KR100696663B1 - 표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 표시장치용 다층 기재는 밀착 접합되는 제1기재와 제2기재, 및 상기 제1기재와 제2기재 사이에 존재하는 1층 이상의 고분자층을 포함하고, 상기 제1기재 및 제2기재 중 어느 하나의 기재는 안료를 포함한다.
상기 다층 기재는 안료를 포함하여 반사 휘도와 명실 콘트라스트가 향상되고 화상의 품위를 높이고, 고분자층으로 인해 충격강도가 향상되어 기재의 이송 또는 패널 형성시 작업성을 향상시킨다. 이러한 다층 기재는 디스플레이에 적용가능하며, 상기 고분자층에 여러 가지 물질을 첨가하여 표시장치용 필터에 요구되는 다양한 기능을 수행할 수 있다.
유리, 고분자층, 강도, 인성, 디스플레이

Description

표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 디스플레이{MULTI-LAYERED SUBSTRATE FOR DISPLAY AND DISPLAY COMPRISING THE SAME}
도 1은 본 발명의 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도.
[기술분야]
본 발명은 표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 디스플레이에 관한것으로, 보다 상세하게는 내충격강도, 반사휘도 및 명실 콘트라스트가 향상된 표시장치용 다층 기재 및 이를 구비하는 디스플레이에 관한 것이다.
[종래기술]
디스플레이 패널은 박형으로 제조되는 그 특성상 TV를 비롯하여 전자계산기, 전자시계, 자동차 네비게이션, 사무자동화기기, 휴대전화, 노트북 등의 디스플레이에 널리 사용되고 있다.
상기 디스플레이에는 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이, 전계 방출 디스플레이, 전계 발광 디스플레이 및 발광다이오드 등이 있다. 이러한 디스플레이는 화상을 구성하기 위해 화소를 구성하기 위한 재료 및 전극 등을 유리 기 재 상에 형성하고 있다.
표시장치용 유리 기재는, 유리 원료를 조합하고 조합한 원료를 용융설비를 사용하여 용융한 후, 판형으로 성형하여 제조된다. 그러나, 이러한 유리 재질의 기재는 내충격성이 약해 이송 공정 또는 작업 도중 쉽게 파손되는 문제가 있다.
또한, 최근에는 내충격성이 우수하고 경량화가 가능한 플라스틱 필름으로 유리기재를 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 플라스틱 필름에 포함되는 고분자는 특성상 패널 공정 도중 쳐짐이 발생하고, 유리 재질에 비해 쉽게 휘는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 내충격강도를 증가시켜 기재의 이송 또는 패널 형성시 작업성을 향상시키고, 반사휘도와 명실 콘트라스트를 증가시켜 화상의 품위를 향상시킬 수 있는 표시장치용 다층 기재와, 상기 기재가 구비된 디스플레이를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 밀착 접합되는 제1기재와 제2기재, 및 상기 제1기재와 제2기재 사이에 존재하는 1층 이상의 고분자층을 구비하고, 상기 제1기재와 제2기재 중 어느 하나의 기재는 안료를 포함하는 표시장치용 다층 기재를 제공한다.
이때 상기 안료로는 CuO, CoO, Nd2O3, NiO, Cr2O3, Pr2O3 및 Fe2O3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 표시장치용 다층 기재를 적어도 하나 이상 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 음극선관(Cathode-ray Tube; CRT), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Diode; FED), 유기- 또는 무기-전계 발광 디스플레이(Organic- or Inorganic-electroluminescent Display) 및 발광다이오드(Light Emission Diode; LED)의 디스플레이를 제공하며, 보다 바람직하게는 평판 디스플레이를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
종래에는 디스플레이에 사용되는 유리에 안료를 첨가하여 반사 휘도 또는 명실 콘트라스트 등을 개선하였다. 그러나 유리에 첨가된 안료는 기재의 투광도를 감소시키며, 이에 따라 디스플레이의 휘도 감소를 초래한다고 하는 문제가 있었다.
이에 대하여 본 발명에서는 표시장치용 다층 기재에 안료를 포함하는 유리 기재를 구비함으로써 반사휘도와 명실 콘트라스트를 증가시키고, 또한 기재 사이에 고분자층을 구비함으로써 내충격강도를 증가시켜 작업성을 향상시키고, 디스플레이의 종류에 따라 요구되는 다양한 물성을 부여할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시장치용 다층 기재(20)는 밀착 접합되는 제1기재(10)과 제2기재(14) 사이에 고분자층(12)이 삽입된 구조를 가진다.
상기 제1 및 제2기재(10, 14)로는 통상의 디스플레이에 사용되는 유리 재질 을 사용할 수 있다. 상기 유리 재질로는 예를 들어 통상적으로 사용되는 소다 라임 유리(soda lime glass), 중성 보로실리케이트 유리(neutral borosilicate glass), 및 무-알칼리 유리(non-alkali glass) 등을 들 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2기재(10, 14)중 적어도 하나의 기재, 편의상 제2기재(14)은 유리 조성 내에 CuO, CoO, Nd2O3, NiO, Cr2O3, Pr2O3 및 Fe2O3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 안료를 포함할 수 있다.
안료는 기재를 착색시켜 외부로부터 입사되는 광의 일부를 흡수하여 표면 반사를 경감함으로써 상기 외광 반사 휘도를 저감시켜 명실 콘트라스트의 증가를 유도한다. 그 결과, 밝은 실내에서 디스플레이의 화면이 전체적으로 희게 보이는 현상을 억제하여 화면의 품위를 높인다. 그러나, 안료사용에 따른 반사 휘도를 지나치게 감소시킬 경우 디스플레이 자체에서 나오는 휘도도 크게 감소될 우려가 있으므로, 안료의 함량을 적정량으로 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 안료는 포함되는 제1 또는 제2기재 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5중량%로 사용될 수 있다. 안료의 함량이 0.1중량% 미만이면 외광 반사 휘도 점감에 따른 명실 콘트라스트의 증가 효과가 미미하고, 10중량%를 초과하면 기재의 투과도를 감소시키고, 이에 따라 디스플레이의 휘도를 감소시킬 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
이러한 제1 또는 제2기재(10, 14)는 유리 원료 및 안료를 혼합하여 용융시킨 후, 슬롯 다운드로법, 오버플로 다운드로법, 플로트법 및 롤 아웃법 등의 방법으로 판형으로 성형하고 절단하는 공정을 거쳐 제조된다.
상기 제1 및 제2기재(10, 14)의 재질, 두께, 크기 등은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적용하고자 하는 디스플레이의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2기재(10, 14)은 후속에서 설명되는 고분자층(12)과의 밀착성을 높이기 위해 오존 분위기 하에서 코로나 처리, 플레이밍 처리, 스퍼터링 처리, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 에칭 처리를 더 수행할 수도 있다.
상기 고분자층(12)은 유리 재질의 제1기재 및 제2기재(10, 14) 사이에 삽입되어 다층 기재(20)에 인가되는 압력 또는 힘을 분산시켜 상기 다층 기재(20)의 기계적 물성을 증가시킨다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 고분자층(12)은 디스플레이의 기재에 적합하게 사용되도록 90% 이상의 투과도를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 92 내지 95%의 투과도를 갖는다. 고분자층을 적용하지 않은 유리 재질의 제1기재(10) 및 제2기재(14)과 비교했을 때, 상기 고분자층을 적용한 다층 기재의 흐림도(haze)가 1% 이하 미만으로 증가하는 것이 바람직하다.
상기 고분자층(12)으로는 투명성을 가지며 필름 성형이 용이한 고분자라면 어느 것이든 사용할 수 있으며, 대표적으로, 폴리비닐포르말(polyvinyl formals), 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetals), 폴리비닐렌(poly vinylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리크로토네이트(polycrotonate), 폴리아 크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리스타이렌(polystyrene) 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)로 이루어진 열가소성 수지와 에폭시, 불포화 폴리에스터 등의 열경화성 수지로 이루어진 그룹 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
상기 고분자층(12)의 두께는 제1기재 및 제2기재(10, 14)의 두께에 따라 달라지며, 상기 제1기재(10)과 제2기재(14)의 투과도를 저하시키기 않고, 적절한 강도 및 밀착력을 가질 수 있도록 50nm 내지 50㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 40㎛, 보다 바람직하게는 20㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
또한 상기 고분자층(12)은 상기 제1 및 제2기재(10, 14)과의 밀착성을 높이기 위해 코로나 처리, 플레이밍 처리, 스퍼터링 처리, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 에칭 처리된 것이 보다 바람직하다.
이러한 고분자층(12)은 통상적인 건식방법 또는 습식방법에 의해 제조될 수 있다.
건식방법으로는 화학 증착법, 이온빔 보조된 증착법(IBAD), 플라즈마 강화된 화학 증착법(PECVD), 팽창 열 플라즈마 CVD(ETPCVD), 유도 결합 플라즈마(ICP) 또는 전자 사이클로트론 공명(ECR)을 이용한 고강도 플라즈마 화학 증착(HIPCVD) 등이 가능하다. 상기 건식방법은 증착과 동시에 필름 상태로 형성이 가능하여, 별도 의 중합 공정이 필요 없으며, 다층 기재(20) 전면에 걸쳐 형성된 고분자층(12)의 두께 및 특성이 균일하고, 초박막의 얇은 두께로 제조가 가능한 장점이 있다.
습식방법으로는 스핀 코팅법(spin coating), 딥 코팅법(dip-coating) 및 바 코팅법(bar coating)이 가능하고, 연속 공정에 적합한 캐스팅법(casting), 롤링법(rolling) 및 스프레이 코팅법(spray coating)이 가능하다. 상기 습식방법은 전술한 바의 고분자, 이의 모노머, 또는 올리고모를 포함하는 코팅액을 사용하여 별도의 건조 및 경화공정을 수행하여 필름 상태로 형성한다. 이때 상기 코팅액은 통상적으로 사용되는 바인더, 용매, 가교제, 개시제, 분산제 가소제, 점도조절제, 자외선 흡수제, 감광성 모노머 및 증감제 등을 더욱 포함할 수 있으며, 본 명세서에서는 언급하지 않는다.
또한 상기 경화 공정은 코팅액에 함유된 물질의 종류에 따라 달라지며, 통상적인 자외선, 전자선 또는 X선 등의 방사선을 조사하거나 열을 가하여 수행한다.
이하 본 발명의 실시형태에 따른 표시장치용 다층 기재의 제조방법을 설명한다.
먼저, 유리 원료 및 안료를 연속 용융로에 투입하고 용해조에서 유리 원료를 용해시켜 청징조에서 탈포하여 균질한 상태의 용융 유리를 제조한다.
이어서, 상기 용융 유리를 성형장치에 공급하여 판형으로 성형하고, 서냉하여 필요한 크기로 절단하여 제1 또는 제2 기재를 제조한다.
다음으로, 상기 제1기재 또는 제2기재 중 어느 하나의 기재 상에 적어도 하나 이상의 고분자층을 건식 또는 습식 코팅시키거나, 적어도 하나 이상의 고분자층 을 소정 압력을 가해 라미네이션(lamination) 시킨 후, 나머지 기재를 합지 후 밀봉한다.
한편, 본 발명에 따라 기재 사이에 삽입된 고분자층은 단순히 유리 재질의 기재의 강도를 증가시키는 것 이외에, 상기 필름 제조시 조성을 달리하거나, 여러 층의 고분자층들을 적층하여 광학 필터로서의 기능을 수행할 수도 있다
바람직하게는 상기 고분자층은 표면반사 방지필름(anti-reflecting film), 근적외선 차단필름(NIR-cut film), 전자 차폐 필름(EMI film), 위상차판, 시야각 보상 필름 및 휘도향상 필름, 색-보상 필름으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상으로 적용 가능하며, 이외에 통상적으로 디스플레이의 광학 필터에 사용되는 반사판 및 반투과 반사판 필름 등으로 또한 적용 가능하다.
표면 반사 방지 필름은 디스플레이 패널의 표면에 입사되는 외광의 반사를 방지하기 위해 사용하며, 통상적으로 고굴절율막과 저굴절율막을 함께 사용한다. 상기 고굴절율막은 전술한 바의 고분자에 ZnO, TiO2, ZrO 등의 굴절율 1.6 이상의 금속 산화물을 포함하고, 상기 저굴절율막은 전술한 바의 고분자에 SiO2, MgF2, Al2O3 등과 같이 굴절율이 1.6 이하의 실리콘계 유기재료 또는 불소계 유기재료를 포함하여 필름 형태로 제조한다.
근적외선 차단 필름은 가시광선을 투과하고 화면의 해상도를 저해하는 근적외선을 차단하기 위해 사용된다. 상기 근적외선 차단필름은 전술한 바의 고분자에 근적외선 파장을 흡수할 수 있는 아조 염료, 시아닌 염료, 디페닐메탄 염료, 트리 페닐메탄 염료, 프탈로시아닌 염료, 크산텐계 염료, 디페닐렌계 염료, 인디고, 포피린 등의 염료를 분산시켜 필름 상태로 제조한다.
전자 차폐 필름은 도전성을 가지는 막으로서, 전술한 바의 고분자에 전자 차폐 효과가 있는 도전성 물질인 구리, 스테인레스, 알루미늄, 니켈, 티탄, 텅스텐, 주석, 철, 은, 크롬 등의 금속을 분산시켜 필름 상태로 제조한다.
위상차판은 디스플레이 패널의 내부로부터 반사되는 빛의 방출을 막아 가시영역이 넓은 파장 범위로 차광하여 화상의 시인성 및 콘트라스트를 향상시키기 위해 사용된다.
시야각 보상 필름은 표시장치의 화면을 수직이 아닌 다소 경사진 방향에서 본 경우 화상이 비교적 선명하게 보일 수 있도록 시야각을 넓히기 위한 것으로, 전술한 바의 고분자에 디스코틱 액정을 도입하여 필름 상태로 제조한다.
이때 상기 고분자층을 다층으로 형성하는 경우 각 필름간의 접착을 위해 접착층이 더 도입될 수 있으며, 이러한 접착층으로는 폴리아크릴계, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 단독 및 이들의 공중합체를 사용할 수 있으며, 그 중 응집력 및 투명성 등이 우수한 폴리아크릴계 고분자가 보다 바람직하다.
다만, 본 발명의 실시형태에 따른 다층 기재를 디스플레이에 적합하게 적용하기 위해서는 상기 다층 기재는 고분자층을 단층 또는 다층으로 적층하더라도 충분한 가시광선을 투과시킬 수 있고, 내·외부 반사도가 거의 없어야 하며, 높은 투명도를 가지고 일정 수준 이상의 내구성을 만족시켜야 한다. 이러한 물성들은 목적 하는 바에 따라 달라질 수 있으나, 전면 기판에 적용하기 위해서는 상기 다층 기재는 적어도 20 내지 80%의 투과도를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 다양한 기능을 수행할 수 있는 고분자층이 삽입된 다층 기재는 이를 적어도 하나 이상 구비하는 디스플레이에 적합하게 도입된다. 대표적으로, 상기 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 음극선관(Cathode-ray Tube; CRT), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Diode; FED), 무기 또는 유기전계 발광 디스플레이(Organic- or Inorganic-electroluminescent Display) 및 발광다이오드(Light Emission Diode; LED)에 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 평판 디스플레이에 사용될 수 있다 이때 고분자층의 종류는 각각의 디스플레이에서 요구되는 바에 따라 적절히 조절한다.
본 발명의 실시형태에 따른 다층 기재는 공정상 가열에 의한 고분자층의 열화를 억제하기 위하여 후면 유리만을 사용하여 디스플레이 제품을 제조한 후에 이중층 유리의 경우에는 하나의 고분자층과 전면 유리를 접착하고, 다중층 기재일 경우에는 고분자층과 유리를 차례로 접착한다.
상기 디스플레이는 본 발명의 실시형태에 따른 다층 기재를 적어도 하나 이상 채용하여, 상기 다층 기재의 물성이 증가함에 따라 작업성이 증가되며, 다양한 기능을 수행할 수 있는 고분자층을 도입할 수 있어 디스플레이에 장착되는 별도의 필터를 사용하지 않아도 동등한 효과를 얻을 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
소다 라임 재질의 유리 기재와, CuO의 안료가 0.5중량% 함유된 유리 기재 2개를 준비하였으며, 이때 기재는 360㎜×460㎜×0.7㎜(가로/세로/두께)의 크기로 절단된 것을 사용하였다.
상기 기재의 표면을 코로나 처리한 후, 증착 챔버에 주입하여 에틸렌 모노머를 증착시켜 500nm 두께의 폴리에틸렌 박막을 형성하였다. 이어서, 상기 폴리에틸렌 박막이 형성된 기재와 별도로 준비된 기재를 합지하여 실리콘 고분자로 실링하여 다층 기재를 제조하였다.
얻어진 다층 기재의 투과도를 측정한 결과 78%를 나타내어, 표시장치의 전면패널의 기판으로 바람직하게 적용가능함을 알 수 있었다.
< 실시예 2>
소다 라임 재질의 유리 기재와, Fe2O3의 안료가 2중량% 함유된 유리 기재 2개를 준비한 후, 각각의 표면을 코로나 처리 하였다. 이때 기재는 360㎜×460㎜×0.7㎜(가로/세로/두께)의 크기로 절단된 것을 사용하였다.
상기 기재 상에 에틸아크릴레이트계 코팅액을 스핀 코팅한 후, 방사선을 조사하여 50㎛ 두께의 폴리에틸아크릴레이트 후막을 형성하였다. 이어서, 상기 폴리아크릴레이트 후막이 형성된 기재와 별도로 준비된 기재를 합지하여 실리콘 고분자 로 실링하여 다층 기재를 제조하였다.
얻어진 다층 기재의 투과도를 측정한 결과 74%를 나타내어, 표시장치의 전면패널의 기판으로 바람직하게 적용가능함을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 표시장치용 다층 기재는 명실 콘트라스트가 향상될 뿐만 아니라, 충격강도가 향상되어 기재의 이송 또는 패널 형성시 작업성을 향상시킨다. 또한, 상기 다층 기재가 표시장치용 필터에 요구되는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 고분자층에 여러 가지 물질을 첨가할 수 있어, 디스플레이의 종류에 따라 다양하게 적용가능하다.

Claims (10)

  1. 밀착 접합되는 제1기재와 제2기재; 및
    상기 제1기재와 제2기재 사이에 존재하는 1층 이상의 고분자층을 포함하고,
    상기 제1기재 및 제2 기재중 어느 하나의 기재는 안료를 포함하는 표시장치용 다층 기재를 적어도 하나 이상 구비하는 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 CuO, CoO, Nd2O3, NiO, Cr2O3, Pr2O3 및 Fe2O3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 포함되는 제1 또는 제2기재 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것인 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1기재 및 제2기재 중 어느 하나의 기재는 소다 라임 유리, 중성 보로실리케이트 유리, 및 무-알칼리 유리로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 50nm 내지 50㎛의 두께를 갖는 것인 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 폴리비닐포르말, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리크로토네이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에폭시 수지 및 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 그룹 중에서 1종 이상의 단독 또는 공중합체 중에서 선택된 것인 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 화학 증착법, 이온빔 보조된 증착법, 플라즈마 강화된 화학 증착법, 팽창 열 플라즈마 화학증착법, 유도 결합 플라즈마 및 전자 사이클로트론 공명을 이용한 고강도 플라즈마 화학 증착으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 건식방법; 또는
    스핀 코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅법, 캐스팅법, 롤링법 및 스프레이 코팅법으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 습식방법 중에서 선택된 1종의 방법에 의해 제조되는 것인 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 표면반사 방지필름, 근적외선 차단필름, 전자 차폐 필름, 위상차판, 시야각 보상 필름, 휘도향상 필름 및 색-보상 필름으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 1종 이상으로 적용되는 것인 디스플레이.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이, 음극선관 브라운관, 전계 방출 디스플레이, 전계 발광 디스플레이 및 발광다이오드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 디스플레이.
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