CN105074880A - 基板处理装置 - Google Patents
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Abstract
提供以简单的机构减少附着于基板的颗粒的量的技术。基板处理装置(10)是从喷嘴(11)喷出处理液来处理基板(9)的装置。基板处理装置(10)具有供给配管(30)以及气泡捕捉部(F2)。供给配管(30)的一端经由去除颗粒的第一过滤器(F1)与供给处理液的处理液供给部(20)的槽(21)连接,供给配管(30)的另一端与喷嘴(11)连接。气泡捕捉部(F2)安装在供给配管(30)的第一过滤器(F1)与喷嘴(11)之间的位置,捕捉处理液中含有的气泡(Ba1)。气泡捕捉部(F2)引起的压力损失(PL2)与所述第一过滤器(F1)引起的压力损失(PL1)大致相同或比所述第一过滤器(F1)引起的压力损失(PL1)小。
Description
技术领域
本发明涉及对基板进行处理的基板处理装置,特别地,涉及减少附着于基板的颗粒的量的技术。
背景技术
以往,为了减少附着于基板的颗粒,将去除处理液的颗粒作为目的,存在将具有与要捕捉的颗粒的尺寸相匹配的孔径的过滤器安装在配管上的情况(例如,专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2008-66351号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,若为了去除更细小的颗粒,而设置孔径小的过滤器,或者设置多个过滤器,则会导致配管内的压力损失变大。因此,为了能够利用高压输送液体,考虑使用高性能的泵,但会导入如下的各种问题,泵的巨大化,泵消耗的电力等驱动能量增大,成本的增加。另外,为了使压力损失变小,也考虑将过滤器变大,但在过滤器的安装位置存在制约。
另外,若压力损失变大,则过滤器的下游侧的配管内压力急剧地降低,从而易于在处理液中产生气泡101(参照图10)。如图10所示,存在在产生的气泡101的边界上附着聚集多个的颗粒103的情况。这样,由于附着有多个颗粒103的气泡101与基板109的表面接触,产生在基板109的表面上附着的颗粒量增大的问题。
因此,需要能够以比较简单的结构抑制附着于基板颗粒的技术。
本发明鉴于上述问题而提出,目的在于提供能够以简单的结构减少附着于基板的颗粒的量的技术。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,第一技术方案的发明为基板处理装置,喷出处理液来处理基板,其特征在于,具有:喷出部,向所述基板喷出处理液,供给配管,一端经由第一过滤器与处理液供给部连接,另一端与所述喷出部连接,该第一过滤器用于去除颗粒,该处理液供给部供给所述处理液,气泡捕捉部,安装在所述供给配管的所述第一过滤器与所述喷出部之间的位置,捕捉所述处理液中含有的气泡;所述气泡捕捉部引起的压力损失与所述第一过滤器引起的压力损失大致相同,或者小于所述第一过滤器引起的压力损失。
另外,第二技术方案的发明,在第一技术方案的基板处理装置中,所述气泡捕捉部具有第二过滤器,所述第二过滤器的孔径比所述第一过滤器的孔径大。
另外,第三技术方案的发明,在第一技术方案的基板处理装置中,所述气泡捕捉部具有中空丝膜。
另外,第四技术方案的发明,在第一~第三技术方案中任一项所述的基板处理装置中,所述供给配管的从所述气泡捕捉部到所述喷出部的距离比所述供给配管的从压力源到所述气泡捕捉部的距离短,所述压送源压送所述处理液。
发明效果
根据第一技术方案的基板处理装置,能够通过气泡捕捉部对穿过第一过滤器的处理液中产生的气泡进行捕捉。由此,能够减少附着有颗粒的气泡附着于基板。另外,通过使气泡捕捉部的压力损失和第一过滤器的压力损失大致相同,或比第一过滤器的压力损失小,能够抑制在穿过第二过滤器的处理中产生气泡。由此,能够减少附着于基板的颗粒量。
根据第二技术方案,第二过滤器的孔径比第一过滤器的孔径大,能够使第二过滤器的压力损失比第一过滤器的压力损失小。
根据第三技术方案的基板处理装置,能够由中空丝膜对捕捉气泡进行,并且能够使由气泡捕捉部引起的压力损失变小。因此,能够抑制在穿过气泡捕捉部的处理液中产生气泡。因此,能够减少附着于基板的颗粒量。
根据第四技术方案的基板处理装置,气泡捕捉部接近喷出口,能够抑制在从气泡捕捉部向喷出口流动的处理液中产生气泡。由此,能够减少附着于基板的颗粒量。
附图说明
图1是表示第一实施方式的基板处理装置以及处理液供给部的概略结构的整体图。
图2是表示第一实施方式的气泡捕捉部的侧视图。
图3是表示供给配管的各位置的压力的图表。
图4是表示在基板处理装置中被处理的基板上附着的颗粒量的图表。
图5是表示第二过滤器的压力损失和附着于基板的颗粒量的相关关系的图表。
图6是表示第二过滤器的孔径和附着于基板的颗粒量的相关关系的图表。
图7是表示第二实施方式的基板处理装置以及处理液供给部的概略结构的整体图。
图8是表示供给配管的各位置的压力的图表。
图9是表示第三实施方式的气泡捕捉部的概略剖视图。
图10是表示附着有颗粒的气泡附着于基板的情况的概念图。
具体实施方式
下面,一边参照附图,一边对本发明的实施方式进行说明。此外,下面的实施方式为使本发明实现具体化的一例,并不是限定本发明的技术范围的事例。此外,在附图中,为了容易理解,根据需要有时会夸大或简化各部的尺寸或数量来图示。
<1.第一实施方式>
图1是表示第一实施方式的基板处理装置10以及处理液供给部20的概略结构的整体图。基板处理装置10通过将由处理液供给部20供给的处理液供给至被旋转台13保持的基板9,来对基板9实施处理。旋转台13内置有未图示的马达。基板处理装置10一边通过旋转台13使基板9旋转,一边从喷嘴11(喷出部)向基板9的中央附近供给处理液,来使处理液扩散至整个基板9。由此,利用处理液对基板9进行处理。基板处理装置10例如为对基板9实施蚀刻处理和清洗处理等的装置。此外,在基板处理装置10中,喷嘴11以及旋转台13在腔室15的内部进行基板处理。
具体而言,在基板处理装置10中,在进行从基板9的表面去除颗粒的处理的情况下,从处理液供给部20向基板处理装置10供给作为处理液的SC1(ammonia-hydrogenperoxidemixture:氨和过氧化氢混合物)等。另外,在基板处理装置10中,在进行从基板9的表面蚀刻氧化膜等的处理时,供给氢氟酸或BHF(BufferedHF:缓冲氢氟酸)等。而且,在基板处理装置10中,在进行剥离形成在基板9的表面上的抗蚀膜的处理和去除变为聚合物而残留在抗蚀膜剥离后的基板9的表面上的抗蚀剂残渣的处理时,供给SPM(sulfuricacid/hydrogenperoxidemixture:硫酸和过氧化氢混合物)或SC1(ammonia-hydrogenperoxidemixture:氨和过氧化氢混合物)等的抗蚀剥离剂或聚合物去除剂。并且,在去除金属污染物的清洗处理中,使用氢氟酸、SC2(hydrochloricacid/hydrogenperoxidemixture:盐酸和过氧化氢混合物)或SPM等。另外,也可以从处理液供给部20向基板处理装置10供给作为冲洗液的IPA(异丙醇)或去离子水(DIW)等。
槽21和喷嘴11通过供给配管30连通连接。即,供给配管30的一端与处理液供给部20的槽21连接,供给配管30的另一端与喷嘴11连接。供给配管30例如由不锈钢或树脂等形成。在供给配管30的路径途中,从接近槽21的一侧开始依次安装有泵31、第一过滤器F1、流量计33、供给阀35以及气泡捕捉部F2。此外,在供给配管30的路径上的这些构件的排列能够任意地变更。例如,能够进行将第一过滤器F1设置在流量计33和供给阀35之间等的变形。其中,气泡捕捉部F2设置在第一过滤器F1和喷嘴11之间的位置。
泵31构成将贮留在槽21内的处理液向喷嘴11压送的压力源。流量计33对在供给配管30内流动的处理液的流量进行计测。供给阀35使供给配管30的流路连通或断开,来控制处理液向喷嘴11的供给。
供给配管30在路径途中分支,与循环配管40连接。循环配管40的基端侧与供给配管30的流量计33与供给阀35之间的位置连接,循环配管40的前端侧与槽21连接。在循环配管40上安装有循环阀41。
循环阀41使循环配管40的流路连通或断开。在供给阀35使供给配管30断开的状态下,开启循环阀41,使得在供给配管30内流动的处理液流入循环配管40,进而返回槽21。这样,由循环配管40使处理液循环,能够一直由第一过滤器F1维持清洁度。另外,根据不同的情况进行加热或冷却,能够将槽21内的处理液的温度维持恒定。作为供给阀35以及循环阀41,一般而言,能够采用空气阀。另外,供给阀35以及循环阀41可以采用电动阀,也可以采用手动阀。
设置第一过滤器F1的主要目的在于,去除处理液中所含有的颗粒。第一过滤器F1的孔径不特别地限定,例如,可以考虑采用孔径为10nm~50nm的装置。
图2是表示第一实施方式的气泡捕捉部F2的侧视图。如图2所示,气泡捕捉部F2形成在构成供给配管30的第一配管部300与第二配管部302的连接部分。第二配管部302插入第一配管部300而与第一配管部300连接。
气泡捕捉部F2具有安装在第二配管部302的基端部的第二过滤器51。第二过滤器51是隔开规定的间隔叠加多层如聚四氟乙烯(特氟龙(注册商标))制等的疏水性的膜53而成的多层结构。此外,膜53的材料能够根据处理液等的种类等适当地选择。在膜53上设置有多个孔径例如为100nm的孔55。但是,第二过滤器51的孔径并不限定于此,也可以是比上述孔径大的孔径(例如,100μm)。
气泡捕捉部F2的第二过滤器51构成为,孔径比第一过滤器F1的孔径大。这样构成气泡捕捉部F2的理由为,在气泡捕捉部F2捕捉的对象不是颗粒,而是气泡Ba1。即,如图2所示,在处理液经过第一过滤器F1后,在到达气泡捕捉部F2期间,会产生各种大小的气泡Ba1。第一过滤器F1引起的压力损失(压力差)、供给配管30的弯曲等引起的压力损失或者处理液中的溶解气体因处理液的温度变化而不能完全溶解的结果,这些会使气泡Ba1出现。气泡捕捉部F2是通过第二过滤器51防止这些气泡Ba1的穿过来捕捉气泡Ba1的装置(参照图2所示的放大图)。不能穿过第二过滤器51的气泡Ba1在处理液中上升而滞留,从而在第一配管部300的上端部形成气相空间。
如图2所示,气泡捕捉部F2具有排气机构60。排气机构60具有:排气配管61,其基端部与第一配管部300的容置有第二过滤器51的容纳部分的上端部连接;排气阀63,安装在该排气配管61的途中。通过开启排气阀63,使得在第一配管部300中形成的气相空间与排气配管61连通。由此,滞留在第一配管部300中的气体能够向外部排出。
这样的排气机构60也可以在第一过滤器F1上设置。在第一过滤器F1中,也能够捕捉在槽21、供给配管30(从槽21至第一过滤器F1)、循环配管40等中产生的气泡Ba1。因此,排出这些捕捉的气泡Ba1的排气机构60也可以设置在第一过滤器F1上。
另外,由气泡捕捉部F2的第二过滤器51引起的压力损失比由第一过滤器F1引起的压力损失小的其它的理由为,使气泡捕捉部F2的压力损失尽可能地小。关于这一点,参照图3来说明。
图3是表示供给配管30的各位置的压力的图表。在图3中,横轴表示供给配管30的位置,纵轴表示供给配管30的内部压力。另外,在图3中,将供给配管30的安装泵31的位置作为原点(0),将设置第一过滤器F1的位置作为x1,将设置气泡捕捉部F2的位置作为x2,将设置喷嘴11的位置作为x3。另外,将从泵31到第一过滤器F1的区间作为区间SA,将从第一过滤器F1到气泡捕捉部F2的区间作为区间SB,将从气泡捕捉部F2到喷嘴11的区间作为区间SC。
在图3中,实线所示的曲线71对应于本实施方式的供给配管30的内部的压力变化,该曲线71表示在气泡捕捉部F2引起的压力损失PL2比第一过滤器F1引起的压力损失PL1小时的供给配管30内部的压力变化。与此相对,虚线所示的曲线73表示在采用比第一过滤器F1引起的压力损失PL1大的压力损失PL2a的气泡捕捉部(未图示)时的供给配管30内部的压力变化。
如曲线71所示,供给配管30内部的压力为,在泵31的位置(原点)为最高,受到位置x1、x2的压力损失PL1、PL2以及区间SA、SB、SC的压力损失,在喷嘴11的位置x3为最低。此外,为了容易理解,在区间SA、SB、SC中,按照区间的长度,产生均匀的压力损失。
如曲线73所示,在使用比第一过滤器F1的压力损失PL1大的压力损失PL2a的气泡捕捉部的情况下,供给配管30的总压力损失变大。因此,为了从喷嘴11喷出处理液,泵31需要对处理液施加更大的压力。因此,需要提高泵31的能力,从而会导致泵31的巨大化、高成本化,并且用于驱动泵31的驱动能量(电力等)的消耗量也变大。而且,若气泡捕捉部F2引起的压力损失PL2a变大,则在从气泡捕捉部F2到喷嘴11的区间SC中,易于在处理液中产生气泡Ba1。因此,也存在附着在基板9上的颗粒量增大的问题。因此,如曲线71所示,尽可能地将气泡捕捉部F2的压力损失PL2变小对基板处理有利。
另外,优选气泡捕捉部F2设置在尽可能地接近喷嘴11的位置。这样设置气泡捕捉部F2的理由为,将从气泡捕捉部F2到喷嘴11的区间SC变短,使得该区间SC的气泡Ba1的产生量变少。因此,区间SC的距离(等于从气泡捕捉部到喷出部的距离)设定为,至少比区间SA以及区间SB的总距离(等于从压力源到气泡捕捉部的距离)短。
此外,实际上,处理液供给部20设置在比基板处理装置10设置的高度低的位置(例如其它层)的情况较多。在这样的情况下,由于在区间SB中产生更多的压力损失,所以气泡Ba1的产生量也增加。在这样的情况下,在距离喷嘴11近的位置设置气泡捕捉部F2,能够有效地捕捉在配管中产生的气泡Ba1。
图4是表示在基板处理装置10处理的基板9上附着的颗粒量的图表。在图4中,横轴表示附着于基板9的颗粒的尺寸,纵轴表示附着于基板9的颗粒的相对的量。另外,在图4中,实线所示的曲线75表示在在供给配管30上设置气泡捕捉部F2时,附着于基板9的颗粒量,双点划线所示的曲线77表示在未设置气泡捕捉部F2时,附着于基板9的颗粒量。
从图4所示的曲线77可知,在省略气泡捕捉部F2的情况下,在基板9上附着有很多的直径小于100nm的尺寸的颗粒。与此相对,从曲线75可知,通过设置气泡捕捉部F2,能够抑制直径小于100nm的尺寸的颗粒附着于基板9。由此可知,虽然直径超过100nm的颗粒能够大致被第一过滤器F1(孔径10nm)捕捉,但是为被捕捉的直径小于100nm的颗粒借助在经过第一过滤器F1的处理液中产生的气泡Ba1附着在基板9上。
在以往的基板处理装置中,一般情况下是通过安装在供给配管上的多个过滤器,去除从处理液供给部输送至基板处理装置的处理液中的颗粒。在该情况下,以过滤器的孔径从供给配管的上游侧至下游侧依次变小(即,压力损失逐渐地变大)的方式,安装有多个过滤器。然而,通过设置多个过滤器,会导致供给配管内的压力损失变大,从而在处理液中易于产生大量的气泡Ba1。从图4所示的曲线77可知,若存在处理液中的气泡Ba1,则颗粒在气泡Ba1上聚集,通过该气泡Ba1与基板9接触,使得颗粒附着在基板9上。
在本实施方式中,为了去除该气泡Ba1,在供给配管30的第一过滤器F1与喷嘴11之间的位置设置气泡捕捉部F2,由气泡捕捉部F2捕捉经过第一过滤器F1的处理液中产生的气泡Ba1。由此,如曲线75所示,能够有效地降低附着于基板9的颗粒量。
而且,通过将气泡捕捉部F2所具有的第二过滤器51的孔径设置得比第一过滤器F1的孔径大,使得气泡捕捉部F2引起的压力损失比第一过滤器F1引起的压力损失小。因此,由于在通过气泡捕捉部F2的处理液中不易产生气泡Ba1,所以能够降低附着于基板9的颗粒量。这样,在捕捉颗粒的第一过滤器F1的下游侧设置比第一过滤器F1的孔径大(即,压力损失小)的气泡捕捉部F2,是和以往的技术思想不同的技术思想。
图5是表示第二过滤器51的压力损失和附着于基板9的颗粒量的相关关系的曲线79。在图5中,横轴表示压力损失,纵轴表示颗粒的相对的量。
另外,图6是表示第二过滤器51的孔径和附着于基板9的颗粒量的相关关系的曲线78。在图6中,横轴表示孔径,纵轴表示颗粒的相对的量。
图5以及图6所示的曲线78、79表示在使用孔径相互不同的4种第二过滤器51时的颗粒量的变动。具体而言,使用孔径20nm(53kPa)、50nm(20kPa)、100nm(12kPa)以及200nm(9kPa)的第二过滤器51。此外,括号内的数值表示各自的压力损失。另外,在图5以及图6中,将直径26nm以上的颗粒作为测量对象。
首先,就第二过滤器51的压力损失而言,从图5所示的曲线78可知,在第二过滤器51的压力损失为比第一过滤器F1的压力损失(18kPa)大的53kPa的情况下,颗粒量变得非常多。然而,在第二过滤器51的压力损失与第一过滤器F1的压力损失(18kPa)大致相同即20kPa或比第一过滤器F1的压力损失(18kPa)小即12kPa或9kPa的情况下,附着于基板9的颗粒量减少。
此外,在本发明中,在第一过滤器F1的压力损失和气泡捕捉部F2(具体而言是第二过滤器51)的压力损失的差为气泡捕捉部F2的压力损失的1/10以下的情况下,第一过滤器F1和气泡捕捉部F2的压力损失大致相同。
关于第二过滤器51的孔径,从图6所示的曲线79可知,第二过滤器51的孔径比第一过滤器F1(孔径10nm)大,颗粒量减少。特别地优选,第二过滤器51的孔径比第一过滤器F1的孔径(10nm)的2倍大,更优选为5倍以上。
<2.第二实施方式>
在上述实施方式中,第一过滤器F1设置在基板处理装置10的外部,但设置第一过滤器F1的位置并不限定于此。
图7是表示第二实施方式的基板处理装置10a以及处理液供给部20的概略结构的整体图。如图7所示,在本实施方式中,槽21和喷嘴11由供给配管30a连接。该供给配管30a具有与供给配管30大致相同的结构,但第一过滤器F1安装在通入基板处理装置10a的内部的供给配管30a的部分,这一点与第一实施方式不同。详细地说,本实施方式的第一过滤器F1安装在供给阀35和气泡捕捉部F2之间的位置,并且设置在比第一实施方式更接近气泡捕捉部F2的位置。
图8是表示供给配管30a的各位置的压力的图表。在图8中,横轴表示供给配管30a的位置,纵轴表示供给配管30a的内部的压力。另外,在图3中,将供给配管30a的设置第一过滤器F1的位置作为x1a。另外,将供给配管30a的从泵31到第一过滤器F1的区间作为SAa,将从第一过滤器F1到气泡捕捉部F2的区间作为SAb。
在图8中,实线所示的曲线71a对应于第二实施方式的供给配管30a的内部的压力变化,该曲线71a表示在气泡捕捉部F2a引起的压力损失PL2比第一过滤器F1引起的压力损失PL1小时的供给配管30a内部的压力变化。与此相对,虚线所示的曲线73a表示在采用比第一过滤器F1引起的压力损失PL1大的压力损失PL2a的气泡捕捉部(未图示)时的供给配管30a内部的压力变化。
如曲线71a所示,即使将第一过滤器F1接近气泡捕捉部F2设置,供给配管30a内部的压力也和图3所示的曲线71同样地变化。即,在作为压力源的泵31的位置,供给配管30a内部的压力最高,受到位置x1a、x2的压力损失PL1、PL2a以及区间SAa、SBa的压力损失,在喷嘴11的位置x3,供给配管30a内部的压力最低。
另一方面,如曲线73a所示,在使用比第一过滤器F1的压力损失PL1大的压力损失PL2a的气泡捕捉部的情况下,由于总压力损失变大,所以泵31需要对处理液施加更大的压力。因此,会产生泵31的巨大化、驱动能量的增大、高成本化等的问题。而且,在位置x2产生急剧的压力损失PL2a,从而可能在经过气泡捕捉部的处理液中产生气泡Ba1,进而附着于基板9的颗粒量增大。因此,如曲线71a所示,即使在将第一过滤器F1设置在接近气泡捕捉部F2的位置的情况下,将气泡捕捉部F2的压力损失PL2尽可能地变小对基板处理有利。
<3.第三实施方式>
在上述实施方式中,如图2所示,气泡捕捉部F2由第二过滤器51以及排气机构60构成。然而,气泡捕捉部F2的结构并不限定于此。
图9是表示第三实施方式的气泡捕捉部F2a的概略剖视图。气泡捕捉部F2a取代图2所示的气泡捕捉部F2。如图9所示,气泡捕捉部F2a安装在连接槽21和喷嘴11之间的供给配管30b上。气泡捕捉部F2a主要由中空丝膜(hollowfibermembrane)构成,该中空丝膜是捆绑未图示的形成为吸管状的中空纤维而成的,中空丝膜的外侧由未图示的真空泵等进行减压。因此,在处理液经过气泡捕捉部F2a时,处理液中的气泡Ba1(或溶解气体)穿过中空丝膜向外部排出。
和气泡捕捉部F2一样,通过该气泡捕捉部F2a也能够去除处理液中的气泡Ba1。另外,气泡捕捉部F2a引起的压力损失比使用过滤器的气泡捕捉部F2引起的压力损失小。因此,能够减少在穿过气泡捕捉部F2a的处理液中产生气泡。此外,在可靠地捕捉气泡Ba1这一方面,具有第二过滤器51的气泡捕捉部F2比气泡捕捉部F2a更有效。
<4.变形例>
上面,对实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述的实施方式,能够适用于各种的变形。
例如,在上述实施方式中,如图1或图7所示,气泡捕捉部F2设置在腔室15的外侧,但也可以设置在腔室15的内部。
另外,在图1或图3所示的例子中,颗粒去除用的第一过滤器F1只设置有1个,但也可以在供给配管30、30a上安装多个过滤器。另外,也可以在供给配管30、30a上安装颗粒去除用以外的过滤器(例如,离子去除过滤器等)。
另外,在上述各实施方式以及各变形例中说明的各结构,只要相互不矛盾,就能够适当地组合。
附图标记说明:
10、10a基板处理装置
Ba1、101气泡
103颗粒
9、109基板
11喷嘴
13旋转台
15腔室
20处理液供给部
21槽
30、30a、30b供给配管
31泵
40循环配管
51第二过滤器
53膜
55孔
60排气机构
F1第一过滤器
F2、F2a气泡捕捉部
SA、SB、SC区间
Claims (4)
1.一种基板处理装置,喷出处理液来处理基板,其特征在于,
具有:
喷出部,向所述基板喷出处理液,
供给配管,一端经由第一过滤器与处理液供给部连接,另一端与所述喷出部连接,该第一过滤器用于去除颗粒,该处理液供给部供给所述处理液,
气泡捕捉部,安装在所述供给配管的所述第一过滤器与所述喷出部之间的位置,捕捉所述处理液中含有的气泡;
所述气泡捕捉部引起的压力损失与所述第一过滤器引起的压力损失大致相同,或者小于所述第一过滤器引起的压力损失。
2.如权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述气泡捕捉部具有第二过滤器,
所述第二过滤器的孔径比所述第一过滤器的孔径大。
3.如权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,所述气泡捕捉部具有中空丝膜。
4.如权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述供给配管的从所述气泡捕捉部到所述喷出部的距离比所述供给配管的从压力源到所述气泡捕捉部的距离短,所述压力源压送所述处理液。
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