JP4347119B2 - Double-side coating method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、試料面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための両面コーティング方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a double-sided coating method and apparatus for forming a coating film by spraying a liquid coating material on a sample surface.

MEMS(マイクロエレクトロメカニカルマシン)や半導体製造のフォトリソグラフィプロセス等においては、試料面にレジストを塗布する工程があり、その場合に適用される方法にはスピンコート法やスプレーコート法などがある。いずれの方法においても、レジストを塗布するには表裏で2回、塗布工程を繰り返すことが必要であった。   In a photolithography process or the like for MEMS (micro electro mechanical machine) or semiconductor manufacturing, there is a step of applying a resist to a sample surface, and a method applied in that case includes a spin coating method or a spray coating method. In either method, it is necessary to repeat the coating process twice on the front and back sides in order to apply the resist.

これに対して、本件出願人は先に両面塗布装置を開発し、両面塗布の途を開いた(特開平7−130642号、特許第3437995号)。しかしながら従来の両面塗布方式では、液状のレジストを回転中心部に設けたノズルから回転している試料面に噴射し、付着した液状のレジストを遠心力によって中心から周縁方向へ拡げ、所望の膜厚を得るという方法を取っていたため、幾つかの問題があった。   On the other hand, the present applicant first developed a double-sided coating apparatus and opened the way for double-sided coating (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-130642, Japanese Patent No. 3437995). However, in the conventional double-side coating method, a liquid resist is sprayed onto a rotating sample surface from a nozzle provided at the center of rotation, and the adhered liquid resist is spread from the center to the peripheral direction by centrifugal force to obtain a desired film thickness. There were some problems because of the way of getting.

重要な問題は、下側ノズルが、回転ヘッドを駆動するモーター軸に通した直管として設けられており、管の内径を大きくできないという制約に基づくものである。この制約のため、圧力をかけてレジストを圧送しても噴出力が弱く、試料が大きくなると裏面全面に行き渡らず、例えば或る例では試料直径2.5〜3インチ程度が限界となっていた。また、管端のノズルから噴出するレジストを試料裏面の全面に行き渡らせるために大量のレジストを必要とすることになっていた。レジストが放射状に流れる傾向となり、全面に行き渡るまでに相当の無駄を生じたからである。   The important problem is based on the restriction that the lower nozzle is provided as a straight pipe passing through the motor shaft that drives the rotary head, and the inner diameter of the pipe cannot be increased. Due to this restriction, the jet power is weak even when pressure is applied and the resist is pumped, and when the sample becomes large, it does not reach the entire back surface. For example, in some cases, the sample diameter is about 2.5 to 3 inches. . Also, a large amount of resist is required to spread the resist ejected from the nozzle at the tube end over the entire back surface of the sample. This is because the resist tends to flow in a radial manner, and considerable waste is caused until the resist reaches the entire surface.

試料裏面の中心にノズルを配置せざるを得ないという発明構成上の問題は改良の余地に乏しいものであった。例えば、ノズルを直管からクランク状に曲げることによりノズルを中心以外の位置に変えることも可能であるが、回転ヘッドを交換する必要性に対して障害となり、ノズルを曲げる構成を取り得ない。さらに中心噴出のノズルであることによるマイナス要因として、ハードディスクの円盤など中心部に穴の開いた試料に対してはコーティングが不可能であるという事実がある。   The problem of the invention configuration that the nozzle has to be arranged at the center of the back surface of the sample has little room for improvement. For example, it is possible to change the nozzle to a position other than the center by bending the nozzle from a straight pipe into a crank shape, but it becomes an obstacle to the necessity of replacing the rotary head, and a configuration for bending the nozzle cannot be taken. Further, as a negative factor due to the central ejection nozzle, there is a fact that coating is impossible for a sample having a hole in the central part such as a disk of a hard disk.

特開平4−118073号Japanese Patent Laid-Open No. 4-118073 特開平7−130642号JP-A-7-130642

本発明は前記の点に着目してなされたものであり、その課題は、レジスト液等コーティング材の無駄がなく、試料全面に速やかにコーティング材を行き渡らせることが可能な両面コーティング方法及び装置を提供することである。また本発明は、試料の形態に左右されることなくコーティングを実施可能であり、かつ、遠心力に頼る割合を少なくして或る程度は高粘度のレジストもコーティング可能な両面コーティング方法及び装置を提供することである。   The present invention has been made paying attention to the above points, and the problem is that there is no waste of coating material such as a resist solution, and a double-side coating method and apparatus capable of quickly spreading the coating material over the entire surface of the sample. Is to provide. In addition, the present invention provides a double-side coating method and apparatus capable of coating without depending on the form of the sample, and capable of coating a resist having a certain degree of viscosity by reducing the ratio depending on centrifugal force. Is to provide.

前記の課題を解決するため本発明は、試料の両面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための方法であって、試料を周縁部にて保持することにより試料の表面と裏面を共に露出する状態となし、かつその状態を保って試料を回転させ、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置において、上記回転中心から周縁部まで細長くのびた噴射パターンをもってコーティング材を噴射するという手段を講じたものである。試料はMEMSや半導体のフォトリソグラフィ工程に用いられるウエハーの類を含み、また液状のコーティング材は上記工程に用いられるレジスト液を含む。

The present invention for solving the above problems is a method for forming a coating film by injecting a liquid coating material to both surfaces of the sample, the surface and the back surface of the specimen by holding the sample at the periphery The specimen is rotated while maintaining the same state, and at a position off the center of rotation with respect to the front and back surfaces of the rotating specimen, the spray pattern extends from the center of rotation to the periphery. The means of spraying the coating material is taken. The sample includes wafers used in MEMS and semiconductor photolithography processes, and the liquid coating material includes a resist solution used in the above processes.

本発明は、試料の表裏両面に対するコーティング材の塗布を可能にするために、試料の周縁部にて保持するようにし、試料の全面に速やかにコーティング材を行き渡らせるために、回転中心を外れた偏心位置からコーティング材の噴射を行っているものである。試料を周縁部にて保持することは、試料全面を容易に露出する状態とし、かつまた穴開き試料にも対応できる態様である。コーティング材は、半径方向つまり試料の回転中心から周縁部方向へ細長くのびた、例えば帯状、楕円形状のようなパターンで噴射することが望ましく、原理的にはこうしたパターンの下で試料を1回転すれば全面塗布が完了することになる。   In the present invention, in order to allow the coating material to be applied to both the front and back surfaces of the sample, the coating material is held at the periphery of the sample, and the center of rotation is off in order to spread the coating material quickly over the entire surface of the sample. The coating material is sprayed from the eccentric position. Holding the sample at the peripheral edge is a mode in which the entire surface of the sample can be easily exposed and can also be used for a holed sample. It is desirable that the coating material be ejected in a pattern such as a strip shape or an ellipse shape elongated in the radial direction, that is, from the rotation center of the sample to the peripheral portion. In principle, if the sample is rotated once under such a pattern, The entire surface application is completed.

上記の両面コーティング方法は、試料の両面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための装置であって、試料の周縁部に接触する複数個の保持部材と、複数個の保持部材を取り付けるリング状の回転体と、回転体を支承する支承体と、回転体を回転させるための駆動部と、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置において、上記回転中心から周縁部まで細長くのびた噴射パターンをもってコーティング材を噴射するために偏心配置される、少なくとも1個のノズルから成る噴射ヘッドと、を具備する両面コーティング装置によって実施することが望ましい。

The above double-side coating method is an apparatus for forming a coating film by spraying a liquid coating material on both surfaces of a sample, and includes a plurality of holding members that are in contact with the peripheral edge of the sample, and a plurality of holding members. a ring-shaped rotary member mounting a scaffold for supporting the rotating body, a driving unit for rotating the rotating body, in a position out of the center of rotation to the surface and the back surface of the sample during rotation, the center of rotation It is desirable to carry out by a double-sided coating device comprising an ejection head consisting of at least one nozzle arranged eccentrically for ejecting the coating material with an elongated spray pattern from the edge to the periphery .

保持部材は、例えば特許第3437995号でも開示したような鼓型の保持駒を3個組み合わせて構成することができる。また軸方向の振れを防止することができるように、周方向に長く形成された保持部材を用いれば最少限2個1対の組み合わせで済むであろう。逆に、4点支持以上の多点支持方式も周縁部保持に該当する限り本発明の要件を満たす。これらの保持部材は例えばリング状の回転体に取り付けられ、支承体により回転体を回転可能に支承する。   The holding member can be constituted by combining three drum-shaped holding pieces as disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3437995. Further, if a holding member formed long in the circumferential direction is used so as to prevent axial deflection, a minimum of a pair of two pairs will be sufficient. Conversely, a multi-point support system that supports four or more points also satisfies the requirements of the present invention as long as it corresponds to the peripheral edge holding. These holding members are attached to, for example, a ring-shaped rotating body, and the rotating body is rotatably supported by the supporting body.

回転体には回転駆動のための駆動部が設けられる。駆動部は、リング状の回転体に適すればどのような方式のものでも良く、例えばリング状回転体をプーリーとするベルト駆動方式やそれに類似のスプロケット、チェーン方式、ギヤ駆動方式などを適用することができる。こうした駆動方式により、試料の表面は勿論、裏面は何ものにも邪魔されることなく全面的に露出した状態となり、かつそのまま駆動され回転する構成が実現するので、噴射ヘッドを試料裏面に対して如何なる位置にも配置することができる。なお試料表面に対して噴射ヘッドを任意の位置に配置し得るのは当然のことである。   The rotating body is provided with a driving unit for rotational driving. The drive unit may be of any type as long as it is suitable for a ring-shaped rotating body. For example, a belt driving system using a ring-shaped rotating body as a pulley or a sprocket, chain system, gear driving system similar to the belt driving system is applied. be able to. Such a drive system realizes a configuration in which the back surface of the sample as well as the back surface of the sample is completely exposed without being obstructed by anything, and is driven and rotated as it is. It can be placed in any position. It is natural that the ejection head can be arranged at an arbitrary position with respect to the sample surface.

噴射ヘッドは、試料の回転中心から外れた偏心位置に配置される。本発明でいうところの偏心位置は、回転中心を外れ試料の周縁部に到る間のどこでも良い。この噴射ヘッドから噴射される所謂ノズルパターンは、楕円形をはじめとして様々な形態的変化を取り得るが、本発明において回転中心から周縁部方向へ細長くのびたパターンが望ましいことは前述したとおりである。望ましいノズルはノズル形状の設計上の問題でも有るが、一定のパターンの内側領域に噴射されたものの濃度にむらがなく均一的であることも重要な要素である。   The ejection head is arranged at an eccentric position deviating from the rotation center of the sample. The eccentric position referred to in the present invention may be anywhere between the center of rotation and the periphery of the sample. The so-called nozzle pattern ejected from this ejection head can take various morphological changes including an elliptical shape, but in the present invention, a pattern extending from the center of rotation to the peripheral portion is desirable as described above. Although a desirable nozzle is also a problem in the design of the nozzle shape, it is also an important factor that the density of the sprayed one in the inner region of a certain pattern is uniform and uniform.

本発明によれば、裏側(下側)の噴射ヘッドとしてノズルを複数個配置することも容易である。本発明を半導体製造のフォトリソグラフィプロセスに用いる場合を例に取れば、レジスト液のほか、下地処理剤やリンス液用の噴射ヘッドを適宜配置することができる。なお、本発明において試料の表又は裏という場合は、1面と他の1面というほどの相対的な意味であり、それ以上の意味ではない。試料が平板状で水平に置かれる場合には、上面又は下面と称されることも多いであろう。   According to the present invention, it is also easy to arrange a plurality of nozzles as the back side (lower side) ejection head. Taking the case where the present invention is used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor as an example, in addition to a resist solution, a ground treatment agent and a rinsing solution jet head can be appropriately disposed. In the present invention, when referring to the front or back of the sample, it means a relative meaning of one side and the other side, and does not mean any more. If the sample is flat and placed horizontally, it will often be referred to as the upper or lower surface.

本発明は以上の如く構成されかつ作用するものであるから、コーティング材を試料の表面及び裏面の全面に速やかにむらなく行き渡らせることができ、無駄も少ない。また本発明によれば、回転中心から周縁部方向へ細長くのびたパターンでコーティング材を噴射することができ、遠心力により拡げる割合が少ないので、或る程度高粘度のレジスト液等もコーティング可能であり、また穴の有無等試料の形態に左右されることなくコーティング可能である等、顕著な効果を奏する。   Since the present invention is configured and operates as described above, the coating material can be quickly and evenly distributed over the entire surface of the sample and the back surface, and there is little waste. Further, according to the present invention, the coating material can be sprayed in a pattern elongated from the center of rotation toward the peripheral portion, and since the ratio of spreading by centrifugal force is small, it is possible to coat a resist solution having a certain degree of viscosity. In addition, it is possible to perform coating without depending on the form of the sample, such as the presence or absence of holes, and there are significant effects.

以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図は本発明に係る両面コーティング方法に直接使用する両面コーティング装置10の例示である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the illustrated embodiments. The figure is an illustration of a double-sided coating apparatus 10 used directly in the double-sided coating method according to the present invention.

図1〜図3において、11は半導体製造用ウエハーとして図示した試料、12は、試料周縁部を係止可能な凹状の保持部13を有する保持部材を示す。例示の保持部材12はチャックの1種である。保持部材12は、保持部13に対して上部14を下部15よりも小径に形成したもので、同一円周上に3個等間隔で配置され、かつ試料11の中心を通る半径方向外方及び内方へ移動可能に回転体16に軸支されている。上部14と下部15の径差により、上部14さえ試料11を通過可能な位置まで開けば、試料11の取り付け及び取り外しが可能になるとともに、試料11を保持部材12から取り落としてしまうこともない。   1 to 3, reference numeral 11 denotes a sample illustrated as a semiconductor manufacturing wafer, and reference numeral 12 denotes a holding member having a concave holding portion 13 that can lock the peripheral edge of the sample. The illustrated holding member 12 is a kind of chuck. The holding member 12 is formed by forming an upper portion 14 with a smaller diameter than the lower portion 15 with respect to the holding portion 13, and is arranged at three equal intervals on the same circumference and radially outwardly passing through the center of the sample 11 and The rotary body 16 is pivotally supported so as to be movable inward. Due to the difference in diameter between the upper portion 14 and the lower portion 15, even if the upper portion 14 is opened to a position where the sample 11 can pass, the sample 11 can be attached and detached, and the sample 11 is not removed from the holding member 12.

回転体16は、クロスローラーベアリングとして示されている支承体17の内輪18に取り付けられており、支承体17の外輪19は装置基盤20に据え付けられている。例示の回転体16は下部にプーリー部21を有しており、プーリー部21にて、モーター22の側の小プーリー23との間に掛け回したベルト24により駆動されている。プーリー部21、モーター22、小プーリー23及びベルト24は駆動部を構成するが、このようなプーリーによるベルトドライブが駆動方式の1例に過ぎないことは既に説明したとおりである。   The rotating body 16 is attached to an inner ring 18 of a support body 17 shown as a cross roller bearing, and an outer ring 19 of the support body 17 is mounted on the apparatus base 20. The illustrated rotating body 16 has a pulley portion 21 at the lower portion, and is driven by a belt 24 that is wound around the pulley portion 21 and a small pulley 23 on the motor 22 side. The pulley unit 21, the motor 22, the small pulley 23, and the belt 24 constitute a drive unit. As described above, the belt drive using such a pulley is only one example of the drive system.

保持部材12に保持され、かつ保持部材共々回転可能に保持されている試料11の表面(又は上面)及び裏面(又は下面)に対して、回転中心CLを外れた偏心位置からコーティング材を噴射する噴射ヘッドとして、上部ノズル25及び下部ノズル26を、夫々設ける。上部ノズル25は水平面内で旋回可能に設けられたアーム27を兼ねている給液管の先端に取り付けてあり、試料11の着脱の都度、回転体上から側方へ退避させる。下部ノズル26は支持部材28を兼ねている給液管に取り付けらており、支持部材28は、回転体下部を覆うパン状の廃レジスト受け29を下に貫いて設けられている。   The coating material is sprayed from an eccentric position out of the center of rotation CL to the front surface (or top surface) and back surface (or bottom surface) of the sample 11 held by the holding member 12 and rotatably held together with the holding member. As the ejection head, an upper nozzle 25 and a lower nozzle 26 are provided, respectively. The upper nozzle 25 is attached to the tip of a liquid supply pipe that also serves as an arm 27 that is turnable in a horizontal plane, and is retracted from the rotating body to the side each time the sample 11 is attached or detached. The lower nozzle 26 is attached to a liquid supply pipe that also serves as a support member 28, and the support member 28 is provided through a pan-like waste resist receiver 29 that covers the lower part of the rotating body.

しかし、噴射ヘッドの内、下部ノズル26を支える支持部材30を兼ねた給液管は側方へ導き装置基盤20に取り付けるようにすることも可能である(図4)。このようにすることにより、支持部材30の通し部31を廃レジスト受け29の縁に設けることができ、それによって回転体16の交換にも応じやすくなる。図4の例では、上部ノズル25を取り付けた部材32も装置基盤20に取り付けた状態で示してある。上部ノズル25及び下部ノズル26の試料11に対する噴射領域33、34は可変かつ選択可能である。図2は上部ノズル25及び下部ノズル26の噴射領域の平面形状を細長く延びた噴射パターンとして示したものであり、Aは帯状、Bは長楕円形状、Cは扇形状である。   However, the liquid supply pipe that also serves as the support member 30 that supports the lower nozzle 26 in the ejection head can be guided sideways and attached to the apparatus base 20 (FIG. 4). By doing so, the through portion 31 of the support member 30 can be provided at the edge of the waste resist receiver 29, thereby facilitating the replacement of the rotating body 16. In the example of FIG. 4, the member 32 to which the upper nozzle 25 is attached is also shown attached to the apparatus base 20. The injection regions 33 and 34 for the sample 11 of the upper nozzle 25 and the lower nozzle 26 are variable and selectable. FIG. 2 shows the planar shape of the ejection region of the upper nozzle 25 and the lower nozzle 26 as an elongated ejection pattern, where A is a strip shape, B is an oblong shape, and C is a fan shape.

このような構成を有する本発明において、試料11に対する両面コーティングを実施するには、図1に示すように試料11を保持部材12に保持させ、試料11の回転中心から周縁部までの間の、例えばほぼ中間部に上部ノズル25及び下部ノズル26を配置する。さらに図外の操作盤を操作することによって、駆動部を始動し、また、給液系統にコーティング材を圧送する。上部ノズル25及び下部ノズル26共に、レジストとエア及びオンオフのためのスイッチエアの3流体を接続することができ、スイッチエアを印加すると、内部の弁が開き、流体が噴射される。噴射エリア(スプレー角度)は選択可能であるものとし、試料11の半径分にかかるように設定すると、試料11の1回転で丁度全面に塗ることができる。故に試料11は、図示のような穴明き試料であってもなくても、試料11が存在している部分にコーティング材を噴射すれば良いので調整容易である。   In the present invention having such a configuration, in order to perform double-side coating on the sample 11, the sample 11 is held by the holding member 12 as shown in FIG. For example, the upper nozzle 25 and the lower nozzle 26 are disposed at substantially the middle part. Further, by operating an operation panel (not shown), the drive unit is started and the coating material is pumped to the liquid supply system. Both the upper nozzle 25 and the lower nozzle 26 can connect the resist, air, and switch air for on / off, and when the switch air is applied, an internal valve is opened and the fluid is ejected. It is assumed that the spray area (spray angle) can be selected, and if it is set so as to cover the radius of the sample 11, it can be applied to the entire surface with one rotation of the sample 11. Therefore, even if the sample 11 is not a perforated sample as shown in the figure, it is easy to adjust because the coating material may be sprayed onto the portion where the sample 11 exists.

さらに図1、図3には、第2の下部ノズル36を設ける例が鎖線によって図示されている。この第2の下部ノズル36には、レジスト、下地処理剤、リンス液その他の処理液を通すことができる。上部には他のノズルを図示していないが、これは何もしない訳ではなく、上部では言うまでもなく複数のノズルを配置して各種工程が実施されていることは公知であるので、敢えて描かずにいるだけである。従って本発明においても、試料11に対する上部にノズルを配置して各種工程を実施することができる。   Further, in FIGS. 1 and 3, an example in which the second lower nozzle 36 is provided is illustrated by a chain line. The second lower nozzle 36 can pass a resist, a base treatment agent, a rinsing liquid, and other processing liquids. Other nozzles are not shown in the upper part, but this does not mean nothing, and since it is well known that various processes are carried out by placing a plurality of nozzles in the upper part, they are not drawn. Just be in Therefore, also in the present invention, various steps can be performed by arranging a nozzle above the sample 11.

本発明は、MEMSや半導体製造のフォトリソグラフィプロセスの他、ハードディスクにレジスト等を塗布する作業、或いは自動車用のクラッチ板にポリマーを塗布する作業等に適用することができる。   The present invention can be applied to an operation of applying a resist or the like to a hard disk, or an operation of applying a polymer to a clutch plate for an automobile, in addition to a photolithography process for MEMS or semiconductor manufacturing.

本発明に係る両面コーティング方法を実施するための装置の1例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows an example of the apparatus for enforcing the double-sided coating method which concerns on this invention. 本発明により噴射するコーティング材のノズルパターンA、B及びCの3種を示す平面図。The top view which shows three types of nozzle patterns A, B, and C of the coating material injected by this invention. 図1の装置の例に関する平面説明図。Plane explanatory drawing regarding the example of the apparatus of FIG. 図1の装置の変形例を示す要部縦断面図。The principal part longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 両面コーティング装置
11 試料
12 保持部材
13 保持部
16 回転体
17 支承体
20 基盤
21 プーリー部
22 モーター
23 小プーリー
24 ベルト
25 上部ノズル
26 下部ノズル
33、34 噴射領域


DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Double-side coating apparatus 11 Sample 12 Holding member 13 Holding part 16 Rotating body 17 Bearing body 20 Base 21 Pulley part 22 Motor 23 Small pulley 24 Belt 25 Upper nozzle 26 Lower nozzle 33, 34 Injection area


Claims (2)

試料の両面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための方法であって、試料を周縁部にて保持することにより試料の表面と裏面を共に露出する状態となし、かつその状態を保って試料を回転させ、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置において、上記回転中心から周縁部まで細長くのびた噴射パターンをもってコーティング材を噴射することを特徴とする両面コーティング方法。 A method for forming a jet coating film liquid coating material to both surfaces of the sample, both the exposed state and without the front and back surfaces of the sample by holding the sample at the peripheral portion and its state, The sample is rotated while maintaining the surface, and the coating material is sprayed with an elongated spray pattern from the rotation center to the peripheral edge at a position deviating from the rotation center with respect to the front and back surfaces of the rotating sample. Coating method. 試料の両面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための装置であって、試料の周縁部に接触する複数個の保持部材と、複数個の保持部材を取り付けるリング状の回転体と、回転体を支承する支承体と、回転体を回転させるための駆動部と、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置において、上記回転中心から周縁部まで細長くのびた噴射パターンをもってコーティング材を噴射するために偏心配置される、少なくとも1個のノズルから成る噴射ヘッドと、を具備することを特徴とする両面コーティング装置。 An apparatus for forming a coating film by injecting a liquid coating material on both surfaces of a sample, a plurality of holding members contacting the peripheral edge of the sample, and a ring-shaped rotating body to which the plurality of holding members are attached , A support body for supporting the rotating body, a drive unit for rotating the rotating body, and an elongated jet from the rotation center to the peripheral edge at a position deviating from the rotation center with respect to the front and back surfaces of the rotating sample. A double-side coating apparatus comprising: an ejection head including at least one nozzle arranged eccentrically for ejecting a coating material with a pattern .
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