JPH08311479A - 金属の熱間加工の被加工材に使用する潤滑剤組成物 - Google Patents

金属の熱間加工の被加工材に使用する潤滑剤組成物

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JPH08311479A
JPH08311479A JP8115070A JP11507096A JPH08311479A JP H08311479 A JPH08311479 A JP H08311479A JP 8115070 A JP8115070 A JP 8115070A JP 11507096 A JP11507096 A JP 11507096A JP H08311479 A JPH08311479 A JP H08311479A
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ペリアール ジャック
Hans-Rudolf Staub
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属の熱間加工に使用する高温潤滑剤であっ
て、被加工材の表面に適用したとき、よく付着した均一
なフィルムを形成するものを提供する。 【解決手段】 ガラス粉末および（または）ガラスフリ
ット、天然または合成の黒鉛、アルカリ金属シリケー
ト、水可溶性ナトリウム・ポリメタフォスフェート、水
不溶性ナトリウム・ポリメタフォスフェート、シックナ
ー、およびホウ砂を、特定の比率で配合した組成物。
水分散液として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、金属の熱間加工、とくに鋼塊の
熱間圧延や異形断面材の圧延、または押出機による中空
体の製造において、被加工材に対して使用する新規な潤
滑剤組成物に関する。
【０００２】加工すべき金属は表面温度が約８００℃か
ら約１３００℃もあるので、これまで、被加工材の潤滑
に努力が集中していた。 在来の潤滑剤で良好な潤滑が
行えるのは、高々４００℃までである。
【０００３】先行技術文献たとえばスイス特許第６６０
０２３号は、約６００℃を超える温度の被加工材もそこ
に記載の潤滑剤で取り扱えるとしているが、実際に比較
してみると、効果的に付着した潤滑フィルムの形成は、
温度約８００℃から約１３００℃の範囲においては行な
われないことがわかる。 付着が行なわれないのは、本
質的に有機質成分が直ちに熱分解することに起因し、そ
れが付着を不可能にするからである。 有機質成分の熱
分解とそれに伴う煙の発生は、作業環境にとって極めて
不愉快な付随的影響を与える。 実際の試験では、潤滑
フィルムの形成は、スイス特許第６７０１０６号の潤滑
／酸洗剤組成物を粉末状にして適用した場合、やはり認
められなかった。 この場合、粉末混合物を均一に適用
することからして、すでに著しい困難がある。
【０００４】しかしながら、工具の潤滑も、工具のタイ
プによるさまざまな困難を含んでいる。 このようなわ
けで、潤滑剤の適用は、単に工具の形状や位置によっ
て、また工具の温度が約１００℃と低く適切な潤滑剤被
膜の形成を許さないことによって、しばしば困難なもの
とされていた。 大量の冷却水による断続的な工具の処
理は多量の潤滑剤のロスを招き、その結果として排水の
汚染が生じ、排水の処理が必要になる。 それゆえ、か
なり大量の潤滑剤が必要とされる。
【０００５】そこで、上記のような欠点のない、従って
表面温度約８００℃から約１３００℃を有する被加工材
に対しよく付着し、かつ水不溶性の潤滑剤フィルムを形
成する潤滑剤組成物の開発が企てられていた。
【０００６】この目的は、請求項１に記載の潤滑剤組成
物によって達成された。 その組成物は、 ａ１）０〜８０重量％のガラス粉末 ａ２）０〜５０重量％のガラスフリット （ただし、潤滑剤組成物中のａ１）またはａ２）の含有
量は０重量％ではない） ｂ）１０〜２５重量％の天然または合成の黒鉛 ｃ）５〜２０重量％の一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2のアル
カリ金属シリケートの１種または２種以上（式中、Ｍｅ
はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
１および４の間の数である） ｄ）１〜６重量％の水可溶性ナトリウム・ポリメタフォ
スフェート ｅ）０〜３重量％の水不溶性ナトリウム・ポリメタフォ
スフェート ｆ）０．５〜４重量％のシックナー ｇ）０〜１重量％のホウ砂 からなる。
【０００７】表面温度８００℃を超える被加工材に対し
ては、下記の潤滑剤組成物の使用が好適である。 すな
わち、 ａ１）０〜２０重量％のガラス粉末 ａ２）３０〜５０重量％のガラスフリット ｂ）２０〜２５重量％の天然または合成の黒鉛 ｃ）７〜２０重量％の一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2のアル
カリ金属シリケートの１種または２種以上（式中、Ｍｅ
はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
１および４の間の数である） ｄ）２〜６重量％の水可溶性ナトリウム・ポリメタフォ
スフェート ｅ）０〜１重量％の水不溶性ナトリウム・ポリメタフォ
スフェート ｆ）３〜４重量％のシックナー ｇ）０．２〜０．７重量％のホウ砂 からなる組成物である。
【０００８】表面温度１０００℃を超える被加工材に対
しては、下記の潤滑剤組成物の使用が好適である。 す
なわち、 ａ１）４５〜７０重量％のガラス粉末 ａ２）０〜２０重量％のガラスフリット ｂ）２０〜２５重量％の天然または合成の黒鉛 ｃ）７〜２０重量％の一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2のアル
カリ金属シリケートの１種または２種以上（式中、Ｍｅ
はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
１および４の間の数である） ｄ）１〜２重量％の水可溶性ナトリウム・ポリメタフォ
スフェート ｅ）０〜１重量％の水不溶性ナトリウム・ポリメタフォ
スフェート ｆ）１．５〜２重量％のシックナー ｇ）０〜０．２５重量％のホウ砂 からなる組成物である。
【０００９】ガラス粉末としては、通常のガラスの粉末
であって平均粒子径ｄ50が１００μｍ以下、軟化温度範
囲が約７００〜９００℃（ＣＡＳ Ｎｏ．６５９９７−
１７−３）のものを使用するのが有利である。 ガラス
粉末は、潤滑剤が良好なフィルムを形成する上で、最も
重要なものである。 その比較的高い軟化温度に起因し
て、被加工材の表面温度が１０００℃を超える場合に
は、それに応じて、より大量に使用する。
【００１０】これに対しガラスフリットは、使用温度が
約８００℃を超える程度の、低い範囲にあるときに使用
される。 そこでは、約５００℃から７００℃までのよ
り低い（ガラス粉末と比較して）軟化温度に起因して、
ガラスフリットのフィルム形成性能は、十分に効果的な
ものになる。 その化学組成に関していえば、ガラスフ
リットは、アルカリ金属／アルカリ土類金属アルミノボ
ロシリケートであることが好ましく、またそれは、平均
粒子サイズが１００μｍ以下のものとして使用される。
【００１１】ガラス粉末もガラスフリットも、上記した
温度範囲内における用途に応じて、任意の混合割合で使
用できる。
【００１２】より重要な構成成分は、黒鉛である。 合
成黒鉛、天然黒鉛の、どちらでも使用できる。 使用す
る黒鉛の平均粒子径ｄ50は、１００μｍ以下が適当であ
る。高度の結晶性を持つもの、すなわち結晶長さＬｃが
１００ｎｍより大きい黒鉛を使用することが好ましい。
【００１３】水可溶性のアルカリ金属シリケートは、バ
インダーとして重要な役割を果たすと考えられる。 一
般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、Ｍｅはリチウム、カリ
ウムまたはナトリウムを表わし、ｎは１および４の間の
数である）の水可溶性のアルカリ金属シリケートを、単
独で、または混合物として使用する。 上記の式におい
て、ｎ＝１〜１.５であるナトリウム・メタシリケート
またはｎ＝３.３〜３．５であるナトリウム・シリケー
ト（水ガラス）、あるいはまた、これらのナトリウム・
シリケートと、一般式Ｋ２Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、ｎは
２．４〜３である）のカリウム・シリケートおよび（ま
たは）一般式Ｌｉ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、ｎは２．４〜
３である）のリチウム・シリケートとの混合物の使用が
好ましい。
【００１４】特に好ましいのは、上記の好ましいアルカ
リ金属シリケートを、ナトリウム・シリケート：カリウ
ム・シリケート：リチウム・シリケートの比率１２．３
％：６７．５％：２０．７％で使用することである。
【００１５】潤滑剤における発泡の防止という機能は、
水可溶性のナトリウム・ポリメタフォスフェートによっ
て果たされる。 本発明の目的にとって、これは、一般
式（ＮａＰＯ3）ｎの（式中、ｎは４５０より小さい
数）の化合物を意味する。 この化合物は、ヘキサメタ
フォスフェートとしても知られ、また「グラハム塩」と
も呼ばれる。
【００１６】さらに、水不溶性のナトリウム・ポリメタ
フォスフェートをバインダーとして添加することもでき
る。 この目的にとってとくに好ましいのは、一般式
（ＮａＰＯ3）ｎ（式中、ｎは４０〜７０）の、「マド
レル塩」の名で知られる化合物である。
【００１７】シックナー、有利にはポリサッカライドま
たはポリサッカライド誘導体を添加することは、広い温
度範囲にわたって潤滑剤分散液の粘度を一定にし、安定
性を得、さらに分散液中の固体成分の沈降を減少させる
上で、決定的である。 バイオポリサッカライドたとえ
ばキサンタンガムやランサンガム、あるいはアルキルセ
ルロースたとえばヒドロキシメチルセルロースが、有利
に使用できる。
【００１８】これに似た結果は、ポリアクリル酸のアル
カリ金属塩とくにナトリウム・ポリアクリレートをシッ
クナーとして使用した場合にも得られる。
【００１９】細菌による攻撃を防止するには、潤滑剤組
成物に市販の殺菌剤を添加すればよい。
【００２０】最後に、ホウ砂（ナトリウム・テトラボレ
ート・１０水塩）を、カップリング剤として添加するこ
とができる。
【００２１】本発明の潤滑剤は、有利には、固体分含有
量が好ましくは２０％から５０％の水系分散液の形で使
用する。 この限界は、高い方にも低い方にも変化させ
ることができる。 分散液は、市販の高い剪断力をもっ
た分散装置で調製することができる（たとえば、ＥＰ−
Ｂ ２１８９８９を参照）。
【００２２】直ちに使用できる分散液は、好ましくは１
０００ＭＰａｓから７０００ＭＰａｓの範囲の粘度
（「レオマットＲｈｅｏｍａｔ」１５で測定、２０℃、
セルＢ、速度５）をもつことが好ましいいが、この値
は、シックナーを添加することにより変化させることが
できる。
【００２３】潤滑剤分散液の適用は、分散液をスプレー
するために用いられている既知のシステムを使用して、
実施することができる。
【００２４】本発明によれば、上に開示した潤滑剤組成
物は、金属の熱間加工、とくに鋼塊の熱間圧延や異形断
面材の圧延、または押出機による中空体の製造におい
て、表面温度８００℃から１３００℃の被加工材に対し
て使用できる。 分散液の被加工材への適用は、ここで
は、成形の直前に行なう。 あらかじめスケールを落と
しておくことは、好ましいことではあるが、絶対に必要
なものではない。 適用後直ちに起こる水の蒸発に続い
て、均一で水不溶性の潤滑剤フィルムが被加工材の表面
に数秒間のうちに形成され、このフィルムは、続く成形
工程において劣化しない。
【００２５】
【実施例】以下の実施例における粘度のデータは、「レ
オマットＲｈｅｏｍａｔ１５」を用いて、２０℃、セル
Ｂ、速度５で測定した。
【００２６】配合例１ （表面温度８５０℃〜１２００
℃の被加工材に適当） ４９．１重量％のガラスフリット（バインダー用フリッ
ト「Ｋ２２４４」、ｄ70＜１００μｍ、オーストリア国
ウイーン、シャウアー社） ２５．００重量％の黒鉛（合成黒鉛「Ｔ７５」、ｄ50＝
２４μｍ、スイス国ジンス、ロンザＧ＆Ｔ社） １５．６７重量％の水ガラス（水可溶性のナトリウム・
シリケート、Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2において、ｎ＝３．３
〜３．５） ６．００重量％の水可溶性ナトリウム・ポリフォスフェ
ート（「アルコポンＡｌｃｏｐｏｎ」、ドイツ国ラーデ
ンブルク、ベンキザークナップザック社） ３．３３重量％のヒドロキシメチルセルロース（ダウケ
ミカル社） ０．６７重量％のホウ砂 ０．１６重量％の殺菌剤 分散体： 水中２０％ 粘 度： １０００〜２０００ＭＰａｓ。
【００２７】配合例２ （表面温度１０００℃〜１２５
０℃の被加工材に適当） ６４．８５重量％のガラス粉末（ガラス粉末「３０
０」、ｄ70＜６３μｍ、ミネラリエンヴェルケ・クッペ
ンハイム社） ２４．９４重量％の黒鉛（合成黒鉛「Ｔ７５」、ｄ50＝
２４μｍ、スイス国ジンス、ロンザＧ＆Ｔ社） ６．９８重量％の水可溶性のナトリウム・シリケート、
Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2において、ｎ＝１〜１．１５） １．６７重量％の水可溶性ナトリウム・ポリフォスフェ
ート（「アルコポンＡｌｃｏｐｏｎ」、ドイツ国ラーデ
ンブルク、ベンキザークナップザック社） ０．２２重量％のキサンタンガム ０．０１重量％の殺菌剤 分散体： 水中４０％ 粘 度： １０００〜３０００ＭＰａｓ。
【００２８】配合例３ （表面温度１０００℃〜１２５
０℃の被加工材に適当） ４７．７８重量％のガラス粉末（ガラス粉末「３０
０」、ｄ70＜６３μｍ、ミネラリエンヴェルケ・クッペ
ンハイム社） １６．５３重量％のガラスフリット（バインダー用フリ
ット「Ｋ２２４４」、ｄ70＜１００μｍ、オーストリア国
ウイーン、シャウアー社） ２４．８４重量％の黒鉛（合成黒鉛「Ｔ７５」、ｄ50＝
２４μｍ、スイス国ジンス、ロンザＧ＆Ｔ社） ６．７４重量％の水可溶性アルカリ金属シリケート塩混
合物（ナトリウム・シリケート：カリウム・シリケー
ト：リチウム・シリケート＝１２．３：６７．５：２
０．７、Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2において、ｎ＝２．７） １．３２重量％の水可溶性ナトリウム・ポリフォスフェ
ート（「アルコポンＡｌｃｏｐｏｎ」、ドイツ国ラーデ
ンブルク、ベンキザークナップザック社） ０．９２重量％の水不溶性ナトリウム・ポリフォスフェ
ート（「デントフォスＤｅｎｔｏｐｈｏｓ」、ドイツ国
ラーデンブルク、ベンキザークナップザック社） ０．２５重量％のホウ砂 ０．４５重量％のキサンタンガム １．１０重量％のヒドロキシメチルセルロース（ダウケ
ミカル社） ０．０７重量％の殺菌剤 分散体： 水中４０％ 粘 度： ２０００〜５０００ＭＰａｓ。
【００２９】配合例４ （表面温度８５０℃〜１２５０
℃の被加工材に適当） ４９．５３重量％のガラスフリット（バインダー用フリ
ット「Ｋ２２４４」、ｄ70＜１００μｍ、オーストリア国
ウイーン、シャウアー社） ２４．７６重量％の黒鉛（合成黒鉛「Ｔ７５」、ｄ50＝
２４μｍ、スイス国ジンス、ロンザＧ＆Ｔ社） ６．７４重量％の水可溶性アルカリ金属シリケート塩混
合物（ナトリウム・シリケート：カリウム・シリケー
ト：リチウム・シリケート＝１２．３：６７．５：２
０．７、Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2において、ｎ＝２．７） ２．６４重量％の水可溶性ナトリウム・ポリフォスフェ
ート（「アルコポンＡｌｃｏｐｏｎ」、ドイツ国ラーデ
ンブルク、ベンキザークナップザック社） １．３２重量％の水不溶性ナトリウム・ポリフォスフェ
ート（「デントフォスＤｅｎｔｏｐｈｏｓ」、ドイツ国
ラーデンブルク、ベンキザークナップザック社） ０．６６重量％のホウ砂 ３．３０重量％のヒドロキシメチルセルロース（ダウケ
ミカル社） ０．７１重量％のポリアクリル酸ナトリウム（「カーボ
ポルＣａｒｂｏｐｏｌ」、グッドリッチ・ケミカル社） ０．１４重量％の殺菌剤 分散体： 水中２０％ 粘 度： ２０００〜５０００ＭＰａｓ。
【００３０】比較配合例１ （スイス特許第６６００２
３号の実施例１に記載のもの） ５４重量％の結晶性黒鉛 １１重量％のマドレル塩 ５重量％のホウ砂 １０重量％のケイ酸ナトリウム（水ガラス ＳｉＯ2／
Ｎａ2Ｏ＝３．３） １８重量％のポリエチレン ２重量％のアルキルセルロース 固体含有量３０重量％の水性分散体 粘 度： １９００ＭＰａｓ。
【００３１】比較配合例２ （スイス特許第６７０１０
６号の実施例２に記載のもの） ７０重量％のトリポリリン酸ナトリウム ４重量％の黒鉛 ２６重量％のＮａ2Ｂ2Ｏ4・８Ｈ2Ｏ 粉末混合物。
【００３２】比較試験 ［試験条件］配合例１〜４および比較配合例１の潤滑剤
を、寸法が２９cm×６cm×３cmの垂直の鋼製ブロックで
あって、１．５ｍ／ｓの速度で移動しているものに対し
て、温度８００℃〜１０５０℃において、４３cmの距離
をおいて設けたノズル（圧力５０気圧）を用いてスプレ
ーした。 比較配合例２は、スイス特許第６７０１０６
号に記載されているように、乾燥状態でスプレーした。
形成された潤滑剤フィルムを、つぎのクラスに従って
評価した： （クラス１） 潤滑フィルムの形成なし （クラス２） 短時間（数秒間）だけ付着した、脆い潤
滑フィルムが形成 （クラス３） 高い機械的強度と高い耐水性をもつ、均
一で、ガラス状の、よく付着した潤滑フィルムが形成。
【００３３】 ［試験結果］ 例 試験結果（クラス） 配合例１ ３ （８５０℃以上） 配合例２ ３ （１０００℃以上） 配合例３ ３ （１０００℃以上） 配合例４ ３ （８５０℃以上） 比較配合例１ ３ 比較配合例２ ３
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ１０Ｍ 125:02 125:26 125:24 145:40） Ｃ１０Ｎ 10:02 20:00 20:06 40:24

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属の熱間加工において被加工材に対し
    て使用する潤滑剤組成物であって、 ａ１）０〜８０重量％のガラス粉末 ａ２）０〜５０重量％のガラスフリット （ただし、潤滑剤組成物中のａ１）またはａ２）の含有
    量は０重量％ではない） ｂ）１０〜２５重量％の天然または合成の黒鉛 ｃ）５〜２０重量％の一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2のアル
    カリ金属シリケートの１種または２種以上（式中、Ｍｅ
    はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
    １および４の間の数である） ｄ）１〜６重量％の水可溶性ナトリウム・ポリメタフォ
    スフェート ｅ）０〜３重量％の水不溶性ナトリウム・ポリメタフォ
    スフェート ｆ）０．５〜４重量％のシックナー ｇ）０〜１重量％のホウ砂 からなる組成物。
  2. 【請求項２】 ガラス粉末として、平均粒子径ｄ50が１
    ００μｍ以下であって、軟化温度範囲が約７００〜９０
    ０℃のものを使用することを特徴とする請求項１の潤滑
    剤組成物。
  3. 【請求項３】 ガラスフリットとして、平均粒子径ｄ50
    が１００μｍ以下であって、軟化温度範囲が約５００〜
    ７００℃のものを使用することを特徴とする請求項１ま
    たは２の潤滑剤組成物。
  4. 【請求項４】 一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、Ｍｅ
    はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
    １および４の間の数である）の水可溶性アルカリ金属シ
    リケートを、単独で、または複数混合して使用すること
    を特徴とする請求項１ないし３のいずれかの潤滑剤組成
    物。
  5. 【請求項５】 水可溶性のナトリウム・ポリメタフォス
    フェートとして、一般式（ＮａＰＯ3）ｎのグラハム塩
    （式中、ｎは４５０より小さい数である）を使用するこ
    とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの潤滑剤組
    成物。
  6. 【請求項６】 水不溶性のナトリウム・ポリメタフォス
    フェートとして、一般式（ＮａＰＯ3）ｎのマドレル塩
    （式中、ｎは４０〜７０）を使用することを特徴とする
    請求項１ないし５のいずれかの潤滑剤組成物。
  7. 【請求項７】 シックナーとして、ポリサッカライド、
    ポリサッカライド誘導体またはポリアクリレートのアル
    カリ金属塩を使用することを特徴とする請求項１ないし
    ６のいずれかの潤滑剤組成物。
  8. 【請求項８】 水分散液の形態である、請求項１ないし
    ７のいずれかの潤滑剤組成物。
  9. 【請求項９】 固体含有量２０〜５０％の水分散液の形
    態である、請求項１ないし８のいずれかの潤滑剤組成
    物。
  10. 【請求項１０】 表面温度８００℃を越える被加工材に
    対して使用する請求項１ないし９のいずれかの潤滑剤組
    成物であって、 ａ１）０〜２０重量％のガラス粉末 ａ２）３０〜５０重量％のガラスフリット ｂ）２０〜２５重量％の天然または合成の黒鉛 ｃ）７〜２０重量％の一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2のアル
    カリ金属シリケートの１種または２種以上（式中、Ｍｅ
    はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
    １および４の間の数である） ｄ）２〜６重量％の水可溶性ナトリウム・ポリメタフォ
    スフェート ｅ）０〜１重量％の水不溶性ナトリウム・ポリメタフォ
    スフェート ｆ）３〜４重量％のシックナー ｇ）０．２〜０．７重量％のホウ砂 からなる組成物。
  11. 【請求項１１】 表面温度１０００℃を越える被加工材
    に対して使用する請求項１ないし９のいずれかの潤滑剤
    組成物であって、 ａ１）４５〜７０重量％のガラス粉末 ａ２）０〜２０重量％のガラスフリット ｂ）２０〜２５重量％の天然または合成の黒鉛 ｃ）７〜２０重量％の一般式Ｍｅ2Ｏ・ｎＳｉＯ2のアル
    カリ金属シリケートの１種または２種以上（式中、Ｍｅ
    はリチウム、カリウムまたはナトリウムを表わし、ｎは
    １および４の間の数である）ｄ）１〜２重量％の水可溶
    性ナトリウム・ポリメタフォスフェート ｅ）０〜１重量％の水不溶性ナトリウム・ポリメタフォ
    スフェート ｆ）１．５〜２重量％のシックナー ｇ）０〜０．２５重量％のホウ砂 からなる組成物。
  12. 【請求項１２】 金属の熱間加工における、表面温度約
    ８００℃から約１３００℃の被加工材に対する潤滑剤組
    成物で請求項１ないし１１のいずれかの潤滑剤組成物の
    直接の使用。
JP8115070A 1995-05-16 1996-05-09 金属の熱間加工の被加工材に使用する潤滑剤組成物 Expired - Lifetime JP2930003B2 (ja)

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