의 고정부재를 상기 회전축의 상단에 결합할 수 있다.

상기 동력전달수단은, 일단은 상기 구동실린더에 연결되고 타단은 상기 챔버결합부재를 관통하여 상기 챔버의 내부로 연장되는 제1 연결부재; 상기 챔버의 내부로 연장된 상기 제1 연결부재를 둘러싸며, 일단은 상기 챔버결합부재의 내측에 고정되고, 내측에 상기 제1 연결부재의 타단이 연결되는 벨로우즈; 상기 챔버의 내부에서 상기 벨로우즈와 상기 정렬부재를 연결하는 제2 연결부재를 포함할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 얼라이너는 전술한 등록특허와 마찬가지로 기판의 서로 마주보는 모서리를 각각 정렬시키는 제1 조정장치와 제2 조정장치를 포함한다.

제1 조정장치와 제2 조정장치는 서로 동일한 구조이어도 무방하고, 상기 등록특허와 마찬가지로 서로 다른 구조를 가질 수도 있다.

다만 본 발명의 실시예는 제1 조정장치와 같이 정렬부재의 일단이 결합되는 회전축이 로드락챔버의 바닥면에 고정됨으로 인해 유지보수가 어렵다는 점에 착안하여 기판 얼라이너 중에서 상기 제1 조정장치의 구조를 개선하기 위해 안출된 것이므로 이하에서는 제1 조정장치에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼라이너를 구성하는 제1 조정장치(100)를 도시한 사시도이고, 도 6은 상기 제1 조정장치(100)가 로드락챔버(14)에 설치된 모습을 도시한 부분 사시도로서 편의상 로드락챔버(14)의 리드를 제거한 상태에서 도시한 것이다.

제1 조정장치(100)의 구성을 살펴보면, 로드락챔버(14)의 측벽에 형성된 관통부를 밀폐하면서 상기 로드락챔버(14)의 측벽에 고정되는 챔버결합부재(110)와, 상기 챔버결합부재(110)의 외측으로 연장되어 설치되는 실린더지지대(160)와, 상기 실린더지지대(160)에 의해 지지되는 구동실린더(170)를 포함한다.

챔버결합부재(110)와 로드락챔버(14)의 사이에는 진공시일을 위해 오링(O-ring)이 설치되는 것이 바람직하다.

이때 챔버결합부재(110)의 내측에는 오링을 결합하기 위한 오링홈(112)을 주변부를 따라 형성하고, 챔버결합부재(110)를 로드락챔버(14)의 외벽에 결합할 때는 진공시일을 위해 상기 오링홈(112)에 오링을 개재시키는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 오링홈(112)을 생략할 수도 있다.

구동실린더(170)에는 동력전달을 위한 제1 연결부재(보이지 않음)의 일단이 연결되며, 상기 제1 연결부재의 타단은 챔버결합부재(110)를 관통하여 로드락챔버(14)의 내부에 위치한다.

챔버결합부재(110)의 내측에는 로드락챔버(14)의 진공시일을 유지시키면서도 구동실린더(170)의 구동력을 전달할 수 있는 벨로우즈(120)가 설치되며, 벨로우즈(120)는 상기 제1 연결부재를 둘러싼 채 일단이 챔버결합부재(110)의 내측에 고정되고, 내부에서 상기 제1 연결부재의 타단과 연결된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 챔버결합부재(110)의 내측으로 회전축지지대(130)가 연장되어 설치되는 점에 특징이 있다. 따라서 상기 회전축지지대(130)는 벨로우즈(120)와 같은 방향으로 설치되며, 벨로우즈(120)의 하부 또는 상부에 위치할 수 있다.

벨로우즈(120)의 하부에 회전축지지대(130)가 설치되면, 회전축(140)은 도시 된 바와 같이 회전축지지대(130)의 상면에 수직방향으로 설치되며, 상기 회전축(140)의 상단에 정렬부재(150)의 일단이 연결된다.

정렬부재(150)는 일단이 회전축에 연결되는 지지판(151)과 상기 지지판(151)의 하부에 부착되는 다수의 롤러(152)로 이루어지며, 상기 롤러(152)는 기판의 2개 변을 지지할 수 있도록 서로 직교하는 2방향으로 배치된다. 즉, 상기 롤러(152)는 기판의 제1 변을 지지하는 제1 롤러군(群)과 기판의 상기 제1 변과 인접하는 제2 변을 지지하는 제2 롤러군(群)로 이루어지며, 각 롤러군(群)의 롤러 개수는 2개로 한정되는 것은 아니므로 각각 하나 이상이면 무방하다.

정렬부재(150)의 지지판(151)의 일단은 회전축(140)에 대하여 회전운동이 가능하게 결합되어야 한다. 이를 위해 본 발명의 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이 지지판(151)의 일단에 관통부를 형성하고, 상기 관통부의 내주면에 링 형태의 베어링(154)를 설치하고, 상기 베어링(154)에 회전축(140)의 상단을 관통시킨 후에 최대직경이 상기 베어링(154)의 내경보다 큰 고정부재(142)를 회전축(140)의 상단에 결합시킨다.

정렬부재(150)의 회전운동을 위해서는 구동실린더(170)에 의해 신축하는 벨로우즈(120)의 단부를 제2 연결부재(180)를 이용하여 지지판(151)에 연결한다.

만일 벨로우즈(120)의 상부에 회전축지지대(130)가 설치되면, 회전축(140)은 회전축지지대(130)의 하면에 수직방향으로 설치된다.

이와 같이 정렬부재(150)를작동시키는 벨로우즈(120) 및 회전축지지대(130)가 챔버결합부재(110)의 내측에 일체로 결합되어 있기 때문에 로드락챔버(14)의 외부에서 챔버결합부재(110)를 분해하면 상기 챔버결합부재(110)와 일체로 결합되어 있는 벨로우즈(120), 회전축지지대(130) 및 정렬부재(150)를 로드락챔버(14)의 외부로 빼낼 수 있으며, 따라서 종래에 비하여 부품교체 등의 유지보수가 매우 간편해진다.

물론 이를 위해서는 로드락챔버(14)의 측벽에 형성되는 관통부의 개구면적이 상기 벨로우즈(120), 회전축지지대(130) 및 정렬부재(150)가 통과할 수 있을 정도로 충분히 커야 한다.

한편 이상에서는 로드락챔버에 설치되는 얼라이너를 설명하였으나, 이러한 종류의 얼라이너가 공정챔버 등과 같은 다른 용도의 챔버에도 설치될 수 있으므로 그 용도가 굳이 로드락챔버로 제한되지 않음은 분명하다.

본 발명에 따르면, 기판 얼라이너를 유지보수할 때 챔버의 리드를 제거하지 않고 챔버의 외측벽에 고정된 챔버결합부재를 분해하면 챔버 내부의 정렬부재 등까지 모두 외부로 빼낼 수 있기 때문에 작업이 간편할 뿐만 아니라 유지보수시간을 크게 단축시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 일정한 공간을 형성하는 챔버의 내부에 안치된 기판을 정렬시키는 기판 얼라이너에 있어서,

   상기 챔버를 관통하면서 상기 챔버의 외벽에 탈부착이 가능한 챔버결합부재;

   상기 챔버결합부재에 고정되는 회전축지지대;

   상기 회전축지지대 상에 설치된 수직방향의 회전축;

   일단이 상기 회전축에 결합되어 회전운동하는 정렬부재;

   상기 챔버의 외부에 설치되는 구동실린더; 및

   상기 구동실린더와 상기 정렬부재를 연결하는 동력전달수단;

   을 포함하는 기판 얼라이너.
2. 일정한 공간을 형성하는 챔버의 내부에 안치된 기판을 정렬시키는 기판 얼라이너에 있어서,

   상기 챔버를 관통하면서 상기 챔버의 외벽에 탈부착 가능한 챔버결합부재;

   상기 챔버결합부재에 수직하게 내측으로 연장되어 고정되는 회전축지지대;

   상기 회전축지지대 상에 고정되는 회전축;

   일단이 상기 회전축에 결합되어 회전운동하는 정렬부재;

   를 포함하는 기판 얼라이너
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 챔버는 상기 회전축, 회전축지지대 및 정렬부재가 통과할 수 있는 크기의 관통부;

   를 포함하는 기판 얼라이너.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회전축지지대는 상기 챔버결합부재의 내측에 수평방향으로 결합되는 판상부재로서, 상기 회전축지지대의 상면에 상기 회전축의 하단이 고정되는 기판 얼라이너.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 정렬부재는,

   일단이 상기 회전축에 회전가능하게 결합하는 지지판;

   상기 지지판의 일면에 결합되어 기판의 제1변을 정렬시키며, 하나 이상의 롤러로 이루어지는 제1 롤러군(群); 및

   상기 지지판의 일면에 결합되어 기판의 상기 제1변과 인접하는 제2변을 정렬시키며, 하나 이상의 롤러로 이루어지는 제2 롤러군(群);

   을 포함하는 기판 얼라이너.
6. 제5항에 있어서,

   상기 지지판의 일단에는 내주면을 따라 베어링이 설치된 관통부가 형성되고, 상기 회전축의 상단부를 상기 관통부에 삽입된 상태에서 상기 관통부의 내경보다 큰 직경의 헤드를 갖는 고정부재를 상기 회전축의 상단에 결합하는 기판 얼라이너.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 동력전달수단은,

   일단은 상기 구동실린더에 연결되고 타단은 상기 챔버결합부재를 관통하여 상기 챔버의 내부로 연장되는 제 1 연결부재;

   상기 챔버의 내부로 연장된 상기 제 1 연결부재를 둘러싸며, 일단은 상기 챔버결합부재의 내측에 고정되고, 내측에 상기 제1 연결부재의 타단이 연결되는 벨로우즈; 및

   상기 챔버의 내부에서 상기 벨로우즈와 상기 정렬부재를 연결하는 제2 연결부재;

   를 포함하는 기판 얼라이너.

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