TWI817828B - 內建負壓氣室之基板容器 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一基板容器,包含一殼體及一覆蓋元件。殼體界定一容置空間並具有一底部和至少一抽氣孔形成於該底部,該抽氣孔靠近該殼體的一開口。覆蓋元件連接至該殼體的底部,並與該殼體的底部界定出一負壓氣室,該負壓氣室界定於該至少一抽氣孔的上方並與該至少一抽氣孔連通。一狹長抽氣孔界定於該負壓氣室上方,該狹長抽氣孔連通該負壓氣室與該容置空間。該容置空間的氣體依序經由該狹長抽氣孔、該負壓氣室以及該至少一抽氣孔排出。
Description
本發明關於一種基板容器,特別是提供有進氣功能和排氣功能的基板容器。
第一圖例示已知基板容器的分解圖。所述已知基板容器為晶圓盒(wafer cassette),包含一殼體(11)及一門(12),殼體(11)的開口(13)與門(12)結合以形成一容置空間,用於收容多個晶圓或基板(未顯示)。殼體(11)內的相對側壁提供有一對支撐件(14),用於支撐晶圓的邊緣,使多個晶圓可上下間隔擺放。殼體(11)的底部還提供有兩個進氣模組(15)及兩個抽氣模組(16),以可拆卸的方式組裝置殼體(11)的底部,其中抽氣模組(16)配置於靠近開口(13),進氣模組(15)則配置於殼體(11)的後部。抽氣模組(16)可將容置空間內的氣體(如水氣)排出殼體(11)外。進氣模組(15)可將乾燥氣體(如惰性氣體)引入容置空間中。一底板(19)可拆卸地連接於殼體(11)的底部,以限制進氣模組(15)和抽氣模組(16),並作為晶圓盒的底部支撐座。兩個多孔管(17)可拆卸地連接於殼體(11)的底部,並分別流體連通進氣模組(15),以將乾燥氣體均勻擴散至容置空間。
第二A圖示意對已知晶圓盒填充氣體。當一氣體供應裝置(21)連接進氣模組(15),氣體經由進氣模組(15)及多孔管(17)而擴散至殼體(11)中。進氣模組(15)具有逆止閥(check valve),其可配置成因應適當氣壓而打開,或者可因應接觸推擠而打開。多孔管(17)也稱作氣體塔(gas tower),其具有多個微小孔洞,用以將氣體朝多個方向擴散至殼體(11)中,使容置空間充滿適合儲存晶圓的氣體。第二B圖示意將已知晶圓盒中的氣體抽出。當一抽氣裝置(22)連接至抽氣模組(16),容置空間中的氣體經由殼體(11)底部的抽氣模組(16)排出。抽氣模組(16)具有逆止閥,其相對於進氣模組(15)的逆止閥為顛倒配置,並因應抽氣裝置(22)的壓力而打開。容置空間中的氣體,如水氣,可從晶圓(W)的上層流動至下層而聚集於殼體(11)底部,並分別經由兩個抽氣模組(16)離開。
半導體製程中,需要將晶圓盒的門(12)移除以存取殼體(11)中的晶圓。然而,關閉的晶圓盒與製程環境可能存在一壓力差,使得在移除門(12)的瞬間,該壓力差迫使外部空氣進入殼體(11)。若外部空氣夾帶水氣,將令容置空間濕度升高,影響晶圓表面微結構品質。一般而言,在移除門(12)的過程中會一併執行抽氣,如第二B圖所示,讓外部氣體在衝入容置空間的深處之前可經由靠近開口(13)的抽氣模組(16)排出。然而,習知抽氣模組(16)僅經由殼體(11)底部的兩個抽氣孔與容置空間連通,使抽氣壓力分佈無法有效地捕捉進入容置空間的外部氣體而向下排出,而且兩個抽氣模組(16)也可能會有抽氣流量不一致的情形。
就此,有必要發展一種解決上述問題的基板容器,特別是改善抽氣時位於殼體開口附近的氣體壓力分布,以有效捕捉引入容置空間中的外部氣體。
本發明之目的在於提供一種基板容器,包含:一殼體,界定一容置空間並具有一底部和至少一抽氣孔形成於該底部,該抽氣孔靠近該殼體的一開口;一覆蓋元件,連接至該殼體的底部,並與該殼體的底部界定出一負壓氣室,該負壓氣室界定於該至少一抽氣孔的上方並與該至少一抽氣孔連通;一狹長抽氣孔,界定於該負壓氣室上方,該狹長抽氣孔連通該負壓氣室與該容置空間。其中,該容置空間的氣體依序經由該狹長抽氣孔、該負壓氣室以及該至少一抽氣孔排出。
在一具體實施例中,至少一抽氣模組,配置於該殼體的底部並與對應的抽氣孔連通,用於排出該容置空間的氣體。
在一具體實施例中,該覆蓋元件位於該殼體的底部的一階梯結構的一低面,且該覆蓋元件的一頂部等於或低於該階梯結構的一高面。
在一具體實施例中,該覆蓋元件具有一頂面,且該頂面形成有該狹長抽氣孔。
在一具體實施例中,該覆蓋元件具有一斜面,該斜面面向該殼體的一開口且形成有該狹長抽氣孔。
在一具體實施例中,該覆蓋元件的頂面與該殼體的底部的一階梯結構的一高面平行。
在一具體實施例中,該狹長抽氣孔具有一寬度,該狹長抽氣孔的寬度小於該抽氣孔的一直徑。
在一具體實施例中,當該容置空間垂直擺放有多個晶圓時,該負壓氣室位於最底層晶圓的一周圍和該殼體的底部之間。
在一具體實施例中,該負壓氣室位於該殼體的開口和該殼體的一支撐件之間。
在一具體實施例中,所述基板容器更包含界定於該負壓氣室上方的另一狹長抽氣孔,該等狹長抽氣孔分別面向該容置空間所擺放的一晶圓及面向該殼體的開口。
本發明之另一目的在於提供一種基板容器,包含:一殼體,具有一前部、一後部及一底部,其中該底部靠近該前部形成有至少兩個出氣孔,該底部靠近該後部形成有至少兩個進氣孔;一覆蓋元件,連接至該殼體的底部以界定出一負壓氣室,該負壓氣室橫跨該至少兩個出氣孔;一狹長抽氣孔,界定於該負壓氣室的上方,藉此該殼體的容置空間經由該狹長抽氣孔與該負壓氣室連通;一氣匣,連接至該殼體的底部以界定出一緩衝氣室,該緩衝氣室橫跨該至少兩個進氣孔。
11:殼體
12:門
13:開口
14:支撐件
15:進氣模組
16:抽氣模組
17:多孔管
19:底板
21:氣體供應裝置
22:抽氣裝置
31:殼體
311:底部
312:抽氣孔
313:高面
314:低面
33:開口
34:支撐件
35:進氣模組
36:抽氣模組
39:底板
41:覆蓋元件
411:長度
412:寬度
413:狹長抽氣孔
414:孔隙寬度
415:負壓氣室
416:擋板
81:覆蓋元件
813:狹長抽氣孔
814:孔隙寬度
91:覆蓋元件
913:狹長抽氣孔
914:孔隙寬度
101:覆蓋元件
1013:狹長抽氣孔
1013’:狹長抽氣孔
W:晶圓
F:過濾元件
P:虛線
參照下列圖式與說明,可更進一步理解本發明。非限制性與非窮舉性實例系參照下列圖式而描述。在圖式中的部件並非必須為實際尺寸;重點在於說明結構及原理。
第一圖為已知基板容器的分解圖。
第二A圖示意已知基板容器的進氣操作。
第二B圖示意已知基板容器的抽氣操作。
第三圖顯示本發明基板容器的正視圖,無門及多孔管。
第四圖顯示根據第三圖X-X’虛線的剖面結構。
第五圖顯示根據第三圖S-S’虛線的剖面結構,並擺放一晶圓。
第六圖為第五圖的局部放大圖,顯示覆蓋元件與兩個抽氣孔的關係。
第七圖為根據第四圖的局部放大,顯示覆蓋元件與殼體和抽氣模組的結構關係。
第八A圖和第八B圖顯示覆蓋元件的另一變化例。
第九A圖和第九B圖顯示覆蓋元件的再一變化例。
第十A圖和第十B圖顯示覆蓋元件的又一變化例。
第十一圖為基板容器的剖面圖,顯示進氣模組安裝置殼體底部。
底下將參考圖式更完整說明本發明,並且藉由例示顯示特定範例具體實施例。不過,本主張主題可具體實施於許多不同形式,因此所涵蓋或申請主張主題的建構並不受限於本說明書所揭示的任何範例具體實施例;範例具體實施例僅為例示。同樣,本發明在於提供合理寬闊的範疇給所申請或涵蓋之主張主題。除此之外,例如主張主題可具體實施為方法、裝置或系統。因此,具體實施例可採用例如硬體、軟體、韌體或這些的任意組合(已知並非軟體)之形式。
本說明書內使用的詞彙「實施例」並不必要參照相同具體實施例,且本說明書內使用的「其他(一些/某些)實施例」並不必要參照不同的具體實施例。其目的在於例如主張的主題包括全部或部分範例具體實施例的組合。
第三圖顯示本發明基板容器的正視圖。在本實施例中,所述基板容器以一晶圓盒為例,其包含一殼體(31)。殼體(31)主要由一頂部、一底部、一對側壁及一後側壁所構成並界定一容置空間。殼體(31)的頂部、底部及該對側壁界定一開口(33)。儘管第三圖並未顯示晶圓盒的門和多孔管,但晶圓盒可配置成允許如第一圖所示的門(12)可拆卸地結合至開口(33),使容置空間打開或關閉,也允許如第一圖所示的多孔管(17)連接於殼體(31)底部並靠近後側壁。第一圖所示的多孔管(17)組裝後垂直延伸於容置空間中,並可大致上朝開口(33)的方向供應氣體。殼體(31)包含一對支撐件(34)分別提供於該對側壁的內側。支撐件(34)基本上具有多個軌道或溝槽,其允許晶圓(未顯示)的周圍***其中,支撐件(34)以垂直方向裝設,以供擺放平行間隔的多個晶圓。底板(39)連接至殼體(31)的底部,作為晶圓盒的底部支撐和接觸介面。底板(39)可配合特定平台的機構,以允許如第二A圖和第二B圖的氣體供應裝置(21)和抽氣裝置(22)連通殼體(31)和底板(39)之間所提供的進氣模組(35)和抽氣模組(36),其顯示於第四圖。
第四圖顯示根據第三圖X-X’虛線的剖面結構。進氣模組(35)結合至殼體(31)的底部(311)下方。例如,筒狀之進氣模組(35)可收容於自殼體(31)向下延伸的套筒中,並由底板(39)限制住。底部(311)形成有對應進氣模組(35)的進氣孔,其允許氣體從進氣模組(35)引入容置空間中並經由如第一圖所示的多孔管(17)均勻供應至容置空間中。同樣地,抽氣模組
(36)結合至底部(311)下方。例如,筒狀之抽氣模組(36)可收容於自殼體(31)向下延伸的的另一個套筒中,並由底板(39)限制住。底部(311)形成有對應抽氣模組(36)的抽氣孔,其可見於後續圖示。抽氣孔允許容置空間中的氣體經由抽氣模組(36)排出。底部(311)因為抽氣模組(36)及其周圍結構配置的關係並非呈水平結構,而是從殼體(31)後側壁朝開口(33)略向下傾斜延伸的結構,意即底部(311)的後部(rear)為高端,前部(front)為低端。在其他不同的配置中,底部(311)可呈水平。在殼體(31)的前部,即靠近開口(33)端,底部(311)包含一階梯結構。
併參第三圖和第四圖,一覆蓋元件(41)固定至底部(311)的前部,用於抽氣時建立一負壓氣室。所述負壓氣室是由覆蓋元件(41)和底部(311)所界定的一開放空間,其位於容置空間中並與容置空間連通。當抽氣模組(36)連通至抽氣裝置時,所述開放空間壓力突然下降,使所述開放空間的壓力低於上方的容置空間,即使所述開放空間形成負壓氣室。根據第三圖所示覆蓋元件(41)的位置可知,所述負壓氣室大致上位於開口(13)的底側且延伸於該對支撐件(34)之間。又根據第三圖所示覆蓋元件(41)的位置可知,所述負壓氣室大致上介於開口(33)和支撐件(34)之間,且覆蓋元件(41)裝設位置低於支撐件(34)的底部位置。
從上述實施例的配置可知,進氣模組(35)和抽氣模組(36)先結合至底部(311)後才接著組裝底板(39)至底部(311),但本發明不以此配置為限制。例如,在其他可能的配置中,殼體內部可具有類似的配置,但底板和殼體的底部結合構成基板容器的底座,其可預留空間以組裝進氣模組和抽氣模組,無須將底板拆除。
第五圖顯示根據第三圖S-S’虛線的剖面結構,並擺放一晶圓(W)。如圖清楚所示,覆蓋元件(41)基本上為一狹長殼體,具有於該對支撐件(34)之間延伸的一長度(411)以及於開口(33)和支撐件(34)之間延伸的一寬度(412)。長度(411)和寬度(412)決定所述負壓氣室具有涵蓋底部(311)的一矩形覆蓋面積。覆蓋元件(41)的頂部界定有一狹長抽氣孔(413),其基本上與長度(411)平行,但本發明不以此為限制。覆蓋元件(41)基本上位於擺放晶圓(W)下方。較佳地,覆蓋元件(41)及狹長抽氣孔(413)超出晶圓(W)涵蓋的範圍,以確保晶圓(W)周圍的氣體能被容置空間內建立的負壓氣室有效捕捉。在其他可能的實施例中,例如在底部(311)利用面積充足的例子中,覆蓋元件(41)或狹長抽氣孔(413)可具有其他形狀,以匹配晶圓(W)周圍的氣流模式。
於第六圖為第五圖的局部放大圖,並顯示覆蓋元件(41)與兩個抽氣孔(312)的關係。抽氣孔(312)為底部(311)的貫穿孔且與第四圖所示的抽氣模組(36)連通。抽氣孔(312)和抽氣模組(36)可以是共軸或偏置的關係。覆蓋元件(41)遮蔽兩個抽氣孔(312),使抽氣孔(312)完全被涵蓋在覆蓋元件(41)所界定的負壓氣室中。當然,本發明不排除,抽氣孔(312)必須被負壓氣室所涵蓋。狹長抽氣孔(413)的孔隙寬度(414)基本上小於抽氣孔(312)的直徑。然而,孔隙寬度(414)不宜過小,否則反而降低流量,不利於捕捉開口(33)附近的所有氣體。
第七圖為根據第四圖的局部放大,清楚顯示覆蓋元件(41)與殼體(31)的底部(311)以及抽氣模組(36)的結構關係。底部(311)的前部為一階梯結構,其包含一高面(313)和一低面(314),兩者相互平行。覆蓋元件
(41)固定於底部(311)的低面(314),並與低面(314)界定開放的負壓氣室(415)。負壓氣室(415)雖然為扁平的空間,但該氣室橫向延伸並涵蓋抽氣孔(312)。較佳地,覆蓋元件(41)的頂部低於或等於底部(311)的高面(313)的延伸平面,如圖所示自高面(313)延伸至頂部兩者之間的虛線(P),確保擺放於支撐件(34)最底層的晶圓(W)與覆蓋元件(41)之間有充足的空間。當以機械手臂存取晶圓盒時,機械手臂前端(front end)有足夠空間伸入最底層晶圓的下方進行存取運作,不會受到覆蓋元件(41)的干擾。
負壓氣室(415)經由其上方的狹長抽氣孔(413)與容置空間連通,經由其下方的抽氣孔(312)與抽氣模組(36)連通,藉此容置空間的氣體可依序經由狹長抽氣孔(413)、負壓氣室(415)和抽氣模組(36)排出。圖示狹長抽氣孔(413)與抽氣孔(312)或抽氣模組(36)可以是偏置的關係,但也可為共軸的關係。狹長抽氣孔(413)可根據捕捉需求而更靠近覆蓋元件(41)的前部或後部。本實施例之狹長抽氣孔(413)配置成面向晶圓(W)的下表面。應瞭解,晶圓盒的整體抽氣表現可受到各種尺寸的影響,例如狹長抽氣孔(413)的孔隙寬度(414)和數量、負壓氣室(415)的扁平比以及抽氣孔(312)的數量和直徑。所述負壓氣室(415)的扁平比可由氣室的一高度除以氣室的一長度或一寬度。可替代地,額外的覆蓋元件可固定於殼體(31)的其他表面並通過額外提供的路徑與抽氣模組(36)連通。例如,在位於支撐件(34)與開口(33)之間的該對側壁內表面,或殼體(31)的頂部。
如圖所示,本實施例狹長抽氣孔(413)的具有一階梯結構,該階梯結構由覆蓋元件(41)的頂面和圍繞狹長抽氣孔(413)的一環形承載面所界定。一過濾元件(F),其形狀符合狹長抽氣孔(413)的形狀(如第五圖所示
兩端具有圓弧之狹長形狀),可擺放在所環形承載面上,用以過濾進入負壓氣室(415)之空氣。過濾元件(F)可以是透氣濾膜,且可被更換。覆蓋元件(41)的頂面可提供有圍繞狹長抽氣孔(413)之一或多個擋板(416),用以限制過濾元件(F)從狹長抽氣孔(413)脫離。在其他考量中,如增加流量,過濾元件(F)可被移除。
形成這樣的負壓氣室(415)是有優點的。如先前技術所述,若單憑兩個抽氣孔(312)連通容置空間,與抽氣孔(312)對應的兩個抽氣模組(36)可能有流量不一致的情況,導致抽氣時容置空間不具有對稱氣壓分布,某一側的氣體捕捉效率下降。本發明提出的負壓氣室(415)介於容置空間和抽氣孔(312)之間。在兩個抽氣模組(36)的氣流表現不一致的情況中,負壓氣室(415)因涵蓋兩個抽氣孔(312)而使氣體在其中均勻擴散,進而可得到較為一致的氣壓。狹長抽氣孔(413)基於負壓氣室(415)的擴散效果而使兩個抽氣孔(312)達到實質上一致的氣壓,讓氣體均勻地通過狹長抽氣孔(413)至兩個抽氣孔(312)向外排出。
第八A圖和第八B圖顯示本發明的另一變化例。覆蓋元件(81)基本上為一狹長殼體,具有一長度和一寬度,其界定涵蓋抽氣孔(312)的一矩形覆蓋面積。與前述實施例相比,覆蓋元件(81)頂部的狹長抽氣孔(813)具有更大的孔隙寬度(814),增加負壓氣室捕捉氣體的範圍。儘管未顯示,狹長抽氣孔(813)中可依前述類似手段提供過濾元件。
第九A圖和第九B圖顯示本發明的再一變化例。覆蓋元件(91)基本上為一狹長殼體,具有一長度和一寬度,其界定涵蓋抽氣孔(312)的一矩形覆蓋面積。與前述實施例相比,覆蓋元件(91)頂部的狹長抽氣孔(913)靠近
前部,且具有一孔隙寬度(914)。如第九B圖,覆蓋元件(91)的頂部具有朝前部向下傾斜的一斜面,而狹長抽氣孔(913)界定於該斜面上,使狹長抽氣孔(913)面向開口(33),更容易捕捉開口(33)附近的氣體。儘管未顯示,狹長抽氣孔(913)中可依前述類似手段提供過濾元件。
第十A圖和第十B圖顯示本發明的又一變化例。覆蓋元件(101)基本上為一狹長殼體,具有一長度和一寬度,其界定涵蓋抽氣孔(312)的一矩形覆蓋面積。與前述實施例相比,覆蓋元件(101)頂部的具有兩個狹長抽氣孔(1013、1013’),分別位於頂部的平坦面和斜面,藉此可捕捉晶圓前部的氣體和開口(33)附近的氣體。儘管未顯示,狹長抽氣孔(1013、1013’)中可依前述類似手段提供過濾元件。
第十一圖為本發明基板容器的剖面圖,其顯示基板容器後部的配置。基板容器內部提供有自底部(311)的高面(313)向上延伸的一耦合結構(111)。耦合結構(111)具有貫穿基板容器底部(311)的進氣孔或進氣通道。多孔管(117)的底部經由一套環(118)套接在耦合結構(111)。一氣匣(112)結合於基板容器的底部(311)並界定出橫跨兩個耦合結構(111)的一緩衝氣室。應瞭解,圖中僅顯示一側的耦合結構(111)及進氣模組(115)。進氣模組(115)通過底板(119)的開口而安裝至氣匣(112)的底部,藉此進氣模組(115)可將氣體灌進氣匣(112)的緩衝氣室中,再分別經由耦合結構(111)傳送至多孔管(117)。
上述實施例揭露的負壓氣室是覆蓋元件與殼體底部的一上表面所界定,但在其他可能的實施例中,負壓氣室可以是覆蓋元件與殼體底部的一下
表面所界定。或者,負壓氣室可以是由殼體底部的結構所界定。這些可能的實施例均未脫離本發明的範疇。
雖然為了清楚瞭解已經用某些細節來描述前述本發明,吾人將瞭解在申請專利範圍內可實施特定變更與修改。因此,以上實施例僅用於說明,並不設限,並且本發明並不受限於此處說明的細節,但是可在附加之申請專利範圍的領域及等同者下進行修改。
311:底部
312:抽氣孔
313:高面
314:低面
33:開口
34:支撐件
36:抽氣模組
39:底板
41:覆蓋元件
413:狹長抽氣孔
415:負壓氣室
416:擋板
W:晶圓
F:過濾元件
P:虛線
Claims (12)
- 一種基板容器,包含: 一殼體,界定一容置空間並具有一底部和至少一抽氣孔形成於該底部,該抽氣孔靠近該殼體的一開口; 一覆蓋元件,連接至該殼體的底部,並與該殼體的底部界定出一負壓氣室,該負壓氣室界定於該至少一抽氣孔的上方並與該至少一抽氣孔相連通;及 一狹長抽氣孔,界定於該負壓氣室上方,該狹長抽氣孔連通該負壓氣室與該容置空間; 其中,該容置空間的氣體依序經由該狹長抽氣孔、該負壓氣室以及該至少一抽氣孔排出。
- 如請求項1所述的基板容器,其中至少一抽氣模組,配置於該殼體的底部並與對應的抽氣孔相連通,用於排出該容置空間的氣體。
- 如請求項1所述的基板容器,其中該覆蓋元件位於該殼體的底部的一階梯結構的一低面,且該覆蓋元件的一頂部等於或低於該階梯結構的一高面。
- 如請求項1所述的基板容器,其中該覆蓋元件具有一頂面,且該頂面形成有該狹長抽氣孔。
- 如請求項1所述的基板容器,其中該覆蓋元件具有一斜面,該斜面面向該殼體的一開口且形成有該狹長抽氣孔。
- 如請求項4所述的基板容器,其中該覆蓋元件的頂面與該殼體的底部的一階梯結構的一高面平行。
- 如請求項1所述的基板容器,其中該狹長抽氣孔具有一寬度,該狹長抽氣孔的寬度小於該抽氣孔的一直徑。
- 如請求項1所述的基板容器,其中,當該容置空間垂直擺放有多個晶圓時,該負壓氣室位於最底層晶圓的一周圍和該殼體的底部之間。
- 如請求項1所述的基板容器,其中該負壓氣室位於該殼體的開口和該殼體的一支撐件之間。
- 如請求項1所述的基板容器,更包含界定於該負壓氣室上方的另一狹長抽氣孔,該等狹長抽氣孔分別面向該容置空間所擺放的至少一晶圓及面向該殼體的開口。
- 一種基板容器,包含: 一殼體,界定一容置空間並具有一底部; 至少一抽氣模組,提供於該殼體的底部的下方,用於排出該容置空間的氣體; 一負壓氣室,至少由該殼體的底部所界定,並界定於該至少一抽氣模組的上方,該負壓氣室與該至少一抽氣模組連通;及 至少一狹長抽氣孔,界定於該負壓氣室上方,該狹長抽氣孔連通該負壓氣室與該容置空間; 其中,該負壓氣室的一覆蓋面積涵蓋且大於該至少一抽氣模組所對應的至少一抽氣孔。
- 一種基板容器,包含: 一殼體,具有一前部、一後部及一底部,其中該底部靠近該前部形成有至少兩個出氣孔,該底部靠近該後部形成有至少兩個進氣孔; 一覆蓋元件,連接至該殼體的底部以界定出一負壓氣室,該負壓氣室橫跨該至少兩個出氣孔; 一狹長抽氣孔,界定於該負壓氣室的上方,藉此該殼體的容置空間經由該狹長抽氣孔與該負壓氣室相連通;及 一氣匣,連接至該殼體的底部以界定出一緩衝氣室,該緩衝氣室橫跨該至少兩個進氣孔。
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