CN117774459A - 一种轻型透明防弹面罩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种轻型透明防弹面罩及其制备方法，涉及防弹面罩技术领域。该防弹面罩包括内层、外层和中间层，内层为第一聚碳酸酯板，外层为第二聚碳酸酯板，中间层为高铝硅酸盐玻璃板和高锂硅酸盐玻璃板，多层之间使用热塑性聚氨酯粘接剂粘接复合而成，复合后由内向外依次为第一聚碳酸酯板、高铝硅酸盐玻璃板、高锂硅酸盐玻璃板以及第二聚碳酸酯板；面罩边缘处涂有耐低温型PUR热熔胶封边。本发明采用封胶工艺解决了聚氨酯粘接剂吸湿开裂的面罩共性技术问题，通过湿雾固化技术，成功实现了耐温型PUR热熔胶的拉伸维持率的保持，提高了耐温性热熔胶的韧性，解决了封胶边缘密封固化后开裂的难题。
Description
技术领域
本发明涉及防弹面罩技术领域，具体涉及一种轻型透明防弹面罩及其制备方法。
背景技术
透明防弹面罩是一种在保持眼部观察能力前提下，实现面部防护的关键装备，其可显著降低破片、弹丸、爆炸物碎片的损伤能力。目前，国内市售公安二级透明防弹面罩普遍采用聚碳酸酯与聚甲基丙烯酸甲酯复合的结构设计方案，此方案制备出的防弹面罩存在重量大、容易老化、黄变、开胶等问题。除此之外，在低温(-25℃)环境下还存在聚氨酯胶或PVB胶的脆性开裂。
为了解决上述问题，公开号为CN1349886A中国发明专利公开了一种防弹面罩，其使用透明聚氨酯胶粘剂或聚氨酯薄膜形式的吸能层，将聚碳酸酯内层板和光面玻璃外层板复合而成，其采用玻璃厚度为3-12mm，聚碳酸酯板厚度为3-6mm，面罩总厚度8-20mm。但是，该面罩存在显著的光畸变，使用的聚碳酸酯板在复合后存在鱼鳞纹、点状纹等缺陷，使用的聚氨酯粘接剂容易吸湿开裂，且该面罩防弹性能相对较差。公开号为CN202974051U中国实用新型专利公开了一种防弹面罩，其采用高温高压粘合工艺，将中间层厚度为3-10mm的PMMA与充当内层和外层材料的聚碳酸酯进行了复合，实现了防弹面罩受到冲击后能够保持结构完整，且能够接受二次冲击。但是，该面罩表面硬度较差，易划伤，使用加硬聚碳酸酯板复合又存在脆性裂纹，且耐候性较差，受紫外线照射后黄变问题显著。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种轻型透明防弹面罩及其制备方法，其具有质量轻、耐老化、黄变等优势，能够在低温环境下具备公安二级防护能力。
根据本发明的目的提出的一种轻型透明防弹面罩，包括内层、外层和中间层，所述内层为第一聚碳酸酯板。外层为第二聚碳酸酯板，中间层为高铝硅酸盐玻璃板和高锂硅酸盐玻璃板，多层之间使用热塑性聚氨酯粘接剂粘接复合而成，复合后由内向外依次为第一聚碳酸酯板、高铝硅酸盐玻璃板、高锂硅酸盐玻璃板以及第二聚碳酸酯板；所述面罩边缘处涂有耐低温型PUR热熔胶封边；所述防弹面罩朝向面部方向弯曲，第一聚碳酸酯板朝向面部的一侧表面喷涂有防雾涂层形成防雾涂层面。
优选的，所述第一聚碳酸酯板厚度为5.0～6.0mm，高铝硅酸盐玻璃板厚度为4.0～8.0mm，高锂硅酸盐玻璃板厚度为0.5～1.5mm，第二聚碳酸酯板厚度为0.5～1.5mm，热塑性聚氨酯粘接剂厚度为0.6～1.8mm；第一聚碳酸酯板和第二聚碳酸酯板尺寸相同，高铝硅酸盐玻璃板和高锂硅酸盐玻璃板尺寸相同，玻璃板尺寸小于聚碳酸酯板，复合后形成内凹结构，耐低温型PUR热熔胶涂抹于内凹结构内，外表面与聚碳酸酯板外边缘齐平。
本发明另外公开的制备上述轻型透明防弹面罩的方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料准备：第一聚碳酸酯板、高铝硅酸盐玻璃板、高锂硅酸盐玻璃板、第二聚碳酸酯板、热塑性聚氨酯粘接剂、耐低温型PUR热熔胶；
步骤二、原材料整形：将聚碳酸酯板、玻璃板按照设计尺寸进行加工，并采用热弯工艺与高精度夹具将所需聚碳酸酯板与玻璃板进行弯曲成型；使用水浴加热方式对热弯后聚碳酸酯板进行保型处理，然后进行烘干处理；
步骤三、原材料改性：将第二聚碳酸酯板进行外侧表面加硬处理；将高锂硅酸盐玻璃板与高铝硅酸盐玻璃板进行化学强化；使用低温烘烤方式在第一聚碳酸酯板内层表面喷涂防雾涂层；
步骤四、合片复合工艺：采用低温高压复合方式将步骤三中处理好的原材料进行复合，复合顺序按照第二聚碳酸酯板、高锂硅酸盐玻璃、高铝硅酸盐玻璃、第一聚碳酸酯板，复合时使用热塑性聚氨酯粘接剂作为复合粘接材料；
步骤五、封胶处理工艺：使用耐低温型PUR热熔胶对复合后的面罩边缘进行封胶处理；
步骤六、湿雾固化工艺：将步骤五所得透明面罩边缘涂覆乙二醇，然后放入恒温恒湿箱中，保持箱内温度50℃，湿度95～100％，保持12～24h，待自然冷却后，加装连接装置即可得到防弹面罩。
优选的，步骤二中，聚碳酸酯热弯温度为130～145℃，保持时间为1～3h，且模具上涂覆聚碳酸酯类纤维素复合体。玻璃板热弯温度为600～800℃，保温时间为2～3h。
优选的，步骤二中，水浴加热温度为80℃，保温时间为5～8h；烘干处理方式为使用55℃鼓风式干燥箱对聚碳酸酯板进行烘干。
优选的，步骤三中，第二聚碳酸酯板外侧表面加硬处理方式为使用UV固化剂，固化剂涂覆厚度为1～1.5mm，UV照射时间是18～24h；高锂硅酸盐玻璃板与高铝硅酸盐玻璃板使用强化液进行化学强化，强化温度为360～380℃，保温时长为16～24h；使用的防雾涂层为有机硅改性亲水树脂，110～120℃进行烘烤，烘烤时间为60～120min。
优选的，步骤五中，封胶处理环境为真空，真空度为0.1～0.5Kpa，自然冷却固化，去除边缘多余残胶，然后在55℃烘箱干燥6～8h。
与现有技术相比，本发明公开的一种轻型透明防弹面罩及其制备方法的优点是：
(1)本发明采用封胶处理工艺解决了聚氨酯粘接剂吸湿开裂的面罩共性技术问题，通过湿雾固化技术，成功实现了耐温型PUR热熔胶的拉伸维持率的保持，提高了耐温性热熔胶的韧性，解决了封胶边缘密封固化后开裂的难题。
(2)本发明在对聚碳酸酯板弯曲成型过程中在模具上涂覆聚碳酸酯类纤维素复合体，聚碳酸酯类纤维素复合体具有结构稳定性，涂覆在聚碳酸酯表面之后会与聚碳酸酯具有的官能基团相互吸附，再使用水浴加热方式对热弯后聚碳酸酯板进行保型处理，热弯后的聚碳酸酯板能够有效保型，在复合、烘烤阶段不发生变形，成功实现无机玻璃板与有机聚碳酸酯板的无应力复合；且本发明复合工艺简单易操作，复合后，聚碳酸酯板无鱼鳞、点状纹、气泡、孔隙等缺陷。
(3)本发明制备的新型防护面罩经环境加速老化试验后，未发现产品开裂、黄变等现象，面罩产品使用的聚碳酸酯经过表面硬化处理，具有较高的耐磨性能。
(4)本发明制备的防弹面罩具有防护能力高、产品轻量化、耐磨、防雾的特点，在公安二级的防护等级下，本发明较现有同类型面罩产品实现了减重30％以上，产品已经通过公安部的打靶测试。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明公开的一种轻型透明防弹面罩爆炸图。
图2为防弹面罩部分剖面图。
图中：1-第一聚碳酸酯板；2-高铝硅酸盐玻璃板；3-高锂硅酸盐玻璃板；4-第二聚碳酸酯板；5-热塑性聚氨酯粘接剂；6-耐低温型PUR热熔胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
图1-图2示出了本发明较佳的实施例，对其进行了详细的剖析。
实施例1
如图1、2所示的一种轻型透明防弹面罩，包括内层、外层和中间层。其中，内层为第一聚碳酸酯板1，外层为第二聚碳酸酯板4，中间层为高铝硅酸盐玻璃板2和高锂硅酸盐玻璃板3，多层之间使用热塑性聚氨酯粘接剂5粘接复合而成，复合后由内向外依次为第一聚碳酸酯板1、高铝硅酸盐玻璃板2、高锂硅酸盐玻璃板3以及第二聚碳酸酯板4。第一聚碳酸酯板1厚度为5.0mm，高铝硅酸盐玻璃板2厚度为4.0mm，高锂硅酸盐玻璃板3厚度为1.0mm，第二聚碳酸酯板4厚度为1.0mm，热塑性聚氨酯粘接剂5厚度为1.25mm。第一聚碳酸酯板1和第二聚碳酸酯板4尺寸相同，高铝硅酸盐玻璃板2和高锂硅酸盐玻璃板3尺寸相同，玻璃板尺寸小于聚碳酸酯板，其四个边的边缘距聚碳酸酯板边缘2mm，复合后形成内凹结构，面罩边缘处涂有耐低温型PUR热熔胶6以封边，耐低温型PUR热熔胶6涂抹于内凹结构内，外表面与聚碳酸酯板外边缘齐平。防弹面罩朝向面部方向弯曲，第一聚碳酸酯板1朝向面部的一侧表面喷涂有防雾涂层。
制备上述轻型透明防弹面罩的方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料准备：5.0mm第一聚碳酸酯板1、4.0mm高铝硅酸盐玻璃板2、1.0mm高锂硅酸盐玻璃板3、1.0mm第二聚碳酸酯板4、1.25mm热塑性聚氨酯粘接剂5、耐低温型PUR热熔胶6。
步骤二、原材料整形：将聚碳酸酯板、玻璃板按照设计尺寸进行加工，在模具上涂覆聚碳酸酯类纤维素复合体，采用热弯工艺与高精度夹具将所需聚碳酸酯板与玻璃板进行弯曲成型；玻璃板弯曲温度为650℃，保温2h；聚碳酸酯热弯温度为140℃，保持时间为1h。使用80℃水浴加热方式对热弯后聚碳酸酯板进行保型处理，保温时间为5h，然后使用55℃鼓风式干燥箱对聚碳酸酯板进行烘干。
步骤三、原材料改性：将1.0mm第二聚碳酸酯板4进行外侧表面加硬处理；加硬处理使用UV固化剂，UV固化剂涂覆厚度为1mm，UV照射时间是24h。将1.0mm高锂硅酸盐玻璃板3与4.0mm高铝硅酸盐玻璃板2进行化学强化，使用商用强化液进行化学强化，商用强化液主要成分为硝酸钾、硝酸钠与硝酸镁等混合盐溶液，强化温度为370℃，保温时长为16h；使用110℃低温烘烤方式60min将喷涂于5.0mm第一聚碳酸酯板1内层表面的有机硅改性亲水树脂进行固化定型。
步骤四、合片复合工艺：采用低温高压复合方式将步骤三中处理好的原材料进行复合，复合顺序按照第二聚碳酸酯板4、高锂硅酸盐玻璃板3、高铝硅酸盐玻璃板2、第一聚碳酸酯板1，复合时使用热塑性聚氨酯粘接剂5作为复合粘接材料。
步骤五、封胶处理工艺：使用耐低温型PUR热熔胶6对复合后的面罩边缘进行封边处理；封边处理环境为真空，真空度为0.1Kpa，自然冷却固化，去除边缘多余残胶，然后在55℃烘箱干燥6h。
步骤六、湿雾固化工艺：将步骤五所得透明面罩边缘涂覆乙二醇，然后放入恒温恒湿箱中，保持箱内温度50℃，湿度95％，保持24h，待自然冷却后，加装连接装置即可得到防弹面罩。
将制作的防弹面罩进行靶试测试，试验枪械：1954年式7.62mm手枪；试验弹种：1951年式7.62mm手枪弹(铅心)。
表1为实施例1制作的防弹面罩靶试测试记录表：
| 样品型号 | 温度条件 | 射距m | 射角° | 射击部位 | 弹头速度m/s | 中弹情况 |
| 实施例1 | 常温22℃ | 5 | 0 | 1 | 447 | 未击穿 |
靶试测试结果表明面罩产品具有良好的防护性能，靶试后面罩无分层、开裂，无碎屑飞溅。
实施例2
如图1、2所示的一种轻型透明防弹面罩，包括内层、外层和中间层。其中，内层为第一聚碳酸酯板1，外层为第二聚碳酸酯板4，中间层为高铝硅酸盐玻璃板2和高锂硅酸盐玻璃板3，多层之间使用热塑性聚氨酯粘接剂5粘接复合而成，复合后由内向外依次为第一聚碳酸酯板1、高铝硅酸盐玻璃板2、高锂硅酸盐玻璃板3以及第二聚碳酸酯板4。第一聚碳酸酯板1厚度为5.0mm，高铝硅酸盐玻璃板2厚度为5.0mm，高锂硅酸盐玻璃板3厚度为1.0mm，第二聚碳酸酯板4厚度为1.0mm，热塑性聚氨酯粘接剂5厚度为1.25mm。第一聚碳酸酯板1和第二聚碳酸酯板4尺寸相同，高铝硅酸盐玻璃板2和高锂硅酸盐玻璃板3尺寸相同，玻璃板尺寸小于聚碳酸酯板，其四个边的边缘距聚碳酸酯板边缘2mm，复合后形成内凹结构，面罩边缘处涂有耐低温型PUR热熔胶6以封边，耐低温型PUR热熔胶6涂抹于内凹结构内，外表面与聚碳酸酯板外边缘齐平。防弹面罩朝向面部方向弯曲，第一聚碳酸酯板1朝向面部的一侧表面喷涂有防雾涂层。
制备上述轻型透明防弹面罩的方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料准备：5.0mm第一聚碳酸酯板1、5.0mm高铝硅酸盐玻璃板2、1.0mm高锂硅酸盐玻璃板3、1.0mm第二聚碳酸酯板4、1.25mm热塑性聚氨酯粘接剂5、耐低温型PUR热熔胶6。
步骤二、原材料整形：将聚碳酸酯板、玻璃板按照设计尺寸进行加工，在模具上涂覆聚碳酸酯类纤维素复合体，采用热弯工艺与高精度夹具将所需聚碳酸酯板与玻璃板进行弯曲成型，玻璃板热弯温度为780℃，保温时间为2.5h，聚碳酸酯热弯温度为130℃，保持时间为1h。使用80℃水浴加热方式对热弯后聚碳酸酯板进行保型处理，保温时间为8h，然后使用55℃鼓风式干燥箱对聚碳酸酯板进行烘干。
步骤三、原材料改性：将1.0mm第二聚碳酸酯板4进行外侧表面加硬处理；加硬处理使用UV固化剂，UV固化剂涂覆厚度为1.5mm，UV照射时间是18h。将1.0mm高锂硅酸盐玻璃板3与5.0mm高铝硅酸盐玻璃板2进行化学强化，化学强化方式使用商用强化液，商用强化液主要成分为硝酸钾、硝酸钠与硝酸镁等混合盐溶液，强化温度为360℃，保温时长为16h。使用120℃低温烘烤方式60min将喷涂于5.0mm第一聚碳酸酯板1内层表面的有机硅改性亲水树脂进行固化定型。
步骤四、合片复合工艺：采用低温高压复合方式将步骤三中处理好的原材料进行复合，复合顺序按照第二聚碳酸酯板4、高锂硅酸盐玻璃板3、高铝硅酸盐玻璃板2、第一聚碳酸酯板1，复合时使用热塑性聚氨酯粘接剂5作为复合粘接材料。
步骤五、封胶处理工艺：使用耐低温型PUR热熔胶6对复合后的面罩边缘进行封边处理；封边处理环境为真空，真空度为0.1Kpa，自然冷却固化，去除边缘多余残胶，然后在55℃烘箱干燥8h。
步骤六、湿雾固化工艺：将步骤五所得透明面罩边缘涂覆乙二醇，然后放入恒温恒湿箱中，保持箱内温度50℃，湿度95％，保持24h，待自然冷却后，加装连接装置即可得到防弹面罩。
将制作的防弹面罩进行靶试测试，试验枪械：1954年式7.62mm手枪；试验弹种：1951年式7.62mm手枪弹(铅心)。
表2为实施例2制作的防弹面罩靶试测试记录表：
| 样品型号 | 温度条件 | 射距m | 射角° | 射击部位 | 弹头速度m/s | 中弹情况 |
| 实施例2 | 常温22℃ | 5 | 0 | 1 | 442 | 未击穿 |
| 实施例2 | 低温-25℃ | 5 | 0 | 1 | 454 | 未击穿 |
靶试测试结果表明面罩产品具有良好的防护性能，靶试后面罩无分层、开裂，无碎屑飞溅。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种轻型透明防弹面罩，包括内层、外层和中间层，其特征在于，所述内层为第一聚碳酸酯板(1)，外层为第二聚碳酸酯板(4)，中间层为高铝硅酸盐玻璃板(2)和高锂硅酸盐玻璃板(3)，多层之间使用热塑性聚氨酯粘接剂(5)粘接复合而成，复合后由内向外依次为第一聚碳酸酯板(1)、高铝硅酸盐玻璃板(2)、高锂硅酸盐玻璃板(3)以及第二聚碳酸酯板(4)；所述面罩边缘处涂有耐低温型PUR热熔胶(6)封边；所述防弹面罩朝向面部方向弯曲，第一聚碳酸酯板(1)朝向面部的一侧表面喷涂有防雾涂层形成防雾涂层面。
2.根据权利要求1所述的一种轻型透明防弹面罩，其特征在于，所述第一聚碳酸酯板(1)厚度为5.0～6.0mm，高铝硅酸盐玻璃板(2)厚度为4.0～8.0mm，高锂硅酸盐玻璃板(3)厚度为0.5～1.5mm，第二聚碳酸酯板(4)厚度为0.5～1.5mm，热塑性聚氨酯粘接剂(5)厚度为0.6～1.8mm；第一聚碳酸酯板(1)和第二聚碳酸酯板(4)尺寸相同，高铝硅酸盐玻璃板(2)和高锂硅酸盐玻璃板(3)尺寸相同，玻璃板尺寸小于聚碳酸酯板，复合后形成内凹结构，耐低温型PUR热熔胶(6)涂抹于内凹结构内，外表面与聚碳酸酯板外边缘齐平。
3.制备权利要求1或2所述的一种轻型透明防弹面罩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、原材料准备：第一聚碳酸酯板(1)、高铝硅酸盐玻璃板(2)、高锂硅酸盐玻璃板(3)、第二聚碳酸酯板(4)、热塑性聚氨酯粘接剂(5)、耐低温型PUR热熔胶(6)；
步骤二、原材料整形：将聚碳酸酯板、玻璃板按照设计尺寸进行加工，并采用热弯工艺与高精度夹具将所需聚碳酸酯板与玻璃板进行弯曲成型；使用水浴加热方式对热弯后聚碳酸酯板进行保型处理，然后进行烘干处理；
步骤三、原材料改性：将第二聚碳酸酯板(4)进行外侧表面加硬处理；将高锂硅酸盐玻璃板(3)与高铝硅酸盐玻璃板(2)进行化学强化；使用低温烘烤方式在第一聚碳酸酯板(1)内层表面喷涂防雾涂层；
步骤四、合片复合工艺：采用低温高压复合方式将步骤三中处理好的原材料进行复合，复合顺序按照第二聚碳酸酯板(4)、高锂硅酸盐玻璃板(3)、高铝硅酸盐玻璃板(2)、第一聚碳酸酯板(1)，复合时使用热塑性聚氨酯粘接剂(5)作为复合粘接材料；
步骤五、封胶处理工艺：使用耐低温型PUR热熔胶(6)对复合后的面罩边缘进行封胶处理；
步骤六、湿雾固化工艺：将步骤五所得透明面罩边缘涂覆乙二醇，然后放入恒温恒湿箱中，保持箱内温度50℃，湿度95～100％，保持12～24h，待自然冷却后，加装连接装置即可得到防弹面罩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中，聚碳酸酯热弯温度为130～145℃，保持时间为1～3h，且模具上涂覆聚碳酸酯类纤维素复合体；玻璃板热弯温度为600～800℃，保温时间为2～3h。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中，水浴加热温度为80℃，保温时间为5～8h；烘干处理方式为使用55℃鼓风式干燥箱对聚碳酸酯板进行烘干。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中，第二聚碳酸酯板(4)外侧表面加硬处理方式为使用UV固化剂，固化剂涂覆厚度为1～1.5mm，UV照射时间是18～24h；高锂硅酸盐玻璃板(3)与高铝硅酸盐玻璃板(2)使用强化液进行化学强化，强化温度为360～380℃，保温时长为16～24h；使用的防雾涂层为有机硅改性亲水树脂，110～120℃进行烘烤，烘烤时间为60～120min。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤五中，封胶处理环境为真空，真空度为0.1～0.5Kpa，自然冷却固化，去除边缘多余残胶，然后在55℃烘箱干燥6～8h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311790879.XA CN117774459A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种轻型透明防弹面罩及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311790879.XA CN117774459A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种轻型透明防弹面罩及其制备方法 |
Publications (1)
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| CN117774459A true CN117774459A (zh) | 2024-03-29 |
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ID=90380828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311790879.XA Pending CN117774459A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种轻型透明防弹面罩及其制备方法 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-12-22 CN CN202311790879.XA patent/CN117774459A/zh active Pending
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