CN101512565A - 用于天线的安全元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式数据载体(2)及其制造方法，该数据载体由用于存储和处理数据的装置(4)，与该装置(4)连接的、用于传输能量和信息的天线(6)，以及封装了所述装置(4)和天线(6)的塑料构成，其特征在于，所述数据载体(2)的塑料是透明的或部分透明的并且所述天线(6)具有至少一个安全性特征。

Description

用于天线的安全元件

技术领域

本发明涉及一种便携式数据载体，其包括用于存储和处理数据的装置，与该装置连接的、用于传输能量和信息的天线，以及封装该装置和天线的塑料，本发明还涉及制造该数据载体的方法。

背景技术

便携式数据载体，例如芯片卡，用于确定认证或用于识别所有者。为此目的通常除了用于存储和处理数据的插入装置之外还要求数据载体的安全性特征，用以检查数据载体的真实性。由于真实性检验也由人员执行而不是仅仅由机器执行，所以许多安全性特征，例如签名条、纽索饰(guilloche)、显像图(kinegram)、条形码等等是基于光学特征。关于这些特征的问题是，通常它们只能在非透明的数据载体中才被有意义地使用。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，提供一种对于透明或部分透明的便携式数据载体合适的安全元件和用于生产具有这样的安全元件的便携式数据载体的方法。

上述技术问题从权利要求1的前序部分出发，其公开了一种便携式数据载体，该便携式数据载体由用于存储和处理数据的装置、例如半导体芯片，与该装置连接的、用于传输能量和信息的天线，以及封装了该装置和天线的塑料构成，通过权利要求1的特征部分解决，其中所述塑料是透明的或部分透明的并且所述天线具有至少一个安全性特征。

本发明的主要要素是，至少一个安全性特征被应用于天线的表面或天线的涂层上或集成在天线材料中或者与天线材料混合，或者所述天线表面或天线的涂层被部分地或完全地印刷，或者将结构压印在整个天线或仅部分天线中或者天线的涂层上。

印刷或压印或涂覆天线表面或者将安全性特征结合在天线材料或将安全性特征施加在天线表面具有如下优点，即可以通过相对简单和成本低廉的方式将安全性特征与天线结合。此外还可以实现具有非常小的次品率的便携式数据载体的生产。

本发明的优点是，在透明或部分透明的便携式数据载体中，可以根据按照本发明的、基于可视的或部分可视的天线的光学特征的安全性特征，判定便携式数据载体的真实性。由于安全性特征被设置在天线上和/或天线中，并且被塑料封装，所以它们非常难以被伪造，因为为了伪造例如芯片卡，必须完全毁坏或重新制造卡体和天线，为此目的必须建立和维护完全的芯片卡生产过程，这意味着非常巨大的花费。由此产生防止伪造和滥用的高度的安全性。除了安全性方面，安全性特征也可以被用作设计元件。

作为安全性特征可以考虑如以下进一步描述的颜料或微粒或彩色胶囊，或者安全线或其颜色根据温度改变的涂层，或者其它合适的安全性特征。

这些安全性特征具有如下优点，这些安全性特征是业已被大量证明的特征，其例如也已经被成功用于纸币或有价证券印刷中。在应用领域中，例如纸币印刷或证券印刷中获得的知识可以被简单地转移到现在的安全性特征中。

由于其在提到的领域中已被证明的特征，以下描述在颜料领域中特别合适的安全性特征以及它们的特点。这些颜料可以被特别简单和成本低廉地处理。

颜料可以被粗略地分为两类。一类是无需技术辅助就可识别的颜料而另一类是只有用技术辅助才可以识别的颜料。

例如彩色颜料或具有光学效应的颜料属于无需技术性辅助就可识别的颜料。具有光学效应的颜料可以被归类为具有色漂移效应的颜料，例如薄膜颜料，如

，或者液晶颜料或热致变色的颜料，如液晶，或具有闪烁效应的颜料，如铝或银的小金属片。

这些颜料具有如下优点，即仅用肉眼就可以判定按照本发明的数据载体的真实性。由此这些颜料明显简化并且加速了数据载体的真实性检验。

发光颜料、磁性颜料、导电颜料或吸收红外光谱范围内辐射的物质属于只有用技术辅助才能识别的颜料。

发光颜料根据要实现的安全级别来选择。在安全级别低时，例如在超市收银台，通过紫外光谱范围中的电磁辐射激励并发射可见光谱区域中的光线的荧光材料就足够了。在安全级别高时，如在中央银行，使用在激励时发射不可见光谱区域中的辐射并且其辐射只有用特殊的传感器才能测量的发光颜料。原则上发光颜料可以通过在紫外或红外或可见光谱范围中的电磁辐射被激励或者通过电场或磁场被激励。

由此只有用技术辅助才能识别的颜料可以被用作无需技术辅助就可识别的颜料的补充，也就是作为附加的保护，或者它们可以在特别的安全性重要的领域内单独用于便携式数据载体。举例来说要提到大银行的保险库区域，在该区域仅允许特定的人员逗留。通过只有用技术辅助才能识别的颜料明显使得难以伪造用于这样的区域的便携式数据载体，例如芯片卡。

除了颜料，优选还使用微粒和/或彩色胶囊作为安全性特征。在这些特征中也可以区分无需技术辅助就可识别的安全性特征和只有用技术辅助才能识别的安全性特征。

微粒是具有特定形状、颜色、表面结构、题字或图像的微小颗粒。一种可能的实施方式是，微粒代表一个企业的编码顺序或者徽标。由此如果在微粒上可以识别企业徽标，则例如卡是真实的。

彩色胶囊是对外电绝缘的胶囊，在包围其的电场变化时其颜色改变。这样的彩色胶囊以电子墨水的名称而公知。这些彩色胶囊例如可以按照特定的图案设置在天线上。对于真实性的检验，如果卡是真实的，则在围绕卡的电场改变时例如会产生特定的彩色图案。

上述天线上的安全性特征可以从外部通过透明的或部分透明的数据载体来检测，其中作为天线可以使用所有用于便携式数据载体的合适的天线类型，例如印刷天线、金属线天线或蚀刻天线。

印刷天线、金属线天线或蚀刻天线的优点是，这些天线类型是已经被大量证明的天线并且相对来说可以成本低廉地制造。

在印刷天线的情况下，优选可以使用上述安全性特征。这些安全性特征在制造天线时可以简单地与天线印刷膏的接合剂混合并且可以非常容易地处理。另一种可能性是，将上述安全性特征应用到印刷天线上。

作为用于印刷天线的天线印刷膏的导电材料，可以使用所有合适的材料，例如银或金。在此导电材料的光学效应或颜色可以特别具有优势的形式被利用。

金属线天线由用绝缘漆涂覆的金属线构成。通过将上述安全性特征或安全线与绝缘漆一起涂覆到金属线上或者绝缘漆上，可以简单而成本低廉地处理安全性特征。作为前面提到的安全性特征或安全线的替换，可以作为进一步的安全性特征，代替或除了绝缘漆，将颜色根据温度而改变的涂层设置在金属线上。这具有如下优点，即为了检验真实性，通过特定光谱范围的电磁辐射进行的光学检验还可以用通过热进行的光学检验来补充，并由此获得防止伪造和滥用的更高的安全性。

为了获得更好的导电性和可处理性，金属线还可以由合适的合金构成。

天线的另一种可能的实施方式是蚀刻天线。这些蚀刻天线可以通过被证明的制造方法非常简单和可靠地来制造，其中可以在较短时间内以有利的制造价格实现非常高的产量。在蚀刻天线的情况下可以将上面提到的安全性特征涂覆到天线上。

作为便携式数据载体，除了芯片卡，可以考虑所有对本发明合适的便携式数据载体，例如标签、密钥卡(key fob)、无接触的USB棒、移动电话等，其中天线被集成在透明或部分透明的外壳中。

此外本发明要解决的技术问题还从用于制造便携式数据载体的方法的上位概念出发，该便携式数据载体具有例如上述的印刷的或由金属线制造的或者蚀刻的天线、塑料体和与天线相连的用于存储和处理数据的装置，例如半导体芯片，通过权利要求36的特征部分解决，其中，将至少一个安全性特征应用到天线上或天线中，或者完全或部分地印刷天线的表面，或者将结构压印到整个天线表面或天线表面的一部分。

如上所述，本发明的主要要素是，将至少一个安全性特征应用到天线中和/或天线表面和/或天线的涂层上，和/或将天线表面或天线的涂层完全地或部分地印刷，和/或将结构压印到整个天线表面或天线表面的一部分。

关于印刷或压印或涂覆天线表面的优点参见上面已经提到的实施方式。

总的来说本发明的优点是，在透明或部分透明的便携式数据载体中，例如芯片卡，根据可见的或部分可见的天线的光学特征可以判定基于本发明的安全性特征的便携式数据载体的真实性。由于安全性特征被设置在天线中和/或天线上，并且被塑料封装，所以它们非常难以被伪造，因为为了伪造便携式数据载体，必须完全毁坏或重新制造，为此目的必须建立和维护芯片卡的完全生产过程，这意味着非常巨大的花费。由此得到了防止伪造和滥用按照本发明的芯片卡的高度安全性。除了安全性方面，安全性特征也可以被用作设计元件。

关于颜料或微粒或彩色胶囊、或者安全线或其颜色根据温度改变的涂层的安全性特征的特点和优点参见上面的讨论。

如上面已经提到的，在制造印刷天线时例如在丝网印刷方法中特别具有优势的是，将颜料和/或微粒和/或彩色胶囊与接合剂混合。这方便并简化了天线印刷膏和添加的安全性特征的处理和由此的按照本发明的天线的制造并且产生很小的次品率，如上面已经描述的。除了添加，还可以将提到的安全性特征涂覆到天线的表面上。

相应于上面提到的讨论，具有优势的是，在生产由金属线制造的天线时将至少一种颜料和/或微粒和/或彩色胶囊和/或至少一条安全线与绝缘漆一起涂覆到金属线上，和/或将所提到的安全性特征应用到绝缘漆上，或者替代或除了绝缘漆，将至少一个根据温度而改变其颜色的涂层涂覆到金属线上。这具有如下优点，即可以将所使用的安全性特征相对简单地应用到金属线上，并且由此可以降低制造成本。

在制造蚀刻天线时，可以将颜料例如借助蒸镀方法蒸镀到天线上。这是用于将颜料施加到天线表面的相对简单和成本低廉的方法。由此在相对低的制造价格和高质量的条件下还可以实现高的产量。然后提到的其它的安全性特征可以被设置到天线表面上。

附图说明

现在结合在图1中举例示出的优选实施例来描述本发明。

图1示出了按照本发明的便携式数据载体的实施例。

具体实施方式

图1中示出的便携式数据载体的实施例示出了芯片卡2的原理结构，该芯片卡2包含与天线6相连的半导体芯片4。本发明通过将安全元件加入到天线6中，来解决提供用于透明或部分透明的无接触芯片卡的安全元件这一技术问题。原则上天线6可以是印刷天线、金属线天线或通过由涂覆、曝光和蚀刻步骤组成的过程制造的天线。

不管天线6的结构如何，都将颜料或表面结构作为安全性特征加入到天线6中。

对于印刷天线的情况，这由在丝网印刷过程中施加到塑料载体上的银导电膏构成。该银导电膏由其主要成分银碎片(这些银碎片使得天线6具有导电能力)以及为此所需的接合剂构成。

为了提高安全性或者还将天线作为设计元件来使用，可以将下列元件组合到接合剂中。这些元件原则上是安全性颜料，例如在纸币印刷中公知的。在这些颜料中首先区分那些无需辅助就可识别的和那些只有用辅助才能识别的颜料。无需辅助就可识别的颜料是例如印刷油墨或者具有光学效应的颜料。关于具有光学效应的颜料，要区分具有色漂移效应的颜料，热致变色颜料和具有闪烁效应的颜料。具有色漂移效应的颜料例如是薄膜颜料，如

，或者液晶颜料。热致变色的颜料例如是液晶。具有闪烁效应的颜料例如是铝或银的小金属片。

只有用技术辅助才能识别的颜料是发光颜料、磁性颜料、导电颜料或吸收红外光线的物质。在发光颜料的情况下通过不同光谱范围内的电磁辐射产生激励，其中可以通过不同光谱范围内的电磁辐射(例如紫外光谱范围中的激励和可见光谱区域中的发射)来进行发射。用于发光颜料的物质根据待实现的安全性级别来选择；在安全性级别低时，例如在超市收银台，通过紫外光谱范围中的电磁辐射激励以及发射可见光谱范围中的电磁辐射的物质就足够了。在中央银行中，使用发射不可见光谱范围中的电磁辐射且只有用特殊传感器才能测量的发光颜料。这里原则上可以进行不同光谱范围中的激励和发射。通常进行在紫外或红外或可见光谱范围中的激励。作为替换也可以通过电场进行激励。由此，如上面已经描述的，可以在不同的或相同的光谱范围内进行发射。

作为其它的安全性特征，电激励的颜料也是合适的，这种颜料只有在向天线上施加电场时才开始发光。然后这些颜料可以将它们的光发射到集光膜上，集光膜通过卡的刃口发出光。

此外作为安全性特征还可以用热致变色的颜料，其中置于天线6上的颜料的颜色在温度改变时发生变化。这种效应可以通过从外部施加热来获得，或者例如通过在将天线6置于无接触读卡器的场中时通过天线自发热来实现。

用于安全性特征的另一种可能性是例如由金属或塑料或其它材料构成的微粒，例如有关公司的徽标。可以将微粒单个或连锁式地置于印刷天线6的接合剂中。

此外在双天线或多天线印刷时还可以组合所描述的各种可能性。

此外还可以用其它导电材料代替银碎片，例如用金。在透明的或部分透明的无接触卡的可见的天线的情况下可以将它们用于显示相关使用者的状态，例如将金用于老年卡。

如果印刷天线被置于载体基底上，仍然可以进行不同的处理。

天线的表面可以完全地或部分地印刷例如公司徽标。作为替换天线表面还可以被整个地或部分地用压印冲模压印上结构。该压印冲模还可以通过在其中集成了结构的箔片来代替。此外通过合适的压印方法产生类似于MLI的光学特征。

除了印刷天线，还有具有金属线的天线。所使用的金属线大多是用红色绝缘漆覆盖的铜。为了改变金属线的光学外观并且组合安全元件，存在以下的可能性。

可以将如上面描述的不同的颜料添加到绝缘漆中。在涂覆金属线时与绝缘漆一起涂覆颜料。

金属线的材料例如可以通过特殊的合金来改变。在此可以在使用卡时检验卡的真实性。

作为颜料的替换或者附加地还可以在涂漆过程中添加安全线，这些安全线在制造之后例如在透明的卡中是可见的。

除了应用颜料或安全线，金属线的表面可以完全地或部分地例如通过穿过在两个或多个在相反方向上旋转的轧辊拉拽而被压印结构、例如公司徽标或通过激光束来题字。代替压印到金属线上还可以将结构压印到漆上或金属线的不同层上。

作为进一步的安全性特征还可以用其颜色根据温度改变的涂层覆盖金属线。代替或除了上面提到的绝缘漆，该涂层可以被涂覆到金属线上。

除了印刷天线和金属线天线还可以借助用于涂覆、曝光和蚀刻该涂层的方法来制造天线。通过这样的方法制造的天线6也被称作蚀刻天线。这些天线例如由铜或铝制成。为了改变天线的安全性或光学外观，可以使用以下的方法。

通过所谓的蒸镀方法或其它的添加方法可以将不同的材料例如上面描述的颜料，随后应用到天线6的表面上。

天线6可以被完全地或部分地用诸如公司徽标印刷，或者可以将诸如公司徽标的结构压印到整个天线表面或其部分中。为了压印结构，例如使用在其中集成了要压印的结构的压印冲模或箔片。

此外通过合适的压印方法可以产生类似于MLI的光学特征。

微型脚本(script)可以事先就已集成在用于天线6的蚀刻掩膜中并在蚀刻过程之后在天线6上变得可见，或者事后例如通过激光雕刻来雕刻。

不管天线6是如何构造的，可以在天线6上连接其它电器元件，例如LED或LCD显示器(例如电子墨水)，它们当天线6被置于无接触读卡器的电磁场中时被天线6激活。

经典地天线6被置于卡2中不同的薄片状的塑料层之间。为了节省成本，可以将无接触的芯片模块4这样集成到注塑成型的卡中，即在生产注塑成型的卡之后使芯片模块4的两个天线接头朝向表面开口并且末端与卡表面齐平。随后可以将天线6印刷到卡上，或者例如可以单卡丝网印刷方法或者填塞印刷方法，将其它合适的天线涂覆到卡上，并且由此使芯片模块4与天线6相连。理想情况下在进一步的印刷步骤中将天线6用漆覆盖并且通过漆层而受到机械保护。该涂漆过程可以如下进行，即将天线6的结构在已完成的卡2上加重塑造并且可以良好地被触知到。取代印刷天线例如还可以通过压印过程用金属薄膜(例如全息图薄膜)来涂覆天线。这同样具有如下优点，即被涂覆到天线6上的安全性特征根据安全性特征的类型可以用辅助手段或者无需辅助手段来识别。

本发明的另一个具有优势的实施方式是，按照本发明的天线6和包括半导体芯片4的模块，分别位于一个卡上，其中需要将两个卡粘接到一起，以允许无接触芯片卡2的运行。这样，通过卡的接触面使卡相连并由此作为整体运行。通过对两个卡的合适的容纳器，可以使两个卡得到精确的对准。借助机械元件，例如滑块，可以建立两个卡之间的接触，其中由于按照本发明的天线，可以借助或者无需辅助手段来确定例如透明或部分透明卡的卡真实性或者卡模块的真实性。

由此在完全或部分透明的无接触芯片卡中通过按照本发明将安全性特征添加到天线可以提高安全性和保护，以防止滥用卡。

Claims (40)

1.一种便携式数据载体(2)，由用于存储和处理数据的装置(4)，与该装置(4)连接的、用于传输能量和信息的天线(6)，以及封装了该装置(4)和天线(6)的塑料构成，其特征在于，所述便携式数据载体(2)的塑料是透明或部分透明的并且所述天线(6)具有至少一个安全性特征。

2.根据权利要求1所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线(6)的安全性特征是颜料或表面结构或微粒或彩色胶囊。

3.根据权利要求2所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线(6)是印刷天线(6)。

4.根据权利要求3所述的数据载体(2)，其特征在于，在天线印刷膏的接合剂中包含至少一种颜料和/或一个微粒和/或一个彩色胶囊，和/或在天线表面上设置至少一种颜料和/或一个微粒和/或一个彩色胶囊。

5.根据权利要求4所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料和/或微粒和/或彩色胶囊是无需技术辅助就能识别的。

6.根据权利要求5所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是彩色颜料。

7.根据权利要求5所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是具有光学效应的颜料。

8.根据权利要求7所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是具有色漂移效应的颜料。

9.根据权利要求8所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是薄膜颜料或液晶颜料。

10.根据权利要求7所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是热致变色的颜料。

11.根据权利要求7所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是具有闪烁效应的颜料。

12.根据权利要求4所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料或微粒或彩色胶囊是只有用技术辅助才能识别的。

13.根据权利要求12所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是发光颜料。

14.根据权利要求13所述的数据载体(2)，其特征在于，所述发光颜料通过电磁辐射激励发射电磁辐射。

15.根据权利要求14所述的数据载体(2)，其特征在于，所述发光颜料通过紫外或红外或可见光谱范围内的电磁辐射来激励以发射紫外或红外或可见光谱范围内的电磁辐射。

16.根据权利要求13所述的数据载体(2)，其特征在于，所述发光颜料通过电场或磁场激励。

17.根据权利要求12所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是磁性颜料。

18.根据权利要求12所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是导电颜料。

19.根据权利要求12所述的数据载体(2)，其特征在于，所述颜料是吸收红外光谱范围中的辐射的物质。

20.根据权利要求5或12所述的数据载体(2)，其特征在于，所述微粒具有不同的形状和/或颜色和/或表面结构和/或题字和/或图像。

21.根据权利要求20所述的数据载体(2)，其特征在于，所述微粒由金属和/或塑料构成。

22.根据权利要求5或12所述的数据载体(2)，其特征在于，所述彩色胶囊根据所施加的电场改变其颜色。

23.根据权利要求4所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线印刷膏包含导电材料。

24.根据权利要求23所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线印刷膏包含作为导电材料的银或金。

25.根据权利要求3所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线表面被完全地或部分地用结构压印，和/或所述天线表面被完全地或部分地印刷。

26.根据权利要求2所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线(6)是金属线天线(6)。

27.根据权利要求26所述的数据载体(2)，其特征在于，所述金属线天线由用绝缘漆涂覆的金属线构成。

28.根据权利要求27所述的数据载体(2)，其特征在于，在金属线和绝缘漆之间和/或在绝缘漆中和/或在绝缘漆上设置按照权利要求5至22中任一项所述的至少一种颜料和/或一个微粒和/或一个彩色胶囊。

29.根据权利要求27所述的数据载体(2)，其特征在于，在金属线和绝缘漆之间和/或在绝缘漆中和/或在绝缘漆上设置至少一条安全线。

30.根据权利要求27所述的数据载体(2)，其特征在于，代替或除了绝缘漆之外，在金属线上设置根据温度改变颜色的涂层。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的数据载体(2)，其特征在于，将结构完全地或部分地压印到金属线的整个表面或部分表面中或至少在金属线的绝缘漆中或涂层中，或者金属线的整个表面或部分表面或至少金属线的绝缘漆或涂层被完全地或部分地印刷。

32.根据权利要求27所述的数据载体(2)，其特征在于，所述金属线由合金构成。

33.根据权利要求2所述的数据载体(2)，其特征在于，所述天线(6)是蚀刻的天线(6)。

34.根据权利要求33所述的数据载体(2)，其特征在于，在所述蚀刻的天线(6)的表面中和/或表面上设置按照权利要求5至22中任一项所述的至少一种颜料和/或一个微粒和/或一个彩色胶囊，或者将结构压印到整个天线表面或部分天线表面中，或者完全地或部分地印刷天线表面。

35.根据上述权利要求中任一项所述的数据载体(2)，其特征在于，所述数据载体(2)是芯片卡。

36.一种用于制造无接触数据载体(2)的方法，该数据载体(2)具有按照上述权利要求中任一项所述的印刷的或由金属线制造的或蚀刻的天线(6)、与该天线(6)相连的用于存储和处理数据的装置(4)、和封装该装置(4)和天线(6)的塑料，其特征在于，至少一个安全性特征被应用到天线(6)的表面和/或与天线(6)的材料混合，和/或该天线(6)的表面和/或该天线表面的涂层被完全或部分地印刷，和/或将结构压印到整个天线表面或部分天线表面和/或天线表面的涂层中。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，作为安全性特征使用按照权利要求5至22中任一项所述的至少一种颜料和/或一个微粒和/或一个彩色胶囊，和/或至少一条安全线和/或其颜色根据温度而改变的至少一个涂层。

38.根据权利要求37所述的方法，用于借助丝网印刷从由导电膏和接合剂组成的混合物来制造印刷天线(6)，其特征在于，所述颜料和/或微粒和/或彩色胶囊被添加到接合剂中。

39.根据权利要求37所述的方法，用于制造由金属线制造的天线(6)，其特征在于，将至少一种颜料和/或一个微粒和/或一个彩色胶囊和/或至少一条安全线与绝缘漆一起涂覆到金属线上，和/或替代或除了绝缘漆，将至少一个其颜色根据温度而改变的涂层涂覆到金属线上。

40.根据权利要求37所述的方法，用于制造蚀刻的天线(6)，其中在热塑性材料上通过涂覆步骤、曝光步骤和蚀刻步骤制造天线(6)，其特征在于，借助蒸镀方法将颜料蒸镀到所述天线(6)上，随后将微粒和/或彩色胶囊应用到该天线(6)上。

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