CN100528384C - 液晶显示屏电化学清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶显示屏电化学清洗方法，旨在提供一种利用金刚石膜与清洗剂相结合能够达到较好的清洗效果，而且工艺简单，操作方便，使用寿命长，满足环保要求的液晶显示屏的清洗方法。该方法包括下述步骤：金刚石膜配合清洗剂清洗；清洗剂清洗；金刚石膜清洗；两次水超声漂洗；喷淋；烘干得到高洁净的液晶显示屏。所述清洗剂按体积百分比由下述组分组成：胺碱30%～45%，非离子表面活性剂1%～5%，余量的水。该清洗方法中的金刚石膜结构，可以根据电流控制氧化强度，而且不依赖超声作用，不需要加温。清洗剂为水溶性清洗剂，不但能够去除残留在晶片表面上的有机污染物，还能够去除表面的颗粒或金属离子等污染物。
Description
技术领域
本发明属于电子行业清洗领域，特别涉及一种适用于液晶显示屏的电化学清洗方法。
背景技术
随着微电子技术的发展，市场对各种电子产品的需求量也越来越大。目前，以液晶显示器(LCD)为代表的各种平板显示器已经得到了迅速发展，二十一世纪将是新型平板显示技术大发展的时代。液晶是一种液态晶体，它是棒状拄型对称的分子，具有强电偶极矩和容易极化的化学团构成，呈现为各向异性的液体。液晶显示具有低电压、功耗小等特点，适合与互补型金属氧化物半导体晶体管(CMOS)集成电路相匹配，因此可用化学电池做电源，用在各种便携式的显示器上。液晶的显示体本身不发光，而是通过调制外界光的被动式显示，因此不会刺激眼睛，不容易产生疲劳，而且辐射低、对人没有危害，目前平板显示器中液晶显示器的产值占到87％。液晶显示屏生产过程中灌注好液晶后，要求对于封口周围和夹缝中残留的液晶进行清洗，不但要清洗去除残留的液晶还要去除颗粒、有机物和金属离子等各种污染物，并且不能破坏电极和封口胶。因此清洗是液晶显示屏生产过程中的一道关键工艺。清洗效果直接影响液晶显示器的可靠性和成品率。
液晶盒上残留的污染物主要包括有残留液晶、玻璃屑、指印以及其他粉尘颗粒物等。目前液晶显示器清洗工艺存在两大难以解决的问题：一是残留在夹缝中的液晶和污染物难以彻底去除；二是目前所选用的清洗剂必须满足环保要求。
现有的液晶显示屏清洗剂主要分为半水基清洗剂和水基清洗剂两种。半水基清洗剂采用两步清洗法，首先利用溶剂型清洗剂溶解残留在液晶显示屏表面和狭缝中的液晶，然后再采用水基型清洗剂去除残留在液晶显示屏表面和狭缝中的溶剂型清洗剂和颗粒、指纹等污染。半水基清洗方式中溶剂型清洗剂，存在破坏臭氧层、不满足环保要求、易燃烧、成本高、操作危险等问题，同时在第二步水基清洗剂清洗过程中，往往难以将残留在液晶显示屏表面和狭缝中的溶剂型清洗剂完全去除，清洗后表面存在絮状污染。水基清洗方法是采用水溶性清洗剂，利用乳化、分解的作用配合超声波去除液晶显示屏表面及狭缝中残留的液晶和其他污染物。这种水基型清洗方法，存在一些不足：首先，水基型清洗剂对超声作用依赖性强，往往不能完全去除液晶显示屏狭缝中残留的液晶，而且水基型清洗剂持久能力较差，随着清洗时间的增加清洗效果不断下降。另外，其残液处理和残留试剂排放也存在大量环保问题。
单纯的清洗剂清洗还存在下述问题：
一是单纯的清洗剂清洗往往需要在清洗中加入氧化剂，如双氧水，氧化剂在溶液中有一定的溶解度，当液晶含量较多时氧化强度不足，会造成清洗不彻底，清洗后液晶显示屏狭缝中残留液晶。
二是氧化剂在溶液中具有一定的寿命，随着清洗的进行，溶液的氧化能力会随之下降，造成清洗剂持久力差。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种利用金刚石膜与清洗剂相结合能够达到较好的清洗效果，而且工艺简单，操作方便，使用寿命长，满足环保要求的液晶显示屏清洗方法。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明的利用金刚石膜电化学作用去除液晶显示屏表面和狭缝中污染物的清洗方法，它是由能够起到氧化分解液晶作用的金刚石膜结构合和能够起到电解质作用，并且能够去除液晶片表面残留物质的清洗剂共同组成。金刚石膜结构利用金刚石膜作阳极，石墨作阴极，两极之间加入电解质，那么在阳极就会产生大量的自由氢氧基(·OH)、自由氧基(·O)及其衍生物过氧化氢、臭氧和氧气，然后通过控制电流来控制其浓度。其中清洗剂由多种表面活性剂和胺碱组成。该方法包括下述步骤：
(1)金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入清洗剂并加入8～15倍水作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，室温清洗大约5～10分钟。上述清洗剂按体积百分比由下述组分组成：胺碱30％～45％，非离子表面活性剂1％～5％，余量的水。这一步主要是利用金刚石膜在电压电流作用下产生的氢氧自由基、氧自由基、臭氧、氧分子和过氧化氢等氧化剂，对液晶显示屏表面及狭缝中残留液晶进行氧化分解，使其脱离液晶显示屏。
(2)清洗剂清洗：将清洗剂中加入8～15倍水放入第二槽中，并加热到50～60℃，将液晶显示屏花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗大约5～10分钟。上述清洗剂按体积百分比由下述组分组成：胺碱30％～45％，非离子表面活性剂1％～5％，余量的水。这一步的主要作用是利用清洗剂降低表面张力和增强质量传递的作用，使氧化分解后的液晶及时脱离液晶显示屏，同时去除颗粒和手印等污染物。
(3)金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入水作为电解质，将液晶显示屏花篮从第二槽中取出，放入第三槽，室温清洗大约5～10分钟。这一步的主要作用是利用金刚石膜在电压和电流作用下产生的氧化作用，去除残留在晶片表面的液晶和清洗剂，使得液晶显示屏表面和狭缝中不再存在任何污染物。
(4)水超声漂洗：将水放入第四槽中，加热到50～60℃，将液晶显示器花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗大约5～10分钟。这一步的主要作用是清洗液晶显示屏表面和狭缝中残留的各种物质，液晶显示屏在经过金刚石膜电化学作用和清洗剂清洗后会残留反应产物和清洗剂，利用水超声作用进行漂洗，达到彻底去除液晶显示屏表面和狭缝中各种残留的目的。
(5)水超声漂洗：将水放入第五槽，加热到50～60℃，将液晶显示器花篮从第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗大约5～10分钟。这一步的主要作用是清洗液晶显示屏表面和狭缝中残留的各种物质，液晶显示屏在经过金刚石膜电化学作用和清洗剂清洗后会残留反应产物和清洗剂，利用去离子水超声作用进行漂洗，达到彻底去除液晶显示屏表面和狭缝中各种残留的目的。
(6)喷淋：用温度为50～60℃的去离子水对液晶显示屏进行喷淋，去掉表面的各种残留。一般时间为2～5分钟。这一步的主要作用是用纯净的水再次漂洗，喷淋过程中去掉晶片表面残留的各种物质。
(7)烘干：用热风或红外进行烘干，一般时间为3～5分钟。这一步的主要作用是去除在清洗和喷淋后表面附着的水，达到彻底清洗的目的，得到高洁净的液晶显示屏。
上述清洗方法中所使用的清洗剂中，表面活性剂可以采用聚氧乙烯系非离子表面活性剂或多元醇酯类非离子表面活性剂。聚氧乙烯系非离表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯脂肪醇和聚氧乙烯酯。胺碱为多羟多胺和醇胺。水包括去离子水和蒸馏水，去离子水的电阻率为15～18兆时为最佳，去离子水电阻率为10～15兆时效果较为理想，要求不高时可使用10兆以下的去离子水或蒸馏水。
胺碱作为pH值调节剂，氢氧根在溶液中缓慢释放，起到均匀腐蚀的作用，并且根据结构相似相溶原理，可以将酯类分解成可溶于水的酸和醇，能够去除一部分有机污染物，并且具有络合作用，能够去除颗粒和金属离子污染。
非离子表面活性剂降低溶液的表面张力，增强渗透能力，使清洗剂能够全面铺展在液晶显示器的表面及夹缝中，其亲水基和憎水基相互配合，能够将吸附在液晶显示表面及夹缝中污染物托起，并且在表面形成保护层，防止污染物二次吸附。
为了达到最佳的清洗效果，通过实验得到，金刚石膜两极的电压控制在15V左右，电流在30A～60A之间。
本发明的工作原理在于：采用金刚石膜电化学作用和水溶性清洗剂配合使用。金刚石膜结构能够产生浓度很高的自由氢氧基、自由氧基、过氧化氢、臭氧和氧气等多种氧化剂，对液晶起到很好的氧化分解作用。水溶性清洗剂完全溶解于水，能够充当金刚石膜电化学作用的电解质，同时能够去除残留在液晶显示屏表面和狭缝中的各种污染物。在此基础上后续的金刚石膜单独清洗和超声水洗过程能够将残留在晶片上的清洗剂和其他残留物去除。再通过喷淋和烘干得到洁净的液晶显示屏。
在清洗剂中加入胺碱，根据结构相似相溶原理能够溶解有机物，胺碱在水溶液中氢氧根缓慢电离，随着清洗的进行，氢氧根有一定的消耗，但是胺碱具有很好的缓冲作用，能够不断补充氢氧根，保证清洗的一致性。而且可以同时作为pH值调制剂、络合剂、缓蚀剂、分散剂、助氧剂实现了一剂多用。清洗剂中采用特选的非离子表面活性剂能够降低表面张力，使得清洗剂能够很好地作用到液晶显示屏的狭缝中，彻底去除狭缝中残留的液晶。
胺碱和非离子表面活性剂能够相互配合，表面活性剂具有铺展作用能够保证有机碱的氢氧根在溶液中均匀作用，保证清洗的一致性好，同时表面活性剂的强渗透作用能够使得胺碱的氢氧根渗透到液晶显示屏的狭缝合污染物和液晶屏之间，使污染物脱离表面，达到去除的目的。为了得到最佳的清洗效果可以优先选用聚氧乙烯类表面活性剂，胺碱和聚氧乙烯类表面活性剂相互配合能够达到更好的清洗效果。
该清洗方法中的金刚石膜结构，可以根据电流控制氧化强度，而且不依赖超声作用，不需要加温。清洗剂为水溶性清洗剂，不但能够去除残留在晶片表面上的有机污染物，还能够去除表面的颗粒或金属离子等污染物。
本发明的优越性在于：
1、本发明的清洗方法利用金刚石膜电化学作用所产生的多种强氧化剂能够迅速分解液晶，使之脱离表面。
2、根据阳极和阴极之间的电压可以控制金刚石膜电化学作用的强弱，而且在外加电压的条件下能够长久保持稳定的氧化能力，既实现了清洗剂的循环应用，又降低了成本。
3、清洗剂中加入了特选的表面活性剂，能够降低清洗剂的表面张力，增强清洗剂的渗透性，对液晶显示屏有很好的清洗效果。
4、清洗剂中选用的化学试剂，不污染环境，不易燃烧，属于非破坏臭氧层物质，满足环保要求。
5、清洗剂中选用胺碱，能够提高清洗剂均匀腐蚀蚀的性质，保证清洗的一致性。
6、清洗剂中的胺碱属于有机物，能够根据结构相似相溶原理，能够溶解有机污染物。
7、清洗剂中的胺碱也能够降低溶液中的表面张力。
8、清洗剂中选用的表面活性剂和渗透剂能够很好得降低清洗剂的表面张力、同时具有水溶性好、渗透力强、无污染等优点。
9、清洗剂中的表面活性剂能够增强质量传递，保证清洗的均匀性，能够降低晶片表面粗糙度。
10、本发明的清洗方法工艺简单，操作方便。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明详细说明。
实施例1
按体积百分比取胺碱为三乙醇胺30％，非离子表面活性剂为环氧乙烷和高级脂肪醇的缩合物(JFC)1％，18兆去离子水69％，混合均匀制成清洗剂备用。
金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入上述清洗剂并加入8倍18兆去离子水作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，两极的电压控制在10V，电流在30A，室温清洗大约5分钟。
清洗剂清洗：将上述清洗剂中加入8倍18兆去离子水放入第二槽中，并加热到50℃，将液晶显示屏花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗大约5分钟。
金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入18兆去离子水作为电解质，将液晶显示屏花篮从第二槽中取出，放入第三槽，两极的电压控制在10V，电流在30A，室温清洗大约5分钟。
水超声漂洗：将18兆去离子水放入第四槽中，加热到60℃，将液晶显示器花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗大约5分钟。
水超声漂洗：将18兆去离子水放入第五槽，加热到60℃，将液晶显示器花篮从第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗大约5分钟。
喷淋：用温度为60℃的18兆去离子水对液晶显示屏进行喷淋，时间为2分钟。
烘干：用热风进行烘干，时间为3分钟。
采用上述清洗方法清洗的液晶显示屏经检验，达到了利用分光光度计检测基本不存在有机污染物；利用光学显微镜观察，不存在颗粒；产品合格率达到97％以上，得到洁净的液晶显示屏。
实施例2
按体积百分比取胺碱为四羟基乙二胺40％，非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚5％，15兆去离子水55％，混合均匀制成清洗剂备用。
金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入上述清洗剂并加入15倍15兆去离子水作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，两极的电压控制在15V，电流在60A，室温清洗大约10分钟。
清洗剂清洗：将上述清洗剂中加入15倍15兆去离子水放入第二槽中，并加热到50℃，将液晶显示屏花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗大约10分钟。
金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入15兆去离子水作为电解质，将液晶显示屏花篮从第二槽中取出，放入第三槽，两极的电压控制在15V，电流在60A，室温清洗大约10分钟。
水超声漂洗：将15兆去离子水放入第四槽中，加热到50℃，将液晶显示器花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗大约10分钟。
水超声漂洗：将15兆去离子水放入第五槽，加热到50℃，将液晶显示器花篮从第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗大约10分钟。
喷淋：用温度为50℃的15兆去离子水对液晶显示屏进行喷淋，时间为5分钟。
烘干：用红外进行烘干，时间为5分钟。
采用上述清洗方法清洗的液晶显示屏经检验，达到了利用分光光度计检测基本不存在有机污染物；利用光学显微镜观察，不存在颗粒；产品合格率达到96％以上，得到洁净的液晶显示屏。
实施例3
按体积百分比取胺碱为二乙醇胺35％，非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚3％，10兆去离子水60％，混合均匀制成清洗剂备用。
金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入上述清洗剂并加入10倍10兆去离子作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，两极的电压控制在10V，电流在40A，室温清洗大约6分钟。
清洗剂清洗：将上述清洗剂中加入10倍10兆去离子放入第二槽中，并加热到55℃，将液晶显示屏花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗大约6分钟。
金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入10兆去离子作为电解质，将液晶显示屏花篮从第二槽中取出，放入第三槽，两极的电压控制在10V，电流在40A，室温清洗大约6分钟。
水超声漂洗：将10兆去离子放入第四槽中，加热到55℃，将液晶显示器花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗大约7分钟。
水超声漂洗：将10兆去离子放入第五槽，加热到60℃，将液晶显示器花篮从第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗大约7分钟。
喷淋：用温度为55℃的10兆去离子对液晶显示屏进行喷淋，时间为4分钟。
烘干：用红外进行烘干，时间为4分钟，得到洁净的液晶显示屏。
实施例4
按体积百分比取胺碱为二羟基乙二胺33％，非离子表面活性剂平平加0-20 2％，蒸馏水65％，混合均匀制成清洗剂备用。
金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入上述清洗剂并加入12倍蒸馏水作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，两极的电压控制在15V，电流在45A，室温清洗大约8分钟。
清洗剂清洗：将上述清洗剂中加入12倍蒸馏水放入第二槽中，并加热到55℃，将液晶显示屏花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗大约8分钟。
金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入蒸馏水作为电解质，将液晶显示屏花篮从第二槽中取出，放入第三槽，两极的电压控制在15V，电流在45A，室温清洗大约8分钟。
水超声漂洗：将蒸馏水放入四槽第四槽中，加热到52℃，将液晶显示器花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗大约8分钟。
水超声漂洗：将蒸馏水放入第五槽，加热到58℃，将液晶显示器花篮从四槽第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗大约8分钟。
喷淋：用温度为57℃的蒸馏水对液晶显示屏进行喷淋，时间为4分钟。
烘干：用红外进行烘干，时间为5分钟。
采用上述清洗方法清洗的液晶显示屏经检验，达到了利用分光光度计检测基本不存在有机污染物；利用光学显微镜观察，不存在颗粒；产品合格率达到96％以上，得到洁净的液晶显示屏。
实施例5
按体积百分比取胺碱为六羟基乙二胺33％，非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚2％，蒸馏水65％，混合均匀制成清洗剂备用。
金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入上述清洗剂并加入12倍蒸馏水作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，两极的电压控制在15V，电流在50A，室温清洗大约9分钟。
清洗剂清洗：将上述清洗剂中加入12倍蒸馏水放入第二槽中，并加热到57℃，将液晶显示屏花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗大约9分钟。
金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入蒸馏水作为电解质，将液晶显示屏花篮从第二槽中取出，放入第三槽，两极的电压控制在15V，电流在50A，室温清洗大约9分钟。
水超声漂洗：将蒸馏水放入第四槽中，加热到57℃，将液晶显示器花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗大约9分钟。
水超声漂洗：将蒸馏水放入第五槽，加热到57℃，将液晶显示器花篮从第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗大约9分钟。
喷淋：用温度为57℃的蒸馏水对液晶显示屏进行喷淋，时间为4分钟。
烘干：用热风进行烘干，时间为4分钟
采用上述清洗方法清洗的液晶显示屏经检验，达到了利用分光光度计检测基本不存在有机污染物；利用光学显微镜观察，不存在颗粒；产品合格率达到96％以上，得到洁净的液晶显示屏。
实施例6
清洗方法与实施例1相同，其中的清洗剂按体积百分比的组成为：
胺碱为单乙醇胺40％，非离子表面活性剂为聚氧乙烯系非离子表面活性剂中的硬酯基聚氧乙烯醚2％，8兆去离子水58％，混合均匀制成清洗剂。
实施例7
清洗方法与实施例1相同，其中的清洗剂按体积百分比的组成为：
胺碱为椰子油二乙醇酰胺33％，非离子表面活性剂为聚氧乙烯酯类中的月桂酸丙二醇酯2％，18兆去离子水65％，混合均匀制成清洗剂。
实施例8
清洗方法与实施例1相同，其中的清洗剂按体积百分比的组成为：
胺碱为癸二酸三乙醇胺33％，非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类中的十三烷基聚氧乙烯醚2％，8兆去离子水，混合均匀制成清洗剂。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种液晶显示屏电化学清洗方法进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围之内。
Claims (5)
1、一种液晶显示屏电化学清洗方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)金刚石膜配合清洗剂清洗：在第一槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入清洗剂并加入8～15倍水作为电解质，将液晶显示屏装入花篮，浸泡在其中，室温清洗5～10分钟；所述清洗剂按体积百分比由下述组分组成：胺碱30％～45％，非离子表面活性剂1％～5％，余量的水；
(2)清洗剂清洗：将清洗剂中加入8～15倍水放入第二槽中，并加热到50～60℃，将装有液晶显示屏的花篮从第一槽中取出，放入第二槽，配合超声波作用清洗5～10分钟；所述清洗剂按体积百分比由下述组分组成：胺碱30％～45％，非离子表面活性剂1％～5％，余量的水；
(3)金刚石膜清洗：在第三槽中，以金刚石膜为阳极，石墨为阴极，两极之间加入水作为电解质，将装有液晶显示屏的花篮从第二槽中取出，放入第三槽，室温清洗5～10分钟；
(4)水超声漂洗：将水放入第四槽中，加热到50～60℃，将装有液晶显示屏的花篮从第三槽中取出，放入第四槽，进行超声漂洗5～10分钟；
(5)水超声漂洗：将水放入第五槽，加热到50～60℃，将装有液晶显示屏的花篮从第四槽中取出，放入第五槽，进行超声漂洗5～10分钟；
(6)喷淋：用温度为50～60℃的水对液晶显示屏进行喷淋；
(7)烘干。
2、根据权利要求1所述的液晶显示屏电化学清洗方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为环氧乙烷和高级脂肪醇的缩合物(JFC)、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、平平加O-20、月桂醇聚氧乙烯醚、硬酯基聚氧乙烯醚、月桂酸丙二醇酯、十三烷基聚氧乙烯醚中的任一种。
3、根据权利要求1所述的液晶显示屏电化学清洗方法，其特征在于，所述胺碱为多羟多胺和醇胺。
4、根据权利要求1所述的液晶显示屏电化学清洗方法，其特征在于，烘干采用热风或红外烘干。
5、根据权利要求1所述的液晶显示屏电化学清洗方法，其特征在于，两极的电压控制在15V左右，电流在30A～60A之间。
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