DE102010031814A1 - Method for manufacturing mold tool for forming mold part for e.g. body part in automotive industry, involves producing positive structure on mold part surface of mold part formed with mold tool - Google Patents

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Abstract

The method involves thermally, chemically and/or mechanically processing mold tool inner surface (5) to produce a negative structure (6) on the inner surface. A positive structure is produced on a mold part surface of the mold part formed with a mold tool (1). The mold inner surface is processed by laser radiation, etching, milling and/or electro discharge machining. The mold part is formed by plastic injection molding, and the cover layer is made of plastic and attached on the mold part surface. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing a mold part (2) a mold tool for forming a mold part.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Formwerkzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3 und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.The invention relates to a method for producing a molding tool according to the features of the preamble of claim 1, a molding tool according to the features of the preamble of claim 3 and a method for producing a molding according to the features of the preamble of claim 4.

Aus dem Stand der Technik sind Kunststoffteile beispielsweise aus dem Möbelbereich oder dem Elektronikgerätebereich bekannt, welche eine flächendeckend matte oder glänzende Oberfläche aufweisen. Des Weiteren ist ein so genannter Klavierlackeffekt bekannt, welcher durch ein Ausformen der Kunststoffteile in zwei aufeinander folgenden Spritzgussprozessen mit zwei verschiedenen Werkstoffkomponenten erzeugt wird. Weiterhin sind Bauteile bekannt, welche eine dreidimensional wirkende Oberfläche aufweisen. Diese dreidimensional wirkende Oberfläche wird durch ein Hinterspritzen von relativ dicken Folien erzeugt.From the state of the art plastic parts are known, for example from the furniture sector or the electronic equipment sector, which have a surface matt or glossy surface. Furthermore, a so-called piano lacquer effect is known, which is produced by molding the plastic parts in two successive injection molding processes with two different material components. Furthermore, components are known which have a three-dimensional acting surface. This three-dimensional surface is produced by injecting relatively thick films.

Zum Ausformen von Kunststoffteilen mittels Spritzgießen ist das Gasaußendruckverfahren bekannt. Dabei wird zwischen einer Werkzeugwand des Formwerkzeugs und einer Formteilaußenhaut des aus Kunststoff herzustellenden Formteils durch Einbringen eines Gases ein Gaspolster erzeugt, um dadurch Einfallstellen auf einer gegenüberliegenden Sichtseite des Formteils zu verhindern.For molding plastic parts by injection molding, the external gas pressure method is known. In this case, a gas cushion is generated between a mold wall of the mold and a molded outer skin of the molded plastic part by introducing a gas, thereby preventing sink marks on an opposite visible side of the molded part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Formwerkzeug, ein verbessertes Verfahren zu dessen Herstellung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Formteils anzugeben.The invention has for its object to provide an improved mold, an improved method for its production and an improved method for producing a molded part.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 3 und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.The object is achieved by a method for producing a mold with the features of claim 1, a mold with the features of claim 3 and a method for producing a molded part having the features of claim 4.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

In einem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs zum Ausformen von Formteilen wird erfindungsgemäß eine Formwerkzeuginnenfläche zumindest bereichsweise thermisch, chemisch und/oder mechanisch bearbeitet, um auf der Formwerkzeuginnenfläche eine Negativstruktur zu erzeugen, mittels welcher auf einer Formteiloberfläche des mit dem Formwerkzeug ausformbaren Formteils eine korrespondierende Positivstruktur erzeugbar ist.In a method for producing a mold for molding of shaped parts, a mold inner surface is at least partially thermally, chemically and / or mechanically processed to produce a negative structure on the inner surface of the mold, by means of which a corresponding positive structure can be produced on a mold surface of the molding which can be formed with the mold is.

Mit dem auf diese Weise hergestellten Formwerkzeug können beispielsweise durch Spritzgießen oder Spritzprägen auf einfache und kostengünstige Weise aus Kunststoff Formteile mit einer ansprechenden hochwertigen Optik, beispielsweise mit einem Matt- und/oder Glanzeffekt und/oder mit dreidimensionalen Strukturen auf der Formteiloberfläche hergestellt werden, zum Beispiel Zier- und Verblendungsteile im Automobilbereich, in der Möbelindustrie oder im Konsumgüterbereich.With the mold produced in this way can be produced for example by injection molding or injection compression molding in a simple and cost-effective manner plastic molded parts with an attractive high-quality optics, for example with a matte and / or gloss effect and / or with three-dimensional structures on the molding surface, for example Decorative and veneering parts in the automotive sector, in the furniture industry or in the consumer goods sector.

Die Formwerkzeuginnenfläche kann beispielsweise durch Laserstrahlung, Ätzen, Fräsen und/oder durch Elektroerosion bearbeitet werden. Die durch diese Form der Bearbeitung ermöglichten hohen Freiheitsgrade ermöglichen das Erzeugen beliebiger Negativstrukturen auf der Formwerkzeuginnenfläche und dadurch das Erzeugen entsprechender korrespondierender Positivstrukturen auf mittels des Formwerkzeugs erzeugten Formteilen, zum Beispiel regelmäßige oder unregelmäßige Strukturen, welche einem Konturverlauf des Formteils folgen können oder von diesem abweichen können, als dreidimensionale Elemente oder mit geringster Tiefe.The inner surface of the mold can be processed, for example, by laser radiation, etching, milling and / or by electrical erosion. The high degrees of freedom made possible by this form of machining make it possible to produce any negative structures on the inner surface of the mold and thereby to generate corresponding positive structures on moldings produced by the mold, for example regular or irregular structures which may follow a contour of the molded part or deviate therefrom , as three-dimensional elements or with the least depth.

Es können alle hinterschnittfreien Muster, Bilder oder Entwürfe einen Bruchteil eines Millimeters oder bis zu mehreren Millimetern tief in die Formwerkzeuginnenfläche als Negativstruktur eingebracht werden, um mittels des Formwerkzeugs ein Formteil mit einer entsprechenden Positivstruktur zu erzeugen. Um die auf diese Weise ausgebildete Formteiloberfläche zu schützen, kann in einem nachfolgenden Beschichtungsvorgang eine Deckschicht beispielsweise aus Kunststoff oder Lack aufgebracht werden.All undercut-free patterns, images or designs can be introduced a fraction of a millimeter or up to several millimeters deep into the inner surface of the mold as a negative structure in order to produce a molded part with a corresponding positive structure by means of the mold. In order to protect the molded part surface formed in this way, a cover layer, for example made of plastic or lacquer, can be applied in a subsequent coating process.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs in Draufsicht, 1 a schematic representation of a mold in plan view,

2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Formteils, und 2 a schematic cross-sectional view of a molding, and

3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Formteils mit einer Deckschicht. 3 a schematic cross-sectional view of a molded part with a cover layer.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs 1 in Draufsicht. Mittels eines derartigen Formwerkzeugs 1 können beispielsweise in einem Standard-Spritzgussverfahren oder in einem aufwändigeren so genannten Gasaußendruckverfahren oder EGM-Verfahren oder des Weiteren auch in einem Spritzprägeverfahren auf einfache und kostengünstige Weise aus Kunststoff Formteile 2 mit einer ansprechenden hochwertigen Optik, beispielsweise mit einem Matt- und/oder Glanzeffekt und/oder mit dreidimensionalen Strukturen auf einer Formteiloberfläche 3 hergestellt werden, zum Beispiel Zier- und Verblendungsteile im Automobilbereich, beispielsweise für Instrumententafeln, Türverkleidungen und Säulenverkleidungen, in der Möbelindustrie oder im Konsumgüterbereich. Insbesondere mittels der aufwändigeren Spritzgussverfahren kann eine Abformgenauigkeit der Formteile 2 verbessert werden und es können beispielsweise auch Leichtbauzierteile hergestellt werden. 1 shows a schematic representation of a mold 1 in plan view. By means of such a mold 1 For example, in a standard injection molding process or in a more complicated so-called external gas pressure process or EGM process or further in an injection compression molding method simple and inexpensive way of molding plastic parts 2 with an attractive high-quality optics, for example with a matt and / or glossy effect and / or with three-dimensional structures on a molding surface 3 For example, for fascias, door panels and pillar trim, in the furniture industry or in the consumer goods sector. In particular, by means of the more complicated injection molding process, a molding accuracy of the molded parts 2 be improved and it can, for example, lightweight parts are made.

Ein Beispiel eines derartigen Formteils 2 ist in 2 dargestellt. Das Formteil 2 weist auf der Formteiloberfläche 3 eine mittels des Formwerkzeugs 1 erzeugte Positivstruktur 4 auf. Um ein derartiges Formteil 2 erzeugen zu können, wird in einem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs 1 eine Formwerkzeuginnenfläche 5 zumindest bereichsweise thermisch, chemisch und/oder mechanisch bearbeitet, um auf der Formwerkzeuginnenfläche 5 eine Negativstruktur 6 zu erzeugen, mittels welcher auf der Formteiloberfläche 3 des mit dem Formwerkzeug 1 auszuformenden Formteils 2 die korrespondierende Positivstruktur 4 erzeugt werden kann.An example of such a molding 2 is in 2 shown. The molding 2 points to the molding surface 3 one by means of the mold 1 generated positive structure 4 on. To such a molding 2 to be able to produce, is in a process for the production of the mold 1 a mold inner surface 5 at least partially thermally, chemically and / or mechanically processed to on the mold inner surface 5 a negative structure 6 to produce, by means of which on the molding surface 3 of the mold 1 molding to be molded 2 the corresponding positive structure 4 can be generated.

Die Formwerkzeuginnenfläche 5 kann spanend und/oder spanlos bearbeitet werden, beispielsweise durch Laserstrahlung, Ätzen, Fräsen und/oder durch Elektroerosion. Die durch diese Form der Bearbeitung ermöglichten hohen Freiheitsgrade ermöglichen das Erzeugen beliebiger Negativstrukturen 6 auf der Formwerkzeuginnenfläche 5 und dadurch das Erzeugen entsprechender korrespondierender Positivstrukturen 4 auf mittels des Formwerkzeugs 1 erzeugten Formteilen 2, zum Beispiel regelmäßige oder unregelmäßige Strukturen, welche einem Konturverlauf des Formteils 2 folgen können oder von diesem abweichen können, als dreidimensionale Elemente oder mit geringster Tiefe.The mold inner surface 5 can be machined and / or machined, for example by laser radiation, etching, milling and / or by electroerosion. The high degrees of freedom made possible by this form of machining make it possible to generate any negative structures 6 on the mold inner surface 5 and thereby generating corresponding corresponding positive structures 4 on by means of the mold 1 produced moldings 2 , For example, regular or irregular structures, which a contour of the molding 2 can follow or deviate from it, as three-dimensional elements or with the least depth.

Es können alle hinterschnittfreien Muster, Bilder oder Entwürfe einen Bruchteil eines Millimeters, beispielsweise lediglich 0,01 Millimeter tief oder bis zu mehreren Millimetern tief in die Formwerkzeuginnenfläche 5 als Negativstruktur 6 eingebracht werden, um mittels des Formwerkzeugs 1 ein Formteil 2 mit einer entsprechenden korrespondierenden Positivstruktur 4 zu erzeugen.All undercut-free patterns, images or designs may be a fraction of a millimeter, for example, only 0.01 millimeters deep or up to several millimeters deep into the mold inner surface 5 as a negative structure 6 are introduced to by means of the mold 1 a molding 2 with a corresponding corresponding positive structure 4 to create.

Dabei wird die Negativstruktur 6 beispielsweise direkt mittels Laserstrahlung, mittels Fräsen und/oder mittels Elektroerosion in die Formwerkzeuginnenfläche 5 eingebracht oder es wird beispielsweise eine so genannte Layertechnik angewandt. Dabei wird die Formwerkzeuginnenfläche 5 mit einer säurebeständigen Schicht beschichtet, mittels Laserstrahlung diese Schicht an vorgegebenen Stellen abgetragen und die Formwerkzeuginnenfläche 5 geätzt. Dadurch wird nur an den Stellen Material von der Formwerkzeuginnenfläche 5 weggeätzt, von welchen die schützende Schicht durch die Laserstrahlung abgetragen wurde. Dieser Vorgang des Beschichtens mit der säurebeständigen Schicht, deren Abtragen mittels Laserstrahlung an den vorgegebenen Stellen und das anschließende Ätzen kann so oft wiederholt werden, bis die Negativstruktur 6 in die Formwerkzeuginnenfläche 5 bis in die gewünschte Tiefe eingeätzt wurde.This is the negative structure 6 for example, directly by means of laser radiation, by milling and / or by means of electrical erosion in the mold inner surface 5 introduced or, for example, a so-called layer technique is applied. In this case, the mold inner surface 5 coated with an acid-resistant layer, this layer removed by laser radiation at predetermined locations and the inner surface of the mold 5 etched. As a result, only at the locations of material from the inner surface of the mold 5 etched away, from which the protective layer was removed by the laser radiation. This process of coating with the acid-resistant layer, their removal by means of laser radiation at the predetermined locations and the subsequent etching can be repeated until the negative structure 6 into the mold inner surface 5 was etched to the desired depth.

Mittels dieses Formwerkzeugs 1 wird das beispielsweise in 2 dargestellte Formteil 2 aus Kunststoff im Spritzgussprozess oder Spritzprägeprozess ausgeformt. Dabei kann ein Einkomponenten- oder Zweikomponentenspritzgussverfahren oder -spritzprägeverfahren verwendet werden.By means of this mold 1 this will be for example in 2 illustrated molding 2 molded from plastic in the injection molding process or injection-compression molding process. In this case, a one-component or two-component injection molding or injection-stamping process can be used.

Als Kunststoffe können beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonate (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), beispielsweise PA6, glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFxx) und Kombinationen davon verwendet werden, insbesondere Kombinationen aus Polycarbonaten (PC) und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder aus Polyamiden (PA) und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS).Polymers such as polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonates (PC), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamides (PA), for example PA6, glass fiber reinforced plastics (GFxx) and combinations thereof, in particular combinations of polycarbonates (PC) and Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polyamides (PA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS).

Das in 2 dargestellte Formteil 2 ist beispielsweise transparent, rauchig, milchig oder undurchsichtig, aus einem gefüllten oder ungefüllten Kunststoff. Die Positivstruktur 4 ist beispielsweise eine Matt- und/oder Glanzstruktur im Formteil 2, die über die Abformung im Formwerkzeug 1 eingebracht wird, beispielsweise mit einer geringen Tiefe von weniger als einem Millimeter. Die Positivstruktur 4 kann aber auch eine dreidimensionale Struktur sein, welche an verschiedenen Stellen unterschiedliche Tiefen aufweist.This in 2 illustrated molding 2 For example, it is transparent, smoky, milky or opaque, made from a filled or unfilled plastic. The positive structure 4 is for example a matt and / or glossy structure in the molding 2 that is about the impression in the mold 1 is introduced, for example, with a small depth of less than one millimeter. The positive structure 4 but can also be a three-dimensional structure, which has different depths at different locations.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Formteils 2 dargestellt, welches als ein Träger mit der Positivstruktur 4 auf der Formteiloberfläche 3 ausgebildet ist. Auch hier kann das Formteil 2 transparent, rauchig, milchig oder undurchsichtig, aus einem gefüllten oder ungefüllten Kunststoff ausgebildet sein, wobei als Kunststoff die bereits erwähnten Kunststoffe und Kunststoffkombinationen verwendbar sind. Die Positivstruktur 4 auf der Formteiloberfläche 3 ist eine dreidimensionale Struktur, welche an verschiedenen Stellen unterschiedliche Tiefen aufweist, ausgeformt über die Formwerkzeuginnenfläche 5 des Formwerkzeugs 1.In 3 is another embodiment of the molding 2 represented as a support having the positive structure 4 on the molding surface 3 is trained. Again, the molding 2 transparent, smoky, milky or opaque, be formed from a filled or unfilled plastic, which can be used as plastic, the aforementioned plastics and plastic combinations. The positive structure 4 on the molding surface 3 is a three-dimensional structure having different depths at different locations, formed over the inner surface of the mold 5 of the mold 1 ,

Um die Positivstruktur 4 zu schützen, damit sie beispielsweise nicht durch häufige Berührungen beschädigt wird, d. h. um eine so genannte Schreibempfindlichkeit zu verbessern, ist auf die Formteiloberfläche 3 eine schützende Deckschicht 7 aufgebracht, beispielsweise aus Lack oder aus Kunststoff im Zweikomponentenspritzguss- oder -spritzprägeverfahren. Der Kunststoff für die Deckschicht 7 ist beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) oder ein anderer technischer Kunststoff und ist zum Beispiel transparent, milchig oder rauchig ausgebildet.To the positive structure 4 To protect, for example, so that it is not damaged by frequent touches, ie to improve a so-called write sensitivity, is on the molding surface 3 a protective topcoat 7 applied, for example, paint or plastic in two-component injection molding or injection stamping process. The plastic for the cover layer 7 For example, polymethyl methacrylate (PMMA) or other engineering plastic and is, for example, transparent, milky or smoky.

Die Beschichtung mit der Deckschicht 7 kann in einem separaten Vorgang und in einer separaten Vorrichtung erfolgen oder in einer Ausformvorrichtung, welche das Formwerkzeug 1 verwendet, unmittelbar nach dem Ausformen des Formteils 2. Dabei wird das Formteil 2 beispielsweise in einer ersten Kavität des Formwerkzeugs 1 mittels einer ersten Komponente, d. h. mittels eines ersten Kunststoffs, ausgeformt, mittels eines Drehtellers anders positioniert und in einer zweiten hier nicht dargestellten Kavität des Formwerkzeugs 1 oder eines weiteren Formwerkzeugs der Ausformvorrichtung mittels einer zweiten Komponente, d. h. mittels eines zweiten Kunststoffs, gegebenenfalls in Kombination mit der ersten Komponente die Deckschicht 7 auf dem Formteil 2 ausgeformt.The coating with the cover layer 7 can be done in a separate operation and in a separate device or in a molding device, which the molding tool 1 used, immediately after the molding of the molding 2 , This is the molding 2 for example, in a first cavity of the mold 1 by means of a first component, that is, by means of a first plastic molded, positioned differently by means of a turntable and in a second cavity, not shown here, of the mold 1 or a further molding tool of the molding device by means of a second component, ie by means of a second plastic, optionally in combination with the first component, the cover layer 7 on the molding 2 formed.

Alternativ kann die Positivstruktur 4 auch in die Deckschicht 7 aus Kunststoff eingebracht werden, d. h. die Deckschicht 7 ist in diesem Fall das mit der Positivstruktur 4 im Formwerkzeug 1 auszuformende Formteil 2. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger auf die Formteiloberfläche 3 mit der Positivstruktur 4 auf die zur Aufbringung der Deckschicht 7 beschriebene Weise aufgebracht.Alternatively, the positive structure 4 also in the top layer 7 be introduced from plastic, ie the top layer 7 is in this case the one with the positive structure 4 in the mold 1 molding to be formed 2 , In this embodiment of the method, the carrier becomes on the molding surface 3 with the positive structure 4 on the for application of the cover layer 7 applied manner described.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Formwerkzeugmold
22
Formteilmolding
33
FormteiloberflächeMolding surface
44
Positivstrukturpositive structure
55
FormwerkzeuginnenflächeMold inner surface
66
Negativstrukturnegative structure
77
Deckschichttopcoat

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs (1) zum Ausformen von Formteilen (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Formwerkzeuginnenfläche (5) zumindest bereichsweise thermisch, chemisch und/oder mechanisch bearbeitet wird, um auf der Formwerkzeuginnenfläche (5) eine Negativstruktur (6) zu erzeugen, mittels welcher auf einer Formteiloberfläche (3) des mit dem Formwerkzeug (1) ausformbaren Formteils (2) eine korrespondierende Positivstruktur (4) erzeugbar ist.Method for producing a molding tool ( 1 ) for molding molded parts ( 2 ), characterized in that a mold inner surface ( 5 ) is at least partially thermally, chemically and / or mechanically processed in order on the mold inner surface ( 5 ) a negative structure ( 6 ), by means of which on a molding surface ( 3 ) of the mold ( 1 ) formable molding ( 2 ) a corresponding positive structure ( 4 ) is producible. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwerkzeuginnenfläche (5) durch Laserstrahlung, Ätzen, Fräsen und/oder durch Elektroerosion bearbeitet wird.Method according to claim 1, characterized in that the mold inner surface ( 5 ) is processed by laser radiation, etching, milling and / or by electro-erosion. Formwerkzeug (1) zum Ausformen von Formteilen (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Formwerkzeuginnenfläche (5) zumindest bereichsweise eine durch thermisches, chemisches und/oder mechanisches Bearbeiten ausgeformte Negativstruktur (6) aufweist, mittels welcher auf einer Formteiloberfläche (3) eines mit dem Formwerkzeug (1) ausformbaren Formteils (2) eine korrespondierende Positivstruktur (4) erzeugbar ist.Molding tool ( 1 ) for molding molded parts ( 2 ), characterized in that a mold inner surface ( 5 ) at least partially formed by thermal, chemical and / or mechanical processing negative structure ( 6 ), by means of which on a molding surface ( 3 ) one with the mold ( 1 ) formable molding ( 2 ) a corresponding positive structure ( 4 ) is producible. Verfahren zur Herstellung eines Formteils (2) unter Verwendung des Formwerkzeugs (1) nach Anspruch 3, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Formteil (2) durch Spritzgießen oder Spritzprägen aus Kunststoff ausgeformt wird.Method for producing a molded part ( 2 ) using the molding tool ( 1 ) according to claim 3, prepared according to one of claims 1 or 2, wherein the molded part ( 2 ) is formed by injection molding or injection compression molding of plastic. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Formteiloberfläche (3), welche eine durch das Formwerkzeug (1) erzeugte Positivstruktur (4) aufweist, eine Deckschicht (7) aufgebracht wird.A method according to claim 4, characterized in that on a molding surface ( 3 ), which one through the mold ( 1 ) produced positive structure ( 4 ), a cover layer ( 7 ) is applied.
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