JPH0588208A - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
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- JPH0588208A JPH0588208A JP24910591A JP24910591A JPH0588208A JP H0588208 A JPH0588208 A JP H0588208A JP 24910591 A JP24910591 A JP 24910591A JP 24910591 A JP24910591 A JP 24910591A JP H0588208 A JPH0588208 A JP H0588208A
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- substance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は主に有機物バインダーと液晶混合系の
長期安定性の問題を根本的に解決することを目的になさ
れたものである。 【構成】少なくとも一方が透明な透明電極付き基板間
に、無機ガラス物質により液晶性物質が粒状あるいはネ
ットワーク状に分散した状態で狭持されたことを特徴と
する液晶素子であって、液晶性物質を分散した無機ガラ
ス物質がゾルゲル法で形成されたことを特徴する。
長期安定性の問題を根本的に解決することを目的になさ
れたものである。 【構成】少なくとも一方が透明な透明電極付き基板間
に、無機ガラス物質により液晶性物質が粒状あるいはネ
ットワーク状に分散した状態で狭持されたことを特徴と
する液晶素子であって、液晶性物質を分散した無機ガラ
ス物質がゾルゲル法で形成されたことを特徴する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶デイスプレイ、液
晶シャッター、オプトエレクトロニクス用光学素子等に
用いる液晶素子の製造方法に関する。
晶シャッター、オプトエレクトロニクス用光学素子等に
用いる液晶素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】陰極線管（ＣＲＴ）に替わる薄型軽量な壁
掛けデイスプレイやポータブルなＯＡ用デイスプレイと
して液晶ディスプレイが使われている。ここでの液晶シ
ャッターは、低分子ネマチック液晶を使ったツイステッ
ドネマチック型（ＴＮ型）あるいはスーパーツイステッ
ドネマチック型（ＳＴＮ型）である。これらは液晶性物
質の光学的異方性に基づいた複屈折性や旋光性を利用す
るので２枚の偏光板が必要である。この偏光板は光を吸
収することで光透過性を大きく低下しそれ自身で発熱劣
化する。これは液晶シャッターの寿命を制限する一因と
なっている。
掛けデイスプレイやポータブルなＯＡ用デイスプレイと
して液晶ディスプレイが使われている。ここでの液晶シ
ャッターは、低分子ネマチック液晶を使ったツイステッ
ドネマチック型（ＴＮ型）あるいはスーパーツイステッ
ドネマチック型（ＳＴＮ型）である。これらは液晶性物
質の光学的異方性に基づいた複屈折性や旋光性を利用す
るので２枚の偏光板が必要である。この偏光板は光を吸
収することで光透過性を大きく低下しそれ自身で発熱劣
化する。これは液晶シャッターの寿命を制限する一因と
なっている。
【０００３】一方、液晶シャッターを遮光用の窓として
使ったり屋外での表示用として利用する試みがある。こ
のためには可能な限り軽量な大型シャッターが製造でき
ることが望ましいが、従来のＴＮ型あるいはＳＴＮ型で
は製造技術的にも特性的にも困難である。さきに述べた
偏光板の問題に加えて、大面積での液晶の完全な配向が
要求され配向膜の塗布と液晶の封入が必要だが、これら
のことはサイズが大きくなればなるほど難しくなるから
である。
使ったり屋外での表示用として利用する試みがある。こ
のためには可能な限り軽量な大型シャッターが製造でき
ることが望ましいが、従来のＴＮ型あるいはＳＴＮ型で
は製造技術的にも特性的にも困難である。さきに述べた
偏光板の問題に加えて、大面積での液晶の完全な配向が
要求され配向膜の塗布と液晶の封入が必要だが、これら
のことはサイズが大きくなればなるほど難しくなるから
である。
【０００４】このために大型の液晶性シャッターの製造
には偏光板と液晶配向の不用なシャッター性のメカニズ
ムと印刷などの大型基板向きの製造技術の導入が必要不
可欠である。両方を満たすものとして液晶性物質の光散
乱効果の利用がある。製法的には液晶の基板間への封入
でなく液晶性物質の印刷と対向電極板のラミネートが望
ましい。一つの手段に高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）があ
る。(J.W.DOANE el al.,Mol.Cryst.liq.Cryst.Vol165,5
33(1989)及び特開昭60−252687号公報）これは高分子バ
インダー中にネマチック液晶が粒状に分散したもので、
その大きさは可視波長程度である。
には偏光板と液晶配向の不用なシャッター性のメカニズ
ムと印刷などの大型基板向きの製造技術の導入が必要不
可欠である。両方を満たすものとして液晶性物質の光散
乱効果の利用がある。製法的には液晶の基板間への封入
でなく液晶性物質の印刷と対向電極板のラミネートが望
ましい。一つの手段に高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）があ
る。(J.W.DOANE el al.,Mol.Cryst.liq.Cryst.Vol165,5
33(1989)及び特開昭60−252687号公報）これは高分子バ
インダー中にネマチック液晶が粒状に分散したもので、
その大きさは可視波長程度である。
【０００５】この系のシャッター性の起源を簡単に述べ
る。液晶粒の中のネマチック液晶は界面の影響があるが
概ねランダムな配向をしている。この状態ではバインダ
ーの屈折率と液晶のそれが異なるようになっており光を
散乱して白濁する。液晶の誘電異方性が正であると電場
の印加により、分子の長軸が電場方向に配向するが、こ
の場合バインダーとの屈折率を略一致させると透明状態
が得られる。バインダー中に液晶粒を分散させる方法に
はいくつかある。 （１）樹脂と液晶の機械的分散 （２）液晶と樹脂の自発的相分離
る。液晶粒の中のネマチック液晶は界面の影響があるが
概ねランダムな配向をしている。この状態ではバインダ
ーの屈折率と液晶のそれが異なるようになっており光を
散乱して白濁する。液晶の誘電異方性が正であると電場
の印加により、分子の長軸が電場方向に配向するが、こ
の場合バインダーとの屈折率を略一致させると透明状態
が得られる。バインダー中に液晶粒を分散させる方法に
はいくつかある。 （１）樹脂と液晶の機械的分散 （２）液晶と樹脂の自発的相分離
【０００６】後者は高温で相容するバインダーと液晶系
を温度を下げて相分離をおこす。両者を共通溶媒に溶か
して塗布したのち溶媒を蒸発させる。相容する反応性前
駆体と液晶系に熱または光を与えてバインダーを高分子
化することで相分離を起こすなどの方法がある。いずれ
も製法的にはコーチング技術が使えるが、製法によって
は大型の露光装置やオーブンが必要である。
を温度を下げて相分離をおこす。両者を共通溶媒に溶か
して塗布したのち溶媒を蒸発させる。相容する反応性前
駆体と液晶系に熱または光を与えてバインダーを高分子
化することで相分離を起こすなどの方法がある。いずれ
も製法的にはコーチング技術が使えるが、製法によって
は大型の露光装置やオーブンが必要である。
【０００７】これらの方法の問題は、樹脂と液晶の混合
系から出発するので液晶とバインダーの完全な分離が生
じず、かなり多量の液晶を必要とすることと、残存する
開始材や未反応樹脂が液晶粒に溶出して液晶組成が変化
し、長期安定性が低下することがある。駆動電圧も上昇
する。液晶に周りの樹脂から不純物が溶出して長期安定
性が劣る欠点がある。
系から出発するので液晶とバインダーの完全な分離が生
じず、かなり多量の液晶を必要とすることと、残存する
開始材や未反応樹脂が液晶粒に溶出して液晶組成が変化
し、長期安定性が低下することがある。駆動電圧も上昇
する。液晶に周りの樹脂から不純物が溶出して長期安定
性が劣る欠点がある。
【０００８】この他に、基本的には同じことであるが、
透明な粒状有機物と液晶の混合系を使うことも提案され
ている。しかし、これは粒状有機物の製造コストが高く
先述した問題が残されている。
透明な粒状有機物と液晶の混合系を使うことも提案され
ている。しかし、これは粒状有機物の製造コストが高く
先述した問題が残されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は主に
有機物バインダーと液晶混合系の長期安定性の問題を根
本的に解決することを目的になされたものである。
有機物バインダーと液晶混合系の長期安定性の問題を根
本的に解決することを目的になされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、少な
くとも一方が透明な透明電極付き基板間に、無機ガラス
物質により液晶性物質が粒状あるいはネットワーク状に
分散した状態で狭持させたことを特徴とする液晶素子で
あり、これを可能とする製造技術としては、液晶性物質
が分散した無機ガラス状物質がゾルゲル法で形成された
ことを特徴する液晶素子である。
くとも一方が透明な透明電極付き基板間に、無機ガラス
物質により液晶性物質が粒状あるいはネットワーク状に
分散した状態で狭持させたことを特徴とする液晶素子で
あり、これを可能とする製造技術としては、液晶性物質
が分散した無機ガラス状物質がゾルゲル法で形成された
ことを特徴する液晶素子である。
【００１１】本発明は、ネマチック液晶もしくはスメク
チック液晶などの液晶性物質を可能なかぎり相溶性のな
い媒体に分散することを特徴とするものであるが、その
媒体として無機ガラスを選択したものである。無機ガラ
スの成分は大部分がケイ酸（ＳｉＯ2 ）であり、その他
にナトリウム、カリウム、カルシウム、ナグネシウム、
バリウム等の塩基性酸化物やアルミニウム、鉄の両性酸
化物、ホウ素の酸性酸化物がある。
チック液晶などの液晶性物質を可能なかぎり相溶性のな
い媒体に分散することを特徴とするものであるが、その
媒体として無機ガラスを選択したものである。無機ガラ
スの成分は大部分がケイ酸（ＳｉＯ2 ）であり、その他
にナトリウム、カリウム、カルシウム、ナグネシウム、
バリウム等の塩基性酸化物やアルミニウム、鉄の両性酸
化物、ホウ素の酸性酸化物がある。
【００１２】透明電極付き基板の少なくとも一方が透明
である理由は、両方の基板が透明であるならば、液晶素
子は透過型のディスプレーとなり、一方の基板のみが透
明ならば、それは反射型の液晶ディスプレーを意味す
る。
である理由は、両方の基板が透明であるならば、液晶素
子は透過型のディスプレーとなり、一方の基板のみが透
明ならば、それは反射型の液晶ディスプレーを意味す
る。
【００１３】本発明において、液晶性物質の分散状態
は、無機ガラス物質の中に液晶が粒状に分散している場
合と、ネットワーク状に分散した無機ガラス物質中に細
かい液晶が分散する場合がありうる。これらふたつの場
合の中間状態も、当然ありうる。
は、無機ガラス物質の中に液晶が粒状に分散している場
合と、ネットワーク状に分散した無機ガラス物質中に細
かい液晶が分散する場合がありうる。これらふたつの場
合の中間状態も、当然ありうる。
【００１４】組成を替えるといろいろな種類のガラスが
できるが屈折率などの光学的特性の調整も比較的容易で
ある。一般には原料を熱して溶かした後冷却して作るの
で数百度の高温が必要である。高温でも安定な無機物質
であれば（例えば半導体の微粒子：ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ
など）ガラスに均一に分散させるために、高温での処理
やアーニルが可能である。
できるが屈折率などの光学的特性の調整も比較的容易で
ある。一般には原料を熱して溶かした後冷却して作るの
で数百度の高温が必要である。高温でも安定な無機物質
であれば（例えば半導体の微粒子：ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ
など）ガラスに均一に分散させるために、高温での処理
やアーニルが可能である。
【００１５】しかし、液晶のような分解温度が低いもの
には適用が難しく、かつガラス状態のよう粘性の高い中
に有機物液晶を溶かし込むことは困難である。成分中に
酸化ナトリウムを多くすると融点が下がり低融点ガラス
ができるが、この場合にも有機物との均一な混合が難し
く、冷却により液晶粒を分離析出することは困難であ
る。
には適用が難しく、かつガラス状態のよう粘性の高い中
に有機物液晶を溶かし込むことは困難である。成分中に
酸化ナトリウムを多くすると融点が下がり低融点ガラス
ができるが、この場合にも有機物との均一な混合が難し
く、冷却により液晶粒を分離析出することは困難であ
る。
【００１６】薄いガラス皮膜を低温で形成する全く異な
る方法としてゾルゲル法が公知である。この方法では金
属アルコキシド、金属アセチルアセトナト、カルボン酸
塩、脂肪酸塩などの金属有機化合物や硝酸塩などの無機
化合物が使えるが、金属アルコキシドを出発原料とする
ことが多い。金属アルコキシド分子をＭ（ＯＲ）と表す
と、これは次の反応により加水分解する。
る方法としてゾルゲル法が公知である。この方法では金
属アルコキシド、金属アセチルアセトナト、カルボン酸
塩、脂肪酸塩などの金属有機化合物や硝酸塩などの無機
化合物が使えるが、金属アルコキシドを出発原料とする
ことが多い。金属アルコキシド分子をＭ（ＯＲ）と表す
と、これは次の反応により加水分解する。
【００１７】
【化１】 Ｍ（ＯＲ）n ＋ｎＨ2 Ｏ→Ｍ（ＯＨ）n ＋ｎＲＯＨ
【００１８】ここでＭは、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂｒ，Ｎ
ａなどの金属原子であり、ＲはＣＨ 3,Ｃ2 Ｈ5 ，Ｃ3 Ｈ
7 ，Ｃ4 Ｈ9 のようなアルキル基またはアリール基であ
る。ｎは金属Ｍの酸化数である。水酸化物Ｍ（ＯＨ）は
つぎの様に重縮合反応を起こす。
ａなどの金属原子であり、ＲはＣＨ 3,Ｃ2 Ｈ5 ，Ｃ3 Ｈ
7 ，Ｃ4 Ｈ9 のようなアルキル基またはアリール基であ
る。ｎは金属Ｍの酸化数である。水酸化物Ｍ（ＯＨ）は
つぎの様に重縮合反応を起こす。
【００１９】
【化２】 ｘＭ（ＯＨ）n →ｘＭＯn/2 ＋ｘ・n/2 Ｈ2 Ｏ
【００２０】こうして−Ｍ−Ｏ−Ｍ−Ｏー結合をもつ酸
化物が得られるが、一般にはＯＨ基も含まれている。さ
らに反応が進むと粒子同士の会合によりゲル化して固化
する。（化２）の反応は、加水分解が全部終わってから
重合反応が始まることを意味せず、溶液の条件や温度、
ｐＨ、金属アルコキシドの種類により変化する。これに
よりゾル中に生成する粒子の性状も変わり、所望のもの
が調整可能となる。本発明で用いたものは室温で安定な
（化１）の状態であるが、ポリマーも僅かに存在してい
ることも考えられる。溶液の粘性はアルコールなどの適
当な有機溶媒で調整が可能である。
化物が得られるが、一般にはＯＨ基も含まれている。さ
らに反応が進むと粒子同士の会合によりゲル化して固化
する。（化２）の反応は、加水分解が全部終わってから
重合反応が始まることを意味せず、溶液の条件や温度、
ｐＨ、金属アルコキシドの種類により変化する。これに
よりゾル中に生成する粒子の性状も変わり、所望のもの
が調整可能となる。本発明で用いたものは室温で安定な
（化１）の状態であるが、ポリマーも僅かに存在してい
ることも考えられる。溶液の粘性はアルコールなどの適
当な有機溶媒で調整が可能である。
【００２１】概ね（化１）の状態の溶液に液晶を溶かし
て基板上に均一に塗布する。塗布方法としてデイピング
やロールコート、スピンコートなどから選択できる。塗
布後溶媒を蒸発させると白濁したフィルムが得られた。
液晶を溶解しない場合は透明なセラミック膜しか得られ
ないので、これは液晶を混合したことによるものであ
る。
て基板上に均一に塗布する。塗布方法としてデイピング
やロールコート、スピンコートなどから選択できる。塗
布後溶媒を蒸発させると白濁したフィルムが得られた。
液晶を溶解しない場合は透明なセラミック膜しか得られ
ないので、これは液晶を混合したことによるものであ
る。
【００２２】出来上がったフィルムをアルコールでよく
洗浄して液晶成分を洗い流して残った固形物の走査型電
子顕微鏡による観察では非常に複雑にネットワーク状に
つながったガラス状塊物質が見いだされた。これはポー
ラスなガラス物質の中に液晶成分が分散していることを
示唆しており、ガラス分散液晶（ＧＬＡＳＳ ＤＩＳＰ
ＥＲＳＥＤ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ：ＧＤＬ
Ｃ）と呼ぶことができる。これを対向フィルムで圧着し
て交流電圧を印加したところ、透明状態が得られること
がわかり、液晶シャッターとして利用できることが判明
した。
洗浄して液晶成分を洗い流して残った固形物の走査型電
子顕微鏡による観察では非常に複雑にネットワーク状に
つながったガラス状塊物質が見いだされた。これはポー
ラスなガラス物質の中に液晶成分が分散していることを
示唆しており、ガラス分散液晶（ＧＬＡＳＳ ＤＩＳＰ
ＥＲＳＥＤ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ：ＧＤＬ
Ｃ）と呼ぶことができる。これを対向フィルムで圧着し
て交流電圧を印加したところ、透明状態が得られること
がわかり、液晶シャッターとして利用できることが判明
した。
【００２３】
【作用】本発明は、無機ガラス中に液晶性物質を分散さ
せたものであり、偏光板を省略できること、無機ガラス
と液晶性物質との接触であるので、長期安定した液晶シ
ャッター特性が得られる。
せたものであり、偏光板を省略できること、無機ガラス
と液晶性物質との接触であるので、長期安定した液晶シ
ャッター特性が得られる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
する。液晶材料としてメルク社製のネマチック液晶であ
る商品名「Ｅ７」を用いた。ゾルとしては下記の化学式
で表されるチタンとシリカのアルコキシドの加水分解物
を使った。
する。液晶材料としてメルク社製のネマチック液晶であ
る商品名「Ｅ７」を用いた。ゾルとしては下記の化学式
で表されるチタンとシリカのアルコキシドの加水分解物
を使った。
【００２５】
【化３】 Ｔｉ（ＯＲ）＋Ｈ2 Ｏ→Ｔｉ（ＯＨ）＋ＲＯＨ ；Ｒ＝
Ｃ2 Ｈ5
Ｃ2 Ｈ5
【００２６】
【化４】 Ｓｉ（ＯＲ）＋Ｈ2 Ｏ→Ｓｉ（ＯＨ）＋ＲＯＨ
【００２７】ＳｉとＴｉのモル比は約４：１として、溶
液状態での金属のあり方は不明であるが、固形分として
は望ましくは２５〜３５重量％であった。この固形分に
対してネマチック液晶「Ｅ７」を好ましくは５０〜８０
重量％を上記の金属アルコキシドのアルコール溶液に加
えた。図１に本発明の液晶シャッターの断面図を示す
が、これをバーコートによりＩＴＯ透明電極１０２の付
いたガラス透明基板１０１上にコートして１５０℃のオ
ーブンに約１時間放置し溶媒を蒸発させた。
液状態での金属のあり方は不明であるが、固形分として
は望ましくは２５〜３５重量％であった。この固形分に
対してネマチック液晶「Ｅ７」を好ましくは５０〜８０
重量％を上記の金属アルコキシドのアルコール溶液に加
えた。図１に本発明の液晶シャッターの断面図を示す
が、これをバーコートによりＩＴＯ透明電極１０２の付
いたガラス透明基板１０１上にコートして１５０℃のオ
ーブンに約１時間放置し溶媒を蒸発させた。
【００２８】その後、室温に放置すると、白濁した厚み
約２０ミクロンの塗膜（液晶とガラスの複合体１０３）
が得られた。対向基板１０５として、ＩＴＯ透明電極の
付いた合成樹脂フィルムに、紫外線硬化樹脂（アロニッ
クスＭ３０５；東亜合成化学工業（株）製商品名）の接
着層１０４を薄くコートして塗膜上に圧着し、紫外光を
照射して固化接着した。
約２０ミクロンの塗膜（液晶とガラスの複合体１０３）
が得られた。対向基板１０５として、ＩＴＯ透明電極の
付いた合成樹脂フィルムに、紫外線硬化樹脂（アロニッ
クスＭ３０５；東亜合成化学工業（株）製商品名）の接
着層１０４を薄くコートして塗膜上に圧着し、紫外光を
照射して固化接着した。
【００２９】これは、電圧を印加しない状態では９０ヘ
イズの白濁度であった。交流電圧を印加すると次第に透
明になるが、１００Ｖでヘイズ値３０の透明度であっ
た。
イズの白濁度であった。交流電圧を印加すると次第に透
明になるが、１００Ｖでヘイズ値３０の透明度であっ
た。
【００３０】
【効果】本発明における無機ガラスとネマチック液晶の
複合体では、 （１）液晶成分が少なくてすみ従って低コストである。 （２）有機物成分の溶解がないので長期安定性に優れた
大面積の液晶シャッターの製造が可能である。 この他に付言すれば無機物質としてはチタン、シリカ以
外に特性に応じて種々の物質を使える。融点の調整には
ナトリウム、屈折率の調整には鉛などである。接着層に
は紫外線硬化型のみならず、熱硬化型の樹脂も使用でき
る。
複合体では、 （１）液晶成分が少なくてすみ従って低コストである。 （２）有機物成分の溶解がないので長期安定性に優れた
大面積の液晶シャッターの製造が可能である。 この他に付言すれば無機物質としてはチタン、シリカ以
外に特性に応じて種々の物質を使える。融点の調整には
ナトリウム、屈折率の調整には鉛などである。接着層に
は紫外線硬化型のみならず、熱硬化型の樹脂も使用でき
る。
【００３１】
【図１】本発明の液晶素子の一実施例を示す断面図であ
る。
る。
１０１ 透明基板 １０２ 透明電極 １０３ 液晶とガラスの複合体 １０４ 接着層 １０５ 対向基板
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも一方が透明な透明電極付き基板
間に、無機ガラス物質により液晶性物質が粒状あるいは
ネットワーク状に分散した状態で狭持されたことを特徴
とする液晶素子。 - 【請求項２】液晶性物質が分散した無機ガラス物質がゾ
ルゲル法で形成されたことを特徴する請求項１記載の液
晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24910591A JPH0588208A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24910591A JPH0588208A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 液晶素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588208A true JPH0588208A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17188031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24910591A Pending JPH0588208A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0588208A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240300330A1 (en) * | 2023-03-07 | 2024-09-12 | Daimler Truck AG | Device and a method for covering or switching off information displayed on an outer surface of a vehicle |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP24910591A patent/JPH0588208A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240300330A1 (en) * | 2023-03-07 | 2024-09-12 | Daimler Truck AG | Device and a method for covering or switching off information displayed on an outer surface of a vehicle |
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