DE102005030359A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms sowie damit hergestellte LCDs - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat (64) ist mit Folgendem versehen: einer Kammer (50) mit einem Gaseinlass (54); einer oberen Elektrode (58) mit einer Anzahl von Düsen in der Kammer; einer unteren Elektrode (62) in der Kammer zum Tragen des Substrats, wobei die untere Elektrode in der oberen Elektrode beabstandet ist, und einer Selektions-Einlassplatte (70) über der oberen Elektrode, wobei diese Selektions-Einlassplatte über ein Selektions-Einlassventil (76) zum selektiven Konzentrieren eines durch den Gaseinlass zugeführten Gases auf einen Bereich der oberen Elektrode verfügt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat sowie durch diese Vorrichtung bzw. durch dieses Verfahren hergestellte LCDs.
- Aufgrund der schnellen Entwicklung auf dem Gebiet der Informationstechnologie müssen Displays immer größere Informationsmengen anzeigen. Dazu werden neben Kathodenstrahlröhren insbesondere Flachdisplays entwickelt, die flach und leicht sind und niedrigen Energieverbrauch zeigen. Unter diesen werden Flüssigkristalldisplays (LCDs) in weitem Umfang für Monitore von Notebook-Computern, PCs, Büroautomatisierungsgeräten wie Fotokopierern sowie Handgeräten wie Mobiltelefonen und Funkrufeinrichtungen verwendet, da sie hervorragende Bildauflösung und Bildqualität auch bei farbigen Bildern zeigen.
- Ein LCD verfügt über ein oberes Substrat, ein unteres Substrat sowie eine zwischen diesen beiden angebrachte Flüssigkristallschicht. Ein LCD nutzt die optische Anisotropie und die Doppelbrechung der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristall-Materialschicht, um Bilddaten durch Steuern eines an diese angelegten elektrischen Felds zu erzeugen, wobei durch dieses Feld die Anordnung der Flüssigkristallmoleküle geändert wird, um deren Lichttransmission zu variieren.
- Ein LCD verfügt auch über einen Dünnschichttransistor (TFT), der als Schaltelement arbeitet. Ein LCD mit einem TFT wird allgemein als Aktivmatrix-LCD (AMLCD) bezeichnet. Ein AMLCD verfügt über eine hohe Bildauflösung, und es kann bewegte Bilder anzeigen.
- Im Allgemeinen wird ein AMLCD durch einen Prozess herge stellt, zu dem ein Reinigen der Substrate, das Herstellen von Mustern auf diesen, das Herstellen von Ausrichtungsschichten, das Befestigen der Substrate aneinander, das Herstellen einer Flüssigkristallschicht zwischen den Substraten und der Einbau von Schaltkreisen gehören. Der Reinigungsprozess für die Substrate kann vor oder nach dem Prozess zum Herstellen der Muster auf ihnen ausgeführt werden, wobei bei diesem Prozess Teilchen auf den Substraten durch Reinigungsmittel entfernt werden.
- Außerdem ist der Prozess zum Herstellen von Mustern auf den Substraten in einen solchen zum Herstellen von Mustern auf dem oberen Substrat und einen solchen zum Herstellen von Mustern auf dem unteren Substrat unterteilt. Während des Prozesses zum Herstellen von Mustern auf dem oberen Substrat werden eine Farbfilterschicht, eine Schwarzmatrix und eine gemeinsame Elektrode auf ihm hergestellt. Während des Prozesses zum Herstellen von Mustern auf dem unteren Substrat werden Gateleitungen und Datenleitungen, die zum Ausbilden von Pixelbereichen einander schneiden, ein mit jeder dieser Schnittstellen verbundener jeweiliger TFT und eine mit diesem in jedem Pixelbereich verbundene Pixelelektrode auf ihm hergestellt.
- Ferner werden nach dem Herstellen der Muster auf den Substraten Ausrichtungsschichten auf dieselben aufgetragen und gerieben. Als Nächstes kann auf dem unteren Substrat ein Abdichtmittel hergestellt werden, um das untere und das obere Substrat miteinander zu verbinden. Zwischen die aneinander befestigten Substrate wird durch ein Einfüllloch ein Flüssigkristall eingefüllt, um eine Flüssigkristallschicht zu bilden, woraufhin das Einfüllloch dicht verschlossen wird.
- Darüber hinaus durchlaufen die aneinander befestigten Sub strate mit der darin vorhandenen Flüssigkristallschicht einen weiteren Reinigungs- und einen Schleifprozess, um eine Flüssigkristalltafel herzustellen, an der dann integrierte Schaltkreise angebracht werden.
- Vorrichtungen zum Herstellen eines LCD verfügen über luftdichte Kammern, damit die Prozesse im Hochvakuum ausgeführt werden können. In weitem Umfang wird eine Clusterkammer verwendet, mit der mehrere Substrate innerhalb kurzer Zeit bearbeitet werden können. Eine Clusterkammer beinhaltet Prozesskammern, eine Schleusenkammer und eine Transportkammer. Insbesondere werden in den Prozesskammern Prozesse zum direkten Behandeln von Substraten ausgeführt. Die Transportkammer lagert Substrate und transportiert sie in den Prozesskammern oder aus ihnen heraus. Zu den Prozesskammern gehören eine Kammer für PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) sowie eine solche zur Trockenätzung.
- Die
1 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Trockenätzvorrichtung zum Herstellen eines LCD gemäß der einschlägigen Technik, und die2 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen einer oberen Elektrode in dieser Vorrichtung. Wie es in der1 dargestellt ist, verfügt diese Vorrichtung über einen Gaseinlass12 , der oben an einer Kammer10 ausgebildet ist, sowie einen Gasauslass11 , der unten an dieser ausgebildet ist. Gase werden von einer Gasvorratseinheit (nicht dargestellt) durch den Gaseinlass12 in die Kammer10 eingeleitet und durch den Gasauslass11 aus ihr ausgelassen. - Außerdem verfügt die Kammer
10 über eine untere Elektrode21 und eine obere Elektrode31 , die voneinander beabstandet sind. Ein Substrat22 mit einem zu strukturierenden Dünnfilm wird auf die untere Elektrode21 innerhalb der Kammer10 geladen. Diese untere Elektrode21 ist mit einer äußeren Spannungsversorgung13 verbunden, die ihr eine hochfrequente (HF) Spannung zuführt. - Der Raum zwischen der unteren Elektrode
21 und der oberen Elektrode31 wird häufig als Reaktionsbereich bezeichnet. Die obere Elektrode31 ist geerdet, und sie verfügt über eine Anzahl von Löchern32 . Wie es aus der2 erkennbar ist, sind diese Löcher32 auf Matrixweise über die obere Elektrode31 hinweg angeordnet. - Gemäß erneuter Bezugnahme auf die
1 verfügt die Kammer10 ferner über Gaseinlassplatten41 ,42 und43 , die über der oberen Elektrode31 angeordnet sind, um die durch den Gaseinlass12 eingelassenen Gase gleichmäßig zu verteilen. Die Anzahl der Gaseinlassplatten41 ,42 und43 kann bedarfsabhängig variieren. Durch sie werden die Gase gleichmäßig eingelassen und zur oberen Elektrode31 geleitet. Dann verbreiten sich die Gase mittels der mehreren Löcher32 der oberen Elektrode31 im Reaktionsbereich zwischen der oberen Elektrode31 und der unteren Elektrode21 . - Darüber hinaus verfügt die Kammer
10 über eine untere und eine obere Abschirmung23 und33 , die um die untere Elektrode21 bzw. die obere Elektrode31 herum angeordnet sind. Ein Teil der oberen Abschirmung33 erstreckt sich in den Reaktionsbereich, so dass die Dichte eines Plasmas in einem dem Substrat22 entsprechenden Gebiet erhöht ist. - Jedoch ist es bei dieser bekannten Trockenätzvorrichtung schwierig, Gas gleichmäßig über die gesamte Oberfläche eines Substrats zu verteilen, wenn die Substratgröße zunimmt. Außerdem können für einen zentralen Bereich und einen Randbereich eines Substrats keine verschiedenen Ätzraten eingestellt werden. Z.B. sollte eine aktive Schicht im Randbereich eines Substrats weiter geätzt werden, während im zen tralen Bereich desselben eine Passivierungsschicht weiter geätzt werden sollte.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat, mit denen unterschiedliche Bereiche des Substrats unterschiedlich bearbeitet werden können, sowie damit hergestellte LCDs zu schaffen.
- Diese Aufgabe ist durch die Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1, das mit ihr hergestellte LCD gemäß dem Anspruch 11, das Verfahren gemäß dem Anspruch 12 und das durch dieses hergestellte LCD gemäß dem Anspruch 20 gelöst. Mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung können Gase der Oberfläche eines Substrats selektiv zugeführt werden, und ein Dünnfilm kann positionsabhängig mit variierender Rate über die Oberfläche eines Substrats hinweg abgeschieden/geätzt werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
-
1 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Trockenätzvorrichtung zum Herstellen eines LCD gemäß einer bekannten Technik; -
2 ist eine Draufsicht einer oberen Elektrode bei der in der1 dargestellten Vorrichtung; -
3 ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Vorrichtung zum Herstellen eines LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und -
4A und4B sind Schnittansichten zum Veranschaulichen einer Einlassplatte bei einer Vorrichtung gemäß einer Aus führungsform der Erfindung. - Die in der
3 dargestellte Vorrichtung50 verfügt über eine Kammer52 , an der oben ein Gaseinlass54 und unten ein Gasauslass56 ausgebildet sind. Gase werden von einer Gasvorratseinheit (nicht dargestellt) durch den Gaseinlass54 in die Kammer52 eingeleitet, und sie werden durch den Gasauslass56 aus ihr ausgelassen. Die Vorrichtung50 ist beispielsweise eine Trockenätzvorrichtung oder eine Plasmaätzvorrichtung. Statt einer Vorrichtung zum Ätzen kann sie jedoch auch eine solche zur Materialabscheidung sein, wie für CVD (chemical vapor deposition) oder PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition). - Außerdem verfügt die Kammer
52 über eine untere Elektrode62 und eine obere Elektrode58 , die voneinander beabstandet sind. Auf die untere Elektrode62 innerhalb der Kammer52 wird ein Substrat64 geladen, das einen durch einen Ätzprozess zu strukturierenden Dünnfilm tragen kann. Die untere Elektrode62 ist mit einer äußeren Spannungsversorgung63 verbunden, die sich außerhalb der Kammer52 befinden kann und ihr eine hochfrequente (HF) Spannung zuführt. - Der Raum zwischen der unteren Elektrode
62 und der oberen Elektrode58 wird als Reaktionsbereich bezeichnet. Die obere Elektrode58 ist geerdet, und sie verfügt über mehrere Einlassdüsen60 zum Einlassen von durch den Gaseinlass54 zugeführten Gasen. Die Einlassdüsen60 können matrixförmig über die obere Elektrode58 hinweg angeordnet sein. - Ferner verfügt die Kammer
52 über Gaseinlassplatten65 ,66 und67 , die über der oberen Elektrode58 angeordnet sind. Jede dieser Gaseinlassplatten65 ,66 und67 verfügt über mehrere Düsen (nicht dargestellt) zum gleichmäßigen Verteilen der durch den Gaseinlass54 eingelassenen Gase. Die An zahl der Gaseinlassplatten kann bedarfsabhängig variieren, wobei jedoch mindestens eine Gaseinlassplatte vorhanden ist. - Außerdem verfügt die Kammer
52 über eine Selektions-Einlassplatte70 , die zwischen der oberen Elektrode58 und den Gaseinlassplatten65 ,66 und67 angeordnet ist. Die Selektions-Einlassplatte70 steuert unter Verwendung eines Selektions-Einlassventils76 die Gasverteilung über die obere Elektrode58 hinweg. Demgemäß werden die durch den Gaseinlass54 eingelassenen Gase durch die Düsen der Gaseinlassplatten65 ,66 und67 , das Selektions-Einlassventil76 und dann durch die Einlassdüsen60 der oberen Elektrode58 selektiv über das Substrat64 verteilt. - Gemäß den
4A und4B verfügt die Selektions-Einlassplatte über mindestens ein erstes Einlassloch72 und mindestens ein zweites Einlassloch74 . Das erste Einlassloch72 kann einem zentralen Bereich der in der3 dargestellten oberen Elektrode58 entsprechen, um Gase auf einen zentralen Bereich des in der3 dargestellten Substrats64 zu konzentrieren. Außerdem kann das zweite Einlassloch74 dem Randbereich der oberen Elektrode58 entsprechen, um Gase auf einen Randbereich des Substrats64 zu konzentrieren. - Die Selektions-Einlassplatte
70 verfügt ferner in ihrem Zentrum über das Selektions-Einlassventil76 , um Gase selektiv entweder durch das erste Einlassloch72 oder das Einlassloch74 einzulassen. Das Selektions-Einlassventil kann gesteuert durch ein Steuerungssystem außerhalb der Kammer52 selektiv nach oben und unten bewegt werden. Insbesondere kann es über ein erstes Loch76a und ein zweites Loch76b verfügen, die miteinander verbunden sein können. Das erste Loch76a kann auch an der Oberseite des Selektions-Einlassventils76 über eine Öffnung verfügen, und das zweite Loch76b kann an einer Seitenfläche desselben über eine Öffnung verfügen. Z.B. kön nen das erste Loch76a und das zweite Loch76b so miteinander verbunden sein, dass eine umgekehrte T-Form gebildet ist. - Wenn, wie es in der
4A dargestellt ist, das Selektions-Einlassventil76 in eine untere Position verstellt ist, ist das zweite Loch76b mit dem ersten Einlassloch72 verbunden, um Gase durch dieses einzulassen. Wenn das zweite Loch76b des Selektions-Einlassventils76 dem ersten Einlassloch72 entspricht, strömen durch die Gaseinlassplatten65 ,66 und67 zugeführte Gase durch das erste Loch76a , das zweite Loch76b und dann das erste Einlassloch72 zum zentralen Bereich der oberen Elektrode58 . - In der in der
4B dargestellten Positionierung ist das Selektions-Einlassventil76 in die obere Position verstellt, und das zweite Loch76b ist mit dem zweiten Einlassloch74 verbunden, um Gase durch dieses einzulassen. Demgemäß strömen, wenn das zweite Loch76b des Selektions-Einlassventils76 dem zweiten Einlassloch74 entspricht, durch die Gaseinlassplatten65 ,66 und67 zugeführte Gase durch das erste Loch76a , das zweite Loch76b und dann das zweite Einlassloch74 zum Randbereich der oberen Elektrode58 . - Ferner ist bei dieser Ausführungsform eine nicht dargestellte Magnetspule vorhanden, um das Selektions-Einlassventil
76 selektiv nach oben und unten zu verstellen. Dadurch wird das Selektions-Einlassventil76 entsprechend Steuersignalen verstellt, die von außen an die Magnetspule gelegt werden. - Das Selektions-Einlassventil
76 kann, was jedoch nicht dargestellt ist, über mehr als ein einzelnes erstes und ein einzelnes zweites Einlassloch verfügen, und es kann an mindestens eine weitere Position als die obere und die untere Position verstellt werden, um dadurch die Gasverteilung fei ner kontrollieren zu können. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform verfügt das Selektions-Einlassventil76 über ein erstes, ein zweites und ein drittes Einlassloch, um Gase auf den zentralen, den mittleren und den Randbereich der oberen Elektrode58 zu konzentrieren. Durch Verstellen des Selektions-Einlassventils76 werden Gase selektiv durch das erste Einlassloch72 oder das zweite Einlassloch74 eingelassen. So kann die Gaseinlassrate variiert werden. - Die durch den in der
3 dargestellten Gaseinlass54 eingeleiteten Gase verteilen sich durch die Düsen der Gaseinlassplatten65 ,66 und67 , das erste Loch76a und das zweite Loch76b des Selektions-Einlassventils76 , das erste und das zweite Einlassloch72 und74 und dann durch die Einlassdüsen60 der oberen Elektrode58 über das Substrat54 . - Demgemäß verfügt die Vorrichtung gemäß der beschriebenen Ausführungsform über eine Selektions-Einlassplatte
70 zum selektiven Konzentrieren von Gasen auf zumindest den zentralen und den Randbereich einer oberen Elektrode. Dadurch werden verschiedene Bereiche eines Substrats selektiv behandelt, da die Gaseinlassrate über die Oberfläche des Substrats hinweg selektiv kontrolliert wird, so dass ein Dünnfilm über die Oberfläche eines Substrats hinweg mit variabler Rate abgeschieden/geätzt werden kann. - Der genannte Dünnfilm kann auf einem beliebigen Typ von Substrat, z.B. einem isolierenden oder einem halbleitenden Substrat, abgeschieden/geätzt werden.
Claims (20)
- Vorrichtung zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat (
64 ), mit: – einer Kammer (50 ) mit einem Gaseinlass (54 ); – einer oberen Elektrode (58 ) mit einer Anzahl von Düsen in der Kammer; – einer unteren Elektrode (62 ) in der Kammer zum Tragen des Substrats, wobei die untere Elektrode von der oberen Elektrode beabstandet ist; und – einer Selektions-Einlassplatte (70 ) über der oberen Elektrode, wobei diese Selektions-Einlassplatte über ein Selektions-Einlassventil (76 ) zum selektiven Konzentrieren eines durch den Gaseinlass zugeführten Gases auf einen Bereich der oberen Elektrode verfügt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektions-Einlassventil (
76 ) über mindestens ein erstes Loch (76a ) und ein zweites Loch (76b ) verfügt, die miteinander verbunden sind, wobei das erste Loch eine Öffnung an der Oberseite des Selektions-Einlassventils aufweist und das zweite Loch eine Öffnung an einer Seitenfläche desselben aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektions-Einlassventil (
76 ) über mindestens ein erstes Loch (76a ) und ein zweites Loch (76b ) verfügt, die miteinander verbunden sind und eine umgekehrte T-Form bilden. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektions-Einlassventil (
76 ) durch eine Magnetspule verstellbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektions-Einlassventil (
76 ) im zentralen Bereich der Selektions-Einlassplatte (70 ) vorhanden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektions-Einlassplatte (
70 ) zumindest ein den zentralen Bereich der oberen Elektrode (58 ) entsprechendes erstes Loch und ein dem Randbereich der oberen Elektrode entsprechendes zweites Loch aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektions-Einlassplatte (
70 ) zumindest ein drittes Loch zwischen dem ersten und dem zweiten Loch aufweist, das einem Bereich zwischen dem zentralen Bereich und dem Randbereich der oberen Elektrode (58 ) entspricht. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine Ätzvorrichtung oder eine Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gaseinlass (
54 ) und der Selektions-Einlassplatte (70 ) mindestens eine Gaseinlassplatte (65 ,66 ,67 ) vorhanden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen Elektrode (
58 ) und der unteren Elektrode (62 ) eine Spannungsversorgung vorhanden ist. - Flüssigkristalldisplay mit: – einem ersten und einem zweiten Substrat, von denen mindestens eines einen durch die Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 hergestellten Dünnfilm trägt; und – einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
- Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat, umfassend: – Zuführen eines Gases in eine Kammer; – selektives Verstellen eines Selektions-Einlassventils einer Gaseinlassplatte in der Kammer; – kanalisiertes Einlassen des Gases durch die Gaseinlassplatte; – selektives Konzentrieren des Gases auf einen Bereich einer oberen Elektrode innerhalb der Kammer unter Verwendung des Selektions-Einlassventils; und – Einlassen des Gases über das Substrat, das durch eine von der oberen Elektrode beabstandete untere Elektrode gehalten wird, mit variabler Gaseinlassrate über die Oberfläche des Substrats hinweg.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum selektiven Verstellen des Selektions-Einlassventils ein Verstellen desselben an eine obere bzw. eine untere Position gehört.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum kanalisierten Einlassen des Gases durch die Gaseinlassplatte das Einlassen des Gases durch ein erstes Einlassloch und ein zweites Einlassloch gehört, wobei das erste Einlassloch dem zentralen Bereich der oberen Elektrode entspricht und das zweite Einlassloch dem Randbereich derselben entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum kanalisierten Einlassen des Gases durch die Gaseinlassplatte das Einlassen des Gases durch ein erstes, ein zweites und ein drittes Einlassloch gehört, wobei das erste Einlassloch dem zentralen Bereich der oberen Elektrode, das zweite Einlassloch dem Randbereich der oberen Elektrode und das dritte Einlassloch einem Bereich zwischen dem zentralen Bereich und dem Randbereich der oberen Elektrode entsprechen.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es zum selektiven Konzentrieren des Gases unter Verwendung des Selektions-Einlassventils gehört, das von einem Gaseinlass zugeführte Gas kanalisiert durch ein erstes Loch des Selektions-Einlassventils und dann durch ein zweites Loch desselben einzulassen, wobei das erste Loch eine Öffnung an der Oberseite des Selektions-Einlassventils aufweist und das zweite Loch eine Öffnung an einer Seitenfläche desselben aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es zum selektiven Konzentrieren des Gases unter Verwendung des Selektions-Einlassventils gehört, das von einem Gaseinlass zugeführte Gas kanalisiert durch ein erstes Loch des Selektions-Einlassventils und dann durch ein zweites Loch desselben einzulassen, wobei das erste und das zweite Loch des Selektions-Einlassventils miteinander verbunden sind und sie eine umgekehrte T-Form bilden.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Gaseinlassrate Teil eines Ätzprozesses oder eines Prozesses mit chemischer Dampfabscheidung ist.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das von einem Gaseinlass zugeführte Gas durch mindestens eine Gaseinlassplatte verteilt wird, bevor es kanalisiert durch die Selektions-Einlassplatte eingelassen wird.
- Flüssigkristalldisplay mit: – einem ersten und einem zweiten Substrat, von denen mindestens eines einen durch das Verfahren gemäß dem Anspruch 12 hergestellten Dünnfilm trägt; und – einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
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