JP4264506B2 - 高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法 - Google Patents
高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外光を照射することにより高分子膜中に光学位相差の異なる部分を形成させることを特徴とする高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、位相板や位相補償板に用いられる光学フィルムは、例えば、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光学分野で有用な液晶表示素子補償板、液晶表示素子用視野角改良板、光学位相差板、旋光子、λ／４板、λ／２板などの光学素子に用いられるものである。一般に位相差板とは、互いに垂直な方向に振動する直線偏光が板を通過したとき、これらの間に所定の光路差（従って位相差）を与える複屈折板をいう。これらの光学フィルムは、様々な用途があり、近年では液晶表示などフラットパネルディスプレイの偏光制御素子に用いられている。
【０００３】
光学フィルムを作製する方法としては、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂を一軸延伸することによって位相差板を作製する方法や、配向性高分子液晶材料の光重合によるフィルム作製法（例えば、特許文献１参照）があるが、これらはフィルム内で一様な光学位相差を有するフィルムしか作製できない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２２９１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、配向性高分子膜の同一面内に光学位相差の異なる部分を形成させることのできる高分子配向制御技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射することにより、光学位相差を部分的に変化させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記に示すとおりの高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法を提供するものである。
項１． 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射することを特徴とする高分子配向制御方法。
項２． 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射することを特徴とする項１に記載の高分子配向制御方法。
項３． 赤外光が、２．５〜２５μｍの範囲内にある波長を有することを特徴とする項１または２に記載の高分子配向制御方法。
項４． 赤外光がレーザー光であることを特徴とする項１〜３のいずれかに記載の高分子配向制御方法。
項５． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された複屈折フィルム。
項６． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された機能性材料。
項７． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された記録材料。
項８． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された素子。
項９． 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射して、光学位相差を部分的に変化させた後、リタデーション測定または偏光素子を通して透過光量を検出することにより読み出しを行うことを特徴とする記録方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射することにより、高分子膜の分子の配向方向を変化させて、高分子膜中に光学位相差の異なる部分を形成させることができる。
【０００９】
すなわち、例えば、配向性高分子膜における分子内化学結合の振動エネルギー準位を赤外光を用いて特異的に励起することにより、該分子が局所的に加熱されて局所的に熱的非平衡状態を作り出す。これによって、赤外光の照射部分の配向性等が選択的に変化することを利用して、局所的に分子配向制御を行い、その部分における光学位相差を変化させることができる。
【００１０】
従って、高分子のモノマーユニットの一（化学結合）部位に対する振動エネルギー準位を励起する赤外光の波長を選択することにより、可視光で光異性化反応をするような特異的な官能基を有さない場合でも、赤外領域に吸収帯を有する多くの高分子膜の配向制御（光学位相差制御）が可能である。赤外光としては、例えば、自由電子レーザー等の偏光単色赤外光を用いることができる。また、単色赤外光を組み合わせて用いてもよい。
【００１１】
本発明に用いる配向性高分子膜としては、異方性を有するものであれば、特に限定されない。例えば、ポリエステル、ポリスチレン等のフィルムやシートを一軸延伸したものが挙げられる。
【００１２】
本発明においては、上記配向性高分子膜に、それぞれの高分子に特有の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射する。
【００１３】
また、本発明においては、上記配向性高分子膜に、それぞれの高分子の化学結合に特有の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射することができる。
【００１４】
これらの赤外光は、２．５〜２５μｍの範囲内にある波長（波数では４００〜４０００ｃｍ-1）を有するのが好ましく、２．５〜１２．５μｍの範囲内にある波長（波数では８００〜４０００ｃｍ-1）を有するのがより好ましい。
【００１５】
これらの範囲内から、それぞれの高分子に特有の赤外光吸収帯に相当する波長を選択すればよい。すなわち、例えば、ポリエチレンテレフタレートを延伸した配向性高分子フィルムにおいては、エステル結合のカルボニル部位のＣ＝Ｏ結合が吸収する波長５．７９μｍ（波数１７２６ｃｍ-1）、波長５．７５μｍ（波数１７４０ｃｍ-1）、高分子フィルムに吸収のある波長９．８２μｍ（波数１０１９ｃｍ-1）、波長７．１０μｍ（波数１４０９ｃｍ-1）などに相当する赤外レーザー光を照射することにより、延伸により一様に配向していた高分子フィルムが、照射部分では分子配向が変化し、光学位相差が変化して固定化することが偏光顕微鏡観察により見出された。
【００１６】
このように、配向性高分子膜に対して赤外光を照射することにより、配向性高分子膜の同一面内に光学位相差の異なる部分を形成させることができる。
【００１７】
また、照射部分は通常は透明であり、未照射部分と見分けがつかないが、偏光素子を通して透過光量・色（スペクトル）を観察することにより、区別することが可能である。このことにより、位相差情報で読み出す秘匿情報の書き込みが可能となる。
【００１８】
本発明において、赤外光を照射する際の温度としては、配向性高分子膜の融点以下が好ましく、室温であってもよい。
【００１９】
本発明の高分子配向制御方法により分子配向が制御された高分子材料は、複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子（光導波路など）などとして有用である。
【００２０】
また、赤外光照射により、配向性高分子膜の同一面内にパターン化して光学位相差の異なる部分を形成させることができる。これは、通常は可視光範囲で透明であるが、偏光素子を通して検出することにより、このパターンを読み出せるので、記録方法、記録材料、記録素子として有用である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、配向性高分子膜の分子の配向方向を変化させて、高分子膜中に光学位相差の異なる部分を形成させることができる。
【００２２】
また、高分子のモノマーユニットの一（化学結合）部位に対する振動エネルギー準位を励起する赤外光の波長を選択することにより、可視光で光異性化反応をするような特異的な官能基を有さない場合でも、赤外領域に吸収帯を有する多くの高分子膜の配向制御（光学位相差制御）が可能である。
【００２３】
【実施例】
次に、実施例によって本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
実施例１
延伸により一軸配向しているポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ２５μｍ、東レ社製「ルミラー」）に、室温（２５℃）で赤外線レーザー光を照射すると、照射部分の光学位相差が変化することが見出された。特に、高分子フィルムの赤外吸収帯のある波長５．７９μｍ（波数１７２６ｃｍ-1）、波長５．７５μｍ（波数１７４０ｃｍ-1）、波長７．１０μｍ（波数１４０９ｃｍ-1）または波長９．８２μｍ（波数１０１９ｃｍ-1）の赤外線レーザーパルスを照射した際に変化が見られた（図１（ａ）：波長５．７９μｍの場合、図２（ａ）：波長５．７５μｍの場合）。また、８０℃においても、一様配向しているポリエチレンテレフタレートフィルムに赤外線レーザーパルスを照射すると、照射部分の光学位相差が変化することが見出された。
【００２５】
赤外線レーザー照射停止後に、ステージを４５゜回転させて偏光顕微鏡観察をしたところ、光照射部分が暗くなるのが確認された（図１（ｂ）：波長５．７９μｍの場合、図２（ｂ）：波長５．７５μｍの場合）。また、赤外線レーザーの照射を停止しても、一度配向が変化した部分は保たれていた。
【００２６】
同様に、ガルバノミラーを用いて照射赤外光を走査して面状に照射することによっても、同様の光学位相差の異なる部分の作製が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、波長５．７９μｍの赤外線レーザーパルスを照射した後の直交ニコル下での偏光顕微鏡写真である。（ｂ）は、高分子フィルムを４５゜回転させた時の偏光顕微鏡写真である。
【図２】（ａ）は、波長５．７５μｍの赤外線レーザーパルスを照射した後の直交ニコル下での偏光顕微鏡写真であり、円状に見えるのは顕微鏡視野によるものである。（ｂ）は、高分子フィルムを４５゜回転させた時の偏光顕微鏡写真である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外光を照射することにより高分子膜中に光学位相差の異なる部分を形成させることを特徴とする高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、位相板や位相補償板に用いられる光学フィルムは、例えば、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光学分野で有用な液晶表示素子補償板、液晶表示素子用視野角改良板、光学位相差板、旋光子、λ／４板、λ／２板などの光学素子に用いられるものである。一般に位相差板とは、互いに垂直な方向に振動する直線偏光が板を通過したとき、これらの間に所定の光路差（従って位相差）を与える複屈折板をいう。これらの光学フィルムは、様々な用途があり、近年では液晶表示などフラットパネルディスプレイの偏光制御素子に用いられている。
【０００３】
光学フィルムを作製する方法としては、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂を一軸延伸することによって位相差板を作製する方法や、配向性高分子液晶材料の光重合によるフィルム作製法（例えば、特許文献１参照）があるが、これらはフィルム内で一様な光学位相差を有するフィルムしか作製できない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２２９１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、配向性高分子膜の同一面内に光学位相差の異なる部分を形成させることのできる高分子配向制御技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射することにより、光学位相差を部分的に変化させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記に示すとおりの高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法を提供するものである。
項１． 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射することを特徴とする高分子配向制御方法。
項２． 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射することを特徴とする項１に記載の高分子配向制御方法。
項３． 赤外光が、２．５〜２５μｍの範囲内にある波長を有することを特徴とする項１または２に記載の高分子配向制御方法。
項４． 赤外光がレーザー光であることを特徴とする項１〜３のいずれかに記載の高分子配向制御方法。
項５． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された複屈折フィルム。
項６． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された機能性材料。
項７． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された記録材料。
項８． 項１〜４のいずれかに記載の高分子配向制御方法により高分子の分子配向が制御された素子。
項９． 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射して、光学位相差を部分的に変化させた後、リタデーション測定または偏光素子を通して透過光量を検出することにより読み出しを行うことを特徴とする記録方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射することにより、高分子膜の分子の配向方向を変化させて、高分子膜中に光学位相差の異なる部分を形成させることができる。
【０００９】
すなわち、例えば、配向性高分子膜における分子内化学結合の振動エネルギー準位を赤外光を用いて特異的に励起することにより、該分子が局所的に加熱されて局所的に熱的非平衡状態を作り出す。これによって、赤外光の照射部分の配向性等が選択的に変化することを利用して、局所的に分子配向制御を行い、その部分における光学位相差を変化させることができる。
【００１０】
従って、高分子のモノマーユニットの一（化学結合）部位に対する振動エネルギー準位を励起する赤外光の波長を選択することにより、可視光で光異性化反応をするような特異的な官能基を有さない場合でも、赤外領域に吸収帯を有する多くの高分子膜の配向制御（光学位相差制御）が可能である。赤外光としては、例えば、自由電子レーザー等の偏光単色赤外光を用いることができる。また、単色赤外光を組み合わせて用いてもよい。
【００１１】
本発明に用いる配向性高分子膜としては、異方性を有するものであれば、特に限定されない。例えば、ポリエステル、ポリスチレン等のフィルムやシートを一軸延伸したものが挙げられる。
【００１２】
本発明においては、上記配向性高分子膜に、それぞれの高分子に特有の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を照射する。
【００１３】
また、本発明においては、上記配向性高分子膜に、それぞれの高分子の化学結合に特有の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射することができる。
【００１４】
これらの赤外光は、２．５〜２５μｍの範囲内にある波長（波数では４００〜４０００ｃｍ-1）を有するのが好ましく、２．５〜１２．５μｍの範囲内にある波長（波数では８００〜４０００ｃｍ-1）を有するのがより好ましい。
【００１５】
これらの範囲内から、それぞれの高分子に特有の赤外光吸収帯に相当する波長を選択すればよい。すなわち、例えば、ポリエチレンテレフタレートを延伸した配向性高分子フィルムにおいては、エステル結合のカルボニル部位のＣ＝Ｏ結合が吸収する波長５．７９μｍ（波数１７２６ｃｍ-1）、波長５．７５μｍ（波数１７４０ｃｍ-1）、高分子フィルムに吸収のある波長９．８２μｍ（波数１０１９ｃｍ-1）、波長７．１０μｍ（波数１４０９ｃｍ-1）などに相当する赤外レーザー光を照射することにより、延伸により一様に配向していた高分子フィルムが、照射部分では分子配向が変化し、光学位相差が変化して固定化することが偏光顕微鏡観察により見出された。
【００１６】
このように、配向性高分子膜に対して赤外光を照射することにより、配向性高分子膜の同一面内に光学位相差の異なる部分を形成させることができる。
【００１７】
また、照射部分は通常は透明であり、未照射部分と見分けがつかないが、偏光素子を通して透過光量・色（スペクトル）を観察することにより、区別することが可能である。このことにより、位相差情報で読み出す秘匿情報の書き込みが可能となる。
【００１８】
本発明において、赤外光を照射する際の温度としては、配向性高分子膜の融点以下が好ましく、室温であってもよい。
【００１９】
本発明の高分子配向制御方法により分子配向が制御された高分子材料は、複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子（光導波路など）などとして有用である。
【００２０】
また、赤外光照射により、配向性高分子膜の同一面内にパターン化して光学位相差の異なる部分を形成させることができる。これは、通常は可視光範囲で透明であるが、偏光素子を通して検出することにより、このパターンを読み出せるので、記録方法、記録材料、記録素子として有用である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、配向性高分子膜の分子の配向方向を変化させて、高分子膜中に光学位相差の異なる部分を形成させることができる。
【００２２】
また、高分子のモノマーユニットの一（化学結合）部位に対する振動エネルギー準位を励起する赤外光の波長を選択することにより、可視光で光異性化反応をするような特異的な官能基を有さない場合でも、赤外領域に吸収帯を有する多くの高分子膜の配向制御（光学位相差制御）が可能である。
【００２３】
【実施例】
次に、実施例によって本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
実施例１
延伸により一軸配向しているポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ２５μｍ、東レ社製「ルミラー」）に、室温（２５℃）で赤外線レーザー光を照射すると、照射部分の光学位相差が変化することが見出された。特に、高分子フィルムの赤外吸収帯のある波長５．７９μｍ（波数１７２６ｃｍ-1）、波長５．７５μｍ（波数１７４０ｃｍ-1）、波長７．１０μｍ（波数１４０９ｃｍ-1）または波長９．８２μｍ（波数１０１９ｃｍ-1）の赤外線レーザーパルスを照射した際に変化が見られた（図１（ａ）：波長５．７９μｍの場合、図２（ａ）：波長５．７５μｍの場合）。また、８０℃においても、一様配向しているポリエチレンテレフタレートフィルムに赤外線レーザーパルスを照射すると、照射部分の光学位相差が変化することが見出された。
【００２５】
赤外線レーザー照射停止後に、ステージを４５゜回転させて偏光顕微鏡観察をしたところ、光照射部分が暗くなるのが確認された（図１（ｂ）：波長５．７９μｍの場合、図２（ｂ）：波長５．７５μｍの場合）。また、赤外線レーザーの照射を停止しても、一度配向が変化した部分は保たれていた。
【００２６】
同様に、ガルバノミラーを用いて照射赤外光を走査して面状に照射することによっても、同様の光学位相差の異なる部分の作製が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、波長５．７９μｍの赤外線レーザーパルスを照射した後の直交ニコル下での偏光顕微鏡写真である。（ｂ）は、高分子フィルムを４５゜回転させた時の偏光顕微鏡写真である。
【図２】（ａ）は、波長５．７５μｍの赤外線レーザーパルスを照射した後の直交ニコル下での偏光顕微鏡写真であり、円状に見えるのは顕微鏡視野によるものである。（ｂ）は、高分子フィルムを４５゜回転させた時の偏光顕微鏡写真である。
Claims (9)
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子のモノマーユニットの振動エネルギー準位を励起する波長の偏光単色赤外光を照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることを特徴とする高分子配向制御方法。
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることを特徴とする高分子配向制御方法。
- 赤外光が、２．５〜２５μｍの範囲内にある波長を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高分子配向制御方法。
- 赤外光がレーザー光であることを特徴とする請求項１または２に記載の高分子配向制御方法。
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子のモノマーユニットの振動エネルギー準位を励起する波長の偏光単色赤外光または高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を局所的に照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることで得られる、又は照射部位と非照射部位が異なる光学位相差を有している、前記高分子膜の分子配向が局所的に制御された複屈折フィルム。
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子のモノマーユニットの振動エネルギー準位を励起する波長の偏光単色赤外光または高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を局所的に照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることで得られる、又は照射部位と非照射部位が異なる光学位相差を有している、前記高分子膜の分子配向が局所的に制御された機能性材料。
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子のモノマーユニットの振動エネルギー準位を励起する波長の偏光単色赤外光または高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を局所的に照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることで得られる、又は照射部位と非照射部位が異なる光学位相差を有している、前記高分子膜の分子配向が局所的に制御された記録材料。
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子のモノマーユニットの振動エネルギー準位を励起する波長の偏光単色赤外光または高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を局所的に照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることで得られる、又は照射部位と非照射部位が異なる光学位相差を有している、前記高分子膜の分子配向が局所的に制御された素子。
- 異方性を有する配向性高分子膜に、高分子のモノマーユニットの振動エネルギー準位を励起する波長の偏光単色赤外光または高分子の化学結合の振動励起エネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射することにより、配向性を選択的に変化させて、光学位相差の異なる部位を形成させることで得られる、又は照射部位が非照射部位と異なる光学位相差に変化させた後、リタデーション測定または偏光素子を通して透過光量を検出することにより読み出しを行うことを特徴とする記録読出方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003179098A JP4264506B2 (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003179098A JP4264506B2 (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005017430A JP2005017430A (ja) | 2005-01-20 |
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ID=34180502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003179098A Expired - Lifetime JP4264506B2 (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 高分子配向制御方法、それを用いた複屈折フィルム、機能性材料、記録材料、素子ならびに記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| EP2373725A4 (en) * | 2008-12-22 | 2017-07-26 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer optical films having side-by-side mirror/polarizer zones |
| JP5441675B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2014-03-12 | 富士フイルム株式会社 | 光学フィルム、偏光板とそれらの製造方法、映像表示パネル及び映像表示システム |
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2003
- 2003-06-24 JP JP2003179098A patent/JP4264506B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005017430A (ja) | 2005-01-20 |
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