DE102005021303A1 - Herstellung von flachen dielektrisch behinderten Entladungslampen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Herstellung dielektrisch behinderter Entladungslampen mit flachem Entladungsgefäß. Zur Vermeidung von Spannungen und der Notwendigkeit von Druckanpassungen in einem Vakuumofen werden beim Fügen der Entladungsgefäße Lücken in einem Rahmen des Entladungsgefäßes eingelassen, durch die zumindest ein Druckausgleich oder auch Evakuier-, Spül- und Befüllschritte erfolgen könnten.
Description
- Technisches Gebiet
- Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von dielektrisch behinderten Entladungslampen mit flachen Entladungsgefäßen.
- Dielektrisch behinderte Entladungslampen sind an sich bekannt. Dort sind zumindest die Anoden, häufig auch alle Elektroden, durch eine dielektrische Schicht vom gasförmigen Entladungsmedium in dem Entladungsgefäß getrennt. Solche dielektrisch behinderten Entladungslampen (oder auch "stille Entladungslampen") sind in unterschiedlichen Geometrien realisierbar. Neben anderen technischen Eigenschaften sind sie auch wegen der guten Möglichkeit zur Realisierung von flachen Entladungsgefäßformen von Interesse, insbesondere zur Hinterleuchtung von Bildschirmen, Monitoren, Anzeigeeinrichtungen und dergleichen aber auch für die Allgemeinbeleuchtung.
- Solche flachen Entladungsgefäße für dielektrisch behinderte Entladungslampen bestehen üblicherweise aus einer Grundplatte und einer Deckplatte, zwischen denen sich in vielen Fällen ein Rahmen befindet. Die Platten schließen zusammen mit dem Rahmen einen Entladungsraum ein. Der Begriff "flach" bedeutet dabei, dass die flächige Ausdehnung des Entladungsgefäßes, d.h. die Kantenlängen der Platten, deutlich größer als die dazu senkrechte Dicke des Entladungsgefäßes ist.
- Das Entladungsgefäß muss "gefügt" werden, d.h. zunächst getrennte Einzelteile müssen miteinander verbunden werden, was in der Regel durch Aufschmelzen von Glaslot in einem Ofen geschieht. Der durch das Entladungsgefäß angeschlossene Entladungsraum muss vor dem endgültigen Verschließen von Verunreinigungen, beispielsweise aus Glaslot beim Erwärmen austretenden Binderresten, befreit und evakuiert sowie mit dem Entladungsmedium befüllt werden.
- Dabei besteht ein Prozessschritt darin, das Entladungsgefäß nach dem Befüllen mit dem Entladungsmedium vollständig und dicht zu verschließen. Im Stand der Technik ist dies u.a. dadurch erfolgt, dass zwischen der Grundplatte und der Deckplatte aus Stabilitätsgründen ohnehin vorhandene Abstandshalter auf Glaslot-"kissen" gesetzt wurden und damit die Deckplatte so hoch hielten, dass zwischen Deckplatte und Rahmen ein Spalt verblieb. Ab einer bestimmten Temperatur wurde die Deckplatte dann durch ein Erweichen der Glaslotkissen und entsprechendes Absinken der Abstandhalter auf den Rahmen abgesenkt und mit diesem wiederum durch erweichtes Glaslot verbunden. Alternativ dazu ist es auch bekannt, die Deckplatte durch Glaslotkissen zwischen der Deckplatte und dem Rahmen hochzuhalten und durch Erweichen abzusenken.
- Darstellung der Erfindung
- Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein im Hinblick auf das notwendige Verschließen des Entladungsgefäßes vorteilhaftes Herstellungsverfahren für dielektrisch behinderte Entladungslampen mit flachem Entladungsgefäß sowie eine entsprechend hergestellte Entladungslampe anzugeben.
- Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer dielektrisch behinderten Entladungslampe mit einem flachen Entladungsgefäß, bei dem eine Rahmen, eine Grundplatte und eine Deckplatte verbunden werden und diese Teile durch Aufschmelzen von Glaslot verbunden werden, dadurch ge kennzeichnet, dass der Rahmen vor dem Verbinden aller dieser Teile eine Lücke zwischen Rahmenteilen lässt, die Lücke beim Verbinden als Zugang zum Inneren des Entladungsgefäßes erhalten bleibt und nach dem Verbinden durch Erwärmung des Entladungsgefäßes in einem Ofen Glaslot in die Lücke läuft und diese und damit das Entladungsgefäß verschließt, sowie eine entsprechend hergestellte Entladungslampe.
- Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im folgenden näher erläutert. Dabei und auch im Ausführungsbeispiel offenbarte Merkmale sind sowohl im Hinblick auf den Verfahrensaspekt als auch auf den Vorrichtungsaspekt maßgeblich, ohne dass hier zwischen im Einzelnen explizit unterschieden wird.
- Die Erfindung geht im allgemeinsten Sinn von einer Verbindung einer Deckplatte, eines Rahmens und einer Grundplatte durch Aufschmelzen von Glaslot aus. Dabei kann der Rahmen entweder beim Aufsetzen der Deckplatte auf der Grundplatte bereits fest aufgebracht sein oder nur aufliegen oder auch einstückig mit der Grundplatte ausgebildet sein oder andererseits auch mit der Deckplatte selbst verbunden oder einstückig ausgebildet sein. Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung allerdings, dass sich der Rahmen beim Aufsetzen der Deckplatte auf der Grundplatte befindet, also dort fest aufgebracht ist, aufliegt oder einstückig mit der Grundplatte ausgebildet ist. Die Deckplatte wird durch Glaslot mit dem Rahmen verbunden, was, wie oben bereits festgestellt, an sich bekannt ist.
- Im Unterschied zum Stand der Technik weist aber der Rahmen bereits vor dem Verbinden der Teile, insbesondere vor dem Aufsetzen der Deckplatte, zumindest eine Lücke zwischen Rahmenteilen auf, etwa in einer Ecke. Wenn die Teile verbunden sind, besteht diese Lücke noch immer und dient als Zugang zum Entladungsraum, also zum Druckausgleich oder Befüllen mit dem Entladungsmedium und ggs. vorherigen Evakuieren, Spülen und dergleichen. Erfindungsgemäß soll dann durch ein Hineinlaufen von erweichtem Glaslot in die Lücke ein Verschluss der Lücke und damit des Entladungsgefäßes erfolgen. Dazu wird das Entladungsgefäß in einem Ofen, in dem etwaige vorherige Evakuierungs- und Spülschritte und jedenfalls das Befüllen mit dem Entladungsmedium erfolgt ist, auf eine ausreichende Temperatur erwärmt. Das Glastot soll dabei durch Gravitations- und/oder Kapillarkräfte in die Lücke fließen, vorzugsweise durch Gravitationskräfte, also von oben nach unten.
- Im Unterschied zum Stand der Technik kann dieser Prozess so geführt werden, dass das Verschließen erst dann erfolgt, wenn das Glaslot relativ flüssig und nicht nur zäh verformbar geworden ist. Da bestimmte Mindesttemperaturen zum Fügen des Entladungsgefäßes notwendig sind, besteht bei dem geschilderten Vorgehen nach dem Stand der Technik das Problem, dass die Glaslotkissen bereits bei gegenüber der maximalen Entladungsgefäßtemperatur niedrigeren Temperaturen und damit zeitlich früher erweichen, so dass das bereits geschlossene Entladungsgefäß noch weiter erwärmt wird. Daraus folgt zum einen ein thermisch bedingter Innendruckanstieg und damit die Notwendigkeit, den Ofendruck ebenfalls zu erhöhen. Zum Zweiten können, wie der Erfinder beobachtet hat, Spannungen auftreten und in der Lampe "eingefroren" werden, die zu erhöhten Ausschuss- oder Ausfallraten führen können.
- Diese Schwierigkeiten lassen sich bei der Erfindung vermeiden, weil das Glaslot erst bei einer Temperatur und damit zu einem Zeitpunkt ausreichend fließfähig wird und damit die Lücke verschließt, zu dem auch im Übrigen durch das Glaslot dichte Verbindungen hergestellt werden. Damit ist keine wesentliche weitere Temperaturerhöhung notwendig.
- Unabhängig davon kann die Erfindung aber auch aus anderen Gründen von Vorteil sein, etwa um auf die erwähnten Glaslotkissen verzichten zu können.
- Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens setzt den Rahmen als von der Grundplatte und der Deckplatte getrenntes Teil auf, und zwar insbesondere in Form von zumindest zwei getrennten Rahmenteilen, zwischen denen die Lücke bleibt. Die Verbindung zwischen dem Rahmen und der Grundplatte kann wiederum durch Glaslot erfolgen. Dieser Fügeschritt und auch der komplementäre Fügeschritt zwischen Rahmen und Deckplatte erfolgen vorzugsweise gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Verschließen der Lücke.
- Wenn der Rahmen in Form von zumindest zwei getrennten Teilen aufgesetzt wird, kann die Lücke in einem Abstand zwischen diesen beiden Teilen zumindest an einer Stelle oder vorzugsweise auch an zwei Stellen bestehen. Beispielsweise könnten die beiden Rahmenteile durch eine Diagonale getrennte Hälften eines rechteckigen Rahmens sein, also Winkel, die dementsprechend an zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken Lücken lassen.
- Besonders bevorzugt ist es, den Rahmen in Form von vier getrennten geraden Stäben aufzusetzen, so dass an vier Ecken eines Rechtecks Lücken bleiben. Die geraden Stäbe sind besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Die Zahl von vier Lücken verbessert die pump- und befüllungstechnische Zugänglichkeit des Entladungsraums, ohne das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich zu verkomplizieren.
- Das Glaslot, das die Lücken erfindungsgemäß verschließen soll, wird vorzugsweise auf die Deckplatte aufgebracht, bevor diese – mit oder ohne verbundenem Rahmen – aufgesetzt wird. Beispielsweise kann es in der üblichen streichfähigen Form aufgetupft oder aufgestrichen werden und dann getrocknet werden. Natürlich ist es auch möglich, abweichend vorzugehen, etwa indem Glaslotformkörper im Bereich der Oberseite der Lücken aufgelegt oder eingeklemmt werden.
- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Halterahmen vor, in dem das Entladungsgefäß nach Aufsetzen der Deckplatte beim Fügen gehalten wird. Hier kommt insbesondere ein Lochblechrahmen, etwa aus VA-Stahl, in Betracht. Der Halterahmen kann auch schon vor dem Aufsetzen der Deckplatte vorhanden sein, um ein passgenaues Aufsetzen zu gewährleisten und nachträgliche Korrekturen durch Querverschieben, bei denen wiederum die Rahmenteile verrutschen könnten, vermeiden zu helfen. Auch schon beim Aufsetzen des Rahmens oder der Rahmenteile könnte der Halterahmen die Grundplatte umfassen, wird hier jedoch in vielen Fällen eher stören, weil die Rahmenteile keine der Deckplatte vergleichbare große Fläche bieten, um von oben gegriffen zu werden, so dass eine entsprechende Manipulationseinrichtung mit dem Halterahmen kollidieren könnte.
- Als Manipulationseinrichtung, insbesondere für den Rahmen oder für die Rahmenteile, kommt eine Vakuumhalteeinrichtung in Betracht, die zum Ansaugen der Oberseite ausgelegt ist. Mit dieser Vakuumhalteeinrichtung können die Rahmenteile gegriffen und vorzugsweise in Glaslot eingetaucht und dann aufgesetzt werden.
- Die Deckplatte kann nach Aufsetzen zusätzlich beschwert werden, wozu vorzugsweise eine im Format zumindest näherungsweise entsprechende Glasplatte verwendet wird. Konkret kommt eine Robaxplatte in Betracht, also eine Platte aus einem hitzebeständigen Glas mit relativ geringem Ausdehnungskoeffizienten. Aus Symmetriegründen und zur Vermeidung von Verspannungen kann vorzugsweise eine ähnliche Platte unter der Grundplatte liegen, so dass dann insgesamt das zusammengesetzte, jedoch noch nicht endgültig gefügte Entladungsgefäß zwischen dieser unteren und der oberen (Robax-) Platte und dem Halterahmen gehalten ist.
- Vorteilhafterweise lässt sich das erfindungsgemäße Verschließen des Entladungsgefäßes so gestalten, dass es erst bei einer relativ weitgehenden Verflüssigung des Glaslots erfolgt, weil erst dann das Glaslot unter Gravitations- oder Kapillarkrafteinwirkung in die Lücke fließt. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Prozess daher so auszugestalten, dass nach Erreichen der entsprechenden Temperatur, also nach dem Verschließen des Entladungsgefäßes keine wesentliche zusätzliche Temperaturerhöhung mehr stattfindet und damit eine Kompensation eines Innendruckanstiegs in der Lampe und Spannungen in der Lampe vermieden werden können. Diese Prozessführung ist jedoch nicht zwingend, weil die Erfindung, wie anfangs festgestellt, auch im Hinblick auf andere Vorteile gewählt und entsprechend ausgeführt werden kann.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Grundplatte als Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens. -
2 +3 zeigen die Grundplatte nach weiteren Verfahrensschritten. -
4 zeigt eine Folge von drei schematischen Prinzipdarstellungen zum Aufsetzen von Rahmenteilen. -
5 zeigt einen Halterahmen für das erfindungsgemäße Verfahren. -
6 zeigt eine Deckplatte mit aufgebrachten Glaslotstrukturen. -
7 zeigt eine schematische Seitenansicht zur Verdeutlichung der Lage der Entladungsgefäßteile vor dem Verschließen. -
8 zeigt eine schematische Seitenansicht zur Verdeutlichung der Lage der Entladungsgefäßteile nach dem Verschließen. - Bevorzugte Ausführung der Erfindung
-
1 zeigt eine Glasplatte1 als Grundplatte für eine erfindungsgemäß herzustellende dielektrisch behinderte Entladungslampe. Die Glasplatte1 trägt bereits durch Siebdruck hergestellte Elektroden- und Kontaktstrukturen, die hier nicht näher interessieren und daher nicht im Einzelnen dargestellt sind. - In
2 erkennt man die Grundplatte1 aus1 mit einem dispensierten Lotrand3 . Dieser Lotrand3 wird durch Trocknen fest. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ferner Glasstifte4 als Abstandhalter aufgebracht. Diese Abstandhalter4 stützen im fertigen Entladungsgefäß die Grundplatte1 und eine in5 gezeigte Deckplatte gegeneinander ab, um mechanische Schäden in Folge des Unterdrucks in dem Entladungsgefäß oder durch Biegebeanspruchung zu vermeiden. - Im weiteren Verlauf des Verfahrens werden gerade Glasstäbe als Rahmenteile
5 zunächst mit einer nicht dargestellten Vakuumsaugeeinrichtung gefasst, dann in flüssiges Glaslot eingetaucht ("gedippt") und wie in3 dargestellt auf die Grundplatte aufgesetzt. Dabei verbleiben etwa 2 mm breite Abstände in den Ecken, an denen die Glasstäbe5 einander am nächsten kommen. Dadurch ergeben sich vier Lücken6 . Die Glasstäbe5 können vor dem Aufsetzen und der Glasrückbeschichtung nebeneinander liegend mit Reflektorschichten und Leuchtstoffschichten bestrichen werden, wie dies an sich bei der Herstellung solcher Lampen bekannt ist. -
4 zeigt die Rahmenteile5 schematisch dargestellt auf einer Vakuumplatte15 . Die mittlere Darstellung zeigt, wie die Vakuumplatte15 mit den Rahmenteilen5 abgesenkt wird in ein Tauchbad16 mit Glaslot17 . Die rechte Darstellung zeigt die Vakuumplatte15 mit darunter angesaugtem Rahmenteil5 , dass an seiner Unterseite mit Glaslot17 benetzt ist. In dieser Form werden die Rahmenteile5 auf die Grundplatte1 abgesetzt. -
5 zeigt einen Halterahmen7 aus V2A-Lochblech mit einer darin auf Haltelaschen8 des Halterahmens7 aufliegenden Robaxglasplatte9 . Die gemäß3 bestückte Grundplatte1 wird in diese Fügeaufnahme eingesetzt und in einem Ofen von Binder (aus dem Glaslot) befreit und vorgefügt, d. h. vorbefestigt. - Dann wird eine Deckplatte
10 gemäß6 mit Glaslothäufchen11 in ihren Ecken und im Übrigen mit einem Lotrand12 versehen. - Nach dem Trocknen wird die Deckplatte
10 aus6 mit nach unten weisenden Glaslotstrukturen11 und12 auf die Rahmenteile5 in den Halterahmen7 aufgelegt. - Auf die Deckplatte
10 wird dabei eine zweite Robaxglasplatte aufgelegt (nicht dargestellt). In dieser Form kann das zusammengesetzte, aber noch nicht gefügte, evakuierte und befüllte Entladungsgefäß in einen Vakuumofen eingebracht werden, in dem dann bei etwa 440°C nach entsprechenden Evakuier- und Spülschritten mit 310 mbar Xe-Gas gefüllt wird. Bei dieser Temperatur und diesem Druck ist das Entladungsgefäß noch offen.7 zeigt dies deutlicher. Die Glaslothäufchen, die hier der Einfachheit halber rechteckig dargestellt sind, halten die Deckplatte10 noch über dem Rahmen5 , so dass nicht nur die Lücken6 , sondern auch noch ein Spalt über den Rahmenteilen5 frei bleiben. Bei Erreichen einer Temperatur von etwa 500°C, bei der das Glaslot erweicht, aber noch relativ viskos ist, senkt sich die Deckplatte10 zunächst auf den Rahmen5 ab, wobei die Lücken6 weiterhin offen bleiben und damit einen Druckausgleich gewährleisten. Nach Erreichen der Schmelztemperatur des Glaslots bei etwa 550°C schließen sich die Lücken6 durch Herabfließen der Glaslothäufchen11 in die Lücken in Folge Gravitation, wie8 zeigt. Die Kapillarwirkung und Benetzungseigenschaften helfen weiter dabei, dass eine wirklich dichte Verbindung zustande kommt. - Die obere Robaxplatte dient als Beschwerung. Im Übrigen sind die untere Robaxplatte
9 und die obere Robaxplatte praktisch gleich, so dass sich eine sehr symmetrische Wärmeverteilung vor allem beim Abkühlen und damit eine minimale Verspannung der Lampe ergibt. Der Halterahmen7 hält das beschriebene Plattenpaket zusammen. Die beiden Robaxplatten9 und der V2A-Lochblechrahmen7 sind maßgenau an das Entladungsgefäß angepasst. - Bei diesem Ausführungsbeispiel stehen die Vorteile einer Vermeidung von Spannungen in der Lampe und insbesondere einer Vermeidung eines wesentlichen Erwärmungsschritts nach Verschließen des Entladungsgefäßes im Vordergrund. In diesem Zusammenhang kann die Erfindung sogar mit der konventionellen Maßnahme von durch Glaslotkissen oder ähnlichen Strukturen etwas zu hoch stehenden Abstandhaltern
4 kombiniert werden, können also beim Fügen der Lampe auch über den Rahmenteilen5 und unter der Deckplatte10 zunächst Schlitze verbleiben. Dies wurde anhand7 bereits erläutert, wobei dort die Glaslothäufchen11 die Funktion der Glaslotkissen übernehmen. Die Schlitze erhöhen bis zu einer Ofentemperatur von etwa 500°C den Pumpquerschnitt. Ab dieser Temperatur sinkt die Deckplatte10 langsam ab, so dass nur die erwähnten Lücken6 verbleiben, die somit mindestens einen Druckausgleich bis 550°C bewerkstelligen können. In diesem Fall können die Lücken besonders klein sein.
Claims (12)
- Verfahren zum Herstellen einer dielektrisch behinderten Entladungslampe mit einem flachen Entladungsgefäß, bei dem ein Rahmen (
5 ), eine Grundplatte (1 ), eine Deckplatte (10 ) verbunden werden und diese Teile (1 ,5 ,10 ) durch Aufschmelzen von Glaslot (11 ,12 ) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5 ) vor dem Verbinden aller dieser Teile (1 ,5 ,10 ) eine Lücke (6 ) zwischen Rahmenteilen (5 ) lässt, die Lücke (6 ) bei dem Verbinden als Zugang zum Inneren des Entladungsgefäßes erhalten bleibt und nach dem Verbinden durch Erwärmung des Entladungsgefäßes in einem Ofen Glaslot (11 ) in die Lücke (6 ) läuft und diese und damit das Entladungsgefäß verschließt. - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Deckplatte (
10 ) bei dem Verbinden auf den Rahmen (5 ) auf der Grundplatte (1 ) aufgesetzt wird. - Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Rahmen (
5 ) als von der Grundplatte (1 ) getrenntes Teil auf die Grundplatte (1 ) aufgesetzt wird, bevor die Deckplatte (10 ) aufgesetzt wird. - Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Rahmen (
5 ) in Form von zumindest zwei getrennten Teilen (5 ) aufgesetzt wird, wobei zwischen diesen Teilen (5 ) die Lücke (6 ) bleibt. - Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Rahmen (
5 ) in Form von vier getrennten Stäben (5 ) aufgesetzt wird, wobei zwischen diesen Stäben (5 ) Lücken (6 ) in den Ecken des Rahmens (5 ) bleiben. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem vor dem Verbinden der Teile (
1 ,5 ,10 ) auf der Deckplatte (10 ) an einer Position, die nach dem Verbinden über der Lücke (6 ) angeordnet ist, Glaslot (11 ) aufgetragen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2–6, zumindest Anspruch 4, bei dem das Aufsetzen der Deckplatte (
10 ) und die nachfolgende Erwärmung des Entladungsgefäßes in einem die Grundplatte (1 ) und die Deckplatte (10 ) passend umfassenden Halterahmen (7 ), vorzugsweise Lochblechrahmen, erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2–7, bei dem der Rahmen (
5 ) bzw. die Rahmenteile (5 ) zum Aufsetzen auf die Grundplatte (1 ) mit einer Vakuumhalteeinrichtung (15 ) gegriffen und vor dem Aufsetzen in Glaslot (17 ) eingetaucht werden. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Deckplatte (
10 ) bei dem Erwärmen des Entladungsgefäßes zum Verschließen der Lücke (6 ) beschwert ist, vorzugsweise durch eine aufgelegte Glasplatte. - Verfahren nach Anspruch 7 und Anspruch 9, bei dem das Entladungsgefäß bei der Erwärmung zum Verschließen der Lücke (
6 ) mit einer unter der Grundplatte (1 ) angeordneten unteren Auflageplatte (9 ) und einer auf der Deckplatte (10 ) zur Beschwerung aufliegenden oberen Platte in dem Halterahmen (7 ) seitlich gehalten ist. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem nach dem Verschließen der Lücke (
6 ) keine wesentliche weitere Temperaturerhöhung erfolgt. - Dielektrisch behinderte Entladungslampe mit einem flachen Entladungsgefäß, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, die einen Rahmen (
5 ) zwischen einer Grundplatte (1 ) und einer Deckplatte (10 ) aufweist, wobei eine Lücke (6 ) zwischen Rahmenteilen (5 ) durch aufgeschmolzenes und wieder erstarrtes Glaslot (11 ) verschlossen ist.
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