JP6256094B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
カラートナーには帯電立ち上がり、耐刷での帯電維持性を得るべく、無色もしくは淡色の帯電制御剤が用いられる事が多く、一般的に用いられる無色あるいは淡色の帯電制御剤としてはサリチル酸金属錯体やホウ素含有有機物等が知られている。
こうした中、近年、帯電制御剤の中でも、帯電制御樹脂の使用が安全性と耐刷帯電維持性の両立の面で注目されている。帯電制御樹脂としては、例えば、特許文献1に示すようなものが知られている。
[1] 少なくとも結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有し、溶融混練工程と該溶融混練工程で得られる溶融混練物を粉砕する粉砕工程を経て得られるトナーの製造方法であって、該帯電制御剤は下記式(1)で表される化合物を含有し、且つ該溶融混練工程後の該溶融混練物の温度がトナーの軟化点の+36℃以上であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
[2] 前記溶融混練工程は、原材料を搬送することを主とする搬送セグメントと原材料を分散することを主とするニーディングセグメントを各々複数有し、且つ該搬送セグメント及び該ニーディングセグメントはバレルに覆われており、且つ該バレルの設定温度は個別に設定可能である2軸の押出機で行われる溶融混練工程であって、該バレルの設定温度の平均(Tav)が95℃以上155℃以下である[1]に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
[3] 前記溶融混練工程は、原材料を搬送することを主とする搬送セグメントと原材料を分散することを主とするニーディングセグメントを各々複数有し、且つ該搬送セグメント及び該ニーディングセグメントはバレルに覆われており、且つ該バレルの設定温度は個別に設定可能である2軸の押出機で行われる溶融混練工程であって、溶融混練工程最初のバレルの設定温度(Ts)と溶融混練工程最後のバレルの設定温度(Te)の比(Te/Ts)が1以上3以下である[1]または[2]に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
[4] 前記結着樹脂が、ポリエステルである[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
以下、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」と略記する場合がある。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、<1.帯電制御剤>に詳述する式(1)で表される化合物を含有し、<6.製造方法>に詳述する特定の条件下での溶融混練粉砕法で得られる。溶融混練粉砕法とは、結着樹脂及び着色剤、式(1)で表される化合物に、必要に応じてワックス、式(1)で表される化合物以外の帯電制御剤、磁性体等を
乾式混合した後、押出機等で溶融混練し、次いで粉砕、分級しトナー母体を得る方法である。トナー母体表面に外添剤を付着または固着させることによりトナーを得ることが出来る。
本発明のトナーは、帯電制御剤として、下記式(1)で表される化合物を含有する。
また、本発明のトナーは、本発明の効果を著しく損なわない限り、上記式(1)で表される帯電制御樹脂以外の帯電制御剤を含有していてもよく、上記式(1)以外の帯電制御剤としては、アジン系化合物(ニグロシン)、4級アンモニウム塩系化合物、2:1型含金属錯体(クロム錯体)、モノアゾ含金錯体化合物、樹脂による帯電制御剤等が挙げられる。
上記式(1)で表される帯電制御樹脂とそれ以外の帯電制御剤とを併用する場合、併用する帯電制御剤の含有量は、特に限定されないが、トナーに対して、下限は、通常0.1wt%以上であり、好ましくは0.25wt%以上であり、一方、上限は、通常5wt%以下であり、好ましくは2wt%以下である。
本発明のトナーにおいて、構成する結着樹脂として特に限定はないが、用いることができる結着樹脂としては、例えば、飽和又は不飽和ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル系共重合体樹脂、ビニル系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−アクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、スチ
レン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等を挙げることができる。これらの結着樹脂は単独あるいは複数を併用する形で用いてもよいが、定着性と耐久性の観点からポリエステル樹脂であることが望ましい。
本発明のトナーにおいて、着色剤としては、トナーに用い得ることが知られているもののなかから適宜選択して用いればよい。着色剤の具体的な例としては、カーボンブラック、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料など、公知の任意の染顔料を単独あるいは複数を併用する形で用いることができる。フルカラートナーの場合にはイエローはベンジジンイエロー、モノアゾ系、縮合アゾ系染顔料、マゼンタはキナクリドン、モノアゾ系染顔料、シアンはフタロシアニンブルーをそれぞれ用いるのが好ましく用いられる。黒色顔料としてはカーボンブラック又は上記に示したイエロー顔料/マゼンタ顔料/シアン顔料を混合して黒色に調色されたものや磁性体が利用される。
本発明のトナーは、必要に応じてワックスを含有していてもよい。ワックスとしては、公知のワックスを任意に使用することができるが、具体的には以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレンの如きポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックス及びその誘導体(誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物が挙げられる)、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、シリコ−ンワックス。これらワックスは単独で又は2種以上を併せて用いることが可能である。
本発明のトナーにおいては、必要に応じて外添剤を添加することができ、外添剤として
は、トナーに用い得ることが知られているもののなかから適宜選択して用いればよい。1種類以上の疎水性シリカ及び無機酸化物微粒子、有機微粒子などを有していてもよく、無機酸化物微粒子としては例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、マグネタイト、酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の無機粒子等が挙げられる。有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子等が挙げられる。
り、好ましくは5wt%以下であり、より好ましくは4wt%以下である。
本発明のトナーは、少なくとも、結着樹脂や着色剤などの原材料を混合する混合工程、混合工程で得られた混合物を溶融混練する溶融混練工程及び該溶融混練工程で得られる溶融混練物を粉砕する粉砕工程を経て得られる。
混合工程では、トナー内添剤として、少なくとも結着樹脂、着色剤、式(1)で表される化合物を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコーン・ミキサー、V 型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー
、ナウターミキサー等がある。
外添トナーは、トナー母粒子に全ての外添剤を同時添加して外添する一段外添法より作成できるが、外添剤毎に外添する分段外添法より作成してもよい。
外添における温度について、温度上昇を防止するために、容器に冷却装置を設置するか、分段外添することが好ましい。
フローテスター((株)島津製作所社製CFT−500)において、試料1gをノズル1mm×10mmのダイ、荷重30kg、予熱時間50℃で5分、昇温速度3℃/分の条件下で測定を行い、フロー開始から終了までの距離の中間点の温度を軟化温度とする。
混練装置の端側に設置された筒状の吐出口から吐出された溶融混練物を熱電対形接触式温度計(横河メータ&インスツルメンツ(株)社製TX−1001(TC−K))にて温度を測定する。
条件A Tav=105℃ Te/Ts=3
(株)池貝社製 PCM30 (バレル温度設定 C1=50℃(Ts) C2=100℃ C3=120℃ C4=150℃(Te) 押出量=6kg/h)
条件B Tav=150℃ Te/Ts=1
(株)池貝社製 PCM30 (バレル温度設定 C1=150℃(Ts) C2=150℃ C3=150℃ C4=150℃(Te) 押出量=6kg/h)
条件C Tav= 99℃ Te/Ts=3
(株)池貝社製 PCM43 (バレル温度設定 C1=50℃(Ts) C2=50℃
C3=70℃ C4=100℃ C5=100℃ C6=120℃ C7=150℃(Te) 押出量=35kg/h)
条件D Tav=111℃ Te/Ts=1.7
(株)池貝社製 PCM43 (バレル温度設定 C1=90℃(Ts) C2=90℃
C3=90℃ C4=100℃ C5=100℃ C6=120℃ C7=150℃(Te) 押出量=35kg/h)
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂B(ポリエステル 軟化点100℃ ガラス転移点64℃ ゲル分0%)31.3wt%
・マスターバッチA(樹脂B 60部:Pigments Blue15:3 40部)9.2wt%
・シリカA(負帯電シリカ BET130 DDS処理)0.9wt%
・ワックスA(脂肪酸エステルワックス 融点67℃ 酸価1.5mgKOH/g)2.3wt%
・帯電制御剤A(ホウ素金属錯体 商品名 日本カーリット(株) LR−147)(0.9wt%)
上記の原材料をスーパーミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Aにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は161℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA(日本アエロジル社製 NAX50) 1.0部
・疎水性シリカB(日本アエロジル社製 RY200L)0.7部
・チタン酸化物A(アルキルシラン処理酸化チタン ルチル)0.3部
・チタン酸化物B(SnO2/Sbドープ導電性酸化チタン ルチル)0.3部
トナーの軟化点は124.5℃であった。
比較例1の帯電制御剤Aを帯電制御剤Bにした以外は比較例1と同様にしてトナーを得た。
・帯電制御剤B(下記式(2)芳香族系重縮合物/帯電制御樹脂)
溶融混練物の温度は158℃であり、トナーの軟化点は123.6℃であった。
比較例1の帯電制御剤Aを含有しないこと以外は比較例1と同様にしてトナーを得た。溶融混練物の温度は160℃であり、トナーの軟化点は123.1℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂A 55.3wt%
・樹脂B 31.3wt%
・マスターバッチA 9.2wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスA 2.3wt%
・帯電制御剤A 0.9wt%
上記の原材料をスーパーミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Bにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は168℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.3部
トナーの軟化点は125.4℃であった。
比較例4の帯電制御剤Aを帯電制御剤Bにした以外は比較例4と同様にしてトナーを得た。
溶融混練物の温度は167℃であり、トナーの軟化点は125.8℃であった。
比較例4の帯電制御剤Aを含有しないこと以外は比較例4と同様にしてトナーを得た。溶融混練物の温度は165℃であり、トナーの軟化点は125.7℃であった。
比較例4の帯電制御剤Aを帯電制御剤Cにした以外は比較例4と同様にしてトナーを得
た。
・帯電制御剤C(スルホン酸系CCR 商品名 藤倉化成(株) FCA−1002NS)
溶融混練物の温度は164℃であり、トナーの軟化点は123.7℃であった。
比較例4の帯電制御剤Aを帯電制御剤Dにした以外は比較例4と同様にしてトナーを得た。
・帯電制御剤D(カリックスアレーン系CCR 商品名 オリエント化学工業(株) E−89)
溶融混練物の温度は168℃であり、トナーの軟化点は122.4℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂C(ポリエステル 軟化点125℃ ガラス転移点62℃ ゲル分0%)78.6wt%
・樹脂B 8.7wt%
・マスターバッチA 8.7wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスA 2.2wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をスーパーミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Bにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は162℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.3部
トナーの軟化点は122.5℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂C 77.9wt%
・樹脂B 8.7wt%
・マスターバッチA 8.7wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスA 2.2wt%
・ワックスB (PPワックス 商品名 三洋化成工業(株) 660−P)0.9wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をスーパーミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Bにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は158℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.3部
トナーの軟化点は121.0℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂C 78.6wt%
・樹脂B 8.7wt%
・マスターバッチA 8.7wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスC (脂肪酸エステルワックス 融点69℃ 酸価0.1mgKOH/g)2.2wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をスーパーミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Bにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は161℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.3部
トナーの軟化点は123.0℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂A 55.3wt%
・樹脂B 31.3wt%
・マスターバッチA 9.2wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスA 2.3wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Cにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は177℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.3部
トナーの軟化点は124.8℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂A 54.3wt%
・樹脂B 28.1wt%
・マスターバッチB(樹脂B 60部:Pigments Red57:1 40部)13.5wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスA 2.3wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Cにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は178℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.1部
トナーの軟化点は125.8℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂A 53.8wt%
・樹脂B 26.5wt%
・マスターバッチC(樹脂B 60部:Pigments Yellow74 40部)15.7wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスA 2.2wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Cにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径8μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は174℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.0部
・疎水性シリカB 0.7部
・チタン酸化物A 0.3部
・チタン酸化物B 0.1部
トナーの軟化点は124.4℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂C 78.6wt%
・樹脂B 8.7wt%
・マスターバッチA 8.7wt%
・シリカA 0.9wt%
・ワックスD(脂肪酸エステルワックス 融点82℃ 酸価0.1mgKOH/g) 2.2wt%
・帯電制御剤B 0.9wt%
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Dにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径7μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は191℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 2部
・疎水性シリカB 0.9部
・チタン酸化物A 0.8部
・チタン酸化物B 0.9部
トナーの軟化点は120.6℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂C 75.3wt%
・樹脂B 8.4wt%
・マスターバッチB 12.5wt%
・シリカA 0.8wt%
・ワックスD 2.1wt%
・帯電制御剤B 0.8wt%
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Dにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径7μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は194℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 1.8部
・疎水性シリカB 0.8部
・チタン酸化物A 0.2部
・チタン酸化物B 0.6部
トナーの軟化点は121.4℃であった。
以下に示す配合比により負帯電性非磁性トナーを作製した。
・樹脂A 73.8wt%
・樹脂B 8.2wt%
・マスターバッチC 14.3wt%
・シリカA 0.8wt%
・ワックスD 2.0wt%
・帯電制御剤B 0.8wt%
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で混練条件Dにて溶融混練した後、粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒径7μmのトナー母体を得た。溶融混練物の温度は187℃であった。
・トナー母体 100部
・疎水性シリカA 0.6部
・疎水性シリカB 1.2部
・チタン酸化物A 0.6部
・チタン酸化物B 1.0部
トナーの軟化点は121.2℃であった。
い評価を行った。結果を表−1に示す。
製造したトナー母体0.8gとフェライトキャリア(パウダーテック社製、F−150)19.2gをガラス瓶に入れ、レシプロシェーカーミキサー(タイテック社製、NR−1)にて250rpm、30分間攪拌し、摩擦帯電させた。
帯電させた負帯電現像剤を吸引ブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル社製)により、窒素吹出圧力を0.4〜0.5kPa、タイマーを3秒、吸引圧力を3.40〜3.50kPaの条件化で帯電量を測定した。帯電量は帯電量(μC/g)=−{読みとった帯電量(μC)/サンプル(g)×トナー濃度(%)}にて計算した。
帯電が−20μC/g以下を○、より高いものを×とした。
評価装置は、市販の非磁性二成分現像タンデム方式を採用したフルカラー複写機(A4
25枚/分)を用いた。
上記のフルカラー複写機を温度23℃、相対湿度50%の雰囲気に設置し、連続印刷を行い、かぶり、白斑の有無、消費量を確認した。1,000枚、3,000枚、5,000枚でそれぞれを確認し、平均を試験結果とした。
白斑とはトナーの凝集物やキャリアが現像されることで、ベタ画像中に2mm〜5mm程度の楕円形の白抜けが発生する画像欠陥のことである。白斑はA4紙にベタ画像を印字し、目視にて個数を確認した。1個以下を○、1個より多い場合を×とした。
消費量は印字前後のトナーカートリッジと現像機の重量を測定し、重量差より確認した。1000枚当たりの消費量が20g以下を○とし、それ以外を×をした。
Claims (4)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有し、溶融混練工程と該溶融混練工程で得られる溶融混練物を粉砕する粉砕工程を経て得られるトナーの製造方法であって、該帯電制御剤は下記式(1)で表される化合物を含有し、且つ該溶融混練工程後の該溶融混練物の温度がトナーの軟化点の+36℃以上であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(式(1)中、R1は、水素、ハロゲン、アルキル基、−COCpH2p+1(ただし、p=1〜20の整数)、アラルキル基、置換または非置換フェニル基、置換または非置換アミノ基、ニトロ基、アリサイクリック基、−SO3H、−Si(CH3)3、アルコキシル基、カルボキシル基、スルホアミド基、シアノ基、アシル基からなる群より選ばれるいずれかを示す。R2は、アルキル基、置換または非置換フェニル基、置換または非置換アラルキル基からなる群より選ばれるいずれかの基である。R3およびR4は、それぞれ、水素、炭素数1〜12のアルキル基、置換または非置換フェニル基、窒素または酸素原子を含む複素環基からなる群より選ばれるいずれかを示す。R5〜R8は、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アラルキル基、置換または非置換アミノ基からなる群より選ばれるいずれかを示す。また、m+nは4〜8の整数であり、mは1以上の整数のいずれかで、nは0以上の整数のいずれかである。) - 前記溶融混練工程は、原材料を搬送することを主とする搬送セグメントと原材料を分散することを主とするニーディングセグメントを各々複数有し、且つ該搬送セグメント及び該ニーディングセグメントはバレルに覆われており、且つ該バレルの設定温度は個別に設定可能である2軸の押出機で行われる溶融混練工程であって、該バレルの設定温度の平均(Tav)が95℃以上155℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像
現像用トナーの製造方法。 - 前記溶融混練工程は、原材料を搬送することを主とする搬送セグメントと原材料を分散することを主とするニーディングセグメントを各々複数有し、且つ該搬送セグメント及び該ニーディングセグメントはバレルに覆われており、且つ該バレルの設定温度は個別に設定可能である2軸の押出機で行われる溶融混練工程であって、溶融混練工程最初のバレルの設定温度(Ts)と溶融混練工程最後のバレルの設定温度(Te)の比(Te/Ts)が1以上3以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記結着樹脂が、ポリエステルであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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