DE102013012515A1 - Method for manufacturing interior component of motor vehicle from foam particles, involves applying foam particles from retaining container to cavity, and thermally connecting foam particles with one another by inductive heating - Google Patents

Method for manufacturing interior component of motor vehicle from foam particles, involves applying foam particles from retaining container to cavity, and thermally connecting foam particles with one another by inductive heating Download PDF

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Abstract

The method involves applying foam particles (12) from a retaining container (20) to a cavity (18), and thermally connecting the foam particles with one another by inductive heating, where the foam particles are made from plastic. The foam particles are provided with electrically conducting material e.g. soot, carbon, nanotubes or metallic material i.e. aluminum. The metallic material is partially embedded into the plastic and/or provided as outer circumference-side coating of the foam particles, where the foam particles are arranged in a retaining area of a foil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for producing a component according to the preamble of patent claim 1.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus aus einem Kunststoff gebildeten Schaumpartikeln ist aus der DE 100 09 665 C1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Schaumpartikel in eine Form eingebracht und thermisch miteinander verbunden. Die Schaumpartikel werden dabei mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung thermisch miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird Wärmeenergie zum thermischen Verbinden der Schaumpartikel mittels elektromagnetischer Strahlung erzeugt beziehungsweise in die Schaumpartikel eingebracht.A method for producing a component made of a plastic foam particles is from the DE 100 09 665 C1 known. In this process, the foam particles are introduced into a mold and thermally bonded together. The foam particles are thermally connected to each other by means of high-frequency electromagnetic radiation. In other words, thermal energy is generated for thermal bonding of the foam particles by means of electromagnetic radiation or introduced into the foam particles.

Ein solches Verfahren ist auch aus der EP 0 588 321 A1 als bekannt zu entnehmen, wobei die Schaumpartikel mittel heißen Dampfes thermisch miteinander verbunden werden. Bei den bekannten Verfahren erfolgt das thermische Verbinden der Schaumpartikel mit einem sehr hohen Energieaufwand.Such a procedure is also from the EP 0 588 321 A1 as known, wherein the foam particles are thermally bonded together by means of hot steam. In the known method, the thermal bonding of the foam particles takes place with a very high energy consumption.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem die Schaumpartikel besonders energiegünstig thermisch miteinander verbunden werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a method of the type mentioned, by means of which the foam particles can be thermally connected to each other particularly energy-efficient.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus aus einem Kunststoff gebildeten Schaumpartikeln zu schaffen, bei welchem die Schaumpartikel besonders energiegünstig thermisch miteinander verbunden werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schaumpartikel mittels induktiver Erwärmung thermisch miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten wird Wärmeenergie zum thermischen Verbinden der Schaumpartikel durch Induktion beziehungsweise Induktionsheizen erzeugt und in die Schaumpartikel eingebracht.In order to provide a method for producing a component made of a plastic foam particles, in which the foam particles can be particularly thermally connected to each other thermally, it is provided according to the invention that the foam particles are thermally connected by means of inductive heating. In other words, thermal energy is generated for the thermal bonding of the foam particles by induction or induction heating and introduced into the foam particles.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, jeweilige Berührungsflächen der Schaumpartikel durch die induktive Erwärmung besonders energiegünstig mit hinreichender Energie beziehungsweise Wärmeenergie zu versorgen, so dass dadurch eine jeweilige Oberfläche der Schaumpartikel angeschmolzen werden kann. Durch dieses Anschmelzen der Oberflächen kann eine Verschweißung beziehungsweise Sinterung der Berührungsflächen erfolgen, so dass die Schaumpartikel thermisch miteinander verbunden werden. Gegenüber herkömmlichen Verfahren lässt sich dabei eine verbesserte Energiebilanz bei der Herstellung des Bauteils realisieren. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Darstellung einer sehr hohen und reproduzierbaren Bauteilqualität.The invention is based on the idea to supply respective contact surfaces of the foam particles by the inductive heating particularly energy-efficient with sufficient energy or heat energy, so that thereby a respective surface of the foam particles can be melted. As a result of this melting of the surfaces, welding or sintering of the contact surfaces can take place so that the foam particles are thermally bonded to one another. In comparison with conventional methods, an improved energy balance can be achieved during the production of the component. In addition, the inventive method allows the representation of a very high and reproducible component quality.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Bauteile, insbesondere für Kraftwagen, aus geschäumtem Kunststoff hergestellt werden. Insbesondere können Interieurbauteile, aber auch Exterieurbauteile hergestellt werden. Infolge der Herstellung aus geschäumtem Kunststoff lässt sich beispielsweise gegenüber Spritzgussverfahren eine Gewichtseinsparung von circa 50% realisieren.By means of the method according to the invention, components, in particular for motor vehicles, can be produced from foamed plastic. In particular, interior components, but also exterior components can be produced. As a result of the production of foamed plastic can be realized, for example, compared to injection molding a weight saving of about 50%.

Vorzugsweise wird als der Kunststoff, aus dem die Schaumpartikel gebildet sind, expandiertes Propylen (EPP) verwendet. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich jedoch auch Partikel verwenden, welche aus einem anderen geschäumten Kunststoff wie beispielsweise expandiertem Polystyrol (EPS) gebildet sind.Preferably, expanded plastic (EPP) is used as the plastic from which the foam particles are formed. In the context of the method according to the invention, however, it is also possible to use particles which are formed from another foamed plastic, such as expanded polystyrene (EPS).

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung;Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing;

die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines Werkzeugs zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils aus aus einem Kunststoff gebildeten Schaumpartikeln, wobei die Schaumpartikel in eine Form des Werkzeugs eingebracht und mittels induktiver Erwärmung thermisch miteinander verbunden werden.the drawing shows in the single FIGURE is a schematic representation of a tool for performing a method for producing a component made of a plastic foam particles, wherein the foam particles are introduced into a mold of the tool and thermally interconnected by means of inductive heating.

Die Fig. zeigt ein Werkzeug 10 zum Durchführen eines Verfahrens, im Zuge dessen ein Bauteil aus Schaumpartikeln 12 hergestellt wird. Die Schaumpartikel 12 sind dabei aus einem Kunststoff in Form von expandiertem Polypropylen (EPP) hergestellt. Mit anderen Worten wird das Bauteil aus Partikeln aus geschäumtem Kunststoff hergestellt. Die Schaumpartikel 12 sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen kugelförmig und somit als Kügelchen ausgebildet, können jedoch grundsätzlich auch eine andere Außenkontur aufweisen.The figure shows a tool 10 for performing a method, in the course of which a component of foam particles 12 will be produced. The foam particles 12 are made of a plastic in the form of expanded polypropylene (EPP). In other words, the component is made of particles of foamed plastic. The foam particles 12 are preferably at least substantially spherical and thus formed as a bead, but in principle may also have a different outer contour.

Das Werkzeug 10 umfasst ein erstes Werkzeugteil 14 und ein damit korrespondierendes zweites Werkzeugteil 16, welche relativ zueinander bewegbar sind. Bezogen auf die Bildebene der Fig. ist das erste Werkzeugteil 14 beispielsweise relativ zum zweiten Werkzeugteil 16 nach oben bewegbar, so dass dadurch die Werkzeugteile 14, 16 auseinander gefahren werden können. Im zusammengefahrenen Zustand begrenzen die Werkzeugteile 14, 16 eine Kavität 18 des Werkzeugs 10. Bei der Kavität 18 handelt es sich um eine Form des Werkzeugs 10, welches somit als Formwerkzeug ausgebildet ist.The tool 10 includes a first tool part 14 and a second tool part corresponding thereto 16 which are movable relative to each other. Relative to the image plane of Fig. Is the first tool part 14 for example, relative to the second tool part 16 movable upwards, so that thereby the tool parts 14 . 16 can be driven apart. In the contracted state limit the tool parts 14 . 16 a cavity 18 of the tool 10 , At the cavity 18 it is a form of the tool 10 , which is thus formed as a mold.

Das Herstellen des Bauteils in Form eines EPP-Formteils erfolgt beispielsweise in einem zweistufigen Prozess. In einer ersten Stufe des Prozesses werden die Schaumpartikel 12 beispielsweise aus einem Aufnahmebehältnis 20 in die Kavität 18 (Form) eingebracht, indem die Schaumpartikel 12 beispielsweise in die Form eingeblasen werden. Zum Einblasen wird beispielsweise wenigstens ein Injektor verwendet. Als Transportmedium zum Bewegen der Schaumpartikel 12 in die Kavität 18 wird ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, verwendet. Somit wird in der ersten Stufe des Prozesses ein Gemischt aus der Luft und den Schaumpartikel 12 in das Formwerkzeug geblasen.The production of the component in the form of an EPP molded part takes place, for example, in a two-stage process. In a first stage of the process, the foam particles become 12 for example, from a receptacle 20 into the cavity 18 (Form) introduced by the foam particles 12 for example, be blown into the mold. For injecting, for example, at least one injector is used. As a transport medium for moving the foam particles 12 into the cavity 18 a gaseous medium, in particular air, is used. Thus, in the first stage of the process, a mixture of the air and the foam particles 12 blown into the mold.

In der zweiten Stufe des Prozesses werden die Schaumpartikel 12 thermisch miteinander verbunden, so dass das Bauteil eine durch die Kavität 18 beziehungsweise deren Innenkontur vorgebbare Form beziehungsweise Außenkontur beibehält und sich die Schaumpartikel 12 nicht mehr relativ zueinander bewegen können.In the second stage of the process become the foam particles 12 thermally interconnected so that the component passes through the cavity 18 or whose inner contour predeterminable shape or outer contour retains and the foam particles 12 can not move relative to each other anymore.

Im Rahmen des Verfahrens werden die Schaumpartikel 12 mittels induktiver Erwärmung thermisch miteinander verbunden. Mit anderen Worten werden die Schaumpartikel 12 induktiv erwärmt, um sie thermisch miteinander zu verbinden. Durch die induktive Erwärmung werden die Schaumpartikel 12 an ihren jeweiligen Berührungsflächen, über die die Schaumpartikel 12 aneinander in der Kavität 18 anliegen, angeschmolzen, so dass die Schaumpartikel 12 in der Folge gesintert beziehungsweise miteinander verschweißt werden.As part of the process, the foam particles 12 thermally interconnected by means of inductive heating. In other words, the foam particles become 12 inductively heated to thermally connect them together. Inductive heating causes the foam particles 12 at their respective contact surfaces, over which the foam particles 12 together in the cavity 18 abut, fused, so that the foam particles 12 be sintered in the sequence or welded together.

Zum induktiven Erwärmen der Schaumpartikel 12 ist eine Induktionsheizung vorgesehen, welche in das Werkzeug 10 integriert sein kann. Die Induktionsheizung umfasst beispielsweise wenigstens eine Spule 22, welche vorliegend im zweiten Werkzeugteil 16 angeordnet ist. Die elektrische Spule 22 wird beispielsweise von einem nieder- oder mittelfrequenten Wechselstrom durchflossen, wodurch die Induktionsheizung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Das magnetische Wechselfeld induziert in einem korrespondierenden elektrisch leitfähigen Material, mit welchem die Schaumpartikel 12 versehen sind, Wirbelströme, wodurch das elektrisch leitfähige Material erwärmt wird. Über das elektrisch leitfähige Material kann dann der Kunststoff, aus welchem die Schaumpartikel 12 ausgebildet sind, erwärmt werden, so dass in der Folge die Schaumpartikel 12 thermisch miteinander verbunden werden können.For inductive heating of the foam particles 12 An induction heating is provided, which in the tool 10 can be integrated. The induction heater comprises, for example, at least one coil 22 which present in the second tool part 16 is arranged. The electric coil 22 For example, a low- or medium-frequency alternating current flows through, whereby the induction heating generates a magnetic alternating field. The alternating magnetic field induces in a corresponding electrically conductive material with which the foam particles 12 are provided, eddy currents, whereby the electrically conductive material is heated. About the electrically conductive material can then be the plastic from which the foam particles 12 are formed, are heated, so that in the sequence the foam particles 12 thermally connected to each other.

Mit anderen Worten wird Wärmeenergie zum thermischen Verbinden der Schaumpartikel 12 durch Induktionsheizen in die Schaumpartikel 12 eingebracht, so dass das Bauteil mit einer sehr guten Energiebilanz, das heißt besonders energiegünstig hergestellt werden kann. Im Gegensatz zum thermischen Verbinden der Schaumpartikel 12 mittels gesättigten Dampfs kann durch das Induktionsheizen im Werkzeug 10 verbleibendes Kondensat vermieden werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise im Rahmen einer Serien- beziehungsweise Massenfertigung möglich, Qualitätsschwankungen zu vermeiden oder zumindest gering zu halten. Dies bedeutet, dass eine sehr hohe reproduzierbare Bauteilqualität darstellbar ist.In other words, thermal energy is used to thermally bond the foam particles 12 by induction heating in the foam particles 12 introduced, so that the component can be produced with a very good energy balance, that is particularly energiegünstig. In contrast to the thermal bonding of the foam particles 12 using saturated steam can be achieved by induction heating in the tool 10 remaining condensate can be avoided. In addition, it is possible, for example in the context of a series or mass production, to avoid quality fluctuations or at least to keep it low. This means that a very high reproducible component quality can be displayed.

Um die Schaumpartikel 12 durch induktive Erwärmung zu erwärmen, ist beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Materialzustand an jeweiligen Oberflächen der Schaumpartikel 12 vorgesehen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe elektrisch leitfähiger Füllstoffe im Ausgangsmaterial, das heißt im Kunststoff der Schaumpartikel 12, erreicht werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähige Material in dem Kunststoff selbst aufgenommen, das heißt zumindest teilweise in dem Kunststoff der Schaumpartikel 12 eingebettet ist. Bei dem elektrisch leitfähigen Material kann es sich um Kohlenstoff, insbesondere Ruß, Karbon oder Nanotubes handeln. Alternativ kann es sich bei dem elektrisch leitfähigen Material auch um ein metallisches Material wie beispielsweise Metallpulver, zum Beispiel Aluminiumflocken (Aluminiumflakes) handeln.To the foam particles 12 to heat by inductive heating, for example, is an electrically conductive material state on respective surfaces of the foam particles 12 intended. This can be done, for example, with the aid of electrically conductive fillers in the starting material, that is to say in the plastic of the foam particles 12 , be achieved. In other words, it can be provided that the electrically conductive material is absorbed in the plastic itself, that is, at least partially in the plastic of the foam particles 12 is embedded. The electrically conductive material may be carbon, in particular carbon black, carbon or nanotubes. Alternatively, the electrically conductive material may also be a metallic material such as, for example, metal powder, for example aluminum flakes (aluminum flakes).

Alternativ oder zusätzlich zur Einbettung des elektrisch leitfähigen Materials im Kunststoff kann auch eine Beschichtung, insbesondere eine außenumfangsseitige Beschichtung, der Schaumpartikel 12 mit elektrisch leitfähigem Material vorgesehen sein. Hierzu sind die Schaumpartikel 12 beispielsweise außenumfangsseitig mit einem metallischen Pulver, Graphit, Ruß und/oder mit einem anderweitigen elektrisch leitfähigen Material beschichtet.As an alternative or in addition to the embedding of the electrically conductive material in the plastic, a coating, in particular an outer peripheral side coating, may also be the foam particle 12 be provided with electrically conductive material. These are the foam particles 12 for example, coated on the outer peripheral side with a metallic powder, graphite, carbon black and / or with another electrically conductive material.

Die Schaumpartikel 12 können durch Sprühen beschichtet werden. Dabei wird das elektrisch leitfähige Material beispielsweise durch Sprühauftrag außenumfangsseitig auf die Schaumpartikel 12 aufgebracht. Gegebenenfalls wird hierzu ein Bindemittel und/oder ein Trägermedium verwendet, so dass das elektrisch leitfähige Material besonders gut an den Schaumpartikeln haftet.The foam particles 12 can be coated by spraying. In this case, the electrically conductive material, for example, by spraying the outside circumference of the foam particles 12 applied. Optionally, for this purpose, a binder and / or a carrier medium is used, so that the electrically conductive material adheres particularly well to the foam particles.

Um eine übermäßige Erwärmung des Werkzeugs 10 beim thermischen Verbinden der Schaumpartikel 12 zu vermeiden, ist das Werkzeug 10 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches durch elektromagnetische Wechselfelder nicht oder nicht übermäßig stark erwärmt wird. Das Werkzeug 10, insbesondere die Werkzeugteile 14, 16 sind beispielsweise aus einem Kunstharz, aus Schaumstoff, Pappe, Holz, Keramik oder aus Beton, insbesondere aus Mineralbeton, hergestellt.To prevent excessive heating of the tool 10 during thermal bonding of the foam particles 12 to avoid is the tool 10 preferably made of a material which is not or not excessively heated by electromagnetic alternating fields. The tool 10 , in particular the tool parts 14 . 16 are for example made of a synthetic resin, of foam, Cardboard, wood, ceramics or concrete, in particular made of mineral concrete.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Schaumpartikel bereits beim Befüllen des Werkzeugs 10 unter Druck stehen, so dass zu verschweißende Bereiche der Schaumpartikel 12 entsprechend verpresst werden. Ferner kann ein Druckbeladen der Schaumpartikel 12 vorteilhaft eingesetzt werden, wobei ein solches Druckbeladen ebenfalls die Verschweißung der Schaumpartikel 12 untereinander unterstützt.It has proven to be particularly advantageous if the foam particles are already present during the filling of the tool 10 Under pressure, so to be welded areas of the foam particles 12 be pressed accordingly. Furthermore, a pressure loading of the foam particles 12 be advantageously used, such a pressure loading also the welding of the foam particles 12 supported each other.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist es möglich, die Schaumpartikel 12 in wenigstens einer Folie zu verpacken beziehungsweise anzuordnen. Die von der Folie umgebenen Schaumpartikel 12 sind beispielsweise dann in einem Aufnahmeraum der Folie angeordnet. Die Folie wird beispielsweise in einer Form, insbesondere der Kavität 18, angeordnet. Die Folie beziehungsweise der Aufnahmeraum wird dann evakuiert, vorzugsweise unter ein Vakuum versetzt, so dass dadurch ein handhabbarer Vorformling gebildet wird, welcher zumindest nahezu die endgültige Kontur, insbesondere Außenkontur, des herzustellenden Bauteils bereits aufweist. Durch die Form, in welcher die Folie mit den Schaumpartikeln 12 angeordnet ist, wird der Folie und somit den Schaumpartikeln 12 eine erwünschte Form aufgeprägt, da sich die Folie und die Schaumpartikel 12 beispielsweise an die Form anlegen.In a further advantageous embodiment, it is possible, the foam particles 12 to pack or arrange in at least one film. The foam particles surrounded by the film 12 For example, they are then arranged in a receiving space of the film. The film is, for example, in a mold, in particular the cavity 18 arranged. The film or the receiving space is then evacuated, preferably under a vacuum, so that thereby a handleable preform is formed, which has at least almost the final contour, in particular outer contour of the component to be produced already. By the form in which the foil with the foam particles 12 is arranged, the film and thus the foam particles 12 imprinted a desired shape, as the film and the foam particles 12 For example, create the shape.

Der Vorformling kann schließlich in das elektromagnetische Wechselfeld verbracht werden, wodurch die Schaumpartikel 12 – wie geschildert – thermisch miteinander verbunden werden. Die formstabile Folie verhindert dabei zusammen mit dem Vakuum eine unerwünschte vorzeitige Änderung der Geometrie des Vorformlings. Mit anderen Worten dienen das Vakuum und die Folie zum Formerhalt des Vorformlings.The preform can finally be brought into the electromagnetic alternating field, whereby the foam particles 12 - As described - thermally connected to each other. The dimensionally stable film prevents together with the vacuum an undesirable premature change in the geometry of the preform. In other words, the vacuum and the foil serve to retain the shape of the preform.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10009665 C1 [0002] DE 10009665 C1 [0002]
  • EP 0588321 A1 [0003] EP 0588321 A1 [0003]

Claims (6)

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus aus einem Kunststoff gebildeten Schaumpartikeln (12), bei welchem die Schaumpartikel (12) in eine Form (18) eingebracht und thermisch miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumpartikel (12) mittels induktiver Erwärmung thermisch miteinander verbunden werden.Method for producing a component from foam particles formed from a plastic ( 12 ), in which the foam particles ( 12 ) into a form ( 18 ) and thermally bonded together, characterized in that the foam particles ( 12 ) are thermally connected to each other by means of inductive heating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumpartikel (12) jeweils mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Material versehen sind, welches mittels der induktiven Erwärmung erwärmt wird.Process according to claim 1, characterized in that the foam particles ( 12 ) are each provided with at least one electrically conductive material which is heated by means of inductive heating. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als das elektrisch leitfähige Material Kohlenstoff, insbesondere Ruß oder Karbon oder Nanotubes, oder ein metallisches Material verwendet wird.A method according to claim 2, characterized in that as the electrically conductive material carbon, in particular carbon black or carbon or nanotubes, or a metallic material is used. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als das metallische Material metallische granulare Materie verwendet wird.A method according to claim 3, characterized in that metallic granular matter is used as the metallic material. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als das metallische Material ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium, verwendet wird.Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that a light metal, in particular aluminum, is used as the metallic material. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Material zumindest teilweise im Kunststoff eingebettet ist und/oder als Beschichtung, insbesondere als außenumfangsseitige Beschichtung, der Schaumpartikel (12) vorgesehen wird.Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the metallic material is at least partially embedded in the plastic and / or as a coating, in particular as an outer peripheral side coating, the foam particles ( 12 ) is provided.
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