KR101023727B1 - 액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법 - Google Patents

액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상하 동시 흡착이 가능한 반전장치를 구성함으로써 반전으로 인한 시간 로스를 줄이도록 한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 기판이 안착되는 상면 및 배면을 구비한 스테이지와, 상기 스테이지의 상면 또는 배면에 안착된 기판을 고정하는 제 1, 제 2 고정수단과, 상기 스테이지를 회전시키는 회전수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
스테이지, 반전장치, 기판, 액정표시소자

Description

액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법{manufacturing device for manufacturing of liquid crystal device turning the glass and method for driving the same}
도 1은 종래 액정표시소자의 제조 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 2는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 제조장치에서 반전장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치를 나타낸 구성도
도 4는 도 3의 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 스테이지 내부 구조에 대한 상세 구성도
도 5는 도 3의 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 구동방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
400 : 반전장치 410 : 스테이지
420 : 고정수단 430 : 회전수단
본 발명은 액정표시소자의 제조 장치에 관한 것으로, 특히, 상하 동시 흡착이 가능한 반전장치를 갖도록 한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이 하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시소자는 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시소자가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이와 같은 액정표시소자는, 통상 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패 널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 액정표시소자 제조용 반전장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 제조장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 유리 기판(10a)은 씨일(seal)재 도포부(11) 및 씨일재 건조부(12)가 각각 배치된 어느 한 공정 라인을 통과하면서 씨일재의 도포가 이루어짐과 상기 도포된 씨일재의 건조가 이루어진다.
이와 함께, 제 2 유리 기판(10b)은 Ag 도포부(13) 및 스페이서(spacer) 산포 부(14)가 각각 배치된 다른 한 공정 라인을 통과하면서 Ag 도포가 이루어짐과 더불어 스페이서 산포가 이루어진다.
그리고, 상기와 같은 제 1, 제 2 유리 기판(10a,10b)은 합착부(16)를 통과하는 과정에서 상호간의 합착이 이루어지며, 이렇게 합착된 합착 기판은 경화부(17)에 의해 경화가 수행된다.
이 때, 상기 한 쌍의 기판간에는 상기 과정에서 산포되었던 스페이서로 인해 액정이 주입되는 소정의 공간이 발생되며, 그 둘레면 소정 부위에는 액정 주입구가 형성된다.
따라서, 상기 액정 주입구를 통해 액정 주입부(18)에서 상기 합착된 합착 기판의 내부로 액정 주입이 이루어짐과 더불어 상기 액정 주입이 완료될 경우 봉지부(19)에 의한 액정 주입구의 봉지가 이루어지고, 패널 세정부(20)에 의한 세정이 이루어짐으로써 액정 패널이 완성된다.
그러나 이와 같은 액정 주입식 액정표시소자의 제조방법에 있어서는, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되고, 대면적의 액정표시소자를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
따라서 최근에는 액정을 적하하는 방법을 이용한 액정표시소자의 제조방법이 연구되고 있다.
즉, 일본국 특허출원 평11-089612 및 특허 출원 평11-172903호 공보에는 어 느 하나의 기판에 액정을 적하하고 시일재를 도포한 후, 다른 하나의 기판을 강기 액정 및 시일재가 형성된 기판상에 위치시켜 진공 중에서 접합하는 액정 적하 방식 등을 제시하였다.
상기한 액정 적하 방식은 액정 주입 방식에 비해 많은 공정(예를 들면, 액정 주입구 형성, 액정 주입, 액정 주입구의 밀봉 등을 위한 각각의 공정)을 생략할 수있음에 따라 공정을 단순화시키는 장점을 가지고 있다.
한편, 상기 두 기판을 접합시키기 위해서는 적어도 어느 하나의 기판을 반전시키기 위한 반전장치를 필요로 한다.
도 2는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 제조장치에서 반전장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 이재 로봇(50)은 주축(51), 상기 주축(51)의 상부에 회전 가능하게 구비되고 수평한 방향으로 접혀지거나 펼쳐질 수 있는 암(52), 그리고 상기 암(52)의 단부에 구비되는 핸드(53)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 이재 로봇(50)은 상기 암(52)을 카세트(30)로 뻗어 기판(10)을 취출하여, 상기 취출된 기판(10)을 카세트(30) 반대편에 위치한 장비(도시되지 않음)에 공급하게 된다.
한편, 상기와 바와 같이 액정표시소자를 생산하기 위해서는 제 1 유리기판(도 1의 10a)의 상면에 TFT 어레이층을 형성하고, 상기 제 2 유리기판(도 1의 10b)의 상면에 칼라 필터층을 형성한 후 상기 제 1, 제 2 유리기판(10a,10b)을 하나로 합착하는 공정을 수행하게 된다.
이를 위해서 상기 제 1 유리기판(10a) 또는 제 2 유리기판(10b) 중 어느 하나를 반전시킨 후 상기 TFT 어레이층과 칼라 필터층을 서로 대향시키야 한다.
따라서, 상기 제 1 유리기판(10a) 또는 제 2 유리기판(10b)을 반전시키기 위해 반전기(60)가 사용된다.
그리고 상기 반전기(60)에 기판(10)을 공급하고 반전기(60)에 의해 반전된 기판(10)을 다시 카세트(30)에 수납하기 위해 이재 로봇(50)이 사용된다. 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 반전기(60)에는 일정한 간격을 갖는 상부 핸드(63a)와 상기 하부 핸드(63b) 사이에 기판(10)을 삽입하고 고정하고, 상기 상부 핸드(63a)와 하부 핸드(63b)를 지지하는 바디(61)에 대해 회전시킬 수 있는 회전축(62)이 구비된다.
따라서 카세트(30)에 수납된 기판을 상기 이재 로봇(50)이 취출한 후 상기 반전기(60)의 상부 핸드(63a)와 하부 핸드(63b)에 삽입하면, 상기 상부 핸드(63a)와 하부 핸드(63b)는 일정한 압력을 가하면서 상기 기판(10)을 고정시킨 후 상기 회전축(62)에 의해 상기 기판(10)을 180°회전시켜 반전시키고, 상기 반전된 기판(10)을 상기 이재 로봇(50)이 다시 취출한 후 상기 카세트(30)에 수납시키게 된다.
상기와 같은 과정을 통해 반전된 기판이 수납된 카세트는 합착 과정을 수행하는 임의의 장비에 공급되며, 상기 카세트(30)에서 취출된 기판은 반전되지 않은 다른 기판 이에 올려진 후 합착된다.
그러나 상기한 바와 같이 종래에는 상하 핸드에 기판을 고정한 후 상기 상하 핸드를 회전축에 의해 회전시키어 기판을 반전시키기 때문에 반전으로 인한 시간 로스(loss)가 증가한다.
즉, 반전기에 삽입된 기판을 회전시키어 반전시킨 후 다시 원 상태로 복귀하고 다른 기판의 반전을 실행하고 있기 때문에 여러 장의 기판을 계속으로 공정을 수행함에 있어서 반전으로 인한 시간 로스가 증가한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 상하 동시 흡착이 가능한 반전장치를 구성함으로써 반전으로 인한 시간 로스를 줄이도록 한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치는 기판이 안착되는 상면 및 배면을 구비한 스테이지와, 상기 스테이지의 상면 또는 배면에 안착된 기판을 고정하는 제 1, 제 2 고정수단과, 상기 스테이지를 회전시키는 회전수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 구동방법은 제 1 기판을 스테이지의 상면에 로딩하고 제 1 고정수단으로 고정하는 단계, 상기 제 1 기판이 고정된 스테이지를 회전수단으로 회전하여 기판을 반전시키는 단계, 상기 제 1 기판을 언로딩하는 단계, 상기 제 1 기판이 언로딩된 스테이지의 배면에 제 2 기판을 로딩하고 제 2 고정수단으로 고정하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 반전장치(400)는 상면 및 배면에 기판이 안착되는 스테이지(410)와, 상기 스테이지(410)의 상면과 배면에 각각 구성되어 기판을 고정하는 제 1 고정수단(420) 및 제 2 고정수단(도시되지 않음) 그리고 상기 스테이지(410)를 회전시키는 회전수단(430)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 스테이지(410)는 그 중앙부위를 기준으로 하여 회전하도록 설치된다.
그리고 상기 제 1, 제 2 고정수단(420)은 상기 스테이지(410)의 장변측 상면 주변부위에 회동 가능하도록 회전 모터(도시되지 않음)와 결합된 회전축(421)을 가짐과 더불어 상기 회전축(421)의 타단에는 합착 기판의 비활성 영역을 클램핑 하도록 클램프(422)가 형성되어 이루어진다.
이때 상기 제 1, 제 2 고정수단(420)은 단순히 회전에 의해 합착 기판의 비활성 영역을 클램핑하도록 구성할 경우 상기 기판과의 접촉에 의한 상기 기판의 손상을 유발할 수 있기 때문에 회전축(421)이 승강 가능하도록 유공압 실린더(도시되지 않음)를 더 구비하여 구성하며, 상기 유공압 실린더는 회전축(421)과 연결되도록 한다.
즉, 합착 기판의 로딩이 이루어지지 않은 상태는 클램프(422)의 위치가 스테 이지(410)의 상면에 근접되도록 하고, 합착 기판의 로딩이 이루어졌을 경우 또는, 스테이지(410)를 반전시키기 전 회전축(421)의 상향 이동 및 회전 그리고, 하향 이동을 순차적으로 수행하여 상기 스테이지(410)에 로딩된 합착 기판이 고정될 수 있도록 한다.
또한, 상기 제 1, 제 2 고정수단(420)은 상기 기판을 스테이지의 상면 또는 배면에 로딩한 후 진공 흡착력을 통해 고정한다.
또한, 상기 스테이지(410)의 상면 및 배면에는 기판이 고정되는 흡착 플레이트를 갖고, 상기 흡착 플레이트는 고분자 계열의 폴리이미드(polyimide)로 형성되고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)이 포함된다.
그리고 상기 회전수단(430)은 상기 스테이지(410)의 중앙 부위를 따라 관통 결합되는 중앙축(431)과, 상기 중앙축(431)을 회전시키도록 구동하는 구동 모터(432)로 구성된다.
이때 상기 구동 모터(432)의 구동에 의해 중앙축(431)이 회전될 수 있도록 하는 구성은 벨트 결합, 체인 결합, 기어 결합 등과 같이 다양하게 이루어질 수 있다. 이에 따라 그 구조에 대한 상세한 도시 및 한정은 생략한다.
또한, 본 발명에 의한 액정표시소자 제조용 기판 반전장치로 로딩되어지는 합착 기판의 상측에 위치된 기판(혹은, 하측에 위치된 기판)의 종류를 판독하기 위한 센싱 수단(440)을 더 포함하여 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 센싱 수단(440)의 판독에 따라 반전장치(400)로 구성되 어지는 합착 기판의 상측에 위치된 기판이 박막트랜지스터를 가지는 TFT 기판(510)인지 혹은 공통 전극이 형성된 칼라 필터 기판(520)인지가 판독 가능하게 되어 해당 합착 기판을 반전시키거나 혹은, 로딩되어진 상태 그대로 언로딩이 이루어질 수 있도록 제어할 수 있다.
상기에서 센싱 수단(440)은 각종 코드 정보를 판독하는 코드 리더기(code-reader)로 구성하는데, 이를 위해 각 기판의 소정위치 특히, 각 기판의 비활성 영역에는 해당 기판에 대한 정보를 코드화시켜 보관할 수 있도록 고유 코드를 인쇄할 수 있다.
하지만, 상기 센싱 방법은 반드시 상기한 구성으로 이루어질 수 있음으로 한정하지 않는다. 즉, 각 기판을 구별하기 위한 각각의 고유 식별 마크를 상기 각 기판의 소정 영역에 형성함과 더불어 센싱 수단은 상기 마크의 종류를 판독할 수 있는 센서로 구성함으로써 이루어질 수 있다.
한편, 미설명한 부호 411은 상기 이재 로봇(도시되지 않음)이 로딩이 가능하도록 반전기의 스테이지(410)의 상면과 배면에 형성한 로딩홈이다.
본 발명에 의한 반전장치(400)는 액정이 적하된 기판은 액정이 적하된 면이 상면에 위치되도록 반전시키고, 시일재(sealant)가 도포된 기판은 시일재가 도포된 면이 하면에 위치되도록 반전시키는 역할을 수행하도록 구성된다.
이 때, 상기 반전장치(400)는 그 작업 공정을 통과하는 각 기판을 모두 반전시키도록 설정되지는 않으며, 통상 액정이 적하된 면 혹은, 시일재가 도포된 면이 상면에 위치되도록 그 작업 공간 내부로의 반입이 이루어짐을 고려할 때 시일재가 도포된 기판만 그 반전이 수행되도록 설치된다.
또한, 상기와 같은 반전장치(400)에 따른 구체적인 구성은 다양하게 이루어질 수 있을 뿐 아니라 쉽게 구현할 수 있음에 따라 단순히 로딩 되어진 기판을 90°혹은, 270° 반전시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성이던지 상관없으며, 그에 따른 상세 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 도 3의 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 스테이지 내부 구조에 대한 상세 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 스테이지(410)의 상면과 배면 부위에는 상기 기판을 진공 흡착력으로 고정하기 위해, 진공 흡입력을 전달하는 다수의 진공홀(411)이 형성되고, 상기 각각의 진공홀(411)은 진공관로(412)에 연결되고, 상기 진공관로(412)는 진공펌프(413)와 연통된다.
여기서, 상기 스테이지(410)의 상면과 배면에 각각 기판이 별도로 고정될 수 있도록 상기 상면과 배면에 일정한 간격을 갖고 복수개의 진공홀을 구성하고, 상기 상면의 진공홀들과 연결되는 제 1 진공관로와 배면의 진공홀들에 연결되는 제 2 진공관로 그리고 상기 제 1, 제 2 진공관로와 제 2 진공관로에 연통되는 제 1, 제 2 진공펌프를 별도로 구성할 수도 있다.
도 5는 도 3의 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 구동방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 기판을 기판 반전장치의 스테이지 상면에 로딩하고 상기 기판을 제 1 고정 수단으로 고정한다(S10). 여기서, 상기 제 1 기판은 액정이 적하되지 않는 기판이다.
이어, 상기 제 1 기판이 고정된 스테이지를 회전수단에 의해 180°회전하여 상기 제 1 기판을 반전시킨다(S20).
그리고, 상기 반전이 완료된 제 1 기판을 언로딩하고(S30), 상기 스테이지의 배면에 제 2 기판을 로딩하고 제 2 고정 수단으로 고정한다(S40).
여기서, 상기 제 2 기판은 액정이 적하되지 않는 기판이다.
계속해서 상기 제 2 기판을 회전시키어 반전하고, 또 다른 제 3 기판을 스테이지의 상면에 로딩하고 제 1 고정수단으로 고정한 후 반전시키는 등의 과정을 반복하여 액정표시소자의 제조 공정 등을 수행한다.
한편, 상기 제 1, 제 2 고정수단은 진공흡착력 또는 정전력을 통해 상기 기판을 스테이지의 배면 또는 상면에 고정한다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 액정표시소자 제조용 기판 반전장치 및 그 구동방법은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, 스테이지의 상면 및 배면 모두에 기판 흡착이 가능하도록 함으로써 양면을 리버스(reverse)로 사용하여 기존의 스테이지 원상 복귀를 위해 반전하는 스텝 을 생략할 수 있어 반전으로 인한 시간 로스를 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판이 안착되는 상면 및 배면을 구비한 스테이지와,
    상기 스테이지의 상면 또는 배면에 안착된 기판을 고정하는 제 1, 제 2 고정수단과,
    상기 스테이지를 회전시키는 회전수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 고정수단은
    그 일단이 상기 스테이지의 주변부 또는 각 모서리 부위에 회동 가능하도록 설치됨과 더불어 타단은 기판의 비활성 영역을 클램핑 하도록 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전수단은
    상기 스테이지의 중앙부위에 구비되는 회전축과,
    상기 회전축을 회전시키도록 구동하는 구동 모터로 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지에 안착된 기판의 상측 또는 하측에 위치된 기판 종류를 판독하는 센싱수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판을 스테이지의 상면 또는 배면에 고정하는 제 1, 제 2 고정수단은 진공 흡착력으로 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지의 상면과 배면 부위에 상기 기판을 진공 흡착력으로 고정하기 위해 진공 흡입력을 전달하는 다수의 진공홀을 구비하고, 상기 각 진공홀은 진공관로 연결되고, 상기 진공관로는 진공펌프와 연통되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지의 상면 및 배면에는 기판이 고정되는 흡착 플레이트를 갖고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치.
  8. 제 1 기판을 스테이지의 상면에 로딩하고 제 1 고정수단으로 고정하는 단계;
    상기 제 1 기판이 고정된 스테이지를 회전수단으로 회전하여 기판을 반전시키는 단계;
    상기 제 1 기판을 언로딩하는 단계;
    상기 제 1 기판이 언로딩된 스테이지의 배면에 제 2 기판을 로딩하고 제 2 고정수단으로 고정하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 고정수단은 진공흡착력 또는 정전력을 통해 상기 기판을 스테이지의 배면 또는 상면에 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 기판 반전장치의 구동방법.
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