KR101993218B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시예는 바닥면으로부터 절곡되는 측면을 가지는 샤시, 상기 샤시 내부에 빛을 방출하는 복수의 발광 모듈, 그리고 상기 샤시 상부에 형성되는 광학 시트를 포함하며, 상기 샤시와 광학 시트 사이에 공간이 형성되어 있으며, 상기 샤시의 측면은 정반사 특성을 가지고, 상기 바닥면은 난반사 특성을 가지는 라이트 유닛을 제공한다. 따라서, 바텀 샤시의 영역에 따라 서로 다른 반사 특성을 갖도록 형성할 때, 상기 바텀 샤시에 코팅으로 반사 특성을 충족함으로써 별도의 난반사코팅층 부착하지 않아 비용이 절감되고, 공정이 단순화된다. 또한, 바텀 샤시의 영역에 따라 서로 다른 반사 특성을 가짐으로 도광 성능을 향상시킬 수 있으며, 광효율이 향상된다.

Description

백라이트 유닛{The backlight unit}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 액정이 상하부의 전극이 이루는 전기장의 세기에 따라 기울어지며, 기울어진 정도에 따라 하부의 백라이트로부터 조사되는 빛을 선택적으로 투과함으로써 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.
이러한 액정표시장치는 동작전압이 낮아 소비전력이 작고, 휴대가 편리해 널리 사용되는 평판 디스플레이이다.
이러한 액정표시장치의 백라이트는 액정패널의 후면으로 빛을 조사하기 위한 광원으로서 광원의 구동을 위한 전원 회로 및 균일한 평면광을 이루도록 해주는 일체의 부속물을 이루는 복합체를 백라이트 유닛(Backlight Unit: BLU)이라고 한다. 백라이트 유닛에는 발광 다이오드(Light emitting diode: LED)와 같은 광원 소자가 인쇄회로기판 위에 탑재되어 있다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛을 도시한 것이다.
도 1을 참고하면, 백라이트 유닛(1)은 바텀 샤시(50)의 바닥면에 반사층(70)을 두고 도광판(30)이 수용되어 있으며, 도광판(30)의 측면으로 빛을 조사하는 발광 모듈(10, 20)을 포함한다.
상기 도광판(30) 상면에 적어도 하나의 광학시트(40)가 형성되어 있으며, 상기 도광판(30)의 상면으로 방출되는 빛을 확산시켜 표시 패널로 출력한다.
상기 백라이트 유닛(1)은 도광판(30)을 포함하므로, 백라이트 유닛(1)의 두께 및 무게가 증가하고, 도광판(30)의 열화에 따라 색변화가 발생하여 신뢰성이 문제된다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 백라이트 유닛을 제공한다.
실시예는 바닥면으로부터 절곡되는 측면을 가지는 샤시, 상기 샤시 내부에 빛을 방출하는 복수의 발광 모듈, 그리고 상기 샤시 상부에 형성되는 광학 시트를 포함하며, 상기 샤시와 광학 시트 사이에 공간이 형성되어 있으며, 상기 샤시의 측면은 정반사 특성을 가지고, 상기 바닥면은 난반사 특성을 가지는 라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 도광판 없이 반사층만으로 백라이트 유닛을 형성함으로써 제조 비용이 줄어든다. 또한, 도광판 없이 백라이트 유닛을 형성하여 두께 및 무게가 감소한다.
또한, 바텀 샤시의 영역에 따라 서로 다른 반사 특성을 갖도록 형성할 때, 상기 바텀 샤시에 코팅으로 반사 특성을 충족함으로써 별도의 난반사코팅층 부착하지 않아 비용이 절감되고, 공정이 단순화된다.
또한, 바텀 샤시의 영역에 따라 서로 다른 반사 특성을 가짐으로 도광 성능을 향상시킬 수 있으며, 광효율이 향상된다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 발광 모듈의 상면도이다.
도 4 내지 도 6은 바텀 샤시를 생성하는 공정을 나타내는 것이다.
도 7 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 반사율 및 비교예에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명은 도광판 없이 기능하는 백라이트 유닛을 제공한다.
이하에서는 도 2 및 도 6을 참고하여 본 발명의 표시 장치를 설명한다.
표시 장치(100)는 백커버(250), 상기 백커버(250) 내의 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 위에 표시 패널(230)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛은 바텀 샤시(110), 바텀 샤시(110) 내에 형성되는 발광 모듈(130, 170), 난반사코팅층(120)을 포함한다.
이러한 표시 장치(100)는 발광 모듈(130, 170), 난반사코팅층(120)이 발광부를 이루며, 차폐 샤시(200) 위에 광학 시트(220) 및 표시 패널(230)이 형성된다.
백커버(250)는 백라이트 유닛 및 표시 패널(230)을 모두 수용하며, 방열성이 높은 수지재 또는 금속재로 형성될 수 있다.
바텀 샤시(110)는, 예를 들어 서로 마주보는 두 개의 장변 및 장변과 수직하며 서로 마주보는 두 개의 단변을 갖는 직사각형 형태의 평면 형상을 가지는 바닥면(110a)과 바닥면(110a)으로부터 연장된 4부분의 측면(110b)을 포함한다. 도 2에서 바닥면(110a)과 측면(110b)이 일체화된 구조를 갖는 것으로 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 분리된 구조의 결합구조를 채택하는 것도 가능하다 할 것이다.
이러한 바텀 샤시(110)는 광학 시트(220) 위에 형성되는 차폐 샤시(200)와 결합하여 바텀 샤시(110) 내에 발광 모듈(130, 170)을 수납한다.
바텀 샤시(110)는 예를 들어, PC, ABS 또는 이들의 혼합물 등의 플라스틱 수지를 이용하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 바텀 샤시(110)의 측면(110b)은 바닥면(110a)에 대하여 곡면을 갖도록 형성되어 있으며, 상기 측면(110b)의 끝부분에 발광 모듈(130, 170)이 배치되어 있다.
상기 바텀 샤시(110)는 측면(110b)과 바닥면(110a)이 서로 다른 반사 특성을 가질 수 있다.
즉, 측면(110b)은 정반사 영역으로서, 입사되는 빛을 전부 반사하는 영역이며, 정반사율이 95% 이상을 충족한다.
상기 바닥면(110a)은 난반사 영역으로서, 전반사와 난반사가 동시에 진행되어 총 반사율이 95% 이상을 충족하며, 가우시안(gaussian) 특성과 랑베르시안(lambertian) 특성을 동시에 충족할 수 있다.
이러한 바텀 샤시(110)는 정반사를 이루는 물질로 전체 형상이 형성되고, 상기 바닥면(110a)에 난반사 영역을 정의하도록 난반사코팅층(120)이 형성될 수 있다.
상기 바텀 샤시(110)는 플라스틱 수지 내에 TiO2, BaSO4 또는 CaCO3 등의 무기물이 첨가되어 반사율을 높일 수 있다.
이러한 바텀 샤시(110)의 바닥면(110a)에는 난반사 영역을 정의하는 난반사 코팅층(120)이 형성되며, 상기 난반사코팅층(120)은 상기 바텀 샤시(110) 위에 4 내지 20μm의 두께로 코팅되어 있으며, 아미드, 아크릴 등의 수지재를 비드코팅(bead coating)하여 형성할 수 있다.
상기 난반사코팅층(120)이 아미드 수지재로 형성될 때, 아미드 수지재는 고형 성분에 대하여 4 내지 15w%를 포함하며, 아크릴 수지재로 형성될 때, 아크릴 수지재는 고형 성분에 대하여 10 내지 50w%를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 난반사코팅층(120)은 비드 코팅함으로써 굴절율이 1.3 내지 2를 충족하며, 표면 조도가 5 내지 50μm를 충족한다.
이때, 비드 함량에 따라 랑베르시안:가우시안 비율을 조절할 수 있어 특정 반사율을 구현할 수 있다.
이와 같이, 발광 모듈(130, 170)이 배치되는 측면(110b)에는 정반사 영역을 형성하고, 바닥면(110a)에는 난반사 영역을 형성함으로써 상기 발광 모듈(130. 170)로부터 방출되는 빛이 상기 바텀 샤시(110)의 바닥면(110a) 및 측면(110b)에서 반사되어 상부의 광학 시트(220)로 균일하게 전달될 수 있다.
상기 바텀 샤시(110)의 수용 공간은 공기(air)로 채워져 있을 수 있다.
바텀 샤시(110) 내에 복수의 발광 모듈(130, 170)이 배치된다.
상기 발광 모듈(130, 170)은 바텀 샤시(110)의 측면을 따라 연장되는 바(bar) 타입일 수 있다.
상기 발광 모듈(130, 170)은 인쇄회로기판(130)과 상기 인쇄회로기판(130) 위에 배치되는 복수의 발광 소자(170)를 포함한다.
인쇄회로기판(130)은 열전도율이 높아 방열성이 뛰어난 구리, 알루미늄 또는 니켈 등을 포함하는 합금의 지지 기판을 포함하고, 지지 기판 위에 에폭시계 수지 또는 폴리 이미드계 수지를 포함하는 절연층이 형성되어 있으며, 상기 절연층 위에 동박층을 패터닝하여 형성되어 있는 패턴, 구체적으로 패드(150a, 150b) 또는 회로 패턴(150c)가 형성되어 있다.
이때, 상기 패드(150a, 150b)는 상부에 실장되는 발광 소자(170)의 전극 패드(150a) 및 복수의 전극 패드(150a)와 회로 패턴(150c)를 통해 전기적으로 연결되어 외부 전원을 전달하는 커넥터 패드(150b)일 수 있으며, 상기 패드(150a, 150b)는 솔더 레지스트에 의해 노출되어 있을 수 있다.
상기 샤시(110)와 인쇄회로기판(130)의 고정은 상기 샤시(110)와 상기 인쇄회로기판 사이에 접착층(도시하지 않음)을 도포함으로써 형성할 수 있다.
상기 접착층은 열전도성이 높고 접착성이 뛰어난 써멀그리스(thermal grease) 또는 써멀 컴파운드(thermal compound) 등의 열전달물질(Thermal interface material:TIM)을 사용한다. 뿐만 아니라 인쇄회로기판(130)으로 테이프 기판을 사용함으로써 별도의 접착층을 사용하지 않는 구조 또한 채택가능하다
상기 바텀 샤시(110)의 측면(110b)과 정렬하며 상기 발광소자(170)를 덮는 차폐 샤시(200)가 형성되어 있다.
상기 차폐 샤시(200)는 도 2와 같이 절곡되는 형상을 가질 수 있다.
즉, 상기 바텀 샤시(110)의 측면(110b)과 정렬하는 수직부와 상기 수직부로부터 절곡되어 연장되며 상기 발광 소자(170) 위를 덮는 차폐부를 포함한다.
상기 차폐부는 상기 인쇄회로기판(130)으로부터 발광 소자(170)를 지나 난반사코팅층(120)와 일부 대향되도록 형성될 수 있으며, 베젤로 정의되는 면적을 전부 채울 수 있다.
상기 차폐 샤시(200)는 합성 수지 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 상기 차폐 샤시(200)의 차폐부 내에는 반사층이 더 형성될 수 있다.
상기 차폐 샤시(200) 상부에는 광학 시트(220)가 형성되어 있다.
상기 광학 시트(220)는 하나의 확산 시트만 형성되거나 하나의 프리즘 시트만 형성되는 것도 가능하다. 광학 시트(220)의 수와 종류는 요구되는 휘도 특성에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
상기 차폐 샤시(200) 위에 표시 패널(230)이 형성되어 백라이트 유닛과 상기 표시 패널이 표시 장치(100)로 기능한다.
상기 표시 패널(230)은 광학 시트(220)로부터 조사된 광에 의해 이미지 정보를 표시하게 되는 것으로, 예를 들면, 액정표시패널(liquid crystal display panel)로 구현될 수 있다. 표시 패널(230)은 상부 기판, 하부 기판, 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함하며, 상부 기판의 상부면 및 하부 기판의 하부면에 각각 밀착된 편광시트들을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여, 상기 바텀 샤시를 형성하는 공정을 설명한다.
먼저, 도 4와 같이 상부 틀(310) 및 하부 틀(300)이 형성되어 있는 금형 프레임을 준비한다.
상기 금형 프레임은 도 2의 바텀 샤시(110)의 형상과 대응하는 금형홀(320)을 포함하며, 금형홀(320)로 상기 바텀 샤시(110)의 형상을 이루는 수지재를 주입하고, 경화하여 도 5와 같이 상기 바텀 샤시(110)의 형상을 형성한다.
상기 수지재는 PC, ABS 또는 이들의 혼합물 등의 플라스틱 수지일 수 있다.
다음으로, 도 6과 같이 상기 바텀 샤시(110)의 바닥면(110a)에 난반사코팅층(120)을 형성한다.
상기 난반사 코팅층(120)은 상기 바텀 샤시(110) 위에 4 내지 20μm의 두께로 코팅하며, 인쇄, 스프레이 또는 디핑 등의 방식을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 난반사 코팅층(120)은 아미드, 아크릴 등의 수지재를 비드코팅하여 형성할 수 있다.
상기 난반사 코팅층(120)이 아미드 수지재로 형성될 때, 아미드 수지재는 고형 성분에 대하여 4 내지 15w%를 포함하며, 아크릴 수지재로 형성될 때, 아크릴 수지재는 고형 성분에 대하여 10 내지 50w%를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 난반사코팅층(120)은 비드 코팅함으로써 굴절율이 1.3 내지 2를 충족하며, 표면 조도가 5 내지 50μm를 충족한다.
비드 함량에 따라 랑베르시안:가우시안 비율이 조절할 수 있어 특정 반사율을 구현할 수 있다.
이때, 상기 바텀 샤시(110)가 정반사 특성을 가지지 않는 수지재로 형성되는 경우 상기 측면에 정반사코팅층을 별도로 형성할 수 있다.
이와 같이, 발광 모듈(130, 170)이 배치되는 측면(110b)에는 정반사 영역을 형성하고, 바닥면(110a)에는 난반사 영역을 형성함으로써 상기 발광 모듈(130, 170)로부터 방출되는 빛이 상기 바텀 샤시(110)의 바닥면(110a) 및 측면(110b)에서 반사되어 상부의 광학 시트(220)로 균일하게 전달할 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 9를 참고하여, 다른 실시예를 설명한다.
도 7 내지 도 9의 표시 장치(100A, 100B, 100C)는 도 2와 같이 바텀 샤시(110), 바텀 샤시(110) 내에 형성되는 발광 모듈(130, 170)을 포함한다.
이러한 표시 장치(100)는 차폐 샤시(200) 위에 광학 시트(220)가 형성된다.
도 7의 바텀 샤시(110)은 서로 마주보는 두 개의 장변 및 장변과 수직하며 서로 마주보는 두 개의 단변을 갖는 직사각형 형태의 평면 형상을 가지는 바닥면(110a)과 바닥면(110a)으로부터 수직으로 연장된 4부분의 측면(110b)을 포함한다.
도 8의 바텀 샤시(110)는 측면(110b)이 바닥면(110a)으로부터 제1 경사(θ1)를 갖도록 형성되어 있으며, 측면(110b)의 끝단에서 발광 모듈(130, 170)과의 결합을 위해 절곡되어 바닥면(110a)에 대하여 수직하게 형성된다.
도 9이 바텀 샤시(110)는 측면(110b)이 바닥면(110a)으로부터 제1 경사(θ1)를 가지는 제1 경사면, 바닥면으로부터 제2 경사(θ2)를 가지는 제2 경사면을 포함하며, 상기 제1 경사면 및 제2 경사면은 연결되어 형성되고 측면(110b)의 끝단에서 발광 모듈(130, 170)과의 결합을 위해 절곡되어 바닥면(110a)에 대하여 수직하게 형성된다.
이러한 바텀 샤시(110)는 광학 시트(220) 위에 형성되는 차폐 샤시(200)와 결합하여 바텀 샤시(110) 내에 발광 모듈(130, 170)을 수납한다.
상기 바텀 샤시(110)의 바닥면(110a)은 도 2와 같이 난반사 특성을 갖도록 코팅되어 형성되며, 측면(110b)은 정반사 특성을 갖도록 형성된다.
바텀 샤시(110)의 수용 공간은 공기(air)로 채워져 있을 수 있다.
상기 발광 모듈(130, 170)은 측면을 따라 연장되는 바(bar) 타입일 수 있다.
이와 같이, 바텀 샤시(110)를 측면(110b)과 바닥면(110a)의 반사 특성이 상이하도록 형성할 때, 상기 바텀 샤시(110)와 반사층을 일체로 형성함으로써 제조 단가를 줄이면서 공정을 단순화할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 14를 참고하여 본 발명의 효과를 설명한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 난반사 특성을 나타내는 것이며, 도 13 및 도 14는 기존의 반사층의 난반사 특성을 나타내는 것이다.
도 13 및 도 14는 판매되는 난반사 특성을 가지는 반사 부재의 반사 특성을 나타내는 것이고, 도 10은 코팅 전의 바닥면의 반사 특성을 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 14의 X 축은 빛의 입사각을 Y축은 반사도를 각각 나타낸다.
랑베르시안 값은 난반사 특성을 나타내며, 가우시안 값은 전반사 특성을 나타낸다.
도 10의 특성을 가지는 바닥면에 도 11과 같이 아미드 6w%의 난반사 코팅층을 형성한 경우, 코팅전의 바닥면에 대비하여 도 14의 반사 부재와 유사한 수준의 난반사 특성을 가진다. 또한, 도 10의 특성을 가지는 바닥면에 도 12와 같이 아미드 12w%의 난반사 코팅층을 형성한 경우, 코팅전의 바닥면에 대비하여 도 15의 반사 부재와 유사한 수준의 난반사 특성을 가진다.
이와 같이, 별도의 반사 부재를 부착하지 않고, 바텀 샤시(110)에 코팅하여 형성함으로써 제조 단가를 줄이면서도 유사한 수준의 난반사 특성을 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
표시 장치 100, 100A, 100B, 100C
바텀 샤시 110
발광 소자 170
차폐 샤시 200

Claims (17)

  1. 바닥면 및 상기 바닥면으로부터 연장되는 측면을 포함하는 샤시,
    상기 샤시의 측면 상에 배치되며 상기 샤시 내부에 빛을 방출하는 복수의 발광 모듈,
    상기 샤시의 바닥면 상에 배치되는 코팅층, 그리고
    상기 샤시 상부에 형성되는 광학 시트를 포함하고,
    상기 샤시와 광학 시트 사이에 공간이 형성되어 있으며,
    상기 샤시의 바닥면 및 측면은 정반사 특성을 가지고, 상기 코팅층은 난반사 특성을 가지고,
    상기 바닥면은, 상기 발광 모듈의 빛의 입사각에 따른 랑베르시안 및 가우시안 값을 가지며, 제 1 범위로 정의되는 상기 발광 모듈의 빛의 입사각 중 한 입사각에서 랑베르시안/가우시안 값이 1을 만족하고,
    상기 코팅층은, 상기 발광 모듈의 빛의 입사각에 따른 랑베르시안 및 가우시안 값을 가지며, 제 2 범위로 정의되는 상기 발광 모듈의 빛의 입사각 중 한 입사각에서 랑베르시안/가우시안 값이 1을 만족하고,
    상기 제 1 범위는 30도 내지 50도이고, 상기 제 2 범위는 60도 내지 70도인 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 모듈은
    회로 패턴이 형성되어 있는 모듈 기판, 그리고
    상기 모듈 기판 위에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광 모듈은 상기 샤시의 측면을 따라 연장되는 바 타입인 백라이트 유닛.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 샤시는 수지재로 형성되어 있는 백라이트 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 샤시의 바닥면에 상기 코팅층으로 아크릴 수지가 코팅되어 있는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 고형 성분에 대하여 10 내지 50w%를 충족하는 백라이트 유닛.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 샤시의 바닥면에 상기 코팅층으로 아미드 수지가 코팅되어 있는 백라이트 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 아미드 수지는 고형 성분에 대하여 4 내지 15w%를 충족하는 백라이트 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 샤시의 바닥면은 표면 조도가 5 내지 50μm를 충족하는 백라이트 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샤시의 측면은 상기 바닥면에 대하여 수직하게 형성되는 백라이트 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 샤시의 측면은 상기 바닥면에 대하여 곡면으로 형성되는 백라이트 유닛.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 샤시의 측면은 상기 바닥면에 대하여 제1 경사각을 가지는 제1 경사면 및 상기 제1 경사면과 연장되어 상기 바닥면에 대하여 제2 경사각을 가지는 제2 경사면을 포함하는 백라이트 유닛.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 4㎛ 내지 20㎛인 백라이트 유닛.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 광학 시트와 평행한 백라이트 유닛.
  16. 삭제
  17. 삭제
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