CN114804196B - 一种纳米氧化钛纳米片制备方法及木材表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料技术领域,具体涉及一种纳米氧化钛纳米片制备方法及木材表面处理工艺。制备方法包括:将层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与盐酸混合搅拌,产物过滤水洗至中性,在室温下干燥得到质子化的层状化合物;将质子化的层状化合物加入到四丁基氢氧化铵溶液中,将得到的混合溶液震荡处理,得到剥离的单层Ti0.87O2纳米片。处理工艺包括:将单层Ti0.87O2纳米片分散于DMF中得到分散液,将木材洗净干燥后浸入分散液,用提拉法完成表面处理。其简单方便,能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,具体而言,涉及一种纳米氧化钛纳米片制备方法及木材表面处理工艺。
背景技术
纳米氧化钛(光触媒)是一种利用光源做催化反应把细菌和有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳的新型材料,具有安全无毒,长效等特点。
由于在木材学科当中,木竹材的腐朽、霉变问题日益突出,严重影响着木竹材的利用价值。近年来,随着纳米技术在木材科学领域的快速发展,越来越多的科研工作者开始利用无机纳米材料来改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。
有鉴于此,特提出本申请。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种纳米氧化钛纳米片制备方法,其简单方便,制备得到的纳米氧化钛纳米片能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。
本发明的第二个目的在于提供一种木材表面处理工艺,其简单方便,能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。
本发明的实施例是这样实现的:
一种纳米氧化钛纳米片制备方法,其包括:
将层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与0.5m/L的盐酸混合,搅拌。其中,层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与盐酸的用量关系为:每5g层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4对应使用1L盐酸。
将反应后的产物进行过滤,并水洗至中性,在室温下干燥得到质子化的层状化合物H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末。
将H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末加入到10%四丁基氢氧化铵溶液中,将得到的混合溶液震荡处理,得到剥离的单层Ti0.87O2纳米片。其中 H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末与四丁基氢氧化铵溶液的用量关系为:H+与OH-的摩尔比为1:1。
进一步地,纳米氧化钛纳米片制备方法还包括:将混合溶液震荡处理后静置,并按预定频率晃动混合溶液,以得到大长径比的单层 Ti0.87O2纳米片。
进一步地,晃动混合溶液的频率为每天一次。
进一步地,将得到的混合溶液在振荡器中震荡处理,得到剥离的单层Ti0.87O2纳米片。
进一步地,振荡器震荡处理混合溶液的频率为150r/min。
进一步地,将混合溶液震荡处理后静置时,采用晃动器按预定频率晃动混合溶液。
进一步地,晃动器包括:底座、支架、储液罐和驱动座。
驱动座设于底座上方并与底座间隔设置,驱动座通过支架安装于底座。
储液罐用于盛装混合溶液,驱动座的底部具有用于与储液罐可拆卸式连接的连接部。
驱动座用于驱动储液罐晃动。
进一步地,驱动座包括:座体、转动柱和驱动组件。
座体安装于支架,座体具有内腔,内腔贯穿座体的底部。内腔的内壁还开设有滑槽,滑槽沿内腔的周向延伸呈环状,滑槽沿内腔的轴向延伸。滑槽可滑动地配合有驱动环,驱动环套设于转动柱。驱动环的内侧开设有限位槽,限位槽沿驱动环的周向延伸呈环状。
转动柱可转动地容纳于内腔。转动柱的底部开设有缺口,缺口朝转动柱的顶部延伸。缺口中可转动地安装有转动环、第一转动轮和第二转动轮。转动环具有内齿圈,第一转动轮和第二转动轮均具有外齿圈,第一转动轮设于转动环内并与转动环间隔设置,第二转动轮位于转动环和第一转动轮之间,转动环和第一转动轮均与第二转动轮啮合。连接部与转动环固定连接,转动环还固定连接有拨动杆,拨动杆的端部可滑动地配合于限位槽。
驱动组件用于驱动驱动环沿内腔的轴向滑动,且驱动组件还用于驱动转动柱转动。
进一步地,驱动组件包括:驱动器、安装架、套筒、第一杆体、第二杆体、第一驱动板、第二驱动板和驱动柱。
安装架设于座体顶部,驱动器安装于安装架并与座体间隔设置。套筒与驱动器的动力输出轴传动配合,第一杆体和第二杆体同轴固定连接,第一杆体配合于套筒内。沿套筒的周向,套筒与第一杆体固定配合。沿套筒的轴向,套筒与第一杆体滑动配合。
第一驱动板连接于第一杆体,沿第一杆体的周向,第一驱动板与第一杆体活动配合。沿第一杆体的轴向,第一驱动板与第一杆体固定配合。驱动柱固定连接于第一驱动板,驱动柱穿入座体并与驱动环固定连接。
第二驱动板固定连接于第二杆体,第二驱动板远离第二杆体的一侧固定设置有驱动块。座体的顶部开设有螺孔,螺孔贯穿至内腔。第二杆体的外径大于第一杆体的外径,第二杆体具有与螺孔相适配的外螺纹。转动柱的顶部开设有配合槽,配合槽的槽壁固定安装有配合块,配合块靠近配合槽的口部设置。
驱动器驱动第二杆体时,能够使第二杆体完全进入内腔。当第二杆体刚好完全进入内腔时,沿转动柱的周向,驱动块与配合块相抵。
一种木材表面处理工艺,其包括:
将上述的纳米氧化钛纳米片制备方法制备得到的单层Ti0.87O2纳米片分散于DMF中,得到Ti0.87O2分散液。其中,单层Ti0.87O2纳米片与DMF的用量关系为:每25mg所述单层Ti0.87O2纳米片对应使用1mL的DMF。
将待处理木材用去离子水洗涤干净并于140~180℃真空干燥后,浸入Ti0.87O2分散液3~8min。
用提拉机以1μm/s的速度将木材从Ti0.87O2分散液中提拉出来。
本发明实施例的技术方案的有益效果包括:
本发明实施例提供的纳米氧化钛纳米片制备方法简单方便,制备得到的纳米氧化钛纳米片能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。本发明实施例提供的木材表面处理工艺简单方便,能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的纳米氧化钛纳米片制备方法中所使用到的晃动器处于静置状态的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的纳米氧化钛纳米片制备方法中所使用到的晃动器处于晃动状态的结构示意图;
图3为图1中驱动座的结构示意图;
图4为图2中驱动座的结构示意图;
图5为转动柱的第一视角的结构示意图;
图6为转动柱的内部结构示意图;
图7为转动柱的第二视角的结构示意图;
图8为转动柱的配合槽与第二驱动板的结构对比图;
图9为未经处理的木材表面结构图;
图10为经处理后的木材表面结构图;
图11为经处理后的木材的抑菌圈。
附图标记说明:
晃动器1000;底座100;支架200;储液罐300;驱动座400;连接部410;座体420;内腔421;滑槽422;驱动环423;限位槽424;螺孔425;转动柱430;缺口431;转动环432;第一转动轮433;第二转动轮434;拨动杆435;配合槽436;配合块437;驱动组件440;驱动器441;安装架442;套筒443;弹性件443a;第一杆体444;第二杆体445;第一驱动板446;驱动柱447;第二驱动板448;驱动块449。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直,而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行,并不是表示该结构一定要完全平行,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本发明实施例提供的纳米氧化钛纳米片制备方法及木材表面处理工艺进行具体说明。
实施例1
本实施例提供一种纳米氧化钛纳米片制备方法,纳米氧化钛纳米片制备方法包括:
将层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与0.5m/L的盐酸混合,搅拌。其中,层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与盐酸的用量关系为:每5g层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4对应使用1L盐酸。
将反应后的产物进行过滤,并水洗至中性,在室温下干燥得到质子化的层状化合物H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末。
将H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末加入到10%四丁基氢氧化铵溶液中,将得到的混合溶液震荡处理,得到剥离的单层Ti0.87O2纳米片。其中 H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末与四丁基氢氧化铵溶液的用量关系为:H+与OH-的摩尔比为1:1。
在本实施例中,纳米氧化钛纳米片制备方法还包括:将混合溶液震荡处理后静置,并按预定频率晃动混合溶液,以得到大长径比的单层Ti0.87O2纳米片。可选的,晃动混合溶液的频率为每天一次,但不限于此。
为了提高纳米片成型效果,将得到的混合溶液在振荡器中震荡处理,得到剥离的单层Ti0.87O2纳米片。可选的,振荡器震荡处理混合溶液的频率为130~180r/min,例如150r/min。
实施例2
本实施例提供一种纳米氧化钛纳米片制备方法,与实施例1相比不同的是:在将混合溶液震荡处理后静置时,采用晃动器1000按预定频率晃动混合溶液。具体请结合图1~图8。
其中,晃动器1000包括:底座100、支架200、储液罐300和驱动座400。
驱动座400设于底座100上方并与底座100间隔设置,驱动座 400通过支架200安装于底座100。
储液罐300用于盛装混合溶液,驱动座400的底部具有用于与储液罐300可拆卸式连接的连接部410。
驱动座400用于驱动储液罐300晃动。
在本实施例中,驱动座400包括:座体420、转动柱430和驱动组件440。
座体420安装于支架200,座体420具有内腔421,内腔421贯穿座体420的底部。内腔421的内壁还开设有滑槽422,滑槽422沿内腔421的周向延伸呈环状,滑槽422沿内腔421的轴向延伸。座体 420与内腔421均呈圆柱状且二者同轴心设置。
滑槽422可滑动地配合有驱动环423,驱动环423套设于转动柱 430。驱动环423的内侧开设有限位槽424,限位槽424沿驱动环423 的周向延伸呈环状,限位槽424的内壁做光滑处理。
转动柱430可转动地容纳于内腔421。转动柱430的底部开设有缺口431,缺口431朝转动柱430的顶部延伸。缺口431中可转动地安装有转动环432、第一转动轮433和第二转动轮434。
转动环432具有内齿圈,第一转动轮433和第二转动轮434均具有外齿圈,第一转动轮433设于转动环432内并与转动环432间隔设置,第二转动轮434位于转动环432和第一转动轮433之间,转动环 432和第一转动轮433均与第二转动轮434啮合。
连接部410与转动环432固定连接,连接部410呈杆状并沿转动环432的径向设置,连接部410朝向底座100延伸。转动环432还固定连接有拨动杆435,拨动杆435也沿转动环432的径向设置,拨动杆435的端部呈球状,拨动杆435的端部可滑动地配合于驱动环423 的限位槽424当中。
驱动组件440用于驱动驱动环423沿内腔421的轴向滑动,且驱动组件440还用于驱动转动柱430转动。
具体的,驱动组件440包括:驱动器441、安装架442、套筒443、第一杆体444、第二杆体445、第一驱动板446、第二驱动板448和驱动柱447。
安装架442设于座体420顶部,驱动器441安装于安装架442 并与座体420间隔设置。套筒443与驱动器441的动力输出轴传动配合,第一杆体444和第二杆体445同轴固定连接,第一杆体444配合于套筒443内。沿套筒443的周向,套筒443与第一杆体444固定配合。沿套筒443的轴向,套筒443与第一杆体444滑动配合。
第一驱动板446连接于第一杆体444并垂直于第一杆体444设置,沿第一杆体444的周向,第一驱动板446与第一杆体444活动配合。沿第一杆体444的轴向,第一驱动板446与第一杆体444固定配合。驱动柱447固定连接于第一驱动板446,驱动柱447从座体420的顶部穿入座体420并沿座体420的轴向延伸,驱动柱447贯穿至滑槽 422当中并与驱动环423固定连接。
第二驱动板448固定连接于第二杆体445并垂直于第二杆体445 设置,第二驱动板448远离第二杆体445的一侧固定设置有驱动块 449。座体420的顶部开设有螺孔425,螺孔425贯穿至内腔421并与内腔421同轴心设置。第二杆体445的外径大于第一杆体444的外径,第二杆体445的外径与螺孔425的孔径相适配,第二杆体445 具有与螺孔425相适配的外螺纹。转动柱430的顶部开设有配合槽 436,配合槽436的槽腔呈圆柱状并与转动柱430同轴心设置,配合槽436的槽壁固定安装有配合块437,配合块437靠近配合槽436的口部设置。
在本实施例中,套筒443、第一杆体444和第二杆体445均与转动柱430同轴心设置。在非工作状态下(非晃动状态下),储液罐300 竖直朝下。
在使用过程中,将混合溶液震荡处理后装入储液罐300当中,并将储液罐300安装于连接部410,使储液罐300位于驱动座400的下方。
驱动器441可以采用带控制器的伺服电机,并配备减速机构,但不限于此。可以预先设置晃动频率,例如一天一次。
在执行晃动操作时,驱动器441驱动套筒443转动,套筒443 能够带动第一杆体444和第二杆体445转动。第二杆体445在螺孔425的引导下向内腔421中运动,此时第一杆体444也会沿着套筒443 的轴向相对套筒443滑动;
转动柱430的顶部与内腔421的顶壁之间间隔设置,二者的间距符合以下要求:当第二杆体445刚好完全穿过螺孔425进入内腔421 时,沿转动柱430的周向,驱动块449与配合块437相抵。
在以上过程中,第一杆体444也会朝内腔421所在一侧运动,第二杆体445带动第一驱动板446运动,使驱动柱447推动驱动环423 沿内腔421的轴向运动,从而使驱动环423的向下拨动拨动杆435 时转动环432转动,此时,储液罐300发生偏转呈倾斜状。
此外,由于第二杆体445已经与螺孔425分离,套筒443继续转动,第二杆体445不会再继续沿着轴向运动,而驱动块449会推动配合块437从而使转动柱430在内腔421当中转动起来,与此同时,拨动杆435的端部也在驱动环423的限位槽424中沿周向滑动。
晃动完毕控制驱动器441反向转动,即可完成复位,溶液就再次进入了静置状态。
需要说明的是,为了使第二杆体445能够在复位过程中更加准确地回到螺孔425当中,第一杆体444远离第二杆体445的端部和套筒 443原理第二杆体445的一端内壁之间连接有弹性件443a,弹性件 443a处于拉伸状态。弹性件443a能够使第二杆体445始终与螺孔425 的端部相抵,当第二杆体445一旦反转,就能够顺利进入螺孔425 进行复位。
通过该设计,能够自动地对储液罐300中的混合溶液进行晃动,降低人工操作的劳动量,也更加容易准确控制晃动频率。
实施例3
本实施例提供一种木材表面处理工艺,木材表面处理工艺包括:
将上述的纳米氧化钛纳米片制备方法制备得到的单层Ti0.87O2纳米片分散于DMF中,得到Ti0.87O2分散液。其中,单层Ti0.87O2纳米片与DMF的用量关系为:每25mg所述单层Ti0.87O2纳米片对应使用1mL的DMF。
将待处理木材用去离子水洗涤干净并于140~180℃(例如160℃) 真空干燥后,浸入Ti0.87O2分散液3~8min(例如5min)。
用提拉机以1μm/s的速度将木材从Ti0.87O2分散液中提拉出来。在提拉过程中木材表面形成了一层均匀的液膜,随溶剂蒸发,从而在木材表面形成氧化钛涂层。
如图9所示,为未经处理的木材表面结构图。
如图10所示,为经以上处理后的木材表面结构图。
如图11所示,为经处理后的木材的抑菌圈。
综上所述,本发明实施例提供的纳米氧化钛纳米片制备方法简单方便,制备得到的纳米氧化钛纳米片能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。本发明实施例提供的木材表面处理工艺简单方便,能够有效地改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。
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,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (7)
1.一种晃动器,其特征在于,包括:底座、支架、储液罐和驱动座;
所述驱动座设于所述底座上方并与所述底座间隔设置,所述驱动座通过所述支架安装于所述底座;
所述储液罐用于盛装混合溶液,所述驱动座的底部具有用于与所述储液罐可拆卸式连接的连接部;所述驱动座用于驱动所述储液罐晃动;
所述驱动座包括:座体、转动柱和驱动组件;
所述座体安装于所述支架,所述座体具有内腔,所述内腔贯穿所述座体的底部;所述内腔的内壁还开设有滑槽,所述滑槽沿所述内腔的周向延伸呈环状,所述滑槽沿所述内腔的轴向延伸;所述滑槽可滑动地配合有驱动环,所述驱动环套设于所述转动柱;所述驱动环的内侧开设有限位槽,所述限位槽沿所述驱动环的周向延伸呈环状;
所述转动柱可转动地容纳于所述内腔;所述转动柱的底部开设有缺口,所述缺口朝所述转动柱的顶部延伸;所述缺口中可转动地安装有转动环、第一转动轮和第二转动轮;所述转动环具有内齿圈,所述第一转动轮和所述第二转动轮均具有外齿圈,所述第一转动轮设于所述转动环内并与所述转动环间隔设置,所述第二转动轮位于所述转动环和所述第一转动轮之间,所述转动环和所述第一转动轮均与所述第二转动轮啮合;所述连接部与所述转动环固定连接,所述转动环还固定连接有拨动杆,所述拨动杆的端部可滑动地配合于所述限位槽;
所述驱动组件用于驱动所述驱动环沿所述内腔的轴向滑动,且所述驱动组件还用于驱动所述转动柱转动。
2.根据权利要求1所述的晃动器,其特征在于,所述驱动组件包括:驱动器、安装架、套筒、第一杆体、第二杆体、第一驱动板、第二驱动板和驱动柱;
所述安装架设于所述座体顶部,所述驱动器安装于所述安装架并与所述座体间隔设置;所述套筒与所述驱动器的动力输出轴传动配合,所述第一杆体和所述第二杆体同轴固定连接,所述第一杆体配合于所述套筒内;沿所述套筒的周向,所述套筒与所述第一杆体固定配合;沿所述套筒的轴向,所述套筒与所述第一杆体滑动配合;
所述第一驱动板连接于所述第一杆体,沿所述第一杆体的周向,所述第一驱动板与所述第一杆体活动配合;沿所述第一杆体的轴向,所述第一驱动板与所述第一杆体固定配合;所述驱动柱固定连接于所述第一驱动板,所述驱动柱穿入所述座体并与所述驱动环固定连接;
所述第二驱动板固定连接于所述第二杆体,所述第二驱动板远离所述第二杆体的一侧固定设置有驱动块;所述座体的顶部开设有螺孔,所述螺孔贯穿至所述内腔;所述第二杆体的外径大于所述第一杆体的外径,所述第二杆体具有与所述螺孔相适配的外螺纹;所述转动柱的顶部开设有配合槽,所述配合槽的槽壁固定安装有配合块,所述配合块靠近所述配合槽的口部设置;
所述驱动器驱动所述第二杆体时,能够使所述第二杆体完全进入所述内腔;当所述第二杆体刚好完全进入所述内腔时,沿所述转动柱的周向,所述驱动块与所述配合块相抵。
3.一种纳米氧化钛纳米片制备方法,其特征在于,包括:
将层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与0.5m/L的盐酸混合,搅拌;其中,层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4与盐酸的用量关系为:每5g层状化合物K0.8Ti1.73Li0.27O4对应使用1L盐酸;
将反应后的产物进行过滤,并水洗至中性,在室温下干燥得到质子化的层状化合物H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末;
将H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末加入到10%四丁基氢氧化铵溶液中,将得到的混合溶液震荡处理后静置,并利用如权利要求1或2所述的晃动器按预定频率晃动该混合溶液,得到剥离的单层Ti0.87O2纳米片;
其中H1.07Ti1.73O4·nH2O粉末与四丁基氢氧化铵溶液的用量关系为:H+与OH-的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求3所述的纳米氧化钛纳米片制备方法,其特征在于,晃动所述混合溶液的频率为每天一次。
5.根据权利要求4所述的纳米氧化钛纳米片制备方法,其特征在于,将得到的混合溶液在振荡器中震荡处理。
6.根据权利要求5所述的纳米氧化钛纳米片制备方法,其特征在于,所述振荡器震荡处理所述混合溶液的频率为150r/min。
7.一种木材表面处理工艺,其特征在于,包括:
将如权利要求3~6任一项所述的纳米氧化钛纳米片制备方法制备得到的单层Ti0.87O2纳米片分散于DMF中,得到Ti0.87O2分散液;其中,所述单层Ti0.87O2纳米片与DMF的用量关系为:每25mg所述单层Ti0.87O2纳米片对应使用1mL的DMF;
将待处理木材用去离子水洗涤干净并于140~180℃真空干燥后,浸入Ti0.87O2分散液3~8min;
用提拉机以1μm/s的速度将木材从Ti0.87O2分散液中提拉出来。
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