导读:本文包含了栅介质论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译,主要关键词:介质,克尔,密度,离子,薄膜晶体管,普尔,偏压。
栅介质论文文献综述
裴智慧,秦国轩[1](2019)在《栅介质材料及尺寸对薄膜晶体管性能影响研究》一文中研究指出系统地对基于高介电常数材料HfO_2和传统的介质材料SiO_2这两种不同栅介质层材料的硅薄膜晶体管进行建模并对不同尺寸和温度条件下的薄膜晶体管的工作特性进行了研究.获得了不同沟道长度和沟道宽度,不同栅介质层厚度和不同温度条件下的薄膜晶体管的工作特性曲线.通过对比发现,薄膜晶体管的饱和电流与沟道长度和栅介质层厚度成反比,与沟道宽度成正比,与理论计算一致.随着温度的升高,薄膜晶体管的载流子迁移率和阐值电压都在逐渐减小,因而饱和电流值逐渐减小;在相同栅介质层尺寸和温度条件下,基于HfO_2的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更高的电流开关比,更低的阈值电压和更小的泄漏电流.因此,基于高介电常数栅介质材料的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更好的性能.(本文来源于《南京大学学报(自然科学)》期刊2019年05期)
李慧津,董俊辰,郁文,韩德栋,张盛东[2](2019)在《低温制备的双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管》一文中研究指出在低温下制备了叁氧化二铝/二氧化硅双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管。原子力显微镜图显示双层栅介质薄膜具有良好的均一性。经过200℃真空退火处理,双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管表现出良好的转移特性和输出特性,器件的亚阈值摆幅SS为177 mV/dec,电流开关比为1.9×10~8。低温下制备的双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管有希望应用于柔性电子。(本文来源于《光电子技术》期刊2019年03期)
陈曦,张静,朱慧平,郑中山,李博[3](2019)在《Si离子辐照下Al_2O_3栅介质的漏电机制》一文中研究指出基于Al/Al_2O_3/Si金属氧化物半导体(MOS)电容结构研究了30 MeV Si离子辐照前后Al_2O_3栅介质的泄漏电流输运机制。研究结果表明,相较于辐照前,Si离子辐照在栅介质层引起的正电荷俘获导致Al_2O_3与Si衬底界面处的势垒高度降低,使辐照后Al_2O_3栅介质层的漏电流随着Si离子注量的增加而增加。通过对弗伦克尔-普尔(FP)发射、肖特基发射(SE)和福勒-诺德海姆(FN)隧穿等泄漏电流输运机制的分析表明,未辐照时Al_2O_3栅介质层的泄漏电流输运以FP发射和FN隧穿为主,而经Si离子辐照后的Al_2O_3栅介质层泄漏电流输运主要由FP发射引起,并不受FN隧穿的影响。研究结果还表明,辐照前后Al_2O_3栅介质层的泄漏电流输运机制与栅介质层厚度无关。(本文来源于《半导体技术》期刊2019年07期)
刘律宏[4](2019)在《高k栅介质超薄纳米薄膜原位纳米压痕力学性能表征》一文中研究指出随着微电子技术向深纳米尺度迈进,场效应晶体管器件的特征尺寸—栅极长度在不断缩小,栅极氧化物介质层的厚度也相应减小,由此带来了栅极漏电流急剧增大以及氧化层介质击穿的问题,成为半导体器件尺寸进一步缩小的技术瓶颈。为了突破这一难题,研究人员正在研究高k栅介质材料。HfO_2和Al_2O_3等高k栅介质材料具有更高的介电常数以及优异的电学性质,可以增加晶体管驱动电流和晶体管开关速度。在金属氧化物晶体管器件向更小尺寸迈进的技术节点,预计HfO_2和Al_2O_3等高k材料将替代SiO_2、SiO_xN_y和Si_3N_4等传统材料成为更合适在半导体行业应用和发展的栅极氧化物介质。目前大多数报导研究了高k栅介质纳米薄膜的电学、光学等物理性能,但是针对其力学性能特别是在50 nm尺度以下的超薄薄膜的力学性能研究较为缺乏。在场效应晶体管如此高精度的纳米器件中,栅介质薄膜在工作时受到外界的作用力可能造成各类信号的传输畸变,促使薄膜产生一定程度的变形以及破裂,进一步影响器件的其他物理性能,因此准确表征薄膜的力学性能十分必要,其结果对高k栅介质材料的使用有着非常重大的指导性意义。本文利用纳米压痕技术方法分别对原子层沉积技术(ALD)制备的Al_2O_3以及HfO_2两种超薄薄膜进行高精度力学测试,结合薄膜的表面形貌和微观结构,以弹性模量为主要研究对象对其力学性能进行了表征与分析。其主要研究内容和成果如下:1.使用原子层沉积技术(ALD)在硅基底上制备出厚度为20~60 nm的五组Al_2O_3薄膜,利用叁维光学显微镜和透射电子显微镜分别对其进行了表面粗糙度和微观形貌的分析;采用自主研发的扫描电子显微镜/扫描探针显微镜(SEM/SPM)联合测试系统对样品薄膜进行了原位纳米压痕实验,基于Hertz弹性接触理论对其弹性模量进行分析,利用J.Hay模型消除基底对测量结果的影响,并对模型中由于压头不同形状产生的误差进行了修正,最终计算出薄膜的实际弹性模量值。实验结果表明:ALD制备的Al_2O_3薄膜为非晶态,表面粗糙度不随厚度的增大而增大。薄膜弹性模量值没有表现出明显的小尺寸效应,去基底效应后得到的弹性模量值为175±10 GPa。观察同一压入比(压入深度h∕膜厚t=0.75)条件下去除基底效应前后的测量结果,整体趋势为薄膜厚度越小基底效应越明显。2.使用原子层沉积技术分别在200℃、250℃、300℃温度环境下在硅基底上沉积厚度为20 nm的HfO_2薄膜,在布鲁克公司的3D光学显微镜下观察叁组样品的表面形貌,使用Titan G2球差矫正分析透射电子显微镜mapping模式观察HfO_2镀层的元素分布。最后利用AFM的Peakforce模式以及SEM/SPM联合测试系统两种设备分别对叁组样品薄膜进行压痕测试,利用赫兹接触理论以及改进的去基底效应模型求得其弹性模量值,并进行对比分析。实验结果表明:实验发现叁组不同沉积温度下生长的HfO_2薄膜弹性模量值没有明显的递增递减趋势,两种实验方法得出的数值结果都较为稳定,结合微观组织形貌观察发现本实验在300℃沉积温度以下范围内生长的HfO_2物质均为非晶态,样品表面粗糙度无明显变化趋势。Bruker AFM和SEM/SPM联合测试系统求得的弹性模量值分别为152±14、203±12 GPa,且后者去基底效应处理后的计算结果增大更为明显,更接近已有研究结果的参考值。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01)
李玺[5](2019)在《InGaAs MOSFET器件的栅介质界面特性研究》一文中研究指出传统硅基金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)器件是现代集成电路发展的基础,然而随着MOSFET器件特征尺寸的不断缩小,已经逐渐接近硅材料的物理极限,出现了诸如源漏隧穿效应、迁移率降低等一些制约MOSFET器件性能提高的问题,致使摩尔定律的发展放缓。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料因其具有较高的电子迁移率、漏电流低和良好的抗击穿等特性,成为了下一代高性能集成电路研究领域的热点之一。但是,Ⅲ-Ⅴ族半导体材料与高k栅介质的界面质量还远达不到硅基MOSFET器件的水平,出现了诸多制约Ⅲ-Ⅴ族MOSFET器件性能的问题。本文主要围绕在提高高k栅介质叁氧化二铝(Al_2O_3)与磷化铟(InP)衬底之间的界面质量展开相关研究,主要研究内容包括:1.采用氮等离子体钝化工艺和硫化铵钝化工艺处理InP表面,研究了在150 K温度下Al/Al_2O_3/InP金属-氧化物-半导体(metal-oxide-semiconductor,MOS)电容的界面特性。实验结果表明,硫钝化工艺能够有效的减少界面悬挂键,降低快界面态,在150 K下得到最小的界面态密度1.6×10~(10) cm~(-2)eV~(-1)。2.在150 K、200 K和300 K温度下,对氮等离子体钝化样品和硫化铵钝化样品电容的电容-电压(C-V)特性和电流-电压(I-V)特性进行测试,通过分析频散、滞回、界面态密度和边界缺陷密度来表征Al_2O_3/InP MOS电容的界面特性和栅漏电特性。实验结果表明,相比硫钝化工艺,氮钝化工艺随测试温度升高可以有效改善边界缺陷密度,将慢界面态的密度从1.1×10~(12) cm~(-2)V~(-1)降低至5.9×10~(11) cm~(-2)V~(-1),同时减少了陷阱辅助隧穿漏电。3.在上述研究基础上,利用实验测量数据对器件仿真模型进行了优化和改善,探究了界面陷阱对InP基铟镓砷(InGaAs)沟道MOSFET器件电学特性的影响。结果表明,当V_(DS)=0.5 V,V_g=0.2 V时,与没有进行钝化处理得到的界面态相比,硫化铵和氮等离子体钝化处理后器件的输出电流分别增加了249 mA/mm和136 mA/mm,驱动电流分别增加了251 mA/mm和137 mA/mm,跨导峰值最大增加量约为147mS/mm,这表明表面钝化工艺可以有效降低界面处的界面态密度,减少沟道中载流子的散射作用,从而提高了器件的驱动电流和栅控能力。(本文来源于《桂林电子科技大学》期刊2019-05-30)
王翔宇[6](2019)在《以驻极体为栅介质的柔性低压IGZO薄膜晶体管的研究》一文中研究指出基于氧化物半导体的薄膜晶体管(TFT)由于其良好的电学特性和易于制备的优势而获得了研究人员的极大关注,例如此类器件通常具有较高的迁移率(>10 cm2V-1s-1),高透明特性,可低温制造,生产成本低廉,以及能够进行大面积工业生产等优势。特别需要注意的是制备在诸如纸张、聚合物塑料、金属箔等柔性衬底上的氧化物薄膜晶体管,由于具备被用在柔性电子器件上的可能性而受到极大的关注。然而,无论是传统器件还是柔性器件,都面临着大电压运作和高功耗的问题,特别是对于柔性器件而言,获得稳定的机械性能也是实现其柔性应用的关键所在。在本论文中,我们的主要工作是制备一种低压薄膜晶体管并且探索其柔性功能的实现。非晶铟镓锌氧(a-IGZO)半导体具有许多优点,如高场效应迁移率,良好的稳定性,兼容当前的制造工艺和对结构变形的不敏感特性等,因而被选作为器件的沟道材料。ITO导电玻璃和镀有Ag的纸张被选作为衬底,用以制备普通器件和柔性器件。此外,我们创新性地使用聚合物驻极体作为栅介质,主要考虑到该类材料通常具有良好的柔韧性和静电极化效应,利用极化效应可以在低栅极电压条件下在半导体沟道层中诱导出高密度载流子以实现器件的低压运作。首先,我们在普通ITO玻璃上利用聚乙烯醇(PVA),一种聚合物驻极体作为栅介质制备a-IGZO TFT,以探究使用此类驻极体材料制备低压器件的可能性和相关实验路线。实验表明以PVA为栅介质的IGZO薄膜晶体管具有良好的低电压工作特性,场效应迁移率高达43 cm2V-1s-1,阈值电压为1.03 V,亚阈值摆幅为132 mV/decade,以及较大的开关比1.03×106。这证明以PVA为代表的聚合物驻极体可被用作栅介质以制作低压TFT。接下来,我们在纸张衬底上利用氧化石墨烯(GO)增强的PVA驻极体薄膜作为栅介质制备了柔性低压a-IGZO TFT。柔性器件表征出良好的性能,具有更高开关比(~1.8×107),更低的亚阈值摆幅(106 mV/decade)和阈值电压(0.79 V),场效应迁移率也高达42 cm2V-1s-1。另外,由于氧化石墨烯的机械性能增强效果,这些柔性TFT在经历了不同程度和时间的弯曲操作后依然表现出良好的器件性能。最后,我们也探索了柔性器件的反相器及其动态响应特性。我们的研究和结果表明,聚合物驻极体和其复合材料具有制备低压氧化物TFT的巨大潜力,并且能够很好地实现柔性特性。我们的研究对于下一代低成本纸张电子器件的发展具有重要意义。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-29)
朱轩民[7](2019)在《高K栅介质SiGe MOS器件研究和制备》一文中研究指出相比于传统的Si衬底,SiGe材料利用能带工程裁减半导体能带,使Si无需借助缩小器件尺寸而提高器件性能。SiGe材料通过在Si中引入Ge元素,获取非常高的迁移率的提升。同时可以通过改变Ge元素的比例来调整SiGe薄膜的应力,进而调整SiGe材料的迁移率和禁带宽度,且与现有的硅工艺兼容,从而受到业界的青睐。目前Si基器件的沟道迁移率衰退严重,引用高迁移率沟道材料势在必行,但是将SiGe高迁移率沟道材料引入到Si基器件中后,界面质量急剧下降,解决界面质量的问题变成了首要问题。在传统的界面钝化方法中,很难找到对SiGe界面有效的钝化方法。在尝试的新型钝化方法中,NH3等离子体更具优势。NH3等离子体处理因其在Ge基器件上的优异表现从而受到人们关注。本文通过设计不同时间、温度和功率的实验方案研究NH3等离子体对高K/SiGe结构MOS的界面组分和电学参数的影响。鉴于等离子体对界面有一定的损伤,因此设计O3退火实验方案与之对比。研究叁组不同钝化条件对界面钝化和电学参数的影响。O3实验设计了叁组实验方案,采用不同的氧化顺序,其中高K介质层的淀积分为两次,分别改变第一层和第二层的Al2O3厚度在300℃下进行不同时间的臭氧实验。结果表明O3退火实验在第一层Al2O3厚度为0.3nm、退火时间为30min条件下结果最好,得到了4×1012eV-1cm-2的界面态密度,并且C-V曲线回滞仅为13mV,EOT为2.27nm的结果。鉴于目前器件尺寸到了20nm以下之后,器件结构开始采用非平面工艺的立体栅结构,相比之下,O3退火是各项同性的,可以应用于非平面器件。(本文来源于《北方工业大学》期刊2019-05-06)
陈曦[8](2019)在《氧化铝栅介质辐射效应及其机理的研究》一文中研究指出为进一步改善器件的性能,需要采用高κ介质材料替代SiO2作为栅介质,它可减小栅介质层的直接隧穿效应,从而减小栅介质层的漏电流,提高器件的可靠性。目前高1κ材料已在先进器件的制造工艺中得到了广泛应用。随着这些先进器件应用于空间环境,其高κ介质层容易受到辐射环境的影响,使器件的性能发生退化。因此为了使先进的纳米器件能够应用于辐射环境,对其内部高κ材料的抗辐射效应及其机理的研究成为了人们比较关注的方向。首先,利用γ射线对Al2O3栅介质层的金属-氧化物-半导体(MOS)电容器进行电离总剂量实验。研究发现,Al2O3栅介质层中含有大量的空穴俘获中心,俘获了辐照产生的空穴,引起MOS电容-电压(C-V)曲线的左漂。在γ射线照射后再使用30 MeV Si重离子进行协同辐照。结果表明,Si离子引起的新缺陷是电子俘获中心或负的固定电荷,而引起C-V曲线的右漂。通过电流密度-电压(J-V)测试实验和模拟数据证实,Al2O3层中漏电流的传输机制主要由Frenkel-Poole机制决定。其中,漏电流的变化主要是由于局部内置电场辅助电流泄漏和导电路径辅助电流泄漏,并且与辐照条件和Al2O3厚度有关。最后,解释了MOS电容器的栅氧化层电容的减小归因于MOS电容器中串联电阻和漏电流的增加。论文还对器件辐照后的物理机理进行了理论分析。选用α-Al2O3晶型作为初始结构,通过第一性原理计算分析发现,重离子辐照氧化铝介电层可能引入了电子俘获中心或负的固定电荷。辐照引起了2VO、20i这两种缺陷,它们在氧化铝中作为电子俘获中心还是空穴俘获中心与实际的费米能级位置有关。辐照导致的2VAl、2Ali、Hi、HO、AlO、OAl、Hi-Oi、Hi-VAl、H2-VAl及H3-VAl缺陷,它们只能作为辐照后的Al2O3栅介质中带负电的固定电荷、不带电固定电荷或带正电的固定电荷。H3-VAl、Hi-VAl、H2-VAl结构在键断裂丢失H以后也会成为更负的固定电荷,这些负的固定电荷可能引起了C-V右漂。结构内产生的Si+等悬挂键会引入界面态使C-V曲线拉伸或者成为电子俘获中心使C-V曲线右漂。另外,这些辐照引入的缺陷不仅作为一种俘获中心或者固定电荷中心,还成为了一种导电路径,增大了氧化铝栅介质的漏电流。(本文来源于《北方工业大学》期刊2019-05-06)
林峰[9](2019)在《基于电解质栅介质ZnO-TFT的研究》一文中研究指出近年,采用具有双电层效应的电解质材料作为氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT)的栅介质,因可以极大地降低TFT器件的工作电压而受到广泛关注。本文采用无毒、易降解的壳聚糖作为ZnO-TFT的栅介质制备出基于壳聚糖栅介质的ZnO-TFT,对其电学特性、神经仿生特性及稳定性进行了深入研究。研究了基于该器件的反相器电路,最后对ZnO-TFT的电特性进行了优化研究。主要研究内容和结果如下:(1)以壳聚糖为栅介质,溅射的氧化锌为有源层,制备出ZnO-TFT,器件的载流子迁移率为2.12 cm~2/Vs,阈值电压为1.06 V,开关电流比为5×10~4,亚阈值摆幅仅为135mV/Dec,工作电压可低至1 V。超低工作电压主要来源于壳聚糖栅介质层界面双电层效应的形成,所对应的MIS电容器在低频50 Hz下单位面积电容(C_(OX))高达11.2μF/cm~2。(2)研究了壳聚糖ZnO-TFT的神经仿生特性和稳定性。在神经仿生特性测试中,器件很好地模拟了生物突触的短程性特征;在常栅压应力作用下,该器件呈现出一定的不稳定性,主要表现为随应力时间的增加,关态电流先增加后减小,阈值电压先左漂移而后右漂移,且栅偏压应力撤消后电性能可以迅速恢复到初始状态。这主要与栅介质界面处静电掺杂有关。(3)制作了基于壳聚糖ZnO-TFT的电阻负载型反相器,对其直流和交流特性进行了测试与分析,并对直流特性进行仿真研究。测试结果表明,反相器在VDD为1 V~5V时都具有全摆幅的电压传输特性,在VDD=5 V时,电压增益达3.9。仿真结果表明,通过降低栅介质的厚度,RPI模型可以较好地拟合电解质ZnO-TFT的直流特性。(4)采用鸡蛋清作为栅介质层,分别用溅射法和原子层沉积(ALD)法制备的ZnO作为半导体有源层,制作出ZnO-TFT。研究了鸡蛋清从离子液到固态成膜过程器件性能的变化,并制作出基于鸡蛋清的垂直双栅结构ZnO-TFT。结果表明:ALD法制备的器件比溅射法具有更优良的电特性,其中载流子迁移率从1.52 cm~2/Vs上升到38 cm~2/Vs;鸡蛋清离子液ZnO-TFT的迁移率0.53 cm~2/Vs,开关比为2.1×10~3,而鸡蛋清干燥成膜后,器件的迁移率上升至0.79 cm~2/Vs,开关比增大到2.2×10~4;在垂直双栅结构ZnO-TFT中,成功实现了鸡蛋清栅介质顶栅对壳聚糖栅介质的底栅器件性能的调控。另外,采用ALD法制备的壳聚糖ZnO-TFT,器件的迁移率为28.2 cm~2/Vs,开关比高达2.4×10~6,电学性能远远优于溅射法制备的器件。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-04-10)
吴宝仔[10](2019)在《基于NbLaO栅介质的ZnO-TFT稳定性及其机理研究》一文中研究指出氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT)因具有迁移率高、制备工艺简单、透光性好、可大面积制备等优点在高性能平板显示、可穿戴柔性电子、集成传感器等领域具有广阔的应用前景,已成为TFT技术的重要研究方向。为进一步降低ZnO-TFT的工作电压,本文采用高k NbLaO薄膜作为ZnO-TFT的栅介质,并制备出四种不同组合迭层栅介质结构的ZnO-TFT,对其电学特性和栅偏压应力稳定性进行了比较研究,重点对NbLaO/SiO_2双层栅介质ZnO-TFT的偏压应力稳定性和热稳定性进行了较为深入的探讨。主要研究内容与结果如下:(1)以NbLaO薄膜作为主要的栅介质材料,采用磁控溅射法制备出NbLaO、NbLaO/SiO_2、NbLaO/Al_2O_3、SiO_2/NbLaO/SiO_2四种不同组合栅介质结构的ZnO-TFT。研究发现,四种结构器件均表现出良好的电特性。其中,以NbLaO/SiO_2为栅介质的器件电学特性最优,开关电流比和迁移率分别高达8.41×10~8和27.83 cm~2/Vs,这主要缘于采用SiO_2薄层作为NbLaO栅介质的过渡层,改善NbLaO薄膜表面粗糙度,降低了有源层/栅介质层界面的缺陷态密度。(2)研究了NbLaO/SiO_2栅介质ZnO-TFT在偏压应力下的稳定性及其内在机理。结果表明,在正栅偏压应力下,器件存在明显的不稳定性,且偏压应力越大器件性能变化越快,主要表现为器件的阈值电压向负栅压方向漂移,关态电流显着增加,性能变化的主要原因是栅介质层及其界面俘获了大量的空穴。在负栅偏压或正漏压偏置应力下,器件的性能变化不明显,表现出较好的应力稳定性。(3)研究了NbLaO/SiO_2栅介质ZnO-TFT在不同工作温度下的稳定性及其内在机理。结果表明,当工作温度从293 K升至353 K,器件的阈值电压从3.23 V减小至2.06V,饱和迁移率从28.28 cm~2/Vs增加至96.92 cm~2/Vs,主要原因是室温附近ZnO薄膜中施主杂质没有完全电离,随着温度升高电离增强,本体载流子增加。当工作温度降至初始温度,器件的电特性基本恢复至初始状态,这说明在测试温度范围内,热效应并没有造成器件内部微结构变化而引入新的缺陷态。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-04-10)
栅介质论文开题报告
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
在低温下制备了叁氧化二铝/二氧化硅双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管。原子力显微镜图显示双层栅介质薄膜具有良好的均一性。经过200℃真空退火处理,双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管表现出良好的转移特性和输出特性,器件的亚阈值摆幅SS为177 mV/dec,电流开关比为1.9×10~8。低温下制备的双层栅介质铟镓锌氧薄膜晶体管有希望应用于柔性电子。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
栅介质论文参考文献
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