半導體材料國產化正如火如荼的進行中。在台股中，研發半導體前段ALD設備公司有天虹，而和ALD設備配套的半導體材料也很重要。這邊就來簡單理解一下半導體高純度ALD/CVD有機金屬前驅物公司，宇川精材。日前，宇川精材才剛興櫃。
宇川精材，專注生產高純度有機金屬前驅物（organometallic precursors），主要產品包括三甲基鎵（TMGa）、三甲基鋁（TMAl）、三甲基銦(TMIn)、三乙基鎵(TEGa)、二乙基鋅(DEZn)等，供應半導體(邏輯 IC/記憶體 Memory)、化合物半導體(III/V 族半導體)、太陽能、LED等領域的ALD（原子層沉積）／CVD（化學氣相沉積）製程使用。
公司近年來將經營重心由既有的光電／AMOLED 導向，全面轉向切入半導體級前驅物市場。宇川精材定位為利基型邊緣企業，以自研與量產能力為基礎，長期深耕高純度金屬有機化合物及 ALD 前驅物之合成與純化技術，具備關鍵製程開發與反應動力學控制能力，研發團隊成員多具半導體及材料化學領域專業背景。
作為在地高純度利基材料供應商，除了材料供應外，公司亦提供各項配套服務，包含材料檢驗分析到分裝、倉儲、運輸、安全操作訓練及鋼瓶清洗、殘液回收及中和處理等完整流程。
產品用途
宇川精材主要產品為 ALD 前驅物材料，產品廣泛應用於半導體製程（含7奈米以下製程）、GaN 射頻、VCSEL、LED、軟性電子、太陽能等領域。因先進半導體製造需要更精確控制薄膜的沉積，ALD 沉積技術在製造電晶體、記憶體和感測器等先進電子元件中扮演關鍵角色。
前驅物材料涵蓋沉積高介電常數（High-k） 材料以減少漏電、製作高儲能電容的絕緣層，以及作為觸媒、生醫塗層、氣體阻隔膜、透明導電膜等。以下為前驅物材料其主要應用:
(1)半導體元件製造：
ALD 前驅物用於沉積薄膜，以製造先進半導體裝置中的關鍵部分，包含：
(a)電晶體閘極介電層
沉積 High-k 材料（如氧化鉿 (HfO2)），以避免因元件微縮造成的漏電流，提高效率。
(b)電容絕緣層
沉積 High-k 材料（如氧化鋯(ZrO2)）於記憶體元件的電容中，以增加電荷儲存量。
(c)金屬接觸層
沉積金屬薄膜，形成半導體裝置的金屬接觸。
(2)奈米材料與奈米技術:
ALD 是一種重要的合成奈米材料的工具，可以精準地在複雜的奈米結構表面上沉積薄膜，包含：
(a)奈米孔隙填充
在陽極氧化鋁模板等奈米孔隙中沉積薄膜。
(b)奈米結構塗層
在奈米柱、奈米管表面均勻覆蓋薄膜。
(3)其他應用領域：
(a)生醫塗層
如鈦氮化鈦(TiN)、氮化鋯(ZrN)、氮化鉻(CrN)等。
(b)氣體阻隔膜
用於電子產品、太陽能電池等，如氧化鋁(Al2O3)薄膜。
(c)電致發光材料
如硫化ストロンチウム(SrS:Cu)、硫化鋅(ZnS:Mn、ZnS:Tb) 等。
(d)透明導電膜
如摻雜氧化鋅(ZnO:Al)或氧化銦錫(ITO)。
(e)觸媒材料
如鉑(Pt)、銥(Ir)、鈷(Co)、二氧化鈦(TiO2)等。
擴充廠房
宇川精材現有南科廠一期建物於 2016 年竣工並使用迄今，除執行光電產業使用的三甲基鋁製造，分裝與儲存等業務外，近年也不斷開發新產品以推入半導體供應鏈並取得不錯的成果。隨著業務量增加公司南科廠一期廠區已不敷使用，並規劃於同基地內建設第二期新建廠房，包含製造區、倉儲區與共用設備區等。
另外，半導體製程使用的前驅物多為自燃性化合物,必須使用特製的容器才能安全運輸與使用，隨著公司業務量持續穩定成長，裝填公司產品出貨使用的特製鋼瓶需求量也持續增加。這類瓶器使用後必須經過嚴謹的處理與清洗才能再次投入使用，如此裝載的產品品質才能有效保障。
公司目前除了自有鋼瓶清洗外，近期不少國內外的前驅物供應商也對公司的處理能力深具信心，並開始委託公司協助清洗客供鋼瓶。為了增加處理量能，且避免佔用南科廠一期生產空間，公司遂於台南科學園區租賃廠房並闢設自動鋼瓶清洗線。
前驅物（Precursors）
前驅物（Precursors）指的是在化學反應或製造過程中，會轉化成另一種活性物質的初始物質。在半導體領域，特指應用於沉積薄膜的化學氣體或材料。前驅物是半導體製造的關鍵材料，其品質和純度直接影響到最終晶片的性能和良率。
前驅物產業
有機金屬前驅物（Organometallic Precursors）屬於半導體製程及新世代電子產業之關鍵材料，主要應用於化學氣相沉積（CVD）與原子層沉積（ALD） 製程，形成具功能性的金屬、氧化物或氮化物薄膜。CVD（化學氣相沉積） 和 ALD（原子層沉積）製程中使用的前驅物通常是金屬有機化合物，例如烷基金屬、羰基金屬、金屬鹵化物和金屬醯胺。這些前驅物在生產具有優異熱穩定性、高電導率和高耐腐蝕性等獨特性能的薄膜方面發揮著至關重要的作用，這些前驅物須經過精心設計和合成，以提供必要的化學反應。
全球新冠疫情雖對經濟造成衝擊，卻意外推動 CVD 與 ALD 薄膜前驅物市場需求超出行業預期。隨著疫情結束，市場復甦動能強勁，加上全球半導體技術正處於快速變革期，高 k 介電材料與化學氣相沉積及原子層沉積金屬前驅體作為關鍵基礎材料，其市場發展與技術創新已成為推動整個產業進步的重要力量。
根據 Business Research Insights 資料，2024 年全球 CVD 和 ALD 薄膜前驅物市場規模為 22 億美元，預計 2025 年將增至 24.4 億美元，維持強勁成長軌跡，到 2033 年將達到 55 億美元，2025 年至 2033 年的複合年增長率為 10.7%。市場驅動力主要來自三方面：汽車電子化需求爆發、消費性電子產品規格升級，以及物聯網設備快速普及。值得注意的是，前驅物市場正出現結構性轉變。除了傳統半導體應用外，新能源與航空航天領域對特殊薄膜的需求，正在形成新的成長曲線。
整體而言，由於先進節點的擴展、3D 設備的普及以及對原子級精準材料沉積的需求，ALD 和 CVD 前驅物市場正在快速擴張。隨著半導體製造在化學層面日益複雜，前驅物正逐漸成為性能、可靠性和製程創新的高價值賦能因素。展望未來，晶片效能的創新，正從過去單純依賴微影技術的「圖案微縮」，轉向與「材料創新」（其中前驅體分子設計是核心）共同驅動的模式。二者相輔相成，共同決定了先進晶片的最終效能。
原子層沈積 (ALD) 技術
原子層沈積 (Atomic Layer Deposition, ALD) 是一種可以將材料一層一層成長的薄膜製程技術，一般常見的 ALD 製程由四個步驟組成，以成長材料為例 (下圖一)，(a)首先將含有 A 成份的化學氣體(前驅物)與基板反應，(b)利用大量惰性氣體(例如氮氣、氬氣)將化學氣體移除，(c)投入含 B 成份的化學氣體(前驅物) 進行反應，(d)再次注入大量惰性氣體將剩餘的化學氣體移除，然後重複步驟 a。
藉由這四個步驟，含有 A 成份與 B 成份的化學氣體在整個製程過程中不會相互接觸，因此所有反應只會發生在基板表面，每一次循環的過程僅形成厚度為一層原子的薄膜，也因此讓每次鍍膜厚度的精確性達原子級(約 0.1 nm)的尺度，並具有極佳均勻性。也因為成長過程被侷限在基板表面，在具有結構的表面上也能得到很好的覆蓋率與均勻性。
ALD 藉由將材料一層一層成長在基板表面，雖然在成長速度上比傳統的物理氣相沈積 (Physical Vapor Deposition, PVD) 與化學氣相沈積 (Chemical Vapor Deposition, CVD)薄膜製程緩慢，但因 ALD 獨特的表面成長機制，使其不受表面結構影響，可以形成厚度均勻的薄膜(圖二)，同時因每一次循環僅形成為一個原子層厚度的薄膜，可以達到極為精準的膜厚控制。且 ALD 所需要的製程溫度遠低於 PVD 及 CVD，可以應用在一些無法承受高溫的基板材料。當元件發展逐步朝向尺寸微小化，結構複雜化的方向演進時，ALD 將逐步取代傳統 PVD、CVD 製程。
以圖二為例，(a) PVD 與 (b) CVD 均受限於材料源頭與目標的相對位置限制，無法達成均勻鍍膜，(c)ALD 藉由獨特的表面成長機制，可以不受結構限制長均勻薄膜。(d)用 ALD 在開口為 100 nm、深度 18 μm 的溝槽結構成長厚度為 8 nm 的薄膜，各個位置厚度誤差小於 1 nm。
半導體產業採用原子層沉積（ALD）技術是因為其獨特的原子級精確控制、高共形性覆蓋能力和材料多樣性，能滿足先進製程（例如 3nm、2nm 節點）對薄膜品質、尺寸縮減和高性能的需求。作為 ALD 技術核心材料的 ALD 前驅物，其純度、穩定性與反應活性直接決定薄膜品質與最終元件效能。隨著製程邁向 3nm 及更先進節點，對前驅物的純度（需達 6N 以上）、低溫製程適用性及新材料創新需求日益迫切。
理想的前驅物須具備多項關鍵特性。首先，它必須擁有足夠的揮發性與飽和蒸氣壓，以便以氣態形式導入反應器；並能快速且完整地吸附於基板，與表面的配位基進行交換反應。
在成膜過程中，前驅物的「自我限制」與「自我飽和」特性尤為重要，這有助於精準控制薄膜的厚度與化學組成。為成長高品質薄膜，材料須與基板具有良好的匹配性，並在複雜的高深寬比三維結構上，展現優異的階梯覆蓋率（StepCoverage），同時確保大面積的厚度均勻性與原子級平坦度。製程通常需在低溫下進行，以減少熱積累，若能在室溫下反應更為理想。此外，前驅物也應具備自組裝能力，從而實現多層膜的自主沉積。
除成膜性能外，前驅物還須滿足以下條件：
• 穩定性：不應自我分解，或對基板與既存薄膜造成蝕刻。
• 不溶性：不應溶入基板或薄膜中。
• 高純度與經濟性：在半導體先進製程中，純度須達六個九（6N）等級。
• 合成便利與環境友善：應易於合成與操作，並具備無毒特性，以符合環保要求。
常見的半導體前驅物，首先是高介電常數（High-K）的前驅物，例如金屬氧化物。這類材料常用於電晶體的閘極或電容等元件。常見實例包括使用三甲基鋁 （TMAl）成長氧化鋁，以及使用 AZM 成長氧化鉿、ALM 成長氮化鋁等，均屬於高介電常數材料。
其次，是低介電常數（Low-K）的前驅物。一般氧化物的介電常數約為 4，而介電常數約為 3 以下的材料稱為 Low-K，若小於 3 至 2.2 則稱為超低介電常數 （ultra low-k）。常用的前驅物包括環硼氮烷、三甲基氨硼烷（TDMAB）、4-甲基矽 烷（4MS）、3-甲基矽烷（3MS）、八甲基環四矽氧烷（OMCAT）等。
第三類是金屬薄膜與阻擋層使用的前驅物，這類材料通常較為緻密，多為金屬類，例如鈦、鉭、鉿、鎳、鎢、鑭、鋁、銅。
第四類是低溫前驅物，例如用於成長氮化矽的三甲矽烷基胺（TSA），因其能自主合成並純化，技術難度較高。其他實例包括用於成長氮化矽的二矽烷（DIS）、用於成長氧化矽的雙二乙氨基矽烷（SAM24）或 DBEAS 等。這類前驅物能在低溫下成長薄膜，隨著先進製程對層數要求越來越高，低溫製程能確保先前成長的薄膜不被後續製程破壞，因此三甲基矽烷在先進製程中顯得尤為重要。
觀察有機金屬前驅物之產品發展，可歸納出幾項明確趨勢。首先，純度要求不斷提升，先進製程普遍要求 6N 乃至 7N 之超高純度，對金屬雜質、氧、碳及鹵素含量之控制日趨嚴格，使得純化與分析技術成為核心競爭門檻。Global Information, Inc. (GII) 報告中提到，環境和安全法規正在推動向更綠色的前驅化學（更低毒性、更低蒸氣壓、更高沉積效率）的轉變。供應商正在開發傳統前驅物的低危害替代品，這些替代品不含鹵素、不含氟，並符合無塵室安全通訊協定和綠色製造目標。此趨勢與全球對超高純度與可追溯性的嚴苛標準相一致，任何污染都將直接衝擊元件效能。
其次，為因應多層化與三維化之元件結構，低溫製程前驅物已成為研發重點。此類低溫前驅物對於實現複雜的多層堆疊與先進封裝結構至關重要。
再者，產品線呈現功能多元化與材料創新。除了傳統之三族、五族前驅物用於化合物半導體，市場對高介電常數材料（如鉿、鋯前驅物）、金屬導線阻擋層（如鈦、鉭前驅物）以及低介電常數與超低介電常數材料（如各類矽氧烷前驅物）的需求日益殷切。前驅物配方的創新正朝著為電漿增強、低溫或選擇性沉積等特定應用進行客製化的方向發展。
半導體產業概況
2025 年全球最大半導體製造廠台積電於北美技術研討會中，明確傳達了一個訊息：未來的競爭關鍵在於「系統級」的創新–即如何將先進的邏輯晶片、記憶體和其他組件透過先進封裝技術高效整合。為此，台積電提出了從 A16 製程到 3D IC 封裝的全面解決方案。
研討會中台積電亦披露了其將通過 N2（2025 量產）、A16（2026 量產） 和 A14（2028 量產）等先進製程持續引領半導體創新，結合 3D Fabric 封裝技術（CoWoS / SoIC / SoW），實現晶片性能與整合度突破，同時佈局 AR、人形機器人等新興領域，鞏固其在 AI 算力基礎設施中的核心地位之營運計畫。
而根據 Counterpoint Research 的數據，估計 2025 年全球晶圓代工市場中，7nm 及以下先進節點將產生超過 56% 的總代工收入，這其中 3nm 和 5/4nm 製程貢獻巨大，分別佔比約 18%及 27%，估計分別產生 300 億美元和 400 億美元的產值，標誌著產業尖端技術產量的急劇增長。
這項調整的背後，是人工智慧智慧型手機、支援人工智慧的 PC 的 NPU（神經處理單元）的持續投資，以及企業和邊緣運算領域 ASIC 和 GPU 的日益普及。 這些領域對更高的電晶體密度和能源效率提出了更高的要求，而這些優勢只有在最先進的節點上才能實現。
此外，Counterpoint 更有分析師指出，儘管 2nm 製程預計僅佔 2025 年營收的 1%，但預計到2027 年，受強大的人工智慧和「從雲端到邊緣」運算工作負載的推動，2nm 製程的佔比將超過 10%。
無獨有偶的，根據另一篇出自於 Bank of America 的分析，若以台積電的技術路線圖和擴展的技術堆棧，從數據中心到邊緣 AI，將支撐半導體需求可能在 2030 年前翻倍，達到 1 萬億美元的市場規模。從市場結構的變化來看，HPC 和 AI 預計將佔 2030 年全球半導體市場的 45%，成為主導應用平台。相比之下，智慧手機的佔比將降至 25%，汽車電子為 15%，物聯網為 10%，其他領域僅佔 5%。這一轉變清楚表明，半導體市場正從以移動設備需求為中心，轉向以 AI 和高吞吐量計算工作負載為核心的創新驅動模式。
從微米(μm)級到奈米(nm)級，再到即將來臨的埃米(Å)，晶圓代工廠與晶片設計公司圍繞著先進製程展開了一場又一場的競爭。每一次工藝節點的突破，都意味著行業格局的重新洗牌。2nm 已不僅僅是一個工藝節點，更多新技術的導入，讓這一節點有望成為 7nm 之後最為重要的分界線，跨過去就能坐擁更大的市場，已然成為大家的共識。
在當今智慧型手機、AI 晶片、高效能運算等領域競爭日趨白熱化的市場環境下，技術領先往往意味著市佔率和利潤空間的決定性優勢。面對競爭對手可能搶佔先機的威脅，以及消費者對更高效能產品的不斷追求，越來越多的 Fabless 廠商開始摒棄過去的保守策略，轉而採取更加激進的技術導入態度。
隨著摩爾定律推進，半導體元件尺寸縮小至 3nm 和 2nm 節點，傳統 SiO₂ 閘極介電層和物理氣相沉積（PVD）技術無法滿足漏電流控制和均勻性要求。國家實驗研究院網站撰文淺談原子層沉積（ALD）技術：隨著技術演進，元件尺寸越來越小、結構越來越複雜，傳統薄膜製程技術 (PVD，CVD) 漸漸無法滿足這些需求。原子層沈積技術藉由表面一層一層成長的獨特機制，具有高度均勻性、精準厚度控制、高階梯覆蓋率等特性，克服傳統製程技術所遭遇的困難。
產業上、中、下游之關聯性
上游主要為基礎原料供應，包括高純度金屬、有機配體及特殊氣體等，其品質直接影響中游合成產品之純度與性能。前驅體化學與輸送系統的持續演進，例如定制配體設計與超高純度儲存容器技術，已成為滿足先進沉積要求的關鍵，凸顯上游技術與中游製造的深度連結。
宇川精材為處於中游，專注於前驅物之研發、合成、純化、分析檢測與分裝。 不僅具備自主合成如三甲基鋁與三矽烷基胺等關鍵材料之能力，更建立了通過 TAF認證之超微量分析實驗室，能檢測高達31種元素，精度達0.1 ppb等級，確保產品符合半導體級之嚴苛規範。
此外，中游亦延伸至鋼瓶之清洗、檢驗、再充填與資產管理，形成「材料—包裝—服務」一體化之營運模式，此為確保化學品運輸安全、避免交叉污染並維持供應穩定之關鍵，直接回應了下游客戶對供應鏈可靠性與產品一致性的高度要求。
下游應用市場廣泛且技術導向強烈，可區分為積體電路晶片、平板顯示器、太陽能電池等。在積體電路領域，終端客戶為晶圓代工廠與記憶體製造商，應用於先進邏輯製程、高深寬比之記憶體結構以及先進封裝。在化合物半導體部分，則服務於磊晶廠，應用範圍涵蓋發光二極體、垂直腔面發射雷射於 3D 感測之應用、以及用於 5G 通訊之砷化鎵功率放大器與氮化鎵高頻高功率元件。
此緊密的產業鏈關聯，使得中游材料商必須與下游客戶進行共同研發，針對特定製程問題提供客製化之材料解決方案，形成價值共創之生態體系。
宇川精材，是一家半導體高純度ALD/CVD有機金屬前驅物公司，主營高純度有機金屬前驅物產品之研發、製造及銷售，可提供從材料的合成、純化、分裝、分析、倉儲、運輸，乃至於鋼瓶回收清洗、安全操作教育訓練等全方位的服務。2025年營收有1.3億，以2025年1-11月為例，公 司產品應用以半導體應用佔66%，化合物半導體應用佔19%，光電應用佔4%，其他應用佔5%，勞務收入佔4%，其他佔2%。因宇川精材營收尚未達經濟規模，目前公司持續虧損中。2024年宇川精材銷售以內銷佔93.28%；外銷佔6.72%，公司研發費用佔營業收入比例為56.27%。台積電佔公司營收比重為在114 年上半年度為53.74%。
競爭
當前全球 ALD 前驅物市場由少數國際大廠主導，呈現高度集中的寡佔格局，但區域性廠商正透過政策支持與技術突破急起直追。在地緣政治緊張與疫情衝擊下，半導體製造商為確保供應穩定，正積極推動供應鏈的「雙源化」與 「本地化」。此趨勢為區域性供應商創造了前所未有的市場機遇，促使前驅物供應鏈朝向多元化發展。台灣本土廠商逐步開發自主產品，補強進口依賴，但產品需經長期驗證，短期供給仍以國際廠商為主。
市場佔有率
根據國際市場研究機構統計，2023 年全球 ALD/CVD 前驅物市場規模約為 25 億美元，並預估至 2030 年將達到 45 億美元，年複合成長率（CAGR）約 8%~10%。有機金屬與 High-k/金屬前驅物長期由少數跨國材料商主導，主要包括 Merck KGaA（含前 AZ 電子）、Air Liquide、Air Products（含 Versum）、Linde（前 Praxair）、Dow 等；屬高技術門檻加長認證週期之寡佔市場。
台灣雖然尚屬新興供應國，但隨著台灣半導體產業在全球的重要性日益提升，台灣在地廠商逐步獲得晶圓大廠採認與導入，正逐步提升市場能見度。宇川精材專注於有機金屬前驅物研發與量產，憑藉在地供應優勢，已成功切入部分先進製程供應鏈，未來市佔率有望進一步提升。
另外，台廠Nanmat南美特也是致力於發展半導體化學氣相沉積材料的本土公司，專業研發及製造各種先進 CVD/ALD (Chemical Vapor Deposition /Atomic Layer Deposition )化學氣相沉積材料，也是全球少數能提供從前段﹝合成，純化，分析﹞製程整合至後段﹝裝填包裝，容器製造，技術服務﹞的高科技先進材料公司。
非價格考量
半導體材料攸關產品良率，產品價格並非是客戶的主要考量，但廠商的供貨穩定性、技術能力及服務可及性，對客戶影響重大。
銷貨集中
宇川精材114 年上半年度第一大客戶銷貨金額佔總銷貨淨額53.74%，銷售對象集中於台積電，主要係因 HPC、AI 等終端應用的推廣，使得全球半導體先進製程產能供不應求，與此同時則因疫情、地緣政治衝突、美中貿易戰導致的關稅壁壘及技術封鎖等一連串因素，驅使客戶強化了供應鏈短鍊化的需求，使宇川精材產品之需求持續攀升，產生銷貨集中之情形。
市場未來之供需狀況與成長性
A.需求面
(A)先進製程推進：
晶圓代工廠持續導入 3 奈米以下製程及先進封裝技術（CoWoS、Chiplet、HBM 堆疊記憶體），對於高純度、有機金屬前驅物的需求不斷增加。
(B)AI/HPC 與 HBM 快速擴張：
研究預期 HBM 將於 2030 年前後市佔 DRAM >50% 的市佔，代表先進封裝與堆疊結構大幅擴張，對 ALD/CVD 前驅物 （如阻擋/黏著/介電/金屬導體薄膜）需求持續提升。
(C)3D NAND 層數與高階邏輯節點：
3D NAND 已邁向 200 層以上世代；邏輯製程往 GAA/CFET 與先進封裝演進，ALD 工步滲透率提高，前驅物單顆（或每晶圓）用量上升。
B. 供給面
(A)全球供應來源高度集中，且製程涉及專利技術，形成供給瓶頸。
(B)台灣本土廠商逐步開發自主產品，補強進口依賴，但產品需經長期驗證，短期供給仍以國際廠商為主。
台灣缺乏相關領域人才
過去因半導體材料供應多為國際大廠所掌控，也使得國內雖然化工產業相對完整，但對於先進半導體材料領域人才，多仍屬於科研單位所用，具備產業相關經驗之人才較為缺乏。
國產替代契機
全球半導體材料市場長期被國際化工大廠所壟斷，例如：美商杜邦、英特格(Entegris)、歐洲有巴斯夫(BASF)、默克(Merck)、日廠商如：Resonac(前身為日立化成與 Showa Denko)、信越化學(Shin-Etsu Chemical)、住友電木 (Sumitomo Bakelite)、韓廠商如：Hansol Chemicals 等公司。
以先進製程使用的光阻液為例，日商全球市佔超過 8 成，台灣業者即使努力送樣，也難以跨入供應鏈。
隨著先進製程節點推進及高效能運算、AI、車用電子等終端應用興起，半導體材料需求持續增加。過去高純度前驅物市場長期由日、美外商壟斷，國內供應比例偏低。近年在政府推動供應鏈在地化政策及國內晶圓代工廠支持下，宇川精材產品已逐步實現國產替代，市場滲透率穩定提升。宇川精材廠區位於南科園區，鄰近主要晶圓代工廠與材料供應商，具備即時服務與快速回饋之地利條件，有助縮短客戶導入時程與物流週期，提升供應鏈穩定性。
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