JP2003518720A - プラズマリアクトルのための電極を製造する方法およびそのような電極 - Google Patents
プラズマリアクトルのための電極を製造する方法およびそのような電極Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、プラズマリアクトルのための電極を製造する方法であって、支持リングと、スルーホールが設けられている電極板とを、収縮接続によって機械的および電気的に相互接続するステップを含んでいて、接続するステップが、電極板と支持リングとの間の接合インターフェイスに導電層を与えることをさらに含む方法に関する。さらに電極が用意され、前記支持リングおよび前記電極が、接合表面への連結部分を含み、接合表面に導電層が与えられる。
Description
【0001】
本発明は、プラズマリアクトルのための電極を製造する方法であって、支持リ
ングと、スルーホールが設けられた電極板とを収縮接続によって機械的および電
気的に相互接続するステップを含む方法に関する。
ングと、スルーホールが設けられた電極板とを収縮接続によって機械的および電
気的に相互接続するステップを含む方法に関する。
【0002】
このような方法および電極は、米国特許第5,674,367号から知られている。
【0003】
従来技術の電極では、支持リングと電極板とは、収縮接続によって機械的に相
互接続される。そのために、電極と電極板との間の電気接触は、これらの当接部
分間の接合インターフェイスにおいてその当接部分によって与えられる。
互接続される。そのために、電極と電極板との間の電気接触は、これらの当接部
分間の接合インターフェイスにおいてその当接部分によって与えられる。
【0004】
とくに、従来技術の電極について電極と電極板との間の電気接触抵抗を改善す
ることができる。
ることができる。
【0005】
本発明の目的は、従来技術の方法および電極を改善して、電極板と支持リング
との間の電気接触抵抗を相当に低減した電極を生成することである。
との間の電気接触抵抗を相当に低減した電極を生成することである。
【0006】
この目的を達成するために、本発明は、序文において参照したプラズマリアク
トルのための電極を製造する方法であって、接続するステップが、電極板と支持
リングとの間の接合インターフェイスへ導電層を与えることをさらに含むことを
特徴とする方法を提供する。
トルのための電極を製造する方法であって、接続するステップが、電極板と支持
リングとの間の接合インターフェイスへ導電層を与えることをさらに含むことを
特徴とする方法を提供する。
【0007】
導電層を使用することと組合せて、収縮接続するステップを実行すると、電極
板と支持リングとの間の電気抵抗を1000分の1に低減することができる。
板と支持リングとの間の電気抵抗を1000分の1に低減することができる。
【0008】
本発明にしたがって、支持リングと電極の両者が相互接続される前に、支持リ
ングと電極の少なくとも一方へ導電層を与えることができる。
ングと電極の少なくとも一方へ導電層を与えることができる。
【0009】
本発明のさらに別の実施形態では、電極板と支持リングとが相互接続された後
に、導電層を与えることができる。
に、導電層を与えることができる。
【0010】
導電層は、銀ペースト、炭素ペースト、またはニッケルペーストのような導電
性ペーストから成ることが好ましい。
性ペーストから成ることが好ましい。
【0011】
本発明の好ましい実施形態では、導電層は耐熱性の組成から形成されており、
したがって導電層は、プラズマリアクトル内で使用されている温度では、外れな
いか、粒子を形成しないか、または剥がれない。
したがって導電層は、プラズマリアクトル内で使用されている温度では、外れな
いか、粒子を形成しないか、または剥がれない。
【0012】
支持リングおよび電極板は連結部分(interlocking parts)を含み、導電層は
、好ましくは連結部分の何れか一方、または両方において、前記連結部分の角部
(corner area)に与えられる。
、好ましくは連結部分の何れか一方、または両方において、前記連結部分の角部
(corner area)に与えられる。
【0013】
支持リングとしてグラファイトリングが使用されるとき、グラファイトリング
には熱膨張係数が大きいグラファイトが使用される。電極板はシリコン板でもよ
い。
には熱膨張係数が大きいグラファイトが使用される。電極板はシリコン板でもよ
い。
【0014】
電極の実施形態では、支持リングは垂直の環状部分を含み、電極板は垂直の中
心部分を含み、電極の垂直の中心部分は、支持リングの垂直の環状部分内に適切
に嵌まり合って装着される。
心部分を含み、電極の垂直の中心部分は、支持リングの垂直の環状部分内に適切
に嵌まり合って装着される。
【0015】
本発明の電極のさらに別の実施形態では、支持リングは垂直の環状部分を含み
、電極板は円盤形にされていて、電極板は支持リングの垂直の環状部分上に載っ
ている。
、電極板は円盤形にされていて、電極板は支持リングの垂直の環状部分上に載っ
ている。
【0016】
好ましい実施形態では、接続するステップは、機械的にロックするステップを
含み、ここでフランジおよびリセスは連結する。収縮接続するステップおよびロ
ックするステップは同時に行われることが好ましい。
含み、ここでフランジおよびリセスは連結する。収縮接続するステップおよびロ
ックするステップは同時に行われることが好ましい。
【0017】
1つの実施形態において、収縮接続するステップは、支持リングを加熱するス
テップ、電極板を支持リング内または支持リング上に位置付けるステップ、およ
び支持リングを冷却するステップを含む。
テップ、電極板を支持リング内または支持リング上に位置付けるステップ、およ
び支持リングを冷却するステップを含む。
【0018】
本発明にしたがう電極の実施形態では、電極板がその外周(outer circumfere
nce)上に形成されたフランジをもち、かつ支持リングの垂直の環状部分がその
内周(inner circumference)内に形成されたリセスをもっているか、または支持
リングの垂直環状部分がその外周上に形成されたフランジをもち、かつ電極板が
その内周内に形成されたリセスをもっていて、外周のフランジと内周のリセスと
が互いに係合している。
nce)上に形成されたフランジをもち、かつ支持リングの垂直の環状部分がその
内周(inner circumference)内に形成されたリセスをもっているか、または支持
リングの垂直環状部分がその外周上に形成されたフランジをもち、かつ電極板が
その内周内に形成されたリセスをもっていて、外周のフランジと内周のリセスと
が互いに係合している。
【0019】
導電層は、内周のリセスと外周のフランジとに隣接して位置付けられているこ
とが好ましい。
とが好ましい。
【0020】
ここで本発明をさらに詳しく添付の図面を参照して記載することにする。
【0021】
例えば、ある特定の半導体生成装置のプラズマリアクトルでは、英語圏で“シ
ャワーヘッド(shower-head)”と呼ばれている電極が使用されている。電極は
グラファイトリングから成り、その上にはホールパターン(hole pattern)が設
けられているシリコン板が配置されている。全体は、プラズマリアクトル内にク
ランプ留めされ、実行されることになるプラズマプロセスにおいて電極として機
能する。ホールパターンを介して下に位置するシリコンウエーハにガスを通して
、イオン化ガスによりシリコンウエーハから1つの層を取除く。電極は、多数の
要件を満たさなければならない。電極は、使用されるプロセスガスに対して耐性
があることに加えて、電極として機能できるように適切な導電性をもたなければ
ならない。これに加えて、グラファイトリングとシリコン板との間の機械的接続
または接着は、電気接触抵抗を最小にして、かつシリコン板がグラファイトリン
グから外れるのを防ぐために、非常に適切でなければならない。
ャワーヘッド(shower-head)”と呼ばれている電極が使用されている。電極は
グラファイトリングから成り、その上にはホールパターン(hole pattern)が設
けられているシリコン板が配置されている。全体は、プラズマリアクトル内にク
ランプ留めされ、実行されることになるプラズマプロセスにおいて電極として機
能する。ホールパターンを介して下に位置するシリコンウエーハにガスを通して
、イオン化ガスによりシリコンウエーハから1つの層を取除く。電極は、多数の
要件を満たさなければならない。電極は、使用されるプロセスガスに対して耐性
があることに加えて、電極として機能できるように適切な導電性をもたなければ
ならない。これに加えて、グラファイトリングとシリコン板との間の機械的接続
または接着は、電気接触抵抗を最小にして、かつシリコン板がグラファイトリン
グから外れるのを防ぐために、非常に適切でなければならない。
【0022】
本発明にしたがって、機械的接続は、いわゆる焼ばめによって行われる。その
ために、熱膨張係数が大きいタイプのグラファイトが使用される。グラファイト
リングは、そのグラファイトリングに適合する形状をもつシリコン板を、その中
で焼ばめできるような寸法をもつ。そのためにグラファイトリングを高温度(例
えば、450ないし550℃)まで加熱し、シリコン板をグラファイトリング内
へ位置付け、全体を冷却して、電極を非常に適切に接続する。グラファイトリン
グをシリコン板内で焼ばめすることもできる。
ために、熱膨張係数が大きいタイプのグラファイトが使用される。グラファイト
リングは、そのグラファイトリングに適合する形状をもつシリコン板を、その中
で焼ばめできるような寸法をもつ。そのためにグラファイトリングを高温度(例
えば、450ないし550℃)まで加熱し、シリコン板をグラファイトリング内
へ位置付け、全体を冷却して、電極を非常に適切に接続する。グラファイトリン
グをシリコン板内で焼ばめすることもできる。
【0023】
グラファイトリングを適合させ、シリコン板も適合させることによって、さら
に改良することができる。英語圏でいわゆる“機械的連結(mechanical interlo
cking)”と呼ばれているものの結果として、シリコン板およびグラファイトリ
ングを適合させることによって、機械的接続はさらに改良される。
に改良することができる。英語圏でいわゆる“機械的連結(mechanical interlo
cking)”と呼ばれているものの結果として、シリコン板およびグラファイトリ
ングを適合させることによって、機械的接続はさらに改良される。
【0024】
両方の場合において、焼ばめの温度は、適用温度(application temperatures
)よりも十分に高いので、シリコン板およびグラファイトリングは使用の際に互
いから外れなくなる。
)よりも十分に高いので、シリコン板およびグラファイトリングは使用の際に互
いから外れなくなる。
【0025】
グラファイトリングは、焼ばめを行った後で、グラファイトリングの下側がシ
リコン板の表面に平行になるような寸法をもつ。
リコン板の表面に平行になるような寸法をもつ。
【0026】
機械的接続に加えて、電気接続も焼ばめによって行われる。本発明にしたがっ
て、焼ばめが完了する前または後、あるいはこの両者において、シリコン板とグ
ラファイトリングとの間の接合表面に導電層を与えることによって、さらに改良
することができる。プロセスガスに耐性のある導電層を与えることにより、電気
抵抗は1000分の1になることができる。導電層の組成については、プロセス
に影響を与えず、粒子を生成せず、かつ適用温度、すなわちその処理中にプラズ
マリアクトル内にいきわたっている温度に耐えることができるような組成を選択
しなければならない。例えば、導電層は、銀ペースト、炭素ペースト、またはニ
ッケルペーストのような導電性のペーストである。導電層が外れるか、粒子を形
成するか、または剥がれた状態で、導電層の接着が危険にさらされないようなや
り方で、導電層を与えなければならない。導電層は、例えば射出システムまたは
エアブラシシステムによって与えることができる。
て、焼ばめが完了する前または後、あるいはこの両者において、シリコン板とグ
ラファイトリングとの間の接合表面に導電層を与えることによって、さらに改良
することができる。プロセスガスに耐性のある導電層を与えることにより、電気
抵抗は1000分の1になることができる。導電層の組成については、プロセス
に影響を与えず、粒子を生成せず、かつ適用温度、すなわちその処理中にプラズ
マリアクトル内にいきわたっている温度に耐えることができるような組成を選択
しなければならない。例えば、導電層は、銀ペースト、炭素ペースト、またはニ
ッケルペーストのような導電性のペーストである。導電層が外れるか、粒子を形
成するか、または剥がれた状態で、導電層の接着が危険にさらされないようなや
り方で、導電層を与えなければならない。導電層は、例えば射出システムまたは
エアブラシシステムによって与えることができる。
【0027】
図1および2において、参照符号1および2は、それぞれ支持リングおよび電
極板を示している。電極板2にはスルーホール3が設けられている。支持リング
1および電極板2は機械的および電気的に接続されて、プラズマリアクトルのた
めの電極を形成している。図1および2の支持リング1および電極板2は、収縮
接続(焼ばめ)によって機械的および電気的に接続されている。図2では、さら
に機械的にロックする係合が使用され、これは収縮接続と同時に行うことができ
る。
極板を示している。電極板2にはスルーホール3が設けられている。支持リング
1および電極板2は機械的および電気的に接続されて、プラズマリアクトルのた
めの電極を形成している。図1および2の支持リング1および電極板2は、収縮
接続(焼ばめ)によって機械的および電気的に接続されている。図2では、さら
に機械的にロックする係合が使用され、これは収縮接続と同時に行うことができ
る。
【0028】
導電層9は、電極板2と支持リング1との間の角部(corner)12に与えられる
ことが好都合である。
ことが好都合である。
【0029】
収縮接続するステップは、支持リング1を加熱するステップと、電極板2を支
持リング1内に位置付けるステップと、支持リング1を冷却するステップとを含
む。
持リング1内に位置付けるステップと、支持リング1を冷却するステップとを含
む。
【0030】
支持リング1には、熱膨張係数の大きい材料が使用される。支持リングの材料
はグラファイトであってもよく、電極板2の材料はシリコンであってもよい。
はグラファイトであってもよく、電極板2の材料はシリコンであってもよい。
【0031】
図1および2に示されているように、プラズマリアクトルの電極は、支持リン
グ1と、スルーホール3が設けられている電極板2とを含み、これらは機械的お
よび電気的に接続されていて、支持リング1は垂直の環状部分4を含んでいる。
従来の電極とは異なり、電極板2は垂直の中心部分5をさらに含み、電極板2の
この垂直の中心部分5は支持リング1の垂直の環状部分4内に適切に嵌まり合っ
て装着されている。
グ1と、スルーホール3が設けられている電極板2とを含み、これらは機械的お
よび電気的に接続されていて、支持リング1は垂直の環状部分4を含んでいる。
従来の電極とは異なり、電極板2は垂直の中心部分5をさらに含み、電極板2の
この垂直の中心部分5は支持リング1の垂直の環状部分4内に適切に嵌まり合っ
て装着されている。
【0032】
図1および2にさらに示されているように、支持リング1の垂直の環状部分4
のフリーな上方表面6は、垂直の中心部分5を取り囲んでいる電極板2の環状部
分8の表面7に平行している。
のフリーな上方表面6は、垂直の中心部分5を取り囲んでいる電極板2の環状部
分8の表面7に平行している。
【0033】
電極板2の環状部分8の表面7は垂直の中心部分5を取り囲んでいて、垂直の
中心部分5は支持リング1の垂直の環状部分4のフリーな表面6と接触しており
、表面7には導電層9が与えられている。
中心部分5は支持リング1の垂直の環状部分4のフリーな表面6と接触しており
、表面7には導電層9が与えられている。
【0034】
図2に示されている実施形態では、フランジ10は電極板2の垂直の中心部分5
の外周上に形成されていて、リセス11は支持リング1の垂直の環状部分4の内周
内に形成されていて、フランジ10とリセス11とは互いに係合している。
の外周上に形成されていて、リセス11は支持リング1の垂直の環状部分4の内周
内に形成されていて、フランジ10とリセス11とは互いに係合している。
【0035】
図3は、本発明にしたがう電極の第3の実施形態を示していて、この電極はス
ルーホール3を設けられているほぼ円盤形の電極板15と、垂直の環状部分4を設
けられた支持リング16とを含んでおり、電極板15は環状部分4上に載っている。
ルーホール3を設けられているほぼ円盤形の電極板15と、垂直の環状部分4を設
けられた支持リング16とを含んでおり、電極板15は環状部分4上に載っている。
【0036】
図3に示した実施形態において、環状の支持リング16の垂直の環状部分4は、
その外周上に形成されたフランジ17をもち、円盤形の電極板15は、その内周内に
形成されたリセス18をもち、外周のフランジ17と内周のリセス18とは、収縮接続
によって互いに係合している。
その外周上に形成されたフランジ17をもち、円盤形の電極板15は、その内周内に
形成されたリセス18をもち、外周のフランジ17と内周のリセス18とは、収縮接続
によって互いに係合している。
【0037】
図4は、図3に示した電極における、収縮接続されている、外周のフランジ17
および内周のリセス18の拡大図である。
および内周のリセス18の拡大図である。
【0038】
導電層は、参照符号21によって示されているように電極板15と環状部分4とが
向かい合っている部分の間か、または参照符号22によって示されているように、
外周のフランジ17と内周のリセス18との間に延在している。角部23は、ペースト
、等のような導電層から離れたままである。
向かい合っている部分の間か、または参照符号22によって示されているように、
外周のフランジ17と内周のリセス18との間に延在している。角部23は、ペースト
、等のような導電層から離れたままである。
【0039】
当業者には、図4に示されているように、電極板15にはフランジが設けられて
いて、そのフランジは、それぞれ点線19および20で示されているように、支持リ
ング16の垂直の環状部分4内の環状のリセス内で係合してもよいことが分かるで
あろう。同じことが、同様のやり方で、図2の実施形態にも応用されており、垂
直の環状部分4が外周のフランジ10を含み、電極板が関係する内周のリセス11を
含んでもよい。
いて、そのフランジは、それぞれ点線19および20で示されているように、支持リ
ング16の垂直の環状部分4内の環状のリセス内で係合してもよいことが分かるで
あろう。同じことが、同様のやり方で、図2の実施形態にも応用されており、垂
直の環状部分4が外周のフランジ10を含み、電極板が関係する内周のリセス11を
含んでもよい。
【0040】
プラズマリアクトル内の図1および2の電極の動作は、従来の電極の動作と同
じであり、さらに図1および2の電極を嵌め合わせる方法も従来の方法であって
もよい。
じであり、さらに図1および2の電極を嵌め合わせる方法も従来の方法であって
もよい。
【図1】
本発明の電極の第1の実施形態の模式的な断面図。
【図2】
本発明の電極の第2の実施形態の模式的な断面図。
【図3】
本発明の電極の第3の実施形態の模式的な断面図。
【図4】
図3の第3の実施形態の一部の模式的な拡大図。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年3月22日(2002.3.22)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF
,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,
ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G
M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ
,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,
MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,
AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B
Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK
,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,
GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J
P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR
,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,
MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R
O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ
,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,
VN,YU,ZA,ZW
(72)発明者 ミコリウス、マルセル・マリア
オランダ国、エヌエル−5646 ジェイディ
ー・アイントホーフェン、カヌンニケンス
ベン 5
Fターム(参考) 4K030 FA01 GA02 KA17 KA18 KA46
Claims (23)
- 【請求項1】 プラズマリアクトルのための電極を製造する方法であって、
支持リングと、スルーホールが設けられている電極板とを、収縮接続によって機
械的および電気的に相互接続するステップを含んでいて、前記接続するステップ
が、電極板と支持リングとの間の接合インターフェイスに導電層を与えることを
さらに含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記支持リングと前記電極板とが相互接続される前に、前記
導電層が前記支持リングと前記電極板との少なくとも一方へ与えられることを特
徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 電極板と支持リングとが相互接続された後に、前記導電層が
与えられることを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記導電層が、銀ペースト、炭素ペースト、またはニッケル
ペーストのような導電性ペーストから成ることを特徴とする請求項1ないし3の
何れか1項記載の方法。 - 【請求項5】 前記導電層が、射出システムまたはエアブラシシステムによ
って与えられることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項記載の方法。 - 【請求項6】 前記導電層が耐熱性の組成から形成されていて、その結果前
記導電層がプラズマリアクトル内で使用されている温度で、外れないか、粒子を
形成しないか、または剥がれないことを特徴とする請求項1ないし5の何れか1
項記載の方法。 - 【請求項7】 前記支持リングおよび前記電極板が連結部分を含み、前記導
電層が前記連結部分の一方または両方へ与えられることを特徴とする請求項1な
いし6の何れか1項記載の方法。 - 【請求項8】 前記導電層が、前記連結部分の角部に与えられることを特徴
とする請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 前記接続するステップが、機械的にロックするステップを含
むことを特徴とする請求項1ないし8の何れか1項記載の方法。 - 【請求項10】 前記機械的にロックするステップが、フランジおよびリセ
スを連結することを含むことを特徴とする請求項1ないし9の何れか1項記載の
方法。 - 【請求項11】 前記収縮接続するステップおよび前記ロックするステップ
が同時に実行されることを特徴とする請求項9または10記載の方法。 - 【請求項12】 前記収縮接続するステップが、支持リングを加熱するステ
ップ、支持リング内に電極板を位置付けるステップ、および支持リングを冷却す
るステップを含むことを特徴とする請求項9ないし11の何れか1項記載の方法
。 - 【請求項13】 支持リングがグラファイトリングであり、電極板がシリコ
ン板であり、前記グラファイトリングには、熱膨張係数が大きいグラファイトが
使用されることを特徴とする請求項1ないし12の何れか1項記載の方法。 - 【請求項14】 請求項1ないし13の何れか1項記載の方法にしたがって
製造されるプラズマリアクトルのための電極。 - 【請求項15】 支持リングが垂直の環状部分を含み、電極板が垂直の中心
部分を含み、電極板の垂直の中心部分が支持リングの垂直の環状部分内に適切に
嵌まり合って装着されることを特徴とする請求項14記載の電極。 - 【請求項16】 支持リングの垂直の環状部分のフリーな表面が、垂直の中
心部分の表面を取り囲んでいる電極板の環状部分の表面に平行していることを特
徴とする請求項15記載の電極。 - 【請求項17】 前記導電層が、支持リングの垂直の環状部分と電極板の中
心部分との間の接合インターフェイスへ与えられる請求項15または16の何れ
か1項記載の電極。 - 【請求項18】 電極板の垂直の環状部分が、その外周上に形成されたフラ
ンジをもち、支持リングの垂直の環状部分が、その内周内に形成されたリセスを
もち、前記外周のフランジと前記内周のリセスとが互いに係合していることを特
徴とする請求項15ないし17の何れか1項記載の電極。 - 【請求項19】 電極板の垂直の中心部分が、その内周内に形成されたリセ
スをもち、支持リングの垂直の環状部分が、その外周上に形成されたフランジを
もち、前記外周のフランジと前記内周のリセスとが互いに係合していることを特
徴とする請求項15ないし17の何れか1項記載の電極。 - 【請求項20】 支持リングが垂直の環状部分を含み、電極板が実質的に円
盤形であり、電極板が支持リングの垂直の環状部分上に載っていることを特徴と
する請求項14記載の電極。 - 【請求項21】 支持リングの垂直の環状部分が、その外周上に形成された
フランジをもち、円盤形の電極板が、その内周内に形成されたリセスをもち、前
記外周のフランジと前記内周のリセスとが互いに係合していることを特徴とする
請求項20記載の電極。 - 【請求項22】 支持リングの垂直の環状部分が、その内周内に形成された
リセスをもち、円盤形の電極板がその内周内に形成されたリセスをもち、前記内
周のリセスと前記外周のフランジとが互いに係合していることを特徴とする請求
項20記載の電極。 - 【請求項23】 前記導電層が、前記内周のリセスおよび前記外周のフラン
ジの上部か、または隣接して存在していることを特徴とする請求項18ないし2
1の何れか1項記載の電極。
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