JPH02153353A - 着色光重合組成物およびカラーフィルタ - Google Patents

着色光重合組成物およびカラーフィルタ

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JPH02153353A
JPH02153353A JP63184979A JP18497988A JPH02153353A JP H02153353 A JPH02153353 A JP H02153353A JP 63184979 A JP63184979 A JP 63184979A JP 18497988 A JP18497988 A JP 18497988A JP H02153353 A JPH02153353 A JP H02153353A
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photopolymerizable composition
colored photopolymerizable
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JP63184979A
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Tokihiko Shimizu
清水　時彦
Kesanao Kobayashi
小林　袈裟直
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Fujifilm Holdings Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、顔１料で善色した感光性樹脂及びそれを利用
した液晶、イメージセンサ−と組み合わせて用いるのに
好適なカラーフィルタに関し、テレビ、ビデオモニタあ
るいは、コンピュータのデスプレイ及びイメージスキャ
ナーに利用することができる。
従来の技術 光の透過■１あるいは、反射量を制御する液晶とカラー
フィルタを横、成要素とするカラー液晶表示装置におい
て、そのカラーフィルタとしては、染色法、印刷法等に
より赤、緑、青の１ｌＩｊ索及びブラックマトリックス
をガラス基板上に形成したものが使用されている。特に
高精、細１度の画、像の要求のものには、染色法で作成
されたカラーフィルタが主流である。カラーイメージス
キャナーにおいても同様である。
発明が解決しようとする課題 染色法によるカラーフィルタは、染色基材にゼラチン等
の天然感光樹、脂やアミン変性ポリビニールアルコール
等の感光性合成樹１脂に酸性染料等の染料で染色して作
成するが、耐光性、耐熱性、耐湿性などの信頼、性に間
２題がある。又、印刷法によるものは、熱硬化樹書脂又
は、紫外線硬化樹脂に顔料を分散したインクを用いて作
成するが高精細度のパターンの作成及び表面平滑−性に
間１題がある。
特開昭６０−１２９７３８号公報において感光性ポリビ
ニルアルコール誘導体樹身脂に顔料を分散したものが開
示されているか、ポリビニルアルコール誘導体樹脂の場
合、水溶性であるため水による膨潤性、吸湿性の点で厚
みの制御御や信頼、性に問題が生じ、特にコントラスト
を向上させるために赤、緑、青の画素の厚みを変えてセ
ルギャップの電界強度及び光路長を変える必要があると
き（マルチギャプ、以下略記）は、困難になった。また
天然感光樹脂に顔料を分散した物も考えられるが解像度
、感度、及び分散安定性に間麦題があった。更にできた
物が耐熱１性及び耐湿性に間す題があった。
又、感光性樹ζ脂の光重合開始剤としてアントラキノン
、ナフトキノン等の多環キノン化合物やケトン系化合物
が従来用いられていたが、低感度であるため特に顔料が
含まれていると光照射による画素形成に多くの時１間を
要し実用七間Ｉ題であった。
更に、良好な色再現・性を得るために顔料濃度を高くす
ると、光照射のみでは、十分な重合物を得ることが出来
ないため、接着性が悪く、現像による画像形成がきれい
に出来ず、又耐環境性などの信頼性も問題であった。
次に顔料を分散する時そのままでは、凝集又は会合によ
り微分散が困難であり又分散を行っても再凝集が生じ安
定性に間１題がある。
次に画像のコントラストの向上以外にアモルファスシリ
コンから成るＴＰＴ素子を用いた場合光遮光をする必要
がありそのためにブランクマトリックスが必要になるが
この場合赤、緑、青などの画素形成時に重ね合わせで作
成することが劣えられるがその部分の膜・厚が厚くなり
特にマルチギャップの場合パネルギャップの精１度がで
難く、また対向電極との短絡現象をもたらすことが多か
った。
課題を解決するための手段 透明基板上に、感光性樹脂と顔料とを含有する赤、緑、
青の画素とブラックマトリックスとを設け、更にその表
面または上記透・四基板上に透明電極層を設けたカラー
フィルターであっテ、前記感光性樹脂を、多官能アクリ
レートモノマーと、有機重合体結合剤と、下記−形成（
Ｉ）および／または一般式（ｎ）で表される２−メルカ
プト−５−置換チアジアゾール系化合物、−形成（ＩＩ
Ｉ）で表されるフェニルケトン系化合物および単一の共
有結合で互いに結合した２個のロフィン残基からなる２
゜４．５−）ルフェニルイミダゾリルニ量体からなる光
重合開始剤とを含有する組成とする。
−形成（Ｉ） 一般式（ＩＩ） 個のアルコキシカルボキシ基、炭素数１から６個のアル
コキシカルボニル基、炭素数１から６個のアルキルジ置
換アミ７基またはハロゲン原子を表す。Ｒ３は、水素原
子または一般式（ＩＶ）で表される。
一般式（ＩＶ） Ｒ＋はアルキル基、アルキルチオ基または、アラルキル
チオ基を表し、Ｒ２は置換もしくは無置換のアルキレン
基を表す。
一般式（ＩＩＩ） ＸＩ、Ｘ２は同一でも異なってもよく、水素原子、炭素
数１から６個のアルキル基、炭素数１から６Ｙ＋は単結
合または　−Ｃ−を表す。
　Ｒｓ Ｒ，は水素原子またはＯＲ６を、Ｒ６は水素原子または
炭素数１から６個のアルキル基を表す。
作用 着色光重合組、酸物からなる高感度感光性樹脂により高
精細度且つ表面平滑性、高、膜厚精度の良好なパターン
が得られ、且つ耐環境性の良好なカラーフィルタが得ら
れる。
実施例 第１図に本発明のカラーフィルタを用いたパネル構成の
一例の断面図を示す。１はガラス又はアクリル樹脂等の
プラスチックからなる透明基板、２は感光性樹脂と顔？
料を含有する赤、緑、青色の画素２ａ、黒色のブラック
マトリ・ノクス２ｂ、　　及びＩＴＯ等から成る透明電
極層２ｃから構成されるカラーフィルタである。３は、
ポリイミド等からなる配向膜、４は、　トランジスタ４
ａｔ　　ソース線４ｂ、　　対向透明型Ｃ極４ｃ及びゲ
ート電極４ｄからなるＴＰＴ駆動部である。５は、ＴＮ
液晶である。更に透明基板の液晶と接する面と反対側の
而に偏光フィルタを設ける。次にカラーフィルタを構成
する材料の一例を示す。感光性樹、脂としては、エチレ
ン性不能イ和結合を仔する重合可能な化合物の一つであ
る多官能アクリレート、メタクリレートモノマーと、耐
熱１性、耐薬品性等の化学的特性及び表面硬度、体積収
縮度等の機、械的特性などを付与するための有機重合体
結合剤、及び上記−形成（Ｉ）および／または一般式（
ＩＩ）で表される２−メルカプト−５−置換チアジアゾ
ール系化合物、形成（ＩＩＩ）で表されるフェニルケト
ン系化合物および単一の共有結合で互いに結合した２個
のロフィン残基からなる２、４．５−トリフェニルイミ
ダゾリル二量体からなる複合光重合間シ始剤を含む基本
組成を用いることができる。
多官能アクリレート、メタクリレートモノマーとしては
、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレング
リコールジアクリレート、ｌ、３−ブタジオールジアク
リレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、
プロピレングリコールジアクリレート、　トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、　トリメチロールトリア
クリレート、ｌ＋４−シクロヘキサンジオールジアクリ
レート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、テト
ラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリ
トールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラア
クリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート
、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペン
タエリスリトールへキサアクリレート、ソルビトールト
リアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソ
ルビトールペンタアクリレート、ソルビトールへキサア
クリレート、テトラメチレングリコールジメタクリレー
ト、トリエチレングリコールジメタクリレート、　トリ
メチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロー
ルエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメ
タクリレート、ｌ、３−ブタンジオールジメタクリレー
ト、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエ
リスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリト
ールジメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレー
ト、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス−（：ｐ
−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロポキン
）フェニルフジウメチルメタン、ビス−（ｐ−（メタク
リルオキシエトキシ）フェニルフジメチルメタン、等が
挙げられ、モノマーの他にプレポリマー　即ち２量体、
３０体も有効である。又他の不能１和カルボン酸例えば
イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸
と脂１肪族多価アルコールとのエステル化合物も有効で
ある。
有機重合体結合剤としては、アクリレートモノマーと相
溶性のあるアクリル酸、メタクリル酸などの不飽和有腸
酸、化合物とメチルアクリレート、エチルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート等の不飽和有機略酸エステ
ルをモノマーとした共重合物が挙げられる。カルボキシ
ル基等の酸性基を持つと水溶性現（像を回置とし有、摩
争溶剤佛現２像と比較して経済性、安全性の面で有効で
ある。
光重合開始剤として用いる前１記一般式（Ｉ）または（
ｎ）で表される化合物の一例としては、特開昭６１−１
７２１３９号公報に記載の下記構造式の化合物が挙げら
れる。
Ｎｏ、３ Ｎｏ、１３ Ｎｏ、１４ ルアミノベンゾアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾイ
ンメチルエーテル テル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインプ
ロピルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンジ
ルジメチルケタール、３．３−ジメトキシベンゾインが
挙げられる。
次に単一の共有結合で互いに結合した２個のロフィン残
基からなる２，４．５−トリフェニルイミダゾリルニ量
体の基本的な構造式をド記に示す。
−形成（ＩＩＩ）の化合物の具体的・例としては、ベン
ゾフェノン、４−クロルベンゾフェノン、２，４−ジク
ロロベンゾフェノン、２−エトキシカルボニルベンゾフ
ェノン、ベンゾフェノン−２−カルボン酸、４〜メチル
ベンゾフエノン、４，４−ジメトキシベンゾフェノン、
４，４−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，
４−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−ジメ
チルアミノベンゾフェノン、４−ジメチその具体的例と
しては、２−（ｏ−クロルフェニル）−４、５−ジフェ
ニルイミダゾリルニ量体、２−（ｏ−フルオルフェニル
）−４．５−ジフェニルイミダゾＩＪルニ量体、２−（
ｏ−メトキシフェニル）−４　、５−ジフェニルイミダ
ゾリルニ量体、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５
−ジフェニルイミダゾリルニ量体、２−（ｐ−ジメトキ
シフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾリルニ量体
、２−（２，４−ジメトキシフェニル）−４，５−ジフ
ェニルイミダゾリルニ量体、２−（ｐ−メチルメルカプ
トフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾリルニ量体
等が挙げられる。
本発明の光重合性組成物は、以上に記載の一般式で現わ
される複数の遊離基生成剤すなわち光重合開始剤の併用
により光重合速度を増大させる。
赤の顔料としては、アントラキノン系顔料、ペリレン系
顔料単独または、それらの少なくとも一種とジスアゾ系
黄色顔料またはイソインドリン系黄色顔料との混合が用
いられる。例えばアントラキノン系顔料としては、Ｃ，
＋、ピグメントレッド１７７、ヘリレン系顔中料として
は、Ｃ，１，ピグメントレッド１５５が挙げられ、色再
現１性の点でＣ，１，ピグメントイエロー８３またはＣ
，Ｉピグメントイエロー１３９との混合が良好であった
。赤色顔料と黄色顔料の重量比は、１００：５から１０
０：　　５０が良好であった。１００：　　４以下では
４．００　ｎ　ｍから５００ｎｍの光透過率を迎えるこ
とが出来ず色、細度を上げることが出来なかった。また
１００：５１以上では主波長が短波長よりになりＬＴ、
Ｓ　Ｃ目、標色相からのずれが大きくなった。特に１０
０：　　１０より１００：　　３０の範、囲が最適であ
った。
緑の顔料としては、ハロゲン化フタロシアニン系顔料単
独又は、ジスアゾ系黄５色、顔１料またはイソインドリ
ン系黄色顔曝料との混合が用いられ例えばＣ，１，ピグ
メントグリーン７．３６．３７とＣ，！、ピグメントイ
エロー８３またはＣ，Ｉピグメントイエロー１３９との
混合が良好であった。緑４顔料と黄色顔料の重量比は、
１００：５より１００：　４０が良好であった。１００
：　　４以下では４００ｎｍから４５０ｎｍの光透過率
を抑えることが出来ず色純度を上げることが出来なかっ
た。１００：４１以上では主波長が長波長よりになりＮ
、ＴＳＣ目・標色相からのずれが太き（なった。特に１
００：　　５より１００：２０の範囲が最適であった。
青の顔料としては、フタロシアニン系顔料単独又は、ジ
オキサジン系紫色顔料との混合が用いられ例えばＣ１１
，ピグメントブルー１５＝３とＣ，＋、ピグメントバイ
オレット２３との混合が良好であった。
青色顔料と素顔料の重量比は、１００：５より１００：
　５０が良好であった。１００：　４以下では４００ｎ
ｍから４２０ｎｍの光透過率を抑えることが出来ず色純
度を上げることが出来なかった。１００：　５１以上で
は主波長が長波長よりになりＮ・ＴＳＣ目標色相からの
ずれが大きくなった。特に１００：　　５より１００：
　　２０の範、囲が最適であった。
更に上記の顔料をアクリル果樹脂、マレイン酸系樹脂、
塩ビ−酢ピコポリマー及びエチルセルロース樹脂のいず
れかに微分散させた粉末状、シート状加工顔料を用いる
ことにより分散性及び分散安定性の良好な顔料含有感光
樹脂を得た。特にアクリル系樹脂及びエチルセルロース
樹、脂を用いた加工顔料が透明１性、分散安定性の点で
最適であった。
た。
マトリックス用の顔料としては、カーボン、チタンカー
ボン、酸化鉄単独又は、混合が用いられカーボンとチタ
ンカーボンの場合が良好であった。
重量比は、１００：５から１００：　４０の範囲が良好
であった。１００：４以下で長波長の光透過率が大きく
なった。１００：　　４１以上ては、分散安定性に問題
があった。
又、各色の顔料と樹脂からなる全固形成分中の顔料濃度
は、１０ｗｔ％から５０ｖｔ％が良好であった。
９、　５ｖｔ％以下では、１０μｍ以上の膜厚にしなけ
れば色純度が上がらず実用上問題になった。５１ｖｔ％
以上では、分散安定性に問題が生じた。とくに２０ｗｔ
％から４５ｗｔ％が最適であった。
又、顔料の粒子系が可視光波長（４００ｎｍから７００
ｎｍ）より小さい平均粒子径でさらに望ましくは、１／
２の方が光透過性において良好であった。
以下実施例について詳述する。
実施例　１ 透明基板として中性洗剤、水洗、イソプロピルアルコー
ル・フロン洗浄したガラス基板ヲ用い、感光性樹脂とし
て下記に示す組成の物を用いた。
・ベンジルメタクリレート・メタクリル酸共重合物（７
３／２３モル比）　　　　　；３０ｇｒ・ペンタエリス
リトールテトラアクリレート；　　７．３５　ｇｒ ・２−メルカプト−５−メチルチオ−１，３，４−チア
ジアゾール　　　　　　　　　　　；０．Ｉｇｒミヒラ
ーケトン　　　　　　　；　　０．０４　ｇｒ２〜（２
−クロルフェニル）−４，５−ジフェ二ルイミダゾリル
ニ量体　　　　　　　　；０．４ｇｒ・ハイドロキノン
モノメチルエーテル ；０．０！ｇｒ 番エチルセルソルブアセチイト；Ｇ２ｇｒ上記の感光性
樹、脂と赤の色材としてｃ、１．ピグメントレッド１７
７と０．１．ピグメントイエロー１３９を微分散した混
合物（顔料正味重量比１００：３５）、緑の色材として
Ｃ，１，ピグメントグリーン３６とＣ０１、ビグメント
イｘｏ−３３（７）混合物（＋００：１５）、青の色材
としてＣ０！、ピグメントブルー１５：　３とＣ１■、
ピグメントバイオレット２３の混合物（１００：５）、
黒の顔料としてカーボンとチタンカーボン（１００：３
０）の混合物、それぞれを三本口゛−ルミル等で混線分
散をしてペースト状物を作成し、それにエチルセルソル
ブアセチイトを加えてボールミル等で分散し溶液を作成
した。各溶液の組成の重量比を、表１に示す。
表　　１ ここで用いた顔料粒子系は、０．７μｍ以下になるよう
にし、特に赤は０．５μｍ１　　緑は０．３μｍ１　　
青は０．２μｍに成るように分散した。
次に、各塗工条件と、露光条件を表２に示す。
（以下余白） 表　　２ ブリベイクは、温度８０℃、１５分、現像は、炭酸化ナ
トリウム（１ｗｔ％）水溶液処理を行った。各色の塗工
順序は、ブラックマトリックスの黒、画素の赤、緑、青
の順序で行った。各厚みを表３に示す。
表３ 以上の条件で作成したカラーフィルタの分光スペクトル
、および色度図を各々第２図、および第３図に示す。
比較例　１ 実施例１と同ｆ様に処理したガラス基板状に、低分子量
ゼラチン（平均分子ｆｆ１ｌＯ，０００）　１５重量部
、重クロム酸アンモニュム２重債部、クロム明ばん０．
５重量部及び水８２．６重量部から成る感光性染色基材
を用い、染料として赤２４Ｐ（日本化薬製）、緑ＩＰ（
日本化薬製）、青５Ｃ，黒ｃ、＋、ｉ　ｉ　ｏを用いて
表４の条件で染色した。
表　　４ プリベーク温度は、６０″０５分で行ない、画素赤、緑
、青、ブラックマトリクスの順序で、カラーフィルタを
作成した。厚みは、赤１．０μｍ１　　緑１．５μｍ１
　　青２．０μｍ及びブラックマトリックス２．５μｍ
とした。
実施例１と比較例１のカラーフィルタを、キセノンフェ
ードメーター（ＦＡＬ−２５ＡＸ−ＨＣ型　スガ試験機
（株）製）を用いて耐光性試験を行い、１０００時間後
の結果と更に耐熱性試験（１７０°Ｃ，１０時間）の結
果をＬａｂによるΔＥとして表５に示す。
表５ 優れていることが分かる。
また本発明の他の材料組成についても同様な結果が得ら
れた。
発明の効果 本発明によれば、高品位画質、晶信頼性の液晶カラー表
示体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示パ
ネルの断面図、第２図は、本発明の一実施例におけるカ
ラーフィルタの分光特性図、第３図は、同色度図を示す
。 １・・・透明基板、　２・・拳カラーフィルタ、３・・
壷配向膜、４・・・ＴＦＴ駆動部、５・・φＴＮ液晶。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はか１名以上のよう
に、本発明品は、従来品と比較して色再現性、耐光性及
び耐熱性の信頼性に明らかにど一−−力う−フィノシク ２α−−−シ栗 ２ｂ−−−フ゛う２．グツ１−ジヅクスＺＣ−−遠ＢＡ
せ糎 第２図 １図 一一、−一ノ ｊ疋 （４札）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）感光性樹脂と顔料からなり、前記感光性樹脂が多
    官能アクリレートモノマーと、有機重合体結合剤と、下
    記一般式（ I ）または一般式（II）で表される２−メ
    ルカプト−５−置換チアジアゾール系化合物から選ばれ
    た少なくとも一種、一般式（III）で表されるフェニル
    ケトン系化合物および単一の共有結合で互いに結合した
    ２個のロフィン残基からなる２，４，５−トリフェニル
    イミダゾリル二量体からなる光重合開始剤とを含有する
    組成であることを特徴とする着色光重合組成物。 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｒ＿１はアルキル基、アルキルチオ基または、アラルキ
    ルチオ基を表し、Ｒ＿２は置換もしくは無置換のアルキ
    レン基を表す。 一般式（III） ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｘ＿１、Ｘ＿２は同一でも異なってもよく、水素原子、
    炭素数１から６個のアルキル基、炭素数１から６個のア
    ルコキシカルボキシ基、炭素数１から６個のアルコキシ
    カルボニル基、炭素数１から６個のアルキルジ置換アミ
    ノ基またはハロゲン原子を表す。Ｒ＿３は、水素原子ま
    たは一般式（IV）で表される。 一般式（IV） ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｙ＿１は単結合または▲数式、化学式、表等があります
    ▼を表す。 Ｒ＿４は水素原子またはＯＲ＿５を、Ｒ＿６は水素原子
    または炭素数１から６個のアルキル基を表す。
  2. （２）有機重合体結合剤が、不飽和有機酸化合物と、不
    飽和有機酸エステル化合物をモノマーとした共重合物と
    からなることを特徴とする請求項１記載の着色光重合組
    成物。
  3. （３）顔料が、加工顔料であることを特徴とする請求項
    １記載の着色光重合組成物。
  4. （４）加工顔料が、アクリル系樹脂、塩ビ−酢ピコポリ
    マー、マレイン酸系、脂、エチルセルロース樹脂からな
    る群から選択された少なくとも一種からなる樹脂に顔料
    を微分散させた粉末、又はペースト状の物であることを
    特徴とする請求項３記載の着色光重合組成物。
  5. （５）赤の顔料が、アントラキノン系顔料、ペリレン系
    顔料単独または、それらの少なくとも一種とジスアゾ系
    黄色、顔料又は、イソインドリン系黄色顔料との混合物
    からなることを特徴とする請求項１記載の着色光重合組
    成物。
  6. （６）緑の顔料が、ハロゲン化フタロシアニン系顔料単
    独または、ジスアゾ系黄色顔料又は、イソインドリン系
    黄色顔料との混合物からなることを特徴とする請求項１
    記載の着色光重合組成物。
  7. （７）青の顔料が、フタロシアニン系顔料単独または、
    ジオキサジン系紫色顔料との混合からなることを特徴と
    する請求項１記載の着色光重合組成物。
  8. （８）ブラックマトリックスの顔料が、カーボン、チタ
    ンカーボン、酸化鉄の群から選択された少なくとも一種
    からなることを特徴とする請求項１記載の着色光重合組
    成物。
  9. （９）各色の全固形成分中の顔料濃度が１０ｗｔ％から
    ５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の着色
    光組成物。
  10. （１０）透明基板上に、感光性樹脂と顔料とを含有する
    赤、緑、青の画素とブラックマトリックスとを設け、更
    にその表面または前記透明基板上に透明電極層を設けた
    カラーフィルターであって、前記感光性樹脂が請求項１
    記載の組成であることを特徴とするカラーフィルタ。
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