KR20080063544A - 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛이나 조명장치 등에 사용되는 휘도향상용 플레이트에 관한 것으로, 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성된 인쇄층과 이로 인하여 형성된 공기층; 및 상기 인쇄층의 일면에 형성된 프리즘층을 포함하며, 상기 인쇄층은 인쇄높이(a)가 30㎛ 이상이고, 인쇄 너비(b)가 30~1,000㎛이며, 인쇄면적비율이 전체 면적의 20~80%인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트를 제공함으로써, 공기층을 용이하고도 효율적이며 안정적으로 형성시킬 수 있고, 공기층으로 인해 휘도를 충분히 높이고, 은폐성을 유지하면서 전광선 투과율을 조절할 수 있어 별도의 광학 필름류의 적층 없이도 저렴하게 백라이트 유닛 등의 광디바이스를 제조할 수 있는 발명이다.

Description

휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법{The plate for brightness enhancement and method of manufacturing the same}

도 1은 본 발명의 바람직한 한 형태를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 설명]

10 : 기재층 20, 40 : 인쇄층

30, 50 : 공기층 60 : 프리즘층

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛이나 조명장치 등에 사용되는 휘도향상용 플레이트에 관한 것이다.

액정디스플레이에 널리 사용되고 있는 백라이트 유닛(BLU) 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원을 사용하여 방출되는 빛을 순차적으로 도광판, 광확산판 및 프리즘 필름을 통과시켜 액정 패널에 도달하게 한다. 광원으로부터 방출되는 광은 도광판을 통하여 평면 형태인 액정 패널의 전면에 분포되도록 전달하며, 도광판을 통과한 광원은 광확산판을 통하여 화면 전면에 걸 쳐 균일한 광세기를 얻을 수 있도록 하며, 프리즘 필름은 확산 시트를 거친 다양한 방향의 광선을 관측자가 화상을 인식하기에 적합한 시야각 범위 내로 변환되도록 하는 광 경로 제어 기능을 수행한다. 또한, 도광판의 하부에는 액정 패널로 전달되지 못하고 경로를 벗어난 광을 다시 반사하여 이용될 수 있도록 함으로써 광원의 이용 효율을 증가시키기 위한 반사판이 구비된다.

이외에도 광원에서 발생되는 빛 중 최대한 많은 광량이 액정장치로 도달할 수 있도록 여러 종류의 판 또는 필름 등을 다수장 사용하고 있다.

상기 광확산판은 광원램프로부터 나온 빛의 휘도 균일도를 이루면서 동시에 램프의 휘선을 가려주는 은폐성 역할을 한다. 또한, 상기의 여러 광학 필름류에 대한 지지체 역할을 한다. 이를 위하여 광확산판에는 여러 광확산제가 첨가되어 있어서 빛의 굴절, 산란, 반사현상 등을 일으키며 확산 효과를 일으킨다.

이러한 광확산판으로부터 나온 빛을 전면으로 다량 모아줄 수 있도록 광확산 필름, 프리즘 필름을 비롯한 다양한 재료를 장착하여야 하는데, 이렇게 다층의 재료를 구비함으로 인하여 단가가 인상되고 생산성이 저하되는 문제점이 발생되고 있다.

최근에는 생산 공정을 보다 간단하게 하기 위하여 사용되는 광학 필름류의 적용을 줄이기 위한 시도가 이루어지고 있는데, 광확산판 위에 프리즘 필름을 접착하여 사용하거나, 광확산판 위에 프리즘 문양을 만들어 사용하는 경우가 있었다. 그러나 이러한 경우 비용이나 생산성 면에서 유리할 수 있으나, 휘도의 증가 측면은 기대에 훨씬 못미치는 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 휘도를 향상시키기 위한 광학 필름류들의 적용을 최소화하면서도 휘도를 충분히 높일 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 휘도가 우수한 휘도향상용 플레이트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 추가적으로 포함되는 광학 필름류의 적용을 최소화할 수 있는 휘도향상용 플레이트를 제공하는데도 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 공기층을 용이하고도 효율적으로 형성시킬 수 있는 휘도향상용 플레이트의 제조방법을 제공하는데도 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성된 인쇄층과 이로 인하여 형성된 공기층; 및 상기 인쇄층의 일면에 형성된 프리즘층을 포함하며 상기 인쇄층은 인쇄높이(a)가 30㎛ 이상이고, 인쇄 너비(b)가 30~1,000㎛이며, 인쇄면적비율이 전체 면적의 20~80%인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트를 제공한다.

상기 인쇄층은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상의 패턴이 다수로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 기재층의 일면에 인쇄용 잉크를 사용하여 스크린 인쇄 기법으로 인쇄한 후 경화하여 인쇄층을 형성하는 단계; 및 상기 인쇄층의 일면에 프리 즘층을 형성하는 단계를 포함하는 휘도향상용 플레이트 제조방법을 제공한다.

상기 인쇄층은 인쇄높이(a)가 30㎛ 이상이고, 인쇄 너비(b)가 30~1,000㎛이며, 인쇄면적비율이 전체 면적의 20~80%인 것임을 특징으로 한다.

상기 인쇄용 잉크는 열경화형 수지 또는 UV 경화형 수지이며, 무기물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 인쇄층은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상의 패턴이 다수로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1 및 2는 본 발명의 휘도향상용 플레이트의 실시 형태를 도시한 것으로서, 기재층(10)과 상기 기재층(10)의 일면에 인쇄층(20, 40) 및 이로 인해 형성된 공기층(30, 50)이 형성된 휘도향상용 플레이트의 예를 도시한 것이다.

상기 인쇄층(20, 40) 및 공기층(30, 50)을 형성하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 본 발명에서는 스크린 인쇄 기법을 이용하였다. 기재층의 일면에 인쇄용 잉크를 사용하여 통상의 스크린 인쇄 기법으로 인쇄한 후 경화하여 인쇄층을 형성한다.

상기 인쇄층(20, 40)은 인쇄높이(a)가 30㎛ 이상이고, 인쇄 너비(b)가 30~1,000㎛이며, 인쇄면적비율이 전체 면적의 20~80%인 것이 휘도 증강 효과를 얻기 위해 바람직한데, 인쇄높이(a)가 30㎛ 미만이면 인쇄층 위에 프리즘층(60)이 접합될 때 공기층(30, 50)의 부피가 현저히 줄어들어 휘도 증가 효과가 감소되게 된 다. 인쇄높이(a)는 높을수록 좋은데, 기술적으로 한계가 있어 일정 높이 이상은 제조하기가 어렵다.

인쇄너비(b) 및 인쇄면적비율은 효과적으로 휘도를 증가시기 위한 공기층(30, 50)의 면적을 고려한 것이다.

인쇄용 잉크의 경화는 열경화 또는 UV 경화 모두 가능하며, 이에 따라 인쇄용 잉크는 투명한 열경화형 수지 또는 UV 경화형 수지를 사용할 수 있으며, 예컨대 투명한 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 또는 우레탄계 수지 중 어느 것이든 사용가능하다. 상기 인쇄용 잉크는 경화 후에 뿐만 아니라 경화 전까지도 인쇄높이(a)가 유지되어야 공기층(30, 50)이 목적하는 대로 형성 및 유지될 수 있다. 본 발명에서는 그 패턴을 유지하기 위하여 다른 첨가물을 넣지 않더라도 경화 전에도 인쇄한대로 유지된다.

상기 인쇄용 잉크에는 무기물질을 더 혼합할 수도 있다. 상기 무기물질은 인쇄 패턴을 경화 전에도 유지시켜주는 데 도움을 줄 수 있다. 상기 무기물질은 인쇄용 잉크 100중량부에 대하여 5~50 중량부 더 포함할 수 있으며, 사용 가능한 물질은 탄산칼슘, 산화티타늄 및 실리콘 중 선택된 1종 이상이 바람직하고, 입경이 1~20㎛인 것이 바람직하다.

인쇄층(20, 40)으로 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상의 패턴이 다수로 형성된 것을 들 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다.

이와 같은 방법으로 형성된 인쇄층(20, 40) 및 공기층(30, 50)의 상면에는 프리즘층(60)을 형성시킨다. 이를 위하여 공지된 기술인 공압출성형, 적층, 열접착, 표면코팅 등의 방법을 사용할 수 있다.

이같은 휘도향상용 플레이트는 상기 인쇄층(20, 40)이 형성되어 요철 구조를 갖게 되면서 이로 인하여 형성된 공기층(30, 50)으로 인하여 공기층(30, 50)의 하층에 형성되어 있는 기재층(10)과 공기층(30, 50)의 상면에 형성되는 프리즘층(60)을 인쇄층(20, 40)만으로 접하게 되므로, 공기층(30, 50)을 통하여 공기가 통하는 구조를 갖게 된다.

종래 광확산판 제조 시에는 휘도를 향상시키기 위하여 광확산 입자를 함유하여 표면에 요철이 형성되도록 하는 경우가 있었는데, 광확산판에 사용되는 베이스 수지와의 상용성을 고려하여 입자의 크기에도 한계가 있었으므로, 광확산판 상부에 프리즘층을 형성하게 되면 광확산 입자를 최대한 큰 것으로 사용하더라도 공기층(30, 50)은 형성되지 않았었다.

본 발명은 공기층(30, 50)을 별도로 형성함으로써 휘도향상용 플레이트는 기재층(10)에서 충분히 확산된 빛이 공기로 이루어진 상대적으로 저밀도의 공기층(30, 50)을 통과한 후에, 상대적으로 고밀도인 프리즘층(60)으로 이동하게 되면서, 프리즘층(60)의 고유기능인 광재순환과 광굴절에 의하여 빛이 전면부로 효과적으로 모아지고 따라서 휘도가 향상되게 된다.

또한 본 발명은 경화 전까지도 상당한 높이가 유지될 수 있는 인쇄층(20, 40)을 제조할 수 있어, 상기 공기층(30, 50)을 효과적으로 형성할 수 있다.

따라서 본 발명은 빛을 확산시키는 기재층(10)과 빛을 모아주는 프리즘 층(60) 사이에 공기층(30, 50)을 형성하고 있는 한 장의 휘도향상용 플레이트를 제공하여, 백라이트 유닛에 장착되는 광학 필름류의 수를 줄일 수 있으면서도, 종래의 광확산판과 프리즘시트를 별도로 구비하고 있는 경우와 동등 또는 그 이상으로 휘도를 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 기재층(10)에 사용하는 베이스 수지의 조성은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래 광확산판에 사용되는 공지의 베이스 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지 등을 들 수 있다.

또한 프리즘층(60)에 사용하는 수지의 조성 역시 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래에 프리즘시트 또는 프리즘필름에 사용되는 공지의 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 자외선 중합용 모노머 또는 올리고머의 혼합물 및 광개시제를 포함하는 조성일 수 있다.

상기 프리즘층(60)은 구조물 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상이거나, 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상일 수 있으며, 상기 형상은 1종 또는 그 이상이 복합적으로 형성될 수 있다. 또한 각각의 구조물은 서로 인접하거나 인접하지 않을 수 있다. 상기와 같은 프리즘층(60)은 광경로를 제어하여 확산된 빛을 전면부로 모아줌으로써 휘도를 더욱 증가시켜주게 된다.

본 발명의 휘도향상용 플레이트는 광확산제를 포함할 수 있는 데, 상기 광확산제는 보통 기재 수지와의 굴절률이 같지 않은 것으로서, 빛의 확산율을 높이기 위하여 사용되며, 적정 수준의 은폐성, 투과율 및 확산성을 제공하는 역할을 한다.

상기 광확산제로는 다양한 유기 및 무기의 입자들이 사용된다.

대표적으로 사용되는 유기입자의 예로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 스티렌, 치환된 스티렌 중합체 혹은 이들의 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계 중합체 입자; 스티렌계 중합체 입자; 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 스티렌계의 공중합체 입자; 아크릴과 올레핀계의 공중합체 입자; 스티렌과 올레핀계의 공중합체 입자; 상기 단일중합체, 공중합체 혹은 삼원공중합체들의 입자를 형성 후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 씌워서 만드는 다층 다성분계 입자; 실록산계 중합체 입자; 불소계 수지 입자 등이 있다.

한편, 무기계 광확산제의 예로는 탄산칼슘, 황산바륨, 산화규소, 수산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 탈크, 글래스, 마이카 등이 있다. 통상 무기입자에 비해 유기입자의 광확산성이 우수하며 필요하면 2종류 이상의 광확산제를 조합하여 사용할 수 있다.

이 때, 광확산제는 베이스 수지와의 굴절율이 큰 경우에는 적은 양으로도 광확산 효과가 발휘되고, 굴절율 차이가 적은 경우에는 상대적으로 많은 양이 포함되어야 한다.

또한 광확산제의 함량이 너무 높으면 휘도가 오히려 저하되는 현상이 발생될 수 있으므로, 광확산제의 함량을 조절하여 적정한 은폐성을 나타내면서 높은 휘도 특성을 나타낼 수 있다.

상기와 같은 점을 고려할 때 광확산제의 함량은 상기 제 1 베이스 수지 100중량부에 대하여 10 중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.

그리고 광확산제의 입경은 100㎛ 이하가 고려될 수 있다.

그 밖에 본 발명 휘도향상용 플레이트에는 가공 안정제, 자외선 흡수제, 자외선 안정제 등이 필요에 따라 첨가될 수 있다.

이상 도면을 참조하여 설명하였지만, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 변경하여 실시할 수 있음은 자명하다.

이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폴리메틸메타크릴레이트 수지 100중량부 및 입경 2㎛의 실리콘 수지 비드 1중량부를 포함하는 2.0㎜ 두께의 기재층의 일면에 실크스크린 인쇄 기법을 이용하여 인쇄 높이(a)가 50㎛이고, 인쇄 너비(b)가 100㎛가 되도록 하고, 인쇄면적비율은 전체 면적의 20%가 되도록 아크릴계 수지를 적용하여 UV 경화로 반타원형의 패턴부를 형성하였다.

상기 인쇄층의 상면에 아크릴레이트 올리고머(굴절률:1.57)를 적용하여 UV 경화로 삼각형 패턴(밑변:50㎛, 높이:25㎛)을 형성한 필름을 접합하여 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 인쇄 높이(a)를 30㎛로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서 인쇄 너비(b)를 30㎛로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 1에서 인쇄 너비(b)를 1000㎛로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<실시예 5>

상기 실시예 1에서 인쇄면적비율을 80%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서 인쇄 높이(a)를 20㎛로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서 인쇄 너비(b)를 1100㎛로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<비교예 3>

상기 실시예 1에서 인쇄면적비율을 19%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<비교예 4>

상기 실시예 1에서 인쇄면적비율을 81%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<비교예 5>

폴리메틸메타크릴레이트 수지 100중량부 및 입경 2㎛의 실리콘 수지 비드 1중량부를 포함하는 2.0㎜ 두께의 기재층의 상면에 아크릴레이트 올리고머(굴절률:1.57)를 적용하여 UV 경화로 삼각형 패턴(밑변:50㎛, 높이:25㎛)을 형성한 필름을 접합하여 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

상기 실시예에서 제조된 휘도향상용 플레이트에 대하여 휘도 및 육안 얼룩 검사를 다음과 같은 방법으로 실시하였으며, 그 결과는 하기 [표 1]과 같다.

(1) 휘도

휘도는 탑콘사의 BM-7을 이용하여 백라이트를 켜고 확산판을 올려놓고 두시간 동안 예열한 후 측정하였고, 값은 백라이트 유닛(BLU, 26인치)내 반사시트를 제외한 모든 시트류들을 제거하고 단순히 스미토모사 RM714의 확산판을 사용했을 때의 휘도 대비 휘도 증가분(액정패널을 올려놓지 않음)으로 상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 휘도향상용 플레이트의 휘도 값을 측정하였다.

(2) 육안 얼룩 검사

육안 얼룩 검사는 백라이트 유닛(BLU) 조립 후 액정패널을 올려놓고 가동시켜 전원을 켠 상태에서 육안으로 평가하였으며, 얼룩이 보이지 않으면 양호, 얼룩이 보이면 불량으로 표시하였다.

구분	인쇄높이(㎛)	인쇄너비(㎛)	인쇄면적비율(%)	휘도(%)	육안얼룩검사
실시예 1	50	100	20	54	양호
실시예 2	30	100	20	53	양호
실시예 3	50	30	20	54	양호
실시예 4	50	1000	20	51	양호
실시예 5	50	100	80	50	양호
비교예 1	20	100	20	15	양호
비교예 2	50	1100	20	50	불량
비교예 3	50	100	19	34	양호
비교예 4	50	100	81	37	양호
비교예 5	-	-	-	2	양호

상기 물성평가 결과, 본 발명의 실시예들은 높은 휘도증가율을 보였으며, 얼룩이 나타나지 않았다. 이로써 일정수준의 공기층이 존재하면 휘도 유의차는 크게 없음을 알 수 있다.

그러나 인쇄 높이가 너무 낮은 비교예 1의 경우 공기층의 면적이 현저히 줄어들어 휘도증가율이 낮은 것을 볼 수 있다. 또한 인쇄 너비가 너무 큰 비교예 2의 경우 빛의 불균일성이 증가하게 되어 휘도얼룩이 심해지는 것을 알 수 있다.

한편, 인쇄면적비율이 너무 높은 비교예 4의 경우 공기층의 비율이 너무 낮아지므로 휘도 증가가 충분치 못한 것을 볼 수 있으며, 이와 반대인 비교예 3의 경우에는 프리즘시트 접착 시 공기층이 없어지는 부분이 생겨 역시 휘도 증가가 효율적이지 않음을 볼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공기층을 용이하고도 효율적이며 안정적으로 형성시킬 수 있어 휘도를 충분히 높인 플레이트를 제공할 수 있어 별도의 휘도향상을 위한 광학 필름류를 구비할 필요성을 최소화할 수 있다.

본 발명은 휘도를 충분히 높인 플레이트 및 그 제조방법을 제공함으로써 휘도 배가를 위한 별도의 광확 필름류나 프리즘 시트 등을 추가적으로 구비할 필요성이 최소화되므로, 저렴하게 백라이트 유닛 등의 광디바이스를 제조할 수 있다.

Claims (7)

1. 기재층;

   상기 기재층의 일면에 형성된 인쇄층과 이로 인하여 형성된 공기층; 및

   상기 인쇄층의 일면에 형성된 프리즘층을 포함하며,

   상기 인쇄층은 인쇄높이(a)가 30㎛ 이상이고, 인쇄 너비(b)가 30~1,000㎛이며, 인쇄면적비율이 전체 면적의 20~80%인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인쇄층은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상의 패턴이 다수로 형성된 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
3. 기재층의 일면에 인쇄용 잉크를 사용하여 스크린 인쇄 기법으로 인쇄한 후 경화하여 인쇄층을 형성하는 단계; 및

   상기 인쇄층의 일면에 프리즘층을 형성하는 단계를 포함하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 인쇄층은 인쇄높이가 30㎛ 이상이고, 인쇄 너비가 30~1,000㎛이며, 인쇄면적비율이 전체 면적의 20~80%인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 인쇄용 잉크는 열경화형 수지 또는 UV 경화형 수지인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 인쇄용 잉크는 무기물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 인쇄층은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상의 패턴이 다수로 형성된 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.

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