KR20200118401A - 웨이퍼 형상 물품들의 액체 처리를 위한 장치 - Google Patents

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밀란 플리스카
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Abstract

웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치는 미리 결정된 직경의 웨이퍼 형상 물품을 일 위치에 홀딩하도록 구성된 스핀 척으로서, 웨이퍼 형상 물품의 하부 표면은 스핀 척의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리 이격되는, 스핀 척; 및 스핀 척의 상부 표면 위에 장착되고, 스핀 척 상에 장착될 때 웨이퍼 형상 물품 아래에 있는 처리 어셈블리로서, 처리 어셈블리는 복수의 LED 가열 엘리먼트들을 포함하고, 처리 어셈블리는 스핀 척의 회전에 대하여 고정되는, 처리 어셈블리를 포함한다. 스핀 척은 웨이퍼 형상 물품을 위치에 홀딩하도록 구성된 상향으로 돌출된 파지 핀들을 포함하고, 파지 핀들은 처리 어셈블리를 통과하지 않는다. 복수의 LED 가열 엘리먼트들은 웨이퍼 형상 물품과 실질적으로 동일한 공간에 걸치는 (coextensive) 2차원 어레이로 배열된다. 복수의 LED 가열 엘리먼트들 사이에는 냉각 도관과 파지 핀들이 없다.

Description

웨이퍼 형상 물품들의 액체 처리를 위한 장치{APPARATUS FOR LIQUID TREATMENT OF WAFER SHAPED ARTICLES}
본 발명은 웨이퍼 형상 물품들의 액체 처리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
액체 처리는 습식 에칭 및 습식 세정 양자를 포함하고, 처리되는 웨이퍼의 표면 영역은 처리 액체로 웨팅되고 (wetted), 이에 따라 웨이퍼의 층이 이동되고 또는 이에 따라 불순물들이 제거된다 (carried off). 액체 처리를 위한 디바이스는 미국 특허 제 4,903,717 호에 기술된다. 이 디바이스에서 액체의 분배는 웨이퍼에 부여된 회전 모션에 의해 보조될 수도 있다.
이러한 디바이스들 상에서 수행된 대부분의 프로세스들은 열이 웨이퍼에 인가될 것을 필요로 한다. 공동으로 소유된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제 2013/0061873 호는 중앙 포스트 상에 가열 엘리먼트가 고정 방식으로 장착되고, 회전 척이 중앙 포스트를 중심으로 회전하는 디바이스를 개시한다. 웨이퍼는 척의 주변부로부터 상향으로 돌출하는 일련의 파지 핀들에 의해 이 디바이스 상에서 가열 어셈블리 위에 홀딩된다. 결과적으로, 가열 어셈블리는, 웨이퍼의 외측 에지 영역에서 웨이퍼를 가열하도록 가열 어셈블리의 능력을 제한하는 핀 어셈블리들에 의해 제한된 중앙 영역 내에 전체적으로 위치되어야 한다.
따라서, 일 양태에서, 본 발명은 미리 결정된 직경의 웨이퍼 형상 물품을 제자리에 홀딩하도록 구성된 스핀 척을 포함하고, 웨이퍼 형상 물품의 하부 표면은 스핀 척의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리 이격되는, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 처리 어셈블리는 스핀 척의 상부 표면 위에 장착되고, 스핀 척 상에 장착될 때 웨이퍼 형상 물품 아래에 있다. 처리 어셈블리는 미리 결정된 직경의 적어도 1/2인 거리로 방사상으로 스핀 척의 회전 축으로부터 상부 표면에 평행하게 연장한다. 스핀 척은 웨이퍼 형상 물품을 제자리에 홀딩하도록 구성된 상향으로 돌출된 파지 핀들을 포함하고, 파지 핀들은 처리 어셈블리를 통과하지 않는다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 처리 어셈블리는 스핀 척의 회전에 대하여 고정된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 스핀 척은 고정 중앙 포스트 및 고정 중앙 포스트 상에 회전가능하게 장착된 척 바디를 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 처리 어셈블리는 고정 중앙 포스트의 상단부에 움직이지 않게 고정된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 파지 핀들은 각각의 수직 축들을 중심으로 스핀 척에 대해 피봇 이동하도록 장착되고, 수직 축들 중 적어도 하나는 처리 어셈블리와 교차한다.
*본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 파지 핀들 각각은 처리 어셈블리 아래에 놓인 하부 부분, 처리 어셈블리의 방사상 외부에 위치된 중간 부분, 및 처리 어셈블리 위에 놓인 파지 단부를 포함하는 상부 부분을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 파지 핀들 각각은 파지 핀의 상부 부분 및 하부 부분을 통과하지만 중간 부분을 통과하지 않는 각각의 수직 축을 중심으로 스핀 척에 대해 피봇 이동하도록 장착된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 파지 핀들 각각은 파지 단부가 방사상 최내측 위치를 점유하는 폐쇄된 위치와 파지 단부가 방사상 최외측 위치를 점유하는 개방 위치 사이에서 피봇 이동하도록 구성된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 처리 어셈블리의 주변 영역은 파지 핀들의 상부 부분과 하부 부분 사이에 위치되고, 그리고 처리 어셈블리의 외측 주변부는 중간 부분들에 평행하게 배향된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 처리 어셈블리는 미리 결정된 직경 이상인 거리에 걸쳐 상부 표면에 평행하게 연장된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 처리 어셈블리는 히터이다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 히터는 LED 가열 엘리먼트들을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 히터는 하나 이상의 적외선 가열 엘리먼트들을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 중앙 포스트는 처리 어셈블리의 내부와 연통하는 적어도 하나의 도관을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들에서, 스핀 척과 링 기어 사이의 상대적인 회전이 스핀 척과 링 기어의 각각의 수직 축들을 중심으로 파지 핀들을 일제히 (in unison) 피봇하도록 링 기어가 모든 파지 핀들과 메시 형태로 인게이지먼트한다 (meshing engagement).
또 다른 양태에서, 본 발명은 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치에 사용하기 위한 파지 핀에 관한 것이고, 파지 핀은 서로 이격되고, 공통 축을 따라 연장하는 하부 부분 및 상부 부분을 포함한다. 중간 부분이 하부 부분 및 상부 부분과 교차하고, 중간 부분은 공통 축에 평행하고 공통 축으로부터 오프셋된다. 상부 부분은 웨이퍼 형상 물품의 주변 에지를 콘택트하고 유지하도록 구성된 파지 단부를 포함한다.
본 발명에 따른 파지 핀들의 바람직한 실시예들에서, 하단부가 상부 부분 및 하부 부분과 동축으로 장착된 기어를 포함한다.
본 발명에 따른 파지 핀들의 바람직한 실시예들에서, 파지 단부는 공통 축에 대해 중심을 벗어나서 위치된다.
본 발명에 따른 파지 핀들의 바람직한 실시예들에서, 공통 축을 중심으로 파지 핀의 회전이 파지 단부 및 중간 부분으로 하여금 공통 축에 수직으로 반대되는 방향으로 이동하게 하도록, 파지 단부 및 중간 부분이 서로에 대해 그리고 공통 축에 대해 위치된다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들, 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 이루어진, 이하의 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 기술을 판독한 후 보다 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 척의 상단 평면도이다.
도 2는 파선으로 나타낸 바와 같이 제자리의 웨이퍼를 갖는, 도 1의 선 II-II을 따라 취해진, 도 1에 도시된 척을 통한 부분적 축단면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파지 핀을 도시한다.
도 4는 파지 핀들이 웨이퍼를 인게이지하지 않을 때, 도 1에서 지정된 상세 IV의 확대도이다.
도 5는 파지 핀들이 웨이퍼를 인게이지할 때, 도 1에서 지정된 상세 V의 확대도이다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1 및 도 2는 수평으로 또는 수평에 ± 20 °이내로 배치되는 것이 바람직한, 미리 결정된 배향으로 상부에 웨이퍼 (W) 를 홀딩하는 스핀 척 (1) 을 도시한다. 스핀 척 (1) 은 예를 들어 미국 특허 출원 제 4,903,717 호에 기술된 바와 같이, 예를 들어, Bernoulli 원리에 따라 동작하는 척일 수도 있다.
스핀 척 (1) 은, 이 예에서, 숫자 10-1 내지 10-6으로 지정된, 6 개인 일련의 파지 핀들을 포함한다. 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 은 웨이퍼가 척으로부터 측방향으로 슬라이딩하여 벗어나는 것을 방지한다. 이 예에서, 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 의 상부 부분들은 또한 웨이퍼 (W) 에 대한 하부 지지부를 또한 제공하여 척은 Bernoulli 원리에 따라 동작할 필요가 없다. 특히, 파지 핀 각각은 일반적으로 전체 파지 핀의 회전 축 A에 대해 오프셋되는 축을 따라, 핀 바디로부터 수직으로 연장하는 최상부 파지 부분 (14) 을 포함한다. 상부 파지 부분들은 각각 웨이퍼의 주변 에지를 수용하도록 설계되는 측방향 리세스 또는 컷-아웃을 더 포함한다.
도면들에는 도시되지 않지만, 스핀 척은 공동으로 소유된 미국 특허 제 7,837,803 호 (WO 2004/084278에 대응) 에 기술된 바와 같이 멀티-레벨 프로세스 챔버일 수도 있는 프로세스 챔버에 의해 둘러싸일 수도 있다. 스핀 척은, 미국 특허 제 6,536,454 호의 도 4와 관련되어 기술된 바와 같이, 고정 주변 챔버에 대해 축방향으로 척을 이동시킴으로써 또는 축방향으로 고정된 척에 대해 주변 챔버를 축방향으로 이동시킴으로써 선택된 레벨에 위치될 수 있다.
스핀 척 (1) 은 척 상에 장착된 웨이퍼의 하부를 가열하기 위한 가열 어셈블리 (2) 를 더 포함한다. 가열 어셈블리 (2) 는 웨이퍼 (W) 의 하향으로 대면하는 측면으로 유체를 공급하는 노즐 헤드를 포함하는 고정 포스트 (20) 와 통합된다.
가열 어셈블리 (2) 는 다수의 LED 가열 엘리먼트들 (23) 을 포함하는 하우징을 포함하고, LED 가열 엘리먼트들 (23) 은 웨이퍼 (W) 의 하향으로 대면하는 표면과 동일한 공간에 걸치는 2차원 어레이로 배열되는 것이 바람직하다. 스핀 척 (1) 은 300 ㎜ 또는 450 ㎜ 직경 웨이퍼와 같은, 단일 표준 직경의 웨이퍼를 홀딩하도록 설계된다는 것이 주의될 것이다.
고정 포스트 (20) 는 가열 어셈블리의 하우징의 내부로 냉각 액체를 공급하기 위한 도관들 (22) 및 웨이퍼 (W) 의 하부로 질소 가스와 같은 가스를 공급하기 위한 도관 (24) 을 포함한다. 따라서 도관 (24) 은 가열 어셈블리 (2) 를 횡단하고, 가열 어셈블리 (2) 의 상부 표면 상에서 개방되는 배출 오리피스 (26) 를 포함하는 도관 (25) 에 연결된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 가열 어셈블리 (2) 의 하우징은 미국 특허출원 제 2013/0061873 호에 기술된 디바이스에 대해 가능하지 않은, 웨이퍼 (W) 의 주변 에지를 너머 방사상 외측으로 연장한다. 이는 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 의 특이한 형상으로 인해 본 발명에 대해 가능하다.
구체적으로, 파지 핀 각각은, 핀이 축 A를 중심으로 스핀 척 (1) 의 바디에 대해 피봇하도록 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 전체적으로 크랭크 (crank) 형상을 갖지만, 축 A에 평행하고 축 A로부터 오프셋되는 중간 수직 부분 (12) 을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파지 핀들 각각은 공통 링 기어 (16) 와 인게이지하는 기어인 베이스 (18) 을 갖고, 즉, 링 기어 (16) 는 모든 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 의 기어들 (18) 과 연속적으로 메시 형태로 인게이지먼트한다. 파지 핀 각각은 척 바디를 통과하는 하부 부분 (17) 을 통해 스핀 척 (1) 에 대해 회전하도록 저널링된다 (journal).
기어 베이스 (18) 및 공통 링 기어 (16) 의 구조 및 동작은 예를 들어 미국 특허 제 4,903,717 호에 기술된 바와 같을 수도 있다. 그러나, 스핀 척 (1) 의 상부 표면 위에서, 신규한 형상의 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 은 가열 어셈블리 (2) 로 하여금 웨이퍼 (W) 의 전체 직경 아래에 있도록 치수가 결정되게 한다.
구체적으로, 오프셋 부분 (12) 은 파지 핀 각각의 하부 수평 부분 (15) 및 상부 수평 부분 (13) 과 상호 연결된다. 파지 엘리먼트 (14) 는 파지 핀으로부터 상향으로 돌출하고 파지 핀의 회전 축 A에 대해 중심이 벗어난다.
따라서, 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 이 각각의 축들 A에 대해 일제히 피봇함에 따라, 파지 부분은 웨이퍼 (W) 를 릴리즈하는 (release) 위치로 방사상 외측으로 또는 웨이퍼 (W) 의 주변 에지를 인게이지하는 위치로 방사상 내측으로 이동할 것이고, 피봇은 공통 링 기어가 스핀 척 (1) 에 대해 제한된 각도 범위에 걸쳐 회전할 때 일어난다.
예를 들어, 도 4의 상세는 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 각각의 파지 부분들 (14) 이 장치로부터 웨이퍼 (W) 를 로딩 및 언로딩하기 위해, 웨이퍼 (W) 가 인게이지되지 않는 위치로 방사상 외측으로 이동하는 경우를 도시한다. 도 5의 상세에서, 파지 핀은 도 4에 도시된 위치로부터 축 A를 중심으로 반시계 방향으로 회전되고, 이는 파지 부분 (14) 으로 하여금 방사상 내측으로 이동하고 웨이퍼 (W) 의 주변 에지를 인게이지하게 한다.
도 2를 참조하면, 파지 핀들의 크랭크 형상 때문에, 이 이동은 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 이 가열 어셈블리 (2) 와 콘택트하지 않고 도 4 및 도 5에 도시된 위치들 사이에서 일어난다는 것이 이해될 것이다. 그럼에도 불구하고, 파지 핀들 (10-1 내지 10-6) 각각의 회전 축 A는 본 실시예에서 가열 어셈블리 (2) 를 통과한다.
가열 어셈블리 (2) 는 본 실시예의 디스펜싱 어셈블리를 형성하는 고정 포스트 (20) 와 통합된다. 도 2에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 디스펜싱 어셈블리는 비회전 (고정) 포스트 (20) 를 포함하고, 비회전 포스트의 노즐 (25) 은 가열 어셈블리의 커버를 관통한다. 도 2는 또한 가열 어셈블리 (2) 가 위에 놓인 웨이퍼 (W) 로부터 뿐만 아니라 스핀 척 (1) 의 회전하는 상부 표면으로부터 이격되도록 캔틸레버 방식으로 장착되는 것을 도시한다.
스핀 척 (1) 은 할로우-샤프트 모터 (42) (도 2에 개략적으로 도시됨) 의 로터에 장착되고, 그리고 고정 포스트 (20) 는 스핀 척 (1) 의 중앙 개구부를 통해 관통한다. 할로우-샤프트 모터 (42) 의 스테이터는 장착 플레이트에 장착되고, 장착 플레이트는 차례로 고정 포스트 (20) 가 또한 장착되는, 장치의 고정 프레임 (44) 에 장착된다.
상부 액체 디스펜서 (30) 는 위로부터 처리 액체를 공급하고, 예를 들어, 공동으로 소유된 미국 특허 제 7,891,314 호 (WO 2006/008236에 대응) 에 기술된 바와 같이 다양한 상이한 처리 액체들을 디스펜싱하기 위해 복수의 상이한 디스펜싱 노즐들을 포함할 수 있다. 상부 액체 디스펜서 (30) 는 웨이퍼 (W) 가 스핀 척 상에서 회전함에 따라 웨이퍼 (W) 의 전체 상향으로 대면하는 표면 위에 처리 액체를 확산시키는 것을 돕도록, 웨이퍼 (W) 의 방사상으로 변위가능한 (displaceable) 것이 바람직하다.
가열 어셈블리 (2) 의 하우징은 LED 엘리먼트들 (23) 에 의해 생성된 복사선에 고 투명도 (즉, 고 투과) 를 갖는 재료의 플레이트 (21) 로 커버된다. 바람직하게, 플레이트 (21) 는 석영 유리로 형성된다. 플레이트 (21) 는 바람직하게 고온 이소프로필 알코올과 같은 프로세스 액체들을 가열 어셈블리 (2) 의 하우징으로부터 차단하도록 가열 어셈블리 (2) 의 하우징과 액체-기밀 시일을 형성하고, 그렇지 않으면 액체들은 가열 어셈블리 (2) 의 하우징에서 LED 엘리먼트들 (23) 과 콘택트할 수도 있다.
가열 어셈블리 (2) 는 대신 웨이퍼 (W) 의 완전한 커버리지가 목표되는 다른 유형의 처리 유닛일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 처리 유닛 (2) 이 고정되고 따라서 스핀 척 (1) 이 회전하기 때문에, 처리 유닛 또는 가열 어셈블리 (2) 는 웨이퍼 (W) 전체 원주에 대해 웨이퍼 (W) 의 에지로 또는 에지를 너머 방사상 외측으로 연장할 필요가 없다는 것이 또한 이해될 것이고, 웨이퍼 (W) 의 전체 하향으로 대면하는 표면은 처리 유닛(2) 이 웨이퍼 (W) 의 적어도 하나의 원주 영역의 웨이퍼 (W) 의 외측 에지로 연장하는 한 처리 유닛 (2) 에 의해 처리될 것이다.
상기 기술된 장치 및 신규한 파지 핀 구조의 상당한 이점은 LED 히터로 하여금 개방된, 즉 시일링된 프로세스 챔버 내에서 유지되지 않는, 스핀 척 스테이션에서 사용되게 한다는 것이다.
상기 기술된 장치 및 신규한 파지 핀 구조의 추가의 상당한 이점은 (미국 특허 출원 제 2013/0061873 호에 기술된 바와 같은) 기존 척으로 하여금, 스핀 척 (1) 또는 링 기어 (16) 를 포함하는 파지 핀들을 위한 구동 시스템을 교체하거나 수정할 필요 없이, 가열 어셈블리 및 파지 핀들만을 교체함으로써 개조되게 (retrofit) 한다는 것이다. 고정 포스트 (20) 는 예를 들어 고정 포스트 (20) 의 내부를 횡단하는 LED 가열 엘리먼트로 전력 및 제어 라인들을 제공함으로써 본 명세서에 기술된 가열 어셈블리 또는 다른 처리 유닛 (2) 을 사용하도록 상대적으로 용이하게 구성될 수 있다.
본 발명이 다양한 바람직한 실시예들과 관련하여 기술되었지만, 이들 실시예들은 단순히 본 발명을 예시하도록 제공된다는 것이 이해되고, 첨부된 청구항들의 진정한 정신 및 범위에 의해 협의된 보호 범위를 제한하는 구실로 사용되지 않아야 한다.

Claims (8)

  1. 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    미리 결정된 직경의 웨이퍼 형상 물품을 일 위치에 홀딩하도록 구성된 스핀 척으로서, 상기 웨이퍼 형상 물품의 하부 표면은 상기 스핀 척의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리 이격되는, 상기 스핀 척; 및
    상기 스핀 척의 상기 상부 표면 위에 장착되고, 상기 스핀 척 상에 장착될 때 상기 웨이퍼 형상 물품 아래에 있는 처리 어셈블리로서, 상기 처리 어셈블리는 복수의 LED 가열 엘리먼트들을 포함하고, 상기 처리 어셈블리는 상기 스핀 척의 회전에 대하여 고정되는, 상기 처리 어셈블리를 포함하고,
    상기 스핀 척은 상기 웨이퍼 형상 물품을 상기 위치에 홀딩하도록 구성된 상향으로 돌출된 파지 핀들을 포함하고, 상기 파지 핀들은 상기 처리 어셈블리를 통과하지 않고,
    상기 복수의 LED 가열 엘리먼트들은 상기 웨이퍼 형상 물품과 실질적으로 동일한 공간에 걸치는 (coextensive) 2차원 어레이로 배열되고,
    상기 복수의 LED 가열 엘리먼트들 사이에는 냉각 도관과 상기 파지 핀들이 없는, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 척은 고정 중앙 포스트 및 상기 고정 중앙 포스트 상에 회전가능하게 장착된 척 바디를 포함하는, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 어셈블리는 상기 고정 중앙 포스트의 상단부에 움직이지 않게 (rigidly) 고정되는, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파지 핀들은 각각의 수직 축들을 중심으로 상기 스핀 척에 대해 피봇 이동하도록 장착되고, 상기 수직 축들 중 적어도 하나는 상기 처리 어셈블리와 교차하는, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 어셈블리는 히터인, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 어셈블리는 상기 복수의 LED 가열 엘리먼트들을 둘러싸는 하우징의 일부인, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징은 플레이트로 커버되고, 상기 플레이트는 투과성 재료를 포함하고, 상기 투과성 재료는 석영인, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 스핀 척과 링 기어 사이의 상대적인 회전이 상기 스핀 척과 상기 링 기어의 각각의 수직 축들을 중심으로 상기 파지 핀들을 피봇하도록 모든 상기 파지 핀들과 메시 형태로 인게이지먼트하는 (meshing engagement), 상기 링 기어를 더 포함하는, 웨이퍼 형상 물품을 처리하기 위한 장치.
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