CN102699832A - 一种具有磨粒的产品及其制法 - Google Patents
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Abstract
一种具有磨粒的产品及其制法，多个磨粒，所述磨粒的表面结合一层纳米金属氧化物层；一高分子聚合物；其中所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物形成一散热膏、或所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面且所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物其中之一，是由所述纳米金属氧化物层增加所述磨粒与所述高分子聚合物的结合强度，优点为提升产品的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有磨粒的产品及其制法，尤其是有关应用于晶圆薄基板、TFT-LCD玻璃、陶瓷、模具或金属等加工作业、或对陶瓷晶圆、硅晶圆、玻璃晶圆、石英晶圆及金属晶圆等进行抛光作业、或用以填补于电子组件表面与散热装置之间的空隙的材料及其制法。属于磨料技术领域。
背景技术
研磨颗粒(磨粒)可以被固定在芯线上做成线锯，以进行精密切割或切断作业。线锯已广泛应用于晶圆薄基板、TFT-LCD玻璃、陶瓷、模具或金属等加工作业。
中国台湾专利M412050揭示一种固定磨粒线锯结构，系将超磨粒固定于具有高强度之金属线或耐热与拉伸强度优良之树脂线所构成之芯线之表面，以电附着或黏着剂所构成之电锯附着层来填埋磨粒，并将被覆盖之超磨粒从部分电锯附着层露出，使超磨粒固定分散于芯线之表面。
中国台湾公开专利201119772揭示一种具有研磨粒的线锯，研磨粒部分嵌在金属核心中且部分在有机粘合剂层中。
中国台湾公告专利455521揭示一种线锯的研磨线及所述研磨线的制造方法，研磨颗粒利用于数秒内即可完成固化之光固化树脂或电子束固化树脂黏着在芯线上。
化学机械抛光的抛光垫用以对陶瓷晶圆、硅晶圆、玻璃晶圆、石英晶圆及金属晶圆等进行抛光作业。研磨颗粒也可以被固定在金属盘上做成修整器，用以对化学机械抛光的抛光垫进行修整(dressing)或者调整(conditioning)，以恢复抛光垫的抛旋光性能。
中国台湾专利I264345揭示一种CMP修整器及其制造方法。所述CMP抛光垫包括一树脂层、被固定在所述树脂层中以便每一超级磨粒的一外露部分从所述树脂层突出的超级磨粒，及一设置在每一超级磨粒与所述树脂层之间的金属镀层，其中所述外露的部分实质上在所述金属镀层之外。
中国台湾专利I314497揭示一种电铸薄砂轮片，系具有备于金属镀覆相分散磨粒而构成之薄砂轮片磨粒层，此薄砂轮片磨粒层系具有依存积层于所述薄砂轮片磨粒层的层厚方向第1至第5磨粒层，其中第1、第3、第5磨粒层之上述磨粒的含有量系设为比第2、第4层磨粒层之上述磨粒的含有量多。
研磨颗粒(磨粒)可以被掺杂于所述高分子载体中作成散热膏之填补材料，用以填补于电子组件表面与散热装置之间的空隙，避免散热装置无法完全紧密的贴合电子组件，以提升散热效果。
中国台湾公开专利201102420揭示一种具有改质钻石颗粒之散热膏，包含复数个钻石颗粒，掺杂于所述高分子载体中，所述等钻石颗粒之表面具有一含氧基团；以及一添加剂，掺杂于所述高分子载体中，以进一步使各所述钻石颗粒均匀分布于所述高分子载体中。
一般研磨、切割的工具或填补材料中的磨粒，不容易与结合剂或高分子载体直接牢固结合，因此常需要在磨粒的表面做改质。使磨粒的表面改质的方法，包括在磨粒的表面涂布金属层，例如镀上铜、镍、钛、银、铬等金属；或是将磨粒陶瓷化，如将钻石磨粒的表面镀钛(Ti)、硅(Si)、铬(Cr)、钨(W)等金属，然后在高温的环境下形成TiC、SiC、CrC、WC等碳化物形式，以增加磨粒的亲水性与结合剂的结核性；但是金属与高分子结合剂的结合强度仍然不佳，例如于锯切加工时，被固定于线芯上钻石磨粒容易脱落，而减低产品的寿命。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有磨粒的产品及其制法，为了改良习知具有磨粒的产品及其制法，以增加磨粒与高分子聚合物的结合强度，提升产品的效率，而提出本发明。
本发明的主要目的，在提供一种具有磨粒的产品及其制法，
一种具有磨粒的产品，包括：多个磨粒，所述磨粒的表面结合一层纳米金属氧化物层；一高分子聚合物；其中所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物形成一散热膏、或所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面且所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物其中之一，是由所述纳米金属氧化物层增加所述磨粒与所述高分子聚合物的结合强度。
一种具有磨粒的产品的制法，包括如下步骤：
步骤1；使磨粒的表面附着一层纳米金属氧化物层；
步骤2；使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒与高分子聚合物混合。
使磨粒的表面结合一层纳米金属氧化物层；多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面且所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物形成研磨或切割工具、或多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合高分子聚合物形成散热膏之填补材料；是由纳米金属氧化物层增加磨粒与高分子聚合物的结合强度，以提升产品的效率。
本发明的优点是：一种具有磨粒的产品及其制法，系磨粒的表明结合一层纳米金属氧化物层：多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合高分子聚合物附着在一层体的至少一侧表面，且所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物形成研磨或切割工具、或多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合高分子聚合物形成散热膏之填补材料；是由纳米金属氧化物层增加磨粒与高分子聚合物的结合强度，以提升产品的效率。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明第一实施例具有磨粒的产品的示意图。
图2为本发明第二实施例具有磨粒的产品的示意图。
图3为本发明第三实施例具有磨粒的产品的示意图。
图4为本发明第四实施例具有磨粒的产品的示意图。
图5为本发明磨粒的整个表面附着一层纳米金属氧化物层的示意图。
图6为本发明磨粒的表面与纳米金属氧化物层之间具有一层中间层的示意图。
图7为本发明具有磨粒的产品的制法的流程图。
[主要原件符号说明]
(1)、(2)、(3)分别为步骤编号
1、2、3、4具有磨粒的产品、10磨粒、101纳米金属氧化物层；
102中间层、20、21、22基体；
201、211、221表面；
30高分子聚合物；
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
实施例1：
如第1图所示，本发明第一实施例具有磨粒的产品1，包括多个磨粒10、一基体20及一高分子聚合物30；磨粒10的表面结合一层纳米金属氧化物层101；多个结合纳米金属氧化物层101的磨粒10混合高分子聚合物30附着在基体20的至少一层表面201；多个磨粒10的一部分突出所述高分子聚合物30。本实施例具有磨粒的产品1为砂纸或修整器，基体20为砂纸或修整器的基体。
高分子聚合物30可为热塑性高分子材料、热固性高分子材料或弹性高分子材料。热塑性高分子材料如压克力树脂等，可以利用紫外线固化方式成型。热固性高分子材料包括环氧树脂、酚醛树脂、苯酚(Phenolic)、聚亚胺(Polyimide)丙烯酸等或其混合物，经干燥、加热反应熟化成形。基体20可为金属材料、高分子材料或陶瓷材料或其复合材料。
实施例2：
如第2图所示本发明第二实施例具有磨粒的产品2，包括多个磨粒10，一基体21及一高分子聚合物30；磨粒10的表面结合一层纳米金属氧化物层101；多个结合纳米金属氧化物层101的磨粒10混合高分子聚合物30附着在基体21的整个表面211；多个磨粒10的一部分突出高分子聚合物30。本实施例具有磨粒的产品2为一线锯，基体21为线锯的基体。线锯可为切割单晶硅晶圆或太阳能多晶硅或蓝宝石用的线锯。线锯的制造方式，可利用热固性或热塑性高分子材料、金属粉末(如铜等)或陶瓷粉末与钻石磨粒、添加剂(如分散剂)及可塑剂等配方设计选定后，将其混合均匀，粘附于线材，经干燥、加热反应(或紫外线固化)熟化成形。
实施例3：
如第3图所示，本发明第三实施例具有磨粒的产品3，包括多个磨粒10、一基体22及一高分子聚合物30；磨粒10的表面结合一层纳米金属氧化物层101；多个结合纳米金属氧化物层101的磨粒10混合高分子聚合物30附着在基体22的表面221；多个磨粒10的一部分突出高分子聚合物30.本实施例具有磨粒的产品3为一砂轮，基体22为砂轮的基体。
实施例4：
如第4图所示，本发明第四实施例具有磨粒的产品4，包括多个磨粒10及高分子聚合物30；磨粒10的表面结合一层纳米金属氧化物层101；多个磨粒10混合高分子聚合物30形成散热膏，以作为填补于电子组件表面与散热装置之间的空隙之填补材料，避免散热装置无法完全紧密的贴合电子组件，以提升散热效果。
实施例5：
如第5图所示，上述实施例的磨粒10的整个表面结合一次纳米金属氧化物层101，是由纳米金属氧化物层101增加磨粒10与高分子聚合物的结合强度，以提升产品的效率。
磨粒10可为天然钻石、人造钻石、立方氧化硼、碳化硅、三氧化二铝或氧化等超硬磨粒或所述等超硬磨粒的混合物。纳米金属氧化物层101可为由纳米氧化钛(TiO2)、纳米氧化铝(Al2O3)、纳米氧化硅(SiO2)或纳米氧化锌(ZnO)等纳米氧化金属或其混合物构成的纳米金属氧化物层11。纳米金属氧化物层101的厚度为30nm(纳米)-500nm，其中以50nm-200nm最佳。
纳米金属氧化物层101系涂布在磨粒10的整个表面。可利用化学气相沉积法(CVD)将纳米金属氧化物层101附着于磨粒10的表面；上述化学气相沉积法(CVD)是由原子层沉积法(ALD：atomic layer deposition)将上述纳米金属氧化物层或其混合物附着于磨粒10的表面。
溶胶-凝胶法系选自由的纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化硅或纳米氧化锌等纳米氧化金属颗粒组成之群组，并令溶液及前述任一材料颗粒一同注入一槽体内均匀混合分散，其后将多个磨粒浸泡于So1-Ge1溶液中，在将多个磨粒从So1-Ge1溶液中取出或将So1-Ge1溶液全数由槽体中漏除，令前述纳米金属氧化物颗粒附着于多个磨粒的表面；然后将的多个磨粒置放于烤箱中进行干燥处理，并将烤箱之温度设定介于50-200度，干燥时间10-60分钟，干燥温度越高即可缩短干燥作业之时间。为了令磨粒表面的纳米金属氧化物层可均匀成膜状及稳固附着于磨粒表面，可进行烧结作业，将磨粒置放于烧结炉内，并将烧结温度设定于200-800度，烧结时间5-60分钟，最后将磨粒由烧结炉内取出。
实施例6：
如第6图所示，磨粒10的整个表面与纳米金属氧化物层101之间可具有一层中间层102，例如由钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、硅(Si)等金属层构成的中间层102，其中以钛或硅材料为最佳。中间层102系利用热蒸镀的方式涂布于磨粒10的表面，然后将纳米金属氧化物层101涂布在中间层102的整个表面。
当磨粒10为天然钻石或人造钻石且提高热蒸镀的温度时，可以使钛、钨、铬、钒(V)或硅等金属层构成的中间层102与钻石的接触面反应形成碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)、碳化铬(CrC)、碳化钒(VC)或碳化硅(SiC)等金属碳化物层，使中间层102除了金属层之外进一步具有一金属碳化物层；其中以包括有碳化钛或碳化硅等金属碳化物层为最佳。金属碳化物层介于天然钻石或人造钻石与所述金属层之间。
纳米金属氧化物层101可以与钻石结合，但是如果有例如由钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、硅(Si)等金属层及金属碳化物层构成的中间层102，将使磨粒10与纳米金属氧化物层101的结合更坚固。钻石磨粒表面的钛(Ti)层的厚度为0.1μm(微米)-2μm；碳化钛层的厚度为0.01μm(微米)-0.5μm.
实施例7：
如第7图所示，本发明具有磨粒的产品的制法，包括如下步骤：
(1)使磨粒的表面附着一层纳米金属氧化物层；
(2)使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒与高分子聚合物混合；
(3)使混合多个纳米金属氧化物层的磨粒后的高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面；所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物。
上述步骤(1)之前可进一步包括如下步骤：
以热蒸镀的方式使金属涂布于磨粒的表面形成一中间层。
上述步骤(3)可被省略，而步骤(2)中是使多个附着纳米金属氧化物层磨粒混合高分子聚合物形成散热膏。
实施例8：
一种具有磨粒的产品，包括：多个磨粒，所述磨粒的表面结合一层纳米金属氧化物层；一高分子聚合物；其中所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物形成一散热膏、或所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面且所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物其中之一，是由所述纳米金属氧化物层增加所述磨粒与所述高分子聚合物的结合强度。
其中所述纳米金属氧化物层系由含有纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化硅或纳米氧化锌中至少一者构成。
其中所述纳米金属氧化物层的厚度为30纳米-500纳米。
其中所述磨粒的表面与所述纳米金属氧化物层之间具有一层由金属层构成的中间层。
其中所述多个磨粒包括天然钻石、人造钻石、立方氧化硼、碳化硅、三氧化二铝或氧化构成的超硬磨粒中至少一者；构成所述金属阿金属为钛、钨、铬、钼、钒或硅中之一者；所述分子聚合物系由热塑性高分子材料、热固性高分子材料或弹性高分子材料中之一者构成的；所述基体为砂纸、修整器、线锯或砂轮中之一的基体。
其中所述磨粒为天然钻石或人造钻石中之一者；所述中间层进一步具有一金属碳化物层；所述金属碳化物层介于所述天然钻石或人造钻石中之一与所述金属层之间；所述金属碳化物层的金属碳化物为碳化钛、碳化物、碳化铬、碳化钒或碳化硅中之一者。
其中纳米金属氧化物层101的厚度为50nm-200nm；金属层的厚度为0.1μm-2μm；所述金属层为钛；所述金属碳化物层的厚度为0.01μm-0.5μm；所述金属碳化物层的金属碳化物为碳化钛。
实施例9：
一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1；使磨粒的表面附着一层纳米金属氧化物层；
步骤2；使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒与高分子聚合物混合。
其中所述步骤1中是利用化学气相沉积法或溶胶凝胶法中之一者将所述奈米金属氧化物层附着于磨粒的整个表面；所述纳米金属氧化物层是由含有纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化钛或纳米氧化锌中至少一者构成的。
其所述化学气相沉积法是由原子层沉积法将所述纳米金氧化物层附着于所述磨粒的整个表面；所述溶胶凝胶法是由浸渍拉提法、沉降法、旋转涂布法、喷雾法、涂刷法或沾湿法之一者将所述纳米金属氧物层附着于所述磨粒的整个表面；所述纳米金属氧化物层的厚度为30纳米-500纳米。
所述步骤1之前进一步包括如下步骤；以热蒸镀的方式使金属涂布于磨粒的表面形成一层由金属层构成的中间层。
其中所述金属层的金属为由钛、钨、铬、钼、钒或硅中之一构成，所述纳米金属氧化物层的厚度为50纳米-200纳米。
所述步骤2之后包括如下步骤：步骤3使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒后的高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面；所述多个附着纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物；
其中所述基体为砂纸、修整器、线锯或砂轮中之一的基体；所述多个磨粒包括天然钻石、人造钻石、立方氮化硼、碳化硅、三氧化二铝或氧化铈构成的超硬磨粒中至少一者；所述高分子聚合物是由热塑性高分子材料、热固性高分子材料或弹性高分子材料之一者构成的。
其所述磨粒为天然钻石或人造钻石之一者；所述中间层进一步具有一金属碳化物层；所述金属碳化物层介于所述天然钻石或人造钻石中之一与所述金属层之间。
所述步骤2中是使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒的与高分子聚合物混合形成散热膏；所述多个磨粒包括天然钻石、人造钻石、立方氮化硼、碳化硅、三氧化二铝构成的高导热磨粒中至少一者。
其中所述磨粒为天然钻石或人造钻石中至少一者；所述中间层进一步具有金属碳化物层；所述金属碳化物层介于所述天然钻石或人造钻石中之一与所述金属层之间。
本发明具有磨粒的产品的制法，包括上述本发明具有磨粒的产品记载的技术内容，不再重复叙述。
本发明可改良习知具有磨粒的产品及其制法，使磨粒的整个表面附着一层纳米金属氧化物层，以增加磨粒与高分子结合剂的结合强度，提升产品的效率。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种具有磨粒的产品，包括：
多个磨粒，所述磨粒的表面结合一层纳米金属氧化物层；一高分子聚合物；其中所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物形成一散热膏、或所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒混合所述高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面且所述多个结合纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物其中之一，是由所述纳米金属氧化物层增加所述磨粒与所述高分子聚合物的结合强度。
2.根据权利要求1所述的一种具有磨粒的产品，其特征在于，其中所述纳米金属氧化物层系由含有纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化硅或纳米氧化锌中至少一者构成。
3.根据权利要求2所述的一种具有磨粒的产品，其特征在于，其中所述纳米金属氧化物层的厚度为30纳米-500纳米。
4.根据权利要求13所述的一种具有磨粒的产品，其特征在于，其中所述磨粒的表面与所述纳米金属氧化物层之间具有一层由金属层构成的中间层。
5.根据权利要求4所述的一种具有磨粒的产品，其特征在于，其中所述多个磨粒包括天然钻石、人造钻石、立方氧化硼、碳化硅、三氧化二铝或氧化构成的超硬磨粒中至少一者；构成所述金属为钛、钨、铬、钼、钒或硅中之一者；所述分子聚合物系由热塑性高分子材料、热固性高分子材料或弹性高分子材料中之一者构成的；所述基体为砂纸、修整器、线锯或砂轮中之一的基体。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种具有磨粒的产品，其特征在于，其中所述磨粒为天然钻石或人造钻石中之一者；所述中间层进一步具有一金属碳化物层；所述金属碳化物层介于所述天然钻石或人造钻石中之一与所述金属层之间；所述金属碳化物层的金属碳化物为碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒或碳化硅中之一者。
7.根据权利要求6所述的一种具有磨粒的产品，其特征在于，其中纳米金属氧化物层的厚度为50nm-200nm；金属层的厚度为0.1μm-2μm；所述金属层为钛；所述金属碳化物层的厚度为0.01μm-0.5μm；所述金属碳化物层的金属碳化物为碳化钛。
8.一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1；使磨粒的表面附着一层纳米金属氧化物层；
步骤2；使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒与高分子聚合物混合。
9.根据权利要求8所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，其中所述步骤1中是利用化学气相沉积法或溶胶凝胶法中之一者将所述奈米金属氧化物层附着于磨粒的整个表面；所述纳米金属氧化物层是由含有纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化钛或纳米氧化锌中至少一者构成的。
10.根据权利要求9所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，其所述化学气相沉积法是由原子层沉积法将所述纳米金氧化物层附着于所述磨粒的整个表面；所述溶胶凝胶法是由浸渍拉提法、沉降法、旋转涂布法、喷雾法、涂刷法或沾湿法之一者将所述纳米金属氧物层附着于所述磨粒的整个表面；所述纳米金属氧化物层的厚度为30纳米-500纳米。
11.根据权利要求10所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，所述步骤1之前进一步包括如下步骤；以热蒸镀的方式使金属涂布于磨粒的表面形成一层由金属层构成的中间层。
12.根据权利要求11所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，其中所述金属层的金属为由钛、钨、铬、钼、钒或硅中之一构成，所述纳米金属氧化物层的厚度为50纳米-200纳米。
13.根据权利要求8、9、10、11或12所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，所述步骤2之后包括如下步骤：步骤3使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒后的高分子聚合物附着在一基体的至少一侧表面；所述多个附着纳米金属氧化物层的磨粒的一部分突出所述高分子聚合物；
其中所述基体为砂纸、修整器、线锯或砂轮中之一的基体；所述多个磨粒包括天然钻石、人造钻石、立方氮化硼、碳化硅、三氧化二铝或氧化铈构成的超硬磨粒中至少一者；所述高分子聚合物是由热塑性高分子材料、热固性高分子材料或弹性高分子材料之一者构成的。
14.根据权利要求13所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，其所述磨粒为天然钻石或人造钻石之一者；所述中间层进一步具有一金属碳化物层；所述金属碳化物层介于所述天然钻石或人造钻石中之一与所述金属层之间。
15.根据权利要求8、9、10、11或12所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，所述步骤2中是使多个附着纳米金属氧化物层的磨粒的与高分子聚合物混合形成散热膏；所述多个磨粒包括天然钻石、人造钻石、立方氮化硼、碳化硅、三氧化二铝构成的高导热磨粒中至少一者。
16.根据权利要求15所述的一种具有磨粒的产品的制法，其特征在于，其中所述磨粒为天然钻石或人造钻石中至少一者；所述中间层进一步具有金属碳化物层；所述金属碳化物层介于所述天然钻石或人造钻石中之一与所述金属层之间。
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