CN114196315A - 一种耐磨地坪涂料及其制备方法、耐磨地坪涂层结构 - Google Patents

一种耐磨地坪涂料及其制备方法、耐磨地坪涂层结构 Download PDF

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Abstract

本申请涉及地坪涂料领域，具体公开了一种耐磨地坪涂料及其制备方法、耐磨地坪涂层结构。耐磨地坪涂料由A组分和B组分按重量比1:(1.2‑1.5)组成；A组分由双酚A型环氧树脂60‑70%、环氧稀释剂10‑15%、填料10‑20%、颜料5‑15%、助剂3‑5%组成；B组分由聚醚多元醇50‑60%、异氰酸酯30‑40%、扩链剂2‑10%、溶剂1‑3%组成；聚醚多元醇的分子量为400‑4000；聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按重量比(4‑6):1组成。本申请的耐磨地坪涂料具有较好的耐磨性能，可满足地坪涂料领域对地坪面漆耐磨性的要求。

Description

一种耐磨地坪涂料及其制备方法、耐磨地坪涂层结构
技术领域
本申请涉及地坪涂料领域，更具体地说，它涉及一种耐磨地坪涂料及其制备方法、耐磨地坪涂层结构。
背景技术
地坪是近年来进入中国的一种建材，是指使用特定材料和工艺对原有地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面。地坪适用于一些对于卫生条件要求比较高的场所，或适用于要求抗冲压、抗腐蚀、耐磨的地面。地坪涂料按树脂可分为环氧地坪涂料、聚氨酯地坪涂料、丙烯酸地坪涂料、乙烯基地坪涂料以及水性地坪涂料等。
在地坪涂料中，最关键的一个技术指标是地坪材料的耐磨性。在GB/T 22374-2008《地坪涂装材料》中，要求溶剂型和无溶剂型地坪面漆的耐磨性≤30mg(750g，500r)。目前，存在一种耐磨地坪涂料，其由A组分和B组分按重量比1:1混合组成，其A组分包括环氧树脂和稀释剂，其B组分包括脂肪胺类固化剂、颜填料和助剂，经检测，该涂料的耐磨性为25mg(750g，500r)。由此可见，地坪涂料的耐磨性能存在可改进之处。
发明内容
为了提高地坪涂料的耐磨性能，本申请提供一种耐磨地坪涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种耐磨地坪涂料，采用如下的技术方案：
一种耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:(1.2-1.5)；
按重量百分比计算，A组分由如下组分组成：
双酚A型环氧树脂60-70％；
环氧稀释剂10-15％；
填料10-20％；
颜料5-15％；
助剂3-5％；
按重量百分比计算，B组分由如下组分组成：
聚醚多元醇50-60％；
异氰酸酯30-40％；
扩链剂2-10％；
溶剂1-5％；
所述聚醚多元醇的分子量为400-4000；
所述聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按重量比(4-6):1混合组成。
通过采用上述技术方案，聚醚多元醇活动性相对较大，作为体系中的柔性链段，可提高涂料的韧性；而异氰酸酯和扩链剂作为刚性链段，可生成氢键，形成物理交联，从而提高体系结构的稳定性，可有效提高涂层的交联密度和强度。通过对柔性链段和刚性链段的合理配伍，赋予了涂料较高的耐磨性能和力学强度。
通过聚醚多元醇的活性基团-OH和异氰酸酯的活性基团-NCO发生聚合反应得到聚氨酯基团，两者相互反应形成较为致密的网状立体结构，从而提高了地坪涂层的耐磨性等力学性能。同时，部分未参与反应的-NCO基团与扩链剂反应，促使分子链增长，增加不同分子之间的交联位点，从而进一步提高涂料的抗拉强度、耐磨性等力学性能。本申请通过对聚醚多元醇分子量的特定选择，并将二官能度和三官能度的聚醚多元醇组合，可促进聚醚多元醇与异氰酸酯之间的反应，进一步提高涂料的力学强度。
优选的，所述聚醚多元醇的分子量为1000。
通过采用上述技术方案，分子量为1000的聚醚多元醇可使交联网络体系之间更为紧密，降低地坪涂料的脆性，从而进一步增大涂料体系的耐磨性等力学性能。
优选的，所述聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按重量比5:1混合组成。
通过采用上述技术方案，当聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按上述比例混合时，可进一步提高涂料的耐磨性等力学性能。
优选的，所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯。
通过采用上述技术方案，由芳香族异氰酸酯得到的聚氨酯具有较高的力学强度，芳香族聚氨酯中氨基甲酸酯键与苯环形成共轭，使得氨基甲酸酯键形成的分子内或分子间氢键更强，且苯环本身内聚力较大，因此提高了聚氨酯的力学性能。
优选的，所述填料由石英粉、滑石粉和硫酸钡按重量比1:(2-4):(0.5-1)混合组成。
通过采用上述技术方案，填料的选择对涂层的最终性能影响很大，石英粉、滑石粉和硫酸钡吸油量低，且细度适中，性能较为稳定，将石英粉、滑石粉和硫酸钡按上述重量比复配，可明显提高涂层的耐磨性和遮盖力，并赋予涂料较好的稳定性，使地坪涂料便于贮存。
优选的，所述颜料为钛白粉和氧化铁红中的一种或两种的混合物。
通过采用上述技术方案，相比于有机颜料，无机颜料具有不易产生浮色的优点，且钛白粉和氧化铁红还具有较好的耐化学介质性能和耐候性能，可提高涂料的耐腐蚀性。
优选的，所述扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇中的一种或多种。
优选的，B组分中，扩链剂的重量百分比为6％。
通过采用上述技术方案，在一定范围内，随着扩链剂用量的增加，涂层的抗拉强度明显提高，且耐磨性也得到明显改善。当扩链剂占B组分总重量的6％时，制得的涂层具有更高的抗拉强度和更好的耐磨性。
优选的，所述稀释剂为环氧氯丙烷、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和丁二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。
第二方面，本申请提供上述耐磨地坪涂料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐磨地坪涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1，将双酚A型环氧树脂与环氧稀释剂混合后，加入颜料、填料和助剂，搅拌混匀，得到A组分；
S2，将聚醚多元醇、扩链剂和溶剂搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入异氰酸酯，每次加入异氰酸酯总量的10-20％，搅拌20-30min后，升温至70-80℃反应3-4h，得到B组分；
S3，将A组分和B组分按重量比1:(1.2-1.5)混合，即得耐磨地坪涂料。
通过采用上述技术方案，本申请的制备方法各步骤简单，原料易于获得，条件便于控制，可大批量工业化生产出抗拉强度和耐磨性能较好的地坪涂料，且制得的涂料无明显结块现象，稳定性较好。
第三方面，本申请提供一种耐磨地坪涂层结构，采用如下的技术方案：
一种耐磨地坪涂层结构，包括基层，所述基层表面自下而上依次设置有底涂层、中涂层和面涂层，所述面涂层由权利要求1-8任一项所述的耐磨地坪涂料固化而成。
通过采用上述技术方案，由本申请的耐磨地坪涂料固化形成的面涂层，可满足GB/T 22374-2008《地坪涂装材料》中对地坪面漆耐磨性能的要求。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请对聚醚多元醇分子量进行了特定选择，并将二官能度和三官能度的聚醚多元醇复配，促进了聚醚多元醇与异氰酸酯之间的反应，提高了涂料的耐磨性等力学性能；
2、本申请通过对异氰酸酯种类的特定选择，使用芳香族异氰酸酯制备地坪涂料，提高了涂料的耐磨性等力学性能；
3、本申请通过对扩链剂重量比的优化，进一步提高了涂料的抗拉强度和耐磨性能。
附图说明
图1是本申请提供的耐磨地坪涂层结构的结构示意图。
附图标记：1、面涂层；2、中涂层；3、底涂层；4、基层。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各实施例中所用的原料，除下述特殊说明之外，其他均为市售：
Figure BDA0003443096150000041
Figure BDA0003443096150000051
性能检测
以下列实施例及对比例制得的地坪涂料作为测试对象：
参照GB/T 1728—1979检测涂料的表干时间；
参照GB/T 1768—2006检测涂料的耐磨性能；
参照GB/T 528-1998检测涂料的抗拉强度。
实施例及对比例
实施例1
一种耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:1.2，其制备方法包括以下步骤：
S1，将60kg环氧树脂E51与15kg丁二醇二缩水甘油醚混合后，加入5kg氧化铁黑、15kg滑石粉和5kg助剂，搅拌混匀，得到A组分；
其中，助剂由1kg的消泡剂聚二甲基硅氧烷、1kg的成膜剂丙二醇丁醚、1kg的增稠剂聚乙烯醇、1kg的分散剂三聚磷酸钠和1kg防腐剂磷酸氢钙混合组成；
S2，将50kg聚醚多元醇、9kg甘油和1kg丙二醇甲醚醋酸酯搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入40kg异佛尔酮二异氰酸酯，每次加入异氰酸酯8kg，搅拌20min后，升温至80℃反应3h，得到B组分；
其中，聚醚多元醇由聚醚N204和聚醚N305按重量比4:1混合组成；
S3，取步骤S1制得的A组分10kg和步骤S2制得的B组分12kg混合，即得耐磨地坪涂料。
实施例2
一种耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:1.35，其制备方法包括以下步骤：
S1，将65kg环氧树脂E44与12kg乙二醇二缩水甘油醚混合后，加入10kg钛白粉、10kg滑石粉和3kg助剂，搅拌混匀，得到A组分；
其中，助剂由1kg的消泡剂聚二甲基硅氧烷、0.5kg的成膜剂丙二醇丁醚、0.5kg的增稠剂聚乙烯醇、0.5kg的分散剂三聚磷酸钠和0.5kg防腐剂磷酸氢钙混合组成；
S2，将55kg聚醚多元醇、8kg新戊二醇和2kg丙二醇甲醚醋酸酯搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入35kg六亚甲基二异氰酸酯，每次加入异氰酸酯3.5kg，搅拌30min后，升温至70℃反应4h，得到B组分；
其中，聚醚多元醇由聚醚N204和聚醚N305按重量比4:1混合组成；
S3，取步骤S1制得的A组分10kg和步骤S2制得的B组分13.5kg混合，即得耐磨地坪涂料。
实施例3
一种耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:1.5，其制备方法包括以下步骤：
S1，将60kg环氧树脂E44与10kg乙二醇二缩水甘油醚混合后，加入5kg氧化铁红、20kg滑石粉和5kg助剂，搅拌混匀，得到A组分；
其中，助剂由1kg的消泡剂聚二甲基硅氧烷、0.5kg的成膜剂丙二醇丁醚、0.5kg的增稠剂聚乙烯醇、0.5kg的分散剂三聚磷酸钠和0.5kg防腐剂磷酸氢钙混合组成；
S2，将60kg聚醚多元醇、7kg 1,4-丁二醇和3kg丙二醇甲醚醋酸酯搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入30kg 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，每次加入异氰酸酯6kg，搅拌30min后，升温至70℃反应4h，得到B组分；
其中，聚醚多元醇由聚醚N204和聚醚N305按重量比4:1混合组成；
S3，取步骤S1制得的A组分10kg和步骤S2制得的B组分15kg混合，即得耐磨地坪涂料。
实施例4
一种耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:1.35，其制备方法包括以下步骤：
S1，将70kg环氧树脂E51与10kg乙二醇二缩水甘油醚混合后，加入7kg钛白粉、10kg滑石粉和3kg助剂，搅拌混匀，得到A组分；
其中，助剂由1kg的消泡剂聚二甲基硅氧烷、0.5kg的成膜剂丙二醇丁醚、0.5kg的增稠剂聚乙烯醇、0.5kg的分散剂三聚磷酸钠和0.5kg防腐剂磷酸氢钙混合组成；
S2，将55kg聚醚多元醇、2kg新戊二醇和3kg丙二醇甲醚醋酸酯搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入40kg六亚甲基二异氰酸酯，每次加入异氰酸酯8kg，搅拌30min后，升温至70℃反应4h，得到B组分；
其中，聚醚多元醇由聚醚N204和聚醚N305按重量比4:1混合组成；
S3，取步骤S1制得的A组分10kg和步骤S2制得的B组分13.5kg混合，即得耐磨地坪涂料。
实施例5
一种耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:1.35，其制备方法包括以下步骤：
S1，将60kg环氧树脂E51与10kg乙二醇二缩水甘油醚混合后，加入15kg钛白粉、10kg滑石粉和5kg助剂，搅拌混匀，得到A组分；
其中，助剂由1kg的消泡剂聚二甲基硅氧烷、1kg的成膜剂丙二醇丁醚、1kg的增稠剂聚乙烯醇、1kg的分散剂三聚磷酸钠和1kg防腐剂磷酸氢钙混合组成；
S2，将50kg聚醚多元醇、10kg新戊二醇和5kg丙二醇甲醚醋酸酯搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入35kg六亚甲基二异氰酸酯，每次加入异氰酸酯3.5kg，搅拌30min后，升温至70℃反应4h，得到B组分；
其中，聚醚多元醇由聚醚N204和聚醚N305按重量比4:1混合组成；
S3，取步骤S1制得的A组分10kg和步骤S2制得的B组分13.5kg混合，即得耐磨地坪涂料。
对比例1
一种耐磨地坪涂料，与实施例1的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇为聚醚N204。
对比例2
一种耐磨地坪涂料，与实施例1的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇为聚醚N280。
对比例3
一种耐磨地坪涂料，与实施例1的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N280和聚醚N5030按重量比4:1混合组成。
实施例1-5与对比例1-3的性能检测结果见下表。
Figure BDA0003443096150000081
由上表数据可知，实施例1-5和对比例1-3的涂料表干时间都仅为2h；实施例1-5中的涂料相较于对比例1-3而言具有更好的耐磨性能和更高的抗拉强度。由此表明了，本申请通过将聚醚多元醇的分子量控制在400-4000.且采用二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇复配，所得的涂料相比于使用其他分子量聚醚多元醇制得的涂料，或相比于单独使用二官能度聚醚多元醇、三官能度聚醚多元醇制得的涂料而言，耐磨性能明显提高。
实施例6
一种耐磨地坪涂料，与实施例3的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N210和聚醚N310按重量比4:1混合组成。
实施例7
一种耐磨地坪涂料，与实施例3的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N240和聚醚N4030按重量比4:1混合组成。
实施例3与实施例6-7的性能检测结果见下表。
Figure BDA0003443096150000082
Figure BDA0003443096150000091
由上表数据可知，当聚醚多元醇的分子量为1000时，所制得的涂料具有更好的耐磨性能和抗拉强度，其1000r/750g下的耐磨性可达9mg，抗拉强度可达25.9MPa。
实施例8
一种耐磨地坪涂料，与实施例6的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N210和聚醚N310按重量比5:1混合组成。
实施例9
一种耐磨地坪涂料，与实施例6的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N210和聚醚N310按重量比6:1混合组成。
对比例4
一种耐磨地坪涂料，与实施例6的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N210和聚醚N310按重量比3:1混合组成。
对比例5
一种耐磨地坪涂料，与实施例6的不同之处在于：B组分中聚醚多元醇的使用情况不同。
本实施例中，聚醚多元醇由聚醚N210和聚醚N310按重量比7:1混合组成。
实施例6、8、9及对比例4、5的性能检测结果见下表。
Figure BDA0003443096150000092
由上表数据可知，实施例6和实施例8的耐磨性均可达9mg，但相比之下，实施例8的涂料具有更高的抗拉强度，由此表明了，当聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按重量比5:1混合组成时，制得的涂料具有更好的力学性能。而对比例4中，二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇的重量比为3:1，对比例5中，二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇的重量比为7:1，制得涂料的耐磨性能和抗拉强度均有明显降低。
实施例10
一种耐磨地坪涂料，与实施例8的不同之处在于：B组分中异氰酸酯的使用情况不同。
本实施例中，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
实施例11
一种耐磨地坪涂料，与实施例8的不同之处在于：B组分中异氰酸酯的使用情况不同。
本实施例中，异氰酸酯为二苯基亚甲基二异氰酸酯。
实施例8及实施例10、11的性能检测结果见下表。
Figure BDA0003443096150000101
由上表数据可知，实施例10和实施例11的涂料的耐磨性和抗拉强度明显高于实施例8，由此表明了，使用芳香族异氰酸酯可明显提高涂料的耐磨性能和力学性能。分析其原因可能是由于芳香族聚氨酯中氨基甲酸酯键与苯环形成共轭，使得氨基甲酸酯键形成的分子内或分子间氢键更强，且苯环本身内聚力较大，因此提高了聚氨酯的力学性能。
实施例12
一种耐磨地坪涂料，与实施例10的不同之处在于：B组分中扩链剂和溶剂的使用量不同。
本实施例中，扩链剂6kg，溶剂4kg。
实施例13
一种耐磨地坪涂料，与实施例10的不同之处在于：B组分中扩链剂和溶剂的使用量不同。
本实施例中，扩链剂5kg，溶剂5kg。
实施例10及实施例12、13的性能检测结果见下表。
Figure BDA0003443096150000111
由上表数据可知，实施例12的耐磨性能和抗拉强度明显高于实施例10和实施例13，由此表明了，当扩链剂的使用量为6％时，制得的涂料具有较好的耐磨性。分析其原因可能是由于，扩链剂用量在6％时，聚氨酯分子链段上刚性链段含量相对较多，一方面束缚了柔性大分子的自由旋转，另一方面明显提高了分子间氢键作用，从而使刚性链段有序排列，从而提高了涂层的耐磨性能和抗拉强度。
实施例14
一种耐磨地坪涂料，与实施例12的不同之处在于：A组分中填料的使用情况不同。
本实施例中，填料由石英粉、滑石粉和硫酸钡按重量比1:2:0.5混合组成。
实施例15
一种耐磨地坪涂料，与实施例12的不同之处在于：A组分中填料的使用情况不同。
本实施例中，填料由石英粉、滑石粉和硫酸钡按重量比1:3:0.7混合组成。
实施例16
一种耐磨地坪涂料，与实施例12的不同之处在于：A组分中填料的使用情况不同。
本实施例中，填料由石英粉、滑石粉和硫酸钡按重量比1:4:1混合组成。
实施例12及实施例14-16的性能检测结果见下表。
Figure BDA0003443096150000112
Figure BDA0003443096150000121
由上表数据可知，实施例14-16的耐磨性能明显高于实施例12，由此表明了，当填料由石英粉、滑石粉和硫酸钡按重量比1:(2-4):(0.5-1)混合组成时，制得的涂料具有更好的耐磨性和抗拉强度。
应用例
一种耐磨地坪涂层结构，参照图1，包括基层4，基层4表面自下而上依次涂覆有底涂层3、中涂层2和面涂层1。面涂层1由实施例15的耐磨地坪涂料固化而成，厚度为0.12mm；中涂层2为防水层，由防水涂料固化而成，厚度为1mm；底涂,3为抗裂层，由腻子涂料固化而成，厚度为2mm。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种耐磨地坪涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为1:(1.2-1.5)；
按重量百分比计算，A组分由如下组分组成：
双酚A型环氧树脂 60-70%；
环氧稀释剂 10-15%；
填料 10-20%；
颜料 5-15%；
助剂 3-5%；
按重量百分比计算，B组分由如下组分组成：
聚醚多元醇 50-60%；
异氰酸酯 30-40%；
扩链剂 2-10%；
溶剂 1-5%；
所述聚醚多元醇的分子量为400-4000；
所述聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按重量比(4-6):1混合组成。
2.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇的分子量为1000。
3.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇由二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇按重量比5:1混合组成。
4.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，所述填料由石英粉、滑石粉和硫酸钡按重量比1:(2-4):(0.5-1)混合组成。
6.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，所述颜料为钛白粉和氧化铁红中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，所述扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的耐磨地坪涂料，其特征在于，B组分中，扩链剂的重量百分比为6%。
9.权利要求1-8任一所述耐磨地坪涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将双酚A型环氧树脂与环氧稀释剂混合后，加入颜料、填料和助剂，搅拌混匀，得到A组分；
S2，将聚醚多元醇、扩链剂和溶剂搅拌均匀，控制温度在40℃以下，分批加入异氰酸酯，每次加入异氰酸酯总量的10-20%，搅拌20-30min后，升温至70-80℃反应3-4h，得到B组分；
S3，将A组分和B组分按重量比1:(1.2-1.5)混合，即得耐磨地坪涂料。
10.一种耐磨地坪涂层结构，包括基层，所述基层表面自下而上依次设置有底涂层、中涂层和面涂层，其特征在于，所述面涂层由权利要求1-8任一项所述的耐磨地坪涂料固化而成。
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