JP2009265108A - 集積化された独立検査器を備える伝送チャネルを有する集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】無線周波数信号伝送チャネルを有する集積回路に関し、最終製品で不良が含まれず、且つコストが余り増えない手段を提供する。
【解決手段】無線周波数を含む信号伝送チャネルＴＸと集積回路の無線特性を検査するように構成される内蔵検査器ＴＥＳＴとを有し、前記検査器ＴＥＳＴは、前記伝送チャネルＴＸによって第１周波数で発生された信号の一部をリカバーする第１手段と、前記リカバーされた信号を前記第１周波数から第２周波数に変換する第２手段と、前記信号をこの第２周波数で増幅する増幅器と、前記信号を整流する整流器と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線周波数信号伝送チャネルを有する集積回路に関する。また本発明は、斯様な集積回路に関する検査方法及び斯様な集積回路に関する検査器にも関する。

本発明は、特に携帯電話の伝送区分において応用を見出す。

携帯電話の伝送器は、電源又はスペクトル純度のような様々な特性を有する無線伝送チャネルを備える集積回路を有する。

製造において集積回路の機能を検査するため、ＲＦインターフェースによって検査されるべき回路に接続され、様々な種類の集積回路の検査を容易にする、集積回路用の検査器を用いることは周知の実用例である。ＲＦインターフェースは、一般的に、プリント基板における電子回路で構成される。自身のインターフェースを備える斯様な検査器は、ＡＴＥ、すなわち「自動検査装置」として既知であり、アジレントのような製造業者によって製造され、例えば、検査器は、３０７０ シリーズ３と称される。

斯様な検査器に関する第１の問題は、集積回路の事前性能検査が、これら回路の製造業者によって規定される環境、特にシリコン・ウェハにおいて実施されるということである。ウェハにおけるこの事前性能検査の有利な点は、不良部分の不合格は、回路が最終応用環境にある場合（回路がケースにパッケージされている場合）よりもコストが低くなり得るということである。しかし、製造業者の環境においてはエラーなしに機能するものの、顧客の環境においてはエラーなしに機能しなくなる回路を特定する必要があるので、製造業者の最終環境においてもう一度回路を検査することが重要なことである。不完全な検査過程の場合は、顧客返品を生じる可能性があり、このことは、避けられなければならない。

第２の問題は、斯様な検査器のＲＦインターフェースは、使用時及び将来的なメンテナンスの両方において非常に複雑であるということである。事実、このインターフェースは、外部検査回路によって伝送された信号を捕らえ、この信号を、無線信号が確かに送信されたか（ＲＦ信号の電力が正しいか、許容エラー数に起因する伝送された信号の理解等）を確認する検査器へ伝送することが可能でなければならない。一方で、このＲＦインターフェースは、このＲＦインターフェースを組み立てるのに用いられる成分及び回路の位置に依存するのみでなく、検査が実行される場合に複雑さを生じさせるＲＦカップリング又は干渉のような他のパラメータにも依存する。

第３の問題は、ＲＦ検査能力を有する検査器全体が、自身の複雑さに起因して費用が高いという事実から生じ、特に、検査器が多目的型でなければならなく、すなわち、無線周波数（例えば「ＧＳＭ」、「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ」、「ＵＭＴＳ」，「Ｚｉｇｂｅｅ」等）を統合する回路の全ての種類を検査することが可能でなければならない、という事実が原因で生じ、回路の製造業者の間の検査器の在庫及び入手性を、例えば費用の理由により、大幅に制限する。

したがって、本発明の目的によって解決されるべき技術的課題は、上述の課題を解決することを可能にする、無線周波数を含む信号伝送チャネルを有する集積回路及び斯様な集積回路の検査方法を提案することである。

この趣旨において、本発明の第１の目的は、無線周波数を含む信号伝送チャネルを有する集積回路と、前記集積回路の無線特性を検査するように構成される集積型検査器とを提案することであって、前記検査器が、
−前記伝送チャネルによって第１周波数で発生される信号の一部をリカバーする第１手段と、
−前記リカバーされた信号を前記第１周波数から第２周波数に変換する第２手段と、
−前記信号をこの第２周波数に増幅させる増幅器と、
−前記信号を整流する整流器と、
を有するような検査器であることである。

本発明の第２の目的は、無線周波数を含む信号伝送チャネルを有する集積回路検査方法を提案することであって、前記方法が、前記集積回路の無線特性を検査すると共に前記伝送信号には依存せず、前記方法が、
−伝送チャネルによって第１周波数で発生された信号の一部をリカバーするステップと、
−前記リカバーされた信号の前記第１周波数を第２周波数に変換するステップと、
−前記信号をこの第２周波数において増幅するステップと、
−前記信号を整流するステップと、
を有するような方法であることである。

本発明の第３の目的は、集積回路の伝送チャネルの無線特性を検査する集積回路検査器を提案することであって、前記検査器が、前記集積回路と集積化されるように構成されると共に、
−前記伝送チャネルによって第１周波数で発生される信号の一部をリカバーする第１手段と、
−前記リカバーされた信号を前記第１周波数から第２周波数に変換する第２手段と、
−前記信号をこの第２周波数に増幅させる増幅器と、
−前記信号を整流する整流器と、
を有する集積回路検査器であることである。

したがって、以下に更に示されるように、前記回路において組み込まれる前記検査器は、無線信号が、回路自身において内部的に検査され、最終的に、検査器が、マルチ・タスク型であり得、すなわち、検査器が、いくつかの回路を同時に検査することが可能であるので、実装されるべきいかなる複雑なＲＦインターフェースも、もはや必要とせず、検査環境は、回路製造業者の施設及び最終顧客の施設の両方において同じである。加えて、検査器は、検査されるべき回路とは独立であり、ゆえに、検査は、高い信頼度を有する。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、当該集積回路検査器は、更に、前記伝送チャネルによって発生された信号の妥当性（ｖａｌｉｄｉｔｙ）を検出する検出手段を有する。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、当該集積回路検査器は、更に、前記信号の高調波をフィルタ処理するフィルタを有する。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、第１周波数は、無線周波数であり、第２周波数は、低周波数である。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、前記検査方法は、更に、前記伝送チャネルによって発生された信号の妥当性を検出するステップを有する。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、前記検査方法は、更に、前記信号の高調波をフィルタ処理するステップを有する。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、前記検査器は、更に、前記伝送チャネルによって発生された信号の妥当性を検出する検出手段を有する。

好ましくは、非限定的な実施例に従い、前記検査器は、更に、前記信号の高調波をフィルタ処理するフィルタを有する。

本発明は、本発明が制限されない図面において示される実施例の例を参照にして更に説明される。

以下の記述において、当該分野の当業者にとって周知である機能又は構造は、記述を不必要に妨げ得るので、記述されない。

更には、以下の提示において、用いられるＲＦという用語は、無線周波数（Ｒａｄｉｏ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示す。

本発明のこの記述は、携帯電話の分野において用いられると共に、特に携帯電話の伝送器に集積化される、集積回路の例に関する。

斯様な集積回路ＩＣは、図１に示される。該集積回路は、信号を基地局のような受信器へ送信する伝送チャネルＴＸを有する。基地局と正常に通信するために、伝送チャネルＴＸは、前記集積回路ＩＣを有する携帯電話によって用いられる通信規格に従って定義される特定の特性を有しなければならない。したがって、当該分野の当業者にとって周知であり、「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ， ｖｏｌ．１， ｖｅｒｓｉｏｎ １．１， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００１」の文書に記載される「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ」規格に関して、例えば、伝送チャネルＴＸは、クラス３における「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ」規格に関する電力増幅器ＰＡに関して、０ｄＢｍ（１ｍＷ）の出力電力を供給しなければならない。

携帯電話と基地局との間における最適通信を保証するためには、前記特性が、用いられる通信規格に従うかを確認するのに、伝送チャネルＴＸの全ての特性を検査する必要がある。

この目的のために、前記伝送器は、伝送チャネル検査器ＴＥＳＴ及び伝送チャネルＴＸを含む集積回路を有する。検査器ＴＥＳＴは、空中入力／出力ＡＮＴ＿ＯＵＴＰＵＴにおける集積回路に埋め込まれることを特記され得る。

集積回路ＩＣは、図２に例証される。確認され得るように、伝送チャネルＴＸは、
−電力増幅器ＰＡと、
−一般にＯＭＮ「出力整合ネットワーク（Ｏｕｔｐｕｔ・Ｍａｔｃｈｉｎｇ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）」と称される、外部インピーダンス整合ネットワークと、
を有する。

検査器ＴＥＳＴは、
−伝送チャネルＴＸによって第１周波数Ｆ０（高周波数又は無線周波数）で発生されたＲＦ信号の弱い部分をリカバーさせる第１手段ＣＯＵＰＬと、
−前記リカバーされたＲＦ信号を前記第１周波数Ｆ０から第２周波数Ｆ１（低周波数）に変換する第２手段であって、前記第２手段が、周波数の変更を実行する発振器を用いる混合器Ｍを有し、前記発振器が、前記混合器Ｍを所望の周波数へ合わせる位相同期ループＰＬＬによってロックされる、第２手段と、
−前記信号を第２周波数Ｆ２において増幅する利得増幅器Ａと、
−前記信号を整流する整流器Ｒと、
−前記信号の高調波を除去するフィルタＦと、
を有する。

前記第１手段ＣＯＵＰＬは、優先的に結合器（Ｃｏｕｐｌｅｒ）であることが特記され得る。前記第１手段ＣＯＵＰＬは、代替としては、スイッチのシステムであり得る。

伝送チャネルＴＸの特性を検査するために、検査器ＴＥＳＴは、伝送チャネルＴＸによって発生されたアナログＲＦ信号Ｓ１から開始し、特性が参照特性Ｖと比較される低周波数を発生する。この比較は、電力レベルが所期の範囲内に適切にあるかを確認することを可能にする。

伝送チャネルＴＸの検査に関する更なる説明は、以下の通りである。ここで、検査されるべき非制限的特性の例として、我々は、伝送チャネルの電力の特性を取り上げる、すなわち、我々は、電力増幅器ＰＡが、アナログ信号Ｓ１を正常な電力で伝送するかを検査する。

伝送チャネルＴＸは、アナログ信号Ｓ１を発生する。通常の機能において、すなわち、ＩＣチップが、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式のような応用例において機能する場合、伝送チャネルＴＸによって発生されるアナログ信号Ｓ１は、基地局等の受信器へ送信される。

前記チップの伝送チャネルＴＸは、ＩＣチップの出力インピーダンスをアンテナ・インピーダンスＡＮＴと一致させる必要があるので、出力整合ネットワークＯＭＮを電力増幅器ＰＡの出力において有することを特記され得る。信号の無視可能な部分のみが、結合器によって取り除かれ、検査回路ＴＥＳＴへ伝送される。

検査モードにおける動作において、第１ステップにおいて、結合器ＣＯＵＰＬは、伝送チャネルＴＸによって発生されたアナログ信号の好ましくは非常に弱い部分Ｓ１を取り除く。例えば、前記アナログ信号が、０ｄＢｍの電力を有するような場合、取り除かれる部分は、−３０ｄＢｍ（１０００分の１小さい）の電力を有する。事実、ＩＣチップの通常の動作においても、アナログ信号は、検査器ＴＥＳＴによって常に取り除かれる。したがって、小さい部分のみを取り除くことによって、伝送されるアナログ信号、ひいては、チップの通常機能を妨害しないことが必要である。当然、チップの通常機能において検査器ＴＥＳＴによって信号の全て又は一部をリカバーするのを防ぐために、検査モード又は機能モードの各々において、検査器ＴＥＳＴを有効にする又は無効にするスイッチの組を加えることも可能である。しかし、この解決法は、結合器ＣＯＵＰＬが、寄生的要素を生じさせるので、不利な点を示す。

結合器ＣＯＵＰＬの入力における信号Ｓ１は、図３における時間ドメインに示され、この信号Ｓ１のスペクトルの例は、用いられる通信規格が「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ」である場合の、図４において例証される。図４に示され得るように、スペクトルは、「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ」規格の無線周波数である、２．４５ＧＨｚの周波数Ｆ０を中心にする。

第２のステップにおいて、混合器Ｍは、図６において確認され得るように、前記信号Ｓ１を、周波数に関して２．４５ＧＨｚから数ＭＨｚ（中間周波数とも称される、第２周波数Ｆ１）へ減少させる。したがって、混合器Ｍは、高周波数から低周波数への変換を実行する。

斯様に変換された信号Ｓ１は、図５に示される。低周波数信号Ｓ１を有する事実は、後に続く検査ステップをより容易にする。

一方で、この信号の振幅は、該信号が引き出されたアナログ信号と比較すると、減少されている。事実、この状況は、検査器が、伝送チャネルＴＸによって発生されたアナログ信号の一部のみをリカバーするということである。この場合、結合器は、例えば３０ｄＢの減衰を有する、すなわち、ソース信号の１０００分の１のみをリカバーしており、これは、結合器ＣＯＵＰＬに起因する損失を制限するためである。

第３ステップにおいて、利得増幅器Ａは、低周波数信号Ｓ１を増幅する。事実、ソース信号が、大幅に減衰されていた場合、後に正しくソース信号を管理するために、ソース信号を増幅する必要がある。したがって、利得増幅器Ａは、例えば、リカバーされた信号ＳＩの電力を１０6だけ乗算することに相当する、６０ｄＢの利得を有する。

第４ステップにおいて、整流器Ｒは、増幅された信号Ｓ１から、直流成分がＰＡの出力における信号の電力に比例する信号Ｓ２を得ることを可能にする。図７において確認され得るように、増幅された信号Ｓ２の全ての負の交番（ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ）は、整流されている。

第５ステップにおいて、フィルタＦは、図８において確認され得るように、尖頂のある信号Ｓ２の高調波を除去し、前記信号Ｓ１の平均値を得ることを可能にする。フィルタＲは、信号Ｓ１の直流成分のみを通過させる、例えば１ＭＨｚのカットオフ周波数を備える低域通過フィルタであり、混合器は、１ＭＨｚに設定される。この平均値は、最小電圧Ｖｍｉｎと最大電圧Ｖｍａｘとの２つの値の間の範囲にある。したがって、我々は、安定化された電力（電圧）を備える信号Ｓ２を検査器ＴＥＳＴの出力において有する。

伝送チャネルＴＸの電力特性を検査するために、検出手段ＣＭＰは、検査器ＴＥＳＴの出力において得られる信号に基づき、信号の妥当性を確認し、例えば、アナログの伝送された信号Ｓ１に関して、この信号の電力は正常であるかを確認する。この目的のために、第１の好ましい実施例において、検出手段ＣＭＰは、比較器である。そして、比較器は、検査器の出力信号を、信号Ｓ１の所望の電力の参照値特性である、最小及び最大電圧値のＶｍｉｎ及びＶｍａｘの２つの値と比較する。

第２の実施例において、検出手段ＣＭＰは、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣである。この変換器は、フィルタ処理後に得られた信号Ｓ３をデジタル信号Ｓ４に変換する。この信号Ｓ４は、最小値及び最大値を有する２つのデジタル符号と比較され、伝送チャネルによって伝送されたアナログＲＦ信号の電力を特徴付ける。得られたデジタル信号Ｓ４が、これら２つの符号の間の範囲にある場合、伝送チャネルＴＸの電力は、条件を満たすものである。反対の場合、検査された回路は、不良品であると断言される。

伝送チャネルＴＸは、例えば「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」において０ｄＢｍの出力電力を有しなければならない。

実際に、この電力は、携帯電話と基地局のような受信器との間における通信の範囲を保証する。

当然、伝送された信号のスペクトル純度のような、伝送チャネルＴＸの他の特性も検査され得ることが特記され得る。

したがって、ＩＣチップの「自己検査」は、前記チップと集積化された検査器によって実行されるが、前記チップは、検査器とは独立を保つ。このことは、＋１０から＋１５％の推定されるシリコン・ウェハの表面費用を追加する。しかし、この追加費用は、より高速に安定化する信号のおかげによる短い検査時間と、ＲＦ検査器の代わりにアナログ／デジタル又はデジタル検査器のみを使用するおかげにより大幅に低減された検査器費用と、いくつかの集積回路に関しての同時データ取得のおかげによる検査時間を更に減らす多地点検査器（ｍｕｌｔｉ−ｓｉｔｅ・ｔｅｓｔｅｒ）と、によって大部分は補われる。

また電力消費量は、検査器がない集積回路においてよりも多いことが特記され得る。しかし、この消費量は、この検査がチップの通常の機能において実行されないので、このチップの通常の機能には何の影響も有さない。したがって、検査器をチップに集積化することは、通常モードにおいて後者に何の影響も有さない。

したがって、本発明は、以下に列挙される多数の有利な点を示す。

第１に、集積回路製造業者は、彼自身で本発明による検査器を用いて彼の検査を実行することが可能であるので、検査器の供給者に、彼らの技術に又は彼らの配送のリードタイムに、もはや依存しない。

第２に、本発明による検査器は、検査されるべき集積回路と集積化されるにもかかわらず、参照シーケンスＳＥＱを供給するのが前記チャネルでないので、後者の伝送チャネルには独立である。更には、前記検査器は、伝送チャネルから及びいかなる他のチャネルからも真に独立であるブロックである。その結果、当該検査は、例えば、受信チャネルが、伝送チャネルを検査するのに用いられるような、度量衡の視点から見て間違っている解決法とは違い、不完全なものではなく、信頼度が高い。

更には、前記検査器が独立であるので、チップの設計は、再確認される必要がない。いかなる困難もなしにこの検査器をいかなるチップと集積化することは、この行動を設計時間に関して高費用にすることなく、可能である。この「再利用」の思想は、検査ブロックのライブラリの開発を容易にする。

一方で、検査器が検査されるべき集積回路と集積化されるという事実は、無線周波数インターフェースを排除することを可能にする。このことは、ＲＦ信号における障害を防ぐ。更には、検査器は、斯様なインターフェースのそばの伝送チャネルから離されることはもはやなく、したがって、先行技術においては数ミリメータであるのとは対照に、このチャネルから数マイクロメータのみで配置され、大幅に障害を低減する。ついには、いかなるＲＦインターフェースももはや有さないという事実は、開発費用を最小化し、簡素な検査器を得ることを助ける。

第３に、出力においてアナログ又はデジタル情報を入手可能にさせるという事実は、チップの解析をより容易にする。したがって、チップが動作可能であるか否かをより容易に知ることが可能である。

第４に、ＲＦ信号は、集積回路において内部的に発生されるので、同じ環境が、製造業者の施設における検査に関して、及び顧客の施設における最終検査に関して用いられる。このことは、環境における変化から生じるエラーを防ぎ、前者の検査は、製造業者の施設においてウェハにおいて実行され、後者の検査は、顧客の施設においてでさえも、ケース内のチップにおいて実行される。

第５に、いくつかのチップを並行して同時に検査することが可能であり、検査の速度に関して高性能を確実にすることが特記される。事実、デジタル値を並行に取得し、これらの値を読み取ることは、十分である。ＲＦ検査における最先端の従来の進め方は、単一地点（ｍｏｎｏ−ｓｉｔｅ）であり、すなわち、ＲＦ信号を並行に取得する手法が知られていないので、製造業者は、一度に１つのチップのみを検査することが可能であり、また、検査の費用を考えると、検査されるべき各々の集積回路に適合された異なるＲＦ信号伝送ソースを有することが必要である。

第６に、検査器ＴＥＳＴのフィルタＦは、数マイクロ秒の後に安定することを特記され得る。このことは、検査測定を数マイクロ秒にて実行するという有利な点を有する。実際、混合器Ｍの後に、図６において上記で確認されたように、例えば数ＭＨｚの低周波数が存在し、これは１００ナノ秒の１０期間、したがって、数マイクロ秒の測定時間に対応する。

最後に、集積回路を検査する熟練者は、一般的に、彼は、前記集積回路を受け取り、プリント回路に配置し、検査を実行するために前記集積回路を前記プリント回路に接続する配線を準備するので、検査器を前記集積回路と集積化したいと思わないであろうことが特記され得る。

一方で、集積回路を設計する熟練者は、一般的に、彼の主な関心事が、より少ない電力を消費するますます小さい集積回路を設計することであるので、検査器を前記集積回路と集積化したいとはおそらく思わなく、このことは、検査器を集積回路に挿入する思想には反する。

当然、本発明の範囲は、記述される実施例には決して制限されず、変形態様又は変更態様は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなされ得る。

当然、本発明は、携帯電話の分野に制限される手法ではなく、他の分野、特に、例えば、「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ」、「ＧＳＭ」、「ＵＭＴＳ」、「コードレス及び携帯電話」及び「ＷＬＡＮ」等のような規格のような、電気通信に関する分野のような、伝送チャネル、すなわち、検査が実行されなければならない回路を有する集積回路を用いる分野に拡張され得る。

本文章における如何なる参照符号も、該文章を制限するように解釈されてはならない。

動詞「有する（ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びこの動詞の活用は、制限的な形式に理解されてはならない、すなわち、これらの動詞は、説明において定義される以外のステップ又は要素の存在を除外するように、又は、前記動詞の後において及び冠詞「ａ」又は「ａｎ」に先行されて既に記載される複数個のステップ又は要素を除外するように解釈されてはならない。

図１は、本発明に従う集積回路の検査器及び伝送チャネルの例証である。 図２は、図１の集積回路の伝送チャネルの出力において取り出される信号の一部を示す。 図３は、時間ドメインにおいて、図１の集積回路の伝送チャネルの出力において取り出される信号の一部を示す。 図４は、周波数ドメインにおける低周波数への変換の前の図３の信号の例証である。 図５は、時間ドメインにおける低周波数への変換の後の図３の信号の例証である。 図６は、時間ドメインにおける図５の信号を示す。 図７は、負交番の整流後の図６の信号を示す。 図８は、フィルタ処理後の図７の信号と、検査中において伝送された電力が２つの最小及び最大許容値内に位置するか否かを決定するのに用いられる２つのレベルとを示す。

Claims (5)

1. 集積回路であり、無線周波数を含む信号伝送チャネルと前記集積回路の無線特性を検査するように構成された集積型検査器とを有する集積回路であって、
   前記検査器が、
   −前記伝送チャネルによって第１周波数で発生された信号の弱い部分を取り除いてリカバーする第１手段と、
   −前記リカバーされた信号を前記第１周波数から第２周波数に変換する第２手段と、
   −前記信号をこの第２周波数において増幅する増幅器と、
   −前記信号を整流する整流器と、
   を備えるとともに、
   当該集積回路は、前記検査器の出力において得られる信号に基づき、前記伝送チャネルによって発生された前記信号の妥当性を検出する検出手段を備える、ことを特徴とする集積回路。
2. 請求項１に記載の集積回路において、前記検査器が、更に、前記信号の高調波をフィルタ処理するフィルタを有する事を特徴とする、集積回路。
3. 請求項１に記載の集積回路において、前記第１周波数が、無線周波数であり、前記第２周波数が、低周波数であることを特徴とする、集積回路。
4. 無線周波数を含む信号伝送チャネルと当該集積回路の無線特性を検査するように構成された集積型検査器とを有する集積回路を検査する方法であって、
   −前記伝送チャネルによって第１周波数で発生された信号の弱い部分を取り除いてリカバーするステップと、
   −前記リカバーされた信号の前記第１周波数を第２周波数に変換するステップと、
   −前記信号をこの第２周波数で増幅するステップと、
   −前記信号を整流するステップと、
   −前記信号に基づいて、前記伝送チャネルによって発生された前記信号の妥当性を検出するステップと、
   を備える、方法。
5. 請求項４に記載の集積回路を検査する方法において、当該方法が、前記信号の高調波をフィルタ処理するステップを有することを特徴とする、方法。

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