JPH11330583A - 電子部品の製造方法および水処理装置 - Google Patents

電子部品の製造方法および水処理装置

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JPH11330583A
JPH11330583A JP15530198A JP15530198A JPH11330583A JP H11330583 A JPH11330583 A JP H11330583A JP 15530198 A JP15530198 A JP 15530198A JP 15530198 A JP15530198 A JP 15530198A JP H11330583 A JPH11330583 A JP H11330583A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の製造工程における基板加工の際
に、加工に用いる水に起因する静電気および酸化の発生
を抑える。 【解決手段】 金属薄膜導体を設けた基板を、水を用い
て加工する工程を有し、前記水において、3.5≦pH
≦6.5、DO≦0.5pH2−6.5pH+22[た
だし、DOは溶存酸素量(単位ppm)を表す]が成立す
る電子部品の製造方法。本発明は、Alを含む少なくと
も2種の金属を含有する金属薄膜導体を、焦電性を有す
る基板上に設けた電子部品の加工において、特に効果を
発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄膜導体を配
置した基板を加工する工程を有する電子部品の製造方法
と、前記工程において用いられる水を製造する装置とに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板の加工、例えば洗浄、
切断、研磨、表面処理の際には、水を用いている。しか
し、加工の際に水を基板に噴射すると、主として水と基
板との間の摩擦により静電気が発生することが問題とな
っていた。すなわち、金属薄膜導体からなる電極が形成
された基板を加工する場合、発生した静電気により電極
が破壊されてしまうことがあった。近年、電子部品の小
型化、高集積化により電極が微細化されているため、破
壊の危険性はより高くなっている。静電気による電極の
破壊を防ぐために、特開昭58−7831号公報には、
Siウエハを高圧水により洗浄する際に、炭酸ガス混入
水等の導電性液を用いることが提案されている。
【0003】一方、水を用いて電子部品を加工する際
に、水中の溶存酸素量が多いと、電子部品に腐食、酸化
が生じてしまうことが知られている。特開平4−402
70号公報では、このような腐食、酸化を防ぐために、
脱酸素膜を介して真空脱気した脱酸素水を洗浄に用いる
ことを提案している。この脱酸素水の溶存酸素濃度は1
ppm以下である。また、特開昭55−153332号公
報には、砒化ガリウム半導体装置の洗浄に際して、少な
くとも一度煮沸した後の水を用いる方法が提案されてい
る。この提案は、砒化ガリウム基板の酸化を防ぐための
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した各提案は、い
ずれも半導体基板を用いた場合についてのものである
が、近年、弾性表面波(SAW)素子など、圧電基板を
用いた電子部品が多くなってきている。これらを製造す
る際にも、洗浄や切断の際に水を用いることになる。し
かし、圧電基板(例えばLiNbO3、LiTaO3)の
ように焦電性を有する基板では、熱や応力によっても帯
電が生じるため、半導体基板に比べ帯電量が著しく多く
なる。また、圧電基板を用いる電子部品のうち例えば弾
性表面波素子では、電極が薄くて細い。このような事情
から、圧電基板を用いた電子部品、特に弾性表面波素子
では、半導体基板の場合と同等に導電性や溶存酸素量が
管理された水を加工に用いても、電極の静電破壊が回避
できないという問題がある。
【0005】また、弾性表面波素子では、耐電力性の向
上のために、電極に2種以上の金属(例えばAlとC
u)を用いることが提案されているが、このような電極
では、2種以上の金属相互間の電位差によって局部電池
が生じるため、溶存酸素の影響によって局部電池の影響
が大きくなり、電極の腐食がすすみやすくなる。
【0006】また、半導体基板上に金属薄膜導体を形成
した電子部品では、金属薄膜導体上にさらにSiO2
からなる保護膜が設けられ、洗浄の際、あるいは基板を
切断して複数の素子を得る際には、金属薄膜導体が保護
膜で被覆された状態になっているため、金属薄膜導体の
腐食は生じにくい。これに対し弾性表面波素子では、金
属薄膜導体上に圧電膜を設けることもあるが、金属薄膜
導体が露出していることも多いため、腐食に対する抗力
が小さい。
【0007】次に、AlおよびCuを含有する金属薄膜
電極を有する弾性表面波素子の製造を例に挙げて、水を
用いる加工の際に発生する不具合について具体的に説明
する。
【0008】水を用いる加工に際して生じる不具合は、
大きく次の1)〜3)が挙げられる。
【0009】1)静電気による電極破壊(静電破壊) 2)水のpHが適切な範囲を外れたために生じる電極の
腐食 3)水の溶存酸素が酸化剤として作用するために生じる
孔食
【0010】上記1)の電極破壊は、水の比抵抗が大き
くなると発生する。従来、炭酸ガスを純水中に溶解させ
ることにより水の比抵抗を下げているが、前記特開昭5
8−7831号公報に記載された炭酸ガス溶解装置は、
外気に開放されていない槽中で炭酸ガスを混入させるた
め、炭酸ガスが純水に溶けにくく、比抵抗を低くするこ
とが難しい。
【0011】上記2)の電極の腐食は、水のpHがAl
の安定して存在できるpH領域(一般に4〜8)を外れ
た際に生じるAl溶解によるものである。
【0012】3)の孔食は、Alが安定して存在できる
pH領域(4〜8)内で生じるものである。弾性表面波
素子において耐電力性向上のために使用されるAl−C
u電極では、表面に不動態(Al23)膜が存在する
が、この不動態膜に欠陥が存在する場合、電極内に存在
するAlとCuAl2との間で局部電池作用が生じてA
lが溶解し、孔食が発生する。この過程において、溶存
酸素は孔食進行の要因の一つとなる。前記特開昭58−
7831号公報では、炭酸ガス混入により水の比抵抗を
下げているが、同公報に記載された炭酸ガス溶解装置
は、外気に開放されていない槽中で炭酸ガスを混入させ
るため、溶存酸素量を抑えることはできない。このた
め、同公報記載の装置により製造された水を弾性表面波
素子の製造に用いることは困難である。
【0013】本発明はこのような事情からなされたもの
である。本発明の目的は、電子部品の製造工程における
基板加工の際に、加工に用いる水に起因する静電気およ
び酸化の発生を抑えることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記(1)
〜(7)の本発明によって達成される。 (1) 金属薄膜導体を設けた基板を、水を用いて加工
する工程を有し、前記水において、 3.5≦pH≦6.5、 DO≦0.5pH2−6.5pH+22 [ただし、DOは溶存酸素量(単位ppm)を表す]が成
立する電子部品の製造方法。 (2) 前記金属薄膜導体が、Alを含む少なくとも2
種の金属を含有するものである上記(1)の電子部品の
製造方法。 (3) 前記基板が、焦電性を有するものである上記
(1)または(2)の電子部品の製造方法。 (4) 開口部を設けた混合槽を有し、この混合槽内に
おいて、炭酸ガスを泡状化することにより被処理水に混
入し、混入した炭酸ガスにより被処理水中から排除され
た溶存酸素を前記開口部から排出する水処理装置。 (5) 貯水槽を有し、前記混合槽が上部および下部に
それぞれ開口部を有し、被処理水中から排除された溶存
酸素を前記上部の開口部から排出し、炭酸ガスが混入し
た被処理水を前記下部の開口部から貯水槽に供給する上
記(4)の水処理装置。 (6) 多孔質フィルタを通して混合槽内の被処理水に
炭酸ガスを供給する上記(4)または(5)の水処理装
置。 (7) 上記(1)〜(3)のいずれかの電子部品の製
造方法において用いられる水を製造する上記(4)〜
(6)のいずれかの水処理装置。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明が適用される製造方法は、
金属薄膜導体を設けた基板を、水を用いて加工する工程
を有する。本発明者らは、水を用いた加工による不良発
生を抑えるために、弾性表面波素子について、水のpH
および溶存酸素量と不良発生率との関係を調べた。この
弾性表面波素子は、LiNbO3基板上に、0.5%C
u−Al合金からなる交差指状電極(厚さ165nm、電
極指幅1μm)を設けたものである。
【0016】図1に、水のpH、比抵抗および溶存酸素
量(DO)と、弾性表面波素子の不良発生率との関係を
示す。なお、図中のDOは、ppm(mg/l)で表した溶存
酸素量である。図1に示すように、水の比抵抗はpHに
応じて変わる。図1に示す不良発生率とは、上記した電
極の静電破壊と腐食との両者を合わせた発生率である。
なお、不良発生率の測定に際しては、素子を水に24時
間浸漬する試験と、素子を流水に最大6時間晒す試験
と、ダイシング(切断)工程を模した高圧水吹き付け試
験とを行った。
【0017】本発明者らは、このような実験結果から、 3.5≦pH≦6.5 であって、かつ DO≦0.5pH2−6.5pH+22 が成立する水を電子部品の加工に用いれば、不良発生率
を著しく抑えられることを見いだした。なお、炭酸ガス
をほぼ飽和するまで溶存させても3.5未満のpHとす
ることは難しい。
【0018】図1および上記関係式からわかるように、
pHおよび比抵抗が小さくなるに伴って、許容される溶
存酸素量が多くなる。このことは従来指摘されていなか
ったことであり、本発明において初めて明らかになった
ことである。したがって、本発明を適用することによ
り、製造工程における条件設定の自由度を高くすること
ができる。例えば、溶存酸素量を1ppm程度まで低下さ
せれば、pHを5と比較的高くしても不良発生率をほぼ
完全に抑えることができるので、後述するように切断用
ブレードの長寿命化のために比較的高いpHが要求され
る場合などに好適である。一方、pHが4であっても問
題ない場合には、溶存酸素量を3ppmと高くしても不良
発生は抑えられるので、溶存酸素除去のためのコストを
抑えることが可能となる。また、pH4程度で溶存酸素
量が3ppm以下の水は、後述する本発明の水処理装置だ
けで他の処理を必要とせずに容易に得られる。したがっ
て本発明では、pH3.6〜4.2かつ溶存酸素量3pp
m以下の水を用いることが好ましい。
【0019】なお、前述したように、電極に用いるAl
が安定して存在できるpH域は4以上とされているが、
本発明者らの検討によれば、Alまたはこれを主成分と
する電極は、例えばアニールを施すことにより表面に強
固なAl23膜を形成することができ、pH3.5以上
4未満までの水も使用可能であることがわかった。
【0020】ところで、Siウエハの切断には、ダイヤ
モンド砥粒をNi系の金属バインダで結合したブレード
を用いるのが一般的であるが、pHが4程度の水を用い
ると、Ni系金属バインダが腐食し、寿命が著しく短く
なってしまう。この場合、pHを5程度まで上げると共
に溶存酸素量を低下させれば、不良発生を招くことなく
ブレードの寿命を長くすることができる。なお、バイン
ダにフェノール樹脂を用いたブレードはpH4でも寿命
低下は生じないので、低pHが必要される場合に好適で
ある。
【0021】溶存酸素量は、一般的な方法により測定す
ればよい。すなわち、例えば、陰極に白金、陽極に銀、
電解液にアルカリ溶液を用いるポーラロ方式酸素電極
や、陽極に白金、陰極に鉛、電解液にアルカリ溶液を用
いるガルバニ方式酸素電極を利用する市販の装置により
測定することができる。なお、図1は、ポーラロ方式酸
素電極を用いて得られた結果である。ポーラロ方式はガ
ルバニ方式に比べ、再現性が優れるなどの特長がある。
【0022】なお、図1は特定の弾性表面波素子につい
ての結果であるが、本発明者らの実験によれば、pHが
上記範囲内にあって、かつpHとDOとが上記関係であ
れば、焦電性を有する基板を用いた電子部品全般につい
て、同様に不良発生率が激減することを確認している。
【0023】本発明は、基板上に金属薄膜導体が形成さ
れた各種電子部品の製造に適用できる。基板は、圧電基
板等の焦電性を有するものや、半導体基板のいずれであ
ってもよいが、上記したように、焦電性を有する基板上
に微細な金属薄膜導体パターンが形成された電子部品は
不良が発生しやすいので、このような電子部品の製造に
おいて本発明は特に有効である。
【0024】本発明の製造方法が適用される電子部品の
金属薄膜導体としては、Alからなるもの、Alと他の
1種以上の金属を含有するもののいずれであってもよ
く、いずれの場合でも本発明の効果は実現する。ただ
し、上記したように、局部電池作用が生じ得る合金また
は積層体からなる金属薄膜導体を有する電子部品に対
し、本発明は特に高い効果を発揮する。Alと他の1種
以上の金属とを含有する電極は、例えば弾性表面波素子
において耐電力性を高めるために使用される。Al以外
の金属としては、例えば、Cu、Ti、Pd、Nb、S
c、Ni、Mg、Ge、Si、Co、Zn、Li、T
a、Au、Ag、Pt、Cr、Hf、Zr、Cd、W、
Vなどが挙げられる。Al以外の金属の含有量は、一般
に20重量%以下とされる。なお、Alと他の1種以上
を含有する金属薄膜導体は、Al合金からなる単層構造
のものに限らず、組成の相異なる2種以上の薄膜を積層
した構造のもの、例えば、Al/Cu積層体やこの積層
体をさらに繰り返し積層したものであってもよい。金属
薄膜導体の厚さは特に限定されないが、弾性表面波素子
の交差指状電極では、通常、0.03〜1.5μm程度
である。また、交差指状電極の電極指幅は、弾性表面波
素子が適用される周波数に応じて適宜選択すればよく、
例えば、10〜500MHzの周波数帯域では、一般に
2〜10μm程度である。
【0025】本発明においてpHと溶存酸素量とを上記
関係とするための手段は特に限定されない。例えば、従
来の方法と同様に、炭酸ガス溶解によりpHを低下させ
る方法が利用できる。ただし、前述したように従来の炭
酸ガス溶解装置では、閉鎖系の槽中で溶解を行う。本発
明者らの実験によれば、閉鎖系の槽中で炭酸ガス溶解を
行った場合、溶存酸素量の低下は見込めない。また、閉
鎖系の槽中での炭酸ガス溶解では、炭酸ガス溶解量を多
くすることが難しいこともわかった。したがって、従来
の装置を用いる限り、溶解処理と独立して溶存酸素量低
減処理を行う必要がある。この場合の溶存酸素量低減処
理には、真空除去、煮沸、超音波印加、脱酸素剤、脱酸
素膜などのいずれを利用してもよい。
【0026】ただし、このように炭酸ガス溶解と溶存酸
素低減処理との両方を独立して行うと、生産性低下とコ
ストアップを招く。そこで、本発明では、次に説明する
ように、開放系の槽中で炭酸ガスバブリングを行う水処
理装置を提案する。
【0027】本発明の水処理装置の構成例を、図2に断
面図として示す。この水処理装置は、貯水槽2の閉鎖さ
れた上面に、上端および下端が開放された筒状の混合槽
3が突き刺さるように配置された構造をもつ。混合槽3
の上部には、貯水槽2内に延びる炭酸ガス供給管4と、
被処理水供給管5とが設けられている。貯水槽2内にあ
る炭酸ガス供給管4の先端部には、多孔質フィルタ41
が設けられている。多孔質フィルタ41は、気孔を多数
有する樹脂膜から構成されるメンブレン・フィルタであ
る。図示例の多孔質フィルタ41は中空体であり、その
内部に、炭酸ガス供給管4から炭酸ガスが圧送される構
成である。貯水槽2の下部には、外部と連通する処理水
排出管6が設けられている。この水処理装置では、外部
の純水製造装置から、被処理水(純水)が被処理水供給
管5を通って混合槽3内に供給され、貯水過程におい
て、混合槽3の底部付近に存在する多孔質フィルタ41
を通過して供給される炭酸ガスにより、混合槽3内にお
いて被処理水が泡立つ。このとき、炭酸ガスが被処理水
に溶解して比抵抗を下げると共に、被処理水中に含まれ
る溶存酸素を炭酸ガスが排除することになる。そして、
排除された溶存酸素は、余剰の炭酸ガスと共に混合槽3
の開放された上部から排出される。このようにして、比
抵抗が下がり、かつ溶存酸素量が減少した純水(処理
水)は、貯水槽2を経て処理水排出管6から装置外部へ
排出され、基板洗浄装置や基板切断装置等の加工装置に
供給される。なお、この構成では、貯水槽2が、処理水
の製造速度と使用速度との相違を緩衝するためのバッフ
ァ槽として働くため、被処理水の供給量を処理水の使用
量に応じて細かく制御する必要はない。
【0028】この装置の特徴は、開放型の槽中において
炭酸ガスを泡立たせることにより、炭酸ガスと溶存酸素
とを置換可能としたことである。この装置のもう一つの
特徴は、上記構成の多孔質フィルタ41を用いることで
ある。多数の気孔を有する中空型のメンブレン・フィル
タを用い、前記気孔を通過させて炭酸ガスを泡状化する
ことにより、炭酸ガスと被処理水との接触面積が向上す
る。このため、短時間で炭酸ガスをほぼ飽和するまで被
処理水に溶解させることが可能となる。このような本発
明の水処理装置に対し、従来の閉鎖型の炭酸ガス溶解装
置では、炭酸ガス溶解によって溶存酸素量を少なくする
ことはできず、また、上記のような多孔質フィルタを通
した泡状化を行わないため、処理速度を極端に落とさな
い限り、前記した好ましい範囲(3.6〜4.2)まで
pHを下げることは実質的に不可能である。
【0029】このような本発明の水処理装置を用いるこ
とにより、被処理水に対し比抵抗が低くかつ溶存酸素量
の少ない処理水が炭酸ガスバブリングだけで容易に得ら
れる。具体的には、pH4(比抵抗0.03MΩ・cm)
程度で溶存酸素量3ppm程度の処理水が容易に得られ
る。しかも、開放系の槽を用いた装置は、閉鎖系の槽を
用いた装置に比べ、製造コストが著しく低い。一方、従
来の閉鎖系の槽を用い、処理速度を本発明の水処理装置
と同等とした場合には、pHは5(比抵抗0.2MΩ・
cm)程度までしか低下せず、かつ、溶存酸素量は通常の
純水と同等の約8ppmのままである。この溶存酸素を、
本発明の水処理装置を用いた場合と同等の水準まで低下
させるためには、独立して溶存酸素量低減処理を行う必
要がある。しかし、例えば脱酸素膜を利用した膜脱気装
置は、高価な閉鎖系の水処理装置よりも、さらに高価で
ある。
【0030】なお、多孔質フィルタ41の気孔径、供給
する炭酸ガスの量、その圧力、被処理水の供給速度など
の各種条件に応じて、炭酸ガスの置換効率(置換速度)
が変化するため、これら各種条件の組み合わせは、所望
のpHおよび溶存酸素量が得られるように実験的に決定
すればよいが、特に影響の大きい多孔質フィルタ41の
気孔径(平均径)は、好ましくは200μm以下、より
好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以
下とする。気孔径をこのような大きさとすることによ
り、十分な置換効率が得られる。ただし、気孔径が小さ
すぎると泡状化に高圧が必要となるため、気孔径は、通
常、5μm以上であることが好ましい。
【0031】また、図示例では貯水槽2の上面が閉鎖さ
れた構成となっているが、この上面が開放されていても
水のpHに与える影響は少ない。ただし、貯水槽2内へ
の不純物や塵埃の落下を防ぐためには、図示例のように
閉鎖する構成とすることが好ましい。
【0032】本発明の水処理装置は、図2に示す構成例
に限定されない。すなわち、開口部を設けた混合槽を有
し、この混合槽内において、炭酸ガスを泡状化すること
により被処理水に混入し、混入した炭酸ガスにより被処
理水中から排除された溶存酸素を前記開口部から排出す
る水処理装置であれば、本発明の効果は実現する。さら
に、上部および下部にそれぞれ開口部を有する混合槽を
用い、被処理水中から排除された溶存酸素を前記上部の
開口部から排出し、炭酸ガスが混入した被処理水を前記
下部の開口部から貯水槽に供給する構成とすれば、すな
わち、バッファ槽としての貯水槽を設ければ、上述した
効果が実現する。このようなバッファ槽は、図2のよう
に混合槽を内部に収容する構成に限らず、混合槽下部の
開口部と連絡管などによって連通する構造のものであっ
てもよい。
【0033】本発明の水処理装置により製造された処理
水に、図1に結果を示す実験で用いた弾性表面波素子を
浸漬する試験を行ったところ、24時間浸漬を続けても
不良は発生しなかった。これに対し従来の閉鎖系水処理
装置により製造された処理水を用いた場合には、1時間
の浸漬により電極に腐食が発生した。
【0034】本発明の水処理装置により得られた処理水
は、炭酸ガスの溶存がほぼ飽和状態にあると考えられ、
pHおよび溶存酸素量の経時変化が小さい。例えば常
温、常圧で1週間保存しても、pHおよび溶存酸素量は
実質的に変化しない。したがって、図示例のように加工
装置の一部に組み込んで使用する構成に限らず、独立し
た水処理装置として運用することもできる。
【0035】なお、必要に応じ、開放系の槽を用いる本
発明の水処理装置と、上記した溶存酸素低減処理とを併
用してもよい。また、本発明の水処理装置を用い、炭酸
ガスの一部または全部に替えてN2やArなどの他のガ
スをバブリングさせれば、pHをそれほど低下させず
に、あるいはpHを実質的に低下させずに、溶存酸素量
だけを効果的に低減することが可能である。この方法
は、pHに関し制約のあるデバイスや切断用ブレードを
用いる必要のある場合などに有効である。
【0036】
【発明の効果】本発明では、金属薄膜導体を表面に設け
た基板を、水を用いて加工するに際し、pHと溶存酸素
量とが所定の関係にある水を用いるので、不良発生が抑
えられると共に、製造工程における設定の自由度が高く
なる。
【0037】本発明の製造方法に用いる水は、従来の閉
鎖系炭酸ガス溶解装置と、独立した溶存酸素量低減処理
とを併用することにより製造することも可能であるが、
開放系の槽を用いる本発明の水処理装置を用いれば、上
記水を著しく低いコストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】加工に用いる水のpH、比抵抗および溶存酸素
量と、加工される弾性表面波素子の不良発生率との関係
を示すグラフである。
【図2】本発明の水処理装置の構成例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
2 貯水槽 3 混合槽 4 炭酸ガス供給管 41 多孔質フィルタ 5 被処理水供給管 6 処理水排出管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/304 647 H01L 21/304 647Z 21/301 37/02 37/02 H03H 3/08 41/09 B08B 3/10 Z H03H 3/08 H01L 21/78 F // B08B 3/10 41/08 C (72)発明者 本田 賢司 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属薄膜導体を設けた基板を、水を用い
    て加工する工程を有し、前記水において、 3.5≦pH≦6.5、 DO≦0.5pH2−6.5pH+22 [ただし、DOは溶存酸素量(単位ppm)を表す]が成
    立する電子部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記金属薄膜導体が、Alを含む少なく
    とも2種の金属を含有するものである請求項1の電子部
    品の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記基板が、焦電性を有するものである
    請求項1または2の電子部品の製造方法。
  4. 【請求項4】 開口部を設けた混合槽を有し、この混合
    槽内において、炭酸ガスを泡状化することにより被処理
    水に混入し、混入した炭酸ガスにより被処理水中から排
    除された溶存酸素を前記開口部から排出する水処理装
    置。
  5. 【請求項5】 貯水槽を有し、前記混合槽が上部および
    下部にそれぞれ開口部を有し、被処理水中から排除され
    た溶存酸素を前記上部の開口部から排出し、炭酸ガスが
    混入した被処理水を前記下部の開口部から貯水槽に供給
    する請求項4の水処理装置。
  6. 【請求項6】 多孔質フィルタを通して混合槽内の被処
    理水に炭酸ガスを供給する請求項4または5の水処理装
    置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜3のいずれかの電子部品の製
    造方法において用いられる水を製造する請求項4〜6の
    いずれかの水処理装置。
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