JPH05125309A - インクジエツト方式印刷のインク - Google Patents
インクジエツト方式印刷のインクInfo
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- JPH05125309A JPH05125309A JP4117526A JP11752692A JPH05125309A JP H05125309 A JPH05125309 A JP H05125309A JP 4117526 A JP4117526 A JP 4117526A JP 11752692 A JP11752692 A JP 11752692A JP H05125309 A JPH05125309 A JP H05125309A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/30—Inkjet printing inks
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
- Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
Abstract
なくとも1種の補助溶剤を含有し、界面活性剤を含まな
いインク組成物であって、約1.6〜約2.5センチポアズ
の粘度、約28以上約35dyn/cm未満の表面張力、及び
普通紙上で約1秒未満の乾燥時間を有するインク組成
物。 【効果】 良好な印刷品質を維持しながら速い乾燥時
間、許容される耐水性及び隠蔽特性を有するを有するイ
ンク組成物を提供する。
Description
に、及びさらに詳しくはインクジェットプリンター用の
インク組成物に関する。
ターに使用されるインク組成物は許容されうる印刷を達
成するために多くの条件を満足していなければならな
い。そのインク組成物は、インクジェットプリンターか
ら適切に噴出されることを可能にする性質を有しなけれ
ばならない。インクジェット方式印刷において、インク
液滴はノズルから記録媒体に噴出される。そのインクは
液滴の形状で噴出される前に各ノズルでメニスカスを形
成しなければならない。液滴が噴出された後、追加のイ
ンクがノズルへ押し寄せてメニスカスを再形成する。こ
の状況でのインクの重要な特性はインクの粘度と表面張
力を含む。一般的に、インク組成物の粘度の調整はイン
クの印字品質及び/または乾燥時間に否定的に影響する
ことがある。毛管作用による過度のインクのにじみ、ま
たは紙の繊維に沿ったウィッキング(wicking)、及び粘
度が高いほど乾燥時間が長くなることが結果としてもた
らされることがある。インクのある種の特性を改善する
ための表面張力への調整は、他の特性に悪く影響するこ
とがある。
まれる。像の乾燥時間はインクジェットプリンターのス
ピードと構造の両者を限定する。より速く乾燥するイン
クは、構造を束縛することのないより速いプリンターを
設計することを可能にする。しかしながらインクの乾燥
時間は、インクジェットプリンターのノズル中でインク
が乾燥してノズルを詰まらせるようであってはならな
い。一方、遅乾性のインクは高処理量を要するプリンタ
ーにおいて限られた使用を有する。互いに異なる色の着
色インクが隣合う印刷では、従来のインクでインターカ
ラーブリーディングがしばしば起きる。ゆえに、即座に
乾燥し、インターカラーブリーディングを最小にするよ
うに、インクが調合されることが望まれる。従って、速
乾性インクが望ましく、特にカラーインクジェットプリ
ンターとの関連では望ましい。
ンクが適用される材料によって影響されることがある。
例えば、紙はしばしば、その構造中に液体が浸透するこ
とを阻止または防止する目的でサイジング剤でサイジン
グされる。これは通常、紙の製造操作中にパルプに材料
を導入することによってなされる。紙は内部またはその
表面をサイジングされてもよい。モンサントケミカル社
から入手可能なモンサイズ(Mon size) のような酸サイ
ジング薬品、またはHercules Companyから入手可能なHe
rcon-72 のようなアルカリサイジング薬品が、最終の乾
燥紙中への液体の浸透を制御する目的で、繊維上に最初
に沈澱される。この方法は内部サイジングとして知られ
ている。表面サイジングは、加工スターチ、ガム及び修
飾ポリマーのようなフィルム形成性物質の分散液を予め
製造された用紙に適用することを伴う。表面サイジング
は紙に強さを与え、ゆえに高品質印刷用紙はしばしば表
面サイジングがよくされている。これらの及び他の材料
は特定のインクが乾燥する態様に、悪く影響する傾向が
ある。本明細書中で使用されている“普通紙(plain pa
per)”とは、写真用紙及び感熱紙を除くすべての標準事
務用及びゼログラフィー用紙を表す。先行技術のインク
組成物はある種の有利な品質をインクに提供するが、速
い乾燥時間及び良好な印刷品質を有するインクを提供す
ることが望まれる。
な印刷品質を維持しながら速い乾燥時間を有するインク
組成物を提供することである。本発明の別の目的は、高
周波数応答を有する速乾性インクを提供することであ
る。本発明のさらなる目的は、許容される耐水性及び隠
蔽性を有するインクを提供することである。
補助溶剤を含有する速乾性インク組成物(普通紙上で約
1秒未満で乾燥する)を提供することによって、これら
の及び他の目的を達成する。そのインク組成物は好まし
くは約5〜約40重量%の補助溶剤を含み、約42dyn/
cmより低い、好ましくは35dyn/cmより低い、または3
2dyn/cm〜40dyn/cmの表面張力、及び約1.6〜約3.0
の、好ましくは約2.5センチポアズの粘度を有する。好
ましい実施態様は、特定の補助溶剤、好ましくはジエチ
レングリコールモノブチルエーテル及びグリセロールの
混合物を含む。本発明は速い乾燥時間及び良好な印刷品
質を有するインク組成物を提供する。一般的に、本発明
のインク組成物は水、または水と水溶性あるいは水混和
性の有機溶剤の混合物のようなインクビヒクルと、その
インクビヒクルに可溶性の着色剤を含む。そのインク組
成物は包含能力を有するホスト分子がなくてもよい。本
発明のインク組成物は、約50重量%〜約92重量%の
水及びインクビヒクルとして約2重量%〜約40重量%
の少なくとも1種の水混和性補助溶剤、約2重量%〜約
8重量%の着色剤、及び任意成分として約5重量%〜約
10重量%の添加剤を含んでもよい。
水、水溶性染料、及び約2重量%〜約40重量%の、さ
らに好ましくは少なくとも5重量%の、さらに好ましく
は約10重量%〜約25重量%の少なくとも1種の補助
溶剤を含み、約1.6〜約2.5センチポアズの粘度、約4
0dyn/cmより低く、好ましくは35dyn/cmより低く、ま
たは32dyn/cm〜40dyn/cmの表面張力、及び普通紙上
で約1秒未満の乾燥時間を有する。(本明細書中での粘
度の数値は25℃での測定値である。)さらに好ましく
は、インクは普通紙上で約0.6秒未満で乾燥し(80PL 液
滴容積に標準化して) 、及び最適には約0.2〜約0.6秒
で乾燥する。1つの具体的な好ましい実施態様では、界
面活性剤の必要なく補助溶剤が乾燥時間を低下させる。
そのインクは好ましくは、例えばFmax が5kHz 以上で
ある高周波数応答性を有する。Fmax はインクジェット
インクがインクジェット印字ヘッドから噴出されうる最
大の周波数である。5kHz より高い周波数は通常、低い
粘度の、好ましくは2センチポアズより低いインクで得
られる。この実施態様において、ジエチレングリコール
モノブチルエーテルのような補助溶剤が2または3重量
%ほどの低い濃度で存在してもよい。
よい補助溶剤はプロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、1−シクロヘキシル−2−ピロリドン、ジエ
チレングリコールモノブチルエーテル、イソプロパノー
ル、1−メチル−2−ピロリドン、2−アミノ−2−メ
チル−1−プロパノール、メチルジエタノールアミン、
ピラゾール、ベンジルアルコール、1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノン、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プ
ロピレングリコールモノ- t-ブチルエーテル、エチレン
グリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコ
ールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールブ
チルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル及
びそのアセテート、プロピレングリコールメチルエーテ
ルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテル
アセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル
アセテート、及びそれらの混合物を含む。高分子量グリ
コール、例えば、グリセロール、D-ソルビトール、エチ
レングリコール、プロピレングリコール等、及びプロピ
レングリコールエーテル及びアセテートを約0.1〜約1
5重量%の量で、好ましくは約1〜約8重量%の量で隠
蔽力を改善するために使用してもよい。
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1−シ
クロヘキシル−2−ピロリドン、2−アミノ−2−メチ
ル−1−プロパノール、ピラゾール、ベンジルアルコー
ル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エ
チレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレン
グリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチ
ルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエ
ーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエー
テルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエー
テルアセテート、及びそれらの混合物からなる群から選
ばれる。これらの補助溶剤の使用は、高度に満足のいく
結果を達成しながらも、前記の実施態様に関して述べら
れた特定のパラメータの範囲を越えて拡げることができ
る。例えば、これらの実施態様における適当なパラメー
タは約28〜42dyn/cmの表面張力及び約1.05〜約3.
0センチポアズの粘度を含んでもよい。
ノブチルエーテル(以後、“DEG-MBE"とする、ブチルカ
ルビトールとしてもまた知られている) 及びグリセロー
ルのインク組成物への添加が、好ましい速乾性インクを
提供することが観察されている。DEG-MBE とグリセロー
ルの添加がインクの粘度の増加及び乾燥時間の減少を可
能にする。この実施態様において、インク組成物は約1.
45センチポアズから約2.55センチポアズの、さらに
は3.0センチポアズの範囲の、及び好ましくは約2.2セ
ンチポアズ未満の粘度を有してもよい。同様の粘度を有
するがDEG-MBEとグリセロールを含まないインク組成物
は、有意により長い乾燥時間を有する。DEG-MBE とグリ
セロールを含有する本発明のインクの表面張力は、約2
8dyn/cmから約40−45dyn/cmの範囲でもよく、好ま
しくは約33dyn/cmから約40dyn/cmの範囲である。
0重量%の範囲で、好ましくは約7〜約25重量%の範
囲の量で存在してもよい。グリセロールはインク組成物
中に、約3〜約16重量%の範囲で、好ましくは約4〜
約10重量%の範囲の量で存在してもよい。DEG-MBE と
グリセロールとの比は、最適の印刷品質において好まし
くは約60:40である。一般的に、これらのインク組
成物は、組成物の全重量に基づいて約50重量%〜約9
0重量%のインクビヒクル、約2.5重量%〜約8重量%
の着色剤、及び補助溶剤として約8重量%〜約25重量
%のジエチレングリコールモノブチルエーテル及びグリ
セロールの混合物、及び約0重量%〜約10重量%の他
の添加剤を含んでもよい。インク組成物へのDEG-MBE と
グリセロールの添加は、有意に短い乾燥時間(1秒未
満)を有し、より低い粘度のインクと比較した時に改善
された噴出性能を有し、最小化されたインターカラーブ
リーディングを有し、及びそのインク組成物中に使用さ
れる染料と相溶性であるインクを可能とする。
発明のインク組成物に界面活性剤を含まずに、なおかつ
適当な表面張力(例えば、28−42または35dyn/cm
より低い)を得ることを可能にする。しかしながら上記
インクはまた、表面張力を低下させ、ジェッティング特
性を改良するために、例えば、ポリオキシアルキレンア
ミン(例えば、ジェフアミン(Jeffamine)ED-600、ジェ
フアミンED-900、ジェフアミンED-2001 、ジェフアミン
ED-4000)、プロポキシ化( ポリ−(オキシプロピレン))
ジアミン( 例えば、ジェフアミンC-346)、アルキルエー
テルアミン( 例えばテクサコケミカル社から入手可能な
ジェフアミンM-2005、ジェフアミンM-2070) 、ノニルフ
ェノールエトキシレート( 例えばハートケミカル(Hart
Chemicals)から入手可能なレクソール(Rexol)130) 、エ
トキシ化脂肪アミン( 例えば、ハートケミカルから入手
可能なハートニル(Hartonyl)L535及びハートニルL537)
、ルビカント(luviquat)FC370(1-ビニル-3- メチルイ
ミダゾリウムクロリドとビニルピロリドンとの水中の共
重合体) 、ビニルピロリドンとジメチルアミノエチルメ
タクリレートの4級化共重合体(例えば、GAF ケミカル
社から入手可能なGafquat 755N及びGafquat 734)、フッ
素化有機酸ジエタノールアミン塩( 例えば、チバガイギ
ーから入手可能なLodyne P201E) 、アルコキシル化エチ
レンジアミン(例えばBASFから入手可能なTetronic 908)
、ペトロウェットR(Petrowet R) 、クメンスルホン酸
ナトリウム( 例えば、Witco 社から入手可能なウィトコ
ネートSCS)、モナミン(Monamine)ALX100S、モナファッ
クス(Monafax)1214 、モナファックス1293( モナ(Mona)
インダストリーズから入手可能) 、
レンポリアルキレンポリアミン(C2H 4N) n -(PO) x -(E
O) y -OH(例えばディスコル(Discole) N-503 、N-506
、N-509 、N-512 、N-515 、N-518 、N-520)、ポキシ
アルキレンポリアルキレンポリイミン(C2H4N) n -C2H4N
-((AO) x (EO) y -OH)2(例えば第一工業製薬(株)(DK
Sインターナショナル) )から入手可能なディスコル N-
206、ディスコルW-3225)、アルコールスルフェートナト
リウム塩( 例えばデュポノール メ ドライ、デュポノ
ール ディ パステ) 、アルコールエーテルスルフェー
トナトリウム塩(例えば、デュポノールRA) 、アルコー
ルスルフェートアミン( デュポン社から入手可能なデュ
ポノールG)、アルキルホスフェートエトキシレート混合
物を含むノニオン性界面活性剤( 例えば、デュポン社か
ら入手可能なメルポールA)、ジプロピレングリコールメ
チルエーテル/(2-メトキシ- メチルエトキシ)-プロパノ
ール( 例えば、ダウ社からのドワノール(Dowanol)DPM)
、プロピレングリコールのポリオキシアルキレン誘導
体( 例えば、プルロニクス(Pluronics) 、ストロデック
ス(Strodex) 、アルコソルブ(Arcosolv)、ポリオキシエ
チル化脂肪アルコール(例えばペレガル O(Peregal O))
等を含む慣用の、または高分子界面活性剤を含んでもよ
い。これらの界面活性剤は、もし使用されるならば、組
成物の全重量に対して、約0.01重量%〜約5.0重量
%、好ましくは約0.1重量%〜約3重量%の量で存在す
る。しかしながら、本発明のインク組成物は界面活性剤
の使用なしで、上記の基準を満たすことができる。
にインクに添加されることができる。そのような添加剤
は例えばアラビアゴム、ポリアクリル酸塩、ポリメタク
リル酸塩、ポリビニルアルコール、ヒドロキシポロピル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニル
ピロリジノン、ポリビニルエーテル、スターチ、ポリサ
ッカライド等のような水溶性のポリマーを含有する。イ
ンクへの他の任意の添加剤は、約0.0001重量%〜約
4重量%で、好ましくは約0.01重量%〜約2.0重量%
で存在するドウィシル(Dowicil)150、200 、及び75、安
息香酸塩、ソルビン酸塩、ソジウムオマジン等のような
殺生剤;0〜約50重量%で、好ましくは約5〜約40
重量%で存在するエチレングリコール、ジエチレングリ
コール、N-メチルピロリジノン、プロピレングリコー
ル、ヒドロキシエーテル、エーテル、アミド、スルホキ
シド、ケトン、ラクトン、エステル、アルコール、ブチ
ルカルビトール、ベンジルアルコール、シクロヘキシル
ピロリジノン、1,2-ヘキサンジオール等のような保湿剤
及び浸透調節剤;0〜約1重量%で、好ましくは約0.0
1重量%〜約1重量%で存在する酸または塩基、リン酸
塩、カルボン酸塩、亜硫酸塩、アミン塩等のようなpH
調節剤等を含む。
現像を可能にする材料であれば何でもよい。着色剤は染
料及び顔料等を包含してもよい。その着色剤は好ましく
は染料である。一般的に、その着色剤は他のインク成分
と適合し、かつそのインクビヒクルに可溶性であれば、
直接染料、酸性染料または反応性染料のうちの1種のよ
うないずれかの有効な染料が着色剤として選ばれてもよ
い。適当な染料の例は、アントラキノン、モノアゾ染
料、ジアゾ染料、フタロシアニン、アザ(18)アヌレ
ン、及びホルマザン銅複合体を包含する。本発明のイン
ク組成物に使用されてもよい特に好ましい染料は、例え
ば、フードブラック#2:ダイレクトブラック(DB)168
、19、154 、38、アシッドブルー9(トリフェニルメタ
ン染料) 、プロジェットシアン、プロジェットマゼン
タ、アシッドイエロー23を含む。好ましい反応性染料は
ビニルスルホニル、トリクロロピリミジン、ジクロロ−
トリアジニル及びクロロトリアジニル染料を包含する。
ないずれかの方法で製造することができる。例えば、イ
ンクの構成成分は所望される量で混合されて、均一なイ
ンク組成物を得るまで攪拌される(典型的には約50℃
で約30分かそれ以上、好ましくは約2時間、しかしな
がら混合/攪拌時間はこの時間よりも長くても短くても
よい)。要求はされないが、インクの構成成分はもし所
望するならば混合中加熱することもできる。混合及び攪
拌に続いて、そのインク組成物は一般的に濾過されて、
好ましくは0.5μm のフィルターで濾過されていかなる
固体または粒状物も除去する。インクを製造するために
適当な他のいかなる方法も使用されうる。本発明のイン
ク組成物は好ましくは、インクジェット方式印刷システ
ムに使用することができる。インクジェット方式印刷シ
ステムに一般的に使用されるインクは好ましくは、熱エ
ネルギーを使用して蒸気気泡をインク充填チャンネルの
中に作りインク液滴を噴出させる印刷システム、または
圧電変換器を使用してノズルから液滴を噴出させる圧力
パルスを作る印刷システムのどちらのタイプにおいも、
詰まり、または漏れなしに使用されることが可能であ
る。本発明はさらに下記の非限定的実施例中で説明さ
れ、これらの実施例は説明のみを意図するものであり、
本発明がここで挙げられる材料、条件、プロセスパラメ
ーター等に限定されることを意図するものではないと解
される。
ック#2(または3%のアシッドイエロー23、または3
5%のプロジェットマゼンタ、または30%のプロジェ
ットシアン)、4重量%の高分子界面活性剤、ディスコ
ールN-506 、及び脱イオン水を含む、ブラック、シア
ン、マゼンタ及びイエローのサーマルインクジェット
(TIJ)インクのシリーズを調製する。これらのインクは
約35.5dyn/cmの同一の表面張力、約1.8〜1.9センチポ
アズの範囲の粘度及び0.3秒のオーダーの乾燥時間を有
する。インクの各セットは実験用プリンターで印刷さ
れ、最小のインターカラーブリーディング及びにじみを
示す印刷物を得た。これらのインクはまた、約5KHz 以
上の周波数(Fmax)で噴出することができる。0〜1重
量%の、好ましくは0.02〜0.06重量%のソジウムラ
ウリルスルフェートを界面活性剤としてディスコールN-
506 の代わりに使用する以外は、同一の基本組成を有す
るインクをまた調製する。これらのインクはまた、最小
のにじみを示す印刷物を与えた(デスクジェットプリン
ターで印刷した)。水に対して15%の他の補助溶剤を
上記の調合物に使用して、1秒未満で乾燥するインクを
調製した。これらの補助溶剤は表1に示される。また、
ディスコールやジェフアミンのような高分子界面活性剤
を含むインクはTIJ インクのジェッティング特性を改良
することが見出された。
ル 8 NMP(N−メチルプロピリジノン) 9 1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン 10 1−プロパノール 11 モナトロープ1296(モナインダストリーズ社
からの低発泡性有機リン酸エステル界面活性剤) 12 1−(3−アミノプロピル)−2−ピロリジノン 13 2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 14 ベンジルアルコール 15 トリス(ヒドロキシメチルアミノ)メタン 16 エチレンカーボネート 17 1−シクロヘキシル−2−ピロリジノン 18 ウィトコネートSCS(ソジウムクメンスルホネ
ート) 19 シクロヘキサノン 20 DEG−MBE 21 DEG−MBE/グリセロール(60/40) 22 グリセロール 23 ジエチレングリコール 24 エチレングリコール 25 ポリエチレングリコール 26 プロピレングリコールモノメチルエーテル 27 1−シクロヘキシル−2−ピロリジノン/ディス
コールN−503 28 10%プロピレンカーボネート/2%ディスコー
ルN−503 29 15%DEG−MBE/1%ディスコールN−5
06 30 15%DEG−MBE/グリセロール(60/4
0) 31 15%DEG−MBE/1%ソジウムラウリルス
ルフェート 32 15%DEG−MBE/1%ディスコールN−5
03 33 15%プロピレングリコールノメチルエーテル/
3%デュパノールRA 34 15%DEG−MBE/グリセロール(68/3
2) 35 プロピレングリコールメチルエーテル/3%デュ
パノールD 36 15%1−シクロヘキシル−2−ピロリジノン/
1%ディスコールN−503 37 7%プロピレンカーボネート/1%ディスコール
N−503 38 10%プロピレンカーボネート/1%ディスコー
ルN−506
インクに低粘度を与えるビヒクルを有し、乾燥時間がか
なり長いものである。このシリーズのインクは脱イオン
水中に3%の染料と5.25%のジエチレングリコールを
含む。第2のシリーズのインクは脱イオン水中に6%の
DEG-MBE と4%のグリセロールを使用して製造した。こ
れらのインクはより短い乾燥時間、及び1.45〜1.55
センチポアズの粘度を有し、ゆえに、低い表面張力のイ
ンクにおけるより高い粘度によって印字ヘッド面の湿潤
を減ずることによって、印字ヘッドでよりよく噴出す
る。下記の表はこれらの2種のビヒクルの乾燥時間を比
較したものである。
リセロールと6%のDEG-MBE を含む時には(シリーズ#
2に示されるように)、普通紙上の乾燥時間は有意に減
ぜられる。表面張力の減少は乾燥時間の減少において重
要な要素である。DEG-MBE とグリセロールで調製された
インクは有意に改良された普通紙上の乾燥時間を示し、
及びそれらの粘度は、そのインクに印字ヘッドで良好に
噴出されること可能とさせる範囲内にある。これらの粘
度が単純にグリコール濃度を増加することによって得ら
れるならば、乾燥時間は普通紙上で1分またはそれより
長くなるであろう。インターカラーブリーディングの程
度もまた、インクがこのような速い乾燥時間を有する時
には最小化される。
Claims (1)
- 【請求項1】 水、染料及び約2重量%〜約40重量%
の少なくとも1種の補助溶剤を含有し、界面活性剤を含
まないインク組成物であって、約1.6〜約2.5センチポ
アズの粘度、約28以上約35dyn/cm未満の表面張力、
及び普通紙上で約1秒未満の乾燥時間を有するインク組
成物。
Applications Claiming Priority (3)
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