DE2436430A1 - QUARTERNAERE COPOLYAMID - Google Patents
QUARTERNAERE COPOLYAMIDInfo
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Description
DR. MÜLLER-BORE · OIPL.-ING. GROEJNTINGDR. MÜLLER-BORE OIPL.-ING. GROEJNTING
DIPL.-CHEM. DR. DEUFEI. · DIPJLj-C:-1EM. DR. SCHÖNDIPL.-CHEM. DR. DEUFEI. · DIPJLj-C: -1EM. DR. SCHÖN
DIPL.-PHYS. HERTELDIPL.-PHYS. HERTEL
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
2 9- Juli 1974 2 9 - July 1974
S/I 10-121S / I 10-121
Inventa AG für Forschung und Patentverwertung Zürich,Inventa AG for Research and Patent Exploitation Zurich,
Zuri ch/S chwe IzZurich, Switzerland
Quarternare CopolyamideQuaternary copolyamides
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Copolyamide, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung als Klebemassen in Form von Granulat, Pulver, Folien, Monofilen, Vliesen und Multifilamenten für Textilien und Leder.The present invention relates to new copolyamides, a process for their production and their use as adhesives in the form of granules, powders, foils, monofilaments, Nonwovens and multifilaments for textiles and leather.
Copolyamide des Caprolactams mit anderen polyamidbildenden Monomeren sind in einer grossen Anzahl bekannt, so zum Bei*- spiel das Copolyamid 6/6,6, hergestellt aus Caprolactam und Hexamethylendiaminadipinat (US-PS 2 276 437., 2. 320 088), das Copolyamid 6/6,10, hergestellt aus Caprolactam und Hexamethylendiaminsebazinat (US-PS 2 359 878), das Copolyamid 6/6,6/6,10, hergestellt aus Caprolactam, Hexamethylendiaminadipinat und Hexamethylendiaminsebazinat (US-PS 2 420 455)Y das Copolyamid 6/6,6/12, hergestellt aus Caprolactam, Hexamethyien-Copolyamides of caprolactam with other polyamide-forming monomers are known in a large number, so the case of * - play the copolyamide 6 / 6.6, prepared from caprolactam and Hexamethylendiaminadipinat (US-PS 2 276 437. 2. 320 088), the copolyamide 6 / 6.10 made from caprolactam and hexamethylene diamine sebazinate (US Pat. No. 2,359,878), the copolyamide 6 / 6.6 / 6.10 made from caprolactam, hexamethylene diamine adipate and hexamethylene diamine sebazinate (US Pat. No. 2,420,455) Y the copolyamide 6 / 6,6 / 12, made from caprolactam, hexamethylene
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diaminadipinat und Laurinlactam (US-PS 3 536 780), das Gopolyamid 6/6,6/10, hergestellt aus Caprolactam, Hexamethylendiaminadipinat und Caprinlactam (GB-PS 1 168 405), das Copolyamid 6/12/6,9 oder 6,10, hergestellt aus Caprolactam, Laurinlactam, Hexamethylendiarainazelainat bzw. Hexamethylendiaminsebazinat (CH-PS 540 311 ), das Copolyamid 6/6,6/6,10/6, "oleic acid oxidation acids", hergestellt aus C-Aminocapronsäure, Hexamethylendiaminadipinat, Hexamethylendiaminsebazinat und dem Salz aus Hexamethylendiamin und der Säuren: Oleic acid oxidation acids (US-PS 2 285 009), das Copolyamid 6/II/12, hergestellt aus Caprolactam, Aminoundecansäure und Laurinlactam (DT-OS 1 595 591), das Copolyamid δ/11, hergestellt aus Caprolactam und 11-Aminoundecansäure (DT-OS 2 033 6I8), das Copolyamid aus 11-Aminoundecansäure, Salz und/oder Salzgemisch aus Terephthalsäure oder deren Isomeren und/oder Adipinsäure sowie aus Trimethylhexamethylendiamin und/oder Isophorondiamin (DT-OS 1 770 406), das Copolyamid aus Dpdecandicarbonsäure, Hexamethylendiamin und m- und p-Xylylendiamin (US-PS 3 649 602)sowie das Copolyamid aus Sebazinsäure, Hexamethylendiamin und Xylylendiamin (US-PS 3 649 603).diamine adipate and laurolactam (US-PS 3,536,780), the gopolyamide 6 / 6.6 / 10, made from caprolactam, hexamethylene diamine adipate and caprine lactam (GB-PS 1,168,405), the copolyamide 6/12 / 6,9 or 6, 10, made from caprolactam, laurolactam, hexamethylenediarainazelainate or hexamethylenediaminesebazinate (CH-PS 540 311), the copolyamide 6 / 6,6 / 6,10 / 6, "oleic acid oxidation acids", made from C- aminocaproic acid, hexamethylenediamine adipate, hexamethylenediaminesebazinate and the salt of hexamethylenediamine and the acids: oleic acid oxidation acids (US-PS 2 285 009), the copolyamide 6 / II / 12, made from caprolactam, aminoundecanoic acid and laurolactam (DT-OS 1 595 591), the copolyamide δ / 11, produced from caprolactam and 11-aminoundecanoic acid (DT-OS 2 033 6I8), the copolyamide from 11-aminoundecanoic acid, salt and / or salt mixture from terephthalic acid or its isomers and / or adipic acid and from trimethylhexamethylenediamine and / or isophoronediamine (DT-OS 1 770 406), the copolyamide of dodecanedicarboxylic acid, hexamethylenediamine and m- and p-xylylenediamine (US Pat. No. 3,649,602) and the copolyamide of sebacic acid, hexamethylenediamine and xylylenediamine (US Pat. No. 3,649,603).
Alle diese Copolyamide weisen Schmelztemperaturen über 1100C auf und sind beständig gegenüber den Agentien der chemischen Reinigung (Perchloräthylen und Trichloräthylen). Sie finden daher zum Teil Anwendung als Textilschmelzkleber.All of these copolyamides have melting temperatures above 110 ° C. and are resistant to the agents used in chemical cleaning (perchlorethylene and trichlorethylene). Some of them are therefore used as textile hot melt adhesives.
Andere Copolyamide, die zum Teil eine tiefere Schmelztemperatur als 11O0C aufweisen, enthalten als Monomerkomponente dimere Fettsäuren (zum Beispiel DT-OS 1 745 446) und sind ebenso wie die Klasse der Polyaminamide als Textilschmelzkleber, infolge ungenügender Beständigkeiten in der chemischen Reinigung (starke Reduktion der Schälfestigkeiten nach Trichloräthylenbehandlung der verklebten Textilien) ungeeignet.Other copolyamides which have a lower melting temperature than 11O 0 C in part, contain as monomer dimer fatty acids (for example, DT-OS 1,745,446), and are the same as the class of polyamine amides as textile melt adhesive, due to insufficient resistance in dry cleaning (strong Reduction of the peel strength after trichlorethylene treatment of the bonded textiles) unsuitable.
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Für die Verklebung von sehr temperaturempfindlichen Textilien mit Synthesefasern und besonders für die Verklebung von Leder mit Einlagestoffen ist in den verwendeten Fixierpressen eine Schmelztemperatur der Haftmasse unter 11O0C erforderlich, damit die Materialien nicht thermisch geschädigt werden oder schrumpfen. Gleichzeitig muss die Beständigkeit gegenüber Perchloräthylen und Trichloräthylen gewährleistet sein. Alle bisher bekannten Copolyamide erfüllten die beiden gestellten Anforderungen nicht gleichzeitig.For the bonding of very temperature sensitive fabrics with synthetic fibers and especially for the bonding of leather with lining materials used in the fusing a melting temperature of the adhesive material at 11O 0 C is necessary so that the materials are not thermally damaged or shrink. At the same time, resistance to perchlorethylene and trichlorethylene must be guaranteed. All previously known copolyamides did not meet the two requirements at the same time.
Es wurde nunmehr in überraschender Weise gefunden, dass die erfindungsgemässen, nachstehend näher charakterisierten quarternären Copolyamide Schmelztemperaturen unter TIO0C (gemessen als Maximum des "DSC-Differential-Scanning-Calorimeter-Diagrammes) aufweisen und als Schmelzkleber gleichzeitig beständig gegen die Agentien der chemischen Reinigung, zum Beispiel gegen Perchloräthylen und Trichloräthylen, sind. Daher eignen sie sich besonders gut als Schmelzkleber für die Laminierung temperaturempfindlicher Textilien, insbesondere Leder, in der Oberbekleidung.It has now surprisingly been found that the quaternary copolyamides according to the invention, characterized in more detail below, have melting temperatures below TIO 0 C (measured as the maximum of the "DSC differential scanning calorimeter diagram) and, as hot melt adhesives, are at the same time resistant to chemical cleaning agents , for example against perchlorethylene and trichlorethylene, are therefore particularly suitable as hot melt adhesives for the lamination of temperature-sensitive textiles, especially leather, in outerwear.
Es handelt sich bei den erfindungsgemässen Copolyamiden um quarternäre Copolyamide, bestehend aus den im Makromolekül statistisch verteilten Monomereinheiten des Polyamid 6, des Polyamid 6,6, des Polyamid 12 oder 11 und des Polyamid 6,10 oder 6,9 in den Gewichtsverhältnissen von 20 bis 45 % Polyamid 6 zu 5 "bis 25 % Polyamid 6,6 zu 10 bis 50 % Polyamid 12 oder 11 zu 5 bis 35 % Polyamid 6,10 oder 6,9, wobei die %-Zahlen auf das Gewicht der Summe aller Polymeren bezogen sind und die.Summe der jeweiligen %-Ansätze gleich 100 ist.The copolyamides according to the invention are quaternary copolyamides, consisting of the monomer units of polyamide 6, polyamide 6.6, polyamide 12 or 11 and polyamide 6.10 or 6.9 in weight ratios from 20 to 45 % polyamide 6 to 5 "to 25 % polyamide 6,6 to 10 to 50 % polyamide 12 or 11 to 5 to 35 % polyamide 6,10 or 6.9, the% numbers being based on the weight of the sum of all polymers and the sum of the respective percentages is equal to 100.
Die Herstellung dieser quarternären Copolyamide erfolgt durch Polymerisation der entsprechenden Monomeren, vorteilhaft in einer Druckphase von 2 bis 8 Stunden, bei 250 bis 31O0C, vorzugsweise bei 270 bis 2900C, und vorzugsweise bei einem Druck vonThe production of these quaternary copolyamides by polymerization of the corresponding monomers, preferably in a pressure phase of 2 to 8 hours, at 250 to 31o 0 C, preferably at 270 ° to 290 0 C, and preferably at a pressure of
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mehr als 5 atü und insbesondere in Gegenwart der üblichen Kettenregulatoren (zum Beispiel Mono- und Dicarbonsäuren). Der Druck, der durch Wasserzugabe oder durch das während der Polymerisation abgespaltene Wasser entsteht, wird vorteilhaft zwischen 10 und 20 atü gehalten. Vorzugsweise lässt man alle vier Ausgangsmonomere von Anfang an gleichzeitig reagieren. Es ist auch möglich, einen höheren Druck einzustellen.more than 5 atmospheres and especially in the presence of the usual chain regulators (for example mono- and dicarboxylic acids). The pressure caused by the addition of water or by that during the polymerization The water that is split off is advantageously kept between 10 and 20 atmospheres. It is preferred to leave all four starting monomers react at the same time right from the start. It is also possible to set a higher pressure.
Anschliessend an die Druckphase folgt nach Entspannung unter Stickstoffatmosphäre die Entgasungsphase, in der sich in bekannter Weise die durch den Kettenregulator erreichbare Copolyamidmolekülkettenlänge einstellt. Prinzipiell ist es auch möglich, die Dauer der Entgasungsphase durch Anlegen eines Vakuums noch zu verkürzen. Die Entgasungsphase dauert bei 250 bis 2700C ca. 2 bis 6 Stunden. Anschliessend wird die Schmelze in üblicher Weise in ein Wasserbad abgepresst und die erstarrten Stränge werden zu den bekannten Granulaten geschnitten.The pressure phase is followed by the expansion under a nitrogen atmosphere, followed by the degassing phase, in which the copolyamide molecule chain length achievable by the chain regulator is established in a known manner. In principle, it is also possible to shorten the duration of the degassing phase by applying a vacuum. The degassing phase lasts at 250 to 270 ° C. for about 2 to 6 hours. The melt is then pressed into a water bath in the usual way and the solidified strands are cut into the known granules.
Es ist auch möglich, dieses Verfahren drucklos durchzuführen. Es ist selbstverständlich, dass anstelle der Lactame die entsprechenden (5-Aminocapronsäuren und anstelle der Diamindicarbonsäuresalze auch die äquivalenten Mengen der Diamine und der Dicarbonsäuren direkt eingesetzt werden können.It is also possible to carry out this process without pressure. It goes without saying that instead of the lactams the corresponding (5-aminocaproic acids and instead of the diaminedicarboxylic acid salts the equivalent amounts of the diamines and the dicarboxylic acids can also be used directly.
Man erhält jedoch auch die gleichen beanspruchten quarternären Copolyamide, wenn man nicht wie im Falle des bisher bekannten Verfahrens ausschliesslich von den Monomeren ausgeht, sondern für die Polymerisation eine, zwei, drei oder alle vier Ausgangskomponenten als Homopolyamid einsetzt. Wenn man das Polyamid 12 bzw. Polyamid 11 und/oder das Polyamid 6 als Ausgangsstoffe für diese Umamidierung einsetzt, ist keine Druckphase erforderlich. Auch alle vier Komponenten lassen sich als Homopolyamide drucklos umamidieren. However, the same claimed quaternary copolyamides are also obtained, if you do not start exclusively from the monomers, as in the case of the previously known process, but for the polymerization uses one, two, three or all four starting components as homopolyamide. If you use the polyamide 12 resp. Polyamide 11 and / or the polyamide 6 used as starting materials for this transamidation, no printing phase is required. Even all four components can be umamidized without pressure as homopolyamides.
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Direkte Polymerisationen aus den Monomeren und Umamidierungen lassen sich sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchführen.Direct polymerizations from the monomers and transamidations can be carried out either continuously or batchwise carry out.
Durch die Kettenregulatoren kann-"während der Polymerisation bzw. Polykondensation und auch während der Umamidierung, wenn Homopolyamide als Ausgangsstoffe eingesetzt werden, auf bekannte Art und Weise das Molekulargewicht im gewünschten Sinne eingestellt werden.The chain regulators can - "during the polymerization or polycondensation and also during the transamidation, if homopolyamides are used as starting materials, the molecular weight adjusted in a known manner in the desired sense will.
Als Kettenregulatoren kommen vorzugsweise organische Carbonsäuren in Frage, insbesondere Dicarbonsäuren, zum Beispiel Sebazinsäure, und zwar in einer Menge von vorzugsweise 0,5 bis 3>0 Mol-%. ■■";"■ Organic carboxylic acids are preferably used as chain regulators, in particular dicarboxylic acids, for example sebacic acid, specifically in an amount of preferably 0.5 to 3> 0 mol%. ■■ ";" ■
In bekannter Weise lassen sich die erfindungsgemässen Copolyamide mit Kältemitteln mechanisch zu Pulver für Klebezwecke zerkleinern. Aber auch die getrockneten Granulate können direkt als Schmelzkleber eingesetzt oder durch Extrusion zu Monofilen, Multifilamenten, Folien und Vliesen für Klebezwecke verarbeitet werden. Auch in spezifischen Lösungsmitteln können diese Copolyamide gelöst und so aus der Lösung für Kl-ebezwecke eingesetzt werden, gegebenenfalls unter Zumischung von Polymeren mit anderem chemischen Aufbau. Aus diesen Lösungen lassen sich ferner auch Klebefolien giessen.The copolyamides according to the invention can be prepared in a known manner Use refrigerants to mechanically crush them into powder for adhesive purposes. But the dried granules can also be used directly as hot-melt adhesives or by extrusion into monofilaments, Multifilaments, foils and nonwovens are processed for adhesive purposes. These copolyamides can also be used in specific solvents solved and so out of the solution for Kl-ebezwecke are used, optionally with admixture of polymers with a different chemical structure. Adhesive films can also be cast from these solutions.
Die folgenden Beispiele sollen das Wesen der vorliegenden Erfin-. dung näher erläutern, ohne diese aber in irgendeiner Weise zu beschränken.The following examples are intended to convey the essence of the present invention. explain the application in more detail, but without restricting it in any way.
Es werden folgende Abkürzungen verwendet:The following abbreviations are used:
C = Caprolactam, L = Laurinlactam, AH■= Hexamethylendiaminadipinat, SH = Hexamethyiendiaminsebazinat, AZH = He^amethylendiaminazelainat,C = caprolactam, L = laurolactam, AH ■ = hexamethylene diamine adipate, SH = Hexamethylene diamine sebazinate, AZH = He ^ amethylene diamine zelainate,
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AUS = 11-Aminoundecansäure, PA 6 = Polycaprolactam, PA 12 = Polylaurinlactam, PA 6,6 = Polyhexamethylendiaminadipinat, PA 6,10 = Polyhexamethylendiaminsebazinat, PA 6,9 = Polyhexamethylendiaminazelainat, PA 11 = Polyundecansäureamid.AUS = 11-aminoundecanoic acid, PA 6 = polycaprolactam, PA 12 = Polylaurinlactam, PA 6.6 = polyhexamethylene diamine adipate, PA 6.10 = polyhexamethylene diamine sebazinate, PA 6.9 = polyhexamethylene diamine zelainate, PA 11 = polyundecanoic acid amide.
Die vier Komponenten werden sowohl als Monomere als auch teilweise und vollständig als Homopolyamide in den in der Tabelle angegebenen Mengenverhältnissen mit 0,9 Gewichts-% Sebazinsäure als Kettenregulator polymerisiert bzw. umamidiert.The four components are used both as monomers and partially and completely as homopolyamides in the proportions given in the table with 0.9% by weight of sebacic acid polymerized or transamidized as a chain regulator.
Die Polymerisation erfolgt in einem Autoklaven aus rostfreiem Stahl bei 285°C während 6 Stunden in der Druckphase bei 10 atü. Der Druck wird durch Wasserzugabe mit dem Ausgangsmonomeren erreicht. Der Wasserdampfdruck über 10 atü wird abgelassen. Während 30 Minuten wird anschliessend entspannt. Damit fällt die Temperatur der Schmelze auf 2700C. Nach der Entspannung wird sofort ein Inertgas (Stickstoff) auf die Schmelze aufgeblasen, um eine oxydative Schädigung der Copolyamidschmelze zu verhindern. Die Schmelze bleibt dann noch 5 Stunden bei 2700C in der Entgasungsphase unter atmosphärischem Stickstoffdruck. Das Copolyamid wird ausgepresst und zerkleinert.The polymerization takes place in a stainless steel autoclave at 285 ° C. for 6 hours in the pressure phase at 10 atmospheres. The pressure is achieved by adding water with the starting monomer. The water vapor pressure above 10 atm is released. Relaxation is then carried out for 30 minutes. This causes the temperature of the melt to drop to 270 ° C. After the expansion, an inert gas (nitrogen) is immediately blown onto the melt in order to prevent oxidative damage to the copolyamide melt. The melt then remains for 5 hours at 270 ° C. in the degassing phase under atmospheric nitrogen pressure. The copolyamide is pressed out and crushed.
Parallel dazu werden in einem auf 275°C beheizten Rohr die Homopolyamide als Granulatgemische des gleichen Komponentenverhältnisses, wie bei der direkten Monomerenpolymerisation, kontinuierlich beschickt. Die mittlere Verweilzeit der Schmelze unter Stickstoff beträgt 8 Stunden. Während dieser Zeit findet eine vollständige Umamidierung statt, wobei am unteren Ende des senkrechten Polymerisationsrohres die Schmelze der quarternären Copolyamide kontinuierlich abgezogen wird. Sie erstarrt in einem. Wasserbad, worauf der entstandene Copolyamid-Festkö'rper zerkleinert wird.At the same time, the homopolyamides are poured into a tube heated to 275 ° C as a granulate mixture of the same component ratio, as in direct monomer polymerization, fed continuously. The mean residence time of the melt under nitrogen is 8 hours. During this time, a complete transamidation takes place, whereby at the lower end of the vertical polymerization tube, the melt of the quaternary copolyamides is continuously withdrawn. She freezes in one. Water bath, whereupon the resulting copolyamide solid is crushed.
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Vor der Prüfung auf das Schmelzverhalten werden alle Proben getrocknet. Da alle Copolyamide eine geringe Kristallinität aufweisen, ist die Art und Weise der Schmelztemperaturmessung von grosser Wichtigkeit. Unter dem Polarisationsmikroskop ist das Einsetzen des Schmelzens nicht sehr gut festzustellen. Die einzige reproduzierbare Methode, und zwar die Differential-Scanning-Calorimeter-Messung, wird für die Bestimmung der Schmelztemperaturen der Copolyamide der Beispiele angewandt.Before testing for melting behavior, all samples are dried. As all copolyamides have a low crystallinity the way in which the melting temperature is measured is of great importance. Under the polarizing microscope is the onset of melting cannot be determined very well. the only reproducible method, namely the differential scanning calorimeter measurement, is used to determine the melting temperatures of the copolyamides of the examples.
Zur Messung dient das Differential-S.canning-Calorimeter der Firma Perkin Eimer, Norwalk Inc., Connecticut, USA, Typ 1B, mit einer Einstellung der Empfindlichkeit 32 und einer Aufheizgeschwindigkeit von 32°C/Minute. Als charakteristischer Wert wird das Maximum des Diagrammpeaks (DSC-Maximum) gewählt, da dieser Wert besonders gut reproduzierbar ist, obwohl das Einsetzen des Schmelzpunktes mehrere Grad tiefer festgestellt wird.The differential scanning calorimeter from Perkin Elmer, Norwalk Inc., Connecticut, USA, type 1B, is used for the measurement an adjustment of the sensitivity 32 and a heating rate of 32 ° C / minute. The maximum of the diagram peak (DSC maximum) is selected as the characteristic value, since this Value is particularly easy to reproduce, although the onset of the melting point is determined several degrees lower.
Zu Vergleichszwecken beziehen sich die zwei ersten Beispiele auf die ternären Copolyamide 6/6,6/12 und 6/6,10/i2, und das dritte Beispiel auf ein quarternäres Copolyamid.6/6, 6/6,10/12 mit einem Komponentenverhältnis, das nicht dem Anspruch entspricht. Die drei ersten Beispiele fallen daher nicht unter die erfindungsgemässe Definition.For comparison purposes, the first two examples refer to FIG the ternary copolyamides 6 / 6,6 / 12 and 6 / 6,10 / i2, and the third Example on a quaternary copolyamide. 6/6, 6/6, 10/12 with a component ratio which does not correspond to the claim. The first three examples therefore do not come under the scope of the invention Definition.
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Beispiele Komponentenbestandteile DSC-Examples of component parts DSC
Nr. C AH SH L AUS MaximumNo. C AH SH L AUS maximum
bzw. bzw. bzw. bzw. bzw.or or or or or
PA-6 PA-6,6 PA-6,10 PA-12 PA-11PA-6 PA-6,6 PA-6,10 PA-12 PA-11
120 142 130 118 105120 142 130 118 105
25 9525 95
9090
85 8285 82
30 8730 87
106106
116116
20 8820 88
Wird in den genannten Beispielen das Hexamethylendiaminadipinat (SH) durch Hexamethylendiaminazelaihat (AZH) bzw. das Polyamid-6,10 durch das Polyamid-6,9 ersetzt, dann resultieren quarternäre Copolyamide mit gleichem Maximum des DSC-Diagrammes.If, in the examples mentioned, the hexamethylene diamine adipate (SH) is replaced by hexamethylene diamine cellulose (AZH) or the polyamide-6,10 Replaced by the polyamide-6.9, quaternary copolyamides then result with the same maximum in the DSC diagram.
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