KR102149656B1 - 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 또는 디스플레이 제조공정에 이용되는 증착장비에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 챔버벽과 챔버도어를 갖추고 있으며, 기판에 대하여 증착시킬 증착물질을 포함하는 타겟이 수용되는 공간과 상기 기판에 대하여 상기 증착물질로 증착이 이루어지는 증착공간을 제공하는 진공챔버; 상기 진공챔버의 챔버벽에 장착되며, 상기 타겟을 홀딩하는 타겟홀더; 및 상기 진공챔버에 장착되며, 상기 타겟홀더가 상기 타겟을 홀딩하는 부분에서 아크(arc)가 발생하는 것을 억제시켜주는 아크억제수단; 을 포함하되, 상기 아크억제수단은, 상기 타겟과 상기 타겟홀더를 엄폐하되, 상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분만 개방된 형태로 노출시켜주므로 타겟과 타겟홀더 사이의 부분에서 아크가 발생되는 것을 예방 또는 억제할 수 있는 기술이 개시된다.
Description
본 발명은 반도체 또는 디스플레이 제조공정에 이용되는 증착장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증착장비 내에 마련되는 타겟홀더 측에서 아크(arc)가 발생되는 것을 억제 또는 예방할 수 있는 증착장비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스나 디스플레이 제조공정에는 증착공정 등 다양한 공정이 포함되며 이러한 공정 중에는 증착공정도 있다.
증착공정은 기판에 증착시킬 물질을 증착시키기 위하여 증착장비 내에서 이루어진다. 이러한 증착장비로는 CVD장비 또는 스퍼터와 같은 PVD 장비를 통해 이루어진다.
도 1은 종래기술에 따른 스퍼터장비의 일부분을 개략적으로 나타낸 측단면도이다. 도 1에서 참조되는 바와 같은 종래의 스퍼터장비에서는~챔버벽(11)에 의해 형성된 공간 내에 타겟(23)이 위치하고, 이러한 캐소드(cathod) 타겟(23)을 홀딩하는 홀더(22,24)를 회전시켜주는 회전어셈블리(21)가 마련되어 있으며, 스퍼터공정시 캐소드 타겟(23) 근처에서 발생되는 플라즈마 이온에 의해 타겟으로부터 스퍼터링이 이루어졌다.
이러한 스퍼터장비를 이용하여 스퍼터링 중에 의도와 달리 타겟홀더(22,24)와 타겟(23)의 일부분에서 재증착(Re-deposition)이루어지면서 야기되는 전위차로 인하여 아크(7)가 발생하기도 하는 문제가 있었다.
이러한 아크(7)의 발생은 스퍼터링에 의한 증착물질의 증착균일도를 저하시키는 악영향을 미치게 되며, 스퍼터장비에도 예기치 않은 무리가 순간적으로 가해지기도 하므로 장비의 수명에도 좋지 않은 영향을 미치기도 한다.
따라서, 이와 같이 의도치 않은 아크가 발생하는 문제점을 해결해야할 필요가 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스퍼터장비와 같은 증착장비에 마련되는 캐소드의 타겟과 타겟홀더에서 의도치 않게 아크가 발생되는 것을 억제할 수 있는 증착장비를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비는, 챔버벽과 챔버도어를 갖추고 있으며, 기판에 대하여 증착시킬 증착물질을 포함하는 타겟이 수용되는 공간과 상기 기판에 대하여 상기 증착물질로 증착이 이루어지는 증착공간을 제공하는 진공챔버; 상기 진공챔버의 챔버벽에 장착되며, 상기 타겟을 홀딩하는 타겟홀더; 및 상기 진공챔버에 장착되며, 상기 타겟홀더가 상기 타겟을 홀딩하는 부분에서 아크(arc)가 발생하는 것을 억제시켜주는 아크억제수단; 을 포함하되, 상기 아크억제수단은, 상기 타겟과 상기 타겟홀더를 엄폐하되, 상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분만 개방된 형태로 노출시켜주는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 진공챔버에 장착되며, 상기 타겟을 홀딩하는 상기 타겟홀더를 회전시킬 수 있도록 상기 타겟홀더와 동역학적으로 연결된 타겟 로테이션 어셈블리; 를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 타겟은 일방향으로 길게 형성된 원기둥의 형태를 갖추고 있고,상기 타겟홀더는 상기 타겟의 일측단 또는 타측단을 홀딩하며, 상기 아크억제수단은, 상기 진공챔버에 장착되어 상기 타겟과 결합된 타겟홀더에 대하여 소정의 간격만큼 이격되며, 상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분만 개방된 형태로 노출시켜주고, 상기 타겟의 나머지 일부 부분 또는 상기 타겟과 상기 타겟홀더가 결합된 부위인 타겟홀딩부위를 가려주는 실드플레이트인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 실드플레이트에는, 상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분만을 개방된 형태로 노출시킬 수 있도록 타겟노출홀이 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분이 상기 타겟노출홀을 통해 돌출되며, 상기 실드플레이트에서 상기 타겟노출홀을 형성하는 테두리와 상기 타겟 사이에 일정 간격으로 이격되되, 5mm 이내의 크기로 이격된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가 상기 타겟은 다수개이고, 다수개의 상기 타겟 각각에 대응하여 상기 타겟노출홀이 상기 실드플레이트에 다수 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 진공챔버 내에서, 상기 실드플레이트의 외곽측에는 상기 타겟노출홀을 통해 노출된 타겟 측으로 가스를 공급하기 위한 가스공급관이 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 진공챔버 내에서 상기 가스공급관은 다수개로서 상기 실드플레이트를 사이에 두고 양 측에 배치된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 가스공급관에는 상기 타겟노출홀을 통해 노출된 상기 타겟의 일부 부분 측으로 가스를 배출시키기위한 가스노즐이 다수 형성되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
본 발명에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비는, 타겟과 타겟홀더 사이의 부분에서 아크가 발생되는 것을 예방 또는 억제하므로 타겟의 교체 또는 증착장비의 유지관리작업시 작업능률이 향상되는 효과가 있으며, 나아가 증착균일도를 확보할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래기술에 따른 증착장비인 스퍼터의 챔버 일부분을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비에서 실드플레이트가 적용되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비의 측단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비의 일부 부분을 개략적으로 나타낸 부분단면사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비에서 실드플레이트가 적용되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비의 측단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비의 일부 부분을 개략적으로 나타낸 부분단면사시도이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비에서 실드플레이트가 적용되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비의 측단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비의 일부 부분을 개략적으로 나타낸 부분단면사시도이다.
도 2 내지 도 5에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비는 진공챔버, 타겟홀더 및 아크억제수단을 포함하여 이루어지며, 타겟 로테이션 어셈블리를 더 포함하여 이루어지는 것 또한 바람직하다.
이하 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 구체적인 증착장비로서 플라즈마를 이용하여 스퍼터링하는 스퍼터장비를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비인 스퍼터장비의 진공챔버는 챔버벽(110, 120)과 챔버도어(150)를 갖추고 있으며, 기판(미도시)에 대하여 증착시킬 증착물질로 이루어진 타겟(230)이 수용되는 공간을 제공한다. 아울러, 기판이 배치되고 기판에 대하여 증착물질로 증착이 이루어지는 증착공간 또한 제공한다. 이러한 공간을 제공하기 위하여 진공챔버는 챔버벽(110, 120)과 챔버도어(150)를 이용하여 공간을 형성한다.
여기서 진공챔버의 챔버벽(110, 120)은 도면에 모두 도시되지는 못하였으나, 챔버벽에는 사이드월과 베이스월(110, 120)이 속한다. 즉, 챔버벽은 사이드월과 베이스월(110,120)을 통칭한 것이다.
사이드월은 타겟(230)의 길이방향에 평행하도록 수직으로 세워지는 챔버벽을 칭하며, 베이스월(110, 120)은 도면에서 참조되는 바와 같이 타겟의(230) 길이방향에 대하여 가로로 배치되는 챔버벽으로서, 후술할 아크억제수단 또는 타겟 로테이션 어셈블리 등이 장착되는 챔버벽이다. 참고적으로 본 발명의 실시 예 및 도면에서는 타겟(230)이 상하방향으로 세워진 형태를 도시하여 설명하고 있으나 타겟(230)이 가로방향으로 배치된 구성형태 또한 본 발명의 응용된 형태로서 충분히 가능함을 밝혀둔다.
타겟홀더(240)는 진공챔버의 챔버벽(110)에 장착된다. 그리고 안정적인 스퍼터링이 이루어질 수 있도록 타겟(230)을 홀딩한다. 여기서 타겟(230)은 기판 상에 증착시킬 증착물질을 포함하며, 플라즈마에 의해 타겟(230)에서 기판 측으로 스퍼터링 되어진다.
여기서 타겟(230)은 도면에서 참조되는 바와 같이 일방향으로 길게 형성된 원기둥과 같은 형태를 갖추고 있다. 그리고 타겟홀더(240)는 도면에서 참조되는 바와 같이 타겟(230)의 양 끝단에 하나씩 배치된 형태로서 2개가 마련된 것 또한 바람직하다. 2개의 타겟홀더(240)는 각기 타겟(230)의 일측단과 타측단을 홀딩한다.
그리고 도면에서는 생략되었으나, 타겟 로테이션 어셈블리(target rotation assembly)는 진공챔버에 장착된다. 그리고 타겟(230)을 홀딩하는 타겟홀더(240)를 회전시킬 수 있도록 타겟홀더(240)와 동역학적으로 연결된다.
여기서 동역학적으로 연결된다는 것은 회전력이 전달될 수 있도록 기계적으로 연결된다는 것을 말하며 예로서 회전축을 통한 연결 또는 회전축과 하나 이상의 기어의 맞물림에 의한 연결 등을 통칭한 것이다.
이와 같이 타겟 로테이션 어셈블리가 타겟홀더(240)와 동역학적으로 연결되므로 타겟 로테이션 어셈블리에 의해 타겟홀더(230)가 회전을 하게 되며, 타겟홀더(240)가 회전됨에 따라 타겟홀더(240))에 의해 홀딩된 타겟(230) 또한 함께 회전을 하게 된다.
이처럼 타겟(230)이 회전함에 따라 타겟(230)의 표면 전반에 걸쳐 고르게 플라즈마에 의한 스퍼터링이 이루어지게 되고 기판상에 증착물질이 증착되어진다.
이와 같이 타겟홀더(240)를 통해 타겟(230)을 회전시켜주는 타겟 로테이션 어셈블리는 회전력을 발생시키기 위한 전기모터를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
아크억제수단은 진공챔버 내에 배치된다. 그리고 타겟홀더(240)가 타겟(230)을 홀딩하는 부분에서 아크(arc)가 발생하는 것을 억제한다.
이러한 아크억제수단은 타겟(230)과 타겟홀더(240)를 엄폐하되, 타겟(230)의 표면 중 기판 측을 향하는 일부 부분만 개방된 형태로 노출시켜주는 것이 바람직하다.
이러한 아크억제수단의 구체적인 실시 예으로서, 도면에서 참조되는 바와 같이 진공챔버에 장착되어 타겟(230)과 결합된 타겟홀더(240)에 대하여 소정의 간격만큼 이격되며, 타겟(230)의 표면 중 기판(미도시) 측을 향하는 일부 부분(235)만 개방된 형태로 노출시켜주고, 타겟(230)의 나머지 일부 부분 또는 타겟(230)과 타겟홀더(240)가 결합된 부위인 타겟홀딩부위를 가려주는 실드플레이트(310)인 것이 바람직하다.
이를 위해 실드플레이트(310)에는 도면에서 참조되는 바와 같이, 타겟(230)의 표면 중 기판 측을 향하는 일부 부분(235)만을 개방된 형태로 노출시킬 수 있도록 타겟노출홀(315)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 실드플레이트(310)은 도면에서 참조되는 바와 같이 챔버벽(110,120)에 체결됨으로써 장착될 수 있다.
그리고, 타겟(230)의 표면 중 기판 측을 향하는 일부 부분(235)이 실드플레이트(310)의 타겟노출홀(315)을 통해 돌출된다. 아울러, 실드플레이트(310)에서 타겟노출홀(315)을 형성하는 테두리와 타겟(230) 사이에 일정 간격으로 이격되어진 것이 바람직하다. 여기서 이격되는 간격은 5mm 이내의 크기로 이격된 것이 바람직하다.
이처럼 타겟노출홀(315)을 형성하는 테두리와 타겟(230)사이에 간격이 있으면 타겟(230)이 회전할 때 간섭이 발생되지 않는다.
이러한 타겟노출홀(315)이 실드플레이트(310)에 다수 형성될 수도 있다. 즉 , 타겟(230)이 다수개이고, 다수개의 타겟(230) 각각에 대응하여 타겟노출홀(315)이 실드플레이트(310)에 다수 형성된 것도 바람직하다.
도 3 또는 도 5에서 참조되는 바와 같이 타겟노출홀(315)은 너비가 타겟의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 아울러 타겟노출홀(315)의 길이가 타겟(230)의 길이보다 짧도록 형성된 것이 바람직하다.
이와 같이 실드플레이트(310)에 타겟노출홀(315)이 형성되고, 도 4 또는 도 5에서 참조되는 바와 같이 타겟의 일부 부분(235)만이 돌출 및 노출되어지며 나머지 다른 부분은 실드플레이트(310)에 의해 엄폐된다.
따라서, 도면에서 참조되는 바와 같이 이러한 실드플레이트(310)는 타겟(230) 근처에서 플라즈마가 발생되어 스퍼터링공정이 이루어지는 동안에 타겟(230)과 타겟홀더(240)가 결합된 부분에 아크가 발생되지 않도록 플라즈마로부터 타겟(230)과 타겟홀더(240)가 결합된 부분을 엄폐시켜줄 수 있으며, 아크가 발생되는 것을 억제하게 된다.
그리고, 진공챔버 내에서, 도 4와 도 5에서 참조되는 바와 같이 실드플레이트(310)의 외곽 측에는 타겟노출홀(315)을 통해 노출된 타겟(230) 측으로 가스를 공급하기 위한 가스공급관(400)이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
가스공급관(400)을 통해 공급되는 가스는 스퍼터링 플라즈마를 발생시키는데 이용된다. 진공챔버 내에서 가스공급관(400)은 다수개가 배치될 수도 있으며, 도 3에서 참조되는 바와 같이 실드플레이트(310)를 사이에 두고 양 측에 가스공급관(400)이 배치된 것 또한 바람직하다.
그리고, 가스공급관(400)에는 타겟노출홀(315)을 통해 노출된 타겟(230)의 일부 부분 측으로 가스를 배출시키기 위한 가스노즐(410)이 다수 형성되어 있다. 가스공급관(400)을 따라 이동해온 가스가 다수의 가스노즐(410)을 통해 타겟(230)측으로 고르게 분사되며, 이로 인하여 플라즈마가 고르게 분포될 수 있게 하므로 바람직하다.
이와 같이 엄폐형 아크억제수단인 실드플레이트(310)가 스퍼터와 같은 증착장비에 마련됨으로써 타겟(230)과 타겟홀더(240) 사이에서 아크가 발생되는 것을 억제 또는 예방할 수 있게 된다.
또한, 실드플레이트(310)에 엄폐되고 타겟에 위치한 공간 측(다시 말해서, 도 4에서 타겟과 챔버도어(150) 사이의 공간을 지칭한다)으로 증착물질 또는 이물질의 유입이 억제되므로 챔버 내부의 청결관리 측면에서도 도움이 된다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비는, 타겟과 타겟홀더 사이의 부분에서 아크가 발생되는 것을 예방 또는 억제하므로 타겟의 교체 또는 증착장비의 유지관리작업시 작업능률이 향상되는 장점이 있으며, 나아가 기판에 대한 증착균일도를 확보하는데 도움이 되는 장점 또한 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
110, 120 : 챔버벽 230 : 타겟
240 : 타겟홀더 315 : 타겟노출홀
310 : 실드플레이트 400 : 가스공급관
240 : 타겟홀더 315 : 타겟노출홀
310 : 실드플레이트 400 : 가스공급관
Claims (9)
- 챔버벽과 챔버도어를 갖추고 있으며, 기판에 대하여 증착시킬 증착물질을 포함하는 타겟이 수용되는 공간과 상기 기판에 대하여 상기 증착물질로 증착이 이루어지는 증착공간을 제공하는 진공챔버;
상기 진공챔버의 챔버벽에 장착되며, 상기 타겟을 홀딩하는 타겟홀더; 및
상기 진공챔버에 장착되며, 상기 타겟홀더가 상기 타겟을 홀딩하는 부분에서 아크(arc)가 발생하는 것을 억제시켜주는 아크억제수단; 을 포함하되,
상기 아크억제수단은,
상기 타겟과 상기 타겟홀더를 엄폐하되, 상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분만 개방된 형태로 노출시켜주고,
상기 타겟은 일방향으로 길게 형성된 원기둥의 형태를 갖추고 있고,
상기 타겟홀더는 상기 타겟의 일측단 또는 타측단을 홀딩하며,
상기 아크억제수단은,
상기 진공챔버에 장착되어 상기 타겟과 결합된 타겟홀더에 대하여 소정의 간격만큼 이격되며,
상기 진공챔버의 상기 챔버벽의 일 측부에 위치되어 상기 챔버벽과 함께 상기 챔버벽에 의해 둘러싸인 공간을 덮으면서 상기 챔버벽의 상기 일 측부로부터 상기 챔버벽의 내주 면을 따라 상기 챔버벽에 의해 둘러싸인 상기 공간을 향해 연장되는 요부(凹部)에 상기 타겟을 돌출시키는 실드플레이트이고,
상기 실드플레이트에는,
상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분만을 개방된 형태로 노출시킬 수 있도록 타겟노출홀이 형성되고,
상기 실드플레이트의 상기 타겟노출홀은,
상기 실드플레이트의 상기 요부에서 상기 타겟의 직경보다 더 작게 개구되어 상기 타겟을 노출시키는 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
- 제 1항에 있어서,
상기 진공챔버에 장착되며, 상기 타겟을 홀딩하는 상기 타겟홀더를 회전시킬 수 있도록 상기 타겟홀더와 동역학적으로 연결된 타겟 로테이션 어셈블리; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 타겟의 표면 중 상기 기판 측을 향하는 일부 부분이 상기 타겟노출홀을 통해 돌출되며, 상기 실드플레이트에서 상기 타겟노출홀을 형성하는 테두리와 상기 타겟 사이에 일정 간격으로 이격되되, 5mm 이내의 크기로 이격된 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
- 제 5항에 있어서,
상기 타겟은 다수개이고, 다수개의 상기 타겟 각각에 대응하여 상기 타겟노출홀이 상기 실드플레이트에 다수 형성된 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
- 제 5항에 있어서,
상기 진공챔버 내에서, 상기 실드플레이트의 외곽측에는 상기 타겟노출홀을 통해 노출된 타겟 측으로 가스를 공급하기 위한 가스공급관이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
- 제 7항에 있어서,
상기 진공챔버 내에서 상기 가스공급관은 다수개로서 상기 실드플레이트를 사이에 두고 양 측에 배치된 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
- 제 8항에 있어서,
상기 가스공급관에는 상기 타겟노출홀을 통해 노출된 상기 타겟의 일부 부분 측으로 가스를 배출시키기위한 가스노즐이 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
엄폐형 아크억제수단이 마련된 증착장비.
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-
2018
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