JPS61234041A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPS61234041A JPS61234041A JP60075887A JP7588785A JPS61234041A JP S61234041 A JPS61234041 A JP S61234041A JP 60075887 A JP60075887 A JP 60075887A JP 7588785 A JP7588785 A JP 7588785A JP S61234041 A JPS61234041 A JP S61234041A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野1
本発明は、半導体基板の裏向を一電極として用いる大電
力用半導体装置において、裏面電極のオーミックコンタ
クトを良好とする半導体装置に関する。
力用半導体装置において、裏面電極のオーミックコンタ
クトを良好とする半導体装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点]
従来のパワーHas FEr(絶縁ゲート型電解効果ト
ランジスタ)は、その代表的なものにDSA (Di
r−rusition 5elf−^11gn1ent
)Has FETがあり、高濃度基板、例えば0.01
〜0.03Ωαの上にエピタキシャル領域を形成したシ
リコンウェハーを用い、エピタキシャル領域に2重拡散
によりチャネルを形成するものでゲート絶縁膜上に存在
する格子あるいはストライプ形状のゲート多結晶シリコ
ン電極に囲まれた同一の拡散窓によりチャネル領域形成
の不純物拡散と、ソース領域形成の不純物拡散を行い、
ソース・ゲート電極を形成し、舶2高濃度基板をドレイ
ン電極として用いている。
ランジスタ)は、その代表的なものにDSA (Di
r−rusition 5elf−^11gn1ent
)Has FETがあり、高濃度基板、例えば0.01
〜0.03Ωαの上にエピタキシャル領域を形成したシ
リコンウェハーを用い、エピタキシャル領域に2重拡散
によりチャネルを形成するものでゲート絶縁膜上に存在
する格子あるいはストライプ形状のゲート多結晶シリコ
ン電極に囲まれた同一の拡散窓によりチャネル領域形成
の不純物拡散と、ソース領域形成の不純物拡散を行い、
ソース・ゲート電極を形成し、舶2高濃度基板をドレイ
ン電極として用いている。
しかしながら、通常数オーム程度のオン抵抗素子は、基
板部f!!0.01〜0.03Ωαでもオーミック抵抗
成分の影響は少ない。
板部f!!0.01〜0.03Ωαでもオーミック抵抗
成分の影響は少ない。
しかし、数100ミリオーム以下の低オン抵抗素子や、
素子の限界付近の大電流領域で用いられる曝 場合、オーミックコンタクト抵抗成分の寄与は極めて大
きな障害となる。
素子の限界付近の大電流領域で用いられる曝 場合、オーミックコンタクト抵抗成分の寄与は極めて大
きな障害となる。
一方、このオーミックコンタクト抵抗成分は、高融点金
属膜をバリヤメタルとして用いているショットキーバリ
ヤ型ダイオードのカソード領域のオーミックコンタクト
にも影響は大きい。つまりオーミックコンタクト抵抗の
大きさがそのままショットキーバリヤ型ダイオードの順
方向特性(V F)に悲影響を及ぼす。
属膜をバリヤメタルとして用いているショットキーバリ
ヤ型ダイオードのカソード領域のオーミックコンタクト
にも影響は大きい。つまりオーミックコンタクト抵抗の
大きさがそのままショットキーバリヤ型ダイオードの順
方向特性(V F)に悲影響を及ぼす。
そこで、従来においては改良された¥導体装置に特開昭
59−84474 r電力用縦型電解効果トランジスタ
」がある。
59−84474 r電力用縦型電解効果トランジスタ
」がある。
この半導体装置は、上記欠点を補うため、予め基板の裏
面に基板よりもへm度の不純物を深く拡散じた後、主面
に形成されたエピタキシャル領域にHOS FETのソ
ース・ゲート領域を形成している。
面に基板よりもへm度の不純物を深く拡散じた後、主面
に形成されたエピタキシャル領域にHOS FETのソ
ース・ゲート領域を形成している。
この方法によると、ドレイン電極のオーミックコンタク
ト抵抗は低減化されるが、その反面高濃度基板(〜10
1910l9中にさらにこれ以上の高濃度(1020〜
1021α4)不純物拡散を行うため、不純物拡散の進
行が遅く、そのため高温で長時間のプロセスが必要であ
る。これは、強いては高濃度基板からエピタキシャル領
域へ高濃度不純物拡散が進行し、エピタキシャル領域の
条件が変わり素子の特性をそこねてしまう。
ト抵抗は低減化されるが、その反面高濃度基板(〜10
1910l9中にさらにこれ以上の高濃度(1020〜
1021α4)不純物拡散を行うため、不純物拡散の進
行が遅く、そのため高温で長時間のプロセスが必要であ
る。これは、強いては高濃度基板からエピタキシャル領
域へ高濃度不純物拡散が進行し、エピタキシャル領域の
条件が変わり素子の特性をそこねてしまう。
次にエピタキシャル領域形成前に基板裏面側に高濃度不
純物拡散を施す方法では、従来の高濃度基板の厚み〜3
00μmよりも薄い基板を用いなければならない。周知
のごとく、大電力素子は動作時に熱を発生するため基板
は薄い方が放熱特性は優れていると言われている。その
関係上、比較的薄い基板にエピタキシャル成長を施すに
はかなりむずかしい技術を必要とする。
純物拡散を施す方法では、従来の高濃度基板の厚み〜3
00μmよりも薄い基板を用いなければならない。周知
のごとく、大電力素子は動作時に熱を発生するため基板
は薄い方が放熱特性は優れていると言われている。その
関係上、比較的薄い基板にエピタキシャル成長を施すに
はかなりむずかしい技術を必要とする。
まず基板が薄いため、ウェハーの先端が冷却、加熱に敏
感で、ウェハーのそり等によって、ウェハー周辺部にス
リップと称される結晶欠陥が発生しやすくなり、このス
リップは成長させるエピタキシャル層が厚いほど著しく
発生し、そのため特別の工夫が必要となりコスト高につ
ながる。
感で、ウェハーのそり等によって、ウェハー周辺部にス
リップと称される結晶欠陥が発生しやすくなり、このス
リップは成長させるエピタキシャル層が厚いほど著しく
発生し、そのため特別の工夫が必要となりコスト高につ
ながる。
[発明の目的]
本発明は、上述した欠点を取り除き、低いオーミックコ
ンタクト抵抗を有する半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
ンタクト抵抗を有する半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
[発明の概要]
本発明は、−IF導電型有する崖導体基板の裏面に半導
体膜のうち特に基板よりも高濃度の不純物をドーピング
した多結晶シリコン等を具備し、該多結晶シリコンと金
属電極膜との低オーミツクコンタクト抵抗を可能とした
半導体装置であり、また本発明は、一導電型の半導体基
板上に半導体層を形成し、該半導体層の主面に1又は2
以上の半導体領域とその電極膜を形成し、裏面に半導体
膜を形成し、該半導体膜が前記半導体¥Aツの一電極膜
としてなる半導体装置とその製造方法である。
体膜のうち特に基板よりも高濃度の不純物をドーピング
した多結晶シリコン等を具備し、該多結晶シリコンと金
属電極膜との低オーミツクコンタクト抵抗を可能とした
半導体装置であり、また本発明は、一導電型の半導体基
板上に半導体層を形成し、該半導体層の主面に1又は2
以上の半導体領域とその電極膜を形成し、裏面に半導体
膜を形成し、該半導体膜が前記半導体¥Aツの一電極膜
としてなる半導体装置とその製造方法である。
[発明の実施例]
以F本発明の一実施例を説明する。
この一実施例は口SA 803 FETについて説明す
る。
る。
第1図(a)に平面図、第1図(b)にA−Aの断面図
を示す。
を示す。
次に第2図(a)乃至(f)を用いて本発明のDSA
HOSの製造工程を説明する。n+型半導体基板1a上
にn型エピタキシャル成長E42を例えば比抵抗10〜
25Ωα、厚み30〜60μm形成後、表面からP4″
型イ導体層3を形成する。
HOSの製造工程を説明する。n+型半導体基板1a上
にn型エピタキシャル成長E42を例えば比抵抗10〜
25Ωα、厚み30〜60μm形成後、表面からP4″
型イ導体層3を形成する。
その後、ゲート酸化膜5aを約1000^形成した様子
を第2図(a)に示す。
を第2図(a)に示す。
次に多結晶シリコン膜6aを例えば6000 A堆積後
選択的にバターニングし、この多結晶シリコンパターン
をマスクしてイオン注入を施し、チャンネル領域のP型
半導体層4を自己整合的に形成する。この様子を第2図
(b)に示す。
選択的にバターニングし、この多結晶シリコンパターン
をマスクしてイオン注入を施し、チャンネル領域のP型
半導体層4を自己整合的に形成する。この様子を第2図
(b)に示す。
続いてフォトエツチング技術にてフォトレジストアを用
いて、ソース領域のn6型半導体層形成予定部を選択的
に開口した様子を第2図(C)に示す。
いて、ソース領域のn6型半導体層形成予定部を選択的
に開口した様子を第2図(C)に示す。
次にソース領域のn+型型半体体層8酸化膜5b1を形
成しく第2図(d)に図示)、その上にCvD法ニテ形
成シtcPsGW15 Gヲ約80001!1m積した
様子を第2図(e)に示す。
成しく第2図(d)に図示)、その上にCvD法ニテ形
成シtcPsGW15 Gヲ約80001!1m積した
様子を第2図(e)に示す。
しかる優、各種熱処理を施した11 n ”型ず導体基
板1aを例えば裏面からラッピング研磨し、トータルウ
ェハ一層を約200μm程度にする。
板1aを例えば裏面からラッピング研磨し、トータルウ
ェハ一層を約200μm程度にする。
次に、ラッピング研磨で粗面化した状態でアンドープ多
結晶シリコンl!16bを約1μmv1度堆積した様子
を第2図(e)にポす。
結晶シリコンl!16bを約1μmv1度堆積した様子
を第2図(e)にポす。
次に1000℃中でPoCj!3から1311度リンを
前記多結晶シリコンに拡散し、この際n++半導体基板
中にも該基板より高濃度のリンが拡散され、n″型型半
体体層1b形成される。尚、このT程は、ゲッタリング
役割を兼ねる。
前記多結晶シリコンに拡散し、この際n++半導体基板
中にも該基板より高濃度のリンが拡散され、n″型型半
体体層1b形成される。尚、このT程は、ゲッタリング
役割を兼ねる。
しかる後、電極取り出し開口部を形成し、金属電極9a
、9bを形成することによってソース・ドレイン間耐圧
V、200〜600■程度のDSADAS HO3が完成する。この様子を第2図(f)に示す。
、9bを形成することによってソース・ドレイン間耐圧
V、200〜600■程度のDSADAS HO3が完成する。この様子を第2図(f)に示す。
次に他の実施例としてショットキーバリヤ型ダイオード
について、第3図により説明する。
について、第3図により説明する。
まず、n++半導体基板1aの主面に形成したn型エビ
キシャル層2に約800OAの酸化M15bを形成した
様子を第3図(a)に示す。続いて基板1aの裏面をア
ルミナ粉等の研磨材によってラッピング研磨し、このF
A磨面を粗面化しウェハー全体の厚みを約200μm程
度にした様子を第3図(b)に示す。
キシャル層2に約800OAの酸化M15bを形成した
様子を第3図(a)に示す。続いて基板1aの裏面をア
ルミナ粉等の研磨材によってラッピング研磨し、このF
A磨面を粗面化しウェハー全体の厚みを約200μm程
度にした様子を第3図(b)に示す。
次に粗面化したn++半導体基板1aに該基板よりも高
濃度のn”型不純物ドープのn″型型詰結晶シリコン6
b堆積した様子を第3図(C)に示す。続いて熱処理を
施した後に、リン拡散、CVD法によるPSGIl*あ
るいはリンインプラ等を酸化膜に行い、該酸化膜5bと
その上に形成された高濃度リンを含んだ酸化m<図示せ
ず)のエツチングレートの差を利用してフォトエツチン
グ技術によって選択的に酸化膜5bのテーパー1ツチン
グを行った様子を第3図(d)に示す。
濃度のn”型不純物ドープのn″型型詰結晶シリコン6
b堆積した様子を第3図(C)に示す。続いて熱処理を
施した後に、リン拡散、CVD法によるPSGIl*あ
るいはリンインプラ等を酸化膜に行い、該酸化膜5bと
その上に形成された高濃度リンを含んだ酸化m<図示せ
ず)のエツチングレートの差を利用してフォトエツチン
グ技術によって選択的に酸化膜5bのテーパー1ツチン
グを行った様子を第3図(d)に示す。
しかる後、この上にモリブデン9Cを4000へ。
アルミ金属1119aを約8μmv1a蒸着によって形
成し、かつ、熱処理を例えば400℃、N2雰囲気にて
20分程麿行いバリヤハイドを形成後、ざらに粗面化し
たシリコンウェハーの裏面に例えばTi−Pt−AUを
そtLぞれSOO^、 10GOA 、 2000八等
又はCr−N1−ALJをそれぞれ5GOA + 10
00A+ 2000A @蒸着形成することにょっ又カ
ソード電極の低オーミツクコンタクト抵抗化を可能とし
たショットキーバリヤ型ダイオードを形成できる。この
様子を第3図(e)に示す。
成し、かつ、熱処理を例えば400℃、N2雰囲気にて
20分程麿行いバリヤハイドを形成後、ざらに粗面化し
たシリコンウェハーの裏面に例えばTi−Pt−AUを
そtLぞれSOO^、 10GOA 、 2000八等
又はCr−N1−ALJをそれぞれ5GOA + 10
00A+ 2000A @蒸着形成することにょっ又カ
ソード電極の低オーミツクコンタクト抵抗化を可能とし
たショットキーバリヤ型ダイオードを形成できる。この
様子を第3図(e)に示す。
尚、本発明による第1実施例のDAS HO3FETに
使用したシリコンウェハーは、n++半導体基板にn型
エピタキシャル層を成長させたnオンn+ウェハーを用
いたが、これに限定せず例えばn型半導体基板にn++
不純物拡散を膿した拡散つIバーを用いてもよい。よっ
て拡散ウェハーは通常200〜250μmと比較的薄い
ため。本発明による実施例はn++半導体層〈又は基板
〉の裏面をラッピングする必要がなくそのまま多結晶シ
リコンを堆積するか、さもなくば例えばアルミナ粉を高
速でスプレーするサンドブラストにて裏面を粗面化した
後、多結晶シリコンを堆積してもよい。また、多結晶シ
リコンは堆積の際に−・緒にn”型不純物をドープして
も良いし、アンドープ多結晶シリコンにイオン注入や、
CVD法によるPSGIIからの拡散等各種の方法を用
いてもよい。
使用したシリコンウェハーは、n++半導体基板にn型
エピタキシャル層を成長させたnオンn+ウェハーを用
いたが、これに限定せず例えばn型半導体基板にn++
不純物拡散を膿した拡散つIバーを用いてもよい。よっ
て拡散ウェハーは通常200〜250μmと比較的薄い
ため。本発明による実施例はn++半導体層〈又は基板
〉の裏面をラッピングする必要がなくそのまま多結晶シ
リコンを堆積するか、さもなくば例えばアルミナ粉を高
速でスプレーするサンドブラストにて裏面を粗面化した
後、多結晶シリコンを堆積してもよい。また、多結晶シ
リコンは堆積の際に−・緒にn”型不純物をドープして
も良いし、アンドープ多結晶シリコンにイオン注入や、
CVD法によるPSGIIからの拡散等各種の方法を用
いてもよい。
また、n++半導体基板中にn”望多結晶シリコン層か
ら高濃度n”型不純物を拡散してもよいし、あるいは予
めn++型不純物をn++半導体基板に浅く拡散した後
にn0型多結晶シリコンを堆積してもよい。また、第2
実施例のごとく、n+型型半導体根板1a中n0型不純
物拡散層を形成しなくてもかまわない。さらにまた第1
実施例。
ら高濃度n”型不純物を拡散してもよいし、あるいは予
めn++型不純物をn++半導体基板に浅く拡散した後
にn0型多結晶シリコンを堆積してもよい。また、第2
実施例のごとく、n+型型半導体根板1a中n0型不純
物拡散層を形成しなくてもかまわない。さらにまた第1
実施例。
第2実施例においてP型頭域とn型領域は逆でも良い。
また、半導体膜のうち時に多結晶シリコンを用いたが、
これに限定せず例えば非晶質シリコンや、高融点金属シ
リサイド等でも良い。
これに限定せず例えば非晶質シリコンや、高融点金属シ
リサイド等でも良い。
[発明の効果]
以上のごとく、本発明によると極めて狭いヂャネル領域
を形成後、基板裏面に該基板よりも高濃度なn″型型半
体体層半導体膜を形成できる。しかも基板裏面に形成さ
れている半導体膜で、特に・ 多結晶シリコン族は単結
晶シリコンと比−較して数倍から数十倍の拡散スピード
を持っており、かつ多結晶であるため結晶間に多量の3
81度不純物をドープすることが可能である。これは、
n+型学生導体基板りも高濃度の不純物ドープが可能な
ことを示している。したがって狭いブヤネル領域や浅い
ソース領域を形成した後にも基板よりも高濃度な半導体
層や、半導体膜が低温、短時間で形成可能でありn++
半導体基板からn型エピタキシャル領域への高ma不純
物(As、Sb)の拡散の進行が起らず素子特性にも何
ら問題がない。
を形成後、基板裏面に該基板よりも高濃度なn″型型半
体体層半導体膜を形成できる。しかも基板裏面に形成さ
れている半導体膜で、特に・ 多結晶シリコン族は単結
晶シリコンと比−較して数倍から数十倍の拡散スピード
を持っており、かつ多結晶であるため結晶間に多量の3
81度不純物をドープすることが可能である。これは、
n+型学生導体基板りも高濃度の不純物ドープが可能な
ことを示している。したがって狭いブヤネル領域や浅い
ソース領域を形成した後にも基板よりも高濃度な半導体
層や、半導体膜が低温、短時間で形成可能でありn++
半導体基板からn型エピタキシャル領域への高ma不純
物(As、Sb)の拡散の進行が起らず素子特性にも何
ら問題がない。
次にn++半導体基板の裏面に00型不純物拡散を行う
ため、前記n4″型半導体基板の1面にも0.3〜1.
0μm程良のn+4型不純物拡散相が形成される。従来
方法では裏面の粗面化によって除去されてしまうが、本
発明では、二つのn”拡散層をn0多結晶シリコン膜が
被っているためオーミックコンタクト抵抗の低い素子が
可能である。
ため、前記n4″型半導体基板の1面にも0.3〜1.
0μm程良のn+4型不純物拡散相が形成される。従来
方法では裏面の粗面化によって除去されてしまうが、本
発明では、二つのn”拡散層をn0多結晶シリコン膜が
被っているためオーミックコンタクト抵抗の低い素子が
可能である。
しかも、堆積時に00型不純物をドーピングして成る多
結晶シリコン膜を用いることによって該多結晶シリコン
族の特徴として堆積膜が厚いほど、あるいは11度はど
グレンサイズの大きな多結晶シリコン膜が可能で表面の
凹凸の激しい膜が形成できる。
結晶シリコン膜を用いることによって該多結晶シリコン
族の特徴として堆積膜が厚いほど、あるいは11度はど
グレンサイズの大きな多結晶シリコン膜が可能で表面の
凹凸の激しい膜が形成できる。
これはチップの組立ての際、メタル電極との接触面積を
大きくし、ウェハーチップ裏面の金j!tl!1とのI
i説を防止するのに役立つ。したがって新たに粗面化す
る必要がない。
大きくし、ウェハーチップ裏面の金j!tl!1とのI
i説を防止するのに役立つ。したがって新たに粗面化す
る必要がない。
周知のごとく、極薄いゲート酸化膜を有するHQS型半
導体装置の場合、ラッピングやサンドブラスト等の裏面
を粗面化する工程によって高圧の静電気が発生し、ゲー
トの絶縁破壊を起してしまう。
導体装置の場合、ラッピングやサンドブラスト等の裏面
を粗面化する工程によって高圧の静電気が発生し、ゲー
トの絶縁破壊を起してしまう。
本発明によると、多結晶シリコン族の形成方法の工夫に
よってこの裏面の粗面化を無くすことが可能で上述した
問題を防ぐこともできる。
よってこの裏面の粗面化を無くすことが可能で上述した
問題を防ぐこともできる。
第1%4’本発明によるO8A M2S FETの平面
図とは他の実施例としてショットキーバリヤ型ダイオー
ドの各工程での断面図を示す。 1a・・・n+望半導体u板、 1b・・・n”型半導体層、 2・・・n型半導体層、3・・・P+型半導体層、4・
・・P型半導体層(チャネル領域)、5a・・・ゲート
酸化膜、5b・・・酸化膜、5 c−CV D ml化
膜、 6a・・・ゲート多結晶シリコン膜、 6b・・・n0型多結晶シリコン膜、 7・・・フォトレジスト、 8・・・n′型型半体体層ソース領tiり、9a・・・
AI電電極、9b・・・裏面金属電極膜、9C・・・バ
リヤメタル(モリブデン)。 代理人 弁理士 三 澤 正 義第2図 第2図 (f) b 第3図 6b b
図とは他の実施例としてショットキーバリヤ型ダイオー
ドの各工程での断面図を示す。 1a・・・n+望半導体u板、 1b・・・n”型半導体層、 2・・・n型半導体層、3・・・P+型半導体層、4・
・・P型半導体層(チャネル領域)、5a・・・ゲート
酸化膜、5b・・・酸化膜、5 c−CV D ml化
膜、 6a・・・ゲート多結晶シリコン膜、 6b・・・n0型多結晶シリコン膜、 7・・・フォトレジスト、 8・・・n′型型半体体層ソース領tiり、9a・・・
AI電電極、9b・・・裏面金属電極膜、9C・・・バ
リヤメタル(モリブデン)。 代理人 弁理士 三 澤 正 義第2図 第2図 (f) b 第3図 6b b
Claims (4)
- (1)一導電型の半導体基板上に半導体層を有し、該半
導体層の主面に1又は2以上の半導体領域と、その電極
膜を有し、裏面に単数の電極膜を有する半導体装置にお
いて、前記半導体基板の裏面に半導体膜を有し該半導体
膜が前記半導体装置の一電極膜として具備することを特
徴とする半導体装置。 - (2)前記半導体膜は、不純物がドーピングされた多結
晶シリコン膜から成る特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置。 - (3)一導電型の半導体基板上に半導体層を形成する工
程、該半導体前の主面に1又は2以上の半導体領域及び
その電極膜を形成する工程、前記半導体基板の裏面に半
導体膜を形成し、この半導体膜を半導体装置の一電極膜
とする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - (4)前記半導体膜を通して半導体基板中へ不純物拡散
を施すことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60075887A JPS61234041A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60075887A JPS61234041A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61234041A true JPS61234041A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13589254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60075887A Pending JPS61234041A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61234041A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6243168A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-25 | Rohm Co Ltd | 個別半導体装置 |
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-
1985
- 1985-04-09 JP JP60075887A patent/JPS61234041A/ja active Pending
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