CN1220654C - 制备玻璃物件或玻璃结晶类物件用的基料,制备该基料的方法和生产该物件的方法 - Google Patents

制备玻璃物件或玻璃结晶类物件用的基料,制备该基料的方法和生产该物件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基料，用于生产玻璃物件或玻璃结晶类物件，其特征在于所说的基料是一种颗粒状材料，其中，颗粒直径小于2000μm，包含至少60重量%到99.89重量%选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃组合物或其混合物的第一种组分；0.1重量%-5重量%有机粘结剂，该有机粘结剂的分解温度低于基料烧结温度的下限。所说基料的特征在于所述基料呈颗粒状，其含水量低于3重量%。

Description

制备玻璃物件或玻璃结晶类物件用的基料， 制备该基料的方法和生产该物件的方法
发明的技术领域
本发明涉及用于建筑方面，特别地在陶瓷材料领域，更具体地涉及玻璃或玻璃结晶类材料，用于制备这种材料的基本颗粒，以及生产这种颗粒和材料的方法。
发明的背景技术
压制所谓的“玻璃马赛克”所得到的玻璃涂层元件是人们迄今已知的，这种“玻璃马赛克”是通过压制无水熔融原料得到的。所述的原料是已干磨碎的回收玻璃或玻璃料，这些料通过压制过程，再接着熔化生产约10×10厘米以上的物件时，由于压制无水磨碎材料难以很好地装入压制模子而出现许多问题。造成物件缺乏垂直性。另一方面，由于加工的材料没有塑性，得到这些物件，即它们从压制模子取出接着烘烤时，这些物件具有非常低的机械强度，当其规格大于3×3厘米，4×4厘米时，这样的机械强度会造成其边缘和拐角处破损。
在使用天然石料获得层压成品的现有技术中描述过其它的方法，例如专利申请WO-A-9100402案例，该申请描述了一种制备层压砖产品的方法，该方法包括使用呈薄物件状的天然石料与多种陶瓷基料，通过粘合层将陶瓷基料粘附到天然石料上。得到的层压产品一个面为天然石料，另一个面为陶瓷材料，它可以切割成砖的形状。
另一方面，欧洲专利申请EP-A-0305193描述了一种方法，该方法生产一种覆盖薄膜的多泡沫玻璃砖。所述的方法是在例如砖的砌块(block)内模制一种基本上由可玻璃化矿物与发泡剂组成的材料，该砌块涂一层可加宽该矿物玻璃化的材料，在涂层熔化温度下加热涂布的砌块，然后加热到玻璃化材料的软化温度。
其次，US 4 818 731的目的是提供彩色玻璃料，它们可拓展在人造石料上能够获得的各种不同的颜色和装饰图案的多样性(种类)。该文件描述了通过熔化一种材料组合物所制得的彩色玻璃料，该组合物含有一种反玻璃化物质、一种有金属离子的化合物染料，以及一种硼硅酸盐玻璃。根据美国专利US 4 818 731，在生产彩色玻璃料时，其中所描述方法的一个关键步骤是该混合物熔化后让其快速冷却，其目的是防止这种混合物结晶。把熔化的混合物直接加入水中，或立刻将其倒入钢制容器中进行所述的过冷却。最后，采用过冷却得到的彩色玻璃料研磨成直径0.5-5.0毫米的颗粒。这些彩色玻璃料构成了得到人造装饰石料的基本组分。所述的专利还描述了一种使用所列举的彩色玻璃料生产人造石料的方法，其中所述彩色玻璃料单独地，或所述彩色玻璃料与至少一类含有氟云母的云母混合，以使彩色玻璃料反玻璃化，所述反玻璃化玻璃料的颜色是可感觉到的这样一种方式进行烧结。这种颜色变换机制在于玻璃组分与染料混合并熔化时，构成染料的金属氧化物溶于熔融玻璃中，并赋予玻璃料颜色。这种方法允许生产具有各种各样颜色和类型的人造石料。氟盐，例如碱金属或碱土金属氟化物，用作反玻璃化物质。任选地，其它非氟化物质，例如锆、钛、高邻土氧化物和锂化合物可以加入其中。
因此，现有技术没有含有可以得到大规格玻璃物件或玻璃结晶类物件的合适材料，这些材料还使得有可能在所述的物件上有各种各样的颜色和装饰图案，例如与在整体上而不仅其表面有脉纹的大理石类似的外观。
本发明的目的
本发明的目的是一种生产玻璃物件(pieces)或玻璃结晶物件的基料，这些物件具有足够尺寸稳定性以生成任何规格、形状或大小的未烘烤物体，这些物件还具有改善的耐摩擦、耐化学性和耐污染性，其颜色和装饰图案也变化无穷，例如大理石。
本发明另外一个附加目的是所谓不同规格的玻璃或玻璃结晶材料物件。
本发明另一个目的是一种由所述材料生产这种玻璃或玻璃结晶类物件的方法。
最后，本发明另一个目的是使用所述的玻璃或玻璃结晶基料和由其得到的物件用于工业，特别地建筑业中，尤其是用作涂层地板、建筑物立面或墙壁的元件的应用，以及用作装饰材料的应用。
本发明的描述
本发明涉及一种用于生产烘烤玻璃或玻璃结晶物件的可成形基料，其特征在于它是粒状材料，其颗粒粒度直径小于2000微米，优选地小于1000微米，该材料含有至少：
60-99.89重量％选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或其混合物的第一种组分，
0.1-5重量％有机粘结剂，该有机粘结剂分解温度低于基料烧结温度的下限(end)；所述粘结剂选自下述组中：
-苯乙烯聚合物及其衍生物的合成塑料含水分散液，
-天然树脂，
-蜡，
-聚乙二醇，
-聚丙二醇，
-硅氧烷或硅氧烷衍生物，
-烷基树脂，
-丙烯酸酯共聚物，
及其组合物，以及其特征在于所述的材料呈颗粒状，其水含量低于3重量％。
该有机粘结剂的作用是达到未烘烤的成形物件具有塑性和有可能形成和处理大规格物件的机械强度，此外，达到该物件从成形设备出来时该物件没有破损。根据本发明，重要的是粘结剂的分解温度低于基料的烧结温度下限，因此，在由本发明目的材料得到玻璃或玻璃结晶类物件转化成在烘烤期间不渗透产品之前，所述的粘结材料已分解。所述的烧结温度下限可用热显微镜测定。如果粘结剂的分解温度高于基料的烧结温度下限，由于不是所有的粘结材料都分解了，其中部分仍留在最后烘烤材料中，所述物件会膨胀变形。
这种粘结材料的目的是一种机械功能，因此，其作用在于将全部物质粘结在一起，特别是在物件的机械成形步骤期间更如此，并且能够得到具有任何规格或大小的物件。所述的有机粘结剂选自下述组中：
-合成塑料的含水分散液：例如醋酸乙烯共聚物或均聚物、乙烯基共聚物、乙烯基乙烯共聚物、丙烯酸分散液，或丙烯酸衍生物和苯乙烯衍生物、丙烯酸-乙烯-醋酸乙烯(酯)三聚物、丙烯酸-乙烯-氯乙烯三聚物、乙烯基-乙二醇二醋酸酯共聚物等，
-合成树脂，
-天然树脂：例如松香脂、氢化树脂酯等；
-多糖或改性的多糖；
-聚乙烯醇；
-蜡、聚乙二醇、聚丙二醇等；
-硅氧烷和硅氧烷衍生物；
-纤维素衍生物：例如羧甲基纤维素；
-烷基树脂。
同样地，还可以使用在列举组中产品粘结剂的组合物和混合物。
这种粘结剂可以分散液形式，如溶液或甚至固体形式添加。在本发明的优选具体实施方案中，合成的含水分散液，例如像丙烯酸酯共聚物的含水分散液，可以用作粘结剂。
这种粘结剂的量是0.1-5重量％，优选地1-3重量％。在更优选具体实施方案中，粘结剂的量甚至是2重量％。
本发明目的材料的一个必要特征是，它应该呈颗粒状，其水含量以重量计小于3重量％，优选地小于2.5重量％。
本发明目的材料还可以含有至少一种悬浮剂。所述的悬浮剂本身通常可以是无机的，例如高岭土、膨润土、粘土等，或可以是有机的，例如纤维素衍生物、汉生胶、丙烯酸衍生物等。存在的悬浮剂量可以是0.01-20重量％。在本发明的优选具体实施方案中，所述的悬浮剂是高岭土。在使用有机悬浮剂的情况下，它的分解温度应该低于基料烧结温度下限。
本发明的目的材料可以含有至少一种本身为常规的染料。可以使用的染料选自无机颜料，它们是煅烧氧化物混合物、染料氧化物，例如氧化铬；可溶的盐，例如像无机氧化物的有机盐；或着彩色玻璃料添加剂。这种染料可以固体形式加入，如果是可溶盐，则以溶液加入，或以分散液加入。在优选的具体实施方案中，这些染料是无机颜料。所述染料的量是0.01-15重量％。这种染料可以给基料颗粒涂层，或它可以构成基料颗粒本身的部分。
本发明的一个附加目的是一种上述基料的生产方法，该方法包括：
-第一个步骤，其中对至少一种选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或它们中的任何混合物的第一种组分进行湿研磨直至颗粒直径小于1000微米，然后混合至少一种选自上述列举的粘结剂的有机粘结剂，制备出第一种混合物，和
-第二个步骤，其中让第一种混合物制粒，再干燥达到含水量小于3重量％，使用直径小于2000微米，优选地小于1000微米的颗粒制备颗粒状材料，该材料含有60-99.89重量％第一种组分和0.1-5重量％有机粘结材料。优选地，在第一个步骤中，该粘结剂以含水悬浮液形式加入。
可以使用在该技术领域中已知的任何设备，以得到可用作该方法第一个步骤中的第一种组分的磨细材料，优选地使用球磨机，其中使用相对于固体材料量的水含量为20-45重量％。在一种优选的具体实施方案中，相对于固体材料量的水含量为35重量％。在这个步骤中得到具有适当粒度的均匀混合物。研磨的结果是45微米筛上残留物为0.1-40重量％的磨细材料。优选地，45微米筛上残留物是15-20重量％。
在本发明方法的另一个具体实施方案中，至少一种染料和/或至少一种悬浮剂可以在该方法的第一个步骤中加入。
本发明另外一个附加目的是一种不同规格的玻璃物件或玻璃结晶类物件的生产方法，所述方法包括：
-将采用权利要求1-14中任一权利要求所得到的基料加入机械成形设备，制备成形材料；
-让该成形材料进行烘烤。
可以该技术领域中任何已知的方式进行机械成形，例如压制、挤出等。在一种优选的具体实施方案中，施加压力350-600kg/cm2进行压制，可以进行这种机械成形。
另外地，根据本发明的一个具体实施方案，该基料进行预成形，其至少一种形状的至少一种物理特性不同于上述定义的特性，例如像尺寸大于2000微米。
为了达到在表面层，但优选地在烘烤物件整体上不同的着色，色调和/或几何或奇特的装饰，可以将至少两个选自如下的部分结合起来：
-上述基料的第一部分，
-上述基料的第二部分，
-上述基料的第三部分，
其中第一部分，第二部分和第三部分不同之处在于至少一个第一个特性，该特性选自粒度、湿度、存在染料、染料比例、存在悬浮剂、悬浮剂比例、粘结剂比例以及物理特性。
因此，第一部分例如可以是中性颜色，第二部分可以是彩色的，或第一部分可以含有第一种特定颜色染料，第二部分含有第二种特定颜色染料，其方式是当两部分的混合物已是均匀的，并且第一部分与第二部分的不同只是染料类型或比例时，在成形设备中这些部分的混合物，在压制与烘烤后得到具有均匀色调和/或着色的物件，两部分的混合物是不太均匀时，得到具有显著不同色调和/或颜色的部位或图案，或这些部分具有不同的组成(例如粘结剂比例，不同粘结能力的不同粘结剂，不同的湿度，不同的粒度等)时，我们得到不均匀的着色。
上述定义部分中一个或两个部分可以与第三部分结合，第三部分反过来具有与第一部分和第二部分不同的性质，例如像粒度大于第一部分和第二部分的粒度，具有更大或更小粘结能力的粘结剂，更高比例的粘结剂，不同的染料，不同比例的染料，有或没有悬浮剂，悬浮剂的类型和/或比例，或第三部分甚至本身或与具有上述定义不同性质的部分结合可以预成形成具有一定形状和结构的预成形体，例如几何形状，规则或无一定方向的线条，块，非结晶的片，它们在成形后在烘烤物件上仍然可见。
对于烘烤，成形后得到的未烘烤物件，如果使用连续的筛式炉，可以通常的方式放在耐火材料或耐熔筛上。如果使用耐火材料，该耐火材料可以先用通常的阻粘剂混合物，例如高岭土涂布。
任选地，也是以通常的方式，通过研磨、抛光或斜削该物件可以整理得到烘烤材料。研磨和抛光步骤将取决于该物件应该具有的最后外观。
烘烤步骤中使用的炉选自连续或间歇的炉，或马弗炉或非马弗炉。所述的烘烤时间为15-120分钟，尽管这个时间将在很大的程度上取决于使用炉子的类型，并且在成形材料熔化温度的最高温度下进行，该温度通常是700-1300℃。
采用本发明的方法，人们可以得到玻璃或玻璃结晶类物件所有规格类型和大小。例如，可以得到大板，这些大板可以直接使用或可以切成便于使用的适当大小。由本发明目的玻璃或玻璃结晶材料得到的物件可以具有透明或不透明玻璃的外观，或它们可能具有大理石或天然石料的外观，并且如果基料含有上述类型的第三部分，它们可以具有可见的图案，这种图案例如可以模拟天然石料的纹理，例如像大理石。
本发明另一个附加目的是使用其目的玻璃或玻璃结晶材料物件，或根据所述方法的任何具体实施方案由所述材料得到的任何材料，用于得到建筑材料，特别地作为涂层地板、建筑物立面或墙壁用元件，或作为装饰材料的应用。
采用本发明方法可以得到的材料，因能够得到各种不同的尺寸以及因装饰图案和颜色的无穷变化，其工业应用领域是非常广泛的。
而且，本发明目的材料在机械成形步骤期间达到装饰效果所提供的可能性，有可能以达到相对于现有技术具有实质性优点的这样方式，使所述的装饰图案转移到整体。这个优点在于如果表面磨损或物件被切割时还保持其产品的外观。这样不仅在物件的表面，而且在其侧面都有可能模拟天然石料的外观，在这些物件的侧面定位在例如像拐角处时是可见的时，或该物件用作覆盖物或“板”时，这是特别有意义的。
本发明方法比现有技术所具有的实质性优点是，可以干的方式进行机械成形步骤，并且这是加粘结剂的结果，其粘结剂在非常少的水的存在下能够粘结其整体。
另一个附加优点是，装饰图案和颜色的变化比人们看到的(例如天然石料)多得多。
相对于例如大理石的材料，本发明的材料与由其得到的物件的其它优点是，除耐化学性(例如酸或碱)外，它们还具有更高的耐磨性，以及甚至更强的耐污染性。
发明的具体实施方式
基于下述实施例说明本发明。
实施例1
制备透明玻璃料A混合物，它含有：
Na2O
K2O
CaO
MgO
ZnO
BaO
B2O3
Al
SiO2
ZrO2
以及高岭土作为悬浮剂，其比例是94.12％至3.92％。所述的混合物在球磨机中使用相对于固体材料量的水含量35％进行研磨。这种研磨直到45微米筛上残留物达到15-20％。
研磨后，往该混合物添加1.96重量％丙烯酸酯共聚物。
得到的混合物经干燥，制粒，得到以干基计水含量0-2％，粒度为0-1毫米的颗粒。
实施例2
用一种无机颜料涂布一部分根据实施例1所得到的干颗粒化材料，该颜料是SiO2 ZnO2 V2O3，它提供蓝色色调。颜料的量是以总混合物重量计为0.01-1％。
实施例3
根据实施例1得到的中性颗粒材料和实施例2的着色材料加入常规机械成形设备(特别地压力机)中形成物件，其物件规格为60×40×1.5厘米。
未烘烤物件放在前面已用一般阻粘剂混合物(例如高邻土)涂布的耐火材料上，它们在最高温度1000-1050℃下进行烘烤循环达到总时间为55分钟。
最后，取决于该物件具有的最后外观，采用抛光、研磨或斜削进行整理步骤。
实施例4
以形成会构成纹理的不规则条纹的方式，让实施例2得到的材料沿其通过的格子使其通过后，用根据实施例1得到的中性颗粒化材料填充一个模子，并且把实施例2得到的材料放入所述的模子中。因此，得到了有带纹理的大理石外观的成品件。
实施例5
以得到有相似或不同几何形状装饰的成品件的方式，用根据实施例1得到的中性粒状材料填充模子，借助活动喷嘴将根据实施例2得到的材料加入所述模子中。
实施例6
以在压制与接着烘烤后得到有几何形状装饰的物件的方式，根据实施例1得到的中性颗粒化材料填充一个模子，并且根据实施例2得到的已预成形的材料加入所述的模子中。
实施例7
以与实施例6类似的方式，以在压制与接着烘烤后得到有几何形状装饰的物件的这样方式，同时在该模子中加入不同的材料。

Claims (31)

1.一种用于生产烧结玻璃质物件或玻璃质结晶物件的基料，其特征在于它是粒状材料，其颗粒粒度直径小于2000微米，该材料含有至少：
60-99.89重量％选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或其混合物的第一种组分，
0.1-5重量％有机粘结剂，该有机粘结剂的分解温度低于基料烧结温度的下限；
所述粘结剂选自下述组中：
-苯乙烯聚合物及其衍生物的合成塑料含水分散液，
-天然树脂，
-蜡，
-聚乙二醇，
-聚丙二醇，
-硅氧烷或硅氧烷衍生物，
-烷基树脂，
-丙烯酸酯共聚物，
及其组合物，以及
其特征还在于所述的材料呈颗粒状，其含水量低于3重量％。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于该颗粒的直径小于1000微米。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于它还含有至少一种悬浮剂。
4.根据权利要求3所述的材料，其特征在于悬浮剂的量是0.01-20重量％。
5.根据权利要求3或4所述的材料，其特征在于悬浮剂选自有机产品和无机产品。
6.根据权利要求5所述的材料，其特征在于悬浮剂是高岭土。
7.根据权利要求1所述的材料，其特征在于它还含有至少一种染料。
8.根据权利要求7所述的材料，其特征在于染料的量是0.01-15重量％。
9.根据权利要求7所述的材料，其特征在于该染料选自无机化合物、可溶的盐和着色玻璃料。
10.根据权利要求7、8或9中任一权利要求所述的材料，其特征在于该染料是无机颜料。
11.根据权利要求10所述的材料，其特征在于该染料分布在所述颗粒整体中。
12.根据权利要求11所述的材料，其特征在于该染料是以至少部分的材料颗粒涂层存在的。
13.一种生产玻璃质物件或玻璃质结晶物件所使用基料的制备方法，其特征在于该方法包括：
-第一个步骤，其中对至少一种选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或它们中的任何混合物的第一种组分进行湿研磨直至颗粒直径小于1000微米，然后混合至少一种有机粘结剂，制备出第一种混合物，所述粘结剂选自下述组中：
-苯乙烯聚合物及其衍生物的合成塑料含水分散液，
-天然树脂，
-蜡，
-聚乙二醇，
-聚丙二醇，
-硅氧烷或硅氧烷衍生物，
-烷基树脂，
-丙烯酸酯共聚物，
及其组合物，
和
-第二个步骤，其中让第一种混合物制粒，再干燥达到含水量小于3重量％，得到一种粒状材料，其直径小于2000微米，该材料含有60-99.89重量％第一种组分和0.1-5重量％有机粘结剂。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于该颗粒直径小于1000微米。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于粘结剂以含水分散液形式、分散液形式、溶液形式或作为固体加入。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于在第一个步骤中还加入染料。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于在第一个步骤中还加入悬浮剂。
18.生产玻璃质物件或玻璃质结晶物件的方法，其特征在于该方法包括：
-根据权利要求1-12中任一权利要求所得到的基料加入机械成形设备，制备成形材料；
-让该成形材料进行烧结。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于采用压制进行机械成形。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于压制时施加压力为350-600kg/cm2。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于采用挤出进行机械成形。
22.根据权利要求18-21中任一权利要求所述的方法，其特征在于该基料进行预成形成至少一种形状，该形状具有至少一个与权利要求1所限定的以下特性不同的物理特性：
-它是颗粒粒度直径小于2000微米的粒状材料。
23.根据权利要求18-21中任一权利要求所述的方法，其特征在于往该成形设备加入选自如下的至少两个部分：
-基料的第一部分，所述第一部分是颗粒粒度直径小于2000微米的粒状材料，它至少含有：
60-99.89重量％选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或其混合物的第一种组分，
0.1-5重量％有机粘结剂，该有机粘结剂的分解温度低于基料烧结温度的下限；
所述粘结剂选自下述组中：
-苯乙烯聚合物及其衍生物的合成塑料含水分散液，
-天然树脂，
-蜡，
-聚乙二醇，
-聚丙二醇，
-硅氧烷或硅氧烷衍生物，
-烷基树脂，
-丙烯酸酯共聚物，
及其组合物，以及所述第一部分呈颗粒状，其含水量低于3重量％，
-基料的第二部分，所述第二部分是颗粒粒度直径小于2000微米的粒状材料，它至少含有：
60-99.89重量％选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或其混合物的第一种组分，
0.1-5重量％有机粘结剂，该有机粘结剂的分解温度低于基料烧结温度的下限；
所述粘结剂选自下述组中：
-苯乙烯聚合物及其衍生物的合成塑料含水分散液，
-天然树脂，
-蜡，
-聚乙二醇，
-聚丙二醇，
-硅氧烷或硅氧烷衍生物，
-烷基树脂，
-丙烯酸酯共聚物，
及其组合物，以及所述第二部分呈颗粒状，其含水量低于3重量％；
-基料的第三部分，它至少含有：
60-99.89重量％选自玻璃料组合物、瓷釉组合物、玻璃或其混合物的第一种组分，
0.1-5重量％有机粘结剂，该有机粘结剂的分解温度低于基料烧结温度的下限；
所述粘结剂选自下述组中：
-苯乙烯聚合物及其衍生物的合成塑料含水分散液，
-天然树脂，
-蜡，
-聚乙二醇，
-聚丙二醇，
-硅氧烷或硅氧烷衍生物，
-烷基树脂，
-丙烯酸酯共聚物，
及其组合物，以及所述第三部分呈颗粒状，其含水量低于3重量％；
其中第一部分，第二部分和第三部分不同之处在于至少一个第一个特性，该特性选自粒度、湿度、存在染料、染料比例、存在悬浮剂、悬浮剂比例、粘结剂比例以及所述第三部分与颗粒粒度直径小于2000微米的粒状材料不同。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于第三部分的粒度至少大于第一部分和第二部分的粒度，所述第一部分和第二部分是颗粒粒度直径小于2000微米的颗粒。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于根据权利要求22制备第一部分。
26.根据权利要求18所述的方法，其特征在于在选自连续或间歇炉子或马弗炉或非马弗炉的炉子中进行烧结。
27.根据权利要求18所述的方法，其特征在于进行烧结的时间是15-120分钟。
28.根据权利要求18、26或27中任一权利要求所述的方法，其特征在于在成形材料熔化温度的最高温度下进行烧结。
29.根据权利要求18-28中任一权利要求所述方法得到的玻璃质物件或玻璃质结晶物件。
30.根据权利要求1-12中任一权利要求所述材料在生产作为建筑材料使用的玻璃质物件或玻璃质结晶类物件中的应用。
31.根据权利要求30所述材料的应用，其特征在于该建筑材料是涂覆地板、建筑物立面或墙壁用的元件或装饰元件。
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