DE2258075A1 - Flexographisches druckverfahren, sowie verfahren zur herstellung einer flexographischen druckform - Google Patents

Description

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Xerox Corporation

Xerox Square

Rochester, New York 14603, UiSiL

Plexographisches Druckverfahren, sowie Verfahren zur Herstellung einer flexographisehen Druckform

Die Erfindung "betrifft ein flexographisehes Druckverfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung einer flexographisehen Druckform· Die Flexographic ist ein Verfahren mit Drucker«-· presse, das mit flexiblen Grummiplatten und rasch trocknenden flüssigen Druckfarben arbeitet. Die flexographisehe Druckplatte ist eine Relief-Druckplatte, die im allgemeinen aus natürlichem oder synthetischem Gummi in Matten geformt wird, die von einem Originalrelief, Drucklettern und Photogravüren abgenommen sind, Die Gummiplatten unterscheiden sich von anderen Bildträgern durch ihre Elastizität, Das flexographisehe Druckelement nützt s*owohl die Elastizität als auch das Relief der Bild flächen zur Herstellung der gewünschten Erzeugnisse aus, Wie derzeit üblich, werden die flexographischen Druckformen primär in einem Form- oder Gravierprozeß angefertigt, durch den das gewünschte Relief erzeugt wird. Diese be«

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schränkten Herstellungsmöglichkeiten und das Erfordernis eines ausgeprägten Reliefs engen eine Anwendung der Flexographie in unerwünschter Weise ein. Außerdem ist die Herstellung der Druckform mit Kosten und Zeitaufwand verbunden·

Die Erfindung will ein Drucksystem vorsehen, das die erwähnten Mängel beseitigt und unerwünschte Beschränkungen des Verfahrens aufhebt β Dabei sollen in dem neuen Druckaystem die Prinzipien des Tiefdruckes und der Flexographic in einem einzigen Prozeß vereinigt werden. Die Erfindung will ferner ein Druckelement schaffen, das ein nahezu planographisches elastisches Bild aufweist. Das flexographische Kopierverfahren soll das elektrostatische Prinzip ausnützen können₀ Druckfarbe wird dabei auf das Druckelement von einem Gravur-Farbspender aufgebrachte

Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung ein Druckelement vor, das ein elastisches Bild, fixiert auf der harten, glatten Oberfläche einer Unterlage, aufweist. Auf die Druckfläche wird Druckfarbe von einem Gravur-Farbspender aufgebracht, der noch genauer beschrieben wird, und'zwar in der Weise, daß die elastischen Bildflächen mit der Druckfarbe des Gravur-Farbspenders Kontakt haben, während die Hintergrundflächen von der Druckfarbe frei bleiben. Von dem selektiv eingefärbten Druckelement kann dann ein Bildabdruck auf eine Schar von bildempfangenden Unterlagen übertragen werden. Das hierin beschriebene Drucksystem benötigt weder eine Steuerung der chemischen Verhältnisse an der Oberfläche noch ein hohes Relief der Drucklettern, um das gewünschte Resultat zu liefern» Die Verwendung eines Gravur-Farbspenders liefert eine rationelle Methode, um Druckfarbe in einer konstanten, zuverlässigen Dicke der Druckfarbschicht auf dem Druckelement anzubringen und macht somit komplizierte Farbwerke überflüssige Die Näpfe des Gravur-Farbspenders schaffen ein eingebautes Dosiersy3tern, dae für jeden Druck die gleiche Druckfarbenmenge liefert. Außerdem wird durch die Verwendung des erfindungs-

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gemäßen elastischen Bildes zusammen mit einem Gravur-Farbspender eine Entwicklung des Bildes bei niedrigem Andruck und mit vernachlässigbaren Anforderungen an das Relief mögliche

Wie man festgestellt hat, kann als flexogiaphische- Druckplatte ein flexographisches Druckelement mit einem ein flaches Relief bildenden, elastischen Bild auf einer unnachgiebigen, harten Unterlage verwendet werden, wenn das Bild unter Verwendung eines herkömmlichen GraVur-Farbspenders mit erhabenen und eingesenkten Flächen entwickelt wird. In der Anwendung hält sich die als Entwickler dienende flüssige Druckfarbe als Folge der Bearbeitung mit einem flexiblen Abstreichmesser in dem Spender unter der Oberfläche·der erhabenen Flächen auf. Dieses Verhalten wird ausgenutzt, um die Druckfarbe von den Hintergrundbereichen der Druckfläche fernzuhalten, zugleich aber das elastische Bild in die eingesenkten Flächen eintauchen zu lassen, damit es die Druckfarbe aufnimmtο Die Kombinationswirkung besteht in der Möglichkeit, eine flexographische Druckform mit einem Bild aus einem extrem flachen, wenn nicht vernachlässigbaren Relief verwenden zu können₀

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen» Darin.zeigen:

Figpi eine schematische Schnittansicht eines Spenders, wie er in Verbindung mit der Erfindung verwendet wird;

Figo2 eine vergrößerte, gebrochene Schnittansicht des Spenders beim Aufbringen von Entwickler auf eine elastische Bildträgerflächej

Figo3 und 4 schematische Ansichten des erfindungsgemäßen Übertragungsschrittesj

Figo5 eine Schnittansicht einer kontinuierlichen Druckvorrichtung, die das oben beschriebene flexographische Drucksystem enthält©

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In Pigo1 ist ein Spender 10 für den Entwickler bzw» die Druckfarbe gezeigt, der eine Unterlage 11 aufweist, auf deren Oberfläche ein erhabenes Muster 12 angebracht ist, das beispielsweise aus mehreren feinen erhabenen linien, Punkten oder anderen erhabenen Stellen besteht₀ Dieser Spender zeichnet sich dadurch aus, daß er nach dem Abstreifen Entwickler in den Einsenkungen oder vertieften Stellen festhält, die zwischen den erhabenen Stellen 12 gebildet sind, während das Abstreichmesser den Entwickler von den Oberflächen 12a der Erhebungen 12 abstreift* Als Unterlage 11 kann irgend ein passendes Material verwendet werden, beispielsweise Aluminium, Zink, Kupfer,.Glas Uodgl» Das Muster der Erhebungen 12 auf der Unterlage 11 ist im allgemeinen fein gegliedert und hat zweckmäßigerweise eine regelmäßige oder wenigstens praktisch gleichmäßige Konfiguration, die genügt, um den Entwickler von der Oberfläche des Bildempfänger-Blattes oder sonstigen Übertragungselementes in den Hintergrundbereichen fernzuhalten«

Das fein gegliederte erhabene Muster 12 kann auf irgendeine passende Weise auf der Unterlage 11 angebracht oder geformt werdene Beispielsweise kann ein Photowiderstands- oder Halbleiterüberzug verwendet werden, um auf der Oberfläche der Unterlage mittels üblicher photographisoher Techniken ein Muster vorzusehen, das aus einer Vielzahl von Halbtonpunkten oder aus feinen Strichen bestellte Im allgemeinen ist ein Muster aus Punkten vorzuziehen, so daß die vertieften Flächen oder Täler ein ununterbrochenes Netz darstellen Das Muster wird Yorzugsweise durch elektrophotographische Mittel erzeugt. Beispielsweise kann eine übliche xerographische Platte aufgeladen und mit Licht belichtet werden, das durch ein Halbtonraster projiziert wird, und das entstehende elektrostatische Bild kann in herkömmlicher Weise mit einem Kunststofftoner zu einem Halbtonpunktmuster entwickelt werden. Dieses Muster wird dann auf die Oberfläche einer Unterlage übertragen, etwa auf einen Zinkträger, und dort durch Schmelzen zu einem

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bleibenden Muster erhabener Punkte fixierte Das Punktmuster muß ziemlich fein sein, es sollte wenigstens ein 60 Strich-Raster und vorzugsweise ein Raster zwischen 100 und etwa 300 Strich (sixty line screen; 10Ö and 300 line screen) haben» Die Höhe des erhabenen Musters kann zwischen etwa 5 und 100 Mikron betragen, wobei die günstigste Höhe bei etwa 50 Mikron liegt, wenn man den gewünschten optimalen Effekt bei einem möglichst flachen Relief erreichen willo

In ]?igo2 ist eine vergrößerte Ansicht gezeigt, die den Effekt bei Verwendung eines Gravur-Farbspenders, wie oben beschrieben, erkennen läßt. Ein Bildträger 20, der eine unnachgiebige Unterlage 21 und ein elastisches Bild 22 aufweist, wird mit der Abgabefläche des Spenders 10 in Kontakt gebracht. Der Spender wird für den Gebrauch vorbereitet, indem flexographische Druckfarbe in solcher Menge aufgebracht wird, daß diese die Einsenkungen zwischen den erhabenen Teilen des Punktoder Strichmusters ausfüllt, Nach, dem Auftragen der flexographischen Druckfarbe auf die Gravurfläohe des Spenders wird die Farbe von der Oberfläche der erhabenen Bereiche mit Hilfe eines flexiblen Wischblattes, beispielsweise aus Teflon, oder eines Gummiquetschers entfernt. Dabei bleibt Druckfarbe in solcher Menge zurück, daß sie gerade die Einsenkungen bis knapp unter die Oberfläche der Erhebungen 12 ausfüllte Somit ist sichergestellt, daß die Druckfarbe oder der Entwickler nicht den Hintergrund des Bildträgers 20 verschmutzt, der mit den Erhebungen des Spenders 10 in Kontakt gebracht wirdo Wenn also die glatte, harte Oberfläche des Bildträgers auf den Spender aufgepreßt wird, kommt seine Hintergrundfläche nur mit den farbfreien Erhebungen des Musters in Kontakt und nicht mit der Entwicklerflüssigkeit₀

Zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man jede passende flexographische Druckfarbe-verwenden, die man bei«

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spielsweise aua "The Printing Industry" von Viktor Strauss, Seite 611 entnehmen kann· Flexographic ehe Druokfarben. sind weniger deckend und farbkräftig ala nichtverdampfende Druckfarbeno Sie können auf Papier, Metallfolien und Kunststoffmaterialien verwendet werden. Flexographische Druckfarben lassen eich einteilen in: 1. Druckfarben auf Alkohol- und Waaserbasis, sowohl transparent als auch opakj 2. Transparente und opake Druckfarben auf der Grundlage von speziellen LÖsungsmit-. teln, zu denen verschiedene Alkohole und auch Benzine gehören; 3. Verschiedene Mischungen von zur gleichen lcsungsmittelklasse gehörenden transparenten und opaken Druckfarben, die halbpigmentierte Druckfarben auf Alkoholbasis oder Wasserbaaia und auf der Basis spezieller Lösungsmittel ergeben· Die Alkohol-Druckfarben können beispielsweise als Filmbildner Schellak, in Alkohol lösliche Kopale und Damare, sowie Maleinsäure- und andere Kunststoffe enthalten. Auch nichttrocknendβ Druckfarben auf ölbasis haben sich als bräuchbar erwieaen und bieten den Vorteil, daß die gefärbten Flächen bei kurzen Absehalirpausen nicht gereinigt werden müssen. Sie sind außerdem weniger anfällig für Viskositätsänderungen über längere Arbeitsabläufe. Wie aus Fig.2 ersichtlich, taucht bei dem intimen Kontakt des Bildträgers oder flexographischen Elementes 20 mit dem Spender 10 das elastische Bild 22 in die Einsenkungen des Gravur-Farbspenders hinein und wird von der darin enthaltenen Druckfarbe benetzt. Obwohl die bildfreien Bereiche in engen Kontakt mit den Oberflächen 12a der Erhebungen gebracht werden, kommt keine Druckfarbe mit den Hintergrundbereichen in Berührung; auf solche Weise entfällt die Verunreinigung und Schattierung des Hintergrunds, die man bisher dadurch zu vermeiden suchte, daß man Bilder mit sehr hohem Belief verwendete, um jeden Kontakt des Grundes der Druckplatte mit dem Farbspender auszuschließen. Durch die neue Kombination gemäß der Erfindung ist ein solches Vorgehen nicht mehr nötig. Der Entwickler erreicht alao die Druckplatte nur in den Bildbe- · reichen. Zur Bild entwicklung wird die Oberfläche dea Spenders

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entweder gleichzeitig oder allmählich fortschreitend mit der das elastische Bild tragenden Platte in Kontakt gebracht, wobei der Entwickler auf die Bildbereiche konform mit dem elastischen Bild übergeht. Y/enn es sich um kammartige Erhebungen handelt und die Kämme des Spenders sich in der gleichen Richtung erstrecken,-hat es sich als günstig erwiesen, den Spender, d.i. das Teil mit den kammartigen Erhebungen, relativ zu der zu entwickelnden Oberfläche beim Entwicklungsvorgang in mindestens zwei Richtungen zu bewegen., Dies mag zwei Durchgänge für eine vollständige Entwicklungsphase in dem Prozeß notwendig machen. Pur die meisten Zwecke liefert jedoch ein einziger Entwieklungsschritt bereits eine ausreichende BiIdqualitäto

Pig.3 und 4 zeigen die Übertragung eines Bilddruckes von der eingefärbten flexographischen Druckform 40 auf ein Papierblatt 45· Ein Andruckelement in der Porm einer Rolle 46 wird über die Oberfläche des Bildempfängerblattes geführt und drückt das Blatt sowohl in den Hintergrund- wie auch in den Bildbereichen des flexographischen Elementes 40 fest an· Es kommen also alle Plächen mit dem Papier in Berührung; aber nur die elastische Oberfläche trägt eine Druckfarbe„ Wo also das Blatt 45 mit den Hintergrundbereichen der Unterlage 41 in Kontakt kommt, findet keine Verunreinigung des Blattes statt und nur die auf der Oberfläche des elastischen Bildes 42 vorhandene Druckfarbe kommt mit der Oberfläche des Bildempfängerblattes 45 in Berührung. Da die Höhe des flexiblen Bildes praktisch zu vernachlässigen ist und das Bildmaterial von geringer Härte sein kann, ist nur ein äußerst geringer Druck notwendig, um einen Abdruck von der flexographischen Druckform auf das Bildempfängerblatt zu übertragen, und der aufgewendete Druck ist ungeachtet der Größe der Bildflächen sehr gleichmäßigo - „

Pig.4 stellt die Trennung des Bildempfängerblattes 45 von der Druckform 40 dar zur Veranschaulichung der Druckfähigkeit und

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der Endergebnisse der Erfindung« Auf der Oberfläche des BiIdempfängerblattes 45 ist ein Abdruck 42a zu sehen_o

In Pig«5 ist ein kontinuierlich arbeitender Drucker gezeigt, der die lehre der Erfindung anwendet. Eine flexographische Druckform 21 ist auf der Oberfläche de3 Druckzylinders 22 befestigt. Der Druckzylinder dreht sich in Pfeilrichtung. Eine Entwicklungsstation, die insgesamt mit 25 bezeichnet ist, weist einen Farbkasten 26 auf, in dem die flexographische Druckfarbe 27 enthalten ist. Eine Farbauftragwalze 28 überträgt die Druckfarbe vom Farbkasten 26 auf die Oberfläche eines Spenders, wie er in Fig.1 beschrieben und in Figo5 bei 29 dargestellt ist. Eine Rakel 30 oder ein sonstiger Abstreifer ist so angebracht, daß er die in den Näpfen des Spenders abgesetzte Druckerfarbe einebnet, damit der gewünschte Effekt erzielt wird β Die in dem Spender 29 verbleibende Druckfarbe wird dann selektiv auf das elastische Bild 23 auf der Druckform 21 übertragen. In Drehrichtung nach der Entwicklungßstation ist als nächstes eine Ubertragungsstation vorgesehen. Das eingefärbte Bild wird mit einer Übertragungsbahn 31 in Berührung gebracht, die von einer Andruckwalze 32 gegen die Oberfläche der flöxographischen Druckform gepreßt wird. Die Biegsamkeit der gefärbten Bildbereiche liefert eine ausgezeichnete Anpassung an die Papierfläche, so daß trotz natürlicher Unregelmäßigkeiten der Papieroberfläche ein dichter, ununterbrochener Farbfilm auf das Papier übertragen wird. Die bildempfangende Bahn 31 wird von einer Rolle 33 angeliefert und auf eine Rolle 34 aufgewickelt.

Die flexographische Druckform gemäß der Erfindung kann in irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden, das ein elastisches Flachreliefbild auf einer praktisch unnachgiebigen harten Unterlage liefert. Zur Anfertigung des elastischen Bild elementes sind verschiedene Techniken brauchbar, wie etwa die Photodiüsoziation, die Photopolymerisation, die Ausnützung von Photowiderständen, elektrostatische Verfahren,

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die Anwendung der Silberhaloidchemie, Diazoprozesse, die Ver- ., Wendung von photochromatisöhen Materialien und der zugehörigen Techniken. Bei der Anwendung elektrophotographischer Prinzipien wird auf der Oberfläche eines' photoleitfähigen Elementes ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt, das mit. einer geeigneten Entwicklungstechnik entwickelt wird, wozu, man weiche, elastische Kunststofftoner verwendet. Nach der Übertragung des entwickelten Bildes in bildgemäßer Konfiguration auf eine geeignete Unterlage gemäß äer vorliegenden Erfindung entsteht so eine flexographische Druckform, die eine Bild oberfläche von minimaler Reliefhöhe hat. Das. photoleitfähige Element kann als die unnachgiebige Unterlage dienen und in diesem Pail kann der Übertragungsvorgang weggelassen werden· Der Kunststofftoner kann ein elastisches geformtes Material sein₀ In der Photodissoziationstechnik kann ein gummiartiges lichtempfindliches Material selektiv belichtet werden, wodurch eine Dissoziation des elastischen Materials in den belichteten Bereichen erfolgt. Materialien v/ie Polyacetaldehyd und senoibilisierte. Polybuta— diengummi werden in derartigen Systemen verwendet. Dabei lassen sich elastische Materialien durch Photopolymerisation oder Wärmeeinwirkung erfolgreich selektiv härten, etwa indem man sensibilisierten Polybutadien-G-ummi einer chemisch wirksamen Strahlung oder Wärme aussetzte Die belichteten Stellen werden vernetzt und die unbelichteten Stellen werden weggelöst, so daß ein elastisches Bild entsteht« Auch Photowiderstände haben sich für die Erzeugung eines v/eichen elastischen Bildes auf einer unnachgiebigen Unterlage als brauchbar erwiesen, wozu man etwa Polyvinylalkohol, gemischt mit Ammoniumdichromat verwenden kann₀

Das erfindungsgemäße elastische Bild hat ein Relief von wenigstens etwa 4 Mikron,* wobei die günstigsten-Arbeitsbedingungen in einem Bereich der Bildhöhe von dieser untersten Grenze bis hinauf zu etwa 50 Mikron liegen. Ein optimaler Arbeitsbereich liegt zwischen etwa 7 und 15 Mikron. Die erfindungs-

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gemäße Druckform funktioniert auch, wenn das Bildrelief grosser ist als die obere Grenze des optimalen Bereichs von 15 Mikron. Wenn man jedoch so verfährt, dann gibt man einen Vorzug der Erfindung auf, nämlich die Möglichkeit, eine flexographiijche Druckform mit einem elastischen Bild von vernachlässigbarem Relief verwenden zu können und dabei alle günstigen Eigenschaften des flexographischen Druckes ausnützen zu können. Um daher die gewünschten Resultate zu erzielen, muß die Bildhöhe auf wenigstens unter 50 Mikron, vorzugsweise auf weniger als 15 Mikron, beschränkt werden·

Die strukturelle Anordnung des Gerätes, wie es anhand der Fig.5 beschrieben wurde, soll sich nicht auf die dargestellte Konstruktion beschränken, sondern auch alle ähnlichen Konfigurationen umfassen, soweit <?ie die Anforderungen der Erfindung erfüllen. So kann beispielsweise mehr als eine Form eines Entwicklerspenders in Kombination mit der Druckvorrichtung verwendet werden. Auch können Modifikationen an dem beschriebenen System zur Verbesserung der Endergebnisse vorgenommen werden. Beispielsweise kann das Bild aus einem Material mit geringer Oberflächenenergie hergestellt werden, etwa aus Siloxan, Teflon, usw. und man kann eine zähe Druckerfarbe mit höherer Viskosität verwenden, so daß das elastische Material auch ohne Verwendung einer Rakel ο»dgl. frei von Druckerfarbe bleibt.

Weitere Abänderungen, die auf der Lehre der Erfindung basieren und für den Fachmann naheliegen, sollen im Rahmen der Erfindung eingeschlossen sein»

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Flexographische Druckform, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer harten, unnachgiebigen Unterlage ein elastisches Bild mit einem Relief von "bis zu etwa 50 Mkron Tiefe gebildet ist.

2. Flexo graphische Druckform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Bild aus einem elastischen Harzmaterial besteht.

3. Flexographische Druckform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Bild aus einem geschäumten Harzmaterial besteht.

4. Flexographische Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die harte, unnachgiebige Unterlage aus einer photoleitfähigen Platte besteht.

5. Flexographische Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch' gekennzeichnet , daß das elastische Bild eine Eelieftiefe zwischen etwa 4 und 50 Mkron hat.

6. Flexographische Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Relief eine ELefe zwischen etwa 4 und 15 Mikron hat.

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7. Verfahren zur Herstellung einer flexographisehen Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Oberfläche einer photoleitfähigen Platte ein latentes elektrostatisches Bild geformt wird, daß das latente Bild mit einem elastischen Tonergemisch entwickelt und das Tonerbild selektiv auf die Oberfläche einer harten, unnachgiebigen Unterlage übertragen und dort fixiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die photoleitfähige Platte als unnachgiebige Unterlage dient und somit der Übertragungsvorgang entfällt.

9. Verwendung einer flexographisehen Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Druckverfahren, bei dem die Druckform mit einem Gravur-Farbspender, in dem ein flüssiger Entwickler, etwa eine Druckfarbe, enthalten ist, in Kontakt gebracht wird, wobei der Entwickler selektiv auf das elastische Bild übertragen wird und das elastische Bild mit einem Bildempfänger in Kontakt gebracht wird, um auf diesem einen Abdruck zu erzeugen₍und bei dem der Entwicklungs- und der Druckvorgang gegebenenfalls zur Erzeugung weiterer Abdrucke wiederholt werden.

10. Verwendung einer flexographischen Druckform nach einem der Ansprüche 1 bis S in einem Druckverfahren, bei dem die Druckfo-in mit einem flüssigen Entwickler, etwa einer Druckfarbe, in Kontakt gebracht wird, wobei der Entwickler in liäpfen eines Gravur-Farbspenders unterhalb der Fläche der Kontaktebene enthalten ist.

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