KR20120097837A - 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용 대면적 금속 나노섬 형성 방법. - Google Patents
저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용 대면적 금속 나노섬 형성 방법. Download PDFInfo
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Abstract
저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법을 개시한다. 상기 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법은 기판(10)을 제공하는 제1단계, 상기 기판(10) 상에 나노 레벨의 금속 박막(11)을 형성하는 제2단계, 상기 금속 박막(11) 상에 미세 나노 패턴이 형성된 고분자 주형(12)의 패턴 면을 접촉시킨 후, 열처리 공정을 수행하여 상기 금속 박막(11)에 비젖음성 현상을 유발시키는 제3단계 및 상기 고분자 주형(12)의 미세 패턴 형상으로 상기 금속 박막(11)의 금속 물질이 비젖음성되어 금속 나노 섬(Metal Nano islands)을 형성하는 제4단계를 포함한다.
Description
본 발명은 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)을 위한 기판 제작에 이용되는 금속의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기판 상에 나노 레벨의 금속 박막(11)을 형성하고, 금속 박막(11) 상에 미세 나노 패턴이 형성된 주형의 패턴 면을 접촉시켜, 금속 물질의 디웨팅 현상을 유발시켜 금속 나노 패턴을 제작하고, 이를 이용하여 저가의 공정 비용으로 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)을 위한 기판(10)의 양산을 가능하게 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법에 관한 것이다.
종래, 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판(10)의 제작 기술은 금속 나노 입자 근처에서 라만 산란이 증가되는 현상을 이용하여 특정 분자를 검출하는 센서로 활용되기 위하여 지속적으로 발전해왔다.
이러한 표면 증강 라만 산란(Surface Enhanced Raman Scattering)을 위한 기판(10)은 재생 가능하고 안정적이어야 한다.
그러나 대면적에서 균일한 표면 증강 라만 산란(Surface Enhanced Raman Scattering)을 가지는 기판(10)의 재생가능하고 신뢰할 수 있는 표면 증강 라만 산란(Surface Enhanced Raman Scattering)을 위한 기판(10)의 제조를 위해서는 전자빔 리소그래피와 같은 매우 고가의 공정이 필요하다.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판(10)의 제작 기술을 대체할 새로운 기술에 대한 요구가 증가하고 있고, 그러한 요구에 따라 저가의 공정 비용으로 균일한 미세 패턴을 제작하는 기술, 비젖음성을 이용하여 금속 나노 섬(Metal Nano Islands)를 형성하는 기술이 종래의 고가의 전자빔 리소그래피와 같은 기술을 대체할 수 있는 대안으로서 제시되었다.
그러나 비젖음성을 이용하여 금속 나노 섬(Metal Nano Islands)를 형성하는 기술은 저가의 공정으로 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판(10) 제조에는 적합한 기술이지만 대면적에서의 균일성을 확보하기에는 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 본 발명은 상기한 바와 같은 고가의 공정이 필요한 전자빔 리소그래피나 대면적에서 균일성을 확보하기 힘든 금속 나노 섬(Metal Nano Islands) 형성 방법의 문제점들을 해결할 수 있는 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 양산이 가능한 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판(10)의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 템플릿을 이용하여 금속의 비젖음성을 유발시킴에 따라 주형의 미세 나노 패턴이 기판(10)에 전이됨으로써 기판(10) 상에 목표로 하는 금속 물질의 미세 나노 패턴을 정밀하게 형성할 수 있는 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 바이오 칩에 적용될 수 있는 바이오 기판(10)의 제조 공정에 있어서, 전자빔 리소그래피와 같은 고가의 공정을 대체할 수 있는 저가의 제조방법을 제시함에 따라 바이오 기판(10)의 양산을 가능하게할 수 있는 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법은 기판(10)을 제공하는 제1단계, 상기 기판(10) 상에 나노 레벨의 금속 박막(11)을 형성하는 제2단계, 상기 금속 박막(11) 상에 미세 나노 패턴이 형성된 고분자 주형(12)의 패턴 면을 접촉시킨 후, 열처리 공정을 수행하여 상기 금속 박막(11)에 비젖음성 현상을 유발시키는 제3단계 및 상기 고분자 주형(12)의 미세 패턴 형상으로 상기 금속 박막(11)의 금속 물질이 비젖음성되어 금속 나노 섬(Metal Nano islands)을 형성하는 제4단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 고분자 주형(12)을 접촉시킨 후 저온 열처리 공정 조건을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은 상기 금속 박막(11)의 두께를 변경함으로써, 상기 금속 박막(11)의 미세 패턴과 표면 증강 라만 분광(Surface Enhanced Raman Scattering)의 세기를 조절시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계는 상기 기판(10) 상에 소프트 리소그래피를 이용하여 열가소성 고분자 주형(12)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계는 상기 기판(10) 상에 열증착 또는 전자 빔 증착 공정을 수행하여 열에 의해 비젖음성 성질을 갖는 금속 물질을 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계는 상기 금속 박막(11) 물질의 비젖음성 상태에 따른 낮은 온도의 열처리 공정을 이용하여 상기 금속 박막(11) 물질의 비젖음성을 유발시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계는 상기 금속 박막(11) 상에 상기 주형의 패턴 형성 면을 접촉시키는 나노 임프린트 공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계는 열 증착 또는 전자 빔 증착 과정을 수행하여 상기 금속 박막(11)의 두께를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계는 가압 접촉 공정을 통하여 상기 고분자 주형(12)의 패턴 형성면을 상기 금속 박막(11) 상에 접촉시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계는 광 리소 그래피, 전자빔 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피 공정을 이용하여 상기 기판(10) 상에 상기 고분자 주형(12)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계는 핫 플레이트를 이용한 열처리뿐만 아니라 열 챔버 내에서 열처리 공정을 수행하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 금속 물질의 비젖음성을 이용하여 기판(10) 상에 균일한 미세 나노 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 나노 패턴의 주형을 적용하여 양산이 가능한 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판 제조방법을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 종래의 전자빔 리소그래피 공정을 이용한 방법의 문제점을 해결하여, 양산이 가능한 나노 패턴이 형성된 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판을 제조할 수 있으며, 또한, 기판 상의 금속 나노 박막의 두께에 따라 비젖음성으로 형성된 금속 나노 섬(Metal Nano Islands)의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 금속 물질의 비젖음성이 주형의 형태에 의해 낮은 온도에서 이루어지기 때문에 고온의 열처리를 위한 별도의 장치가 필요 없어 저가의 공정을 가능하게 하는 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)을 위한 기판을 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 순차적으로 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 설명한 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 설명한 플로우 차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부","~기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법을 설명한 플로우 차트이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 표면 증강 라만 분광 측정용 극미세 패턴을 가지는 금속 나노섬 형성 방법은 제1단계(S10) 내지 제5단계(S50)를 포함한다.
상기 제1단계(S10)는 기판(10)을 제공하는 단계일 수 있다.
상기 제2단계(S20)는 상기 기판(10) 상에 나노 레벨의 금속 박막(11)을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 제3단계(S30)는 상기 금속 박막(11) 상에 미세 나노 패턴이 형성된 고분자 주형(12)의 패턴 면을 접촉시킨 후, 열처리 공정을 수행하여 상기 금속 박막(11)에 비젖음성 현상을 유발시키는 단계일 수 있다.
상기 제4단계(S40)는 상기 고분자 주형(12)의 미세 패턴 형상으로 상기 금속 박막(11)의 금속 물질이 비젖음성되어 금속 나노 섬(Metal Nano islands)(20)을 형성하는 단계일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제2단계는 기판(10) 상에 금속 물질을 열 증착 또는 전자 빔 증착과 같은 방법을 이용하여 금속 박막(11)을 증착하는 단계일 수 있다.
상기 제3단계는 소프트 리소그래피를 이용하여 미세 나노 패턴이 형성된 고분자 주형(12)의 패턴 면을 상기 금속 박막(11) 상에 접촉시키는 단계와 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 미세 나노 패턴이 형성된 고분자 주형(12)은 열 가소성 고분자일 수 있으며, 나노 임프린팅 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 광 리소그래피와 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 열처리 공정(Heating)은 상기 금속 박막(11)의 금속물질의 용융점까지 열을 가하는 공정일 수 있으며, 여기서, 상기 금속 박막(11) 물질은 열에 의해 비젖음성 성질을 갖는 금속 물질일 수 있다. 따라서, 상기 금속 물질의 용융점은 기존의 금속의 용융점보다 낮은 용융점을 가진다.
상기 제4단계는 상기 고분자 주형(12)의 미세 패턴 형상으로 상기 금속 박막(11)의 금속 물질이 비젖음성되어 금속 나노 섬(Metal Nano islands)(20)을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 금속 나노 섬(Metal Nano Islands)(20)은 주형의 미세 나노 패턴이 전이된 형태로 균일하게 형성된다.
여기서 금속 나노 섬의 크기는 상기 기판(10) 상에 형성된 금속 박막(11)의 두께에 따라 조절할 수 있다.
즉, 본 발명은 기판(10) 상에 금속 나노 박막이 형성되고, 제작된 미세 나노 패턴을 가지는 주형에 의해 금속의 비젖음성이 주형의 미세 나노 패턴에 영향을 받음에 따라, 주형의 미세 나노 패턴이 전이되는 대면적의 균일한 기판(10)을 제조할 수 있다.
이를 위해, 소프트 리소그래피 기술을 바탕으로 미세 나노 패턴을 가지는 주형을 제작하고, 이를 이용하여 주형의 나노 패턴이 전이된 형태의 금속 나노 섬(Metal Nano Islands)의 패턴을 형성하며, 이러한 패턴 형성에 의해, 대면적의 저가의 균일한 금속 나노 패턴을 가지는 표면 증강 라만 분광 측정(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 위한 기판(10)을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명은 금속 물질의 비젖음성을 이용하여 기판(10) 상에 균일한 미세 나노 패턴을 형성할 수 있으며, 나노 패턴의 주형을 적용하여 양산이 가능한 표면 증강 라만 분광 측정을 위한 기판(10)을 제조할 수 있다.
또한 양산이 가능한 나노 패턴을 가지는 표면 증강 라만 분광 측정을 위한 기판(10)을 제조할 수 있으며, 기판(10) 상에 형성된 금속 박막(11)의 두께에 따라 비젖음성으로 형성된 금속 나노 섬(Metal Nano Islands)(20)의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 금속 박막(11) 물질의 비젖음성이 주형의 형태에 의해 낮은 온도에서 이루어지기 때문에 고온의 열처리를 위한 별도의 장치가 필요 없어 저가의 공정으로 용이하게 제조할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예를 통하여 본 발명에 따른 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 극미세 패턴을 가지는 금속 나노 섬(Metal Nano Isalnds)의 형성 방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하여, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10: 기판
11: 금속 박막
12: 고분자 주형
20: 금속 나노 섬
100: 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법
11: 금속 박막
12: 고분자 주형
20: 금속 나노 섬
100: 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법
Claims (11)
- 표면 증강 라만 분광 측정을 위하여 기판(10) 상에 금속 나노 섬을 형성하는 방법에 있어서,
기판(10)을 제공하는 제1단계;
상기 기판(10) 상에 나노 레벨의 금속 박막(11)을 형성하는 제2단계;
상기 금속 박막(11) 상에 미세 나노 패턴이 형성된 고분자 주형(12)의 패턴 면을 접촉시킨 후, 열처리 공정을 수행하여 상기 금속 박막(11)에 비젖음성 현상을 유발시키는 제3단계; 및
상기 고분자 주형(12)의 미세 패턴 형상으로 상기 금속 박막(11)의 금속 물질이 비젖음성되어 금속 나노 섬(Metal Nano islands)을 형성하는 제4단계를 포함하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 방법은,
상기 고분자 주형(12)을 접촉시킨 후 저온 열처리 공정 조건을 가지는 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 방법은,
상기 금속 박막(11)의 두께를 변경함으로써, 상기 금속 박막(11)의 미세 패턴과 표면 증강 라만 분광(Surface Enhanced Raman Scattering)의 세기를 조절시키는 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1단계는,
상기 기판(10) 상에 소프트 리소그래피를 이용하여 열가소성 고분자 주형(12)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계는,
상기 기판(10) 상에 열증착 또는 전자 빔 증착 공정을 수행하여 열에 의해 비젖음성 성질을 갖는 금속 물질을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 금속 박막(11) 물질의 비젖음성 상태에 따른 낮은 온도의 열처리 공정을 이용하여 상기 금속 박막(11) 물질의 비젖음성을 유발시키는 단계인 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 금속 박막(11) 상에 상기 주형의 패턴 형성 면을 접촉시키는 나노 임프린트 공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계는,
열 증착 또는 전자 빔 증착 과정을 수행하여 상기 금속 박막(11)의 두께를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제3단계는,
가압 접촉 공정을 통하여 상기 고분자 주형(12)의 패턴 형성면을 상기 금속 박막(11)상에 접촉시키는 단계인 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1단계는,
광 리소 그래피, 전자빔 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피 공정을 이용하여 상기 기판(10) 상에 상기 고분자 주형(12)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 제2단계는,
핫 플레이트를 이용한 열처리뿐만 아니라 열 챔버 내에서 열처리 공정을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 저온 비젖음 현상과 극미세 패턴을 갖는 템플렛을 이용한 표면 증강 라만 분광 측정용(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 대면적 금속 나노섬 형성 방법.
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