JP2006289359A - ガス噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産コストの低減及び生産期間の短縮を図ることができるガス噴射装置を提供する。
【解決手段】ガス噴射用プレート１５１は、ガス噴射側の面に形成された多数の第１孔部１１２、及び該第１孔部と連通して貫通孔を形成するように他側の面に形成された第２孔部１１６、を有するプレート本体１１０と、前記第１孔部１１２よりも開口面積が小さい第３孔部１６２を有して前記第２孔部１１６に装着されるノズルモジュール１６０と、からなり、前記第１孔部１１２と前記第３孔部１６２とが連通されて前記ガス噴射孔を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示素子等を製造するために用いるガス噴射装置に係り、より具体的には、ガスを噴射させるためのガス噴射用プレートに関する。

一般的な液晶表示素子は、相対向するように配置された薄膜トランジスタ基板及びカラーフィルター基板と、薄膜トランジスタ基板側に支持されて各画素に配置される薄膜トランジスタ及び画素電極と、カラーフィルター基板側に支持されて各画素に配置されるカラーフィルター層及び共通電極と、各画素に配置されるゲート線及びデータ線と、それらの基板の間に介装された液晶層と、によって構成されている。

このような基板を製造するためには、ガラス基板に原料物質を蒸着させて薄膜を形成する薄膜蒸着工程や、感光性物質を使用して露光等を行うフォトリソグラフィー工程や、所定領域の薄膜を除去してパターニングを行うエッチング工程や、残留物を除去するための清浄工程等を（数回ないし数十回繰り返して）実施する必要がある。そして、それらの各工程は、最適な環境を作り出すためのチャンバーを使用して実施される。

図１は、液晶表示素子を製造するためのＰＥ−ＣＶＤ装置の一般的な構成を示す概略図である。該装置は、チャンバー１０と、被加工物としての基板３０を載置すべくチャンバー１０内に配置されたサセプター２０と、該基板３０に対向するように配置されて該基板３０に対して工程ガスを噴射するガス噴射装置４０と、を備えている。

このうちガス噴射装置４０は、空隙（以下、“バッファ空間”と称する）５２を形成するように貼り合わされた一対のプレート５０，５１（以下、適宜“上部プレート５０”及び“下部プレート５１”と称する）と、該バッファ空間５２に連通されるガス供給管８０と、該ガス供給管８０に接続されて該バッファ空間５２にガスを供給するガス貯蔵部（図示せず）と、からなる。ガス供給管８０から流入されてきた工程ガスは、バッファ空間５２にて一次拡散されてからチャンバーの内部に均一に噴射される。なお、上部プレート５０にはＲＦ電源６０が接続されており、サセプター２０は接地されていて、それらのプレート５０及びサセプター２０によって工程ガスにＲＦ電力が印加されるようになっている。図中の符号７０は、上部プレート５０とＲＦ電源６０間に最大電力が印加されるようにインピーダンスのマッチングを行うインピーダンス整合箱を示す。

ところで、下部プレート５１は、図２に示したように、ガス噴射孔４２を多数有するが、この下部プレート５１は、シャワーヘッドとも称されるものであって、アルミニウム材質の四角板であって、基板より大きいサイズである。

また、この下部プレート５１は、かなりの厚みを有している。すなわち、この下部プレート５１は、その周縁部だけがチャンバーや上部プレート５０に支持されているだけであるが、中央部が周縁部よりも下に撓んでしまうと、基板の周縁部と中央部とで工程ガスの分布が不均一になって好ましく無い。このようなプレートの中央部の撓み量は、プレートの面積が大きくなるに従って増える傾向にある。そこで、そのような撓みが低減されるように、下部プレート５１の厚みｔはかなり厚くされている。例えば、１５００ｍｍ×１８５０ｍｍの６世代の基板の場合、下部プレート５１は、３０ｍｍ〜３５ｍｍ程度の厚さであり、１９５０ｍｍ×２２５０ｍｍの７世代の基板用の場合には約５０ｍｍ程度の厚さである。

一方、上述のガス噴射孔４２は、下部プレート５１に多数穿設しておく必要がある。その配置密度は、最低でも１１０００個／ｍｍ^２程度であり、６世代の基板用下部プレート５１の場合は３５０００個／ｍｍ^２程度となり、７世代の基板用の場合は５５０００個程度／ｍｍ^２程度となり、２２００ｍｍ×２５５０ｍｍ程度で予想される８世代の基板用の場合は６００００個／ｍｍ^２以上の高密度となる。

ところで、ガス噴射孔４２はかなり小さい径である。該ガス噴射孔４２は、図３（ａ）（ｂ）に示すような形状であって、大径部４２ａ，４２ｃ（以下、“ガス流入部４２a”、“１次拡散部４２ｃ”と称する）や小径部４２ｂ（以下、“ノズル部４２ｂ”と称する）やテーパ部４２ｄ（以下、“２次拡散部４２ｄ”と称する）からなる。このうち、ガス流入部４２ａや１次拡散部４２ｃは３ｍｍ以上の直径であって比較的大径であるが、ノズル部４２ｂは０.４ｍｍ〜０.８ｍｍ程度の小径ある。ガス噴射孔４２にこのような微小径のノズル部４２ｂを形成する理由は、噴射孔４２の上部の圧力を高めることによって、バッファ空間５２の内部で工程ガスをより均一に拡散させ、チャンバーの内部に均一に噴射させるようにすることにある。ノズル部４２ｂの径が小さいほど、工程ガスを均一に噴射する上で有利となる。

ところで、図３（ａ）に示す形状のガス噴射孔４２を形成する場合には、まず最初に、ノズル部４２ｂと同径の貫通孔をアルミニウム板に多数穿設し、その後、該アルミニウム板の表裏にそれぞれ大径穴を穿設してガス流入部４２ａや１次拡散部４２ｃを形成し、最後に２次拡散部４２ｄを形成することが一般的に行われている。また、図３（ｂ）に示す形状のガス噴射孔を形成する場合には、上記と同様にノズル部４２ｂと同径の貫通孔をまずアルミニウム板に多数穿設し、該アルミニウム板の一側（ガスが噴射される側）に大径穴を穿設して１次拡散部４２ｃを形成し、最後に２次拡散部４２ｄを形成することが一般的に行われている。いずれの場合も、５０ｍｍ程度の肉厚のアルミニウム板に、直径０.４ｍｍ程度の貫通孔を５００００個以上穿設しなければならないが、その穿設には、大変精密な技術が要求され、しかも、たった１つの穿設が不良になっただけで（高精度の液晶表示素子の製造装置として使用に耐えないので）、そのアルミニウム板を廃棄する必要があった。そのため、ガス噴射装置の生産コストが高くなり、完成するためには長い期間が必要になるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、生産コストの低減及び生産期間の短縮を図ることができるガス噴射装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、前述したような目的を達成するために創出されたものであって、ガス噴射用プレートに形成された多数のガス噴射孔からガスを噴射してなるガス噴射装置において、
該ガス噴射用プレートは、
ガス噴射側の面に形成された多数の第１孔部、及び該第１孔部に比して開口面積が大きく該第１孔部と連通して貫通孔を形成するように他側の面に形成された第２孔部、を有するプレート本体と、
前記第１孔部よりも開口面積が小さい第３孔部を少なくとも１つ有すると共に、前記第２孔部に装着可能に構成されたノズルモジュールと、
からなり、
前記ノズルモジュールが前記第２孔部に装着された状態で、前記第１孔部と前記第３孔部とが連通されて前記ガス噴射孔を形成する、ことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ノズルモジュールは、前記第２孔部から取り外すことができるように構成された、ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ノズルモジュールは、外周面にネジが形成された円柱状部材であって、前記第２孔部に螺合されて装着される、ことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、各第２孔部に連通される第１孔部の数は１つであり、
各ノズルモジュールに形成される第３孔部の数は１つである、ことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、各第２孔部に連通される第１孔部の数は複数であり、
各ノズルモジュールに形成される第３孔部の数は、各第２孔部に連通される第１孔部の数と同数である、ことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、各第２孔部に複数のノズルモジュールが配置されてなることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１孔部及び前記第２孔部は円柱状であり、該第２孔部の直径は該第１孔部の直径よりも大きいことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ノズルモジュールは、円柱状または多角柱状であることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ノズルモジュールは、四角柱状であって、複数の第３孔部を有する、ことを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第３孔部は、大径でガスが流入されるガス流入部、該ガス流入部よりも小径のノズル部、及び該ノズル部よりも大径でガスが拡散される拡散部からなる、ことを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第３孔部の最小直径は、０.１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、ガス噴射用プレートに形成された多数のガス噴射孔からガスを噴射してなるガス噴射装置において、
該ガス噴射用プレートは、
多数の貫通孔を有するプレート本体と、
該プレート本体の貫通孔に装着されると共に前記ガス噴射孔が形成されたノズルモジュールと、
からなる、ことを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る発明において、前記ノズルモジュールは、外周面にネジが形成された円柱状部材であって、前記貫通孔に螺合されて装着される、ことを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１２に係る発明において、前記ノズルモジュールは、前記貫通孔から取り外すことができるように構成されたことを特徴とする。

請求項１５に係る発明は、請求項１２に係る発明において、前記ガス噴射孔は、大径でガスが流入されるガス流入部、該ガス流入部よりも小径のノズル部、及び該ノズル部よりも大径でガスが拡散される拡散部からなる、ことを特徴とする。

本発明によるガス噴射装置の製作の際、工程の難易度の高いノズル部を別途に製作するので、不良率が下がって、製作期間も大変短縮される。従って、加工原価が節減され、生産単価が大変減少する。つまり、小径の孔はノズルモジュールの方に形成すれば足り、プレート本体に穿設する孔は大径のものである。したがって、プレート本体の孔穿設作業を失敗するおそれが低減され、歩留まりが向上される。

また、ノズル部をノズルモジュール形態で製作すると、ノズルモジュールの第３孔部の直径や噴射角度を異にして工程ガスの密度を局部的に制御することもできる。

以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。

図４及び図５は、本発明の実施例１に係るガス噴射装置１００の一部（つまり、下部プレート）の構造を示す断面図及び斜視図である。図示の下部プレート（ガス噴射用プレート）１５１には、ガスを噴射するためのガス噴射孔が多数形成されている。該下部プレート１５１は、多数の貫通孔が形成されてなるプレート本体１１０を備えており、該貫通孔は、ガス噴射側（下面側）に形成された第１噴射孔（第１孔部、第１噴射口））１１２と、該第１噴射孔１１２よりも大径で上面側に形成された大径部（第２孔部、凹なる開口）１１６と、により構成されている。そして、それぞれの大径部１１６には、貫通孔である第２噴射孔（第３孔部、第２噴射口）１６２が形成された厚肉円筒状のノズルモジュール１６０を装着できるようになっている。本実施例においては、第１噴射孔１１２の内径（直径）は２ｍｍないし１０ｍｍとし、ノズルモジュール１６０の外径（直径）は該第１噴射孔１１２の内径（直径）よりも大きくし、第２噴射孔１６２の内径（直径）は０.１ｍｍ以上１ｍｍ以下とした。本実施例においては、ノズルモジュール１６０が大径部１１６に装着された状態で、第１噴射孔１１２と第２噴射孔１６２とが連通されてガス噴射孔を形成することとなる。

なお、図４に示す第２噴射孔１６２は、板厚方向に均一な径としたが、もちろんこれに限られるものではなく、図６に示すような形状（つまり、大径でガスが流入されるガス流入部１６２ａと、該ガス流入部１６２ａよりも小径のノズル部１６２ｂと、該ノズル部１６２ｂよりも大径でガスが拡散される拡散部１６２ｃとからなる形状）としても良い。また、図４に示す第１噴射孔１１２はほぼ板厚方向に均一な径としたが、もちろんこれに限られるものではなく、図６に示すようなテーパー状としても良い。

図５及び図７に示す大径部１１６及びノズルモジュール１６０は円柱状（厚肉円筒状）であるが、その他の形状にしても良い。例えば、大径部（拡幅部）１１６及びノズルモジュール１６０を多角柱状にしても良い。

一方、ノズルモジュール１６０とプレート本体１１０との間の隙間を工程ガスが流れないように、両者（つまり、ノズルモジュール１６０及びプレート本体１１０）の密着性を高めるようにすると良い。具体的には、円柱状部材であるノズルモジュール１６０の外周面にネジを形成しておいて、プレート本体１１０の大径部１１６に螺合されて装着されるようにすると良い。或いは、大径部１１６の内周面に、突出端を形成して、ノズルモジュール１６０を据え置くこともできる。

本実施例によれば、小径の孔はノズルモジュール１６０の方に形成すれば足り、プレート本体１１０に穿設する孔は２ｍｍ以上の大径のものである。したがって、プレート本体１１０の孔穿設作業を失敗するおそれが低減され、歩留まりが向上される。

ノズルモジュール１６０には小径の孔を穿設しなければならないため、プレート本体１１０と比べて穿設作業を失敗するおそれは高くなるが、穿設作業を失敗した場合にはそのノズルモジュール１６０のみを廃棄すれば足り、プレート本体１１０を廃棄しなければならない場合に比べてコスト及び作業の損失は少なくて済む。

また、ノズルモジュール１６０の穿設作業とプレート本体１１０の穿設作業とを並行して行うことができるので、作業期間を飛躍的に短縮することができ、それに伴い、ガス噴射装置の製造コストを低減することができる。

さらに、ノズルモジュール１６０が個別的には、下部プレート１１０に結合されるので、場合によっては、ノズルモジュール１６０の噴射孔の直径と噴射角度を異にして、ガスの噴射方向や速度を局部的にも制御できる。

図６及び図７に示す第２噴射孔１６２は、ガス流入部１６２ａ、ノズル部１６２ｂ、拡散部１６２ｃにて形成されている。従って、単一直径で加工する場合よりノズルモジュール１６０の高さが高くて、工程条件及びその他必要によって選択することができる。

上記実施例１では、各大径部１１６に連通される第１噴射孔１１２の数、及び各ノズルモジュール１６０に形成される第２噴射孔１６２の数は１つとしているが、本実施例２では、図８に示すように、各拡幅部１１６に連通される第１噴射孔１１２の数、及び各ノズルモジュール１６０に形成される第２噴射孔１６２の数を複数かつ同数（具体的には９つ）としている。以下、詳細に説明する。

図８及び図９に示す下部プレート（ガス噴射用プレート）３５１には、ガスを噴射するためのガス噴射孔が多数形成されている。該下部プレート３５１は、多数の貫通孔が形成されてなるプレート本体１１０を備えており、該貫通孔は、ガス噴射側（下面側）に形成された第１噴射孔（第１孔部）１１２と、９つの第１噴射孔１１２を含むように上面側に形成された拡幅部（第２孔部）１１６と、により構成されている。そして、それぞれの拡幅部１１６には板状のノズルモジュール１６０を装着できるようになっており、該モジュール１６０には、前記９つの第１噴射孔１１２に対応して該噴射孔１１２と連通するように９つの第２噴射孔（第３孔部）１６２が形成されている。なお、第１噴射孔１１２や第２噴射孔１６２の数は、９つ以外であっても良い。本実施例においては、ノズルモジュール１６０が拡幅部１１６に装着された状態で、第１噴射孔１１２と第２噴射孔１６２とが連通されてガス噴射孔を形成することとなる。

このように多数の第２噴射孔１６２を備える場合のノズルモジュール１６０の形状としては、四角柱状（例えば、正方形断面の四角柱や、長方形断面の四角柱）が最も望ましい。

本実施例においても、ノズルモジュール１６０とプレート本体１１０との間の隙間を工程ガスが流れないように、両者（つまり、ノズルモジュール１６０及びプレート本体１１０）の密着性を高めるようにすると良い。具体的には、両者の隙間にオーリング等を配置したり、拡幅部１１６の内周面に突出端を形成してノズルモジュール１６０が拡幅部１１６の底面と所定間隔離隔されるように結合したりするようにすると良い。

一方、図１０に示すように、拡幅部１１６は図９と同じ形状（つまり、９つの第１噴射孔１１２を含む扁平な四角柱状）とするものの、ノズルモジュール１６０は、第２噴射孔１６２を１つのみ有する形状とし、１つの拡幅部１１６に複数のノズルモジュール１６０を配置するようにしても良い。但し、この場合は、工程ガスが第１噴射孔１１２を通じて真っ直ぐ噴射されないように、加工の精密度を高める。

なお、図８に示す第２噴射孔１６２は、板厚方向に均一な径としたが、もちろんこれに限られるものではなく、図１１に示すような形状（つまり、大径でガスが流入されるガス流入部１６２ａと、該ガス流入部１６２ａよりも小径のノズル部１６２ｂと、該ノズル部１６２ｂよりも大径でガスが拡散される拡散部１６２ｃとからなる形状）としても良い。また、図８に示す第１噴射孔１１２はほぼ板厚方向に均一な径としたが、もちろんこれに限られるものではなく、図１１に示すようにテーパー状としても良い。

図１２及び図１３は、本発明の実施例３に係るガス噴射装置１００の断面図及び斜視図である。上記実施例１及び２では、ガス噴射孔が本体プレート１１０からノズルモジュール１６０に亘って形成されるようにしたが、本実施例では、（本体プレート１１０を貫通するようにノズルモジュール１６０を配置して）ガス噴射孔をノズルモジュール１６０にのみ形成することとしている。以下、詳細に説明する。

本実施例においては、下部プレート（ガス噴射用プレート）６５１を、多数の貫通孔１１２を有するプレート本体１１０と、各貫通孔１１２に装着されると共にガス噴射孔１６２が形成されてなるノズルモジュール１６０と、により構成した。図示のガス噴射孔１６２は、大径でガスが流入されるガス流入部１６２ａと、該ガス流入部１６２ａよりも小径のノズル部１６２ｂと、該ノズル部１６２ｂよりも大径でガスが拡散される拡散部１６２ｃとからなる形状であるが、もちろんこれに限られるものではなく、均一径としても良い。

本実施例においても、ノズルモジュール１６０とプレート本体１１０との間の隙間を工程ガスが流れないように、両者（つまり、ノズルモジュール１６０及びプレート本体１１０）の密着性を高めるようにすると良い。具体的には、円柱状部材であるノズルモジュール１６０の外周面にネジを形成しておいて、プレート本体１１０の貫通孔１１２に螺合されて装着されるようにしたり、両者の間にオーリング等を配置したりすると良い。

図示のノズルモジュール１６０には、ガス噴射孔１６２が１つのみ形成されているが、もちろんこれに限られるものではなく、ガス噴射孔１６２を複数形成しても良い。

図１２においては、プレート本体１１０の厚みとノズルモジュール１６０の高さとは同じであるが、もちろんこれに限られるものではなく、異ならせても良い。

以上のように、本発明の望ましい実施例に限って説明したが、この他にも、当業者によって多様に修正ないし変形されて実施できる。また、そのような実施内容も後述する特許請求の範囲に記述された本発明の技術的思想を含むものであれば、本発明の権利範囲に属されるのは、言うまでもない。

液晶表示素子の製造装置の一般的な構成を示す概略図である。 下方プレートの一般的形状を示す斜視図である。 （ａ）は噴射孔の形状の一例を示す断面図であり、（ｂ）は噴射孔の形状の他の例を示す断面図である。 本発明の実施例１に係るガス噴射装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施例１に係るガス噴射装置の構造を示す分解斜視図である。 本発明に係るガス噴射装置の他の形態を示した断面図である。 本発明に係るガス噴射装置の他の形態を示した分解斜視図である。 本発明の実施例２に係るガス噴射装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施例２に係るガス噴射装置の構造を示す分解斜視図である。 本発明に係るガス噴射装置の他の形態を示した分解斜視図である。 本発明に係るガス噴射装置の他の形態を示した断面図である。 本発明の実施例３に係るガス噴射装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施例３に係るガス噴射装置の構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

１００ ガス噴射装置
１１０ 下部プレート（ガス噴射用プレート）
１１２ 第１噴射孔
１１６ 大径部、拡幅部
１６０ ノズルモジュール
１６２ 第２噴射孔

Claims (15)

1. ガス噴射用プレートに形成された多数のガス噴射孔からガスを噴射してなるガス噴射装置において、
   該ガス噴射用プレートは、
   ガス噴射側の面に形成された多数の第１孔部、及び該第１孔部に比して開口面積が大きく該第１孔部と連通して貫通孔を形成するように他側の面に形成された第２孔部、を有するプレート本体と、
   前記第１孔部よりも開口面積が小さい第３孔部を少なくとも１つ有すると共に、前記第２孔部に装着可能に構成されたノズルモジュールと、
   からなり、
   前記ノズルモジュールが前記第２孔部に装着された状態で、前記第１孔部と前記第３孔部とが連通されて前記ガス噴射孔を形成する、
   ことを特徴とするガス噴射装置。
2. 前記ノズルモジュールは、前記第２孔部から取り外すことができるように構成された、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
3. 前記ノズルモジュールは、外周面にネジが形成された円柱状部材であって、前記第２孔部に螺合されて装着される、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
4. 各第２孔部に連通される第１孔部の数は１つであり、
   各ノズルモジュールに形成される第３孔部の数は１つである、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
5. 各第２孔部に連通される第１孔部の数は複数であり、
   各ノズルモジュールに形成される第３孔部の数は、各第２孔部に連通される第１孔部の数と同数である、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
6. 各第２孔部に複数のノズルモジュールが配置されてなる、ことを特徴とする請求項５に記載のガス噴射装置。
7. 前記第１孔部及び前記第２孔部は円柱状であり、該第２孔部の直径は該第１孔部の直径よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
8. 前記ノズルモジュールは、円柱状または多角柱状であることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
9. 前記ノズルモジュールは、四角柱状であって、複数の第３孔部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
10. 前記第３孔部は、大径でガスが流入されるガス流入部、該ガス流入部よりも小径のノズル部、及び該ノズル部よりも大径でガスが拡散される拡散部からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
11. 前記第３孔部の最小直径は、０.１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
12. ガス噴射用プレートに形成された多数のガス噴射孔からガスを噴射してなるガス噴射装置において、
    該ガス噴射用プレートは、
    多数の貫通孔を有するプレート本体と、
    該プレート本体の貫通孔に装着されると共に前記ガス噴射孔が形成されたノズルモジュールと、
    からなる、ことを特徴とするガス噴射装置。
13. 前記ノズルモジュールは、外周面にネジが形成された円柱状部材であって、前記貫通孔に螺合されて装着される、ことを特徴とする請求項１２に記載のガス噴射装置。
14. 前記ノズルモジュールは、前記貫通孔から取り外すことができるように構成された、ことを特徴とする請求項１２に記載のガス噴射装置。
15. 前記ガス噴射孔は、大径でガスが流入されるガス流入部、該ガス流入部よりも小径のノズル部、及び該ノズル部よりも大径でガスが拡散される拡散部からなる、ことを特徴とする請求項１２に記載のガス噴射装置。
    
    

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