CN107903012A - 一种双组份建筑物防护涂料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双组份建筑物防护涂料及制备方法和应用，属于建筑涂料技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种双组份建筑物防护涂料。该涂料由A剂和B剂组成，其中，A剂由以下重量份的组分组成：硅藻土20～40份、沸石粉10～20份、酒石酸5～10份、硫酸铝3～8份、增稠剂1～5份和水100份；B剂由以下重量份的组分组成：聚合硅凝胶20～40份、纳米晶10～20份；其中纳米晶由氧化锌纳米晶与纳米晶铝组成。本发明涂料组份简单，制备方法简单，易于操作，成本较低，且具有很好的防水、防裂、防腐、隔热保温、耐高温性能，耐久性好，绿色环保，可以应用在建筑的基层、金属、陶瓷、玻璃的外表面，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组份建筑物防护涂料及制备方法和应用，属于建筑涂料技术领域。
背景技术
建筑物防护涂料是用于涂刷建筑外立墙面的涂料。建筑物与构筑物在使用过程中，都会受到各种自然因素的影响，并且建造形式和防护部位不同，所受的影响因素也不同。如建筑屋面防水层长期暴露于自然环境中，受雨、雪、风、霜、紫外线以及空气污染物的侵蚀；建筑物地下部分不但长期处于水环境中，而且还要承受不均匀沉降的反复作用；而桥梁则是要承受频繁交通载荷的反复应力作用。因此，用于建筑防水的材料，不仅需要具有抵抗复杂应力作用下的力学性能，同时还需要保持在各种自然因素长期影响下综合性能的持久稳定。
目前的涂料分为有机涂料和无机涂料两大类。有机涂料通常是采用有机物作为成膜物质，如各种乳液、酚醛、有机硅等，其表现为耐久性差，特别是适用于建筑物、管路的防护时，在长期雨淋、日照条件下易发生脱落。每隔几年需要返修，既增加了费用，又扰乱了人们的正常生活。
无机涂料是一种以无机材料为主要成膜物质的涂料，广泛用于建筑等日常生活领域。无机涂料具有耐老化、耐高温的特性，是建筑物的优选涂料。目前无机涂料主要由硅溶胶为成膜主体，易于渗透到基层材料中，形成具有硅氧键的网状结构涂膜。但存在的问题是附着力差，防水性能差，而且易开裂。对建筑物的保护有限。
申请号为201610812749.5的专利公开了一种环保防水涂料，包括以下原料：邻苯二甲酸二辛酯、松香树脂、柠檬酸三丁酯、甲基丙烯酸乙酯、水性丙烯酸乳液、聚丙烯酰胺溶液、聚乙烯蜡、硫酸钡、硅藻土、二氧化钛、聚酯纤维、硼纤维、羟丙基甲基纤维素、竹炭纤维、脱气剂、分散剂、润湿剂、附着力促进剂、催化剂、引发剂、垂纹剂、增韧剂、增光剂、消泡剂、增粘剂、固化剂、防腐剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外吸收剂、增稠剂、成膜助剂、阻燃剂。该涂料既具有优异的附着力和力学性能，又具有优良的耐水性、耐老化性、抗裂性以及温度适应性，而且产品本身无毒害性，是一种综合性能优异的环保防水涂料。但是，从其配方可以看出，该涂料的组分复杂，造成涂料成本较高。
申请号为200410042486.1的发明专利公开了一种改性双组份环氧树脂涂料。该涂料主料的原料包括卤代双酚Ａ型环氧树脂，多官能基缩水甘油胺环氧树脂，和选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二锑、氧化锌和碳酸钙的填料；固化剂的原料包括改性脂肪族多胺，有机硅藻土和丙二醇。其具有应用范围广，固化温度低、时间短和对水的敏感性弱，使用维修方便，成本低，附着力强，耐候性好，寿命长，伸缩性强，弹性好，稳定性好，防水、防潮、防酶、阻燃、防裂、防晒、防锈、耐磨、耐温、耐冲击、耐腐蚀、耐洗刷性能优异，保光保色性好，等优点，但是，该涂料的主要成分为环氧树脂，对环境的压力较大。
申请号为201510052664.7的发明专利公开了一种附着力强抗裂性好的防水涂料，该涂料由下列重量份的原料制成：有机硅橡胶乳液20～45、有机硅防水剂4～6、石墨烯预制分散体2～7、乳液型消泡剂0.1～0.6、氯化聚乙烯乳液9～12、羧甲基纤维素钠0.1～0.6、N-羟甲基丙烯酰胺2～3、附着力促进剂1～2、玻璃微珠3～5、氯丁乳液6～9、膨胀珍珠岩6～8、硅藻土5～7；该涂料具有独特防水性、高弹性和整体性，涂层韧性好，抗裂性好，耐水性好、耐候性好、耐久性优异，涂膜连续无任何接缝，抗渗漏，对建筑各种基材粘结性好，附着力强。但是，该涂料需要用到价格较为昂贵的石墨烯，其成本较高，不适于大规模的工业化应用。
发明内容
针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种低成本的集防水、防开裂、防腐，隔热保温、耐高温、耐久性为一体的新型绿色环保涂料。
本发明解决的第一个技术问题是提供一种双组份建筑物防护涂料。
本发明双组份建筑物防护涂料，由A剂和B剂组成，其中，A剂由以下重量份的组分组成：硅藻土20～40份、沸石粉10～20份、酒石酸5～10份、硫酸铝3～8份、增稠剂1～5份和水100份；B剂由以下重量份的组分组成：聚合硅凝胶20～40份、纳米晶10～20份；其中纳米晶由氧化锌纳米晶与纳米晶铝组成。
所述纳米晶为氧化锌纳米晶与纳米晶铝组成，其中，氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为0.1～4:1。采用氧化锌纳米晶和纳米晶铝，能够极大程度的提高涂料的防开裂等性能。
作为优选方案，氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为1:1。
A剂中，硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国、日本、丹麦、法国、罗马尼亚等国。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO2为主，可用SiO2·nH2O表示。沸石粉是天然的沸石岩磨细而成，颜色为浅绿色、白色；沸石是沸石族矿物的总称，是一种含水的碱或碱土金属铝硅酸盐矿物。全世界已发现天然沸石40多种，其中最常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石、片沸石、浊沸石、辉沸石和方沸石等。已被大量利用的是斜发沸石和丝光沸石。沸石族矿物所属晶系不一，晶体多呈纤维状、毛发状、柱状，少数呈板状或短柱状。沸石具有离子交换性、吸附分离性、催化性、稳定性、化学反应性、可逆的脱水性、电导性等。硫酸铝是白色斜方晶系结晶粉末。本发明的硅藻土、沸石粉和硫酸铝均可直接采用市售的。
酒石酸的化学名为2,3-二羟基丁二酸，是一种羧酸﹐存在于多种植物中﹐如葡萄和罗望子﹐也是葡萄酒中主要的有机酸之一。本发明的涂料中，酒石酸是一种重要的组成成分，在A剂和B剂混合后，酒石酸将会起到螯合剂的作用，使得A、B剂混合后的微孔凝胶进一步螯合，使得纳米晶在体系中填充微孔聚合形成致密层。本发明的酒石酸用量以5～10份为宜。
增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说，是非常重要的一类助剂。由于本发明的涂料为水性涂料，其增稠剂也主要选用水性的增稠剂。本领域常用的增稠剂均适用于本发明。比如，纤维素醚及其衍生物类、缔合型碱溶胀增稠剂、聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂等。
B剂中，聚合硅凝胶是由磷酸铝、硅酸镁、硅酸钠三种聚合剂无机原料，经高温高压聚合后形成的一种无机分子粘接剂，具有较好粘接性能、较高的耐火度（耐1100℃高温）、不燃、无毒、无味。
纳米晶由于具有高浓度晶界、晶粒尺寸细小而均匀、晶粒表面清洁等特点，因而其力学性能与常规粗晶材料相比有许多优点，如低弹性模量，高硬度和高强度。本发明采用纳米晶为填料，使得该涂料使用后形成一层坚硬的致密层，达到防水、防开裂、防腐，隔热保温、耐高温的目的。
本发明双组份建筑物防护涂料，由特定成分和含量的A剂和B剂组成，在使用时混合，混合后形成微孔凝胶，并进一步在酒石酸螯合下纳米晶在体系中填充微孔聚合形成坚硬的致密层，喷涂在建筑物的表面可以用做防护层。该涂料附着力强，冷热冲击不变形，火焰或高温涂层也不会开裂或变色，涂层不开裂，与建筑的基层、金属、陶瓷、玻璃等基材均具有优秀的附着力，是一种集防水，防开裂、防腐，隔热保温、耐高温、耐久性为一体的新型绿色环保涂料。
优选的，所述A剂由以下重量份的组分组成：硅藻土25～35份、沸石粉12～18份、酒石酸6～8份、硫酸铝4～7份、增稠剂2～4份和水100份；B剂由以下重量份的组分组成：聚合硅凝胶24～36份、纳米晶12～18份。
作为优选方案，所述A剂由以下重量份的组分组成：硅藻土30份、沸石粉16份、酒石酸7份、硫酸铝6份、增稠剂3份和水100份；B剂由以下重量份的组分组成：聚合硅凝胶32份、纳米晶16份。
本发明解决的第二个技术问题是提供本发明所述的双组份建筑物防护涂料的制备方法。
本发明双组份建筑物防护涂料的制备方法，包括如下步骤：a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，超声分散后，得到A剂；b、将聚合硅凝胶和纳米晶混合，超声分散后，得到B剂。
其中，为了得到高性能的涂料，分散均匀是关键的一个步骤。因此，本发明选择超声分散。超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，超声分散是指以液体为媒介，通过超声波在液体中的“空化”作用，将液体中的颗粒进行分散和解团聚的过程。超声分散可以采用超声波分散仪。常用的超声波分散仪均适用于本发明。
优选的，超声的功率为200～400kw。采用该功率的超声波，能够将A剂和B剂充分的分散，提高涂料的性能。
本发明还提供本发明所述的双组份建筑物防护涂料在建筑物外表面防护中的应用。
本发明双组份建筑物防护涂料，可以应用在建筑物外表面防护中。其中，由于该涂料优异的附着力，可涂在建筑的基层、金属、陶瓷、玻璃的外表面。因此，本发明对建筑物的材质没有要求，可以为水泥、金属、陶瓷、或者玻璃。
本发明双组份建筑物防护涂料在使用时，将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明双组份建筑物防护涂料，其组份简单，成本较低。且具有很好的防水、防裂、防腐、隔热保温、耐高温性能，耐久性好，绿色环保。
2）本发明双组份建筑物防护涂料，其制备方法简单，易于操作。
3）本发明双组份建筑物防护涂料，可以应用在建筑的基层、金属、陶瓷、玻璃的外表面，应用范围广。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土20份、沸石粉20份、酒石酸5份、硫酸铝3份、增稠剂5份和水100份；超声的功率为200kw。
b、将聚合硅凝胶和纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶20份、纳米晶10份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为0.1:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
实施例2
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土40份、沸石粉10份、酒石酸10份、硫酸铝8份、增稠剂1份和水100份；超声的功率为400kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶40份、纳米晶20份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为4:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
实施例3
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土30份、沸石粉16份、酒石酸7份、硫酸铝6份、增稠剂3份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶32份、纳米晶16份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为1:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
实施例4
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土25份、沸石粉12份、酒石酸8份、硫酸铝7份、增稠剂4份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶24份、纳米晶12份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为0.5:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
实施例5
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土35份、沸石粉18份、酒石酸6份、硫酸铝4份、增稠剂2份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶36份、纳米晶18份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为2:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
实施例6
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土38份、沸石粉17份、酒石酸7份、硫酸铝4份、增稠剂2份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶28份、纳米晶18份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为3:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
实施例7
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土40份、沸石粉16份、酒石酸6份、硫酸铝5份、增稠剂2份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶32份、纳米晶14份；所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为0.8:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
对比例1
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土30份、沸石粉16份、硫酸铝6份、增稠剂3份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶32份。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
对比例2
采用如下方法制备得到双组份建筑物防护涂料，该涂料由A剂和B剂组成：
a、将硅藻土、沸石粉、硫酸铝、增稠剂和水混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到A剂；其中，按重量份计，硅藻土30份、沸石粉16份、硫酸铝6份、增稠剂3份和水100份；超声的功率为300kw。
b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，采用超声波分散仪超声分散后，得到B剂；其中，按重量份计，聚合硅凝胶32份、纳米晶14份。所述纳米晶为氧化锌纳米晶和纳米晶铝，且氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为0.8:1。
将该双组份建筑物防护涂料用于建筑的外墙中。使用方法为：将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。检测该双组份建筑物防护涂料的性能，其结果见表1。
表1
| 编号 | 不透水性（0.5MPa，30min） | 耐水性（水浸泡72h） | 耐冲击性（GB/T1732） |
| 实施例1 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 实施例2 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 实施例3 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 实施例4 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 实施例5 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 实施例6 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 实施例7 | 不透水 | 无异常 | 无破损 |
| 对比例1 | 透水 | 浸水 | 表面粉化 |
| 对比例2 | 透水 | 浸水 | 表面粉化 |
此外，本发明实施例1～7制备得到的涂料，附着力强，防水、冲击不变形，涂层不开裂，是一种集防水，防开裂、防腐，隔热保温、耐高温、耐久性为一体的新型绿色环保涂料。
Claims (8)
1.一种双组份建筑物防护涂料，其特征在于：由A剂和B剂组成，其中，A剂由以下重量份的组分组成：硅藻土20～40份、沸石粉10～20份、酒石酸5～10份、硫酸铝3～8份、增稠剂1～5份和水100份；B剂由以下重量份的组分组成：聚合硅凝胶20～40份、纳米晶10～20份；其中纳米晶由氧化锌纳米晶与纳米晶铝组成。
2.根据权利要求1所述的双组份建筑物防护涂料，其特征在于：所述氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为0.1～4:1。
3.根据权利要求1所述的双组份建筑物防护涂料，其特征在于：所述氧化锌纳米晶和纳米晶铝的重量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的双组份建筑物防护涂料，其特征在于：所述增稠剂为纤维素醚及其衍生物类、缔合型碱溶胀增稠剂、聚氨酯增稠剂或者聚丙烯酸类增稠剂。
5.权利要求1～4任一项所述的双组份建筑物防护涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a、将硅藻土、沸石粉、酒石酸、硫酸铝、增稠剂和水混合，超声分散后，得到A剂；b、将聚合硅凝胶、纳米晶混合，超声分散后，得到B剂。
6.根据权利要求5所述的双组份建筑物防护涂料的制备方法，其特征在于：所述超声的功率为200～400kw。
7.权利要求1～4任一项所述的双组份建筑物防护涂料在建筑物外表面防护中的应用。
8.根据权利要求7所述的双组份建筑物防护涂料在建筑外外表面防护中的应用，其特征在于：使用时，将A剂和B剂分别装在容器中，分别加热至60～80℃，并用高压混合，立即喷涂在建筑物的表面。
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| CN110698892A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-17 | 山东鲁阳节能材料股份有限公司 | 一种钢结构水性防火涂料及其制备方法 |
| CN114773936A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-22 | 山东奔腾漆业股份有限公司 | 一种环保型低voc防腐涂料及其制备方法 |
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| DE102008053502A1 (de) * | 2008-10-28 | 2010-06-17 | Piasczynski, Ewa Maria, Dr. | Verfahren zur Herstellung von zu Produkten der Bau- und Farbindustrie sowie Produkten des Restaurierungsgewerbes verarbeitbarem Kalk und auch die Produkte selbst |
| CN104962116A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-10-07 | 广东华兹卜化学工业有限公司 | 一种环境友好型水性纳米无机涂料及其制备方法 |
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2017
- 2017-11-16 CN CN201711135844.7A patent/CN107903012B/zh not_active Expired - Fee Related
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