JP2014004825A - パターン形成方法及び離型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント型と被転写材とを破損することなく良好に離型する。
【解決手段】離型装置１０は、インプリント型３０が押し付けられた被転写材２０からインプリント型３０を離型して転写パターンを形成するものであって、被転写材２０を押さえ板１８、ボルト１９ａ及びナット１９ｂで可撓性を有する被転写材側ステージ１１にインプリント型３０と共に保持し、インプリント型３０をインプリント型側ステージ１２に固定して、被転写材側ステージ１１を被転写材２０がインプリント型３０に向かって凸状となるように樋状に撓ませ、撓ませた状態のまま被転写材側ステージ１１及びインプリント型側ステージ１２を相対的に離間させて離型を行う。
【選択図】図４

Description

この発明は、インプリント型が押し付けられた被転写材からインプリント型を離型して転写パターンを形成するパターン形成方法及び離型装置に関する。

従来より、凹凸のパターンを有するインプリント型を被転写材に押し付けて、所望の転写パターンを被転写材に形成するインプリント法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１には、パターンが形成された面と反対側の面に、基板外縁部から中心部にかけて凹みが深くなるように形成された凹部を有するインプリント型を転写基板に押し付けてパターンを転写し、離型時に転写基板とインプリント型との付着力によりインプリント型を湾曲させるインプリント装置が開示されている。

また、特許文献２には、インプリント型がレジスト層に押し付けられた転写基板を、離型開始から終了までレジスト層側が所定曲率の凸状態を維持するように裏面側を加圧して湾曲させる凹凸パターンの形成装置が開示されている。更に、特許文献３には、離型時に被成形体のパターン転写領域外を保持部材により保持して、保持部材がインプリント型の表面から離れる方向にインプリント型と保持部材とを相対的に移動させるインプリント方法が開示されている。

特開２００９−１７０７７３号公報 特開２０１０−２３４６６９号公報 再公表特許ＷＯ２００８／１４２９５８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術のインプリント装置におけるパターン形成方法では、離型時にインプリント型を湾曲させるので、インプリント型の材質が湾曲変形可能なものに限定されると共に、パターンが微細であると剥離部分に負荷が掛かりインプリント型が破損するおそれがあるという問題がある。

また、上記特許文献２に開示された従来技術の凹凸パターンの形成装置におけるパターン形成方法では、離型時に転写基板のレジスト層側が所定曲率の凸状態となったドーム形状に維持されるので、レジスト層は伸縮性に優れた材質で構成しなければならず、非伸縮性の材質のレジスト層を用いた場合は、レジスト層に皺が形成されて転写パターンが崩れやすくなるという問題がある。

更に、上記特許文献３に開示された従来技術のインプリント方法におけるパターン形成方法では、保持部材の移動方向がインプリント型の表面に対して急峻なものとなると、転写パターンに負荷が掛かり崩れると共にインプリント型が破損し易くなるという問題がある。また、保持部材を移動する方向に被成形体を相対的に離間させるため、インプリント型のパターンは一方向に方向性を有する溝状であることが望まれ、パターンに形状依存性が要求されるという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、インプリント型と被転写材とを破損することなく良好に離型することができるパターン形成方法及び離型装置を提供することを目的とする。

本発明に係る一のパターン形成方法は、インプリント型が押し付けられた被転写材を、可撓性を有する第１ステージに添設させて固定すると共に、前記インプリント型を第２ステージに固定する工程と、前記第１ステージを樋状に撓ませて前記被転写材を前記インプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませる工程と、前記被転写材を撓ませた状態のまま、前記インプリント型のパターン形成面に対して垂直方向に前記インプリント型と前記被転写材とを引き離し、前記被転写材から前記インプリント型を離型する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る一のパターン形成方法によれば、被転写材を、可撓性を有する第１ステージを樋状に撓ませることでインプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませて、撓ませた状態のままインプリント型と被転写材とを引き離すので、インプリント型と被転写材との間に剥離開始点を形成した後に剥離開始点から内側に向かって剥離が進行するように良好に離型を行い転写パターンを形成することができる。これにより、転写パターンが崩れることを抑制することができると共に、インプリント型の破損を防止することができる。

本発明に係る他のパターン形成方法は、インプリント型が押し付けられた被転写材を、可撓性を有し、互いに平行な直線状の第１端部及び第２端部を有する第１ステージに添設させて固定すると共に、前記インプリント型を第２ステージに固定する工程と、前記第１ステージの第１端部及び第２端部の少なくとも一方を前記第２ステージに対して平行状態を保ったまま離間させて前記被転写材を前記インプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませる工程と、前記被転写材を撓ませた状態のまま、前記インプリント型のパターン形成面に対して垂直方向に前記インプリント型と前記被転写材とを引き離し、前記被転写材から前記インプリント型を離型する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る他のパターン形成方法によれば、被転写材を、可撓性を有し、互いに平行な第１端部及び第２端部を有する第１ステージの第１端部及び第２端部の少なくとも一方を第２ステージに対して平行状態を保ったまま離間させてインプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませて、撓ませた状態のままインプリント型と被転写材とを引き離すので、インプリント型と被転写材との間に剥離開始点を形成した後に剥離開始点から内側に向かって剥離が進行するように良好に離型を行い転写パターンを形成することができる。これにより、転写パターンが崩れることを抑制することができると共に、インプリント型の破損を防止することができる。

本発明の一実施形態においては、前記被転写材を撓ませる工程では、前記第１ステージの第１端部及び第２端部を中央に対して変位させることにより前記被転写材を撓ませる。

本発明の他の実施形態においては、前記離型する工程では、前記インプリント型と前記被転写材とを引き離す際に、両者の界面に向けてエアーを吹き付ける。

本発明の更に他の実施形態においては、前記被転写材を撓ませる工程では、前記被転写材における前記インプリント型のパターン転写領域と非転写領域との曲率が異なるように前記被転写材を撓ませる。

本発明に係る離型装置は、インプリント型が押し付けられた被転写材から前記インプリント型を離型する離型装置であって、前記被転写材の前記インプリント型と反対側の面に添設されて前記被転写材を保持する保持機構を備えた可撓性を有する第１ステージと、前記インプリント型を吸着固定する第２ステージと、前記第１ステージを前記被転写材が前記インプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませてから前記第２ステージと相対的に離間させる駆動手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る離型装置によれば、上述したパターン形成方法と同様の作用効果を奏することができる。

本発明によれば、インプリント型と被転写材とを破損することなく良好に離型することができる。

本発明の第１の実施形態に係る離型装置を示す斜視図である。 同離型装置の一部を示す断面図である。 同離型装置の前段の転写装置の一部を示す断面図である。 同離型装置による離型工程を示すフローチャートである。 同離型装置の離型時の様子を示す断面図である。 同離型装置の離型時の様子を示す断面図である。 同離型装置の離型後の様子を示す断面図である。 同離型装置の他の構成を示す斜視図である。 同離型装置の他の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る離型装置による離型時の様子を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る離型装置による離型時の様子を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係るパターン形成方法及び離型装置を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る離型装置を示す斜視図である。図１Ｂは、離型装置の一部を示す断面図である。図２は、離型装置の前段の転写装置の一部を示す断面図である。図３は、離型装置による離型工程を示すフローチャートである。図４〜図６は、離型装置の離型時の様子を示す断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１の実施形態に係る離型装置１０は、別途後述する転写装置によりインプリント型３０が押し付けられた、例えば樹脂フィルムからなる被転写材２０を準備して、この被転写材２０からインプリント型３０を離型して転写パターンを形成するための装置である。

離型装置１０は、被転写材２０のインプリント型３０とは反対側の面に添設されて被転写材２０を保持する保持機構を備えた可撓性を有する被転写材側ステージ１１と、インプリント型３０を吸着により固定するインプリント型側ステージ１２とを備える。被転写材側ステージ１１は、例えばステンレス、アルミニウム、プラスチック等の材質からなり、弾性変形可能な特性を備えている。

被転写材側ステージ１１に設けられた保持機構は、例えば被転写材２０の両端部を押さえて、被転写材２０を被転写材側ステージ１１上に固定する押さえ板１８と、この押さえ板１８を上下方向に締めたり緩めたりするためのボルト１９ａ及びナット１９ｂと、押さえ板１８の端部に設けられた可動軸１７とにより構成されている。

被転写材２０は、本実施形態においては、例えば厚さ２５μｍ程度の熱可塑性のポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマーなどからなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる樹脂フィルムなどが用いられる。これらの樹脂フィルムは、通常は伸縮性を備えるが、本例の被転写材２０には非伸縮性の材質の樹脂フィルムを適用することもできる。

インプリント型３０は、モールドやダイなどの金型であり、被転写材２０に転写する凹凸の転写パターンに対して反転したパターン３１が形成されている。インプリント型３０は、例えばシリコンからなり、そのパターン３１は、最小ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）が５μｍ／５μｍで、高さ５μｍのパターンに形成されている。

なお、インプリント型３０は、材質が限定されるものではなく、例えばニッケル、銅、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等により形成され、所望の微細ピッチのパターン３１が形成されたものを用いても良い。また、インプリント型３０のパターン３１側の表面には、例えばフッ素樹脂などがコーティングされた易離型処理が施されていても良い。

また、離型装置１０の被転写材側ステージ１１及びインプリント型側ステージ１２には、それぞれ各ステージ１１，１２を相対的に上下方向に動かすことが可能な第２の駆動手段が取り付けられている。また、被転写材側ステージ１１は、互いに平行な直線状の第１端部及び第２端部を有する。第１の駆動手段は、可動軸１７と接続されており、押さえ板１８と連動して被転写材側ステージ１１をインプリント型側ステージ１２側に向かって凸状となるように変位可能で樋状に撓ませるよう動作することができる。

一方、インプリント型側ステージ１２には、インプリント型３０が配置される位置に対応する箇所に吸引穴１２ａが形成されており、この吸引穴１２ａを介してインプリント型３０をステージ上に吸着固定させるための図示しない吸着装置が設けられている。

次に、パターン形成方法について説明する。
転写段階においては、図２（ａ）に示すように、フィルム状の被転写材２０とインプリント型３０とを準備し、被転写材２０のパターン転写領域（箇所）とインプリント型３０のパターン３１の位置とを位置合わせした上で、転写装置４０のステージ８，９にこれらを配置する。

このとき、例えば被転写材２０は、ステージ９に設けられた押さえ板９ａ、ボルト９ｂ及びナット９ｃによりステージ９に取付固定される。また、インプリント型３０は、例えば粘着シート等によりステージ８からパターン３１の転写後に容易に離脱可能に貼着固定される。

そして、インプリント型３０及び転写部材２０の少なくとも一方を加熱しながら、例えばステージ８をステージ９側に移動させて、図２（ｂ）に示すように、被転写材２０にインプリント型３０を押し付けてパターン３１を転写する。このとき、被転写材２０が柔らかくなる温度まで被転写材２０を加熱してから押し付けることが好ましいが、被転写材２０が熱可塑性樹脂からなる場合は、ガラス転移点以上の温度まで加熱することが望ましい。

こうしてパターン３１が転写された後、被転写材２０が柔らかくなる温度以下にインプリント型３０と被転写材２０とを冷却し、これらが一体化した状態で上述した離型装置１０に搬送して、離型装置１０による離型工程を開始する。ここで、図３を参照しながら離型工程について説明する。

まず、図１に示すように、被転写材２０をインプリント型３０と共に被転写材側ステージ１１（本発明の第１ステージに相当）上に配置する（ステップＳ１００）。
そして、ナット１９ｂを締めることにより押さえ板１８を被転写材２０に当接して被転写材２０を被転写材側ステージ１１に固定すると共に、インプリント型側ステージ１２（本発明の第２ステージに相当）をインプリント型３０に当接してインプリント型側ステージ１２に吸着させて固定する（ステップＳ１０２）。
なお、インプリント型３０は、吸引穴１２ａを介した吸引による吸着方式の他、上述した押さえ板１８による固定方式や、静電吸着式或いは粘着シート等を用いた粘着式などによりステージ１２に固定させることもできる。

次に、第１の駆動手段を起動させて、図４に示すように、互いに平行な直線状の第１端部及び第２端部を有する被転写材側ステージ１１の両端部（押さえ板１８近傍箇所）を、図４中矢印曲線で示すように、可動軸１７を回転動作させることでそれぞれ被転写材側ステージ１１の中央方向に向けて上方向に捻るように移動させる。
すなわち、被転写材側ステージ１１の第１端部及び第２端部の少なくとも一方をインプリント型側ステージ１２に対して平行状態を保ったまま離間させる。これにより、被転写材２０を被転写材側ステージ１１と共にインプリント型３０に向かって凸状となるように変位させて樋状に撓ませる（ステップＳ１０４）。

このとき、被転写材２０のパターン転写領域と非転写領域との境目における被転写材２０とインプリント型３０との界面端部に剥離力が作用して、界面端部がそれぞれ剥離し剥離の開始点が形成される。なお、この場合、撓みによって被転写材２０とインプリント型３０との界面に圧力が加わるが、各ステージ１１，１２のいずれかを移動させて界面に圧力が加わらないようにしても良い。

その後、図５に示すように、第１及び第２の駆動手段により、被転写材側ステージ１１が被転写材２０を撓ませた状態のまま、被転写材側ステージ１１及びインプリント型側ステージ１２を、図５中矢印直線で示すようにインプリント型３０のパターン３１の形成面に対して垂直方向（上下方向）に連動させて相対的に移動させ、両ステージ１１，１２を離間させる（ステップＳ１０６）。

両ステージ１１，１２の移動に伴い、上記剥離の開始点側から剥離が被転写材２０とインプリント型３０との中心側に向かって進行し、最終的に完全に剥離して被転写材２０からインプリント型３０が離型される（ステップＳ１０８）。上記ステップＳ１０４にて剥離の開始点が既に形成されているので、パターン３１により形成される被転写材２０の転写パターン２１が崩れることなくスムーズに剥離が進行する。
このようなスムーズな剥離は、転写材側ステージ１１の互いに平行な直線状の第１端部及び第２端部の少なくとも一方が、インプリント型側ステージ１２に対して平行状態を保ったまま離間するために行われるものである。
すなわち、被転写材側ステージ１１を樋状に撓ませることにより、インプリント型３０に向かって形成される凸状部位の頂点の線（図１Ａ中点線Ａで示す線）と、撓みによって被転写材２０とインプリント型３０との間に生じる界面とが、平行関係を維持し続けるので、スムーズな剥離を行うことができる。

最後に、図６に示すように、第１の駆動手段により被転写材側ステージ１１の撓みを元に戻すと共に、押さえ板１８による被転写材２０の固定を解除した上で被転写材２０を取り出して（ステップＳ１１０）、インプリント型側ステージ１２からインプリント型３０を外し、本フローチャートによる一連の処理を終了する。こうしてインプリント型３０を被転写材２０から離型することで、被転写材２０に転写パターン２１が形成される。

このように、第１の実施形態に係る離型装置１０によるパターン形成方法によれば、被転写材２０を可撓性を有する被転写材側ステージ１１を樋状に撓ませることでインプリント型３０に向かって凸状となるように樋状に撓ませ、撓ませた状態のままインプリント型３０と被転写材２０とを引き離して離型を行う。

すなわち、樹脂フィルムである被転写材２０を樋状に撓ませるので、インプリント型３０は柔軟性を備えていなくても良く、被転写材２０を撓ませたままパターン３１の形成面に対して垂直方向に被転写材２０及びインプリント型３０を引き離すので、パターン３１の形状依存性は要求されない。

また、被転写材２０をインプリント型３０との間に剥離の開始点を形成可能な程度に一方向に沿って撓ませれば良いため、非伸縮性の樹脂フィルムを使用してもパターン３１の転写領域に皺などが形成されることを抑えることができる。従って、転写パターン２１の崩れ及びインプリント型３０の破損を防止しつつ被転写材２０とインプリント型３０とを良好に離型することが可能となる。

なお、被転写材２０におけるインプリント型３０のパターン３１の転写領域と非転写領域との曲率が異なるように被転写材２０を撓ませることにより、インプリント型３０のパターン３１に負荷が掛かってインプリント型３０が破損するおそれを抑制することができる。

また、被転写材２０を被転写材側ステージ１１上に固定する方法は、上記のように押さえ板１８をボルト１９ａ及びナット１９ｂを用いて挟み込むものに限定されず、図７Ａ及び図７Ｂに示すような構造を用いて固定するようにしても良い。すなわち、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、離型装置１０は、押さえ板１８により被転写材２０の一面の両端部を固定すると共に、支持棒１６により他面の中央部を固定する構造を備えている。

このように構成することで、被転写材２０と被転写材側ステージ１１を押さえ板１８と支持棒１６とで挟みこむように、被転写材側ステージ１１に被転写材２０を添設することができる。その後、第１の駆動手段により可動軸１７を回転動作させることで被転写材２０を被転写材側ステージ１１と共にインプリント型３０に向かって凸状となるように変位させて樋状に撓ませる。

そして、第２の駆動手段によって、可動軸１７を上側に移動させるのに連動して、支持棒１６も上側に移動させることによって、被転写材２０とインプリント型３０との間で剥離を進行させる。このような構造の離型装置１０によっても、被転写材２０からインプリント型３０を良好に離型することができる。

［第２の実施形態］
図８は、本発明の第２の実施形態に係る離型装置による離型時の様子を示す断面図である。なお、以降において既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を割愛する。第２の実施形態に係る離型装置１０Ａは、インプリント型３０と被転写材２０とを引き離す際に、両者の剥離開始点から剥離の進行方向に向けて（すなわち、両者の界面に向けて）エアーを吹き付けるガス噴出機構（図示せず）を設け、スムーズな剥離を補助している点が、第１の実施形態に係る離型装置１０と相違している。

すなわち、図８（ａ）に示すように、離型装置１０Ａは、第１の実施形態に係る離型装置１０と同様に、被転写材側ステージ１１、インプリント型側ステージ１２、第１及び第２の駆動手段等の各部と共に、被転写材２０のパターン転写領域と非転写領域との境目における被転写材２０とインプリント型３０との界面端部に向けてエアーを噴出するガス噴出機構のノズル７を複数備えて構成されている。

そして、離型工程においては、図８（ａ）に示すように、被転写材２０及びインプリント型３０を各ステージ１１，１２に配置した後、図８（ｂ）に示すように、被転写材２０を被転写材側ステージ１１と共にインプリント型３０に向かって凸状となるように変位させて樋状に撓ませ、界面端部に剥離の開始点を形成する。

剥離の開始点を形成したら、各ノズル７からエアーを吹き出し、図８（ｃ）に示すように、エアー吹き出しを継続しつつ被転写材２０を撓ませた状態のまま、各ステージ１１，１２を上下方向に連動させて相対的に移動させ、両ステージ１１，１２を離間させて、被転写材２０からインプリント型３０を離型する。

このように構成された第２の実施形態に係る離型装置１０Ａによるパターン形成方法によれば、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、離型時において、各ステージ１１，１２の変位や移動と共に、ガス噴出機構から供給されたエアーが、被転写材２０及びインプリント型３０の界面に向けて吹き付けられるので、更に良好に離型することが可能となる。

［第３の実施形態］
図９は、本発明の第３の実施形態に係る離型装置による離型時の様子を示す断面図である。第３の実施形態に係る離型装置１０Ｂは、インプリント型３０と被転写材２０とを引き離す際に、被転写材２０を被転写材側ステージ１１と共に樋状に撓ませるに当たり、被転写材２０におけるインプリント型３０のパターン３１の転写領域と非転写領域との曲率が異なるように被転写材２０を撓ませる点が、第１の実施形態に係る離型装置１０と相違している。

すなわち、離型装置１０Ｂは、図９（ａ）に示すように、各ステージ１１，１２に被転写材２０及びインプリント型３０を配置した後、図９（ｂ）に示すように、被転写材２０が固定された被転写材側ステージ１１の一方の端部（押さえ板１８近傍箇所）を、図中矢印曲線で示すように、図示しない可動軸１７を回転させつつ被転写材側ステージ１１の中央方向に向けて上方向に捻るように移動させる。

そして、図９（ｃ）に示すように、被転写材側ステージ１１の他方の端部及びインプリント型側ステージ１２を固定したまま、被転写材側ステージ１１の一方の端部を図中矢印直線で示すように移動させて被転写材２０を上記のように撓ませつつ両ステージ１１，１２を相対的に離間させて、被転写材２０からインプリント型３０を離型する。

このように構成された第３の実施形態に係る離型装置１０Ｂによるパターン形成方法によれば、離型時において、被転写材２０をパターン３１の転写領域と非転写領域との曲率が異なるように撓ませるので、第１及び第２の実施形態に係る離型装置１０，１０Ａと同様に、転写パターン２１の崩れ及びインプリント型３０の破損を防止しつつ被転写材２０とインプリント型３０とを良好に離型することができる。

１ 離型装置
１１ 被転写材側ステージ
１２ インプリント型側ステージ
１２ａ 吸引穴
１６ 支持棒
１７ 可動軸
１８ 押さえ板
１９ａ ボルト
１９ｂ ナット
２０ 被転写材
２１ 転写パターン
３０ インプリント型
３１ パターン

Claims (6)

1. インプリント型が押し付けられた被転写材を、可撓性を有する第１ステージに添設させて固定すると共に、前記インプリント型を第２ステージに固定する工程と、
   前記第１ステージを樋状に撓ませて前記被転写材を前記インプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませる工程と、
   前記被転写材を撓ませた状態のまま、前記インプリント型のパターン形成面に対して垂直方向に前記インプリント型と前記被転写材とを引き離し、前記被転写材から前記インプリント型を離型する工程とを備えた
   ことを特徴とするパターン形成方法。
2. インプリント型が押し付けられた被転写材を、可撓性を有し、互いに平行な直線状の第１端部及び第２端部を有する第１ステージに添設させて固定すると共に、前記インプリント型を第２ステージに固定する工程と、
   前記第１ステージの第１端部及び第２端部の少なくとも一方を前記第２ステージに対して平行状態を保ったまま離間させて前記被転写材を前記インプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませる工程と、
   前記被転写材を撓ませた状態のまま、前記インプリント型のパターン形成面に対して垂直方向に前記インプリント型と前記被転写材とを引き離し、前記被転写材から前記インプリント型を離型する工程とを備えた
   ことを特徴とするパターン形成方法。
3. 前記被転写材を撓ませる工程では、前記第１ステージの第１端部及び第２端部を中央に対して変位させることにより前記被転写材を撓ませる
   ことを特徴とする請求項２記載のパターン形成方法。
4. 前記離型する工程では、前記インプリント型と前記被転写材とを引き離す際に、両者の界面に向けてエアーを吹き付ける
   ことを特徴とする請求項２又は３記載のパターン形成方法。
5. 前記被転写材を撓ませる工程では、前記被転写材における前記インプリント型のパターン転写領域と非転写領域との曲率が異なるように前記被転写材を撓ませる
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載のパターン形成方法。
6. インプリント型が押し付けられた被転写材から前記インプリント型を離型する離型装置であって、
   前記被転写材の前記インプリント型と反対側の面に添設されて前記被転写材を保持する保持機構を備えた可撓性を有する第１ステージと、
   前記インプリント型を吸着固定する第２ステージと、
   前記第１ステージを前記被転写材が前記インプリント型に向かって凸状となるように樋状に撓ませてから前記第２ステージと相対的に離間させる駆動手段とを備えた
   ことを特徴とする離型装置。

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