JP2007270375A - 印刷用塗工紙 - Google Patents

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清 畠山
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Abstract

【課題】
本発明は、嵩高で白紙光沢が高く、インキパイリング問題が発生せずさらにインキ乾燥性が遅くなく、表面強度が良好で印刷適性に優れた印刷用塗工紙を提供することである。
【解決手段】
原紙上に顔料と接着剤を含有する塗工層を2層以上有する塗工紙において、塗工層の最外層の顔料として、顔料100重量部あたり平均粒子径が0.5μm以下のカオリンを60〜100重量部、平均粒子径が0.8μm以上の有機顔料を2〜10部含有して、最外層に隣接する内側層の顔料として、平均粒子径が0.4〜1.0μmの炭酸カルシウムを70部以上配合し、密度0.95〜1.10g/cm3、白紙光沢が70%以上の印刷用塗工紙。

Description

本発明は、嵩高で白紙光沢が高く、インキパイリングの問題がない等の印刷適性に優れた印刷用塗工紙を提供することである。
近年、高級な美術印刷、カレンダー、カタログ、パンフレット、写真集等に幅広く使用されているグロス調の塗工紙は、高白紙光沢、高印刷光沢、高白色度、低密度、良好な白紙面感、印刷面感等を有する嵩高グロス調塗工紙が求められている。通常、グロス調の嵩高塗工紙は、白紙光沢を高くするために光沢発現性の高い微粒顔料や有機顔料を含有した顔料を塗工することで高白紙光沢を実現し、カレンダー処理の低減や嵩高な原紙使用等により低密度化を図っている。
グロス調の嵩高塗工紙は、様々な印刷条件の下で使用されている。一例を挙げると、印刷機は、オフセット輪転印刷機やオフセット枚葉印刷機が使用される場合が多く、印刷インキは、オフセット輪転用インキ、オフセット枚葉用インキ、オフセットUV硬化型インキが使用される場合が多い。
オフセット輪転機での印刷作業性に関して、嵩高グロス調塗工紙の場合、先胴で印刷用紙に印刷されたインキが後胴のブランケット上に堆積するインキパイリングと呼ばれる問題が発生しやすい。
インキパイリングとは、多色オフセット輪転印刷において第1胴などの前胴で紙面に印刷されたインキが第2胴以降の後胴と呼ばれるブランケットに逆に転移して、ブランケットに堆積する現象である。インキパイリングが発生すると、印刷作業を中断してブランケット洗浄をする必要が生じ、印刷作業性が著しく低下する。仮に、ブランケット洗浄を行わず、ブランケットにインキが堆積した場合、印刷用紙の印刷面にインキが落下して印刷品質が低下する問題も発生する。
一方で、オフセット枚葉機での印刷作業性に関して、オフセット枚葉印刷ではオフセット輪転印刷機よりも高いタックのインキが使用されることが多く、塗工紙の表面強度が弱い場合、インキが用紙に転移する際に、塗工紙表面がインキの粘着性が高いことによりブランケット側に剥がされるピッキング問題が発生し易く、印刷面の白抜け原因となることが知られている。グロス調嵩高塗工紙は、高級な印刷物に多く用いられていることからピッキング問題が発生すると高級印刷用紙としての機能を果たさなくなるのが現状である。
ピッキング問題に関して、特にグロス調嵩高塗工紙は通常の塗工紙と比較して密度が低い原紙が使用されていることから、繊維間の結合強度が弱くなり、ピッキング問題が発生しやすい。また、オフセット枚葉印刷の印刷ではインキ乾燥性が重要とされる。インキの乾燥は、塗工紙へインキが転移した後にインキの溶剤成分の用紙への吸収によってインキ中から溶剤成分が分離されることによりインキ中の植物油等の成分の重合反応(硬化)が進行してインキが乾燥すると考えられている。オフセット印刷機の印刷作業性に関して、インキ乾燥性が遅いと、片面の印刷後にインキが乾燥するまでの時間が長く反対面を印刷するまでの時間が長くなる問題がある。さらに、上記は印刷から30分〜数時間ほど経過した後のインキの乾燥性であるが、それとは別に、印刷直後(数分以内)でのインキの乾燥性が遅いと印刷用紙が棒積みと呼ばれる印刷用紙が重ねられた段階において、印刷された印刷インキが相対する用紙に転写される裏移り等が発生する問題がある。
グロス調嵩高塗工紙については、例えば、顔料と接着剤を含有する塗工層を二層設け、上塗り塗工層に平均粒径0.3〜1.0μmの有機顔料を顔料100質量部当たり5〜15質量部および平均粒径0.8μm以下、白色度88%以上のカオリンを全顔料に対して50〜90質量部含有し、線圧50〜250kg/cmでカレンダー掛けを行うことにより密度1.10g/cm3以下、光沢度70%以上の白紙光沢、印刷光沢が高い嵩高塗工紙が開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、インキパイリングや、表面強度、インキ乾燥性が遅い等の問題が生じる場合があった。
特開2006−28663号公報
本発明は、嵩高で白紙光沢が高く、インキパイリング問題が発生せずさらにインキ乾燥性が遅くなく、表面強度が良好で印刷適性に優れた印刷用塗工紙を提供することである。
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、原紙上に顔料と接着剤を含有する塗工層を2層以上有する塗工紙において、塗工層の最外層の顔料として、顔料100重量部あたり平均粒子径が0.5μm以下のカオリンを60〜100重量部、平均粒子径が0.8μm以上の有機顔料を2〜10重量部含有して、最外層に隣接する内側層の顔料として、平均粒子径が0.4〜1.0μmの炭酸カルシウムを70部以上配合し、密度0.95〜1.10g/cm3、白紙光沢が70%以上の印刷用塗工紙を得ることにより、嵩高で白紙光沢、印刷光沢が高く、インキパイリング発生が抑制され、インキ乾燥性遅くなく、表面強度が良好で印刷適性が優れることを見出した。
本発明により、嵩高で白紙光沢、印刷光沢が高く、オフセット輪転印刷機におけるインキパイリングが発生せず、インキ乾燥性が遅くなく、表面強度が良好で印刷適性に優れた印刷用塗工紙を得ることができる。
本発明では塗工層の最外層に使用する顔料として、平均粒子径が0.5μm以下のカオリンを顔料100重量部あたり60〜100重量部、且つ平均粒子径が0.8μm以上の有機顔料を2〜10重量部含有する必要がある。カオリンの粒径が0.5μmよりも大きい、もしくは60部よりも少ない配合量の場合、光沢発現性が低く、低密度1.10g/cm3以下で、白紙光沢度70%を実現することが難しい。カオリン以外の無機顔料、例えば炭酸カルシウムやチタンを主成分として使用した場合は板状のカオリンよりも光沢発現性が低いため、同様に低密度1.10g/cm3以下で白紙光沢70%を実現することが困難となる。さらに、平均粒子径が0.8μm以上の有機顔料が10重量部よりも多く配合されると、裏移りの問題が発生する。有機顔料の平均粒子径はさらに好ましくは0.9μm以上2.0μm以下、更に好ましくは1.1μm以上2.0μm以下である。粒径の大きい有機顔料は高白紙光沢で且つインキパイリングの問題が発生せず好ましい。
塗工層の最外層に隣接する内側層の顔料としては、平均粒子径が0.4〜1.0μmの炭酸カルシウムを顔料100重量部当たり70重量部以上含有することが必要である。平均粒子径が0.4〜1.0μmの炭酸カルシウムを70重量部未満の場合、表面強度が弱い、もしくは、インキ乾燥性が遅いなどの問題が発生する。さらに、平均粒子径が0.4μmより小さいと、原紙被覆性が低下するために塗工量を多くする必要があるために好ましくなく、更には表面強度が低下する。逆に1.0μmよりも大きい顔料を使用すると、光沢発現性に劣り、さらにはインキ乾燥性が遅くなる問題がある。また、炭酸カルシウムの平均粒子径は、0.4〜0.7μmが好ましい。炭酸カルシウムとしては、粒子径分布が均一であることが好ましく、さらには、不定形な炭酸カルシウムよりも針状、紡錘状、いがぐり状の軽質炭酸カルシウムが好ましい。
尚、本発明において顔料の平均粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定器(マルバーン(株)製、機器名:マスターサイザーS)を用いて、体積累積分布の50%点を平均粒子径とした。
本発明に使用される有機顔料であるプラスチックピグメントは、密実型、中空型、または、コア−シェル型等を必要に応じて単独または2種類以上混合して使用することができる。プラスチックピグメントの構成重合体成分としては、好ましくは、スチレン及び/または、メチルメタアクリレート等のモノマーを主成分として、必要に応じてこれらと共重合可能な他のモノマーが用いられる。この共重合可能なモノマーとしては、例えば、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ジメチルスチレン等のオレフィン系芳香族系モノマー、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルへキシル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリルニトリル等のモノオレフィン系モノマー及び酢酸ビニル等のモノマーがある。また、必要に応じて、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸等のオレフィン系不飽和カルボン酸モノマー類、ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシプロピル等のオレフィン系不飽和ヒドロキシモノマー類、アクリルアミド、メタアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N―メチロールメタアクリルアミド、N―メトキシメチルアクリルアミド等のオレフィン系不飽和アミドモノマー類、ジビニルベンゼン等の二量体ビニルモノマー等を一種または二種以上の組み合わせで用いることができる。これらのモノマーは例であり、このほかにも共重合可能なモノマーがあれば使用してもよい。
また、本発明においては、その他の顔料としては、上記で平均粒子径を規定した炭酸カルシウム、カオリン以外に、上記で規定した平均粒子径以外のカオリンや炭酸カルシウムあるいは、デラミネーテッドカオリン、エンジニアードカオリン、サチンホワイト、酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、シリカ、活性白土、珪藻土、レーキなどの無機顔料を適宜併用して使用できる。
本発明において、塗工層の各層に用いる接着剤としては、塗工紙用に従来から用いられている、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体、あるいはポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成接着剤、カゼイン、大豆タンパク、合成タンパクなどのタンパク質類、酸化澱粉、カチオン化澱粉、尿素リン酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などの澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体などの中から、1種以上を適宜選択して使用することができる。これらの接着剤は、顔料100重量部に対して、3〜35重量部の範囲で使用される事が好ましく、より好ましくは7〜25重量部である。35重量部を超える場合は、塗料の粘度が高くなり、操業性の問題が生じる等のデメリットが生じ好ましくない。また、3重量部未満の場合は、十分な表面強度がえられず好ましくない。
本発明の塗工層の各層には、助剤として分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、染料、蛍光染料等の通常使用される各種助剤を使用することができる。
本発明の塗工紙に用いる原紙は、パルプ、填料と各種助剤からなる。パルプとしては、化学パルプ、半化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を用いることができるが、白色度の点より化学パルプ、半化学パルプを用いることが好ましい。最も好ましいのは、化学パルプを100重量%含有させることである。
原紙に用いる填料は、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、カオリン、カオリン、シリカ、ゼオライト、酸化チタン、合成樹脂填料等の公知の填料を使用することができる。配合量は、3〜20重量%程度である。これら填料は、紙料スラリーの抄紙適性や強度特性を調節する目的で、単独又は2種以上を混合使用してもよい。
これらの紙料に必要に応じ通常抄紙工程で使用される薬品類、例えば紙力増強剤、サイズ剤、消泡剤、着色剤、嵩高剤、柔軟化剤などを、本発明の効果を阻害しない範囲で添加し抄紙することができる。
原紙の抄紙方法については、特に限定される物ではなく、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。また、サイズプレス、ゲートロールコーター、ビルブレード等を用いて、澱粉、ポリビニルアルコールなどを予備塗工した原紙等も使用可能である。塗工原紙としては、一般の塗工紙に用いられる坪量が25〜400g/m程度のものであり、好ましくは40〜180g/mであり、密度は0.60〜0.80g/cmである。なお、原紙坪量が高いほど塗工層より密度が低い原紙層の割合が増えるために嵩高な塗工紙を製造するためには適している。
本発明において、調整された塗工液を原紙に塗工する方法については、特に限定される物ではなく、公知の塗工装置を用いる事ができる。例えばブレードコーター、バーコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、リバースロールコーター、カーテンコーター、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター等が挙げられる。これらを用いて、原紙上に片面あるいは両面に2層、あるいは必要に応じて3層以上塗工する。片面辺りの塗工量は10g/m〜30g/mであることが好ましく、より好ましくは10g/m〜20g/mである。また、塗工層を2層以上設ける場合、最外層の塗工量と最外層以外の内側層の塗工量の比は、3:1〜1:3が好ましい。
本発明においては、塗工速度が500m/分以上、より好ましくは、塗工速度が1000m/分を超える高速でも操業性が優れる物である。
湿潤塗工層を乾燥させる手法としては、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒータ、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が用いられる。
以上のようにして得られた塗工紙は、塗工後のカレンダー処理において金属ロールの表面温度100℃以上の高温で処理することが好ましい。
本発明においては、少なくとも弾性ロールと100℃以上に加熱された金属ロールからなるカレンダーで1ニップ以上処理して仕上げることが好ましく、白紙光沢度を高くし、塗工紙の細孔容積の減少を抑えてバランス良く品質を向上させるために、100℃以上の金属ロールと弾性ロールからなるカレンダー処理は2〜8ニップが好ましく、より好ましくは2〜6ニップである。また、金属ロールの表面粗さは、JIS B0651で定義される表面粗さ(Rz:十点平均表面粗さ)の値が0.1〜15μmが好ましい。金属ロールの表面温度としては、より好ましくは120℃以上であり、上限の温度としては250℃が好ましい。処理線圧は、50〜300kN/mが好ましく、より好ましくは50〜200kN/mである。また、弾性ロールの材質は特に限定するものではないが、耐熱性に優れる変性ウレタン系、エポキシ系、ポリエーテル系等のプラスチックから成るものが好ましい。また硬度は、耐熱、耐圧、耐久性の良いショア硬度D80〜94のものを使用することが望ましい。
本発明においてのカレンダー処理の形態としては、少なくとも金属ロールと弾性ロールからなる一対以上のもので処理される。多段処理の場合、例えば、金属ロールと弾性ロールの2ロールからなるタンデムタイプのものを並行に複数設けて処理することができる。あるいは弾性ロールと金属ロールが床面に対して垂直あるいは斜めに複数個設けても良い。
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するがこれらによって本発明は何ら制約を受けるものではない。なお、例中の部および%はそれぞれ重量部重量%を示しており固形分換算の値である。得られた塗工紙について以下に示す方法に基づいて評価した。
〈評価方法〉
(1)白紙光沢度:JIS P 8142に基づいて測定した。
(2)顔料の平均粒子径:レーザー回折/散乱式粒度分布測定器(マルバーン(株)製、機器名:マスターサイザーS)を用いて、体積累積分布の50%点を平均粒子径とした。
(3)インキパイリング: 東芝製オフセット輪転印刷機(4色)にて、オフセット印刷用インキ(東洋インキ製 レオエコーSOY−M)を用い印刷速度500rpmでベタ部のインキ着肉濃度が墨1.85、藍1.65、紅1.55、黄1.40(ジャパンカラー標準印刷に準拠、X-Rite社製 X-Rite520にて測定)となる様に墨藍紅黄の順に2万部数ほど印刷した後、4胴目(黄色)のブランケット上に堆積した網点部(80、90%)の墨インキの堆積量を目視で評価した。
◎:きわめて良好、○:良好、△:若干劣る、×:劣る
(4)インキ乾燥性: ローランド製オフセット枚葉印刷機(4色)にてオフセット枚葉用インキ(東洋インキ製 ハイユニティーM)を用い、印刷速度8000枚/hrでベタ部のインキ着肉濃度が墨1.85、藍1.65、紅1.55、黄1.40となる様に墨藍紅黄の順に印刷したあと、印刷部を印刷直後から10分ごとに指先で触り、インキ乾燥の速さの程度を官能評価した。◎:きわめて良好、○:良好、△:若干劣る、×:劣る
(5)表面強度: ローランド製オフセット枚葉印刷機(2色)にてオフセット枚葉用インキ(東洋インキ製 ハイユニティーM)を用いて印刷した後に、藍単色ベタ部の表面剥け状態を目視で評価した。◎:きわめて良好、○:良好、△:若干劣る、×:劣る
(6)裏移り: RI印刷機を用いて、0.4ccの紅インキ(ハイユニティーM)をゴムロール上に均一に塗布して、サンプルに印刷したのち、印刷直後の印面上のインキの乾燥状態を判断するために、印刷5秒後に転写紙に印面のインキを写し取り、転写紙に写し取られたインキの量を目視で評価した。◎:きわめて良好、◎:良好、△:若干劣る、×:劣る。
[実施例1]
顔料として重質炭酸カルシウムスラリー(ファイマテック社製 FMT97、平均粒子径0.58μm)100部(固形分)に対して、接着剤としてスチレン・ブタジエン共重合ラテックスを9.6部、ヒドロキシエチル化澱粉(ペンフォード社製 PFG295)を10部配合して、さらに水を加えて固形分濃度59%とする塗工液1を得た。
また、顔料として微粒カオリン(Huber社ジャパングロス、平均粒子径0.4μm)80部、重質炭酸カルシウム 12部、中空プラスチックピグメント 8重量部(平均粒子径1.3μm)に対して、接着剤としてスチレン・ブタジエン共重合体ラテックスを13.2部配合して固形分濃度が63%になる塗工液2を得た。
塗工原紙は、化学パルプを100%、填料として軽質炭酸カルシウムを11%含有した密度0.74g/cm3で坪量69g/m2の上質紙を用いた。
上記原紙に、塗工液1をブレードコータ−で片面あたりの塗工量が7.2g/mになるように両面塗工・乾燥して、アンダー塗工紙とした。次に、塗工液2をブレードコーターで片面あたりの塗工量が7.8g/mとなるように両面塗工・乾燥して塗工紙を得た。このようにして得られた塗工紙を、金属ロールの表面温度120℃、各ニップでのニップ圧185kn/m、2ニップ、通紙速度600m/minで2スタックのタンデムタイプのソフトカレンダー処理を行い印刷用塗工紙を得た
[実施例2]
実施例1においてアンダー塗工層に配合された重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製 FMT97、平均粒子径0.58μm)100部の代わりに重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製 FMT97、平均粒子径0.58μm)75部、微粒カオリン(Huber社ジャパングロス、平均粒子径0.4μm)を25部配合して、トップ塗工層の微粒カオリン80部、重質炭酸カルシウム
12部、中空プラスチックピグメント 8重量部の代わりに中空プラスチックピグメント配合部数を4部、微粒カオリンの配合部数を96部配合した以外は、実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[実施例3]
実施例1においてトップ塗工層の微粒カオリン80部、重質炭酸カルシウム
12部、中空プラスチックピグメント 8重量部の代わりに微粒カオリン60部、炭酸カルシウム30部、プラスチックピグメントを10部に変更した以外は実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[実施例4]
実施例1において、60℃の金属ロール表面温度のソフトカレンダーで処理された以外は実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[実施例5]
実施例1においてトップ塗工層の中空プラスチックピグメント(粒子径1.3μm)の代わりに中空プラスチックピグメント(平均粒子径1.0μm)に変更した以外は実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[比較例1]
実施例1においてトップ層に配合された微粒カオリン(Huber社ジャパングロス、平均粒子径0.4μm)80部、重質炭酸カルシウム 12部の代わりに、微粒カオリン55部、重質炭酸カルシウムの配合量を37部とした以外は実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[比較例2]
実施例5において、アンダー層に配合された重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製 FMT97、平均粒子径0.58μm)100部の代わりにデラミネーテッドカオリン(カピムNP、平均粒子径3.3μm)を85部、炭酸カルシウムを15部配合した以外は実施例5と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[比較例3]
実施例1において、アンダー層に配合された重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製 FMT97、平均粒子径0.58μm)100部の代わりに重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製 FMT97、平均粒子径0.58μm)60部、微粒カオリン(Huber社ジャパングロス、平均粒子径0.4μm)を40部配合した以外は、実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[比較例4]
実施例1において、トップ層の中空プラスチックピグメント(平均粒子径1.3μm)を中空プラスチックピグメント(平均粒子径0.5μm)に変更した以外は実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
[比較例5]
実施例1において、トップ層に配合された微粒カオリン(Huber社ジャパングロス、平均粒子径0.4μm)80部、重質炭酸カルシウム 12部、中空プラスチックピグメント
8重量部(平均粒子径1.3μm)の代わりに、微粒カオリン(Huber社ジャパングロス、平均粒子径0.4μm)76部、重質炭酸カルシウム 12部、中空プラスチックピグメント 12重量部(平均粒子径1.3μm)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて印刷用塗工紙を得た。
表1から明らかなように、実施例1〜5は、嵩高で白紙光沢、印刷光沢が高く、オフセット輪転印刷機におけるインキパイリングが発生せず、インキ乾燥性が遅くなく、表面強度が良好で印刷適性に優れた印刷用塗工紙を得ることができた。これに対して比較例1は白紙光沢度、裏移りに劣る。比較例2は表面強度とインキ乾燥性が劣る。比較例3は表面強度に劣る。比較例4は、インキパイリングに劣る。比較例5は、裏移りが劣る。

Claims (3)

  1. 原紙上に顔料と接着剤を含有する塗工層を2層以上有する塗工紙において、塗工層の最外層の顔料として、平均粒子径が0.5μm以下のカオリンを顔料100重量部あたり60〜100重量部、平均粒子径が0.8μm以上の有機顔料を2〜10重量部含有し、最外層に隣接する内側層の顔料として、平均粒子径が0.4〜1.0μmの炭酸カルシウムを顔料100部重量部当たり70重量部以上含有し、密度0.95〜1.10g/cm3で白紙光沢70%以上の印刷用塗工紙。
  2. 前記有機顔料の平均粒子径が1.1〜2.0μmであることを特徴とする請求項1に記載の印刷用塗工紙。
  3. 100℃以上の金属ロール表面温度の高温カレンダーで処理されたことを特徴とする請求項1または2に記載の印刷用塗工紙。
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