JPH02181470A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH02181470A JPH02181470A JP64000953A JP95389A JPH02181470A JP H02181470 A JPH02181470 A JP H02181470A JP 64000953 A JP64000953 A JP 64000953A JP 95389 A JP95389 A JP 95389A JP H02181470 A JPH02181470 A JP H02181470A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- potential
- reset transistor
- reset
- film
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各画素に増幅機能を有するトランジスタとリセ
ットトランジスタが設けられる内部増幅型の固体撮像素
子に関し、特にその画素上の全面に光導電膜が設けられ
る固体描像素子に関する。
ットトランジスタが設けられる内部増幅型の固体撮像素
子に関し、特にその画素上の全面に光導電膜が設けられ
る固体描像素子に関する。
本発明は、光導電膜を全面に形成した内部増幅型の固体
撮像素子において、リセット時以外の期間にリセットト
ランジスタを導通状態にさせ、光導電膜上の透明電極と
リセットトランジスタのソース電極から画素毎に延在さ
れた電極間に所定の電位を印加させることにより、その
ブルーミング特性を改善するものである。
撮像素子において、リセット時以外の期間にリセットト
ランジスタを導通状態にさせ、光導電膜上の透明電極と
リセットトランジスタのソース電極から画素毎に延在さ
れた電極間に所定の電位を印加させることにより、その
ブルーミング特性を改善するものである。
各画素毎に増幅機能を有した内部増幅型の固体撮像素子
は、高感度化、高解像度化を図る素子として注目されて
おり、画素の内部に増幅回路を設けた増幅型MOSイメ
ージ中(所謂AMI)や。
は、高感度化、高解像度化を図る素子として注目されて
おり、画素の内部に増幅回路を設けた増幅型MOSイメ
ージ中(所謂AMI)や。
1画素を静電誘導フォトトランジスタを以て構成した静
電誘導トランジスタ型イメージヤ(所謂SIT)或いは
MOSフォトトランジスタで画素を構成した電荷変調デ
バイス(所謂CMD)等の各種素子が知られている。
電誘導トランジスタ型イメージヤ(所謂SIT)或いは
MOSフォトトランジスタで画素を構成した電荷変調デ
バイス(所謂CMD)等の各種素子が知られている。
また、このような技術については、「テレビジラン学会
誌J 、 VOl、411 N1111.1987.第
1075頁〜第1082頁に記載される増幅型固体撮像
素子の技術があり、その増幅型固体撮像素子の各画素は
、増幅用のトランジスタ、スイッチ用のトランジスタ。
誌J 、 VOl、411 N1111.1987.第
1075頁〜第1082頁に記載される増幅型固体撮像
素子の技術があり、その増幅型固体撮像素子の各画素は
、増幅用のトランジスタ、スイッチ用のトランジスタ。
リセットトランジスタの計3個のトランジスタと、ダイ
オードから構成される。
オードから構成される。
このような増幅型固体撮像素子においては、その高解像
度化が求められており、各画素を高密度に配置すること
で、解像度が向上する。しかし、単に各画素を高密度に
するだけでは、開口率が低下して十分な感度が得られな
い。
度化が求められており、各画素を高密度に配置すること
で、解像度が向上する。しかし、単に各画素を高密度に
するだけでは、開口率が低下して十分な感度が得られな
い。
これに対して光導電膜を各画素上の全面に設けることで
、その開口率を高めることができるが、例えば強い光が
入射した時では、成る画素に相当する部分の光導電膜に
電荷が溢れ、周囲の画素へ電荷が拡がる現象(ブルーミ
ング)が発生することになる。
、その開口率を高めることができるが、例えば強い光が
入射した時では、成る画素に相当する部分の光導電膜に
電荷が溢れ、周囲の画素へ電荷が拡がる現象(ブルーミ
ング)が発生することになる。
そこで、本発明は、周囲の画素へ電荷が拡がるブルーミ
ング現象を抑制するような固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
ング現象を抑制するような固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の固体撮像素子は
、マトリクス状に配される各画素に増幅機能を有するト
ランジスタとリセットトランジスタとが設けられ、その
上に全面に形成された光導電膜とから構成される固体撮
像素子において、リセット時以外も上記リセットトラン
ジスタを導通状態にしておくことにより、上記光導電膜
上の透明電極と、上記リセットトランジスタのソース電
極から延在され且つ画素毎に区分された電穫との間に所
定の電位が印加されるようにすることを特徴とする。
、マトリクス状に配される各画素に増幅機能を有するト
ランジスタとリセットトランジスタとが設けられ、その
上に全面に形成された光導電膜とから構成される固体撮
像素子において、リセット時以外も上記リセットトラン
ジスタを導通状態にしておくことにより、上記光導電膜
上の透明電極と、上記リセットトランジスタのソース電
極から延在され且つ画素毎に区分された電穫との間に所
定の電位が印加されるようにすることを特徴とする。
ここで、リセット時以外のリセットトランジスタの導通
状態は、リセット時のリセットトランジスタの導通状態
よりもそのインピーダンスが大きいものとすることがで
きる。
状態は、リセット時のリセットトランジスタの導通状態
よりもそのインピーダンスが大きいものとすることがで
きる。
リセット時以外の光信号電荷の蓄積時にリセットトラン
ジスタを導通状態にさせることで、光導電膜とリセット
トランジスタのソース電極から延在され且つ画素毎に区
分された電極との間に所定の電位が印加され、光導電膜
の内部には電位差が生じて、ホールやエレクトロンはそ
れぞれ透明電極や上記延在された電極へ集められること
になる。
ジスタを導通状態にさせることで、光導電膜とリセット
トランジスタのソース電極から延在され且つ画素毎に区
分された電極との間に所定の電位が印加され、光導電膜
の内部には電位差が生じて、ホールやエレクトロンはそ
れぞれ透明電極や上記延在された電極へ集められること
になる。
その結果、周囲の画素へ拡がって行くような電荷も減少
することになり、ブルーミングが抑制されることになる
。
することになり、ブルーミングが抑制されることになる
。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例は、増幅機能を有するトランジスタとリセット
トランジスタによって画素が構成される固体撮像素子の
例であって、その全面にa−3i(アモルファスシリコ
ン)膜からなる光導電膜が形成される固体撮像素子の例
である。
トランジスタによって画素が構成される固体撮像素子の
例であって、その全面にa−3i(アモルファスシリコ
ン)膜からなる光導電膜が形成される固体撮像素子の例
である。
まず、その構造については、第1図に示すように、p型
のシリコン基板ll上に選択酸化によりフィールド酸化
膜12が形成され、そのフィールド酸化膜12の下部に
はチャンネルストッパー領域13が形成されている。な
お、p型のシリコン基板11はn型のシリコン基板にp
型のウェル領域を形成したものであっても良い、シリコ
ン基板11の表面には、リセットトランジスタのソース
6N+!!4とドレイン領域5をMO3I−ランジスク
で構成するようにn゛型の高濃度不純物拡散領域が離間
して形成され、これらソース領域4とドレイン領域5の
間の領域上にゲート絶縁膜を介してリセットトランジス
タのゲート電極6が形成されている。リセットトランジ
スタのドレイン領域5には、不要電荷を掃き出すための
配線17が接続される。
のシリコン基板ll上に選択酸化によりフィールド酸化
膜12が形成され、そのフィールド酸化膜12の下部に
はチャンネルストッパー領域13が形成されている。な
お、p型のシリコン基板11はn型のシリコン基板にp
型のウェル領域を形成したものであっても良い、シリコ
ン基板11の表面には、リセットトランジスタのソース
6N+!!4とドレイン領域5をMO3I−ランジスク
で構成するようにn゛型の高濃度不純物拡散領域が離間
して形成され、これらソース領域4とドレイン領域5の
間の領域上にゲート絶縁膜を介してリセットトランジス
タのゲート電極6が形成されている。リセットトランジ
スタのドレイン領域5には、不要電荷を掃き出すための
配線17が接続される。
このリセットトランジスタのソース領域4には、増幅機
能を有するMOS)ランジスタのゲート電極7が接続さ
れ、そのソース領域4は、そのゲート電極7を介し、更
に眉間絶縁膜15中に形成された導電領域18を介して
、画素毎に区分されてなるアルミ電極層3に接続する。
能を有するMOS)ランジスタのゲート電極7が接続さ
れ、そのソース領域4は、そのゲート電極7を介し、更
に眉間絶縁膜15中に形成された導電領域18を介して
、画素毎に区分されてなるアルミ電極層3に接続する。
このアルミ電極層3は、眉間絶縁膜15上で1つの画素
領域に亘って設けられており、そのアルミ電極N3上に
アモルファスシリコン膜からなる光導電膜1が所要の膜
厚を以て形成されている。このように光導電膜1を形成
することで、その開口率を高くすることができ、該光導
電膜1で光信号電荷が生成される。この光導電膜l上に
は透明電極2が形成され、この透明電極2には接地電圧
GND (例えばOv)が印加されている。
領域に亘って設けられており、そのアルミ電極N3上に
アモルファスシリコン膜からなる光導電膜1が所要の膜
厚を以て形成されている。このように光導電膜1を形成
することで、その開口率を高くすることができ、該光導
電膜1で光信号電荷が生成される。この光導電膜l上に
は透明電極2が形成され、この透明電極2には接地電圧
GND (例えばOv)が印加されている。
上記ソース領域4に接続する増幅用MOSトランジスタ
のゲート電極7は、同一画素領域内で延在され、この増
幅機能を有するMOS)ランジスタは例えば同じ画素内
の図示しない垂直スイッチトランジスタと直列に接続さ
れる。
のゲート電極7は、同一画素領域内で延在され、この増
幅機能を有するMOS)ランジスタは例えば同じ画素内
の図示しない垂直スイッチトランジスタと直列に接続さ
れる。
第2図は、本実施例の固体撮像素子の回路構成の概略を
示す図であり、各画素はマトリクス状に配置され、各画
素は増幅機能を有するMOS )ランジスタ2】、リセ
ットトランジスタ22.垂直スイッチトランジスタ23
及び光導電膜1による受光部20からなる。各画素の受
光部20はリセットトランジスタ22のソース電極に接
続されると共に増幅用MO5)ランジスタ21のゲート
に接続する。リセットトランジスタ22のゲートは垂直
走査回路31からの信号によって制御され、リセットト
ランジスタ22は、特にリセット時以外の時でも導通状
態にされる。信号の読み出しは、垂直走査回路31によ
って成る1列が選択され、その選択にかかる列の垂直ス
イッチトランジスタ23がオンになる。その結果、光信
号電荷に応じて垂直信号線の電位が変化する。そして、
水平走査回路32によって、水平スイッチトランジスタ
33が順次選択され、ビデオライン34に現れた信号が
増幅器35を介して出力される。
示す図であり、各画素はマトリクス状に配置され、各画
素は増幅機能を有するMOS )ランジスタ2】、リセ
ットトランジスタ22.垂直スイッチトランジスタ23
及び光導電膜1による受光部20からなる。各画素の受
光部20はリセットトランジスタ22のソース電極に接
続されると共に増幅用MO5)ランジスタ21のゲート
に接続する。リセットトランジスタ22のゲートは垂直
走査回路31からの信号によって制御され、リセットト
ランジスタ22は、特にリセット時以外の時でも導通状
態にされる。信号の読み出しは、垂直走査回路31によ
って成る1列が選択され、その選択にかかる列の垂直ス
イッチトランジスタ23がオンになる。その結果、光信
号電荷に応じて垂直信号線の電位が変化する。そして、
水平走査回路32によって、水平スイッチトランジスタ
33が順次選択され、ビデオライン34に現れた信号が
増幅器35を介して出力される。
このような構成を有する本実施例の固体撮像素子は、第
3図及び第4図に示すようなポテンシャル分布を有する
。
3図及び第4図に示すようなポテンシャル分布を有する
。
まず、第3図は光導電膜の膜厚の方向における電位を示
しており、透明電極2の電位は定常的にOvにされる。
しており、透明電極2の電位は定常的にOvにされる。
そして、この透明電極2に光導電n’A Iを挟んで対
向するアルミ電極層3の電位は、リセットトランジスタ
の導通状態に応じて変化し、リセット時に電位Φ2とな
り、リセット時以外の蓄積時に電位Φ、となる。電位Φ
、はりセットドレインと同じ電位であり、電位Φ1はo
vよりも少し高い程度の電位である。このような電位の
変化は、後述するように、アルミ電極Ji3が増幅用の
MOS)ランジスタのゲー)f17に接続すると共にリ
セットトランジスタのソース領域(電極)4に接続し、
そのリセットトランジスタのインピーダンスが変化する
ことから行われる。
向するアルミ電極層3の電位は、リセットトランジスタ
の導通状態に応じて変化し、リセット時に電位Φ2とな
り、リセット時以外の蓄積時に電位Φ、となる。電位Φ
、はりセットドレインと同じ電位であり、電位Φ1はo
vよりも少し高い程度の電位である。このような電位の
変化は、後述するように、アルミ電極Ji3が増幅用の
MOS)ランジスタのゲー)f17に接続すると共にリ
セットトランジスタのソース領域(電極)4に接続し、
そのリセットトランジスタのインピーダンスが変化する
ことから行われる。
まず、リセット時において、アルミ電極N3の電位が電
位Φ雪になることで、電子はアルミ電極層3側へ集めら
れ、さらにリセットトランジスタを介して配線17へ不
要電子が掃き出される。−方、正孔は表面の透明電極2
側へ集められてリセットされる。
位Φ雪になることで、電子はアルミ電極層3側へ集めら
れ、さらにリセットトランジスタを介して配線17へ不
要電子が掃き出される。−方、正孔は表面の透明電極2
側へ集められてリセットされる。
次に、リセット時以外の時では、アルミ電極層3の電位
が電位Φ1にされ、光導電膜lにおいては一点鎖線P、
で示す電位の勾配が得られる。従って、光の入射によっ
て発生する電子は、その勾配に従って、アルミ電極層3
に集められ、正孔も同様に勾配に従って、透明電極2側
に集められることになる。このため例えば高輝度光源か
らの強い光によって発生した余分な電荷は、アルミ電極
層3.導電領域18.ゲート電極7及びリセットトラン
ジスタのソース領域4.ドレイン領域5を介して、配!
17にオーバーフローされることになる。仮に、光導電
膜lに電圧が印加されない場合には、アルミ電極層3の
電位は電位Φ。となって、光導電膜1中の電位は図中破
線P、で示すように平坦なもの°となる。このため高輝
度光源からの強い光によって発生する余分な電荷を光導
電膜1の膜厚の厚み方向で掃き出すことができず、周囲
の画素に溢れ出してブルーミングが発生する。
が電位Φ1にされ、光導電膜lにおいては一点鎖線P、
で示す電位の勾配が得られる。従って、光の入射によっ
て発生する電子は、その勾配に従って、アルミ電極層3
に集められ、正孔も同様に勾配に従って、透明電極2側
に集められることになる。このため例えば高輝度光源か
らの強い光によって発生した余分な電荷は、アルミ電極
層3.導電領域18.ゲート電極7及びリセットトラン
ジスタのソース領域4.ドレイン領域5を介して、配!
17にオーバーフローされることになる。仮に、光導電
膜lに電圧が印加されない場合には、アルミ電極層3の
電位は電位Φ。となって、光導電膜1中の電位は図中破
線P、で示すように平坦なもの°となる。このため高輝
度光源からの強い光によって発生する余分な電荷を光導
電膜1の膜厚の厚み方向で掃き出すことができず、周囲
の画素に溢れ出してブルーミングが発生する。
しかしながら、本実施例の固体撮像素子では、リセット
トランジスタが導通状態にされて、アルミ電極N3の電
位が電位Φ1にされ、光導電膜1には電位勾配があるこ
とから、ブルーミングが抑制されることになる。
トランジスタが導通状態にされて、アルミ電極N3の電
位が電位Φ1にされ、光導電膜1には電位勾配があるこ
とから、ブルーミングが抑制されることになる。
第4図はリセットトランジスタのポテンシャル分布を示
しており、ドレイン領域5がリセットドレインであり、
その電位としてはリセット電位Φrが与えられている。
しており、ドレイン領域5がリセットドレインであり、
その電位としてはリセット電位Φrが与えられている。
リセットトランジスタのゲート電極6には、電圧が印加
され、リセット時にはその電位が電位Φ8にされ、リセ
ット時以外でその電位が電位Φ、にされる。リセット時
のゲート電極6の電位Φ8は、リセットトランジスタの
インピーダンスが十分に低くなるレベルであり、そのリ
セットソース側の電荷がドレイン側に掃きだされてリセ
ットが行われる。また、この時、リセットトランジスタ
のインピーダンスが十分に低くくなるため、上述のよう
にアルミ電極層3の電位は電位Φ、になり、光導電II
U1の電荷も集められる0次に、リセット時以外のゲー
ト電極6の電位Φ、は、当該リセットトランジスタを導
通状態とする電位であるが、例えば、ゲート電極6に0
゜5〜2v程度の電圧を印加した程度の電位とされる。
され、リセット時にはその電位が電位Φ8にされ、リセ
ット時以外でその電位が電位Φ、にされる。リセット時
のゲート電極6の電位Φ8は、リセットトランジスタの
インピーダンスが十分に低くなるレベルであり、そのリ
セットソース側の電荷がドレイン側に掃きだされてリセ
ットが行われる。また、この時、リセットトランジスタ
のインピーダンスが十分に低くくなるため、上述のよう
にアルミ電極層3の電位は電位Φ、になり、光導電II
U1の電荷も集められる0次に、リセット時以外のゲー
ト電極6の電位Φ、は、当該リセットトランジスタを導
通状態とする電位であるが、例えば、ゲート電極6に0
゜5〜2v程度の電圧を印加した程度の電位とされる。
このため、リセットトランジスタのインピーダンスはゲ
ート電圧がOvの時よりは低く(なるが、リセット時の
ゲートの電位よりはポテンシャル障壁が高くなる。従っ
て、第3図に電位Φ、で示したような中間電位が光導電
膜lのアルミ電極N3側に形成されることになり、余分
な電荷のオーバーフローによってブルーミングが抑えら
れることになる。
ート電圧がOvの時よりは低く(なるが、リセット時の
ゲートの電位よりはポテンシャル障壁が高くなる。従っ
て、第3図に電位Φ、で示したような中間電位が光導電
膜lのアルミ電極N3側に形成されることになり、余分
な電荷のオーバーフローによってブルーミングが抑えら
れることになる。
なお、上述の実施例においては、リセットトランジスタ
を横型としたが、n型シリコン基板、p型ウェル領域、
nMO3)ランジスタで素子を構成し、その基板に不要
電荷を掃き出す縦型であっても良い、また、アルミ電極
層3は、他の導電材料であっても良い、また、リセット
時以外に光導電膜に電位差を与える手段として、上述の
ようにアルミ電極層3の電位を変化させるのではなく、
透明電極2側に所要の電位を与えて、余分な電荷をオー
バーフローさせるようにすることもできる。
を横型としたが、n型シリコン基板、p型ウェル領域、
nMO3)ランジスタで素子を構成し、その基板に不要
電荷を掃き出す縦型であっても良い、また、アルミ電極
層3は、他の導電材料であっても良い、また、リセット
時以外に光導電膜に電位差を与える手段として、上述の
ようにアルミ電極層3の電位を変化させるのではなく、
透明電極2側に所要の電位を与えて、余分な電荷をオー
バーフローさせるようにすることもできる。
さらに、増幅機能を有する画素の構造は、他の構造とす
ることもできる。
ることもできる。
本発明の固体撮像素子は、光導電膜が画素上に形成され
るため、開口率が向上し、その内部増幅機能と相まって
、高感度化、高解像度化を図ることができる。そして更
に、上述のように、リセット時以外も上記リセットトラ
ンジスタが導通状態とされて、光導電膜上の透明電極と
上記リセットトランジスタのソース電極から延在され且
つ画素毎に区分された電極との間に所定の電位が印加さ
れるため、余分な電荷のオーバーフローを行うことがで
き、ブルーミングを抑制することが可能となる。
るため、開口率が向上し、その内部増幅機能と相まって
、高感度化、高解像度化を図ることができる。そして更
に、上述のように、リセット時以外も上記リセットトラ
ンジスタが導通状態とされて、光導電膜上の透明電極と
上記リセットトランジスタのソース電極から延在され且
つ画素毎に区分された電極との間に所定の電位が印加さ
れるため、余分な電荷のオーバーフローを行うことがで
き、ブルーミングを抑制することが可能となる。
第3図はその一例の光導電膜の膜厚方向に於けるポテン
シャル分布図、第4図はその一例のリセットトランジス
タに於けるポテンシャル分布図である。
シャル分布図、第4図はその一例のリセットトランジス
タに於けるポテンシャル分布図である。
1・・・光導電膜
2・・・透明電極
3・・・アルミ電極層
4・・・ソース領域
5・・・ドレイン領域
6.7・・・ゲート電極
特許出願人 ソニー株式会社
代理人弁理士 小泡 晃(他2名)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 マトリクス状に配される各画素に増幅機能を有するト
ランジスタとリセットトランジスタとが設けられ、その
画素上に全面に形成される光導電膜とから構成される固
体撮像素子において、 リセット時以外も上記リセットトランジスタを導通状態
にしておくことにより、上記光導電膜上の透明電極と、
上記リセットトランジスタのソース電極から延在され且
つ画素毎に区分された電極との間に所定の電位が印加さ
れるようにした固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000953A JPH02181470A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000953A JPH02181470A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181470A true JPH02181470A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11488039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP64000953A Pending JPH02181470A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02181470A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007324248A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置 |
| JP2008270840A (ja) * | 2008-07-29 | 2008-11-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2010045843A (ja) * | 1996-08-20 | 2010-02-25 | Thomson Licensing | 高感度イメージセンサアレイ |
| JP2011097075A (ja) * | 2010-12-22 | 2011-05-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、イメージセンサ及び撮影機器 |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP64000953A patent/JPH02181470A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010045843A (ja) * | 1996-08-20 | 2010-02-25 | Thomson Licensing | 高感度イメージセンサアレイ |
| JP2007324248A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置 |
| JP2008270840A (ja) * | 2008-07-29 | 2008-11-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2011097075A (ja) * | 2010-12-22 | 2011-05-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、イメージセンサ及び撮影機器 |
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