CN105204694B - 纳米银线触控面板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触控面板,特别涉及一种纳米银线触控面板。该纳米银线触控面板包括一纳米银线导电电极层,其厚度为10nm‑200nm,该纳米银线导电电极层包括纳米银线和基质,其中所述纳米银线至少部分嵌入基质,及一四分之一波长延迟片,设置在所述纳米线导电电极层上方。本发明有效解决了使用纳米银线作为触控面板的导电材料时,因为纳米银线反光率高表面漫射会产生雾度问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种触控面板,特别涉及一种低雾度的纳米银线触控面板。
【背景技术】
触控设备因其便于操作、成像效果好、功能多元化等优点逐渐受到电子通讯行业的青睐,并广泛应用于资讯***设备、家电设备、通讯设备、个人便携设备等产品上。
伴随近年来触控面板在通讯行业的迅速崛起,特别是在手机通讯行业的蓬勃发展,触控面板一举成为现今成像显示设备的首选产品。使用率最高的触控面板主要是电阻式触控面板和电容式触控面板,但是使用者出于可控性,易用性和表面外观的考虑,大多会选用电容式触控面板作为其最佳首选设备。
在传统智能手机的电容式触控面板中,触控电极的材料通常为氧化铟锡(简称为ITO)。ITO的透光率很高,导电性能较好。但随着触控面板尺寸的逐步增大,特别是应用于15寸以上的面板时,ITO的缺陷越来越突出,其中最明显的缺陷就是ITO的面电阻过大,价格昂贵,无法保证大尺寸触控面板良好的导电性能与足够的灵敏度,也无法适用于电子产品不断低价化的发展趋势。
另外,在制造方法上,原来的ITO需要真空腔、较高的沉积温度和/或高退火温度以获得高传导性,造成ITO的整体制作成本非常昂贵。而且,ITO薄膜非常脆弱,即使在遇到较小物理应力的弯曲也非常容易被破坏,因此在可穿戴设备逐渐崛起的新兴产品市场的浪潮下,ITO材料作为导电电极以无法不能应付市场的需求而逐渐被淘汰。
正因如此,产业界一直在致力于开发ITO的替代材料,目前逐渐被开发并应用的替代材料包括纳米银线(Silver Nano Wires,简称SNW)、金属网格(Metal Mesh)、碳纳米管、有机导电膜、以及石墨烯等。
其中,SNW是诸多ITO替代材料目前最为成熟的一种。纳米银线具有银优良的导电性,同时由于其纳米级别的尺寸效应,使得其具有优异的透光性与耐曲挠性,因此可用作为优选地替代ITO作为触控电极的材料。
采用纳米银线导电膜做导电电极材料的触控面板,由于纳米银线反光率高,导致触控面板表面看上去发白发雾。
纳米银线触控面板的雾度问题一直是阻碍纳米银线进一步推广实施的普遍问题,所谓雾度是指由于导电薄膜中的纳米银线表面光漫射造成的云雾状或混浊的外观。屏幕的雾度问题会导致在室外场景光线照射的情况下,屏幕反射光强烈,严重的时候会使得用户看不清屏幕,这也成为业界亟待解决的问题。
【发明内容】
为克服纳米银线作为导电电极材料时反光率高表面漫射导致的雾度问题,本发明提供一种可很好解决雾度问题的纳米银线触控面板。
本发明解决以上技术问题的技术方案是:提供一种纳米银线触控面板,其包括一纳米银线导电电极层,其厚度为10nm-200nm,包括纳米银线和基质,其中所述纳米银线至少部分嵌入基质,纳米银线相互搭接形成导电网络,纳米银线导电电极层包括导电区和非导电区,所述非导电区内保留有与导电区一体成型而成的基质,所述非导电区是通过将位于该非导电区内的至少部分纳米银线气化后所形成;及一四分之一波长延迟片,设置于所述纳米银线导电电极层上方,所述四分之一波长延迟片的雾度小于等于0.5%,透光率大于等于95%,纳米银线导电电极层的透光率为90%以上,四分之一波长延迟片充当盖板;至少一层光学匹配层,该光学匹配层设置在纳米银线导电电极层的任意侧,所述光学匹配层包括两层低折射率膜以及位于两层低折射率膜之间的高折射率膜,所述低折射率膜折射率为1.1~1.6,所述高折射率膜折射率大于1.8~2.7;所述纳米银线触控面板的透光率大于等于88%。
优选地,所述纳米银线触控面板进一步包括一遮蔽层,所述遮蔽层设置于四分之一波长延迟片与纳米银线导电电极层之间,附着于四分之一波长延迟片下表面的周边。
优选地,所述纳米银线触控面板进一步包括,一基材,所述纳米银线导电电极层设置于其任意一侧,基材表面水滴角为0-30度。
优选地,所述纳米银线触控面板进一步包括一基材,所述纳米银线导电电极层设置于其任意一侧。一遮蔽层,设置于所述基材与四分之一波长延迟片之间,附着于四分之一波长延迟片下表面的周边。
优选地,所述纳米银线触控面板的雾度小于等于3%。
优选地,所述纳米银线触控面板的雾度小于等于1.5%。
与现有技术相比,本发明触控面板采用SNW替代ITO作为导电材料,使得透明导电薄膜的方阻更低,导电性能和反应灵敏度得到了提高,尤其在中大尺寸的触控面板当中相对于ITO导电薄膜对灵敏度的提升尤为明显,亦有更好的柔韧性。而由于纳米银线作为导电材料时,由于纳米银的反光率较高,存在雾度现象,通过设置四分之一波长延迟片,当光通过四分之一波长延迟片时,产生反射,由于光程差延迟,入射光与反射光抵消,从而可以降低反射光,使得纳米银线的雾度得到降低。且通过在纳米银线导电电极层上方设置一层1/4波长延迟片,可同时将LCD或OLED的线偏光转化成圆偏光,从而在偏光太阳镜下观看触摸屏不会出现消光现象,本发明纳米银线触控面板的选用的四分之一波长延迟片的雾度小于或等于0.5%,穿透率大于或等于95%,可以改善纳米银线触控面板的雾度问题,使其小于或等于3%,甚至小于或等于1.5%,并且能够同时使纳米银线触控面板光电性能良好,光透过率在88%以上,甚至90%以上,方阻在0-100ohm/sq,甚至在65±20ohm/sq。
【附图说明】
图1是纳米银线导电电极层分布于基材上的截面结构示意图。
图2是纳米银线导电电极层分布于基材上的平面示意图。
图3是本发明第一实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图4是本发明第一实施例纳米银线触控面板的变形结构剖切面***结构图。
图5是本发明第二实施例纳米银线触控面板的制作方法流程图。
图6是本发明第三实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图7是本发明第四实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图8是本发明第五实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图9是本发明第六实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图10是本发明第七实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图11是本发明第八实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
图12是是本发明第九实施例纳米银线触控面板的剖切面***结构图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的,技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施实例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。在所有实施例中上、下、左、右等位置限定词仅限于指定视图上的相对位置,而非绝对位置。
银在一般状态下为银白色金属,且为不透明材料,导电性极佳。而为纳米银线时,纳米银线具有良好的透光率和极佳的导电性,能够很好的运用于触控面板的导电电极。
请参阅图1与图2,系纳米银线导电电极层1005分布在基材1007上的示意图,其包括基材1007和制作在基材1007上的纳米银线导电电极层1005,纳米银线导电电极层1005包括基质1003和嵌入在基质1003中的多根纳米银线1001,纳米银线1001排布其中相互搭接形成导电网络。纳米银线1001的线径越大电阻越低,线长越长越容易搭接形成导电网络,但同时纳米银线1001表面积也随之增大,表面反射光漫射导致的雾度问题也越明显,因此纳米银线1001的线长为10um-300μm,优选为20um-100μm,最好其长度为20um-50μm,纳米银线1001的线径小于500nm,或小于200nm,100nm,优选为小于50nm,且其长宽比(线长与线径之比)大于10,优选大于50,更优选大于400。基材1007一般为透明绝缘材料。
纳米银线导电电极层1005的厚度越厚,其电阻越低,导电性越好,但同时透光率随着厚度增加而降低,因此,纳米银线导电电极层1005的厚度为10nm-5μm,优选为20nm-1μm,更优为50nm-200nm。
基质1003是指纳米银线溶液在经过涂布等方法设置在基材1007上,经过加热烘干使得易挥发的物质挥发后,留在基材1007上的非纳米银线物质。纳米银线1001散布或嵌入其中,形成导电网络,部分纳米银线1001从基质1003中突出。纳米银线1001依靠基质1003形成纳米银线导电电极层1005,基质1003可以保护纳米银线1001不易受腐蚀、磨损等外界环境的影响。
纳米银线溶液是指,纳米银线1001分散在特定的溶剂里而形成的悬浮溶液,该溶剂可以是水、水溶液、有机溶剂、无机溶剂、离子溶液、含盐溶液、超临界流体、油或其混合物等。该溶剂里还含有其它添加剂,如分散剂、表面活性剂、交联剂、润湿剂或增稠剂,但不以此为限。
此外,可通过选择适当的基质1003材料来调整纳米银线导电电极层1005的光学特性,例如,可以将基质1003调整为具有期望的折射率、组成元素和一定的厚度,可以有效地减少反射损耗、眩光影响、雾度问题。
雾度是指由于纳米银线1001表面光漫射造成的云雾状或混浊的外观。屏幕的雾度问题会导致在室外场景光线照射的情况下,屏幕反射光强烈,严重的时候会使得用户看不清屏幕。
纳米银线导电电极层1005的透光率或清晰度可由以下参数定量的限定:透光率和雾度。透光率是指通过介质传输的入射光的百分比纳米银线导电电极层1005的透光率至少为85%,甚至可以高达90%以上。雾度是光漫射的指数,雾度是指入射光中分离出来并在传输的过程中散射的光的数量百分比。透光率在很大程度上是透光介质的性质,在本发明可以有效改善雾度问题,使雾度可降低至小于或等于3%,甚至小于或等于1.5%。
请参阅图3,本发明第一实施例的纳米银线触控面板10包括一基材1007,一四分之一波长延迟片107,以及一纳米银线导电电极层1005。所述纳米银线导电电极层1005成型于基材1007上,其上方设置四分之一波长延迟片107。
所述纳米银线导电电极层1005的厚度为10nm-200nm,其包括基质1003和多条纳米银线1001,其中纳米银线1001至少有部分嵌入基质1003中,所述基质1003为有机溶液和/或无机溶液蒸发后的剩余物质,进一步包括表面活性剂、分散剂、稳定剂或粘合剂或其任意组合。
所述基材1007表面的水滴角为0-30度,优选的小于10度。在该水滴角条件下,有利于纳米银线导电电极层1005的涂布且可以增强对基材1007的粘附性。
所述基材1007可为刚性基材,如玻璃,强化玻璃、蓝宝石玻璃。也可以为具有可挠性的柔性基材,所述柔性基材是包括但不限于PI(聚酰亚胺)、PC(聚碳酸酯)、聚醚砜(PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、压克力、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚苯并咪唑聚丁烯(PB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酰亚胺、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)。
所述四分之一波长延迟片107的雾度小于等于0.5%,透光率大于等于95%。
所述四分之一波长延迟片107需相对于纳米银线导电电极层1005靠近操作者的一侧设置,当光通过四分之一波长延迟片107时产生反射,由于光程差延迟,入射光与反射光抵消,从而可以降低反射光,降低纳米银线导电电极层1005中纳米银线1001的雾度。此外,通过在纳米银线导电电极层1005上方设置四分之一波长延迟片107,同时可以将LCD或OLED的线偏光转化成圆偏光,从而在偏光太阳镜下观看触控屏幕不会出现消光的现象。其中,四分之一波长延迟片107的材质可以与基材1007材质相同或不同。
本实施例中,纳米银线触控面板10的透光率在88%以上,甚至达到90%以上,雾度小于等于5%,小于等于3%,甚至小于等于1.5%。
请参阅图4,在另一种变形结构中,所述纳米银线触控面板10也可以没有基材,由四分之一波长延迟片107直接充当基材,纳米银线导电电极层1005直接成型于四分之一波长延迟片107的下表面。
请参阅图5,本发明第二实施例提供了纳米银线触控面板10的制造方法,该方法可以包括以下步骤:
S11:提供一基材1007;
S12:在基材1007上形成纳米银线导电电极层1005;
S13:蚀刻纳米银线导电电极层1005;及
S14:形成四分之一波长延迟片107。
在步骤S11中,基材1007为透明绝缘材料,为整个纳米银线触控面板10提供支撑。
在步骤S12中,纳米银线导电电极层1005以纳米银线溶液的形式涂覆。以夹缝式涂布为例,具体实施时,先配置好纳米银线溶液,后采用夹缝式涂布的方法将纳米银线溶液涂布在基材1007上,通过调整夹缝的宽度、喷嘴与辊筒的距离、传送速度以及泵进料来获得湿的纳米银线导电电极层1005。
所述涂覆的方法包括:喷墨,撒播,凹版印刷,凸版印刷,柔印,纳米压印,丝网印刷,Meyer杆或刮刀涂布,夹缝式涂布,旋转涂布、针绘(stylus plotting)、条缝涂布、流涂或它们的任意组合。
在步骤S13中,将纳米银线导电电极层1005蚀刻出特定的图案,蚀刻的方法包括但不限于:
湿法蚀刻,曝光,显影,剥膜;
氧化蚀刻,将预想的导电区域遮蔽,置于湿气富氧和H2S环境中,将非导电区域的SNW氧化成非导电金属氧化物;
雷射蚀刻,采用激光镭射将非导电区域SNW镭射掉,形成非导电区。
电弧高频感应蚀刻,采用高频电弧轰击非导电区域SNW,使银线气化形成非导电区域;
电屏障放电蚀刻(DBD),采用DBD大气电流对导电薄膜进行处理,对需要形成短路的地方用电流击穿,形成隐形蚀刻。
蚀刻可以是完全蚀刻和非完全蚀刻,优选为非完全蚀刻。
完全蚀刻指将导电图形之外的其他导电材料完全去除,此蚀刻方法会导致蚀刻区域与非蚀刻区域色差较明显。
非完全蚀刻指将导电图形与非导电区域断开,但是不去除非导电区域的导电材料,这样可使蚀刻区电极与非蚀刻区电极色差较小,产品的外观效果较好。
在步骤S14中,四分之一波长延迟片107形成于于纳米银线导电电极层1005上方。
请参阅图6,本发明第三实施例纳米银线触控面板20与第一实施例基本相同,不同之处在于,纳米银线导电电极层1005包括第一导电电极层93和第二导电电极层95。第一导电电极层93和第二导电电极层95为相对设置,本实施例中,第一导电电极层93位于基材1007下表面,第二导电电极层95位于基材1007上表面,四分之一波长延迟片207位于最上方。
在另外的变形结构中,在图6所示纳米银线触控面板的基础上,进一步可于四分之一波长延迟片下表面的周边设置遮蔽层,用于装饰作用和遮蔽走线,四分之一波长延迟片可直接充当盖板,具有盖板的功能和效果。
请参阅图7,本发明第四实施例纳米银线触控面板30包括一四分之一波长延迟片307,一遮蔽层304和一纳米银线导电电极层1005,遮蔽层304设置于四分之一波长延迟片307下表面的周边,用于装饰作用或遮蔽走线,所述纳米银线导电电极层1005成型于四分之一波长延迟片307和遮蔽层304下方。所述遮蔽层304为非透明材料,如油墨、光阻等,若走线材料采用纳米银线,则可至少两边不用设置遮蔽层304,实现无边框设计。
请参阅图8,本发明第五实施例纳米银线触控面板40包括一盖板409,一四分之一波长延迟片407,一遮蔽层404和一纳米银线导电电极层1005,遮蔽层404设置于盖板409下表面的周边,四分之一波长延迟片407设置于遮蔽层404与纳米银线导电电极层1005之间,纳米银线导电电极层1005成型于四分之一波长延迟片407下表面。
请参阅图9,本发明第六实施例纳米银线触控面板50包括一基材1007,一四分之一波长延迟片507,一遮蔽层504以及一纳米银线导电电极层1005,所述纳米银线导电电极层1005成型于基材1007下表面,遮蔽层504位于基材1007和四分之一波长延迟片507之间,附着于四分之一波长延迟片507下表面的周边,本实施例中,四分之一波长延迟片507直接充当盖板。
在另外的变形结构中,纳米银线导电电极层1005也可设置于基材1007的上表面,纳米银线导电电极层1005上方为遮蔽层和四分之一波长延迟片。
请参阅图10,本发明第七实施例纳米银线触控面板60包括一盖板609,一遮蔽层604,一四分之一波长延迟片607,一基材1007和一纳米银线导电电极层1005,所述纳米银线导电电极层1005成型于基材1007的下表面,基材1007上方设置四分之一波长延迟片607,遮蔽层604位于四分之一波长延迟片607和盖板609之间,设置于盖板609下表面的周边。盖板609的材质可以与基材1007材质相同或不同。
在另外的变形结构中,纳米银线导电电极层1005也可设置于基材1007的上表面,纳米银线导电电极层1005的上方为四分之一波长延迟片和遮蔽层。
请参阅图11,本发明第八实施例纳米银线触控面板70与第一实施例基本相同,不同之处在于所述纳米银线触控面板70进一步包括光学匹配层705,所述光学匹配层705设置于四分之一波长延迟片707和纳米银线导电电极层1005之间,纳米银线导电电极层1005成型于基材1007上表面,本实施例中,四分之一波长延迟片707充当盖板,具有盖板的功能和效果。
所述光学匹配层705包括三层高低折射率光学膜:低折射率光学膜7051、7057,以及高折射率光学膜7053,所述高折射率光学膜7053位于低折射率光学膜7051、7057之间。
所述低折射率为折射率小于1.6,优选为1.1~1.6,优选的折射率为1.1,1.25,1.32,1.38,1.46,1.50,1.52。这时低折射率光学膜7051、7057的材料可以为有机物或无机物,或有机-无机混合涂层。例如硅氧化物,氯氟化物,氟化镁,二氧化硅,氟化锂,氟化钠,氧化镁,硅酸盐,聚氨酯,PMMA,PVA,PVP,有机硅,氟聚合物,丙烯酸树脂,丙烯酸树脂与矽石纳米颗粒的混合物,胶黏剂。
所述高折射率为折射率大于1.8,优选为1.8~2.7。优选的折射率为1.8,1.85,2.0,2.2,2.4,2.7。这时高折射率光学膜7053材料可以为有机物或无机物,或有机-无机混合涂层,例如:钽氧化物,钛氧化物,铌氧化物,铅氧化物,锆氧化物,锌硫化物,聚酰亚胺,ZrO2,Pb5O11,Ta2O5,五氧化二铌,二氧化钛,硅胶,丙烯酸树脂与二氧化钛纳米颗粒的混合物。
所述光学层匹配层705,每层光学膜的厚度为1/4波长奇数倍,相邻时整体厚度等于1/4波长奇数倍。
所述光学匹配层705的形成方式可以为物理沉积,化学沉积,真空镀膜,印刷,喷涂,柔印,纳米压印,丝网印刷,刮刀涂布,夹缝式涂布,旋转涂布,棒状涂布,滚筒涂布,线棒涂布,浸渍涂布。
在另一个变形结构中,光学匹配层505还可设在始于纳米银线导电电极层1005和基材1007之间。
在其他的变形结构中,所述光学匹配层705为一层折射率光学膜。也可以是两层低高折射率的光学膜叠加而成。还可以是三层以上低折射率光学膜、高折射率光学膜按交替叠加的方式叠加而成。
应该理解,所述光学匹配层705也可用于第三至第七实施例的纳米银线触控面板及其所有变形结构中,其位置位于四分之一波长延迟片707下方的任意位置。
请参阅图11,本发明第九实施例纳米银线触控面板80与第八实施例基本相同,不同之处在于光学匹配层805包括第一光学匹配层8051和第二光学匹配层8053,位于四分之一延迟波片807下方的任意位置,本实施例中,第一光学匹配层8051成型于基材1007上表面,位于基材1007和纳米银线导电电极层1005之间,第二光学匹配层8053设置于纳米银线导电电极层1005与四分之一波长延迟片807之间。所述光学匹配层805与第八实施例所述光学匹配层相同。
与现有技术相比,本发明触控面板采用SNW替代ITO作为导电材料,使得透明导电薄膜的方阻更低,导电性能和反应灵敏度得到了提高,尤其在中大尺寸的触控面板当中相对于ITO导电薄膜对灵敏度的提升尤为明显,亦有更好的柔韧性。而由于纳米银线作为导电材料时,由于纳米银的反光率较高,存在雾度现象,通过设置四分之一波长延迟片,当光通过四分之一波长延迟片时,产生反射,由于光程差延迟,入射光与反射光抵消,从而可以降低反射光,使得纳米银线的雾度得到降低。且通过在纳米银线导电电极层上方设置一层1/4波长延迟片,可同时将LCD或OLED的线偏光转化成圆偏光,从而在偏光太阳镜下观看触摸屏不会出现消光现象,本发明纳米银线触控面板的选用的四分之一波长延迟片的雾度小于或等于0.5%,穿透率大于或等于95%,可以改善纳米银线触控面板的雾度问题,使其小于或等于3%,甚至小于或等于1.5%,并且能够同时使纳米银线触控面板光电性能良好,光透过率在88%以上,甚至90%以上,方阻在0-100ohm/sq,甚至在65±20ohm/sq。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的原则之内所作的任何修改,等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种纳米银线触控面板,其特征在于,包括:
一纳米银线导电电极层,其厚度为10nm-200nm,包括纳米银线和基质,其中所述纳米银线至少部分嵌入基质,纳米银线相互搭接形成导电网络,纳米银线导电电极层包括导电区和非导电区,所述非导电区内保留有与导电区一体成型而成的基质,所述非导电区是通过将位于该非导电区内的至少部分纳米银线气化后所形成;及
一四分之一波长延迟片,设置在所述纳米银线导电电极层上方,
所述四分之一波长延迟片的雾度小于等于0.5%,透光率大于等于95%,纳米银线导电电极层的透光率为90%以上,四分之一波长延迟片充当盖板;
至少一层光学匹配层,该光学匹配层设置在纳米银线导电电极层的任意侧,所述光学匹配层包括两层低折射率膜以及位于两层低折射率膜之间的高折射率膜,所述低折射率膜折射率为1.1~1.6,所述高折射率膜折射率大于1.8~2.7;
所述纳米银线触控面板的透光率大于等于88%。
2.如权利要求1所述纳米银线触控面板,其特征在于:进一步包括一遮蔽层,所述遮蔽层设置于四分之一波长延迟片与纳米银线导电电极层之间,附着于四分之一波长延迟片下表面的周边。
3.如权利要求1所述纳米银线触控面板,其特征在于:所述纳米银线触控面板进一步包括,一基材,所述纳米银线导电电极层设置于其任意一侧,基材表面水滴角为0-30度。
4.如权利要求1所述纳米银线触控面板,其特征在于:进一步包括,
一基材,所述纳米银线导电电极层设置于其任意一侧,及
一遮蔽层,设置于所述基材与四分之一波长延迟片之间,附着于四分之一波长延迟片下表面的周边。
5.如权利要求1-4任一项所述纳米银线触控面板,其特征在于:所述纳米银线触控面板的雾度小于等于3.0%。
6.如权利要求1-4任一项所述纳米银线触控面板,其特征在于:所述纳米银线触控面板的雾度小于等于1.5%。
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