CN101845175A - 一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板及其生产工艺 - Google Patents
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板及其生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种塑料模板及其生产工艺。一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于它由包含下述6种原料制备而成：①废旧聚丙烯塑料、②乙烯辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂，各原料所占质量份数为：①废旧聚丙烯塑料100质量份，②乙烯-辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶10～30质量份，③交联剂0.2～3质量份，④交联助剂0.1～4质量份，⑤填充剂5～40质量份，⑥偶联剂0.1～2质量份。该生产工艺制备的塑料模板具有生产工艺简单、产品强度好、生产成本低、重复使用率高的特点。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种塑料模板及其生产工艺。
背景技术
建筑模板是建筑施工中必不可少的器具。现有建筑模板有钢模板、木模板、竹模板。其中钢模板强度高，光洁度好，耐磨性强，可是它生产成本高，安装时还需大量的钢扣件，容易与混凝土粘接而需要大量使用脱模剂，操作笨重，装模工人的劳动强度大；木模板、竹模板虽造价比较便宜，光洁度也还可以，但强度不够，耐腐耐酸、耐磨性差，而且在卸下时由于木板吸水涨大变形引起损坏严重，重复利用效率低，实用寿命短。除此以外，木模板、竹模板的大量使用不仅对于有限的绿色自然资源也是一种浪费，而且其制造过程中需要使用甲醛胶而形成刺鼻气味和致癌物质，不利于环境保护和可持续发展。
随着国民经济的发展和人们环境保护意识的不断增强，越来越多的人开始意识到废旧塑料对资源的浪费和对环境的影响是一个非常重要的问题。我国每年产生的废旧塑料在260～500万吨左右，其中废旧聚丙烯约占废旧塑料总量的1/3以上。由于缺乏系统的塑料回收再生利用渠道以及缺乏可靠的技术支持，中国城市和农村地区因塑料废弃制品处理不当而造成的白色污染问题，已成为中国环保事业的一个难题。随着经济的发展，所产生的废旧塑料垃圾必将成倍的增长，因此迫切需要找到一种经济有效、能够实现规模化的对废旧塑料回收利用，大大提高塑料制品的回收率、实现能源可持续发展的方法和途径。但由于废旧塑料，尤其是废旧聚丙烯塑料，在使用中由于老化降解等方面的影响，使得其综合力学性能下降，脆性增大，从而限制了它的回收再利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板及其生产工艺，该生产工艺制备的塑料模板具有强度好、生产成本低、重复使用率高的特点。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于它由包含下述6种原料制备而成：①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)或三元乙丙橡胶(EPDM)、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂，各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)或三元乙丙橡胶(EPDM)10～30质量份，
③交联剂 0.2～3质量份，
④交联助剂 0.1～4质量份，
⑤填充剂 5～40质量份，
⑥偶联剂 0.1～2质量份。
所述的原料还包括润滑剂，润滑剂所占质量份数为：1～8质量份。
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产或人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等。
所述的交联剂为硫磺，或者为硫磺与过氧化二异丙苯(DCP)混合物，硫磺与过氧化二异丙苯的质量比为1～4∶1～4。
所述的交联助剂包括硫化促进剂(如：二硫化四甲基秋兰姆TT或硫化促进剂M)、抗氧剂(如：气巴抗氧剂1010或气巴抗氧剂1076)、助交联剂(如：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTA)中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。
所述的填充剂为滑石粉或碳酸钙；
所述的偶联剂为端烯基双官能团偶联剂，如：硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂WD-70、硅烷偶联剂Z-6172或硅烷偶联剂KBM-5103。
所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS或石蜡。
上述一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，其特征在于它包括如下步骤：
1)按各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)或三元乙丙橡胶(EPDM) 10～30质量份，
③交联剂 0.2～3质量份，
④交联助剂 0.1～4质量份，
⑤填充剂 5～40质量份，
⑥偶联剂 0.1～2质量份，
选取下述6种原料：①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)或三元乙丙橡胶(EPDM)、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂；
2)将填充剂和偶联剂用高速混合机高速搅拌5～10min，偶联剂分3～5次加入；混匀后的混合物静置24～72小时，使偶联剂充分包附于填充剂颗粒的表面，两者之间产生稳定的化学作用力，从而得到静置后的混合物；
将①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)或三元乙丙橡胶(EPDM)、③交联剂、④交联助剂和上述静置后的混合物(采用润滑剂时，此时一同加入；润滑剂的加入能显著改善塑料熔体的加工流动性，提高板材挤出成型生产效率)用高速混合机高速搅拌5～10min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段的温度控制在180～220℃进行动态硫化反应，从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度8～20mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度550～1500mm、长度为550～4500mm)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用工业生产和人类生活所遗弃的废旧聚丙烯塑料为原料，通过动态硫化挤出成型技术制成高强度的塑料模板。与未经改性的废旧聚丙烯塑料模板相比，动态硫化后的建筑用废旧聚丙烯塑料模板的缺口冲击强度、弯曲模量、断裂伸长率分别提高250～450％、10～45％、250～500％，维卡软化点提高10～20℃。
2、与现有塑料模板相比，本发明的生产工艺简单。现有塑料模板基本采用模压法、层压法成型而得，制造工艺复杂，工人劳动强度大，生产效率不高。本发明通过螺杆挤出机直接挤出得到塑料建筑模板，生产工艺简单，可有效降低生产成本、提高生产效率。
3、本发明采用工业生产和人类生活所遗弃的废旧聚丙烯塑料为原料，生产成本低，即减少了废旧聚丙烯塑料带来的“白色污染”，又可降低现有建筑模板对木模板、竹模板的依耐性，同时增加了对绿色森林资源的保护措施，实现了“变废为宝、化害为利”的目的，有利于推动我国能源经济的可持续发展进程。
4、重复使用率高。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE) 20质量份，
③硫磺(交联剂) 0.8质量份，
④硫化促进剂M 1.5质量份，
⑤滑石粉(填充剂) 15质量份，
⑥硅烷偶联剂WD-70 0.3质量份。
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产、人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等。
上述一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，它包括如下步骤：
1)按上原料配比选料；
2)滑石粉和偶联剂WD-70用高速混合机高速搅拌5min，硅烷偶联剂WD-70分3次加入；混匀后的混合物静置24小时，得到混合物；
将废旧聚丙烯塑料、乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)、硫磺、硫化促进剂M和上述混合物，用高速混合机高速搅拌5min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段温度控制在180℃，熔融共混物在螺杆内发生动态硫化反应；从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度8mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度550mm、长度为4000mm)。螺杆转速600转/分钟，反应时间5分钟。
实验：用本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板进行强度和重复使用实验：本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板缺口冲击强度为70MPa、弯曲模量为920MPa、断裂伸长率为160％、维卡软化点为72℃，与现有技术相比分别提高了279％、15％、416％、11℃。说明本发明具有强度好、稳定性强的特点。
本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板可重复使用65次，说明本发明具有重复使用率高的特点。
实施例2：
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②三元乙丙橡胶(EPDM) 20质量份，
③硫磺 0.4质量份，
④硫化促进剂TT(二硫化四甲基秋兰姆TT) 0.5质量份，
⑤轻质碳酸钙 30质量份，
⑥硅烷偶联剂KH-570 0.8质量份，
⑦石蜡(润滑剂) 5质量份。
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产、人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等。
上述一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，它包括如下步骤：
1)按上原料配比选料；
2)轻质碳酸钙和偶联剂KH-570用高速混合机高速搅拌10min，硅烷偶联剂KH-570分5次加入；混匀后的混合物静置72小时，得到混合物；
将废旧聚丙烯塑料、EPDM(三元乙丙橡胶)、交联剂硫磺、硫化促进剂TT、润滑剂石蜡和上述混合物用高速混合机高速搅拌10min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段温度控制在220℃，熔融共混物在螺杆内发生动态硫化反应；从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度20mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度1000mm、长度为2000mm)。螺杆转速600转/分钟，反应时间5分钟。
实验：用本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板进行强度和重复使用实验：本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板缺口冲击强度为68MPa、弯曲模量为880MPa、断裂伸长率为180％、维卡软化点为74℃，与现有技术相比分别提高了258％、10％、480％、13℃。说明本发明具有强度好、稳定性强的特点。
本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板可重复使用61次，说明本发明具有重复使用率高的特点。
实施例3：
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②三元乙丙橡胶(EPDM) 20质量份，
③硫磺 0.4质量份，过氧化二异丙苯(DCP) 1.5质量份，
④硫化促进剂TT 1质量份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTA 3质量份，
⑤滑石粉 30质量份，
⑥硅烷偶联剂KBM-5103 1质量份，
⑦润滑剂EBS(撑双硬脂酰胺) 5质量份。
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产、人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等。
上述一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，它包括如下步骤：
1)按上原料配比选料；
2)将滑石粉和偶联剂KBM-5103用高速混合机高速搅拌8min，硅烷偶联剂KBM-5103分4次加入；混匀后的混合物静置36小时，得到混合物；
将废旧聚丙烯塑料、三元乙丙橡胶(EPDM)、硫磺、过氧化二异丙苯(DCP)、硫化促进剂TT、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTA、润滑剂EBS(乙撑双硬脂酰胺)和上述混合物用高速混合机高速搅拌8min，出料；
用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段温度控制在200℃，熔融共混物在螺杆内发生动态硫化反应；从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度10mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度1500mm、长度为2200mm)。螺杆转速700转/分钟，反应时间4分钟。
实验：用本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板进行强度和重复使用实验：本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板缺口冲击强度为86MPa、弯曲模量为970MPa、断裂伸长率为115％、维卡软化点为75℃，与现有技术相比分别提高了352％、21％、270％、14℃。说明本发明具有强度好、稳定性强的特点。
本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板可重复使用58次，说明本发明具有重复使用率高的特点。
实施例4：
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE) 20质量份，
③硫磺 0.4质量份，交联剂DCP(过氧化二异丙苯) 1.5质量份，
④硫化促进剂TT 1质量份，助交联剂TMPTA(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)3质量份，
⑤碳酸钙 40质量份，
⑥偶联剂WD-70 1.2质量份，
⑦润滑剂石蜡 8质量份。
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产和人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等。
上述一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，它包括如下步骤：
1)按上原料配比选料；
2)将碳酸钙的偶联剂WD-70用高速混合机高速搅拌9min，偶联剂WD-70分4次加入；混匀后的混合物静置24～72小时，得到混合物；
将废旧聚丙烯塑料、乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)、硫磺、交联剂DCP(过氧化二异丙苯)、硫化促进剂TT、助交联剂TMPTA(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)、润滑剂石蜡和上述混合物用高速混合机高速搅拌9min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段温度控制在210℃，熔融共混物在螺杆内发生动态硫化反应；从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度10mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度1000mm、长度为3000mm)。螺杆转速700转/分钟，反应时间4分钟。
实验：用本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板进行强度和重复使用实验：本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板缺口冲击强度为94MPa、弯曲模量为1150MPa、断裂伸长率为112％、维卡软化点为77℃，与现有技术相比分别提高了395％、43％、260％、16℃。说明本发明具有强度好、稳定性强的特点。
本实施例得到的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板可重复使用60次，说明本发明具有重复使用率高的特点。
实施例5：
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，它包括如下步骤：
1)按各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)10质量份，
③交联剂 0.2质量份，
④交联助剂 0.1质量份，
⑤填充剂 5质量份，
⑥偶联剂 0.1质量份，
选取下述6种原料：①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂；
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产或人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等；
所述的交联剂为硫磺与过氧化二异丙苯(DCP)混合物，硫磺与过氧化二异丙苯的质量比为1∶1；
所述的交联助剂包括硫化促进剂(如：二硫化四甲基秋兰姆TT)、抗氧剂(如：气巴抗氧剂1010)二种的混合，硫化促进剂、抗氧剂各占0.05质量份；
所述的填充剂为滑石粉；
所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-570；
2)将填充剂和偶联剂用高速混合机高速搅拌5min，偶联剂分3次加入；混匀后的混合物静置24小时，使偶联剂充分包附于填充剂颗粒的表面，两者之间产生稳定的化学作用力，从而得到静置后的混合物；
将①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)、③交联剂、④交联助剂和上述静置后的混合物用高速混合机高速搅拌5min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段的温度控制在180℃进行动态硫化反应，从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度8mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度550mm、长度为550mm)。
实施例6：
一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，它包括如下步骤：
1)按各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②三元乙丙橡胶(EPDM)30质量份，
③交联剂 3质量份，
④交联助剂 4质量份，
⑤填充剂 40质量份，
⑥偶联剂 2质量份，
选取下述6种原料：①废旧聚丙烯塑料、②三元乙丙橡胶(EPDM)、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂；
所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产或人类生活所遗弃的聚丙烯制品，如编织袋、渔网、一次性水杯、蓄电池壳、医疗器具等。
所述的交联剂为硫磺与过氧化二异丙苯(DCP)混合物，硫磺与过氧化二异丙苯的质量比为1∶4；
所述的交联助剂包括硫化促进剂(如：硫化促进剂M)、抗氧剂(如：气巴抗氧剂1076)、助交联剂(如：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTA)三种以上的混合，各占1质量份、1质量份、2质量份；
所述的填充剂为碳酸钙；
所述的偶联剂为硅烷偶联剂Z-6172；
2)将填充剂和偶联剂用高速混合机高速搅拌10min，偶联剂分5次加入；混匀后的混合物静置72小时，使偶联剂充分包附于填充剂颗粒的表面，两者之间产生稳定的化学作用力，从而得到静置后的混合物；
将①废旧聚丙烯塑料、②三元乙丙橡胶(EPDM)、③交联剂、④交联助剂和上述静置后的混合物用高速混合机高速搅拌10min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段的温度控制在220℃进行动态硫化反应，从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度20mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板(宽度1500mm、长度为4500mm)。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (10)
1.一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于它由包含下述6种原料制备而成：①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂，各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶 10～30质量份，
③交联剂 0.2～3质量份，
④交联助剂 0.1～4质量份，
⑤填充剂 5～40质量份，
⑥偶联剂 0.1～2质量份。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的原料还包括润滑剂，润滑剂所占质量份数为：1～8质量份。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的废旧聚丙烯塑料为工业生产或人类生活所遗弃的聚丙烯制品。
4.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的交联剂为硫磺，或者为硫磺与过氧化二异丙苯混合物，硫磺与过氧化二异丙苯的质量比为1～4∶1～4。
5.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的交联助剂包括硫化促进剂、抗氧剂、助交联剂中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。
6.根据权利要求5所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆TT或硫化促进剂M；抗氧剂为气巴抗氧剂1010或气巴抗氧剂1076；助交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的填充剂为滑石粉或碳酸钙。
8.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的偶联剂为端烯基双官能团偶联剂。
9.根据权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板，其特征在于：所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或石蜡。
10.如权利要求1所述的一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板的生产工艺，其特征在于它包括如下步骤：
1)按各原料所占质量份数为：
①废旧聚丙烯塑料 100质量份，
②乙烯-辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶 10～30质量份，
③交联剂 0.2～3质量份，
④交联助剂 0.1～4质量份，
⑤填充剂 5～40质量份，
⑥偶联剂 0.1～2质量份，
选取下述6种原料：①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶、③交联剂、④交联助剂、⑤填充剂和⑥偶联剂；
2)将填充剂和偶联剂用高速混合机搅拌5～10min，偶联剂分3～5次加入；混匀后的混合物静置24～72小时，得到静置后的混合物；
将①废旧聚丙烯塑料、②乙烯-辛烯共聚弹性体或三元乙丙橡胶、③交联剂、④交联助剂和上述静置后的混合物用高速混合机高速搅拌5～10min，出料；
然后用螺杆挤出机熔融共混，螺杆挤出机各段的温度控制在180～220℃进行动态硫化反应，从挤出机口模处挤出板材，板材经过压光机的压光和降温，并被调整为厚度8～20mm的板材，然后经过切边装置、牵引装置和切割装置，得到一种建筑用废旧聚丙烯塑料模板。
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