CN105504586A - 一种隔音屏蔽复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心材料10～30份、导电纤维1～5份、硅烷偶联剂3～8份、热稳定剂0.8～5份、润滑剂2～5份、增韧剂4～8份。本发明通过空心玻璃微珠或其他空心材料、导电纤维等组分改性高分子聚合物聚氯乙烯树脂，使得改性材料隔音屏蔽复合材料具有明显的电磁屏蔽效果和隔音效果。
Description
技术领域
本发明属于复合改性材料技术领域，具体涉及一种隔音屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术
在我们周围，每天都会产生噪音，不管是建筑工地上的噪音，工厂设备产生的噪音，还是大街上车辆的噪音等等，都会带给我们困扰和伤害。同时电磁干扰也越来越严重，对日益精密的电子设备、家电、通讯等产生严重干扰，影响正常生活，需要有一种隔音屏蔽材料来解决这些问题。
目前的市场上使用的技术主要有以下几种：
(1)通过多层结构来实现，外层金属屏蔽，内层隔音材料消音，像隔音屏蔽门、屏蔽窗、隔音墙、隔音板等，这种方法成本高，不能批量生产；
(2)CN02157781A公布了一种隔声降噪材料，采用金属粉和无机盐粉制成，这种方法并没有电磁屏蔽的效果，而且加工过程中，金属粉对加工设备的磨损比较大，对产品性能也有明显影响，不适用于工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隔音屏蔽复合材料，该隔音屏蔽复合材料具有明显的电磁屏蔽效果和隔音效果，同时材料适用于塑化成型，通过常用的挤出成型、注塑成型可以做成各类管道、型材、包装材料等，应用广泛。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心材料10～30份、导电纤维1～5份、硅烷偶联剂3～8份、热稳定剂0.8～5份、润滑剂2～5份、增韧剂4～8份。
本发明通过空心玻璃微珠或其他空心材料、导电纤维等组分改性高分子聚合物聚氯乙烯树脂，使得改性材料隔音屏蔽复合材料具有明显的电磁屏蔽效果和隔音效果。
优选地，所述导电纤维选自金属纤维、炭纤维或碳化处理的芳纶纤维、尼龙纤维中的一种。导电纤维可以在内部形成细微的网络结构，当外界电磁场干扰时，利用低电阻率的导电纤维中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。
优选地，所述空心材料选自镀银空心玻璃微珠、空心漂珠和空心微珠中的一种。空心材料具有许多微小的气泡，当声波入射到多孔材料表面时，主要是两种机理引起声波的衰减：首先是由于声波产生的振动引起小孔或间隙的空气运动，紧靠孔壁或纤维表面的空气因与孔壁的摩擦和粘滞力的作用，使相当一部分声能转化为热能，从而使声波衰减，反射声减弱，达到吸音的目的；其次，小孔中空气和孔壁或材料之间的热交换引起的热损失，也使声能衰减，最终达到良好的隔音效果。
优选地，所述硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)中的一种。硅烷偶联剂具有多个有机官能团，可以改善纤维和空心材料这些无机材料与高分子材料之间的相容性，充当桥梁作用，增强界面结合力，提高力学性能。
优选地，所述热稳定剂选自有机锡稳定剂、铅盐稳定剂和钙锌稳定剂中的一种。热稳定剂减少聚氯乙烯的脱氯反应，增加聚氯乙烯树脂粉在高温加工过程中的稳定时间。
优选地，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡和金属皂的一种或多种。
优选地，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氯化聚乙烯。增韧剂提供给材料适宜的柔性，使得材料刚柔兼顾。
优选地，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心玻璃微珠20份、导电纤维3份、硅烷偶联剂6份、热稳定剂5份、润滑剂2.2份、增韧剂5份。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、10～30份空心玻璃微珠和1～5份的导电纤维，以50～300rpm速度混合，混合同时连续加入3～8份的硅烷偶联剂，待所述硅烷偶联剂加完后继续混合5～8min；
(2)接着将0.8～5份的热稳定剂、2～5份的润滑剂和4～8份的增韧剂全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm速度混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm速度混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
优选地，步骤(4)中所述双螺杆挤出机的工艺参数为：机筒挤出温度为150～190℃，模具温度为160～200℃。
本发明的有益效果是：
(1)同时改性PVC树脂材料的隔音性能和电磁屏蔽性能，拓宽PVC材料的应用领域，可以用于电磁屏蔽穿线管、消音排水管、隔音板、隔音塑料门窗等对隔音性和屏蔽性有要求的场合；
(2)空心材料和导电纤维经过硅烷偶联剂处理，相互搭配使用，制成塑料母粒形式，易于大规模工业化生产。
附图说明
附图1：一种隔音屏蔽复合材料生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐明本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
除特别说明，本发明使用的设备和试剂为本技术领域常规市购产品。
实施例1
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、镀银空心玻璃微珠20份、炭纤维3份、KH-5506份、钙锌稳定剂123R5份、聚乙烯蜡1.2份、硬脂酸1份、氯化聚乙烯5份。表1为本实施例各组分的重量份数表，如表1所示。
表1
在本实施例中，聚氯乙烯树脂为新疆天业SG-5，其黏数为107～118mL/g，平均聚合度为700～1200；镀银空心玻璃微珠购自惠州腾辉科技有限公司。
本实施例中碳纤维为购自深圳市晶之源碳石墨材料有限公司的碳纤维短切丝(DX-3)，硅烷偶联剂KH-550购自南京全希化工有限公司，钙锌稳定剂123R购自熊牌，聚乙烯蜡为霍尼韦尔公司的AC-6A，硬脂酸为马来西亚1801，氯化聚乙烯为山东瑞丰CPE-135A。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、20份镀银空心玻璃微珠和3份的炭纤维，以50～300rpm低速混合，混合同时连续加入6份的硅烷偶联剂KH-550，待所述硅烷偶联剂KH-550加完后继续混合5～8min；
(2)接着将5份的钙锌稳定剂、1.2份的聚乙烯蜡、1份的硬脂酸和5份的氯化聚乙烯全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表2所示：
表2
实施例2
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心玻璃微珠10份、碳化处理的尼龙纤维1份、KH-5608份、复合铅稳定剂3184份、石蜡1份、硬脂酸1份、氯化聚乙烯5份。表3为本实施例各组分的重量份数表，如表3所示。
表3
在本实施例中，聚氯乙烯树脂为新疆中泰SG-8，黏数为73～86mL/g，平均聚合度为600～800；空心玻璃微珠购自中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司。
本实施例中碳化处理的尼龙纤维购自上海莎鼎国际贸易有限公司，硅烷偶联剂KH-560购自迈图高新材料集团，复合铅稳定剂318购自熊牌；本实施例中的石蜡为昆仑半精炼58号石蜡；硬脂酸为马来西亚1801；氯化聚乙烯为广西锦盛CPE-135A。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、10份空心玻璃微珠和1份碳化处理的尼龙纤维，以50～300rpm低速混合，混合同时连续加入8份的硅烷偶联剂KH-560，待所述硅烷偶联剂KH-560加完后继续混合5～8min；
(2)接着将4份的复合铅稳定剂、1份的石蜡、1份的硬脂酸和5份的氯化聚乙烯全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表4所示：
表4
实施例3
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心漂珠30份、银纤维5份、KH-5703份、有机锡热稳定剂0.8份、石蜡2份、金属皂1份、硬脂酸2份、增韧剂MBS4份。表5为本实施例各组分的重量份数表，如表5所示。
表5
在本实施例中，聚氯乙烯树脂为新疆中泰SG-8，黏数为73～86mL/g，平均聚合度为600～800；空心漂珠购自邢台超泰商贸中心。
本实施例中导电纤维为上海普盛金银丝纺织品有限公司的银纤维导电丝，硅烷偶联剂KH-570购自广州市聚成兆业有机硅原料有限公司，有机锡热稳定剂为阿科玛T-890，本实施例中的石蜡为昆仑半精炼58号石蜡；金属皂为硬脂酸钙，牌号为新加坡三益硬脂酸钙SAK-CS-P；硬脂酸为马来西亚1801；增韧剂MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，牌号为日本钟渊B56。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、30份空心漂珠和5份银纤维，以50～300rpm低速混合，混合同时连续加入3份的硅烷偶联剂KH-570，待所述硅烷偶联剂KH-570加完后继续混合5～8min；
(2)接着将0.8份的有机锡热稳定剂、2份的石蜡、1份的金属皂、2份的硬脂酸和4份的增韧剂MBS全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表6所示：
表6
对比例1
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、复合铅稳定剂3183.5份、石蜡0.8份、金属皂1.2份、增韧剂MBS6份。表7为本实施例各组分的重量份数表，如表7所示。
表7
在本实施例中，聚氯乙烯为新疆中泰SG-8，黏数为73～86mL/g，平均聚合度为600～800，复合铅稳定剂318购自熊牌；石蜡为昆仑半精炼58号石蜡；金属皂为硬脂酸钙，牌号为新加坡三益硬脂酸钙SAK-CS-P；增韧剂MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，牌号为日本钟渊B56。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、3.5份的复合铅稳定剂318、0.8份的石蜡、1.2份的金属皂和6份的增韧剂MBS投入进行低速混合，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(2)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(3)将所述步骤(2)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表8所示：
表8
对比例2
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、复合铅稳定剂3185份、硫酸钡150份、石蜡2份、金属皂1份、硬脂酸2份、增韧剂MBS10份。表9为本实施例各组分的重量份数表，如表9所示。
表9
在本实施例中，聚氯乙烯为新疆宜化SG-5，黏数为107～118mL/g，平均聚合度为700～1200；复合铅稳定剂318购自熊牌；硫酸钡购自深圳市海扬粉体科技有限公司；石蜡为昆仑半精炼58号石蜡；金属皂为硬脂酸钙，牌号为新加坡三益硬脂酸钙SAK-CS-P；硬脂酸为马来西亚1801；增韧剂MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，牌号为日本钟渊B56。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、5份的复合铅稳定剂318、150份的硫酸钡、2份的石蜡、1份的金属皂、2份的硬脂酸和10份的增韧剂MBS投入以50～300rpm低速混合，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(2)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(3)将所述步骤(2)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表10所示：
表10
对比例3
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、复合铅稳定剂3185份、金属粉20份、石蜡1.2份、金属皂0.6份、硬脂酸2份、增韧剂MBS10份。表11为本实施例各组分的重量份数表，如表11所示。
表11
在本实施例中，聚氯乙烯为内蒙宜化SG-5，黏数为107～118mL/g，平均聚合度为700～1200，复合铅稳定剂318购自熊牌，金属粉为长沙天久金属材料有些公司的铜粉，石蜡为昆仑半精炼58号石蜡，金属皂为硬脂酸钙，牌号为新加坡三益硬脂酸钙SAK-CS-P，硬脂酸为马来西亚1801，增韧剂MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，牌号为日本钟渊B56。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、5份的复合铅稳定剂318、20份的金属粉、1.2份的石蜡、0.6份的金属皂、2份的硬脂酸和10份的增韧剂MBS投入以50～300rpm低速混合，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(2)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(3)将所述步骤(2)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表12所示：
表12
对比例4
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心漂珠30份、KH-5703份、复合铅稳定剂3185份、石蜡2份、金属皂1份、硬脂酸2份、增韧剂MBS4份。表13为本实施例各组分的重量份数表，如表13所示。
表13
在本实施例中，聚氯乙烯树脂为新疆中泰SG-8，黏数为73～86mL/g，平均聚合度为600～800；空心漂珠购自邢台超泰商贸中心。
本实施例中硅烷偶联剂KH-570购自广州市聚成兆业有机硅原料有限公司，复合铅稳定剂318购自熊牌，本实施例中的石蜡为昆仑半精炼58号石蜡；金属皂为硬脂酸钙，牌号为新加坡三益硬脂酸钙SAK-CS-P；硬脂酸为马来西亚1801；增韧剂MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，牌号为日本钟渊B56。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、20份空心漂珠，以50～300rpm低速混合，混合同时连续加入3份的硅烷偶联剂KH-570，待所述硅烷偶联剂KH-570加完后继续混合5～8min；
(2)接着将5份的复合铅稳定剂、2份的石蜡、1份的金属皂、2份的硬脂酸和4份的增韧剂MBS全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表14所示：
表14
对比例5
参阅图1：
一种隔音屏蔽复合材料，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、银纤维5份、KH-5703份、复合铅稳定剂3185份、石蜡2份、金属皂1份、硬脂酸2份、增韧剂MBS4份。表15为本实施例各组分的重量份数表，如表15所示。
表15
在本实施例中，聚氯乙烯树脂为新疆中泰SG-8，黏数为73～86mL/g，平均聚合度为600～800；
本实施例中导电纤维为上海普盛金银丝纺织品有限公司的银纤维导电丝，硅烷偶联剂KH-570购自广州市聚成兆业有机硅原料有限公司，复合铅稳定剂318购自熊牌，本实施例中的石蜡为昆仑半精炼58号石蜡；金属皂为硬脂酸钙，牌号为新加坡三益硬脂酸钙SAK-CS-P；硬脂酸为马来西亚1801；增韧剂MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，牌号为日本钟渊B56。
一种隔音屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、5份银纤维，以50～300rpm低速混合，混合同时连续加入3份的硅烷偶联剂KH-570，待所述硅烷偶联剂KH-570加完后继续混合5～8min；
(2)接着将5份的复合铅稳定剂、2份的石蜡、1份的金属皂、2份的硬脂酸和4份的增韧剂MBS全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm中速混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm低速混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
其中，双螺杆挤出机的工艺参数如表16所示：
表16
将实施例1～3和对比例1～5制得隔音屏蔽复合材料做性能测试，各性能按照以下标准和规定执行，拉伸强度GB/T1040.2-2006、200MHZ的电磁屏蔽效能GJB6190-2008及降噪(吸音系数)GB/T18696.1-2004。
表17为实施例1～3和对比例1～5制得隔音屏蔽复合材料的性能测试结果数据表，如表17所示。
表17
从表17可以得出，实施例1～3与对比例1、2在降噪和电磁屏蔽性能上有明显优势，与对比例3相比较，拉伸性能有明显优势，保证了制品的物理机械性能的要求，综合性能较好，同时加工成型简便，可以挤出和注塑成型，产品外形多样，适宜批量化工业生产。
实施例1～3与对比例4、5对比，比单独使用空心材料及单独使用导电纤维有更好的降噪和电磁屏蔽性能，空心材料和导电纤维在微观上形成网络结构和岛屿结构互为贯穿，产生了一定的协同作用，使得材料有较好的综合性能。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利保护范围中。
Claims (10)
1.一种隔音屏蔽复合材料，其特征在于，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心材料10～30份、导电纤维1～5份、硅烷偶联剂3～8份、热稳定剂0.8～5份、润滑剂2～5份、增韧剂4～8份。
2.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，所述导电纤维选自金属纤维、炭纤维或碳化处理的芳纶纤维、尼龙纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，所述空心材料选自镀银空心玻璃微珠、空心漂珠和空心微珠中的一种。
4.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，所述热稳定剂选自有机锡稳定剂、铅盐稳定剂和钙锌稳定剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡和金属皂的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氯化聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料，其特征在于，按重量份包含以下组分：聚氯乙烯树脂100份、空心玻璃微珠20份、导电纤维3份、硅烷偶联剂6份、热稳定剂5份、润滑剂2.2份、增韧剂5份。
9.一种权利要求1所述的隔音屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先投入25份的聚氯乙烯树脂、10～30份空心玻璃微珠和1～5份的导电纤维，以50～300rpm速度混合，混合同时连续加入3～8份的硅烷偶联剂，待所述硅烷偶联剂加完后继续混合5～8min；
(2)接着将0.8～5份的热稳定剂、2～5份的润滑剂和4～8份的增韧剂全部投入，最后投入剩余的75份聚氯乙烯树脂，投完料后以500～800rpm速度混合，混合8～10min后排入冷混机中；
(3)冷混以50～300rpm速度混合，温度降至45℃以下后排出得到混合料；
(4)将所述步骤(3)得到混合料加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，冷却成型即得所述隔音屏蔽复合材料。
10.根据权利要求9所述的隔音屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述双螺杆挤出机的工艺参数为：机筒挤出温度为150～190℃，模具温度为160～200℃。
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