CN111369759A - 一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气火灾监测系统，具体涉及一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，由α‑Ga2O3/β‑Ga2O3相结薄膜芯片、电火花光电探测外围电路、蜂鸣器以及网络通讯模块组成；所述的α‑Ga2O3/β‑Ga2O3相结薄膜芯片，包括α‑Ga2O3薄膜、β‑Ga2O3薄膜、Ti/Au薄膜电极以及蓝宝石衬底，其中α‑Ga2O3薄膜在β‑Ga2O3薄膜的上方，厚度为200‑300nm，β‑Ga2O3薄膜的厚度为200‑300nm，并形成α‑Ga2O3/β‑Ga2O3相结薄膜芯片，蓝宝石衬底作为制备β‑Ga2O3薄膜的衬底，所述的α‑Ga2O3薄膜面积为β‑Ga2O3薄膜面积的一半，所述的Ti/Au薄膜电极位于α‑Ga2O3薄膜和β‑Ga2O3薄膜表面，形状为边长2.0毫米的正方形，Ti薄膜电极厚度为20‑30nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为60‑90nm。本发明电气火灾监测系统可实现远程监测和报警，可应用于远程电气火灾报警和高压输电线电晕监测。

Description

一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统
技术领域
本发明涉及一种电气火灾监测系统，具体是指一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统及其制作方法。
技术背景
有效的检测火灾，使得火灾初始阶段被发现，对后续工作有绝对的优势，目前的紫外探测器，灵敏度低，易受阳光干扰，造成火灾报警不及时。因此，研究开发一种能准确、有效地探测到电火花信号，在第一时间发现火灾源头，防范于未“燃”的远程火灾监测报警系统是当下安防领域所迫切需要的。
为了避免太阳光的干扰，市场上的常用紫外探测器需要增加滤波器，排除太阳光的影响来降低误报率，这些附件一般体积大，易碎价格贵，增加了探测器的复杂程度和制造成本，也使得探测器的适用范围大为缩小。因此，低成本、高便捷和小型化的日盲型紫外探测器是未来电气火灾防御的重要研究方向。Ga2O3是一种新型的宽禁带半导体材料，带隙约为4.9eV(对应的波长为254nm)，具有极高的热稳定性和化学稳定性，可以工作在恶劣环境，是一种非常有前景的深紫外日盲探测材料。用这类器件制作的日盲紫外探测器可以检测电火花中存在，而太阳光中不存在的日盲波段紫外光，极大地降低误报率。本发明设计的基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统可以将电气火灾报警信息发送到移动通讯终端，实现远程报警。
发明内容
本发明的目的是提供一种对日盲紫外波段选择性好、光响应稳定性高、可以将电气火灾报警信息发送到移动通讯终端，实现远程报警的电气火灾监测系统。
本发明的技术方案为：一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，由α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片、电火花光电探测外围电路、蜂鸣器以及网络通讯模块组成。所述的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片，包括α-Ga2O3薄膜、β-Ga2O3薄膜、Ti/Au薄膜电极以及蓝宝石衬底，其中α-Ga2O3薄膜在β-Ga2O3薄膜的上方，厚度为200-300nm，β-Ga2O3薄膜的厚度为200-300nm，并形成α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片，蓝宝石衬底作为制备β-Ga2O3薄膜的衬底，所述的α-Ga2O3薄膜面积为β-Ga2O3薄膜面积的一半，所述的Ti/Au薄膜电极位于α-Ga2O3薄膜和β-Ga2O3薄膜表面，形状为边长2.0毫米的正方形，Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为60-90nm。
所述基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作方法具有如下步骤：
(1)α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片的制备：
将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为2-3Pa，蓝宝石衬底的加热温度为700-800℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为750-850℃，退火时间为1-2小时。
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长5～10小时得到GaOOH薄膜，并在400-500℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜。
(2)基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在α-Ga2O3薄膜和β-Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；设计电火花光电探测外围电路，并将带电极的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片、网络通讯模块以及蜂鸣器接入光电探测电路，组装成电气火灾监测系统。
对制备的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片进行光电性能测试，通过控制紫外光(254nm和365nm)照射的开关发现芯片只对254nm光谱有响应。另外，对制作的基于α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片的远程电气火灾监测系统进行测试，发现当有电火花产生时，报警系统的蜂鸣器立刻响声，并通过无线网络将报警信号发送给移动通讯终端，实现远程监测和报警。
有益效果：
1、本发明方法所制备的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片具有工艺可控性强，操作简单，普适性好，且重复测试具有可恢复性等特点，具有很大的应用前景。
2、本发明方法所制作的基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统性能稳定，反应灵敏，光谱选择性好，可应用于电气火灾报警、高压线电晕等探测。
附图说明
图1是本发明的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片的示意图。
图2是用本发明的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜的XRD图谱。
图3是用本发明的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片的I-t曲线图。
图4是用本发明的电气火灾监测系统的电火花光电探测电路图。
图5是用本发明的电火花光电探测电路模块的实物图。
图6是用本发明的基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的演示实物图。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明。
实施例1
一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作方法具有如下步骤：
(1)α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片的制备：
将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，蓝宝石衬底的加热温度为700℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为850℃，退火时间为1小时。
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长5小时得到GaOOH薄膜，并在400℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜。
(2)基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在α-Ga2O3薄膜和β-Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；设计电火花光电探测外围电路，并将带电极的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片、网络通讯模块以及蜂鸣器接入光电探测电路，组装成电气火灾监测系统。
基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，由α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片、电火花光电探测外围电路、蜂鸣器以及网络通讯模块组成。如图1所示，所述的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片，包括α-Ga2O3薄膜3、β-Ga2O3薄膜2、Ti/Au薄膜电极4以及蓝宝石衬底1，其中α-Ga2O3薄膜3在β-Ga2O3薄膜2的上方，厚度为200-300nm，β-Ga2O3薄膜3的厚度为200-300nm，并形成α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片，蓝宝石衬底1作为制备β-Ga2O3薄膜2的衬底，所述的α-Ga2O3薄膜3面积为β-Ga2O3薄膜2面积的一半，所述的Ti/Au薄膜电极4位于α-Ga2O3薄膜3和β-Ga2O3薄膜2表面，形状为边长2.0毫米的正方形，Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为60-90nm。
将步骤(1)中所得的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜进行XRD分析，发现图2中(104)、(110)、(113)、(116)和(300)衍射峰对应于α-Ga2O3相的特征峰，(-401)、(-202)、(111)、(-311)、(400)、(-501)和(512)等晶面衍射峰对应于β-Ga2O3相的特征峰，表明所得样品为α-Ga2O3/β-Ga2O3相结结构薄膜材料。
将步骤(1)中所得的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片进行光电性能测量，测量示意图如图1。当外加电压为-5V并在254nm和365nm紫外光的照射下，如图3所示，发现254nm紫外光响应电流迅速增大，而365nm紫外光没有明显响应，表明该芯片只对254nm的紫外光有响应，具有日盲特性，此外，控制紫外灯开关，电流瞬时发生变化，表明该芯片具有高灵敏度。
设计的电火花光电探测外围电路的原理图如图4所示，其电路原理为：在已知探测器D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP三极管Q1导通，蜂鸣器响声，同时启动网络通讯模块，将报警信号发送至移动通讯终端。图5所示为紫外光电探测电路模块的实物图。将制作的基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统进行测试，如图6所示，发现当有电火花产生时，报警系统的蜂鸣器立刻响声，并通过网络通讯将报警信息发送给移动通讯终端，实现远程火灾监测或报警。
实施例2
步骤(2)与实施例1相同。将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，蓝宝石衬底的加热温度为750℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为800℃，退火时间为1小时。
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长5小时得到GaOOH薄膜，并在450℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜。
所得基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的测试结果均与实例1类似。
实施例3
步骤(2)与实施例1相同。将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，蓝宝石衬底的加热温度为750℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为750℃，退火时间为2小时。
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长8小时得到GaOOH薄膜，并在450℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜。
所得基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的测试结果均与实例1类似。
实施例4
步骤(2)与实施例1相同。将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，蓝宝石衬底的加热温度为750℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为750℃，退火时间为1小时。
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长10小时得到GaOOH薄膜，并在450℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜。
所得基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的测试结果均与实例1类似。
实施例5
步骤(2)与实施例1相同。将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为3Pa，蓝宝石衬底的加热温度为800℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为800℃，退火时间为1小时。
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长10小时得到GaOOH薄膜，并在500℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜。
所得基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的测试结果均与实例1类似。

Claims (3)

1.一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，其特征在于由α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片、电火花光电探测外围电路、蜂鸣器以及网络通讯模块组成；所述的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片，包括α-Ga2O3薄膜、β-Ga2O3薄膜、Ti/Au薄膜电极以及蓝宝石衬底，其中α-Ga2O3薄膜在β-Ga2O3薄膜的上方，厚度为200-300nm，β-Ga2O3薄膜的厚度为200-300nm，并形成α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片，蓝宝石衬底作为制备β-Ga2O3薄膜的衬底，所述的α-Ga2O3薄膜面积为β-Ga2O3薄膜面积的一半，所述的Ti/Au薄膜电极位于α-Ga2O3薄膜和β-Ga2O3薄膜表面，形状为边长2.0毫米的正方形，Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为60-90nm；
所述基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作方法具有如下步骤：一、α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片的制备：
将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga2O3靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga2O3薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10-3Pa，β-Ga2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为2-3Pa，蓝宝石衬底的加热温度为700-800℃，β-Ga2O3薄膜的退火温度为750-850℃，退火时间为1-2小时；
将上述获得的β-Ga2O3薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO3)3生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长5～10小时得到GaOOH薄膜，并在400-500℃退火脱水处理获得α-Ga2O3薄膜，最后获得α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜；
二、基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在α-Ga2O3薄膜和β-Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；设计电火花光电探测外围电路，并将带电极的α-Ga2O3/β-Ga2O3相结薄膜芯片、网络通讯模块以及蜂鸣器接入光电探测电路，组装成电气火灾监测系统。
2.根据权利要求1所述的基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，其特征在于，所述的电气火灾监测系统可以将电气火灾报警信息发送到移动通讯终端，实现远程监测和报警。
3.根据权利要求1所述的基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，其特征在于，所述的电气火灾监测系统检测电气火灾中发出的日盲波段紫外光。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105655434A (zh) * 2016-03-13 2016-06-08 金旺康 一种基于氧化镓纳米线阵列的紫外探测器件及其制备方法
WO2017150161A1 (ja) * 2016-03-02 2017-09-08 株式会社タムラ製作所 窒化物半導体テンプレート及びその製造方法、並びに紫外線ｌｅｄ
CN105742398B (zh) * 2016-03-18 2017-09-26 浙江理工大学 基于β‑Ga2O3/SiC异质结薄膜的日盲型紫外探测器及其制备方法
CN107393253A (zh) * 2017-07-30 2017-11-24 王旭兰 基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统及其制备方法
CN109148159A (zh) * 2018-08-29 2019-01-04 北京镓族科技有限公司 基于α/β-Ga2O3相结的自供电日盲紫外探测器
CN110556452A (zh) * 2019-07-30 2019-12-10 中国科学技术大学 一种日盲光电探测器及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017150161A1 (ja) * 2016-03-02 2017-09-08 株式会社タムラ製作所 窒化物半導体テンプレート及びその製造方法、並びに紫外線ｌｅｄ
CN105655434A (zh) * 2016-03-13 2016-06-08 金旺康 一种基于氧化镓纳米线阵列的紫外探测器件及其制备方法
CN105742398B (zh) * 2016-03-18 2017-09-26 浙江理工大学 基于β‑Ga2O3/SiC异质结薄膜的日盲型紫外探测器及其制备方法
CN107393253A (zh) * 2017-07-30 2017-11-24 王旭兰 基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统及其制备方法
CN109148159A (zh) * 2018-08-29 2019-01-04 北京镓族科技有限公司 基于α/β-Ga2O3相结的自供电日盲紫外探测器
CN110556452A (zh) * 2019-07-30 2019-12-10 中国科学技术大学 一种日盲光电探测器及其制备方法

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