KR101367910B1 - 기판 얼라인장치 및 이것을 포함하는 기판 검사장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스테이지에 놓인 기판의 둘레면과 접촉하면서 기판을 얼라인하는 얼라인 암의 끝 부분에 기판의 표면 측에서 기판과의 걸림작용에 의하여 기판의 분리를 방지하는 걸림부재가 마련되므로 기판의 척킹이 의도하지 않게 해제되면서 스테이지에서 기판이 분리되는 것을 방지할 수 있는 기판 얼라인장치 및 이러한 기판 얼라인장치를 포함하는 기판 검사장비를 제공한다.

Description

기판 얼라인장치 및 이것을 포함하는 기판 검사장비 {Substrate Aligner and Substrate Inspecting System With the Same}

본 발명은, 기판의 위치를 조정하는 기판 얼라인장치 및 이러한 장치를 포함하는 기판 검사장비에 관한 것이다.

LCD(liquid crystal display, 액정디스플레이)나 PDP(plasma display panel, 플라즈마 디스플레이 패널)나 OLED(organic light emitting diode, 유기발광다이오드)와 같은 평판디스플레이(flat panel display, FPD)의 제조를 위한 공정에서, 기판의 표면에는 스크래치(scratch), 얼룩 등의 결함이 생길 수 있으므로, 기판에 대해서는 이러한 결함으로 인한 불량률을 감소하고자 기판 검사장비를 이용, 결함 여부를 검사한다.

도 1은 일반적인 기판 검사장비를 위에서 본 상태가 개략적으로 도시된 구성도로, 도 1의 기판 검사장비는 검사자가 기판의 결함을 육안으로 직접 검사하는 매크로 타입(macro type)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 검사장비는 검사할 기판(S)이 놓이는 기판 홀더(substrate holder)(1)를 갖는 스테이지, 기판 홀더(1)에 놓인 기판(S)(이하, 도면부호의 병기는 생략한다.)의 위치를 조정하기 위한 얼라인장치(3), 기판 홀더(1)의 자세를 제어하는 홀더 구동유닛(도시되지 않음), 기판 홀더(1)에 의하여 지지된 기판에 빛을 조사하는 조명유닛을 갖는 매크로 검사수단(도시되지 않음)을 포함한다. 이에, 기판 홀더(1)에 의하여 기판을 지지하고서 조명유닛에 의하여 기판에 빛을 조사하면, 검사자가 기판의 결함을 육안으로 직접 검사할 수 있게 된다. 홀더 구동유닛을 조작하면, 기판 홀더(1)를 움직여서 기판의 자세를 변경시킬 수 있다.

기판 홀더(1)에 놓인 기판은 척킹 유닛(chucking unit)(도시되지 않음)에 의하여 척킹된다. 스테이지는 기판 홀더(1)의 좌측과 우측을 회전 가능하도록 지지하는 홀더 지지유닛(2)을 더 포함하여, 홀더 구동유닛은 기판 홀더(1)를 회전시켜 기판의 자세를 변경한다. 얼라인장치(3)는 복수의 얼라인 암(align arm)(4)을 포함하는데, 얼라인 암(4)들은 기판 홀더(1)에 놓인 기판의 둘레 측에 기판의 둘레방향을 따라 서로 이격되도록 위치하여 기판의 둘레와 접촉하면서 기판의 위치를 얼라인한다.(도 2 참조) 물론, 기판 홀더(1)에 놓인 기판은 얼라인장치(3)에 의하여 위치가 조정된 후, 척킹 유닛에 의하여 척킹된다.

척킹 유닛의 고장이나 이상 등(예를 들어, 척킹력 약화 등)으로 인하여 척킹 유닛에 의한 기판 척킹 상태가 의도하지 않게 해제되면, 기판 홀더(1)의 자세에 따라서는 기판이 기판 홀더(1)로부터 분리되면서 낙하하여 파손될 수 있다. 이에, 스테이지에서 기판이 의도하지 않게 분리되는 문제점을 해결하기 위한 개선책 마련이 요구되는 실정이다.

본 발명은, 스테이지에서 기판이 의도하지 않게 분리되는 것을 방지할 수 있는 기판 얼라인장치 및 이것을 포함하는 기판 검사장비를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 스테이지에 놓인 기판의 둘레 측에 위치하도록 상기 기판의 둘레방향을 따라 간격을 두고 구비된 복수 개의 얼라인 암과; 상기 복수의 얼라인 암을 상기 기판의 둘레에 대하여 각각 이격과 접근이 가능하게 이동시키는 수평구동유닛을 포함하고, 상기 각각의 얼라인 암은 상기 기판의 둘레에 접촉 시 상기 기판의 표면 측에서 상기 기판과의 걸림작용으로 인하여 상기 기판의 분리를 방지하는 걸림부재를 갖는 기판 얼라인장치가 제공된다.

상기 얼라인 암은 상기 기판에 접근 시 상기 기판의 둘레와 접촉하는 암 본체를 포함하고, 상기 걸림부재는 상기 암 본체의 끝 부분에 상기 암 본체가 상기 기판의 둘레에 접촉 시 상기 기판의 표면 측에 위치하도록 마련될 수 있다. 이 때, 상기 걸림부재는 상기 암 본체와의 사이에 걸림턱이 형성되도록 둘레 크기가 상기 암 본체에 비하여 더 큰 것이 바람직하다. 그리고, 상기 걸림부재는 둘레가 상기 암 본체 측에서 반대쪽으로 갈수록 확장된 구조를 가지도록 경사면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 얼라인장치는 상기 복수의 얼라인 암을 상기 걸림부재가 상기 기판의 표면에 대하여 이격과 접근이 가능하게 각각 이동시키기 위한 수직구동유닛을 더 포함하고, 상기 수평구동유닛과 상기 수직구동유닛 중에서 어느 하나는 다른 하나를 상기 얼라인 암과 함께 지지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 검사할 기판이 놓이는 기판 홀더를 갖는 스테이지와; 상기 기판 홀더에 놓인 기판의 위치를 조정하는 얼라인장치와; 상기 기판 홀더에 놓인 기판에 대하여 결함을 검사하기 위한 매크로 검사수단을 포함하고, 상기 얼라인장치는 상기 기판 홀더에 놓인 기판의 둘레 측에 위치하도록 상기 기판의 둘레방향을 따라 간격을 두고 구비된 복수 개의 얼라인 암과; 상기 복수의 얼라인 암을 상기 기판의 둘레에 대하여 각각 이격과 접근이 가능하게 이동시키는 수평구동유닛을 포함하며, 상기 각각의 얼라인 암은 상기 기판의 둘레에 접촉 시 상기 기판의 표면 측에서 상기 기판과의 걸림작용으로 인하여 상기 기판의 분리를 방지하는 걸림부재를 갖는 기판 검사장비가 제공된다.

여기에서, 상기 기판 홀더에 놓인 기판은 척킹 유닛에 의하여 척킹되고, 상기 기판 홀더는 홀더 구동유닛에 의하여 자세가 제어될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 검사할 기판이 놓이는 기판 홀더를 갖는 스테이지와; 상기 기판 홀더에 놓인 기판의 위치를 조정하는 얼라인장치와; 상기 얼라인장치에 의하여 위치가 조정된 기판을 상기 기판 홀더에 척킹시키는 척킹 유닛과; 상기 척킹 유닛에 의하여 척킹된 기판의 표면 측에서 상기 기판의 외곽 부분과 걸림작용에 의하여 상기 기판이 상기 기판 홀더에서 분리되는 것을 방지하는 기판 분리방지수단과; 상기 척킹된 기판에 대하여 결함을 검사하기 위한 매크로 검사수단을 포함하는 기판 검사장비가 제공된다.

본 발명에 의하면, 기판 분리방지수단(얼라인장치의 걸림부재 등)에 의하여 기판이 스테이지에서 의도하지 않게 분리되는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는 기판이 분리되면서 바닥 측으로 낙하하여 파손됨에 따라 입었던 경제적 손실을 없앨 수 있다.

도 1은 일반적인 기판 검사장비가 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 얼라인 암을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장비가 도시된 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 얼라인장치를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 3, 4에 도시된 얼라인 암을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 검사장비의 주요 부분이 도시된 정면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장비를 위에서 본 상태가 개략적으로 도시된 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장비는 검사할 기판(S)이 놓이는 기판 홀더(12)를 갖는 스테이지(10), 기판 홀더(12)에 놓인 기판(S)(이하, 도면부호의 병기는 생략한다.)의 위치를 조정하는 얼라인장치(30), 얼라인장치(30)에 의하여 위치가 조정된 기판을 기판 홀더(12)에 척킹시키는 척킹 유닛(도시되지 않음), 척킹 유닛에 의하여 척킹된 기판의 결함(예를 들어, 스크래치, 얼룩 등)을 검사하기 위한 매크로 검사수단(도시되지 않음)을 포함한다.

스테이지(10)는 기판 홀더(12)의 좌, 우측을 회전 가능하도록 지지하는 홀더 지지유닛(14) 및 홀더 지지유닛(14)을 받치는 베이스(base)(도시되지 않음)를 포함한다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 홀더 지지유닛(14)은 스테이지(10)의 베이스에 전후 또는 좌우방향으로 이동 가능하도록 장착될 수 있고, 공압식이나 유압식 실린더(cylinder), 또는 모터 및 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력전달수단을 갖는 별도의 구동유닛에 의하여 이동될 수 있다.

홀더 지지유닛(14)에 의하여 회전 가능하게 지지된 기판 홀더(12)는 홀더 구동유닛(도시되지 않음)에 의하여 자세가 제어된다. 즉, 홀더 구동유닛에 의하여 회전되는 것이다. 홀더 구동유닛에 의하면, 기판 홀더(12)의 회전각도에 따라 기판의 자세가 변경된다. 한편, 홀더 구동유닛으로는 이 같이 기판 홀더(12)를 일방향으로 회전시키는 수단 대신에, 다관절 로봇(articulated robot)이 적용될 수 있다. 다관절 로봇에 의하면, 기판 홀더(12)를 캔틸레버(cantilever) 방식으로 지지하여 기판 홀더(12)의 자세를 보다 다양하게 제어할 수 있다.

기판 홀더(12)는 기판이 놓이는 부분에 복수의 석션 홀(suction hall)(13)이 분포하도록 마련되고, 척킹 유닛은 석션 홀(13)들에 흡입력을 제공할 수 있게 연결된 흡입력 발생원을 포함하여, 기판 홀더(12)에 놓인 기판은 석션 홀(13)들을 통하여 흡입력 발생원으로부터 제공되는 소정의 흡입력으로 인하여 기판 홀더(12)에 흡착되면서 척킹된다. 척킹 유닛으로는 이렇게 흡입력을 이용하는 수단 대신에, 정전기의 힘을 이용하는 정전척(electrostatic chuck, ESC), 점착력을 이용하는 점착척(adhesive chuck) 등, 기판 홀더(12)에 기판을 척킹시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다.

매크로 검사수단은 기판 홀더(12)에 놓인 기판을 향하여 빛을 조사하는 조명유닛, 기판 홀더(12)에 놓인 기판을 촬영하고 그 이미지를 검사자에게 제공하기 위한 리뷰 유닛(review unit)을 포함한다. 조명유닛은 광원으로부터의 빛을 반사, 집광, 산란 후, 기판에 조사하도록 구성될 수 있다. 리뷰 유닛은 기판을 촬영하는 카메라(camera) 및 이 카메라에 의하여 촬영된 이미지를 출력하는 모니터(monitor)를 포함할 수 있다. 매크로 검사수단은 대한민국 공개특허공보 제2008-0013549호 등에 기재되어 있는 등 이미 공지된 것이므로, 매크로 검사수단에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 4, 5는 얼라인장치(30)를 나타낸다. 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 얼라인장치(30)는 복수 개의 얼라인 암(32)을 포함하는데, 이 복수의 얼라인 암(32)은 기판 홀더(12)에 놓인 기판의 둘레 측에 위치하도록 기판 홀더(12)의 외곽 부분에 세워진다. 구체적으로, 얼라인 암(32)은 기판의 둘레 각각에 적어도 하나 또는 둘 이상이 위치하도록 기판의 둘레방향을 따라 간격을 두고 배치된다. 이렇게 배치된 얼라인 암(32)은 각각 수평구동유닛(36)에 의하여 기판의 둘레에 대하여 이격과 접근이 가능하도록 이동되어 기판의 둘레에 접근 시 기판의 둘레와 각각 접촉되면서 기판의 위치를 조정한다.

이와 같은 얼라인 암(32)들은 그 암 본체가 핀(pin)의 형상으로 형성되고 기판의 둘레와 접촉이 이루어지는 접촉부재(33)를 가진다. 접촉부재(33)는 암 본체의 끝 부분에 둘레 크기가 암 본체에 비하여 크도록 마련하는 것이 바람직하다. 암 본체와 접촉부재(33)는 일체형일 수 있다.

접촉부재(33)의 끝 부분, 즉 암 본체와 연결부 반대쪽에는 기판의 둘레에 접촉부재(33)가 접촉된 때 기판의 표면 측에서 기판과의 걸림작용에 의하여, 척킹 유닛에 의한 기판의 척킹이 척킹 유닛의 고장이나 이상 등으로 인하여 의도하지 않게 해제되면서 기판이 기판 홀더(12)로부터 분리되는 현상을 방지하는 걸림부재(34)가 각각 마련된다. 이러한 걸림부재(34)는 둘레 크기가 접촉부재(33)에 비하여 크도록 형성되어, 각각의 접촉부재(33)와 걸림부재(34) 사이에는 걸림턱이 형성된다. 때문에, 얼라인 암(32)들을 수평구동유닛(36)에 의하여 기판의 둘레에 접근시켜 접촉부재(33)가 기판의 둘레와 접촉되고, 이에 따라 걸림부재(34)가 기판의 표면 측에 위치되면, 기판은 척킹 유닛에 의한 척킹이 의도하지 않게 해제되는 상황이 발생하더라도 걸림부재(34)의 작용(접촉부재와 걸림부재 사이의 걸림턱에 의한 걸림작용)으로 인하여 기판 홀더(12)로부터의 분리가 방지된다. 물론, 이렇게 기판이 분리되는 것을 방지하는 기판 분리방지수단에 의하면, 기판이 기판 홀더(12)로부터 분리되면서 바닥 측으로 낙하하여 파손됨에 따른 경제적 손실을 없앨 수 있다. 참고로, 걸림부재(34)와 접촉부재(33)는 일체형일 수 있다.

걸림부재(34)가 기판의 표면에 대하여 이격과 접근 가능하도록 하고자, 얼라인 암(32)은 수직구동유닛(38)에 의하여 각각 이동된다. 이 수직구동유닛(38)에 의하면, 기판의 표면 측에 위치된 걸림부재(34)를 기판의 표면에 밀착시켜 기판 홀더(12)에 기판을 소정의 압력으로 압박할 수 있다. 즉, 기판의 분리방지를 보다 안정적으로 이룰 수 있게 한 것이다.

수평구동유닛(36)은 수직구동유닛(38)을 지지하는 수평이동부재 및 수평이동부재를 이동시키는 데 요구되는 동력을 제공하는 동력원을 포함하고, 수직구동유닛(38)은 얼라인 암(32)의 암 본체를 지지하는 수직이동부재 및 수직이동부재를 이동시키는 데 요구되는 동력을 제공하는 동력원을 포함할 수 있다. 수평구동유닛(36), 수직구동유닛(38)의 동력원은 둘 모두 공압식 또는 유압식 실린더일 수 있다. 이렇게 실린더를 이용하는 경우, 수직구동유닛(38)의 실린더는 얼라인 암(32)에 직결되고, 수평구동유닛(36)의 실린더는 수직구동유닛(38)의 실린더에 직결될 수 있다.

살펴본 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장비는 기판 홀더(12)에 놓인 기판의 둘레에 접촉부재(33)가 접근되도록 수평구동유닛(36)에 의하여 얼라인 암(32)들을 이동시킴으로써, 기판의 둘레에 접촉부재(33)를 접촉시켜 가면서 기판의 위치를 조정한다. 이 때, 기판의 위치조정이 완료되면, 접촉부재(33)들은 기판의 둘레와 접촉된 상태를 유지하고, 걸림부재(34)들은 기판의 표면 측에 위치한 상태가 유지된다.

다음, 걸림부재(34)가 기판의 표면에 접근되도록 수직구동유닛(38)에 의하여 얼라인 암(32)들을 이동시켜 기판에 걸림부재(34)를 밀착시킨다. 이 때, 기판은 걸림부재(34)의 가압 및 걸림작용에 의하여 분리현상이 보다 안정적으로 방지된다.

그 다음, 기판을 척킹 유닛에 의하여 기판 홀더(12)에 척킹한다. 그러면, 검사자는 홀더 구동유닛과 매크로 검사수단에 의하여 기판의 자세를 변경시켜 가면서 기판의 결함을 검사할 수 있게 된다.

기판 검사과정에서, 척킹 유닛의 고장이나 이상 등(예를 들어, 척킹력 약화)으로 인하여 척킹 유닛에 의한 기판의 척킹이 의도하지 않게 해제되더라도, 기판은 기판 홀더(12)의 자세와 상관 없이 걸림부재(34)에 의하여 기판 홀더(12)에서 분리되지 않고 기판 홀더(12)에 놓인 상태가 유지된다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 검사장비의 주요 부분이 도시된 정면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 검사장비는 제1실시예와 비교하여 볼 때, 기타 구성 및 작용은 모두 동일한 데 대하여, 걸림부재(34A)의 구성만이 다소 상이하다. 이를 설명하면, 걸림부재(34A)는 그 둘레가 끝쪽, 즉 얼라인 암(32)의 암 본체 측에서 반대쪽으로 갈수록 점차 확장된 구조를 가지도록 경사면으로 형성되고, 이 경사면에는 완충재(35)가 피복된다.

기판의 위치조정 개시에 앞서 수직구동유닛(38)의 오작동이나 오조작에 의하여 걸림부재(34A)가 기판에 접근하도록 이동된 경우, 기판의 위치를 조정하고자 수평구동유닛(36)에 의하여 얼라인 암(32)들을 기판의 둘레에 접근시키면, 기판의 둘레에 걸림부재(34A)가 접촉부재(33)보다 먼저 접촉되면서 기판을 파손시킬 수가 있으나, 걸림부재(34A)의 경사면에 의하면 이러한 기판의 파손 우려를 줄일 수 있다. 또한, 걸림부재(34A)의 경사면에 의하면, 기판의 표면에 걸림부재(34A)의 경사면이 면접촉을 하지 않으므로, 기판 표면과 접촉면적을 줄여 기판과의 접촉에 따른 기판의 손상 우려를 낮출 수 있다.

걸림부재(34A)의 경사면(기판과 접촉되는 부분)에 피복된 완충재(35)에 의하면, 기판과 걸림부재(34A)의 접촉에 따른 기판의 손상 우려를 더욱 줄일 수 있다.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

예를 들면, 위에서는 본 발명의 얼라인장치(30)가 기판 검사장비에 적용되는 것으로 설명하였으나, 스테이지에 놓인 기판의 위치를 조정하는 얼라인장치는 반도체나 평판디스플레이를 제조하는 장비든 검사하는 장비든 간에 모두 동일하거나 유사한 방식으로 적용되는 것이므로, 본 발명의 얼라인장치(30)는 반도체나 평판디스플레이 제조장비, 또는 다른 방식의 반도체나 평판디스플레이 검사장비에도 얼마든지 적용될 수 있다.

10 : 스테이지 12 : 기판 홀더
30 : 얼라인장치 32 : 얼라인 암
34, 34A : 걸림부재 36 : 수평구동유닛
38 : 수직구동유닛 S : 기판

Claims (8)

1. 스테이지에 놓인 기판의 둘레 측에 위치하도록 상기 기판의 둘레방향을 따라 간격을 두고 구비된 복수 개의 얼라인 암과; 상기 복수의 얼라인 암을 상기 기판의 둘레에 대하여 각각 이격과 접근이 가능하게 이동시키는 수평구동유닛을 포함하고,
   상기 각 얼라인 암은 상기 수평구동유닛에 의하여 상기 기판에 접근 시 상기 기판의 둘레에 접촉되는 암 본체를 포함하며,
   상기 각 암 본체의 끝 부분에는 상기 암 본체가 상기 기판의 둘레에 접촉 시 상기 기판의 표면 측에 위치하여 상기 기판과의 걸림작용으로 상기 스테이지로부터 상기 기판의 분리를 방지하는 걸림부재가 마련되고,
   상기 각 걸림부재는 상기 암 본체와의 사이에 상기 기판과의 걸림작용을 위한 걸림턱이 형성되도록 둘레 크기가 상기 암 본체에 비하여 더 크되, 상기 걸림부재의 둘레는 상기 암 본체 측에서 반대쪽으로 갈수록 확장된 구조를 가지도록 경사면으로 형성된 기판 얼라인장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판 얼라인장치는, 상기 복수의 얼라인 암을 상기 걸림부재가 상기 기판의 표면에 대하여 이격과 접근이 가능하게 각각 이동시키기 위한 수직구동유닛을 더 포함하고,
   상기 수평구동유닛과 상기 수직구동유닛 중에서 어느 하나는 다른 하나를 상기 얼라인 암과 함께 지지하는 기판 얼라인장치.
6. 검사할 기판이 놓이는 기판 홀더를 갖는 스테이지와; 상기 기판 홀더에 놓인 기판의 위치를 조정하는 얼라인장치와; 상기 기판 홀더에 놓인 기판에 대하여 결함을 검사하기 위한 매크로 검사수단을 포함하며,
   상기 얼라인장치는, 상기 기판 홀더에 놓인 기판의 둘레 측에 위치하도록 상기 기판의 둘레방향을 따라 간격을 두고 구비된 복수 개의 얼라인 암과; 상기 복수의 얼라인 암을 상기 기판의 둘레에 대하여 각각 이격과 접근이 가능하게 이동시키는 수평구동유닛을 포함하고,
   상기 각 얼라인 암은 상기 수평구동유닛에 의하여 상기 기판에 접근 시 상기 기판의 둘레에 접촉되는 암 본체를 포함하며,
   상기 각 암 본체의 끝 부분에는 상기 암 본체가 상기 기판의 둘레에 접촉 시 상기 기판의 표면 측에 위치하여 상기 기판과의 걸림작용으로 상기 기판 홀더로부터 상기 기판의 분리를 방지하는 걸림부재가 마련되고,
   상기 각 걸림부재는 상기 암 본체와의 사이에 상기 기판과의 걸림작용을 위한 걸림턱이 형성되도록 둘레 크기가 상기 암 본체에 비하여 더 크되, 상기 걸림부재의 둘레는 상기 암 본체 측에서 반대쪽으로 갈수록 확장된 구조를 가지도록 경사면으로 형성된 기판 검사장비.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 기판 홀더에 놓인 기판은 척킹 유닛에 의하여 척킹되고,
   상기 기판 홀더는 홀더 구동유닛에 의하여 자세가 제어되는 기판 검사장비.
8. 삭제

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