JP2015028971A - ウエハ洗浄装置およびウエハ洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】予備的洗浄性を向上すること。
【解決手段】洗浄液を貯留する水槽と、スライスベースが複数のウエハが下方になるように、水槽の洗浄液に浸漬するように保持する保持部と、複数の隣接したウエハの隙間に洗浄液を噴出する複数のノズルと、複数のウエハに超音波洗浄処理を施す超音波装置を有する洗浄装置である。特に、複数のノズルは水平方向であって、かつ等間隔に少なくとも一列配置されており、超音波装置から発生される超音波の向きは、複数のノズルから噴出される噴流の向きと平行になるように設置される点に特徴を有する。
【選択図】図8
【解決手段】洗浄液を貯留する水槽と、スライスベースが複数のウエハが下方になるように、水槽の洗浄液に浸漬するように保持する保持部と、複数の隣接したウエハの隙間に洗浄液を噴出する複数のノズルと、複数のウエハに超音波洗浄処理を施す超音波装置を有する洗浄装置である。特に、複数のノズルは水平方向であって、かつ等間隔に少なくとも一列配置されており、超音波装置から発生される超音波の向きは、複数のノズルから噴出される噴流の向きと平行になるように設置される点に特徴を有する。
【選択図】図8
Description
本発明は、スライスベースに接着剤で接着されたウエハを洗浄するウエハ洗浄装置、およびウエハ洗浄方法に関する。
従来のシリコンウエハなどのウエハの製造工程を説明する。
まず図1(A)に示すように、インゴット1と称される塊状物をスライスベース2と称される保持体に接着剤3を介して固定する。次に図1(B)に示すように、このスライスベース2に固定されたインゴット1をワイヤソー4などでスライスすることでウエハ状態にする。ワイヤソー4にてスライスする際に、ウエハには切削油やスラッジ(切り屑)が付着するため、図2に示すように、スライスベース2に固定された状態にて、ウエハ5を予備的に洗浄する。
このとき従来の構成では、図2(A)に示すように、まず洗浄液6で満たされた水槽7においてウエハ5をノズル8によりシャワー洗浄する。(このとき必ずしも水槽7は洗浄液6で満たされていなくても良い)次に図2(B)に示すように、洗浄液6で満たされた水槽7においてウエハ5を超音波装置9により超音波洗浄する。
次に、図3(A)および図3(B)に示すように、薬液もしくは熱水10で満たされた水槽11にスライスベース2に固定されたウエハ5を浸漬し、ウエハ5をスライスベース2に固定している接着剤3を軟化もしくは溶解させ、ウエハ5をスライスベース2から分離する。
次に、図4(A)および図4(B)に示すように、スライスベースから分離されたウエハ5はトレイに横方向もしくは縦方向に積層された後、図示されない枚葉装置を用いて一枚ずつ搬送アームを用いて搬送し、洗浄用のカセットに収納する。
更に、洗浄用カセットに収納されたウエハは、仕上げ洗浄、乾燥、ウエハ検査を経て製品ウエハとなる。
また、図5に示されるように、スライスベース2に固定されたウエハ5を予備的に洗浄する他の手法として、水槽7にノズル8および超音波装置9を有した装置であって、ノズル8は水槽7の長軸に平行に且つそれぞれの流れが反対方向になるように配置されており、超音波で緩んだ粒子を洗い流す方法が報告されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の構成において、シャワー洗浄だけではウエハ表面に固着したスラッジを除去することができない、また超音波洗浄だけでは隣接したウエハの隙間にばらつきがあり、十分な隙間が生じないウエハ表面のスラッジが除去できないという課題を有していた。
また、特許文献1に記載の構成では、水槽7内において、ノズル8から噴射された洗浄液6の噴流によって波が生じ、この波が超音波の波を減衰させ、十分な超音波洗浄の効果が得られず、ウエハ5表面のスラッジが除去できないという課題を有していた。
上記従来の構成および特許文献1に記載の構成ともに、図6に示すように、特にスライスベース2とウエハ5を固定している側のウエハ5表面(以下、ウエハトップ部という)の洗浄性が低く、ウエハトップ部にはスラッジ13が固着したまま後工程に流れる。
通常、一本のインゴット1からは1000枚以上のウエハ5が得られるため、ウエハトップ部に厚み方向20μmのスラッジ13が固着したままになると、20μm×1000枚×2(表裏)=40mmの厚み差が生じることになる。したがって、図7(A)および図7(B)に示すように、トレイ12にウエハ5を横方向もしくは縦方向に積層する際、ウエハトップ部のスラッジ13により、ウエハ5の整列性が悪くなり、枚葉装置で搬送ができない、または、図7(C)に示すように、積層されたウエハ5の下部に偏荷重が生じ、ウエハ5が割れてしまうなどの品質課題をも有していた(符号X参照)。さらに、仕上げ洗浄工程においては、スラッジ13を除去するのに多大な時間を要してしまうなど生産性の低下、または、スラッジ13を完全には除去できず、ウエハの歩留低下の要因にもなっていた。
本願は、上記従来の課題を解決するものであり、ウエハの品質向上と、後工程の生産性及び歩留を向上することが可能な、ウエハ洗浄装置およびウエハ洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下に示すスライスベースに固定されたウエハの予備的洗浄を実施するウエハ洗浄装置およびウエハ洗浄方法に関する。
本発明のウエハ洗浄装置は、スライスベースに接着剤で接着された複数のウエハを、洗浄する洗浄装置であり、以下のような構成である。
〔1〕洗浄液を貯留する水槽。
〔2〕スライスベースが複数のウエハが下方になるように、水槽の前記洗浄液に浸漬するように保持する保持部。
〔3〕複数の隣接したウエハの隙間に洗浄液を噴出する複数のノズル。
〔4〕複数のウエハに超音波洗浄処理を実施する超音波装置。
このような構成において、複数のノズルは水平方向であって、かつ等間隔に少なくとも一列配置されており、超音波装置から発生される超音波の向きは、複数のノズルから噴出される噴流の向きと平行になるように設置されている。
また、本発明のウエハ洗浄方法は、スライスベースに接着剤で接着された複数のウエハを、洗浄液を貯留する水槽に浸漬した状態において、超音波を用いて洗浄する洗浄方法であり、以下のような肯定を有する。
〔1〕複数のウエハの中央よりも上側で、かつ前記複数の隣接したウエハの隙間に向かって、前記洗浄液を複数のノズルより水平方向に噴出する工程。
〔2〕前記複数の隣接したウエハの隙間を広げるとともに、前記複数のウエハの表面を前記複数のノズルより噴出される噴流と平行な向きの前記超音波を用いて洗浄する工程。
〔3〕前記複数のウエハの中央よりも下側で、かつ前記複数の隣接したウエハの隙間に向かって、前記洗浄液を複数のノズルより水平方向に噴出する工程。
〔4〕前記複数の隣接したウエハの隙間を広げるとともに、前記複数のウエハの表面を前記複数のノズルより噴出される噴流と平行な向きの前記超音波を用いて洗浄する工程。
以上のように、本発明のウエハ洗浄装置および洗浄方法によれば、スライス後のウエハに付着したスラッジを十分に除去することができ、ウエハの品質を向上するとともに後工程の生産性および歩留を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図8から図12を用いて説明する。
(実施の形態1)
図8(A)および図8(B)に示すように、本発明の実施の形態1における洗浄装置は、スライスベース2に接着剤3で接着された複数のウエハ5を、洗浄する洗浄装置である。
図8(A)および図8(B)に示すように、本発明の実施の形態1における洗浄装置は、スライスベース2に接着剤3で接着された複数のウエハ5を、洗浄する洗浄装置である。
本実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液6を貯留する水槽7と、スライスベース2が複数のウエハ5が下方となり水槽7の洗浄液6に浸漬するように保持する保持部14と、複数の隣接したウエハ5の隙間に洗浄液6を噴出する複数のノズル8と、複数のウエハ5に超音波洗浄処理を実施する超音波装置9とを有する。
このとき、複数のノズル8は水平方向であって、かつ等間隔に一列配置されており、超音波装置9から発生される超音波の向きは、複数のノズル8から噴出される噴流の向きと平行かつ逆方向になるように設置されている。更に、複数のウエハ5、は複数のノズル8と超音波装置9の間に位置するように配置されている。
また、複数のノズル8は、水平方向に揺動する機構(図8(C))と、縦方向に揺動する機構(図8(D))を有している。なお、複数のノズル8は上下方向に2列以上あってもよい。
次に、本発明の実施の形態1における洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。
まず、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を、洗浄液6で満たされた水槽7に完全に浸漬させる。このとき複数のノズル8の上下方向の位置は、複数のウエハ5の中央よりも上側に配置されている。
次いで、複数のウエハ5に向かって、複数のノズル8より洗浄液6を噴出するともに、超音波装置9より超音波を発振する。ここで、複数のノズル8より噴出される洗浄液6の流量は、特に限定はされないものの、例えば、それぞれ1.5から3.0L/分であると良い。また、超音波装置9の周波数においても、特に限定されないものの、例えば、40kHzや100kHzであるとよい。
これにより複数のノズル8より噴出された洗浄液6の噴流により、複数の隣接したウエハ5の隙間が広げられ、かつ複数のウエハ5の中央より下側には、洗浄液6の噴流が当たらないため、超音波装置9より発せられる超音波が減衰することなく効率よく伝達される。よって、複数のウエハ5の中央より下側であって、表面に付着したスラッジを効率よく除去することができる。
このとき、図8(C)に示すように、複数のノズル8を水平方向に揺動することで、複数の隣接したウエハ5の隙間を満遍なく広げ、洗浄性を向上することができる。また、複数のノズル8が水平方向に揺動する速度は、複数の隣接したウエハ5を一枚ずつ確実に洗浄させるため、低速であるほうが好ましく、特に限定されないものの、0.3から3.0mm/秒であることが望ましい。
次に、複数のノズル8を複数のウエハ5の中央よりも下側に移動させる。従って、超音波装置9より発振された超音波は、複数のノズル8により噴出された前記洗浄液6の噴流により広げられた複数のウエハ5の表面であって、複数のウエハ5の中央より上側に付着したスラッジを効率よく除去することができる。
このとき図8(C)に示すように、複数のノズル8を水平方向に揺動することで、複数の隣接したウエハ5の隙間を満遍なく広げ、洗浄性を向上することができる。
ここで複数のノズル8の縦方向の位置は、必ずしも複数のウエハ5の中央よりも上側に位置する工程が先である必要はなく、複数のウエハ5の中央よりも上側である工程と複数のウエハ5の中央よりも下側である工程を有することが重要である。これにより、複数のウエハ5の中央より上側および下側に付着したスラッジを効率よく除去することができる。
更には、複数のノズル8が複数のウエハ5の中央よりも上側にある工程と、複数のウエハの下側にある工程とを数回繰り返す方がより好ましい。これは複数のノズル8より噴出される洗浄液6の噴流は、複数の隣接したウエハ5の隙間を広げる機能だけではなく、複数のウエハ5の表面に付着したスラッジを前記超音波装置9より発される超音波により除去した後、複数の隣接したウエハ5の隙間より排出する機能を有しているためである。
また、図9に示す洗浄装置は、複数のノズル8と対向する位置に、複数のノズル8から噴出される洗浄液6の噴流を吸引する吸水機構15を有し、複数のウエハ5は、複数のノズル8と吸水機構15の間に位置している。吸水機構15により、複数のノズル8より噴出される洗浄液6の噴流は、複数の隣接したウエハ5の隙間において整流され、直進性が向上する(符号Y参照)。
従って、複数のノズル8が複数のウエハ5の中央より下側にある工程では、複数のウエハ5の中央よりも上側の複数のウエハ5の表面への超音波の伝達性を向上し、また複数のノズル8が複数のウエハ5の中央よりも上側にある工程では、複数のウエハ5の中央よりも下側の複数のウエハ5の表面への超音波の伝達性を向上することができる。すなわち、複数のウエハ5の洗浄性をさらに向上することができる。吸水機構は複数のノズル8と連動して水平方向もしくは縦方向に揺動してもよい。
また、図10に示す洗浄装置は、スライスベース2を保持する保持部14が、複数のノズル8から噴出される洗浄液6の噴流の進行方向に対し、下がる方向に傾斜する機構を有する。複数のノズル8より噴出される洗浄液6の噴流の向きは少なからず下方へ下がってしまうため、特にスライスベース2と複数のウエハ5が固定されている上端部に滞在しているスラッジの排出が困難である。しかしスライスベース2を保持する保持部14を噴流の下がる向きと同じく傾斜させることで、スライスベース2と複数のウエハ5を固定している上端部のスラッジを効率よく排出し、複数のウエハ5の洗浄性を向上することができる。
また、図11に示すように、超音波装置9から発生される超音波の向きは、複数のノズル8から噴出される洗浄液6の噴流の向きと同じ方向であって、複数のノズル8は超音波装置9と複数のウエハ5の間に位置した場合においても同様の効果が得られる。
以上のように、本発明の実施の形態1における洗浄装置を用いた洗浄方法によれば、複数のウエハ5の表面に付着したスラッジを効率よく除去でき、製品ウエハの品質を向上するとともに、後工程の生産性を向上することができる。
(実施の形態2)
図12(A)に示すように、本発明の実施の形態2における洗浄装置は、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を、洗浄する洗浄装置である。
図12(A)に示すように、本発明の実施の形態2における洗浄装置は、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を、洗浄する洗浄装置である。
本実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液6を貯留する第1の水槽7aと、洗浄液6を貯留する第2の水槽7bと、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を第1の水槽7aから第2の水槽7bに搬送する搬送機構とを有する(符号T参照)。
第1の水槽7aと第2の水槽7bは、それぞれ、スライスベース2を複数のウエハ5が下方になるように保持する第1の保持部14a及び第2の保持部14bと、複数の隣接したウエハ5の隙間に洗浄液6を噴出する複数のノズル8a及び複数のノズル8bと、複数のウエハ5に超音波処理を実施する超音波装置9a、超音波装置9bを有している。このとき、複数のノズル8aおよび複数のノズル8bは水平方向であって、かつ等間隔に一列配置されている。また、複数のノズル8aの縦方向の設置位置は、複数のウエハ5の中央よりも下側であり、複数のノズル8bの縦方向の設置位置は、複数のウエハ5の中央よりも上側である。
また、超音波装置9aおよび超音波装置9bから発生される超音波の向きは、それぞれ複数のノズル8aと複数のノズル8bから噴出される噴流の向きと、平行かつ逆方向になるように設置されており、複数のウエハ5は、それぞれ複数のノズル8aと超音波装置9aの間に、複数のノズル8bと超音波装置9bの間に位置するように配置されている。
なお、複数のノズル8aおよび複数のノズル8bは、上下方向に2列以上あってもよい。
次に、本発明の実施の形態2における洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。
まず、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を洗浄液6で満たされた第1の水槽7aに完全に浸漬させる。
次に、複数のウエハ5に向かって、複数のノズル8aより洗浄液6を噴出するとともに超音波装置9aより超音波を発振する。ここで、複数のノズル8aより噴出される洗浄液6の流量は、特に限定されないものの、例えば1.5から3.0L/分である。また、超音波装置9aの周波数においても、特に限定されないものの、例えば、40kHzや100kHzである。
これにより、複数のノズル8aより噴出された洗浄液6の噴流により、複数の隣接したウエハ5の隙間が広げられ、かつ複数のウエハ5の中央より上側には、洗浄液6の噴流があたっていないため、超音波装置9aより発せられる超音波が減衰することなく効率よく伝達される。よって、複数のウエハ5の中央よりも上側であって、表面に付着したスラッジを効率よく除去することができる。このとき、複数のノズル8aを水平方向に揺動することで、複数の隣接したウエハ5の隙間を満遍なく広げ、洗浄性を向上することができる。
なお、複数のノズル8aの水平方向に揺動する速度は、複数のウエハ5を一枚ずつ確実に洗浄させるため低速であるほうが好ましく、特に限定はされないものの、例えば、0.3から3.0mm/秒である。
次に、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を、搬送機構(符号T参照)を用いて、洗浄液6で満たされた第2の水槽7bに完全に浸漬させる。
次に、複数のウエハ5に向かって、複数のノズル8bより洗浄液6を噴出すると共に、超音波装置9bより超音波を発振する。ここで、複数のノズル8bより噴出される洗浄液6の流量は、特に限定されないものの、例えば1.5から3.0L/分であると良い。また、超音波装置9bの周波数においても、特に限定されないものの、例えば、40kHzや100kHzであると良い。
これにより、複数のノズル8bより噴出された洗浄液6の噴流により、複数の隣接したウエハ5の隙間が広げられ、かつ複数のウエハ5の中央より下側には、洗浄液6の噴流があたっていないため、超音波装置9bより発せられる超音波が減衰することなく効率よく伝達される。よって、複数のウエハ5の中央よりも下側であって、表面に付着したスラッジを効率よく除去することができる。
このとき、複数のノズル8bを水平方向に揺動することで、複数の隣接したウエハ5の隙間を満遍なく広げ、洗浄性を向上することができる。複数のノズル8bの水平方向に揺動する速度は、複数のウエハ5を一枚ずつ確実に洗浄させるため低速であるほうが好ましく、特に限定はされないものの、例えば、0.3から3.0mm/秒であることが望ましい。
以上のように、第1の水槽7aおよび第2の水槽7bにおける洗浄により、複数のウエハ5の全体のスラッジを効率よく、除去することができる。
また、第1の水槽7aと第2の水槽7bの二つの槽を有することで、サイクルタイムを早くすることが可能となり、生産性も向上する効果が得られる。
更に、図12(B)に示すように、洗浄液6を貯留する第1の水槽71と第2の水槽72と第3の水槽73と第4の水槽74を有し、スライスベース2に固定された複数のウエハ5を水槽71から水槽72へ、水槽72から水槽73へ、水槽73から水槽74へ搬送する搬送機構を有する(符号T参照)。それぞれ第1の水槽71は、第1の保持部141を、第2の水槽72は、第2の保持部142を、第3の水槽73は、第3の保持部143を、第4の水槽74は、第4の保持部144を有する洗浄装置を示す。
第1の水槽71と第2の水槽72において、複数のノズル81と複数のノズル82は、複数のウエハ5の中央より下側で、かつ洗浄液6を噴出する向きが逆の方向であり、また超音波装置91と超音波装置92より超音波を発する向きは、それぞれ、複数のノズル81および複数のノズル82より噴出される洗浄液6の向きと平行で、かつ逆向きに設置されている。
また、第3の水槽73と第4の水槽74において、複数のノズル83と複数のノズル84は、複数のウエハ5の中央より上側で、かつ洗浄液6を噴出する向きが逆の方向であり、また超音波装置93と超音波装置94より超音波を発する向きは、それぞれ、複数のノズル83および複数のノズル84より噴出される洗浄液の向きと平行で、かつ逆向きに設置されている。
以上のように、第1の水槽71および第2の水槽72により、複数のウエハ5の上方であり、かつ超音波が複数のウエハ5の両側より伝達するため、より効率よくスラッジを除去できる。また第3の水槽73および第4の水槽74により、複数のウエハ5の下方であり、かつ超音波が複数のウエハ5の両側より伝達するため、より効率よくスラッジを除去できると共に、サイクルタイムを早くすることができ、生産性をさらに向上することができる。
更に、本発明の実施の形態2における洗浄装置の各水槽において、図9に示す吸水機構15の設置、図10に示す保持部14の傾斜機構の設置により、さらに洗浄性を向上することができる。
また、図11に示すように複数のノズル8から噴出される噴流の向きと、超音波装置9より発生される超音波の向きが平行であって、かつ同じ向きであっても同様の効果が得られる。
以上のように、本発明の実施の形態2における洗浄装置を用いた洗浄方法によれば、複数のウエハ5の表面に付着したスラッジを効率よく除去でき、製品ウエハの品質を向上するとともに、予備的洗浄工程および後工程の生産性を向上することができる。
本発明のウエハ洗浄装置およびウエハ洗浄方法によれば、ウエハの洗浄性が高く、生産性、ウエハ品質および歩留が良好である。そのため本発明のウエハ洗浄装置およびウエハ洗浄方法は、例えば太陽電池などのウエハ製造に好適に用いられる。
2 スライスベース
5 ウエハ
6 洗浄液
7,7a,7b,11,71,72,73,74 水槽
8,8a,8b,81,82,83,84 ノズル
9,9a,9b,91,92,93,94 超音波装置
14,14a,14b,141,142,143,144 保持部
5 ウエハ
6 洗浄液
7,7a,7b,11,71,72,73,74 水槽
8,8a,8b,81,82,83,84 ノズル
9,9a,9b,91,92,93,94 超音波装置
14,14a,14b,141,142,143,144 保持部
Claims (10)
- スライスベースに接着剤で接着された複数のウエハを洗浄するウエハ洗浄装置において、
洗浄液を貯留する水槽と、
前記スライスベース及び前記複数のウエハを前記水槽の前記洗浄液に浸漬させ、前記複数のウエハが下方になるように前記スライスベースを保持する保持部と、
前記複数のウエハのうち隣接するウエハの隙間に前記洗浄液を噴出する複数のノズルと、
前記複数のウエハに超音波洗浄処理を施す超音波装置と、を備え、
前記複数のノズルは、水平、かつ等間隔に少なくとも一列配置されており、
前記超音波装置は、超音波の向きと、前記複数のノズルから噴出される噴流の向きとが平行になるように設置されている、ウエハ洗浄装置。 - 前記超音波装置から発生される超音波の向きは、前記複数のノズルから噴出される噴流の向きと逆方向であり、
前記複数のウエハは、前記複数のノズルと前記超音波装置の間に配置されている、請求項1記載のウエハ洗浄装置。 - 前記複数のノズルは、水平方向に揺動する機構を有している、請求項1または2に記載のウエハ洗浄装置。
- 前記複数のノズルは、縦方向に揺動する機構を有している、請求項1〜3の何れか一項に記載のウエハ洗浄装置。
- 前記複数のノズルと対向する位置に,前記複数のノズルから噴出される噴流を吸引する吸水機構を更に備え、
前記複数のウエハは前記複数のノズルと前記吸水機構の間に位置する、請求項1〜4の何れか一項に記載のウエハ洗浄装置。 - 前記吸水機構は、前記複数のノズルと連動して水平方向もしくは縦方向に揺動する、請求項5記載のウエハ洗浄装置。
- 前記保持部は、前記複数のノズルから噴出される噴流の進行方向に対し、下がる方向に傾斜する機構を有する、請求項1〜6の何れか一項に記載のウエハ洗浄装置。
- 前記超音波装置から発生される超音波の向きは、前記複数のノズルから噴出される噴流の向きと同じ方向であり、
前記複数のノズルは、前記超音波装置と前記複数のウエハの間に位置する、請求項1記載のウエハ洗浄装置。 - 前記水槽は少なくとも2槽有し、前記複数のノズルの高さ方向の設置位置は、前記複数のウエハの中央よりも上側、もしくは中央よりも下側を任意に選択可能であり、
かつ前記複数のノズルの高さ方向の設置位置が、前記複数のウエハの中央よりも上側と前記複数のウエハの中央よりも下側の両方を必ず有している、請求項1記載のウエハ洗浄装置。 - スライスベースに接着剤で接着された複数のウエハを、洗浄液を貯留する水槽に浸漬した状態で超音波を用いて洗浄するウエハ洗浄方法であって、
前記複数のウエハの中央よりも上側で、かつ前記複数の隣接したウエハの隙間に向かって、前記洗浄液を複数のノズルより水平方向に噴出することで、前記複数の隣接したウエハの隙間を広げるとともに、
前記複数のウエハの表面を前記複数のノズルより噴出される噴流と平行な向きの前記超音波を用いて洗浄する工程と、
前記複数のウエハの中央よりも下側で、かつ前記複数の隣接したウエハの隙間に向かって、前記洗浄液を複数のノズルより水平方向に噴出することで、前記複数の隣接したウエハの隙間を広げるとともに、
前記複数のウエハの表面を前記複数のノズルより噴出される噴流と平行な向きの前記超音波を用いて洗浄する工程と、
を有する、ウエハ洗浄方法。
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