JP2019070781A - 調光フィルム、調光部材、車両 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、ゲストホスト型の液晶セルを用いた調光体(調光フィルム)を、偏光板を通して観察した場合に、液晶セルを構成する基材の面内位相差が起因して、虹状の色ムラが観察される場合がある。
第2基材、第2電極及び第2配向膜が積層された第2積層体と、
前記第1積層体と前記第2積層体で挟持され、液晶組成物及び二色性色素を含む液晶層と、
前記第1積層体の前記液晶層とは反対側に配置された直線偏光板とを備え、
前記第1基材の遅相軸方向は、前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向に対して垂直又は平行であること、
を特徴とする調光フィルム。
第2基材、第2電極及び第2配向膜が積層された第2積層体と、
前記第1積層体と前記第2積層体で挟持され、液晶組成物及び二色性色素を含む液晶層と、
前記第1積層体の前記液晶層とは反対側に配置された直線偏光板とを備え、
前記第1基材は、面内位相差が10nm以下であること、
を特徴とする調光フィルム。
前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する液晶組成物の配向方向と、前記直線偏光板の吸収軸方向とが、互いに直交していること、
を特徴とする調光フィルム。
前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向は、前記第2配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向に平行であること、
を特徴とする調光フィルム。
前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向は、前記第2配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向に垂直であること、
を特徴とする調光フィルム。
前記第1配向膜は、水平配向膜であること、
を特徴とする調光フィルム。
前記透明部材に配置される(1)から(6)までのいずれかの調光フィルムと、
を備える調光部材。
〔調光フィルムの全体構成〕
図1は、本発明の第1実施形態の調光フィルムを示す断面図である。
調光フィルム1は、印加電圧を変化させることにより透過光の光量を制御することができるフィルムである。調光フィルム1は透明部材に配置され、調光部材として主に使用される。例えば、調光フィルム1は、透明樹脂板や、ガラス等の透明部材に粘着剤等により貼付されたり、合わせガラスの中間材とともに、又は中間材の代わりにガラス板(透明部材)間に挟持されたりする調光部材として使用される。
この調光フィルム1(調光部材)は、例えば、建築物の窓ガラスや、ショーケース、屋内の透明パーテーション、車両のウインドウ等の調光を図る部位(外光が入射する部位、例えば、フロントや、サイド、リア、ルーフ等のウインドウ)に配置され、建築物や車両等の内側への入射光の光量を制御することができる。
液晶セル4は、フィルム形状による第1積層体5D及び第2積層体5Uにより液晶層8を挟持して構成される。
第1積層体5Dは、第1基材6に、第1電極11、第1配向膜13、スペーサ12が積層されて形成されている。
第2積層体5Uは、第2基材15に、第2電極16、第2配向膜17が積層されて形成されている。
調光フィルム1は、この第1積層体5D及び第2積層体5Uに設けられた第1及び第2電極11、16の駆動により、液晶層8に設けられたゲストホスト液晶組成物による液晶材料及び二色性色素の配向を変化させ、入射した透過光の光量を変化させる。
直線偏光板3は、偏光子を含むものであれば特に限定されるものではなく、偏光子の片側又は両側に偏光板保護フィルムを有するものであってもよい。
偏光子は、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)のような親水性ポリマーからなるフィルムを二色性色素であるヨウ素を含有する水溶液に浸漬させて延伸することによりポリビニルアルコールとヨウ素との錯体を形成させた偏光子や、ポリ塩化ビニルのようなプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向させたものからなる偏光子等を挙げることができる。
また、ヨウ素の代わり二色性色素として二色性染料を用いる場合は、二色性染料として、アゾ系染料、スチルベン系染料、メチン系染料、シアニン系染料、ピラゾロン系染料、トリフェニルメタン系染料、キノリン系染料、オキサジン系染料、チアジン系染料、アントラキノン系染料等が用いられる。
直線偏光板3は、アクリル系透明粘着樹脂等による接着剤層により液晶セル4に配置される。
第1基材6、第2基材15は、種々の透明樹脂フィルムを適用することができる。
透明樹脂フィルムの材料としては、面内位相差を有する(例えば、面内位相差が10nmよりも大きい)樹脂フィルムを用いることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)や、位相差の高いポリカーボネート(PC)等の樹脂を挙げることができる。本実施形態の第1基材6、第2基材15は、PET樹脂により形成される。
第1電極11、第2電極16は、上記透明樹脂フィルムに積層される透明導電膜から構成されている。
透明導電膜としては、この種の透明樹脂フィルムに適用される各種の透明電極材料を適用することができ、酸化物系の全光透過率が50%以上の透明な金属薄膜を挙げることができる。例えば、酸化錫系、酸化インジウム系、酸化亜鉛系が挙げられる。
酸化インジウム(In2O3)系としては、酸化インジウム、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide)が挙げられる。
酸化亜鉛(ZnO)系としては、酸化亜鉛、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、ガリウムドープ酸化亜鉛が挙げられる。
本実施形態では、ITO(Indium Tin Oxide)により透明導電膜が形成される。
本実施形態ではスペーサとして球形状のビーズスペーサ12を用いる。ビーズスペーサ12は、液晶層8の厚み(セルギャップ)を規定するために設けられる。ビーズスペーサ12は、シリカ等による無機材料による構成、有機材料による構成、これらを組み合わせたコアシェル構造の構成等を広く適用することができる。また球形状による構成の他、円柱形状、角柱形状等によるロッド形状により構成してもよい。なお、ビーズスペーサ12は、液晶セル4のシール材19で囲まれる領域だけでなく、シール材19に重なる位置や、液晶セル4のシール材19の外側に配置されるようにしてもよい。ビーズスペーサ12がシール材19に重なる位置に設けられる場合、シール部分においてもセルギャップを均一にすることができ、また、液晶セル4のシール材19の外側に設けられる場合、透明電極同士の接触を防ぐことができる。
ただし、液晶層8の厚みを規定する部材はビーズスペーサ12に限定されず、例えば、フォトレジストを第1基材6側に塗工して露光、現像することにより円柱形状に作製してもよい。
なお、上述の説明では、スペーサは、第1積層体5Dに設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、第1積層体5D、第2積層体5Uの両方、又は、第2積層体5Uにのみ設けられるようにしてもよい。
第1配向膜13、第2配向膜17は、光配向層により形成される。光配向層に適用可能な光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を広く適用することができ、例えば、光分解型、光二量化型、光異性化型等を挙げることができる。
本実施形態では、光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料としては、例えば、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、又は、シンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマー等を挙げることができる。中でも、配向規制力が良好である点で、シンナメート、クマリンの一方又は両方を有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型の材料の具体例としては、例えば特開平9−118717号公報、特表平10−506420号公報、特表2003−505561号公報及びWO2010/150748号公報に記載された化合物を挙げることができる。
なお、光配向層に代えてラビング処理により配向層を作製してもよく、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよい。
液晶層8には、ホストであるネマチック液晶中にゲストとして二色性色素を溶解させた液晶組成物を用いる、いわゆるゲストホスト方式を用いる。二色性色素は、1軸の光吸収軸を有し、光吸収軸方向に振動する光のみを吸収する。電場による液晶の動きに合わせて、二色性色素の配向も変化することから、光吸収軸の向きを制御することにより、液晶セルの透過状態を変化させることができる。
ゲストホスト方式に使用される液晶組成物は、電界印加時における液晶組成物の長軸方向の相違により、ポジ型とネガ型とに大別される。
ポジ型のネマチック液晶は、誘電率が長軸方向に大きく長軸に垂直な方向に小さい誘電率異方性が正の液晶であり、電界印加時には液晶組成物の長軸方向が電場に対して平行となるものである。
一方、ネガ型のネマチック液晶は、誘電率が長軸方向に小さく長軸に垂直な方向に大きい誘電率異方性が負の液晶であり、電界印加時には液晶組成物の長軸方向が電場に対して垂直となるものである。
また、二色性色素が液晶組成物と同様にシート面内に平行に配列されていても、液晶組成物の駆動方式をTN(Twisted Nematic)方式とした場合、液晶層は、偏光方向に関係なく入射した光を吸収することができ、シート面に垂直(液晶層の厚み方向に平行)な方向に配列させたときに、光透過性が向上する。
更に、液晶組成物の駆動方式VA(Vertical Alignment、垂直配向型)方式とし、液晶層内にカイラル剤を添加することにより、液晶層は、電圧印加時に液晶組成物及び二色性色素がツイストするため、遮光状態となる。
TN方式は、基板上に形成した透明電極の上に、配向方向が90°異なるようなラビング処理等を行った配向膜を付け、上下基板で液晶層8を挟む構成である。
液晶層を偏光板として機能させる場合、液晶組成物及び二色性色素のオーダーパラメーター(S値)は、0.7以上であることが望ましい。
図2は、液晶組成物8aと第1基材6と直線偏光板3との関係を説明する略線図である。
調光フィルム1は、第1積層体5Dが観察者側の面となるように、例えば窓等に貼り付けられている。観察者は、矢印L1により示すように、第1積層体5Dの第1基材6及び直線偏光板3を介して液晶層8からの出射光L2を視認する。
なお、以下の説明において、液晶組成物8aの配向とは、液晶組成物8aの長軸の配向をいい、同様に、二色性色素の配向とは、二色性色素の長軸(光吸収軸)の配向をいう。
図2に示すように、本実施形態の調光フィルム1は、第2配向膜17の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向(長軸方向)L17が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である。例えば、各配向膜13、17を、ともに同じ方向に水平配向(液晶組成物8aの長軸方向が厚み方向に垂直な方向に配向)させる配向規制力を有する水平配向膜とすることにより、各配向膜13、17の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aを互いに平行にすることができる。
これにより、調光フィルム1の厚み方向に存在する液晶組成物8aは、図2に示すように、長手方向が、各配向膜の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物と同様の方向に沿うようにして整列するため、所定の一方向(L13(L17)に平行な方向)に配列する。
なお、第2配向膜17の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向(長軸方向)L17が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行であるとは、厚み方向から見た平面視で、配向方向L17が配向方向L13に対して完全に平行な状態だけでなく、配向方向L17が配向方向L13に対して±10度傾斜した状態も含むものをいう。
ここで、第1基材6は、上述のようにPET樹脂により形成されており、面内位相差が大きいため(約3000nm)、第1基材6上に設けられた直線偏光板3から出射する出射光L2を観察した場合に、虹状の色ムラが観察されてしまう場合がある。
これにより、本実施形態の調光フィルム1は、第1基材6の面内位相差による影響を緩和し、上述の虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
また、第1基材6に汎用性の高いPET樹脂等により調光フィルム1を形成することができるので、調光フィルムの生産コストを低減することができる。
なお、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して垂直であるとは、平面視で、遅相軸方向L6が配向方向L13に対して完全に垂直な状態だけでなく、垂直に対して±10度傾斜した状態も含むものをいう。
本実施形態の調光フィルム1は、図2に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13と、直線偏光板3の吸収軸方向L3とは、互いに直交している。
ここで、調光フィルムに直線偏光板が設けられていない場合、又は、直線偏光板が設けられているが、その吸収軸方向と、液晶セル内の液晶組成物の配向方向とが直交していない場合、その調光フィルムは、遮光時(液晶組成物が水平配向している状態時)において、特定の偏光を遮光することができるが、その他の偏光を透過してしまうため、透過率を十分に低くできない場合がある。
しかし、本実施形態の調光フィルム1は、直線偏光板3を備えており、その吸収軸方向が、水平配向している状態の液晶組成物の配向方向に直交している。すなわち、液晶セル4の吸収軸方向と、直線偏光板3の吸収軸方向とが直交している。
そのため、遮光時における調光フィルム1の透過率を、直線偏光板が設けられていない場合等に比して、低減させることができ、調光フィルム1の透光時と遮光時とにおけるコントラストを大きくすることができる。
なお、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13と、直線偏光板3の吸収軸方向L3とが互いに直交であるとは、平面視で、配向方向L13と吸収軸方向L3とが90度で交差した状態だけでなく、80度〜100度の範囲で交差した状態も含むものをいう。
しかし、本実施形態の調光フィルム1は、液晶層8と直線偏光板3との間に配置される第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13と垂直になるように配置されているので、第1基材6の面内位相差が起因となるコントラストの劣化を有効に回避することが可能となる。
図3は、本発明の第2実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム21は、直線偏光板3の吸収軸方向L3が、図3に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である点を除いて、第1実施形態の調光フィルム1と同様に構成される。
この場合においても、調光フィルム21は、図3に示すように、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して垂直になるように配置されているので、第1基材6の面内位相差による影響を緩和し、直線偏光板3から出射する出射光L2に虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
図4は、本発明の第3実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム31は、第1基材6の遅相軸方向L6が、図4に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である点を除いて、第1実施形態の調光フィルム1と同様に構成される。
そのため、この場合においても、直線偏光板3から出射する出射光L2に、第1基材6の面内位相差が起因となる虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
なお、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行であるとは、平面視で、遅相軸方向L6が配向方向L13に対して完全に平行な状態だけでなく、遅相軸方向L6が配向方向L13に対して±10度傾斜した状態も含むものをいう。
図5は、本発明の第4実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム41は、直線偏光板3の吸収軸方向L3が、図5に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である点を除いて、第3実施形態の調光フィルム31と同様に構成される。
この場合においても、調光フィルム41は、図5に示すように、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行になるように配置されているので、第1基材6の面内位相差による影響を緩和し、直線偏光板3から出射する出射光L2に虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
図6は、本発明の第5実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム51は、第2配向膜17の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L17が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して垂直に配置されている点で、上述の第1実施形態の調光フィルム1と相違する。例えば、各配向膜13、17を、それぞれ90度異なる水平面内の方向に配向規制力を有する水平配向膜とすることにより、各配向膜13、17の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aを互いに垂直にすることができる。
これにより、調光フィルム51の厚み方向に存在する液晶組成物8aは、図6に示すように、各配向膜13、17の液晶層8側の面上においては互い直交する方向に配列され、各配向膜13、17から離れるにつれて、対向する配向膜側の液晶組成物8aの配向方向に沿うように配向方向が旋回(ツイスト)する。なお、液晶組成物8aの旋回の角度θは、例えば、90度以上に設定される。
本実施形態の調光フィルム51は、上述の第1実施形態と同様に、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して垂直になるように配置されている。これにより、本実施形態の調光フィルム51は、第1基材6の面内位相差による影響を緩和し、直線偏光板3から出射する出射光L2に虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
なお、第2配向膜17の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L17が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して垂直であるとは、平面視で、配向方向L17が配向方向L13に対して完全に垂直な状態だけでなく、垂直に対して±10度傾斜した状態も含むものをいう。
図7は、本発明の第6実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第5実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム61は、直線偏光板3の吸収軸方向L3が、図7に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である点を除いて、第5実施形態の調光フィルム51と同様に構成される。
この場合においても、調光フィルム61では、図7に示すように、液晶組成物8aが水平配向している場合において、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して垂直になるように配置されているので、第1基材6の面内位相差による影響を緩和し、直線偏光板3から出射する出射光L2に虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
図8は、本発明の第7実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム71は、第1基材6の遅相軸方向L6が、図8に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である点を除いて、第5実施形態の調光フィルム51と同様に構成される。
そのため、この場合においても、直線偏光板3から出射する出射光L2に、第1基材6の面内位相差が起因となる虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
図9は、本発明の第8実施形態の調光フィルムを説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第5実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の調光フィルム81は、直線偏光板3の吸収軸方向L3が、図9に示すように、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行である点を除いて、第7実施形態の調光フィルム71と同様に構成される。
この場合においても、調光フィルム81では、図9に示すように、第1基材6の遅相軸方向L6が、第1配向膜13の液晶層8側の面の直上に位置する液晶組成物8aの配向方向L13に対して平行になるように配置されているので、第1基材6の面内位相差による影響を緩和し、直線偏光板3から出射する出射光L2に虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
第9実施形態の調光フィルムは、上述の第1実施形態から第8実施形態の調光フィルムと同様の層構成により形成されているが、第1基材6に用いられる材料が相違している。
本実施形態の第1基材6は、面内位相差が小さい透明樹脂フィルムが適用される。具体的には、第1基材6の面内位相差は、10nm以下であることが望ましく、例えば、低位相差のポリカーボネート(PC)や、シクロオレフィンポリマー(COP)、アクリル等の樹脂を用いることができる。
このように、第1基材6に面内位相差が10nm以下の樹脂フィルムを適用することによって、調光フィルムの直線偏光板3から出射する出射光L2を観察した場合に、第1基材6の面内位相差による影響を極力緩和することができ、虹状の色ムラが観察されてしまうのを抑制することができる。
3 直線偏光板
4 液晶セル
5D 第1積層体
5U 第2積層体
6 第1基材
8 液晶層
8a 液晶組成物
11 第1電極
12 スペーサ
13 第1配向膜
15 第2基材
16 第2電極
17 第2配向膜
19 シール材
Claims (8)
- 第1基材、第1電極及び第1配向膜が積層された第1積層体と、
第2基材、第2電極及び第2配向膜が積層された第2積層体と、
前記第1積層体と前記第2積層体で挟持され、液晶組成物及び二色性色素を含む液晶層と、
前記第1積層体の前記液晶層とは反対側に配置された直線偏光板とを備え、
前記第1基材の遅相軸方向は、前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向に対して垂直又は平行であること、
を特徴とする調光フィルム。 - 第1基材、第1電極及び第1配向膜が積層された第1積層体と、
第2基材、第2電極及び第2配向膜が積層された第2積層体と、
前記第1積層体と前記第2積層体で挟持され、液晶組成物及び二色性色素を含む液晶層と、
前記第1積層体の前記液晶層とは反対側に配置された直線偏光板とを備え、
前記第1基材は、面内位相差が10nm以下であること、
を特徴とする調光フィルム。 - 前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する液晶組成物の配向方向と、前記直線偏光板の吸収軸方向とが、互いに直交していること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の調光フィルム。 - 前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向は、前記第2配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向に平行であること、
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の調光フィルム。 - 前記第1配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向は、前記第2配向膜の前記液晶層側の面の直上に位置する前記液晶組成物の配向方向に垂直であること、
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の調光フィルム。 - 前記第1配向膜は、水平配向膜であること、
を特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の調光フィルム。 - 透明部材と、
前記透明部材に配置される請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の調光フィルムと、
を備える調光部材。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の調光フィルムが、外光が入射する部位に配置された車両。
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