JP3666054B2 - 基板用ガラス - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板用ガラスに関し、特にプラズマディスプレイパネルの基板材料として好適な基板用ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりプラズマディスプレイパネルの基板としては、建築窓用ソーダライムガラス板が使用されており、この基板表面に、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ、ＩＴＯ、ネサ膜等からなる電極や絶縁ペーストを５００〜６００℃の温度で焼き付けることによって回路が形成される。その後、５００〜６００℃の温度でフリットシールすることによってプラズマディスプレイが作製される。
【０００３】
そのためこの種の基板用ガラスには、一般に次のような特性を満足することが要求される。
【０００４】
▲１▼５００〜６００℃、特に５７０℃以上の温度で熱処理する際の熱収縮を小さくするため、歪点が５７０℃以上であること。
【０００５】
▲２▼熱膨張係数が、絶縁ペーストやシーリングフリットのそれと整合しているため反りが発生しないこと。つまり７５〜９５×１０-7／℃の熱膨張係数を有すること。
【０００６】
▲３▼ネサ膜等の薄膜電極と、ガラス中のアルカリ成分が反応すると、電極材料の電気抵抗値が変化してしまうため、ガラスの体積抵抗率が、１５０℃で１０10Ω・ｃｍ以上と高く、アルカリ成分が薄膜電極と反応しないこと。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
建築窓用ソーダライムガラスは、約８９×１０-7／℃の熱膨張係数を有しており、これをプラズマディスプレイパネルの基板として用いても反りは発生しないが、歪点が５００℃程度と低いため、５７０〜６００℃の温度で熱処理する際の熱収縮が大きいという欠点を有している。
【０００８】
またソーダライムガラスは、体積抵抗率が比較的低く、しかも化学的耐久性に乏しいため、長期間の保管、使用によって表面に焼けが発生し、プラズマディスプレイの表示画面が見づらくなるという欠点も有している。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、５７０℃以上の温度で熱処理しても熱収縮が小さく、また７５〜９５×１０-7／℃の熱膨張係数を有し、しかもソーダライムガラスに比べて体積抵抗率が高く、化学的耐久性に優れた基板用ガラスを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板用ガラスは、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜６５％、Ａｌ2Ｏ3 ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜４％、ＣａＯ ０〜２．９％、ＳｒＯ ２〜１３％、ＢａＯ ２〜１３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ２〜１３％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ2 １〜９％、ＴｉＯ2 ０〜５％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％の組成を有することを特徴とし、好ましくは、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５１〜６４％、Ａｌ2Ｏ3 ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜３．５％、ＣａＯ ０〜２．８％、ＳｒＯ ３〜１２％、ＢａＯ ３〜１２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、Ｎａ2Ｏ ２．５〜９％、Ｋ2Ｏ ３〜１２％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ2 １．５〜８％、ＴｉＯ2 ０．１〜４％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％の組成を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用】
以下、本発明の基板用ガラスの各成分を上記のように限定した理由を説明する。
【００１２】
ＳｉＯ2 は、ガラスのネットワークフォーマーであり、その含有量は５０〜６５％、好ましくは５１〜６４％である。５０％より小さいと、ガラスの歪点が低くなるため、熱収縮が大きくなり、一方、６５％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎる。
【００１３】
Ａｌ2 Ｏ3 は、ガラスの歪点を高めるための成分であり、その含有量は２〜１５％、好ましくは３〜１４％である。２％より小さいと、上記効果が得られず、一方、１５％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎる。
【００１４】
ＭｇＯは、ガラスを溶融しやすくすると共に熱膨張係数を制御するための成分であり、その含有量は０〜４％、好ましくは０〜３．５％である。４％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。すなわちガラスが失透しやすいと、失透物の発生を抑えるため溶融温度を高くする必要があるが、溶融温度を高くすると、成形時のガラスが軟らかくなる。その結果、ガラス板の表面にうねりが発生したり、寸法精度が低下しやすくなり、高い表面精度や寸法精度が要求されるプラズマディスプレイパネルの基板として使用することが不可能となる。
【００１５】
ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、いずれもＭｇＯと同様の作用を有する成分であり、ＣａＯの含有量は、０〜２．９％、好ましくは０〜２．８％である。２．９％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。
【００１６】
またＳｒＯとＢａＯの含有量は、各々２〜１３％、好ましくは３〜１２％である。これらの成分が、各々２％より少ないと、歪点が低くなりすぎ、一方、１３％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。
【００１７】
ただしＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量が、１７％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりやすく、一方、２７％より多いと、ガラスが失透しやすくなる。
【００１８】
Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏは、いずれも熱膨張係数を制御するための成分であり、Ｌｉ2 Ｏの含有量は、０〜１％である。Ｌｉ2 Ｏが１％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００１９】
またＮａ2 Ｏの含有量は、２〜１０％、好ましくは２．５〜９％である。２％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりすぎ、一方、１０％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００２０】
Ｋ2 Ｏの含有量は、２〜１３％、好ましくは３〜１２％である。２％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりすぎ、一方、１３％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００２１】
ただしＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの合量が７％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりやすく、一方、１５％より多いと、歪点が低くなりやすくなる。
【００２２】
ＺｒＯ2 は、ガラスの化学的耐久性を向上させるのに効果のある成分であり、その含有量は、１〜９％、好ましくは１．５〜８％である。１％より少ないと、化学的耐久性を向上させる効果に乏しくなると共に歪点が低くなりすぎ、一方、９％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎると共に、ガラスの溶融時に失透物が生成しやすく成形が困難となる。
【００２３】
ＴｉＯ2 は、ガラスの紫外線による着色を防止する成分であり、その含有量は０〜５％、好ましくは０．１〜４％である。プラズマディスプレイの場合、放電時に紫外線が発生するが、基板が紫外線によって着色すると、長期間使用している間に徐々に表示画面が見づらくなる。従って本発明においては、ＴｉＯ2 を０．１％以上含有させることが望ましい。しかしながら５％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となるため好ましくない。
【００２４】
Ｓｂ2 Ｏ3 とＡｓ2 Ｏ3 は、いずれも清澄剤として使用する成分であり、その含有量は、各々０〜１％である。１％より多いと、ガラスが失透しやすくなり、成形が困難となる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の基板用ガラスを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
表１は、実施例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．１〜６）と、比較例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．７、８）を示すものである。因に試料Ｎｏ．８は、一般の建築窓用ソーダライムガラスである。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１の各試料は、次のようにして調製した。
【００２９】
まず表中のガラス組成となるように原料を調合し、これを白金坩堝に入れた後、電気炉で１４５０〜１５５０℃の温度で４時間溶融し、この溶融ガラスをカーボン上に流し出して板状に成形した。次いで、このガラス板の両面を光学研磨することによってガラス基板を作製した。
【００３０】
こうして得られた各試料について、歪点、液相温度、熱膨張係数、体積抵抗率および紫外線による着色の度合いを調べた。
【００３１】
表１から明らかなように、実施例であるＮｏ．１〜６の各試料は、歪点が５７２℃以上であるため、熱収縮が小さく、液相温度が１０５０℃以下であるため、失透し難いことが明らかである。またこれらの試料は、熱膨張係数が８０〜８９×１０-7／℃であり、１５０℃における体積抵抗率が１０11.4以上と高く、しかも紫外線による着色度合いが小さかった。
【００３２】
それに対し、比較例であるＮｏ．７の試料は、液相温度が１２００℃と高いことから、失透しやすく、成形し難いものと考えられる。またＮｏ．８の試料は、歪点が５００℃と低く、且つ、体積対抗率が低いため、アルカリ成分が薄膜電極と反応しやすいものと考えられ、しかも紫外線による着色の度合いも大きかった。
【００３３】
尚、表中の歪点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定し、液相温度は、白金ボートに２９７〜５００μｍの粒径を有するガラス粉末を入れ、温度勾配炉に４８時間保持した後の失透観察によって求めたものである。
【００３４】
また熱膨張係数は、ディラトメーターによって３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定したものであり、体積抵抗率は、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定したものである。
【００３５】
さらに紫外線による着色の度合いは、各ガラス基板を４００Ｗの水銀ランプで４８時間照射し、照射前後の波長４００ｎｍにおける紫外線透過率を測定し、その透過率の差を示したものである。この値が大きいほど、紫外線によって着色しやすいということになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明の基板用ガラスは、５７０℃以上の温度で熱処理しても熱収縮が小さく、７５〜９５×１０-7／℃の熱膨張係数を有し、また体積抵抗率が高く、しかも化学的耐久性に優れ、紫外線による着色も少ないため、プラズマディスプレイパネルの基板材料として好適である。
【００３７】
さらに本発明の基板用ガラスは、失透し難いため、一般にガラス板の成形方法として知られているフロート法、フュージュン法、ロールアウト法等のいずれの方法によっても製造することが可能である。
【産業上の利用分野】
本発明は、基板用ガラスに関し、特にプラズマディスプレイパネルの基板材料として好適な基板用ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりプラズマディスプレイパネルの基板としては、建築窓用ソーダライムガラス板が使用されており、この基板表面に、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ、ＩＴＯ、ネサ膜等からなる電極や絶縁ペーストを５００〜６００℃の温度で焼き付けることによって回路が形成される。その後、５００〜６００℃の温度でフリットシールすることによってプラズマディスプレイが作製される。
【０００３】
そのためこの種の基板用ガラスには、一般に次のような特性を満足することが要求される。
【０００４】
▲１▼５００〜６００℃、特に５７０℃以上の温度で熱処理する際の熱収縮を小さくするため、歪点が５７０℃以上であること。
【０００５】
▲２▼熱膨張係数が、絶縁ペーストやシーリングフリットのそれと整合しているため反りが発生しないこと。つまり７５〜９５×１０-7／℃の熱膨張係数を有すること。
【０００６】
▲３▼ネサ膜等の薄膜電極と、ガラス中のアルカリ成分が反応すると、電極材料の電気抵抗値が変化してしまうため、ガラスの体積抵抗率が、１５０℃で１０10Ω・ｃｍ以上と高く、アルカリ成分が薄膜電極と反応しないこと。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
建築窓用ソーダライムガラスは、約８９×１０-7／℃の熱膨張係数を有しており、これをプラズマディスプレイパネルの基板として用いても反りは発生しないが、歪点が５００℃程度と低いため、５７０〜６００℃の温度で熱処理する際の熱収縮が大きいという欠点を有している。
【０００８】
またソーダライムガラスは、体積抵抗率が比較的低く、しかも化学的耐久性に乏しいため、長期間の保管、使用によって表面に焼けが発生し、プラズマディスプレイの表示画面が見づらくなるという欠点も有している。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、５７０℃以上の温度で熱処理しても熱収縮が小さく、また７５〜９５×１０-7／℃の熱膨張係数を有し、しかもソーダライムガラスに比べて体積抵抗率が高く、化学的耐久性に優れた基板用ガラスを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板用ガラスは、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜６５％、Ａｌ2Ｏ3 ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜４％、ＣａＯ ０〜２．９％、ＳｒＯ ２〜１３％、ＢａＯ ２〜１３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ２〜１３％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ2 １〜９％、ＴｉＯ2 ０〜５％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％の組成を有することを特徴とし、好ましくは、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５１〜６４％、Ａｌ2Ｏ3 ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜３．５％、ＣａＯ ０〜２．８％、ＳｒＯ ３〜１２％、ＢａＯ ３〜１２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、Ｎａ2Ｏ ２．５〜９％、Ｋ2Ｏ ３〜１２％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ2 １．５〜８％、ＴｉＯ2 ０．１〜４％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％の組成を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用】
以下、本発明の基板用ガラスの各成分を上記のように限定した理由を説明する。
【００１２】
ＳｉＯ2 は、ガラスのネットワークフォーマーであり、その含有量は５０〜６５％、好ましくは５１〜６４％である。５０％より小さいと、ガラスの歪点が低くなるため、熱収縮が大きくなり、一方、６５％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎる。
【００１３】
Ａｌ2 Ｏ3 は、ガラスの歪点を高めるための成分であり、その含有量は２〜１５％、好ましくは３〜１４％である。２％より小さいと、上記効果が得られず、一方、１５％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎる。
【００１４】
ＭｇＯは、ガラスを溶融しやすくすると共に熱膨張係数を制御するための成分であり、その含有量は０〜４％、好ましくは０〜３．５％である。４％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。すなわちガラスが失透しやすいと、失透物の発生を抑えるため溶融温度を高くする必要があるが、溶融温度を高くすると、成形時のガラスが軟らかくなる。その結果、ガラス板の表面にうねりが発生したり、寸法精度が低下しやすくなり、高い表面精度や寸法精度が要求されるプラズマディスプレイパネルの基板として使用することが不可能となる。
【００１５】
ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、いずれもＭｇＯと同様の作用を有する成分であり、ＣａＯの含有量は、０〜２．９％、好ましくは０〜２．８％である。２．９％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。
【００１６】
またＳｒＯとＢａＯの含有量は、各々２〜１３％、好ましくは３〜１２％である。これらの成分が、各々２％より少ないと、歪点が低くなりすぎ、一方、１３％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。
【００１７】
ただしＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量が、１７％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりやすく、一方、２７％より多いと、ガラスが失透しやすくなる。
【００１８】
Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏは、いずれも熱膨張係数を制御するための成分であり、Ｌｉ2 Ｏの含有量は、０〜１％である。Ｌｉ2 Ｏが１％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００１９】
またＮａ2 Ｏの含有量は、２〜１０％、好ましくは２．５〜９％である。２％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりすぎ、一方、１０％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００２０】
Ｋ2 Ｏの含有量は、２〜１３％、好ましくは３〜１２％である。２％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりすぎ、一方、１３％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００２１】
ただしＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの合量が７％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりやすく、一方、１５％より多いと、歪点が低くなりやすくなる。
【００２２】
ＺｒＯ2 は、ガラスの化学的耐久性を向上させるのに効果のある成分であり、その含有量は、１〜９％、好ましくは１．５〜８％である。１％より少ないと、化学的耐久性を向上させる効果に乏しくなると共に歪点が低くなりすぎ、一方、９％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎると共に、ガラスの溶融時に失透物が生成しやすく成形が困難となる。
【００２３】
ＴｉＯ2 は、ガラスの紫外線による着色を防止する成分であり、その含有量は０〜５％、好ましくは０．１〜４％である。プラズマディスプレイの場合、放電時に紫外線が発生するが、基板が紫外線によって着色すると、長期間使用している間に徐々に表示画面が見づらくなる。従って本発明においては、ＴｉＯ2 を０．１％以上含有させることが望ましい。しかしながら５％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となるため好ましくない。
【００２４】
Ｓｂ2 Ｏ3 とＡｓ2 Ｏ3 は、いずれも清澄剤として使用する成分であり、その含有量は、各々０〜１％である。１％より多いと、ガラスが失透しやすくなり、成形が困難となる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の基板用ガラスを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
表１は、実施例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．１〜６）と、比較例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．７、８）を示すものである。因に試料Ｎｏ．８は、一般の建築窓用ソーダライムガラスである。
【００２７】
【表１】
表１の各試料は、次のようにして調製した。
【００２９】
まず表中のガラス組成となるように原料を調合し、これを白金坩堝に入れた後、電気炉で１４５０〜１５５０℃の温度で４時間溶融し、この溶融ガラスをカーボン上に流し出して板状に成形した。次いで、このガラス板の両面を光学研磨することによってガラス基板を作製した。
【００３０】
こうして得られた各試料について、歪点、液相温度、熱膨張係数、体積抵抗率および紫外線による着色の度合いを調べた。
【００３１】
表１から明らかなように、実施例であるＮｏ．１〜６の各試料は、歪点が５７２℃以上であるため、熱収縮が小さく、液相温度が１０５０℃以下であるため、失透し難いことが明らかである。またこれらの試料は、熱膨張係数が８０〜８９×１０-7／℃であり、１５０℃における体積抵抗率が１０11.4以上と高く、しかも紫外線による着色度合いが小さかった。
【００３２】
それに対し、比較例であるＮｏ．７の試料は、液相温度が１２００℃と高いことから、失透しやすく、成形し難いものと考えられる。またＮｏ．８の試料は、歪点が５００℃と低く、且つ、体積対抗率が低いため、アルカリ成分が薄膜電極と反応しやすいものと考えられ、しかも紫外線による着色の度合いも大きかった。
【００３３】
尚、表中の歪点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定し、液相温度は、白金ボートに２９７〜５００μｍの粒径を有するガラス粉末を入れ、温度勾配炉に４８時間保持した後の失透観察によって求めたものである。
【００３４】
また熱膨張係数は、ディラトメーターによって３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定したものであり、体積抵抗率は、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定したものである。
【００３５】
さらに紫外線による着色の度合いは、各ガラス基板を４００Ｗの水銀ランプで４８時間照射し、照射前後の波長４００ｎｍにおける紫外線透過率を測定し、その透過率の差を示したものである。この値が大きいほど、紫外線によって着色しやすいということになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明の基板用ガラスは、５７０℃以上の温度で熱処理しても熱収縮が小さく、７５〜９５×１０-7／℃の熱膨張係数を有し、また体積抵抗率が高く、しかも化学的耐久性に優れ、紫外線による着色も少ないため、プラズマディスプレイパネルの基板材料として好適である。
【００３７】
さらに本発明の基板用ガラスは、失透し難いため、一般にガラス板の成形方法として知られているフロート法、フュージュン法、ロールアウト法等のいずれの方法によっても製造することが可能である。
Claims (2)
- 重量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜６５％、Ａｌ2Ｏ3 ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜４％、ＣａＯ ０〜２．９％、ＳｒＯ ２〜１３％、ＢａＯ ２〜１３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ２〜１３％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ2 １〜９％、ＴｉＯ2 ０〜５％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％の組成を有することを特徴とする基板用ガラス。
- 重量百分率で、ＳｉＯ2 ５１〜６４％、Ａｌ2Ｏ3 ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜３．５％、ＣａＯ ０〜２．８％、ＳｒＯ ３〜１２％、ＢａＯ ３〜１２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、Ｎａ2Ｏ ２．５〜９％、Ｋ2Ｏ ３〜１２％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ2 １．５〜８％、ＴｉＯ2 ０．１〜４％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％の組成を有することを特徴とする請求項１の基板用ガラス。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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