CN107286519A - 一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，涉及电力设备领域，阻燃、耐老化的电线电缆料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂SG‑3、丁腈橡胶、环氧大豆油、轻质碳酸钙、聚酰胺树脂、白炭黑、氧化镁、硅胶、纳米膨润土、水合硼酸锌、纳米碳化硅、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和色粉；制备方法包括以下步骤：(1)称取原料；(2)搅拌；(3)混合；(4)造粒、挤出、切粒。本发明解决了现有的电线电缆料存在着阻燃性差、强度低、韧性差和易老化的问题。

Description

一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法
技术领域
本发明属于电力材料领域，具体涉及一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法。
背景技术
电线电缆是一种用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品。电线电缆作为电力传输的主要载体，广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面。
随着人们安全意识的提高，人们对电线电缆的阻燃耐火性能要求越来越高。在许多大型的公共场合发生火灾事故中，大多数人员死亡的原因是因吸入电线电缆(高聚物)在燃烧时释放出的、腐蚀性的和有毒的浓烟气体而窒息。对阻燃、耐老化的电线电缆料进行阻燃及低烟处理己经被公认为从根本上防止和减少火灾发生，减少人民生命和财产损失的重要举措。
此外，现有的阻燃、耐老化的电线电缆料还存在着强度低、韧性差和易老化的问题。
发明内容
为了解决现有的电线电缆料存在着阻燃性差、强度低、韧性差和易老化的问题，本发明的目的是提供一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，制得的阻燃、耐老化的电线电缆料具有阻燃性好、强度高、韧性好和抗老化性好的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种阻燃、耐老化的电线电缆料，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3100-110份、丁腈橡胶20-24份、环氧大豆油5-6份、轻质碳酸钙33-37份、聚酰胺树脂16-20份、白炭黑15-25份、氧化镁2-3份、硅胶12-24份、纳米膨润土30-35份、水合硼酸锌2-4份、纳米碳化硅6-10份、阻燃剂0.6-0.8份、防老剂0.7-1.1份、抗氧剂0.7-0.9份、偶联剂0.4-1.2份、润滑剂0.2-0.4份和色粉0.8-1份。
原料中添加了轻质碳酸钙，轻质碳酸钙可以提高制备的阻燃、耐老化的电线电缆料的拉伸强度、热稳定性以及降低其成本。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了白炭黑，白炭黑具有粘附力、抗撕裂和耐热老化的优点。
原料中添加了氧化镁，氧化镁具有良好的阻燃性能，可以提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
原料中添加了硅胶，硅胶具有化学性质稳定和不燃烧的特点。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
优选地，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3 105份、丁腈橡胶22份、环氧大豆油5.5份、轻质碳酸钙35份、聚酰胺树脂18份、白炭黑20份、氧化镁2.5份、硅胶18份、纳米膨润土32.5份、水合硼酸锌3份、纳米碳化硅8份、阻燃剂0.7份、防老剂0.9份、抗氧剂0.8份、偶联剂0.8份、润滑剂0.3份和色粉0.9份。
优选地，所述阻燃剂为纳米二氧化硅、纳米氧化锌或纳米氢氧化铝，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
优选地，所述防老剂为防老剂RD、防老剂A、防老剂H或防老剂AW，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的抗老化性能。
优选地，所述抗氧剂为二苯胺、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上混合物，可以延缓或者抑制阻燃、耐老化的电线电缆料的氧化进程，提高了阻燃、耐老化的电线电缆料的寿命。
优选地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，能够与无机填料发生键合作用，改善无机填料与有机聚合物的亲和性和结合力，从而产生防沉效果。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡具有优良的润滑性、耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，以及能够提高电线电缆料的填充剂的扩散速率，提高其挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利。
一种阻燃、耐老化的电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照阻燃、耐老化的电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯树脂SG-3、环氧大豆油、轻质碳酸钙、白炭黑、氧化镁、硅胶、纳米膨润土、水合硼酸锌、纳米碳化硅、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和色粉加入高速混合机中搅拌，搅拌均匀且高速混合机内的温度达到87-91℃；
(3)将丁腈橡胶和聚酰胺树脂加入步骤(2)中的高速混合机中进行二次搅拌，搅拌60-80s，即得混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料放入冷搅机进行搅拌，搅拌同时送入事先加热的造粒机，将造粒机的挤出温度控制在138-140℃，经挤出、切粒得到所需阻燃、耐老化的电线电缆料。
本发明的有益效果是：
1、本发明解决了现有的电线电缆料存在着阻燃性差、强度低、韧性差和易老化的问题。
2、本发明的原料中添加了轻质碳酸钙，轻质碳酸钙可以提高制备的阻燃、耐老化的电线电缆料的拉伸强度、热稳定性以及降低其成本。
3、本发明的原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
4、本发明的原料中添加了白炭黑，白炭黑具有粘附力、抗撕裂和耐热老化的优点。
5、本发明的原料中添加了氧化镁，氧化镁具有良好的阻燃性能，可以提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
6、本发明的原料中添加了硅胶，硅胶具有化学性质稳定和不燃烧的特点。
7、本发明的原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
8、本发明中所述阻燃剂为纳米二氧化硅、纳米氧化锌或纳米氢氧化铝，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
9、本发明中所述防老剂为防老剂RD、防老剂A、防老剂H或防老剂AW，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的抗老化性能。
10、本发明中所述抗氧剂为二苯胺、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上混合物，可以延缓或者抑制阻燃、耐老化的电线电缆料的氧化进程，提高了阻燃、耐老化的电线电缆料的寿命。
11、本发明中所述偶联剂为铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，能够与无机填料发生键合作用，改善无机填料与有机聚合物的亲和性和结合力，从而产生防沉效果。
12、本发明中所述润滑剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡具有优良的润滑性、耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，以及能够提高电线电缆料的填充剂的扩散速率，提高其挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃、耐老化的电线电缆料，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3105份、丁腈橡胶22份、环氧大豆油5.5份、轻质碳酸钙35份、聚酰胺树脂18份、白炭黑20份、氧化镁2.5份、硅胶18份、纳米膨润土32.5份、水合硼酸锌3份、纳米碳化硅8份、阻燃剂0.7份、防老剂0.9份、抗氧剂0.8份、偶联剂0.8份、润滑剂0.3份和色粉0.9份。
原料中添加了轻质碳酸钙，轻质碳酸钙可以提高制备的阻燃、耐老化的电线电缆料的拉伸强度、热稳定性以及降低其成本。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了白炭黑，白炭黑具有粘附力、抗撕裂和耐热老化的优点。
原料中添加了氧化镁，氧化镁具有良好的阻燃性能，可以提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
原料中添加了硅胶，硅胶具有化学性质稳定和不燃烧的特点。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
阻燃剂为纳米二氧化硅，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
防老剂为防老剂A，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的抗老化性能。
抗氧剂为2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)，可以延缓或者抑制阻燃、耐老化的电线电缆料的氧化进程，提高了阻燃、耐老化的电线电缆料的寿命。
偶联剂为铝酸酯偶联剂，能够与无机填料发生键合作用，改善无机填料与有机聚合物的亲和性和结合力，从而产生防沉效果。
润滑剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡具有优良的润滑性、耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，以及能够提高电线电缆料的填充剂的扩散速率，提高其挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利。
一种阻燃、耐老化的电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照阻燃、耐老化的电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯树脂SG-3、环氧大豆油、轻质碳酸钙、白炭黑、氧化镁、硅胶、纳米膨润土、水合硼酸锌、纳米碳化硅、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和色粉加入高速混合机中搅拌，搅拌均匀且高速混合机内的温度达到87-91℃；
(3)将丁腈橡胶和聚酰胺树脂加入步骤(2)中的高速混合机中进行二次搅拌，搅拌60-80s，即得混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料放入冷搅机进行搅拌，搅拌同时送入事先加热的造粒机，将造粒机的挤出温度控制在138-140℃，经挤出、切粒得到所需阻燃、耐老化的电线电缆料。
实施例2
一种阻燃、耐老化的电线电缆料，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3100份、丁腈橡胶20份、环氧大豆油5份、轻质碳酸钙33份、聚酰胺树脂16份、白炭黑15份、氧化镁2份、硅胶12份、纳米膨润土30份、水合硼酸锌2份、纳米碳化硅6份、阻燃剂0.6份、防老剂0.7份、抗氧剂0.7份、偶联剂0.4份、润滑剂0.2份和色粉0.8份。
原料中添加了轻质碳酸钙，轻质碳酸钙可以提高制备的阻燃、耐老化的电线电缆料的拉伸强度、热稳定性以及降低其成本。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了白炭黑，白炭黑具有粘附力、抗撕裂和耐热老化的优点。
原料中添加了氧化镁，氧化镁具有良好的阻燃性能，可以提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
原料中添加了硅胶，硅胶具有化学性质稳定和不燃烧的特点。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
阻燃剂为纳米氢氧化铝，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
防老剂为防老剂AW，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的抗老化性能。
抗氧剂为二苯胺，可以延缓或者抑制阻燃、耐老化的电线电缆料的氧化进程，提高了阻燃、耐老化的电线电缆料的寿命。
偶联剂为硅烷偶联剂，能够与无机填料发生键合作用，改善无机填料与有机聚合物的亲和性和结合力，从而产生防沉效果。
润滑剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡具有优良的润滑性、耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，以及能够提高电线电缆料的填充剂的扩散速率，提高其挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利。
一种阻燃、耐老化的电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照阻燃、耐老化的电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯树脂SG-3、环氧大豆油、轻质碳酸钙、白炭黑、氧化镁、硅胶、纳米膨润土、水合硼酸锌、纳米碳化硅、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和色粉加入高速混合机中搅拌，搅拌均匀且高速混合机内的温度达到87-91℃；
(3)将丁腈橡胶和聚酰胺树脂加入步骤(2)中的高速混合机中进行二次搅拌，搅拌60-80s，即得混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料放入冷搅机进行搅拌，搅拌同时送入事先加热的造粒机，将造粒机的挤出温度控制在138-140℃，经挤出、切粒得到所需阻燃、耐老化的电线电缆料。
实施例3
一种阻燃、耐老化的电线电缆料，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3110份、丁腈橡胶24份、环氧大豆油6份、轻质碳酸钙37份、聚酰胺树脂20份、白炭黑25份、氧化镁3份、硅胶24份、纳米膨润土35份、水合硼酸锌4份、纳米碳化硅10份、阻燃剂0.8份、防老剂1.1份、抗氧剂0.9份、偶联剂1.2份、润滑剂0.4份和色粉1份。
原料中添加了轻质碳酸钙，轻质碳酸钙可以提高制备的阻燃、耐老化的电线电缆料的拉伸强度、热稳定性以及降低其成本。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了白炭黑，白炭黑具有粘附力、抗撕裂和耐热老化的优点。
原料中添加了氧化镁，氧化镁具有良好的阻燃性能，可以提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
原料中添加了硅胶，硅胶具有化学性质稳定和不燃烧的特点。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
阻燃剂为纳米二氧化硅，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性能。
防老剂为防老剂H，有助于提高阻燃、耐老化的电线电缆料的抗老化性能。
抗氧剂为二苯胺、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的混合物，可以延缓或者抑制阻燃、耐老化的电线电缆料的氧化进程，提高了阻燃、耐老化的电线电缆料的寿命。
偶联剂为铝酸酯偶联剂，能够与无机填料发生键合作用，改善无机填料与有机聚合物的亲和性和结合力，从而产生防沉效果。
润滑剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡具有优良的润滑性、耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，以及能够提高电线电缆料的填充剂的扩散速率，提高其挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利。
一种阻燃、耐老化的电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照阻燃、耐老化的电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯树脂SG-3、环氧大豆油、轻质碳酸钙、白炭黑、氧化镁、硅胶、纳米膨润土、水合硼酸锌、纳米碳化硅、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和色粉加入高速混合机中搅拌，搅拌均匀且高速混合机内的温度达到87-91℃；
(3)将丁腈橡胶和聚酰胺树脂加入步骤(2)中的高速混合机中进行二次搅拌，搅拌60-80s，即得混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料放入冷搅机进行搅拌，搅拌同时送入事先加热的造粒机，将造粒机的挤出温度控制在138-140℃，经挤出、切粒得到所需阻燃、耐老化的电线电缆料。
对比例1
一种电线电缆料，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3 105份、丁腈橡胶22份、环氧大豆油5.5份、碳酸钙35份、热稳定剂6.5份、润滑剂1.5份和色粉0.9份。
一种电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯树脂SG-3、环氧大豆油、碳酸钙、热稳定剂、润滑剂和色粉加入高速混合机中搅拌，搅拌均匀且高速混合机内的温度达到87-93℃；
(3)将丁腈橡胶加入步骤(2)中的高速混合机中进行二次搅拌，搅拌60-90s，即得混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料放入冷搅机进行搅拌，搅拌同时送入事先加热的造粒机，将造粒机的挤出温度控制在138-142℃，经挤出、切粒得到所需电线电缆料。
将实施例1、实施例2和实施例3制得的阻燃、耐老化的电线电缆料与对比例1制得的电线电缆料进行性能测试，测试结果如表1所示：
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
拉伸强度(MPa) 41.8 39.5 35.4 24.1
断裂伸长率(％) 338 331 322 280
氧指数(％) 42 39 37 35
老化系数(70℃，144h) 0.91 0.87 0.85 0.79
从表1数据比较可以看出，本发明的优点是：
1、一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，从测得的拉伸强度可以看出，实施例1-3的拉伸强度均高于对比例1，说明本发明阻燃、耐老化的电线电缆料的拉伸强度高。
2、一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，从测得的断裂伸长率可以看出，实施例1-3的断裂伸长率均高于对比例1，说明本发明阻燃、耐老化的电线电缆料的韧性好。
3、一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，从测得的氧指数可以看出，实施例1-3的阻燃性能均优于对比例1，说明本发明阻燃、耐老化的电线电缆料的阻燃性好。
4、一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，从测得的老化系数可以看出，实施例1-3的老化系数均高于对比例1，说明本发明阻燃、耐老化的电线电缆料的抗老化性好。
5、一种阻燃、耐老化的电线电缆料及其制备方法，从测得的各个指标的数据可以看出，实施例1均优于实施例2、实施例3和对比例1，说明本发明阻燃、耐老化的电线电缆料的原料配方和制备方法的合理性。
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的说明，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 (8)

1.一种阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3 100-110份、丁腈橡胶20-24份、环氧大豆油5-6份、轻质碳酸钙33-37份、聚酰胺树脂16-20份、白炭黑15-25份、氧化镁2-3份、硅胶12-24份、纳米膨润土30-35份、水合硼酸锌2-4份、纳米碳化硅6-10份、阻燃剂0.6-0.8份、防老剂0.7-1.1份、抗氧剂0.7-0.9份、偶联剂0.4-1.2份、润滑剂0.2-0.4份和色粉0.8-1份。
2.根据权利要求1所述的阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚氯乙烯树脂SG-3 105份、丁腈橡胶22份、环氧大豆油5.5份、轻质碳酸钙35份、聚酰胺树脂18份、白炭黑20份、氧化镁2.5份、硅胶18份、纳米膨润土32.5份、水合硼酸锌3份、纳米碳化硅8份、阻燃剂0.7份、防老剂0.9份、抗氧剂0.8份、偶联剂0.8份、润滑剂0.3份和色粉0.9份。
3.根据权利要求1所述的阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为纳米二氧化硅、纳米氧化锌或纳米氢氧化铝。
4.根据权利要求1所述的阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于：所述防老剂为防老剂RD、防老剂A、防老剂H或防老剂AW。
5.根据权利要求1所述的阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为二苯胺、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求1所述的阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的阻燃、耐老化的电线电缆料，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡。
8.一种如权利要求1—7任意一项所述的阻燃、耐老化的电线电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照阻燃、耐老化的电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯树脂SG-3、环氧大豆油、轻质碳酸钙、白炭黑、氧化镁、硅胶、纳米膨润土、水合硼酸锌、纳米碳化硅、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和色粉加入高速混合机中搅拌，搅拌均匀且高速混合机内的温度达到87-91℃；
(3)将丁腈橡胶和聚酰胺树脂加入步骤(2)中的高速混合机中进行二次搅拌，搅拌60-80s，即得混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料放入冷搅机进行搅拌，搅拌同时送入事先加热的造粒机，将造粒机的挤出温度控制在138-140℃，经挤出、切粒得到所需阻燃、耐老化的电线电缆料。
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