JP6346461B2 - ガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置 - Google Patents
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Description
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの粘性を、3300Pa・s〜5450Pa・sとなるよう制御する、
ことを特徴とする。
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・s以下となるよう制御し、
前記溝部の溝底に接続される前記移送管の底部は、前記流路断面積が広がる管拡張部において、前記接続位置まで直線状に延びる一方、前記底部から前記移送管の前記底部に対向する頂部までの高さは、前記接続位置に進むに連れて大きくなるように構成されている、ことを特徴とする。
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・s以下となるよう制御し、
前記移送管は、前記移送管の幅が前記接続位置に近づくに連れて広がり、前記接続位置で前記溝部と接続する管拡張部を備え、
前記成形体の溝部の開口端の幅と前記管拡張部の前記接続位置と反対側の端における幅との比率が、1.2〜1.8である、
ことを特徴とする。
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを通して前記成形体に供給する移送管と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備え、
前記移送管において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの粘性を、3300Pa・s〜5450Pa・sとなるよう制御する、
ことを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを通して前記成形体に供給する移送管と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備え、
前記移送管において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・sとなるよう制御し、
前記溝部の溝底に接続される前記移送管の底部は、前記流路断面積が広がる管拡張部において、前記接続位置まで直線状に延びる一方、前記底部から前記移送管の前記底部に対向する頂部までの高さは、前記接続位置に進むに連れて大きくなるように構成されている、
ことを特徴とする。
さらに、本発明の他の態様は、成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを通して前記成形体に供給する移送管と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備え、
前記移送管において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・sとなるよう制御し、
前記移送管は、前記移送管の幅が前記接続位置に近づくに連れて広がり、前記接続位置で前記溝部と接続する管拡張部を備え、
前記成形体の溝部の開口端の幅と前記管拡張部の前記接続位置と反対側の端における幅との比率が、1.2〜1.8である、
ことを特徴とする。
ガラス板の製造方法は、熔解工程(ST1)と、清澄工程(ST2)と、均質化工程(ST3)と、供給工程(ST4)と、成形工程(ST5)と、徐冷工程(ST6)と、切断工程(ST7)と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先の業者に搬送される。
熔解槽の熔融ガラスの加熱は、熔融ガラス自身に電気が流れて自ら発熱し加熱する方法に加えて、バーナーによる火焔を補助的に与えてガラス原料を熔解することもできる。なお、ガラス原料には清澄剤が添加される。清澄剤として、SnO2、As2O3、Sb2O3等が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤としてSnO2(酸化錫)を用いることができる。
供給工程(ST4)では、攪拌槽から延びる配管を通して熔融ガラスが成形装置に供給される。
成形工程(ST5)では、熔融ガラスをシートガラス(ガラス板)に成形し、シートガラスの流れを作る。成形は、オーバーフローダウンドロー法が用いられる。
徐冷工程(ST6)では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
切断工程(ST7)では、切断装置において、成形装置から供給されたシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス板が作られる。この後、ガラス板の端面の研削、研磨が行われ、ガラス板の洗浄が行われ、さらに、気泡や脈理等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス板が最終製品として梱包される。
図2に示す熔解装置101では、ガラス原料の投入がバケット101dを用いて行われる。清澄槽102では、熔融ガラスMGの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスMGの清澄が行われる。さらに、攪拌槽103では、スターラ103aによって熔融ガラスMGが攪拌されて均質化される。成形装置200では、成形体210を用いたオーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスMGからシートガラスSGが成形される。
図3(a)は、成形体210とガラス供給管106との接続部分を示す分解斜視図であり、図3(b)は、第2管拡張部106cの開口端が溝部210aの開口端と接続するときの接続領域Z1と溝部210aとの間の相対位置を示す図であり、図3(c)は、第1管拡張部106bの断面を示す図である。
成形体210は、その上部に溝部210aが形成された一方向(図中X方向)に延びる長尺状の構造体である。溝部210aは、X方向に進むにつれて溝深さが浅くなっている。このため、溝部210aに供給された熔融ガラスMGは、溝部210aから溢れ出して、成形体210の両側に設けられた側壁210bを鉛直下方に流れる。両側の側壁210bを流下する熔融ガラスMGは、成形体210の鉛直下方に設けられた下方先端210cで合流し、1つに張り合わされてシートガラス(ガラス板)SGとなる。このような成形体210の溝部210aには、熔融ガラスMGが円滑に供給される(熔融ガラスMGの流れが停留し難い)ことが、失透や脈理を生じさせない点で好ましい。特に、液相温度が高く、液相粘度が成形工程時の熔融ガラスの粘度(成形粘度)に近づき、あるいは、液相粘度が成形粘度より小さくなるような失透し易いガラスでは、ガラス供給管106から溝部210aに供給される熔融ガラスMGの流れが停留することを避けなければならない。
また、第2管拡張部106cの断面形状は、第1管拡張部106bの円形状の流路断面形状から、その断面形状の一部が溝部210aの底面の縁形状である直線形状に一致する形状に変化する。ここで、溝部210aの底面とは、溝部210aの断面形状が矩形形状の場合の溝底に当たる平面の部分の他に、一定の溝幅で深さ方向に延びる部分より下方であって、溝幅が段階的にあるいは連続的に狭くなり溝が終了する部分の面も含まれる。
さらに、第2管拡張部106cの開口端における断面形状は、溝部210aの開口端における側面(側壁面)の縁形状(直線形状)の一部に一致する形状を有している。
なお、ガラス供給管106における熔融ガラスMGの流路断面の幅(断面積)の変化は、連続的にあるいは段階的に行われてもよいが、連続的な幅(断面積)の変化が、熔融ガラスMGの流れを可能な限り停留させない点で好ましい。
また、成形体210の溝部210aとガラス供給管106(第2管拡張部106c)との接続については、例えば、特開2013―234107号公報に記載される内容を含み、当該内容が参酌される。
なお、図3(b)に示すように、成形体210の溝部210aには、熔融ガラスMGが溝部210aの底面を含む溝下部から供給され、接続位置において、溝部210aのうち溝下部の上方に位置する溝上部は、図3に示すように板状部材を用いて閉塞されている。このため、熔融ガラスMGは溝部210aの溝下部から供給され、しかも、底面において熔融ガラスMGが停留することなく滑らかに流れるので溝部210aから熔融ガラスMGは滑らかに溢れ出す。
このように、本実施形態では、ガラス供給管106は、その端部に第1管拡張部106b、第2管拡張部106cを含む。このとき、ガラス供給管106を流れる熔融ガラスMGの流路断面の幅が、ガラス供給管106の開口端と成形体210の溝部210aの開口端の接続位置に近づくにつれて徐々に広がって、接続位置で溝部210aの溝幅になっている。しかも、この接続位置において、ガラス供給管106(第2管拡張部106c)の開口端の縁は、成形体210の溝部210aの開口端における少なくとも底面の縁形状に一致する形状を有し、ガラス供給管106の壁面は溝部210aの底面と段差なく接続されている。このため、本実施形態は、ガラス供給管106から成形体210の溝部210aへの熔融ガラスMGの流れを滑らかにすることができ、熔融ガラスMGの溝部210aにおける滞在時間を比較的一定範囲内に揃えて溝部210aから熔融ガラスMGを溢れ出させることができる。このため、ガラスの失透や異質な熔融ガラスが生じ難く、脈理がなく、均一な板厚の高品質なガラス板を製造することができる。
本実施形態のガラス板をフラットパネルディスプレイ用ガラス板に用いる場合、以下のガラス組成を有するようにガラス原料を混合するものが例示される。
SiO2:50〜70質量%、
Al2O3:0〜25質量%、
B2O3:1〜15質量%、
MgO:0〜10質量%、
CaO:0〜20質量%、
SrO:0〜20質量%、
BaO:0〜10質量%、
RO:5〜30質量%(ただし、RはMg、Ca、Sr及びBaの合量)、
を含有する無アルカリガラス。
なお、本実施形態では無アルカリガラスとしたが、ガラス板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、R’2Oの合計が0.10質量%以上0.5質量%以下、好ましくは0.20質量%以上0.5質量%以下(ただし、R’はLi、Na及びKから選ばれる少なくとも1種であり、ガラス板が含有するものである)含むことが好ましい。勿論、R’2Oの合計が0.10質量%より低くてもよい。
また、本発明のガラス板の製造方法を適用する場合は、ガラス組成物が、上記各成分に加えて、SnO2:0.01〜1質量%(好ましくは0.01〜0.5質量%)、Fe2O3:0〜0.2質量%(好ましくは0.01〜0.08質量%)を含有し、環境負荷を考慮して、As2O3、Sb2O3及びPbOを実質的に含有しないようにガラス原料を調製しても良い。
また、液相粘度が6000Pa・s以下のガラス、さらには、液相粘度が5000Pa・s以下のガラス、特に、液相粘度が4500Pa・s以下のガラスを用いたガラス板にも本発明のガラス板の製造法を適用でき、失透は生じ難い。
SiO2:52〜78質量%、
Al2O3:3〜25質量%、
B2O3:3〜15質量%、
RO(但し、RはMg、Ca、Sr及びBaから選ばれる、ガラス板が含有する全ての成分であって、少なくとも1種である)3〜20質量%、を含み、
質量比(SiO2+Al2O3)/B2O3は7〜20の範囲にある無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスであることが、好ましい。
さらに、歪点をより上昇するために、質量比(SiO2+Al2O3)/ROは7.5以上であることが好ましい。さらに、歪点を上昇させるために、β−OH値を0.1〜0.3mm−1とすることが好ましい。さらに、高い歪点を実現しつつ液相粘度の低下を防止するためにCaO/ROは0.65以上とすることが好ましい。環境負荷を考慮して、As2O3、Sb2O3及びPbOを実質的に含有しないようにガラス原料を調製してもよい。
熔融ガラスMGをガラス供給管本体106aから、第1管拡張部106b、第2管拡張部106cを通して成形体210の溝部210aに供給し、成形体210で成形したガラス板における歪み、板厚偏差、脈理等の発生を確認した。第1管拡張部106bの幅の比率W2/W1を1.8、第2管拡張部106cの率W3/W2を1.2とした。成形体210の入り口での、熔融ガラスMGの流量が100kg/1day、ガラス供給管本体106aから第1管拡張部106bに流れ込む熔融ガラスMGの温度が1235℃になるよう設定した。この条件において成形したガラス板における歪み、板厚偏差、脈理の発生結果を表1に示す。
ガラス供給管106の拡張率(幅の比率)を実施例1と変え、ガラス板における歪み、板厚偏差、脈理等の発生を確認した。第1管拡張部106bの幅の比率W2/W1を2.2、第2管拡張部106cの率W3/W2を2.5とし、他の条件においては、実施例1と同一に設定した。この条件において成形したガラス板における歪み、板厚偏差、脈理の発生結果を表2に示す。
ガラス供給管106、成形体210の溝部210aを流れる熔融ガラスMGの流速、温度、粘性と、成形体210で成形したガラス板で発生する歪み、板厚偏差、脈理との関係性を調査した。実施例1における第1管拡張部106b、第2管拡張部106cを用いた場合、実施例2における第1管拡張部106b、第2管拡張部106cを用いた場合において、成形体210の溝部210a入口の流路断面において、第2管拡張部106cの径方向の中心付近の熔融ガラスMGの速度、温度及び粘性と、溝部210aに供給された熔融ガラスMGの液面(成形体210の溝部210a入口の流路断面の上部、または、第2管拡張部106cと溝部210aとの頭頂211aの接合部付近)での速度、温度及び粘性とを測定した。熔融ガラスMGの温度、粘度は、温度測定器、粘度測定器を用いて求めた。また、熔融ガラスMGの流速(速度)の測定方法は、ガラス供給管106内にピトー管を挿入し、動圧をマノメータで測定することにより求めた。熔融ガラスMGの流速(速度)の測定結果を表3に示す。また、熔融ガラスMGの温度の測定結果を表4に示す。また、熔融ガラスMGの粘性の測定結果を表5に示す。
101 熔解槽
101d バケット
102 清澄槽
103 攪拌槽
103a スターラ
104、105、106 ガラス供給管
106a ガラス供給管本体
106b 第1管拡張部
106c 第2管拡張部
200 成形装置
210 成形体
210a 溝部
210b 側壁
210c 下方先端
210d 底面
210e 溝傾斜面
300 切断装置
Claims (7)
- 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの粘性を、3300Pa・s〜5450Pa・sとなるよう制御する、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。 - 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・s以下となるよう制御し、
前記溝部の溝底に接続される前記移送管の底部は、前記流路断面積が広がる管拡張部において、前記接続位置まで直線状に延びる一方、前記底部から前記移送管の前記底部に対向する頂部までの高さは、前記接続位置に進むに連れて大きくなるように構成されている、ことを特徴とするガラス板の製造方法。 - 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・s以下となるよう制御し、
前記移送管は、前記移送管の幅が前記接続位置に近づくに連れて広がり、前記接続位置で前記溝部と接続する管拡張部を備え、
前記成形体の溝部の開口端の幅と前記管拡張部の前記接続位置と反対側の端における幅との比率が、1.2〜1.8である、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。 - 前記成形体の溝部の開口端における流路断面での最高温度と最低温度との差を、20℃以下にする、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 - 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを通して前記成形体に供給する移送管と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備え、
前記移送管において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの粘性を、3300Pa・s〜5450Pa・sとなるよう制御する、
ことを特徴とするガラス板の製造装置。 - 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを通して前記成形体に供給する移送管と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備え、
前記移送管において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・s以下となるよう制御し、
前記溝部の溝底に接続される前記移送管の底部は、前記流路断面積が広がる管拡張部において、前記接続位置まで直線状に延びる一方、前記底部から前記移送管の前記底部に対向する頂部までの高さは、前記接続位置に進むに連れて大きくなるように構成されている、
ことを特徴とするガラス板の製造装置。 - 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを通して前記成形体に供給する移送管と、
前記成形体の溝部に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備え、
前記移送管において、前記熔融ガラスを前記移送管から前記成形体の溝部に供給するとき、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置において前記溝部の溝幅に対応する前記移送管の幅が前記溝部の溝幅に同じになるように、前記移送管を流れる熔融ガラスの流路断面積を、前記移送管の開口端と前記成形体の前記溝部の開口端との接続位置に近づくにつれて徐々に広げ、前記成形体の溝部の開口端における熔融ガラスの最大の粘性を、5450Pa・s以下となるよう制御し、
前記移送管は、前記移送管の幅が前記接続位置に近づくに連れて広がり、前記接続位置で前記溝部と接続する管拡張部を備え、
前記成形体の溝部の開口端の幅と前記管拡張部の前記接続位置と反対側の端における幅との比率が、1.2〜1.8である、
ことを特徴とするガラス板の製造装置。
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