JP3091151B2 - 集積型光起電力装置の製造方法 - Google Patents
集積型光起電力装置の製造方法Info
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- JP3091151B2 JP3091151B2 JP09012139A JP1213997A JP3091151B2 JP 3091151 B2 JP3091151 B2 JP 3091151B2 JP 09012139 A JP09012139 A JP 09012139A JP 1213997 A JP1213997 A JP 1213997A JP 3091151 B2 JP3091151 B2 JP 3091151B2
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- transparent conductive
- photovoltaic device
- conductive film
- semiconductor layer
- amorphous semiconductor
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、非晶質半導体を
用いた集積型光起電力装置の製造方法に関する。
用いた集積型光起電力装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）系半
導体を光活性層に用いた光起電力装置が色々な用途に使
用されている。これは一枚の基板上に多数の光電変換素
子をカスケード接続することにより、高電圧を取り出さ
れるようにした集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置の開発に負
うところが大きい。
導体を光活性層に用いた光起電力装置が色々な用途に使
用されている。これは一枚の基板上に多数の光電変換素
子をカスケード接続することにより、高電圧を取り出さ
れるようにした集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置の開発に負
うところが大きい。
【０００３】一般的なａ−Ｓｉ光起電力装置は、ガラス
基板の上に透明導電膜、ｐ型、ｉ型、ｎ型ａ−Ｓｉ膜、
裏面金属電極膜をこの順序で積層して形成される。そし
て、集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置は、全体として１枚の
基板から高い電圧を取り出すように、多数の光電変換素
子をカスケード接続している。
基板の上に透明導電膜、ｐ型、ｉ型、ｎ型ａ−Ｓｉ膜、
裏面金属電極膜をこの順序で積層して形成される。そし
て、集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置は、全体として１枚の
基板から高い電圧を取り出すように、多数の光電変換素
子をカスケード接続している。
【０００４】集積型構造を形成するためには、ガラス基
板上の透明導電膜、ａ−Ｓｉ膜、金属電極膜を分離する
必要がある。各々の膜の分離の方法としては、主にレー
ザを用いたレーザパターニング法が用いられている（例
えば、特公平４−６４４７３号公報参照）。
板上の透明導電膜、ａ−Ｓｉ膜、金属電極膜を分離する
必要がある。各々の膜の分離の方法としては、主にレー
ザを用いたレーザパターニング法が用いられている（例
えば、特公平４−６４４７３号公報参照）。
【０００５】従来のレーザパターニング法を用いた集積
型光起電力装置の製造方法につき図２に従い説明する。
図２は、従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図であって、２つの光電変換素子を
電気的に直列接続する隣接間隔部を中心に示している。
型光起電力装置の製造方法につき図２に従い説明する。
図２は、従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図であって、２つの光電変換素子を
電気的に直列接続する隣接間隔部を中心に示している。
【０００６】ガラスなどの絶縁性透光性基板１の一主面
上にＩＴＯやＳｎＯ2などからなる透明導電膜２を形成
し、例えば、レーザビームの照射により透明導電膜２を
任意の段数に短冊状に分割する（図２（ａ）参照）。そ
して、この分割された透明導電膜２上に内部にｐｉｎ接
合を有するａ−Ｓｉ膜からなる非晶質半導体層３を堆積
する（図２（ｂ）参照）。
上にＩＴＯやＳｎＯ2などからなる透明導電膜２を形成
し、例えば、レーザビームの照射により透明導電膜２を
任意の段数に短冊状に分割する（図２（ａ）参照）。そ
して、この分割された透明導電膜２上に内部にｐｉｎ接
合を有するａ−Ｓｉ膜からなる非晶質半導体層３を堆積
する（図２（ｂ）参照）。
【０００７】その後、基板１の他主面側から、透明導電
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図２（ｃ）参照）。
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図２（ｃ）参照）。
【０００８】続いて、非晶質半導体層３上にアルミニウ
ムなどの裏面金属電極膜４を形成して、透明導電膜２と
裏面金属電極膜４とを接続する（図２（ｄ）参照）。そ
の後、透明導電膜２及び非晶質半導体層３の分割ライン
に沿って、両分割ラインと重ならないようにして、基板
１の他主面側からレーザビームを照射し、非晶質半導体
層３内の水素を急激に放出させて、非晶質半導体層及び
その上の裏面金属電極膜を除去し、隣接するセル間を分
離する（図２（ｅ）参照）。
ムなどの裏面金属電極膜４を形成して、透明導電膜２と
裏面金属電極膜４とを接続する（図２（ｄ）参照）。そ
の後、透明導電膜２及び非晶質半導体層３の分割ライン
に沿って、両分割ラインと重ならないようにして、基板
１の他主面側からレーザビームを照射し、非晶質半導体
層３内の水素を急激に放出させて、非晶質半導体層及び
その上の裏面金属電極膜を除去し、隣接するセル間を分
離する（図２（ｅ）参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光劣化対策
や変換効率向上に伴う非晶質半導体層の膜厚の最適化及
びナローバンドギャップ材料を用いた積層型光起電力装
置の開発が進むにつれ、非晶質半導体層の薄膜化が進ん
でいる。
や変換効率向上に伴う非晶質半導体層の膜厚の最適化及
びナローバンドギャップ材料を用いた積層型光起電力装
置の開発が進むにつれ、非晶質半導体層の薄膜化が進ん
でいる。
【００１０】非晶質半導体層の薄膜化に伴い、裏面金属
電極のパターニングの際に、非晶質半導体層内の水素の
絶対量が不足し、裏面金属電極膜が完全に除去されない
という問題があった。特に、非晶質半導体層の膜厚が３
０００Å以下になると、非晶質半導体層内の水素の絶対
量の不足による加工不良が顕著になり、十分な特性を得
ることができないという問題があった。
電極のパターニングの際に、非晶質半導体層内の水素の
絶対量が不足し、裏面金属電極膜が完全に除去されない
という問題があった。特に、非晶質半導体層の膜厚が３
０００Å以下になると、非晶質半導体層内の水素の絶対
量の不足による加工不良が顕著になり、十分な特性を得
ることができないという問題があった。
【００１１】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、非晶質半導体層が薄膜化しても、
裏面金属電極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起
電力装置の製造方法を提供することをその目的とする。
なされたものにして、非晶質半導体層が薄膜化しても、
裏面金属電極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起
電力装置の製造方法を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の集積型光起電
力装置の製造方法は、透光性基板の一主面上に、透明導
電膜、非晶質半導体層及び裏面金属電極膜をこの順序で
形成した集積型光起電力装置の製造方法であって、加工
領域の透明導電膜の少なくとも一部を非晶質化し、この
加工領域に透光性基板の他主面側からレーザビームを照
射し、加工領域上の非晶質半導体層及び裏面金属電極膜
を除去することを特徴とする。
力装置の製造方法は、透光性基板の一主面上に、透明導
電膜、非晶質半導体層及び裏面金属電極膜をこの順序で
形成した集積型光起電力装置の製造方法であって、加工
領域の透明導電膜の少なくとも一部を非晶質化し、この
加工領域に透光性基板の他主面側からレーザビームを照
射し、加工領域上の非晶質半導体層及び裏面金属電極膜
を除去することを特徴とする。
【００１３】前記透明導電膜の表面にイオンを注入する
ことにより、透明導電膜表面を非晶質化するように構成
することができる。
ことにより、透明導電膜表面を非晶質化するように構成
することができる。
【００１４】上記方法により、非晶質半導体層の水素の
放出と共に、透明導電膜の元素も放出され、非晶質半導
体層の水素の絶対量の不足を非晶質化された透明導電膜
中の元素で補うことができ、裏面金属電極膜を確実に除
去することができる。
放出と共に、透明導電膜の元素も放出され、非晶質半導
体層の水素の絶対量の不足を非晶質化された透明導電膜
中の元素で補うことができ、裏面金属電極膜を確実に除
去することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態に係
るレーザパターニング法を用いた集積型光起電力装置の
製造方法につき図１に従い説明する。この発明の実施の
形態は、非晶質半導体層として、ａ−Ｓｉとａ−ＳｉＧ
ｅを多層化したいわゆるタンデム構造の集積型光起電力
装置に適用したものである。図１は、この発明の集積型
光起電力装置の製造方法を工程別に示す要部拡大断面図
であって、２つの光電変換素子を電気的に直列接続する
隣接間隔部を中心に示している。
るレーザパターニング法を用いた集積型光起電力装置の
製造方法につき図１に従い説明する。この発明の実施の
形態は、非晶質半導体層として、ａ−Ｓｉとａ−ＳｉＧ
ｅを多層化したいわゆるタンデム構造の集積型光起電力
装置に適用したものである。図１は、この発明の集積型
光起電力装置の製造方法を工程別に示す要部拡大断面図
であって、２つの光電変換素子を電気的に直列接続する
隣接間隔部を中心に示している。
【００１６】ガラスからなる絶縁性透光性基板１の一主
面上に膜厚０．２から１μｍ、この実施の形態では約１
μｍの膜厚のＳｎＯ2からなる透明導電膜２を熱ＣＶＤ
法などにより形成する。その後、例えば、レーザビーム
の照射により透明導電膜２を任意の段数に短冊状に分割
する。そして、裏面金属電極加工部５に位置する箇所の
透明導電膜を非晶質化し、非晶質領域２ａを形成する
（図１（ａ）参照）。
面上に膜厚０．２から１μｍ、この実施の形態では約１
μｍの膜厚のＳｎＯ2からなる透明導電膜２を熱ＣＶＤ
法などにより形成する。その後、例えば、レーザビーム
の照射により透明導電膜２を任意の段数に短冊状に分割
する。そして、裏面金属電極加工部５に位置する箇所の
透明導電膜を非晶質化し、非晶質領域２ａを形成する
（図１（ａ）参照）。
【００１７】この非晶質化領域２ａは、この実施の形態
においては、Ｓｎ+イオンを注入することにより形成し
た。Ｓｎ+イオンを加速電圧５０ｋｅＶ、温度３００
℃、ドーズ量２×１０15ｃｍ-2にの注入条件でイオン注
入することにより、深さ約０．２μｍの非晶質化領域２
ａが形成された。
においては、Ｓｎ+イオンを注入することにより形成し
た。Ｓｎ+イオンを加速電圧５０ｋｅＶ、温度３００
℃、ドーズ量２×１０15ｃｍ-2にの注入条件でイオン注
入することにより、深さ約０．２μｍの非晶質化領域２
ａが形成された。
【００１８】尚、非晶質化領域２ａの形成は、透明導電
膜２を分割した後、または分割する前のいずれで行って
もよい。
膜２を分割した後、または分割する前のいずれで行って
もよい。
【００１９】そして、非晶質化領域２ａが形成された透
明導電膜２上に内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜と
ａ−ＳｉＧｅとを積層したトータル膜厚が０．３から
０．５μｍ程度の非晶質半導体層３を堆積する（図１
（ｂ）参照）。この実施の形態においては、トータル膜
厚が約０．３μｍの非晶質半導体層３をプラズマＣＶＤ
法により形成した。
明導電膜２上に内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜と
ａ−ＳｉＧｅとを積層したトータル膜厚が０．３から
０．５μｍ程度の非晶質半導体層３を堆積する（図１
（ｂ）参照）。この実施の形態においては、トータル膜
厚が約０．３μｍの非晶質半導体層３をプラズマＣＶＤ
法により形成した。
【００２０】その後、基板１の他主面側から、透明導電
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図１（ｃ）参照）。
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図１（ｃ）参照）。
【００２１】なお、このレーザパターニングの際、非晶
質半導体層３中の水素の絶対量が不足して、非晶質半導
体層３の分離が十分でなくても、透明導電膜２の一部が
露出していれば、次の工程で形成される裏面金属電極膜
４との電気的接続が行えるので、問題にはならない。
質半導体層３中の水素の絶対量が不足して、非晶質半導
体層３の分離が十分でなくても、透明導電膜２の一部が
露出していれば、次の工程で形成される裏面金属電極膜
４との電気的接続が行えるので、問題にはならない。
【００２２】続いて、非晶質半導体層３上にアルミニウ
ムなどの膜厚約０．５μｍの裏面金属電極膜４をスパッ
タ法により形成して、透明導電膜２と裏面金属電極膜４
とを接続する（図１（ｄ）参照）。
ムなどの膜厚約０．５μｍの裏面金属電極膜４をスパッ
タ法により形成して、透明導電膜２と裏面金属電極膜４
とを接続する（図１（ｄ）参照）。
【００２３】その後、透明導電膜２及びａ−Ｓｉ膜３の
分割ラインに沿って、基板１の他主面側から裏面金属電
極加工部５部分、即ち、非晶質化領域２ａ部分にレーザ
ビームを照射し、非晶質半導体層３内の水素及び非晶質
化領域２ａ中の酸素（Ｏ）を急激に放出させて、非晶質
半導体層及びその上の裏面金属電極膜を除去し、隣接す
るセル間を分離する（図１（ｅ）参照）。
分割ラインに沿って、基板１の他主面側から裏面金属電
極加工部５部分、即ち、非晶質化領域２ａ部分にレーザ
ビームを照射し、非晶質半導体層３内の水素及び非晶質
化領域２ａ中の酸素（Ｏ）を急激に放出させて、非晶質
半導体層及びその上の裏面金属電極膜を除去し、隣接す
るセル間を分離する（図１（ｅ）参照）。
【００２４】上記のように、通常多結晶であるＳｎＯ2
膜の一部を非晶質化して、非晶質化領域２ａを設けるこ
とにより、結合力の弱い部分が形成され、ＳｎＯ2中に
含まれる酸素の放出が容易になる。その結果、この非晶
質化領域２ａをレーザビームで照射することにより、酸
素が放出され、非晶質半導体層３中の水素の不足量を補
い裏面金属電極膜４を確実に分離できる。
膜の一部を非晶質化して、非晶質化領域２ａを設けるこ
とにより、結合力の弱い部分が形成され、ＳｎＯ2中に
含まれる酸素の放出が容易になる。その結果、この非晶
質化領域２ａをレーザビームで照射することにより、酸
素が放出され、非晶質半導体層３中の水素の不足量を補
い裏面金属電極膜４を確実に分離できる。
【００２５】次に、従来の集積型光起電力装置とこの発
明の集積型光起電力装置における裏面金属電極膜のパタ
ーニングの評価を行うため、１０ｃｍ角１２段の集積型
ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅタンデム構造の光起電力装置を
作成し、それぞれの各段の低照度Ｖｏｃ測定（１万ルク
ス蛍光灯下にて測定）を行った。そのときのＶｏｃ測定
結果を表１に出力特性を表２に示す。
明の集積型光起電力装置における裏面金属電極膜のパタ
ーニングの評価を行うため、１０ｃｍ角１２段の集積型
ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅタンデム構造の光起電力装置を
作成し、それぞれの各段の低照度Ｖｏｃ測定（１万ルク
ス蛍光灯下にて測定）を行った。そのときのＶｏｃ測定
結果を表１に出力特性を表２に示す。
【００２６】尚、本発明による光起電力装置は、上記の
製造方法により作成し、従来の光起電力装置は透明導電
膜に非晶質化領域を形成しない以外は本発明と同じ条件
で作成した。
製造方法により作成し、従来の光起電力装置は透明導電
膜に非晶質化領域を形成しない以外は本発明と同じ条件
で作成した。
【００２７】
【表１】 （単位：ｍＶ）
【００２８】
【表２】
【００２９】ここで、Ｖｏｃは開放電圧、Ｉｓｃは短絡
電流、Ｆ．Ｆ．は曲線因子、Ｐmaxは出力である。ま
た、セル面積は１０ｃｍ角、照射光はＡＭ１．５、１０
０ｍＷ／ｃｍ2である。
電流、Ｆ．Ｆ．は曲線因子、Ｐmaxは出力である。ま
た、セル面積は１０ｃｍ角、照射光はＡＭ１．５、１０
０ｍＷ／ｃｍ2である。
【００３０】上記表１及び２から明らかなように、本発
明方法により作成した集積型光起電力装置は、従来の方
法により作成した光起電力装置と比較して非晶質半導体
層の薄膜化による裏面金属電極膜の加工不良が低減され
ることにより、低照度Ｖｏｃが向上し、良好な出力特性
が得られた。
明方法により作成した集積型光起電力装置は、従来の方
法により作成した光起電力装置と比較して非晶質半導体
層の薄膜化による裏面金属電極膜の加工不良が低減され
ることにより、低照度Ｖｏｃが向上し、良好な出力特性
が得られた。
【００３１】上記した実施の形態においては、透明導電
膜の非晶質化の方法として、Ｓｎ+イオンによるイオン
注入を用いたが、他のイオン種（例えば、Ｓｉ+イオ
ン）を用いたり、レーザビームを照射して瞬時に加熱冷
却する表面急冷法を用いることも可能である。
膜の非晶質化の方法として、Ｓｎ+イオンによるイオン
注入を用いたが、他のイオン種（例えば、Ｓｉ+イオ
ン）を用いたり、レーザビームを照射して瞬時に加熱冷
却する表面急冷法を用いることも可能である。
【００３２】また、ＳｎＯ2にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希
ガス元素のイオンを注入することで、非晶質化領域を形
成し、これらの希ガス元素をレーザビームの照射により
放出させることで非晶質半導体層中の水素の不足分を補
い、裏面金属電極膜の分離を確実に行うことも可能であ
る。。
ガス元素のイオンを注入することで、非晶質化領域を形
成し、これらの希ガス元素をレーザビームの照射により
放出させることで非晶質半導体層中の水素の不足分を補
い、裏面金属電極膜の分離を確実に行うことも可能であ
る。。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、透明導電膜の非晶質化された領域から放出される元
素により、薄膜化された非晶質半導体層中の水素の不足
分が補われるので、確実に裏面金属電極膜を加工するこ
とができ、集積型光起電力装置の出力特性を改善するこ
とができる。
ば、透明導電膜の非晶質化された領域から放出される元
素により、薄膜化された非晶質半導体層中の水素の不足
分が補われるので、確実に裏面金属電極膜を加工するこ
とができ、集積型光起電力装置の出力特性を改善するこ
とができる。
【図１】この発明の集積型光起電力装置の製造方法を工
程別に示す要部拡大断面図である。
程別に示す要部拡大断面図である。
【図２】従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図である。
に示す要部拡大断面図である。
１ 基板 ２ 透明導電膜 ２ａ 非晶質化領域 ３ 非晶質半導体層 ４ 裏面金属電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−151914（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−79085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−211685（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (2)
- 【請求項１】 透光性基板の一主面上に、透明導電膜、
非晶質半導体層及び裏面金属電極膜をこの順序で形成し
た集積型光起電力装置の製造方法であって、加工領域の
透明導電膜の少なくとも一部を非晶質化し、この加工領
域に透光性基板の他主面側からレーザビームを照射し、
加工領域上の非晶質半導体層及び裏面金属電極膜を除去
することを特徴とする集積型光起電力装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記透明導電膜の表面にイオンを注入す
ることにより、透明導電膜表面を非晶質化することを特
徴とする請求項１に記載の集積型光起電力装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09012139A JP3091151B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 集積型光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09012139A JP3091151B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 集積型光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209475A JPH10209475A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3091151B2 true JP3091151B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=11797189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09012139A Expired - Fee Related JP3091151B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 集積型光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091151B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4931439B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2012-05-16 | 三洋電機株式会社 | 薄膜型太陽電池、及び、この薄膜型太陽電池の製造方法 |
| GB2439962B (en) * | 2006-06-14 | 2008-09-24 | Exitech Ltd | Process and apparatus for laser scribing |
| GB0622232D0 (en) | 2006-11-08 | 2006-12-20 | Rumsby Philip T | Method and apparatus for laser beam alignment for solar panel scribing |
| GB0802289D0 (en) * | 2008-02-07 | 2008-03-12 | Rumsby Philip T | Method and appartus for making a partially transparent solar panel |
| GB2474665B (en) | 2009-10-22 | 2011-10-12 | M Solv Ltd | Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells |
| US8865569B2 (en) | 2009-10-22 | 2014-10-21 | M-Solv Ltd. | Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells |
| GB2483922B (en) | 2010-09-25 | 2013-11-20 | M Solv Ltd | Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells |
| GB2492971B (en) | 2011-07-15 | 2013-09-18 | M Solv Ltd | Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells |
-
1997
- 1997-01-27 JP JP09012139A patent/JP3091151B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10209475A (ja) | 1998-08-07 |
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