JPH09221640A - ホットメルトフィルム接着剤及びその製造方法 - Google Patents

ホットメルトフィルム接着剤及びその製造方法

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JPH09221640A
JPH09221640A JP8065063A JP6506396A JPH09221640A JP H09221640 A JPH09221640 A JP H09221640A JP 8065063 A JP8065063 A JP 8065063A JP 6506396 A JP6506396 A JP 6506396A JP H09221640 A JPH09221640 A JP H09221640A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルム成形が良好で低温柔軟性を持ち、風
合、耐薬品性、ドライクリーニング性、耐熱性、接着強
度が良好なホットメルト接着用フィルムを提供する。ま
た、その製造方法、並びに熱可塑性ポリウレタン樹脂の
製造方法を提供する。 【構成】 脂肪族ジイソシアネート、高分子ジオールお
よび鎖延長剤からなる組成の少くとも1成分が分子内に
メチル基側鎖を1個以上持つことを特徴とする、無溶剤
で反応させて得られる硬さ(JIS−A硬さ)65〜9
0度および流動開始温80〜150℃の範囲の熱可塑性
ポリウレタン樹脂の製造方法である。そして、この熱可
塑性ポリウレタン樹脂を熱間成形してなる低温柔軟性に
優れたホットメルトフィルム接着剤、並びにその製造方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低温柔軟性を持ち、か
つ接着強度に優れた熱可塑性ポリウレタン樹脂を熱間成
形してなるホットメルトフィルム接着剤、及びその製造
方法、並びにそれに使用する熱可塑性ポリウレタン樹脂
の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、ホットメルトフィルム接着剤として
は、エチレン−酢酸ビニルコポリマー(EVΛ)、ポリ
エチレン−アタクチックポリプロピレン(APP)、エ
チレン−アクリル酸エチルコポリマー(EEA)、ポリ
アミド、ポリエステルなどの樹脂からなるものが知られ
ている。ホットメルトフィルム接着剤は、該フィルムと
被着体を加熱等により溶融して接着又は付着して目的の
商品を得るのに用いられる。これらの樹脂には、一般的
にホットメルトフィルム接着剤として要求される種々の
性能を改善することを目的に、可塑剤、粘着付与剤、ワ
ックス等が配合され実用に供されているが、低温柔軟
性、風合、耐薬品性、耐クリーニング性、耐熱性等の問
題を持っている。また、これらの問題点を改善した熱可
塑性ポリウレタン樹脂接着剤としていくつかあるが、こ
れらの多くは溶液タイプであり、熱間成形に使用される
ものとしては、特開平7−97560が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、汎用ホ
ットメルトフィルム接着剤の問題点を改善した特開平7
−97560に示された熱可塑性ポリウレタン樹脂は、
ホットメルトフィルム接着剤としての溶融粘度特性と無
黄変特性を引き出すために脂肪族ジイソシアネートをベ
ースにして、また、硬さ90度(JIS−A硬さ)以下
の要求に対する低温時結晶化に対して一部芳香族ジイソ
シアネートを併用している。この結果、両ジイソシアネ
ートを製造において併用した時の反応速度の違いから来
る不均一反応の問題や、また、個々のジイソシアネート
を単独に製造で使用し、これら材料を押出し時に均一混
練りした際の溶融粘度特性の違いから来る問題などで、
フィッシュアイやゲルの少ない良好なフィルム外観を得
ることは難しかった。また、一部芳香族ジイソシアネー
トを使用しているために、脂肪族ジイソシアネート単一
系の特徴である無黄変特性を損ねる結果となり用途面も
限定される。
【0004】本発明は、これら従来公知の問題点を解決
して、硬さ65〜90度(JIS−A)の無黄変特性及
びフィルム外観特性に優れたホットメルトフィルム接着
剤を提供すると共に、その製造方法、並びにそれに使用
する脂肪族ジイソシアネート単一系の熱可塑ポリウレタ
ン樹脂の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この様な
従来の問題点を解決するために鋭意検討した結果、脂肪
族ジイソシアネート単一系の熱可塑性ポリウレタン樹脂
の分子構造中にメチル基側鎖を一部導入することで、無
黄変かつ低温柔軟性に優れたホットメルトフィルム接着
剤に供する熱可塑性ポリウレタン樹脂を製造することが
できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明により脂肪族ジイソシア
ネート、高分子ジオールおよび鎖延長剤からなる組成で
少なくとも1成分が分子内にメチル基側鎖を1個以上持
つことを特徴とする、無溶媒で反応させて得られる硬さ
(JIS−A硬さ)65〜90度および流動開始温度8
0〜150℃の範囲の熱可塑性ポリウレタン樹脂で熱間
成形しでなる低温柔軟性に優れたホットメルトフィルム
接着剤が提供される。
【0007】また、 脂肪族ジイソシアネート、高分子
ジオールおよび鎖延長剤からなる組成で少なくとも1成
分が分子内にメチル基側鎖を1個以上持つことを特徴と
する、無溶媒で反応させて得られる硬さ(JIS−A硬
さ)65〜90度および流動開始温度80〜150℃の
範囲の熱可塑性ポリウレタン樹脂を合成し、次いでこの
熱可塑性ポリウレタン樹脂を熱間成形することを特徴と
する低温柔軟性に優れたホットメルトフィルム接着剤の
製造方法が提供される。
【0008】更に、脂肪族ジイソシアネート、高分子ジ
オールおよび鎖延長剤からなる組成で少なくとも1成分
が分子内にメチル基側鎖を1個以上持つことを特徴とす
る、無溶媒で反応させて得られる硬さ(JIS−A硬
さ)65〜90度および流動開始温度80〜150℃の
範囲の熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法が提供され
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる脂肪族ジイソ
シアネートとしては、C〜C13の脂肪族ジイソシア
ネートが好ましく、例えば1,4−テトラメチレンジイ
ソシアネート、1,5−ペンタメチレンジイソシアネー
ト、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,8
オクタメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシ
アネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート、水添キシレンジイソ
シアネート、ノルボルナン−ジイソシアネートメチルな
どがあげられられる。分子内にメチル基側鎖を有する脂
肪族ジイソシアネートとしては、トリメチル−ヘキサメ
チレンジイソシアネート、メチルブタンジイソシアネー
ト、メチルペンタンジイソシアネートなどがあげられ、
これらを単独又は側鎖を持たない前記ジイソシアネート
類と混合使用することができる。
【0010】本発明に用いられる高分子ジオールとして
は、例えば、側鎖を持たない高分子ジオールとして各種
直鎖ジオールとアジピン酸、フタル酸、セバシン酸、ダ
イマー酸などのジカルボン酸類から得られるポリエステ
ルジオール、ポリカプロラクトンジオール、各種グリコ
ールの炭酸エステル類又はポリテトラメチレングリコー
ルの様なポリエーテルジオールがあげられる。分子内に
メチル基側鎖を有する高分子ジオールとしては、2−メ
チル−1.3プロパンジオール、2−メチル−1.4ブ
タンジオール、2−メチル−1,5ヘキサンジオール、
3−メチル−1,5ヘキサンジオール、ネオペンチルグ
リコール、3−メチル−1,5ペンタンジオール、2−
メチル−1,8オクタンジオールなどの側鎖ジオールの
単独又は直鎖ジオールなどとの混合物とジカルボン酸類
から得られるポリエステルジオール、メチル基側鎖を有
するβ−メチル−δ−パレロラクトンからなるポリバレ
ロラクトンジオール類などがあげられ、これらを単独又
は前記の側鎖を持たない前記高分子ジオールと混合使用
することができる。これら高分子ジオールの数平均分子
量は500〜10000の範囲、好ましくは700〜8
000の範囲である
【0011】本発明に用いる鎖延長剤としては、分子量
400以下の例えば、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、プロピレングリコール、1,4ブタンジオ
ール、1,6ヘキサンジオール、1,9ノナンジオー
ル、ビス−β−ヒドロキシエトキシベンゼンなどがあげ
られる。分子内にメチル基側鎖を有する鎖延長剤として
は、2−メチル−1,3プロパンジオール、2−メチル
−1,4ブタンジオール、2−メチル−1,5ヘキサン
ジオール、3−メチル−1,5ヘキサンジオール、ネオ
ペンチルグリコール、3−メチル−1,5ペンタンジオ
ール、2−メチル−1,8オクタンジオール、N−フェ
ニルジイソプロパノールアミンなどの側鎖ジオールがあ
げられ、これらを単独又は混合で使用することも、ま
た、側鎖を持たない前記直鎖ジオールと混合使用するこ
とができる。
【0012】本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂
は、脂肪族ジイソシアネート、高分子ジオール、鎖延長
剤の3成分を、高分子ジオール及び鎖延長剤の全活性水
素基モル数に対する脂肪族ジイソシアネートのイソシア
ネート基モル数の比(R値)を0.7〜1.1、好まし
くは0.9〜1.03になるように設定し反応させる。
R値が、0.7未満又は1.1を超える場合は、得られ
る熱可塑性ポリウレタン樹脂の流動開始温度が80〜1
50℃の範囲に入らず、熱間成形によるフィルムの製造
が困難になる。また、鎖延長剤の全活性水素基モル数と
高分子ジオールの全活性水素基モル数の比(R’値)
は、0.0〜5.0、好ましくは0.05〜2.0に成
るように設定し反応させる。R’が5.0を越えると熱
可塑性ポリウレタン樹脂の硬さが90度を超えたり、流
動開始温度が150℃を超えるので好ましくない。
【0013】本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂の硬さ
(JIS A硬さ)は、65〜90度が好ましい。硬さ
が65〜90度の範囲の熱可塑性ポリウレタン樹脂は、
脂肪族ジイソシアネートの種類、高分子ジオールの化学
組成と分子量、鎖延長剤の種類及びR’値の選択によっ
て製造できる。硬さが65度未満の場合、熱間成形によ
るフィルム製造が困難になり、90度を超える場合は、
流動開始温度が150℃を超えたり、フィルムの柔軟性
が失われ衣料用などの接着剤用途に不適当になるので好
ましくない。
【0014】本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂の流動
開始温度は80〜150℃の範囲が好ましい。流動開始
温度とは、樹脂を一定の昇温速度で加熱し、樹脂が溶融
し流動し始める温度のことを言い、通常、高化式フロー
テスターなどで測定する。流動開始温度は、ホットメル
トフィルム接着剤の接着条件、特に加熱温度を限定する
ので重要な特性である。流動開始温度が80〜150℃
の範囲の熱可塑性ポリウレタン樹脂は、脂肪族ジイソシ
アネートの種類、高分子ジオールの化学組成と分子量、
鎖延長剤の種類及びR’値の選択によって製造できる。
温度が80℃未満の場合、熱間成形によるフィルムの製
造が困難となり、150℃を超えると接着剤としての性
能が低下するので好ましくない。
【0015】本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂は、樹
脂の構成成分の少なくとも1成分が分子内にメチル基側
鎖を1個以上持つことが好ましい。特に、側鎖を持った
繰り返し単位を有する高分子ジオールを使用するのが好
ましい。
【0016】本発明によって得られるホットメルトフィ
ルム接着は優れた低温柔軟性を有する。低温柔軟性は、
常温における硬さと低温時における硬さの変化で評価で
き、低温での硬さが上昇するものは、風合が悪化して好
ましくなく、衣料用などには使用できない。
【0017】本発明の無溶媒による熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂の製造方法としては、公知の熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂の製造方法、例えば、ワンショット法、プレポリ
マー法、バッチ法、連続法、押出機法、ニーダー法等の
いずれの方法も採用できる。例えば、ニーダーによる方
法では、高分子ジオール、鎖延長剤をニーダーに仕込
み、60℃に加温後、脂肪族ジイソシアネートを投入
し、10〜60分反応させ冷却することによりフレーク
状又はブロック状の熱可塑性ポリウレタン樹脂を製造す
ることができ、ブロックについては粉砕機でフレーク状
にすることができる。このフレークは、必要に応じ押出
機などによりペレット状にする。
【0018】本発明において触媒の使用は、必須ではな
いが、当該樹脂を製造する際に公知の、トリエチルアミ
ン、トリエチレンジアミン等の第3級アミン類や、これ
ら第3級アミン類のカルボン酸塩、又、ナフテン酸コバ
ルト、ナフテン酸銅等のナフテン酸金属塩類あるいはオ
クテン酸金属塩の他にオレイン酸錫、ジブチル錫ジラウ
レート、オクテン酸錫等の有機金属類、または、トリエ
チルフォスフィン、トリブチルフォスフィン等のアルキ
ルフォスフィン類も使用できる。
【0019】本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂
には、フィルム成形性改善のため無機系ワックス、有機
系ワックス、プロテイン粉末、他の加工性助剤等、特性
改善のために酸化防止剤、紫外線防止剤、帯電防止剤、
有機可塑剤、他の熱可塑性樹脂等、その他に色材、艶消
し剤等も適宜添加することができる。
【0020】本発明において熱可塑性ポリウレタン樹脂
からフィルムへの成形は、押出機によるTダイ法、イン
フレーション法など、カレンダー加工法等により通常の
熱間成形条件で行うことができる。
【0021】本発明によって得られるフィルムは、硬さ
が65〜90度(JIS−A硬さ)及び流動開始温度が
80〜150℃の範囲で低温柔軟性に優れたホットメル
トフィルム接着剤として使用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、脂肪族ジイソシアネー
ト、高分子ジオールおよび鎖延長剤からなる組成で少な
くとも1成分が分子内にメチル基側鎖を1個以上持つこ
とによって、溶融粘度挙動が温度に対して敏感で、低温
柔軟性、接着強度、耐薬品性、ドライクリーニング性、
耐熱性、風合の良好な熱可塑性ポリウレタン樹脂接着剤
を提供することができる。本発明における熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂は、熱間成形によってフィルム成形できる
ことから、繊維同士、繊維と高分子材料、高分子材料同
士の接着に有用である。また、汎用複写機で本発明のフ
ィルム片面に複写した絵柄を、Tシャツなどの衣料、
紙、金属板、ガラスなどの被着体に熱融着し装飾するこ
とができる。また、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂
は溶剤に溶解して公知の接着剤と同様に各種用途に利用
することもできる。更に、本発明の熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂は、冷凍法などにより粉砕化し、粉末型のホット
メルト接着剤として利用することができる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限し
て解釈されるものではない。なお、実施例及び比較例に
おいて、「部」は「重量部」を意味する。
【0024】実施例1 1リットルの反応容器に、脱水された120℃の数平均
分子量1000(水酸基価112.2mgKOH/g)
のポリブチレンアジペート50部と数平均分子量100
0(水酸基価112.2mgKOH/g)のポリ3−メ
チル−1,5ペンタンアジペート50部の混合されたポ
リオールに、スリパックスOを0.5部、触媒DBTD
L(ジブチル錫ジラウレート)を10−3部入れ、30
℃の1,4ブタンジオール3.6部、常温の1,6ヘキ
サメチレンジイソシアネート23.0部を順次投入し撹
拌した。反応重合物が120℃になった段階でバットに
流し込み、115℃で10分間加熱し、次いで冷却して
バット上で固化させて熱可塑性ポリウレタン樹脂を得
た。この塊状物をフレーク状に粉砕し、押出機にてペレ
ット形状に加工した。得られたペレットを東洋精機製ラ
ボプラストミルのTダイを使って厚さ50μmのフィル
ムに熱間成形し、フィッシュアイの状態を評価した。 [性能試験] (1)硬さ、100%引張応力、伸び及び引張強さ ペレットを射出成形機にて成形した試験片を、23℃、
50%RHの条件でJIS K7311に準じて測定し
た。 (2)流動開始温度 島津高化式フローテスターCFT−500を使用して、
一定の割合で昇温した試験片が固体からゴム状弾性域を
経て流動域に至るまでの過程を連続的に測定して、ノズ
ルより流れ出す温度を求めた。(荷重は10kgf、ノ
ズルは、1mmφ×1mmLで実施する。) (3)低温域硬さ変化度 射出成形機にて成形した試験片を−25℃の恒温室に7
日間放置後、23℃、50%RHの条件に戻して硬さを
測定し、低温域に放置前と放置後の硬さ変化の差を変化
度とした。 [フィルム成形性] (1) フィッシュアイ 厚さ50μm、幅10cm、長さ30cmのフィルムを
擦りガラスを介した光源に向けて観察し、目視でフィシ
ュアイ(ゲル物)の数を測定した。これらの測定結果を
表1に示す。
【0025】実施例2 1リットルの反応容器に、脱水された120℃の数平均
分子量1000(水酸基価112.2mgKOH/g)
のポリブチレンアジペート70部と数平均分子量400
0(水酸基価28.1mgKOH/g)のポリ3−メチ
ル−1,5ペンタンアジペート30部の混合されたポリ
オールに、スリパックスEを0.5部、触媒DBTDL
を10−3部入れ、30℃の1,4ブタンジオール5.
6部、常温の1,6ヘキサメチレンジイソシアネート2
3.0部を順次投入し撹拌した。反応重合物が120℃
になった段階でバットに流し込み、115℃で10分間
加熱し、次いで冷却してバット上で固化させて熱可塑性
ポリウレタン樹脂を得た。この塊状物をフレーク状に粉
砕し、押出機にてペレット形状に加工した。得られたペ
レットを使用して、熱可塑性ポリウレタン樹脂の諸物性
及びフィルム成形性を実施例1と同様にして測定した。
これら測定結果を表1に示す。
【0026】実施例3 1リットルの反応容器に、脱水された130℃の数平均
分子量2000(水酸基価56.1mgKOH/g)の
1,6ヘキサン/3−メチル−1,5ペンタン(1/1
のモル比)アジペート100部に常温のネオペンチルグ
リコールを2.6部とスリパックスOを0.5部入れ1
20℃に調整する。この調整されたミックスグリコール
に触媒DBTDLを10−3部入れ、30℃の1,4ブ
タンジオールを2.3部、1,6ヘキサメチレンジイソ
シアネート16.5部を順次投入し撹拌した。反応重合
物が125℃になった段階でバットに流し込み、115
℃で10分間加熱し、次いで冷却してバット上で固化さ
せて熱可塑性ポリウレタン樹脂を得た。この塊状物をフ
レーク状に粉砕し、押出機にてペレット形状に加工し
た。得られたペレットを使用して、熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂の諸物性及びフィルム成形性を実施例1と同様に
して測定した。これら測定結果を表1に示す。
【0027】実施例4 1リットルの反応容器に、脱水された120℃の数平均
分子量2000(水酸基価56.1mgKOH/g)の
1,6ヘキサン/ネオペンチル(3/1のモル比)アジ
ペート100部にスリパックスOを0.5部、触媒DB
TDLを10−3部入れ、30℃の1,4ブタンジオー
ルを2.3部、1.6ヘキサメチレンジイソシアネート
へ12.4部を順次投入し撹拌した。反応重合物が12
5℃になった段階でバットに流し込み、115℃で10
分間加熱し、次いで冷却してバット上で固化させて熱可
塑性ポリウレタン樹脂を得た。この塊状物をフレーク状
に粉砕し、押出機にてペレット形状に加工した。得られ
たペレットを使用して、熱可塑性ポリウレタン樹脂の諸
物性及びフィルム成形性を実施例1と同様にして測定し
た。これら測定結果を表1に示す。
【0028】比較例1 1リットルの反応容器に、脱水された120℃の数平均
分子量1000(水酸基価112.2mgKOH/g)
のポリブチレンアジペート50部と数平均分子量200
0(水酸基価56.1mgKOH/g)のポリヘキサン
アジペート50部の混合されたポリオールに、スリパッ
クスOを0.5部、触媒DBTDLを10−3部入れ、
30℃の1,4ブタンジオール2.7部、常温の1,6
ヘキサメチレンジイソシアネート17.3部を順次投入
し撹拌した。反応重合物が120℃になった段階でバッ
トに流し込み、115℃で10分間加熱し、次いで冷却
してバット上で固化させて熱可塑性ポリウレタン樹脂を
得た。この塊状物をフレーク状に粉砕し、押出機にてペ
レット形状に加工した。得られたペレットを使用して、
熱川塑性ポリウレタン樹脂の諸物性を実施例1と同様に
して測定した。これら測定結果を表1に示す。
【0029】比較例2 1リットルの反応容器に、脱水された110℃の数平均
分子量780(水酸基価143.8mgKOH/g)の
ポリブチレンアジペート100部に、スリパックスOを
0.5部、触媒DBTDLを10−3部入れ、50℃の
1,4ブタンジオール1.7部、30℃の1,6ヘキサ
メチレンジイソシアネート19.4部、続いて4,4’
−ジフエニルメタンジイソシアネート8.4部を順次投
入し撹拌した。反応重合物が110℃になった段階でバ
ット上で固化させた。得られた塊状物を80℃の電気炉
で24時間熟成させた後、冷却してフレーク状に粉砕
し、押出機にてペレット形状に加工した。得られたペレ
ットを使用して、熱可塑性ポリウレタン樹脂の諸物性を
実施例1と同様にして測定した。これら測定結果を表1
に示す。
【0030】応用例1 実施例1で得られた熱可塑性ポリウレタン樹脂のペレッ
トを、押出機Tダイにて離型紙上に30μmのフィルム
に加工し、得られたキャリアー付きフィルムをA4サイ
ズに裁断し、カラーコピー機でフィルム面に絵柄を複写
する。この絵柄をTシャツなどの織物に当てて、離型紙
の上から150℃に加熱された加熱体(アイロン)を5
秒間当てて絵柄付きフィルムを織物に転写する。転写さ
れた絵柄付きフィルムは、織物の仲縮に柔軟に追随し、
低温柔軟性、風合、耐クリーニング性、耐薬品性の点で
優れ、衣料分野、産業資材分野に幅広く利用できる。
【0031】
【表1】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脂肪族ジイソシアネート、高分子ジオー
    ルおよび鎖延長剤からなる組成で少なくとも1成分が分
    子内にメチル基側鎖を1個以上持つことを特徴とする、
    無溶媒で反応させて得られる硬さ(JIS−A硬さ)6
    5〜90度および流動開始温度80〜150℃の範囲の
    熱可塑性ポリウレタン樹脂で熱間成形してなる低温柔軟
    性に優れたホットメルトフィルム接着剤。
  2. 【請求項2】 脂肪族ジイソシアネート、高分子ジオー
    ルおよび鎖延長剤からなる組成で少なくとも1成分が分
    子内にメチル基側鎖を1個以上持つことを特徴とする、
    無溶媒で反応させて得られる硬さ(JIS−A硬さ)6
    5〜90度および流動開始温度80〜150℃の範囲の
    熱可塑性ポリウレタン樹脂を製造し、次いでこの熱可塑
    性ポリウレタン樹脂を熱間成形することを特徴とする低
    温柔軟性に優れたホットメルトフィルム接着剤の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 脂肪族ジイソシアネート、高分子ジオー
    ルおよび鎖延長剤からなる組成で少なくとも1成分が分
    子内にメチル基側鎖を1個以上持つことを特徴とする、
    無溶媒で反応させて得られる硬さ(JIS−A硬さ)6
    5〜90度および流動開始温度80〜150℃の範囲の
    熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法。
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