TWI527686B - 導電性膜卷之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種導電性膜卷之製造方法。
已知有一種導電性膜,其包括膜基材、分別形成於膜基材之兩面之透明導電體層、及形成於各透明導電體層上之金屬層(專利文獻1:日本專利特開2011-60146)。當此種導電性膜用於觸控面板時,可藉由對金屬層與透明導電體層進行蝕刻加工而於觸控輸入區域之外緣部形成配線,來實現狹窄之邊框。然而,於捲取導電性膜而形成導電性膜卷時,存在鄰接之金屬層彼此壓接(blocking)之問題。所謂壓接係指金屬層彼此藉由壓力而固著之情況。
[專利文獻1]日本專利特開2011-60146號公報
本發明之目的在於:解決於導電性膜卷中鄰接之導電性膜之金屬層彼此壓接之問題。
(1)本發明之導電性膜卷之製造方法包括步驟A、步驟B、及步驟C。步驟A包括步驟A1、步驟A2、步驟A3、及步驟A4。於步驟A1中準備第一卷。第一卷係捲繞有膜基材者。於步驟A2中,一邊回捲第一卷一邊於膜基材之一面
積層第一透明導電體層。於步驟A3中,在第一透明導電體層上積層第一金屬層。然後,製造包含膜基材、第一透明導電體層及第一金屬層之第一積層體。於步驟A4中,捲繞第一積層體而製造第二卷。第二卷係捲繞有第一積層體者。步驟B包括步驟B1、及步驟B2。於步驟B1中,一邊回捲第二卷一邊於空氣中搬送第一積層體,而於第一金屬層之表面形成氧化被膜層。氧化被膜層包含第一金屬層之氧化物。然後,製造包含膜基材、第一透明導電體層、第一金屬層及氧化被膜層之第二積層體。於步驟B2中,捲繞第二積層體而製造第三卷。第三卷係捲繞有第二積層體者。步驟C包括步驟C1、步驟C2、及步驟C3。於步驟C1中,一邊回捲第三卷一邊於膜基材之另一面積層第二透明導電體層。於步驟C2中,在第二透明導電體層上積層第二金屬層。然後,製造包含膜基材、第一透明導電體層、第一金屬層、氧化被膜層、第二透明導電體層及第二金屬層之第三積層體。於步驟C3中,捲繞第三積層體而製造第四卷。第四卷係捲繞有第三積層體者。第四卷相當於導電性膜卷。
(2)於本發明之導電性膜卷之製造方法中,步驟B中之於空氣中搬送第一積層體之時間為3分鐘~20分鐘。
(3)於本發明之導電性膜卷之製造方法中,第一金屬層及第二金屬層為銅層。此時氧化被膜層包含氧化銅(I)。氧化銅(I)亦被稱為氧化亞銅,由Cu2O表示。
(4)於本發明之導電性膜卷之製造方法中,氧化被膜層
中之氧化銅(I)之含量為50重量%~100重量%。
(5)於本發明之導電性膜卷之製造方法中,形成第一透明導電體層之材料為氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化銦-氧化鋅複合氧化物中之任一者。形成第二透明導電體層之材料亦相同。
(6)於本發明之導電性膜卷之製造方法中,第一透明導電體層、第一金屬層第二透明導電體層及第二金屬層均係藉由濺鍍法而製造。
藉由本發明,可解決導電性膜卷之金屬層彼此壓接之問題。
本發明之導電性膜卷之製造方法包括步驟A、步驟B、及步驟C。於圖1中表示步驟A。步驟A包括步驟A1、步驟A2、步驟A3、及步驟A4。於步驟A1中,如圖1所示,準備由膜基材11捲繞而成之第一卷12。於步驟A2中,一邊回捲第一卷12一邊於膜基材11之一面積層自第一靶材13飛散之物質,而獲得第一透明導電體層14。繼而於步驟A3中,在第一透明導電體層14上積層自第二靶材15飛散之物質,而獲得第一金屬層16。然後,獲得包含膜基材11、第一透明導電體層14及第一金屬層16之第一積層體17。繼而於步驟A4中,捲繞第一積層體17而獲得第二卷18。第二卷18係捲繞有第一積層體17者。
於圖2中表示步驟B。步驟B包括步驟B1、及步驟B2。於步驟B1中,如圖2所示,一邊回捲第二卷18一邊於空氣中搬送第一積層體17,而於第一金屬層16之表面形成氧化被膜層19。氧化被膜層19包含第一金屬層16之氧化物。然後,獲得包含膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16及氧化被膜層19之第二積層體20。繼而於步驟B2中,捲繞第二積層體20而獲得第三卷21。第三卷21係捲繞有第二積層體20者。
於圖3中表示步驟C。步驟C包括步驟C1、步驟C2、及步驟C3。於步驟C1中,如圖3所示,一邊回捲第三卷21一邊於膜基材11之另一面上積層自第一靶材22飛散之物質,而獲得第二透明導電體層23。繼而於步驟C2中,於第二透明導電體層23上積層自第二靶材24飛散之物質,而獲得第二金屬層25。然後,獲得包含膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16、氧化被膜層19、第二透明導電體層23及第二金屬層25之第三積層體26。繼而於步驟C3中,捲繞第三積層體26而獲得第四卷27。第四卷27係捲繞有第三積層體26者。第四卷27相當於導電性膜卷。
藉由本發明之製造方法而製造之導電性膜卷(第四卷27)藉由氧化被膜層19之作用效果,使第一金屬層16與第二金屬層25不壓接。因此於捲繞第四卷27時,無需插入間隔紙(slip sheet)。第四卷27之第一金屬層16與第二金屬層25不壓接之理由推定為如下。不具有自由電子之氧化被膜層19插入鄰接之第一金屬層16與第二金屬層25之間,由此使第
一金屬層16與第二金屬層25不會金屬鍵結。因此使得第一金屬層16與第二金屬層25不會壓接。就氧化被膜層19而言,具有代表性地係氧化銅層。
本發明之製造方法若為包括步驟A、步驟B、及步驟C者,則於獲得本發明之效果之範圍內,亦可在各步驟之間、或步驟A之前或步驟C之後,包括其他步驟。
於步驟A中,較佳為使用圖1所示之濺鍍裝置28。於步驟A中,如圖1所示,一邊經由導輥29回捲由膜基材11捲繞而成之第一卷12,一邊將膜基材11捲裹於成膜卷30上。於捲裹在成膜卷30之膜基材11上,積層自包含透明導電體之第一靶材13飛散之透明導電體,而獲得第一透明導電體層14(步驟A2)。繼而於相同之腔室31內,將自包含金屬之第二靶材15飛散之金屬積層於第一透明導電體層14上,而獲得第一金屬層16(步驟A3)。經由導輥32捲繞所得之包含膜基材11、第一透明導電體層14及第一金屬層16之第一積層體17而獲得第二卷18(步驟A4)。第二卷18係捲繞有第一積層體17者。於圖4(a)中表示第一積層體17之示意性剖面圖。第一積層體17係於膜基材11上積層第一透明導電體層14及第一金屬層16而成者。
如圖1所示,於膜基材11積層第一透明導電體層14之製程(步驟A2)及於第一透明導電體層14積層第一金屬層16之製程(步驟A3)較佳為於一個腔室31內連續地進行。藉由於一個腔室31內連續地進行上述兩個製程,可提高膜基材11
與第一透明導電體層14之密接性。又可提高第一透明導電體層14與第一金屬層16之密接性。進而可減少混入至膜基材11與第一透明導電體層14之層間之異物。又可減少混入至第一透明導電體層14與第一金屬層16之層間之異物。第一透明導電體層14之積層及第一金屬層16之積層較佳為藉由濺鍍法而進行。但不限定於濺鍍法,亦可使用蒸鍍法或離子電鍍法。
圖1所示之濺鍍裝置28例如包括:腔室31(chamber),其係用以形成低壓環境(例;1×10-5 Pa~1 Pa);導輥29,其搬送自第一卷12回捲之膜基材11;及成膜卷30,其可控制溫度。進而濺鍍裝置28包括以與成膜卷30對向之方式配置、與直流電源(未圖示)連接之第一靶材13。又,於第一靶材13之下游側包括以與成膜卷30對向之方式配置且與直流電源(未圖示)連接之第二靶材15。進而濺鍍裝置28包括搬送第一積層體17之導輥32。
於濺鍍法中,例如使用圖1之濺鍍裝置28,於低壓氣體中對成膜卷30與第一靶材13之間施加直流電壓將低壓氣體電漿化,而使電漿中之陽離子與為負電極之第一靶材13碰撞。藉由陽離子之碰撞使自第一靶材13之表面飛散之原子或分子附著於膜基材11上。關於第二靶材15亦相同。
於圖1之濺鍍裝置28中,例如,使用包含氧化銦與氧化錫之煅燒體靶材作為第一靶材13,使用無氧銅(Oxygen-free Copper)靶材作為第二靶材15。於該情形時,可將包含氧化銦錫(ITO;Indium Tin Oxide)之第一透明導電體層
14與包含銅之第一金屬層16連續地積層於膜基材11上。
於步驟B中,較佳為使用如圖2所示之重捲裝置33。於步驟B中,如圖2所示,一邊經由導輥34回捲由第一積層體17捲繞而成之第二卷18,一邊於空氣中搬送上述第一積層體17(步驟B1)。藉由於空氣中搬送第一積層體17,而於第一金屬層16之表面形成氧化被膜層19。將形成氧化被膜層19之後之、包含膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16及氧化被膜層19之積層體稱為第二積層體20。經由導輥35捲繞第二積層體20而獲得第三卷21(步驟B2)。第三卷21係捲繞有第二積層體20者。於步驟B中在自第二卷18之回捲起至第三卷21之捲取為止之搬送中,藉由空氣中之氧之作用使第一金屬層16之表面自然氧化,而形成氧化被膜層19。於圖4(b)中表示第二積層體20之示意性剖面圖。第二積層體20係於膜基材11上積層第一透明導電體層14、第一金屬層16及氧化被膜層19而成者。
當第一金屬層16為銅層時,於步驟B1中使銅層之表面氧化,而形成氧化銅(I)。氧化銅(I)係由化學式Cu2O所表示之一價氧化銅。氧化被膜層19中之氧化銅(I)之含有率較佳為50重量%~100重量%,更佳為60重量%~100重量%。氧化被膜層19通常除了氧化銅(I)以外還包含銅(未被氧化之銅)、氧化銅(II)(氧化銅;CuO)、碳酸銅、氫氧化銅等。為了防止壓接,氧化被膜層19之厚度較佳為1 nm以上(例如1 nm~15 nm)。
於步驟B1中,自圖2所示之第二卷18起至第三卷21為止之搬送距離D(未圖示)較佳為10 m~150 m,更佳為20 m~100 m。圖2所示之第一積層體17之搬送速度V較佳為1 m/分鐘~50 m/分鐘,更佳為5 m/分鐘~20 m/分鐘。圖2所示之第一積層體17之搬送時間T係由搬送時間T(分鐘)=搬送距離D(m)/搬送速度V(m/分鐘)所表示。第一積層體17之搬送時間T較佳為3分鐘~20分鐘,更佳為5分鐘~15分鐘。若第一積層體17之搬送時間T未達3分鐘,則有無法於第一金屬層16之表面充分形成氧化被膜層19之虞。於該情形時,有壓接防止效果變得不充分之虞。若第一積層體17之搬送時間T超過20分鐘,則有步驟B之生產性下降之虞。於步驟B1中,當搬送第一積層體17時,室內之氣體環境為通常之空氣(大氣)即可,氣壓較佳為88,000 Pa~105,000 Pa,氣溫較佳為10℃~50℃,相對濕度較佳為15%RH~95%RH。若於上述條件之下實施步驟B,則可獲得防止壓接所需之充分之氧化被膜層19。
於步驟C中,較佳為使用圖3所示之濺鍍裝置36。於步驟C中,如圖3所示,一邊經由導輥37回捲由第二積層體20捲繞而成之第三卷21,一邊將膜基材11為外側將第二積層體20捲裹於成膜卷38上。於捲裹在成膜卷38上之膜基材11上,積層自包含透明導電體之第一靶材22飛散之透明導電體,而獲得第二透明導電體層23(步驟C1)。繼而於相同之腔室39內,將自包含金屬之第二靶材24飛散之金屬積層於
第二透明導電體層23上,而獲得第二金屬層25(步驟C2)。經由導輥40捲繞所得之包含膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16、氧化被膜層19、第二透明導電體層23及第二金屬層25之第三積層體26而獲得第四卷27(步驟C3)。第四卷27係捲繞有第三積層體26者。第四卷27相當於導電性膜卷。步驟C1之於膜基材11上積層第二透明導電體層23之製程條件與上述步驟A2之製程條件相同。又步驟C2之於第二透明導電體層23上積層第二金屬層25之製程條件與上述步驟A3之製程條件相同。於圖4(c)中表示第三積層體26之示意性剖面圖。第三積層體26係於膜基材11之一面積層第一透明導電體層14、第一金屬層16、氧化被膜層19,於另一面積層第二透明導電體層23及第二金屬層25而成者。
如圖4所示,膜基材11直接支持第一透明導電體層14及第二透明導電體層23。膜基材11之厚度例如為20μm~200μm。膜基材11之材料較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴或聚碳酸酯。膜基材11亦可於表面具備用以提高膜基材11與第一透明導電體層14之密接性之易接著層(未圖示)。又膜基材11亦可於表面具備用以提高膜基材11與第二透明導電體層23之密接性之易接著層(未圖示)。又膜基材11亦可於表面具備用以調整膜基材11之反射率之折射率調整層(index-matching layer;未圖示)。又膜基材11亦可於表面具備用以防止對膜基材11之表面造成損傷之硬塗層(未圖
示)。
如圖4所示,第一透明導電體層14形成於膜基材11之一面。第一透明導電體層14包含透明導電體。第二透明導電體層23形成於膜基材11之另一面。第二透明導電體層23包含透明導電體。作為透明導電體,可使用於可見光區域內透過率較高、每單位面積之表面電阻值較低之材料。可見光區域之透過率例如係最高透過率為80%以上。每單位面積之表面電阻值例如為500ohms per square以下。
形成第一透明導電體層14之材料較佳為氧化銦錫(ITO;Indium Tin Oxide)、氧化銦鋅或氧化銦-氧化鋅複合氧化物。形成第二透明導電體層23之材料亦相同。第一透明導電體層14之厚度較佳為15nm~80nm。第二透明導電體層23之厚度亦相同。
如圖4所示,第一金屬層16形成於第一透明導電體層14之表面。第一金屬層16之材質較佳為銅,但不限定於銅。第二金屬層25形成於第二透明導電體層23之表面。第二金屬層25之材質較佳為銅,但不限定於銅。第一金屬層16係用以在於例如觸控面板上使用導電性膜時,對第一金屬層16及第一透明導電體層14進行蝕刻加工而於觸控輸入區域之外緣部形成配線。第二金屬層25之用途亦相同。
第一金屬層16之厚度較佳為20nm~300nm,更佳為25nm~250nm。若第一金屬層16之厚度未達20nm,則有第
一金屬層16無法成為完整之膜之虞。又即便獲得第一金屬層16之完整之膜,亦有電阻過度變高之虞。若第一金屬層16之厚度超過300 nm,則有生產性下降之虞。藉由將第一金屬層16之厚度設定為上述範圍,可使所形成之配線之寬度較細。第二金屬層25之厚度亦相同。
如圖4所示,氧化被膜層19係由第一金屬層16之表面於空氣中自然氧化而形成。隨著氧化被膜層19之厚度變厚,第一金屬層16之厚度變薄。於第一金屬層16包含銅之情形時,於步驟B中當在空氣中進行搬送時銅之表面被自然氧化,而形成氧化銅(I)。氧化銅(I)係由化學式Cu2O所表示之一價氧化銅。氧化被膜層19中之氧化銅(I)之含有率較佳為50重量%~100重量%,更佳為60重量%~100重量%。若氧化被膜層19中之氧化銅(I)之含有率未達50重量%,則有無法充分獲得壓接防止效果之虞。氧化被膜層19通常除了氧化銅(I)以外還包含銅(未被氧化之銅)、氧化銅(II)(氧化銅;CuO)、碳酸銅、氫氧化銅等。氧化被膜層19之厚度較佳為1 nm以上(例如1 nm~15 nm)。若氧化被膜層19之厚度未達1 nm,則有氧化被膜層19無法完全地覆蓋第一金屬層16之表面之虞。於該情形時,有無法充分獲得壓接防止效果之虞。若氧化被膜層19之厚度超過15 nm,則有步驟B中之搬送時間變長而生產性下降之虞。
(步驟A)將包含膜基材11之第一卷12安裝於濺鍍裝置28(圖1)內(步驟A1)。膜基材11係厚度為100 μm、長度為1000 m之聚環烯烴膜(日本ZEON公司製造「ZEONOR」(註冊商標))。將濺鍍裝置28之腔室31之氣體環境設定成壓力為0.4 Pa之氬氣環境。使用包含氧化銦與氧化錫之煅燒體靶材作為第一靶材13,使用無氧銅(Oxygen-free Copper)靶材作為第二靶材15。一邊回捲第一卷12,一邊於膜基材11之一面積層第一透明導電體層14(步驟A2)。第一透明導電體層14係厚度為20 nm之氧化銦錫層。繼而於第一透明導電體層14上積層第一金屬層16(步驟A3)。第一金屬層16係厚度為50 nm之銅層。捲取所得之第一積層體17(膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16)而形成第二卷18(步驟A4)。
(步驟B)將第二卷18自濺鍍裝置28中取出,並安裝於重捲裝置33(圖2)上。一邊回捲第二卷18,一邊於空氣中搬送5分鐘(步驟B1)。此時搬送距離D為50 m,搬送速度V為10 m/分。此時,氣壓為102,700 Pa,氣溫為24℃,相對濕度為60%RH。藉由因空氣中之搬送所導致之自然氧化,而於第一金屬層16之表面,形成有包含氧化銅(I)之氧化被膜層19。氧化被膜層19之厚度為1.8 nm,氧化被膜層19中之氧化銅(I)之含量為80重量%。氧化被膜層19中之、氧化銅(I)以外之成分為未被氧化之銅、氧化銅(II)、氫氧化銅、碳酸銅。捲取所得之第二積層體20(膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16、氧化被膜層19)而形成第三卷
21(步驟B2)。
(步驟C)將包含第二積層體20之第三卷21安裝於圖3之濺鍍裝置36上。使用包含氧化銦與氧化錫之煅燒體靶材作為第一靶材22,使用無氧銅(Oxygen-free Copper)靶材作為第二靶材24。一邊回捲第三卷21,一邊於膜基材11之另一面積層第二透明導電體層23(步驟C1)。第二透明導電體層23係厚度為20 nm之氧化銦錫層。繼而於第二透明導電體層23上積層第二金屬層25(步驟C2)。第二金屬層25係厚度為50 nm之銅層。步驟C1之第二透明導電體層23之濺鍍條件與步驟A2相同。又步驟C2之第二金屬層25之濺鍍條件與步驟A3相同。捲取所得之第三積層體26(膜基材11、第一透明導電體層14、第一金屬層16、氧化被膜層19、第二透明導電體層23、第二金屬層25)而形成第四卷27(步驟C3)。
對所得之導電性膜卷(即第四卷27)之壓接進行評價。於所得之導電性膜卷(第四卷27)上未發生壓接,即便觀察所回捲之第三積層體26之表面,亦無法發現壓接所引起之傷痕。
除了未實施步驟B(一邊回捲第二卷一邊於空氣中進行搬送之步驟)以外,其他與實施例同樣地操作而製作導電性膜卷。於所得之導電性膜卷上發生有壓接,在導電性膜之回捲時,產生破壞壓接之剝離聲。又於透明導電體層之表面發現壓接所引起之多個傷痕。
使用X射線光電子光譜(X-ray Photoelectron Spectroscopy)分析裝置(PHI公司製造之「QuanteraSXM」),測定氧化被膜層19之厚度及氧化銅(I)之含量。
自導電性膜卷回捲導電性膜,而觀察導電性膜之表面,確認壓接之有無。於發生有壓接之情形時,在回捲時,會產生破壞壓接之剝離聲,且於透明導電體層之表面,產生壓接所引起之多個傷痕。
透明導電體層之厚度及金屬層之厚度係藉由透過型電子顯微鏡(藉由日立製作所製造之「H-7650」),進行剖面觀察而測定。膜基材之厚度係使用膜厚計(Peacock公司製造之數位度盤規DG-205)而測定。
藉由本發明之導電性膜卷之製造方法而獲得之導電性膜之用途並無制限。藉由本發明之導電性膜卷之製造方法而獲得之導電性膜可較佳地用於觸控面板,尤其是靜電容量方式觸控面板中。
11‧‧‧膜基材
12‧‧‧第一卷
13、22‧‧‧第一靶材
14‧‧‧第一透明導電體層
15、24‧‧‧第二靶材
16‧‧‧第一金屬層
17‧‧‧第一積層體
18‧‧‧第二卷
19‧‧‧氧化被膜層
20‧‧‧第二積層體
21‧‧‧第三卷
23‧‧‧第二透明導電體層
25‧‧‧第二金屬層
26‧‧‧第三積層體
27‧‧‧第四卷(導電性膜卷)
28、36‧‧‧濺鍍裝置
29、32、34、35、37、40‧‧‧導輥
30、38‧‧‧成膜卷
31、39‧‧‧腔室
33‧‧‧重捲裝置
A、B、C、A1、A2、A3、A4、B1、B2、C1、C2‧‧‧步驟
圖1係本發明之製造方法之步驟A之說明圖。
圖2係本發明之製造方法之步驟B之說明圖。
圖3係本發明之製造方法之步驟C之說明圖。
圖4(a)係第一積層體之示意性剖面圖,(b)係第二積層體
之示意性剖面圖,(c)係第三積層體之示意性剖面圖。
11‧‧‧膜基材
14‧‧‧第一透明導電體層
16‧‧‧第一金屬層
17‧‧‧第一積層體
18‧‧‧第二卷
19‧‧‧氧化被膜層
20‧‧‧第二積層體
21‧‧‧第三卷
33‧‧‧重捲裝置
34、35‧‧‧導輥
B、B1、B2‧‧‧步驟
Claims (6)
- 一種導電性膜卷之製造方法,其包括步驟A、步驟B、及步驟C;上述步驟A包括:步驟A1,其準備由膜基材捲繞而成之第一卷;步驟A2,其繼上述步驟A1後,一邊回捲上述第一卷,一邊於上述膜基材之一面積層第一透明導電體層;步驟A3,其繼上述步驟A2後,於上述第一透明導電體層上積層第一金屬層而製造第一積層體;及步驟A4,其繼上述步驟A3後,捲繞上述第一積層體而製造第二卷;上述步驟B包括:步驟B1,其一邊回捲上述第二卷一邊於空氣中搬送上述第一積層體,於上述第一金屬層之表面形成包含上述第一金屬層之氧化物之氧化被膜層,從而製造第二積層體;及步驟B2,其繼上述步驟B1後,捲繞上述第二積層體而製造第三卷;上述步驟C包括:步驟C1,其一邊回捲上述第三卷,一邊於上述膜基材之另一面積層第二透明導電體層;步驟C2,其繼上述步驟C1後,於上述第二透明導電體層上積層第二金屬層而製造第三積層體;及步驟C3,其繼上述步驟C2後,捲繞上述第三積層體而 製造第四卷。
- 如請求項1之導電性膜卷之製造方法,其中於上述步驟B中,在空氣中搬送上述第一積層體之時間為3分鐘~20分鐘。
- 如請求項1之導電性膜卷之製造方法,其中上述第一金屬層及上述第二金屬層為銅層,且上述氧化被膜層包含氧化銅(I)。
- 如請求項3之導電性膜卷之製造方法,其中上述氧化被膜層中之上述氧化銅(I)之含量為50重量%~100重量%。
- 如請求項1之導電性膜卷之製造方法,其中形成上述第一透明導電體層之材料及形成上述第二透明導電體層之材料為氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化銦-氧化鋅複合氧化物中之任一者。
- 如請求項1之導電性膜卷之製造方法,其中上述第一透明導電體層、上述第一金屬層、上述第二透明導電體層及上述第二金屬層均藉由濺鍍法而製造。
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