KR100856699B1 - 에어 드리프트를 이용한 애싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 드리프트를 이용한 애싱장치에 관한 것으로, 슬라이드게이트에 의해 형성된 애싱공간내에서 평판 디스플레, LCD 또는 OLED중 어느 하나에 사용되는 기판의 미경화부를 제거하는 애싱장치에 있어서; 히터가 매립되고, 내부에는 공기공급유로가 형성되며, 이 공기공급유로로 외부에서 열풍을 가할 수 있도록 배관되고, 공기공급유로와 연결되며 일정방향으로 경사배치되어 공기공급유로상의 에어를 분사하는 공기분사유로를 갖고 상기 기판을 에어 드리프트시키는 베이스플레이트와; 상기 애싱공간 상측을 밀폐하는 밀폐판과; 상기 밀폐판의 하면에 이를 따라 이동될 수 있게 설치되거나 혹은 고정형태로 설치되고, 대기압하에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생기와; 상기 밀폐판의 상면에 설치되어 애싱중 발생된 파티클 혹은 플라즈마처리시 발생된 오존을 배출하는 배기관을 포함하여 구성되는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치를 제공한다.

이에 따라, 본 발명은 피처리 기판 이송시 에어 부상방식을 통해 드리프트시키도록 함으로써 기판 표면에 스크래치 등 표면불량이 억제되고, 구조가 간단하며, 조작이 용이하고, 대기압 플라즈마를 사용하므로 생산원가를 줄일 수 있으며, 플라즈마 전극 형태를 가변시킬 수 있어 처리효율을 현저히 높일 수 있고, 생산수율 증대는 물론 유지, 보수와 그에 따른 비용도 절감할 수 있다.

Description

에어 드리프트를 이용한 애싱장치{ASHING APPARATUS USING AIR DRIFT}

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송수단의 개념을 보인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 애싱장치의 예시적인 설치상태 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 애싱장치에 사용되는 대기압 플라즈마용 전극을 예시한 단면도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....베이스플레이트 200....히터

300....공기공급유로 400....공기분사유로

500....공급관 600....히팅부

700....피처리 기판 800....슬라이드게이트

특허출원 제10-2006-64024호 "비접촉식 기판 이송장치".

본 발명은 에어 드리프트를 이용한 애싱장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤러테이블 방식이 아닌 공기에 의한 비접촉방식을 통한 기판 이송이 가능하고, 대기압하에서 균일하고 고효율적인 플라즈마 처리가 가능하여 생산수율을 높이고, 제조 및 유지비용을 절감시킬 수 있도록 한 에어 드리프트를 이용한 애싱장치에 관한 것이다.

일반적으로, 평판 디스플레이, LCD, OLED 등에 사용되는 기판(유리 및 기타 소재 포함)은 RGB 코팅, 라이트 애싱, 스트립, 에칭, 세정, 증착 등 다수의 공정을 거쳐 제조되게 된다.

특히, 라이트 애싱공정(Light Ashing Process)은 RGB 코팅 후 광에 의해 경화되지 않은 부분을 피처리 기판으로부터 제거하는 공정으로, 진공챔버 내에 피처리 기판을 위치시킨 다음 플라즈마를 발생시켜 이때 생성되는 라디칼을 이용하여 미경화부를 제거하도록 하는 일종의 건식 식각이라 볼 수 있다.

예컨대, LCD 제조는 RGB 코팅후 진공챔버 내에서 라이트 애싱이 이루어지고, 이후 I웨트 세정(Wet Cleaning) 및 에어 드라이 공정이 연이어 진행되는 것이 일반적이다.

그런데, 이와 같은 공정들을 진행할 때에 피처리 기판을 이송하는 수단이 종래에는 컨베이어 타입이었기 때문에 기판이 유리의 표면 불량(스크래치)은 물론 진공하에서 플라즈마를 발생시켜야 하므로 작업공정이 어렵고 까다로우며 비용도 많이드는 단점이 있었다.

뿐만 아니라, 애싱을 위한 설비의 구조가 복잡하고 공간을 많이 차지하기 때문에 인라인화에 장애가 따르고, 유지 보수비용도 급증하는 단점도 있었다.

또한, 진공상태에서 애싱작업이 수행되어야 하므로 피처리 기판의 진공챔버 로의 로딩과 언로딩에 따른 처리효율 저하 및 고정형 플라즈마 전극 사용으로 생산수율도 급락하는 단점도 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 롤러를 사용하지 않고 공기만을 이용하여 기판을 부상시켜 이동시킬 수 있도록 함으로써 이송중 기판에 발생되는 표면결함을 방지함과 동시에 보열 및 가열작업이 가능하면서도 이동의 신속성, 원활성 및 안전성이 확보되며, 설비의 소형화가 가능하고, 제조비용을 절감할 수 있음은 물론 대기압하에서 플라즈마 처리가 가능하여 설비의 구조가 간단하고 그에 따른 유지보수도 용이하며, 인라인화가 가능하고 이동형 플라즈마 전극 사용을 통해 생산수율도 향상시킬 수 있도록 한 에어 드리프트를 이용한 애싱장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 슬라이드게이트에 의해 형성된 애싱공간내에서 평판 디스플레, LCD 또는 OLED중 어느 하나에 사용되는 기판의 미경화부를 제거하는 애싱장치에 있어서; 히터가 매립되고, 내부에는 공기공급유로가 형성되며, 이 공기공급유로로 외부에서 열풍을 가할 수 있도록 배관되고, 공기공급유로와 연결되며 일정방향으로 경사배치되어 공기공급유로상의 에어를 분사하는 공기분사유로를 갖고 상기 기판을 에어 드리프트시키는 베이스플레이트와; 상기 애싱공간 상측을 밀폐하는 밀폐판과; 상기 밀폐판의 하면에 이를 따라 이동될 수 있게 설치되거나 혹은 고정형태로 설치되고, 대기압하에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생기와; 상기 밀폐판의 상면에 설치되어 애싱중 발생된 파티클 혹은 플라즈마처리시 발생된 오존을 배출하는 배기관을 포함하여 구성되는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치를 제공한다.

이때, 상기 베이스플레이트의 공기분사유로는 10~50°의 범위에서 경사형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 플라즈마발생기는 도전체로 이루어지고 접지된 하우징과, 상기 하우징의 하단면에 고정되고 다수의 플라즈마방출홀을 갖는 샤워헤드와, 상기 샤워헤드의 상측에 그와 일정 간격을 두고 절연된 상태로 설치된 세라믹과, 상기 세라믹 상면에 고정된 전극과, 상기 전극에 전원을 인가하는 파워서플라이와, 상기 전극을 냉각시키도록 전극에 연결된 냉각라인 및 상기 하우징의 상면에 형성된 반응가스 공급구를 포함하여 구성된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 애싱공간의 출구측 슬라이드게이트 하방에는 애싱후 후속공정으로 이송되는 기판을 예냉하도록 냉풍을 공급하는 보조베이스플레이트가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 하우징의 상면, 하면 또는 측면중 어느 한 면에는 파티클과 오존을 배출시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 배기홀이 형성되고, 상기 배기홀은 ㅣ밀폐판에 형성된 배기관과 연결설치된 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 파워서플라이는 구형파 또는 사인파를 갖고, 전압은 1000~7000V, 전류는 1~20A, 주파수는 1~800Khz 영역대의 플라즈마 발생 전원인 것에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송수단의 개념을 보인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 애싱장치의 예시적인 설치상태 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 애싱장치에 사용되는 대기압 플라즈마용 전극을 예시한 단면도이다.

본 발명에 사용되는 비접촉식 기판 이송수단은 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제10-2006-64024호(이하 '선출원'이라 함)에 개시된 바와 같다.

이때, 본 발명에서는 상기 선출원의 구성을 비접촉식 기판 이송수단으로 그대로 사용할 수도 있고, 도 1에서와 같이 재질을 병합하여 간단한 구조를 갖추도록 할 수도 있다.

예컨대, 선출원의 경우에는 기출원시 상세히 설명되어 있으므로, 본 발명에서 변형된 비접촉식 기판 이송수단을 설명하면 다음과 같다.

비접촉식 기판 이송수단은 평판 디스플레이, 반도체 웨이퍼, LCD, OLED 등에 사용되는 기판의 크기에 맞게 제작된 대략 사각판상의 베이스플레이트(100)가 구비되고, 상기 베이스플레이트(100)에는 다수의 히터(200)가 매설되며, 히터(200)가 매립된 하방에는 공기공급유로(300)가 베이스플레이트(100)의 길이방향으로 중공형성되고, 상기 공기공급유로(300)로부터 베이스플레이트(100)를 관통하여 그 상면까지 공기분사유로(400)가 일정방향으로 경사형성되며, 상기 공기공급유로(300)의 일부에는 공급관(500)이 베이스플레이트(100)의 하면을 관통하여 연결설치되고, 상기 공급관(500)은 히팅부(600)에 연결배관된 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 베이스플레이트(100)는 선출원에서와 같이 다수의 판들이 적층되 어 형성될 수도 있고, 본 발명의 예시처럼 단일판으로 이루어질 수도 있으며, 크기에 있어서도 용도에 따라 가변시킬 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 베이스프레임(100)의 상면 폭방향 양단 부근에 그 길이방향으로 다수의 가이드롤이 설치되는 구성은 선출원과 같다.

뿐만 아니라, 상기 공기분사유로(400)의 경사각은 10~50°가 바람직한 바, 10°이하가 되면 공기분사에 의한 피처리물의 부상력이 급격히 떨어져 이송이 어렵고, 50°이상이되면 부상력이 급격히 높아져 이송이 어렵기 때문에 상기 범위로 한정함이 바람직하다.

한편, 본 발명 애싱장치는 도 2의 도시와 같이, 피처리 기판(700)을 이송하기 위한 비접촉식 이송수단인 베이스플레이트(100)가 바닥면에 설치되고, 양측은 슬라이드게이트(800)에 의해 구획되며, 상측 일부는 밀폐판(810)에 의해 밀폐되고, 상기 밀폐판(810)의 하면에는 플라즈마발생기(820)가 설치되며, 상기 밀폐판(810)의 상부에는 배기관(830)이 배관된 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 애싱장치를 통한 애싱공정의 후속공정으로는 웨트 세정, 에어 건조 등이 수행될 수 있다.

이때, 상기 베이스플레이트(100)는 피처리 기판(700)을 애싱장치로 진입시키기 전에 미리 예열시키는 작업도 병행되게 된다.

베이스플레이트(100)를 통한 예열작업은 베이스플레이트(100)에 매설된 히터(200)를 통한 가열은 물론 히팅부(600)를 통해 공급된 열풍도 함께 이용함으로써 그 효율을 높일 수 있게 된다.

따라서, 애싱공정 수행전에 일정온도까지 예열된 상태로 피처리 기판(700)의 공급이 이루어지므로 애싱효율이 극대화되게 되며, 별도의 예열장비를 갖출 필요도 없게 되어 경제적인 면이나 설치공간의 이용효율면에서도 매우 유리하게 된다.

또한, 상기 슬라이드게이트(800)는 상기 애싱공정을 수행하기 위한 공간을 만들어 주는 일종의 격벽으로서 피처리 기판(700)의 크기보다 큰 챔버를 형성하도록 하여 준다.

뿐만 아니라, 상기 슬라이드게이트(800)는 상하방향으로 개폐되는 구조로 이루어져 피처리 기판(700)의 이송시 간섭되지 않도록 구성됨이 바람직하며, 이는 공지된 사항이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

아울러, 상기 밀폐판(810)도 상하이동 가능한 구조를 갖추도록 함이 바람직한 바, 이는 후술될 플라즈마발생기(820)와 피처리 기판(700)간의 간극 조절을 보다 용이하게 할 수 있기 때문이며, 반드시 상하이동 가능하게 설치할 필요는 없으며 고정형태로 구성할 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 플라즈마발생기(820)는 기존과 같이 진공상태에서 플라즈마를 발생시키는 구조가 아니라 대기압하에서 플라즈마를 발생시키도록 구성된 것으로 도 3의 예시와 같이, 도전체로 이루어지고 접지된 하우징(821)과, 상기 하우징(821)의 하단면에 다수 형성된 플라즈마방출홀(822)을 갖고 구비된 샤워헤드(H)와, 상기 하우징(820)내 샤워헤드(H)의 상면에 접촉 배치된 세라믹(823)과, 상기 세라믹(823) 상부에 그와 간격을 두고 고정된 전극(824)과, 상기 전극(824)에 전원을 인가하는 파워서플라이(825)와, 상기 세라믹(823)에 천공형성되고 상기 플라즈마방출홀(822) 보다 상대적으로 작거나 최대한 같은 직경을 갖는 관통홀(826) 및 상기 하우징(821)의 상면에 형성된 반응가스 공급구(827)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 플라즈마방출홀(822), 즉 샤워헤드(H)의 하단면과 그 하측을 통과하는 피처리 기판(700)간은 대략 10mm 내외의 이격거리를 갖도록 배치됨이 바람직하며, 상기 세라믹(823)과 전극(824) 사이는 0 초과 10mm 이하가 되도록 이격시켜 플라즈마 발생이 원활하게 유도되도록 함은 물론 전극(824)에서 발생되는 열에 의해 상기 세라믹(823)이 파손되는 것을 방지하도록 함이 더욱 바람직하다.

이때, 상기 세라믹(823)은 알루미나, BN, AlN 등이 바람직하고, 상기 관통홀(826)이 플라즈마방출홀(822)보다 크게 되면 인가전압에 의해 아킹현상이 발생되므로 이를 지양하여야 한다.

뿐만 아니라, 상기 전극(824)에 인가되는 전압은 구형파 또는 사인파를 갖고, 전압은 1000~7000V, 전류는 1~20A, 주파수는 1~800Khz 영역대의 플라즈마 발생 전원을 공급함이 바람직하다.

아울러, 상기 반응가스 공급구(827)를 통해 공급되는 반응가스로는 CN₂, CDA 등이 바람직하다.

나아가, 상기 플라즈마발생기(820)는 앞서 설명한 밀폐판(810)의 하면에 고정형으로 부착 설치할 수도 있으나, 처리효율을 높이기 위해 상기 밀폐판(810)의 하면에 가이드를 설치하고, 이 가이드를 따라 상기 플라즈마발생기(820)가 이동되게 구성함이 특히 바람직하다.

상기 플라즈마발생기(820)를 이동시키기 위한 구성은 공지된 가이드레일 구조를 갖추고 래크와 피니언 및 모터를 이용하거나 LM가이드를 사용할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 배기관(830)은 애싱공정중 발생된 오염원인 파티클 등을 외부로 배출시켜 피처리 기판(700)의 애싱 품위를 향상시키기 위한 것으로, 특히 플라즈마처리시 생성되는 오존을 흡입하여 외부로 배출시킴으로써 그 처리품위를 더욱 높이도록 하기 위한 것이다.

이때, 상기 배기관(830)은 상술한 위치에만 한정설치되는 것이 아니라 하우징(821)의 하면 혹은 측면에 피처리물을 부상시키는 공기분사유로(도 1의 '400')와 겹치지 않는 범위내에서 배기홀(미도시)을 형성하고, 이 배기홀과 상기 배기관(830)을 연결시키도록 설치할 수도 있음은 물론이다.

나아가, 본 발명 장치에서는 전극(824)을 냉각시킬 필요가 없으나 처리용량을 크게 하기 위해 전극(824)을 크게 할 경우에는 필요에 따라 냉각라인을 설치할 수도 있음은 물론이다.

덧붙여, 상기 애싱공정후 웨트 세정 공정으로 진행되는 도중에도 본 발명에 따른 에어 트리프트형 보조베이스플레이트(미도시)를 설치하되, 이때 상기 보조베이스플레이트에는 히터(200)와 히팅부(600)를 통한 열 공급없이 찬공기를 공기공급유로(300)로 공급하도록 함으로써 애싱후 어느 정도 냉각된 상태에서 웨트 세정 공정을 수행하게 되어 그 처리효율을 더욱 극대화시킴이 바람직하다.
즉, 상기 보조베이스플레이트의 구조는 상기 베이스플레이트(100)와 동일하지만 히터(200) 동작없이 찬공기만 공급하도록 제어됨이 바람직하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

RGB 코팅 공정후 피처리 기판(700) 표면에 잔류된 미경화 부분을 제거하기 위해 애싱공정을 수행하게 된다.

이때, 상기 피처리 기판(700)이 애싱장치로 로딩되는 과정에서 이 피처리 기판(700)은 에어 트리프트 형태의 베이스플레이트(100)에 의해 이송되면서 예열처리되게 된다.

따라서, 특별한 예열공정없이 곧바로 피처리 기판(700)이 이송되는 도중에 필요로 하는 온도까지 예열될 수 있게 된다.

이어, 로딩측 슬라이드게이트(800)가 열리고, 피처리 기판(700)이 애싱장치 내부로 에어 드리프트(Air Drift)되어 상기 피처리 기판(700)이 정위치되게 되면 열렸던 슬라이드게이트(800)가 폐쇄됨과 동시에 반응가스 공급구(827)를 통해 반응가스가 공급되어 전극(824)과 유전체인 세라믹(823) 사이에 충진되게 되고, 또한 전극(824)에는 전원이 인가되면서 방전되어 플라즈마가 발생되게 된다.

발생된 플라즈마는 유전체인 세라믹(823)의 관통홀(826)을 지나 샤워헤드(H)의 플라즈마방출홀(822)을 통해 피처리 기판(700) 표면을 향해 플라즈마 샤워를 시작하게 되고, 이때 샤워된 라디칼은 피처리 기판(700) 표면상의 미경화 부분과 반응하여 이를 제거하게 된다.

이때, 상기 베이스플레이트(100)는 정지된 상태를 유지하고 있고, 본 발명 플라즈마발생기(820)가 정해진 속도로 이동하면서 플라즈마 샤워를 실시하는 형태로 처리됨이 바람직하다.

그러나, 반드시 상술한 바와 같이, 플라즈마발생기(820)의 이동에 의해서만 처리되는 것이 아니라 에어 드리프트가 진행되고 있는 도중에 그 진행방향과 반대방향으로 플라즈마발생기(820)가 이동되면서 피처리 기판(700)을 처리하게 되면 그 처리속도를 더욱 높여 생산수율을 극대화시킬 수도 있고, 또한 플라즈마발생기(820)는 고정시킨 상태에서 피처리 기판(700)만을 에어 드리프트시킴으로써 애싱할 수도 있음은 물론이다.

애싱이 완료되면 출구측 슬라이드게이트(800)가 개방되고, 피처리 기판(700)은 다시 에어 드리프트되면서 후속 공정으로 이송되게 되는데, 이때 앞서 설명하였듯이 피처리 기판(700)을 에어 드리프트와 함게 냉각시키면 그 처리효율을 더욱 높일 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 플라즈마발생기(820)는 기존과 같이 진공상태에서 이루어지는 것이 아니라 대기압하에서 이루어지는 것이므로 진공유지를 위한 일련의 작업이 필요없이 매우 편리하고, 용이한 장점도 가진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 애싱장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 피처리 기판 이송시 에어 부상방식을 통해 드리프트시키도록 함으로써 기판 표면에 스크래치 등 표면불량이 억제되고, 구조가 간단하며, 조작이 용이하다.

둘째, 대기압 플라즈마를 사용하므로 생산원가를 줄일 수 있고, 플라즈마 전극 형태를 가변시킬 수 있어 처리효율을 현저히 높일 수 있다.

세째, 이송수단의 구조가 간단하고 설치가 용이하며 조작이 쉬워 장비의 인라인화가 가능하므로 생산수율을 증대시킬 수 있다.

네째, 예열과 예냉이 가능하여 처리효율을 더욱 높일 수 있고, 구조가 간단하여 유지, 보수는 물론 그에 따른 비용을 절감할 수 있다.

Claims (6)

1. 슬라이드게이트에 의해 형성된 애싱공간내에서 평판 디스플레, LCD 또는 OLED중 어느 하나에 사용되는 기판의 미경화부를 제거하는 애싱장치에 있어서;

   히터가 매립되고, 내부에는 공기공급유로가 형성되며, 이 공기공급유로로 외부에서 열풍을 가할 수 있도록 배관되고, 공기공급유로와 연결되며 일정방향으로 경사배치되어 공기공급유로상의 에어를 분사하는 공기분사유로를 갖고 상기 기판을 에어 드리프트시키는 베이스플레이트와;

   상기 애싱공간 상측을 밀폐하는 밀폐판과;

   상기 밀폐판의 하면에 이를 따라 이동될 수 있게 설치되거나 혹은 고정형태로 설치되고, 대기압하에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생기와;

   상기 밀폐판의 상면에 설치되어 애싱중 발생된 파티클 혹은 플라즈마처리시 발생된 오존을 배출하는 배기관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 베이스플레이트의 공기분사유로는 10~50°의 범위에서 경사형성된 것을 특징으로 하는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;

   상기 플라즈마발생기는 도전체로 이루어지고 접지된 하우징과, 상기 하우징의 하단면에 고정되고 다수의 플라즈마방출홀을 갖는 샤워헤드와, 상기 샤워헤드의 상측에 그와 일정 간격을 두고 절연된 상태로 설치된 세라믹과, 상기 세라믹 상면에 고정된 전극과, 상기 전극에 전원을 인가하는 파워서플라이와, 상기 전극을 냉각시키도록 전극에 연결된 냉각라인 및 상기 하우징의 상면에 형성된 반응가스 공급구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서;

   상기 애싱공간의 출구측 슬라이드게이트 하방에는 애싱후 후속공정으로 이송되는 기판을 예냉하도록 상기 베이스플레이트와 동일구조를 갖고 냉풍을 공급하는 보조베이스플레이트가 더 설치된 것을 특징으로 하는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치.
5. 청구항 3에 있어서;

   상기 하우징의 상면, 하면 또는 측면중 어느 한 면에는 파티클과 오존을 배출시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 배기홀이 형성되고, 상기 배기홀은 밀폐판에 형성된 배기관과 연결설치된 것을 특징으로 하는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치.
6. 청구항 3에 있어서;

   상기 파워서플라이는 구형파 또는 사인파를 갖고, 전압은 1000~7000V, 전류는 1~20A, 주파수는 1~800Khz 영역대의 플라즈마 발생 전원인 것을 특징으로 하는 에어 드리프트를 이용한 애싱장치.

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