CN108774745A - 一种易极电泳生产工艺及制得的铝型材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易极电泳生产工艺及制得的铝型材，所述生产工艺包括以下步骤：将坯料上架、对坯料进行除油处理、第一次水洗、碱蚀、第二次水洗、去渍除灰、第三次水洗、纯水洗、热纯水洗、纯水洗、主槽电泳、第四次水洗、第五次水洗、滴干、炉烤固化、成品下架。与现有技术相比，本发明提供的易极电泳生产工艺，在各铝合金型材生产厂家均可适用，可以省去阳极氧化和着色这两项高能耗工序，不仅节能环保，还极大的缩短了生产时间，质量稳定，表面膜层耐腐蚀性高，耐候长，表面色彩多，家装材料选择性高。

Description

一种易极电泳生产工艺及制得的铝型材
技术领域
本发明涉及铝型材的表面处理技术领域，具体涉及一种易极电泳生产工艺及制得的铝型材。
背景技术
随着国民经济的蓬勃发展，目前，我国是铝材消耗大国。电泳涂装是将被涂的金属产品经过除油、清洗、表面调整、磷化、纯水清洗等前处理后，将产品浸在电泳涂料中，通直流电一定时间下，在被涂物上析出均一水不溶的涂膜，涂膜经过烘干后，具有极强的抗腐蚀性能，从而延长产品的使用寿命。普通的电泳漆涂装的铝合金型材的制备工艺一般包括前处理-阳极氧化-着色-电泳-固化这几个步骤，而随着人们的环保与节能意识不断地加强，如何在保证产品质量的前提下，减少铝合金型材的制备工艺当中的一些高能耗工序，以达到环保节能的目的。因此，亟待创新一种新电泳铝型材的制备工艺，解决现有技术中的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决的是现有的铝合金型材表面电泳涂漆工艺中存在的工序复杂，高能耗工序多，不够环保节能的缺陷，由此提供了一种易极电泳生产工艺及制得的铝型材。
本发明提供了一种易极电泳生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：
(1)坯料上架
将坯料上架；
(2)除油
对所述坯料进行除油处理，之后进行第一次水洗；
(3)碱蚀
将步骤2)处理过后的坯料放入碱蚀槽，碱蚀之后进行第二次水洗；
(4)去渍除灰
将步骤3)处理过后的坯料在室温下用酸中和，酸中和后进行第三次水洗，再分别用常温纯水清洗并浸泡，热纯水再次清洗浸泡后用常温纯水清洗并浸泡；
(5)主槽电泳
将步骤4)处理过后的坯料放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，坯料完全浸没30-90s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为6-8g/L，色粉为1-3kg，PH为5.8-8.0，胺值为0.2-0.4，电泳温度为20-30℃，电导率25℃时350-1000us/cm，时间60-220s，电压为90-180V；
其中，所述电泳漆包括以下原料：丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甘油单甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯；
(6)滴干
将步骤5)处理过后的坯料经第四次水洗和第五次水洗后滴干，坯料在滴干区有一定倾斜度；
(7)炉烤固化
将滴干后的坯料放入固化炉进行固化，固化完成后将所述坯料置于卸架区冷却，然后卸架制得铝型材。
优选的，所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：丙烯酸2-4％、甲基丙烯酸甲酯10-20％、丙烯酸丁酯20-30％、甲基丙烯酸羟乙酯10-16％、甘油单甲基丙烯酸酯6.5-12.5％、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3-7％、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-9％和乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯2.5-6.5％。
优选的，在所述步骤5)中，所述电泳漆中还包括聚合反应缓冲用溶剂、氨基树脂、过氧化苯甲酸叔丁酯和硫酸铬。
优选的，所述缓冲用溶剂包括异丙醇和乙二醇乙醚。
优选的，按重量百分比计，所述异丙醇为1-3％、乙二醇乙醚1-3％、氨基树脂10-24％、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8-1.6％和硫酸铬1.2-2.4％。
优选的，在所述步骤2)中，所用的除油剂为硫酸140-180g/L，处理时间为6-12min，除油温度为25-35℃。
优选的，在所述步骤3)中，所述碱蚀槽内游离碱浓度为35-60g/L，AL3+浓度在60g/L以下，温度为50-65℃，碱蚀时间为4-10min。
优选的，在所述步骤4)中，所用的游离酸浓度为150-200g/L，所述热纯水的温度为50-65℃，用所述热纯水清洗浸泡的时间为5-10min，所述常温纯水清洗并浸泡的时间为4-8min。
优选的，所述第一次水洗、所述第二次水洗、所述第三次水洗、所述第四次水洗和所述第五次水洗均是使用常温自来水清洗4-8min。
另外，还提供一种铝型材，所述铝型材由所述的易极电泳工艺处理制备而得。
本发明的有益效果在于：本发明的一种易极电泳生产工艺及制得的铝型材，通过改变电泳工序的加工工艺，调整电泳槽的电泳漆和操作方法，可以省去阳极氧化和着色这两项高能耗工序，不仅节能环保，减少了废水的排放，还极大的缩短了生产时间，在各铝合金型材生产厂家均可适用，经加工后的铝型材质量稳定，表面膜层耐腐蚀性高，耐候长，表面色彩多，家装材料选择性高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种易极电泳生产工艺，所述制备工艺主要包括坯料上架、除油、第一次水洗、碱蚀、第二次水洗、去渍除灰、第三次水洗、纯水洗、热纯水洗、纯水洗、主槽电泳、第四次水洗、第五次水洗、滴干、炉烤固化、成品下架，具体步骤如下：
(1)坯料上架
将坯料上架，所述坯料优选铝合金型材坯料。
(2)除油
对坯料进行除油处理，除油剂为硫酸140-180g/L，处理时间为6-12min，除油温度为25-35℃，之后进行第一次水洗。
(3)碱蚀
将步骤2)处理过后的坯料放入碱蚀槽，所述碱蚀槽内游离碱浓度为35-60g/L，AL3+浓度60g/L以下，温度为50-65℃，碱蚀时间为4-10min，碱蚀之后进行第二次水洗。
(4)去渍除灰
将步骤3)处理过后的坯料在室温下用酸中和，游离酸的浓度为150-200g/L，酸中和后进行第三次水洗，再分别用常温纯水清洗并浸泡4-8min，50-65℃的热纯水再次清洗浸泡5-10min和用常温纯水清洗并浸泡4-8min。
(5)主槽电泳
将步骤4)处理过后的坯料缓慢放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，坯料完全浸没30-90s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为6-8g/L，色粉为1-3kg，PH为5.8-8.0，胺值为0.2-0.4，电泳温度为20-30℃，电导率25℃时350-1000us/cm，时间60-220s，电压为90-180v；
其中，所述电泳漆各组分包括：AA：丙烯酸、MMA：甲基丙烯酸甲酯、BA：丙烯酸丁酯、HEMA：甲基丙烯酸羟乙酯、GMMA：甘油单甲基丙烯酸酯、TMPTMA：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、TMP(3EO)TMA：乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和E30BADMA：乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯；
所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：AA2-4％、MMA10-20％、BA20-30％、HEMA6-10％、GMMA6.5-12.5％、TMPTMA3-7％、TMP(3EO)TMA5-9％和E30BADMA2.5-6.5％；
所述电泳漆中还包括聚合反应缓冲用溶剂、氨基树脂、TBPB：过氧化苯甲酸叔丁酯和BCS：硫酸铬；
所述缓冲用溶剂为IPA：异丙醇和ECS：乙二醇乙醚；
按重量百分比计，所述电泳漆包括IPA1-3％、ECS1-3％、氨基树脂10-24％、TBPB0.8-1.6％和BCS1.2-2.4％；
具体地，所述电泳漆的制备方法为：按相应配比将AA、MMA、BA、HEMA、GMMA、TMPTMA、TMP(3EO)TMA、E30BADMA、TBPB和BCS在适量聚合反应缓冲用溶剂：IPA和ECS中发生聚合反应8-16h后，冷却至50-80℃时加入DMAE：二甲基氨基乙醇，皂化反应成水溶性后加入氨基树脂交联剂，再加入溶剂调整粘度与固含量充分搅拌2-6h后即得到所述电泳漆，调整粘度与固含量所用的溶剂为所述聚合反应缓冲用溶剂。
(6)将步骤5)处理过后的坯料经第四次水洗和第五次水洗后滴干，所述滴干温度为10-30℃，时间为5-60min，坯料在滴干区有一定倾斜度，滴干区保持干净、干爽、无尘埃，在滴干过程中后工序的料不能直接从无晾干的坯料上面经过。
(7)炉烤固化
将滴干后的坯料放入固化炉进行固化，炉温为170-200℃，固化时间为10-40min，之后打开炉门起吊坯料于卸架区待冷却到常温下，由下排工卸架处理。
所述室温可为18-38℃，所述常温为20-30℃；所述第一次水洗、所述第二次水洗、所述第三次水洗、所述第四次水洗和所述第五次水洗均是使用常温自来水清洗4-8min，对前工序带来的杂质作清除处理。
另一实施例中，还提供了一种铝型材，所述铝型材由所述的易极电泳工艺处理制备而得。本发明中电泳漆的制备采用传统的丙烯酸单体加上多个多官能基的高性能丙烯酸单体合理互配合成后使漆膜交联时形成多网状结构，凸显性能为高硬度、高光泽、高附着力，耐化学性能优良的水溶型电泳漆，使得铝材工件无需经过传统生产过程的高污染、高能耗的氧化、着色步骤，依然能够具有相同甚至更好的附着力与耐候性能。
而通过改变电泳工序的加工工艺，调整电泳槽的槽液和操作方法，可以省去阳极氧化和着色这两项高能耗工序，不仅节能环保，减少了废水的排放，还极大的缩短了生产时间，在各铝合金型材生产厂家均可适用，经加工后的铝型材质量稳定，表面膜层耐腐蚀性高，耐候长，表面色彩多，家装材料选择性高。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明提出一种易极电泳生产工艺，所述制备工艺主要包括坯料上架、除油、第一次水洗、碱蚀、第二次水洗、去渍除灰、第三次水洗、纯水洗、热纯水洗、纯水洗、主槽电泳、第四次水洗、第五次水洗、滴干、炉烤固化、成品下架，具体步骤如下：
(1)坯料上架
将坯料挤压坯料上架。
(2)除油
对坯料挤压坯料进行除油处理，除油的目的是脱除坯料表面油污、松化铝材表面自然氧化膜，除油剂为硫酸150g/L，处理时间为10min，除油结束后，将坯料倾斜吊离液面，待酸液基本滴落不成直线方可转入下道水洗槽工序，即进行第一次水洗。
(3)碱蚀
碱蚀目的是进一步除掉坯料表面的脏物及自然氧化膜，除去较为明显的挤压机械线痕，改善外观质量，将水洗后的坯料放入碱蚀槽，所述碱蚀槽内游离碱浓度为40g/L，AL3+浓度60g/L以下，温度为50℃，碱蚀时间为9min，碱蚀之后将坯料倾斜吊离液面，稍后即进行第二次水洗。
(4)去渍除灰
目的是除掉碱蚀残留在坯料表面黑色挂灰，获得光亮的金属表面，将水洗后的坯料在室温下用酸中和，游离酸的浓度为150g/L，中和时间3-10min，酸中和后进行第三次水洗，再分别用常温纯水清洗并浸泡4-8min，50-65℃的热纯水再次清洗浸泡5-10min和用常温纯水清洗并浸泡4-8min。
(5)主槽电泳
将经纯水洗后的坯料缓慢放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，坯料完全浸没60s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为6g/L，色粉为1kg，PH为5.8，胺值为0.2，电泳温度为20-30℃，电导率为350-600us/cm，时间220s，电压为90v。
其中，所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：AA 3％、MMA 15％、BA 25％、HEMA8％、GMMA 9.5％、TMPTMA 5％、TMP(3EO)TMA 7％、E30BADMA4.5％、IPA1.5％、ECS1.5％、氨基树脂17％、TBPB 1.2％和BCS1.8％；
具体地，所述电泳漆的制备方法为：按相应配比将AA、MMA、BA、HEMA、GMMA、TMPTMA、TMP(3EO)TMA、E30BADMA、TBPB、和BCS在适量聚合反应缓冲用溶剂：IPA和ECS中发生聚合反应12h后，冷却至65℃时加入DMAE：二甲基氨基乙醇，皂化反应成水溶性后加入氨基树脂交联剂，再加入溶剂调整粘度与固含量充分搅拌4h后即得到所述电泳漆，调整粘度与固含量所用的溶剂为所述聚合反应缓冲用溶剂。
(6)将电泳后的坯料经第四次水洗和第五次水洗后滴干，所述滴干温度为10℃，时间为60min，坯料在滴干区有一定倾斜度，滴干区保持干净、干爽、无尘埃，在滴干过程中后工序的料不能直接从无晾干的坯料上面经过。
(7)炉烤固化
将滴干后的坯料放入固化炉进行固化，炉温为180℃，固化时间为35min，之后打开炉门起吊坯料于卸架区待冷却到常温下，由下排工卸架处理。
所述第一次水洗、所述第二次水洗、所述第三次水洗、所述第四次水洗和所述第五次水洗均是使用常温自来水清洗4-8min，对前工序带来的杂质作清除处理。
实施例3
在实施例1的基础上，本发明提出一种易极电泳生产工艺，所述制备工艺主要包括坯料上架、除油、第一次水洗、碱蚀、第二次水洗、去渍除灰、第三次水洗、纯水洗、热纯水洗、纯水洗、主槽电泳、第四次水洗、第五次水洗、滴干、炉烤固化、成品下架，具体步骤如下：
(1)坯料上架
将坯料上架。
(2)除油
对坯料进行除油处理，除油的目的是脱除坯料表面油污、松化铝材表面自然氧化膜，除油剂为硫酸165g/L，处理时间为8min，除油结束后，将坯料倾斜吊离液面，待酸液基本滴落不成直线方可转入下道水洗槽工序，即进行第一次水洗。
(3)碱蚀
碱蚀目的是进一步除掉坯料表面的脏物及自然氧化膜，除去较为明显的挤压机械线痕，改善外观质量，将水洗后的坯料放入碱蚀槽，所述碱蚀槽内游离碱浓度为50g/L，AL3+浓度60g/L以下，温度为60℃，碱蚀时间为7min，碱蚀之后将坯料倾斜吊离液面，稍后即进行第二次水洗。
(4)去渍除灰
目的是除掉碱蚀残留在坯料表面黑色挂灰，获得光亮的金属表面，将水洗后的坯料在室温下用酸中和，游离酸的浓度为170g/L，中和时间3-10min，酸中和后进行第三次水洗，再分别用常温纯水清洗并浸泡4-8min，50-65℃的热纯水再次清洗浸泡5-10min和用常温纯水清洗并浸泡4-8min。
(5)主槽电泳
将经纯水洗后的坯料缓慢放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，坯料完全浸没30s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为7g/L，色粉为2kg，PH为7.0，胺值为0.3，电泳温度为20-30℃，电导率为600-800us/cm，时间140s，电压为140v，其中，本实施例3中所述电泳漆的原料组成与配比和制备方法均与实施例2的相同。
(6)将电泳后的坯料经第四次水洗和第五次水洗后滴干，所述滴干温度为20℃，时间为30min，坯料在滴干区有一定倾斜度，滴干区保持干净、干爽、无尘埃，在滴干过程中后工序的料不能直接从无晾干的坯料上面经过。
(7)炉烤固化
将滴干后的坯料放入固化炉进行固化，炉温为190℃，固化时间为25min，之后打开炉门起吊坯料于卸架区待冷却到常温下，由下排工卸架处理。
所述第一次水洗、所述第二次水洗、所述第三次水洗、所述第四次水洗和所述第五次水洗均是使用常温自来水清洗4-8min，对前工序带来的杂质作清除处理。
实施例4
在实施例1的基础上，本发明提出一种易极电泳生产工艺，所述制备工艺主要包括坯料上架、除油、第一次水洗、碱蚀、第二次水洗、去渍除灰、第三次水洗、纯水洗、热纯水洗、纯水洗、主槽电泳、第四次水洗、第五次水洗、滴干、炉烤固化、成品下架，具体步骤如下：
(1)坯料上架
将坯料上架。
(2)除油
对坯料挤压坯料进行除油处理，除油的目的是脱除坯料表面油污、松化铝材表面自然氧化膜，除油剂为硫酸180g/L，处理时间为6min，除油结束后，将坯料倾斜吊离液面，待酸液基本滴落不成直线方可转入下道水洗槽工序，即进行第一次水洗。
(3)碱蚀
碱蚀目的是进一步除掉坯料表面的脏物及自然氧化膜，除去较为明显的挤压机械线痕，改善外观质量，将水洗后的坯料放入碱蚀槽，所述碱蚀槽内游离碱浓度为60g/L，AL3+浓度60g/L以下，温度为65℃，碱蚀时间为4min，碱蚀之后将坯料倾斜吊离液面，稍后即进行第二次水洗。
(4)去渍除灰
目的是除掉碱蚀残留在坯料表面黑色挂灰，获得光亮的金属表面，将水洗后的坯料在室温下用酸中和，游离酸的浓度为200g/L，中和时间3-10min，酸中和后进行第三次水洗，再分别用常温纯水清洗并浸泡4-8min，50-65℃的热纯水再次清洗浸泡5-10min和用常温纯水清洗并浸泡4-8min。
(5)主槽电泳
将经纯水洗后的坯料缓慢放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，坯料完全浸没90s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为8g/L，色粉为2kg，PH为8.0，胺值为0.4，电泳温度为20-30℃，电导率为800-1000us/cm，时间60s，电压为180v，其中，本实施例4中所述电泳漆的原料组成与配比和制备方法均与实施例2的相同。
(6)将电泳后的坯料经第四次水洗和第五次水洗后滴干，所述滴干温度为30℃，时间为5min，坯料在滴干区有一定倾斜度，滴干区保持干净、干爽、无尘埃，在滴干过程中后工序的料不能直接从无晾干的坯料上面经过。
(7)炉烤固化
将滴干后的坯料放入固化炉进行固化，炉温为200℃，固化时间为10min，之后打开炉门起吊坯料于卸架区待冷却到常温下，由下排工卸架处理。
所述第一次水洗、所述第二次水洗、所述第三次水洗、所述第四次水洗和所述第五次水洗均是使用常温自来水清洗4-8min，对前工序带来的杂质作清除处理。
将本发明中的实施例2-4与其他含氧化和着色步骤的普通电泳工艺处理得到的铝型材的性能测试对照如下表一所述：
表一
由上述表一可以看出，本发明的实施例的易极电泳生产工艺通过改变电泳工序的加工工艺，调整电泳槽的电泳漆和操作方法，可以省去阳极氧化和着色这两项高能耗工序，不仅节能环保，减少了废水的排放，还极大的缩短了生产时间，与普通电泳生产工艺相比，工艺控制良好，耐蚀和耐候性好，成本降低，色泽均匀鲜艳多彩。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种易极电泳生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：
(1)坯料上架
将坯料上架；
(2)除油
对所述坯料进行除油处理，之后进行第一次水洗；
(3)碱蚀
将步骤2)处理过后的坯料放入碱蚀槽，碱蚀之后进行第二次水洗；
(4)去渍除灰
将步骤3)处理过后的坯料在室温下用酸中和，酸中和后进行第三次水洗，再分别用常温纯水清洗并浸泡，热纯水再次清洗浸泡后用常温纯水清洗并浸泡；
(5)主槽电泳
将步骤4)处理过后的坯料放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，坯料完全浸没30-90s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为6-8g/L，色粉为1-3kg，PH为5.8-8.0，胺值为0.2-0.4，电泳温度为20-30℃，电导率25℃时350-1000us/cm，时间60-220s，电压为90-180V；
其中，所述电泳漆包括以下原料：丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甘油单甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯；
(6)滴干
将步骤5)处理过后的坯料经第四次水洗和第五次水洗后滴干，坯料在滴干区有一定倾斜度；
(7)炉烤固化
将滴干后的坯料放入固化炉进行固化，固化完成后将所述坯料置于卸架区冷却，然后卸架制得铝型材。
2.根据权利要求1所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：丙烯酸2-4％、甲基丙烯酸甲酯10-20％、丙烯酸丁酯20-30％、甲基丙烯酸羟乙酯6-10％、甘油单甲基丙烯酸酯6.5-12.5％、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3-7％、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-9％和乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯2.5-6.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，在所述步骤5)中，所述电泳漆中还包括聚合反应缓冲用溶剂、氨基树脂、过氧化苯甲酸叔丁酯和硫酸铬。
4.根据权利要求3所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，所述缓冲用溶剂包括异丙醇和乙二醇乙醚。
5.根据权利要求4所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，按重量百分比计，所述异丙醇为1-3％、乙二醇乙醚1-3％、氨基树脂10-24％、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8-1.6％和硫酸铬1.2-2.4％。
6.根据权利要求1所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，在所述步骤2)中，所用的除油剂为硫酸140-180g/L，处理时间为6-12min，除油温度为25-35℃。
7.根据权利要求1所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，在所述步骤3)中，所述碱蚀槽内游离碱浓度为35-60g/L，AL3+浓度在60g/L以下，温度为50-65℃，碱蚀时间为4-10min。
8.根据权利要求1所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，在所述步骤4)中，所用的游离酸浓度为150-200g/L，所述热纯水的温度为50-65℃，用所述热纯水清洗浸泡的时间为5-10min，所述常温纯水清洗并浸泡的时间为4-8min。
9.根据权利要求1所述的一种易极电泳生产工艺，其特征在于，所述第一次水洗、所述第二次水洗、所述第三次水洗、所述第四次水洗和所述第五次水洗均是使用常温自来水清洗4-8min。
10.一种铝型材，其特征在于，所述铝型材由如权利要求1-9任一项所述的易极电泳工艺处理制备而得。
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