CN115253722B - 蒙脱土/超支化pa6纳米复合膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合膜技术领域，且公开了蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，包括主材层、粘接层与热封层，所述主材层、粘接层与热封层从上到下依次相邻；所述主材层由PA6、纳米蒙脱土、增韧剂、PAMAM、抗氧剂组成；所述粘接层为马来酸酐改性无规聚丙烯、马来酸酐改性乙烯‑丙烯酸酯、乙烯丙烯酸甲酯、水性聚氨酯中的至少一种，所述粘接层的厚度不大于2μm；所述热封层由CPP或LLDPE中的一种组成，厚度不大于20μm。该蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法，通过进料斗将按照比例配置的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种添加剂倒入预混搅拌机，对搅拌罐中的各种原料进行搅拌，然后通过不断开合的下料口进入混合罐，然后在混合罐中的各种原料进行充分的搅拌。

Description

蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合膜技术领域，具体为蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法。

背景技术

聚酰胺6（PA6）薄膜透明性比较好，拉伸强度较高，并且还耐蒸煮和耐有机溶剂性，抗穿刺性优良、阻氧性能优异等，已成为重要的包装材料之一。加入PAMAM的聚酰胺6（超支化PA6）是一种高熔体流动速率、易于成型加工且耗时短、能耗与成本低、高强高韧的聚酰胺树脂。在聚合物中引入少量层状蒙脱土（MMT）纳米材料，MMT能发挥纳米片层的纳米效应，在保证复合材料力学性能的基础上，能够改变小分子物质（水蒸气、氧气等）的迁移路径，有效提高复合材料的阻隔性能，在蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的生产过程中需要将各种材料进行充分的混合后才能生产出性能优异的复合膜。

现有的搅拌设备在上料时，一拥而下的颗粒倒入搅拌罐中，会加剧搅拌负担，而且将所有的原料同时加入搅拌罐，不同的材料聚拢在一起，会大大提高混合时间，同时使得搅拌的不均匀，使得产品的质量下降。

为此，我们提出蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供如下技术方案：蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜，包括主材层、粘接层与热封层，所述主材层、粘接层与热封层从上到下依次相邻；

所述主材层由90～95%的PA6、1～4%的纳米蒙脱土、1.5～2.5%的增韧剂、0.1～1.5%的PAMAM、0.3～0.5%的抗氧剂的组成；

所述粘接层为马来酸酐改性无规聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯酸酯、乙烯丙烯酸甲酯、水性聚氨酯中的至少一种，所述粘接层的厚度不大于2μm；

所述热封层由CPP或LLDPE中的一种组成，厚度不大于20μm。

根据以上所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，该方法包含以下步骤：

步骤1：混料

将蒙脱土、PAMAM、增韧剂、抗氧剂与PA6按比例取料，然后加入高速混合机进行混合；

步骤2：制片

搅拌混合好的原料经挤出机熔融、挤出、铸片，得到由蒙脱土、PAMAM与PA6等材料组成的厚片，同时将热封层原料制成相同的厚片；

步骤3：拉伸

由蒙脱土、PAMAM与PA6组成的厚片与热封层厚片通过粘接层进行粘接后，经水槽调湿后，进行拉伸，得到复合膜。

优选的，所述高速混合机包括混料机与预混搅拌机，所述混料机的顶部固定连接有连接支架，所述混料机的一侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定安装有第一同步轮，所述预混搅拌机通过连接支架与混料机的顶部固定安装，所述预混搅拌机的顶部设置有进料斗，所述预混搅拌机的底部与混料机的顶部连通设置，所述预混搅拌机的一侧设置有第二同步轮，所述第二同步轮通过同步带与第一同步轮传动连接。

优选的，所述混料机包括混合罐、进料接口、主转轴、转盘、环形齿板、从动齿轮、从动转轴、连接件与搅拌桨叶，所述进料接口开设在混合罐的顶部，所述进料接口与预混搅拌罐的底部连通，所述主转轴的一端与第一同步轮同轴心固定安装，所述主转轴贯穿混合罐的一侧与混合罐内部的另一侧转动连接，所述连接件与主转轴的另一端固定连接，所述转盘与主转轴一体连接，所述转盘的外周面与混合罐的内壁密封转动连接，所述环形齿板固定安装在混合罐的内部，所述环形齿板位于转盘靠近驱动电机的一侧，所述从动转轴的一端与转盘贯穿转动连接，所述从动转轴的另一端与连接件转动连接，所述从动齿轮与从动转轴的一端固定安装，所述从动齿轮与环形齿板啮合，所述搅拌桨叶与从动转轴固定连接。

优选的，所述预混搅拌机包括搅拌罐、下料口、搅拌转轴、混料板、转动圆柱、往复滑槽、位移槽、卡板、通孔与位移圆柱，所述搅拌罐通过连接支架与混合罐的顶部固定安装，所述下料口开设在搅拌罐的底部，所述下料口与进料接口对应连通设置，所述搅拌转轴与搅拌罐同轴心转动连接，所述搅拌转轴的两端分别贯穿搅拌罐的两侧，所述搅拌转轴的一端与第二同步轮固定安装，所述混料板与搅拌转轴固定安装，所述转动圆柱的一侧与搅拌转轴的另一端固定连接，所述往复滑槽开设在转动圆柱的圆周面上，所述位移槽开设在搅拌罐的底部，所述卡板与位移槽滑动连接，所述通孔贯穿开设在卡板上，所述位移圆柱与卡板上表面的一侧一体设置，所述位移圆柱的顶部与往复滑槽滑动连接。

优选的，所述混料机的另一端设置有下料装置，所述第二同步轮的直径是第一同步轮的五倍。

优选的，所述从动转轴共设置有三根，三根所述从动转轴均匀分布在混合罐的内部，所述混合罐的罐体的内部设置有电加热丝，所述进料接口共设置有四个，四任意两个相邻的所述进料接口间隔距离相同。

优选的，所述连接件为“Y”形，所述连接件相邻支脚之间的夹角为一百二十度，所述连接件的各个支脚跟别与三根从动转轴转动连接。

优选的，所述下料口的尺寸大小与进料接口的相同，所述通孔的尺寸大小与进料接口的相同，相邻所述通孔与下料口的距离大于通孔与下料口的边长，所述卡板的长度大于位移槽的长度。

优选的，所述往复滑槽为对称设置的连续凹槽，所述往复滑槽的靠近转动圆柱两侧的位置位于转动圆柱外周面的两侧。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法，通过进料斗将按照比例配置的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种添加剂倒入预混搅拌机，驱动电机转动，通过第一同步轮与同步带带动第二同步轮与搅拌转轴以低于混料机搅拌速度的转速转动，进而通过混料板对搅拌罐中的各种原料进行搅拌，使得蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种原料可以在固体状态下充分混合，然后通过不断开合的下料口进入混合罐。

2、该蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法，通过驱动电机带动搅拌转轴转动，使得转动圆柱同时转动，随着转动圆柱的转动，位移圆柱顺着往复滑槽进行滑动，并带动卡板在位移槽中进行往复运动，随着卡板的往复移动，下料口与进料接口不断的连通和切断，使得搅拌罐中的混合完全的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种原料可以分批次依次进入混合罐中进行混合，提高原料的混合速度。

3、该蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜及其制备方法，通过驱动电机带动主转轴转动，使得圆盘与从动转轴随之转动，在主转轴、圆盘与从动转轴转动的同时，与环形齿板啮合的从动齿轮也会转动，使得从动转轴在与主转轴同步转动的同时，从动转轴以更快的速度进行自转，通过搅拌桨叶将混合罐中的各种原料进行充分的搅拌。

附图说明

图1为本发明的高速混合机的整体结构示意图；

图2为本发明的高速混合机的部分结构示意图；

图3为本发明的混料机的结构示意图；

图4为本发明的混料机的内部结构示意图；

图5为本发明的预混搅拌机的结构示意图一；

图6为本发明的搅拌转轴的结构示意图；

图7为本发明的预混搅拌机的结构示意图二；

图8为本发明的卡板的结构示意图；

图9为本发明的复合膜的结构示意图。

图中：1、混料机；11、混合罐；12、进料接口；13、主转轴；14、转盘；15、环形齿板；16、从动齿轮；17、从动转轴；18、连接件；19、搅拌桨叶；2、连接支架；3、预混搅拌机；31、搅拌罐；32、下料口；33、搅拌转轴；34、混料板；35、转动圆柱；36、往复滑槽；37、位移槽；38、卡板；39、通孔；310、位移圆柱；4、进料斗；5、驱动电机；6、第一同步轮；7、同步带；8、第二同步轮；9、主材层；10、粘接层；21、热封层。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-9，蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜，包括主材层9、粘接层10与热封层21，所述主材层9、粘接层10与热封层21从上到下依次相邻；

所述主材层9由90～95%的PA6、1～4%的纳米蒙脱土、1.5～2.5%的增韧剂、0.1～1.5%的PAMAM、0.3～0.5%的抗氧剂组成；

所述粘接层10为马来酸酐改性无规聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯酸酯、乙烯丙烯酸甲酯、水性聚氨酯中的至少一种，所述粘接层10的厚度不大于2μm；

所述热封层21由CPP或LLDPE中的一种组成，厚度不大于20μm。

根据以上所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，该方法包含以下步骤：

步骤1：混料

将蒙脱土、PAMAM、增韧剂、抗氧剂与PA6按比例取料，然后加入高速混合机进行混合；

步骤2：制片

搅拌混合好的原料经挤出机熔融、挤出、铸片，得到由蒙脱土、PAMAM与PA6等材料组成的厚片，同时将热封层21原料制成相同的厚片；

步骤3：拉伸

由蒙脱土、PAMAM与PA6组成的厚片与热封层21厚片通过粘接层10进行粘接后，经水槽调湿后，进行拉伸，得到复合膜。

作为本发明的一种实施方式，高速混合机包括混料机1与预混搅拌机3，混料机1的顶部固定连接有连接支架2，混料机1的一侧固定安装有驱动电机5，驱动电机5的输出端固定安装有第一同步轮6，预混搅拌机3通过连接支架2与混料机1的顶部固定安装，预混搅拌机3的顶部设置有进料斗4，预混搅拌机3的底部与混料机1的顶部连通设置，预混搅拌机3的一侧设置有第二同步轮8，第二同步轮8通过同步带7与第一同步轮6传动连接。

作为本发明的一种实施方式，混料机1包括混合罐11、进料接口12、主转轴13、转盘14、环形齿板15、从动齿轮16、从动转轴17、连接件18与搅拌桨叶19，进料接口12开设在混合罐11的顶部，进料接口12与预混搅拌罐31的底部连通，主转轴13的一端与第一同步轮6同轴心固定安装，主转轴13贯穿混合罐11的一侧与混合罐11内部的另一侧转动连接，连接件18与主转轴13的另一端固定连接，转盘14与主转轴13一体连接，转盘14的外周面与混合罐11的内壁密封转动连接，环形齿板15固定安装在混合罐11的内部，环形齿板15位于转盘14靠近驱动电机5的一侧，从动转轴17的一端与转盘14贯穿转动连接，从动转轴17的另一端与连接件18转动连接，从动齿轮16与从动转轴17的一端固定安装，从动齿轮16与环形齿板15啮合，搅拌桨叶19与从动转轴17固定连接，通过驱动电机5带动主转轴13转动，使得圆盘与从动转轴17随之转动，在主转轴13、圆盘与从动转轴17转动的同时，与环形齿板15啮合的从动齿轮16也会转动，使得从动转轴17在与主转轴13同步转动的同时，从动转轴17以更快的速度进行自转，通过搅拌桨叶19将混合罐11中的各种原料进行充分的搅拌。

作为本发明的一种实施方式，预混搅拌机3包括搅拌罐31、下料口32、搅拌转轴33、混料板34、转动圆柱35、往复滑槽36、位移槽37、卡板38、通孔39与位移圆柱310，搅拌罐31通过连接支架2与混合罐11的顶部固定安装，下料口32开设在搅拌罐31的底部，下料口32与进料接口12对应连通设置，搅拌转轴33与搅拌罐31同轴心转动连接，搅拌转轴33的两端分别贯穿搅拌罐31的两侧，搅拌转轴33的一端与第二同步轮8固定安装，混料板34与搅拌转轴33固定安装，转动圆柱35的一侧与搅拌转轴33的另一端固定连接，往复滑槽36开设在转动圆柱35的圆周面上，位移槽37开设在搅拌罐31的底部，卡板38与位移槽37滑动连接，通孔39贯穿开设在卡板38上，位移圆柱310与卡板38上表面的一侧一体设置，位移圆柱310的顶部与往复滑槽36滑动连接，通过进料斗4将按照比例配置的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种添加剂倒入预混搅拌机3，驱动电机5转动，通过第一同步轮6与同步带7带动第二同步轮8与搅拌转轴33以低于混料机1搅拌速度的转速转动，进而通过混料板34对搅拌罐31中的各种原料进行搅拌，使得蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种原料可以在固体状态下充分混合，然后通过不断开合的下料口32进入混合罐11。

作为本发明的一种实施方式，混料机1的另一端设置有下料装置，第二同步轮8的直径是第一同步轮6的五倍。

作为本发明的一种实施方式，从动转轴17共设置有三根，三根从动转轴17均匀分布在混合罐11的内部，混合罐11的罐体的内部设置有电加热丝，进料接口12共设置有四个，四任意两个相邻的进料接口12间隔距离相同。

作为本发明的一种实施方式，连接件18为“Y”形，连接件18相邻支脚之间的夹角为一百二十度，连接件18的各个支脚跟别与三根从动转轴17转动连接。

作为本发明的一种实施方式，下料口32的尺寸大小与进料接口12的相同，通孔39的尺寸大小与进料接口12的相同，相邻通孔39与下料口32的距离大于通孔39与下料口32的边长，卡板38的长度大于位移槽37的长度，通过驱动电机5带动搅拌转轴33转动，使得转动圆柱35同时转动，随着转动圆柱35的转动，位移圆柱310顺着往复滑槽36进行滑动，并带动卡板38在位移槽37中进行往复运动，随着卡板38的往复移动，下料口32与进料接口12不断的连通和切断，使得搅拌罐31中的混合完全的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种原料可以分批次依次进入混合罐11中进行混合。

作为本发明的一种实施方式，往复滑槽36为对称设置的连续凹槽，往复滑槽36的靠近转动圆柱35两侧的位置位于转动圆柱35外周面的两侧。

需要说明的是，将蒙脱土、PAMAM与PA6按比例取料进行原料配置，通过进料斗4将按照比例配置的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种添加剂倒入预混搅拌机3，驱动电机5转动，主转轴13转动，通过第一同步轮6与同步带7带动第二同步轮8与搅拌转轴33以低于混料机1搅拌速度的转速转动，转动圆柱35同时转动，进而通过混料板34对搅拌罐31中的各种原料进行搅拌，使得蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种原料可以在固体状态下充分混合，随着转动圆柱35的转动，位移圆柱310顺着往复滑槽36进行滑动，并带动卡板38在位移槽37中进行往复运动，随着卡板38的往复移动，下料口32与进料接口12不断的连通和切断，使得搅拌罐31中的混合完全的蒙脱土、PAMAM与PA6以及各种原料可以分批次依次进入混合罐11中，随着主转轴13转动，使得圆盘与从动转轴17随之转动，在主转轴13、圆盘与从动转轴17转动的同时，与环形齿板15啮合的从动齿轮16也会转动，使得从动转轴17在与主转轴13同步转动的同时，从动转轴17以更快的速度进行自转，通过搅拌桨叶19将混合罐11中的各种原料进行充分的搅拌，充分搅拌混合好的原料经挤出机熔融、挤出、铸片，得到由蒙脱土、PAMAM与PA6组成的厚片，经水槽调湿后，进行拉伸，得到复合膜。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，该制备方法制备的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜包括主材层（9）、粘接层（10）与热封层（21），其特征在于：所述主材层（9）、粘接层（10）与热封层（21）从上到下依次相邻；

所述主材层（9）由90～95%的PA6、1～4%的纳米蒙脱土、1.5～2.5%的增韧剂、0.1～1.5%的PAMAM、0.3～0.5%的抗氧剂组成；

所述粘接层（10）为马来酸酐改性无规聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯酸酯、乙烯丙烯酸甲酯、水性聚氨酯中的至少一种，所述粘接层（10）的厚度不大于2μm；

所述热封层（21）由CPP或LLDPE中的一种组成，厚度不大于20μm；

该蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜具体制备方法，包含以下步骤：

步骤1：混料

将蒙脱土、PAMAM、增韧剂、抗氧剂与PA6按比例取料，然后加入高速混合机进行混合；

步骤2：制片

搅拌混合好的原料经挤出机熔融、挤出、铸片，得到由蒙脱土、PAMAM与PA6材料组成的厚片，同时将热封层（21）原料制成相同的厚片；

步骤3：拉伸

由蒙脱土、PAMAM与PA6组成的厚片与热封层（21）厚片通过粘接层（10）进行粘接后，经水槽调湿后，进行拉伸，得到复合膜；

所述高速混合机包括混料机（1）与预混搅拌机（3），所述混料机（1）的顶部固定连接有连接支架（2），所述混料机（1）的一侧固定安装有驱动电机（5），所述驱动电机（5）的输出端固定安装有第一同步轮（6），所述预混搅拌机（3）通过连接支架（2）与混料机（1）的顶部固定安装，所述预混搅拌机（3）的顶部设置有进料斗（4），所述预混搅拌机（3）的底部与混料机（1）的顶部连通设置，所述预混搅拌机（3）的一侧设置有第二同步轮（8），所述第二同步轮（8）通过同步带（7）与第一同步轮（6）传动连接；

所述混料机（1）包括混合罐（11）、进料接口（12）、主转轴（13）、转盘（14）、环形齿板（15）、从动齿轮（16）、从动转轴（17）、连接件（18）与搅拌桨叶（19），所述进料接口（12）开设在混合罐（11）的顶部，所述进料接口（12）与预混搅拌罐（31）的底部连通，所述主转轴（13）的一端与第一同步轮（6）同轴心固定安装，所述主转轴（13）贯穿混合罐（11）的一侧与混合罐（11）内部的另一侧转动连接，所述连接件（18）与主转轴（13）的另一端固定连接，所述转盘（14）与主转轴（13）一体连接，所述转盘（14）的外周面与混合罐（11）的内壁密封转动连接，所述环形齿板（15）固定安装在混合罐（11）的内部，所述环形齿板（15）位于转盘（14）靠近驱动电机（5）的一侧，所述从动转轴（17）的一端与转盘（14）贯穿转动连接，所述从动转轴（17）的另一端与连接件（18）转动连接，所述从动齿轮（16）与从动转轴（17）的一端固定安装，所述从动齿轮（16）与环形齿板（15）啮合，所述搅拌桨叶（19）与从动转轴（17）固定连接；

所述预混搅拌机（3）包括搅拌罐（31）、下料口（32）、搅拌转轴（33）、混料板（34）、转动圆柱（35）、往复滑槽（36）、位移槽（37）、卡板（38）、通孔（39）与位移圆柱（310），所述搅拌罐（31）通过连接支架（2）与混合罐（11）的顶部固定安装，所述下料口（32）开设在搅拌罐（31）的底部，所述下料口（32）与进料接口（12）对应连通设置，所述搅拌转轴（33）与搅拌罐（31）同轴心转动连接，所述搅拌转轴（33）的两端分别贯穿搅拌罐（31）的两侧，所述搅拌转轴（33）的一端与第二同步轮（8）固定安装，所述混料板（34）与搅拌转轴（33）固定安装，所述转动圆柱（35）的一侧与搅拌转轴（33）的另一端固定连接，所述往复滑槽（36）开设在转动圆柱（35）的圆周面上，所述位移槽（37）开设在搅拌罐（31）的底部，所述卡板（38）与位移槽（37）滑动连接，所述通孔（39）贯穿开设在卡板（38）上，所述位移圆柱（310）与卡板（38）上表面的一侧一体设置，所述位移圆柱（310）的顶部与往复滑槽（36）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，其特征在于：所述混料机（1）的另一端设置有下料装置，所述第二同步轮（8）的直径是第一同步轮（6）的五倍。

3.根据权利要求2所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，其特征在于：所述从动转轴（17）共设置有三根，三根所述从动转轴（17）均匀分布在混合罐（11）的内部，所述混合罐（11）的罐体的内部设置有电加热丝，所述进料接口（12）共设置有四个，四任意两个相邻的所述进料接口（12）间隔距离相同。

4.根据权利要求3所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，其特征在于：所述连接件（18）为“Y”形，所述连接件（18）相邻支脚之间的夹角为一百二十度，所述连接件（18）的各个支脚跟别与三根从动转轴（17）转动连接。

5.根据权利要求4所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，其特征在于：所述下料口（32）的尺寸大小与进料接口（12）的相同，所述通孔（39）的尺寸大小与进料接口（12）的相同，相邻所述通孔（39）与下料口（32）的距离大于通孔（39）与下料口（32）的边长，所述卡板（38）的长度大于位移槽（37）的长度。

6.根据权利要求5所述的蒙脱土/超支化PA6纳米复合膜的制备方法，其特征在于：所述往复滑槽（36）为对称设置的连续凹槽，所述往复滑槽（36）的靠近转动圆柱（35）两侧的位置位于转动圆柱（35）外周面的两侧。

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