CN101391502A - 复合防伪薄膜材料及其制造方法和应用该材料的防伪纸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合防伪薄膜材料及其制造方法和应用该材料的防伪纸,防伪薄膜材料至少包括基层、电磁功能防伪信息层和具有偏振效应的防伪层;电磁功能防伪信息层和具有偏振效应的防伪层分别设在基层的两侧面。防伪薄膜材料的制造方法包括以下步骤:a.选择一层或多层透明薄膜作为基层;b.将具有大巴克豪森电磁效应的非晶态合金材料采用磁控溅射的方式真空沉积在基层的一外表面,形成电磁功能防伪信息层;c.将具有偏振效应的光学变色油墨通过涂层的形式涂覆到基层的另一外表面,形成具有偏振效应的防伪层。该复合防伪薄膜材料和防伪纸同时具有电磁防伪特性和偏振薄膜的光学防伪特性,可定性或定量检测电磁防伪信息和呈现偏振效应来鉴别真伪。
Description
技术领域
本发明涉及提高钞票、有价证券、票据等防伪纸张安全性能的复合防伪薄膜材料及其制造方法和应用该材料的防伪纸。所述的薄膜防伪材料和防伪纸张上同时具备电磁功能防伪信息和可用于自检措施的偏振光学防伪特性,并且电磁功能防伪信息薄膜具有特定的图案或编码,提高了安全性能。
背景技术
薄膜功能材料在防伪方面的应用主要集中在两大具有光可变防伪功能的薄膜材料,其中具代表性的是生产OVI(Optical Variable Ink)光变油墨所需的OVP(Optical Variable Pigment)光变颜料,另外,带有光学防伪信息的全息防伪膜也可视为一种光学防伪薄膜。另外,光学变化元件也经常用于保证文件、纸币、信用卡、有价证券及类似物品的安全。偏振作用是可广泛应用于例如偏振光墨镜之类物品的一种光学效应,来自照明光源的光波不但是在垂直的或水平的平面上振动,而且可以在两者之间的所有平面上振动。偏振作用就是使光波限制为只在一个方向上,当让平面偏振光通过的第二偏振介质的偏振轴线垂直于第一偏振介质时,光线强度接近零。
通过在薄膜上以涂层的形式涂覆偏振光学防伪层,可以形成具有偏振光学效应的薄膜。
有的偏振薄膜本身具有偏振光学效应,并可以通过各种方法进行制造,在一种可能的方法中,可以在制造过程中沿着某一个方向对由透明塑料制成的基膜进行拉伸,从而使塑料薄膜内的晶体或分子的对正和方向产生差异。
在公开号WO9815418的专利文献中,公开了在防伪票据内采用了与澳大利亚专利AU-A-87665/82中相同的透明窗口来作为一种用于对位于该票据另外位置上的或位于另一个防伪票据上的防伪装置进行检验、加强或光学变化的装置。当防伪票据被弯曲、折叠或扭转时对防伪装置进行检验或检查。
在防伪材料中增加磁性是提高防伪材料和其应用载体安全性能的有效措施。例如,对于如纸币一类的防伪物应用了磁性安全线。
在日本专利JP2006060025中描述了通过交流射频磁控溅射等方法在柔性聚合物基材上制备一种非晶薄膜材料,该薄膜材料主要为类似Co、Fe、Ni、Zr、Ta、Cr组分的六元合金。该非晶薄膜可以通过频谱分析方法来鉴别防伪材料的真伪。在日本专利JP2005232618中描述了通过真空成膜技术在柔性聚合物基材上制备一种包含两层不同的金属或稀土元素构成的或不同的金属或稀土元素构成的比例薄膜层的材料,其金属或稀土元素主要由类似Fe、Co、Ni组成,通过检测由两层不同磁性薄膜材料叠加形成的特殊不规则信号来鉴别材料的真伪。
发明内容
本发明是为了提供一种电磁功能防伪信息特征更具有隐蔽性、加大伪造难度、和提高使用安全性的将电磁功能防伪信息特征和偏振薄膜的光学防伪特性进行复合的一种复合防伪薄膜材料及其制造方法和应用该材料的防伪纸。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种防伪薄膜材料,其特点是,包括基层、电磁功能防伪信息层、和具有偏振效应的防伪层;
所述的电磁功能防伪信息层和具有偏振效应的防伪层分别设在所述基层的两侧。
上述防伪薄膜材料,其中,还包括一第一保护层和一第二保护层,所述第一保护层设在电磁功能防伪信息层外表面,所述第二保护层设在偏振光学防伪层外表面。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的保护层由透明材料构成。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的基层由一层透明薄膜构成。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的基层由多层相同材料的透明薄膜层叠连接形成。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的基层由多层不同材料的透明薄膜层叠连接形成。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的透明薄膜包括聚酯类膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、乙烯氯化物膜、以及纤维素膜。
上述防伪薄膜材料,为一种具有非晶态组织结构的薄膜防伪功能材料,其薄膜的元素组成满足下式.
[CoxFe(1-x)]m[ZryHf(1-y)]h[NbzTa(1-z)]bAaRr,
式中各下角标数字代表原子比例,其数值满足:原子总数m+h+b+r+a=100;且,x=0-1,y=0-1,z=0-1,96≥m≥75,0<h≤20,0<b≤20,a=0-12,0<r≤4。
A选自Mo、Ni、Ru、Pd、Pt、Ti中的一种或者多种金属元素组合;R为一种或多种稀土元素组合。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的薄膜防伪功能材料厚度为20-300nm。
上述防伪薄膜材料,其中,该薄膜防伪功能材料具有软磁特征,此外,在膜面内具有可实现机读防伪检测的平面内磁各向异性特征,在膜面内沿其易磁化方向上具有大巴克豪森效应,而在膜面内与易轴方向垂直的方向上的大巴克豪森效应显著减弱或不能检测到信号。
上述防伪薄膜材料,其中,所述的具有偏振效应的防伪层由具有偏振效应的光学变色油墨构成。
一种防伪薄膜材料的制造方法,其特点是,包括以下步骤:
a.选择一层透明薄膜或多层透明薄膜相互层叠作为基层;对所述基层进行表面处理,使沉积在该基层表面的其它材料附着牢固;
b、将具有大巴克豪森电磁效应的非晶态合金材料采用磁控溅射的方式真空沉积在基层的一外表面,形成电磁功能防伪信息层;
c、将具有偏振效应的光学变色油墨通过涂层的形式涂覆到基层的另一外表面,形成具有偏振效应的防伪层。
上述防伪薄膜材料的制造方法,其中,b步骤所述的电磁功能防伪信息层包括图案或编码。
上述防伪薄膜材料的制造方法,其中,可以采用磁控溅射卷绕镀膜的方法,由于卷绕方向的张力,使该薄膜具有平面内磁各内异性,且其易磁化轴方向沿卷绕方向。或者在靶室之间的隔板顶部顺次放置永磁体,施加沿卷绕方向的定向磁场,使该薄膜具有平面内磁各内异性。
上述防伪薄膜材料的制造方法,其中还包括步骤d、在所述的电磁功能防伪信息层外表面和具有偏振效应的防伪层外表面分别形成有保护层。
上述防伪薄膜材料的制造方法,其中,所述的保护层由透明材料构成。
上述防伪薄膜材料的制造方法,其中,所述的保护层材料选自环氧树脂类、纤维素和丙烯酸类的其中一种或几种的组合。
本发明还包括一种防伪纸,其特点是,应用了上述的防伪薄膜材料,所述的防伪薄膜材料设在防伪纸的表面或内部。
本发明复合防伪薄膜材料及其制造方法和应用该材料的防伪纸同时具备电磁功能防伪信息特征和偏振薄膜的光学防伪特性,并且电磁功能防伪信息薄膜具有特定的图案或编码,可实现大众防伪、机读防伪和专家防伪的三线防伪。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细描述以帮助本领域普通技术人员更加深刻领会本发明的特点和有益效果。
图1表示实施例之一防伪薄膜材料的横截面结构示意图。
图2表示本发明实施例之一防伪薄膜材料的电磁功能防伪信息层包含的图案或编码的平面示意图。其中a是电磁功能防伪信息层包含的编码的平面示意图;b是电磁功能防伪信息层包含的图案的平面示意图。
图3表示本发明实施例之二的防伪薄膜材料的横截面结构示意图。
图4表示本发明实施例之三的防伪薄膜材料的横截面结构示意图。
图5表示防伪薄膜材料以防伪片材应用于防伪纸张的示意图。
图6表示防伪薄膜材料以超宽安全条带应用于防伪纸张的示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,本发明防伪薄膜材料包括基层11、电磁功能防伪信息层12、偏振光学防伪层13、保护层14和保护层15。
该防伪薄膜材料的基层可由聚酯类膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、乙烯氯化物膜、纤维素膜或其它塑料薄膜的材料中的一种制成,例如聚酯类膜,其作用是承载接下来叙述的薄膜材料的其它各层。在基层上镀膜之前基层本身要经过离子轰击法或类似的方法进行表面处理,使基层和所沉积的薄膜之间附着牢固。基层本身也可以通过添加一些如荧光、稀有金属等材料而具备防伪功能。
该防伪薄膜材料的电磁功能防伪信息层为一种具有非晶态组织结构的薄膜防伪功能材料,其薄膜的元素组成满足下式
[CoxFe(1-x)]m[ZryHf(1-y)]h[NbzTa(1-z)]bAaRr,
式中各下角标数字代表原子比例,其数值满足:原子总数m+h+b+r+a=100;且,x=0-1,y=0-1,z=0-1,96≥m≥75,0<h≤20,0<b≤20,a=0-12,0<r≤4;
A选自Mo、Ni、Ru、Pd、Pt、Ti中的一种或者多种金属元素组合;R为一种或多种稀土元素组合。
上述原子百分比比例表达式的比例关系为该薄膜防伪功能材料提供了一种化学元素编码方式,通过设定上述化学元素编码,可以提供一种用于专家鉴定的防伪特征,即三线防伪措施。
所述的薄膜防伪功能材料厚度为20-300nm。该薄膜防伪功能材料具有软磁特征,此外,在膜面内具有可实现机读防伪检测的平面内磁各向异性特征,在膜面内沿其易磁化方向上具有大巴克豪森效应,而在膜面内与易轴方向垂直的方向上的大巴克豪森效应显著减弱或不能检测到信号。
所述的电磁功能防伪信息层具有平面内磁各向异性,可以采用磁控溅射卷绕镀膜的方法,由于卷绕方向的张力,使该薄膜具有平面内磁各内异性,且其易磁化轴方向沿卷绕方向。或者在靶室之间的隔板顶部顺次放置永磁体,施加沿卷绕方向的定向磁场,使该薄膜具有平面内磁各内异性。
本实施例的防伪薄膜材料的电磁功能防伪信息层12具有特定的图案或编码,如图2所示,其中a是电磁功能防伪信息层包含的编码的平面示意图;b是电磁功能防伪信息层包含的图案的平面示意图。具体的图案和编码可根据需要进行设计生产。在基层11的另一外侧面形成的一偏振光学防伪层13,具体实施方法可以将透明的具有偏振效应光学变色油墨作为涂层涂覆到基层11上。电磁功能防伪信息层12和偏振光学防伪层13的外表面分别形成有保护层14和15。
实施例2
如图3所示。本实施例中防伪薄膜材料同样包括基层21、电磁功能防伪信息层22、偏振光学防伪层23、保护层24和保护层25。与实施例1所不同的是所述的基层21有两层子基层211、212,该两层子基层211和212通过粘结剂粘结在一起。本实施例的子基层211和子基层212可由聚酯类膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、乙烯氯化物膜、纤维素膜或其它塑料薄膜的材料制成,本实施例中两基层薄膜材料采用相同乙烯氯化物膜构成。
本实施例的防伪薄膜材料中的电磁功能防伪信息层22采用磁控溅射真空沉积的方式将一种具有非晶态组织结构的薄膜防伪功能材料,其薄膜的元素组成满足下式
[CoxFe(1-x)]m[ZryHf(1-y)]h[NbzTa(1-z)]bAaRr,
式中各下角标数字代表原子比例,其数值满足:原子总数m+h+b+r+a=100;且,x=0-1,y=0-1,z=0-1,96≥m≥75,0<h≤20,0<b≤20,a=0-12,0<r≤4。
A选自Mo、Ni、Ru、Pd、Pt、Ti中的一种或者多种金属元素组合;R为一种或多种稀土元素组合沉积在基层21的一侧表面上,该电磁功能防伪信息层22表现为图案或编码。在基层21的另一侧表面形成一偏振光学防伪层23,具体实施方法可以参见实施例1。
在电磁功能防伪信息层22和偏振光学防伪层23的外表面分别形成有保护层24和25。
保护层24的作用是对电磁功能防伪薄膜防伪信息层进行保护,其厚度一般为0.5微米至2微米之间,在这个厚度内该保护层还有一定的柔软性和附着强度,同时保护层是透光的,使电磁功能防伪薄膜防伪信息层可以被肉眼观察到。
保护层25透光,其作用是对具有偏振光学效应的防伪部分进行保护,并具有一定的柔软性,主要功效是保护偏振光学防伪信息层不被摩擦、化学药浸泡所破坏,使偏振光学防伪信息层具有耐流通性和耐久性。保护层材料选自环氧树脂类、纤维素和丙烯酸类的其中一种或几种的组合。保护层25的厚度为1—3微米。
具偏振光学防伪层23的作用在于提供特定的偏振光学防伪信息。当所述的防伪薄膜材料以超宽安全条带或防伪片材的形式“开窗”施放到防伪纸张中,即具有偏振光学效应的部分暴露在外时,可以通过其上的光学防伪信息来鉴别真伪。
实施例3
如图4所示,本实施例的防伪薄膜材料包括由子基层311和子基层312层叠连接组成的基层31,子基层311和子基层312可由聚酯类膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、乙烯氯化物膜、纤维素膜或其它塑料薄膜的材料制成,两子基层薄膜采用上述材料中不相同的两种材料重叠连接构成,例如采用聚酯类膜和聚酰胺膜重叠连接构成。
本实施例的防伪薄膜材料,在所述子基层311的一侧形成具有特定的图案或编码的电磁功能防伪信息层32,在子基层312的一侧形成一偏振光学防伪层33。电磁功能防伪信息层32可以由多层形成,本实施例具有三层321、322、323。电磁功能防伪信息层32采用磁控溅射真空沉积的方式将非晶合金材料包括一种具有非晶态组织结构的薄膜防伪功能材料,其薄膜的元素组成满足下式
[CoxFe(1-x)]m[ZryHf(1-y)]h[NbzTa(1-z)]bAaRr,
式中各下角标数字代表原子比例,其数值满足:原子总数m+h+b+r+a=100;且,x=0-1,y=0-1,z=0-1,96≥m≥75,0<h≤20,0<b≤20,a=0-12,0<r≤4;
A选自Mo、Ni、Ru、Pd、Pt、Ti中的一种或者多种金属元素组合;R为一种或多种稀土元素组合的任一种或几种组合,然后分别一层一层地沉积在子基层311的一外侧面上,形成三层层叠连接的电磁功能防伪信息层32。在基层312的另一侧表面形成一偏振光学防伪层33。具偏振光学防伪层33的作用在于提供特定的偏振光学防伪信息。当所述的防伪薄膜材料以超宽安全条带或防伪片材的形式“开窗”施放到防伪纸张中,即具有偏振光学效应的部分暴露在外时,可以通过其上的光学防伪信息来鉴别真伪。
当然,具有电磁功能防伪信息层32与子基层311和子基层312也可以分别制备,然后通过粘结剂粘结在一起。
在电磁功能防伪信息层32和偏振光学防伪层33的外表面分别形成有保护层34和35。保护层设置的要求和作用与实施例2相同,故不再赘述。
在实施例1~实施3中所述的电磁功能防伪信息层的具体制备可以包括:采用磁控溅射镀膜的方法,溅射相应成份的非晶合金靶材可以获得成份为Co78Zr8Nb12Y2,或Fe62Zr10Nb6Mo5B14Er3,或Co52Fe16Zr8B20Er4,或[Co0.76Fe0.24]68Zr8Nb4B16Er4,或Co70Zr8Nb12[Dy50Tb50]10等的电磁功能防伪信息层,薄膜厚度控制在100~200nm之间。
所述的图案或编码可采用两种方式制备:一种是在真空沉积制备工艺中通过掩模版与基材薄膜精确同步卷绕形成;另一种是在沉积镀膜后采用掩膜刻蚀的方法制备。
实施例4
本实施例是应用了防伪薄膜材料的防伪纸的一个实施例。如图5所示,基材A为钞票、有价证券、票据等所用的防伪纸张,该防伪纸张在成形的过程中用特定的技术在其上形成通孔C,防伪片材B由本发明所述的防伪薄膜材料中的任意一种通过分切机分切形成的,防伪片材B贴覆在防伪纸张的表面,并覆盖通孔C处。在同一张防伪纸张上与通孔C横向间隔一定位置上为涂有偏振光学薄膜层或印有具有偏振效应光学变色油墨的偏振区域D。
为了保证防伪纸张与防伪片材B的紧密结合,防伪片材B的形状与通孔C相似,其面积要大于通孔C的面积,并在防伪片材B外缘与纸张贴合的一面粘上胶,使防伪片材和防伪纸张牢固地粘合在一起。
当防伪薄膜材料以防伪片材形式贴覆于窗口通孔之上后,将在通孔C处形成一偏振窗口并具有一例如平行于钞票纵轴线的平面偏振轴线,而偏振区域D则设计成具有一基本垂直于偏振轴线(例如沿着垂直于钞票纵轴线的方向)的偏振窗口。当将钞票折叠起来而使偏振窗口和偏振区域对准时,可以产生特殊的光学图案或效应。因此,在图5所示的实施例中,偏振窗口和偏振区域一起形成了一个自检式防伪装置,它无需外加的光学装置或设备即可检验防伪装置的真伪。除了用于检验或检查在同一张防伪纸张的横向间隔位置上的防伪装置以外,所述自检装置还可以用来检验或检查另一张防伪纸张上的真伪(即他检功能)。
实施例5
本实施例是应用了防伪薄膜材料具透明窗防伪纸的一个实施例。如图6所示,基材A’为钞票、有价证券、票据等所用的防伪纸张,该防伪纸张由在相对应位置开设有通孔C’的上下纸页层相复合,超宽安全条带B’由本发明所述的防伪薄膜材料中的任意一种通过分切机分切形成的,并夹在前述的上下纸页层之间,超宽安全条带B’至少覆盖上下纸页层的通孔C’处,形成具有透明窗的防伪纸张。通孔C’是采用特定的开窗技术在防伪纸张上形成的,在同一张防伪纸张上与通孔C’横向间隔一定位置上为涂有偏振光学薄膜层或印有具有偏振效应光学变色油墨的偏振区域D’。上述防伪纸的透明窗的形状并不局限于某种特定的形状,其还可为椭圆形、方形、多边形等任意的几何形状,此处不一一列举。
本实施例所述的防伪纸张,是将超宽安全条带B’埋入防伪纸张中的部分隐藏含有特定编码的区域E’,可以通过定性和定量检测得到电磁功能防伪信息;同时超宽安全条带B’以透明窗形式暴露于表面的部分同时具有电磁功能防伪特性和偏振薄膜的光学防伪特性,并且该防伪物也具有与实施例3中所提及的自检功能和他检功能。
实施例4和实施例5中列举了防伪薄膜材料以安全条带或防伪片材在防伪纸张中的一般应用方式,但实际实施方式不局限于上述的这两种应用方式。
当然,本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
Claims (18)
1、一种防伪薄膜材料,其特征在于,包括基层、电磁功能防伪信息层和具有偏振效应的防伪层;
所述的电磁功能防伪信息层和具有偏振效应的防伪层分别设在所述基层的两侧面。
2、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,还包括一第一保护层和一第二保护层,所述第一保护层设在电磁功能防伪信息层外表面,所述第二保护层设在偏振光学防伪层外表面。
3、如权利要求2所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的保护层由透明材料构成。
4、如权利要求2、3所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的保护层材料选自环氧树脂类、纤维素和丙烯酸类的其中一种或几种的组合。
5、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的基层由一层透明薄膜构成。
6、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的基层由多层相同材料的透明薄膜层叠连接形成。
7、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的基层由多层不同材料的透明薄膜层叠连接形成。
8、如权利要求5、6或7所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的透明薄膜包括聚酯类膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、乙烯氯化物膜、以及纤维素膜。
9、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的电磁功能防伪信息层为一种具有非晶态组织结构的薄膜防伪功能材料,其薄膜的元素组成满足下式:
[CoxFe(1-x)]m[ZryHf(1-y)]h[NbzTa(1-z)]bAaRr,
式中各下角标数字代表原子比例,其数值满足:
原子总数m+h+b+r+a=100;
且,x=0-1,y=0-1,z=0-1,96≥m≥75,0<h≤20,0<b≤20,a=0-12,
0<r≤4;
A选自Mo、Ni、Ru、Pd、Pt、Ti中的一种或者多种金属元素组合;
R为一种或多种稀土元素组合。
10、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的薄膜防伪功能材料厚度为20-300nm;该薄膜防伪功能材料具有软磁特征,此外,在膜面内具有可实现机读防伪检测的平面内磁各向异性特征,在膜面内沿其易磁化方向上具有大巴克豪森效应,而在膜面内与易轴方向垂直的方向上的大巴克豪森效应显著减弱或不能检测到信号。
11、如权利要求1所述的防伪薄膜材料,其特征在于,所述的具有偏振效应的防伪层由具有偏振效应的光学变色油墨构成。
12、一种防伪薄膜材料的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.选择一层透明薄膜或多层相互层叠连接的透明薄膜作为基层;对所述基层进行表面处理,使沉积在该基层表面的其它材料附着牢固;
b、将具有大巴克豪森电磁效应的非晶态合金材料采用磁控溅射的方式真空沉积在基层的一外表面,形成电磁功能防伪信息层;
c、将具有偏振效应的光学变色油墨通过涂层的形式涂覆到基层的另一外表面,形成具有偏振效应的防伪层。
13、根据权利要求12所述的防伪薄膜材料的制造方法,其特征在于,b步骤所述的电磁功能防伪信息层包括图案或编码。
14、根据权利要求12所述的防伪薄膜材料的制造方法,其特征在于,可以采用磁控溅射卷绕镀膜的方法,由于卷绕方向的张力,使该薄膜具有平面内磁各内异性,且其易磁化轴方向沿卷绕方向。或者在靶室之间的隔板顶部顺次放置永磁体,施加沿卷绕方向的定向磁场,使该薄膜具有平面内磁各内异性。
15、根据权利要求12所述的防伪薄膜材料的制造方法,其特征在于,还包括步骤d、在所述的电磁功能防伪信息层外表面和具有偏振效应的防伪层外表面分别形成有保护层。
16、根据权利要求12所述的防伪薄膜材料的制造方法,其特征在于,所述的保护层由透明材料构成。
17、根据权利要求12所述的防伪薄膜材料的制造方法,其特征在于,所述的保护层材料选自环氧树脂类、纤维素和丙烯酸类的其中一种或几种的组合。
18、一种防伪纸,其特征在于,应用了权利要求1~17的防伪薄膜材料,所述的防伪薄膜材料设在防伪纸的表面或内部。
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