KR19990067105A - 광 전도 판, 그리고 그 제조 방법 및 용도 - Google Patents
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Abstract
광 전도 판은 적어도 3개의 층으로 구성되며, 광 전도를 위한 가운데층은 폴리스티렌으로 되어 있으며, 광 반사를 위한 상위 층과 하위 층은 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 Al 막으로 되어 있다. 또한 광 비전도층도 상기 반사층의 외측면에 각각 코팅될 수 있으며, 그에 따라 3개 이상의 층을 갖는 광 전도 판이 제공될 수 있다. 상기 광 비전도층은 수지 코팅 또는 막일 수 있다. 본 발명의 광 전도 판은 간판, 광고 게시판 및 계기판의 제작에 사용될 수 있다.
Description
광 전도 섬유는 1950년대에 보고되었고, 1960년대에 실용화되었다. 광 전도 섬유는 높은 굴절율을 가진 광 전도층과 그 위에 코팅된 낮은 굴절률을 가진 광 반사층으로 구성된다. 빛이 광 전도 섬유의 일측면으로 들어갈 때, 광 전도층과 광 반사층 사이의 경계면에서 전반사가 여러 번 일어나고 빛은 광 전도 섬유의 다른 측면으로 나가게 된다. 광 전도 섬유는 우수한 광 전달 성능을 가지며 구부러진 상태에서도 빛을 전도할 수 있기 때문에, 정보 전달 분야에서 널리 사용되어 왔다.
수년간, 광 전도 섬유의 새로운 적용 분야를 개척하는데 연구 노력이 집중되었다. 그러나, 이제까지 그 구조의 제한성 극복을 위해서는 어떠한 성과도 이루어지지 않았다.
본 발명의 목적은 우수한 광 전달 성능과 다방향으로(multidirectionally) 광 전달 능력을 갖는 광 전도 판을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 원하는 디스플레이를 얻기 위해 광원으로부터 다방향으로 빛을 전달하고, 예정된 장소에 빛을 방출하는 새로운 광 전도 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 아래의 설명에서 표현될 것이다.
발명의 요약
광 전도 판은 광 전도층과 광 반사층으로 구성된다. 광 전도층의 상면과 하면은 광 반사층으로 코팅되어 있다.
본 발명에 따르면, 광 전도 제품은 광 전도층과 상기 광 전도층의 상면과 하면에 코팅된 광 반사층을 포함하며, 두 광 반사층 중 적어도 하나는 특정 패턴을 갖고 있어서 광 전도층의 일부가 광 반사층으로 덮여 있다.
본 발명은 광 전도 판, 그것의 사용 및 특히 광 전도 제품과 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명인 5층 광 전도 판의 구조개략도.
광 전도 재료의 광 전달 특성을 이용하고, 그 적용을 확장하기 위해, 발명자는 여러 방향으로 빛을 전달하는 특성을 가진 광 전도 판을 개발하였다. 광 전도 판은 광 전도층과 광 반사층으로 구성되며, 광 반사층은 광 전도층의 두 반대면에 코팅되어 세 층의 판을 형성한다.
광 전도층에 사용되는 광 전도 물질 중에는 고(high) 굴절률을 가진 투명한 물질이 있다. 일반적으로 사용되는 물질은 투명한 폴리스티렌이며 폴리스티렌을 가진 유기 유리(organic glass)도 바람직하다. 광 반사층에 사용되는 광 반사 물질에는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)(유기 유리)와 같이 광 전도층에 사용되는 광 전도 재료와 양립 가능한 저 굴절률을 가진 투명한 중합체, 또는 예컨대 Al, Ti-Au, 또는 Cr 등 전반사를 일으킬 수 있는 금속 막이 있다. 따라서, 전반사는 광 전달 손실을 최소화하기 위해 광 전도층과 광 반사층 사이의 경계면에서 일어난다.
본 발명의 광 전도 판은 광 반사층에 코팅된 광 비전도층(차폐층)을 포함할 수도 있다. 이것은 광 전도층의 양쪽 면에 코팅된 광 반사층의 일면 또는 양면에 코팅될 수 있다. 광 비전도층이 두 광 반사층에 코팅되어 5층 광 전도 판을 형성하는 것이 바람직하다. 광 비전도층에 사용되는 물질은 여러 가지의 수지 페인트가 될 수 있는데, 이는 따로따로 또는 그 혼합형태로 사용될 수 있다.
방광(light-tight) 수지 막 또한 광 비전도층에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 사용되는 물질은 방광 ABS 수지 막, ABS 수지/PC(폴리탄산에스테르) 수지 혼합물 막 또는 PVC(염화폴리비닐) 수지 막이다. 광 전도 판의 양쪽 면에 코팅된 광 비전도층에 사용되는 물질은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 광 비전도층은 판을 빛으로부터 차폐할 뿐 아니라 광 반사층을 보호하는 데에도 사용될 수 있다. 원한다면, 광 반사층의 일면에 코팅된 광 비전도층은 2이상의 층을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기 광 전도 판의 크기와 모양은 요구에 따라 임의로 선택될 수 있다. 일반적으로, 상기 광 전도층(중심층)의 두께와 광 반사층의 두께는 각각 약 3-15 mm와 약 0.03-0.25 mm이다. 두 광 반사층의 두께는 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 광 전도층의 양면에 코팅된 광 비전도층의 두께는 0.1에서 0.25 mm 까지의 범위이며, 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
본 발명의 광 전도 판에서는, 광 반사 재료는 양측단, 적어도 일측단 또는 일측단의 일부에도 코팅되지 않는다. 광원이 광 전도 판의 일측단에 제공되면, 빛은 광 전도층 속으로 그리고 광 전도층을 통해 여러 방향으로 전달될 것이다. 광 전도층과 광 반사층 사이의 경계면에서 전반사가 일어나기 때문에, 빛은 그 안에서 적은 손실로 전달된다.
본 발명에 따르면, 예를 들어 2 이상의 3층 광 전도 판의 적층 또는 서로 적층된 두 광 반사층 사이로 하나 이상의 광 비전도층의 삽입에 의해 다양한 요구에 응하기 위한 복합 광 전도 판이 마련될 수 있다. 유사하게, 광 비전도층 또한 다양한 사용을 위한 복합 광 전도 판의 가장 바깥면에 코팅될 수 있다.
본 발명의 광 전도 판을 제조하기 위해 아래의 방법들이 사용될 수 있다.
1. 코팅
본 발명의 광 전도 판을 얻기 위해 광 전도 재료와 양립할 수 있는 광 반사 재료를 광 전도층으로 사용되는 판에 코팅한다. 예를 들어, 폴리스티렌 판을 수평으로 위치시키고, 판의 면 중 하나를 폴리메틸 메타크릴레이트의 에탄올-아세트산 용액으로 스프레이(또는 브러싱)하고, 다음 판을 55℃ - 65℃에서 건조시킨다. 동일한 방법으로 판의 다른 면을 폴리메틸 메타크릴레이트로 코팅한다. 양면이 폴리메틸 메타크릴레이트로 코팅된 폴리스티렌 판이 본 발명의 3층 광 전도 판이다. 원한다면, 4 또는 5층 광 전도 판을 얻기 위해 방광 수지 페인트를 폴리메틸 메타크릴레이트의 외측면에 스프레이(또는 브러싱)할 수 있다.
에탄올-아세트산 용매의 제조:
아세트산 2 - 4를 에탄올 1에 첨가하고(V/V), 혼합물을 균질한 상태까지 흔들어 용매를 얻는다.
폴리메틸 메타크릴레이트의 에탄올-아세트산 용액의 제조:
6-15L의 상기의 에탄올-아세트산 용매를 1Kg의 폴리메틸 메타크릴레이트 몰딩(molding) 분말에 첨가하여 혼합물을 만든다. 수지가 완전히 용해될 때까지 혼합물을 흔들어 용액을 얻는다.
2. 증착(Deposition):
본 발명의 광 전도 판을 얻기 위해 금속 막과 같은 광 반사 물질을 광 전도층을 위한 판 위에 증착 시킨다. 예를 들어, 폴리스티렌 판을 진공 증착 장치 내에 위치시킨 후에, 폴리스티렌 판의 두 면을 Al 막으로 증착시키므로써 3층 광 전도 판이 제공된다. 필요하다면, 본 발명의 4 또는 5층의 광 전도 판을 얻기 위해 방광 수지 페인트를 Al 막의 외측 면(들)에 스프레이(또는 브러싱)할 수 있다.
3. 동시 압출 가공(Coextrusion):
동시 압출 가공은 3개 이상의 층을 적층할 수 있는 방법이다. 예를 들어, 한번의 작동으로 본 발명의 3 이상의 층을 가지는 복합 판을 생산하기 위한 복합 판 동시 압출 가공 기계를 사용하여 5층을 적층하는 것이다. 5층 광 전도 판의 예에 있어서, 광 전도층은 폴리스티렌으로 되어있고, 두 개의 광 반사층은 폴리메틸 메타크릴레이트로 되어 있으며, 두 개의 광 비전도층은 ABS수지 또는 ABS/PC 수지 혼합물 또는 PVC수지로 되어 있다. 본 발명의 5층 광 전도 판은 앞서 언급한 재료를 복합 판 동시 압출 가공 기계로 도입하여 한번의 작동으로 동시 압출 성형하는 것에 의해 생산될 수 있다.
본 발명의 광 전도 판은 넓은 효용을 가지는데, 특히 간판, 광고 게시판 및 계기판의 제작에 있어 효용성이 크다. 제작 방법은 광 전도 판 위에 손으로 또는 카빙(carving) 머신으로 문자 또는 패턴을 새기는 것을 포함한다. 새기는 공정 동안, 광 전도층위의 광 반사층 및/또는 광 비전도층의 일부가 문자나 패턴의 모양과 크기에 따라 절단되는데, 이는 필요하다면 광 전도 판의 일면 또는 양면에 대해 행해질 수 있다. 만약 패턴이 특수한 모양이라면, 간판, 광고 게시판 및 계기판은 음각틀(dies)에서 가열 압착에 의해 제조될 수도 있다. 새김 작업에서, 광 전도층의 일부가 절단될 수 있으나, 절단 깊이는 전체 두께의 단지 2/5 이하, 바람직 하게는 단지 1/5 이하여야 한다. 광원이 광 전도 판의 일측에 인가되면, 문자와 패턴은 눈길을 끄는 빛을 방출할 것이다. 형광 페인트를 절단된 부분에 코팅하면, 다채로운 간판, 광고 게시판 및 계기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 광 전도 판은 우수한 광 전달 특성을 가지며 빛의 전달 동안 감쇄가 작으며, 빛을 가요성있는 판으로 전달할 수 있고 가벼운 무게 및 낮은 가격으로도 쉽게 제조할 수 있다.
본 발명의 광 전도 판은 수공업으로 또는 낮은 가격의 대량 생산으로 제조될 수 있다.
본 발명의 광 전도 판으로 만든 간판, 광고 게시판 및 계기판은 많은 이점을 갖는다: 높은 광 신호, 현저한 표제, 고효율성, 경제성, 우수한 장식성, 장기간의 지속성, 간단한 구조, 가벼운 무게, 작은 부피 등. 양면 광고 게시판의 전체 두께는 단지 3에서 5 mm 까지에서 변하도록 제어될 수 있다.
광 전도 제품은 전도층과 상기 광 전도층의 양면에 코팅된 광 반사층으로 구성되며, 적어도 하나의 광 반사층은 특정 패턴으로 상기 광 전도층에 코팅되어, 상기 광 전도층의 상기 표면의 일부만이 덮여진다. 광원이 광 전도층의 측단에 인가될 때에는, 빛은 그것을 통해 다방향으로 전달되고, 광 반사층에 의해 코팅되지 않은 광 전도층의 위치에서 광 전도층으로부터 빠져나온다. 코팅되지 않은 부분이 특정 패턴을 갖고 있기 때문에, 빛은 동일하게 방출되어 동일한 모양을 보일 것이다.
광 비전도층이 상기 광 전도 제품의 광 반사층위에 코팅될 수 있다. 광 반사층이 특정 패턴을 갖고 있으므로, 그 위에 코팅된 광 비전도층도 상응하는 패턴을 갖는다.
광 전도 제품은 본 발명의 광 전도 판을 포함하며, 광 반사층의 일부 또는 광 비전도층 및 광 반사층의 일부가 패턴에 따라 상기 광 전도 판의 적어도 하나의 표면에 새겨지고 절단되어 상기 광 전도층의 패턴 자체가 드러나게 된다. 원한다면, 패턴이 광 전도층 속으로 관통할 수 있고, 또는 광 전도층의 일부가 패턴에 따라 절단될 수도 있지만, 절단되는 깊이는 광 전도층의 2/5, 바람직하게는 1/5를 넘지 않아야 한다.
광원과 본 발명의 광 전도 판을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 빛은 상기 광 전도 판의 적어도 하나의 측단에서부터 광 전도 판으로 제공되고, 상기 광 전도 판은 광 전도층과 상기 광 전도층의 두 반대면에 코팅된 광 반사층을 포함하며, 광 전도층은 적어도 하나의 광 반사층에 의해 부분적으로 덮여있어서 상기 광 전도층의 상기 표면 위에 특정 패턴이 나타날 수 있다.
유사하게, 광 비전도층이 광 반사층 위에 코팅될 수 있다. 광 반사층이 특정 패턴을 갖고 있다면, 광 비전도층은 동일한 모양을 보일 것이다. 광 전도층으로부터의 빛이 방출되어 패턴을 보여줄 것이다.
광원과 본 발명의 광 전도 판을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 빛은 상기 광 전도 판의 적어도 하나의 측단에서부터 광 전도층으로 제공되고, 상기 광 전도층의 적어도 하나의 표면 위에 있는 광 반사층의 일부 또는 광 비전도층 및 광 반사층의 일부가 패턴의 모양과 크기에 따라 새겨지고 절단되어서 상기 패턴이 광 전도층위에 나타난다. 원한다면, 패턴이 광 전도층 속으로 관통할 수 있고, 또는 광 전도층의 일부가 패턴에 따라 절단될 수도 있지만, 절단되는 깊이는 광 전도층의 2/5, 바람직하게는 1/5 을 넘지 않아야 한다. 광원으로부터의 빛이 광 전도층에 인가되면, 빛은 상기 패턴을 따라 방출되어 상기 패턴은 밤 또는 어둠 속에서도 명확하게 식별할 수 있게된다.
실시예 1. 코팅에 의한 본 발명의 광 전도 판의 제조.
폴리스티렌 판(5mm 두께)을 600mm×400mm의 직사각형으로 자른다. 다음, 판을 선반 위에 수평으로 위치시키고, 폴리메틸 메타크릴레이트의 에틸 알코올-아세트산 용액으로 스프레이하고, 55℃-65℃에서 건조시킨다. 다음, 그것을 뒤집어서 앞서 언급한 방식으로 폴리메틸 메타크릴레이트의 에틸 알코올-아세트산 용액으로 스프레이하고, 건조시켜 본 발명의 3층 광 전도 판을 얻는다. 폴리메틸 메타크릴레이트의 에틸 알코올-아세트산 용액은 9L의 에틸 알코올-아세트산 용액을 1Kg의 폴리메틸 메타크릴레이트 몰딩 분말에 첨가하여 제조한다. 에탄올-아세트산은 에틸 알코올 3을 아세트산 7(v/v)에 첨가하여 결과 용액을 혼합하므로써 만들어진다.
실시예 2. 증착 방법에 의한 본 발명의 광 전도 판의 제조
폴리스티렌 판(10mm 두께)을 600×400mm의 직사각형으로 잘라서 진공 알루미늄 증착 장치 내에 위치시킨다. 다음, 0.03mm의 Al막을 폴리스티렌 판의 양면에 증착 시켜 3층 광 전도 판을 얻는다. Al막이 마모되거나 긁히는 것을 방지하기 위해 방어 및 보호 층으로서 수지 페인트를 Al막의 두 외측면에 코팅하여, 본 발명의 5층 광 전도 판을 얻는다.
실시예 3. 동시 압출 가공 몰딩에 의한 본 발명의 광 전도 판의 제조.
본 발명의 5층 광 전도 판은 5개의 층을 적층할 수 있는 복합 판 동시 압출 가공 기계를 통해 하나의 작용으로 동시 압출 가공 하는 것에 의해 제조될 수 있다. 도 1 참조.
공정은 아래의 단계를 포함한다:
폴리스티렌의 과립형 물질이 복합 판 동시 압출 가공 기계의 제 1 공급 깔때기에 첨가된다. 녹은 (연화)폴리스티렌이 제 1 압출기로부터 동시 압출 가공 틀 속으로 압출되고 동시 압출 가공 틀의 광 전도층을 위한 공극을 통과하여 광 전도층(1)을 형성한다.
폴리메틸 메타크릴레이트의 과립형 물질이 제 2와 제 3의 공급 깔때기에 첨가된다. 결과적인 녹은 (연화)폴리메틸 메타크릴레이트가 제 2와 제 3의 압출기로부터 동시 압출 가공 틀 속으로 압출되고 광 반사층을 위한 두 개의 공극을 통과하여 광 전도층(1)의 두 표면에 형성되므로써 두 개의 광 반사층(2,3)이 얻어진다.
방광 ABS수지(또는 ABS/PC 수지, PVC 수지)의 과립 물질이 제 4와 제 5의 공급 깔때기 속에 위치된다. 녹은 (연화)ABS수지가 제 4와 제5의 압출기로부터 동시 압출 가공 틀 속으로 압출되고 광 보호 물질을 위한 두 개의 공극을 통과하여 광 반사층(2,3)의 두 외측면에 형성되므로써 광 비전도층(4,5)이 얻어진다.
제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5의 압출기는 동시에 작동한다. 세 가지 서로 다른 출발 물질이 동시 압출 가공 틀 속으로 압출되고, 각각 서로 다른 통로를 통과하여 복합 시트를 형성한다. 다음, 그것은 3롤 캘린더(calender) 롤러에 의해 압착되고, 냉각되고, 당겨지고, 다듬어지고, 잘려져서 본 발명의 5층 광 전도 판이 얻어지게 된다.
만약 제 4, 5의 공급 깔때기와 제 4, 5의 압출기가 사용되지 않는다면, 본 발명의 3층 광 전도 판이 얻어질 수 있다.
실시예 4. 본 발명의 광 전도 판을 사용하는 광 전도 간판 또는 광고 게시판의 제조.
1. 코팅에 의해 제조된 5mm의 광 전도층을 가진 3층 광 전도 판을 600mm×400mm의 직사각형으로 자른다. 광 비전도층으로 사용되는 "순간 접착제"를 광 전도 판의 양면에 접착시킨다. "순간 접착제"와 반사층을 카빙(carving)머신으로 절단하여 바라는 패턴을 형성한다. 광 전도층으로 침투한 절단 깊이는 0.5mm이하이다. 양모양의 그늘(lambshade)을 가진 광원이 광 전도 판의 두 측단에 인가되어 광 전도 간판 또는 광고 게시판을 얻는다. 게시판의 두 측면에 설치하는 데에는 단지 두 개의 15w 형광 램프만이 필요하다. 이런 방식으로 만든 문자와 패턴은 매우 밝고 눈길을 끈다. 본 발명에 의한 상기 간판은 간단한 구조, 가벼운 무게 및 낮은 가격을 갖는다.
2. 코팅에 의해 제조된 5층 광 전도 판을 600mm×800mm로 절단한다. 패턴의 모양 또는 크기에 따라, 보호 광 비전도층의 수지 페인트와 반사층의 폴리메틸 메타크릴레이트를 절단한다. 그러나 층 속으로 침투되는 깊이는 0.5mm이하여야 한다. 두 개의 15w 형광 램프를 광 전도 판의 두 측단에 설치한다. 이 방법으로 새겨진 문자와 패턴은 매우 밝고 눈길을 끈다. 만약 다른 색의 형광 페인트를 새겨진 부분에 코팅한다면, 광 전도 판의 간판은 화려하고 매우 아름다울 것이다. 상기 광 전도 간판은 제작하기 쉽고 간단하며 가벼운 무게, 낮은 가격 및 감소된 전력으로 제작할 수 있다. 이것은 램프 박스보다 우수하다.
3. 증착 방법에 의해 제조된 5개의 층을 가지는 광 전도 판을 상기 예와 동일한 방식으로 광 전도 간판을 제조하는데 사용한다. 유사한 결과를 얻게 된다.
실시예 5. 본 발명의 동시 압출 가공 몰딩 방법에 의해 만들어진 광 전도 판을 가지고 하는 자동차 운전대의 계기판의 제조.
3mm 두께의 광 전도층과 ABS수지로 된 광 비전도층을 가진 광 전도 판을 원하는 모양으로 자른다. 원하는 문자와 패턴을 컴퓨터에 기초한 카빙 머신으로 절단한다. 절단은 광 전도층에까지 이른다. 다음 판을 틀에 위치시키고 가열압착으로 원하는 모양을 가진 계기판으로 형성한다. 여러 가지 색의 형광 페인트를 새겨진 부분에 코팅하여 광 전도 계기판을 얻는다. 계기판이 명료하게 디스플레이 할 수 있도록 작은 광원을 계기판의 측면에 장착한다. 상기 자동차 계기판은 소형이며, 간단하고, 전력 소비가 작으며, 낮은 가격으로 생산 가능하고, 미려한 외관과 장기간의 지속성을 갖는다.
Claims (10)
- 광 전도층 및 상기 광 전도층의 두 반대면에 코팅된 광 반사층을 포함하는 광 전도 판에 있어서,상기 광 반사층은 상기 광 전도층과 양립 가능하여 빛이 상기 광 전도층의 측단으로부터 도입되면 상기 광 전도층을 통해 적은 손실만으로 다방향으로 전달되는 것을 특징으로 하는 광 전도 판.
- 제 1항에 있어서,상기 광 전도층은 투명한 폴리스티렌 재료로 만들어지며, 상기 광 반사층은 폴리메틸 메타크릴레이트 막으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광 전도 판.
- 제 2항에 있어서,상기 광 전도층은 투명한 폴리스티렌 재료로 만들어지며, 상기 광 반사층은 금속 Al 막, Ti-금 또는 크롬으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광 전도 판.
- 제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,적어도 하나의 상기 광 반사층의 외측면에 코팅된 적어도 하나의 광 비전도층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전도 판.
- 제 4항에 있어서,상기 광 비전도층은 방광 ABS 수지 막, 방광 ABS 수지/PC 수지 혼합물 막, 및 방광 PVC 수지 막으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 광 전도 판.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 광 전도 판을 간판, 광고 게시판 또는 계기판 제조에 사용하는 것을 특징으로 하는 광 전도 판.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 광 전도 판의 제조 방법에 있어서,상기 광 전도층의 표면에 스프레이 코팅, 브러싱 또는 진공 증착으로 광 반사층을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전도 판 제조 방법.
- 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 따른 광 전도 판의 제조 방법에 있어서,상기 광 반사층의 외측면에 스프레이 코팅 또는 브러싱으로 상기 광 비전도층을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전도 판 제조 방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 광 전도 판의 제조 방법에 있어서,광 전도 판은 동시 압출 가공에 의해 일회의 작동으로 제작되는 것을 특징으로 하는 광 전도 판 제조 방법.
- 소정의 패턴이 새겨진, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 광 전도 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전도 제품.
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