CN110534881B - 液晶天线及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种液晶天线及其制作方法，液晶天线包括第一基板、第二基板和液晶，液晶设置在第一基板与第二基板之间；第二基板朝向第一基板的板面上设有第一凸起和第二凸起，第一凸起沿第一方向的尺寸大于第二凸起沿第一方向的尺寸，第一方向为第二基板垂直指向第一基板的方向；第一凸起在第二基板的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，第二凸起分布在迷宫型间隙部内。本申请提供的液晶天线采用的第一凸起和第二凸起能够最大限度地限制液晶在迷宫型间隙部内的流动，能够保持液晶分布更加均匀，即使在户外高温工作时，液晶也不容易受到重力的影响而产生Mura，有利于降低信号损耗，保证液晶天线具有平稳的信号接收传输性能。

Description

液晶天线及其制作方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种液晶天线及其制作方法。
背景技术
天线是一种变换器，把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在通信领域是一种通信设备不可缺少的部件。
目前市场上主要有两类天线，一是机械扫描式天线，具有体积大、重量大、故障率高、波束指向改变速度慢和维护成本高等缺点；二是在PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)上集成微波IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片制作的相控阵天线，具有价格昂贵、结构复杂、功耗高、发热量大的缺点。目前现有的天线都无法直接应用在液晶面板上，现有的液晶面板天线则需要较厚的液晶盒厚，例如100μm(微米)。然而现有TFT-LCD(ThinFilm Transistor，薄膜晶体管)工艺还无法制作能够有效支撑100μm液晶盒厚的支撑结构。另外，因为较大液晶盒厚，导致在户外高温工作时，容易产生重力Mura(具体表现为显示器亮度不均匀,屏上出现各种痕迹的现象)。此外常规设计需要较大的空间投影面积，否则会产生较大的互耦效应，影响液晶天线的接收传输性能。
发明内容
基于此，为解决上述提到的至少一个问题，本申请的目的旨在提供一种液晶天线及其制作方法。
第一方面，本申请提供了一种液晶天线，包括第一基板、第二基板和液晶，液晶设置在第一基板与第二基板之间；第二基板朝向第一基板的板面上设有第一凸起和第二凸起，第一凸起沿第一方向的尺寸大于第二凸起沿第一方向的尺寸，第一方向为第二基板垂直指向第一基板的方向；第一凸起在第二基板的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，第二凸起分布在迷宫型间隙部内。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一基板朝向第二基板的板面覆盖有电极层，第二凸起的外侧面覆盖有延迟线层，延迟线层与电极层平行。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，第一基板上设有等腰梯形凹槽，延迟线层在第一基板上的正投影落在等腰梯形凹槽内。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，第一凸起的外表面上设有金属屏蔽层；金属屏蔽层的顶端面第一凸起的顶端面与第一基板之间均匀设有若干支撑颗粒。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，第一凸起在第二基板的板面上形成蛇形间隙部，第二凸起呈蛇形分布在蛇形间隙部内；第一凸起、第二凸起和支撑颗粒的材质为聚苯乙烯。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，第一基板包括绝缘层，电极层设置在绝缘层朝向第二基板一侧的表面；第一凸起的第一方向的尺寸范围与绝缘层的第一方向尺寸范围相等，第二凸起与第一凸起的第一方向尺寸之比不大于1/2；支撑颗粒采用球形颗粒，支撑颗粒的粒径小于第一凸起的厚度。
第二方面，本申请提供了一种液晶天线制作方法，包括：
在第一基板的板面上铺设绝缘层，对第一基板上的绝缘层进行图形化；
在第二基板的板面上铺设绝缘层，对第二基板上的绝缘层进行图形化，形成第一凸起和第二凸起，第一凸起沿第一方向的尺寸大于第二凸起沿第一方向的尺寸，第一方向为第二基板垂直指向第一基板的方向；第一凸起在第二基板的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，第二凸起分布在迷宫型间隙部内；
将液晶注入第一基板和第二基板之间，对第一基板和第二基板进行对盒。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，对第一基板上的绝缘层进行图形化之后，包括：在图形化后的绝缘层表面设置电极层；
以及形成第一凸起和第二凸起之后，包括：在第二凸起的表面设置延迟线层。
结合第二方面和上述实现方式，在第二方面的某些实现方式中，在第二凸起的表面设置延迟线层之后，还包括：在第一凸起的外表面上设置金属屏蔽层；
在第一凸起的顶端面的金属屏蔽层表面上均匀设置若干支撑颗粒。
结合第二方面和上述实现方式，在第二方面的某些实现方式中，第一凸起的顶端面的金属屏蔽层表面上均匀设置若干支撑颗粒，包括：
在第一凸起的顶端面上涂覆支撑颗粒原料胶，
对支撑颗粒原料胶以预定方式曝光固化；
将支撑颗粒原料胶进行显影，获得固化后的支撑颗粒。
相比于现有技术，本申请的方案具有以下有益技术效果：
本申请提供的液晶天线采用设有第一凸起和第二凸起的第二基板，并且第一凸起呈现为贯通的迷宫型间隙部，而第二凸起则设置在该迷宫型间隙部内，第一基板和第二基板对盒形成液晶天线后，第一凸起和第二凸起能够最大限度地限制液晶在迷宫型间隙部内的流动，能够保持液晶分布更加均匀，即使在户外高温工作时，液晶也不容易受到重力的影响而产生Mura，有利于降低信号损耗，保证液晶天线具有平稳的信号接收传输性能。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请一实施例中液晶天线的主视剖面示意图；
图2为本申请图1中A-A处的液晶天线的侧视剖面示意图；
图3为本申请一实施例中液晶天线制作方法的流程图；
图4为本申请一实施例中液晶天线的端口损耗测量图；
图5为本申请一实施例中液晶天线的插入损耗测量图；
附图标记说明：
100-第一基板，200-第二基板；
110-绝缘层，120-电极层，130-发射、接收电极；
210-第一凸起，220-第二凸起，230-支撑颗粒，240-延迟线层，250-金属屏蔽层。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
液晶天线包括相对设置的第一基板100和第二基板200，在第一基板100和第二基板200形成的空间中注有液晶，对盒后形成液晶盒。液晶天线的工作原理简述如下：通过施加不同电压信号控制液晶的偏转状态，当电磁波信号通过调节后的液晶盒，由设置在液晶盒内的发射单元向外辐射，电磁波在外空间相互耦合，在目标方向形成主波束，完成电磁信号的发射；另外，通过施加不同电压控制液晶的偏转状态，外部电磁波通过调节后的液晶盒后，对外空间传来的信号进行全面接收，传输到液晶盒内的接收单元，完成电磁信号的接收。
对于较大尺寸的液晶盒而言，设置在其中的液晶容易因为重力作用而在较大的分布空间中分布不均匀，对于显示屏而言，容易产生Mura的不良现象，而对液晶天线而言，则容易出现天线信号收发灵敏度不受控制，且极易受到温度影响。
为了解决这一问题，本申请第一方面提供了一种液晶天线，如图1和图2所示，包括第一基板100、第二基板200和液晶，液晶设置在第一基板100与第二基板200之间；第二基板200朝向第一基板100的板面上设有第一凸起210和第二凸起220，第一凸起210沿第一方向的尺寸大于第二凸起220沿第一方向的尺寸，第一方向为第二基板200垂直指向第一基板100的方向；第一凸起210在第二基板200的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，第二凸起220分布在迷宫型间隙部内。
第一基板100与第二基板200的各自相对的板面具有特定的设计形状，以便于在第一基板100和第二基板200对盒后形成特定的间隙空间。本申请提供的液晶天线当然还包括其他零部件，例如封胶、发射/接收极(或称为发射、接收电极130)等，由于这些内容为本领域技术人员所知，在此未做更多展开叙述。前述内容中提及的第一方向为第一凸起210或第二凸起220的顶端面离开第二基板200的距离，可通俗解释为高度。第一凸起210在第二基板200上形成的贯通的迷宫型间隙部，相当于以第一凸起210为墙，以特定形状构成的迷宫，该迷宫中间的各空间相互连通，并无独立的封闭区域，以便于液晶在第一基板100和第二基板200内贯通。通常情况下，第二凸起220设置在迷宫型间隙部中间，也即将迷宫型间隙部划分成均匀的两个部分。
本申请提供的液晶天线采用设有第一凸起210和第二凸起220的第二基板200，并且第一凸起210呈现为贯通的迷宫型间隙部，而第二凸起220则设置在该迷宫型间隙部内，第一基板100和第二基板200对盒形成液晶天线后，第一凸起210和第二凸起220能够最大限度地限制液晶在迷宫型间隙部内的流动，即使在户外高温工作时，液晶也不容易受到重力的影响而分布不均，有利于降低信号损耗，保证液晶天线具有平稳的信号接收传输性能。
在一个可行的实施方式中，如图1和图2所示，第一基板100朝向第二基板200的板面覆盖有电极层120，第二凸起220的外侧面覆盖有延迟线层240，延迟线层240与电极层120平行。延迟线层240中的延迟线能够将电信号延迟一段时间，是液晶天线中的一个关键部件。本申请中，延迟线层240与电极层120平行，具体而言，延迟线层240与电极层120相隔一定的间距，并且这一间距在延迟线层240和电极层120的不同位置处保持相同，这一设置有利于保持电极层120与延迟线层240之间的电场均匀性，从而使得电极层120与延迟线层240之间的液晶分布均匀，能够降低信号损耗。
在一个具体的实施方式中，如图2所示，第一基板100上设有等腰梯形凹槽，延迟线层240在第一基板100上的正投影落在等腰梯形凹槽内。实际应用当中，延迟线层240的横截面形状通常为一段圆弧，或者为等腰梯形，为确保电极层120与延迟线层240之间具有等间距的特点，可在设置有延迟线层240的位置相对应的第一基板100上设置等腰梯形凹槽，并且使得延迟线层240与相对应的等腰梯形凹槽的内壁相互平行。
在一个可行的实施方式中，如图2所示，第一凸起210的外表面上设有金属屏蔽层250；金属屏蔽层250的顶端面第一凸起210的顶端面与第一基板100之间均匀设有若干支撑颗粒230。第一凸起210距离第一基板100较近，在第一凸起210的顶端面上设置支撑颗粒230，使得第一凸起210间接抵接在第一基板100上，形成较为稳固的液晶盒，同时也能够进一步促进液晶盒内液晶的相互贯通，而通常支撑颗粒230的粒径较小，又能够避免液晶不受重力干扰，保证液晶盒内液晶的均匀分布。第一凸起210的外表面上覆盖金属屏蔽层250，能够减弱延迟线层240之间的互耦效应，提高器件性能。
在某些可行的实施方式中，还存在一些具体的实施例实现细节，如图1所示，第一凸起210在第二基板200的板面上形成蛇形间隙部，第二凸起220呈蛇形分布在蛇形间隙部内；第一凸起210、第二凸起220和支撑颗粒230的材质为PS(Polystyrene，聚苯乙烯)。蛇形间隙部的结构较为简单，制备工艺的复杂度不高，生产成本较低。
在一个可行的实施方式中，如图2所示，第一基板100包括绝缘层110，电极层120设置在绝缘层110朝向第二基板200一侧的表面；第一凸起210的第一方向的尺寸范围与绝缘层110的第一方向尺寸范围相等，第二凸起220与第一凸起210的第一方向尺寸之比不大于1/2；支撑颗粒230采用球形颗粒，支撑颗粒230的粒径小于第一凸起210的厚度。
绝缘层110实际上在液晶天线的液晶盒中普遍存在，第一基板100包括绝缘层110，第二基板200同样包括绝缘层110，例如由绝缘层110形成前述实施例中提及的等腰梯形凹槽，也形成如图所示的第二基板200上的第一凸起210和第二凸起220。绝缘层的材料通常为有机材料。在第一凸起210上同样覆盖有电极层120，在第二凸起220的外表面上覆盖有延迟线层240。实际的液晶天线中，电极层120和延迟线层240的与液晶接触的表面设置有取向层，取向层的材料都是高分子聚合物，经过膜层后这些材料可以让液晶的液晶分子有规律排列，这类材料常用PS和PI(Polyimide，聚酰亚胺)。另外，液晶天线中的发射、接收电极130与液晶盒内的电极层120电连接。
对于第一凸起210和第二凸起220的尺寸大小，不同大小的液晶天线可具体采用不同规格，例如当第一基板100上绝缘层110的厚度为20～50μm(微米)时，可将第一凸起210的高度设置为20～50μm中的一个值，第二凸起220的高度设置为1～30μm中的一个值。第一凸起210的宽度范围是50～100μm，延迟线层240的宽度范围为10～200μm。本申请中，c～dμm的表达方式表明该范围包含边界值c和d，c和d均为实数。
第二方面，本申请提供了一种液晶天线制作方法，如图3所示，包括：
S100：在第一基板100的板面上铺设绝缘层110，对第一基板100上的绝缘层110进行图形化。
图形化是指在特定材料层上加工形成特定的图案结构，具体工艺步骤包括曝光、显影和刻蚀等。根据预先设计要求，在第一基板100上设置绝缘层110，并且通过图形化工艺，使绝缘层110形成特殊的结构形状。
S200：在第二基板200的板面上铺设绝缘层110，对第二基板200上的绝缘层110进行图形化，形成第一凸起210和第二凸起220，第一凸起210沿第一方向的尺寸大于第二凸起220沿第一方向的尺寸，第一方向为第二基板200垂直指向第一基板100的方向；第一凸起210在第二基板200的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，第二凸起220分布在迷宫型间隙部内。
同样，为形成第一凸起210和第二凸起220，也在第二基板200上设置绝缘层110，并且将绝缘层110经过图形化工艺，形成预定形状周遭的第一凸起210和第二凸起220，使得第一凸起210在第二基板200的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，第二凸起220分布在迷宫型间隙部内。在一个具体的实施例中，迷宫型间隙部采用蛇形间隙部，而第二凸起220采用蛇形分布的方式设置在蛇形间隙部当中。
S300：将液晶注入第一基板100和第二基板200之间，对第一基板100和第二基板200进行对盒。
液晶滴下之后，为避免液晶在空气中受到环境污染，以及避免设置在第一基板100和第二基板200上的边框胶在室温下固话，需尽快对第一基板100和第二基板200完成对盒，形成完整液晶盒。
采用本申请提供的液晶天线制作方法能够生产出前述的液晶天线，该液晶天线采用设有第一凸起210和第二凸起220的第二基板200，并且第一凸起210呈现为贯通的迷宫型间隙部，而第二凸起220则设置在该迷宫型间隙部内，第一基板100和第二基板200对盒形成液晶天线后，第一凸起210和第二凸起220能够最大限度地限制液晶在迷宫型间隙部内的流动，即使在户外高温工作时，液晶也不容易受到重力的影响而分布不均，有利于降低信号损耗，保证液晶天线具有平稳的信号接收传输性能。
在其中一个可行的实施例中，对第一基板100上的绝缘层110进行图形化，之后包括：在图形化后的绝缘层110表面设置电极层120；以及形成第一凸起210和第二凸起220，之后包括：在第二凸起220的表面设置延迟线层240。实际生产当中，除了设置电极层120和延迟线层240外，通常还会在电极层120和延迟线层240外涂布PI膜，并且采用光控取向的方式实现PI膜的取向。
在其中一个可行的实施例中，在第二凸起220的表面设置延迟线层240，之后还包括：在第一凸起210的外表面上设置金属屏蔽层250；在第一凸起210的顶端面的金属屏蔽层250表面上均匀设置若干支撑颗粒。
在其中一个具体的实施例中，第一凸起210的顶端面的金属屏蔽层250表面上均匀设置若干支撑颗粒230，包括：
在第一凸起210的顶端面上涂覆支撑颗粒原料胶，对支撑颗粒原料胶以预定方式曝光固化；
将支撑颗粒原料胶进行显影，获得固化后的支撑颗粒230。
本实施例提供了一种设置支撑颗粒230的具体方式，支撑颗粒230可具体选用PS微球，微球粒径约50～80微米，在第二基板200上进行PS微球@有机溶液(一种支撑颗粒230原料胶，@表示PS微球分散在有机溶液中)平铺工艺，可采用Spin coating(旋转镀膜)的方式制作。然后进行曝光，曝光区域形成固化，PS微球固定在第一凸起210的顶部。而后进行显影，将未曝光区域冲洗掉，PS微球也将被冲洗脱离第二基板200。或者，可采用打印工艺，定点安置上述的PS微球。
在其中一个可行的实施方式中，对第一基板100上的绝缘层110进行图形化，包括：
对第一基板100上的绝缘层110进行图形化以形成等腰梯形凹槽，使得在第二凸起220的表面设置延迟线层240后，延迟线层240与等腰梯形凹槽的内壁平行。
经过上述工艺步骤获取到的液晶天线的有益技术效果可参考本申请关于液晶天线的结构描述部分，对液晶天线进行测试后发现，如图4和图5所示，图4中横坐标为频率，单位为Hz(赫兹)，纵坐标为S11(表示端口损耗)，从图中可知端口损耗值从-25dB(分贝)线性变化到-28.5dB，变化差值小于-10dB，说明端口损耗满足工程需求。而图5中，横坐标为频率，纵坐标为S21(表示插入损耗)，插入损耗由-0.825dB左右线性变化到-0.9dB左右，插入损耗接近目前工程需求。图4和图5共同显示的结果表明，本申请提供的液晶天线满足工程需要，信号损耗充分满足工程要求。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。可选地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。可选地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种液晶天线，其特征在于，包括第一基板(100)、第二基板(200)和液晶，所述液晶设置在所述第一基板(100)与第二基板(200)之间；所述第二基板(200)朝向所述第一基板(100)的板面上设有第一凸起(210)和第二凸起(220)，所述第一凸起(210)沿第一方向的尺寸大于所述第二凸起(220)沿所述第一方向的尺寸，所述第一方向为所述第二基板(200)垂直指向所述第一基板(100)的方向；所述第一凸起(210)在所述第二基板(200)的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，所述第二凸起(220)分布在所述迷宫型间隙部内；所述第一凸起(210)的外表面上设有金属屏蔽层(250)；所述金属屏蔽层(250)的顶端面与所述第一基板(100)之间均匀设有若干支撑颗粒(230)。
2.根据权利要求1所述的液晶天线，其特征在于，所述第一基板(100)朝向所述第二基板(200)的板面覆盖有电极层(120)，所述第二凸起(220)的外侧面覆盖有延迟线层(240)，所述延迟线层(240)与所述电极层(120)平行。
3.根据权利要求2所述的液晶天线，其特征在于，所述第一基板(100)上设有等腰梯形凹槽，所述延迟线层(240)在所述第一基板(100)上的正投影落在所述等腰梯形凹槽内。
4.根据权利要求1所述的液晶天线，其特征在于，所述第一凸起(210)在所述第二基板(200)的板面上形成蛇形间隙部，所述第二凸起(220)呈蛇形分布在所述蛇形间隙部内；所述第一凸起(210)、所述第二凸起(220)和所述支撑颗粒(230)的材质为聚苯乙烯。
5.根据权利要求2所述的液晶天线，其特征在于，所述第一基板(100)包括绝缘层，所述电极层(120)设置在所述绝缘层朝向所述第二基板(200)一侧的表面；所述第一凸起(210)的第一方向的尺寸范围与所述绝缘层的第一方向尺寸范围相等，所述第二凸起(220)与所述第一凸起(210)的第一方向尺寸之比不大于1/2；所述支撑颗粒(230)采用球形颗粒，所述支撑颗粒(230)的粒径小于所述第一凸起(210)的厚度。
6.一种液晶天线制作方法，其特征在于，包括：
在第一基板(100)的板面上铺设绝缘层，对所述第一基板(100)上的所述绝缘层进行图形化；
在第二基板(200)的板面上铺设绝缘层，对所述第二基板(200)上的所述绝缘层进行图形化，形成第一凸起(210)和第二凸起(220)，所述第一凸起(210)沿第一方向的尺寸大于所述第二凸起(220)沿所述第一方向的尺寸，所述第一方向为所述第二基板(200)垂直指向所述第一基板(100)的方向；所述第一凸起(210)在所述第二基板(200)的板面上形成贯通的迷宫型间隙部，所述第二凸起(220)分布在所述迷宫型间隙部内；所述第一凸起(210)的外表面上设有金属屏蔽层(250)；所述金属屏蔽层(250)的顶端面与所述第一基板(100)之间均匀设有若干支撑颗粒(230)；
将液晶注入所述第一基板(100)和第二基板(200)之间，对所述第一基板(100)和第二基板(200)进行对盒。
7.根据权利要求6所述的液晶天线制作方法，其特征在于，所述对所述第一基板(100)上的所述绝缘层进行图形化之后，包括：在所述图形化后的绝缘层表面设置电极层(120)；
以及所述形成第一凸起(210)和第二凸起(220)之后，包括：在所述第二凸起(220)的表面设置延迟线层(240)。
8.根据权利要求6所述的液晶天线制作方法，其特征在于，所述第一凸起(210)的顶端面的金属屏蔽层(250)表面上均匀设置若干支撑颗粒(230)，包括：
在所述第一凸起(210)的顶端面上涂覆支撑颗粒原料胶，
对所述支撑颗粒原料胶以预定方式曝光固化；
将所述支撑颗粒原料溶液进行显影，获得固化后的支撑颗粒(230)。
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