CN100416360C - 液晶显示器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造液晶显示器件的方法，以简化生产工艺并降低成本。该方法包括：在第一和第二基板之一上同时形成液晶层并散布衬垫料，向第一和第二基板之一的***施加密封剂，通过将第一基板保持在下工作台处、将第二基板保持在上工作台处并且将基板容纳器放置于第二基板下方而对准该第一基板和第二基板，并将第一和第二基板粘结在一起。

Description

液晶显示器件的制造方法

本申请要求享有2004年6月16日在韩国递交的申请号为2004-44424的申请的权益，在此引用其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于制造液晶显示器件的方法，尤其涉及一种可以简化生产工艺并降低生产成本的液晶显示器件的制造方法。

背景技术

由于具有诸如低驱动电压、低功耗、全色彩实现、重量轻且结构紧凑等特点，液晶显示器件的应用领域遍及手表、计算器、PC显示器、笔记本电脑、电视、航空监视器、PDA以及便携式电话。

在液晶显示器件中，具有用于显示图像的液晶面板，和用于驱动液晶面板的电路单元。

该液晶面板包括：具有薄膜晶体管阵列形成于其上的第一基板、具有滤色片阵列形成于其上的第二基板以及位于两基板之间的液晶层。

在具有薄膜晶体管形成于其上的第一基板上，具有以规则的间隔沿一个方向排列的多条栅线，多条垂直于栅线排列以限定像素区的数据线，多个在像素区用于显示图像的像素电极，以及多个位于栅线和数据线交叉处的各像素区域部分的薄膜晶体管(TFT)，该TFT响应栅线的驱动信号导通/截止以将来自数据线的图像信号传输到像素电极。

在具有滤色片阵列形成于其上的第二基板上，具有用于遮蔽入射到像素区以外部分光的黑矩阵层，与像素区相对用于实现色彩的R、G、B滤色片层，以及位于包括滤色片层的整个表面上的公共电极。该公共电极形成于IPS(共平面开关)模式的液晶显示器件的第一基板上。

第一基板和第二基板以一定间隔粘结在一起，在第一基板和第二基板之间形成液晶层。

液晶注入方法和液晶分配方法可以用于形成液晶层。根据上述应用注入还是分配方法，液晶制造工艺也会具有某种程度的区别。

图1所示为现有技术液晶显示器件的分解透视图。

在图1中，现有技术的液晶显示器件包括以预定间隙粘结在一起的下基板1和上基板2，以及在下基板1和上基板2之间注入的液晶层3。

在下基板1上，具有多条以规则间隔沿一个方向排列的栅线4，和多条以规则间隔垂直于栅线4排列以限定像素区P的数据线5，多个位于栅线4和数据线5交叉处的像素区P的像素电极，以及多个位于栅线和数据线交叉处的各像素区部分的薄膜晶体管T。

在上基板上，具有用于遮蔽入射到像素区以外部分光的黑矩阵层7，用于显示颜色的R、G、B滤色片层8，以及用于实现图像的公共电极9。

薄膜晶体管T包括：从栅线4延伸出的栅极、在整个表面上形成的栅绝缘膜(未示出)、位于栅极上方的栅绝缘膜上的有源层、从数据线5延伸出的源极，以及与源极相对的漏极。

像素电极6由诸如氧化铟锡(ITO)的具有比较好透光率的透明导电金属形成。

随着响应来自薄膜晶体管T的信号对像素电极6上的液晶层3取向以调整通过液晶层3的透光量，使得上述液晶显示器件显示图像。

图2所示为通过应用液晶注入方法制造液晶显示器件的现有技术方法步骤流程图。

在图2中，在第一基板上形成TFT阵列(未示出)(1S)，并在第二基板上形成C/F阵列(未示出)(5S)。

然后，在各第一基板和第二基板上形成定向膜以取向液晶，并研磨该定向膜(2S和6S)，清洗该第一基板和第二基板(3S和7S)。

然后，在第一基板上分布用于维持液晶面板盒间隙的衬垫料(4S)，并且在第二基板的***涂覆用于将公共线连接到公共电极的银，涂覆用于粘结第一基板和第二基板的密封剂。

在粘结装置(未示出)中放置第一基板和第二基板并将其粘结在一起(9S)。

然后，将已粘结的第一基板和第二基板装入固化炉(未示出)中以固化该密封剂(10S)。

完成固化步骤后，对粘结的第一基板和第二基板进行划线，并切割为单元液晶面板(11S)，在真空室中通过单元液晶面板在第一基板和第二基板的间隔处填入液晶，然后密封液晶注入孔(12S)。

即，在向液晶注入孔放入液晶流体中时，在通过密封剂粘结的两基板之间维持真空状态，通过渗透现象在两基板之间填入液晶。在完成液晶注入时，通过密封剂密封液晶注入孔。

然后，检查并输送该液晶面板(13S)。

然而，由于将液晶注入孔放入液晶流体中并且在两基板之间维持真空状态，现有技术液晶注入方法需要较长时间注入液晶，这会影响生产率。而且，在制造大尺寸液晶面板时，通过液晶注入方法注入的液晶易于在液晶面板中产生不完全注入，从而产生有缺陷的液晶面板。

因此，大多数用于便携式手机和PDA的液晶面板通过液晶注入方法制造，而大尺寸液晶面板通过液晶分配方法制造。

以下将说明现有技术通过应用液晶分配方法制造液晶显示器件的方法。

图3所示为现有技术通过应用液晶分配方法制造液晶显示器件的方法流程图。

在图3中，在第一基板上形成TFT阵列(21S)，在第二基板上形成C/F阵列(25S)。

在该实例中，在形成C/F阵列的过程中在第二基板上形成多个柱状衬垫料以维持盒间隙。这些柱状衬垫料形成在C/F阵列基板的预定位置。

在各第一基板和第二基板上形成用于取向液晶的定向膜，并对定向膜分别进行研磨(22S和26S)和清洗(23S和27S)。

然后，在第一基板上分配适量的液晶(24S)。在该实例中，在各液晶面板区域的中心部分滴下液晶，并且注意要直到密封剂完全固化以维持盒间隙后才使液晶与密封剂接触。

然后，在第二基板的各液晶面板区域***上分配密封剂和银点(28S)。在该实例中，密封剂分别在各液晶面板区域被单独构图。

因此已形成的第一基板和第二基板放置于真空粘结室(未示出)中并粘结在一起(29S)。

即，在真空粘结室的上工作台定位第二基板以后，翻转第二基板使得密封剂朝下，具有液晶分配于其上的第一基板位于下工作台。然后，通过维持在真空状态的真空粘结室将第一基板和第二基板粘结在一起。

然后将已粘结的第一和第二基板从真空粘结室输送到UV固化炉(未示出)，并且UV光束直射其上以固化密封剂(30S)。

即，为了使UV光束仅直射涂覆密封剂于其上的部分，通过使用具有形成于基板其余处的光遮蔽层的掩膜使UV光束直射于密封剂上，以通过UV光束固化该密封剂。

然后UV固化后的基板装入热固化炉上以通过加热固化密封剂(31S)。在各液晶面板上的液晶开始扩散。

在完成UV光束照射和热固化步骤后，将第一和第二基板切割为单元液晶面板(32S)，对单元液晶面板进行抛光(33S)、检查并输送(34S和35S)。

通过应用液晶分配方法制造液晶显示器件可以大大减少用于注入液晶所需的时间周期，改善生产率并避免在制造大尺寸液晶显示器件情况下不完全注入液晶所导致的缺陷发生。

然而，现有技术中用于制造液晶显示器件的方法存在以下问题。

在第二基板上形成柱状衬垫料的步骤与在第一基板上分配液晶的步骤分离，使得整个制造工艺复杂化。

其次，通过在整个基板表面沉积光敏材料形成柱状衬垫料，并曝光、显影该光敏材料以选择性去除光敏材料。从而，增加成本并使工艺复杂化。

发明内容

因此本发明提出一种用于制造液晶显示器件的方法，该方法可以克服由于现有技术中的局限和缺点产生的一个和多个问题。

本发明的优点在于提供一种用于制造液晶显示器件的方法，其中同时形成衬垫料和液晶层以简化制造工艺并降低成本。

以下将说明本发明的附加特征和优点，其中的一部分可以通过下面的描述使本领域普通技术人员感觉显而易见，或是通过对实践本发明了解到。采用说明书及其权利要求书和附图中具体描述的结构可以实现并达到本发明的优点。

为了按照本发明的目的实现上述和其它优点，以下将作具体和广义的说明，一种用于制造液晶显示器件的方法包括：在第一和第二基板之一上同时形成液晶层井散布衬垫料，向第一和第二基板之一的***施加密封剂，通过将第一基板保持在下工作台处、将第二基板保持在上工作台处并且将基板容纳器放置于第二基板下方而对准该第一基板和第二基板，并将第一和第二基板粘结在一起。

在第一基板上同时形成液晶层并散布衬垫料的步骤包括：以预定的比例混合液晶层和散布衬垫料，并在第一基板上分配其混合物。

按照本发明的另一方面，一种用于制造液晶显示器件的方法包括：在第一基板上形成并研磨第一定向膜，在第二基板上形成并研磨第二定向膜，清洗第一和第二基板，在第一基板上同时形成液晶层并散布衬垫料，在第二基板上施加银点和密封剂，通过将第一基板保持在下工作台处、将第二基板保持在上工作台处并且将基板容纳器放置于第二基板下方而对准该第一基板和第二基板，粘结第一和第二基板，固化第一和第二基板之间的密封剂，将粘结的第一和第二基板切割为单元面板，并抛光和检测各单元面板。

可以理解，本发明上述的概括说明和下面的详细描述均为示例性的和解释性的，旨在进一步解释所要求保护的发明。

附图说明

所包括用于对本发明提供进一步解释并引入构成本申请一部分的附图表示本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明的原理，在附图中：

图1所示为现有技术液晶显示器件的分解透视图；

图2所示为通过应用液晶注入方法制造液晶显示器件的现有技术方法步骤流程图；

图3所示为现有技术通过应用液晶分配方法制造液晶显示器件的方法流程图；

图4所示为根据本发明实施方式用于制造液晶显示器件的方法流程图。

具体实施方式

以下将参照附图中所示的实施例详细说明本发明的具体实施方式。尽可能的，在整个附图中将使用相同的参考标记表示相同或相似的部件。

图4所示为根据本发明实施方式用于制造液晶显示器件的方法流程图。

在图4中，在第一基板上形成TFT阵列(未示出)(101S)，并在第二基板上形成C/F阵列(未示出)(105S)。在该实例中，在第二基板上未形成柱状衬垫料。

在第一基板上，具有多条以规则间隔沿一个方向排列的栅线，多条以规则间隔垂直于栅线排列的数据线，和多个薄膜晶体管，位于由栅线和数据线限定的像素区的矩阵处的像素电极。

在第二基板上，具有用于遮蔽入射到像素区以外部分光的黑矩阵层，滤色片层，和公共电极。

如果液晶显示器件为IPS模式，在第一基板上形成像素电极和公共电极，并在第二基板上形成涂覆层而不是公共电极。

然后，应用分别选择第一基板和第二基板的机械手程序分别选择第一基板和第二基板。

然后，在各第一基板和第二基板上形成用于取向液晶的定向膜，并对该定向膜研磨(102S和106S)，并清洗第一基板和第二基板(103S和107S)。

以一定的顺序进行定向膜形成和研磨工序：清洗、涂覆定向膜、印刷定向膜、烘烤定向膜、检查定向膜并研磨。

然后，同时形成液晶层并散布衬垫料(104S)。即，以预定比例混合衬垫料和液晶层以形成其混合物，通过分配器件分配该混合物以同时形成液晶层并散布衬垫料。

然后，在第二基板的各液晶面板***施加密封剂和银点(108S)。在该实例中，在各液晶面板区域对密封剂进行独立构图。

将按照上述方式形成的第一和第二基板放置于真空粘结室中，向其施加一定的压力，将两基板粘结在一起(109S)。

以下将更详细的说明前述的粘结工艺。

本发明的粘结工艺包括：在真空粘结室中载入两基板，对准两基板，粘结两基板，从真空粘结室中卸下已粘结的两基板。

在加载基板前，可以通过USC(超声波清洗器)清洁施加密封剂于其上的第二基板，以去除制造过程中形成的颗粒。即，由于没有在第二基板上分配液晶，而只有密封剂和银点，因此是可以清洗的。

在加载过程中，在真空粘结室的上工作台通过真空保持有密封剂施加其上的第二基板，将其有密封剂的一侧朝下，在下工作台通过真空保持形成有液晶层以及散布有衬垫料的第一基板。例如，真空粘结室可以处于大气压力。

更详细的，机械手保持并将施加密封剂的第二基板放入真空粘结室，其具有密封剂的一侧朝下。在该状态，真空粘结室的上工作台向下移动并通过真空保持该第二基板，并向回移动。除了真空，还可以使用静电。

然后，机械手从真空粘结室出来，并将形成有液晶层和散布有衬垫料的第一基板放置在真空粘结室的下工作台上。

尽管在该实施方式中说明了在具有薄膜晶体管阵列形成于其上的第一基板上形成液晶层并且散布衬垫料，并在具有滤色片阵列形成于其上的第二基板上施加密封剂，但是也可以在第一基板上施加密封剂，并且在两个基板中的任一基板均可以形成液晶层并散布衬垫料。然而，在任何情况下，都需要将具有液晶层分配于其上的基板放置于下工作台，而另一基板放置于上工作台。

然后，依照如下方法，将基板容纳器放到保持在上工作台的第二基板的正下方。

首先，当将第二基板放置于基板容纳器上时，上工作台向下移动，或基板容纳器向上移动，直到第二基板和基板容纳器非常接近。

然后，上工作台向下移动预定距离，并且基板容纳器向上移动，使得第二基板和基板容纳器更加靠近，然后，将第二基板放置于基板容纳器上。

最后，上工作台向下移动，或基板容纳器向上移动，或者上工作台首先向下移动，接下来基板容纳器向上移动，使得第二基板和基板容纳器靠近到一定距离，然后，上工作台通过真空保持该第二基板。

将基板容纳器放在第二基板的下方以防止在真空粘结室抽真空时由于室内的真空度高于工作台通过真空保持第一和第二基板状态时的真空度，从而使工作台失去真空时，导致通过真空在上工作台上保持的第二基板从上工作台脱落，并落在第一基板上的情况发生。

因此，在粘结室抽真空前，可以将保持于上工作台的第二基板放在基板容纳器上，或者将通过真空保持第二基板的上工作台和基板容纳器放置隔开一段距离，使得在粘结室抽真空时，将第二基板从上工作台放到基板容纳器上方。

可以具有用于保持基板以防止在粘结室开始抽真空时由于室内气流所产生的基板在初始工作台上移动的附加保持装置。

如果上、下工作台通过静电保持第一和第二基板，则不需在上工作台下方放置基板容纳器即可直接抽真空。

真空粘结室被抽真空到真空状态。尽管真空粘结室的真空随粘结的液晶模式而变化，但是IPS模式的真空度大约在1.0×10^-3Pa～1Pa，并且TN模式的真空度大约在1.1×10^-3Pa～10²Pa。

可以通过两个阶段对真空室抽真空。即，在通过上、下工作台分别保持基板并关闭真空室门后，执行初次抽真空。然后，在将基板容纳器置于上工作台下方并且保持在上工作台的基板位于基板容纳器上之后，或者在基板通过真空保持的状态下上工作台和基板容纳器间隔一定距离后，执行第二次抽真空。在该实例中，第二次抽真空比初次抽真空更快，在初次抽真空阶段真空粘结室的真空度低于上工作台的真空度。

或者，抽真空可以不分为两个阶段，而是在各工作台保持基板并且关闭室门后均匀的执行抽真空，在该期间基板容纳器放置于上工作台下方。在该实例中，要求在真空粘结室的真空度高于上工作台的真空度之前将基板容纳器放置到上工作台下方。

以两个阶段对真空粘结室抽真空，可以避免由于真空粘结室快速抽真空导致的真空室中的基板变形或移位的情况发生。

只要真空粘结室达到某一真空度，上、下工作台通过静电吸附方法保持第一和第二基板，并且该基板容纳器回到初始位置。

在静电吸附方法中，向工作台上至少两个平板电极施加+/-DC电流以保持基板。即，通过向平板电极施加“+”或“-”电压，在工作台处感应出“+”或“-”电荷，使得通过在基板上的导电层(诸如公共电极或像素电极的透明电极)和工作台之间产生的库仑力使基板吸附在工作台上。

如果有导电层形成于其上的基板一侧面向工作台，施加电压范围大约为0.1～1KV，并且如果有导电层形成于其上的的基板一侧背向工作台，施加电压范围大约为3～4KV。在上工作台上设置有一弹性膜片。

在对准两基板的过程中，上工作台向下移动使得第二基板靠近第一基板，对准第一和第二基板。

以下将详细说明对准基板的方法。

在第一基板和第二基板的预定位置可以分别刻有多个粗略对准标记(大约3μm)和精细对准标记(大约0.3μm)。

用于对准粗略对准标记的照相机和用于对准精细对准标记的照相机分别安装于真空粘结装置中。分别安装照相机的原因在于，由于粗略对准标记和精细对准标记具有不同的尺寸和位置，很难通过一台照相机同时对准粗略对准标记和精细对准标记。各照相机聚焦于第一和第二基板的中间位置。

因此，首先，上工作台向下移动直到第一和第二基板之间的间隙范围大约为0.4mm～0.9mm(优选大约0.6mm)，并且对准第一基板和第二基板使得第二基板的粗略对准标记定位于第一基板的粗略对准标记。接下来，上工作台向下移动直到第一和第二基板的间隙范围大约0.1mm～0.4mm(优选大约0.2mm)，并且精确对准第一基板和第二基板使得第二基板的精细对准标记精确定位于第一基板的精细对准标记。

在精细对准标记的对准过程中，第一基板上的液晶可能会与第二基板接触。

由于所设计的上工作台上下移动且下工作台沿X和Y轴方向移动，因此在两基板对准过程中移动下工作台。

在对准粗略对准标记和精细对准标记的方法中，第一种方法为通过安装于基板上侧或下侧的照相机聚焦位于第一基板标记和第二基板标记之间间隙的中间部分来实现对准，第二种方法为通过改变照相机的焦点交替对第二基板标记和第一基板标记聚焦以改善精确度。

在第一和第二基板上的粗略对准标记和精细对准标记的数量分别为大于或等于4，随着基板的尺寸变大，该数量可以增加以改善对准精确度。在要切割的面板之间的位置处或在具有多个面板形成于其上的原始基板的边缘处形成粗略对准标记和精细对准标记，

以粗略对准标记和精细对准标记通过不同的照相机对第一和第二基板的对准可以实现快速而准确的对准。

完成两基板的对准后，两基板处于各自的工作台保持状态，上工作台向下移动，下压第一和第二基板以粘结两基板。在该实例中，上工作台或下工作台沿垂直方向移动，同时改变工作台的速度和压力。工作台以固定的速度和压力移动直到第一基板上的液晶和衬垫料与第二基板接触，或者当逐渐增加压力直到达到预期的最终压力时，第一和第二基板上的密封剂相接触。即，在工作台的轴上安装有载荷单元(load unit)用于检测接触时间，使得在两基板刚接触时粘结压力为0.1吨，中间级为0.3吨，末级为0.4吨，且在结束级为0.5吨。

尽管上工作台通过一个轴下压基板，但是可以提供多个轴，各轴均安装有载荷单元，用于独立测量各轴的压力。因此，如果下工作台和上工作台并非精确水平，使得密封剂均匀粘结失败，则向相关的轴施加或高或低的压力用于使密封剂均匀粘结。

完成两基板的粘结后，停止通过静电吸附方法的保持过程，上工作台向上移动以分离上工作台和粘结的两基板。

然后，卸下已粘结的基板。即，完成粘结后，或者上工作台上移，通过机械手卸下该已粘结的第一和第二基板，或者上工作台上移，并保持该已粘结的第一和第二基板，机械手从上工作台卸下该粘结的第一和第二基板。

为了缩短工艺时间周期，可以将下一次要粘结的第一和第二基板之一加载到工作台上并且卸下已粘结的第一和第二基板。即，在通过机械手将要在下一周期执行粘结工艺的第二基板放置于上工作台上，并且该上工作台通过真空保持第二基板之后，从下工作台卸下第一和第二基板，或者在上工作台保持已粘结的第一和第二基板并上移，并且机械手将要在下一次执行粘结工艺的第一基板加载到下工作台上之后，卸下已粘结的第一和第二基板。

因此，粘结的第一和第二基板从真空粘结室中转移到UV固化炉(未示出)，并在其上施加用于固化密封剂的UV光束(110S)。

即，使用具有光掩蔽膜的掩模向密封剂施加UV光束以固化密封剂，该光掩蔽膜形成在除其上形成有密封剂的部分之外的部分上，以选择性的向该部分施加UV光束。

然后，将通过UV光束固化的基板加载到热固化炉上，通过加热固化该密封剂(111S)。在该实例中，液晶而板上的液晶开始扩散。

完成UV光束和热固化工艺后，将第一和第一基板切割为单元液晶面板(112S)，对各单元液晶面板进行抛光(113S)、检测(114S)、并输送(115S)。

在本发明的液晶分配过程中，衬垫料可以和液晶提前混合，通过采用分配器件在大尺寸玻璃基板上直接分配液晶和衬垫料的混合物，该分配的液晶均匀分布到整个面板上，并且，同时，通过施加到基板的压力在两基板间形成恒定的间隙。

即，在粘结第一和第二基板之前，在第一基板上混合液晶和衬垫料，并且通过分配器件分配液晶和衬垫料的混合物。

当在第二基板***施加密封剂时，粘结第一和第二基板，并且向第一和第二基板施加压力，同时，液晶受到压力扩散到外部区域，在第一和第二基板之间均匀的形成液晶层。

同时，尽管已说明了在第一基板上形成液晶层并散布衬垫料，而在第二基板的各液晶面板区域的***施加密封剂和银点，但是在两个基板中的任一个上均可以形成液晶、散布衬垫料、施加密封剂和银点。

即，可以在第一和第二基板之一的各液晶面板区域上分配液晶和衬垫料的混合物，并且密封剂和银点可以施加于同一基板的液晶面板区域的***。

以该液晶分配方法在很短的时间内在基板上进行液晶的直接分配，不但可以快速形成用于大尺寸液晶显示器件的液晶层，而且也因为只根据液晶的需要量直接分配使得液晶的消耗最小化，从而减少液晶显示器件的制造成本。

如上所述，用于制造液晶显示器件的方法具有如下优点。即，使用液晶和衬垫料的混合物同时形成液晶层并散布衬垫料简化了制造工艺，解决了关于空间局限和降低成本的问题。

可以清楚的理解，本领域熟练技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围内对本发明进行不同的修改和改进，因此本发明意欲包括所附权利要求及其等同物所限定范围内的修改和变型。

Claims (7)

1. 一种用于制造液晶显示器件的方法，包括：

在第一基板上同时形成液晶层并散布衬垫料；

向第二基板的***施加密封剂；

通过将第一基板保持在下工作台处、将第二基板保持在上工作台处并且将基板容纳器放置于第二基板下方而对准该第一基板和第二基板；以及

将第一基板和第二基板粘结在一起。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一基板为薄膜晶体管阵列基板。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二基板为滤色片基板。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一基板上同时形成液晶层并散布衬垫料的步骤包括：以预定的比例混合液晶层和散布衬垫料，并在第一基板上分配该混合物。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包括在各第一基板和第二基板上形成定向膜，并在形成液晶层、散布衬垫料和施加密封剂之前研磨该定向膜。

6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包括在将第一基板和第二基板粘结之后固化密封剂。

7. 一种用于制造液晶显示器件的方法，包括：

在第一基板上形成并研磨第一定向膜；

在第二基板上形成并研磨第二定向膜；

清洗第一和第二基板；

在第一基板上同时形成液晶层并散布衬垫料；

在第二基板上施加银点和密封剂；

通过将第一基板保持在下工作台处、将第二基板保持在上工作台处并且将基板容纳器放置于第二基板下方而对准该第一基板和第二基板；

将第一和第二基板粘结在一起；

固化第一和第二基板之间的密封剂；

把已粘结的第一和第二基板切割为单元面板；以及

抛光和检测各单元面板。

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