JP2022120278A - ブレード固定具及びブレードマウンタ - Google Patents

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Abstract

【課題】消耗品である切削ブレードの製造にかかる費用を低く抑えながら、被加工物に供給される切削液の量を増やすことができるブレード固定具及びブレードマウンタを提供する。【解決手段】外周面にねじ山が設けられた円柱状のボス部を有するマウントフランジに対して、開口部を有し切削液が供給された状態で使用される環状の切削ブレードを固定するためのブレード固定具であって、ボス部が挿入される開口部を有し、開口部の内周面にボス部のねじ山に対応するねじ山が設けられた環状のナットと、ボス部が挿入される開口部を有し、外径がナットよりも大きな円盤状の切削液返しプレートと、を含む。【選択図】図2

Description

本発明は、マウントフランジに対して環状の切削ブレードを固定するためのブレード固定具及びこのブレード固定具を含むブレードマウンタに関する。
半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を加工する際には、例えば、環状の切削ブレードをスピンドルに装着した切削装置が使用される。高速に回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませながら、切削ブレードと被加工物とを相対的に移動させることで、この移動の経路に沿って被加工物を切削加工(切削)できる。
ところで、回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませると、被加工物が削られ、多量の屑(切削屑)が発生する。切削屑が被加工物に付着すると、被加工物に設けられているデバイス等に不良が発生し易くなる。また、被加工物に切削屑が固着すると、後に被加工物を洗浄したとしても、被加工物から切削屑を容易には除去できない。
そこで、被加工物を切削する際には、切削ブレードや被加工物に純水等の液(切削液)を供給することで、発生する切削屑が直ちに洗い流されるようにしている。近年では、この切削液による洗浄の効果を高めるために、切削ブレードに供給される切削液を効率良く落下させて被加工物に供給される切削液の量を増やすことができる板状の構造を一体に備えた切削ブレードが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2018-148177号公報
しかしながら、切削ブレードに対して上述のような板状の構造を一体に設けると、切削ブレードの製造にかかる費用が高くなり、切削ブレードの価格が上昇する。切削ブレードは、いわゆる消耗品であり高い頻度で交換されるので、切削ブレードの価格の上昇は、被加工物の加工のコストを大きく上昇させてしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、消耗品である切削ブレードの製造にかかる費用を低く抑えながら、被加工物に供給される切削液の量を増やすことができるブレード固定具及びブレードマウンタを提供することである。
本発明の一側面によれば、外周面にねじ山が設けられた円柱状のボス部を有するマウントフランジに対して、開口部を有し切削液が供給された状態で使用される環状の切削ブレードを固定するためのブレード固定具であって、該ボス部が挿入される開口部を有し、該開口部の内周面に該ボス部のねじ山に対応するねじ山が設けられた環状のナットと、該ボス部が挿入される開口部を有し、外径が該ナットよりも大きな円盤状の切削液返しプレートと、を含み、該切削ブレードの該開口部に該ボス部が挿入された状態で該切削液返しプレートが該切削ブレード側に配置されるように、該切削液返しプレートの該開口部と該ナットの該開口部とに該ボス部が挿入されることで、該マウントフランジに該切削ブレードを固定するブレード固定具が提供される。好ましくは、該ナットと、該切削液返しプレートと、が一体に形成されている。
また、本発明の別の一側面によれば、開口部を有し切削液が供給された状態で使用される環状の切削ブレードをスピンドルに装着するためのブレードマウンタであって、円盤状のフランジ部と、該フランジ部の一方の面から突出し外周面にねじ山が設けられた円柱状のボス部と、を有し、該フランジ部の他方の面側から該スピンドルに装着されるマウントフランジと、該ボス部が挿入される開口部を有し、該開口部の内周面に該ボス部のねじ山に対応するねじ山が設けられた環状のナットと、該ボス部が挿入される開口部を有し、外径が該ナットよりも大きな円盤状の切削液返しプレートと、を含み、該切削ブレードの該開口部に該ボス部が挿入された状態で該切削液返しプレートが該切削ブレード側に配置されるように、該切削液返しプレートの該開口部と該ナットの該開口部とに該ボス部が挿入されることで、該ナットと該フランジ部との間に該切削ブレードを挟み込んで固定するブレードマウンタが提供される。好ましくは、該ナットと、該切削液返しプレートと、が一体に形成されている。
本発明の一側面にかかるブレード固定具及び別の一側面にかかるブレードマウンタは、いずれも、環状のナットと、外径がナットよりも大きな円盤状の切削液返しプレートと、を含んでいるので、消耗品である切削ブレードに対して板状の構造を設ける必要がない。よって、本発明によれば、消耗品である切削ブレードの製造にかかる費用を低く抑えながら、被加工物に供給される切削液の量を増やすことができる。
図1は、切削装置の構造を模式的に示す斜視図である。 図2は、切削ユニットの構造を模式的に示す分解斜視図である。 図3は、切削液返しプレートの機能を模式的に示す正面図である。 図4は、切削液返しプレートの機能を模式的に示す側面図である。 図5は、変形例にかかる切削ユニットの構造を模式的に示す分解斜視図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態のブレード固定具が使用される切削装置2を模式的に示す斜視図である。なお、図1では、切削装置2を構成する一部の要素が機能ブロックで表現されている。また、以下の説明で用いられるX軸方向(加工送り方向)、Y軸方向(割り出し送り方向)、及びZ軸方向(切り込み送り方向)は、互いに垂直である。
切削装置2は、各要素を支持するフレーム(不図示)を備えている。このフレームは、図1に示すように、カバー4によって覆われている。フレーム及びカバー4の内側には、板状の被加工物11を切削するための空間が形成されており、この空間内には、切削ユニット6が収容されている。切削ユニット6は、切削ユニット移動機構(不図示)に支持されており、この切削ユニット移動機構によって、Y軸方向及びZ軸方向に移動する。
被加工物11は、代表的には、シリコン等の半導体を用いて形成される円盤状のウェーハである。例えば、被加工物11の表面は、格子状に設定された分割予定ライン(ストリート)で複数の領域に区画されており、各領域には、IC(Integrated Circuit)等のデバイスが形成されている。
ただし、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等を用いて形成される基板を被加工物11として用いることもできる。同様に、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。被加工物11には、デバイスが形成されていないこともある。
切削ユニット6の下方には、被加工物11を保持できるチャックテーブル8が配置されている。チャックテーブル8は、モータを含むチャックテーブル回転機構(不図示)に連結されており、このチャックテーブル回転機構によって、Z軸方向に対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル8は、チャックテーブル移動機構(不図示)に支持されており、このチャックテーブル移動機構によって、X軸方向に移動する。
チャックテーブル8の上面の一部は、例えば、多孔質材で構成され、被加工物11を保持する保持面8aとして機能する。保持面8aは、X軸方向及びY軸方向に対して概ね平行であり、チャックテーブル8の内部に形成された吸引路(不図示)等を介して吸引源(不図示)に接続されている。保持面8aに被加工物11を載せた状態で吸引源の負圧を作用させれば、被加工物11は、この保持面8aにより吸引される。
フレーム及びカバー4の外部には、カセット支持台10が設けられている。カセット支持台10の上面には、複数の異なる高さの位置(Z軸方向の位置)にそれぞれ被加工物11を収容できるカセット12が載せられる。カセット支持台10の高さは、例えば、カセット12からカバー4の内側の空間へと被加工物11を搬送し、又は、カバー4の内側の空間からカセット12へと被加工物11を搬送する際に、カセット昇降機構(不図示)によって制御される。
カバー4の正面4aには、ユーザーインターフェースとなるタッチスクリーン(表示装置、入力装置)14が配置されている。また、カバー4の上面4bには、表示灯16が配置されている。タッチスクリーン14や表示灯16は、上述した切削ユニット6、切削ユニット移動機構、チャックテーブル回転機構、チャックテーブル移動機構、カセット昇降機構等とともに、制御ユニット18に接続される。
制御ユニット18は、例えば、処理装置と、記憶装置と、を含むコンピュータによって構成され、被加工物11の切削に必要な一連の工程に合わせて、上述した複数の要素を制御する。処理装置は、代表的には、CPU(Central Processing Unit)であり、各要素を制御するために必要な種々の処理を行う。
記憶装置は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の主記憶装置と、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含む。この制御ユニット18の機能は、例えば、記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置が動作することにより実現される。ただし、制御ユニット18の機能は、ハードウェアのみにより実現されても良い。
図2は、切削ユニット6の構造を模式的に示す分解斜視図である。切削ユニット6は、筒状のハウジング20を備えている。ハウジング20には、Y軸方向に対して概ね平行な回転軸となる円柱状のスピンドル22が収容されている。スピンドル22の先端部(一端側)は、ハウジング20の外部に露出している。スピンドル22の先端部の先端面には、ねじ穴22aが設けられている。また、スピンドル22の基端部(他端側)には、モータを含む回転機構(不図示)が連結されている。
スピンドル22の先端部には、ブレードマウンタ24を介して環状の切削ブレード26が装着される。ブレードマウンタ24は、スピンドル22の先端部に取り付けられるマウントフランジ28を含む。マウントフランジ28は、切削ブレード26を支持する円盤状のフランジ部30と、フランジ部30の円形の表面(一方の面)30aの中央部から突出する円柱状のボス部32と、を備える。
マウントフランジ28には、フランジ部30の中央部を表面30a側から裏面(他方の面)30b側に貫通するとともに、ボス部32の中央部を先端32a側から基端側(フランジ部30側)に貫通する貫通孔28aが形成されている。フランジ部30の裏面30b側からスピンドル22の先端部が貫通孔28aに挿入されることで、マウントフランジ28は、フランジ部30の裏面30b側からスピンドル22に装着される。
貫通孔28aには、ねじ34の頭を受ける環状の受け部が設けられている。よって、ボス部32の先端32a側から貫通孔28aにねじ34を挿入し、この貫通孔28aを介してスピンドル22のねじ穴22aにねじ34を締め込めば、マウントフランジ28は、スピンドル22の先端部に固定される。
フランジ部30の表面30a側の外周部には、表面30aに対して交差する方向(代表的には、表面30aに対して垂直な方向)に僅かに突出する環状の凸部30cが設けられている。凸部30cの先端面30dは、概ね平坦に形成されている。ボス部32の外周面32bの先端32a側の領域には、ねじ山が設けられている。
切削ブレード26は、例えば、金属等でなる円錐台状の基台36と、基台36の外周縁に沿って設けられた環状の切刃38と、を一体に備えた、いわゆるハブタイプの切削ブレードである。切削ブレード26の中央部(基台36の中央部)には、切削ブレード26(基台36)を厚さの方向に貫通する開口部26aが設けられている。マウントフランジ28に対して切削ブレード26を取り付ける際には、この開口部26aにボス部32が挿入される。
基台36は、円錐台の側面に相当する湾曲面(第1面)36aと、円錐台の底面に相当し、湾曲面36aの概ね反対側に位置する平坦面(第2面)(不図示)と、を有する。マウントフランジ28に対して切削ブレード26を取り付ける際には、基台36の平坦面がフランジ部30の先端面30dに接触するように、開口部26aにボス部32を挿入させる。切刃38は、例えば、ダイヤモンド等でなる砥粒がニッケル等の金属を含む結合剤によって固定された構造を有している。
ブレードマウンタ24は、マウントフランジ28に対して環状の切削ブレード26を固定する際に用いられるブレード固定具40を更に含んでいる。ブレード固定具40は、例えば、環状のナット(ナット部)42と、ナット42の外径(直径)よりも大きく、切削ブレード26の外径(直径)よりも小さな外径(直径)の円盤状の切削液返しプレート(切削液返し部)44と、を含む。ナット42と、切削液返しプレート44と、は一体に形成されている。
ナット42の中央部には、マウントフランジ28のボス部32が挿入される開口部42aが設けられている。開口部42aの内周面には、ボス部32のねじ山に対応するねじ山が形成されている。同様に、切削液返しプレート44の中央部にも、ボス部32が挿入される開口部44aが設けられている。ナット42の開口部42aと、切削液返しプレート44の開口部44aと、は互いに接続されている。なお、開口部44aの内周面には、ねじ山が設けられていても良いし、ねじ山が設けられていなくても良い。
マウントフランジ28に対して切削ブレード26を固定する際には、切削ブレード26の開口部26aにボス部32が挿入された状態で、ブレード固定具40のナット42の開口部42aと切削液返しプレート44の開口部44aとにボス部32を挿入させる。ブレード固定具40の向きは、切削液返しプレート44が切削ブレード26側に配置されるように調整される。
そして、ボス部32とブレード固定具40とを相対的に回転させて、ブレード固定具40にボス部32を締め込む。これにより、ブレード固定具40の切削液返しプレート44側が切削ブレード26の基台36の湾曲面36a側に接触し、切削ブレード26は、マウントフランジ28とブレード固定具40とで挟持される。つまり、切削ブレード26は、ナット42とフランジ部30との間に挟み込まれるようにして固定される。
図3は、切削液返しプレート44の機能を模式的に示す正面図であり、図4は、切削液返しプレート44の機能を模式的に示す側面図である。切削ユニット6には、切削ブレード26の外周部を部分的に覆うブレードカバーが設けられており、このブレードカバーには、図3に示すように、切削ブレード26の外周部に切削液21を供給できるノズル46が配置されている。
図3及び図4に示すように、例えば、切削ブレード26の側方に配置されたノズル46から切削ブレード26の外周部に位置する目標エリア21aに向けて切削液21を噴射すると、切削液21の一部は、湾曲面36aを流れて切削ブレード26の中央部に向かう。切削液返しプレート44が存在しない場合には、切削ブレード26の中央部に到達した切削液21の多くが切削ブレード26の正面側に飛散するので、切削ブレード26の切刃38と被加工物11とが接触する加工点の傍に、十分な量の切削液21が供給されない。
これに対して、本実施形態のブレード固定具40は、ナット42とともに、ナット42よりも大きな外径の円盤状の切削液返しプレート44を含んでいる。よって、切削ブレード26の中央部に到達した切削液21は、切削液返しプレート44により跳ね返されて、加工点の傍に落下する。これにより、被加工物11の加工点の傍に供給される切削液21の量を増やして、被加工物11への切削屑の付着及び固着を防止できる。
以上のように、本実施形態のブレード固定具40(及びブレードマウンタ24)は、環状のナット42と、外径がナット42よりも大きな円盤状の切削液返しプレート44と、を含んでいるので、消耗品である切削ブレード26に対して、切削液返しプレート44に相当する板状の構造を設ける必要がない。よって、消耗品である切削ブレード26の製造にかかる費用を低く抑えながら、被加工物11に供給される切削液21の量を増やすことができる。
更に、本実施形態では、消耗品である切削ブレード26から切削液返しプレート44が分離されているので、切削ブレード26と切削液返しプレート44とが一体に形成されている場合のように、切削ブレード26とともに切削液返しプレート44を廃棄する必要がない。つまり、切削液返しプレート44を繰り返し用いることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、ナット42と、切削液返しプレート44と、を一体に備えるブレード固定具40を例示したが、ナット42と、切削液返しプレート44と、は分離されていても良い。また、マウントフランジ28の裏面30b側に、追加の切削液返しプレートが設けられても良い。
更に、本発明のブレード固定具は、いわゆるワッシャータイプの切削ブレードをマウントフランジに固定する際にも用いられ得る。図5は、変形例にかかる切削ユニット106の構造を模式的に示す分解斜視図である。なお、以下では、上述した実施形態の切削ユニット6と共通の要素に同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
スピンドル22の先端部には、ブレードマウンタ124を介して環状の切削ブレード126が装着される。ブレードマウンタ124は、スピンドル22の先端部に取り付けられるマウントフランジ128を含む。マウントフランジ128は、スピンドル22の先端部に固定される固定マウント130と、固定マウント130に取り付けられた切削ブレード126を押さえる押さえフランジ132と、で構成されている。
固定マウント130は、切削ブレード126を支持する円盤状のフランジ部134と、フランジ部134の円形の表面(一方の面)134aの中央部から突出する円柱状のボス部136と、を備える。固定マウント130には、フランジ部134の中央部を表面134a側から裏面(他方の面)134b側に貫通するとともに、ボス部136の中央部を先端136a側から基端側(フランジ部134側)に貫通する貫通孔130aが形成されている。
フランジ部134の裏面134b側からスピンドル22の先端部が貫通孔130aに挿入されることで、マウントフランジ128の固定マウント130は、フランジ部134の裏面134b側からスピンドル22に装着される。貫通孔130aには、ワッシャー138を受ける環状の受け部が設けられている。よって、貫通孔130aにワッシャー138を配置し、このワッシャー138を介してスピンドル22のねじ穴22aにねじ140を締め込めば、固定マウント130は、スピンドル22の先端部に固定される。
フランジ部134の表面134a側の外周部には、表面134aに対して交差する方向(代表的には、表面134aに対して垂直な方向)に僅かに突出する環状の凸部134cが設けられている。凸部134cの先端面134dは、概ね平坦に形成されている。ボス部136の外周面136bの先端136a側の領域には、ねじ山が設けられている。
切削ブレード126は、ダイヤモンド等でなる砥粒が、金属、樹脂、セラミックス等の結合剤によって固定された構造を持つ環状の切刃によって構成される、ワッシャータイプの切削ブレードである。つまり、切削ブレード126の中央部には、切削ブレード126を厚さの方向に貫通する円形の開口部126aが設けられている。固定マウント130に対して切削ブレード126を取り付ける際には、切削ブレード126の一方の面をフランジ部134の先端面134dに接触させるように、この開口部126aにボス部136が挿入される。
固定マウント130に切削ブレード126が取り付けられた状態で、固定マウント130には、押さえフランジ132が取り付けられる。押さえフランジ132は、例えば、金属等を用いて円錐台状に形成されており、円錐台の側面に相当する湾曲面(第1面)132aと、円錐台の底面に相当し、湾曲面132aの概ね反対側に位置するする平坦面(第2面)132bと、を有している。
押さえフランジ132の中央部には、押さえフランジ132を厚さの方向に貫通する開口部132cが設けられている。固定マウント130に対して押さえフランジ132を取り付ける際には、この開口部132cにボス部136が挿入される。固定マウント130に切削ブレード126が取り付けられた状態で、更に押さえフランジ132を固定マウント130に取り付けると、押さえフランジ132の平坦面132bが切削ブレード126の他方の面に接触する。
ブレードマウンタ124は、マウントフランジ128に対して環状の切削ブレード126を固定する際に用いられるブレード固定具142を更に含んでいる。ブレード固定具142は、例えば、環状のナット(ナット部)144と、ナット144の外径(直径)よりも大きく、切削ブレード126の外径(直径)よりも小さな外径(直径)の円盤状の切削液返しプレート(切削液返し部)146と、を含む。ナット144と、切削液返しプレート146と、は一体に形成されている。
ナット144の中央部には、固定マウント130のボス部136が挿入される開口部144aが設けられている。開口部144aの内周面には、ボス部136のねじ山に対応するねじ山が形成されている。同様に、切削液返しプレート146の中央部にも、ボス部136が挿入される開口部146aが設けられている。ナット144の開口部144aと、切削液返しプレート146の開口部146aと、は互いに接続されている。なお、開口部146aの内周面には、ねじ山が設けられていても良いし、ねじ山が設けられていなくても良い。
マウントフランジ128に対して切削ブレード126を固定する際には、切削ブレード126の開口部126aと押さえフランジ132の開口部132cとにボス部136が挿入された状態で、ブレード固定具142のナット144の開口部144aと切削液返しプレート146の開口部146aとにボス部136を挿入させる。ブレード固定具142の向きは、切削液返しプレート146が切削ブレード126側(押さえフランジ132側)に配置されるように調整される。
そして、ボス部136とブレード固定具142とを相対的に回転させて、ブレード固定具142にボス部136を締め込む。これにより、ブレード固定具142の切削液返しプレート146側が押さえフランジ132の湾曲面132a側に接触し、切削ブレード126は、固定マウント130と押さえフランジ132とで挟持される。つまり、切削ブレード126は、ナット144とフランジ部134との間に挟み込まれるようにして固定される。
なお、このブレード固定具142において、ナット144と、切削液返しプレート146と、は分離されていても良い。また、固定マウント130の裏面134b側に、追加の切削液返しプレートが設けられても良い。
その他、上述の実施形態及び変形例にかかる構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 :切削装置
4 :カバー
4a :正面
4b :上面
6 :切削ユニット
8 :チャックテーブル
8a :保持面
10 :カセット支持台
12 :カセット
14 :タッチスクリーン(表示装置、入力装置)
16 :表示灯
18 :制御ユニット
20 :ハウジング
22 :スピンドル
22a :ねじ穴
24 :ブレードマウンタ
26 :切削ブレード
26a :開口部
28 :マウントフランジ
28a :貫通孔
30 :フランジ部
30a :表面(一方の面)
30b :裏面(他方の面)
30c :凸部
30d :先端面
32 :ボス部
32a :先端
32b :外周面
34 :ねじ
36 :基台
36a :湾曲面(第1面)
38 :切刃
40 :ブレード固定具
42 :ナット(ナット部)
42a :開口部
44 :切削液返しプレート(切削液返し部)
44a :開口部
46 :ノズル
106 :切削ユニット
124 :ブレードマウンタ
126 :切削ブレード
126a :開口部
128 :マウントフランジ
130 :固定マウント
130a :貫通孔
132 :押さえフランジ
132a :湾曲面(第1面)
132b :平坦面(第2面)
132c :開口部
134 :フランジ部
134a :表面(一方の面)
134b :裏面(他方の面)
134c :凸部
134d :先端面
136 :ボス部
136a :先端
136b :外周面
138 :ワッシャー
140 :ねじ
142 :ブレード固定具
144 :ナット(ナット部)
144a :開口部
146 :切削液返しプレート(切削液返し部)
146a :開口部
11 :被加工物
21 :切削液
21a :目標エリア

Claims (4)

  1. 外周面にねじ山が設けられた円柱状のボス部を有するマウントフランジに対して、開口部を有し切削液が供給された状態で使用される環状の切削ブレードを固定するためのブレード固定具であって、
    該ボス部が挿入される開口部を有し、該開口部の内周面に該ボス部のねじ山に対応するねじ山が設けられた環状のナットと、
    該ボス部が挿入される開口部を有し、外径が該ナットよりも大きな円盤状の切削液返しプレートと、を含み、
    該切削ブレードの該開口部に該ボス部が挿入された状態で該切削液返しプレートが該切削ブレード側に配置されるように、該切削液返しプレートの該開口部と該ナットの該開口部とに該ボス部が挿入されることで、該マウントフランジに該切削ブレードを固定するブレード固定具。
  2. 該ナットと、該切削液返しプレートと、が一体に形成されている請求項1に記載のブレード固定具。
  3. 開口部を有し切削液が供給された状態で使用される環状の切削ブレードをスピンドルに装着するためのブレードマウンタであって、
    円盤状のフランジ部と、該フランジ部の一方の面から突出し外周面にねじ山が設けられた円柱状のボス部と、を有し、該フランジ部の他方の面側から該スピンドルに装着されるマウントフランジと、
    該ボス部が挿入される開口部を有し、該開口部の内周面に該ボス部のねじ山に対応するねじ山が設けられた環状のナットと、
    該ボス部が挿入される開口部を有し、外径が該ナットよりも大きな円盤状の切削液返しプレートと、を含み、
    該切削ブレードの該開口部に該ボス部が挿入された状態で該切削液返しプレートが該切削ブレード側に配置されるように、該切削液返しプレートの該開口部と該ナットの該開口部とに該ボス部が挿入されることで、該ナットと該フランジ部との間に該切削ブレードを挟み込んで固定するブレードマウンタ。
  4. 該ナットと、該切削液返しプレートと、が一体に形成されている請求項3に記載のブレードマウンタ。
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