CN102066079A - 注射成型品的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种注射成型品的制造方法。该方法基本上能够根据期望的改善程度唯一地设定模具中的树脂存积部的最佳位置、最佳体积，且即使是较薄的注射成型品也能充分提高熔接强度。该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的至少一条分流道上设置有树脂存积部，该树脂存积部自不包括该熔接部在内的熔接部附近突出，在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将V中从熔接部到树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅰ)地配置模具的树脂存积部。[算式Ⅰ](Vd/V)＞-71.4(V0/V)3+47.8(V0/V)2-10.0(V0/V)+0.78 …(Ⅰ)。

Description

注射成型品的制造方法
技术领域
本发明涉及一种能够提高熔接(weld)部强度的注射成型品的制造方法。
背景技术
通常，当在注射成型中采用多点浇口的模具的情况下，必然产生熔接部。另外，即使采用的是单点浇口模具，例如在注射成型壁厚不均比率大的注射成型品、设置有剪切销(cutting pin)的注射成型品的情况下，自浇口注射到模具型腔内的熔融树脂流分支然后再合流从而形成合流部，与该合流部相对应地在成型体的表面上产生熔接部。即，熔接部表示熔融树脂流合流后形成的合流界面在成形体的表面上所体现出的接合部位。
成型品的该种熔接部大多是在上述那样的各种原因的复合作用下产生的，对于现实中的形状复杂的成型品来说，想要获得没有熔接部的成型品是极其困难的。在该熔接部中，产生被称作熔接标记(weld mark)的线状的图案而影响外观，除此之外仅以合流的方式使熔融树脂热粘接一体化有时也不能使树脂均匀混合，出现只能获得与树脂本来具有的强度相比远低于该强度的强度的极其重大的问题。
作为改善熔接部的强度下降的方法，有人公开了下述热致液晶聚合物的注射成型方法，在该方法中，从多个浇口将熔融树脂经过浇道(runner)注射到模具型腔内，在该模具型腔内与多条熔融树脂流合流而成的合流部相对地在成型体的表面上形成熔接部，该方法在上述多个浇口中的一个浇口附近的浇道部设置有与上述模具型腔不同的型腔，该型腔具有能使上述合流的熔融树脂流之一在上述合流部实质合流后再流动那样的容积(参照专利文献1)。
另外，还有人公开了下述方法和用于实现该方法的模具，该方法使用下述这样的模具，即，该模具在至少一条分流树脂流路上自成型品型腔突出地设置有树脂存积部，上述分流树脂流路从注射填充的熔融树脂分流的点直到由该分流树脂合流形成的熔接部，上述树脂存积部内置有能进退的活塞，该方法在熔接部形成后树脂在熔接部内部仍然维持流动性的期间内，使树脂在熔接部移动，扰乱熔接部的树脂或填充剂的取向等，从而高效地提高熔接部的强度等(参照专利文献2)。
作为改善熔接部的强度下降的另一方法，有人公开了下述热塑性树脂组成物的注射成型方法，在该方法中，从多个浇口将熔融树脂经过浇道注射到模具型腔内，与多条熔融树脂在该模具型腔内合流而成的合流部相对应地在成型体上形成熔接部，该方法设置有突出于至少一侧的上述模具型腔或浇道的树脂存积部，该树脂存积部具有能使上述合流的熔融树脂流之一在上述合流部实际合流后再流动的那样的容积。
专利文献1：日本特开平05-318517号公报
专利文献2：日本特开平06-008293号公报
专利文献3：日本特开平05-285990号公报
在专利文献1的方法中没有公开将该方法应用在厚度为3mm以下的薄成型品中的例子，在专利文献3的方法中没有公开将该方法应用在厚度为4mm以下的薄成型品中的例子。同样在该专利文献2所述的方法中，在注射成型较薄的成型品的情况下也不能充分地提高熔接强度。另外，在成型薄壁连接器等较薄的精密成型品时，出现在嵌合时产生裂纹等的问题。此外，近年来，由于推广各种零件的薄壁化，因此需要一种在成型较薄的成型品时也能提高熔接强度的技术。
另外，专利文献2、3的方法是使树脂在合流后再流动的技术，在模具中，树脂存积部的位置和体积与树脂的固化速度、成型品体积的有关，此外还与树脂的温度、模具的温度、注射压力等成型条件有关，所以很难唯一地规定树脂存积部的位置和体积。因此，需要一种基本上能够根据期望的改善程度唯一地设定树脂存积部的最佳位置等从而易于成型高品质的注射成型品的技术。
特别是在专利文献2的方法中，在增大树脂存积部的体积时，虽然能够在熔接部使很多树脂移动而提高熔接部强度，但若采用较大的树脂存积部，则树脂的消耗量增加，因此在现实生产中经济性不佳，需要一种能以尽量小的树脂存积部提高熔接部强度的技术。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的，目的在于提供一种基本上能够根据期望的改善程度唯一地设定树脂存积部的最佳位置、最佳体积，且即使是较薄的注射成型品也能充分提高熔接强度的注射成型品的制造方法。
为了解决上述问题，本发明人反复潜心研究。结果发现若采用下述的注射成型品的制造方法，能够解决上述问题，由此完成了本发明，该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有树脂存积部，该树脂存积部自不包括该熔接部在内的熔接部附近突出，在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将上述V中从熔接部到上述树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将上述树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅰ)地配置上述树脂存积部。更详细而言，本发明提供下述方法。
[算式Ⅰ]
(Vd/V)＞-71.4(V0/V)3+47.8(V0/V)2-10.0(V0/V)+0.78  …(Ⅰ)
(1)一种注射成型品的制造方法，该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有树脂存积部，该树脂存积部自不包括该熔接部在内的熔接部附近突出，在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将上述V中从熔接部到上述树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将上述树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅰ)地配置上述树脂存积部。
[算式Ⅰ]
(Vd/V)＞-71.4(V0/V)3+47.8(V0/V)2-10.0(V0/V)+0.78  …(Ⅰ)
(2)一种注射成型品的制造方法，该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有树脂存积部，该树脂存积部自不包括该熔接部在内的熔接部附近突出，在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将上述V中从熔接部到上述树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将上述树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅱ)地配置上述树脂存积部。
[算式Ⅱ]
(Vd/V)＞-35.6(V0/V)3+27.0(V0/V)2-6.56(V0/V)+0.66  …(Ⅱ)
(3)在(1)或(2)所述的注射成型品的制造方法的基础上，上述(V0/V)为0.10～0.17。
(4)在(1)～(3)中任意一项所述的注射成型品的制造方法的基础上，上述(Vd/V)为0.10～0.25。
(5)在(1)～(4)中任意一项所述的注射成型品的制造方法的基础上，注射树脂是液晶聚合物，上述注射成型品的厚度小于1mm。
采用本发明，在采用在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有自不包括该熔接部在内的熔接部附近突出的树脂存积部的模具的注射成型品的制造方法中，基本上能够根据期望的改善程度唯一地设定所用的模具中的树脂存积部的最佳位置、最佳体积。
采用本发明，即使成型小于1mm的极薄的注射成型品，也能充分地提高熔接强度。
附图说明
图1是表示用于实施本发明的模具的图。(a)是主视图，(b)是A-A线剖视示意图。
图2是在成型品的强度评价中使用的弯曲试验机。
图3是在成型品的强度评价中使用的施载工具。
图4是表示V0/V、Vd/V和保持率三者的关系的图。
图5是表示通过计算得出的V0/V、Vd/V和保持率三者的关系的图。
具体实施方式
下面，详细说明本发明的一实施方式，但本发明完全不限定于下述实施方式，在本发明的目的的范围内能够对本发明施加适当的变更而实施本发明。
本发明提供一种注射成型品的制造方法，其特征在于，该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有特定的树脂存积部，该树脂存积部自不包括该熔接部在内的熔接部附近突出。
模具
本发明的注射成型品的制造方法所用的模具如上所述具有树脂存积部。若不设置树脂存积部，则树脂在熔接部沿与流动方向垂直的方向取向，树脂彼此的缠绕等的相互作用较小，因此熔接部的强度下降。在本发明中，通过使树脂流入树脂存积部中，在熔接部树脂也能沿流动方向取向，因此能够提高熔接部的强度。另外，在树脂存积部的附近产生树脂的沿与流动方向垂直的方向即沿树脂存积部的直浇道去的取向，因此通过在不包括熔接部在内的熔接部附近设置树脂存积部，能够扰乱熔接部的树脂的取向，所以能够增强树脂彼此的相互作用，防止熔接部的强度下降。
在本发明的注射成型品的制造方法中使用的模具的特征在于，在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将上述V中从熔接部到上述树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将上述树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅰ)地配置树脂存积部。能够利用算式(Ⅰ)表示出熔接部的弯曲强度为其他部分的弯曲强度的40％以上的区域。另外，虽然因为出现熔接部而使弯曲强度下降，但表示剩余何种程度的弯曲强度的保持率采用由(熔接部的弯曲强度/其他部分的弯曲强度)×100(％)求得的值。例如，在下述算式Ⅰ的情况下保持率表示40％以上的区域。
[算式Ⅰ]
(Vd/V)＞-71.4(V0/V)3+47.8(V0/V)2-10.0(V0/V)+0.78  …(Ⅰ)
通过在模具中设置满足下述算式那样的树脂存积部，熔接部的弯曲强度达到其他部分的弯曲强度的40％以上。本发明除了能够大幅提高该种熔接强度，还能基于期望的改善程度基本上唯一地设定所用模具中的树脂存积部的最佳位置、最佳体积。
熔接部的弯曲强度的测量方法采用由后述的方法测得的弯曲强度的值。
另外，通过使用满足下述算式(Ⅱ)地配置树脂存积部的位置的模具来制造注射成型品，熔接部的弯曲强度达到其他部分的弯曲强度的50％以上。能够在熔接部进一步提高强度，因此优选使用上述那样的模具制造注射成型品。与上述算式(Ⅰ)的情况相同，也能够利用算式(Ⅱ)表示出熔接部的弯曲强度达到其他部分的弯曲强度的50％以上的区域。
[算式Ⅱ]
(Vd/V)＞-35.6(V0/V)3+27.0(V0/V)2-6.56(V0/V)+0.66  …(Ⅱ)
利用上述算式能够容易地设定用于使熔接部实现期望的弯曲强度的树脂存积部的位置、体积。另外，见后述，通过将树脂存积部的位置、体积调整到最佳，能够抑制所需树脂的多余消耗量，获得期望的熔接强度的提高效果。
在本发明的注射成型品的制造方法中，通常根据期望的注射成型品的熔接强度的提高程度来适当地改变V0/V的范围。例如，在需要制造具有保持率为40％以上的熔接强度的成型品的情况下，能够满足上述算式Ⅰ地自由设定树脂存积部的位置、体积。这里，优选V0/V的范围为0.10～0.17。虽然公知在相对于注射成型品的体积增大树脂存积部的体积时，树脂的移动量增多，易于扰乱取向，从而易于提高熔接部的强度，但根据图4、图5可清楚得知，当V0/V在上述范围内时，能够抑制树脂存积部的体积，并且能够获得较高地提高熔接强度的效果。另外，根据图5可清楚得知，当V0/V在0.065以上的范围内时，能够获得保持率为40％以上的效果。同样根据图5可清楚得知，当V0/V在0.085以上的范围内时，能够获得保持率为50％以上的效果。另外，根据图4、图5可清楚得知，当V0/V的范围为上述的0.10～0.17时，保持率为40％以上、50％以上的区域较宽，使保持率达到40％以上、50％以上的可能性较高，因此优选V0/V的范围为0.10～0.17。
在本发明的注射成型品的制造方法中，通常根据期望的注射成型品的熔接强度的提高程度来适当地改变Vd/V的范围，但优选Vd/V的范围为0.10～0.25。通过相对于注射成型品的体积增大树脂存积部的体积，如上所述易于提高熔接部的强度，但在增大树脂存积部的体积时，树脂的多余消耗量增多，相应地费用增加，因此不理想。
当V0/V的范围为0.10～0.17、Vd/V的范围为0.10～0.25时，可以获得能够非常高地提高熔接部的强度的效果，且能够抑制所需树脂的多余消耗量，因此优选V0/V的范围为0.10～0.17、Vd/V的范围为0.10～0.25。
树脂存积部的设置位置根据与树脂存积部的体积的关系决定，但在树脂存积部的距离距熔接部过长时，树脂存积部的对树脂取向的扰乱效果很难作用至熔接部，需要极大地设置树脂存积部的体积，因此不理想。另外，在树脂存积部的距离距熔接部过短的情况下、即V0/V小于0.065时，树脂的沿熔接部去的流动被扰乱，很难沿与熔接部垂直的方向取向，因此不理想。另外，“树脂存积部的距离”是指从树脂存积部的直浇道中央部到熔接部的距离。
本发明所用的模具也可以设置有多个树脂存积部。在设置多个树脂存积部的情况下，可以将树脂存积部设置在树脂的两条分流道上而进行复杂的树脂压入操作，但优选尽量将树脂存积部沿熔接部设置在分流回路的一侧。
连接模具和树脂存积部的直浇道的厚度没有特别限定，在能够确保树脂流动的范围内，优选更薄地设定直浇道的厚度。通过减小直浇道的厚度，能够增大树脂存积部内部的压力与型腔内的压力之差，从而容易使树脂流入树脂存积部中，因此易于使树脂在熔接部沿流动方向取向，而且在树脂存积部附近，树脂的取向被扰乱，树脂彼此的相互作用也得到增强，因此能够提高熔接强度的改善效果。
本发明所用的上述那样的模具也能够应用在公知的任意的热塑性树脂的注射成型中，且在以往的成型方法中的熔接部的强度严重下降的注射成型中应用本发明是特别有效的。例如，在结晶性树脂、特别是液晶聚合物的采用以往方法进行的成型法中，分子隔着熔接部在该熔接部的两侧沿熔接部取向，因此在熔接部只能获得明显低于其他部分的强度，但采用本发明的成型方法和模具，能够高效地扰乱熔接部的该种取向，从而能够充分地提高熔接部的强度。另外，在混合有无机填充剂、特别是纤维状填充剂的热塑性树脂的注射成型中，由于无机填充剂、特别是纤维状填充剂沿熔接部取向，因此容易发生同样的问题，但本发明的成型方法和模具对于该种树脂组成物的注射成型也是极其有效的。
注射成型品
能用本发明的制造方法制造的注射成型品的形状等没有特别限定，可以在成型各种形状的注射成型品时应用本发明的制造方法。
在上述专利文献1所述的方法中，当注射成型品的厚度极薄时不能获得提高熔接强度的效果，但在采用本发明的注射成型品的制造方法时，即使是厚度小于1mm的较薄的注射成型品，也能提高熔接强度。此外，即使是厚度小于0.5mm的注射成型品，也能提高熔接强度。这样，本发明的特征之一是，即使是较薄的注射成型品也能提高熔接强度。
利用本发明的制造方法获得的注射成型品的熔接部的强度得到较大程度的提高。与不设置树脂存积部的情况相比，在本发明中能够提高3倍以上的熔接强度。此外，根据树脂存积部的位置、体积等的设定的不同，能够提高4倍以上的熔接强度。
如上所述，在使用各种树脂制造注射成型品时，能够应用本发明的制造方法，优选应用本发明的制造方法制造由于强度较弱而出现在嵌合时产生裂纹等问题的薄壁连接器等的精密成型品。此外，即使是上述那样的使用了液晶聚合物的薄壁连接器，也能提高熔接强度，因此能够较理想地应用本发明的制造方法。
在本发明的注射成型品的制造方法中，只要使用具有树脂存积部的上述那样的模具，则树脂的固化速度、成型品的容量、此外树脂的温度、模具的温度、注射压力等成型条件等没有特别限定。
实施例
下面，利用实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
材料
液晶树脂(宝理塑料公司生产“ベクトラE130i”)
成型方法
使用图1所示的模具、成型机(Sodick Plustech公司生产“TR100EH”)以下述条件成型得到下述评价例中的注射成型品。获得的成型品的尺寸为50mm×5mm×(下述表中所示的厚度)。另外，通过更换图1所示的“制品&浇道”来改变成型品的厚度，通过更换图1所示的“树脂存积部”来改变树脂存积部的位置，通过改变该树脂存积部的顶出销(eject pin)的长度、改变树脂存积部的深度来改变树脂存积部的体积。另外，使用不具有树脂存积部的模具获得注射成型品，从而确认了熔接部的位置。
成型条件
成型温度：350℃
注射速度：100mm/sec
模具温度：70℃
循环时间：14秒
表1表示树脂存积部的位置与V0/V的关系，表2表示树脂存积部的深度与Vd/V的关系-
表1
Figure BPA00001277194500111
表2
Figure BPA00001277194500121
实施例1
使用表3所示的模具制造了实施例和比较例的注射成型品。利用下述方法测量了弯曲强度。测量结果如表3所示。
测量弯曲强度
使用图2所示的弯曲试验机(ORIENTEC公司生产“TENSILON RTA-250”：试验速度为1mm/min、跨度(span)为20mm、支点R为2.0mm)和图3所示的施载工具(图3所示的尺寸是利用千分尺测得的。单位为mm。)测量了实施例和比较例的试验片的熔接部的弯曲强度和熔接部以外的其他部分的弯曲强度。此外，还利用上述计算方法求出了保持率。弯曲强度、保持率如表3所示。
表3
Figure BPA00001277194500122
根据表3可确认到，通过将特定体积的树脂存积部设置在特定位置上，能够提高熔接部强度的改善效果。另外确认到，改善前(比较例)的保持率和改善后的保持率(实施例)基本上不依赖于成型品的厚度。
实施例2
通过使用图4所示的V0/V、Vd/V为各种数值的模具测量熔接部的弯曲强度，计算了弯曲强度的保持率。保持率如表4所示。另外，在图4中以横轴为V0/V、纵轴为Vd/V的方式制成了曲线图。图上标记的数字是保持率。另外，在图4中也一并表示了保持率达到40％以上的回归曲线和保持率达到50％以上的回归曲线。
表4
  VO/V   Vd/V   保持率
  比较例4   0.05   0.14   33
  比较例5   0.05   0.047   25
  比较例6   0.05   0.094   31
  实施例4   0.075   0.3   50
  实施例5   0.08   0.3   50
  实施例6   0.08   0.3   40
  实施例7   0.08   0.22   40
  实施例8   0.1   0.25   50
  实施例9   0.1   0.26   50
  比较例7   0.1   0.094   38
  比较例8   0.1   0.047   28
  实施例10   0.11   0.14   40
  实施例11   0.11   0.22   50
  实施例12   0.12   0.13   40
  实施例13   0.12   0.20   50
  实施例14   0.13   0.12   40
  实施例15   0.13   0.18   50
  实施例16   0.14   0.17   50
  实施例17   0.14   0.12   40
  实施例18   0.15   0.11   40
  实施例19   0.15   0.17   50
  实施例20   0.15   0.26   63
  实施例21   0.15   0.14   55
  比较例9   0.15   0.094   38
  实施例22   0.15   0.18   57
  实施例23   0.16   0.11   40
  实施例24   0.16   0.16   50
  实施例25   0.18   0.15   50
  实施例26   0.18   0.11   40
  实施例27   0.20   0.11   40
  实施例28   0.20   0.15   50
  实施例29   0.22   0.15   50
  实施例30   0.22   0.11   40
  实施例31   0.23   0.12   40
  实施例32   0.23   0.15   50
  实施例33   0.25   0.12   40
  实施例34   0.25   0.15   50
  比较例10   0.25   0.047   17
  实施例35   0.25   0.14   42
  比较例11   0.25   0.094   30
  比较例12   0.25   0.047   27
  实施例36   0.27   0.13   40
  实施例37   0.27   0.16   50
  实施例38   0.30   0.14   40
  实施例39   0.30   0.17   50
根据将表4制成曲线图后得到的图4可清楚看到表示保持率达到40％以上的区域的近似曲线和表示保持率达到50％以上的区域的近似曲线。另外，曲线图中的数字是保持率。
图5表示用UMETRICS公司制的解析软件“MODDE6”根据表4所示的数据求得的保持率达到10％以上、20％以上、30％以上、40％以上、50％以上、60％以上、70％以上、80％以上、90％以上的区域。曲线图中的数字表示保持率，各条实线上方的区域表示的是保持率达到实线所示的保持率以上的区域。
图4所示的回归曲线限定本发明。该图4所示的表示保持率为40％以上的回归曲线与图5所示的表示保持率为40％以上的曲线并不严格相同，但在图4、图5所示的范围内是等价的，图4所示的表示保持率为50％以上的回归曲线与图5所示的表示保持率为50％以上的曲线也不严格相同，但在图4、图5所示的范围内也是等价的。
根据回归曲线可清楚地确认到，当V0/V在0.1～0.17的范围内时，能够抑制树脂存积部的体积，并且能够提高熔接强度。另外，树脂存积部的体积越大，熔接强度的改善效果越佳。
实施例3
使用如表5所示直浇道的厚度不同的模具制造了注射成型品。各成型品的弯曲强度的保持率如表5所示。
表5
Figure BPA00001277194500151
根据表5的结果可清楚地确认到，直浇道的厚度越薄，熔接强度的改善效果越佳。

Claims (5)

1.一种注射成型品的制造方法，该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有树脂存积部，该树脂存积部自不包括上述熔接部在内的熔接部附近突出，
在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将上述V中从熔接部到上述树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将上述树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅰ)地配置上述树脂存积部，
(Vd/V)＞-71.4(V0/V)3+47.8(V0/V)2-10.0(V0/V)+0.78  …(Ⅰ)。
2.一种注射成型品的制造方法，该方法使用下述模具，该模具在直到由型腔内的多条熔融树脂流合流而形成的熔接部为止的分流道中的至少一条分流道上设置有树脂存积部，该树脂存积部自不包括上述熔接部在内的熔接部附近突出，
在将从浇口中央部到熔接部的成型品体积设为V、将上述V中从熔接部到上述树脂存积部的直浇道中央部的成型品体积设为V0、将上述树脂存积部的体积设为Vd的情况下，满足下述算式(Ⅱ)地配置上述树脂存积部，
(Vd/V)＞-35.6(V0/V)3+27.0(V0/V)2-6.56(V0/V)+0.66  …(Ⅱ)。
3.根据权利要求1或2所述的注射成型品的制造方法，其中，
上述(V0/V)为0.10～0.17。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的注射成型品的制造方法，其中，
上述(Vd/V)为0.10～0.25。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的注射成型品的制造方法，其中，
注射树脂是液晶聚合物，上述注射成型品的厚度小于1mm。
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