JP5184481B2 - Chemical valve - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造工程等で使用される樹脂製の薬液弁に関し、特にダイアフラムやベローズの薄膜部を透過した薬液のガスによる金属の腐食を防止するシール構造をもった薬液弁に関する。 The present invention relates to a resin chemical valve used in a semiconductor manufacturing process and the like, and more particularly, to a chemical valve having a seal structure that prevents corrosion of a metal due to a chemical gas that has permeated through a thin film portion of a diaphragm or bellows.
半導体製造工程では腐食性の高い薬液等が使用される。そのため、薬液の供給を制御する薬液弁は、その弁本体が耐腐食性を有するフッ素樹脂等の材質で形成され、薬液が流れる流路部分と弁の開閉を操作するアクチュエータ部分との間を遮断するダイアフラム弁体にも樹脂が使用されている。そのダイアフラムは、外周に環状の固定部が形成され、それが弁本体に挟み込まれて取り付けられ、その部分でシールが行われている。 In the semiconductor manufacturing process, highly corrosive chemicals are used. Therefore, the chemical valve that controls the supply of chemical liquid is made of a material such as fluororesin that has corrosion resistance in its valve body, and the flow path section where the chemical liquid flows and the actuator section that operates opening and closing of the valve are shut off. Resin is also used for the diaphragm valve body. The diaphragm has an annular fixed portion formed on the outer periphery thereof, which is sandwiched and attached to the valve body, and sealing is performed at that portion.
ところが、こうした薬液弁は、シール部分が樹脂同士の押さえ込みになっているため、薬液弁を長期的に使用することでシール力が低下してしまう問題があった。そうした課題に対して下記特許文献1には、図8に示すように、ダイアフラム110の固定部111に形成した環状凸部115を弁本体に形成した挿入溝120に圧入する構成が記載されている。その環状凸部115を外向きに弾性変形させて径方向の内側の内側環状シール部121と外側の外側環状シール部122に当接させてシールする構造が記載されている。その他、下記特許文献2には、図9に示すように、ダイアフラム150を挟持する力が弱まっても、Oリング160の弾性力で補うようにした構造が記載されている。
However, such a chemical valve has a problem in that the sealing force is reduced by using the chemical valve for a long period of time because the seal portion is pressed between the resins. In order to solve such a problem,
ところで、薬液弁で扱う薬液として使用されるフッ酸などは、微量ではあるが、図8に示すダイアフラム110の薄膜部112をガス透過してアクチュエータ側へと浸入する。薄膜部を透過したフッ酸ガスなどの薬液ガスは、金属部品である固定用ボルトなどを腐食させてしまうため、アクチュエータ側には呼吸孔が形成され、薬液ガスが弁の中に滞留しないように放出されるようになっている。しかし、透過した薬液ガスの全てが外部へ放出されるわけではなく一部が滞留するため、それが内部に浸透して時間をかけて固定用ボルトを腐食させてしまう問題は解決できていなかった。
By the way, although the amount of hydrofluoric acid used as a chemical solution handled by the chemical valve is very small, the gas passes through the
従来の薬液弁は、前述したように薬液自体の漏れを考慮した構成であって、図8に示すように、ダイアフラム110によって仕切られた流路側(図面下側)のシールしか考慮されていなかった。一方、固定用ボルトへの薬液ガスの流れを防止するには、図9に示すように、ダイアフラム150の固定部151において、アクチュエータ側にOリング160を配置したシール構造とすることが有効である。ただし、当該構成は前述したようにOリング160の弾性力を利用したものであって、当初意図しない効果が得られたものである。そして、このOリング160を用いたシール構造では、部品点数が多くなる他に組み忘れの問題もあった。
As described above, the conventional chemical liquid valve is configured in consideration of leakage of the chemical liquid itself. As shown in FIG. 8, only the seal on the flow path side (lower side of the drawing) partitioned by the
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、部品点数を追加することなくダイアフラムの固定部分についてアクチュエータ側のシールを行うようにした薬液弁を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a chemical valve that seals an actuator side of a fixed portion of a diaphragm without adding the number of parts.
本発明の薬液弁は、一次側流路及び二次側流路とその間の弁座とを備える樹脂製の部材によって形成された流路部と、前記弁座に対して当接・離間する弁体を動作させる樹脂製の部材によって形成されたアクチュエータ部とが金属製のボルトを使用して一体に組み付けられ、前記弁体が、前記弁座に当接・離間する弁体部と、前記流路部を流れる薬液が前記アクチュエータ部へ流れないように遮断する膜部と、前記流路部とアクチュエータ部を構成する部材によって挟み込まれる固定部とからなる樹脂製のものであり、前記アクチュエータ部には、前記薬液がガス化して前記膜部を透過したガスを排出する呼吸孔が形成されたものであって、前記アクチュエータ部の前記固定部を押さえ込む部材の押圧面 には、押さえ込み方向に突出した環状凸部が形成され、その環状凸部によって前記固定部を押さえ込んで変形させることにより、前記膜部より透過した前記ガスを前記アクチュエータ部側の前記ボルトにまで到達させないようにするシール部を有するものであることを特徴とする。 The chemical valve according to the present invention includes a flow path portion formed by a resin member including a primary flow path and a secondary flow path and a valve seat therebetween, and a valve that contacts and separates from the valve seat. An actuator portion formed by a resin member that moves the body is integrally assembled using a metal bolt, and the valve body is in contact with or separated from the valve seat; It is made of resin and includes a film part that blocks the chemical solution flowing through the passage part from flowing to the actuator part, and a fixed part that is sandwiched between members that constitute the flow path part and the actuator part. is, there is the breathing hole for discharging the gas in which the chemical solution is passed through the membrane unit gasified is formed, the pressing surface of the member to hold down the fixing portion of the actuator unit, the hold-down direction Protruding ring A convex portion is formed, and has a seal portion that prevents the gas permeated from the film portion from reaching the bolt on the actuator portion side by pressing and deforming the fixed portion by the annular convex portion. It is characterized by being.
また、本発明の薬液弁は、前記流路部は、環状の挿入溝が形成され、前記固定部は、断面がL字形であって、前記挿入溝に圧入される圧入用環状凸部を有し、前記環状凸部が前記固定部を押さえ込んで変形させることによりシールを行う押さえ込み部分が、前記圧入用環状凸部が前記挿入溝の内側面に接してシールを行う接触面より内側に位置していることが好ましい。
また、本発明の薬液弁は、前記シール部が、断面が台形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明の薬液弁は、前記シール部が、断面が三角形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることが好ましい。
In the chemical valve according to the present invention, the flow passage portion is formed with an annular insertion groove, and the fixing portion has an L-shaped cross section and has a press-fit annular convex portion that is press-fitted into the insertion groove. The pressing portion that performs sealing by pressing and deforming the fixed portion with the annular convex portion is positioned on the inner side of the contact surface on which the annular convex portion for press-fitting contacts the inner surface of the insertion groove and performs sealing. It is preferable.
Moreover, it is preferable that the said chemical | medical solution valve of this invention makes the said sealing part bite the said cyclic | annular convex part by which the cross section was formed in the trapezoid in the flat surface of the said fixing | fixed part.
Moreover, it is preferable that the said chemical | medical solution valve of this invention makes the said seal | sticker part bite into the flat surface of the said fixing | fixed part the said cyclic | annular convex part formed in the cross section in the triangle .
従来の薬液弁は、薬液がガス化して弁体の膜部を透過してアクチュエータ部側で金属製のボルトを腐食させてしまう。本発明の薬液弁によれば、環状凸部が弁体の固定部を押しつけてシールしているため、弁体の膜部より透過した薬液のガスがアクチュエータ側のボルトにまでは達しないので、ボルトの腐食を防止することができる。 In the conventional chemical liquid valve, the chemical liquid is gasified and permeates through the membrane portion of the valve body and corrodes the metal bolt on the actuator portion side. According to the chemical valve of the present invention, since the annular convex portion presses and seals the fixed portion of the valve body, the chemical gas that has permeated from the membrane portion of the valve body does not reach the bolt on the actuator side. Bolt corrosion can be prevented.
次に、本発明に係る薬液弁の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図1は、薬液弁を示した平面図であり、図2は図1のA−A矢視断面図、図3は図1のB−B矢視断面図である。この薬液弁1は、例えば半導体製造装置に配管されるものであり、薬液を流量調整するために使用される。
Next, an embodiment of a chemical valve according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a plan view showing a chemical valve, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The
薬液弁1は、薬液が流れる流路部2と弁の開閉を操作するアクチュエータ部3とから構成されたものであり、図3に示すようにアクチュエータ部3側から流路部2側へ挿入された固定用ボルト5によって一体に組み付けられている。なお、固定用ボルト5は座金6を介して挿入され、流路部2側において不図示のナットに螺合している。固定用ボルト5や座金6、ナットなどの金属は、薬液によって腐食しないようにコーティング(フッ素樹脂コーティング)されたものである。
The
薬液弁1を構成する流路部2には、バルブボディ21に対して入力ポート22と出力ポート23が形成され、その間に弁部が構成されている。弁部では、弁体を当接・離間させる弁座24がアクチュエータ部3側に突き出しており、バルブボディ21には、入力ポート22からその弁座24内側に流れる一次側流路と、弁座24の外側へと流れて出力ポート23へと続く二次側流路とが形成されている。このバルブボディ21は、弁座24部分が上方に開口し、その開口部分を塞ぐようにダイアフラム弁体10が取り付けられる。
An
ダイアフラム弁体10は、弁座24に対して当接・離間する弁体部11が中央にあり、その周りに湾曲して円形に広がった薄膜部12と、更にその周縁部に肉厚の固定部13とが形成されている。ダイアフラム弁体10は、固定部13が流路部2のバルブボディ21とアクチュエータ部3のシリンダ31とによって挟み込まれ、薬液弁1内に組み込まれる。ダイアフラム弁体10は、アクチュエータ部3により弁体部11が上下動して弁の開閉を行い、薄膜部12が流路部2側を塞いでアクチュエータ部3への薬液の流れを遮断している。
The
一方、アクチュエータ部3は、作動エアによって上下動を出力するピストンシリンダであり、シリンダ31内にピストンロッド32のピストン部32aが摺動可能に挿入されている。ピストンロッド32には、ピストン部32aの下方に突き出したロッド部32bが一体に形成され、その下端部にダイアフラム弁体10の弁体部11が連結されている。また、ロッド部32bは、シリンダ31のガイド部31a内に挿入され、軸線方向の正確な上下動が可能な構成になっている。
On the other hand, the
シリンダ31の上部にはカバー34が被せられ、ピストンロッド32との間にスプリング35が装填されている。ダイアフラム弁体10の弁体部11は、このスプリング35によって弁座24へ押しつけられるように付勢されている。アクチュエータ部3は、作動エアによってピストンロッド32を上下させダイアフラム弁体10に開閉動作を行わせるエアオペレイト弁であり、シリンダ31には作動エアの給排気ポート36が形成され、カバー34には呼吸用ポート37が形成されている。
A
こうした薬液弁1では、通常はスプリング35の付勢力によってピストンロッド32が下方に付勢され、ロッド部32bに連結されたダイアフラム弁体10が、その弁体部11を弁座24に当接して押さえつけられている。すなわち、この薬液弁1はノーマルクローズの開閉弁であり、入力ポート22から入った薬液は遮断され、出力ポート23の二次側へは流れない。一方、給排気ポート36から作動エアが供給されると、ピストン部32aが下方から加圧されスプリング35の付勢力に抗して上昇する。そのため、ダイアフラム弁体10の弁体部11が持ち上げられて弁座24から離間し、薬液が二次側へと流れる。
In such a
こうして薬液の供給を制御する薬液弁1は、ダイアフラム弁体10の薄膜部12によってアクチュエータ部3に薬液が流れ込まないように遮断している。しかし、薬液であるフッ酸は、ダイアフラム弁体10の薄膜部12をガス化して透過し、そのフッ酸ガスがアクチュエータ部3へ浸透してしまう。こうしたフッ酸ガスなどの薬液ガスは、金属部品である固定用ボルト5を腐食させてしまう問題があった。そこで本実施形態の薬液弁1には、かかる課題を解決すべく、ダイアフラム弁体10の固定部13に対してアクチュエータ部3側のシール構造が設けられている。
In this way, the
薬液弁1の場合、ダイアフラム弁体10下方の弁室25に薬液が充填され、その薬液がガス化して薄膜部12を透過し、ダイアフラム弁体10上方の空間26に薬液ガスが発生する。その薬液ガスは、図2に示す、シリンダ31にあけられた呼吸孔38を通って放出される。なお、この呼吸孔38は、空間26の密閉によって圧力がこもるとダイアフラム弁体10の動作不良が起きるため、その動作を円滑にするためのものであるが、ここでは薬液ガスを外部へ放出する機能も果たしている。しかし、こうした呼吸孔38があっても、空間26内の薬液ガスが積極的に放出されるわけではないので、それだけでは滞留したガスが時間の経過によって、図3に示すダイアフラム弁体10の固定部13とシリンダ31とが突き当てられた隙間から浸透し、固定用ボルト5の周りに達してしまう。そこで、本実施形態の薬液弁1では、以下に示すように固定ボルト5への薬液ガスの浸透を防止する構成がとられている。
In the case of the
バルブボディ21やシリンダ31の形成には、耐腐食性としてポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)やポリプロピレン(PP)などが使用され、ダイアフラム弁体10には、可撓性があってフッ酸に対しても耐久性があるテフロン(登録商標)系樹脂(PTFE)が使用される。従って、本実施形態の薬液弁1も、シール部分が樹脂同士の押さえ込みになっている。
For the formation of the
ここで図4は、ダイアフラム弁体10の固定部13部分の取り付け状態を示した拡大断面図である。固定部13は、断面がL字形であって環状凸部131が形成され、バルブボディ21に形成された環状の挿入溝210内に圧入されている。環状凸部131は、挿入溝210の側面と接し、弁室25内の薬液が漏れないようにシールを維持することができるようになっている。
Here, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a mounting state of the fixed
シリンダ31には、ダイアフラム弁体10の固定部13を押さえ込む下端の押圧面310に環状凸部311が形成されている。本実施形態では、この環状凸部311がダイアフラム弁体10の固定部13に食い込むようにして接触することでシールが行われる。シリンダ31はダイアフラム弁体10より材質が硬いため、押しつけによって環状凸部311が平面の固定部13を図示するように凹ませる。
In the
薬液弁1は、その弁室25内に薬液が流れるが、バルブボディ21とシリンダ31とに押さえつけられた固定部13の接触面によってシールが行われ、液漏れが防止できる。一方、ダイアフラム弁体10の薄膜部12を透過した薬液ガスは、多くが空間26から呼吸孔38を通って放出されるが、一部がシリンダ31と固定部13との隙間に時間をかけて浸透する。しかし、本実施形態では、環状凸部311が固定部13に食い込んでシールしているため、それ以上の浸入を防止することができる。従って、固定用ボルト5にまで薬液ガスが達することはない。
In the chemical
よって、本実施形態では、確実にシールすることで固定用ボルト5の腐食を防止することができ、薬液弁1の寿命を延ばすことが可能になった。また、シリンダ31に形成した環状凸部311によってシールするようにしたため、Oリングなどのシール部材を別途用意する必要がなく、組み付けに際して付け忘れなどの問題も解消された。
Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent the
次に、図5は、ダイアフラム弁体10の固定部13部分の取り付け状態を示した拡大断面図であって、薬液ガスのシール構造について変形例を示した図である。図4に示したものは、凸部を平坦なダイアフラム弁体10の固定部13上面に押しつけていたが、本形態は固定部13の予め環状凹部132が形成されたものである。そして、シリンダ31の押圧面310には、その環状凹部132に嵌り込む環状凸部312が形成されている。この環状凸部312と環状凹部132は、その断面が押さえ込み方向である上下方向の側面と、上下方向に直交する水平面とをもって構成されている。
Next, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a state where the fixed
そこで、本実施形態では、環状凸部312が固定部13の環状凹部132に嵌り込んで側面と水平面とによってシールし、薬液ガスの浸入を防止する。薬液弁1が長期的に使用されたとしても、環状凸部312と環状凹部132との側面が接しているためシール性が保たれる。この場合、環状凹部132の深さを環状凸部312の高さよりも小さくして、組み付けに際し環状凸部312先端面を環状凹部132の底面に押しつけるようにすることが好ましい。
Therefore, in the present embodiment, the annular
これにより、シリンダ31の環状凸部312は常にダイアフラム弁体10の固定部13に対し、環状凸部312の押込み方向に直交する先端面と、押込み方向に平行な側面とが接しているため、空間26の薬液ガスがシリンダ31と固定部13との隙間に浸透してきたとしても、確実にシールすることで固定用ボルト5の腐食を防止することができ、薬液弁1の寿命を延ばすことが可能になった。特に、本実施形態では、環状凹部132を形成して広い面で環状凸部312が接するように構成されているため、この点でより高いシール性を得ることができる。更に、こうしたシール構造であれば、組み付けに際してシール部材の付け忘れなどの問題も生じない。
Thereby, since the annular
更に、図6は、ダイアフラム弁体10の固定部13部分の取り付け状態を示した拡大断面図であって、薬液ガスのシール構造について別の変形例を示した図である。図4に示したものは、左右対称の台形形状からなる環状凸部を平坦なダイアフラム弁体10の固定部13上面に押しつけていたが、本実施形態は内径側側面が押しつけ方向に平行な内側面330を持った断面台形形状の環状凸部313を押しつけるようにしたものである。すなわち、図4に示す環状凸部311に図5に示す環状凸部312の効果を合わせ持つ形状になっている。なお、環状凸部313は、内側面330とは反対に外径側側面が押しつけ方向に平行な外側面を持った断面台形形状のものとしてもよい。
Further, FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing an attachment state of the fixed
そこで、シリンダ31とバルブボディ21の組み付けでは、シリンダ31下端の押圧面310に形成された環状凸部313が、図示するようにダイアフラム弁体10の固定部13に押しつけられて食い込む。そのため、ダイアフラム弁体10の薄膜部12を透過した薬液ガスは、一部がシリンダ31と固定部13との隙間に浸透してくるが、固定部13に食い込んだ環状凸部313のシールによってそれ以上の浸入が防止される。そして、内側面330が固定部13と接していることによってもシール性が保たれる。
Therefore, when the
よって、シリンダ31の環状凸部313は常にダイアフラム弁体10の固定部13に接しているため、空間26の薬液ガスがシリンダ31と固定部13との隙間に浸透してきたとしても、確実にシールすることで固定用ボルト5の腐食を防止することができ、薬液弁1の寿命を延ばすことが可能になった。更に、こうしたシール構造であれば、組み付けに際してシール部材の付け忘れなどの問題も生じない。
Therefore, since the annular
更にまた図7は、ダイアフラム弁体10の固定部13部分の取り付け状態を示した拡大断面図であって、薬液ガスのシール構造について別の変形例を示した図である。図4乃至図6に示した環状凸部311〜313は、いずれも押込み方向先端に平面が形成された形状のものであったが、本形態はその押込み方向先端が曲面になるように、断面が略半円形の環状凸部314が形成されたものである。なお、環状凸部314は、凸部全体が曲面で形成されているが、押込み方向に平行な側面や傾斜した斜面を持った形状であってもよい。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a state where the fixed
そこで、シリンダ31とバルブボディ21の組み付けでは、シリンダ31下端の押圧面310に形成された環状凸部314が、図示するようにダイアフラム弁体10の固定部13に押しつけられて食い込む。そのため、ダイアフラム弁体10の薄膜部12を透過した薬液ガスは、一部がシリンダ31と固定部13との隙間に浸透してくるが、固定部13に食い込んだ環状凸部314のシールによってそれ以上の浸入が防止される。よって、シールすることで固定用ボルト5の腐食を防止することができ、薬液弁1の寿命を延ばすことが可能になった。更に、こうしたシール構造であれば、組み付けに際してシール部材の付け忘れなどの問題も生じない。
Therefore, when the
以上、本発明に係る薬液弁について実施形態を示して説明したが、本発明は実施形態に限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では流路部2とアクチュエータ部3とをダイアフラム弁体10によって仕切り、薬液がアクチュエータ部3側へ流れないように構成されているが、こうした薬液の流れを遮断するものとしてベローズを利用するものであってもよい。
また、例えば、図4や図6に示した環状凸部311,313は、先端を平面にした断面が台形の突起であったが、先端を鋭角にした断面が三角の突起であってもよい。
As mentioned above, although embodiment was shown and demonstrated about the chemical | medical solution valve which concerns on this invention, this invention is not necessarily limited to embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above embodiment, the
For example, the annular
1 薬液弁
2 流路部
3 アクチュエータ部
5 固定用ボルト
10 ダイアフラム弁体
11 弁体部
12 薄膜部
13 固定部
21 バルブボディ
24 弁座
31 シリンダ
32 ピストンロッド
36 給排気ポート
38 呼吸孔
310 押圧面
311 環状凸部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アクチュエータ部の前記固定部を押さえ込む部材の押圧面には、押さえ込み方向に突出した環状凸部が形成され、その環状凸部によって前記固定部を押さえ込んで変形させることにより、前記膜部より透過した前記ガスを前記アクチュエータ部側の前記ボルトにまで到達させないようにするシール部を有するものであることを特徴とする薬液弁。 A flow path portion formed by a resin member having a primary side flow path and a secondary side flow path and a valve seat therebetween, and a resin made to operate a valve body that contacts and separates from the valve seat The actuator portion formed by the member is integrally assembled using a metal bolt, the valve body is in contact with and separated from the valve seat, and the chemical liquid flowing through the flow path portion is It is made of resin and includes a membrane part that is blocked so as not to flow to the actuator part, and a fixed part that is sandwiched between the flow path part and a member constituting the actuator part, and the chemical liquid is gasified in the actuator part. in the chemical liquid valve breathing hole for discharging are formed a gas having passed through the membrane portion Te,
An annular convex portion that protrudes in the pressing direction is formed on the pressing surface of the member that presses down the fixed portion of the actuator portion, and the fixed portion is pressed and deformed by the annular convex portion, and is transmitted from the film portion. A chemical valve having a seal portion that prevents the gas from reaching the bolt on the actuator portion side .
前記流路部は、環状の挿入溝が形成され、The channel portion is formed with an annular insertion groove,
前記固定部は、断面がL字形であって、前記挿入溝に圧入される圧入用環状凸部を有し、The fixing portion has an L-shaped cross section and has a press-fitting annular convex portion that is press-fitted into the insertion groove,
前記環状凸部が前記固定部を押さえ込んで変形させることによりシールを行う押さえ込み部分が、前記圧入用環状凸部が前記挿入溝の内側面に接してシールを行う接触面より内側に位置していることを特徴とする薬液弁。The pressing portion that performs sealing by pressing and deforming the fixed portion with the annular convex portion is located on the inner side of the contact surface where the annular convex portion for press-fitting is in contact with the inner surface of the insertion groove and performs sealing. A chemical valve characterized by that.
前記シール部は、断面が台形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることを特徴とする薬液弁。 In the chemical valve according to claim 1 or 2 ,
The chemical valve according to claim 1, wherein the seal portion is configured such that the annular convex portion having a trapezoidal cross section is caused to bite into a flat surface of the fixed portion.
前記シール部は、断面が三角形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることを特徴とする薬液弁。 In the chemical valve according to claim 1 or 2 ,
The chemical valve according to claim 1, wherein the seal portion is configured such that the annular convex portion having a triangular cross section is caused to bite into a flat surface of the fixed portion .
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