JP2018524809A - 一体本体構造をもつドアを有するウエハ搬送器 - Google Patents

Abstract

正面開口式ウエハ搬送器が、容器部分を備える。容器部分は、上壁、底壁、１対の側壁、後壁、および後壁の反対側にドアフレームを備え、ドアフレームが、正面開口を画成し、ドアが、ドアフレームに取外し可能に収容されて、正面開口を閉鎖する。ドアは、単体構造と、最小限の容積を有する１つまたは複数の自動インターフェース受入機構を備える実質的に平滑な外面とを有し、それによって、ウエハ搬送器が使用されるとき、ウエハ搬送器のドアとＥＦＥＭとの間に捕捉され得る酸素の量を最小限に抑えることができる。
【選択図】図５

Description

本願は、２０１５年６月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／１７５８３４号の優先権を主張するものであり、その出願の全体が、あらゆる点で参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本開示は、一般にウエハ搬送器に関し、より詳細にはそのようなウエハ搬送器のドアに関する。

半導体ウエハは、加工に際し多数のステップを経る。これは、通常、加工のために作業場または設備間で複数のウエハを移動させることを伴う。半導体ウエハは、繊細であり、物理的接触または衝撃により、また静電気によって損傷され易い。さらに、半導体製造工程は、微粒子や化学物質による汚染に対して極度に敏感である。したがって、ウエハへの汚染による悪影響を低減するための方策として、汚染物質の発生を最小限に抑え、容器の外部の汚染物質からウエハを隔離するために、専用の容器が開発されてきた。これら容器は、通常、容器本体とのドアの密封性を実現するためにガスケッティングまたは他の手段を有する取外し可能なドアを備える。代表的な容器には、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ：正面開口式一体型格納容器）、ＦＯＳＢ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｈｉｐｐｉｎｇ ｂｏｘ：正面開口式運搬容器）、およびＭＡＣ（Ｍｕｌｔｉ−ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃａｒｒｉｅｒ：多用途搬送器）が含まれ、それらでは、ドアが、容器の正面開口を閉鎖する。

半導体の寸法がより小さくなり、すなわち、単位面積当たりの回路の数が増加してきているので、それに従い、微粒子の形の汚染物質がより問題を起こすようになってきている。回路を壊す恐れのある微粒子の大きさが、減少してきており、分子レベルに近付きつつある。したがって、半導体ウエハの製造、加工処理、輸送、および保管の全ての段階において、より良好な微粒子の制御が望ましい。さらに、回路の幾何学的形状がより小さくなるに従い、低酸素環境でウエハを加工することが重要になる。

酸素は、たとえばＦＯＵＰなどのウエハ搬送器内では不活性ガスパージを用いて抑制し、同様に不活性ＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｍｏｄｕｌｅ：装置正面端部モジュール）内では低酸素環境を維持することによって抑制することができる。しかし、図１を参照すると、既知のＦＯＵＰドアの構造方式に起因して、酸素が、ＦＯＵＰドアカバー１０と基盤１２との間に形成されるラッチング機構６を収容する空洞２内に、捕捉されるようになり得る。したがって、ドッキングされたＦＯＵＰのドアがロードポートによって取り外されるとき、捕捉されていた酸素が漏れ出し得、ＥＦＥＭ内の酸素濃度を一時的に増加させ、その結果、回路形状を損傷する可能性がある。

本開示は、一般にウエハ搬送器に関し、より詳細にはそのようなウエハ搬送器の扉に関する。一例示的実施形態では、正面開口式ウエハ搬送器が、上壁、底壁、１対の側壁、後壁、および後壁の反対側にドアフレームを備える容器部分であって、ドアフレームが、正面開口を画成する、容器部分と、ドアフレームに取外し可能に収容されて、正面開口を閉鎖するドアとを具備する。ドアは、単体構造と、ウエハ搬送器が使用されるとき、ウエハ搬送器とＥＦＥＭとの間に捕捉され得る酸素の量を最小限に抑えることができる実質的に平滑な外面とを有する。

別の例示的実施形態では、ウエハ容器が、正面開口を有する容器部分と、容器部分と封止的に係合するように構成されたドアとを備える。ドアは、単体構造を有し、実質的に平坦な外面と、内面とを備え、外面は、１つまたは複数の陥凹式の自動インターフェース機構を備え、内面は、該面に形成された１つまたは複数の陥凹を備える。ウエハ容器は、ドアの周縁を廻って延在するガスケットさらに備え、ドアが容器部分の正面開口に収容されたとき、ガスケットが、容器部分と係合して容器部分を密閉式に封止する。

さらに別の例示的実施形態では、ウエハ搬送器と、ドアを有するＥＦＥＭとの間に捕捉される酸素を最小限に抑える方法が、ＥＦＥＭの開口に隣接するロードポート上のウエハ搬送器をドッキングするステップと、ＥＦＥＭのドアを開くステップと、ウエハ搬送器の容器部分からドアを取り外すステップとを含む。ウエハ搬送器は、容器部分およびドアを備える。ドアは、単体構造を有し、外面および内面を備える。外面は、実質的に平坦であり、１つまたは複数の陥凹式の自動インターフェース機構を備える。内面は、ドアに構造的補強を行う１つまたは複数のリブを備える。陥凹式の自動機構を有する実質的に平坦な外面は、ウエハ搬送器とＥＦＥＭとの間に捕捉される、電子回路を損傷する恐れのある酸素および他の気体を最小限に抑える。ドアは、機械的ラッチング機構を必要としない。

上記の概要は、本開示に独自の革新的特徴のいくつかを容易に理解するために示されたものであり、完全な説明を意図するものではない。本開示の完全な理解は、明細書、特許請求の範囲、図面、および要約の全てを全体的に把握することによって、得ることができる。

本開示は、添付図面と併せて、以下の様々な例示的実施形態の説明を考察することによって、より完全に理解されるであろう。

カバーおよび基盤を備えるドアを有する既知のＦＯＵＰの透視図である。 本開示の実施形態によるＦＯＵＰの透視図である。 本開示によるＦＯＵＰのドアの正面図である。 本開示の実施形態による図３に示されたＦＯＵＰのドアの後視図である。 本開示の実施形態による図３に示されたＦＯＵＰのドアの後視図である。 図４Ｂに示されたＦＯＵＰのドアの後視分解組立図である。 ＥＦＥＭと連係しているウエハ搬送器の概略図である。 本開示の実施形態による、ウエハ搬送器とＥＦＥＭとの間に捕捉される酸素を最小限に抑えるための工程ステップを示す図である。

本開示は、様々な実施形態および代替形態によっており、それらの具体的内容が、例として図面に示されており、以降詳細に説明される。しかし、その意図は、本開示の態様を、説明される特定の例示的実施形態に限定することではないことを理解されたい。逆に、その意図は、本開示の主旨および範囲に含まれる全ての変更形態、同等形態、および代替形態を包含することにある。

本明細書および添付特許請求の範囲で使用されるとき、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文意上別途明示されない限り、複数の指示対象を含むものとする。本明細書および添付特許請求の範囲で使用されるとき、用語「ｏｒ」は、文意上別途明示されない限り、一般に、「ａｎｄ／ｏｒ」を含む意味で用いられるものとする。

以下の詳細な説明は、図面を参照して読むべきであり、それら図面では、異なる図面における同様な要素には同一の番号が付されている。詳細な説明および図面は、例示的実施形態を示し、本発明の範囲を限定するものではない。なお、図面は必ずしも正確な縮尺に従っていない。示される例示的実施形態は、単なる例としてのものである。いかなる例示的実施形態で選ばれた特徴でも、明らかに反論されていない限り、別の実施形態に組み込むことができる。

図２は、例示的ウエハ容器２０を示す。図２に示されたウエハ容器２０は、ＦＯＵＰである。本明細書に記載の実施形態は、ＦＯＵＰとの関連で説明されているが、本明細書に開示される概念の多くが、他のウエハ容器、より具体的には他の正面開口式ウエハ容器に適用可能であり得ることが当業者には広く理解されるであろう。

図２に示されるように、ウエハ容器は、容器部分２２およびドア２４を備える。容器部分は、ロボティックフランジ３０を有する天板２６と、キネマティックカップリングプレート（図示せず）を有する底部３２と、左側面３４と、右側面３６と、多数の半導体ウエハを支持するウエハ棚４６を有する開放内部４４に通じるドア開口４２を画成するドアフレーム４０とを備える。ドア２４は、容器部分２２と係合したとき、ウエハ容器２０内を密閉封止環境に維持するために、容器部分２２のドアフレーム４０と封止式に係合するように構成されている。１対の側方把手２８を、容器２０を人が取り上げて手で移動させることができるように、容器部分２２の左右の側面３４、３６に設けることができる。

ウエハ容器２０は、様々な熱可塑性ポリマー材料、より具体的には粒子の脱落を最小限に抑えるように設計された熱可塑性ポリマーから製作することができる。場合によっては、ウエハ容器２０は、電子バリア材または静電気散逸材を備え得る。全体でないとしても部分的にウエハ容器２０を射出成型することができる。

図３は、例示的ドア２４の正面拡大図を示す。ドア２４は、射出成型または機械加工されることができ、容器部分２２と同じ材料または異なる材料から形成することができる。本開示の様々な実施形態によれば、ドア２４は、ＦＯＵＰがロードポート上でドッキングされたとき、ウエハ容器ドア２４とＥＦＥＭとの間に捕捉され得る酸素の量を最小限に抑えるように構成された実質的に平坦または平滑な外面５０を備える単体の一体本体構造を有する。ドア２４の外面５０は、自動装置と接続するために必要になる自動装置インターフェース機構のみを備える。例示的な自動装置インターフェース機構には、キーホール５４およびドアピンソケット５６が含まれる。キーホール５４は、ＳＥＭＩ規格のキーと連係可能なように形成され、ドアピンソケット５６は、ＳＥＭＩ規格のドアピンと連係可能なように形成される。平坦面が、キーホール５４およびソケット５６を取り巻いて、ドアの外面５０がＳＥＭＩ規格の真空カップと接続することを可能にする。

自動装置インターフェース機構５４、５６は、自動装置と接続するのに必要な最小限の容積を実現するように、ドア２４の外面５０に形成される。自動装置インターフェース機構５４、５６は、旋削加工または中ぐり加工によってドアから母材を取り除くことによって形成することができ、またはドア２４を射出成型する際に形成することができる。場合によっては、キーホール５４は、孔の中でＳＥＭＩ規格のキーを回転させることができるように、ドアの裏側からくり抜かれる。キーホールの裏側は、本明細書でより詳細に説明されるが、キャップまたはプラグを備え得る。実質的に平坦または平滑な外面５０を形成し、ドア２４の外面５０に形成される自動装置機構の容積を最小限に抑えることによって、ウエハ容器２０がロードポート上でドッキングされたときにウエハ容器２０のドア２４とＥＦＥＭとの間に捕捉されることになり得る酸素および他の気体の体積を減少させることができる。捕捉される酸素および他の気体の量を最小限に抑えることによって、ドア２４がウエハ容器２０から取り外されるときにＥＦＥＭ内に放出され得る酸素および他の気体の量が低減する。

再び図３を参照すると、一部の実施形態では、本明細書でより詳細に説明されるが、ドア２４は、ドア周縁６４を廻って分布する複数の磁石６０を備え得、その磁石６０は、ドア２４を容器部分２２に固定するために使用することができる磁気ラッチングシステムの一部を形成する。容器部分２２が、ドア周縁６４を廻って設けられた磁石６０と相互に作用するように構成された、対応する数の磁石または鉄含有機構を備え得る。場合によっては、磁石６０は、ドア周縁６４に設けられた個々のポケットまたはスロット６６に収容される。

図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、本開示の異なる実施形態によるドア２４の後視図を示す。図４Ａは、ウエハクッションが備えられていないドア２４の実施形態を示し、一方、図４Ｂは、ウエハクッション７２がドア２４の後面７４に設けられているドア２４の実施形態を示す。図４Ａおよび４Ｂのそれぞれに示されているように、ドアの空洞は除去されており、複数の陥凹７８がドアの後面７４に形成されている。ある場合には、陥凹７８は、旋削加工または中ぐり加工などによって、ドアの後面から母材を取り除くことによって形成することができる。別の場合には、陥凹７８は、ドアの射出成型に際して形成することができる。陥凹７８は、１つまたは複数のリブ８２を形成する。

リブ８２は、ドア２４を構造的に補強し、ドアがゆがむ可能性を最小限に抑える。一部の実施形態では、図４Ａおよび４Ｂに示されるように、リブ８２は、ドア２４の中央８６から外に向かって半径方向に延在し、スポークまたは荷馬車の車輪の形状を有するように、陥凹７８によって形成される。これは、一つの例に過ぎない。陥凹７８およびリブ８２が他の形状も有し得ることは一般に理解されるであろう。たとえば、複数の陥凹７８およびリブ８２が、ドア２４の後面７４に沿う挌子を形成してよい。他の例では、陥凹７８およびリブ８２が、ドア２４の後面７４に沿って水平方向または垂直方向に延在してもよい。さらに別の例では、陥凹７８およびリブ８２が、同心円を形成してもよい。場合によっては、図示のように、ドアは、また、機械的ラッチング機構も備えない。

一部の実施形態では、図４Ｂに示されるように、複数のウエハ係合部分８４を備えるウエハクッション７２を、ドア２４の後面７４に設けることができる。場合によっては、ウエハクッション７２は、ドアの後面７４に形成された陥凹に収容され保持される。ウエハクッション７２は、スナップ嵌め、圧入、締まり嵌め、または他の保持手段によって、ドア２４の後面７４に保持することができる。図４Ｂに示されるように、ウエハクッション７２は、ドア２４の上部８３からドア２４の底部８５まで延在し、ドア２４の左側面９０と右側面９２とに対して中央に配置される。

図５は、図４Ｂに示されたドア２４の分解組立図である。ドア２４のいくつかの追加の特徴が、図５でより容易に見られる。このドア２４は、ドア２４の周縁を廻って延在するシール１０２と、先に図３を参照して言及した複数の磁石６０を備える。やはり図５で容易に見られるのは、本明細書に開示された、ドア２４の外面に形成された１つまたは複数の自動インターフェース機構（たとえば５４）の裏側を封止し、蓋をし、または他の方法で閉鎖するために使用することができる１つまたは複数のプラグ１０６またはカバーである。一部の実施形態では、図５に見ることができるように、ドアはドア空洞を備えず、機械的ラッチング機構も備えない。ドア空洞を除去することによって、やはり、ドアに捕捉されることになる酸素の量を最小限に抑えることができる。ドアは、また、機械的ラッチング機構も備えない。その代わりに、複数の磁石６０が、ドア２４を容器本体に固定するために使用される。

図５に示されるように、ドア２４は、ドアの周縁に隣接して内向きにドアに延在するシール収容溝内に保持された、ときにはガスケットとも呼ばれるシール１０２を備え得る（図示せず）。シール収容溝は、ドアがドアフレームに収容されたとき、容器部分の内部に面する。溝は、一般に、底部座面、２つの対向する側面、およびシール１０２を溝内に保持するように構成された上側縁部分または肩部を有するチャネルとして構成される。多くの場合、シール１０２は、４０〜８０デュロメーターのショアーＡ硬度を有し得る熱可塑性または熱硬化性エラストマーから形成される。シール１０２は、ドア２４が容器部分と係合されたとき、ウエハ搬送器内に密閉封止環境を維持するのに役立つ。

シール１０２に加えて、ドア２４は、ドアの周縁を廻って分布された複数の磁石要素６０によって形成される磁気ラッチングシステムを備え得る。各ドア側面は、１つだけの磁気要素または複数の磁気要素６０を備え得る。磁気要素６０は、当業者には既知の様々な磁気材料を組み入れることができ、容器部分に設けられた対応する磁気要素または鉄製の相手部品と相互に作用して、ドア２４をドアフレーム内に固定することができ、それによって、ウエハ容器を閉鎖し効果的に封止する。さらに、少なくとも一部の磁気要素６０は、磁気要素の少なくとも一部分の周りに鉄製の遮蔽体を備え、それによって、磁場が望ましくない方向に放射されるのを遮断または防止し、磁気エネルギーを別の方向、たとえば容器部分に設けられた対応する磁気要素などに向けて集中させることができる。場合によっては、図示のように、ドア２４の上部１１０、底部１１２、左側面１１４、および右側面１１６のそれぞれが、２つ以上の磁気要素６０を備える。場合によっては、磁気要素６０は、ドア２４の周縁を廻って互いに等距離で離隔配置してもよいが、これは必須ではない。別の場合には、たとえば、図示のように、磁気要素６０は、ドア２４の上部１１０および底部１１２それぞれに沿って中央に来るように寄せ合わせ、ドア２４の側面１１４、１１６に沿って互いに等距離で離隔配置してもよい。

磁気要素６０は、磁気要素６０を収容し保持するように寸法設定された複数の対応するチャネルまたはスロット１０８に収容することができる。磁気要素６０は、カバー（図示せず）によってスロット１０８内に固定することができる。適切な固定法の例には、磁気要素６０を覆おう所定位置に入れたカバーをスナップ嵌め、レーザ溶接、または超音波溶接することを含めることができる。磁気要素６０を組み込んだドア２４は、ＳＥＭＩ規格のロードポートによって開放することができる。

図６は、ＥＦＥＭ１２８に隣接するロードポート１２４上でドッキングされたウエハ搬送器１２０を示す概略図である。本明細書に説明されるように、ウエハ搬送器は、たとえばＦＯＵＰ、ＦＯＳＢ、またはＭＡＣなど、いかなる正面開口式ウエハ搬送器でもよい。ウエハ搬送器１２０がロードポート１２４上でドッキングされたとき、ウエハ搬送器のドア１３０とＥＦＥＭのドア１３２との間に小さな間隙が存在し得る。酸素および／または他の気体がこの間隙内に捕捉され得る。捕捉され得る酸素および他の気体の量を最小限に抑えるために、ウエハ搬送器１２０のドア１３０は、様々な実施形態によって本明細書で説明されたように、単体構造を有し、ＥＦＥＭに面して実質的に平坦または平滑な外面を有するように構成されている。ドア１３０の単体構造に加えて、最小限の容積を有する陥凹式の自動機構を備える実質的に平坦な外面を有することによって、ウエハ搬送器とＥＦＥＭとの間に捕捉される酸素を最小限に抑えることができ、それによって、ＥＦＥＭ内に含まれる電子回路への損傷の可能性を防止する。

図７は、本開示の実施形態による、ウエハ搬送器とＥＦＥＭとの間に捕捉される酸素を最小限に抑えるための工程ステップ２０２、２０６、および２１０を含む方法２００の概要を記述する。使用に際し、ウエハ搬送器をロードポート上でドッキングし（ブロック２０２）、ＥＦＥＭのドアを開く（ブロック２０６）。次に、ドアをＳＥＭＩ規格の自動装置によってウエハ搬送器から取り外して、加工のために、ＥＦＥＭが、ウエハ搬送器に入っている半導体ウエハにアクセスすることを可能にする（ブロック２１０）。ウエハ搬送器とＥＦＥＭとの間に捕捉され得る酸素および他の気体の量を最小限に抑えることができる。酸素の捕捉が最小限であることは、ＥＦＥＭの方へ外に向く外面が実質的に平坦または平滑なドア、およびドアの外面に形成された容積が最小限の自動装置機構に帰することができる。捕捉される酸素および他の気体の量を最小限に抑えることによって、ドアがウエハ容器から取り外されるときにＥＦＥＭ内に放出され得る酸素および他の気体の量が低減される。

このように、本開示のいくつかの例示的実施形態を説明してきたが、当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲を逸脱することなく、さらに別の実施形態を創出し使用することができることを容易に理解するであろう。本文書によって扱われた本開示の多数の利点が、前述の説明において言及されている。ただし、本開示は、多くの点で、単なる例示であることを理解されたい。細部、特に形状、寸法、および部品の配置に関し、本開示の範囲を逸脱することなく変更を加えることができる。本開示の範囲は、当然、添付特許請求の範囲が表現されている文言において定義される。

Claims (18)

1. 上壁、底壁、１対の側壁、後壁、および前記後壁の反対側にドアフレームを備える容器部分であり、前記ドアフレームが正面開口を画成する、容器部分と、
   前記ドアフレームに取外し可能に収容されて前記正面開口を閉鎖するドアであり、単体構造を有し、前記正面開口面から外方向に向く実質的に平滑な面を備えるドアと
   を具備する正面開口式ウエハ搬送器であって、
   前記ドアが、前記ウエハ搬送器と装置正面端部モジュールとの間に捕捉される酸素を最小限に抑える、正面開口式ウエハ搬送器。
2. 前記ドアが、前記ドアの前記外面に形成された少なくとも１つの自動インターフェース機構をさらに備える、請求項１に記載のウエハ搬送器。
3. 前記少なくとも１つの自動インターフェース機構が、前記ドアの前記外面から陥凹している、請求項２に記載のウエハ搬送器。
4. 前記少なくとも１つの自動インターフェース機構がキーホールである、請求項２に記載のウエハ搬送器。
5. 前記少なくとも１つの自動インターフェース機構がドアピンソケットである、請求項２に記載のウエハ搬送器。
6. 前記ドアが、前記ドアの内面に形成された複数のリブを備える、請求項１に記載のウエハ搬送器。
7. 前記複数のリブが、前記ドアの中央部分から外に向かって半径方向に延在する、請求項６に記載のウエハ搬送器。
8. 前記ドアの周縁を廻って延在するエラストマー系シールをさらに備え、前記ドアが前記ドアフレームに収容されたとき、前記エラストマー系シールが、前記ドアフレーム上の構造体に係合して、前記容器部分を密閉式に封止する、請求項１に記載のウエハ搬送器。
9. 前記ドアの後ろ側に配置されたウエハクッションをさらに備える、請求項１に記載のウエハ搬送器。
10. ドア周縁を廻って分布し、前記ドアフレームの内側周縁を廻って設けられた対応する要素と相互に作用するように構成された複数の磁石をさらに備える、請求項１に記載のウエハ搬送器。
11. 前記ドアが、機械的ラッチング機構を備えない、請求項１から１０のいずれか一項に記載のウエハ搬送器。
12. 正面開口を有する容器部分と、
    前記容器部分と封止的に係合するように構成されたドアであって、単体構造を有し、前記正面開口から外方向に向く実質的に平坦な第１の面、および反対側の第２の面を備えるドアであり、前記第１の面が、１つまたは複数の陥凹式の自動インターフェース機構を備え、前記第２の面が、該面に形成された１つまたは複数の陥凹を備える、ドアと、
    前記ドアの周縁を廻って延在するガスケットであって、前記ドアが前記容器部分の前記正面開口に収容されたとき、前記容器部分と係合して、前記容器部分を密閉式に封止するガスケットと
    を具備するウエハ容器。
13. 前記ドアの前記第２の面に形成された前記陥凹が、複数のリブを形成する、請求項１２に記載のウエハ容器。
14. 前記リブが、前記ドアの中央から外に向かって半径方向に延在する、請求項１３に記載のウエハ容器。
15. 前記１つまたは複数の自動インターフェース機構がキーホールを備える、請求項１２に記載のウエハ容器。
16. 前記１つまたは複数の自動インターフェース機構がドアピンソケットを備える、請求項１２に記載のウエハ容器。
17. 前記ドアが、機械的ラッチング機構を備えない、請求項１２から１６のいずれか一項に記載のウエハ搬送器。
18. ウエハ搬送器と、ドアを有する装置正面端部モジュールとの間に捕捉される酸素を最小限に抑える方法であって、
    前記装置正面端部モジュールの開口に隣接するロードポート上でウエハ搬送器をドッキングするステップであって、前記ウエハ搬送器が、容器部分およびドアを備え、前記ドアが、単体構造を有し、第１の面および第２の面を備え、前記第１の面が、実質的に平坦であり、前記装置正面端部モジュールの前記開口の方に面しており、１つまたは複数の陥凹式の自動インターフェース機構を備え、前記第２の面が、前記ドアに構造的補強を行う１つまたは複数のリブを備える、ステップと、
    前記装置正面端部モジュールの前記ドアを開くステップと、
    前記ウエハ搬送器の前記容器部分から前記ドアを取り外すステップと
    を含む方法。

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