JPH0794141B2 - 熱可塑性のプラスチック発泡体を製造するための方法及び押出し成形機 - Google Patents
熱可塑性のプラスチック発泡体を製造するための方法及び押出し成形機Info
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- JPH0794141B2 JPH0794141B2 JP2165858A JP16585890A JPH0794141B2 JP H0794141 B2 JPH0794141 B2 JP H0794141B2 JP 2165858 A JP2165858 A JP 2165858A JP 16585890 A JP16585890 A JP 16585890A JP H0794141 B2 JPH0794141 B2 JP H0794141B2
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- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/53—Screws having a varying channel depth, e.g. varying the diameter of the longitudinal screw trunk
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Molding Of Porous Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に述べた種
の方法及び特許請求の範囲第９項の上位概念による押出
し成形機に関する。
の方法及び特許請求の範囲第９項の上位概念による押出
し成形機に関する。
西ドイツ特許公開第33 10 751号公報から押出し成形さ
れたポリスチロール発泡体を製造するための方法は周知
である。押出し成形機内にポリスチロールと核剤とから
なる混合物が供給され且つ溶融される。この溶融物の中
に引き続いて発泡剤と水とが噴射される。引き続いてこ
の混合物がリング状ノズルからホースへと押し出され、
このホースは切断され、平らに置かれ、そして巻き上げ
られる。
れたポリスチロール発泡体を製造するための方法は周知
である。押出し成形機内にポリスチロールと核剤とから
なる混合物が供給され且つ溶融される。この溶融物の中
に引き続いて発泡剤と水とが噴射される。引き続いてこ
の混合物がリング状ノズルからホースへと押し出され、
このホースは切断され、平らに置かれ、そして巻き上げ
られる。
この方法には大小色々の小室を組み合わせたポリスチロ
ール発泡体を作るという課題があった。
ール発泡体を作るという課題があった。
均一な小室はこの方法を使用することによって製造する
ことは出来ない。というのは約150−250℃という熱いプ
ラスチック溶融物の中に噴射した水を均一に分配するこ
とはこの方法では行えないからである。
ことは出来ない。というのは約150−250℃という熱いプ
ラスチック溶融物の中に噴射した水を均一に分配するこ
とはこの方法では行えないからである。
本発明の課題とするところは、周辺環境に合った発泡剤
を使用して、押し出し可能で溶融するプラスチックを製
造することである。特に付加的な発泡剤として適用され
る水をプラスチック溶融物に非常に細かく均一に分配す
るものである。
を使用して、押し出し可能で溶融するプラスチックを製
造することである。特に付加的な発泡剤として適用され
る水をプラスチック溶融物に非常に細かく均一に分配す
るものである。
この課題は、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の
構成にすることによって解決される。これら特徴事項の
発展形態はそれ以下の方法の請求項に示してある。
構成にすることによって解決される。これら特徴事項の
発展形態はそれ以下の方法の請求項に示してある。
この方法を実施するのに特に適した押出し成形機は特許
請求の範囲第９項に示してある。
請求の範囲第９項に示してある。
飽和蒸気又は過熱蒸気を水の代わりに低下した溶融圧の
押し出し領域内に噴射することによって、凝結形成のな
い蒸気が押出し機ケーシング内に噴射され、その為蒸気
として溶融物と混合可能になる。
押し出し領域内に噴射することによって、凝結形成のな
い蒸気が押出し機ケーシング内に噴射され、その為蒸気
として溶融物と混合可能になる。
蒸気の細かな分配は、低下した圧力の領域乃至は押出し
機ケーシングの圧力のない領域での溶融物が薄層、スト
ランド等となるよう蒸気雰囲気の中に押し出し成形され
る時に達成される。溶融物は既に核剤、例えばタルクを
含んでいるので、その都度微細分配されたタルク粒子と
そして溶融物表面にも水蒸気分子が付着する。従って以
下に続くウォーム内での薄層又はストランドを新たに混
合する場合溶融物内で蒸気が非常に細かく分配される。
機ケーシングの圧力のない領域での溶融物が薄層、スト
ランド等となるよう蒸気雰囲気の中に押し出し成形され
る時に達成される。溶融物は既に核剤、例えばタルクを
含んでいるので、その都度微細分配されたタルク粒子と
そして溶融物表面にも水蒸気分子が付着する。従って以
下に続くウォーム内での薄層又はストランドを新たに混
合する場合溶融物内で蒸気が非常に細かく分配される。
溶融物と混合された蒸気の新たな圧力上昇によって蒸気
が凝縮する。蒸気が水に比べて非常に大きな比容積を備
えている（1673dm3/kgの蒸気が凝結した状態で373Kで1.
0437dm3/kgの容積を有する）ので、再凝縮によりほんの
僅かの小さな水滴が生じ、この水滴が顕微鏡的に細かく
溶融物の中に分配され、核剤に付着して存在することに
なる。
が凝縮する。蒸気が水に比べて非常に大きな比容積を備
えている（1673dm3/kgの蒸気が凝結した状態で373Kで1.
0437dm3/kgの容積を有する）ので、再凝縮によりほんの
僅かの小さな水滴が生じ、この水滴が顕微鏡的に細かく
溶融物の中に分配され、核剤に付着して存在することに
なる。
水蒸気のこの極微小の分配は水蒸気雰囲気内に押し出さ
れる薄い溶融物層乃至はストランド等の形成によって著
しく促進される。
れる薄い溶融物層乃至はストランド等の形成によって著
しく促進される。
この様にして水をプラスチック溶融物内に極端に均一に
且つ非常に細かに分配することが初めて可能に成り、そ
の結果ノズル出口の所で圧力降下が生じる水滴の蒸発に
よる溶融物の発泡の際非常に均一な気泡構造が達成され
る。
且つ非常に細かに分配することが初めて可能に成り、そ
の結果ノズル出口の所で圧力降下が生じる水滴の蒸発に
よる溶融物の発泡の際非常に均一な気泡構造が達成され
る。
発泡過程自体は発泡剤、例えば窒素（N2）により助成さ
れる。
れる。
水蒸気が押出し機ケーシングの圧力低下した注入領域内
へ噴射され、混合され、新たに例えばウォームの容積の
減少によって溶融圧が上昇し、そして水蒸気の凝縮によ
って顕微鏡的に小さな水滴になった後で、溶融物内に本
来の発泡剤、例えばN2が溶融圧及び蒸気圧を越える圧力
で噴射される。窒素は特に良好に微細な水滴に付着す
る。溶融物は引き続いて発泡剤と均一に混合され、冷却
され、ホースへと押し出される。
へ噴射され、混合され、新たに例えばウォームの容積の
減少によって溶融圧が上昇し、そして水蒸気の凝縮によ
って顕微鏡的に小さな水滴になった後で、溶融物内に本
来の発泡剤、例えばN2が溶融圧及び蒸気圧を越える圧力
で噴射される。窒素は特に良好に微細な水滴に付着す
る。溶融物は引き続いて発泡剤と均一に混合され、冷却
され、ホースへと押し出される。
リングノズルから流出する場合、溶融物に混合された水
は圧力減少の為に蒸発し、その結果再び何倍にも大きく
成った容積の水蒸気が生じ、そして小さな小室が形成さ
れる。水の蒸発によって発泡剤及び蒸発過程により形成
された微細な小室から熱が奪われ、その結果室壁の硬化
過程が始まる。室は安定化されるが、このことは付加的
発泡剤として使用された蒸気の別の長所である。
は圧力減少の為に蒸発し、その結果再び何倍にも大きく
成った容積の水蒸気が生じ、そして小さな小室が形成さ
れる。水の蒸発によって発泡剤及び蒸発過程により形成
された微細な小室から熱が奪われ、その結果室壁の硬化
過程が始まる。室は安定化されるが、このことは付加的
発泡剤として使用された蒸気の別の長所である。
発泡剤としての窒素は、室を安定させるのに役立つ。そ
の理由は蒸気乃至は水はノズルから泡が出る際に蒸発過
程の後新たに室内で凝縮し、再びそれ自体では小さな容
積しか必要としなくなるからである（1673dm3/kgの蒸気
容積が1.0437dm3/kgの水容積に減少される）。
の理由は蒸気乃至は水はノズルから泡が出る際に蒸発過
程の後新たに室内で凝縮し、再びそれ自体では小さな容
積しか必要としなくなるからである（1673dm3/kgの蒸気
容積が1.0437dm3/kgの水容積に減少される）。
同時に窒素はノズルから出る際に膨張する。水の蒸発過
程により（同様にノズル流出の際）生ずる室は同様に膨
張する窒素によって崩壊するのが防止される。窒素は従
って形成された室の内圧安定体として作用する。
程により（同様にノズル流出の際）生ずる室は同様に膨
張する窒素によって崩壊するのが防止される。窒素は従
って形成された室の内圧安定体として作用する。
本発明により製造された発泡体の更に別の長所は再び凝
結する顕微鏡的に小さい水滴により発泡して既に硬化し
たプラスチック内で二次発泡過程が100℃を越える温度
への発泡体の新たな加熱により実施出来ることにある。
その様な場合僅かな水滴、例えばマイクロ波エネルギー
を発泡体に作用させることによる微小水滴は新たに蒸気
相に変換され、それにより室内での内圧が高まる。その
後でプラスチックの軟化温度に室壁が加熱されると、破
裂することなく室を膨張させる。
結する顕微鏡的に小さい水滴により発泡して既に硬化し
たプラスチック内で二次発泡過程が100℃を越える温度
への発泡体の新たな加熱により実施出来ることにある。
その様な場合僅かな水滴、例えばマイクロ波エネルギー
を発泡体に作用させることによる微小水滴は新たに蒸気
相に変換され、それにより室内での内圧が高まる。その
後でプラスチックの軟化温度に室壁が加熱されると、破
裂することなく室を膨張させる。
この処置により今一度発泡体の容積重量が非常に簡単な
仕方で減らされ、それにより発泡体の使用可能性が著し
く広げられる。更に二次発泡過程により、発泡体ホース
をプラスチック中に押し出す際に凍結された、押し出さ
れたプラスチック中の応力が除去される。
仕方で減らされ、それにより発泡体の使用可能性が著し
く広げられる。更に二次発泡過程により、発泡体ホース
をプラスチック中に押し出す際に凍結された、押し出さ
れたプラスチック中の応力が除去される。
本発明による方法は図面に示した略図に基づいて説明す
る。第１図には溶融領域１、圧力上昇領域1a、注入領域
２、発泡剤噴射領域３及び冷却−及び搬出領域４を備え
る押出し成形機５を示してある。
る。第１図には溶融領域１、圧力上昇領域1a、注入領域
２、発泡剤噴射領域３及び冷却−及び搬出領域４を備え
る押出し成形機５を示してある。
核剤で富化されたスチロール顆粒はホッパー６に入れら
れ、押出し機ケーシング７内で回転するスクリュー８に
よって溶融される。溶融過程はほぼ溶融領域１内で終わ
る。領域1aでは次に溶融圧が最大400バールまで上げら
れる。
れ、押出し機ケーシング７内で回転するスクリュー８に
よって溶融される。溶融過程はほぼ溶融領域１内で終わ
る。領域1aでは次に溶融圧が最大400バールまで上げら
れる。
その後溶融物は縁部とシリンダー内面との間の薄い環状
間隙10を形成するブリスター９を介して押圧され、その
結果非常に薄い溶融層が注入領域２に達するが、このブ
リスターは深いウォームピッチ11を備えている。溶融圧
は乾燥飽和した又は過熱した蒸気が噴射されうる程度に
低下される。
間隙10を形成するブリスター９を介して押圧され、その
結果非常に薄い溶融層が注入領域２に達するが、このブ
リスターは深いウォームピッチ11を備えている。溶融圧
は乾燥飽和した又は過熱した蒸気が噴射されうる程度に
低下される。
圧力減少した注入領域２内には詳細には図示していない
噴射ノズル12によって水蒸気が例えば260℃の温度で260
℃と同じかそれより低い温度の溶融物内に噴射され、こ
の水蒸気は即座に解放された吸湿性のタルク粒子（核
剤）が環状間隙10により形成された薄い溶融層になって
付着する。
噴射ノズル12によって水蒸気が例えば260℃の温度で260
℃と同じかそれより低い温度の溶融物内に噴射され、こ
の水蒸気は即座に解放された吸湿性のタルク粒子（核
剤）が環状間隙10により形成された薄い溶融層になって
付着する。
次に注入領域２において溶融層が回転するスクリューに
より蒸気と混合され、発泡剤噴射領域３内で新たに約28
0バールの溶融圧を発生させる。
より蒸気と混合され、発泡剤噴射領域３内で新たに約28
0バールの溶融圧を発生させる。
この圧力発生及び／又は僅かな溶融物温度低下により核
剤（タルク）及び溶融物表面に付着した水蒸気分子が凝
結し、それにより蒸気のかなりの容積減少が生じ、従っ
てそれにより溶融物中で水に凝縮した蒸気の顕微鏡的に
細かい分配が達成される。
剤（タルク）及び溶融物表面に付着した水蒸気分子が凝
結し、それにより蒸気のかなりの容積減少が生じ、従っ
てそれにより溶融物中で水に凝縮した蒸気の顕微鏡的に
細かい分配が達成される。
次に溶融物内にノズル13によって発泡剤としての窒素が
水の圧力及び溶融圧を越える約170−300バールの圧力で
噴射され、この窒素が特に良好に微小水滴に付着し、そ
の結果窒素の分配も更に良くなる。
水の圧力及び溶融圧を越える約170−300バールの圧力で
噴射され、この窒素が特に良好に微小水滴に付着し、そ
の結果窒素の分配も更に良くなる。
窒素と水を添加された溶融物は冷却・搬出領域４でスク
リュー回転により作用される強烈な混合及び冷却過程に
付され、押し出しヘッド14内に供給される。
リュー回転により作用される強烈な混合及び冷却過程に
付され、押し出しヘッド14内に供給される。
この領域４で混合物はスクリュー冷却により約150℃に
冷却される。冷却はこの範囲内での押出し機ケーシング
の冷却により支援される。ヘッド14では約100バールの
圧力が支配している。
冷却される。冷却はこの範囲内での押出し機ケーシング
の冷却により支援される。ヘッド14では約100バールの
圧力が支配している。
次にリングノズル15から出た溶融物がヘッド14から流出
し、流出直後にホース16を形成する層へと発泡する。
し、流出直後にホース16を形成する層へと発泡する。
リングノズル15の出口での溶融物の即座の弛緩により約
150℃の溶融温度のため微小の水滴が気化し、その結果
大きな容積膨張が生ずる。窒素も同様に膨張し、室を形
成する。水の気化の際各室は熱を奪われ、室壁が硬化す
る。
150℃の溶融温度のため微小の水滴が気化し、その結果
大きな容積膨張が生ずる。窒素も同様に膨張し、室を形
成する。水の気化の際各室は熱を奪われ、室壁が硬化す
る。
ノズルから出る場合ホース16の冷却によってノズル出口
で新たに気化された水が凝結して著しく容積が収縮し、
窒素が室壁安定化の機能を引き受ける。
で新たに気化された水が凝結して著しく容積が収縮し、
窒素が室壁安定化の機能を引き受ける。
以下に本発明による実施例を説明する。
0.5kgのタルクを有する99.5kgのポリスチロールが均一
に混合され、そして溶融領域１に配量投入され、連続的
に溶融された。237dm3のH2O−蒸気が10バール、250℃で
注入領域２に連続的にノズル12から噴射された。注入領
域には10バールの圧力が設定された。溶融物はブリスタ
ー９を介して薄層に押圧され、注入領域２内で水蒸気雰
囲気中に押し込まれた。
に混合され、そして溶融領域１に配量投入され、連続的
に溶融された。237dm3のH2O−蒸気が10バール、250℃で
注入領域２に連続的にノズル12から噴射された。注入領
域には10バールの圧力が設定された。溶融物はブリスタ
ー９を介して薄層に押圧され、注入領域２内で水蒸気雰
囲気中に押し込まれた。
薄い溶融物層が噴射された蒸気と混合された後、300バ
ールの圧力で0.5kg/hの窒素がノズル13から溶融物の中
に計量供給された。冷却・搬出領域４内で圧力は100バ
ールにされ、シリンダー及びスクリュー冷却により温度
は150℃に調節された。引き続いて溶融物が環状間隙15
によって発泡された。
ールの圧力で0.5kg/hの窒素がノズル13から溶融物の中
に計量供給された。冷却・搬出領域４内で圧力は100バ
ールにされ、シリンダー及びスクリュー冷却により温度
は150℃に調節された。引き続いて溶融物が環状間隙15
によって発泡された。
発泡体の容積重量は81m3/kgであった。そのことは非常
に良い値として見做されねばならない。この様な容積重
量は別の種類のポリスチロールを用いても達成され、そ
のことは違った種類のポリスチロールを用いた連続試験
によってそれぞれN2及び水蒸気で発泡させて確認され
た。
に良い値として見做されねばならない。この様な容積重
量は別の種類のポリスチロールを用いても達成され、そ
のことは違った種類のポリスチロールを用いた連続試験
によってそれぞれN2及び水蒸気で発泡させて確認され
た。
環状間隙10を形成するブリスター９の代わりに非常に小
さな孔を有する有孔ディスク18が使用された時に、得ら
れた容積重量に関して更に良い結果が得られた。それに
より僅かな溶融物ストランドでの更に良い蒸気分配が達
成された。
さな孔を有する有孔ディスク18が使用された時に、得ら
れた容積重量に関して更に良い結果が得られた。それに
より僅かな溶融物ストランドでの更に良い蒸気分配が達
成された。
【図面の簡単な説明】 第１図は略図で示した本発明による押出し成形機であ
る。 図中参照番号 １……溶融領域 1a……圧力上昇領域 ２……注入領域 ３……発泡剤噴射領域 ４……冷却−及び搬出領域 ５……押出し成形機 ６……ホッパー ７……押出し機ケーシング ８……ウォーム ９……ブリスター 10……環状間隙 11……ウォームピッチ 12……噴射ノズル 13……ノズル 14……押し出しヘッド 15……環状ノズル 16……ホース 17……ウォームピッチ 18……有孔ディスク
る。 図中参照番号 １……溶融領域 1a……圧力上昇領域 ２……注入領域 ３……発泡剤噴射領域 ４……冷却−及び搬出領域 ５……押出し成形機 ６……ホッパー ７……押出し機ケーシング ８……ウォーム ９……ブリスター 10……環状間隙 11……ウォームピッチ 12……噴射ノズル 13……ノズル 14……押し出しヘッド 15……環状ノズル 16……ホース 17……ウォームピッチ 18……有孔ディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:04 (56)参考文献 特開 昭58−176226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−136271（ＪＰ，Ａ)
Claims (14)
- 【請求項１】溶融領域、圧力上昇領域、注入領域、発泡
剤噴射領域並びに冷却・搬出領域を備える押出し成形機
に核剤と一緒にプラスチックを供給し、プラスチックを
溶融し、そしてプラスチック溶融物内に水と発泡剤とを
噴射することによる押出し成形熱可塑性プラスチック発
泡体を製造するための方法において、押出し機シリンダ
ーの壁を通して作動方向で堰き止め部分に続くその後方
部分に設けた注入領域内に、溶融温度とほぼ同じ温度で
飽和蒸気又は過熱蒸気を噴射し、溶融物を薄層又はスト
ランドにして堰き止め部分を介して注入領域の蒸気雰囲
気内に押し出し、作動方向で堰き止め部分に到るその手
前部分の溶融圧を、作動方向で堰き止め部分に続くその
後方部分の過熱蒸気の蒸気圧よりも高く設定し、そして
注入領域に続く発泡剤噴射領域における溶融物蒸気混合
物の圧力を蒸気の凝縮圧以上の圧力に設定することを特
徴とする方法。 - 【請求項２】注入領域内で注入され、飽和又は過熱され
た水蒸気が120−300℃の温度を有し、そしてプラスチッ
ク溶融物が115−290℃の温度を有していることを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】独自の環状間隙を形成して、スクリューコ
ンベヤ部分間に設けられたブリスターを介して溶融物を
押し出しにより薄層に成形することを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項４】スクリューコンベヤの間に設けた有孔ディ
スクに通して押し出した溶融物を細いストランドに成形
することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】溶融圧を作動方向で堰き止め部分に到るそ
の手前部分で200−400バールに調節し、蒸気圧を作動方
向で堰き止め部分に続くその後方部分で１−60バールに
設定することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】200−280℃でポリスチロールを処理する際
注入領域での溶融圧を溶融物の各温度に応じて60バール
以下に降下させることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項７】130−200℃でポリエチレンを処理する際注
入領域での溶融圧を溶融物の各温度に応じて16バール以
下に降下させることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項８】作動方向で注入領域の次に続く発泡剤噴射
領域におけるポリスチロール溶融物−蒸気混合物の圧力
を150−280バールに高め、冷却−及び搬出領域における
圧力を発泡剤噴射領域における蒸気圧よりもより高く設
定することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】溶融領域（１）と、圧力上昇領域（1a）
と、注入領域（２）と、発泡剤噴射領域（３）と、冷却
・搬出領域（４）とに分割されており、中空シリンダー
内に設けられて駆動可能で前記の個々の領域（1,1a,2,
3,4）における種々のウォーム部分から構成される均質
化ウォーム（８）から成り且つ中空シリンダー内に案内
された種々の発泡剤用の噴射ノズル（12,13）を有す
る、押出し成形機において、注入領域（２）が、水蒸気
用の噴射ノズル（12）と圧力上昇領域（1a）における押
し出し容積に比べて拡大された押し出し容積を有する蒸
気注入領域として形成されていることを特徴とする押出
し成形機。 - 【請求項１０】注入領域（２）におけるその押し出し容
積が圧力上昇領域（1a）におけるその押し出し容積に比
べてほぼ２倍から５倍だけ大きく形成されていることを
特徴とする請求項９に記載の押出し成形機。 - 【請求項１１】注入領域（２）におけるその容積の拡大
がウォームピッチの深さの拡大部（17,11）によって拡
大されるように構成したことを特徴とする請求項９に記
載の押出し成形機。 - 【請求項１２】圧力上昇領域（1a）で溶融圧がウォーム
ピッチ（17）を有するウォーム部分によって高められる
ように構成され、このウォームピッチが次の注入領域に
おけるウォームピッチ（11）に対して２倍から５倍だけ
少ないピッチ深さを備えており、そして両方のウォーム
部分の間に堰き止め部分（９）が設けられていることを
特徴とする請求項９に記載の押出し成形機。 - 【請求項１３】作動方向で注入領域（２）に到る直前部
分に、ブリスター（９）として、又は有孔ディスク（1
8）として、又はぎざぎざを設けたウォームウェブ等を
有する逆送りウォームとして形成され且つ薄い溶融層又
はストランドを形成する堰き止め部分が設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載の押出し成形機。 - 【請求項１４】押出し成形機が同一方向又は反対方向に
回転して噛み合うダブルウォーム式押出し機として形成
されていることを特徴とする請求項９に記載の押出し成
形機。
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