JPS63122515A - スチレン系樹脂発泡シ−トの製造方法 - Google Patents

スチレン系樹脂発泡シ−トの製造方法

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JPS63122515A
JPS63122515A JP61269260A JP26926086A JPS63122515A JP S63122515 A JPS63122515 A JP S63122515A JP 61269260 A JP61269260 A JP 61269260A JP 26926086 A JP26926086 A JP 26926086A JP S63122515 A JPS63122515 A JP S63122515A
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mandrel
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foamed
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、スチレン系樹脂発泡シートの製造方法に関
するものである。
(従来の技WI) スチレン系樹脂からなる発泡シートを製造するには、押
出成形法が広く使月されている。押出成形法は、押出機
内で発泡剤を含んだ樹脂溶融物を作り、この溶融物を押
出機の先端に取付けた口金の孔から押出して、断面が一
定形状の成形体を連続的に製造する方法である。押出成
形法によれば、断面が一定形状の成形体を連続的に能率
よく製造することができるから、発泡シートの製造は容
易なように見える。
ところが、実際には、押出成形法によって高倍率に発泡
した広幅のシートを製造することは容易でない。その理
由は、発泡剤全台んだ樹脂は、口金を出た直後に発泡し
、そのために幅方向に大きく歪むこととなるからである
。すなわち、押出直後に発泡性樹脂は、三次元の各方向
に膨れて各次元の方向の長さを増すことになるが、その
うち、幅方向の長さだけはその長さの増大全簡単に吸収
する手段がないために、幅方向に大きく波打ち、忌わし
い変形を起すこととなるからである。
また、かりに適当な手段で幅方向の変形全制御し得たと
しても、押出方法で得た発泡シートは、そのままでは脆
いという欠点があった。すなわち、押出方法で得た発泡
シー)1そのまま用いるときは、これ全曲げると、僅か
な曲げの程度でシートが割れるという欠点があった。と
ころが、こうして発泡させたシーi暫らく大気圧下に放
置して熟成したのち、これに水蒸気を接触させて二次発
泡させると、上記の欠点全改良し得ることが知られた。
そこで、押出による一次発泡のあとで、発泡したシート
に水蒸気を接触させて脆性を改良することが行なわれた
。しかし、水蒸気による二次発泡は、−次発泡したシー
トを暫らく大気中に放置したのちでなければならないと
された。その理由はよくわからないが、二次発泡のため
には、−次発泡によって作られた気泡中に空気などが侵
入して、気泡内が大気と平衡に達したのちでなければな
らない、と考えられたからであろう。従って、従来は一
次発泡と二次発泡との間に長時間にわたる放置が必要と
され、そのために熟成工程よ設けなければならないとさ
れた。このことは、製造方法として能率のよい方法では
ない。そこでさらに能率よく行なう必要があった。
特開昭58−215328号公報は、押出機から押出し
たスチレン系樹脂を一次発泡させたのち、直ちにこれに
水蒸気全接触させて、二次発泡させることを提唱してい
る。ところが、上記公報は、二次発泡させる時期を発泡
体の内部が高温にあって表面部が熱変形温度以下となっ
た時でなければならないとしている。この公報の教える
方法は、厚みの大きい発泡体全得る上では確かに有効で
ある。ところが、この方法は厚みの小さい発泡シートに
対しては有効でない。その理由は、厚みの小さいシート
では表面と内部とが温度を異にする期間が短かく、従っ
て内部が高温にあって表面が熱変形温度以下になった状
態を捉えることが困難だからである。また、上記公報は
厚みの大きい発泡体を対象としているから、所望の断面
形状そのままの形で押出すことが必要とされ、従って、
厚みが小さくて幅の広いシートを作るのにそのまま適用
できるものではなかった。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、均一に発泡した厚みの薄い幅の広いシート
であって、しかも脆性の改良された発泡シート全能率よ
く得ることを目的としている。
(問題を解決するための手段) この発明者は、薄い広幅の発泡シート全押出すには、平
面状のシートとして押出さないで、円筒状に成形して押
出し、押出した直後に円筒状成形体を円筒状のマンドレ
ル上に導いて、形を円筒状に保持しつつ内径を拡大する
と、幅方向の歪みを防ぐことができるので、好都合であ
ることを知った。それとともに、この発明者は、上記の
マンドレルを冷却して円筒状樹脂の内面を強制的に冷却
してのち、円筒状成形体全方り開いて平らなシートとす
るときは、シートの内部が高温となっていなくでも、押
出工程の直後に水蒸気に接触させることにより、二次発
泡させることができ、これによってシートの脆性が充分
収着されることを見出した。この発明は、このような知
見に基づいてなされたものである。
この発明は、発泡剤を含んだスチレン系樹脂の溶融物音
、加圧下に円筒状に成形して低圧領域に押出し、発泡し
つつある成形体を冷却したマンドレルに接触させつつ進
行させ、成形体の内面全冷却するとともに成形体の内径
全拡大し、次いで軸方向にqれ目全入れて平らなシート
に展開して引取り、引続き平らな状態で進行する間に、
シートの表裏両面に水蒸気全接触させ、その後冷却して
ヲ(取ることを特徴とする、スチレン系樹脂発泡シート
の製造方法である。
この発明方法を実施の一例について図面に基づき説明す
ると、次のとおりである。第1図は、この発明方法を装
置とともに示した模型図である。
第1図において、1は押出機、2は口金、8はマンドレ
ル、4はマンドレルの支持台、5はナイフ、6は一次発
泡シート、7は第1引取りロール、8は水蒸気槽、9は
第2!I取りロール、10は二次発泡シートである。
第1図では、この発明方法が次のようにして打なわれる
。まず、押出機1内で発泡剤を含んだスチレン系樹脂の
溶融物が作られ、この溶融物が口金2内で円筒状に成形
されて、大気中に押出される。押出された円筒状成形体
は直ちに発泡する。
また、成形体はマンドレル8に接触しつつ進行する。マ
ンドレル8の外径は円筒状成形体の内径よりも大きくさ
れているので、成形体はマンドレルに沿って進行する間
に内径全拡大される。また、マンドレル3は冷却されて
いるので、成形体は内面を強制的に冷却され、外面を大
気に触れさせて冷却される。こうして、成形体は幅方向
に歪むのを防がれ、−様に発泡することとなる。
発泡して内面を冷却された成形体は、ナイフ5により軸
方向に切れ目を入れられ、平らに展開されて一次発泡シ
ートロとなる。シート6は第1引取りロール7により9
[取られ、その後はそのまま平らなシートとして進行す
る。シートは、その先で水蒸気槽8に入れられ、槽8内
において表裏両面から水蒸気があてられ、二次発泡せし
められる。
槽8を出たシートは、大気によって冷却され、熱変形温
度以下にされて二次発泡シートとなり、その後第2引取
りロール9により引取られ、次いで巻取りロールに巻取
られて、二次発泡シート10の製品となる。
(発明の効果) この発明方法によれば、発泡剤を含んだスチレン系樹脂
の溶融物全加圧下に円筒状に成形して低圧領域に押出す
ので、発泡した円筒状成形体を連続的に作ることができ
る。次に、こうして作られた円筒状成形体全冷却したマ
ンドレルに接触させつつ進行させるので、成形体内面を
強制的に冷却することができ、また成形体内径を拡大し
て発泡体の幅方向の変形を防ぐことができる。こうして
、全体が均一に発泡し歪みのない大きな直径の円筒状成
形体を容易に作ることができる。次いで、軸方向に切れ
目を入れ、平らなシートに展開して引取るので、広幅の
シートを容易に得ることができる。また、シートを展開
するので、マンドレル及び切断具は、展開した側から支
持することができ、従ってマンドレル等の付設が容易で
ある。また、シートを展開して、引続き平らな状態で進
行させるので、シートの表裏両面に水蒸気を均等に接触
させることができ、厚みが薄いために、−次発泡に引続
いて容易に二次発泡を行なうことができる。
こうして、二次発泡したシートを冷却後に引取るから、
均一に高度に発泡しかつ脆性の改良された薄肉広幅の発
泡シートを容易に能率よく作ることができる。この発明
はこのような利点全もたらすものである。
(各要件の説明) この発明における前半の工程と後半の工程とは、これを
切離して別々に見れば、何れの工程も公知である。すな
わち、押出成形によって筒状発泡体全得て、これを展開
して平らな一次発泡シートを得る工程それ自体は、公知
である。またこうして得られた一次発泡シートを水蒸気
に接触させて、二次発泡シートt−得る工程もそれ自体
は、公知である。しかし、公知の方法は、−次発泡工程
と二次発泡工程とは別々に行なうこととしていた。しか
も、−次発泡工程と二次発泡工程との間には少なくとも
数日間の放置、すなわち熟成を必要としていた。ところ
が、この発明は、−次発泡工程と二次発泡工程とを速読
して行なうこととした点で特異である。しかも、この発
明は、上記2工程全連続して行なうことにより、良品質
の発泡シートを能率よく容易に得られるという格段の利
益全もたらしている。
この発明では樹脂としてスチレン系樹脂を用いる◎スチ
レン系樹脂は、スチレン系単量体の単独重合体に限らず
、共重合体とも含んでいる。スチレン系単量体には、ス
チレンのほか、メチルスチレン、エチルスチレンも含ま
れる。また共重合体には、スチレン系単量体が50モル
%以上含まれている共重合体が含まれる。共重合体の相
手方単量体としては、メタクリル酸メチル、アクリロニ
トリル、無水マレイン酸等が挙げられる。そのうちで、
好適な樹脂は、ポリスチレン、スチレン−アクリロニト
リル共重合体、及びスチレン−マレイン酸共重合体であ
る。
この発明方法で用いられる発泡剤は、スチレン系樹脂の
熱変形温度よりも低い沸点を持った脂肪族炭化水素、又
はハロゲン化脂肪族炭化水素である。脂肪族炭化水素の
例は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンのような
飽和脂肪族炭化水素であり、プマピレン、ブチレン等の
不飽和脂肪族炭化水素である。また、ハロゲン化脂肪族
炭化水素の例は、メチルクロライド、メチレンクロライ
ド、ジクロロジフルオロメタン等である。これらのもの
は、単独で又は2種以上のものを混合して眉いることが
できる。
樹脂に発泡剤を含ませる場所は、押出機に樹脂全供給す
る以前であっても、或いは押出機の途中であってもよい
。押出機は一軸スクリュのものでも、二軸スクリュのも
のでもよい。押出機内で樹脂は加圧下に溶融状態とされ
る。
押出す際には、発泡性樹脂を円筒状に成形して押出すこ
とが必要とされる。このために、押出機の先端に口金全
付設し、口金には円環状の細隙を設け、この細隙から樹
脂を押出すようにする。
口金の先には、マンドレルが付設されるが、マンドレル
は口金に近い側が円柱状とされている。
マンドレルは、口金に近い側が細く、口金から離れた側
が太くなるような傾斜つきのものが好ましいが、同じ直
径を持ったものであってもよい。マンドレルは、口金か
ら離れた側で次第に平面状に展開されるような形状にさ
れてもよい。何れにしても、口金から離れた側のマンド
レル外径は、口金の間隙における円の外径よりも遥かに
大きく、口金から押出された円筒状成形体が自然発泡に
よって膨れたあとの外径よりも大きくされている。
マンドレルは、口金において円環状間隙を構成する内型
の延長上に付設される。従って、細隙から押出された円
筒状成形体は、マンドレル全包囲して進行することとな
る。こうして進行する間に、成形体はマンドレル外面に
接触し、マンドレル外面によって内径全拡大され、従っ
て円周方向では常に緊張状態に維持される。その結果、
成形体は、HIM方向、すなわち幅方向に歪むことが防
がれる。
マンドレルは、その外面が冷却される。冷却は口金側か
ら冷却用媒体全供給及び排出することによって行なうこ
ともできるが、この発明方法では、マンドレルの先で円
筒状成形体音のり開くこととするので、切り開いた先か
ら冷却用媒体を供給及び排出することとして、冷却を行
なうことができる。序でにいえば、マンドレルの付設も
、ナイフの付設も、口金がわへの固定によって行なうこ
ともできるが、成形体を切り開いた先がわで支持して、
設置することもできる。
円筒状成形体は、マンドレル上を進行する間に、内面全
冷却されるとともに内径全拡大される。その間に、円筒
状成形体は外面を大気に接触させて外面からも自然に冷
却される。こうして、円筒状成形体は冷却された内径の
大きい発泡チューブとなる。
発泡チューブは軸方向に切れ目を入れられ、展開されて
平らなシートとして引取られる。引取りは、対をなす引
取りロール又はこれに付設されたベルト間に挟まれて行
なわれる。こうして、−次発泡をしたシートが得られる
。この−次発泡シートを引取るのが、第1引取りロール
である。
−次発泡シートは、第1引取りロールを過ぎたのち、4
1続き平らな状態で進行し、水蒸気槽に入って二次発泡
せしめられる。水蒸気槽は、例えば直方体状の箱で、天
井と底とに沿って水蒸気管が付設され、水蒸気管のとこ
ろどころに槽の内部に向う孔があけられ、孔から水蒸気
が噴出して、槽内を水蒸気が充満するようにされている
。槽における1組の対向側壁には水平に延びる細隙があ
けられ、−次発泡シートが細隙全通って槽内に入り、ま
た細隙を通って槽外へ出るようになっている。
槽内は、これをいくつかの部分に8可っで、水蒸気を区
域ごとに噴出させてもよい。
−次発泡シートに接触すべき水蒸気は、80°Cないし
120℃であることが望ましい。このためにはケージ圧
で0.1ないし0.02Kp/−程度の水蒸気全水蒸気
管に供給することが望ましい。−次発泡シートが水蒸気
に接触すべき時間は、10秒ないし800秒の範囲内で
適当に定める。槽内では、−次発泡シー)Th水蒸気に
よって発泡させることが目的とされているから、シート
は槽内で自由に発泡できるように保持されなければなら
ない。
このためには、シートを広い面積にわたって支持するこ
とを止め、大きく垂れ下がった個所で、下から軽く支持
する程度にとどめることが望ましい。
こうして、−次発泡シートは槽内で二次発泡せしめられ
る。
二次発泡をしたシートは、水蒸気槽全量て、大気に触れ
て冷却される。冷却されて柑脂の熱変形温度以下になっ
たとき、シートは第2引取り四−ルによって引取られる
。その後シートは巻取ロールに巻取られて製品とされる
この発明では、筒状成形体の内径をマンドレルによって
拡大するが、そのときの拡大割合は、マンドレルの最大
直径と、口金における円環状間隙の内側直径との比をも
って表わし、これをブローアツプレイジオと呼んでいる
。ブローアツプレイジオは略してBURと書かれる。こ
の発明では、BURが円筒状成形体の発泡倍率の8乗根
の12倍以上とすることが好ましい。
また、この発明では、第2!I取りロールによる引取速
度を第1引取りロールによる引取速度の1.0l−L3
倍の範囲にするのが好ましい。それは、実験の結果に基
づいて定められたことである。
すなわち、この発明では、BURを一次発泡シートの発
泡倍率の3乗根の12倍以上にするから、−次発泡シー
トは押出方向に垂直な方向(以下、幅方向という)に大
きく拡大されることとなり、従って第2引取ロールによ
る引取速度を第1引取ロールによる引取速度の101倍
以下としたのでは、シートを緊張状態に維持できなくな
って、シートが変形するに至るからである。また、逆に
、上記の引取速度比全13倍以上にすると、蒸気室内で
シートが押出方向に強く引張られすぎて、脆性改善の効
果を減じることとなるからである。
かくして、この発明は、発泡剤を含んだスチレン系樹脂
の溶融物を加圧下に円筒状に成形して低圧領域に押出し
、発泡しつつある円筒状成形体を冷却したマンドレルに
接触させつつ進行させ、成形体の内面を冷却するととも
に成形体の内径を拡大し、その拡大割合を円筒状成形体
の発泡倍率の3乗根の12倍以上とし、次いで押出方向
に切れ目を入れて、平らなシートに展開して初めの引取
りを行ない、引続き平らな状態で進行させる間にシート
の表裏両面に水蒸気全接触させ、その後冷却してシー)
1再びフ1取り、あとの引取速度?初めの引取速度のL
OI−18倍とすることを特徴とする、スチレン系樹脂
発泡シートの製造方法全台んでいる。
ここで、発泡成形体における発泡倍率の8乗根とは、例
えば発泡成形体が27倍に発泡したものであれば、8乗
根は8である。従って、この場合には拡大割合は、&6
倍以上としなければならない。
上述のように、マンドレルによる円筒状成形体の拡大割
合を限定するとともに、あとの引取速度と初めの引取速
度との割合をも限定すると、以下の実施例8に示すよう
に、脆性のとくによく改善された発泡シートを得ること
ができる。
以下に実施例を挙げて、この発明方法の詳細を述べ、こ
の発明方法のすぐれている所以を明らかにする。実施例
において屈曲時の曲げ撓み量、曲げ強度及び曲げ弾性率
を測定しているが、それらは、JIS  K  720
B−1973の定める方法によって測定した。但し、試
験片は原反厚み×#A(501DI)×長さく150m
)とし、スパン間隔はFromとした。
実施例1 この実施例では、押出機として90wa150f1口径
の押出機t−2台連結して眉い、膚脂としてはポリスチ
レン全層い、これに核剤としてタルク0.5重量%を配
合して押出機に供給した。発泡剤としてはブタン音用い
た。
口金としては、間隙幅が1鰭で直径が110mの円環状
間隙の設けられたものを用いた。また、マンドレルとし
ては外径が380flで長さ420Hの円柱状のもの音
用いた。
水蒸気槽としては8mの長さの蒸気室を2個互いに密接
して配置し、合計6mの長さとした。
上記配合のポリスチレン樹脂を押出機に供給し、押出機
の中でブタン全樹脂に対して4.7重量%の割合で含ま
せ、口金温度全145℃に維持し、樹脂を90Kp/時
間の割合で押出して筒状成形体を作り、これをマンドレ
ル上に進行させ、マンドレル表面’t40℃に維持して
冷却するとともに直径を拡大し、初めの引取機による引
取速度f 8.6 m7分として一次発泡させた。こう
して、厚み180m、坪ff1178.+?/m’ 、
幅1045m、発泡倍率18.7倍の一次発泡シートを
得た。このときのBURは8倍であった。
上記の一次発泡に引続いて二次発泡させた。二次発泡は
、上記6mの長さの水蒸気槽に配設された水蒸気管へゲ
ージ圧で0.05Kg/cdの水蒸気音道り、水蒸気槽
内に100℃の水蒸気を充満させて一次発泡シートを加
熱し、あとの引取速度を12、.4m/分として二次発
泡させた。こうして、厚みが&30闘、幅が965厘、
坪量が130P/m。
発泡倍率が2a7倍の二次発泡シー)l得た。このシー
トについて脆性を測定したところ、屈曲により破断する
ときの曲げ撓み量は、押出方向で&40顛、幅方向で1
0.1 m、曲げ強度は押出方向で]1OKp/c!I
!、幅方向で3.10Kp/i、曲げ弾性率は押出方向
で570Kg101.幅方向で57Kf/Aであって、
脆性が改良されていることを認めた。
実施例2 この実施例は実施例1と大体同様に実施したが、ただマ
ンドレルの直径を小さくしてBURft18とし、先の
引取速度も後の引取速度も僅かに大きくした点で異なっ
ていた。
すなわち、実施例1と同じ押出機に同じ樹脂を入れ、同
じ発泡剤を圧入して同じ口金から押出し発泡させたが、
マンドレルとして外径力312IOIφで長さが420
mのものを眉い、第1の引取速度’r9.5m/分とし
て一次発泡させた。こうして厚みが2..17顛、幅が
9750、坪量が172 f/rrl。
発泡倍率1&2の一次発泡シート全得た。二次発泡させ
るときの水蒸気槽の条件は同じとしたが、第2の引取速
度を1&Om/分とした。こうして、厚み2.98m、
幅984fi、坪量133 f/ぜ、発泡倍率28.5
の二次発泡シートを得た。
このシートについて脆性全測定したところ、届曲により
破断するときの曲げ撓み量は、押出方向で8.09 r
m、幅方向でlo、6m、曲げ強度は押出方向で13.
8 Ky/crl 1幅方向で8.3 Ky 1crd
 、曲げ弾性率は押出方向で800に、/d、幅方向で
70Kl/crilであって、脆性が改良されているこ
とを認めた。
実施例8 この実施例は、実施例1と同じ押出機と同じ樹脂音用い
たが、口金とマンドレルと水蒸気槽と?変えて実施した
口金としては間隙幅が0.75mで直径が105flの
円環状間隙の設けられたちの全層いた。マンドレルとし
ては、実施例2で用いたのと同じもの、すなわち外径が
312囮で長さが420餌の円柱状のものを用いた。水
蒸気槽としては、3mの長さの蒸気室を1個だけ用いた
実施例1と同じくブタンを含んだ樹脂を押出機内で溶融
し、上記口金から円筒状成形体として押出し、上記マン
ドレル上全通過させて第1フI取機により10.9m/
分の速度で引取り、厚み160顛、幅975fl、坪量
14(1/ぜ、発泡倍率110の一次発泡シートを得た
。このシートを引続き8mの長さの水蒸気槽内で二次発
泡させた。
このとき、水蒸気槽内にはゲージ圧0.08にダ/cI
lの水蒸気全導入した。また第2の)1取速度全112
m/分とした。こうして得られた二次発泡シートは、厚
みが2.90節、幅が998鱈、坪量が137f/d、
発泡倍率が2&2倍であった〇このシートについて脆性
を測定したところ、曲げ撓み量が押出方向で8.89t
x、幅方向で9.62麿、 1曲げ強度が押出方向で2
0.0 Kf/ad%幅方向で5、9 Ky /ai、
曲げ弾性率が押出方向で910Kf/c!I、幅方向で
160Kp/dであって、脆性の改良されていることを
認めた。また、曲げ強度及び曲げ弾性率が向上していた
前記実施例工ないし8全通して見ると、実施例1のBU
Rが一次発泡シートの発泡倍率(以下、ε工という)の
3乗根、すなわち着丁の1゜25倍であり、また二次引
取速度?−次引取速の103倍、実m 例2 (D B
 U Rカ17)1.18倍、二次引取速度を一次引取
速度の125倍、実施例3のBURがが旺の180倍、
二次引取速度全−次引取速度の108倍であって、BU
Rがが1の12倍以上で、二次引取速度が一次写[取速
度の1.01−180倍の範囲にあるとき、得られた発
泡シートの脆性及び物性が一層よく改善されていること
を認めた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明方法全模型的に示した図である。 図において、1は押出機、2は口金、8はマンドレル、
4は支持台、5はナイフ、6は一次発泡シート、7は第
1!l取ロール、8は水蒸気槽、9は第2引取ロール、
10は巻取られた二次発泡シートである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、発泡剤を含んだスチレン系樹脂の溶融物を加圧下に
    円筒状に成形して低圧領域に押出し、発泡しつつある成
    形体を冷却したマンドレルに接触させつつ進行させ、成
    形体の内面を冷却するとともに成形体の内径を拡大し、
    次いで押出方向に切目を入れて、平らなシートに展開し
    て引取り、引続き平らな状態で進行させる間に、シート
    の表裏両面に水蒸気を接触させ、その後冷却してシート
    を引取ることを特徴とする、スチレン系樹脂発泡シート
    の製造方法。 2、発泡剤を含んだスチレン系樹脂の溶融物を加圧下に
    円筒状に成形して低圧領域に押出し、発泡しつつある成
    形体を冷却したマンドレルに接触させつつ進行させ、成
    形体の内面を冷却するとともに成形体の内径を拡大し、
    その拡大割合を成形体の発泡倍率の3乗根の1.2倍以
    上とし、次いで押出方向に切目を入れて平らなシートに
    展開して初めの引取りを行ない、引続き平らな状態で進
    行させる間に、シートの表裏両面に水蒸気を接触させ、
    その後冷却してシートを再び引取り、あとの引取速度を
    初めの引取速度の1.01−1.3倍とすることを特徴
    とする、スチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
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