DE1652395C3 - Verfahren und Einrichtung zum kontinuierlichen Emaillackieren von Draht - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum kontinuierlichen Emaillackieren von Draht

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Emaillackieren von Draht, der kontinuierlich axial bewegt wird und dabei zunächst mit gelöstem Emaillack überzogen und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels aus dem Lack auf die Polymerisationstemperatur erwärmt wird, und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer den Draht kontinuierlich axial bewegenden Fördervorrichtung, längs der hintereinander eine Auftragvorrichtung, die gelösten Emaillack aufweist und den Draht mit gelöstem Emaillack überzieht, und ein Ofen angeordnet
Ein Verfahren und eine Einrichtung dieser Art ist in der US-PS 3183604 beschrieben. Hierbei wird der Emaillack zunächst auf den kalten Draht aufgetragen. Dann wird der Draht mit dem aufgebrachten Emaillack zunächst bis unier die Aushärtetemperatur des Emaillacks von außen erwärmt, um das Lösungsmittel durch Wärme aus dem Lack zu entfernen, bevor die Härtung des Lacks erfolgt ist oder sich eine ghärtete Oberflächenschicht auf dem Lack gebildet hat, die ein weiteres Austreten bzw. Verdampfen des restlichen Lösungsmittels behindern würde. Da in jedem Falle eine Erwärmung des l^icks zwecks Härtung erfolgen muß, würde das noen nicht entfernte Lösungsmittel in dieser Verfahrensstufe die Oberfläche des Lacks aufreißen.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird dort durch kombinierte Verwendung von Strömungs- und Strahlungsheizung unmittelbar nach dem Auftragen des Emaillacks und durch Regelung der Heiztemperatur der Temperaturgradient in der Lackschicht so gesteuert, daß die Diffusion des Lösungsmittels zur Ober fläche sowie seine Verdampfung weitgehend unbehindert ist. Wegen der Zuführung der Verdampfungswärme für das Lösungsmittel von außen her darf jedoch nur eine verhältnismäßig langsame, allmähliche Erwärmung zur Lösungsmittelverdampfung erfolgen, um zu vermeiden, daß der Lack vor der vollständigen Ver dampfung des Lösungsmittels aushärtet und dann mit Sicherheit Haarrisse bei der Verdampfung des restlichen Lösungsmittels bei der Aushärtung auftreten. Bei einer langsamen Erwärmung dauert die Verdampfung des Lösungsmittels zwangläufig länger als bei schneller Erwärmung. Dementsprechend liegt auch die Lackiergeschwindigkeit nur bei etwa 30 m pro Minute.
Es ist ferner bekannt (DL-PS 37 596), zum Ummanteln eines Drahtes diesen zu erhitzen und dann durch eine flüssige, pastenförmige oder pulverförmige Kunststoffmasse in einer Auftragvorrichtung zu ziehen und anschließend unter Erwärmung auszugelieren. Das Erhitzen des Drahtes vor der Auftragvorrichtung hat den Zweck, den Draht auf die dem Kunststoff entsprechende Hafttemperatur zu bringen. Ein Lösungsmittel ist in der Kunststoffmasse nicht enthalten.
Weiter ist eme horizontale Beschichtungs- und Trok kenvorrichtung für Drähte bekannt (DTPS 633 804) bei der die Drähte wiederholt durch die Vorrichtung geleitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Einrichtung der eingangs erwähnter Art anzugeben, bei dem bzw. der Draht bei höherei Durchlaufgeschwindigkeit als bisher emaillackiert unc dennoch die Bildung von Rissen im Lack beim Aushär ten weitgehend vermieden wird.
Nach dtr Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst daß der gelöste Emaillack erst auf dem Draht aufgetra gen wird, nachdem der Draht auf eine Temperatur er hitzt worden ist, die zwischen der Temperatur des auf
zutragenden Emaillacks und der Polymerisationstemperatur des EroailJacks liegt, daß der Draht durch eine Umgebung geleitet wird, die eine geringere Temperatur a!s der Draht'hat, und daß dann die Erwärmung des Drahtes auf die Polymerisationstemperatur erfolgt s
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Emaillack wesentlich schneller erwärmt werden kann. Wegen der Wärmeübertragung aus dem Drahtmneren nach außen in den Lack besteht selbst bei rascher Erwärmung auf eine Temperatur, die nahe bei der Aushärtungstemperatur liegen würde, nicht die Gefahr einer Rißbildung, weil dann der Vorgang der Verfestigung des Lacks gleichzeitig mit der Verdampfung des Lösungsmittels TOn innen nach außen erfolgen würde. Entsprechend der höheren Erwärmungsgesch windigkeit verdampft das Lösungsmittel schneller, so daß letztlich eine entsprechend höhere Lackierungsgeschwindigkeit erzielt wird.
So ist es möglich, daß die anfängliche Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 120° und 1500C erfolgt, der Emaillack mit einer Tempera»ur von 50° C aufgetragen und die Polymerisation bei einer Temperatur von 5000C erfolgt Diese hohen Temperaturunterschiede gewährleisten eine besonders schnelle Erwärmung und Lösungsmittelverdampfung, so daß die Drahtgeschwindigkeit zwischen 700 und 900 m pro Minute erfolgen kann.
Ferner kann nach der Verdampfung des Lösungsmit tels eine Emaillackmenge verbleiben, die etwa 60% der ursprünglichen Menge von Emaillack und Lösungsmii tel beträgt. Dieser verhältnismäßig hohe Trockensubstanzgehalt des gelösten F.mailllacks trägt ebenfalls zur Beschleunigung der Verdampfung des Lösungsmittels bei.
Die Einnchmng zur Durchführung des Verfahrens ist nach der Erfindung derart ausgebildet, daß der Draht eine den Draht erwärmende Heizvorrichtung passiert, bevor er einen geschlossenen Behälter der Auftragvor richtung mit dem gelösten Emaillack durchläuft, und daß der Ofen einen solchen Abstand von der Auftragvorrichtung hat daß wenigstens der größte Teil des Lö sunpsmittels aus dem auf den Draht aufgetragenen Ei. illack durch-eine vom Draht nach außen erfolgen de Wärmeströmung verdampft, bevor der Draht in den Ofen gelangt und dort der Emaillack auf dem Draht polymerisiert
Diese Einrichtung weist ebenfalls die erwähnten Vorteile auf. Darüber hinaus stellt der geschlossene Behälter sicher, daß das Lösungsmittel in dem Behälter bei Einführung des erwärmten Drahtes nicht zu rasch verdampft. Dies wird durch die Anreicherung des geschlossenen Behälterinnenraums mit Lösungsmittel dampf bewirkt Gleichzeitig wird dem Draht in der Auftragvorrichtung weniger Verdampfungswärme entzogen, so daß er mit höherer Temperatur aus dem Behalter austritt aL hei offenem Behälter.
Vorzugsweise is. dafür gesorgt, daß die Fördervorrichtung den Draht nachdem er einmal durch die Heizvorrichtung, die Auftragvorrichtung und den Ofen gelaufen ist, wiederholt im Zyklus durch die Auftragvorrichtung und den Ofen führt. Auf diese Weise kann letztlich eine verhältnismäßig dicke Emaillackschicht mit hoher Geschwindigkeit aufgebracht werden, ohne daß die Gefahr der Bildung von Rissen in der Lackschicht besteht
Die Heizvorrichtung kann einen Teil des Ofens bilden. Durch diese Anordnung werden Wärmeverluste in der Heizvorrichtung weitgehend vermieden.
Schließlich ist es zweckmäßig, wenn sich der Ofen in Horizontalrichtung erstreckt und die Fördervorrichtung den Draht horizontal durch den Ofen leitet
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert Es zeigt
F i g. 1 in einer schematischen schaubildlichen Ansicht eine Anlage zum E.naillackieren gemäß einem bekannten Verfahren,
F i g. 2 im Schnitt wie sich der Draht in dem Ofen während des Emaillackierens bei diesem Verfahren verhält
F i g. 3 in gleicher Darstellung wie F i g. 1 eine Anlage zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
F i g. 4 eine geschnittene Teilansicht des Ofens der AsSage.
F i g. 5 in gleicher Darstellung wie F i g. 2 das Verhalten des Drahtes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den außerhalb des Ofens liegenden Abschnitten,
F j g. 6 in gleicher Darstellung wie Fi g. 3 eine Teilansicht einer Ausführungsabwandlung der in F i g. 3 dargestellten Anlage.
F i g. 7 schematisch andere Abschnitte der Anlage in F ig. 6.
Die nachstehend beschriebene Anwendung der Erfindung betrifft das fortlaufende hmaillackieren von Kupferdrähten.
Zur Festlegung der Begriffe sei zunächst an das am häufigsten benutzte Verfahren erinnert.
Bei diesem Verfahren durchläuft der Draht 1 (1 1 g. 1) auf einem kontinuierlichen Weg mit mehreren Behandlungsstrecken nacheinander die im allgemeinen frei offenen Düsen 2 einer Auftragvorrichtung, wobei die verschiedenen Behandlungsstrecken durch den Durchgang dunh einen Ofen 4 in der einen und hierauf in der anderen Richtung getrennt sind.
Die Zufuhr des Drahtes erfolgt bei A und die Abfuhr bei B, nachdem er über wenigstens zwei Walzen oder Winden 5, 6 (welche Nuten für den Durchgang der Drahtabschnitle aufweisen können) gelaufen ist Der an den Fingang der Auftragvorrichtung 3 kommende zu bestreichende Draht ist kalt, da verhindert werden muß, daß sich die Auftragvorrichtung erwärmt, was die Verdampfung des Lösungsmittelbades bewirken würde. Bei seiner Zufuhr bei A durchläuft daher der Draht, gegebenenfalls nach einem Ausglühen bei 7, ein Kühlbad 8. Ebenso wird nach einem ersten Durchgang durch den Ofen die Ausbildung so getroffen, daß durch Kühlung des Drahtes zwischen dem Ofen und der Auftragvorrichtung die Temperatur am Eingang der zwei ten Düse 2 mäßig bleibt. Dies erfordert insbesondere, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes ziemlich klein bleibt.
Diese Geschwindigkeitsbegrenzung ist ein erster Nachteil.
Fin anderer Nachteil besteht darin daß, da die Kühlung des Drahtes an allen außerhalb des Ofens liegenden Abschnitten erfolgen muß, die Verdampfung des Lösungsmittels der Email'ackschicht, welche bei jedem Durchgang durch die Auftragvorrichtung auf den Dr^ht aufgebracht wird, einzig und allein durch eine Wärmezufuhr erfolgt, welche von dem Äußeren nach dem Inneren des Drahtes vor sich geht, wie dies durch die Pfeile der F i g. 2 dargestellt ist.
Der Wärmeaustausch innerhalb der Emaille bei 9 (F i g. 2) erfolgt also in der Richtung von dem Umfang auf die Mitte. Da nun der Durchgang durch den Ofen gleichzeitig die Verdampfung des Lösungsmittels und die Polymerisierung des Emaillacks bewirken soll, und
da die Umfangsschicht die Neigung zeigt, vor der vollständigen Abfuhr des Lösungsmittels zu polymerisieren, erzeugt dieses Verfahren, wenn das Lösungsmittel nicht Vollständig abgeführt ist, einen schnell alternden Emaillack, welcher also mit der Zeit ihre dielektrischen Eigenschaften verliert, wobei der Emaillack außerdem Risse (Mikrqrisse) aufweist, welche durch die Lösungsmitteldämpfe erzeugt werden, welche für ihren Austritt eine bereits polymerisierte Schicht durchbrechen.
Um diesen letzteren Nachteil zu vermeiden, gibt es keine andere Möglichkeit, als bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur zu polymerisieren und somit die Emaillackiergeschwindigkeit zu verringern, oder auf Kosten erheblicher Komplikationen und eines großen Platzbedarfs einen Ofen zu benutzen, welcher eine Zone niedriger Temperatur zur Verdampfung und eine Zone hoher Temperatur zur Polymerisierung enthält.
Dieses Mittel, welches bei Vertikalöfen benutzt werden kann, ist bei Horizontalöfen wegen ihrer Länge und des zu großen Durchgangs des Leiters schwer anwendbar.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß der Draht außerhalb des Ofens warm gehalten wird, und daß die Verdampfung des Lösungsmittels insbesondere zum größten Teil auf dem außerhalb des Ofens verlaufenden Wege stattfinden kann.
Die Aufgabe des Ofens kann so einerseits auf die Polymerisierung beschränkt werden, da die Wärme auf einen Emaillack wirkt dessen Lösungsmittel bereits verdampft ist wodurch Risse vermieden werden, und andererseits kann mit höheren Geschwindigkeiten gearbeitet werden, da nicht mehr für die Kühlung vor der Ankunft an den Düsen 2 gesorgt werden muß.
Es wird dann zweckmäßig eine geschlossene Auftragvorrichtung der in der obigen Patentanmeldung beschriebenen Art benutzt in welcher sich das Bad in einem geschlossenen Behälter befindet welcher mit dem Außenraum nur durch die Düsen 2' oder die zu diesen führenden Löcher in Verbindung steht
Die Ausbildung kann z. B. so getroffen werden, daß. wenn die Polymerisiertemperatur des Ofens 4 größenordnungsmäßig 500° C beträgt die Drahtabschnitte außerhalb des Ofens auf Temperaturen in der Größenordnung von 120 bis 1500C gehalten werden, während sich die Auftragvorrichtung selbst z. B. auf einer Temperatur in der Größenordnung von 500C befindet. Die Translationsgeschwindigkeiten des Drahtes können (insbesondere für einen Draht von */ioo mm) Werte in der Größenordnung von 700 m oder sogar 900 m in der Minute erreichen, anstatt etwa 80 m bei den bekannten Verfahren. Diese Zahlen sind natürlich nur beispielshal ber angegeben and stellen keine Beschränkung dar.
F i g. 3 und 4 zeigen eine diesen Bedingungen entsprechende Anlage, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 for gleiche TeMe benutzt sind.
Die Kühlvorrichtung ist fortgefallen, and es kann sogar zweckmäßig zur Erwärmung des Eintrittsendes eine Vorwärmvorrichtung 10 vorgesehen werden. Diese Vorrichtung, welche durch einen insbesondere m dem Ofen vorgesehenen elektrischen Widerstand gebildet wird, kann auch zum Ausglühen des Metalls beitragen.
In F i g. 3 ist angenommen, daß der zum Zusammenwirken mit diesem Widerstand bestimmte Dran tab schnitt nach Belieben von diesem entfernt oder diesem genähert werden kann. r. B mit Hilfe von zwei von schwenkbaren Armen 13. 14 getragenen Rollen 11. 12.
Bei einer derartigen Anordnung erfolgt also eine Vorwärmung des Leiters vor dem ersten Bestreichen, und die so aufgespeicherten Kalorien werden für die Verdampfung des Lösungsmittels ausgenutzt Bei den an-S deren Auftragschichten sind die Bedingungen die gleichen, da ja die entsprechenden Drahtabschnitte warm an der Auftragvorrichtung 3 ankommen und auch warm aus ihr austreten. In allen Fällen können die Drahtabschnitte so an dem Ofen ankommen, daß die ίο Gesamtheit oder fast die Gesamtheit des Lösungsmittels bereits in dem Zwischenraum zwischen der Auftragvorrichtung und dem Ofen verdampft ist wie dies F i g. 5 zeigt, welche darstellt wie der Wärmeaustausch in den Drahtabschnitten außerhalb des Ofens erfolgt. Diese Abschnitte sind wärmer als die Umgebung, so daß der Wärmeaustausch nach außen zu erfolgt wodurch das Lösungsmittel frei verdampft wird.
Dies hat zur Folge, daß in dem Ofen die Polymerisierung richtig und ohne Rißbildung erfolgen kann, da ja das Lösungsmittel bereits verdampft ist
Selbstverständlich kann diese Verdampfung in freier Luft erfolgen, indem z. B. ein Abzug zum Auffangen der Dämpfe benutzt wird, oder irgendein Tunnel mit einer Absaugevorrichtung, welcher vor dem Polymerisierofen angeordnet und von diesem vollständig unabhän gig ist
In F i g. 6 ist eine Ausführungsabwandlung der oben beschriebenen und in F i g. 3 dargestellten Anlage gezeigt bei welcher ein mit einem Abfuhrkamin C' versehener Abzug //vorgesehen ist
Um die bei der Anordnung der F i g. 6 von dem Abzug aufgefangenen Dämpfe nicht unmittelbar in die Atmosphäre abzuführen, kann eine Anlage der in F i g. 7 dargestellten Art benutzt werden, welche die Rückgewinnung der Kalorien der Lösungsmitteldämpfe gestat tet indem sie diese einer katalytischen Verbrennung unterwirft und welche folgendermaßen ausgebildet ist. Sie enthält zunächst eine Absaugevorrichtung oder einen Ventilator 20. welcher über den Abzug H die Lösungsmitteldämpfe am Ausgang der Auftragvorrich- tung 3 ansaugt und sie durch einen Wärmeaustauscher 21 schickt in welchem sie vorgewärmt werden, und hierauf durch eine Leitung 22 zu einer Brennkammer 23, in welcher ihre Temperatur zunächst mit Hilfe von Heizeinrichtungen, z. B. Widerständen 24, erhöht wird, bevor sie über Vorrichtungen 25 zur katalytischen Verbrennung geleitet werdea
Die verbrannten Gase werden von einem Ventilator 26 abgesaugt und ein erster Teil (der größere) wird durch eine Leitung 27 dem Polyraerisierofen 4 zugeführt während der andere Tea durch eine Leitung 28 ins Freie abgeführt wird, nachdem er zar Vorwärmung der Lösungsmitteldampfe in dem Asher 21 gedient hat Der dem Poiymerisierofen zugeführte Teil SS der verbrannten Gase folgt innerhalb des Ofens dem durch Pfeile angegebenen Weg (wie man sieht, arbeitel der Ofen mit Strahlung und Konvektion) and kehrt durch eine Leitung 29 nach Mischung mit den von dem Austauscher 21 kommenden Losongsmitteldämpfen zi te der Brennkammer 23 zurück.
Durch Veränderungen der Drehzahl der Ventilato ren und durch Betätigung von Regefldappen 30, 31 one 32. welche vor dem Ventilator 20 l»w. hinter dem Ven tHator 26 an den Leitungen 27 and 28 angeordnet sind kann man eine beliebige Regehing des Drucks, des Un terdrucks und der Strömungsmenge vornehmea
Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß nui verbrannte Gase in den Polymerisierofen nach WSrme
austausch eintreten oder ins Freie abgeführt werden, so daß also die Kalorien dieser verbrannten Gase zurückgewonnen •Werden können.
Wie man sieht, bleibt bei jeder Ausführungsform die gesamte Ofenlänge für die Polymerisierung verfügbar. Ferner ist es dann möglich, die Temperatur des Ofens so weit zu steigern, wie dies die Ausführung desselben zuläßt. Die Emaillackiergeschwindigkeit wird dann dieser Temperatur so angepaßt, daß schließlich der Emaillack die ideale Polymerisiertemperatur erreicht. Der Abstand zwischen der Auftragvorrichtung und dem Ofen wird so groß gemacht, daß die Verdampfung vor dem Eintreten des Drahtes in den Heizofen erfolgen kann. Die Erfahrung zeigt übrigens, daß dieser Abstand klein bleibt.
Es ist noch zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung eines Emaillackes mit einem hohen Gehalt an Trockensubstanz ermöglicht, wodurch die zu verdampfende Lösungsmittelmenge und gleichzeitig die zwischen der Auftragvorrichtung und dem Polymerisierofen vorzusehende Entfernung entsprechend verrringert werden. Man kann z. B. einen Gehalt an Trockensubstanz in der Größenordnung von 60% erreichen.
Die Erfindung verschafft also zahlreiche Vorteile, insbesondere folgende:
— Möglichkeit einer größeren Vorschubgeschwindigkeil der Drähte,
— Fortfall der Mikrorisse infolge des Fortfalls der Verdampfungs- und Polymerisiererscheinungen und jedenfalls Erzielung einer Verbesserung der Qualität des Fertigprodukts,
— Möglichkeit der Benutzung eines Emaillacks mit einem hohen Gehalt an Trockensubstanz.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 509638/288

Claims (8)

  1. Patentansprüche:
    16
    J. Verfahren zum kontinuierlichen Emaillackieren von Draht, der kontinuierlich axial bewegt wird und S dabei zunächst mit gelöstem Eroaülack überzogen und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels aus dem Lack auf die Polymerisationstemperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Emaillack erst auf dem Draht aufgetragen wird, nachdem der Draht auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die zwischen der Temperatur des aufzutragenden Emaillacks und der Polymerisationstemperatur des Emaillacks liegt, daß der Draht durd* eine Umgebung geleitet wird, die eine geringere Temperatur als der Draht hat, und daß dann die Erwärmung des Drahtes auf die Polymerisationstemperatur erfolgt
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 120° und 150°C erfolgt, der Emaillack mit einer Temperatur von 50° C aufgetragen und die Polymerisation bei einer Temperatur von 500° C erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgeschwindigkeit zwischen 700 und 900 m/min liegt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verdampfung des Losungsmittels eine Emaillackmenge verbleibt, die etwa gleich 60% der ursprünglichen Menge von Emaillack und Lösungsmittel ist
  5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4, mit einer den Draht kontinuierlich axial bewegenden Fördervorrichtung, längs der hintereinander eine Auftragvorrichtung, die gelösten Emaillack aufweist und den Draht mit getöstem Emaillack überzieht und ein Ofen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (1) eine den Draht erwärmende Heizvorrichtung (10) passiert, bevor er einen geschlossenen Behälter der Auftragvorrichtung (3) mit dem gelösten Emaillack durchläuft, und daß der Ofen (4) einen solchen Abstand von der Auftragvorrichtung (3) hat, daß wenigstens der größte Teil des Lösungsmittels aus dem auf den Draht (1) aufgetragenen Emaillack durch eine vom Draht (1) nach außen erfolgende Wärmeströmung verdampft, bevor der Draht in den Ofen (4) gelangt und dort der Emaillack auf dem Draht polymerisiert.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (5.6) den Draht (I), nachdem er einmal durch die Heizvorrichtung flO» die Auftragvorrichtung (3) und den Ofen (4) gelaufen ist, wiederholt im Zyklus durch die Auftragvorrichtung (3) und den Ofen (4) führt.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (10) einen Teil des Ofens (4) bildet.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ofen (4) in Horizontalrichtung erstreckt und daß die Fördervorrichtung (5, 6) den Draht (I) horizontal durch den Ofen (4) leitet.
    65
    395
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