JP7283951B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工装置に関する。

特許文献１に開示のようにターンテーブルにウェーハを保持する保持手段を複数備えた加工装置は、保持手段にウェーハを搬入および保持手段からウェーハを搬出する搬入出エリアとウェーハを加工する加工エリアとを仕切る仕切り手段を備えている。さらに、加工エリアを密室にするために、特許文献２及び特許文献３に開示のように、仕切り手段には昇降板を備えている。

特開２０１７－０４２８７５号公報 特開２０１３－９８６２４４号公報 特開２０１３－２５５９５２号公報

上記の加工装置に備える昇降板に、加工中に生じた加工屑が昇降板に固着すると、昇降板の昇降ができなくなるという問題がある。また、例えば、研磨装置に備える昇降板にスラリーが固着すると、昇降板が昇降できなくなるという問題がある。したがって、昇降板に加工屑やスラリーが固着したとしても、昇降板が昇降できなくなるのを防ぐという課題がある。

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工具で加工する加工手段と、該保持手段に被加工物を搬入および該保持手段から被加工物を搬出する搬入出エリアと被加工物を加工する加工エリアとに該保持手段を位置づける位置づけ手段と、該搬入出エリアと該加工エリアとを仕切る仕切り手段とを備える加工装置であって、該仕切り手段は、該保持手段を該加工エリアと該搬入出エリアとの行き来を可能にする通用口を備えた仕切り板と、該仕切り板に沿って昇降し該通用口を開閉する昇降板と、該昇降板を昇降させる昇降手段と、該昇降板を下降させたときに該加工エリアに面する一方の面に水を供給し該一方の面を洗浄する洗浄手段とを備え、洗浄手段は、該昇降板の該一方の面にわずかな深さの凹部が形成され、該凹部は該仕切り板に対面する側に配設され、該凹部に水を供給する複数の供給口が配設された水供給ノズルを備えている
上記の加工装置に備える洗浄手段は、板状の水を噴出する直線状に延在する長手供給口を備えた水ナイフであることが好ましく、かかる場合においては、該長手供給口から噴出された板状の水で該昇降板の該一方の面を洗浄する。

本発明では、洗浄手段から昇降板の加工エリアに面する一方の面に水を供給して一方の面を洗浄することにより、研削後に昇降板に付着している加工屑等を洗い流すことができる。
また、洗浄手段に備える水供給ノズルから供給された水が昇降板に形成されている凹部に溜まって、ぬれだまりを形成することによって、次の被加工物を加工する際に加工屑等が付着するのを防止することができる。
さらには、水ナイフを用いて昇降板と仕切り板との間に板状の流水を供給することによって、昇降板と仕切り板との間に付着している加工屑等を洗い流すことができる。そして、昇降板がぬれている状態にすることで、次の被加工物を加工する際に、加工屑等が昇降板に付着するのを防ぐことができる。

昇降板が上昇して、搬入出エリアと加工エリアとが連通している状態の加工装置の全体を表す斜視図である。 （ａ）は、昇降板が上昇して、搬入出エリアと加工エリアとが連通している状態の加工装置を側方からみた断面図であり、（ｂ）は、昇降板が降下して搬入出エリアと加工エリアとが隔てられている状態の加工装置を側方からみた断面図である。 昇降板が降下して、搬入出エリアと加工エリアとが隔てられている状態の加工装置の全体を表す斜視図である。 （ａ）は、昇降板が上昇して、仕切り板の通用口が開いている状態の仕切り手段を表す斜視図であり、（ｂ）は、昇降板が降下して、仕切り板の通用口がふさがれている状態の仕切り手段を表す斜視図である。 水ナイフの長手供給口から噴射された水が昇降板に接触しながら流れ落ちていく様子を表す断面図である。

１ 加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、加工手段３を用いて保持手段２に保持された被加工物Ｗを加工する加工装置である。以下、加工装置１の構成について説明する。

図１に示すように、加工装置１には、加工装置１に備える各種の機構の動作を電気的に制御する制御手段９が備えられている。

加工装置１にはベース１０が備えられている。ベース１０は、直方体形状の第１ベース１００と、第１ベース１００の＋Ｙ方向側の側面に連結された、例えば、第１ベース１００とは異なる高さを有する直方体形状の第２ベース１０１と、を備えている。
第１ベース１００の上方の空間は、－Ｙ方向側に配設された搬入出エリアＡと、＋Ｙ方向側に配設された加工エリアＢとにより構成されている。搬入出エリアＡでは、被加工物Ｗの搬入及び搬出が行われ、加工エリアＢでは被加工物Ｗの加工が行われる。
搬入出エリアＡは搬入出カバー１２によって囲繞されており、加工エリアＢは加工室カバー１３によって囲繞されている。
搬入出カバー１２は、例えば、上面１２ａ、Ｘ軸方向側に配設された対面する２つの側面１２ｂ、１２ｃ、及び－Ｙ方向側に配設された側面１２ｄから構成されている。第１ベース１００の上面１００ａ及び搬入出カバー１２の各々の面１２ａ～１２ｄによって搬入出エリアＡが包囲されており、＋Ｙ方向側において開口した直方体形状の領域が形成されている。
一方、加工室カバー１３は、上面１３ａ、Ｘ軸方向側に配設された対面する２つの側面１３ｂ、１３ｃ、及び＋Ｙ方向側に配設された側面１３ｄを備えており、第１ベース１００の上面１００ａ、加工室カバー１３の各々の面１３ａ～１３ｄによって加工エリアＢが包囲されて－Ｙ方向側に開口した直方体形状の領域が形成されている。
搬入出カバー１２の上面１２ａには、例えば、図示しない取手が備えられており、オペレータ等が該取手を掴んで持ち上げることにより、上面１２ａを開閉することができる。
また、加工室カバー１３の上面１３ａには、円形の開口１３ｇが形成されている。

図１に示すように、第１ベース１００の上面１００ａの上には、円板形状のターンテーブルである位置付け手段６が、搬入出エリアＡと加工エリアＢとに跨るようにして配設されており、位置付け手段６の上には、例えば、位置付け手段６よりも小さな円板状の２つの保持手段２Ａ及び２Ｂが、等間隔に配設されている。
なお、被加工物Ｗの加工が実施される前の加工装置１の状態を示す図１において、搬入出エリアＡの内部に位置付けられている保持手段を保持手段２Ａ、加工エリアＢの内部に位置付けられているものを保持手段２Ｂとしている。
位置付け手段６には、エア供給源６３がエア流路６４を介して接続されており、また、位置付け手段６には、モータ、スピンドル、エンコーダ等を備える回転手段６２が接続されている。エア供給源６３から供給されるエアを位置付け手段６の下面６ｂに噴きつけて位置付け手段６を浮上させた状態で、回転手段６２を用いて位置付け手段６を回転制御することにより、位置付け手段６を、Ｚ軸方向の回転軸６５を軸として所定の角度（例えば１８０度）回転させることができる。位置付け手段６が回転軸６５を軸として自転することによって、２つの保持手段２Ａ、２Ｂがともに回転軸６５を軸として公転することとなる。
加えて、位置付け手段６の上面６ａの上における、保持手段２Ａと２Ｂとの間には、直方体形状の仕切り部６１が延設されている。仕切り部６１は、例えば、位置付け手段６の円の直径の上を通るように配設されている。
さらには、図２（ａ）に示すように、位置付け手段６の下面６ｂには、例えば、被加工物Ｗの加工によって生じた加工屑と、後述する洗浄手段８によって供給された水との混合流体等を加工装置１の外部へと排出するための排出口６６が配設されている。

図１に示すように、２つの保持手段２Ａ及び２Ｂは、それぞれ吸引部２０と枠体２１とを備えており、吸引部２０の上面は被加工物Ｗを載置する保持面２０ａとなっている。また、保持手段２Ａ及び２Ｂには、それぞれ吸引源２６が吸引路２７を介して接続されている。保持面２０ａに被加工物Ｗが載置された状態で、吸引源２６によって生み出された吸引力を、吸引路２７を通じて保持面２０ａに伝達することによって、被加工物Ｗを保持面２０ａの上に吸引保持することができる。
図２（ａ）に示すように、２つの保持手段２Ａ及び２Ｂの枠体２１の下端には、それぞれＺ軸方向の回転軸２５を軸として回転可能なスピンドル２３が連結されており、さらにスピンドル２３の下端にはロータリージョイント２４が連結されている。
また、仕切り部６１の内部には、保持手段２Ａ及び２Ｂを回転駆動するためのモータ２２が配設されており、モータ２２は、プーリ機構２８を介してスピンドル２３に接続されている。図２（ａ）に示すように、プーリ機構２８は、モータ２２に取り付けられた駆動プーリ２８０と、スピンドル２３に取り付けられた従動プーリ２８２と、駆動プーリ２８０と従動プーリ２８２とに巻かれたベルト２８１と、を有している。モータ２２を用いて駆動プーリ２８０を駆動させると、ベルト２８１が従動プーリ２８２を従動して、スピンドル２３が回転軸２５を軸として回転する。これにより、スピンドル２３に連結されている保持手段２Ａを、回転軸２５を軸として回転させることができる。なお、図２（ａ）には図示されていないが、保持手段２Ａも同様のプーリ機構２８を備えている。

図１、図２、及び図３に示すように、加工装置１には、搬入出エリアＡと加工エリアＢとを仕切るための仕切り手段７が配設されている。仕切り手段７には門型の仕切り板７０が、加工室カバー１３の－Ｙ方向側に固定される形で配設されており、図４に示すように、仕切り板７０には、位置付け手段６によって駆動された保持手段２Ａ及び２Ｂが回転軸６５を軸として公転する際に、保持手段２Ａ及び２Ｂが搬入出エリアＡと加工エリアＢとの間を往来することを可能にする通用口７００が形成されている。
また、図１、図２、図３及び図４に示すように、仕切り板７０の－Ｙ方向側、かつ、仕切り部６１の上方には、直方体形状の昇降板７１が備えられており、図４に示すように、昇降板７１には、仕切り板７０に対面する側である＋Ｙ方向側の側面７１ｆに、－Ｙ方向側に窪んだ凹部７１０が形成されている。
昇降板７１の上部には、昇降板７１をＺ軸方向に昇降させる昇降手段７２が連結されており、昇降手段７２は、昇降板７１の上面７１ａに、Ｚ軸方向に進退可能に連結されたピストン部７２０と、ピストン部７２０を収容するシリンダ部７２１とを備えている。
ピストン部７２０には、図示しないエア源が接続されており、エア源からピストン部７２０にエアを適宜供給することによってピストン部７２０を昇降移動させてピストン部７２０に連結された昇降板７１を昇降移動させることができる。昇降板７１を昇降させることにより、仕切り板７０に形成されている通用口７００が開閉されて、搬入出エリアＡと加工エリアＢとが連通されている状態と、両者が連通されていない状態との切り替えを行うことができる。

図２及び図４に示すように、昇降板７１の上方には洗浄手段８が備えられている。
図４（ａ）に示すように、洗浄手段８は、Ｘ軸方向に延設されたパイプ状の水供給ノズル８０を備えており、水供給ノズル８０には、複数の供給口８０ａが形成されている。水供給ノズル８０は水路８３を介して水源８２に接続されており、水源８２から水供給ノズル８０に水路８３を通じて水を供給することによって、水供給ノズル８０のそれぞれの供給口８０ａから仕切り板７０の－Ｙ方向側の側面７０ｄと昇降板７１の＋Ｙ方向側の側面７１ｆとの間に向かって水を供給することができる。

洗浄手段８は、図５に示すように、紙面奥側であるＸ軸方向に延設されたパイプ形状の水ナイフ８１を備えるものであってもよい。水ナイフ８１には、同じく水路８３を介して水源８２が接続されており、水ナイフ８１の内部には、Ｘ軸方向に延びるパイプ８１０が配設されている。また、パイプ８１０の上部には、長手供給口８１ａがＹ軸方向に直線状に形成されている。パイプ８１０がＸ軸方向に延びているため、長手供給口８１ａもまたＸ軸方向に延びており、長手供給口８１ａは薄い板状の空間となっている。
さらに、図５に示すように水ナイフ８１には面取り部８１ｃが形成されている。水源８２から水ナイフ８１に供給され、パイプ８１０を通って長手供給口８１ａから＋Ｙ方向に噴出した板状の流水Ｌは、面取り部８１ｃに沿って－Ｚ方向へと方向を変えて、昇降板７１に接触しながら下降していくこととなる。

図１に示すように、第２ベース１０１の上面１０１ａの上には、Ｚ軸方向に延びるコラム１１が立設されている。コラム１１の－Ｙ方向側の側面には、加工手段３と、加工手段３を支持する加工送り手段４とが配設されている。

加工手段３は、例えば、図１に示すような研削手段であり、Ｚ軸方向の回転軸３５を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を、回転軸３５を軸として回転駆動させるスピンドルモータ３２と、スピンドル３０を囲繞するスピンドルハウジング３１と、スピンドル３０の下端に取り付けられたマウント３３と、マウント３３に装着された研削ホイール３４とを加工具として備えている。研削ホイール３４は、基台３４１と、基台の下端に固着された研削砥石３４０とからなる。
なお、研削砥石３４０は、加工室カバー１３の上面に形成されている開口１３ｇの真上に位置している。
スピンドルモータ３２を用いて、回転軸３５を軸としてスピンドル３０を回転駆動することによって、スピンドル３０に取り付けられているマウント３３、及びマウント３３に装着されている研削砥石３４０を同じく回転軸３５を軸として回転させることができる。
なお、加工手段３は、上記のような研削手段ではなく、例えば、研磨パッド等を備える研磨手段であってもよい。

加工送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸４５を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に対して平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の上端に連結されボールネジ４０を、回転軸４５を軸として回動させるＺ軸モータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合し側部がガイドレール４１に摺接する可動板４３と、可動板４３に連結されたホルダ４４とが備えられており、ホルダ４４によって加工手段３が支持されている。
Ｚ軸モータ４２を用いてボールネジ４０を駆動することによって、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転すると、これに伴って可動板４３がガイドレール４１に案内されてＺ軸方向に昇降移動する。そして、可動板４３に連結されたホルダ４４、及びホルダ４４に保持された加工手段３がＺ軸方向に昇降移動する構成となっている。

２ 加工装置の動作
（加工時の動作）
上記の加工装置１を用いて被加工物Ｗを加工する際の加工装置１の動作、及び昇降板７１を洗浄する際の加工装置１の動作について、それぞれ以下に説明する。なお、本実施形態では、被加工物Ｗに対して行う加工の一例として研削加工を挙げるが、被加工物Ｗに対して行う加工はこれに限定されるものではない。
まず、図１及び図２（ａ）に示すように、ピストン部７２０を＋Ｚ方向に上昇させて、昇降板７１を＋Ｚ方向に上昇させることにより、搬入出エリアＡと加工エリアＢとが通用口７００を介して連通している状態にする。
そして、搬入出エリアＡを囲繞している図１に示した搬入出カバー１２の上面１２ａを開けて、位置付け手段６の上に支持されている保持手段２Ａの保持面２０ａの上に被加工物Ｗを載置した後、上面１２ａを閉める。そして、吸引源２６が発揮する吸引力を、吸引路２７を通じて保持手段２の保持面２０ａに伝達することによって、被加工物Ｗを保持面２０ａの上に吸引保持する。

次いで、図２（ａ）に示すように、エア供給源６３からエアを供給して、エア流路６４を通じて位置付け手段６の下面６ｂにエアを噴きつけることによって、位置付け手段６を上方へと浮上させる。位置付け手段６が浮上している状態で、回転手段６２を用いて、位置付け手段６を、回転軸６５を軸として例えば１８０度自転させる。これによって、保持面２０ａの上に被加工物Ｗを保持している状態で、搬入出エリアＡの内部に位置付けられている保持手段２Ａが、回転軸６５を軸として公転して、加工エリアＢに位置付けられ、保持面２０ａの上に保持されている被加工物Ｗが加工手段３の下方に位置付けられる。このとき、加工エリアＢに位置付けられていたもう一方の保持手段２Ｂは、位置付け手段６が回転軸６５を軸として自転することにより、同様に回転軸６５を軸として公転して搬入出エリアＡに移動する。なお、２つの保持手段は、移動時に通用口７００を通過する。

被加工物Ｗを加工手段３の下方に位置付けた後、図２（ｂ）及び図３に示すように、昇降手段７２を用いて昇降板７１を下降させて、昇降板７１の下面７１ｂと仕切り部６１の上面６１ａとを当接させる。これにより、昇降板７１と仕切り部６１とが通用口７００を塞いで、搬入出エリアＡと加工エリアＢとが２つの領域に隔てられる。

その後、被加工物Ｗの研削加工を開始する。被加工物Ｗの研削加工においては、まず、図２（ｂ）に示すモータ２２を用いて駆動プーリ２８０を駆動させ、駆動プーリ２８０にベルト２８１を介して接続されている従動プーリ２８２を従動させて、従動プーリ２８２が取り付けられているスピンドル２３を、回転軸２５を軸として回転させることにより、被加工物Ｗが保持されている保持手段２Ａを、回転軸２５を軸として回転させる。

そして、図３に示すスピンドルモータ３２を用いてスピンドル３０及びスピンドル３０に連結されている研削砥石３４０を、回転軸３５を軸として回転させる。

次いで、Ｚ軸モータ４２を用いてボールネジ４０を、回転軸４５を軸として回転させる。すると、可動板４３がガイドレール４１に摺接しながら－Ｚ方向に降下していき、これに伴って、可動板４３に支持されているホルダ４４及び、ホルダ４４に保持されている加工手段３が－Ｚ方向に降下していく。
研削砥石３４０を、回転軸３５を軸として回転させながら、回転する保持手段２Ａに保持されている被加工物Ｗに向かって近づけていく。図２（ｂ）に示すように、研削砥石３４０は、加工室カバー１３の上面１３ａに形成されている開口１３ｇを貫通して、加工室カバー１３で囲繞されている空間の内部へと降下していき、被加工物Ｗの上面Ｗａと研削砥石３４０の下面３４０ｂとが当接する。その状態でさらに研削砥石３４０を－Ｚ方向に押し下げていくことにより、被加工物Ｗを研削することができる。

（洗浄時の動作）
被加工物Ｗの研削加工中には、研削加工によって生じた研削屑が、例えば図４に示す昇降板７１の側面７１ｆと仕切り板７０の側面７０ｄとの間等に入り込む可能性があり、そして、時間の経過とともに入り込んだ研削屑が固着することによって、昇降板７１が昇降移動できなくなる可能性がある。
そこで、洗浄手段８を用いて、昇降板７１に対して水を流すことによって、被加工物Ｗの加工中や加工の前後に、昇降板７１の側面７１ｆと仕切り板７０の側面７０ｄとの間を流水洗浄する。

洗浄手段８は以下のように作用する。例えば、被加工物Ｗを加工した後、図４（ｂ）に示すように、通用口７００が閉まっている状態で、水供給ノズル８０の複数の供給口８０ａから仕切り板７０の側面７０ｄと昇降板７１の側面７１ｆとの間に水を供給することにより、昇降板７１と仕切り板７０との間の流水洗浄を行う。また、供給された水は、昇降板７１に形成されている凹部７１０に溜まっていき、所謂ぬれだまりが形成される。形成されたぬれだまりによって、次の被加工物の加工を行う際に、昇降板７１の側面７１ｆに研削屑が付着するのを防止することができる。
また、凹部７１０に形成されたぬれだまりは、昇降する昇降板７１の潤滑材の役目を成し、昇降板７１の昇降を円滑にさせる。
また、昇降板７１に凹部７１０が形成されることで昇降板７１の＋Ｙ方向の側面７１ｆと、対面する仕切り板７０の－Ｙ方向の側面７０ｄの接触面積を小さくする事で昇降を円滑にしている。
また、水供給ノズル８０から供給される水は、昇降板７１の上面７１ａに開口する水進入口７１Ｃから進入し、仕切り板７０と昇降板７１の凹部７１０とで形成されるぬれだまり室に水がためられ、ぬれだまりが形成される。

洗浄手段８が水ナイフ８１を備えるものである場合、洗浄手段８は以下のように作用する。図５に示すように、水源８２から水路８３を介して水ナイフ８１の内部のパイプ８１０に水を供給すると、パイプ８１０に供給された水は、パイプ８１０の上部に形成されている長手供給口８１ａから＋Ｙ方向に噴出される。長手供給口８１ａから噴出された流水Ｌは、水ナイフ８１の面取り部８１ｃに沿って－Ｚ方向へと方向を変えて昇降板７１の側面７１ｆに接触しながら降下していく。これにより、昇降板７１の側面７１ｆを流水洗浄することができる。

また、例えば、加工手段３が研削手段でなく、図示しない研磨手段であるとき、研磨パッドと被加工物Ｗとの間にはスラリー等の流体が供給される。上記のように洗浄手段８を用いて昇降板と仕切り板との間を洗浄することによって、該スラリーが加工室の内部に飛散して昇降板と仕切り板との間に固着するのを防ぐことができる。

１：加工装置 １０：ベース １００：第１ベース １００ａ：第１ベースの上面
１０１：第２ベース １０１ａ：第２ベースの上面 １１：コラム
１２：搬入出カバー １２ａ：上面 １２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：側面
１３：加工室カバー １３ａ：上面 １３ｂ、１３ｃ、１３ｄ：側面 １３ｇ：開口
２Ａ、２Ｂ：保持手段 ２０：吸引部 ２０ａ：保持面 ２１：枠体 ２２：モータ
２３：スピンドル２３ ２４：ロータリージョイント ２５：回転軸 ２６：吸引源
２７：吸引路
２８：プーリ機構 ２８０：駆動プーリ ２８１：ベルト ２８２：従動プーリ
３：加工手段 ３０：スピンドル ３１：スピンドルハウジング
３２：スピンドルモータ ３３：マウント
３４：研削ホイール ３４０：研削砥石 ３４０ｂ：研削面 ３４１：基台
３５：回転軸
４：加工送り手段 ４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：Ｚ軸モータ
４３：可動板 ４４：ホルダ ４５：回転軸
６：位置付け手段 ６ａ：位置付け手段の上面 ６ｂ：位置付け手段の下面
６１：仕切り部 ６１ａ：仕切り部の上面
６２：回転手段 ６３：エア供給源 ６４：エア流路 ６５：回転軸 ６６：排出口
７：仕切り手段 ７０：仕切り板 ７０ａ：仕切り板の上面 ７０ｄ：仕切り板の側面
７００：通用口
７１：昇降板 ７１ａ：昇降板の上面 ７１ｂ：昇降板の下面 ７１ｆ：昇降板の側面
７１ｃ：水進入口７１０：凹部 ７２：昇降手段 ７２０：ピストン ７２１：シリンダ
８：洗浄手段 ８０：水供給ノズル ８０ａ：供給口 ８２：水源 ８３：水路
８１：水ナイフ ８１ａ：長手供給口 ８１ｃ：面取り部 ８１０：パイプ
８２：水源 ８３：水路 ９：制御手段
Ａ：搬入出エリア Ｂ：加工エリア Ｗ：被加工物 Ｗａ：被加工物の上面 Ｌ：流水

Claims (2)

1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工具で加工する加工手段と、該保持手段に被加工物を搬入および該保持手段から被加工物を搬出する搬入出エリアと被加工物を加工する加工エリアとに該保持手段を位置づける位置づけ手段と、該搬入出エリアと該加工エリアとを仕切る仕切り手段とを備える加工装置であって、
   該仕切り手段は、該保持手段を該加工エリアと該搬入出エリアとの行き来を可能にする通用口を備えた仕切り板と、該仕切り板に沿って昇降し該通用口を開閉する昇降板と、該昇降板を昇降させる昇降手段と、該昇降板を下降させたときに該加工エリアに面する一方の面に水を供給し該一方の面を洗浄する洗浄手段とを備え、
   該洗浄手段は、該昇降板の該一方の面にわずかな深さの凹部が形成され、該凹部は該仕切り板に対面する側に配設され、該凹部に水を供給する複数の供給口が配設された水供給ノズルを備える加工装置。
2. 該洗浄手段は、板状の水を噴出する直線状に延在する長手供給口を備えた水ナイフであり、該長手供給口から噴出された板状の水で該昇降板の該一方の面を洗浄する請求項1記載の加工装置。

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