JP5663455B2 - 紙送りローラおよびゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、静電式複写機や各種プリンタ等において紙送りに用いられる紙送りローラと、前記紙送りローラを形成するためのゴム組成物に関するものである。

例えば静電式複写機、レーザープリンタ、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機や、あるいはインクジェットプリンタ、自動現金預払機（ＡＴＭ）等の機器類における紙送り機構には、各種の紙送りローラが組み込まれている。
前記紙送りローラとしては、紙（プラスチックフィルム等を含む。以下同様。）と接触しながら回転して摩擦によって紙を搬送する、例えば給紙ローラ、搬送ローラ、プラテンローラ、排紙ローラ等が挙げられる。

前記紙送りローラとして、従来は、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ウレタンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリノルボネンゴム、シリコーンゴム、塩素化ポリエチレンゴム等の各種ゴムからなるローラが一般的に用いられている。
しかし前記紙送りローラの外周面には紙から発生する紙粉が付着しやすく、紙と繰り返し接触するうちに前記外周面に紙粉が蓄積されることで紙に対する紙送りローラの摩擦係数が低下して、比較的早期に紙の搬送不良を生じる場合がある。

特に灰分の多い紙は紙粉が発生しやすいため、前記紙粉の蓄積とそれによる紙の搬送不良とを生じやすい。
前記紙送りローラを形成するゴム分としてＥＰＤＭ、イソプレンゴム（ＩＲ）、およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）の３種を、所定の割合で併用することが検討されている（特許文献等１参照）。

発明者の検討によると、前記３種のゴム分の併用系によれば、紙粉の蓄積とそれに伴う紙の搬送不良の発生をある程度は抑制して、これまでに比べて長期に亘って良好な紙送りを維持しうる紙送りローラを形成することが可能である。
しかしその効果は未だ十分ではなく、より一層長期に亘って紙粉の蓄積とそれに伴う紙の搬送不良の発生とを防止して、良好な紙送りを維持できる紙送りローラが求められている。

また、前記３種のゴム分の併用系では、本来的に摩擦係数の小さいＥＰＤＭに、ＩＲ、およびＳＢＲを加えることで、紙送りローラの初期の摩擦係数を向上することをも意図しているが、かかる効果も未だ十分ではない。
また、前記３種のゴム分のうちＥＰＤＭは、周知のように本来的に耐候性に優れているものの、ＩＲ、およびＳＢＲは主鎖中に炭素−炭素二重結合を有し、前記ＥＰＤＭに比べて耐候性が十分でないことから、紙送りローラを長期に亘って使用した際に、当該紙送りローラが亀裂を生じたり破断したりしやすくなるという問題もある。

また、前記のように３種のゴム分を含む分、構成成分が多くなるためゴム組成物の構成が複雑化して、当該ゴム組成物やそれを用いて形成される紙送りローラの生産性が低下したり、その品質管理が容易でなくなったり、あるいは生産コストが上昇したりするといった問題もある。

特開２０１１−１１６４８０号公報

本発明の目的は、従来に比べて構成成分が少なく、耐候性に優れ、かつ初期の摩擦係数が高い上、紙粉の蓄積による摩擦係数の低下とそれに伴う紙の搬送不良とを、これまでに比べてさらに生じにくくして、より一層長期に亘って良好な紙送りを維持できる紙送りローラと、前記紙送りローラのもとになるゴム組成物とを提供することにある。

本発明は、ゴム分がＥＰＤＭ、およびエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）の２種であり、かつ前記２種のゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合が３０質量％以上、５０質量％以下であるゴム組成物からなることを特徴とする紙送りローラである。
また本発明は、ゴム分がＥＰＤＭ、およびＥＭＲの２種であり、かつ前記２種のゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合が３０質量％以上、５０質量％以下であることを特徴とする紙送りローラ形成用のゴム組成物である。

本発明によれば、従来の３種のゴム分のうちＩＲ、およびＳＢＲに代えて、ゴム分としてＥＮＲを、前記所定の割合でＥＰＤＭと併用することにより、後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように、初期の摩擦係数が高い上、紙粉の蓄積による摩擦係数の低下とそれに伴う紙の搬送不良とを、これまでに比べてさらに生じにくくして、より一層長期に亘って良好な紙送りを維持しうる紙送りローラを得ることが可能となる。

また前記ＥＮＲは、ＩＲ、ＳＢＲと同様に主鎖中に炭素−炭素二重結合を有するものの、主鎖に沿ってエポキシ基を導入することで前記炭素−炭素二重結合の割合が減じられていることと、導入したエポキシ基自体の作用とによって、前記ＩＲ、ＳＢＲ等に比べて耐候性に優れている。
そのため本発明によれば、前記ＥＮＲを、本来的に耐候性に優れたＥＰＤＭと併用することにより、長期に亘って使用した際に亀裂を生じたり破断したりしにくい紙送りローラを得ることも可能となる。

しかも本発明によれば、前記のようにゴム分としてＥＰＤＭとＥＮＲの２種を併用することで全体の構成成分を少なくして、ゴム組成物や紙送りローラの生産性を向上し、かつその品質管理を容易化するとともに、生産コストを引き下げることもできる。
前記ゴム組成物は、過酸化物架橋剤によって架橋されているのが好ましい。
前記過酸化物架橋剤は、通常の硫黄加硫系の架橋剤のように、紙送りローラの表面にブルームして摩擦係数の低下を引き起こすおそれのある加硫促進剤やステアリン酸等を併用する必要がない上、それ自体もブルームを生じないため摩擦係数の低下を引き起こすおそれがない。

そのため、初期の摩擦係数がさらに高い上、紙と繰り返し接触させた際の摩擦係数の低下とそれに伴う搬送不良とをさらに良好に抑制して、より一層長期に亘って良好な紙送りを維持しうる紙送りローラを得ることができる。

本発明によれば、従来に比べて構成成分が少なく、耐候性に優れ、かつ初期の摩擦係数が高い上、紙粉の蓄積による摩擦係数の低下とそれに伴う紙の搬送不良とを、これまでに比べてさらに生じにくくして、より一層長期に亘って良好な紙送りを維持できる紙送りローラと、前記紙送りローラのもとになるゴム組成物とを提供することが可能となる。

本発明の紙送りローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。

〈ゴム組成物〉
本発明のゴム組成物は、ゴム分がＥＰＤＭ、およびＥＮＲの２種であり、かつ前記２種のゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合が３０質量％以上、５０質量％以下であることを特徴とするものである。
本発明において、ＥＮＲの割合が前記範囲に限定されるのは、下記の理由による。

すなわち、前記範囲よりＥＰＤＭが少ない場合には、紙送りローラの耐候性が低下して、長期に亘って使用した際に亀裂を生じたり破断したりしやすくなる。また耐摩耗性も低下するため、紙送りローラを紙と繰り返し接触させた際に摩耗しやすくなり、当該摩耗によって摩擦係数が低下して紙の搬送不良を生じたりしやすくなる。
一方、前記範囲よりＥＮＲが少ない場合には、当該ＥＮＲをＥＰＤＭと併用したことによる、初期の摩擦係数を向上する効果や、紙と繰り返し接触させた際に、紙粉の蓄積による摩擦係数の低下とそれに伴う搬送不良とを生じにくくして、より長期に亘って良好な紙送りを維持する効果が得られない。

またＥＰＤＭとしては伸展油で伸展したいわゆる油展ＥＰＤＭ、および伸展油で伸展していない非油展ＥＰＤＭのいずれを用いてもよい。ただし、前記２種のゴム分に架橋剤等の添加剤を配合し、混練してゴム組成物を調製する際や、前記ゴム組成物を紙送りローラの形状に成形する際の加工性等を向上することを考慮すると、ＥＰＤＭとしては油展ＥＰＤＭが好ましい。

ジエンがＥＮＢであるＥＮＢ系の油展ＥＰＤＭとしては、例えば住友化学（株）製のエスプレン（登録商標）６７０Ｆ〔ゴム分：伸展油＝１００：１００（質量比）〕、６７１Ｆ〔ゴム分：伸展油＝１００：７０（質量比）〕、三井化学（株）製の三井ＥＰＴ３０４２Ｅ〔ゴム分：伸展油＝１００：１２０（質量比）〕等の１種または２種以上が挙げられる。

またジエンがＤＣＰＤであるＤＣＰＤ系の油展ＥＰＤＭとしては、例えば住友化学（株）製のエスプレン４００〔ゴム分：伸展油＝１００：１００（質量比）〕等が挙げられる。
ＥＰＤＭは、前記例示のものをいずれか１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

ＥＰＤＭとして油展ＥＰＤＭを用いる場合、先に説明したＥＮＲの割合は、前記油展ＥＰＤＭ中に含まれるゴム分（ＥＰＤＭ）と、ＥＮＲとの総量中に占める割合である。
（ＥＮＲ）
ＥＮＲとしては、天然ゴムを、例えばクロルヒドリン法、直接酸化法、過酸化水素法、アルキルヒドロペルオキシド法、過酸法等の任意の方法で処理して、その主鎖中の炭素−炭素二重結合をランダムにエポキシ化したものがいずれも使用可能である。

前記ＥＮＲのエポキシ化率は、任意に設定することができる。
ただし、ＥＰＤＭと併用して紙送りローラを形成することによる先に説明した種々の効果をさらに向上することを考慮すると、エポキシ化率は４モル％以上、特に１０モル％以上であるのが好ましく、６０モル％以下、特に５０モル％以下であるの好ましい。
前記エポキシ化天然ゴムとしては、例えばサイム・ダービー（Sime Darby Berhad、マレーシア）社製のＥＮＲ１０〔エポキシ化率１０モル％〕、ＥＮＲ２５〔エポキシ化率２５モル％〕、ＥＮＲ５０〔エポキシ化率５０モル％〕等の１種または２種以上が挙げられる。

〈架橋剤〉
ゴム組成物には、前記ゴム分を架橋させるための架橋剤を配合する。
前記架橋剤としては、通常の硫黄加硫系（硫黄または含硫黄化合物と、加硫促進剤、加硫促進助剤等との併用系）の架橋剤を使用してもよいが、特に過酸化物架橋剤が好ましい。

過酸化物架橋剤は、硫黄加硫系の架橋剤のように、紙送りローラの表面にブルームして摩擦係数の低下を引き起こす前記加硫促進剤やステアリン酸（加硫促進助剤）等を併用する必要がない上、それ自体もブルームを生じないため摩擦係数の低下を引き起こすおそれがない。
そのため、紙と繰り返し接触させた際の摩擦係数の低下とそれに伴う搬送不良とをさらに良好に抑制して、より一層長期に亘って良好な紙送りを維持しうる紙送りローラを得ることができる。

前記過酸化物架橋剤としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、１，４−ビス［（ｔｅｒｔ−ブチル）パーオキシイソプロピル］ベンゼン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジｔｅｒｔ−ブチルパーオキシドおよび２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキセン等の１種または２種以上が挙げられる。

過酸化物架橋剤の配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり０．８質量部以上、特に１．５質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下、特に３．５質量部以下であるのが好ましい。
過酸化物架橋剤の配合割合が前記範囲未満では、紙送りローラの耐摩耗性が低下するおそれがある。また、前記範囲を超える場合には、紙送りローラが硬くなりすぎて、望まれる摩擦係数が発現されにくくなるおそれがある。

またゴム組成物には、カーボンブラック等の補強剤・充填剤や、あるいはオイル、可塑剤等の各種添加剤を適宜選択して配合してもよい。
〈紙送りローラ〉
図１は、本発明の紙送りローラ１の、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図１を参照して、この例の紙送りローラ１は、前記ゴム組成物からなる円筒状のローラ本体２と、前記ローラ本体２の中心の通孔３に挿通されたシャフト４とを含んでいる。シャフト４は、例えば金属、セラミック、硬質樹脂等によって形成される。

ローラ本体２のゴム厚みは特に限定されないが、例えば静電式複写機等の紙送りローラの場合に良好な紙送りを実現するためには、前記ゴム厚みが１ｍｍ以上、特に２ｍｍ以上であるのが好ましく、２０ｍｍ以下、特に１５ｍｍ以下であるのが好ましい。
前記ローラ本体２は、先に説明したゴム組成物を射出成形法、押出成形法等の任意の成形法によって円筒状に成形したのち、例えばプレス架橋等によって架橋させて形成される。

ローラ本体２とシャフト４とは、例えば前記シャフト４の外径をローラ本体２の通孔３の内径よりも大きめに形成して前記通孔３内にシャフト４を圧入したり、前記両者を接着剤によって接着したり、ローラ本体２の架橋時に加硫接着剤によって加硫接着したりすることで一体化される。
また前記一体化の前後の任意の時点で、必要に応じてさらにローラ本体２の外周面５を所定の表面粗さになるように研磨したり、前記外周面５をローレット加工、シボ加工等したり、あるいはローラ本体２の軸方向の長さ、すなわち紙送りローラ１の幅が所定値となるようにローラ本体２の両端をカットしたりしてもよい。これにより、図１に示す紙送りローラ１が製造される。

なおローラ本体２は、外周面５側の外層とシャフト４側の内層の２層構造に形成してもよい。その場合、少なくとも外層を前記ゴム組成物によって形成すればよい。
また紙送りローラ１の用途によっては、通孔３はローラ本体２の中心から偏心した位置に設けてもよい。またローラ本体２は円筒状でなく異形形状、例えば外周面５の一部が平面状に切り欠かれた形状等であってもよい。かかる異形形状を有するローラ本体２を形成するには、射出成形法、押出成形法等によって、ローラ本体２を前記異形形状に直接に成形してもよいし、円筒状に形成したローラ本体２の外周面５を後加工して前記異形形状としてもよい。

また円筒状に形成したローラ本体２の通孔３に、断面形状が前記異形形状に対応する変形形状とされたシャフト４を圧入することでローラ本体２を変形させて前記異形形状とすることもできる。この場合、外周面５の研磨やローレット加工、シボ加工等は変形前の円筒状のローラ本体２に対して行なうことができるため加工性を向上できる。
本発明の紙送りローラ１は、例えば静電式複写機、レーザービームプリンタ、普通紙ファクシミリ装置、インクジェットプリンタ、自動現金預払機（ＡＴＭ）等の機器類における紙送り機構に組み込まれる、給紙ローラ、搬送ローラ、プラテンローラ、排紙ローラ等の種々の紙送りローラとして用いることができる。

〈比較例１〉
ゴム分としての油展ＥＰＤＭ〔前出の住友化学（株）製のエスプレン６７０Ｆ、ゴム分：伸展油＝１００：１００（質量比）〕４０質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は２０質量部）、およびＥＮＲ〔前出のサイム・ダービー社製のＥＮＲ２５、エポキシ化率２５モル％〕８０質量部に、さらに過酸化物架橋剤としてのジクミルパーオキシド〔日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〕３質量部、補強剤・充填剤としてのカーボンブラック〔ＨＡＦ、東海カーボン(株)製の商品名シースト３〕１０質量部、およびパラフィンオイル〔出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ−３８０〕６０質量部を配合し、混練してゴム組成物を調製した。

次いで、前記ゴム組成物を筒状に押出成形したのち１６０℃×３０分間プレス加硫して、内径φ１２．６、外径φ２５、長さ６０ｍｍの筒状体（コット）を形成し、前記筒状体を、円筒研削盤を用いて外径φ２４に研磨したのち長さ３０ｍｍにカットして円筒状のローラ本体を形成した。
そして、前記ローラ本体の通孔にφ１４の樹脂製のシャフト（専用樹脂コア）を圧入して紙送りローラを製造した。

前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は８０質量％であった。
〈実施例１〉
油展ＥＰＤＭの量を１００質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は５０質量部）、ＥＮＲの量を５０質量部とし、かつパラフィンオイルの量を３０質量部としたこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。

前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は５０質量％であった。
〈実施例２〉
油展ＥＰＤＭの量を１４０質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は７０質量部）、ＥＮＲの量を３０質量部とし、かつパラフィンオイルの量を１０質量部としたこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。

前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は３０質量％であった。
〈実施例３〉
過酸化物架橋剤に代えて、粉末硫黄〔鶴見化学工業(株)製〕１質量部、テトラエチルチウラムジスルフィド〔加硫促進助剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＴＥＴ〕２質量部、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔加硫促進助剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＭ〕１質量部、ステアリン酸〔日油(株)製の商品名つばき〕１質量部、および酸化亜鉛２種〔三井金属鉱業(株)製〕５質量部を配合したこと以外は実施例２と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。

前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は３０質量％であった。
〈比較例２〉
油展ＥＰＤＭの量を１８０質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は９０質量部）、ＥＮＲの量を１０質量部、カーボンブラックの量を１５質量部とし、かつパラフィンオイルを配合しなかったこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。

前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は１０質量％であった。
〈比較例３〉
ゴム分として、油展ＥＰＤＭ〔前出の住友化学（株）製のエスプレン６７０Ｆ、ゴム分：伸展油＝１００：１００（質量比）〕４０質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は２０質量部）、天然ゴム〔ＳＭＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｌａｙｓｉａｎ Ｒｕｂｂｅｒ）−ＣＶ６０〕５０質量部、およびＳＢＲ〔日本ゼオン(株)製のニポール（登録商標）１５０２、非油展ＳＢＲ〕３０質量部の３種を併用したこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。

〈比較例４〉
油展ＥＰＤＭの量を１０質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は５質量部）、ＥＮＲの量を９５質量部とし、かつパラフィンオイルの量を７５質量部としたこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。
前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は９５質量％であった。

〈比較例５〉
油展ＥＰＤＭの量を１９０質量部（ゴム分としてのＥＰＤＭの量は９５質量部）、ＥＮＲの量を５質量部、カーボンブラックの量を１８質量部とし、かつパラフィンオイルを配合しなかったこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、紙送りローラを製造した。

前記ゴム組成物における、ゴム分の総量中に占めるＥＮＲの割合は５質量％であった。
〈摩擦係数試験および通紙状況評価〉
各実施例、比較例の紙送りローラを、テフロン（登録商標）板の上に載置した幅６０ｍｍ×長さ２１０ｍｍの紙〔ゼロックス社製のＸｅｒｏｘ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００〕の上に３４０ｇｆの鉛直荷重をかけながら圧接させた状態で、前記紙送りローラを周速度１０５ｍｍ／秒で回転させた際に、前記紙に加わる搬送力Ｆを、ロードセルを用いて測定して、式(4)：
μ＝Ｆ／３４０ (4)
により摩擦係数μを求めた。

測定は紙送りローラの製造直後（初期）と、前記紙送りローラを日本ヒューレットパッカード(株)製のレーザープリンタＨＰ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ４３５０ｎに給紙ローラとして組み込んで前記と同じ紙〔ゼロックス社製のＸｅｒｏｘ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００〕を１万２千枚通紙した後（耐久後）に実施した。
またこの通紙時の通紙状況を観察して、その良否を下記の基準で評価した。

×：１万２千枚までの間に紙送りの不良が１回以上発生した。通紙状況不良。
◎：１万２千枚までの間に紙送りの不良は全く発生しなかった。通紙状況極めて良好。
〈耐候性試験〉
各実施例、比較例の紙送りローラの耐候性を、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５９:２００４「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−耐オゾン性の求め方」に所載の静的オゾン劣化試験に則って評価した。

すなわち各実施例、比較例で調製したのと同じゴム組成物を用いて、前記規格において規定された寸法、形状の試験片を作製し、前記試験片に引張ひずみ（１０％伸長）を加えながら温度４０℃、オゾン濃度５０ｐｐｍ、試験時間１２０時間の条件でオゾンに曝露した際に、前記試験片に亀裂が発生したか否かを確認した。そして下記の基準で耐候性の良否を評価した。

×：曝露１２０時間までの間に亀裂が発生した。耐候性不良。
◎：曝露１２０時間までの間に亀裂は全く発生しなかった。耐候性極めて良好。
以上の結果を表１、表２に示す。

表１、表２の実施例１〜３、比較例２の結果より、ゴム分としてＥＰＤＭとＥＮＲの２種を併用することにより、耐候性に優れ、かつ初期の摩擦係数が高い上、紙粉の蓄積による摩擦係数の低下とそれに伴う紙の搬送不良とを生じにくくして、長期に亘って良好な紙送りを維持しうる紙送りローラが得られることが判った。
ただし実施例１〜３、比較例１、３〜５の結果より、前記効果を得るためには、ＥＰＤＭとＥＮＲとの総量中に占めるＥＮＲの割合が３０質量％以上、５０質量％以下である必要があることが判った。

また実施例２、３の結果より、架橋剤として過酸化物架橋剤を用いることにより、硫黄加硫系の架橋剤を用いる場合に比べてさらに初期の摩擦係数を向上できることが判った。

１ 紙送りローラ
２ ローラ本体
３ 通孔
４ シャフト
５ 外周面

Claims (3)

1. ゴム分がエチレンプロピレジエンゴム、およびエポキシ化天然ゴムの２種であり、かつ前記２種のゴム分の総量中に占めるエポキシ化天然ゴムの割合が３０質量％以上、５０質量％以下であるゴム組成物からなることを特徴とする紙送りローラ。
2. 前記ゴム組成物は、過酸化物架橋剤によって架橋されている請求項１に記載の紙送りローラ。
3. ゴム分がエチレンプロピレジエンゴム、およびエポキシ化天然ゴムの２種であり、かつ前記２種のゴム分の総量中に占めるエポキシ化天然ゴムの割合が３０質量％以上、５０質量％以下であることを特徴とする紙送りローラ形成用のゴム組成物。

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