KR20150080771A - 영구 대전 방지 기능을 가진 광학 시트 보호용 필름 - Google Patents

영구 대전 방지 기능을 가진 광학 시트 보호용 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광판 또는 도광판 등의 IT 기기용 광학 시트를 보호하기 위해 사용되는 필름에 관한 것으로서, 제2층에 대전 방지 기능을 부여하여 정전기에 의한 이물 혼입을 최소화하면서 기존의 점착력을 유지하는 광학 시트 보호용 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

영구 대전 방지 기능을 가진 광학 시트 보호용 필름{PROTECTION FILM FOR AN OPTICAL SHEET WITH PERMANENT ANTISTATIC PERFORMANCE}
본 발명은 보호용 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광판 또는 도광판 등의 IT 기기용 광학 시트를 보호하기 위해 사용되는 영구 대전 방지 기능을 가진 필름에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD)는 소형, 경량 및 저소비 전력 등의 장점에 의해 컴퓨터 모니터나 이동 통신 단말기 등의 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있는 추세이다.
액정표시장치(LCD)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 소자로서 별도로 광원을 설치하여 어두운 곳에서도 화상을 관찰할 수 있도록 하는 표시소자이다. 상기 액정표시장치에서 사용되는 백라이트 유닛은 광원의 설치 위치에 따라 직하 방식과 에지라이트 방식으로 구분되는데, 이들 중 에지라이트 방식은 경량화 및 박형화가 필요한 표시소자에 적합한 방식이다. 에지라이트 방식을 채용한 백라이트에서는 광원이 양 측단에 위치하므로 광원에서 발생한 선광원을 액정하부로 균일하게 유도하기 위한 도광판을 필요로 한다.
이와 같은 도광판의 제조방법으로서는 넓은 면적의 원판을 필요한 면적으로 잘라서 제조하는 가공방식과 금형을 이용하여 사출성형하는 방법이 알려져 있으며, 두 가지 제조방법에 따른 제조라인 모두 도광판 손상방지를 위한 보호필름이 요구되고 있다.
종래에는 이러한 보호필름으로서, 폴리에틸렌에 점착코팅으로 구성된 보호필름을 사용하였는데, 투명도는 우수하지만, 피쉬아이가 열악하고 전사특성이 불량하고, 높은 온도에서 필름끼리 서로 부착되어 박리 시 문제점이 있다
편광판 또는 도광판 등의 생산 공정 및 이송 상에서 발생할 수 있는 스크래치 및 파손을 방지하기 위해 보호필름을 사용하고 있다. 종래에는 PSA 코팅 타입이나 EVA 제품을 사용하였으나, 이들은 전사, 얼룩 및 F/E 등이 심한 문제점이 있었다. 또한, 보호필름에 메탈로센 자기 점착 필름을 적용하는 경우에는 전사 특성이 불량하고 필름간 부착성이 불량한 문제점이 있었다.
또한, 생산 및 이송 공정에서 마찰에 의한 정전기 발생으로 인하여, 공기 중에 있는 먼지나 부유성 이물 등이 필름 표면에 달라붙고 보호 필름을 벗길 경우 정전기에 의해 광학 시트(편광판, 도광판 등)에 달라붙어 최종 완제품에 흠집을 내거나 광학 특성을 저해하는 문제점이 있었다. 특히, 최근에는 대형 제품보다 휴대 가능한 소형 제품의 사용이 증가하면서 사람의 눈과 더 가까이에서 광학 시트를 사용하기 때문에, 광학 시트의 수요자들은 이물 및 오염에 대하여 더욱 민감하게 반응하고 우수한 광학 특성을 요구한다.
종래 영구 대전 방지제를 최외층에 포함하는 기술의 경우에는 대전 방지 특성은 우수하나 필름 표면을 거칠게 하기 때문에 점착성이 저하되는 문제가 있었다. 따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하면서, 대전 방지 특성 및 점착성뿐 아니라, 보호 필름으로서 갖춰야하는 요구 물성을 갖춘 광학 시트 보호용 필름을 개발하였다.
한국등록특허 제10-1316706호는 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 블로킹 방지제를 포함하는 외층, 저밀도 폴리에틸렌 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 중층 및 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 내층으로 구성된 도광판 보호용 자기점착성 보호 필름에 관하여 개시되어 있다.
본 발명은 편광판 또는 도광판 등의 IT 기기용 광학 시트를 보호하기 위해 사용되는 필름에 관한 것으로서, 제2층에 대전 방지 기능을 부여하여 정전기에 의한 이물 혼입을 최소화하면서 기존의 점착력을 유지하는 광학 시트 보호용 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 광학 시트 보호용 필름은 폴리프로필렌을 포함하는 제1층; 저밀도 폴리에틸렌 및 대전방지제를 포함하는 제2층; 및 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제3층이 순차적으로 적층될 수 있다.
바람직하게는, 제1층은 블로킹방지제(Anti-blocking agent)를 추가로 포함하고, 상기 폴리프로필렌 대 블로킹방지제의 혼합 중량비는 8:2 내지 9:1이다.
바람직하게는, 블로킹방지제는 실리카 마스터 배치 또는 제오라이트(Zeolite) 마스터 배치이다.
바람직하게는, 제2층은 저밀도 폴리에틸렌 대 대전방지제의 혼합 중량비가 17:3 내지 3:1이다.
바람직하게는, 제3층은 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌의 혼합 중량비가 2:8 내지 8:2이다.
바람직하게는, 보호용 필름은 전체 두께를 기준으로, 제1층의 두께는 20% 내지 40%이고, 제2층의 두께는 30% 내지 60%이고, 제3층의 두께는 20% 내지 40%이다.
바람직하게는, 보호용 필름은 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrusion) 방법에 의하여 압출된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학 시트 보호용 필름은 요구 물성을 모두 만족하고, 특히 대전 방지 특성이 우수하고, 이물 및 피쉬아이(fish-eye)의 발생이 없고, 전사 특성이 우수한 장점이 있다. 또한, 사용시 풀림성이 우수하고, 필름에 부착시 부착 특성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 광학 시트 보호용 필름의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 일반적인 공압출에 사용되는 공압출기를 예시적으로 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 광학 시트 보호용 필름의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 광학 시트 보호용 필름(10)은, 폴리프로필렌을 포함하는 제1층(11); 저밀도 폴리에틸렌 및 대전방지제를 포함하는 제2층(12); 및 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제3층(13)이 순차적으로 적층된 필름을 특징으로 한다.
제1층에 포함되는 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독중합체뿐만 아니라, 프로필렌을 주체로 하여, 여기에 소량의 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 탄소 원자수 2개, 4~20개의 알파-올레핀류 1종 이상을 공중합시킨 프로필렌 공중합체도 포함한다. 프로필렌 공중합체의 경우, 프로필렌 이외의 다른 단량체의 함유량은 10몰(mole)% 이하일 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 제1층의 중량 대비 10 내지 80중량%로 포함될 수 있다.
제1층은 필름간 마찰을 방지하여 개구성 및 풀림성을 향상시키기 위하여 블로킹방지제를 추가로 포함할 수 있다. 블로킹방지제는 실리카 마스터 배치 또는 제오라이트(zeolite) 마스터 배치일 수 있다. 폴리프로필렌 대 블로킹방지제의 혼합 중량비는 8:2 내지 9:1일 수 있다. 바람직하게는, 혼합 중량비는 9:1이다. 상기 혼합 중량비가 8:2 보다 높은 경우에는 필름 표면의 조도 (거칠기)를 증가시켜 개구성 및 풀림성이 증진될 수 있으나, 투명도 및 제 3층의 점착력을 저해할 수 있고 이행으로 인한 전이 및 전사를 발생시킬 수 있는 소지가 있다. 반면에 혼합 중량비가 9:1 보다 낮은 경우에는 필름 표면의 조도가 낮아 제 1층과 제 3층과의 필름간 블로킹(Blocking)성이 증가하여 풀림성이 나빠지고, 이로 인해 보호필름의 부착시 작업성이 저해되는 문제점이 있다.
제1층에 포함되는 블로킹방지제는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 기재로 하여 실리카 또는 제오라이트(Zeolite)를 20 내지 40% 중량 % 분산시킨 것을 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 동일한 효과를 내는 다양한 블로킹방지제를 사용할 수 있다.
제2층에는 저밀도 폴리에틸렌 및 대전방지제가 포함될 수 있다. 제2층에 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 이유는 필름 성형시 용융 장력이 높으면서 필름의 인장강도가 낮기에 우수한 필름의 평활도를 유지할 수 있는 동시에 자동 포장기에서 요구되는 필름 컷팅성을 높일 수 있기 때문이다.
제2층에 포함되는 대전 방지제는, 계면 활성제 타입의 경우 전사 및 얼룩을 발생시키므로 사용하지 않고, 폴리머 타입의 영구 대전 방지제를 사용할 수 있다. 바람직하게는 나일론 계통의 화합물을 사용할 수 있다.
저밀도 폴리에틸렌 대 대전 방지제의 혼합 중량비는 17:3 내지 3:1인 것이 바람직하다. 혼합 중량비가 17:3 보다 낮은 경우에는 대전 방지제의 혼합 비율이 너무 작아 적정한 대전 방지 기능을 나타낼 수 없으며, 3:1 보다 높은 경우에는 대전 방지 기능을 양호하나, 전반적인 필름 물성 및 투명도가 저하되며, 대전방지제가 고가의 제품이므로 원가 상승의 주요 요인이 되는 문제점이 있다.
제3층에는 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 제3층에 사용되는 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌은, 메탈로센과 같은 단일 활성점의 촉매를 사용하여 중합된 폴리에틸렌으로서, 기존의 지글러-나타 촉매에 의해 생성된 폴리에틸렌에 비해서 구조가 균일한 특성이 있다. 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌은 구조가 균일하여 폴리머 사슬이 단단히 얽혀 있어 서로 꿰매어 놓은 듯한 상태가 되기 때문에 접착력이 우수하고, 그에 따라 자기점착성을 갖게 되며 촉매의 활성점이 균일하고 잔존 촉매가 없어 필름 성형 후 도광판 표면에 전이 전사 및 스모그 현상이 발생하지 않는다.
메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌의 혼합 중량비는 2:8 내지 8:2일 수 있다. 바람직하게는 5:5 내지 7:3일 수 있다. 상기 범위를 초과하여 사용하는 경우, 점착성은 우수하나 고온 방치시 낮은 용융점으로 인하여 필름끼리 낮은 온도에서 부착되어 필름 간 박리 특성이 떨어지는 문제가 있고, 상기 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 내열성은 상승하나 점착력이 너무 약하여 필름간 부착성이 떨어지며 아울러 도광판용 보호용으로 자기점착성을 거의 갖지 못하는 문제점이 있다. 또한 본 발명은 제3층에 혼합하여 사용한 것을 특징으로 한다. 본 명세서의 범위를 사용하는 경우, 동일한 정도 또는 우수한 점착력을 나타내면서도 도광판 표면에 점착성 얼룩 및 전이, 전사를 전혀 발생시키지 않는다. 또한 도광판을 사용하면서 유통 과정중 상승하는 온도에 의해 보호 필름 점착층의 경시 변화를 막을 수 있고, 필름 박리시 발생되는 스톱라인을 전혀 발생하지 않는다. 또한 자동 포장시 필름의 인장강도가 매우 낮아 필름 컷팅성이 우수하다. 또한 도광판에 필름을 부착한 후 80℃ 내외의 고온공정을 거친 후, 보호필름이 제거될 때 필름간 박리특성이 우수하며, 도광판 표면에 이물이나 점착성 얼룩이 발생하지 않게 된다.
본 발명의 광학 시트 보호용 필름은 전체 두께를 기준으로, 제1층의 두께는 20% 내지 40%이고, 제2층의 두께는 30% 내지 60%이고, 제3층의 두께는 20% 내지 40%일 수 있다.
한편, 본 발명의 도광판 보호용 자기점착성 보호 필름은 미세필터가 부착된 3-레이어 T-다이 캐스트 공압출(3-layer T-die cast co-extrusion) 방법에 의하여 제조될 수 있다. 도 2는 일반적인 공압출에 사용되는 공압출기를 예시적으로 도시한 도면이다.
공압출이란 이종(異種) 또는 동종(同種)의 물질을 다수의 압출기를 통해 용융시켜 피드블럭(feedblock) 방식이나, 멀티 매니폴드(multi-manifold)방식 등을 통하여 다층의 용융된 상태로 토출시킨 후, 연신공정, 블로윙(blowing) 공정 또는 캐스트(cast) 공정 등을 거쳐 다층의 필름을 만드는 방법을 말한다. 공압출 장치(20)는 서로 다른 특성을 갖는 수지 등을 용융하여 공급하는 다수의 압출기부(21)와, 이 압출기부(21)로부터 용융된 상태의 수지를 공급할 수 있도록 설치되는 다수의 공급관부와, 이 공급관부로부터 용융된 수지를 공급받아 시트형상으로 배출시키는 공압출 다이부(22)로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 당 업계에서 알려진 공압출 방법이라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 3-레이어 T-다이 캐스트 공압출 방법을 사용할 수 있으며, 특히, 미세필터가 부착된 압출기를 사용할 수 있다. 미세필터는 디스크타입, 잎모양(leaf)의 디스크타입, 와이어넷(wirenet) 타입이 있으며, 일면 또는 양면에 메쉬(mesh)를 보강한 필터를 사용할 수도 있다.
구체적으로는, 층들을 구성하는 수지 조성물을 용융한 용융물을 각각 T-다이로부터 필름 상으로 공압출하고, 냉각 롤에 의해 냉각하는 과정을 거칠 수 있다.일반적으로 폴리에틸렌은 제조공정의 조건에 따라 제품의 특성이 매우 달라지며, 특히, 밀도는 폴리에틸렌의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 인자로서, ASTM D 1248 규격에 따르면, 폴리에틸렌을 다음과 같이 분류할 수 있다:
초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE): 용융 지수 0.01 내지 30 g/10 min, 밀도 0.860 내지 0.915 g/cm3
중밀도 폴리에틸렌(MDPE): 용융 지수 0.1 내지 10 g/10 min, 밀도가 0.926 내지 0.940 g/cm3
선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE): 용융 지수 0.1 내지 10 g/10 min, 밀도 0.910 내지 0.925 g/cm3
저밀도 폴리에틸렌(LDPE): 용융 지수 1 내지 10 g/10 min, 밀도 0.918 내지 0.923 g/cm3.
폴리에틸렌의 밀도가 증가하면 항복점, 인장강도, 연화점 온도(Softening Point), 내화학약품성, 경도 및 강성(Stiffness)이 증가하지만 연신율, 저온 충격강도, 내환경 응력 균열 및 투과성이 감소하는 특성을 나타낸다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.
하기의 실시예 및 비교예의 실험목적은 본원발명의 보호 필름이 비교예의 보호 필름에 비해 동등 수준 이상의 특성 또는 업계에서 요구되는 수준 이상의 필름 특성을 가지면서도 공정이 간단하며, 저비용으로 제조할 수 있음을 보이기 위한 것이다.
실시예 1 내지 5
하기 표 1에 기재된 조성을 사용하여 3층 압출 필름을 제조하였다. 상기 3층 압출필름은 미세필터가 부착된 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrustionn) 방법을 사용하여 제조되었다.
제1층에 사용된 폴리프로필렌(PP) 수지로는 호남석유화학의 FC150B 제품 또는 효성의 J440F를 사용하였다. 또한, 제2층에 사용된 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 엘지화학의 BF315 또는 BF415, 또는 삼성토탈의 432G 또는 642M을 사용하였다. 또한, 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE)은 엑슨모빌(Exxon)의 0203 또는 다우사(Dow)의 1850를 사용하였고, 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 엘지화학의 ST508, 다우사의 2035 또는 알앤에프케미칼의 RF2050R을 사용하였다.
또한, 제2층의 영구 대전 방지제는 IPE사의 PE 0107M, BASF사의 Irgastat P16, P18, P20 및 P22, 듀폰(Dupont)사의 SD100, AS500 및 MK400, 산요사의 Pellestat P230 및 P300 및 아케마(Arkema)사의 PEBAX MV2080 및 MV2030으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하였다.
광학 시트 보호용 필름은 전체 두께에 대하여 제1층을 30%, 제2층을 40% 및 제3층을 30%의 두께로 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
제1층(30 두께%) PP(FC 150B) (100 중량%) PP(FC 150B) (100 중량%) PP(FC 150B) (90 중량%), 실리카 MB (10 중량%) PP(FC 150B) (90 중량%), 실리카 MB (10 중량%) PP(FC 150B) (90 중량%), 실리카 MB(10 중량%) PP(FC 150B) (85 중량%), 대전방지제(15 중량%) 폴리에틸렌, PSA 코팅, AS코팅
제2층(40 두께%) LDPE(531G 또는 BF415) (85 중량%), 대전방지제(15 중량%) LDPE(531G 또는 BF415) (80 중량%), 대전방지제(20 중량%) LDPE(531G 또는 BF415) (85 중량%), 대전방지제(15 중량%) LDPE(531G 또는 BF415) (80 중량%), 대전방지제(20 중량%) LDPE(531G 또는 BF415) (75 중량%), 대전방지제(25 중량%) LDPE(531G 또는 BF415) (100 중량%)
제3층(30 두께%) VLDPE(Exact0203) (70 중량%) LLDPE(RF2050R) (30 중량%) VLDPE(Exact0203) (50 중량%) LLDPE(RF2050R) (50 중량%) VLDPE(Exact0203) (70 중량%) LLDPE(RF2050R) (30 중량%) VLDPE(Exact0203) (60 중량%) LLDPE(RF2050R) (40 중량%) VLDPE(Exact0203) (50 중량%) LLDPE(RF2050R) (50 중량%) VLDPE(Exact0203) (70 중량%) LLDPE(RF2050R) (30 중량%)
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 필름의 특성 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
점착력은 KSA 1107 방법(g/25mm, 180°PEEL)으로 측정하였다.
이물 개수는 필름 표면 단위 평방 미터당 갯수를 육안으로 측정하였다.
표면 저항은 ASTM D 257-93에 의거하여 필름 표면의 고유 저항(Ω)을 측정하였다.
점착성 얼룩은 삼파장 램프로 비추어 육안으로 관찰하였다.
필름간 부착력은 온도별 에이징 후 박리력 평가를 통해 상대 평가하였다.
인장강도 및 신율은 ASTM D 882 기준에 따라 측정하였다.
본 발명을 통해 달성하고자 하는 물성은, 점착력은 5 내지 6 gf/mm, 표면저항은 1 × 1011 내지 1 × 1012 Ω이고 전이성 이물이 없으며, 필름간 부착 특성이 양호하고, 피쉬 아이가 없는 필름이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
점착력
(gf/mm)		 6 5 6 5 5 3 5
이물개수
(ea/m2)		 2개 이하 2개 이하 2개 이하 2개 이하 2개 이하 2개 이하 5개 이하
표면저항
(Ω)		 1O12 1O11 1O12 1O11 1O10 1O11 1O11
점착성 얼룩 우수 우수 우수 우수 우수 불량 불량
필름간 부착력 (℃) 80 80 80 70 70 60 60
인장강도
(kg/cm2)		 450 400 400 380 340 400 320
신율 (%) 700 600 700 650 600 600 500
표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 5는 비교예 1 및 2와 비교할 때, 점착력, 이물갯수, 표면저항, 점착성 얼룩, 필름간 부착력, 인장강도 및 신율이 우수하게 나타난 것을 알 수 있다. 따라서, 기존 제품 사용시 발생하는 문제점을 해결하며, 특히 정전기로 인해 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
10: 광학 시트 보호용 필름
11: 제1층
12: 제2층
13: 제3층
20: 공압출장치
21: 압출기부
22: 공압출 다이부
23: 3층 필름

Claims (7)

  1. 폴리프로필렌을 포함하는 제1층; 저밀도 폴리에틸렌 및 대전방지제를 포함하는 제2층; 및 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제3층이 순차적으로 적층된 광학 시트 보호용 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1층은 블로킹방지제를 추가로 포함하고, 상기 폴리프로필렌 대 블로킹방지제의 혼합 중량비가 8:2 내지 9:1인, 광학 시트 보호용 필름.
  3. 제2항에 있어서, 상기 블로킹방지제는 실리카 마스터 배치 또는 제오라이트 마스터 배치인, 광학 시트 보호용 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2층은 저밀도 폴리에틸렌 대 대전방지제의 혼합 중량비가 17:3 내지 3:1인, 광학 시트 보호용 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3층은 메탈로센 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌의 혼합 중량비가 2:8 내지 8:2인, 광학필름 보호용 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보호용 필름은 전체 두께를 기준으로, 제1층의 두께는 20% 내지 40%이고, 제2층의 두께는 30% 내지 60%이고, 제3층의 두께는 20% 내지 40%인, 광학필름 보호용 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호용 필름은 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrusion) 방법에 의하여 압출된 것을 특징으로 하는 광학필름 보호용 필름.
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