JP6881837B2 - ポリ(イミド−アミド)コポリマー、ポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法、ポリ(イミド−アミド)コポリマーを含む成形品、前記成形品を含む電子素子 - Google Patents
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Description
他の実施形態は、前記実施形態に係るポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法を提供する。
(化学式1)
NH2−A−NH2
前記化学式1において、
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、置換もしくは非置換のC7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、*は、窒素原子に連結される部分である。
NH2−A−NH2
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、置換もしくは非置換のC7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、
*は、窒素原子に連結される部分である。
NH2−A−NH2
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、C7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、
*は、窒素原子に連結される部分である。
NH2−A−NH2
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、置換もしくは非置換のC7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、*は、窒素原子に連結される部分である。
NH2−A−NH2
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、置換もしくは非置換のC7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。
NH2−A−NH2
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、C7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。
丸底フラスコに、溶媒としてN,N−ジメチルアセトアミド(N,N−dimethylacetamide)(DMAc)1942.38g内に、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)0.312モル(100g)とピリジン0.8744モル(69.16g)を溶かした後、100gのDMACをさらに添加し、残っているTFDBを完全に溶解させて、TPCl0.2186モル(44.38g)を10回に分けて常温のTFDB溶液に混合し、2時間激しく撹拌して反応させる。
窒素雰囲気下、反応器に120gのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)を入れて、前記合成例で製造された前記化学式10で表されるアミド基含有オリゴマー0.0146モル(20.19g)を添加して、30℃で完全に溶解する。前記溶液に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボキシリックジアンハイドライド(BPDA)0.0073モル(2.15g)と4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタリックアンハイドライド(6FDA)0.0073モル(3.25g)を添加して溶解する。前記溶液に、全体固形分の含有量が16重量%となるように、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)を追加添加して反応させることによって、ポリ(アミック酸−アミド)コポリマーを製造する。
ジアミン部分として、前記合成例で製造された化学式10で表される化合物とbis−APAF((2,2’−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン)を使用し、これらの総和を100モル%とする時、前記合成例で製造された化学式10で表される化合物を99.5モル%、そしてbis−APAFを0.5モル%使用して、bis−APAF0.5モル%を含むポリ(イミド−アミド)コポリマー、およびそれから製造されるフィルムを製造する。
ジアミン部分として、前記合成例で製造された化学式10で表される化合物とbis−APAFを使用し、これらの総和を100モル%とする時、bis−APAFを、それぞれ1.0モル%、2.0モル%、3.0モル%、および7.0モル%使用したことを除いては、実施例1と同じ反応物質および同じ方法を用いて、実施例2〜実施例5によるポリ(イミド−アミド)コポリマーフィルムを製造する。
前記比較例1と実施例1〜実施例3で製造されたフィルムの接着力をテストする。接着力テストは次のような方法で行われる。
ジアミン成分として、bis−APAFを0.5モル%〜7.0モル%含む実施例1〜実施例5によるフィルムと、bis−APAFを含まない比較例1のフィルムに対する光学的特性および機械的特性を評価し、その結果を下記表2に示す。
Micrometer(Mitutoyo社)を用いて測定する。
Instron3365の装備で、常温で、幅10mm、長さ50mmのフィルム試験片を0.5mm/mm/minの速度で引張して、サンプルあたり5回、ASTM D882方法で測定後、平均値を記載する。
UV分光計(Spectrophotometer、コニカミノルタ社、cm−3600d)を用いて、ASTM E313規格で測定する。
ASTM E313方法で測定する。
鉛筆硬度測定器と三菱鉛筆を用いて、ASTM D3363規格で鉛筆スクラッチ硬度を測定する。具体的には、厚さ2mmのガラス板上にフィルムを固定した後、垂直荷重1kgに鉛筆速度を60mm/minとして、10mmずつ計5回測定後、キズのない最も高い硬度を確認する。
Bis−APAFを含まない場合と比較して、bis−APAFを1モル%含むフィルムの吸湿性の変化を観察した。
2 粘着剤(PSA)
Claims (19)
- 第1ジアミンとジアンハイドライドとの反応生成物であるイミド構造単位と、第2ジアミンとジアシルハライドとの反応生成物であるアミド構造単位とを含み、前記第1ジアミンおよび前記第2ジアミンはそれぞれ、2,2’−ビス−トリフルオロメチル−4,4’−ビフェニルジアミン(TFDB)を含み、前記第1ジアミンおよび前記第2ジアミンのうちの少なくとも1つは、下記化学式1で表される化合物をさらに含み、前記ジアンハイドライドは、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボキシリックジアンハイドライド(BPDA)と4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタリックアンハイドライド(6FDA)を含み、前記ジアシルハライドは、テレフタロイルクロライド(TPCl)を含み、下記化学式1で表される化合物は、第1ジアミンと第2ジアミンの全体含有量の約10モル%以下で含まれるポリ(イミド−アミド)コポリマー:
(化学式1)
NH2−A−NH2
前記化学式1において、
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素原子、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、置換もしくは非置換のC7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素原子ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。 - 前記Aは、下記グループ1の化学式から選択される、請求項1に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー:
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素原子、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素原子ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、*は、窒素原子に連結される部分である。 - 前記化学式1で表されるジアミンは、前記ポリ(イミド−アミド)コポリマーを構成する全体ジアミン含有量を基準として、約0.1モル%〜約8.0モル%の範囲で含まれる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー。
- 前記イミド構造単位と前記アミド構造単位は、0.2〜0.8:0.8〜0.2のモル比で含まれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー。
- 前記イミド構造単位と前記アミド構造単位は、0.2〜0.4:0.8〜0.6のモル比で含まれる、請求項5に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー。
- (i)下記化学式4で表される構造単位、
(ii)下記化学式5で表される構造単位、
(iii)下記化学式6で表される構造単位、および
(iv)下記化学式7で表される構造単位、下記化学式8で表される構造単位、および下記化学式9で表される構造単位のうちの1つ以上を含み、
前記(iv)化学式7で表される構造単位、化学式8で表される構造単位、および化学式9で表される構造単位のうちの1つ以上の総含有量は、前記(i)〜(iv)の構造単位の総モル数を基準として、約10モル%以下含まれる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー:
- (i)前記化学式4で表される構造単位、
(ii)前記化学式5で表される構造単位、
(iii)前記化学式6で表される構造単位、および
(iv)前記化学式8で表される構造単位、および前記化学式9で表される構造単位のうちの1つ以上を含み、
前記(iv)化学式8で表される構造単位、および前記化学式9で表される構造単位の総含有量は、前記(i)〜(iv)で表される構造単位の総モル数を基準として、約0.1モル%〜約8.0モル%含まれる、請求項7に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー。 - 下記化学式10で表される化合物、下記化学式1で表されるジアミン、およびBPDAと6FDAを含むジアンハイドライドの反応生成物であって、下記化学式10で表される化合物内のTFDB由来の構造単位のモル数、および下記化学式1で表されるジアミンのモル数の総和を基準として、下記化学式1で表されるジアミンが約10モル%以下含まれるポリ(イミド−アミド)コポリマー:
(化学式1)
NH2−A−NH2
前記化学式1において、
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素原子、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、置換もしくは非置換のC7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素原子ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。 - 前記Aは、下記グループ1の化学式から選択される、請求項9に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマー:
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素原子、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素原子ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、
*は、窒素原子に連結される部分である。 - TFDBとTPCLとを反応させて下記化学式10で表される化合物を製造し、前記製造された化学式10の化合物と、下記化学式1で表されるジアミン、BPDA、および6FDAを反応させること及び
前記化学式1で表されるジアミンを、TFDBと前記化学式1で表されるジアミンの総モル数を基準として、約10モル%以下含ませて反応させること
を含むポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法:
(化学式1)
NH2−A−NH2
前記化学式1において、
Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30芳香族環を含むが、前記芳香族環は、少なくとも1つのヒドロキシル基によって置換され、前記芳香族環は、単一環、または2以上の単一環が接合されて縮合された縮合環、または2以上の単一環もしくは2以上の縮合環が単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素原子、置換もしくは非置換のC1〜C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6〜C20芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換のC3〜C20脂環族炭化水素基、置換もしくは非置換のC7〜C20アリールアルキル基、C7〜C20アルキルアリール基、または1つ以上のハロゲン原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素原子ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基によって連結されている2以上の芳香族環を含む環である。 - 前記Aは、下記グループ1の化学式から選択される、請求項12に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法:
Lは、単一結合、または−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)2−、−Si(CH3)2−、−(CH2)p−(ここで、1≦p≦10)、−(CF2)q−(ここで、1≦q≦10)、−CRR’−(ここで、RおよびR’は、それぞれ独立に、互いに同一または異なる水素原子、C1〜C4アルキル基、フェニル基、C1〜C4アルキル基で置換されたフェニル基、フェニル基で置換されたC1〜C4アルキル基、1つ以上のフッ素原子で置換されたC1〜C4アルキル基であり、ただし、RとR’が同時に水素原子ではない)、−C(=O)NH−、およびフルオレニレン基から選択される連結基であり、
*は、窒素原子に連結される部分である。 - 前記ポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法は、前記化学式10で表される化合物と、前記化学式1で表されるジアミン、BPDA、および6FDAを反応させた後、前記反応物をイミド化することをさらに含む、請求項12〜14のいずれか一項に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法。
- 前記イミド化は、化学的イミド化または熱的イミド化を含む、請求項15に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマーの製造方法。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のポリ(イミド−アミド)コポリマーを含む成形品。
- 前記成形品は、フィルムであり、前記フィルムは、50μm〜100μmの厚さにおいて、3.5以下の黄色指数(YI)、および4.0GPa以上の弾性モジュラスを有する、請求項17に記載の成形品。
- 請求項17に記載の成形品を含む電子素子。
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