KR20070070512A - 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 효과적으로 제거하여 공정 안정화를 이룸과 동시에 연속 공정에 따른 신뢰성을 확보하도록 한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법에 관한 것으로서, 컬러필터액을 공급하는 디스펜서와, 상기 컬러필터액을 기판 상에 인쇄하기 위한 인쇄 롤과, 상기 기판상에 컬러필터액의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤과 접촉하여 상기 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 제거하는 솔벤트 제거 롤을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

컬러필터, 인쇄 롤, 솔벤트, 흡습제, 인쇄

Description

액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법{color filter printing device of liquid crystal display and method for forming color filter}

도 1은 일반적인 액정표시소자를 나타내는 단면도

도 2는 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치를 나타낸 개략적인 구성도

도 3a 내지 도 3d는 도 2와 같이 구성된 본 발명에 의한 컬러필터 인쇄장치를 이용한 컬러필터의 형성방법을 나타낸 도면

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 기판 151 : 인쇄 롤

152 : 컬러필터액 170 : 솔벤트 제거 롤

172 : 흡습제 200 : 컬러필터 인쇄장치

300 : 클리체

본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 컬러필터의 인 쇄 불량을 방지할 수 있도록 한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display) 등이 있다.

평판 표시장치 중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널과, 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다.

액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련되게 된다. 통상, 화소전극은 하부기판 상에 액정셀 별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성되게 된다. 화소전극들 각각은 스위치 소자로 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)에 접속되게 된다. 화소전극은 박막 트랜지스터를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀을 구동하게 된다.

도 1은 일반적인 액정패널을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 액정패널은 상부기판(42) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(44), 컬러필터(46), 오버 코트층(47), 공통전극(48) 및 상부 배 향막(50a)으로 구성되는 컬러필터 어레이 기판(4)과, 하부기판(1) 상에 형성된 TFT, 화소전극(22) 및 하부 배향막(50b)으로 구성되는 TFT 어레이 기판(2)과, 컬러필터 어레이 기판(4) 및 TFT 어레이 기판(2) 사이의 공간에 형성되는 액정(52)을 구비한다.

TFT 어레이 기판(2)의 TFT는 게이트 라인에 접속된 게이트전극(6), 데이터 라인에 접속된 소스전극(8) 및 드레인 접촉홀(26)을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(10)을 구비한다. 또한, TFT는 게이트전극(6)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(8)과 드레인전극(10)간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층들(14, 16)을 더 구비한다. 이러한 TFT는 게이트 라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다.

화소전극(22)은 데이터 라인과 게이트 라인에 의해 분할된 화소영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명 전도성 물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 하부기판(1) 전면에 도포되는 보호막(18) 상에 형성되며, 보호막(18)을 관통하는 드레인 접촉홀(26)을 통해 드레인전극(10)과 전기적으로 접속된다.

이러한 화소전극(22)은 TFT를 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판(42)에 형성되는 공통전극(48)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(1)과 상부기판(42) 사이에 위치하는 액정(52)은 유전율 이방성에 기인하여 회전하게 된다. 이렇게 회전되는 액정(52)에 의해 광원으로부터 화소전극(22)을 경유하여 상부기판(42) 쪽으로 투과되는 광량이 조절된다.

컬러필터 어레이 기판(4)의 블랙 매트릭스(44)는 하부기판(1)의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트 라인들 및 데이터 라인들 영역과 중첩되게 형성되며 컬러필터(46)가 형성될 화소영역을 구획한다. 이러한 블랙 매트릭스(44)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다.

컬러필터(46)는 블랙 매트릭스(44)에 의해 분리된 화소영역에 형성된다. 이러한 컬러필터(46)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 형성되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 색상을 구현한다.

오버 코트층(47)은 컬러필터(46)가 형성된 상부기판(42) 상에 절연특성을 가진 투명한 수지를 도포하여 일정한 전압이 인가되는 블랙 매트릭스(44)와 공통 전압이 인가되는 공통전극(48) 사이를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 한편, 상기 오버 코트층(47)은 TN모드의 소자에서는 형성되지 않아도 무방하다.

공통전극(48)은 액정구동시 기준이 되는 공통전압이 인가되어 하부기판(1) 상에 형성된 화소전극(22)과 전위차를 발생시키게 된다. 한편, IPS 모드에서는 상기 공통전극이 하부기판(1)에 형성된다.

그리고 컬러필터 어레이 기판(4)과 TFT 어레이 기판(2)에는 액정 배향을 위한 상/하부 배향막(50a, 50b)이 폴리 이미드(PI) 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙 공정을 수행함으로써 형성된다.

액정(52)은 볼 스페이서 또는 컬럼 스페이서에 의해 컬러필터 어레이 기판(4)과 TFT 어레이 기판(2) 사이에 마련되는 액정공간에 형성된다.

상기와 같은 액정표시소자는 풀 컬러(full color) 구현을 위해 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 삼원색으로 구성된 컬러필터를 필요로 한다.

한편, 상기와 같이 구성되는 컬러필터를 형성하기 위해 종래에는 인쇄 방식에 의해 원하는 컬러 필터를 1회의 인쇄에 의해 형성하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 컬러필터 인쇄장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 인쇄 롤의 블랭킷내에 컬러 필터액의 솔벤트(solvent)가 흡수되어 있기 때문에 컬러필터의 연속 인쇄 공정시 이물질로 작용하여 기판 위에 컬러필터를 인쇄할 때 불량이 발생하고, 공정 안정성이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 효과적으로 제거하여 공정 안정화를 이룸과 동시에 연속 공정에 따른 신뢰성을 확보하도록 한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치는 컬러필터액을 공급하는 디스펜서와, 상기 컬러필터액을 기판 상에 인쇄하기 위한 인쇄 롤과, 상기 기판상에 컬러필터액의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤과 접촉하여 상기 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 제거하는 솔벤트 제거 롤을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 형성방법은 컬러필터가 형성될 기판 및 상기 기판에 형성하고자 하는 컬러 필터에 대응하는 패턴을 갖는 클리체를 준비하는 단계와, 상기 클리체의 패턴에 컬러필터액이 균일하게 도포된 인쇄 롤을 접촉시키고 일 방향으로 회전하면서 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴이 형성된 인쇄 롤을 상기 기판에 접촉시키고 일 방향으로 회전하면서 상기 인쇄 롤에 형성된 컬러필터액을 인쇄하는 단계와, 상기 컬러필터액의 인쇄가 완료된 인쇄 롤내에 흡수된 솔벤트를 솔벤트 제거 롤을 이용하여 제거하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치(200)는 컬러필터액(152)을 공급하는 디스펜서(156)와, 상기 디스펜서(156)로부터 공급되는 컬러필터액(152)을 일 방향으로 회전하면서 기판(100)의 표면에 인쇄하는 인쇄 롤(151)과, 상기 인쇄 롤(151)에 컬러필터액(152)을 피착시키는 아닐록스 롤(153)과, 상기 디스펜서(156)에서 공급된 컬러필터액(152)을 상기 아닐록스 롤(153)에 고루 묻혀주는 닥터 블레이드(154)와, 상기 기판(100)에 형성하고자 하는 패턴에 대응하는 패턴을 갖는 클리체(cliche)(300)와, 상기 인쇄 롤(151)내에 흡수되어 있는 솔벤트를 흡수하여 제거하기 흡습제(172)가 부착된 솔벤트 제거 롤(170)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 인쇄 롤(151)과 솔벤트 제거 롤(170)은 서로 반대 방향으로 회 전하도록 구성한다.

또한, 상기 흡습제(172)는 솔벤트의 흡수율이 좋은 스펀지와 같은 다공성 물질로 이루어져 있다.

또한, 상기 솔벤트 제거 롤(170)은 자신의 외주면에 접촉되는 인쇄 롤(151)의 블랭킷(도시되지 않음)에 흡수된 솔벤트를 흡수하여 제거하게 된다.

이를 위해, 상기 솔벤트 제거 롤(170)의 외주면에는 솔벤트의 흡수성이 상기 블랭킷보다 강한 흡습제(172)가 권포된다.

또한, 상기 솔벤트 제거 롤(170)의 흡습제(172)에 흡수된 솔벤트를 집진하기 위한 집진 닥터 블레이드(164)를 더 구비한다.

상기 집진 닥터 블레이드(164)는 장방형 플레이트 형상의 집진 블레이드(166)와, 상기 집진 블레이드(166)를 지지하는 집진 블레이드 지지대(165)를 구비한다.

또한, 상기 집진 블레이드(166)는 솔벤트 제거 롤(170)의 외주면과 소정 갭을 가지도록 이격되도록 집진 블레이드 지지대(165)에 고정된다.

이에 따라, 상기 집진 블레이드(166)는 솔벤트 제거 롤(170)의 흡습제(172)에 흡수된 솔벤트를 집진하게 된다. 이때, 상기 집진 블레이드(166)에 의해 흡습제(172) 상에 흡수된 솔벤트는 기판(100)의 모델 변경시 제거되거나 일정 주기로 제거된다.

여기서, 상기 인쇄 롤(151)의 표면은 고무 재질의 블랭킷(도시되지 않음)이 권포되어 있고, 상기 블랭킷에 컬러필터액(152)이 묻게 된다.

또한, 상기 디스펜서(156)는 아닐록스 롤(153) 상에 설치되고 도시하지 않은 구동장치에 의해 좌우로 움직여 배향액을 아닐록스 롤(153)의 외주면에 공급한다.

또한, 상기 닥터 블레이드(154)는 장방형 플레이트 형상의 블레이드(157)와, 상기 블레이드(157)를 지지하는 블레이드 지지대(155)를 구비한다. 상기 블레이드(157)는 아닐록스 롤(153)의 외주면과 소정 갭을 가지도록 이격되도록 블레이드 지지대(155)에 고정된다.

이에 따라, 상기 블레이드(157)는 아닐록스 롤(153)의 외주면과 소정 갭을 가진 상태에서 디스펜서(156)로부터 공급된 배향액을 아닐록스 롤(153)의 외주면에 고르게 펴주는 역할을 한다.

또한, 상기 인쇄 롤(151)과 솔벤트 제거 롤(170)은 서로 일체형 또는 분리형으로 구성된다.

즉, 상기 인쇄 롤(151)의 상측에 일체형으로 상기 솔벤트 제거 롤(170)을 구성하고, 컬러필터액의 인쇄 작업시에는 상기 인쇄 롤(151)로부터 이격되게 하고 인쇄 작업이 완료되면 인쇄 롤(151)과 접촉시키어 인쇄 롤(151)에 흡수되어 있는 솔벤트를 흡수하여 제거한다.

또한, 상기 인쇄 롤(151)과 상기 솔벤트 제거 롤(170)을 분리형으로 구성하여 인쇄 롤(151)이 컬리필터액의 인쇄 공정이 완료되면 상기 인쇄 롤(151)에 솔벤트 제거 롤(170)을 접촉시키어 인쇄 롤(151)에 흡수되어 있는 솔벤트를 흡수하여 제거한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 인쇄 롤(151)과 솔벤트 제거 롤(170)이 분리 된 상태에서 컬러 필터를 인쇄하는 방식을 설명한다.

즉, 도 3a 내지 도 3d는 도 2와 같이 구성된 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치를 이용한 컬러필터의 형성방법을 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 인쇄 롤(151)을 회전시키면서 디스펜서(156)로부터 공급되는 컬러필터액(152)을 상기 인쇄 롤(151)의 표면에 균일하게 도포한다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 인쇄 롤(151)을 클리체(300)에 형성된 패턴과 접촉시킨다.

이어, 상기 클리체(300)를 이용하여 상기 인쇄 롤(151)에 도포된 컬러필터액(152)을 패터닝한다. 즉, 상기 클리체(300)에 형성된 패턴을 상기 인쇄롤(151)이 회전하면서 지나게 되면 상기 클리체(300)의 패턴에 상기 컬러필터액(152)이 인쇄되게 되고, 상기 인쇄 롤(151)에는 상기 클리체(300)의 패턴에 대응하는 부분의 컬러필터액(152)이 제거된다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터액(152)이 잔류한 인쇄 롤(151)이 회전하면서 기판(100)을 지나가면서 원하는 형상을 갖는 패턴을 기판(100)에 인쇄한다.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 기판(100)상에 컬러필터액(152)이 인쇄된 후, 상기 인쇄 롤(151)내에 흡수되어 있는 솔벤트를 제거하기 위해 솔벤트 제거 롤(170)을 상기 인쇄 롤(151)에 접촉시킨다.

그리고 상기 솔벤트 제거 롤(170)의 흡습제(172)를 이용하여 상기 인쇄 롤(151)내에 흡수되어 있는 솔벤트를 흡수하여 제거한 후, 상기 인쇄 롤(151)은 원래 의 위치로 복귀한다.

즉, 상기 기판(100)상에 컬러필터액(152)의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤(151)을 흡습제(172)가 부착된 솔벤트 제거 롤(170) 쪽으로 이송시켜 상기 인쇄 롤(151)과 상기 솔벤트 제거 롤(170)을 접촉시키고, 상기 접촉된 인쇄 롤(151)과 상기 솔벤트 제거 롤(170)을 서로 반대 방향으로 회전시켜 상기 인쇄 롤(151)에 흡수되어 있는 솔벤트를 상기 솔벤트 제거 롤(170)의 흡습제(172)로 흡수하여 제거한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 인쇄 롤(151)과 솔벤트 제거 롤(170)이 분리형으로 구성된 상태에서 인쇄 롤(151)에 흡수되어 있는 솔벤트를 제거하는 공정을 설명하고 있지만, 전술한 바와 같이 인쇄 롤(151)과 솔벤트 제거 롤(170)을 일체형으로 구성한 상태에서 컬러필터액(152)의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤(151)을 흡습제(172)가 부착된 솔벤트 제거 롤(170)과 접촉시키고, 상기 접촉된 인쇄 롤(151)과 상기 솔벤트 제거 롤(170)을 서로 반대 방향으로 회전시켜 상기 인쇄 롤(151)에 흡수되어 있는 솔벤트를 상기 솔벤트 제거 롤(170)의 흡습제(172)로 흡수하여 제거할 수도 있다.

이어, 상기 기판(100)에 인쇄된 컬러필터액(152)을 큐어링(curing)하여 컬러필터를 형성한다.

이때에도 상기 인쇄 롤(151)의 1회전에 의해 표시소자의 기판(100) 전체에 걸쳐 원하는 컬러필터를 형성할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 상기 클리체(300)와 인쇄 롤(151)을 원 하는 표시소자의 크기에 따라 제작할 수 있으며, 1회의 인쇄에 의해 기판(100)에 원하는 컬러필터를 형성할 수 있으므로, 대면적 표시소자의 컬러필터도 한번의 공정에 의해 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 기판(100)에 원하는 형상을 갖도록 컬러필터액(152)을 인쇄한 후 큐어링을 통해 컬러필터를 형성하고, 다른 컬러필터액(152)을 인쇄하기 전에 상기 인쇄 롤(151)에 흡수되어 있는 솔벤트를 솔벤트 제거 롤(170)을 접촉시켜 흡수하여 제거함으로써 연속 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치 및 컬러필터 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 연속 공정을 통해 기판에 컬러필터 인쇄시 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 제거하기 위해 솔벤트 제거 롤을 구성함으로써 기판상에 컬러필터를 인쇄한 후 인쇄 롤 상에 흡수된 솔벤트를 흡수하여 제거할 수 있기 때문에 후속 기판에서 발생되는 솔벤트로 인한 컬러필터의 인쇄불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 공정 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (10)

1. 컬러필터액을 공급하는 디스펜서와,

   상기 컬러필터액을 기판 상에 인쇄하기 위한 인쇄 롤과,

   상기 기판상에 컬러필터액의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤과 접촉하여 상기 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 제거하는 솔벤트 제거 롤을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔벤트 제거 롤의 표면에는 솔벤트를 흡수하기 위한 흡습제가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 흡습제는 스펀지와 같은 다공성 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 롤과 솔벤트 제거 롤을 서로 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 롤과 솔벤트 제거 롤은 일체형으로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 롤과 솔벤트 제거 롤은 서로 분리되어 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 인쇄장치.
7. 컬러필터가 형성될 기판 및 상기 기판에 형성하고자 하는 컬러필터에 대응하는 패턴을 갖는 클리체를 준비하는 단계;

   상기 클리체의 패턴에 컬러필터액이 균일하게 도포된 인쇄 롤을 접촉시키고 일 방향으로 회전하면서 패턴을 형성하는 단계;

   상기 패턴이 형성된 인쇄 롤을 상기 기판에 접촉시키고 일 방향으로 회전하면서 상기 인쇄 롤에 형성된 컬러필터액을 인쇄하는 단계;

   상기 컬러필터액의 인쇄가 완료된 인쇄 롤내에 흡수된 솔벤트를 솔벤트 제거 롤을 이용하여 제거하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 형성방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 인쇄 롤의 솔벤트를 제거하는 단계는,

   상기 컬러필터액의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤을 흡습제가 부착된 솔벤트 제거 롤 쪽으로 이송시켜 상기 인쇄 롤과 상기 솔벤트 제거 롤을 접촉시키는 단계와,

   상기 접촉된 인쇄 롤과 상기 솔벤트 제거 롤을 서로 반대 방향으로 회전시켜 상기 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 상기 솔벤트 제거 롤의 흡습제로 흡수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 형성방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 인쇄 롤과 상기 솔벤트 제거 롤은 서로 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 형성방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 인쇄 롤의 솔벤트를 제거하는 단계는,

    상기 컬러필터액의 인쇄가 완료된 후 상기 인쇄 롤을 흡습제가 부착된 솔벤트 제거 롤과 접촉시키는 단계와,

    상기 접촉된 인쇄 롤과 상기 솔벤트 제거 롤을 서로 반대 방향으로 회전시켜 상기 인쇄 롤에 흡수되어 있는 솔벤트를 상기 솔벤트 제거 롤의 흡습제로 흡수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 컬러필터 형성방법.

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