DE102006017309B4 - Verfahren zur Befestigung eines Gegenstandes, wie eines Kennzeichens, auf einem Kompoundmaterial - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Befestigung eines Gegenstandes (30) auf einem Kompoundmaterial (20), umfassend folgende Schritte:
– Schritt 1: Bereitstellen des ungehärteten Kompoundmaterials (20)
– Schritt 2: Legen des mindestens einen Gegenstandes (30) auf eine Oberfläche des Kompoundmaterials (20); und
– Schritt 3: gemeinsames Härten des Gegenstands und des Kompoundmaterials, um den Gegenstand auf dem Kompoundmaterial zu befestigen
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Matrizenharz (21) enthaltendes Kompoundmaterial (20) verwendet wird, wobei der Anteil des in dem Kompoundmaterial (20) enthaltenen Matrizenharzes 30–60 Gewicht% beträgt, und
zum Härten der Gegenstand (30) und das Kompoundmaterial unter Vakuumeinwirkung zusammengepackt und im zusammengepackten Zustand einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden, so dass der Gegenstand (30) in der Oberfläche des Kompoundmaterials (20) eingebettet ist und mit dieser Oberfläche glattflächig abschließt und keinen Vorsprung bildet.
– Schritt 1: Bereitstellen des ungehärteten Kompoundmaterials (20)
– Schritt 2: Legen des mindestens einen Gegenstandes (30) auf eine Oberfläche des Kompoundmaterials (20); und
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dadurch gekennzeichnet, dass
ein Matrizenharz (21) enthaltendes Kompoundmaterial (20) verwendet wird, wobei der Anteil des in dem Kompoundmaterial (20) enthaltenen Matrizenharzes 30–60 Gewicht% beträgt, und
zum Härten der Gegenstand (30) und das Kompoundmaterial unter Vakuumeinwirkung zusammengepackt und im zusammengepackten Zustand einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden, so dass der Gegenstand (30) in der Oberfläche des Kompoundmaterials (20) eingebettet ist und mit dieser Oberfläche glattflächig abschließt und keinen Vorsprung bildet.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Befestigung eines Gegenstandes, wie eines Kennzeichens, auf einem Kompoundmaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Stand der Technik
- Konventionelle Verfahren, wie Spritzverfahren, Thermodruckverfahren oder Stanzverfahren mittels Stahlstempeln haben sich zur Aufbringung von Kennzeichen, Schrift oder Figuren auf ein Produkt aus Kunststoff oder Kompoundmaterial als in breitem Umfang anwendbare und technisch reife Technik erwiesen. Beispielweise kann entsprechende Schrift auf die Oberfläche eines Tennisschlägers aus Kohlefaserkompoundmaterial mittels eines Spritzverfahrens aufgetragen werden. Auch kann ein entsprechendes Kennzeichen auf die Oberfläche einer Rutschbahn mittels Siebdruckverfahrens gedruckt werden. Solche Verfahren sind gegenwärtig konventionelle Verfahren, mittels deren ein Gegenstand, wie Kennzeichen, auf der Oberfläche des Kompoundmaterials befestigt ist.
- Aber das Spritzverfahren, Thermodruckverfahren und Siebdruckverfahren sind für Kennzeichen oder Schriftschilder aus anderen Materialien nicht geeignet. Daher muss die Oberfläche des Kennzeichens, Schriftschildes oder Figurenschildes mit einem Harzklebstoff beschichtet werden, so dass das Kennzeichenetikett oder Schriftschild auf das gefertigte Produkt aufgeklebt werden kann. Da das Kleben erst durchgeführt wird, wenn das Kompoundmaterial gehärtet und geformt worden ist, steht das Kennzeichen, Schriftschild oder Figurenschild von der Oberfläche des Produkts vor, so dass das Kennzeichen, Schriftschild oder Figurenschild bei der Benutzung durch Reiben von dem Produkt gelöst oder beschädigt wird.
- Das Verfahren zum Kleben des Kennzeichen oder Schriftschildes oder Figurenschildes auf der Oberfläche des Produktes weist folgende Nachteile auf:
Nachdem das Kennzeichen, Schriftschild oder Figurenschild auf die Oberfläche des Produktes aufgeklebt worden ist, muss überschüssiger Harzklebstoff entfernt werden. Dieser Bearbeitungsschritt ist sehr arbeits- und zeitaufwendig und beeinträchtigt das ästhetische Aussehen des Produktes. - An der Oberfläche der Klebstoffschicht können Löcher und Luftblasen entstehen, die die Klebfähigkeit verringern.
- Ferner müssen zusätzliche Lösungsmittel oder Reinigungsmittel verwendet werden, um Öl oder Fremdstoffe, die auf der Oberfläche des Gegenstandes (nämlich des Kennzeichens, Schriftschildes und Figurenschildes) und des Produktes aus Kompoundmaterial haften, zu entfernen und dadurch eine schlechte Klebverbindung zu vermeiden.
- Ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus der
JP H 08 99 363 A - Aus der
JP 2003 094 472 A - Die
GB 1 352 628A - Inhalt der Erfindung
- Der vorliegenden Erfindung liegt eine Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Befestigung eines Gegenstandes, wie eines Kennzeichens, auf Kompoundmaterial anzugeben.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
- Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Befestigung eines Gegenstandes, wie eines Kennzeichens, auf Kompoundmaterial, wobei das Kennzeichen aus einem Material, das mit dem Material des Produktes gleich oder ungleich ist, auf der Oberfläche des Matrizematerials des Produktes einstückig mit dem Produkt geformt ist. Der Gegenstand ist in die Oberfläche eingebettet, so dass dieser nicht abgerieben oder abgehoben werden kann. Er schließt glattflächig mit der Oberfläche ab.
- Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis eines Verfahrens des Zusammenhärtens und Zusammenformens auf der Oberfläche des Matrizematerials des Kompoundmaterials geschaffen, wobei ein Kennzeichen, Schriftschild oder Figurenschild mit oder ohne Klebstoff auf seiner Rückseite auf die Oberfläche des ungehärteten Kompoundmaterials gelegt und unter Druck geformt ist, und das Härten des Kompoundmaterials und die Befestigung des Kennzeichens, Schriftschildes oder Figurenschildes durchgeführt ist, um eine gute Verbindung des Kennzeichens, Schriftschildes oder Figurenschildes mit dem Matrizematerial zu erreichen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 ein räumliche Ansicht der Herstellung eines erfindungsgemäßen Produkts in Explosionsdarstellung; -
3 eine schematische Detaildarstellung eines Zusammenhärtprozesses nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
4 verschiedene Muster für die Ausführungsbeispiele; - Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In
1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das erfindungsgemäße Verfahren gezeigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst im Wesentlichen drei Schritte. - In einem ersten Schritt
11 wird ein ungehärtetes Kompoundmaterial20 bereitgestellt, wobei das ungehärtete Kompoundmaterial nach dem gewünschten Produkt ausgewählt ist, und als Hochmolekularbasiskompoundmaterial gestaltet werden kann. Das ungehärtete Kompoundmaterial20 kann in Form von vorimprägniertem Kompoundmaterial, Formgußkompoundmaterial, Plattenformkompoundmaterial oder Benetzungsschichtkompoundmaterial gestaltet sein. Der Anteil des im Kompoundmaterial20 enthaltenen Matrizenharzes21 beträgt 30–60 Gewicht% von dem gesamten Kompoundmaterial. Das Matrizenharz21 ist bevorzugt duroplastisches Harz einschließlich Epoxydharz. - In einem zweiten Schritt
12 wird ein Gegenstand auf die Oberfläche des ungehärteten Kompoundmaterials12 gelegt. Beispielweise wird der Gegenstand30 auf die Oberfläche des Formwerkzeuges40 gelegt. Wenn das Formwerkzeug40 mit dem ungehärteten Kompoundmaterial12 gefüllt wird, wird die Anordnung des Gegenstandes auf der Oberfläche des ungehärteten Kompoundmaterials20 erreicht. Der Gegenstand kann ein normales Warenzeichen oder Kennzeichen, wie ein Etikett, Logo, Schriftschild oder Figurenschild sein. Normalweise kann der Gegenstand aus Metall, Plastik, hochmolekularem Schaumstoff, metallischem Schaumstoff, keramischen Stoffen oder anderen Kompoundmaterialien bestehen. Außerdem kann der Gegenstand als Folie, dünnes Blech oder dünne Platte gestaltet sein. Auch kann die Oberfläche des Gegenstandes eine bearbeitete Schicht (beispielsweise Klebstoffschicht) aufweisen. - In einem dritten Schritt
13 wird das Zusammenhärten und Zusammenformen durchgeführt, wobei das oben genannte Kompoundmaterial20 mit dem Gegenstand30 gehärtet wird, der Gegenstand30 auf dem Kompoundmaterial20 befestigt wird und mit dem Kompoundmaterial20 zu einem gewünschten Produkt zusammen gehärtet und geformt wird. - Für das Verfahren zum Zusammenhärten und Zusammenformen des Gegenstandes
30 und des Kompoundmaterials20 kann ein Preßformverfahren, Vakuumformverfahren, Blasformverfahren, Thermoexpansionsverfahren, Sandwich-Strukturformverfahren oder Filamentwindungsformverfahren eingesetzt werden, wobei der Gegenstand und das Kompoundmaterial bei einer Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 1000°C und unter einem Druck im Bereich von Vakuum bis 100 Atü zusammen gehärtet und geformt sind, bis die Befestigung des Etiketts, Kennzeichens, Schriftschildes und Figurenschildes auf dem Kompoundmaterial erreicht ist. - Beispielweise wird ein Vakuumformverfahren verwendet. Das Verfahren umfasst folgende Schritte nach
1 , nämlich Schritt11 , in dem ein ungehärtetes Kompoundmaterial bereitgestellt wird; Schritt12 , in dem ein Gegenstand auf das ungehärtete Kompoundmaterial gelegt wird; und Schritt13 zum Zusammenhärten und Zusammenformen. - Letzterer umfasst, wie in
3 gezeigt, einen Unterschritt130 zum Packen des Kompoundmatrials mit dem Gegenstand und dem Formwerkzeug40 als Ganzes mittels eines Vakuumdichtungsmittels. Das Formwerkzeug40 wird mit dem genannten Kompoundmaterial20 und dem Gegenstand mittels eines Vakuumdichtungsmittels gepackt und ein Vakuum wird mit einer Vakuumvorrichtung angelegt und die Abdichtung des Vakuumdichtungsmittels geprüft. In einem weiteren Unterschritt131 zum Zusammenhärten werden das gepackte Formwerkzeug40 und Kompoundmaterial20 als vorimprägniertes Gewebe in einen Erwärmungsofen oder in einen Druckkessel mit gleichzeitiger Erwärmung gebracht, um Zusammenhärten/Zusammenformen unter einem Temperatur-Druck-Zeitverlauf für das verwendete vorimprägnierte Gewebe unter der Vakuumformbedingung und unter für das Härten eingestellter Herstellungsbedingung durchzuführen, so dass das Kompoundmaterial20 mit dem Gegenstand zusammengehärtet und zusammengeformt wird. Abschließend wird das Vakuumdichtungsmittel von dem gehärteten Kompoundmaterial (Rohling) entfernt, bzw. entformt. So wird erreicht, den Gegenstand mit dem Kompoundmaterial20 durch Härten zu einem einstückigen fertigen Produkt zu integrieren. - Wie oben erläutert, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Befestigen eines Gegenstandes, wie eines Kennzeichens usw. auf Kompoundmaterial
20 einfach und leicht durchzuführen, wobei sowohl die Herstellungskosten reduziert sind, als auch das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammen gehärtete und geformte Produkt ein glattes sauberes und ästhetisches Aussehen aufweist. - In der
2 ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zur Beschreibung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammen gehärteten und geformten Produktes dargestellt. In dem vorliegenden Beispiel wird ein Kennzeichen31 auf einem Kompoundmaterial aus Kohlefasergewebe/Epoxydharz befestigt, wobei der Gegenstand30 ein Kennzeichen einer Firma ist und als ein dünnes Blech aus Aluminiumlegierung mit einer Dicke von 0,01 bis 0,03 mm ohne Klebstoffschicht auf der Rückseite ist. Nachdem das dünne Blech aus Aluminiumlegierung auf die Oberfläche eines vorimprägnierten Kompoundmaterials aus Kohlefasergewebe/Epoxidharz gelegt worden ist, werden sie in einem Vakuumformverfahren unter Erwärmung und Druck zu einem Produkt A zusammen gehärtet und geformt. - In
4 ist ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Beschreibung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammen gehärteten und geformten Produktes dargestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Gegenstand30 als ein Figurenschild gestaltet, wie in der Zeichnung dargestellt, kann der Gegenstand ein Figurenschild31a , ein Schild mit kreuzförmigen Symbolen31b oder ein Dekorationskennzeichen aus Magnesiumlegierung oder Ferronickellegierung sein und auf einem Kompoundmaterial aus Kevlar-Kohlefasergewebe/Epoxydharz befestigt werden, wobei das Kennzeichen31c als ein dünnes Blech aus Magnesiumlegierung ohne Klebstoffschicht auf der Rückseite mit einer Dicke von 0,2 bis 0,3 mm gestaltet ist. - Wie oben in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, kann der Gegenstand ein mehrfarbiges Schild sein und auf einem Kompoundmaterial aus Glasfasergewebe/Epoxydharz befestigt werden. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Figurenschild als ein dünnes Blech aus Invar-Ferronickellegierung mit einer Dicke von 0,13 mm oder als dünnes Blech aus PVC-Kunststoff mit einer Dicke von 1 mm gestaltet. Nachdem das Figurenschild aus Ferronickellegierung oder das Figurenschild aus PVC-Kunststoff auf die Oberfläche des benetzten Kompoundmaterials aus Glasfasergewebe/Epoxydharz gelegt worden ist, wird es mit dem Kompoundmaterial unter der Umgebungstemperatur zu einem Produkt zusammen gehärtet und geformt.
- Zusammenfassend ist das Verfahren zur Befestigung des Gegenstandes, wie eines Kennzeichens auf dem Kompoundmaterial für verschiedene Materialien des Gegenstandes, wie zum Beispiel Metall, Plastik, hochmolekularer Schaumstoff, metallischer Schaumstoff, Keramik oder andere Kompoundmaterialien usw. oder für verschiedene Kompoundmaterialien, wie zum Beispiel Hochmolekularbasiskompoundmaterial usw. geeignet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Gegenstand, wie ein Etikett, Kennzeichen oder Schriftschild oder Figurenschild mit verschiedener Dicke und in verschiedener Form (Folie, Blech oder dünne Platte) auf dem Produkt aus Kompoundmaterial beim Zusammenhärten befestigt werden. Im Vergleich mit konventionellen Verfahren, wie Spritzverfahren, Thermodruckverfahren, Siebdruckverfahren oder Klebverfahren weist die vorliegende Erfindung folgende Vorteile auf:
Mittels Strömungs- und Verformungsfähigkeit der Harzkomponente im ungehärteten Kompoundmaterial und in Zusammenhang mit dem eingesetzten Druck beim Härten und Formen kann das Etikett, Kennzeichen, Schriftschild oder Figurenschild usw. auf einer ebenen oder gekrümmten Fläche befestigt werden, wobei eine glatte Oberfläche beim Formen gebildet wird. Das ästhetische Aussehen wird verbessert, und die Reibung wegen der von der Oberfläche des Produktes vorspringenden Anordnung des Gegenstandes ist vermieden, so dass der Gegenstand gegen Lösen oder Beschädigung geschützt ist. - Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die feste Verbindung des Gegenstandes mit dem Kompoundmaterial mit Hilfe der eigenen Klebfähigkeit der Harzkomponente im ungehärteten Kompoundmaterial erreicht, ohne dass die Oberfläche des Gegenstandes mit Klebstoff beschichtet werden müsste, so dass ein Überschuss an Klebstoff vermieden wird. Mit der Beschränkung von der Oberfläche des Formwerkzeuges kann auch ein Überschuss an Kompoundmaterial vermieden werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht man keinen Schritt zur Entfernung des überschüssigen Teils des Klebstoffes durchzuführen und man braucht auch nicht das auf der Oberfläche des Kompoundmaterials haftende Entformungsmittel zu entfernen. Hierdurch wird Zeit und Material eingespart und das ästhetische Aussehen des durch Zusammenhärten und Zusammenformen hergestellten Produkts verbessert.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Zusammenhang mit verschiedenen konventionellen Technologien zum Härten und Formen, wie zum Beispiel mit der Vakuumentgasung verwendet werden, um Luft oder Luftblasen auf der Verbindungsfläche zwischen dem Gegenstand und dem Kompoundmaterial zu entfernen und dadurch die Verbindung zu verstärken.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Gegenstände wie Etiketten, Kennzeichen, Figurenschilder und Schriftschilder aus Metall, Plastik oder Glas usw. geeignet, wobei ein einziger Gegenstand oder mehrere verschiedene Gegenstände durch das Zusammenhärten und Zusammenformen auf der Oberfläche eines vorgeformten Kompoundmaterials befestigt werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Herstellungskosten erheblich reduziert. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren industriell anwendbar.
- Bezugszeichenliste
-
- 11
- Bereitstellen eines ungehärteten Kompoundmaterials
- 12
- Ablegen eines Gegenstands auf dem Kompoundmaterial
- 13
- Zusammenhärten und Zusammenformen
- 130
- das Kompoundmaterial wird mit Gegenstand und Formwerkzeug als Ganzes mittels eines Vakuumdichtungsmittels gepackt
- 131
- Zusammenhärten
- A, B
- durch Zusammenhärten und Zusammenformen hergestelltes Produkt
- 20
- Kompoundmaterial
- 21
- Matrizenharz
- 30
- Gegenstand
- 31
- Kennzeichen
- 31a
- Figurenschild aus Magnesiumlegierung
- 31b
- kreuzförmiges Symbol aus Magnesiumlegierung
- 31c
- Dekorationskennzeichen aus einem dünnen Blech aus Magnesiumlegierung
Claims (10)
- Verfahren zur Befestigung eines Gegenstandes (
30 ) auf einem Kompoundmaterial (20 ), umfassend folgende Schritte: – Schritt 1: Bereitstellen des ungehärteten Kompoundmaterials (20 ) – Schritt 2: Legen des mindestens einen Gegenstandes (30 ) auf eine Oberfläche des Kompoundmaterials (20 ); und – Schritt 3: gemeinsames Härten des Gegenstands und des Kompoundmaterials, um den Gegenstand auf dem Kompoundmaterial zu befestigen dadurch gekennzeichnet, dass ein Matrizenharz (21 ) enthaltendes Kompoundmaterial (20 ) verwendet wird, wobei der Anteil des in dem Kompoundmaterial (20 ) enthaltenen Matrizenharzes 30–60 Gewicht% beträgt, und zum Härten der Gegenstand (30 ) und das Kompoundmaterial unter Vakuumeinwirkung zusammengepackt und im zusammengepackten Zustand einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden, so dass der Gegenstand (30 ) in der Oberfläche des Kompoundmaterials (20 ) eingebettet ist und mit dieser Oberfläche glattflächig abschließt und keinen Vorsprung bildet. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kompoundmaterial ein Hochmolekularbasiskompoundmaterial verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als ungehärtetes Kompoundmaterial ein vorimprägniertes Kompoundmaterial, Gußformkompoundmaterial (BMC), Plattenformkompoundmaterial (SMC) oder Benetzungsschichtkompoundmaterial verwendet wird; und als Matrizenharz (
21 ) ein duroplastisches Harz, insbesondere ein Epoxydharz verwendet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Etikett, Kennzeichen, Figurenschild oder Schriftschild mit dem Kompoundmaterial (
20 ) zusammengefügt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenstand aus Metall, Plastik, hochmolekularem Schaumstoff, metallischem Schaumstoff, Keramik oder Kompoundmaterial verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenstand in Form einer Folie, eines Bleches oder einer dünnen Platte verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenstand mit einer bearbeiteten Oberflächenschicht verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuumformverfahren verwendet wird, bei dem – ein Formwerkzeug, das Kompoundmaterial und der Gegenstand als ganzes mittels eines Vakuumdichtungsmittels gepackt werden, ein Vakuum mit Hilfe einer Vakuumvorrichtung erzeugt wird, und die Abdichtung des Vakuumdichtungsmittels geprüft wird; – das gepackte Formwerkzeug und Kompoundmaterial als vorimprägniertes Gewebe in einen Erwärmungsofen oder in einen Druckkessel mit gleichzeitiger Erwärmung gebracht werden, um das Zusammenhärten/Zusammenformen unter einem Temperatur-Druck-Zeitverlauf für das verwendete vorimprägnierte Gewebe unter Vakuumformbedingung und unter für das Härten eingestellter Herstellungsbedingung durchzuführen, um das Kompoundmaterial (
20 ) mit dem Gegenstand zu härten und zu formen; wobei abschließend das Vakuumdichtungsmittel von dem gehärteten Kompoundmaterial (Rohling) entfernt wird, so dass der Gegenstand mit dem Kompoundmaterial (20 ) durch Härten zu einem einstückigen fertigen Produkt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zusammenhärtens und Zusammenformens des Gegenstands und des Kompoundmaterials bei einer Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 1000°C erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dass der Schritt des Zusammenhärtens und Zusammenformens des Gegenstands und des Kompoundmaterials unter einem Druck im Bereich von Vakuum bis 100 Atü (9904716,5 Pa) erfolgt.
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