CN107200905A - 一种微弹性塑料羊床及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微弹性塑料羊床，包括：聚合物、碱性亲核试剂、交联剂、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂、乙酰基丁酸纤维素和填料，还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为稀土偶联剂、TMC‑TTS、磷酸甲酯、乙烯基三乙氧基硅烷和木质素中的任一种；所述枫香脂的添加量为2.5‑5%；还包括一种微弹性塑料羊床的制备方法，包括：改性浆料的制备步骤、有机分子链的打开步骤和双螺杆挤出粒料步骤；本发明的羊床，网格的孔径为2.5cm×2.5cm，弹性模量为5.8‑9.0GPa。

Description

一种微弹性塑料羊床及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于畜牧养殖机械技术领域，涉及一种微弹性塑料羊床，具体涉及一种微弹性塑料羊床及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，羊群饲养由传统的野外自由放牧方式向工厂化人工圈养转变，羊床都是采用竹片或木条钉成带间距的漏缝式羊床，近几年才出现各种类型的塑料羊床，这种规模化、集约化饲养对饲养场的卫生有严格要求，如果不及时清理羊粪，使气味难闻，且导致细菌滋生。现在的多种工厂化养羊设施，大部分比较简陋，利用效率低，不易清理打扫，另一些设施虽然功能齐全，但是设备费用过大，难于推广。
随着农户饲养量和专业养殖场规模的增加，规模化、标准化的养羊是一种必然的趋势，由此也必然会造成羊床环境的控制难度加大。羊床结构设计不规范、环境质量控制技术不到位，粪污处理和利用不及时，都会导致羊床上温热环境恶劣、空气质量显著下降、微生物大量繁殖，使羊产生环境应激，直接导致生产性能明显下降，发病率大幅上升，给羊的健康和生产力的正常发挥造成负面影响。
现有的羊床存在以下主要缺陷：
（1）现有的羊床，扯断伸长率低，撕裂强度、拉伸强度低，脆性高易断裂；
（2）现有的羊床，透氧率低；
（3）现有的羊床，几乎没有弹性；
（4）现有的羊床，提高泌乳量的作用有限；
（5）现有的羊床，在低温下易脆，低温不能正常使用；
（6）现有的羊床，不能预防奶山羊的腐蹄病、抑制金黄色葡萄球菌的效果不佳；
（7）现有羊床的制备方法，繁琐复杂，不容易操作。
发明内容
本发明针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种合成微弹性塑料羊床的制备方法。本发明可以实现以下发明目的：
本发明的微弹性塑料羊床，具有拉伸强度、撕裂强度高，扯断伸长率高，质量好，透氧率高，能够提高奶山羊的泌乳量，具有强效抑制金黄色葡萄球菌的效果，本发明羊床的制备方法工艺简单，反应条件容易控制。
为解决上述技术问题，采用以下技术方案：
一种微弹性塑料羊床，包括以下原料：聚合物、碱性亲核试剂、交联剂、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂、乙酰基丁酸纤维素和填料，按照重量份，所述原料为聚合物30-40份、碱性亲核试剂6-12份、交联剂20-25份、阻燃剂8-15份、抗氧剂2-5份、增塑剂5-15份、乙酰基丁酸纤维素0.8-1.5份和填料25-30份。
所述原料，还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为稀土偶联剂、TMC-TTS、磷酸甲酯、乙烯基三乙氧基硅烷和木质素中的任一种；所述枫香脂的添加量为2.5-5%。
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉。
所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺和/或氨水。
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:5-7:2:15。
一种微弹性塑料羊床的制备方法，包括以下步骤：改性浆料的制备步骤、有机分子链的打开步骤和双螺杆挤出粒料步骤。
所述改性浆料的制备，将无机填料加入去离子水，加热温度90-110℃，搅拌速率为600-700rad/min，搅拌时间为15-20min。
所述有机分子链的打开，为加入交联剂，微热25-40min，使得有机分子链互相之间打开。
所述双螺杆挤出粒料步骤，双螺杆挤出机的螺杆在加料段、熔融段、计量段的温度分别为130-150℃、150-200℃、200-250℃，所述双螺杆挤出机的下料速度为25-40kg/min。
一种微弹性塑料羊床在奶山羊养殖中的应用，所述微弹性塑料羊床，网格的孔径为2.5cm×2.5cm；弹性模量为5.8-9.0GPa。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明微弹性塑料羊床，抗拉强度高，拉伸强度高达17.2-21.7MPa，国家标准为14MPa；
（2）本发明微弹性塑料羊床，扯断伸长率高，扯断伸长率高达521-596%，国家标准为500%；
（3）本发明微弹性塑料羊床，撕裂强度强，撕裂强度为69-89KN.m-1，国家标准为60KN.m-1；
（4）本发明微弹性塑料羊床，抗冷冻，可在低温下正常使用，低温弯折低至-39.2到-52.7℃，国家标准为-35℃；
（5）本发明制备的微弹性塑料羊床，可提高奶山羊的泌乳量，奶山羊在本发明的微弹性塑料羊床上饲养100天后，泌乳量提高率为4.3-7.4%，对照组的某品牌羊床为2.1%；
（6）本发明制备的微弹性塑料羊床，大大降低奶山羊腐蹄病的发生率，奶山羊在本发明的微弹性塑料羊床上饲养100天后，腐蹄病发生率降为0.9-3.0%，对照组的某品牌羊床为4.8%；
（7）本发明制备的微弹性塑料羊床，能大大降低羊蹄感染金黄色葡萄球菌的概率，奶山羊在本发明的微弹性塑料羊床上饲养100天后，羊蹄感染金黄色葡萄球菌的概率降为0.4-2.1%，对照组的某品牌羊床为7.4%；
（8）本发明制备的微弹性塑料羊床，弹性模量为5.8-9.0GPa，对照组的某品牌羊床为50GPa；具有微弹性，对羊的羊蹄具有保护作用，对羊身具有减震、缓冲作用。
（9）本发明制备的微弹性塑料羊床，透氧率高，透氧率为93-105cm3.m/m2Mpa24h20℃65%RH(0.025mm)，对照组的某品牌羊床为88cm3.m/m2Mpa24h20℃65%RH(0.025mm)；透氧率高，羊在躺卧时空气流通顺畅、促进养身体的新陈代谢，有助于促进羊的生长。
具体实施方式
实施例1一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物30-40份、碱性亲核试剂6-12份、交联剂20-25份、阻燃剂8-15份、抗氧剂2-5份、增塑剂5-15份、乙酰基丁酸纤维素0.8-1.5份和填料25-30份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.5:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1；
所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺和/或氨水；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:5-7:2:15；
所述微弹性塑料羊床的原料，还包括偶联剂和枫香脂。
实施例2一种微弹性塑料羊床的制备方法
包括以下步骤：
（1）改性浆料的制备
按实施例1的配方比例称取以下原料：无机填料、偶联剂和碱性亲核试剂；
a、将无机填料加入去离子水，所述去离子水的加入量为无机填料重量的350-400%，加热至90-110℃，高速搅拌，搅拌速率为600-700rad/min，搅拌时间为15-20min，得到A。
b、向碱性亲核试剂中加入偶联剂，偶联剂添加量为无机填料和碱性亲核试剂质量总和的0.5-2.6%，微热10-12min，使之生成互相溶解，再加入75%的乙醇水溶液，所述75%的乙醇水溶液的加入量为碱性亲核试剂和偶联剂质量总合的1000-1200%，搅拌均匀，得到B。
c、将A和B放入加热反应釜中混合，加热温度为85-120℃，混合搅拌速率为150rad/min。
d、将步骤c得到的混合物干燥处理，蒸发掉多余的去离子水和乙醇溶液。
（2）有机分子链的打开
与步骤（1）同时进行，按照实施例1所述的配方比例称取以下原料：聚合物、交联剂、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂和乙酰基丁酸纤维素；
所述聚合物为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:5-7:2:15；
所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述阻燃剂，为三氧化二锑与氢氧化镁等质量混合物；
所述抗氧剂，为硫代二丙酸双月桂酯；
将称取好的聚合物、交联剂、阻燃剂、抗氧剂和乙酰基丁酸纤维素搅拌均匀，加入交联剂，为微热30-40min，使得有机分子链互相之间打开。
（3）混合
将步骤（1）和步骤（2）得到的物料互相混合，加入增塑剂加热至150-180℃，然后加入枫香脂，枫香脂的加入量为2.5-5%， 加热至180-200℃，保持恒温，搅拌10-12min，得到混合物。
其中，枫香脂的加入量为枫香脂的质量占原料总和的百分含量。
（4）双螺杆挤出粒料
将步骤（3）得到的混合物放入双螺杆挤出机中挤出粒料，所述双螺杆挤出机的螺杆在加料段、熔融段、计量段的温度分别为130-150℃、150-200℃、200-250℃，所述双螺杆挤出机的主机转速为40-90rad/min，下料速度为25-40kg/min。
（5）造型
挤出后的料粒过换网过滤器过滤，经熔体计量泵增压泵，经模具成型，得到羊床；所述羊床，网格的孔径为2.5cm×2.5cm。
（6）冷却
将羊床送入流化床进行冷却处理，流化床的加热空气温度为10-60℃，出口温度为30-90℃。
实施例3 偶联剂种类单因素分析试验
采用实施例4-8所述的偶联剂，偶联剂的添加量均为无机填料和碱性亲核试剂质量总和的1 .0%，枫香脂的添加量均为3.5%，按照实施例2的制备方法制备一种微弹性塑料羊床。
实施例9 偶联剂添加量单因素分析试验
采用实施例10-14所述的偶联剂为磷酸甲酯，偶联剂的添加量为无机填料和碱性亲核试剂质量总和百分含量，枫香脂的添加量均为3.5%，按照实施例2的制备方法制备一种微弹性塑料羊床。
实施例15 枫香脂添加量单因素分析试验
采用实施例16-20所述的枫香脂的添加量，偶联剂的种类为磷酸甲酯，偶联剂的添加量均为无机填料和碱性亲核试剂质量总和的1.0%，按照实施例2的制备方法制备一种微弹性塑料羊床。
实施例21 一种微弹性塑料羊床的性能检测
按国家标准GB18173.1-2012的JS3型技术要求测试，对本发明实施例4-8、10-14、16-20中得到的一种微弹性塑料羊床进行主要性能指标及检测结果如下表1：
表1测试的结果
由表1可知，本发明的实施例4-8、10-14、16-20中得到的一种微弹性塑料羊床在拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度和低温弯折温度上都满足国家标准的指标，具体为：
（1）偶联剂种类单因素分析实验：
涉及实施例为4-8，结果显示，实施例8是优选的实施例；
（2）偶联剂添加量单因素分析实验：
涉及实施例为10-14，结果显示，实施例12、13是优选实施例；
（3）羧甲基纤维素钠添加比例单因素分析实验：
涉及实施例16-20，结果显示，实施例18是优选实施例。
实施例22 功能测试
具体为：随机选取10000只奶山羊组成测试群，在某品牌羊床和本发明的微弹性塑料羊床上饲养100天，对其进行泌乳量、腐蹄病发生只数、奶山羊羊蹄感染金黄色葡萄球菌的蹄数跟踪记录并对该原始数据进行数据统计处理，分别计算泌乳量提高率、腐蹄病发生率和奶山羊羊蹄感染金黄色葡萄球菌的概率，测试结果处理后的数据见表2。
表2 测试的结果
由表1可知，测试群在本发明实施例4-8、10-14、16-20中得到的一种微弹性塑料羊床上饲养100天后，泌乳量、腐蹄病发生只数、奶山羊羊蹄感染金
黄色葡萄球菌的只数相比起市售的某品牌羊床都相应有所改变，泌乳量有所提高，腐蹄病发生只数、奶山羊羊蹄感染金黄色葡萄球菌的只数则有所降低，具体为：
（1）偶联剂种类单因素分析实验：
涉及实施例为4-8，结果显示，实施例8是优选的实施例；
（2）偶联剂添加量单因素分析实验：
涉及实施例为10-14，结果显示，实施例12、13是优选实施例；
（3）羧甲基纤维素钠添加比例单因素分析实验：
涉及实施例16-20，结果显示，实施例18是优选实施例。
通过对偶联剂种类、偶联剂添加量、枫香脂的添加量分别进行单因素分析实验，结合性能测试及功能测试结果，综合得出，偶联剂的最优种类为磷酸甲酯，偶联剂占无机填料和碱性亲核试剂质量总和的最优质量比为1 .0-1.5%，枫香脂的的最优添加量为3.5%。
实施例23 一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物30份、碱性亲核试剂6份、交联剂20份、阻燃剂8份、抗氧剂2份、增塑剂5份、乙酰基丁酸纤维素0.8份和填料25份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.5:1.1:1:1.1:1:1:2:1:1:1:1:1.1；
所述碱性亲核试剂为氨水；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:5:2:15；
还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为磷酸甲酯，添加量为1.3%，所述枫香脂的添加量为3.5%。
实施例24 一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物40份、碱性亲核试剂12份、交联剂25份、阻燃剂15份、抗氧剂5份、增塑剂15份、乙酰基丁酸纤维素1.5份和填料30份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.6:1:1:1:1.1:1:1.2:1:1:2:1:1；
所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺和/或氨水；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10: 7:2:15；
还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为磷酸甲酯，添加量为1.1%，所述枫香脂的添加量为3.5%。
实施例25 一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物30份、碱性亲核试剂12份、交联剂20份、阻燃剂15份、抗氧剂2份、增塑剂15份、乙酰基丁酸纤维素0.8份和填料30份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.5:1:1:1.1:1:1:1:1:1:1.2:1:1；
所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:5:2:15；
还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为磷酸甲酯，添加量为1.4%，所述枫香脂的添加量为3.5%。
实施例26 一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物35份、碱性亲核试剂6份、交联剂22份、阻燃剂9份、抗氧剂5份、增塑剂13份、乙酰基丁酸纤维素1.4份和填料30份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.4:1:1.1:1:1:1.1:1:2:1:1:1.1:1；
所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺和氨水的等质量混合物；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:6:2:15；
还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为磷酸甲酯，添加量为1.2%，所述枫香脂的添加量为3.5%。
实施例27 一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物40份、碱性亲核试剂6份、交联剂25份、阻燃剂8份、抗氧剂5份、增塑剂5份、乙酰基丁酸纤维素1.5份和填料25份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.5:1:1:2:1:1.5:1:1:1.2:1:1:1；
所述碱性亲核试剂为氨水；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:6:2:15；
还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为磷酸甲酯，添加量为1.0%，所述枫香脂的添加量为3.5%。
实施例28 一种微弹性塑料羊床
按重量份，包括以下组份：聚合物34份、碱性亲核试剂11份、交联剂24份、阻燃剂12份、抗氧剂4份、增塑剂8份、乙酰基丁酸纤维素1.1份和填料27份；
所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉，质量比为0.5:1:1:0.6:1:1:1:1.2:1:1:1:0.4；
所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺；
所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:6.6:2:15；
还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为磷酸甲酯，添加量为1.3%，所述枫香脂的添加量为3.5%。
实施例29 一种微弹性塑料羊床的性能检测1
将本发明实施例23-28所述配方按照实施例18所述的制备方法制备得到一种微弹性塑料羊床。按国家标准GB18173.1-2012的JS3型技术要求测试，对该微弹性塑料羊床进行主要性能指标及检测结果如下表4：
表4测试的结果
由表4可知，本发明的实施例23-28中得到的一种微弹性塑料羊床在拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度和低温弯折温度上都满足国家标准的指标，其中，实施例26是最优实施例。
实施例30 一种微弹性塑料羊床的性能检测2
将本发明实施例23-28所述配方按照实施例18所述的制备方法制备得到一种微弹性塑料羊床。对本发明的实施例23-28中得到的一种微弹性塑料羊床按常规方法进行弹性模量和透氧率进行测试，测试结果见表5：
表5测试的结果
其中，透氧率的单位为cm3.m/m2Mpa24h20℃65%RH(0.025mm)压力法
由表5可知，本发明的实施例23-28中得到的一种微弹性塑料羊床的弹性模量比对照组的某品牌羊床要高，具体为：
本发明的羊床，弹性模量为5.8-9.0 GPa，对照组的某品牌羊床为50 GPa；具有微弹性，对羊的羊蹄具有保护作用，对羊身具有减震、缓冲作用。
本发明的实施例23-28中得到的一种微弹性塑料的羊床，透氧率高，透氧率为93-105cm3.m/m2Mpa24h20℃65%RH(0.025mm)，对照组的某品牌羊床为88cm3.m/m2Mpa24h20℃65%RH(0.025mm)；透氧率高，羊在躺卧时促进养身体的新陈代谢，有助于促进羊的生长。其中，实施例26是最优实施例。
除非另有说明，本发明中偶联剂的添加量为偶联剂占无机填料和碱性亲核试剂质量总和的百分含量, 枫香脂的加入量为枫香脂的质量占配方所述原料总和的百分含量。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微弹性塑料羊床，其特征在于，包括以下原料：聚合物、碱性亲核试剂、交联剂、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂、乙酰基丁酸纤维素和填料，按照重量份，所述原料为聚合物30-40份、碱性亲核试剂6-12份、交联剂20-25份、阻燃剂8-15份、抗氧剂2-5份、增塑剂5-15份、乙酰基丁酸纤维素0.8-1.5份和填料25-30份。
2.根据权利要求1所述的一种微弹性塑料羊床，其特征在于，所述原料，还包括偶联剂和枫香脂，所述偶联剂为稀土偶联剂、TMC-TTS、磷酸甲酯、乙烯基三乙氧基硅烷和木质素中的任一种；所述枫香脂的添加量为2.5-5%。
3.根据权利要求1所述的一种微弹性塑料羊床，其特征在于，所述填料为无机填料，所述无机填料，包括表面改性的六方氮化硼、绢云母粉、蒙脱土、硅石灰、高岭土、滑石粉、铋黄土、改性膨润土、钛白粉和α-纤维素、气相白炭黑、立德粉。
4.根据权利要求1所述的一种微弹性塑料羊床，其特征在于，所述碱性亲核试剂为N,N-二乙基乙胺和/或氨水。
5.根据权利要求3所述的一种微弹性塑料羊床，其特征在于,所述聚合物，为丁苯橡胶、聚氨酯、聚酰胺纤维和低密度聚乙烯，质量比为10:5-7:2:15。
6.一种微弹性塑料羊床的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：改性浆料的制备步骤、有机分子链的打开步骤和双螺杆挤出粒料步骤。
7.根据权利要求6所述的一种微弹性塑料羊床的制备方法，其特征在于，所述改性浆料的制备，将无机填料加入去离子水，加热温度90-110℃，搅拌速率为600-700rad/min，搅拌时间为15-20min。
8.根据权利要求6所述的一种微弹性塑料羊床的制备方法，其特征在于，所述有机分子链的打开，为加入交联剂，微热25-40min，使得有机分子链互相之间打开。
9.根据权利要求6所述的一种微弹性塑料羊床的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出粒料步骤，双螺杆挤出机的螺杆在加料段、熔融段、计量段的温度分别为130-150℃、150-200℃、200-250℃，所述双螺杆挤出机的下料速度为25-40kg/min。
10.一种微弹性塑料羊床在奶山羊养殖中的应用，其特征在于，所述微弹性塑料羊床，网格的孔径为2.5cm×2.5cm；弹性模量为5.8-9.0GPa。
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