KR20200070966A - 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 캐리어 상에 실리콘 기판을 배치하고, 실리콘 기판 상에 글레이즈 층, 열 저항 층, 전극 패턴 층, 및 패시베이션 층을 순차적으로 배치하여 열 인쇄 헤드를 형성한다. 또한, 캐리어 상에 배치되는 실리콘 기판의 크기는 대형 열 인쇄 헤드 또는 일회성 대형 인쇄를 제공하도록 캐리어 상의 개구에 따라 변화될 수 있다.

Description

열 인쇄 헤드를 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING THERMAL PRINT HEAD}

본 발명은 일반적으로 열 인쇄 헤드, 그리고 특히 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

데칼코마니(decalcomania) 인쇄는 18세기부터 시작되었다. 1950년대에, 용어 "데칼(decal)"은 대략적으로 물 전사 인쇄를 의미한다. 1960년대에, 열 방출 전사 인쇄 기술이 개발되었다. 최근에, 다양한 전사 인쇄 방법이 출현하였다. 인쇄될 물체는 평면으로부터 곡면형 표면까지, 그리고 종이로부터 플라스틱 또는 금속과 같은 다양화된 재료까지 확장되고, 그에 따라 기술의 적용분야가 상당히 넓어지게 되었다. 인쇄될 상이한 물체의 물리적 및 전사 성질에 의해 유발되는 병목현상을 극복하기 위해, 다양한 데칼코마니 인쇄 형태가 개발된다.

구체적으로, 데칼코마니 인쇄는 대응 압력에 의해 인쇄될 물체로 중간 캐리어 상의 그래프 또는 텍스트를 전사하는 인쇄 방법이다. 압력의 소스에 따라 데칼코마니 인쇄는 열 데칼코마니 인쇄, 물 데칼코마니 인쇄, 공기 데칼코마니 인쇄, 실크-스크린 데칼코마니 인쇄 및 저온 데칼코마니 인쇄로 분류될 수 있다.

열 데칼코마니 인쇄는 열 데칼코마니 잉크를 사용하여 종이 또는 데칼코마니 필름과 같은 기능성 중간 캐리어 상에 그래프 또는 텍스트를 인쇄하는 것을 말한다. 이어서, 중간 캐리어는 대응 데칼코마니 장비를 사용함으로써 몇 분 내에 특정 온도(보통 180~230℃)까지 가열되어 상이한 재료로 캐리어 상의 그래프 또는 텍스트를 전사한다.

일반적으로, 열 데칼코마니 원리를 채택한 프린터는 주로 열 인쇄 헤드(thermal print head)(TPH) 모듈을 사용하여 컬러 리본을 가열하고 그 상의 염료를 증발시켜 종이 또는 플라스틱과 같은 캐리어로 전사한다. 가열 시간 또는 온도에 따라, 연속적인 컬러 그레이드가 형성된다. TPH 모듈은 세라믹 기판, 인쇄 회로 기판, 밀봉 접착제 층, 집적 회로, 및 리드를 포함한다.

그럼에도 불구하고, TPH 모듈의 기판이 세라믹 재료이기 때문에, 기판 파손이 대형 TPH 모듈을 제조하는 동안에 일어난다. 결국, 현재의 상업적인 TPH 모듈의 최대 크기는 단지 약 2 내지 8 인치(작은 크기로서 지칭됨)이다. 더 큰 크기를 갖는 TPH 모듈을 제공하는 것이 가능하지 않고, 그에 따라, 또한, 일회성 대형 인쇄가 가능하지 않게 한다.

대형 TPH 모듈을 제조하는 문제를 해결하기 위해, 업계에서 다수의 세라믹 기판이 접합되어 조립된다. 우선, 다수의 세라믹 기판이 인쇄 회로 기판, 밀봉 접착제 층, 집적 회로, 및 리드에 부착된다. 이어서, 세라믹 기판이 긴-크기의 TPH 모듈의 열 소산 판에 부착된다. 이러한 방법을 사용함으로써, 유효 인쇄 길이가 증가되지만, 접합 정밀도는 열악하다. 세라믹 기판들 사이의 접합 간극 및 높이 차이가 여전히 열 데칼코마니 인쇄의 품질에 영향을 미친다.

따라서, 열 데칼코마니 인쇄의 품질에 영향을 미치지 않으면서 대형 TPH 모듈 또는 일회성 대형 인쇄를 제공하는 방법이 이러한 분야에서 해결되어야 하는 문제가 되었다.

본 발명의 목적은 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 대형 열 인쇄 헤드는, 캐리어 내에 실리콘 기판을 정렬 배치하고, 글레이즈 층(glaze layer), 열 저항 층, 전극 패턴 층, 및 패시베이션 층(passivation layer)을 순차적으로 형성하고, 제어 모듈에 전기적으로 연결함으로써 형성된다.

위의 목적 및 효과를 성취하기 위해, 본 발명은 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법을 개시하고, 접착제를 사용하여 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판을 접착함으로써 캐리어를 형성하는 단계로서, 열 인쇄 헤드의 크기에 따라 제2 유리 기판을 절단함으로써 개구를 형성하고, 캐리어는 정렬 마크를 포함하는, 단계; 정렬 마크에 따라 캐리어의 개구 내에 실리콘 기판을 배치하는 단계; 정렬 마크에 따라 실리콘 기판 상에 글레이즈 층을 배치하는 단계; 정렬 마크에 따라 글레이즈 층 상에 열 저항 층을 배치하는 단계; 정렬 마크에 따라 열 저항 층 상에 전극 패턴 층을 배치하는 단계; 정렬 마크에 따라 전극 패턴 층 상에 패시베이션 층을 배치하는 단계; 및 정렬 마크에 따라 전극 패턴 층에 제어 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 실리콘 기판은 단결정 실리콘 기판 또는 폴리실리콘 기판이다.

본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 실리콘 기판의 직경은 2 인치보다 크다.

본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 실리콘 기판 상에 글레이즈 층을 배치하는 단계는, 실리콘 기판의 표면 상에 주 글레이즈 층을 형성하는 단계; 및 실리콘 기판과 대면하지 않는 주 글레이즈 층의 표면 상에 간격을 두고 이격되는 복수의 글레이즈 바(glaze bar)를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 글레이즈 층 상에 열 저항 층을 배치하는 단계는 복수의 글레이즈 바 상에 열 저항 층을 배치하고 복수의 글레이즈 바에 대응하는 복수의 돌출부(bulge)를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 열 저항 층 상에 전극 패턴 층을 배치하는 단계는, 글레이즈 층과 대면하지 않는 열 저항 층의 표면 상에 전도성 금속 층을 형성하는 단계; 및 각각, 복수의 글레이즈 바에 대응하는 복수의 돌출부를 노출시키도록 복수의 글레이즈 바 상의 전도성 금속 층을 식각하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 전극 패턴 층 상에 패시베이션 층을 배치하는 단계는 브리치(breach)를 형성하고 전극 패턴 층을 노출시키도록 패시베이션 층을 부분적으로 식각하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법의 일 실시예에 따르면, 전극 패턴 층에 제어 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 단계는 브리치를 통해 전극 패턴 층에 제어 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 단계를 추가로 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어의 구조 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 개략도.

본 발명의 구조 및 특징 그리고 또한 효과가 추가로 이해 및 인식되게 하기 위해, 본 발명의 상세한 설명은 실시예 및 첨부 도면과 함께 다음과 같이 제공된다.

종래 기술에 따르면, 대형 열 인쇄 헤드 모듈 또는 일회성 대형 인쇄가 이용가능하지 않다. 접합 기판에 의한 열 데칼코마니 인쇄 품질은 여전히 열악하다. 그에 따라, 본 발명은 종래 기술에 따른 문제를 해결하는 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법을 제공한다.

다음에, 본 발명에 따른 열 인쇄 헤드의 성질, 구조, 및 그것을 제조하는 방법이 추가로 설명될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흐름도를 도시하는, 도 1을 참조하기로 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법은,

S1: 접착제를 사용하여 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판을 접착함으로써 캐리어를 형성하는 단계로서, 열 인쇄 헤드의 크기에 따라 제2 유리 기판을 절단함으로써 개구를 형성하고, 캐리어는 정렬 마크를 포함하는, 단계;

S2: 정렬 마크에 따라 캐리어의 개구 내에 실리콘 기판을 배치하는 단계;

S3: 정렬 마크에 따라 실리콘 기판 상에 글레이즈 층을 배치하는 단계;

S4: 정렬 마크에 따라 글레이즈 층 상에 열 저항 층을 배치하는 단계;

S5: 정렬 마크에 따라 열 저항 층 상에 전극 패턴 층을 배치하는 단계;

S6: 정렬 마크에 따라 전극 패턴 층 상에 패시베이션 층을 배치하는 단계;

S7: 정렬 마크에 따라 전극 패턴 층에 제어 회로 모듈을 연결하는 단계

를 포함한다.

단계 S1에 예시된 바와 같이, 접착제(12)를 사용하여 제1 유리 기판(11) 및 제2 유리 기판(13)을 접착함으로써 캐리어(1)를 형성하고; 열 인쇄 헤드의 크기에 따라 제2 유리 기판(13)을 절단함으로써 개구(131)를 형성하고; 캐리어(1)는 정렬 마크(132)를 포함한다. 열 인쇄 헤드의 크기에 따라, 개구(131)는 원형 또는 정사각형일 수 있지만, 그것으로 제한되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 개구는 실리콘 웨이퍼의 형상에 대응하여, 원형이다. 또한, 캐리어(1)의 두께는 바람직하게는 1.8±0.05 ㎜이지만, 그것으로 제한되지 않는다. 접착제(12)를 사용하여 접착하는 온도는 바람직하게는 300℃이지만, 그것으로 제한되지 않는다. 반응 시간은 바람직하게는 30 분이지만, 그것으로 제한되지 않는다.

제1 유리 기판(11) 및 제2 유리 기판(13)의 바람직한 크기는 720 ㎜의 길이 그리고 610 ㎜의 폭이다. 정렬 마크(132)의 바람직한 마킹 범위는 15±0.01 ㎜의 길이 그리고 5±0.01 ㎜의 폭이다.

다음에, 단계 S2에 예시된 바와 같이, 정렬 마크에 따라 캐리어(1)의 개구(131) 내에 실리콘 기판(2)을 배치하고, 여기서 실리콘 기판(2)은 단결정 실리콘 기판 또는 폴리실리콘 기판이고, 실리콘 기판(2)의 직경은 2 인치보다 크다. 또한, 실리콘 기판(2)이 개구(131) 내에 배치된 후에, 실리콘 기판(2)의 높이는 제2 유리 기판(13)의 높이보다 크다.

이어서, 단계 S3에 예시된 바와 같이, 정렬 마크(132)에 따라 실리콘 기판(2) 상에 글레이즈 층(3)을 배치한다. 단계 S3은,

S31: 실리콘 기판의 표면 상에 주 글레이즈 층을 형성하는 단계; 및

S32: 실리콘 기판과 대면하지 않는 주 글레이즈 층의 표면 상에 간격을 두고 이격되는 복수의 글레이즈 바를 형성하는 단계

를 추가로 포함한다.

단계 S31에 예시된 바와 같이, 스크린 인쇄 기술을 채택하여 실리콘 기판(2)의 하나의 표면 상에, 주 글레이즈 층(31)이 될, 글레이즈 펄프 층을 균일하게 코팅하고 높은 온도(1000~1200℃)에서 소결 및 응고시킨다. 그에 의해, 주 글레이즈 층(31)은 열을 보존하는 데 사용될 수 있고, 그에 따라 열이 쉽게 소산되지 않게 한다. 다음에, 단계 S32에 예시된 바와 같이, 스크린 인쇄 기술을 채택하여 실리콘 기판(2)과 대면하지 않는 주 글레이즈 층(31)의 표면 상에 복수의 글레이즈 바(32)를 균일하게 코팅한다. 복수의 글레이즈 바(32)는 주 글레이즈 층(31) 상에 간격을 두고 이격된다. 또한, 복수의 글레이즈 바(32)는 직선형이고 주 글레이즈 층(31) 상에 연속적으로 형성된다.

또한, 단계 S4에 예시된 바와 같이, 정렬 마크(132)에 따라 글레이즈 층(3) 상에 열 저항 층(4)을 배치한다. 단계 S4는,

S41: 글레이즈 바 상에 열 저항 층을 배치하고 글레이즈 바에 대응하는 돌출부를 형성하는 단계

를 추가로 포함한다.

단계 S41에 예시된 바와 같이, 주 글레이즈 층(31) 그리고 복수의 글레이즈 바(32) 상에 열 저항 층(4)을 배치하고, 복수의 글레이즈 바(32) 상에 그리고 그것에 대응하는 복수의 돌출부(41)를 형성한다.

이어서, 단계 S5에 예시된 바와 같이, 정렬 마크(132)에 따라 열 저항 층(4) 상에 전극 패턴 층(5)을 배치한다. 단계 S5는,

S51: 글레이즈 층과 대면하지 않는 열 저항 층의 표면 상에 전도성 금속 층을 형성하는 단계; 및

S52: 각각, 글레이즈 바 상의 전도성 금속 층을 식각하여 글레이즈 바에 대응하는 돌출부를 노출시키는 단계

를 추가로 포함한다.

단계 S51에 예시된 바와 같이, 글레이즈 층(3)과 대면하지 않는 열 저항 층(4)의 표면 상에, 알루미늄, 구리, 은, 또는 금과 같은, 전도성 금속 층(51)을 형성한다. 다음에, 단계 S52에 예시된 바와 같이, 전도성 금속 층(51)을 형성한 후에, 각각, 복수의 글레이즈 바(32) 상의 전도성 금속 층(51)을 식각하여 식각 개구(52)를 형성하고 복수의 글레이즈 바(32)에 대응하는 복수의 돌출부(41)를 노출시킨다.

또한, 단계 S6에 예시된 바와 같이, 정렬 마크(132)에 따라 전극 패턴 층(5) 상에 패시베이션 층(6)을 배치한다. 단계 S6은,

S61: 패시베이션 층을 부분적으로 식각하여 브리치를 형성하고 전극 패턴 층을 노출시키는 단계

를 추가로 포함한다.

단계 S61에 예시된 바와 같이, 전극 패턴 층(5) 상에 패시베이션 층(6)을 배치하고, 여기서 패시베이션 층(6)의 일부가 전극 패턴 층(5)을 덮고, 패시베이션 층(6)의 다른 부분은 식각 개구(52) 내로 진입하여 열 저항 층(4)의 복수의 돌출부(41)를 덮고 열 저항 층(4)에 밀접한다. 다음에, 패시베이션 층(6)을 형성한 후에, 패시베이션 층(6)을 부분적으로 식각하여 브리치(61)를 형성하고 전극 패턴 층(5)을 노출시킨다.

마지막으로, 단계 S7에 예시된 바와 같이, 정렬 마크(132)에 따라 전극 패턴 층(5)에 제어 회로 모듈(7)을 연결한다. 바람직한 실시예에 따르면, 제어 회로 모듈(7)은 칩-온-필름(chip-on-film)(COF) 패키지 구조체, 동작 칩, 및 회로 기판(인쇄 회로 기판 또는 가요성 회로 기판)의 조합이다.

또한, 본 실시예에 따르면, 열 소산 구조체가 실리콘 기판(2) 아래에 추가로 배치된다. 그에 의해, 열 인쇄 헤드가 사용되지 않을 때에, 열이 효과적으로 소산될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어의 구조 개략도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리어(1)는 접착제(12)를 사용하여 접착되는, 제1 유리 기판(11) 및 제2 유리 기판(13)을 포함한다. 또한, 제2 유리 기판(13)은 열 인쇄 헤드의 크기에 따라 절단되어 개구(131)를 형성한다. 후속적인 제조 방법을 더 정밀하게 하기 위해, 캐리어(1)는 정렬 마크(132)를 포함한다. 캐리어(1)에 의해, 캐리어(1) 상의 개구(131)의 형상은 대형 열 인쇄 헤드 또는 일회성 대형 인쇄와 같은, 고객의 요구에 따라 변화될 수 있다.

마지막으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 개략도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 열 인쇄 헤드는 캐리어(1) 상의 실리콘 기판(2)으로부터 순차적으로 성장된다. 열 인쇄 헤드는 실리콘 기판(2), 글레이즈 층(3), 열 저항 층(4), 전극 패턴 층(5), 패시베이션 층(6), 및 제어 회로 모듈(7)을 순차적으로 포함한다.

스크린 인쇄 기술을 채택하여 실리콘 기판(2)의 하나의 표면 상에, 후속적으로 주 글레이즈 층(31)이 될, 글레이즈 펄프 층을 균일하게 코팅하고 높은 온도(1000~1200℃)에서 글레이즈 펄프를 소결 및 응고시킨다. 스크린 인쇄 기술을 채택하여 실리콘 기판(2)과 대면하지 않는 주 글레이즈 층(31)의 표면 상에 복수의 글레이즈 바(32)를 균일하게 코팅한다. 다음에, 주 글레이즈 층(31) 그리고 복수의 글레이즈 바(32) 상에 열 저항 층(4)을 배치하고, 복수의 글레이즈 바(32) 상에 그리고 그것에 대응하는 복수의 돌출부(41)를 형성한다.

또한, 글레이즈 층(3)과 대면하지 않는 열 저항 층(4)의 표면 상에, 알루미늄, 구리, 은, 또는 금과 같은, 전도성 금속 층(51)을 형성한다. 전도성 금속 층(51)을 형성한 후에, 각각, 식각 개구(52)를 형성하기 위해 복수의 글레이즈 바(32) 상의 전도성 금속 층(51)을 식각하여 복수의 글레이즈 바(32)에 대응하는 복수의 돌출부(41)를 노출시킨다. 이어서, 전극 패턴 층(5) 상에 패시베이션 층(6)을 배치하고, 여기서 패시베이션 층(6)의 일부가 전극 패턴 층(5)을 덮고, 패시베이션 층(6)의 다른 부분은 식각 개구(52) 내로 진입하여 열 저항 층(4)의 복수의 돌출부(41)를 덮고 열 저항 층(4)에 밀접한다. 다음에, 패시베이션 층(6)을 형성한 후에, 패시베이션 층(6)을 부분적으로 식각하여 브리치(61)를 형성하고 전극 패턴 층(5)을 노출시킨다.

마지막으로, 정렬 마크(132)에 따라, 브리치(61)를 통해 전극 패턴 층(5)에 제어 회로 모듈(7)을 전기적으로 연결한다. 또한, 실리콘 기판(2)은 단결정 실리콘 기판 또는 폴리실리콘 기판이다. 복수의 글레이즈 바(32) 사이의 간격은 0.5~2 ㎝이지만, 그것으로 제한되지 않는다.

따라서, 본 발명은 그 신규성, 진보성, 및 유용성으로 인해 법적 요건을 따른다. 그러나, 위의 상세한 설명은 단지 본 발명의 실시예이고, 본 발명의 범주 및 범위를 제한하는 데 사용되지 않는다. 본 발명의 청구범위에 기재된 형상, 구조, 특징, 또는 사상에 따라 수행되는 그러한 동등한 변화 또는 변형은 본 발명의 첨부된 청구범위에 포함된다.

Claims (8)

1. 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법이며,
   접착제를 사용하여 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판을 접착함으로써 캐리어를 형성하고, 열 인쇄 헤드의 크기에 따라 상기 제2 유리 기판을 절단함으로써 개구를 형성하는 단계로서, 상기 캐리어는 정렬 마크를 포함하는, 단계;
   상기 정렬 마크에 따라 상기 캐리어의 상기 개구 내에 실리콘 기판을 배치하는 단계;
   상기 정렬 마크에 따라 상기 실리콘 기판 상에 글레이즈 층을 배치하는 단계;
   상기 정렬 마크에 따라 상기 글레이즈 층 상에 열 저항 층을 배치하는 단계;
   상기 정렬 마크에 따라 상기 열 저항 층 상에 전극 패턴 층을 배치하는 단계;
   상기 정렬 마크에 따라 상기 전극 패턴 층 상에 패시베이션 층을 배치하는 단계; 및
   상기 정렬 마크에 따라 상기 전극 패턴 층에 제어 회로 모듈을 연결하는 단계
   를 포함하는, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 기판은 단결정 실리콘 기판 또는 폴리실리콘 기판인, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 기판의 직경은 2 인치보다 큰, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 기판 상에 글레이즈 층을 배치하는 상기 단계는,
   상기 실리콘 기판의 표면 상에 주 글레이즈 층을 형성하는 단계; 및
   상기 실리콘 기판과 대면하지 않는 상기 주 글레이즈 층의 표면 상에 간격을 두고 이격되는 복수의 글레이즈 바를 형성하는 단계
   를 추가로 포함하는, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 글레이즈 층 상에 열 저항 층을 배치하는 상기 단계는 상기 복수의 글레이즈 바 상에 상기 열 저항 층을 배치하고 상기 복수의 글레이즈 바에 대응하는 복수의 돌출부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 열 저항 층 상에 전극 패턴 층을 배치하는 상기 단계는,
   상기 글레이즈 층과 대면하지 않는 상기 열 저항 층의 표면 상에 전도성 금속 층을 형성하는 단계; 및
   각각, 상기 복수의 글레이즈 바에 대응하는 상기 복수의 돌출부를 노출시키도록 상기 복수의 글레이즈 바 상의 상기 전도성 금속 층을 식각하는, 단계
   를 추가로 포함하는, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 전극 패턴 층 상에 패시베이션 층을 배치하는 상기 단계는 브리치를 형성하고 상기 전극 패턴 층을 노출시키도록 상기 패시베이션 층을 부분적으로 식각하는 단계를 추가로 포함하는, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 전극 패턴 층에 제어 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 상기 단계는 상기 브리치를 통해 상기 전극 패턴 층에 상기 제어 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 단계를 추가로 포함하는, 열 인쇄 헤드를 제조하는 방법.

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