TWI714079B - 頂針裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種頂針裝置，用以頂出薄膜上的晶片，晶片於第一方向具有第一長度，且於第二方向具有第一寬度。所述頂針裝置包含頂針蓋，所述頂針蓋定義有接觸面。接觸面上具有頂針孔，頂針孔具有於第一方向具有第二長度，且於第二方向具有第二寬度。其中接觸面用以接觸薄膜，當第一長度大於第二長度時，第一寬度不大於第二寬度。當第一寬度大於第二寬度時，第一長度不大於第二長度。

Description

頂針裝置
本發明係關於一種頂針裝置，特別是關於一種用於頂出薄膜上的晶片的頂針裝置。
傳統上，晶圓在完成全部的半導體製程後，需要進行對準與切割的步驟，使得晶圓可以被分成具有特定功能的多個晶片，而切割下來的多個晶片通常會被黏貼在薄膜上且有規律地排列。一般來說，利用薄膜黏貼晶片的好處在於可以避免晶片之間的碰撞與摩擦，減少運送過程產生的損壞。並且，由於是暫時性地用黏性材料固定晶片，拿取晶片的過程較為簡易，且不需要複雜的精密設備，可以增加拿取晶片的效率。
舉例來說，傳統上在拿取晶片時，經常使用頂針在薄膜下方推頂晶片，待晶片翹起或脫離薄膜後，再將晶片吸出或鑷出。但是，由於薄膜不同區域的黏性可能略有不同，頂針推頂晶片時往往不一定能確實使晶片翹起或脫離薄膜，有很大的可能無法順利將晶片吸出或鑷出。此外，晶片如果是長條形或結構較為脆弱者，更是有可能在頂針推頂晶片時，直接造成晶片斷裂或破損。因此，業界需要一種新的頂針裝置，在頂針推頂薄膜上的晶片時，能使晶片更容易脫離薄膜，並且可以降低晶片斷裂或破損的機率。
本發明提供一種頂針裝置，具有更佳的頂針蓋設計，使晶片能更容易脫離薄膜，並且可以降低晶片斷裂或破損的機率。
本發明提出一種頂針裝置，用以頂出薄膜上的晶片，晶片於第一方向具有第一長度，且於第二方向具有第一寬度。所述頂針裝置包含頂針蓋，所述頂針蓋定義有接觸面。接觸面上具有頂針孔，頂針孔具有於第一方向具有第二長度，且於第二方向具有第二寬度。其中接觸面用以接觸薄膜，當第一長度大於第二長度時，第一寬度不大於第二寬度，或者，當第一寬度大於第二寬度時，第一長度不大於第二長度。
於一實施例中，頂針蓋的接觸面上更可以具有多個抽氣孔，所述多個抽氣孔連通抽氣系統，當接觸面接觸薄膜時，抽氣系統經由所述多個抽氣孔提供負壓以吸附薄膜。在此，頂針蓋的接觸面上可以具有第一凹陷，第一凹陷延伸於第一方向，且至少部分的抽氣孔設置於第一凹陷中。頂針蓋的接觸面上也可以具有第二凹陷，第二凹陷延伸於第二方向，且至少部分的抽氣孔設置於第二凹陷中。頂針蓋的接觸面上更可以具有第三凹陷，第三凹陷圍繞頂針孔，且至少部分的抽氣孔設置於第三凹陷中。以及，頂針蓋的接觸面上更具有多個第四凹陷，每一個抽氣孔對應其中一個第四凹陷，每一個第四凹陷於接觸面的面積大於其中一個抽氣孔於接觸面的面積。
於一實施例中，頂針裝置可以具有第一頂針，第一頂針選擇性地由頂針孔凸出接觸面，第一頂針的頂面於第一方向具有第三長度，頂面於第二方向具有第三寬度，且第三長度大於第三寬度。另外，頂針裝置也可以第二頂針和第三頂針，第二頂針和第三頂針選擇性地由頂針孔凸出接觸面，第二頂針和第三頂針間隔第一距離，第一距離與第二長度的比值在0.3到0.7之間。
於一實施例中，頂針孔可以為矩形，且第二長度為矩形的長邊的長度，第二寬度為矩形的短邊的長度。此外，頂針孔也可以為橢圓形，且第二長度為橢圓形的長軸的長度，第二寬度為橢圓形的短軸的長度。
綜上所述，本發明提供的頂針裝置，設計了新的頂針蓋，所述頂針蓋上的頂針孔不僅可以讓頂針自由穿出，且頂針孔的其中一邊的長度小於晶片對應邊的長度。藉此，當薄膜略陷於頂針孔中的同時，可以將晶片擋在接觸面上，使晶片能更容易脫離薄膜，並且可以降低晶片斷裂或破損的機率。
下文將進一步揭露本發明之特徵、目的及功能。然而，以下所述者，僅為本發明之實施例，當不能以之限制本發明之範圍，即但凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化及修飾，仍將不失為本發明之要意所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故應將視為本發明的進一步實施態樣。
請一併參閱圖1與圖2，圖1係繪示依據本發明一實施例之頂針裝置的立體示意圖，圖2係繪示依據本發明一實施例之頂針裝置的局部立體示意圖。如圖所示，頂針裝置1可以具有頂針蓋10和座體12，頂針蓋10裝設於座體12的一端，且頂針蓋10定義有接觸面10a朝向頂針裝置1外側。於一個例子中，頂針蓋10和座體12可以是一體成型的結構，或者頂針蓋10可以是板狀或片狀的結構，並且可拆卸地組合在座體12的一端，本實施例在此不加以限制。此外，假設頂針蓋10和座體12是可以拆卸開來的，那麼本實施例也不限制頂針蓋10和座體12是如何組合的。例如，頂針蓋10和座體12可以是卡合、黏合、螺合等，只要頂針蓋10和座體12可以固定在一起，皆應屬本實施例所述頂針蓋10和座體12的範疇。另外，座體12可以是一種中空的管體或柱體，座體12可以具有一定的硬度，且於座體12內部可以有一個容置空間(圖未示)。實務上，所述容置空間用於容置頂針(圖未示)或部分的抽氣系統(圖未示)，例如連通抽氣系統的抽氣管路可以容置在所述容置空間中。此外，座體12可以用於保護頂針或抽氣管路，避免頂針或抽氣管路從座體12側邊受到外力擠壓或折彎。
以圖1與圖2繪示的頂針蓋10為例子，頂針蓋10的外側表面可以被定義為接觸面10a，且接觸面10a可以被看成頂針裝置1最凸出的一端。實務上，頂針裝置1為了頂出薄膜上的晶片，接觸面10a會直接接觸薄膜。為了示範頂針裝置1工作時的情境，請一併參閱圖2與圖3，圖3係繪示依據本發明一實施例之頂針裝置的使用示意圖。如圖所示，薄膜2上的一側可以黏貼有晶片3，而頂針蓋10上的接觸面10a可以接觸薄膜2的另一側，且頂針蓋10與晶片3應恰好位於薄膜2兩側的相對位置。換句話說，頂針蓋10上的接觸面10a可以直接接觸薄膜2，並透過薄膜2間接接觸到晶片3。於一個例子中，為了使頂針裝置1正確地頂出晶片3，頂針裝置1和晶片3需要先進行位置校準。在此，本實施例不限制是固定頂針裝置1且移動薄膜2，或是固定薄膜2且移動頂針裝置1，只要頂針裝置1和晶片3能互相對準即可。
以實際的例子來說，從晶片3的上方的一側觀察，晶片3通常會是呈現矩形的形狀。也就是說，晶片3可以沿第一方向有第一長度，且沿第二方向有第一寬度。為了方便說明，第一方向與第二方向可以分別是矩形的兩個垂直側邊的方向，即第一方向可以垂直於第二方向。換句話說，第一長度可以是晶片3第一方向上一個邊的邊長，而第一寬度可以是晶片3第二方向上另一個邊的邊長。在此，如果晶片是一個正方形，則第一長度可以等於第一寬度。如果晶片是一個長方形，則第一長度(長邊邊長)可以大於第一寬度(短邊邊長)。
請繼續參閱圖2，頂針蓋10的接觸面10a上具有頂針孔102，頂針孔102可以大致上在接觸面10a的中央區域，本實施例在此不加以限制。在頂針裝置1和晶片3已經進行位置校準的情況下，晶片3會有部分的垂直投影面積重疊於頂針孔102的垂直投影面積。換句話說，在頂針裝置1和晶片3已經進行位置校準的情況下，晶片3不僅是位置上對應頂針孔102，且晶片3的形狀基本上也是對應頂針孔102的開口形狀的(例如長方形的長邊、短邊的延伸方向相同)。於一個例子中，頂針孔102具有於第一方向上的開口長度D1(第二長度)，且具有於第二方向上的開口寬度D2(第二寬度)。
於一個例子中，頂針孔102的開口長度D1可以大於開口寬度D2，從而頂針孔102可以是一個長方形。或者，頂針孔102的開口長度D1可以大致上等於開口寬度D2，從而頂針孔102可以是一個正方形。然而，頂針孔102不一定有矩形(長方形或正方形)的邊角。如圖2所繪示的頂針孔102，頂針孔102的邊角處可以是圓弧的，從而頂針孔102可以更接近一個膠囊的形狀。另外，頂針孔102形狀也可以更接近橢圓形而非矩形。以頂針孔102形狀是橢圓形為例，第一方向上的開口長度(第二長度)可以為橢圓形的長軸的長度，第二方向上的開口寬度(第二寬度)可以為橢圓形的短軸的長度。
值得一提的是，雖然薄膜2可以是軟質材料，但經過適當設計頂針孔102的開口形狀，晶片3基本上是不會陷於頂針孔102之內的。也就是說，當工程師已經知道頂針裝置1是用於拿取甚麼尺寸規格的晶片3後，藉由設計頂針蓋10上的頂針孔102，可以使得晶片3不會陷於頂針孔102中。為了達到晶片3不陷於頂針孔102的目的，本實施例提供了有數種可能的頂針孔102設計方式。例如其中一種是，由於晶片3於第一方向與第二方向上的邊長已知，當晶片3在第一方向上的邊長(第一長度)大於頂針孔102在第一方向上的開口長度D1(第二長度)時，晶片3在第二方向上的邊長(第一寬度)不大於頂針孔102在第二方向上的開口寬度D2(第二寬度)。例如另一種是，當晶片3在第二方向上的邊長(第一寬度)大於頂針孔102在第二方向上的開口寬度D2(第二寬度)時，晶片3在第一方向上的邊長(第一長度)不大於頂針孔102在第一方向上的開口長度D1(第二長度)。
本實施例說明晶片3不會陷於頂針孔102中，有實務上的意義。舉實際操作上的例子來說，當頂針裝置1和晶片3已經完成位置校準，且頂針裝置1要頂出晶片3時，接觸面10a會接觸薄膜2，而抽氣系統會被啟動。於一個例子中，頂針蓋10的接觸面10a上還更具有多個抽氣孔104，所述多個抽氣孔104可以藉由抽氣管路連通於所述抽氣系統，且抽氣管路可以容置在座體12內。當抽氣系統被啟動時，抽氣系統可以經由抽氣管路提供負壓，使得抽氣孔104呈現抽氣狀態(開始將氣體吸入抽氣孔104中)。此時，由於抽氣孔104是連通到處在負壓的抽氣管路，薄膜2會被緊密地吸附在接觸面10a上。特別是，頂針孔102上方的薄膜2也會因為負壓的吸力拉扯，傾向於陷入頂針孔102之內。然而，由於薄膜2上方黏著晶片3，且因晶片3不會陷於頂針孔102中，使得黏著晶片3的薄膜2並不會輕易地陷入頂針孔102。
需要說明的是，本實施例並不是為了讓薄膜2以及上方黏著的晶片3一起陷入頂針孔102，而是藉由頂針孔102略小於晶片3的設計，將晶片3擋在頂針孔102上方(即擋在接觸面10a上)，而將薄膜2朝向頂針孔102拉扯。於所述技術領域具有通常知識者應可以明白，藉由調整抽氣系統提供的負壓數值，只要負壓的拉力略大於薄膜2和晶片3之間的黏著力，便可以適當地將薄膜2與晶片3脫離開來。於一個例子中，負壓的拉力可以例如是薄膜2和晶片3之間的黏著力的101%~150%，這個百分比和薄膜2與晶片3脫離的時間有關係，拉力和黏著力的差值越大，當然可以在越快的時間脫離開來，所述技術領域具有通常知識者可以依據需要進行調整。
值得一提的是，薄膜2需要晶片3脫離一定面積後，晶片3才較容易被拿取。為了要使薄膜2更容易與晶片3脫離一定面積，以及實際操作上的便利性，本實施例頂針孔102的開口長度D1或開口寬度D2可以擇一地小於晶片3對應的邊長，而開口長度D1或開口寬度D2的另一者大於晶片3另一對應的邊長。藉此，除了頂針孔102的面積較大，可以更大範圍地提供負壓拉力外，也因為頂針孔102有一側比晶片3長，使得露出於晶片3但在頂針孔102範圍內的薄膜2，可以不受晶片3的黏著力的牽扯，快速的陷入頂針孔102。連帶地，已經陷入頂針孔102的薄膜2，可以側向地牽動晶片3下方的薄膜2，使得晶片3下方的薄膜2更容易陷入頂針孔102而脫離晶片3。換句話說，本實施例頂針孔102的設計，可以使得晶片3快速地從側邊脫離薄膜2，同時還可以將晶片3卡在頂針孔102比晶片3短的一側，增加晶片3脫離薄膜2的效率以及便利性。
相對地，若是頂針孔的開口長度或開口寬度均大於晶片3對應的邊長，表示晶片3的面積小於頂針孔的面積。此時，晶片3和薄膜2將一起陷入頂針孔，便十分不容易藉由負壓的拉力將薄膜2與晶片3脫離開來。另一方面，若是頂針孔的開口長度或開口寬度均小於或等於晶片3對應的邊長，表示晶片3的面積大於或幾乎等於頂針孔的面積。此時，有別於本實施例頂針孔102的設計，可以使得晶片3快速地從側邊脫離薄膜2，若是頂針孔過小，則薄膜2只能藉由負壓拉力從下方硬扯。顯然這種過小頂針孔的設計，薄膜2與晶片3要脫離一定面積需要更大的負壓，且會大幅增加薄膜2與晶片3脫離的時間。
另一方面，為了使薄膜2更緊密地吸附於接觸面10a，接觸面10a上的多個抽氣孔104可以均勻地設置，使得薄膜2可以大面積地受到負壓的拉力。本實施例在此不限制多個抽氣孔104的排列圖樣，例如多個抽氣孔104可以呈現陣列的圖樣，或是多個抽氣孔104可以呈現圖2中繪示的中心擴散的圖樣。此外，接觸面10a上更可以有一種或多種不同形式的凹陷。如圖2所示，接觸面10a可以有凹陷106a(第一凹陷)且凹陷106a延伸於第一方向，至少部分的抽氣孔104設置於凹陷106a中。在此，凹陷106a的軸向可以與頂針孔102的長邊軸向相同(第一方向)，換句話說，會有部分的抽氣孔104位於頂針孔102的長邊軸向上。藉此，頂針孔102的長軸方向上，已經陷入凹陷106a的薄膜2，有可能也可以側向地牽動晶片3下方的薄膜2，使得晶片3下方的薄膜2更容易脫離晶片3。本實施例在此不限制凹陷106a的長度與寬度，只要抽氣孔104可以被設置在凹陷106a內，即屬本實施例所述第一凹陷的範疇。
此外，接觸面10a也可以有凹陷106b(第二凹陷)且凹陷106b延伸於第二方向，至少部分的抽氣孔104設置於凹陷106b中。在此，凹陷106b的軸向可以與頂針孔102的短邊軸向相同(第二方向)，換句話說，會有部分的抽氣孔104位於頂針孔102的短邊軸向上。藉此，頂針孔102的短軸方向上，已經陷入凹陷106b的薄膜2，有可能也可以側向地牽動晶片3下方的薄膜2，使得晶片3下方的薄膜2更容易脫離晶片3。本實施例在此不限制凹陷106b的長度與寬度，只要抽氣孔104可以被設置在凹陷106b內，即屬本實施例所述第二凹陷的範疇。
另外，接觸面10a也可以有凹陷106c(第三凹陷)且凹陷106c圍繞頂針孔102，至少部分的抽氣孔104設置於凹陷106c中。在此，雖然圖2中繪示了三層圓圈狀的凹陷106c，但本實施例並不限制凹陷106c的數量，例如凹陷106c可以只有一個。藉此，頂針孔102周圍已經陷入凹陷106c的薄膜2，有可能也可以側向地牽動晶片3下方的薄膜2，使得晶片3下方的薄膜2更容易脫離晶片3。本實施例在此不限制凹陷106c的大小與寬度，只要抽氣孔104可以被設置在凹陷106c內，且凹陷106c的圓圈中心點大致上和頂針孔102的中心點相同位置，即屬本實施例所述第三凹陷的範疇。
以實際的操作來說，當晶片3下方的薄膜2稍微脫離晶片3，或薄膜2與晶片3脫離達一定面積後，本實施例接著可以驅動頂針，使得頂針由頂針孔102凸出接觸面10a。頂針可以有一個頂面，用於推頂薄膜2，以推出薄膜2上的晶片3。於一個例子中，頂針的形狀可以接近頂針孔102的形狀，即所述頂面可以同樣具有於第一方向上的第三長度，以及於第二方向上的第三寬度。當頂針孔102的形狀接近長方形或橢圓形時，則第三長度大於第三寬度。在此，由於頂針的頂面並不是針尖狀而是有一定面積，且因為薄膜2已經稍微脫離晶片3，因此當頂針推頂薄膜2時，薄膜2上的晶片3受力較為均勻，且薄膜2和晶片3之間的黏著力較低，可以避免晶片3折斷或損壞。舉例來說，頂針的頂面面積可以是頂針孔102面積的5%~35%，例如10%、20%、30%，本實施例在此不加以限制。在此所述的頂針孔102面積，應是對應晶片3位置的完整凹陷面積，而並不包含基本上已經不在對應晶片3位置的凹陷面積(例如凹陷106a、凹陷106b、凹陷106c)。
於另一個例子中，頂針的數量可以有兩個以上，例如相鄰的兩個頂針之間可以有一定間隔。假設頂針的數量是兩個，且兩個頂針沿著第一方向排列，此時兩個頂針之間的間隔距離(第一距離)與頂針孔102在第一方向上的開口長度D1(第二長度)可以有比例關係。舉例來說，第一距離和開口長度D1的比值可以在0.3到0.7之間，例如0.4、0.5、0.6等，本實施例在此不加以限制。在此，假設頂針的數量是三個，且三個頂針沿著第一方向排列，則第一方向上第一個和最後一個頂針的間隔距離可以為第二距離，且第二距離和開口長度D1的比值可以同樣在0.3到0.7之間，例如0.4、0.5、0.6等，本實施例在此不加以限制。
當然，本發明並不只有上述的凹陷形式，請一併參閱圖4與圖5，圖4係繪示依據本發明另一實施例之頂針裝置的立體示意圖，圖5係繪示依據本發明另一實施例之頂針裝置的局部立體示意圖。如圖所示，本發明另一實施例的頂針裝置4同樣可以具有頂針蓋40和座體42。與前一實施例相同的是，頂針蓋40上同樣有接觸面40a、頂針孔402以及抽氣孔404。此外，座體12和座體42大致相同，本實施例不予贅述。另外，頂針蓋40同樣裝設於座體42的一端，且頂針蓋40也定義有接觸面40a朝向頂針裝置4外側。此外，頂針蓋40和座體42同樣可以是一體成型的結構，或者頂針蓋40可以是板狀或片狀的結構，並且同樣可拆卸地組合在座體42的一端，本實施例在此不加以限制。
與前一實施例不相同的是，接觸面40a上的凹陷形狀有別於接觸面10a上的凹陷形狀。如圖5所示，接觸面40a可以有凹陷406(第四凹陷)，且凹陷406圍繞抽氣孔404。於一個例子中，凹陷406和抽氣孔404是一對一的對應關係，即一個凹陷406圍繞一個抽氣孔404。此外，由圖可知，凹陷406在接觸面40a上的面積會大於抽氣孔404接觸面40a上的面積，使得抽氣孔404會在凹陷406之內。藉此，因為薄膜會陷入接觸面40a上平均分布的凹陷406，從而薄膜可以更穩固地被吸附於頂針蓋40上，可以維持薄膜側向的張力牽動晶片下方的薄膜，使得晶片下方的薄膜更容易脫離晶片。本實施例在此不限制凹陷406的大小與寬度，只要抽氣孔404可以被設置在凹陷406內，即屬本實施例所述第四凹陷的範疇。
綜上所述，本發明提供的頂針裝置，設計了新的頂針蓋，所述頂針蓋上的頂針孔不僅可以讓頂針自由穿出，且頂針孔的其中一邊的長度小於晶片對應邊的長度。藉此，當薄膜略陷於頂針孔中的同時，可以將晶片擋在接觸面上，使晶片能更容易脫離薄膜，並且可以降低晶片斷裂或破損的機率。
1                      頂針裝置 10                    頂針蓋 10a                  接觸面 102                  頂針孔 104                  抽氣孔 106a、106b、106c        凹陷 12                    座體 2                      薄膜 3                      晶片 4                      頂針裝置 40                    頂針蓋 40a                  接觸面 402                  頂針孔 404                  抽氣孔 406                  凹陷 42                    座體
圖1係繪示依據本發明一實施例之頂針裝置的立體示意圖。
圖2係繪示依據本發明一實施例之頂針裝置的局部立體示意圖。
圖3係繪示依據本發明一實施例之頂針裝置的使用示意圖。
圖4係繪示依據本發明另一實施例之頂針裝置的立體示意圖。
圖5係繪示依據本發明另一實施例之頂針裝置的局部立體示意圖。
無
10                    頂針蓋 10a                  接觸面 102                  頂針孔 104                  抽氣孔 106a、106b、106c        凹陷

Claims (10)

  1. 一種頂針裝置，用以頂出一薄膜上的一晶片，該晶片於一第一方向具有一第一長度，且於一第二方向具有一第一寬度，包含：一頂針蓋，定義有一接觸面，該接觸面上具有一頂針孔，該頂針孔於該第一方向具有一第二長度，且於該第二方向具有一第二寬度；其中該接觸面用以接觸該薄膜，當該第一長度大於該第二長度時，該第一寬度不大於該第二寬度；當該第一寬度大於該第二寬度時，該第一長度不大於該第二長度；其中該頂針蓋的該接觸面上更具有多個抽氣孔與一第三凹陷，該第三凹陷圍繞該頂針孔，且至少部分的該些抽氣孔設置於該第三凹陷中。
  2. 如請求項1所述之頂針裝置，其中該些抽氣孔連通一抽氣系統，當該接觸面接觸該薄膜時，該抽氣系統經由該些抽氣孔提供負壓以吸附該薄膜。
  3. 如請求項2所述之頂針裝置，其中該頂針蓋的該接觸面上更具有一第一凹陷，該第一凹陷延伸於該第一方向，且至少部分的該些抽氣孔設置於該第一凹陷中。
  4. 如請求項2所述之頂針裝置，其中該頂針蓋的該接觸面上更具有一第二凹陷，該第二凹陷延伸於該第二方向，且至少部分的該些抽氣孔設置於該第二凹陷中。
  5. 如請求項2所述之頂針裝置，其中該頂針蓋的該接觸面上更具有多個第四凹陷，每一該抽氣孔對應該些第四凹陷的其中之一，每一該第四凹陷於該接觸面的面積大於該些抽氣孔其中之一於該接觸面的面積。
  6. 如請求項1所述之頂針裝置，更包含一第一頂針，該第一頂針選擇性地由該頂針孔凸出該接觸面，該第一頂針的一頂面於該第一方向具有一第三長度，該頂面於該第二方向具有一第三寬度，且該第三長度大於該第三寬度。
  7. 如請求項1所述之頂針裝置，更包含一第二頂針和一第三頂針，該第二頂針和該第三頂針選擇性地由該頂針孔凸出該接觸面，該第二頂針和該第三頂針間隔一第一距離，該第一距離與該第二長度的比值在0.3到0.7之間。
  8. 如請求項1所述之頂針裝置，其中該頂針孔為一矩形，且該第二長度為該矩形的一長邊的長度，該第二寬度為該矩形的一短邊的長度。
  9. 如請求項1所述之頂針裝置，其中該頂針孔為一橢圓形，且該第二長度為該橢圓形的一長軸的長度，該第二寬度為該橢圓形的一短軸的長度。
  10. 如請求項1所述之頂針裝置，其中該第二長度大於該第二寬度。
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