电子制造·特种溶剂
电子制造中的醚酯溶剂：光刻胶、PCB 清洗和半导体应用
EGMEA、EGEEA 和 EGMEMA 如何满足电子制造-（从光刻胶铸造到 PCB 保形涂层、半导体清洁和显示面板加工）的精度要求。
💻 光刻胶溶剂 🔧 PCB加工 🔬 半导体级 🖥️ 显示面板
1 💻 为什么电子制造需要特种溶剂
电子制造的公差在传统工业涂层应用中是无法识别的。迹线宽度为 50 µm 的印刷电路板不能容忍会改变介电性能的溶剂残留。涂有光刻胶的200mm硅片的膜厚必须均匀在±5nm以内。医疗设备 PCB 上的保形涂层不得含有可能在使用多年后导致腐蚀故障的离子污染物。
这些要求直接转化为溶剂选择标准，远远超出了传统涂料的蒸发速率和溶解能力考虑因素：
🔬 离子纯度
溶剂中残留的离子污染物（氯化物、钠、钾）会导致导体之间发生电化学迁移，从而引发泄漏电流或短路。电子-级溶剂通常指定最大离子含量-<1 ppm chloride and <0.1 ppm sodium.
💧 金属残留物控制
半导体加工溶剂中的痕量金属（Fe、Cu、Al、Na、K）必须控制在 ppb 水平。硅晶圆上的金属污染会导致半导体带隙中产生深-能级陷阱，从而降低器件性能和产量。标准工业等级不可接受-电子/半导体等级通过 ICP-MS 分析指定金属含量。
📏 蒸发均匀度
旋涂-需要溶剂具有明确的、可重复的蒸发曲线。-如果批次之间溶剂的蒸发速率不同，则所得薄膜厚度会变化 -，从而导致光刻图案化中的良率损失。沸程（±1度）和蒸发残留物的严格规范（<5 ppm) are standard in photoresist-grade solvents.
⚗️化学相容性
电子溶剂必须与它们接触的光聚合物、电介质或导电材料化学相容。反应性溶剂会部分溶解或膨胀基材材料，或者与抗蚀剂聚合物形成复合物，从而降低图案分辨率和边缘清晰度-，这在亚-微米光刻中是不可接受的。
💡 乙二醇醚酯为何适合电子产品：EGMEA、EGEAA 和 EGMEMA 将光刻胶聚合物所需的强极性溶解能力与与旋涂-涂覆和喷涂-应用工艺相匹配的蒸发曲线相结合。它们的醚-酯双官能结构与大多数光刻胶系统中使用的丙烯酸和酚醛清漆聚合物主链具有出色的相容性，而它们在环境温度下相对较低的挥发性最大限度地减少了处理过程中的加工变化和暴露风险。
2 ⚗️ 三种电子用乙二醇醚酯溶剂：EGMEA、EGEEA 和 EGMEMA
乙二醇醚酯家族的三个成员在电子制造中发挥着不同的作用。每一种都具有不同的特性，以满足不同的加工要求。
乙二醇单甲醚乙酸酯 · BP 143–145 度 · Kb ~89
用于光刻胶浇铸和旋涂的快速-蒸发主溶剂。-对酚醛清漆和丙烯酸抗蚀剂聚合物具有很强的溶解能力。用于 PCB 保形涂料和光刻胶剥离剂配方，应用后需要快速干燥。
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乙二醇单乙醚乙酸酯 · BP 156–158 度 · Kb ~90
该系列中-Kb 最高的溶剂-对光刻胶聚合物具有最佳的全方位溶解能力。平衡蒸发使其成为保形涂层喷涂应用和 PCB 清洁配方的首选，在蒸发开始之前需要完全润湿复杂的几何形状。
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乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯 · BP 190–195 度 · UV-反应
- 家族中独一无二的活性单体，参与紫外光聚合而不是简单地蒸发。用于负性-光刻胶配方，其醚氧提供水性碱性显影剂兼容性，以及用于柔性电子产品的紫外-可固化保形涂料。
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3 🔬 光刻胶应用：铸造、旋转-涂层和显影
光致抗蚀剂是电子制造中所有光刻图案的核心-，它是光-敏感聚合物层，可将电路图案从光掩模转移到基板上。 EGMEA 和 EGEEA 是光刻胶配方的既定溶剂载体，而 EGMEMA 在 UV- 固化光刻胶系统中充当反应单体。
光刻胶工艺顺序
1️⃣
铸造/涂层
抗蚀剂配方（聚合物+光活性化合物+溶剂）通过旋涂、喷涂或浸涂来施加
2️⃣
预-烘烤（软-烘烤）
80–110度热-板烘烤去除残留溶剂； EGMEA/EGEEA 在此阶段完全蒸发
3️⃣
紫外线照射
穿过光掩模的紫外光激活曝光区域的光活性化合物； EGMEMA 在此聚合
4️⃣
-曝光后烘烤
可选的热步骤来完成光化学反应并减少驻波效应
5️⃣
发展
显影剂去除未曝光的抗蚀剂（正片）或曝光的抗蚀剂（负片）； EGMEMA 的乙醚 O 有助于水相显影
6️⃣
蚀刻/图案转移
通过蚀刻将图案转移到基板上；抗蚀剂保护覆盖区域
7️⃣
剥离
用剥离液去除剩余的抗蚀剂； EGMEA 和 EGEEA 常用于溶剂-基剥离剂
EGMEA 和 EGEEA 作为光刻胶浇铸溶剂
在传统的正性光刻胶配方（PCB 和半导体制造中的主导类型）中，EGMEA 和 EGEEA 作为主要浇注溶剂，在溶液中携带酚醛清漆树脂和重氮萘醌 (DNQ) 光活性化合物 (PAC)。他们满足的关键要求：
| 要求 |
EGMEA |
欧洲环境署 |
为什么它很重要 |
| 酚醛清漆树脂溶解度为 20–40% 固体 |
优秀✅ |
优秀✅ |
聚合物完全溶解，无雾度，确保均匀的薄膜质量，并避免抗蚀剂薄膜中出现针孔 |
| 旋涂过程中可预测的蒸发{{0}} |
好（更快） |
较好（中等） |
薄膜厚度均匀性（±2–5 nm 目标）取决于溶剂蒸发在晶圆半径上的一致性和可重复性 |
| 蒸发后离子残留量低 |
✅（电子级） |
✅（电子级） |
溶剂残留物造成的离子污染会降低介电性能并导致器件可靠性故障 |
| 紫外线透明度（在 365/248 nm 处不吸收） |
✅ 透明 |
✅ 透明 |
残留溶剂（如果在预-烘烤中未完全蒸发）不得吸收紫外线曝光波长并降低灵敏度 |
| 与 DNQ 光敏化合物的相容性 |
✅ 兼容 |
✅ 兼容 |
溶剂不得与正-作用 g- 线和 i- 线抗蚀剂中使用的 DNQ 敏化剂发生反应、分解或导致相分离 |
| 20-25度储存时粘度稳定 |
缓和 |
更好 ✅ |
抗蚀剂粘度必须在保质期内保持稳定，以确保批次中第一片到最后一片晶圆的薄膜厚度可重复 |
负性-作用光刻胶系统中的 EGMEMA
EGMEMA在光刻胶中的作用与EGMEA和EGEEA有着根本的不同。作为反应性单体，它参与 UV- 引发的聚合反应，使曝光区域中的抗蚀剂交联 -，使这些区域不溶于显影剂，而未曝光区域则保持可溶并被洗掉。这是负-作用机制。
🔬 为什么 EGMEMA 的醚氧在光刻胶开发中很重要：紫外线曝光和聚合后，含有 EGMEMA- 的固化抗蚀剂必须能够抵抗曝光图案区域中的水性碱性显影剂（通常为 2.38% TMAH - 四甲基氢氧化铵），同时未曝光区域被溶解。 EGMEMA 聚合网络中的醚氧基侧基 (–O–CH₃) 提供了足够的极性，以保持与微极性显影剂环境的相容性，而不会膨胀或溶解。水性显影剂耐受性和耐溶解性之间的这种平衡是在此应用中专门选择 EGMEMA 而不是纯疏水性丙烯酸酯单体的原因之一。
4 🔧 PCB 清洁和助焊剂去除
焊接后，印刷电路板需要清洁以去除助焊剂残留物-有机酸、活化剂和松香化合物，这些残留物是为了确保可靠的焊点形成而使用的。未清洁的助焊剂残留物会导致腐蚀、导体之间的枝晶生长以及产品使用寿命期间介电质的退化。
为什么乙二醇醚酯溶剂是有效的助焊剂去除剂
助焊剂残留物是极性有机酸（松香酸、己二酸）、松香酯和活化剂化合物的复杂混合物。有效的清洁需要一种既能溶解极性酸成分又能溶解极性较低的松香/酯成分的溶剂-极性松香/酯成分-正是乙二醇醚酯溶剂通过其醚-酯双功能结构提供的双-极性能力。
🔧 批量清洁（喷洒-在-空气中/浸泡）
优选 EGEEA：其适中的蒸发速率（RER ~0.25）可确保清洁溶液与 PCB 表面保持足够长的接触，以渗透并溶解元件主体下方和引线阵列下方的助焊剂残留物。 EGEEA 较高的 Kb (~90) 为松香-基助焊剂提供了比 EGMEA 更强的溶解能力。典型配方：EGEEA 60–70% + 异丙醇 20–30% + 去离子水 5–10%。 IPA 可降低表面张力，从而在低-间隙组件下实现更好的渗透；水有助于去除离子活化剂残留物。
🔧 在线清洗（水性或半-水性）
EGEEA 作为皂化剂增强剂：在半-水性清洁系统中，将少量 EGEEA (5–15%) 添加到碱性水性清洁浴中，以增强对松香-基助焊剂成分的溶解能力，而这些成分仅靠碱性皂化是无法去除的。 EGEEA 的水混溶性在这里至关重要-它必须保留在水性清洁浴中的溶液中而不是-相分离。
用于快速-干燥的 EGMEA 最终漂洗：在最终漂洗配方中以 20-30% 的用量使用，漂洗循环后快速蒸发可缩短干燥时间并防止精密电路表面出现水斑。
PCB 清洗溶剂的关键清洁标准
| 清洁度参数 |
典型规格 |
为什么溶剂选择很重要 |
| 离子污染（IPC-TM-650） |
<1.56 µg NaCl eq/cm² |
溶剂不得引入离子污染物；电子-级纯度要求 |
| 表面绝缘电阻（SIR） |
>清洁后 10⁸ Ω |
残留溶剂或助焊剂不得降低导体之间的表面电阻 |
| 蒸发后残留物 |
<5 ppm |
溶剂必须蒸发干净；溶剂本身的任何-非挥发性残留物都会成为污染物 |
| 金属离子含量（Na、K、Fe） |
<100 ppb each |
溶剂中的金属离子会对铜迹线造成电化学腐蚀；需要 ICP-MS 验证等级 |
⚠️ 标准级与电子级：标准工业 EGEEA 或 EGMEA（用于油漆和涂料）不符合这些离子纯度规格。这些溶剂的电子-级（也称为高-纯度或半导体-级）版本是通过更严格的蒸馏控制生产的，并通过 ICP-MS 测试金属离子含量，并通过离子色谱法测试离子物质。在 PCB 或半导体应用中使用这些溶剂时，请务必指定电子-级或高-纯度级。中科化学可根据电子应用的要求，为 TDS 提供纯度分析。
6 🔬 半导体和晶圆加工
在前端半导体晶圆加工中，溶剂的纯度和性能要求是本文中所有应用中要求最高的。-在特征尺寸为 7 纳米及以下时，十亿分之一的任何污染都可能导致器件故障。当乙二醇醚酯溶剂按照半导体-级纯度标准生产和指定时，可以在几个特定的工艺步骤中满足这些苛刻的要求。
🔬 晶圆上的光刻胶浇注
EGMEA 和 EGEEA半导体-级纯度（金属<10 ppb per element by ICP-MS, water content <100 ppm by KF titration) are used as casting solvents for i-line (365 nm) and g-line (436 nm) positive photoresists applied by spin-coating to silicon wafers.
必须严格控制抗蚀剂配方的粘度（23 度时目标值的 ±0.5%），以实现 0.5–3.0 µm 的目标膜厚<1% thickness non-uniformity across a 300 mm wafer. EGMEA and EGEEA's well-characterised evaporation profiles make them reliable carriers for this precision application.
🔬 抗-反射涂层 (ARC) 溶剂
底部抗反射涂层 (BARC) 是涂在光刻胶层下方的聚合物薄膜，可防止紫外线曝光期间基材界面反射产生驻波效应。 EGEEA 用作 BARC 配方的载体溶剂 -，其平衡蒸发可确保 BARC 薄膜在光致抗蚀剂涂覆到顶部之前均匀干燥。 BARC 层必须是<60 nm thick with <2% thickness variation - demanding the same carrier solvent precision as the photoresist itself.
🔬 抗蚀剂剥离和晶圆清洗
蚀刻或离子注入步骤完成后，必须从晶片表面剥离硬化的光刻胶，而不损坏下面的结构。使用 EGMEA 或 EGEEA 的溶剂-剥离剂用于某些抗蚀剂类型-特别厚的抗蚀剂和后-注入抗蚀剂，其中标准氧等离子体剥离是不够的。这些剥离剂在 50-80 度下工作，以加速交联抗蚀剂的溶解。
🔬 边缘-珠子去除 (EBR)
在旋涂-期间，抗蚀剂在晶圆边缘周围积聚成厚珠。在下游加工之前必须去除该珠子，以防止晶圆处理过程中的颗粒污染。 EGMEA 通常用作边缘-珠子去除溶剂-，在旋转时从晶圆边缘的喷嘴分配以溶解和去除多余的抗蚀剂。其快速蒸发可最大限度地降低 EBR 溶剂在此过程中回流到设备区域的风险。
🔬 半导体-牌号规格摘要：为了用于前端晶圆加工，乙二醇醚酯溶剂必须满足以下规格：ICP-MS 测定的总金属量<10 ppb per element (Na, K, Fe, Ni, Cu, Cr, Zn, Al); water content <100 ppm by Karl Fischer; residue on evaporation <1 ppm; boiling range within ±1 °C of specification; colour APHA <10; particle count <100 particles/mL at ≥0.5 µm. These specifications are 10–100× more stringent than standard coatings-grade material. Sinolook Chemical can provide purity analysis documentation for electronics applications on request.
7 🖥️ 显示面板制造：OLED 和 LCD 应用
平板显示器制造 - 特别是 OLED 和 TFT-LCD - 与半导体晶圆制造有许多相似之处，但增加了大-面积基板的尺寸（高达 10.5 代的玻璃面板：2940 × 3370 毫米）。乙二醇醚酯溶剂在显示器制造过程中的多个环节使用。
🖥️ TFT-LCD：薄-薄膜晶体管阵列图案化
LCD 面板的 TFT 背板是在玻璃上使用光刻技术制造的 -，其工艺与半导体制造相同，可放大到大型面板。高-纯度等级的 EGMEA 和 EGEEA 用作定义 TFT 阵列的重复图案-和-蚀刻循环的光刻胶浇注溶剂。大基板面积和狭缝-模具或狭缝-涂层应用方法对溶剂蒸发均匀性提出了特定要求，以防止面板上的膜厚度梯度。
☀️ OLED：有机半导体层沉积
溶液-加工 OLED 制造（与真空-沉积 OLED 相对）使用溶剂-有机半导体配方，必须通过喷墨印刷或旋涂-精确涂覆。 EGEEA 兼具强极性溶解能力和受控蒸发速率，使其适合作为有机半导体油墨配方中的共溶剂。-干燥过程中的蒸发曲线决定了有机半导体薄膜 - 的形态，这直接决定了 OLED 器件的效率和寿命。
🎨 彩色滤光光阻 (LCD)
LCD 彩色滤光片是通过在每个面板上重复曝光和显影红色、绿色和蓝色 - 颜料-光致抗蚀剂层 3 次来制造的。 EGEEA 是这些着色光刻胶系统的常用浇铸溶剂。溶剂必须溶解光聚合物粘合剂并分散颜料颗粒而不絮凝 - EGEEA 的平衡极性在用于滤色器应用的典型丙烯酸/环氧树脂粘合剂系统中有效地处理这两个角色。
🔲 配向层涂层 (LCD)
LCD 面板需要聚酰亚胺取向层来定向液晶分子。 EGMEA 用作聚酰亚胺前体涂层溶液（NMP/EGMEA 混合物中的聚酰胺酸）中的共溶剂，其相对较快的蒸发有助于涂层的初始干燥，而较高沸点的 NMP 则提供主要的浇铸溶剂功能。对准层必须为 50–100 nm 厚，具有出色的均匀性 -，要求溶剂精度与光致抗蚀剂应用相当。
8 🏆 电子产品-等级纯度：适用哪些标准以及原因
电子制造使用多种不同纯度级别的乙二醇醚酯溶剂，每种纯度级别均由其所服务的工艺的敏感性决定。了解哪种牌号适合您的应用，可以防止超过-规格（不必要的昂贵）和低于-规格（导致良率或可靠性故障）。
| 纯度等级 |
典型纯度 |
金属规格 |
蒸发上的残留物。 |
适合的应用 |
| 工业级 |
大于或等于99% |
未指定 |
<100 ppm |
传统涂料、油墨 - 不适合电子产品 |
| 电子级 |
大于或等于99.5% |
<100 ppb (Na, K, Fe) |
<5 ppm |
PCB清洗、保形涂层、PCB光刻胶；显示面板加工 |
| 高-纯度/光刻胶等级 |
大于或等于99.8% |
<10 ppb per metal |
<1 ppm |
半导体i-线/g-线光刻胶；巴洛克；弧;边缘-珠去除 |
| 半导体级 (SEMI) |
大于或等于99.9% |
<1 ppb per metal (ICP-MS) |
<0.5 ppm |
先进节点半导体光刻（<90 nm feature size); critical clean steps; wafer-level packaging |
📋 文件要求：电子和半导体应用要求每批次提供分析证书 (CoA) 文件，包括：GC 测定、KF 测定的水含量、蒸发残留物、ICP-MS 测定的金属、氯化物/硫酸盐/磷酸盐的离子色谱、颜色 (APHA) 和折射率。 2-5 年的批次可追溯性是半导体供应链的标准。请联系Sinolook Chemical 的技术团队，讨论您的特定应用和工艺资格需求的文件要求。
9 📊 完整比较：电子领域的 EGMEA、EGEAA 与 EGMEMA
| 参数/应用 |
EGMEA |
欧洲环境署 |
埃格玛 |
| 溶剂型 |
蒸发式 |
蒸发式 |
反应单体 |
| 沸点（度） |
143–145 |
156–158 |
190–195 ★ |
| 相对蒸发量速度 |
~0.40（最快） |
~0.25（平衡） |
<0.10 (Stays in film) |
| KB值 |
~89 |
~90 ★ |
~85–90 |
| 光刻胶浇铸溶剂 |
✅ 初级 |
✅ 小学 ★ |
不适用 |
| 负性-抗蚀剂单体 |
不 |
不 |
✅ 小学 ★ |
| PCB助焊剂清洗 |
✅ 快速冲洗 |
✅ 小学 ★ |
不宜 |
| 保形涂料溶剂 |
✅ 助-溶剂 |
✅ 小学 ★ |
✅ 仅紫外线系统 |
| UV敷形涂料单体 |
不 |
不 |
✅ 小学 ★ |
| 晶圆边缘-珠子去除 |
✅ 首选 ★ |
✅ 适合 |
不适用 |
| 显示TFT/彩色滤光片抗蚀剂 |
✅ 适合 |
✅ 首选 ★ |
✅ 紫外线系统 |
| 欧盟 CMR 监管状况 |
⚠️ 代表. 1B |
⚠️ 代表. 1B |
⚠️敏化剂 |
| 提供电子/半导体级 |
✅ 是的 |
✅ 是的 |
✅ 是的 |
★ 该应用程序的=主要推荐。对于上述应用，所有三种溶剂都必须达到电子-级纯度。
10 ❓ 常见问题解答
Q1：涂料中使用的 EGMEA 与电子制造中使用的 EGMEA 有什么区别？
其化合物相同-，均为乙二醇单甲醚乙酸酯（2-乙酸甲氧基乙酯）。区别完全在于纯度和文档。用于油漆和涂料的工业-级 EGMEA 通常为 99% 含量，没有金属离子含量或离子残留物的规格。电子-级 EGMEA 的检测结果为 99.5–99.9%，金属离子含量经 ICP-MS 验证（<10–100 ppb per element), ionic purity verified by ion chromatography, water content specified by Karl Fischer, and residue on evaporation <1–5 ppm. The higher purity is necessary because sub-ppb levels of metals like iron, sodium, or potassium that are irrelevant in an industrial coating can cause device failures in semiconductor or PCB applications. Always specify and verify the grade before use in electronics manufacturing.
Q2：在某些工艺中，为什么 EGMEA 和 EGEEA 比 NMP 更适合用于光刻胶应用？
N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 是一种强效溶剂，历来用于光刻胶和半导体清洁应用。然而，NMP 根据 EU CLP (Repr. 1B) 进行了生殖毒物分类，并且在欧盟面临着越来越严格的使用限制，一些成员国实施的工作场所 OEL 值低至 10 ppm。 EGMEA 和 EGEEA 同时也具有 Repr. 1B 分类，可提供可比的光刻胶溶解能力，并且蒸发速度显着加快 - 这在应用后快速干燥非常重要的工艺步骤中具有优势。在许多 PCB 级光刻胶应用（相对于先进的半导体工艺）中，综合工艺性能、蒸发后残留物较少以及工艺温度要求降低等因素，EGEEA 现在比 NMP 更受青睐。
Q3：EGMEMA 可以用作光刻胶浇铸溶剂和反应单体吗？
EGMEMA 在技术上可以溶解一些光刻胶聚合物 -，其乙二醇醚酯结构赋予其合理的溶解能力。然而，出于以下两个原因，通常不建议使用 EGMEMA 作为传统的浇铸溶剂（它会在预-烘烤期间简单地蒸发）。首先，EGMEMA 的蒸发速度非常慢（RER<0.10) means it would be difficult to fully remove during the pre-bake step without using very high temperatures that could damage the photoactive compound. Second, the unreacted methacrylate group remaining in the resist film after incomplete evaporation would represent a potential source of processing variability. EGMEMA is best used in resist systems specifically designed to exploit its reactive character - negative-acting UV-curable resist formulations where the goal is to incorporate EGMEMA permanently into the cured network rather than evaporate it.
问题 4：为了在开封后保持纯度，电子-级 EGMEA 和 EGEEA 的存储和处理要求是什么？
如果处理程序不受控制，电子-级溶剂在打开后可能会再次受到污染。容器打开后保持纯度的关键做法： (1) 储存在原始密封容器中或转移至经氮气保护的经过认证的清洁容器中 - 大气水分和 CO2 会引入离子污染； (2) 仅使用由 PTFE、高-密度聚乙烯 (HDPE) 或 316L 不锈钢制成的专用湿-部件（管道、配件、泵）-不要使用黄铜、铜或铝配件，因为它们会将金属浸入溶剂中； (3) 在使用前立即通过 0.2 µm 滤膜过滤，以去除转移过程中引入的任何颗粒； （四）记录批号和开封日期；丢弃任何已打开超过 30 天的材料，除非重新测试纯度；- (5) 保留所有重新分析的记录，以用于流程确认文件。-
Q5：是否有不属于 CMR 1B 分类的乙二醇醚酯溶剂可用于电子制造？
DEGEA（卡必醇醋酸酯）和丙二醇-基溶剂 PGEEA 和 PMP 不具有 CMR 分类-，从监管角度来看，它们原则上可用于电子应用。然而，它们在光刻胶和半导体工艺中的使用受到限制，因为它们没有像 EGMEA 和 EGEEA 那样广泛地表征这些应用，并且它们的蒸发曲线可能不太合适。 DEGEA 的蒸发非常缓慢（RER<0.05) makes complete removal during pre-bake more challenging. PGEEA and PMP have not been widely adopted in semiconductor photoresist formulations to date. Where process qualification allows reformulation with lower-toxicity solvents, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate, not the same as PGEEA) is the most widely adopted propylene glycol-based alternative in the semiconductor industry - it has become the dominant photoresist solvent in advanced node lithography due to its better toxicity profile, and its use is growing as manufacturers update their process chemistry for environmental and occupational health reasons.
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