ITMI20010877A1 - Procedimento per la fabbricazione di un fertilizzante liquido azotatoad altissima stabilita' e a rilascio controllato di azoto e fertilizan - Google Patents
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Description
Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:
"PROCEDIMENTO PER LA FABBRICAZIONE DI UN FERTILIZZAN-TE LIQUIDO AZOTATO AD ALTISSIMA STABILITÀ E A RILASCIO CONTROLLATO DI AZOTO E FERTILIZZANTE OTTENUTO'
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha come oggetto un procedimento per la fabbricazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto e il fertilizzante ottenuto.
Come è noto, uno dei problemi attualmente più importanti in agricoltura sono i fertilizzanti contenenti Azoto, in quanto quest'ultimo risulta facilmente soggetto a dilavamento per effetto di acque meteoriche, con sensibile perdita di efficacia del fertilizzante che, nella maggior parte, viene sprecato a causa dell'effetto dilavante.
L'Azoto sprecato si trasforma in Azoto Nitrico con conseguenti problemi ambientali.
Come riportato in letteratura, prodotti che rispondono a queste caratteristiche sono sovente penalizzati dall'avere una ridotta stabilità allo stoccaggio che ne pregiudica l'impiego diffuso.
Il compito che si propone il presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti precedentemente lamentati, realizzando un procedimento per la fabbricazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto, che sia in grado di impedire il dilavamento dell'Azoto nel terreno, mantenendo inalterate per lungo tempo le possibilità di cessione graduale dell'Azoto nel terreno stesso.
Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un fertilizzante liquido azotato che risulti non fitotossico a livello fogliare e radicale, con una elevata stabilità allo stoccaggio.
Il presente procedimento è semplice, non crea inquinamenti e non richiede attrezzature particolari.
Il presente procedimento per la fabbricazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto è realizzabile utilizzando prodotti di libera disponibilità sul mercato e, inoltre, è competitivo da un punto di vista economico.
Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri, che meglio appariranno evidenziati in seguito, vengono raggiunti da un procedimento per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto, secondo il trovato, caratterizzato dal fatto che lo stesso consiste nel miscelare tra loro Formaldeide in soluzione acquosa con un titolo compreso tra 36% e 43%, acqua deferrizzata, meglio se addolcita, un tampone neutro o debolmente alcalino, Urea per uso industriale, Ammoniaca in soluzione con titolo tra il 20% ed il 50%, nel portare all'ebollizione con distillazione per l'allontanamento di acqua fino al raggiungimento del titolo voluto e nel raffreddare la miscela.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione dettagliata del procedimento per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto che, nelle linee generali, si basa sull'utilizzo di Formaldeide acquosa, con un titolo compreso fra il 36% ed il 43%, che viene utilizzata in una percentuale compresa tra il 30% ed il 50% in peso, preferibilmente fra il 37% - 45% in peso.
Al posto della formaldeide può essere utilizzato un precondensato Urea-Formaldeide, comunemente denominato Formurea, con un secco compreso tra il 60% e l'80% ed un rapporto molare Urea: Formaldeide compreso tra 1 :4,0÷ 7,0; la Formurea è in percentuale compresa tra il 25% e il 45% in peso, preferibilmente fra 32-38% in peso.
Ad uno dei due componenti sopra descritti viene aggiunta ac ua deferrizzata referibilmente ancheaddolcita, in una percentuale che può essere compresa tra lo 0 e il 5%, preferibilmente 2-4% in peso.
È inoltre previsto un tampone neutro o debolmente alcalino con pH compreso tra 7-10, con funzione anche di agente stabilizzante, che può essere costituito da sali sodici o potassici di Carbonato, Bicarbonato, Fosfato, Acetato, Formiato, Tetraborato, Solfito, Disolfito o Esametilentetrammina in soluzione.
Le percentuali di tali componenti sono variabili, in funzione delle diverse tipologie di prodotti che si vogliono ottenere.
Successivamente agli agenti tamponanti e/o stabilizzanti viene aggiunta Urea in perle per uso Industriale, in una percentuale compresa tra il 35% ed il 60%, preferibilmente 39-47% in peso.
Alla miscela viene aggiunta Ammoniaca in soluzione, con titolo compreso tra il 20% ed il 50%, in una percentuale che varia tra il 5% e il 20%, preferibilmente 8-15% in peso.
Possono poi essere aggiunti microelementi per arricchire il prodotto, quali ad esempio: Magnesio, come Magnesio Solfato; Boro, come Sodio Borato a diverso contenuto di B203 e di acqua di idratazione o come Boro-etanolammina; Zinco, come Zinco Solfato o come Zn (NH3)2S04; Ferro come Solfato Ferroso; Manganese come Manganese Solfato.
La miscela così ottenuta può essere poi sottoposta a due diversi procedimenti.
Più in particolare, può essere sottoposta ad un processo per evaporazione, in cui viene eseguita una fase di riscaldamento fino a portare la miscela all'ebollizione per ottenere facilmente l'allontanamento dal sistema di una parte di acqua predeterminata.
Tale distillazione viene mantenuta fino al raggiungimento del titolo voluto.
In alternativa può essere sottoposta ad un processo per trasparenza che viene eseguito riscaldando ad una temperatura compresa tra 70° e 1 10° C, preferibilmente fra 85 ° e 95 ° C, e per un tempo variabile tra 5 e 100 minuti, preferibilmente 10-30 minuti, fino a che la resina diviene completamente trasparente.
La reazione viene ultimata per raffreddamento e il prodotto viene scaricato in un serbatoio di stoccaggio.
Eventualmente, prima dello scarico possono essere aggiunti i microelementi a freddo.
I rapporti molari Urea:Formaldeide:Ammoniaca sono normalmente 2 ÷ 10:1 ,5 ÷ 8: 1 e, preferibilmente, 3, 5-4, 5:2, 5-3, 5:1 .
II prodotto finale che si ottiene, il quale risulta non tossico a livello fogliare e radicale, presenta una notevole stabilità allo stoccaggio in un ampio intervallo di temperature e risulta otticamente trasparente.
Il prodotto presenta un titolo in Azoto compreso fra 12% e 34%, un titolo in P205 compreso tra 0 e 3%, un titolo in K20 compreso tra 0 e 5% e può contenere diversi microelementi, uali Boro, Ma nesio, Ferro, Zinco, Man anese in funzione dei Chemicals che vengono aggiunti alla miscela.
Grazie all'aggiunta degli agenti tamponanti, la reazione viene normalmente condotta in un ambiente neutro o moderatamente alcalino, con un pH compreso fra 7 e 10.
Sono stati condotti vari tipi di esempi che vengono qui riportati e che risultano relativi alla preparazione di 1000 kg di prodotto.
Esempio N. 1
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione, con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento e con un sistema di aspirazione sottovuoto, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formaldeide al 43% kg 603,5
Acqua kg 4,5
K2 C03 kg 0,5
Urea kg 519,2
NH3 al 24% kg 208,3
Rapporto molare CH4N20/CH20/NH3 = 2,94/2,94/1.
Per aggiunta di Urea la temperatura si abbassa, mentre per aggiunta di NH3 si può notare un principio di ebollizione sulla superficie del liquido.
Si riscalda fino all'ebollizione e si mantiene il sistema sotto aspirazione per permettere l'allontanamento di 336 kg di acqua.
Terminata questa fase, si raffredda la miscela fino a 30°C e poi si scarica nel serbatoio di stoccaggio.
Il prodotto finito ha un tenore di Azoto del 28%.
Esempio N. 2
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 70% kg 377,5
NaHC03 kg 5,0
Urea kg 465,5
NH3 al 24% kg 152,0
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 4,1 1/3,10/1.
Si riscalda la miscela fino a 95 °C per 10 minuti, quindi si raffredda e poi si scarica nel serbatoio di stoccaggio.
Il pH finale è compreso tra 8,0 e 10,0 e il titolo in Azoto è 28%.
Esempio N. 3
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 80% Kg 350,9
Acqua kg 41 ,1
Sodiotetraboratodecaidrato kg 8,7
Urea kg 474,3
NH3 al 24% kg 125,0
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 5,25/3,78/1.
Si riscalda la miscela fino a 100°C per 30 minuti, quindi si raffredda e poi si scarica nel serbatoio di stoccaggio.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 28% e contiene lo 0,1 % di Boro.
Come fonte di Boro solubile è possibile usare anche il complesso Boro-etanolammina.
Esempio N. 4
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione, con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento e con un sistema di condensazione a riflusso, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formaldeide al 43% kg 348,8
Acqua kg 163,5
Urea kg 393,4
NH3 al 24% kg 60,0
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 7,74/5,90/1.
Si riscalda la miscela fino all'ebollizione per 20 minuti, ri-
fl n il n n n l r r .
Terminata questa fase, si raffredda (a 30 ÷ 35 °C circa) e si aggiungono:
ZnS04 -7H20 kg 1 1 ,0
NH3 al 24% kg 23,3
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 5,57/4,25/1 .
Segue un breve periodo di agitazione (10 minuti), con successivo scarico nel serbatoio di stoccaggio.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 20% e contiene lo 0,25% di Zinco.
Esempio N. 5
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 70% kg 339,7
Acqua kg 33, 1
CH3C00Na kg 5,0
Urea kg 497,2
NH3 al 24% kg 125,0
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 5,25/3,41 /1 .
Si riscalda la miscela a 85 °C per 30 minuti, segue raffreddamento e scarico.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 28% ed un pH tra 9,0 e 10,0.
Esempio N. 6
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 80% kg 315,8
Acqua kg 78,7
NaHC03 kg 10,0
Urea kg 491 ,3
NH3 al 24% kg 104,2
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 6,39/4,08/1.
Si riscalda la miscela fino a 95 °C per 15 minuti, quindi si raffredda e si scarica nel serbatoio di stoccaggio.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 28% ed un pH tra 8,0 e 9,5.
Esempio N. 7
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione, con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento e con un sistema di condensazione a riflusso, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formaldeide al 43% kg 372,1
Acqua kg 33,0
Urea
ZnS04 -7H20 kg 1 ,3
NH3 al 24% kg 62,7
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 10,0/6,02/1.
Si riscalda fino all'ebollizione e si mantiene per 15 minuti, rilussando il condensato in reattore.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 26% e contiene lo 0,03% di Zinco.
Esempio N. 8
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 70% kg 264,1
Acqua kg 234,9
Urea kg 409,0
NH3 al 24% kg 41 ,6
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 12,86/7,93/1.
Riscaldare fino aH'ebollizione, raffreddare immediatamente fino a 30 ÷ 35°C e aggiungere:
FeS04 -7H20 kg 50,4
Segue un breve periodo di agitazione, (5 minuti), con successivo scarico nel serbatoio di stoccaggio.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 22% e contiene I' 1 % di Ferro.
Esempio N. 9
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 80% kg 315,8
Esametilentetrammina 40% kg 49,2
Urea kg 510,0
NH3 al 24% kg 125,0
Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 5,50/3,40/1.
Riscaldare la miscela a 90°C per 10 minuti, segue raffreddamento e scarico.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 30% ed un pH tra 7,5 e 9,0.
Esempio N. 1 0
In un reattore di acciaio di dimensioni variabili da 10000 a 60000 litri, equipaggiato con un sistema di agitazione e con un sistema di riscaldamento e di raffreddamento, si caricano, sotto agitazione, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente, le materie prime nel seguente ordine:
Formurea 70% kg 301 ,9
K2HP04 kg 37,8
Urea kg 556,1
NH3 al 24% kg 104,2 Rapporto molare CH4 N20/CH20/NH3 = 6,88/4,08/1.
Si riscalda fino a 95 °C per 20 minuti e si raffredda.
Il prodotto finito ha un tenore in Azoto del 28%, un tenore in P205, dell' 1 ,5% ed un tenore in K20 del 2,0%.
Da quanto in precedenza esposto, si deduce che il trovato raggiunge gli scopi proposti.
In particolare, si ottiene un prodotto finito con particolari caratteristiche ed in grado di fornire risultati agronomici ottimali.
Inoltre, i procedimenti in precedenza descritti non creano inquinamenti di alcun genere, consentendo l'ottenimento di un prodotto liquido azotato trasparente, a rilascio controllato di Azoto, che risulta non fitotossico a livello fogliare e radicale, con una elevatissima stabilità allo stoccaggio.
il trovato in precedenza descritto è suscettibile di subire numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre, tutti i particolari costitutivi potranno essere sostituiti da altri elementi, tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, potranno essere sostituiti da altri elementi chimicamente equivalenti.
Claims (29)
- RIVENDICAZIONI 1 . Procedimento per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azo-to, caratterizzato dal fatto che esso consiste nel miscelare tra loro, nell'ordine, Formaldeide in soluzione acquosa con un titolo compreso tra il 36% e il 43%, acqua deferrizzata, un tampone neutro o debolmente alcalino, Urea, Ammoniaca in soluzione con titolo compreso tra il 20% e il 50%, nel portare all'ebollizione con distillazione e con allontanamento di acqua fino al raggiungimento del titolo voluto e nel raffreddare la miscela.
- 2. Procedimento per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto, caratterizzato dal fatto che esso consiste nel miscelare tra loro un precondensato Urea-Formaldeide con un secco compreso tra il 60% e l'80% e con un rapporto molare Urea:Formaldeide in un intervallo compreso tra 1 :4, 0-7,0, Acqua deferrizzata, un tampone neutro o debolmente alcalino, Urea, Ammoniaca in soluzione con titolo tra il 20% e il 50%, nel portare all'ebollizione con di-stillazione e con allontanamento di acqua fino al raggiungimento del titolo voluto e nel raffreddare la miscela.
- 3. Procedimento per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto, caratterizzato dal fatto che esso consiste nel miscelare tra loro, nell'ordine, Formaldeide in soluzione acquosa con un titolo compreso tra il 36% e il 43%, acqua deferrizzata, un tampone neutro o debolmente alcalino, Urea, Ammoniaca in soluzione con titolo tra il 20% e il 50%, nel riscaldare la miscela fino all'ottenimento della completa trasparenza, nel mantenere ad una temperatura compresa tra 70°C e 1 10°C, preferibilmente 85°-95°C, per un tempo compreso tra 5 e 100 minuti, preferibilmente 10-30 minuti e nel raffreddare la miscela.
- 4. Procedimento per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato a rilascio controllato di Azoto, caratterizzato dal fatto che esso consiste nel miscelare tra loro, in successione, un precondensato Urea-Formaldeide con un secco compreso tra il 60% e i'80% ed un rapporto molare Urea:Formaldeide nell'intervallo 1 :4, 0-7,0, acqua deferrizzata, un tampone neutro o debolmente alcalino, Urea, Ammoniaca in soluzione con titolo tra il 20% e il 50%, nel riscaldare fino a trasparenza la miscela, nel permanere ad una temperatura compresa tra 70° e 110°C, preferibilmente 85°-95°C, per un tempo compreso tra 5 e 100 minuti, preferibilmente 10-30 minuti e nel raffreddare la miscela.
- 5. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la Formaldeide è presente nella miscela in una percentuale tra il 30% ed il 50%.
- 6. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la Formaldeide è in una percentuale tra il 37% e il 45%.
- 7. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il precondensato UreaFormaldeide è presente nella miscela in una percentuale compresa tra il 25% e il 45%.
- 8. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il precondensato Urea-Formaldeide è presente nella miscela in una percentuale preferibilmente compresa tra il 32%-38%.
- 9. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'Urea è presente nella miscela in una percentuale compresa tra il 35% e il 60%.
- 10. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'Urea è presente in una percentuale compresa preferibilmente tra il 39%-47%.
- 1 1 . Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'Ammoniaca è presente nella miscela in una percentuale compresa tra il 5% ed il 20%.
- 12. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'Ammoniaca è preferibilmente in una percentuale compresa tra 8%-14%.
- 13. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'Acqua è presente in una percentuale compresa tra lo 0% e il 5%.
- 14. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'Acqua è preferibilmente 2%-3%.
- 15. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il tampone neutro o debolmente alcalino è realizzato mediante sali sodici o potassici di Carbonato, Bicarbonato, Fosfato, Acetato, Formiato, Tetraborato, Solfito, Bisolfito, o Esametilentetrammina in soluzione.
- 16. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere l'aggiunta a detta miscela di microelementi dopo l'Ammoniaca.
- 17. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti microelementi sono costituiti da Magnesio, come Magnesio Solfato, da Boro, come Sodio Borato a diverso contenuto di B203 e di acqua di idratazione o come Boro-etanolammina, da Zinco come Zinco Solfato o come Zn (NH3)2 S04, da Ferro come Solfato Ferroso.
- 18. Procedimento, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la reazione viene condotta in un ambiente con un pH compreso tra 7 e 10.
- 19. Fertilizzante liquido azotato caratterizzato dal fatto di comprendere un titolo in Azoto compreso tra 12%-34%, un titolo in P205 compreso tra 0-3%, un titolo in K20 compreso tra 0 e 5%.
- 20. Fertilizzante, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di contenere microelementi del tipo Boro, Magnesio, Ferro, Zinco e Manganese.
- 21. Fertilizzante caratterizzato dall'avere un'elevata stabilità allo stoccaggio in un ampio intervallo di temperature (da -20 a 50 °C); in particolare : - stabilità a - 20 °C di almeno 2 mesi; - stabilità a 20 °C di almeno 6 mesi; - stabilità a 50 °C di almeno 3 mesi.
- 22. Fertilizzante caratterizzato dall'esibire un'elevata stabilità allo stoccaggio anche dopo gorgogliamento di gas come N2 e C02.
- 23. Fertilizzante caratterizzato dall'avere un basso contenuto di monomeri liberi, in particolare: - 5% massimo di Azoto ureico; - 0,1 % massimo di Formaldeide; - 0, 1 % massimo di Azoto ammoniacale.
- 24. Fertilizzante caratterizzato dall'avere una miscibilità con l'acqua in tutti i rapporti e a tutte le temperature.
- 25. Fertilizzante caratterizzato dall'essere trasparente a tutte le temperature.
- 26. Fertilizzante caratterizzato dall'avere un'alta resistenza allo stress meccanico dovuto a pompa centrifuga.
- 27. Fertilizzante caratterizzato dall'avere una bassa viscosità, compresa tra 5 ÷ 50 mPa.s e preferibilmente tra 10 ÷ 25 mPas.
- 28. Fertilizzante caratterizzato dall'avere una ridotta tossicità per gli apparati fogliare e radicale.
- 29. Procedimento, per la realizzazione di un fertilizzante liquido azotato ad altissima stabilità e a rilascio controllato di Azoto, nonché fertilizzante ottenuto, secondo una o più rivendicazioni precedenti, il tutto come più ampiamente descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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