鎵仁半導體采用鑄造法生長6英寸氧化鎵單晶

據(jù)鎵仁半導體官微消息，2024年10月，鎵仁半導體利用自主研發(fā)的第二代鑄造法技術，成功生長出超厚6英寸氧化鎵單晶，晶錠厚度可達20mm以上。

source：鎵仁半導體

據(jù)悉，提高氧化鎵單晶晶錠厚度，可有效降低氧化鎵單晶襯底成本。

鎵仁半導體指出，公司采用鑄造法生成的產(chǎn)品，在同等直徑下，單晶晶錠厚度是導模法（EFG）晶錠厚度的2-3倍。單個晶錠出片量可以達到原有的3-4倍，單片成本較原來可降低70%以上。與此同時，提高氧化鎵單晶晶錠厚度，更有利于制備各種晶向以及斜切角度的大尺寸襯底。

據(jù)了解，因可以實現(xiàn)大的晶體尺寸、低的缺陷密度、大的生長速度以及高的晶體質(zhì)量，導模法（EFG）常被業(yè)界采用制備氧化鎵。日本公司NCT采用導模法結合氫化物氣相外延（HVPE）技術已實現(xiàn)2英寸、4英寸襯底和外延的批量化供應。

而鎵仁半導體則采用了鑄造法，并于2023年8月制備出了4英寸氧化鎵單晶。集邦化合物半導體了解到，該鑄造法有兩個優(yōu)勢：一是采用了熔體法新路線，生長過程可控性增加，減少了貴金屬使用，降低了成本；二是生成的氧化鎵為柱狀晶，應用場景增多。

此外，制造氧化鎵單晶的方法還有垂直布里奇曼法（VB）。2023年底，NCT通過垂直布里奇曼法成功制備出6英寸β型氧化鎵單晶；今年10月，鎵仁半導體采用垂直布里奇曼法成功生長出2英寸氧化鎵單晶。

富加鎵業(yè)氧化鎵外延片完成MOSFET橫向功率器件驗證

昨（29）日，富加鎵業(yè)宣布，公司研制了MBE外延片，并與國家重點研發(fā)計劃項目器件團隊合作，制備出了擊穿電壓大于2000V，電流密度為60 mA/mm的MOSFET橫向功率器件。

富加鎵業(yè)表示，應用公司分子束外延技術（MBE）制備的氧化鎵外延片產(chǎn)品，采用非故意摻雜層與Sn摻雜層復合的雙層外延結構，襯底材料為半絕緣型（010）Fe摻雜氧化鎵，主要應用于橫向功率器件。常規(guī)產(chǎn)品摻雜層載流子濃度為1-4E17cm-3，遷移率＞80cm2/V·s，表面粗糙度＜2 nm。

國家重點研發(fā)計劃項目合作器件團隊對該進行了初步流片驗證，后續(xù)富加鎵業(yè)將根據(jù)器件反饋結果，對外研產(chǎn)品進行新一輪迭代。（集邦化合物半導體Morty整理）

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source：東北大學

據(jù)悉，與碳化硅和氮化鎵相比，β-氧化鎵具有更寬的帶隙和更低的能量損耗，因此有望成為下一代功率半導體材料。此外，與硅一樣，β-氧化鎵也可以從原材料熔體中熔融生長，因此可一次生產(chǎn)出大量高質(zhì)量單晶，理論上可以低成本、低缺陷地生產(chǎn)單晶襯底。

然而，在傳統(tǒng)的晶體生長方法中，盛放高熔點氧化物熔液的坩堝使用了貴金屬銥，并且需要定期進行重鑄。因此，銥相關的成本占了包括半導體前段工藝中的一部分薄膜制造成本的60%以上，這使得降低β-氧化鎵器件制造成本變得困難。目前，β-氧化鎵襯底比碳化硅更貴。而FOX正是為了應對這一挑戰(zhàn)而成立的。

FOX采用OCCC（冷容器氧化物晶體生長）方法，無需使用貴金屬坩堝，即可生產(chǎn)出β-氧化鎵塊狀單晶，其低缺陷程度可與硅媲美。

據(jù)介紹，F(xiàn)OX初期階段將集中于使用OCCC法開發(fā)半導體級大尺寸化技術，加速技術開發(fā)，力爭在2028年內(nèi)確立6英寸晶圓的量產(chǎn)技術。此后，F(xiàn)OX將進一步擴建量產(chǎn)工廠，推進6英寸晶圓的驗證。

目前，除日本企業(yè)外，國內(nèi)相關企業(yè)也在積極布局氧化鎵產(chǎn)業(yè)，并取得了一定進展。

其中，鎵仁半導體于今年7月成功制備出3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。

隨后在9月12日，據(jù)富加鎵業(yè)官微消息，其6英寸氧化鎵單晶及外延片生長線于9月10日在杭州富陽開工建設。

同在9月，據(jù)“龍巖發(fā)布”官微消息，晶旭半導體二期——基于氧化鎵壓電薄膜新材料的高頻濾波器芯片生產(chǎn)項目于2023年12月開工建設。目前，項目主體已經(jīng)全部封頂，預計年底之前具備設備模擬的條件。（集邦化合物半導體Zac整理）

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source：鎵仁半導體

據(jù)介紹，鎵仁半導體此次推出的氧化鎵專用晶體生長設備滿足氧化鎵生長所需的高溫和高氧環(huán)境。設備采用非銥（Ir）坩堝材料，可在空氣氣氛下工作。研發(fā)團隊自主設計了獨特的復合測溫技術和控溫算法，確保晶體生長過程的穩(wěn)定性、均勻性和一致性。

該設備實現(xiàn)了全自動化晶體生長流程，減少了人工干預，顯著提高了生產(chǎn)效率和晶體質(zhì)量。通過該設備制備的氧化鎵晶體為柱狀外形，通過工藝控制可獲得多種不同晶面的大尺寸單晶，且支持向更大尺寸單晶的升級，以適應不斷發(fā)展的外延技術和器件需求。

除了在設備領域有動作，鎵仁半導體今年在融資、合作以及氧化鎵技術方面也有相關進展。

今年4月，鎵仁半導體推出了新產(chǎn)品2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷。

6月底，鎵仁半導體與蘇州邁姆思半導體科技有限公司簽訂合作協(xié)議，雙方將協(xié)作實現(xiàn)碳化硅和氧化鎵的鍵合，用碳化硅出色的散熱性能來彌補氧化鎵散熱性能的不足，同時通過氧化鎵和硅的鍵合，大幅度降低成本，推動氧化鎵作為功率器件的量產(chǎn)化。

7月，鎵仁半導體成功制備出了3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。

8月，鎵仁半導體完成了Pre-A輪融資并與杭州銀行戰(zhàn)略合作協(xié)議的簽訂。

9月上旬，鎵仁半導體宣布公司在氧化鎵襯底加工技術上取得突破性進展，成功研制超薄6英寸襯底，襯底厚度小于200微米。（集邦化合物半導體整理）

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圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

該項目總投資16.8億元，建設136畝工業(yè)廠區(qū)，據(jù)稱將建成全球首條超寬禁帶半導體高頻濾波芯片生產(chǎn)線，建成后將填補國內(nèi)在氧化鎵壓電薄膜新材料領域的空白。

公開資料顯示，晶旭半導體是一家擁有5G通信中高頻體聲波濾波芯片（BAW）全鏈條核心技術、以IDM模式運行的廠商。其核心技術是基于單晶氧化鎵為壓電材料的體聲波濾波器芯片，擁有獨立自主知識產(chǎn)權，已取得多項技術創(chuàng)新。

據(jù)悉，晶旭半導體致力于打造寬禁帶和超寬禁帶化合物半導體芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，主要產(chǎn)品為氧化鎵基射頻濾波器芯片或器件等，廣泛用于5G通訊、智能物聯(lián)等應用領域。

今年2月2日，晶旭半導體與深圳市睿悅投資控股集團有限公司（以下簡稱：睿悅投資）舉行了戰(zhàn)略投資簽署儀式。

本次睿悅投資作為晶旭半導體的獨家戰(zhàn)略投資人，對晶旭半導體戰(zhàn)略投資億元人民幣，助力晶旭半導體實現(xiàn)年產(chǎn)75萬片氧化鎵外延片、12億顆濾波器芯片項目落成達產(chǎn)。

近期，氧化鎵材料熱度持續(xù)上漲，在技術研發(fā)、產(chǎn)能建設等方面不時傳出新進展。

研發(fā)方面，7月15日，據(jù)鎵仁半導體官微消息，鎵仁半導體于今年7月成功制備出3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底，據(jù)稱為目前國際上已報道的最大尺寸。

產(chǎn)能方面，9月12日，據(jù)杭州富加鎵業(yè)科技有限公司（以下簡稱：富加鎵業(yè)）官微消息，富加鎵業(yè)6英寸氧化鎵單晶及外延片生長線于9月10日在杭州富陽開工建設。據(jù)稱，富加鎵業(yè)是國內(nèi)目前唯一一家同時具備6英寸單晶生長及外延的公司，開工建設的6英寸氧化鎵單晶及外延片生長線也是國內(nèi)第一條6英寸氧化鎵單晶及外延片生長線。（集邦化合物半導體Zac）

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鴻海入局氧化鎵

近期媒體報道，鴻海研究院半導體所與陽明交大電子所合作，雙方研究團隊在第四代半導體的關鍵技術上取得重大突破，提高了氧化鎵在高壓、高溫應用領域的高壓耐受性能。

本次研究利用磷離子布植和快速熱退火技術實現(xiàn)了第四代半導體P型氧化鎵的制造，并在其上重新生長N型和 N+型Ga2O3，形成了PN Ga2O3 二極體，結果展示出優(yōu)異的電性表現(xiàn)，這一突破性技術除了能大幅提升元件的穩(wěn)定性和可靠性，并顯著降低電阻。

論文詳細闡述了這種新型Ga2O3 PN二極體的制作過程和性能特征。實驗結果顯示，該元件具有4.2 V的開啟電壓和900 V的擊穿電壓，展現(xiàn)出元件優(yōu)異的高壓耐受性能。

資料顯示，氧化鎵作為第四代半導體材料代表，具備禁帶寬度大、臨界擊穿場強高、導通特性好（幾乎是碳化硅的10倍）、材料生長成本低等優(yōu)勢，這些特性使得氧化鎵特別適用于電動汽車、電網(wǎng)系統(tǒng)、航空航天等高功率應用場景。

鴻海認為，氧化鎵將有望成為具有競爭力的電力電子元件，能直接與碳化硅競爭。展望未來，鴻海研究院表示，隨著氧化鎵技術的進一步發(fā)展，可以期待其在更多高壓、高溫和高頻領域中有更廣泛應用。

氧化鎵技術不斷突破

資料顯示，當前日本、美國與中國對氧化鎵領域的研究較為積極。

日本相關廠商已經(jīng)實現(xiàn)了4英寸與6英寸氧化鎵的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，2023年底，日本NCT（novel crystal technology）公司宣布全球首次采用垂直布里奇曼（VB）法成功制備出6英寸β型氧化鎵單晶。
美國Kyma科技公司在氧化鎵基片、外延晶片和器件的生產(chǎn)上具有優(yōu)勢，并且與美國國防部達成緊密的合作關系。

我國同樣也在加速布局氧化鎵，并取得了一系列重要研究成果。

去年2月，中國電科46所成功制備出6英寸氧化鎵單晶，技術達到了國際一線水平。

去年10月，北京鎵和半導體有限公司實現(xiàn)了4英寸氧化鎵晶圓襯底技術突破，推出多規(guī)格氧化鎵單晶襯底并首發(fā)4英寸(100)面單晶襯底參數(shù)。

今年3月，鎵仁半導體聯(lián)合浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院、硅及先進半導體材料全國重點實驗室，采用自主開創(chuàng)的鑄造法于今年2月成功制備了高質(zhì)量6英寸非故意摻雜及導電型氧化鎵(β-Ga2O3)單晶，并加工獲得了6英寸氧化鎵襯底片。同年7月，鎵仁半導體制備出了3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。

今年4月，媒體報道廈門大學電子科學與技術學院楊偉鋒教授團隊在第四代半導體氧化鎵（β-Ga2O3）外延生長技術和日盲光電探測器制備方面取得重要進展。

在β-Ga2O3薄膜生長方面，研究團隊利用分子束外延技術（MBE）實現(xiàn)了高質(zhì)量、低缺陷密度的外延薄膜生長，并通過改變反應物前驅體和精密控制生長參數(shù)，成功實現(xiàn)了β-Ga2O3外延薄膜的均勻生長和優(yōu)良的晶體質(zhì)量，有力地推動了β-Ga2O3薄膜的高質(zhì)量異質(zhì)外延的發(fā)展。同時，研究團隊還通過對MBE外延生長過程中的β-Ga2O3薄膜生長機制進行詳細探究，揭示了其成核、生長的差異性，并建立了相對應的外延生長機理模型圖。據(jù)悉，β-Ga2O3材料因其本征日盲光吸收(254 nm)，簡單二元組成，帶隙可調(diào)，制備工藝簡單等優(yōu)勢在日盲光電探測器領域受到廣泛關注。

另外，該研究團隊在MBE異質(zhì)外延β-Ga2O3生長機制的基礎上，結合半導體光電響應原理，探究了異質(zhì)外延β-Ga2O3薄膜日盲光電探測器的性能指標。研究團隊利用臭氧作為前驅體所制備的金屬-半導體-金屬結構日盲光電探測器表現(xiàn)出7.5 pA的暗電流、1.31×107的光暗電流比、1.31×1015 Jones的比檢測率和 53 A/W的光響應度，表現(xiàn)出相當優(yōu)異的對日盲紫外光的探測性能。

氧化鎵材料MBE異質(zhì)外延生長機理研究和材料表征分析圖

圖片來源：電子科學與技術學院官網(wǎng)

來源：全球半導體觀察

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source：鎵仁半導體

鎵仁半導體表示，本輪融資資金的注入，不僅是對公司技術實力和市場前景的高度認可，更為公司的未來發(fā)展提供了堅實的資金保障。

同時，隨著與杭州銀行戰(zhàn)略合作協(xié)議的簽訂，公司將進一步深化與金融機構的合作，共同探索科技與金融深度融合的新模式、新路徑，為公司的持續(xù)快速發(fā)展注入新的活力。

據(jù)悉，鎵仁半導體成立于2022年9月，是一家專注于氧化鎵等超寬禁帶半導體單晶襯底及外延材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。鎵仁半導體開創(chuàng)了非導模法氧化鎵單晶生長新技術，突破了國際市場對氧化鎵材料的壟斷，可提供具有完全自主知識產(chǎn)權的氧化鎵單晶襯底材料。

技術進展方面，此前，鎵仁半導體聯(lián)合浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院、硅及先進半導體材料全國重點實驗室，采用楊德仁院士團隊自主開創(chuàng)的鑄造法成功制備了高質(zhì)量6英寸非故意摻雜及導電型氧化鎵（β-Ga2O3）單晶襯底。

2024年4月，鎵仁半導體推出了新產(chǎn)品2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷。

2024年7月，鎵仁半導體成功制備出了3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。（來源：鎵仁半導體、集邦化合物半導體）

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目前，中國、日本、韓國等國的研究機構和團隊在氧化鎵材料的技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面都取得了一定的進展。其中，廈門大學的研究團隊在氧化鎵外延生長技術和日盲光電探測器制備方面取得了重要進展，利用分子束外延技術（MBE）實現(xiàn)了高質(zhì)量、低缺陷密度的外延薄膜生長，推動了氧化鎵薄膜高質(zhì)量異質(zhì)外延的發(fā)展；中國電科46所通過改進熱場結構和晶體生長工藝，成功制備出國內(nèi)首片高質(zhì)量氧化鎵單晶。

韓國方面，7月22日，韓國化合物半導體公司Siegtronics宣布，其已開發(fā)出可應用于高速開關的氧化鎵肖特基勢壘二極管（SBD）。Siegtronics表示，其通過“開發(fā)具有低缺陷特性的高級氧化鎵外延材料和擊穿電壓為1kV或更高的功率器件技術”項目，成功研制出了韓國首個1200V級氧化鎵SBD。

日本方面，近日，由日本東北大學孵化的創(chuàng)業(yè)公司C&A的社長鐮田圭和東北大學材料研究所吉川彰教授領導的團隊開發(fā)出了不使用貴金屬坩堝的新型晶體生長方法——冷坩堝氧化物晶體生長法（Oxide Crystal growth from Cold Crucible method，OCCC），成功地培育出了最大直徑約5cm的氧化鎵晶體。

source：scientific reports

該項目的研究人員表示，傳統(tǒng)的晶體生長方法使用貴金屬銥作為盛放坩堝，長晶成本高且制造過程中會產(chǎn)生氧缺陷。而在此次開發(fā)中，團隊以skull melting method為基礎，通過開發(fā)C&A公司的獨創(chuàng)設備，成功地在不使用貴金屬坩堝的情況下生產(chǎn)出了高質(zhì)量的氧化鎵晶體。并且由于這種方法不涉及銥的氧化，因此在生長過程中對氣體沒有限制，熔體可以在生長氣氛中保持任意氧濃度，這有望顯著控制生長過程中晶體的氧缺陷。

氧化鎵晶體因其優(yōu)異的電學和光學特性，在電力電子器件、高功率激光器和紫外探測器等領域具有廣泛的應用前景。隨著各國在氧化鎵領域持續(xù)取得新進展，氧化鎵材料有望加速實現(xiàn)商業(yè)應用。（集邦化合物半導體Zac整理）

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source：Siegtronics

據(jù)悉，氧化鎵是一種寬帶隙（WBG）材料，與碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）相比，具有更寬帶隙和更高的臨界擊穿場強。它克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點——低擊穿電壓（VB）和高漏電流（IL），實現(xiàn)了差異化的高壓、大電流、耐高溫、高效率應用，在電動汽車的電源轉換器、電驅和逆變器等領域應用備受關注。

氧化鎵普遍被業(yè)界認為是“第四代半導體”材料，目前以美國、中國、日本為代表的相關企業(yè)和機構正對其開展研發(fā)工作。

但與其他寬帶隙材料相比，相關研發(fā)（R&D）程度較低，尚未達到全面商業(yè)化階段。因此，全球許多半導體相關機構和公司都在努力搶占氧化鎵市場。

Siegtronics表示，公司通過“開發(fā)具有低缺陷特性的高級氧化鎵外延材料和擊穿電壓為1kV或更高的功率器件技術”項目，成功研制出了韓國首個1200V級氧化鎵SBD。

需要注意的是，氧化鎵通過最大限度地降低半導體器件的漏電流和導通電阻，不僅有望應用于普通家電和IT設備的逆變器和轉換器，還有望應用于電動汽車充電模塊、國防、航空航天領域，為實現(xiàn)器件功耗的小型化、微型化和輕量化做出貢獻。（集邦化合物半導體Rick編譯）

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source：鎵仁半導體

據(jù)鎵仁半導體介紹，在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)。首先，（010）襯底熱導率最高，有利于提升功率器件性能；第二，（010）襯底具有較快的外延生長速率；第三，基于（010）襯底制備的器件具有更優(yōu)異的性能。

資料顯示，鎵仁半導體成立于2022年9月，是一家專注于氧化鎵等超寬禁帶半導體單晶襯底及外延材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的廠商。鎵仁半導體開創(chuàng)了非導模法氧化鎵單晶生長新技術，突破了國際市場對氧化鎵材料的壟斷，可提供具有完全自主知識產(chǎn)權的氧化鎵單晶襯底材料。

技術進展方面，此前，鎵仁半導體聯(lián)合浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院、硅及先進半導體材料全國重點實驗室，采用楊德仁院士團隊自主開創(chuàng)的鑄造法成功制備了高質(zhì)量6英寸非故意摻雜及導電型氧化鎵（β-Ga2O3）單晶襯底。

2024年4月，鎵仁半導體推出了新產(chǎn)品2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷。

融資方面，今年4月，鎵仁半導體宣布完成數(shù)千萬元天使輪融資，本輪融資由藍馳創(chuàng)投領投，禹泉資本、毅嶺資本跟投，融資資金將用于強化團隊、加速氧化鎵襯底材料新方法及中試線研發(fā)。（集邦化合物半導體Zac整理）

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圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

據(jù)悉，邁姆思將與鎵仁半導體協(xié)作實現(xiàn)SiC和氧化鎵的鍵合，用SiC出色的散熱性能來彌補氧化鎵散熱性能的不足，同時通過氧化鎵和硅的鍵合，大幅度降低成本，推動氧化鎵作為功率器件的量產(chǎn)化。

據(jù)了解，本次合作是將第三代半導體材料與第四代半導體材料進行融合研發(fā)的戰(zhàn)略合作。

官網(wǎng)資料顯示，鎵仁半導體成立于2022年9月，是一家專注于超寬禁帶半導體材料氧化鎵研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的廠商。

技術研發(fā)方面，鎵仁半導體開創(chuàng)了氧化鎵單晶生長新技術，擁有國際、國內(nèi)發(fā)明專利十余項，突破了美國、德國、日本等西方國家在氧化鎵襯底材料上的壟斷和封鎖。

產(chǎn)品方面，鎵仁半導體產(chǎn)品包括不同尺寸、晶向和電阻率的氧化鎵拋光片，可定制的氧化鎵籽晶等，主要應用于面向國家電網(wǎng)、新能源汽車、軌道交通、5G通信等領域的電力電子器件。目前，鎵仁半導體已掌握從設備開發(fā)、熱場設計、晶體生長、晶體加工等全鏈條的核心技術，可提供完全具有自主知識產(chǎn)權的氧化鎵襯底。

今年4月9日，鎵仁半導體宣布正式推出2英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。鎵仁半導體指出，在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)：（010）襯底熱導率較高，有利于提升功率器件性能；（010）襯底還具有較快的外延生長速率。

邁姆思則于2022年在蘇州工業(yè)園區(qū)建立公司總部作為生產(chǎn)中心，用于大規(guī)模量產(chǎn)SOI晶圓和開發(fā)新的晶圓材料。邁姆思在國外已經(jīng)研究開發(fā)SOI晶圓材料超過15年，并在技術上取得了實質(zhì)性進展，填補了國內(nèi)在SOI加工領域高級工藝技術的空白。（集邦化合物半導體Zac整理）

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