JP2020200438A - インクおよび印刷方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近年では、家庭用のみならず、例えば布、プラスチックフィルム、硬材など様々な基材にインクジェットで作像する技術が発展してきている。
前記用途において、マゼンタインクには、主にPigment Red(以下PRと言うことがある)122に代表されるキナクリドン系顔料が使用されてきたが、キナクリドン系顔料は優れた耐久性を持つ一方、高価でバリエーションに乏しく発色性も低いという欠点があり、安価でバリエーション豊富なナフトールレッド顔料が注目されるようになっており、特にPR269は優れた発色性を示すことが知られている。
1)少なくとも、水、下記構造式(1)で表される化合物、下記構造式(2)で表されるPigment Red 269およびアルキレングリコールアルキルエーテルを含み、
下記構造式(1)で表される化合物の含有量が、下記構造式(2)で表されるPigment Red 269の全量に対して2質量%以下である
ことを特徴とするインク。
2)前記Pigment Red 269の含有量が、インク全量に対して3質量%以上7質量%以下であることを特徴とする前記構成1)に記載のインク。
3)前記構造式(1)で表される化合物の含有量が、前記Pigment Red 269の全量に対して1質量%以下であることを特徴とする前記構成1)または2)に記載のインク。
4)前記アルキレングリコールアルキルエーテルの含有量が、インク全量に対して3質量%以上15質量%以下であることを特徴とする前記構成1)〜3)のいずれかに記載のインク。
5)前記構成1)〜4)のいずれかに記載のインクを基材上に塗布する工程を有することを特徴とする印刷方法。
6)前記基材が、軟包装基材であることを特徴とする前記構成5)に記載の印刷方法。
7)前記軟包装基材が透明フィルムであることを特徴とする前記構成6)に記載の印刷方法。
8)前記基材が布であることを特徴とする前記構成5)に記載の印刷方法。
その理由は定かではないが、従来は、合成原材料であるナフトールAS-CAはPR269と一部構造が一致しているため、未反応のナフトールAS-CAがPR269に吸着しやすいと考えられ、分散剤の吸着が阻害された結果、溶剤によるPR269の分散破壊が顕著に起きやすくなっていたと考えられる。一方、本発明のインクは、ナフトールAS-CAの含有量がPR269に対して2質量%以下であるため、上記現象が抑制されるものと推測される。
また、本発明のインクは乾燥性、定着性に優れ、ダンボールのような、普通紙と比較して表面凹凸が大きく、吸収性が高い基材に印刷した場合にも、高い画像濃度で彩度の高い印刷が可能である。構造式(1)で表される化合物の含有量が、構造式(2)で表されるPigment Red 269の全量に対して2質量%以下であるインクとすることで、Pigment Red 269と樹脂との親和性が高まり、色材がダンボールの表面に留まり、高い画像濃度で彩度の高い印刷が可能になったと推測される。
基材としてダンボールを用いる場合、画像形成前に、処理液を塗布することで、更に画像濃度、彩度を高めることが可能である。更に、基材としてダンボールを用い、処理液を付与した後、乾燥工程を設け、印刷することで、より高い画像濃度、彩度を有する印刷を行うことが可能である。
本発明におけるインクは、少なくとも、水、ナフトールAS-CA、色材としてPR269およびアルキレングリコールアルキルエーテルを含む。
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。
本発明におけるPR269は、ナフトールAS-CAを少量、すなわちPR269の全量に対して2質量%以下、好ましくは1質量%以下含むことを特徴とする。
PR269自体は市販のものを使用してもよいし、必要に応じて合成しても構わない。
合成の方法は公知のいずれの方法を用いても構わないが、例えば以下の方法で合成できる。
まず、3−アミノー4−メトキシベンズアニリドを亜硝酸ナトリウムを使ってジアゾ化し、ジアゾ化液を調製する。別途調整したナフトールAS-CAをカップリング成分として含む反応液と混合し、カップリング反応させることにより、PR269を生成することができる。
そして、生成したPR269を含む混合物をろ過した後、残渣を水洗し、脱水してプレスケーキとし、乾燥して乾燥ブロックとした後、乾燥ブロックを粉砕することで、粉末状のPR269が得られる。
例えば純水とともに攪拌し濾過をする工程を複数回繰り返して不純物を除去する方法、限外ろ過膜を用いたダイアフィルトレーション方式により膜精製する方法、ソックスレー抽出機を用いた精製方法などが挙げられる。
前記精製方法を行うことにより、ナフトールAS-CAの含有量をPR269の全量に対して2質量%以下に調整することができる。
顔料をインク中に分散させるには、顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能なものを用いることができる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明のインクはアルキレングリコールアルキルエーテルを含有し、アルキレングリコールアルキルエーテルとは以下の一般式(3)で表される溶剤のことを指す。
n:1以上4以下の整数
R1:炭素数1以上8以下の分岐してもよいアルキル基
R2:炭素数1以上4以下の分岐してもよいアルキレン基
R3:水素又は炭素数1以上4以下の分岐してもよいアルキル基
本発明のインクはアルキレングリコールアルキルエーテル以外に必要に応じて別途水溶性有機溶剤を添加してもよい。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
特にインクジェットヘッドからの吐出安定性を担保する観点で少なくとも1種の多価アルコールを含むことが好ましく、特に1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオールのうちいずれかを使用するのが特に好ましい。
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
インク中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
攪拌混合は、通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行なうことができる。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。
記録に用いる記録媒体(基材)としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、ダンボール、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本発明において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
本発明の印刷方法では、必要に応じて乾燥工程を用いてもよい。
加熱に用いる装置としては、多くの既知の装置を使用することができる。例えば、温風加熱、輻射加熱、伝導加熱、高周波乾燥、マイクロ波乾燥等の装置が挙げられ、これらは1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
乾燥の強度は基材の厚さや材質など熱収縮特性に応じて設定されるのが好ましい。
インクが着滴した後に効率よく揮発成分を飛ばす事により画像のセット性がさらに向上するため、第二の工程の後の乾燥工程は温風乾燥ないしIR乾燥のいずれかを少なくとも使用することが好ましい。
35%HCl水溶液12.5質量部を氷水187.5質量部中に加え攪拌し、温度を5℃以下に調節した。これに、3−アミノ−4−メトキシベンズアニライド8質量部加えて攪拌して、3−アミノ−4−メトキシベンズアニライドの溶解と、3−アミノ−4−メトキシベンズアニライドの塩酸塩の析出を確認し、30分間5℃以下で攪拌した。
その後、30%亜硝酸ナトリウム水溶液7.8質量部を加えて60分間5℃以下で攪拌し、スルファミン酸0.3質量部を加えて亜硝酸を消去した。さらに、酢酸ナトリウム8質量部、90%酢酸12質量部を添加し、ジアゾニウム塩冷却溶液とした。
また、別にN−(5−クロロ−2−メトキシフェニル)−3−ヒドロキシ−2−ナフタレンカルボキシアミド(ナフトールAS-CA)12質量部を秤量し、純水150質量部、水酸化ナトリウム4質量部を加え、攪拌しながら90℃まで加熱して、溶解した。さらにこれを攪拌しながら、5℃まで冷却してナフトール冷却溶液とした。
そして、ジアゾニウム塩冷却溶液を0.5mmのシリンジを搭載したシリンジポンプに入れ、10℃以下で攪拌されているナフトール冷却溶液中に15質量部/分の割合でインジェクションし、5℃以下で1時間1200rpmにて高速攪拌した。
その後、90℃まで加熱して、そのまま1時間1200rpmにて高速攪拌した。さらに、1N塩酸、あるいは、1N水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0に調整し、濾過、水洗をして、80℃にて10時間乾燥し、粉砕して、C.I.Pigment Red 269を得た。
取ったサンプル(それぞれ0.5g)を乾燥し、それぞれ10mLのN−メチルピロリドンと混合し、超音波処理により15分間粉砕した後、20mLのメタノールを添加し、再度15分間粉砕を続け、懸濁液を濾別した。
20μLの濾液を、HPLCシステムのオートサンプラーの中に導入し、あらかじめナフトールAS-CA標準物質を使用して引いた検量線とサンプルのピーク面積から残留ナフトールAS-CA量を定量化した。
使用機器:日本分光社製LC-20000Plus
カラム:Triart-C18、4.6×100 mm
溶離液:酢酸アンモニウム水溶液/メタノール
流量:1.0ml/分
カラム温度:50℃
検出器:PDA(フォトダイオードアレイ)
下記で示す処方混合物をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(株式会社シンマルエンタープライゼス製、KDL型、メディア:直径0.3mmジルコニアボール使用)で7時間循環分散してPR269分散液A(顔料固形分濃度:15質量%)を得た。
・PR269-A・・15質量部
・アニオン性界面活性剤(パイオニンA−51−B、竹本油脂株式会社製)・・・2質量部
・イオン交換水・・・83質量部
インクは、下記表2、3に記載の配合量(質量部)で各成分を混合攪拌し、0.2μmポリプロピレンフィルターにて濾過することにより調製した。
なお、表2、3に記載の材料は以下のものを用いた。
界面活性剤:Capstone FS−34(ケマーズ株式会社製)
樹脂エマルジョンA:ES−85(ジャパンコーティングレジン社製アクリル樹脂)
樹脂エマルジョンB:ボンコートCF−6140(DIC社製アクリル樹脂)
プロキセルLV:アベシア社製防腐防カビ剤
調製したインクをインクカートリッジに充填して65℃で3週間保存し、増粘および凝集の状態を、下記基準により評価した。Bまでが許容レベルである。
[評価基準]
A:保存前後の粘度変化率が±10%以内である。
B:保存前後の粘度変化率が10%を超え、20%以内である。
C:保存前後の粘度変化率が20%を超えている。
あらかじめ各インクが充填されたインクジェットプリンター(装置名:IPSiO GXe5500改造機、株式会社リコー製)を用意しておき、二軸延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡製、パイレンP−2161 厚さ30μm)に対し、ベタパッチを印刷し、80℃のオーブンで2分乾燥させたのち、以下の評価基準にて評価した。Bまでが許容レベルである。
[評価基準]
A:均一に埋められたベタが形成されている。
B:99%以上のベタ埋まりであるが、ごくわずかな白抜け、ビーディングが発生している。
C:99%未満のベタ埋まりであり、はっきりと分かる白抜け、ひび割れがある。
あらかじめ各インクが充填されたインクジェットプリンター(装置名:IPSiO GXe5500改造機、株式会社リコー製)を用意しておき、二軸延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡製、パイレンP−2161 厚さ30μm)に対し、ベタパッチを印刷し、80℃のオーブンで2分乾燥させたのち、以下の評価基準にて評価した。Bまでが許容レベルである。
[評価基準]
A:画像濃度1.5以上
B:画像濃度1.1以上、1.5未満
C:画像濃度1.1未満
OECDテストガイドライン429に示された皮膚感さ性評価であるLLNA法にてSI値を算出し、以下の評価基準にて評価した。Bまでが許容レベルである。
[評価基準]
A:SI値1.8倍未満
B:SI値1.8倍以上2.5倍未満
C:SI値2.5倍以上
なお、二軸延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡製、パイレンP−2161 厚さ30μm 軟包装用)の代わりに、ダンボールに対して印刷を行った。ダンボールに対しても、高い画像濃度の印刷物が得られた。
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
Claims (9)
- 前記Pigment Red 269の含有量が、インク全量に対して3質量%以上7質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載のインク。
- 前記構造式(1)で表される化合物の含有量が、前記Pigment Red 269の全量に対して1質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のインク。
- 前記アルキレングリコールアルキルエーテルの含有量が、インク全量に対して3質量%以上15質量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインク。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のインクを基材上に塗布する工程を有することを特徴とする印刷方法。
- 前記基材が、軟包装基材であることを特徴とする請求項5に記載の印刷方法。
- 前記軟包装基材が透明フィルムであることを特徴とする請求項6に記載の印刷方法。
- 前記基材が布であることを特徴とする請求項5に記載の印刷方法。
- 前記基材がダンボールであることを特徴とする請求項5に記載の印刷方法。
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