CN114685037A - 基板的曲面成型方法及曲面成型装置 - Google Patents

Abstract

一种基板的曲面成型方法，基板包括成型区和非成型区，该成型方法包括：对基板进行加热，以使成型区具有第一温度，非成型区具有第二温度，第一温度与第二温度不同；以及，对基板施加压力，以使成型区弯曲成型。本发明提供的曲面成型方法采用非等温成型技术，通过选择性加热分别对基板特定区域进行加热，实现了对基板曲面成型的温度及压力的精准控制，提高了曲面成型精度和成型效率，有利于降低成型基板内的残余应力，增加了模具的使用寿命，有效降低了能耗，有利于大规模曲面基板的成型。此外，本发明还提供一种曲面成型装置。

Description

基板的曲面成型方法及曲面成型装置

技术领域

本发明涉及基板成型技术领域，尤其涉及一种基板的曲面成型方法及曲面成型装置。

背景技术

目前曲面屏越来越多的应用到电子产品中，尤其随着5G与人工智能(AI)的不断发展，大尺寸曲面屏的需求日趋增加。

传统的曲面屏大多为曲面玻璃，曲面玻璃通常采用直接热压方式成型得到。具体方法是将玻璃基板放入成型模具的型腔内，对玻璃基板进行加热，加热过程中玻璃基板每个位置的温度相同，当加热温度超过玻璃的软化点，之后加压成型。但传统的热压成型，成型周期长，效率低，成型后曲面玻璃容易产生应力；在热压过程中玻璃基板的边角易出现破裂的现象，而且玻璃上下表面会存在不平整压痕等缺陷，从而造成曲面玻璃良率低，外观品质差等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种热压过程降低曲面基板边角破裂，提高曲面基板成型良品率的基板的曲面成型方法。

另，本发明还提供了一种曲面成型装置。

本发明提供一种基板的曲面成型方法，该基板包括成型区和非成型区，该成型方法包括：

对该基板进行加热，以使该成型区具有第一温度，该非成型区具有第二温度，该第一温度与该第二温度不同。

以及，对该基板施加压力，以使该成型区弯曲成型。

本申请实施方式中，该曲面成型方法还包括：

于该基板的表面形成一保护层，该保护层至少覆盖部分该成型区。

本申请实施方式中，该保护层包括硅化物，该保护层厚度范围20nm～150nm。

本申请实施方式中，该第一温度与该第二温度的温度差值范围为100℃～200℃。

本申请实施方式中，对该基板进行加热，以使该成型区具有第一温度，该非成型区具有第二温度的步骤包括：

对该基板进行加热。

感应该成型区的温度以及该非成型区的温度。

以及，根据该成型区的温度以及该非成型区的温度，调整加热功率，以使该成型区的温度达到该第一温度，该非成型区的温度达到该第二温度。

本申请实施方式中，该曲面成型方法在一真空环境下进行。

本申请实施方式中，该曲面成型方法还包括:

提供第一模具及第二模具，该基板位于该第一模具上，该第二模具与该第一模具相对设置。

其中，该成型步骤还包括:

驱动该第一模具移动至该第二模具，以使该基板与该第二模具接触。

对该第一模具施加压力，以使该成型区弯曲成型。

本申请实施方式中，对该基板施加压力，以使该成型区弯曲成型的步骤包括：

获取基板所受的第一压力，并根据该第一压力，控制压力驱动器输出第二压力，以使该成型区弯曲成型。

本申请实施方式中，该压力为20KN～80KN。

本申请实施方式中，该方法还包括，对该基板进行预热。

本发明还提供一种基板的曲面成型装置，该基板的曲面成型装置包括加热器和压力驱动器，该加热器用于对该成型区及该非成型区域加热。该压力驱动器用于对该基板施加压力。该控制器耦接于该加热器及压力驱动器，用于控制该加热模块对该基板进加热，以使该成型区具有第一温度，该非成型区具有第二温度，该第一温度与该第二温度不同，及用于控制该压力驱动器对该基板施加压力，以使该基板弯曲成型。

本申请实施方式中，该曲面成型装置还包括第一模具和第二模具，该第一模具该基板位于该第一模具上。该第二模具与该模具相对设置。

本申请实施方式中，该基板成型装置还包括温度传感器，该温度传感器耦接于该控制器，该温度传感器用于感应该基板上的该成型区的温度及该非成型区的温度。该控制器还用于根据该成型区的温度及该非成型区的温度，控制该加热器调整加热功率，以使该成型区的温度达到该第一温度，该非成型区的温度达到该第二温度。

本申请实施方式中，该曲面成型装置还包括压力传感器，该压力传感器耦接于该控制器，该压力传感器用于感应该基板所受压力，该压力包括第一压力及第二压力。该控制器还用于根据该第一压力，控制压力驱动器输出该第二压力，以使该成型区弯曲成型。

本申请实施方式中，该基板成型装置还包括抽气模块，该抽气模块与该控制器连接，用于对成型空间进行抽真空。

本申请实施方式中，该加热器为红外线加热器。

相较于现有技术，本发明提供的基板的曲面成型方法采用非等温成型技术，通过选择性加热分别对基板特定区域进行加热，实现了对基板曲面成型的温度及压力进行了精准控制，提高了曲面成型精度和成型效率，有利于降低成型基板内的残余应力，增加了模具的使用寿命，有效降低了能耗，有利于大规模曲面基板的成型。

附图说明

图1是本发明一实施方式提供的基板的曲面成型装置100的结构示意图；

图2是本发明一实施方式提供的基板1的结构示意图；

图3是本发明一实施方式提供的曲面成型装置100中第一模具、第二模具的结构示意图。

图4是本发明一实施方式提供的基板成型的结构示意图。

图5是本发明一实施方式提供的加热器的分布示意图。

图6是本发明一实施方式提供的基板的曲面成型方法的流程示意图。

图7是本发明一实施方式提供的基板成型过程的温度曲线图。

主要元件符号说明

曲面成型装置	100
		基板	1
成型区	11
		非成型区	12
第一模具	2
		第二模具	3
加热器	4
		第一加热器	41
第二加热器	42
		压力驱动器	5
控制器	6
		温度传感器	7
压力传感器	8
		抽气模块	9

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚.完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的技术手段的名称只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，结合参阅图2与图3，本发明一实施例提供了一种基板1的曲面成型装置100，用于对该基板1进行曲面成型，以使基板1由二维平面结构变为三维曲面结构。

如图2所示，其为基板1的结构示意图，该基板1包括成型区11和非成型区12，非成型区12即基板1上经过成型工艺后相比成型工艺之前不会发生形态变化的区域，成型区11即为基板1上经过成型工艺后相比成型工艺之前会发生形态变化的区域。在其他实施方式中，该曲面成型装置也可将三维曲面结构变为二维平面结构。成型11及非成型区12可事先在基板上划定界限。

本实施方式中，如图2所示，该基板1在成型过程之前表面涂覆有保护层13，该保护层13至少覆盖部分成型区11。该保护层13一方面能够避免该基板1在成型过程中造成表面划伤。另一方面在热压时能够起到吸收玻璃热弯时产生的应力的作用，以降低玻璃热弯过程中对玻璃造成损伤的概率，进而提升成型产品的良品率，第三方面，该保护层13还可以同时提高热弯玻璃的强度。可通过化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)或者物理气相沉积(PVD)的方式将保护层13形成于基板1上。

本实施方式中，该基板1为玻璃板。

本实施方式中，该保护层13包括硅或硅化物，硅化物可包括碳化硅、氧化硅、氮化硅等。

本实施方式中，该保护层13的厚度为20nm～150nm。请参阅图3，该曲面成型装置100包括第一模具2和第二模具3，该基板1位于该第一模具2上，该第二模具3与该第一模具2相对设置。该第一模具2与该第二模具3合模后形成一成型空间，该成型空间用于对该基板1进行曲面成型。本实施方式中，第一模具2及第二模具3优选为仿形模具，即第一模具2接触基板1的一面的形状与基板1成型后的形状类似，第二模具3接触基板1的一面的形状与基板1成型后的形状类似。在其他实施方式中，第一模具及第二模具与基板接触的一面也可设置为可调节平面弧度的结构，以使基板曲面成型。图3中箭头方向为第一模具2的运动方向。在基板1的曲面成型过程中，控制使第一模具2向第二模具3的方向运动。在另一种实施方式中，也可控制使第二模具3向第一模具2的方向运动。

曲面成型装置100还包括加热器4、压力驱动器5以及控制器6。加热器6及压力驱动器5分别耦合于控制器6，控制器6用于控制该加热器4对该基板1进行加热，以使该成型区11具有第一温度，该非成型区12具有第二温度，该第一温度与该第二温度不同，同时该控制器6还用于控制该压力驱动器5对该基板1施加压力，以使该基板1弯曲成型。本发明通过该基板的曲面成型装置100能够实现对该基板1的非等温加热成型。

需要说明的是，本实施例通过一个控制器6对加热器4及压力驱动器5进行控制，也即对加热器4及压力驱动器5的控制部分集中在控制器6上。在另一种实施例中，控制器6可包括第一控制器及第二控制器，加热器4可以单独具有所述第一控制器，加热器4在第一控制器的控制下对基板1进行加热；压力驱动器5可以单独具有所述第二控制器，压力驱动器5在所述第二控制器的控制下对基板1施加压力。且第一控制器与第二控制器可通信。也即加热器4的第一控制器及压力驱动器5的第二控制器独立存在。

压力驱动器5与第一模具2连接，控制器6控制该压力驱动器5对该第一模具2施加压力，以使该基板1弯曲成型。如图4所示，其为基板1的弯曲成型示意图。由于第一模具2及第三模具3均为仿形模具，有助于基板1的曲面成型。

请参阅图5，该加热器4包括第一加热器41和第二加热器42。该第一加热器41位于该第一模具2的上方，用于为该第一模具2加热。该第二加热器42位于该第一模具2的下方，用于从下方为该第一模具2加热。

本实施方式中，该第一加热器41包括第一加热单元(图未示)和第二加热单元(图未示)，该第一加热单元用于为该成型区11加热，该第二加热单元用于为该非成型区12加热。

本实施方式中，该第二加热器42用于从下方辅助加热该第一模具2，增加该第二加热器42能够使该基板1的加热更均匀，加热效率更高，缩短成型周期。

本实施方式中，该第一控制器还用于根据该成型区11的温度及该非成型区12的温度，控制该加热器4调整加热功率，以使该成型区11的温度达到该第一温度，该非成型区12的温度达到该第二温度。

本实施方式中，该第一温度与该第二温度不同，具体地，该第一温度高于该第二温度，该第一温度与该第二温度的温度差为100℃～200℃。该成型区11的第一温度需要高于材料的软化点，该非成型区12的第二温度不易超过材料的软化点过多，既能保证材料内部应力的释放，尤其是该成型区11和该非成型区12的连接处应力能够充分释放，又避免该非成型区12材料软化过度，造成二次成型出现表面缺陷。因此选择该第一温度与该第二温度的温度差在100℃～200℃范围内，成型后产品质量最佳。本实施例中，成型区的第一温度的范围为700℃～750℃，非成型区12的第二温度的范围为550℃～650℃。且第一温度及第二温度的持续时间范围可为1-3分钟。本实施方式中，该加热器4为红外线加热器，利用红外线对该基板1进行加热，加热最高温度可以达到850℃，加热效率高，加热更均匀。

若该基板1采用传统的等温曲面成型方法，成型区11和非成型区12的温度相同，成型区11的温度要升高到材料的软化点以上才能成型，而此时非成型区12的温度会过高，造成材料软化变形过度，再重新冷却定型后产品上下表面容易出现不平整压痕、褶皱等缺陷。为了避免非成型区的表面缺陷，需要降低整体成型区11和非成型区12的成型温度，但温度太低，成型区11的边缘容易出现软化不到位，施加压力的过程中会出现破裂、曲面成型不到位等现象。本申请通过非等温加热成型方法，将该基板1的成型区11的第一温度和非成型区12的第二温度设置成不同的温度，既能满足成型区11的成型要求，又避免非成型区12温度过高，从而导致成型后产品表面质量缺陷的问题，能够有效降低产品内的残余应力，提高产品强度，有效降低能耗和模具的老化。

请再次参阅图1，该曲面成型装置100还包括温度传感器7，该温度传感器7耦接于该控制器6，该温度传感器7用于感应该基板1上的该成型区11的温度及该非成型区12的温度。并将成型区11的温度及非成型区12的温度传送给控制器6，控制器6再根据成型区11的温度及非成型区12的温度调整加热器4的功率，以使该成型区11的温度达到该第一温度，该非成型区12的温度达到该第二温度。采用温度传感器7，可以使得成型区11的温度及非成型区12的温度可控。曲面成型装置100还包括压力传感器8，该压力传感器8耦接于该控制器6，该压力传感器8用于感应该基板1所受压力，该压力包括第一压力及第二压力。具体地，该压力传感器8耦接于该第二控制器。

本实施方式中，控制器6还用于根据该第一压力，控制该压力驱动器5输出该第二压力，以使该成型区11弯曲成型。

请再次参阅图1，该曲面成型装置100还包括抽气模块9，该抽气模块9与该控制器6连接，用于对成型空间进行抽真空。具体地，该抽气模块9与该控制器6连接。该控制器控制该抽气模块9抽真空，以使该基板1吸附在该第一模具2上，同时给该基板1成型提供一个真空的环境。在其他实施例中，抽气模块9也可由单独的控制器件来控制，而不是由控制器6来控制。

该曲面成型装置100还包括气动调节器(图未示)，该气动调节器用于实现该基板1的放入与取出。控制器6用于控制气动调节器将该基板1放入该第一模具2或将成型后的产品从该第一模具2上取出。

可以理解的是，该曲面成型装置100还包括第一移动件(图未示)、第二移动件(图未示)以及冷却模块(图未示)。该第一移动件和该第二移动件均可与该控制器6电性连接，该第一移动件用于在控制器6的控制下使该第一模具2上升或下降，该第二移动件用于在该控制器6的控制下使该第二模具3上升或下降，该第一模具2和该第二模具3在升降过程中实现合模和开模。该冷却模块用于对该基板1进行冷却，该冷却模块与该控制器6电性连接。

本实施方式中，该冷却模块内部设置有通冷水的管路，成型结束后，该控制器6控制该冷却模块对成型后的基板1进行冷却定型。

请参阅图6，本发明还提供了一种采用上述基板的曲面成型装置对基板进行曲面成型的方法，该基板1包括成型区11和非成型区12，该成型方法具体包括以下步骤：

步骤S101，结合参阅图5，提供第一模具2及第二模具3，基板1位于该第一模具2上，该第一模具2与该第二模具3相对设置。

结合参阅图3与图4，本实施方式中，首先需要于该基板1的表面形成一保护层13，该保护层13至少覆盖部分该成型区11。

本实施方式中，该基板1为玻璃板。

本实施方式中，该保护层13一方面能够避免该基板1在成型过程中造成表面划伤。另一方面在热压时能够起到吸收玻璃热弯时产生的应力，降低玻璃热弯过程中对玻璃造成损伤的概率，进而提升成型产品的良品率，第三方面，保护层可以同时提高热弯玻璃的强度。

本实施方式中，该保护层13包括硅化物。

本实施方式中，该保护层13的厚度范围在20nm～150nm之间。

本实施方式中，该第一模具2与该第二模具3合模后形成一成型空间，该成型空间用于对该基板1进行曲面成型。本实施方式中，第一模具2及第二模具3优选为仿形模具，即第一模具2接触基板1的一面的形状与基板1成型后的形状类似，第二模具3接触基板1的一面的形状与基板1成型后的形状类似。

本实施方式中，结合参阅图1，第一控制器控制一气动调节器将该基板1放置于第一模具2上，同时控制抽气模块9抽真空，以使该基板1吸附在该第一模具2上。

步骤S102，对该基板1进行加热，以使该成型区11具有第一温度，该非成型区12具有第二温度，该第一温度与该第二温度不同。

本实施方式中，结合参阅图1第一控制器控制加热器4对该基板1进行加热，温度传感器7感应该基板1的该成型区11的温度以及该非成型区12的温度，并将温度信息传输至第一控制器，第一控制器根据该成型区11的温度以及该非成型区12的温度，调整加热器4的加热功率。具体地调整第一加热器41的加热功率，通过第一加热单元对该成型区11加热，以使该成型区11具有第一温度，通过第二加热单元对该非成型区12加热，以使该非成型区12具有第二温度。本申请采用非等温成型技术对该基板1进行曲面成型，通过选择性加热分别对该基板1的特定区域进行加热，实现了曲面基板的一体化成型，能够有效降低产品内的残余应力，提高产品强度，有效降低能耗和模具的老化。

本实施方式中，该第一温度与该第二温度的温度差值范围为100℃～200℃。该成型区11的第一温度需要高于材料的软化点，该非成型区12的第二温度不易超过材料的软化点过多，既能保证材料内部应力的释放，尤其是该成型区11和该非成型区12的连接处应力能够充分释放，又避免该非成型区12材料软化过度，造成二次成型出现表面缺陷。因此选择该第一温度与该第二温度的温度差在100℃～200℃范围内，成型后产品质量最佳。本步骤S102中，成型区的第一温度的范围为700℃～750℃，非成型区12的第二温度的范围为550℃～650℃。且第一温度及第二温度的持续时间范围可为1-3分钟。

本实施方式中，该第一加热器41为红外加热器，利用红外线对该基板1进行加热，加热最高温度可以达到850℃。

本实施方式中，在对该基板1进行加热前可先对该基板1进行预热，预热能够有利于获得最稳定的曲面成型效果。

请结合参阅图7，为该基板1成型时的温度曲线示意图，在一定升温速率下，该基板缓慢升温预热，预热一段时间后，当温度达到预定值进入成型阶段，此阶段保持温度不变，该成型区11的预热温度要比该非成型区12的预热温度高，到了成型阶段，该成型区11的第一温度要高于该非成型区12的第二温度。

本实施方式中，该基板1的曲面成型方法在一真空环境下进行，具体地，该基板1通过-60kPa的真空吸附在该第一模具2上。

步骤S103，驱动该第一模具2移动至该第二模具3，以使该基板1与该第二模具3接触。

本实施方式中，该第一模具2为动模，该基板1位于该第一模具2上，第二控制器通过控制第一移动件进而驱动该第一模具2向上移动，以使基板1与该第二模具3接触。另，可以理解的是，还可以同时通过该第二控制器控制第二移动件进而驱动该第二模具3向下移动，以使基板1与该第二模具3接触。

步骤S104，对该基板1施加压力，以使该成型区11弯曲成型。

本实施方式中，结合参阅图5，通过第二控制器控制压力驱动器5对该第一模具2施加压力，以使该成型区11弯曲成型。

本实施方式中，该压力范围为20KN～80KN。

步骤S105，该压力包括第一压力和第二压力，获取基板1所受的第一压力，并根据该第一压力，控制压力驱动器输出第二压力，以使该成型区11弯曲成型。

具体地，结合参阅图1，通过压力传感器8获取该基板1所受的第一压力并将该第一压力信息传输至控制器，及获取该基板1所受的第二压力并将该第二压力信息传输至控制器。控制器将根据该第一压力，控制该压力驱动器5调整输出第二压力施加于该基板1上，以使该成型区11弯曲成型。

可以理解的是，成型结束后，第一模具2和第二模具3开模，第一控制器控制气动调节器从第一模具2中取出基板1，进入下一成型过程。

在步骤S105之后，还可对基板1进行冷却定型处理，如图7所示，冷却定型处理包括徐冷及急冷过程。

本申请的曲面成型装置100结构简单，可以实现基板不同区域同时非等温加热，缩短了成型周期，提高了成型效率；同时非等温一体式成型有利于成型曲面产品的表面质量，以及提高曲面产品强度。

综上所述，本发明提供的基板的曲面成型方法采用非等温成型技术，通过选择性加热分别对基板特定区域进行加热，实现了对基板曲面成型的温度及压力进行了精准控制，提高了曲面成型精度和成型效率，有利于降低成型基板内的残余应力，增加了模具的使用寿命，有效降低了能耗，有利于大规模曲面基板的成型。

以上实施例和对比例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种基板的曲面成型方法，所述基板包括成型区和非成型区，所述成型方法包括：

对所述基板进行加热，以使所述成型区具有第一温度，所述非成型区具有第二温度，所述第一温度与所述第二温度不同；以及

对所述基板施加压力，以使所述成型区弯曲成型。

2.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，所述成型方法还包括：

于所述基板的表面形成一保护层，所述保护层至少覆盖部分所述成型区。

3.如权利要求2所述的曲面成型方法，其中，所述保护层包括硅化物，所述保护层厚度范围20nm～150nm。

4.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，所述第一温度与所述第二温度的温度差值范围为100℃～200℃。

5.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，对所述基板进行加热，以使所述成型区具有第一温度，所述非成型区具有第二温度的步骤包括：

对所述基板进行加热；

感应所述成型区的温度以及所述非成型区的温度；以及

根据所述成型区的温度以及所述非成型区的温度，调整加热功率，以使所述成型区的温度达到所述第一温度，所述非成型区的温度达到所述第二温度。

6.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，所述曲面成型方法在一真空环境下进行。

7.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，所述成型方法还包括:

提供第一模具及第二模具，所述基板位于所述第一模具上，所述第二模具与所述第一模具相对设置；

其中，所述成型步骤还包括:

驱动所述第一模具移动至所述第二模具，以使所述基板与所述第二模具接触；

对所述第一模具施加压力，以使所述成型区弯曲成型。

8.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，所述对所述基板施加压力，以使所述成型区弯曲成型的步骤包括：

获取基板所受的第一压力，并根据所述第一压力，控制压力驱动器输出第二压力，以使所述成型区弯曲成型。

9.如权利要求1所述的曲面成型方法，其中，所述压力为20KN～80KN。

10.如权利要求2所述的曲面成型方法，其中，所述成型方法还包括，对所述基板进行预热。

11.一种曲面成型装置，其中，所述曲面成型装置包括：

加热器，用于对基板的成型区及非成型区加热；

压力驱动器，用于对所述基板施加压力；以及

控制器，耦接于所述加热器及压力驱动器，用于控制所述加热器对所述基板进行加热，以使所述成型区具有第一温度，所述非成型区具有第二温度，所述第一温度与所述第二温度不同，及用于控制所述压力驱动器对所述基板施加压力，以使所述基板弯曲成型。

12.如权利要求11所述的曲面成型装置，其中，所述曲面成型装置还包括：

第一模具，所述基板位于所述第一模具上；

第二模具，与所述第一模具相对设置。

13.如权利要求11所述的曲面成型装置，其中，所述曲面成型装置还包括：

温度传感器，耦接于所述控制器，所述温度传感器用于感应所述基板上的所述成型区的温度及所述非成型区的温度；

所述控制器还用于根据所述成型区的温度及所述非成型区的温度，控制所述加热器调整加热功率，以使所述成型区的温度达到所述第一温度，所述非成型区的温度达到所述第二温度。

14.如权利要求11所述的曲面成型装置，其中，所述曲面成型装置还包括：

压力传感器，耦接于所述控制器，所述压力传感器用于感应所述基板所受压力，所述压力包括第一压力及第二压力；

所述控制器还用于根据所述第一压力，控制压力驱动器输出所述第二压力，以使所述成型区弯曲成型。

15.如权利要求11所述的曲面成型装置，其中，所述曲面成型装置还包括抽气模块，所述抽气模块与所述控制器连接，用于对成型空间进行抽真空。

16.如权利要求11所述的曲面成型装置，其中，所述加热器为红外线加热器。

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