TWI686344B - 晶圓傳送盒和晶圓自動傳送系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供的一種晶圓傳送盒和晶圓自動傳送系統,包括用於儲存晶圓的晶圓儲存框架、一底座、一罩殼、一盒蓋和一旋轉連接機構。底座和罩殼固定連接,且底座和罩殼圍成了一個用於容納晶圓儲存框架的空腔,罩殼上設置有用於取放晶圓的一開口,盒蓋通過旋轉連接機構旋轉連接罩殼,轉動旋轉連接機構時盒蓋在底座上滑動以閉合和開啟開口。本發明通過將儲存晶圓的晶圓儲存框架放置於底座和罩殼圍成的空腔內,避免了晶圓在傳輸的過程中受到污染;並通過旋轉連接機構驅動盒蓋沿著圓弧形軌跡移動,使盒蓋閉合和開啟開口,實現了晶圓傳送盒的自動閉合和開啟。
Description
本發明涉及微電子加工技術領域,特別涉及一種晶圓傳送盒和晶圓自動傳送系統。
目前,集成電路廣泛應用於電子產品中,如計算機、工業控制設備和消費電子產品等。隨著電子產品的快速發展,IC設計、集成電路製造等技術也快速發展。集成電路中的各種器件大多是在晶圓上加工製作而成。
在集成電路製造過程中,任何顆粒,如微粒、粉塵、有機物等,都易污染晶圓,使晶圓產生缺陷,從而影響集成電路的質量,因此集成電路需要在潔淨度較高的環境中生產。採用晶圓儲存框架承載的晶圓大多處於裸露的狀態,若廠房的潔淨度不高,晶圓在傳輸過程中極易受到污染。然而,廠房的潔淨度不易控制,並且集成電路的質量要求越來越高,廠房的潔淨度要求也越來越高,廠房較高的潔淨度要求使生產成本顯著提高。因此,需要提供一種用於保護晶圓的晶圓傳送盒,以避免晶圓處於裸露狀態,從而相對降低對廠房的潔淨度的要求。此外,集成電路生產線多為自動化生產線,因此,為了進一步提高集成電路的生產效率,便於自動開啟和閉合晶圓傳送盒,晶圓傳送盒更需要具有自動閉合和開啟的功能。
本發明的目的在於提供一種晶圓傳送盒和晶圓自動傳送系統,以解決晶圓在傳輸過程中受到污染,且晶圓傳送盒無法自動閉合和開啟的問題。
為解決上述技術問題,本發明提供一種晶圓傳送盒,用於容置晶圓儲存框架,晶圓傳送盒包括底座、罩殼、盒蓋和旋轉連接機構,底座和罩殼固定連接,且底座和罩殼圍成了用於容納晶圓儲存框架的空腔,罩殼上設置有用於取放晶圓的開口,盒蓋通過旋轉連接機構旋轉連接罩殼,通過轉動旋轉連接機構使盒蓋在底座上滑動以閉合和開啟開口。
較佳地,晶圓傳送盒更包括一壓緊機構,壓緊機構設置於盒蓋面向晶圓儲存框架的一側且可相對於盒蓋彈性伸縮,盒蓋移動時,壓緊機構可向晶圓儲存框架中儲存的晶圓施加沿晶圓所在平面方向的力,以調整晶圓的位置。
較佳地,壓緊機構包括擋板、伸縮連桿及彈簧,伸縮連桿兩端分別連接盒蓋和擋板,彈簧套設在伸縮連桿外,擋板沿伸縮連桿軸向運動時彈簧為擋板提供軸向預緊力。
較佳地,擋板的長度方向與晶圓儲存框架的軸線方向平行,且擋板的長度不低於晶圓儲存框架上可存放的晶圓的總高度。
較佳地,底座上設置有導向件,導向件用於給盒蓋滑動提供導向。
較佳地,導向件為開設在底座上的凹槽,盒蓋可沿凹槽滑動。
較佳地,晶圓傳送盒更包括至少一個滾動軸承,滾動軸承固定在盒蓋內側,並與底座滾動接觸。
較佳地,滾動軸承為樹脂軸承。
較佳地,旋轉連接機構包括旋轉軸、旋轉軸承和連接件,旋轉軸承固定在罩殼上,旋轉軸的一端穿過旋轉軸承與連接件的一端連接,旋轉軸的另一端穿過罩殼且作為驅動端,連接件的另一端與盒蓋固定連接。
較佳地,罩殼具有一與底座相對的頂部,旋轉軸穿過罩殼的頂部,並與罩殼的頂部轉動連接,旋轉軸位於罩殼的頂部的中心位置處。
較佳地,連接件為連桿,連桿至少設有兩根,兩根連桿之間呈一定夾角固定在盒蓋與旋轉軸之間。
較佳地,底座上設置有與晶圓儲存框架底部配合連接的框架定位機構。
較佳地,框架定位機構為框架定位凹槽或框架定位突起。
較佳地,盒蓋沿滑動方向的兩側上以及罩殼上的對應位置處配合設置有一套吸附組件,開口完全閉合或完全開啟後,吸附組件用於將盒蓋吸附在罩殼上。
較佳地,盒蓋為圓弧形,盒蓋在底座上沿圓弧形軌跡滑動以閉合和開啟開口。
本發明更提供一種晶圓自動傳送系統,用於將晶圓在多個加工晶圓的機台之間、加工晶圓的機台與晶圓儲存區之間或多個晶圓儲存區之間傳輸,晶圓自動傳送系統包括:如上的晶圓傳送盒,晶圓傳送盒的罩殼上設置有法蘭;驅動旋轉連接機構轉動的旋轉驅動機構;以及抓取法蘭進行搬運的自動搬運裝置。
較佳地,加工晶圓的機台或晶圓儲存區設置有晶圓盒載台,晶圓傳送盒與晶圓盒載台的承載面之間配合連接。
本發明提供的一種晶圓傳送盒和晶圓自動傳送系統,通過將儲存晶圓的晶圓儲存框架放置於底座和罩殼圍成的空腔內,避免了晶圓在傳輸的過程中受到污染;並通過旋轉連接機構驅動盒蓋沿著圓弧形軌跡移動,使盒蓋閉
合和開啟設置在罩殼上用於取放晶圓的開口,實現了晶圓傳送盒的自動閉合和開啟。
10:晶圓儲存框架
20:底座
30:罩殼
31:頂部
32:第一對接部
331:框架定位凹槽
332:框架定位突起
34:定位台
40:盒蓋
50:壓緊機構
51:擋板
52:伸縮連桿
60:旋轉連接機構
61:旋轉軸
62:連接件
63:軸承座
71:空腔
72:開口
81:導向件
82:滾動軸承
83:吸附組件
W:晶圓
第1圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的盒蓋處於閉合狀態時的結構示意圖。
第2圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的盒蓋處於開啟狀態時的結構示意圖。
第3圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的部分結構示意圖。
第4圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的簡化截面示意圖。
第5圖是本發明實施例1中的底座的俯視圖。
第6圖是本發明實施例2中的底座的俯視圖。
第7圖是本發明實施例2中的晶圓傳送盒的仰視圖。
以下結合圖式和實施例對本發明提出的晶圓傳送盒和晶圓自動傳送系統作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書,本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是,圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例,僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
實施例1
第1圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的盒蓋處於閉合狀態時的結構示意圖,第2圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的盒蓋處於開啟狀態時的結構示意圖。參考第1圖和第2圖,晶圓傳送盒包括一晶圓儲存框架10、一底座20、一罩殼30、一盒蓋40和一旋轉連接機構60(第1圖和第2圖中未示出)。
所述晶圓儲存框架10用於儲存晶圓。所述底座20和所述罩殼30固定連接,且所述底座20和所述罩殼30圍成了一個用於容納所述晶圓儲存框架10的空腔71,所述空腔71大致為圓柱形。所述罩殼30上設置有用於取放晶圓的開口72。所述盒蓋40呈圓弧形,且通過所述旋轉連接機構60旋轉連接所述罩殼30,轉動所述旋轉連接機構60時所述盒蓋40在所述底座20上滑動以閉合和開啟所述開口72。
本實施例中的晶圓傳送盒,通過將儲存晶圓的晶圓儲存框架10放置於底座20和罩殼30圍成的空腔71內,避免了晶圓在傳輸的過程中受到污染;並通過旋轉連接機構驅動盒蓋40沿著圓弧形軌跡移動,使盒蓋40閉合和開啟設置在罩殼30上用於取放晶圓的開口72,實現了晶圓傳送盒的自動閉合和開啟。
第3圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的部分結構示意圖,第4圖是本發明一種實施例中的晶圓傳送盒的簡化截面示意圖。本實施例中,參考第3圖和第4圖,所述晶圓傳送盒更包括一壓緊機構50,所述壓緊機構50相對所述盒蓋40可伸縮式連接,所述盒蓋40移動時,所述壓緊機構50用於調整所述晶圓儲存框架10中晶圓的位置。通過開口72取放晶圓時,晶圓放置在晶圓儲存框架10中時或者放置在晶圓儲存框架10中後,晶圓儲存框架10中所有的晶圓不一定全部放置到預定位置(晶圓不整齊),當盒蓋40移動,開啟或者關閉開口72時,晶圓儲存框架10中的晶圓W很可能會卡住盒蓋40,從而影響晶圓傳送盒的自動開合或導致晶圓W損傷。本實施例中的晶圓傳送盒,當所述盒蓋40沿著圓弧形軌跡移動時,即當盒蓋40移動,關閉或者開啟罩殼30上的開口72時,可通過固定設置在盒蓋40上的壓緊機構50調整晶圓儲存框架10中晶圓的位置,即實現了一邊整理晶圓儲存框架10中晶圓的位置,一邊通過盒蓋40閉合或者開啟開口72,從而避免盒蓋40卡住,造成晶圓傳送盒故障或者晶圓W損傷。此外,
當盒蓋40閉合後,所述壓緊機構50更可以用於限定所述晶圓在所述晶圓儲存框架10中的位置,防止晶圓W在晶圓儲存框架10中移動。
具體的,參考第3圖,本實施例中,所述壓緊機構50包括擋板51、伸縮連桿52及彈簧(圖中未示出),所述伸縮連桿52兩端分別連接所述盒蓋40和所述擋板51,所述伸縮連桿52用於支撐所述擋板51,所述彈簧套設在所述伸縮連桿52外,所述擋板51沿所述伸縮連桿52軸向運動時所述彈簧為所述擋板51提供預緊力。所述盒蓋40移動時,所述擋板51用於調整所述晶圓儲存框架10中晶圓W的位置。即在盒蓋40移動時,通過擋板51推動晶圓儲存框架10中的晶圓W,實現晶圓W的位置調整。應當可以理解,本實施例中,所述盒蓋40沿著圓弧形軌跡移動,所述擋板51沿著所述晶圓W的邊緣外側滑動,推動超出預設位置的所述晶圓W的邊緣,以調整所述晶圓的位置。
本實施例中,所述晶圓傳送盒包括至少一個壓緊機構50。一個所述擋板51可同時整理至少一片晶圓W。
所述擋板51具有彈性,所述盒蓋40移動時,由於擋板51與晶圓W接觸,所述擋板51處於被所述晶圓W擠壓的狀態,如此,可有效的整理晶圓W的位置,同時不損傷晶圓W。
所述盒蓋40移動時,所述伸縮連桿52可沿著靠近或者遠離所述盒蓋40的方向滑動,所述彈簧使所述擋板51壓緊所述晶圓儲存框架10中的晶圓。通過設置彈簧和伸縮連桿52,在所述盒蓋40移動時,所述伸縮連桿52沿著靠近或者遠離所述盒蓋40的方向滑動,且通過擋板51壓緊晶圓,因此,擋板51與晶圓之間的接觸可通過彈簧進行緩衝,從而避免壓緊機構50中的擋板51在整理晶圓時,擋板51對晶圓形成衝擊損傷晶圓。
較佳地,所述擋板51的長度方向與所述晶圓儲存框架10的軸線方向,即多個晶圓的排列方向平行,且所述擋板51的長度較佳不低於所述晶圓儲存框架10上可存放的晶圓的總高度。
較佳地,所述底座上設置有導向件81,所述導向件81用於給所述盒蓋滑動提供導向。通過設置導向件81可避免盒蓋40移動時發生偏移,避免盒蓋40卡住。
較佳地,所述盒蓋40的內側設有輔助所述盒蓋滑動的滾動軸承82(參考第3圖)。其中所述滾動軸承82的數量至少為一個。通過滾動軸承82輔助所述盒蓋40滑動,使盒蓋40移動順暢,且減少了摩擦產生的顆粒物,降低顆粒物污染晶圓的風險。所述滾動軸承82較佳為樹脂軸承。
較佳地,所述導向件81為開設在所述底座20上的弧形凹槽,所述盒蓋可沿所述弧形凹槽滑動。
參考第3圖,本實施例中,所述晶圓傳送盒的旋轉連接機構60包括一旋轉軸61和連接件62。所述旋轉軸61設置在所述罩殼30上,所述連接件62一端與所述盒蓋40固定連接,另一端與所述旋轉軸61連接,所述旋轉軸61用於驅動所述連接件62轉動。通過驅動旋轉軸61轉動即可驅動連接件62轉動,從而帶動與連接件62固定連接的盒蓋40繞著所述旋轉軸61的自身軸線轉動,即使所述盒蓋40沿著圓弧形軌跡移動。
具體的,所述連接件62為連桿,所述連桿至少設有兩根,兩根連桿之間呈一定夾角固定在所述盒蓋與旋轉軸之間。
具體的,參考第3圖,所述盒蓋40更包括軸承座63和旋轉軸承(圖中未示出),所述旋轉軸承通過軸承座63固定在所述罩殼30上,所述旋轉軸61穿過旋轉軸承一端與連接件62固定連接,另一端穿過罩殼30為驅動端。
較佳地,所述罩殼30具有與所述底座20相對的頂部31,所述旋轉軸61設置在所述頂部31上,具體所述旋轉軸61穿過所述罩殼30的頂部31並與所述罩殼30的頂部31轉動連接。所述旋轉軸61較佳位於所述罩殼30的頂部31的中心位置處。如此,相對於旋轉軸61未設置在頂部31的中心處而言,可減小晶圓傳送盒的體積,相應的可減少晶圓傳送盒的重量。此外,本實施例中,所述罩殼30的頂部31的位置僅相對於所述底座20而言,並不實際限定所述晶圓傳送盒的形狀和方位。
參考第1圖和第2圖,本實施例中,所述罩殼30遠離所述空腔71的一側上固定有第一對接部32,所述第一對接部32用於與自動搬運裝置對接,所述自動搬運裝置用於抓取所述第一對接部32並傳輸所述晶圓傳送盒。
具體的,所述第一對接部32位於所述罩殼30的頂部31遠離所述空腔71的一側上。所述第一對接部32為凹槽或者凸起。所述自動搬運裝置可為空中升降機輸送車(Overhead Hoist Transport,OHT),或者為自動導引運輸車(Automated Guided Vehicle,AGV),如此,所述晶圓傳送盒可以與生產線中的傳輸裝置對接,便於傳輸晶圓傳送盒,且無需調整現有的傳輸系統,提高了晶圓傳送盒的兼容性。當然,自動搬運裝置更可為其他的在集成電路生產線上常用的輸送設備。
較佳地,所述第一對接部32為法蘭。較佳地,所述第一對接部32位於所述罩殼30的頂部31的中心位置處。如此,當所述傳輸裝置抓取了所述晶
圓傳送盒傳輸時,可避免晶圓傳送盒傾斜,導致晶圓傳送盒中的晶圓移動,損傷晶圓。
如第5圖所示,所述底座20上設置有與所述晶圓儲存框架10底部配合連接的框架定位機構。本實施例中所述框架定位機構為開設在所述底座20上的框架定位凹槽331,所述晶圓儲存框架10的底部可卡接在所述框架定位凹槽331內。
參考第3圖和第4圖,本實施例中,所述盒蓋40沿滑動方向的側邊上以及與所述側邊對應的罩殼30上配合設置有至少一套吸附組件83,較佳地,所述吸附組件83共設有兩套,分別位於所述盒蓋40沿滑動方向的兩側邊上以及與所述兩側邊對應的罩殼30上。所述開口完全閉合或完全開啟後,所述吸附組件83用於將所述盒蓋40吸附在所述罩殼30上。
具體的,每套所述吸附組件83包括具有相互吸引作用的磁力扣和磁力條。所述磁力扣設置在所述盒蓋40上,所述磁力條設置在所述罩殼30上,反之亦可。
本實施例中,參考第1圖,所述晶圓儲存框架10用於儲存晶圓,且所述晶圓儲存框架10為開放式晶圓儲存框架10,晶圓儲存框架10中的晶圓處於裸露狀態。例如,所述晶圓儲存框架10包括多個用於存放單個晶圓的支撐座,相鄰兩個支撐座之間具有一定距離,使得晶圓之間保持一定間距。較佳地,晶圓儲存框架10可為現有的生產線中的片匣(Cassette)和卡匣(Standard Mechanical Interface Pod,SMIF Pod)中的一種。所述晶圓儲存框架10可為立式也可為臥式,立式晶圓儲存框架10的軸線與水平面垂直,臥式晶圓儲存框架10的軸線與水平
面平行,與之對應的,本實施例中的晶圓傳送盒的旋轉軸61的軸線與晶圓儲存框架10的軸線平行。
本實施例更提供一種晶圓自動傳送系統。所述晶圓自動傳送系統包括上述的晶圓傳送盒、驅動所述旋轉連接機構轉動的旋轉驅動機構以及抓取所述第一對接部32進行搬運的自動搬運裝置。所述晶圓自動傳送系統用於在集成電路生產線中實現物料的自動化傳輸。可將上述晶圓傳送盒在多個加工晶圓的機台之間傳輸,也可以將晶圓傳送盒在加工晶圓的機台與儲存晶圓傳送盒的緩存區之間傳輸,也可將晶圓傳送盒在多個儲存晶圓傳送盒的緩存區之間傳輸。
較佳地,所述晶圓自動傳送系統更包括晶圓盒載台,所述晶圓盒載台設置在加工晶圓的機台上或儲存晶圓傳送盒的緩存區內,所述晶圓傳送盒可與所述晶圓盒載台的承載面之間限位連接,使得所述晶圓傳送盒定位固定在所述晶圓盒載臺上。
本實施例中所述底座20上的框架定位凹槽331深度不小於所述底座20的厚度,使得所述晶圓儲存框架10的底部可穿過所述框架定位凹槽331與所述晶圓盒載台接觸,所述晶圓盒載台的承載面上設置有與所述框架定位凹槽331相同的結構,使得所述晶圓儲存框架10既與底座20固定,又與所述晶圓盒載台的承載面固定。
實施例2
與實施例1不同的是,如第6圖所示,本實施例中所述框架定位機構為框架定位突起332,所述框架定位突起332可與所述晶圓儲存框架10的底部配合連接,對所述晶圓儲存框架10起到限位的作用。
較佳地,採用實施例2所述晶圓傳送盒的晶圓自動傳送系統也包括晶圓盒載台,所述晶圓盒載台的承載面與所述晶圓傳送盒的底座20的下表面可限位連接,具體為,在所述底座20的下表面設置定位台34,如第7圖所示,對應的在所述晶圓盒載台的承載面上設有與所述定位台匹配的定位座,反之亦可。
本發明所述晶圓傳送盒可用於傳送多種規格的晶圓,包括但不限於8寸、12寸。具體地,本發明實施例1中的底座20的結構形式適應於裝載8寸的晶圓儲存框架10,實施例2中的底座20的結構形式適應於裝載12寸的晶圓儲存框架10。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述,並非對本發明範圍的任何限定,本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾,均屬於權利要求書的保護範圍。
10:晶圓儲存框架
20:底座
30:罩殼
31:頂部
32:第一對接部
61:旋轉軸
71:空腔
72:開口
Claims (16)
- 一種晶圓傳送盒,用於容置晶圓儲存框架,其中該晶圓傳送盒包括底座、罩殼、盒蓋、旋轉連接機構和壓緊機構,該底座和該罩殼固定連接,且該底座和該罩殼圍成了用於容納該晶圓儲存框架的空腔,該罩殼上設置有用於取放晶圓的開口,該盒蓋通過該旋轉連接機構旋轉連接該罩殼,通過轉動該旋轉連接機構使該盒蓋在該底座上滑動以閉合和開啟該開口,該壓緊機構設置於該盒蓋面向晶圓儲存框架的一側且可相對於該盒蓋彈性伸縮,該盒蓋移動時,該壓緊機構可向該晶圓儲存框架中儲存的晶圓施加沿晶圓所在平面方向的力,以調整該晶圓的位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該壓緊機構包括擋板、伸縮連桿及彈簧,該伸縮連桿兩端分別連接該盒蓋和該擋板,該彈簧套設在該伸縮連桿外,該擋板沿該伸縮連桿軸向運動時該彈簧為該擋板提供軸向預緊力。
- 如申請專利範圍第2項所述之晶圓傳送盒,其中該擋板的長度方向與該晶圓儲存框架的軸線方向平行,且該擋板的長度不低於該晶圓儲存框架上可存放的晶圓的總高度。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該底座上設置有導向件,該導向件用於給該盒蓋滑動提供導向。
- 如申請專利範圍第4項所述之晶圓傳送盒,其中該導向件為開設在該底座上的凹槽,該盒蓋可沿該凹槽滑動。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該晶圓傳送盒更包括至少一個滾動軸承,該滾動軸承固定在該盒蓋內側,並 與該底座滾動接觸。
- 如申請專利範圍第6項所述之晶圓傳送盒,其中該滾動軸承為樹脂軸承。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該旋轉連接機構包括旋轉軸、旋轉軸承和連接件,該旋轉軸承固定在該罩殼上,該旋轉軸的一端穿過該旋轉軸承與該連接件的一端連接,該旋轉軸的另一端穿過該罩殼且作為驅動端,該連接件的另一端與該盒蓋固定連接。
- 如申請專利範圍第8項所述之晶圓傳送盒,其中該罩殼具有一與該底座相對的頂部,該旋轉軸穿過該罩殼的頂部,並與該罩殼的頂部轉動連接,該旋轉軸位於該罩殼的頂部的中心位置處。
- 如申請專利範圍第8項所述之晶圓傳送盒,其中該連接件為連桿,該連桿至少設有兩根,兩根連桿之間呈一定夾角固定在該盒蓋與旋轉軸之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該底座上設置有與該晶圓儲存框架底部配合連接的框架定位機構。
- 如申請專利範圍第11項所述之晶圓傳送盒,其中該框架定位機構為框架定位凹槽或框架定位突起。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該盒蓋沿滑動方向的兩側上以及罩殼上的對應位置處配合設置有一套吸附組件,該開口完全閉合或完全開啟後,該套吸附組件用於將該盒蓋吸附在該罩殼上。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒,其中該盒蓋為圓弧 形,該盒蓋在該底座上沿圓弧形軌跡滑動以閉合和開啟該開口。
- 一種晶圓自動傳送系統,用於將晶圓在多個加工晶圓的機台之間、加工晶圓的機台與晶圓儲存區之間或多個晶圓儲存區之間傳輸,其特徵在於,該晶圓自動傳送系統包括:如申請專利範圍第1至14項中之任一項所述之晶圓傳送盒,該晶圓傳送盒的該罩殼上設置有法蘭;驅動該旋轉連接機構轉動的旋轉驅動機構;以及抓取該法蘭進行搬運的自動搬運裝置。
- 如申請專利範圍第15項所述之晶圓自動傳送系統,其中該加工晶圓的機台或晶圓儲存區設置有晶圓盒載台,該晶圓傳送盒與該晶圓盒載台的承載面之間配合連接。
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