CN112574699A - 一种热复合膜用pet乙烯类热熔胶及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热复合膜用PET乙烯类热熔胶及其制备方法与应用。该热熔胶由以下按质量份数计的原料制备得到:接枝超低密度聚乙烯10~30份、线性低密度聚乙烯35~50份、乙烯‑甲基丙烯酸甲酯共聚物0~20份、乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物10~20份、增粘树脂0~15份、通用级聚苯乙烯2~10份、抗氧剂0.1~0.5份。该热熔胶通过组分优化,具有粘接性能优异,耐高低温、耐泡水、耐老化性能,能解决粘PET热熔胶在极端环境下容易脱胶分离的问题;且其制作简单,加工方便,不仅提高工作效率而且大大地降低成本。
Description
技术领域
本发明属于高分子胶粘剂领域,尤其涉及一种热复合膜用PET乙烯类热熔胶及其制备方法与应用。
背景技术
PET属结晶型饱和聚酯,为高度结晶的聚合物,其表面平滑有光泽,是一种难粘的材料。一直以来,技术人员研究出几种关于粘PET的解决方案,包括以热熔胶基体树脂的组成可以分为乙烯类与醋酸乙烯共聚物类、聚酯类、聚酰胺类等。其中,醋酸乙烯共聚物类热熔胶因其熔融及软化温度低导致此类热熔胶不耐高温。聚酯类热熔胶容易被水解,不具备耐泡水性。聚酰胺类热熔胶因其加工温度高,不具备加工便捷性。然而,乙烯类热熔胶在加工便捷性、耐高低温、耐泡水、耐老化性能等上都优于其他三种热熔胶。这不仅提高工作效率而且大大地降低成本。目前,从事热复合膜用PET乙烯类热熔胶研发的单位相对较少。从现有技术来看,所开发乙烯类热熔胶的粘接力都较低,因而在高低温环境下容易脱胶分离,导致热熔胶粘接功能效果失效。因此,迫切需要研发一种粘接力高、耐高低温、耐泡水、耐老化性能优异的乙烯类热熔胶来解决粘PET热熔胶在极端环境下容易脱胶分离的问题。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有PET热熔胶粘接力低,在极端环境下容易脱胶分离的问题,提供一种热复合膜用PET乙烯类热熔胶。
本发明的另一目的在于提供上述热复合膜用PET乙烯类热熔胶的制备方法。本发明的热熔胶采用双螺杆熔融接枝挤出双阶法制备:第一阶通过反应挤出技术制得接枝聚乙烯熔体;第二阶将制得的接枝熔体与其他组分进行有效复配挤出造粒,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶。
本发明的再一目的在于提供上述热复合膜用PET乙烯类热熔胶的应用。
为实现上述目的,本发明通过下述技术方案实现:
一种热复合膜用PET乙烯类热熔胶,由以下按质量份数计的原料制备得到:接枝超低密度聚乙烯(接枝ULDPE)10~30份、线性低密度聚乙烯(LLDPE)35~50份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)0~20份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)10~20份、增粘树脂0~15份、通用级聚苯乙烯(GPPS)2~10份、抗氧剂0.1~0.5份;优选由以下按质量份数计的原料制备得到:超低密度聚乙烯(接枝ULDPE)20~25份、线性低密度聚乙烯(LLDPE)35~50份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)0~20份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)10~20份、增粘树脂0~8份、通用级聚苯乙烯(GPPS)2~5份、抗氧剂0.3份;更优选由以下按质量份数计的原料制备得到:超低密度聚乙烯(接枝ULDPE)20~25份、线性低密度聚乙烯(LLDPE)50份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)0~10份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)10~15份、增粘树脂5~8份、通用级聚苯乙烯(GPPS)2~5份、抗氧剂0.3份。
所述的接枝ULDPE优选通过如下方法制备得到:将1.5~4质量份极性单体和0.1~0.5质量份引发剂溶解在有机溶剂中,然后与100质量份超低密度聚乙烯(ULDPE)混合,最后通过挤出机反应挤出,得到接枝ULDPE熔体。
所述的极性单体优选为马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、富马酸、衣康酸、衣康酸酐和甲基顺丁烯二酸酐中的至少一种;更优选为马来酸酐或丙烯酸。
所述的极性单体的用量优选为1.5~3质量份。
所述的引发剂优选为过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二叔丁基(DTBP)、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢、过氧化氢异丙苯中的至少一种;优选为过氧化苯甲酰(BPO)或过氧化二叔丁基(DTBP)。
所述的引发剂的用量优选为0.1~0.4质量份;更优选为0.3~0.4质量份。
所述的有机溶剂优选为丙酮,有机溶剂为反应介质,不参与反应。
所述的有机溶剂的用量优选为极性单体与引发剂质量之和。
所述的超低密度聚乙烯(ULDPE)优选密度为0.890~0.915g/cm3,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率(MI)为(1~5)g/10min的ULDPE;更优选密度为0.895~0.905g/cm3,熔体流动速率(MI)为(2~3.5)g/10min的超低密度聚乙烯;最优选为密度为0.905g/cm3;熔体流动速率(MI)为2g/10min的超低密度聚乙烯。
所述的挤出机的加工温度优选为160~190℃;更优选为160~170℃;最优选为170℃。
所述的挤出机的螺杆转速优选为300~450rpm;更优选为350~400rpm;最优选350rpm。
所述的LLDPE优选为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(1~7)g/10min的LLDPE;更优选为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(2~7)g/10min的LLDPE;最优选为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为2g/10min的LLDPE。
所述的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物优选甲基丙烯酸甲酷含量8~30%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(0.5~5)g/10min的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物;更优选为甲基丙烯酸甲酷含量18~20%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(2~5)g/10min的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物;最优选为甲基丙烯酸甲酷含量18%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5g/10min的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
所述的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)优选为丙烯酸丁酯含量20~40%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5~10)g/10min的EBA;更优选为丙烯酸丁酯含量30~35%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5~8)g/10min的EBA;最优选为丙烯酸丁酯含量35%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5g/10min的EBA。
所述的增粘树脂优选环球软化点在85~100℃的增粘树脂;更优选环球软化点在85~95℃的增粘树脂。
所述的通用级聚苯乙烯优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5~10)g/10min的通用级聚苯乙烯;更优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5g/10min的通用级聚苯乙烯。
所述的抗氧剂是巴斯夫公司产品,优选为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂B215和抗氧剂B225中的至少一种;更优选为抗氧剂168和抗氧剂1010形成的混合物;最优选为抗氧剂168和抗氧剂1010按质量比1:2混合得到的混合物。
上述热复合膜用PET乙烯类热熔胶的制备方法,具体包括以下步骤:将LLDPE、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、增粘树脂、通用级聚苯乙烯和抗氧剂混合均匀,再与接枝超低密度聚乙烯通过挤出机造粒,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子。
所述的造粒条件优选为:反应温度为170~190℃、螺杆转速为300~450rpm;更优选为:反应温度为170~180℃、螺杆转速为350~400rpm;最优选为:反应温度为170℃、螺杆转速为350rpm。
上述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶在PET复合膜制备中的应用。
所述的PET复合膜的典型工艺为流延工艺。
所述的应用,优选包括如下步骤:将热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子作为原料,通过单螺杆挤出流延机使热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子熔融塑化后,通过口模流延出来,均匀厚度的熔融流体与PET薄膜热贴合,然后经过进一步加工处理(冷却、牵引、收卷、分切等),制得PET复合热熔胶膜。PET复合热熔胶膜再通过热压与其他基材(PE、PP、PP纤维板、铝片、铜片、镀锌板等)进行热复合,冷却后制得成品。
本发明的原理是:第一阶段选用ULDPE进行接枝,主要是因为ULDPE的分子质量分布窄,短支链规整,支链分支比LDPE短而且较规整,不存在长链分支,加工性能优异。ULDPE与极性单体接枝后,极性单体能够很好的发挥作用。ULDPE为短支链的线型结晶,相比长链分支的LDPE,其晶体结构的缺陷没有那么明显,故其熔点较高,提高产品的热稳定性能,防止热复合膜用PET乙烯类热熔胶在高低温环境下粘接强度急剧下滑,避免出现热熔胶膜与PET基材脱离导致功能失效的问题。EMMA具有出色的热稳定性,即使长时间处于高温下,EMMA的热稳定性要远远优于EVA和EMA,这有利于热熔胶在高温环境下依然保持稳定。增粘树脂能提高热熔胶对PET的初粘力,其内聚力大,耐热性好,耐老化,与乙烯类树脂相容性好且无毒。GPPS能进一步提高热熔胶内聚力。乙烯-丙烯酸丁酯共聚物是由乙烯和丙烯酸丁酯两种单体共聚而成,其中乙烯单体与聚乙烯树脂有很好相容性;同时,由于丙烯酸丁酯极性更高、相容性更好、耐环境应力更高,具有出色耐低温性能,有利于热熔胶在低温温环境下保持稳定。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
1、本发明提供的粘接性能优异的热复合膜用PET乙烯类热熔胶外观为乳白色颗粒状。
2、本发明提供的热复合膜用PET乙烯类热熔胶粘接性能优异,耐高低温、耐泡水、耐老化性能的乙烯类热熔胶,解决粘PET热熔胶在极端环境下容易脱胶分离的问题。
3、本发明提供的热复合膜用PET乙烯类热熔胶制作简单,加工方便,不仅提高工作效率而且大大地降低成本。
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。需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间可以任意组合形成新的实施例;所用的设备和原料均可从市场上购得或是本领域常用的。以下实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1
(1)将1.5份丙烯酸、0.3份DTBP溶解在1.8份丙酮中,然后与100份ULDPE(密度为0.905g/cm3;在190℃、2.16kg条件下MI=2g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀,最后通过双螺杆挤出机反应挤出,加工温度为170℃,螺杆的转速为400rpm,得到接枝ULDPE熔体;所述份数是质量份数。
(2)将LLDPE(在190℃、2.16kg条件下MI=2g/10min)50质量份、EMMA(甲基丙烯酸甲酷含量18%;在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)10质量份、EBA(丙烯酸丁酯含量35%;在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)10质量份、GPPS(在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)5质量份、增粘树脂(环球软化点在95℃的增粘树脂)5质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质量份一起加入到高速混合机中,混合均匀后再与本实施例1步骤(1)中获得的接枝ULDPE熔体20质量份通过双螺杆挤出机共混造粒,双螺杆挤出机的加工温度为170℃,螺杆的转速为350rpm,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
实施例2
(1)将2份马来酸酐、0.1份叔丁基过氧化氢和0.3份异丙苯过氧化氢溶解在2.4份丙酮中,然后与100份ULDPE(密度为0.900g/cm3;在190℃,2.16kg条件下MI=3.5g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀,最后通过双螺杆挤出机反应挤出,加工温度为160℃,螺杆的转速为350rpm,得到接枝ULDPE熔体;所述份数是质量份数。
(2)将LLDPE(在190℃、2.16kg条件下MI=3g/10min)50质量份、EBA(丙烯酸丁酯含量30%;在190℃,2.16kg条件下MI=5g/10min)15质量份、GPPS(在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)2质量份、增粘树脂(环球软化点在85℃的增粘树脂)8质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质量份一起加入到高速混合机中,混合均匀后再与本实施例2步骤(1)中获得的接枝ULDPE熔体25质量份通过双螺杆挤出机共混造粒,双螺杆挤出机的加工温度为180℃,螺杆的转速为400rpm,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
实施例3
(1)将3份丙烯酸、0.1份过氧化二异丙苯和0.2份过氧化苯甲酰溶解在3.3份丙酮中,然后与100份ULDPE(密度为0.895g/cm3在190℃,2.16kg条件下MI=3g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀,最后通过双螺杆挤出机反应挤出,加工温度为170℃,螺杆的转速为400rpm,得到接枝ULDPE熔体;所述份数是质量份数。
(2)将LLDPE(在190℃、2.16kg条件下MI=7g/10min)35质量份、EMMA(甲基丙烯酸甲酷含量18%;在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)20质量份、EBA(丙烯酸丁酯含量35%;在190℃,2.16kg条件下MI=8g/10min)20质量份、GPPS(在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)5质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质量份一起加入到高速混合机中,混合均匀后再与本实施例3步骤(1)中获得的接枝ULDPE熔体20质量份通过双螺杆挤出机共混造粒,双螺杆挤出机的加工温度为170℃,螺杆的转速为350rpm,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
对比例1
(1)将1.5份丙烯酸、0.3份DTBP溶解在1.8份丙酮中,然后与100份ULDPE(密度为0.905g/cm3;在190℃、2.16kg条件下MI=2g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀,最后通过双螺杆挤出机反应挤出,加工温度为170℃,螺杆的转速为400rpm,得到接枝ULDPE熔体;所述份数是质量份数。
(2)将LLDPE(在190℃、2.16kg条件下MI=2g/10min)50质量份、EMMA(甲基丙烯酸甲酷含量18%;在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)10质量份、EVA(醋酸乙烯含量18%;在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)10质量份、GPPS(在190℃、2.16kg条件下MI=5g/10min)5质量份、增粘树脂(环球软化点在95℃的增粘树脂)5质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质量份一起加入到高速混合机中,混合均匀后再与本对比例1步骤(1)中获得的接枝ULDPE熔体20质量份通过双螺杆挤出机共混造粒,双螺杆挤出机的加工温度为170℃,螺杆的转速为350rpm,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
效果实施例
将实施例1至3与对比例1的热复合膜用PET乙烯类热熔胶按高低温循环测试要求,将复合后样品浸于95℃热水中30min,取出后在常温自然冷却10min,再浸入5℃冷水中30min,取出在常温搁置10min,以上为高低温循环1个周期,共做三个高低温循环周期后观察剥离开胶情况;以及将实施例1至3和对比例1复合后样品进行常温泡水7天和室外(日晒雨淋)老化1个月测试,观察剥离开胶情况;并测试各热熔胶与PET剥离力,测试结果如表1。
表1实施例1至3和对比例1热熔胶的测试结果
从表1中可以看出,实施例1和2得到的热复合膜用PET乙烯类热熔胶都通过高低温、泡水、老化测试,其耐高低温、耐泡水、耐老化性能都优异,而且热熔胶与PET剥离力都比较高,所有测试都明显优于对比例1。实施例3因其配方中采用较大比例低熔点的EMMA和EBA,所得的热熔胶在高温95℃环境下出现部分开胶分离现状,因而不通过高低温测试但亦优于对比例1热熔胶,其他测试亦优于对比例1热熔胶。
应用实施例
将本发明的热复合膜用PET乙烯类热熔胶用于热复合粘接制品的使用过程,包括如下步骤:是将热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子作为原料,通过单螺杆挤出流延机使热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子熔融塑化后,通过口模流延出来,均匀厚度的熔融流体与PET薄膜热贴合,然后经过进一步加工处理(冷却、牵引、收卷、分切等),制得PET复合热熔胶膜。PET复合热熔胶膜再通过高温热压与其他基材(PE、PP、PP纤维板、铝片、铜片、镀锌板等)进行热复合,冷却后制得成品。经检测应用实施例1至3制备的热复合膜用PET乙烯类热熔胶制得的复合样品与PET粘接力高,耐高低温、耐泡水、耐老化性能优异,解决粘PET热熔胶在极端环境下容易脱胶分离的问题。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种热复合膜用PET乙烯类热熔胶,其特征在于由以下按质量份数计的原料制备得到:接枝超低密度聚乙烯10~30份、线性低密度聚乙烯35~50份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物0~20份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物10~20份、增粘树脂0~15份、通用级聚苯乙烯2~10份、抗氧剂0.1~0.5份;
所述的接枝超低密度聚乙烯通过如下方法制备得到:将1.5~4质量份极性单体和0.1~0.5质量份引发剂溶解在有机溶剂中,然后与100质量份超低密度聚乙烯混合,最后通过挤出机反应挤出,得到接枝超低密度聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶,其特征在于由以下按质量份数计的原料制备得到:超低密度聚乙烯20~25份、线性低密度聚乙烯35~50份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物0~20份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物10~20份、增粘树脂0~8份、通用级聚苯乙烯2~5份、抗氧剂0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶,其特征在于:
所述的超低密度聚乙烯是密度为0.890~0.915g/cm3,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(1~5)g/10min的超低密度聚乙烯;
所述的极性单体为马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯、富马酸、衣康酸、衣康酸酐和甲基顺丁烯二酸酐中的至少一种;
所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢、过氧化氢异丙苯中的至少一种;
所述的有机溶剂为丙酮。
4.根据权利要求1或2所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶,其特征在于:
所述的极性单体的用量为1.5~3质量份;
所述的引发剂的用量为0.3~0.4质量份;
所述的有机溶剂的用量为极性单体与引发剂质量之和。
5.根据权利要求1或2所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶,其特征在于:
所述的线性低密度聚乙烯为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(1~7)g/10min的线性低密度聚乙烯;
所述的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物是甲基丙烯酸甲酷含量8~30%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(0.5~5)g/10min的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物;
所述的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物是丙烯酸丁酯含量20~40%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5~10)g/10min的EBA;
所述的增粘树脂是环球软化点在85~100℃的增粘树脂;
所述的通用级聚苯乙烯是在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5~10)g/10min的通用级聚苯乙烯;
所述的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂B215和抗氧剂B225中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶,其特征在于:
所述的线性低密度聚乙烯是在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(2~7)g/10min的线性低密度聚乙烯;
所述的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物为甲基丙烯酸甲酷含量18~20%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(2~5)g/10min的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物;
所述的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物为丙烯酸丁酯含量30~35%,在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5~8)g/10min的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物;
所述的增粘树脂是环球软化点在85~95℃的增粘树脂;
所述的通用级聚苯乙烯是在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5g/10min的通用级聚苯乙烯;
所述的抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010形成的混合物。
7.权利要求1~6任一项所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶的制备方法,其特征在于包括以下步骤:将LLDPE、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、增粘树脂、通用级聚苯乙烯和抗氧剂混合均匀,再与接枝超低密度聚乙烯通过挤出机造粒,得到热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子。
8.根据权利要求7所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶的制备方法,其特征在于:
所述的造粒条件为:反应温度为170~190℃、螺杆转速为300~450rpm。
9.权利要求1~6任一项所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶在PET复合膜制备中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于包括如下步骤:将权利要求1~6任一项所述的热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子作为原料,通过单螺杆挤出流延机使热复合膜用PET乙烯类热熔胶粒子熔融塑化后,通过口模流延出来,均匀厚度的熔融流体与PET薄膜热贴合,然后经过进一步加工处理,制得PET复合热熔胶膜。
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