KR100326848B1 - 고온적용화학적경화성일액형절연유리실란트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연 유리 유니트용 실란트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 절연 유리 유니트 가장자리를 밀폐하기 위해 고온 적응되며 화학적으로 경화하는 일액형 실란트에 관한 것이다. 실란트는 대기 경화 수지와 혼합되는 열가소성 고온 용융 수지를 포함한다. 고온 용융 수지는 초기 적용동안 용융 가능한 성분으로서 작용하고 냉각시 즉시 강도를 제공한다. 이후에 폴리머상은 대기 산소 또는 습기와의 반응에 의해 경화하여서 내열성인 가교 결합된 열경화성 탄성중합체를 형성한다. 이 순간에, 고온 용융 수지는 경화된 폴리머상 내에서 불활성 가소제로서 작용한다. 본 발명의 실란트는 가소제, 충진재, 안료, 촉매 등을 추가로 포함할 수 있다.

Description

고온적용 화학적 경화성 일액형 절연 유리 실란트
절연 유리 유니트는 유리 시트 사이에 밀폐된 절연 공기 공간을 형성하도록 유리 시트의 내부 대면 표면 주위로 확장하는 간격 및 밀폐 어셈블리에 의해 서로 공간이 떨어지게 유지되는 한 쌍의 유리 시트를 포함한다. 스페이서 어셈블리는 유리 시트의 내부 대면 표면 주위로 확장하는 내부 스페이서-탈수기 요소를 포함한다. 유리 시트의 내면은 실란트 또는 접착제에 의해서 스페이서 어셈블리의 외면에 부착된다. 일반적으로, 접착제 또는 실란트가 유리 유니트의 가장자리를 밀폐시키는데 사용되어서 유니트 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하는 장벽을 형성한다.
절연유리산업에 현재 사용되는 실란트의 두가지 중요한 종류는 열가소성 일편 고온 용융 부틸 타입과 폴리설파이드, 폴리우레탄 및 실리콘 계열의 화학적 옅경화성 제품이다. 고온 용융 부릴 타입 절연 유리 실란트는 절연유리산업에서 수년간 어느 정도 성공적으로 사용되었다. 그러나, 이러한 기술의 큰 결점은 고온 용융 부틸 타입 절연 유리 실란트의 제한된 응용범위이다. 주로 고온 용융 부틸은 열가소성이며 열경화성이 아니다. 그러므로, 시판되는 절연 유리 유니트가 하중 하에 놓일 때 하중은 격감시키도록 흐르거나 변형한다. 이러한 특성은 공온에서, 특히 태양에너지 조절 유리로 사용할 때 두드러진다. 결과적으로, 고온 용융 부틸 실란트로 제조된 절연 유리 유니트는 응력 및 온도 때문에 산업표준 규정을 통과하기가 어렵고 비교적 작고 가벼운 유니트에만 성공적으로 사용될 수 있다. 따라서, 취급, 선적 및 설치동안 절연 유리 유니트를 보조하는데 상당한 주의가 필요하므로 추가 비용이 발생한다.
게다가, 지금까지 사용된 고온 용융 실란트는 300℉ 이상의 온도에서 유니트에 적용되어야 한다. 이러한 고온 필요성은 연소로 인한 작업자 상해를 일으키며 더 높은 에너지 소모 및 특수 고온 설비의 필요성 때문에 제조비용을 증가시킨다. 더 낮은 온도의 고온 용융 실란트를 활용하는 시도는 실란트에 유동성 문제를 크게 일으킨다.
현재 사용되는 열경화성 제품은 일반적으로 적용 순간에 실온에서 혼합되는 2성분계 실란트이다. 실란트는 공급된 촉매와의 반응이나 수분과의 반응에 의해 느리게 경화한다. 이러한 느린 경화는 절연 유리 유니트가 실란트 경화를 대기하면서 수시간 내지 수일간 고정 유지될 것을 필요로 한다. 추가적으로, 이러한 2-성분 시스템은 이들의 사용과 관련된 추가단계때문에 사용하기가 어렵고 제조 비용을 증가시킨다.
미국특허 제 4,032,500 호는 2성분 경화성 실란트 조성물을 발표하는데, 각 성분은 각각 저장 안정성을 가진다. 각 성분은 유장된(oil-extended) 저분자량의 미경화 부틸 고무를 포함한다. 성분들은 대략 1 대 1 부피비로 사용 직전에 혼합된다.
미국특허 제 4,042,736 호는 부분적으로 가교 결합된 고온 용융 부틸 고무 실란트를 포함하는 절연 유리에 사용하는 단일 적용 실란트를 발표한다. 상기 특허에서 실란트의 완전 가교 결합은 조성물이 325 내지 425 ℉로 사후 가열될 때 일어난다. 실란트 조성물의 가장 안쪽 부위는 이러한 온도 범위 아래의 온도에서 유지되고 실란트 조성물의 최외곽 부위의 온도를 상기 온도까지 상승시키도록 실란트 조성물의 외부면에 충분한 열이 가해진다.
미국특허 제 4,808,255 호는 우레탄 프리폴리머, 점착(tackifying)수지 및 열가소성 수지를 포함하는 압출 가능한 반응성 고온 용융 우레탄 접착제를 발표한다. 그러나, 우레탄의 경화는 CO2가스를 발생시키므로 우레탄 경화 화학을 사용하는 접착제는 절연유리산업에 대단히 적합하지 않다. 왜나하면 실란트와 유리 내면에 방울이 갇힐 수 있기 때문이다.
본 발명은 높은 장도와 내유동성을 갖는 화학적 경화성 기능성 실리콘 열경화 제품을 제공하고 고온 용융 타입 적용 특성을 갖는 일액형 실란트의 편리성을 제공함으로써 절연 유리에 사용하는 가장자리 실란트를 제공한다는 점에서 공지기술의 모든 문제를 극복한다. 본 발명의 실란트는 상이한 메카니즘을 통해 상이한 속도로 응고하는 상용성 조성물을 사용하기 때문에 종래의 고온 용융 실란트보다 저온에서 적용될 수 있으며 종래의 화학적 경화 제품 보다 빠르게 유니트에 대해 충분한 취급 강도를 제공함으로써 고온 용융 기술과 화학적 경화 기술의 최상의 성질을 절연유리산업을 위한 실란트에 성공적으로 조합시킨다. 본 발명의 실란트는 냉각시 즉시 고체가되는 액체 또는 반죽 형태로 125-250 ℉의 승온에서 적용되도록 제조되었다. 이후에 제품은 대기 산소 및 또는 수분과의 반응에 의해 영구적 고형 탄성중합체로 경화한다. 본 발명의 여러 가지 이점들은 아래의 발명의 상세한 설명, 실시예들로부터 명확해진다.
발명의 요약
주변대기에 노출시 중합하는 대기 경화 수지와 열가소성 고온 용융 수지를 포함하는 절연 유리 유니트용 가장자리 실란트가 발표되는데, 대기경화 수지는 단일 재료로서 열가소성 고온 용융 수지와 조합된다. 열가소성 고온용융 수지의 조성은 상기 대기경화 수지의 조성과 동일할 수 있다(열가소성 고온 용융 수지와 대기 경화 수지는 동일 조성을 포함할 수 있다) 본 발명의 실란트는 10-90 중량%의 열가소성 고온 용융 수지와 5-50 중량%의 대기 경화 수지를 포함한다.
한 구체예에서, 열가소성 고온 용융 수지는 고형 염소처리된 파라핀을 포함한다. 대기 경화 수지는 바람직하게는 실란 말단 폴리우레탄이다. 이 실란트는 가소제, 촉매 및 충진재와 같은 보조 성분을 포함할 수 있다. 소량의 첨가제로는 착색제, 유번성제(rheological) 재료, 내후성 개량제 및/또는 안료를 포함한다.
본 발명은 절연 유리 유니트 구성에 관계되는 조성물 및 방법, 특히 유니트 성분을 함께 부착하고 수분 침투로부터 유니트를 밀폐할 목적으로 절연 유리 유니트 가장자리에 적용되는 실란트 제조를 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 승온에서 액체 또는 반죽으로 적용된 후 냉각시 가역적으로 신속히 고형화 하며 이후에 주변 대기조건에 노출시 비가역적으로 고형화하는 절연 유리 유니트용 일액형 가장자리 실란트에 관한 것이다.
본 발명은 절연 유리 유니트용으로 고온 적용되며 화학적으로 경화하는 일액형 가장자리 실란트에 관한 것이다. 실란트의 목적은 습기를 밀폐 시키며 가스교환을 방지하고 유니트에 구조적 완전성을 제공하는 것이다.
가장자리 실란트는 또한 물, UV 및 극한 온도와 같은 환경적 공격에 저항한다.
본 발명의 실란트는 냉각시 즉시 고체가 되는 액체 또는 반죽형태로 125-250 ℉의 승온에서 적용된다. 이후에 대기 중 습기나 산소와의 반응에 의해 영구적 고형 탄성중합제로 경화하기 시작한다. 본 발명은 고온 용융 제품의 적용 성질을 고체로의 신속한 냉각과 조합시켜서 절언 유리 유니트의 즉각적인 취급을 허용한다. 본 발명의 실란트는 이후에 절연 유리 유니트에 구조적 완전성을 제공하는 영구적 탄성중합체이고 내열성인 실란트를 제공하기 위해서 화학적으로 경화한다.
본 발명의 실란트는 열가소성 고온 용융 수지, 주변 대기에 노출시 중합하는 대기 경화 수지를 포함하고, 대기 경화 수지는 단일 재료로서 열가소성 고온 용융 수지와 조합된다. 이것은 거시적인 면에서 실란트가 사실상 균질 혼합물이며, 미시적인 면에서 조성의 변화를 포함할 수 있음을 의미한다. 또 다른 구체예에서, 열가소성 고온용융 수지의 조성은 상기 대기경화 수지의 조성과 동일할 수 있다(열 가소성 고온 용융 수지와 대기 경화 수지는 동일 조성을 포함할 수 있다). 고온 용융 수지는 초기 적용 동안 용융 가능한 성분으로서 작용하여 냉각시 즉시 강도를 제공한다. 이후에 폴리머상은 대기 수분과 반응에 의해 경화하기 시작하여 내열성인 가교 결합 열경화성 탄성중합체를 형성한다. 이 순간에, 고온 용융 수지는 경화된 폴리머상 내에서 불활성 가소제로서 작용한다.
고온 용융 수지상의 강도 특성은 고온 용융 수지의 종류 및 양과 충진재 선택에 의해 조절될 수 있다. 가장자리 실란트의 궁극적 강도는 경화 폴리머의 가교 결합 밀도와 종류에 의해 조절된다. 대기 "경화 수지"은 주변 대기정분, 즉 산소 노는 수증기에 노출시 가교 결합하거나 중합하는 폴리머 재료를 포함한다.
열가소성 고온 용융 수지는 실란트 내에서 바람직하게는 10 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게 30-80 중량%, 가장 바람직하게는 40-65 중량%의 양으로 존재한다. 대기 경화 수지는 실란트에서 5-50 중량%, 바람직하게는 10-40 중량%, 가장 바람직하게는 18-20 중량%의 양으로 존재한다. 실란트 또한 촉매, 가소제, 충진재, 안료, 내후성 개량제 등을 포함할 수 있다.
열가소성 고온 용융 수지는 바람직하게는 냉각시 즉시 고형화된다. 고온 용융 수지는 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리비닐 아세테이트 폴리아미드, 탄화수소 수지, 아스팔트, 역청, 왁스, 파라핀, 생(crude) 고무, 불화고무, 폴리염화비닐 폴리아미드, 플루오로카본, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스 수지, 아크릴 수지, 열가소성 탄성중합체, 스틸렌 부타디엔 수지, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머, 폴리테르펜(polyterpenes) 및 이들의 혼합물을 더욱 포함할 수 있다. 특히 바람직한 열가소성 고온 용융 수지는 고형 염소화 파라핀과 폴리이소 부틸렌의 혼합물이다.
대기 경화 수지는 고온 용융 수지의 냉각에 이어서 산소 또는 대기수분과 반응함으로써 경화하여 내열성인 가교 결합된 열정화성 탄성중합체를 형성한다. 바람직한 대기 경화 수지는 수분 경화 폴리우레탄, 수분 경화 폴리설파이드, 폴리디메틸실록산, 산소 경화 폴리설파이드 및 이들의 혼합물을 포함하며 일부는 실리콘 작용기를 포함한다. 특수 대기 경화 수지는 알콕시, 아세톡시, 옥시아미노 실란 말단 폴리에테르 및 폴리에테르 우레탄; 알콕시, 아세톡시, 옥시아미노 유기 작용기 실란으로 가교 결합된 알킬 실록산 폴리머; 수분 경화성 이소시아네이프 작용기 폴리옥시 알칼리 폴리머 및 폴리알칼리 폴리머; 수분 경화성 시스템 생성을 위해 촉매 반응되는 티올 작용기 폴리머 및 올리고머 (폴리에테르, 폴리에테르 우레탄, 폴리설파이드, 폴리티오에테르와 같은); 수분 탈블럭 가능한 가교제를 갖는 에폭사이드 작용기 폴리머와 올리고머; 탈블럭 가능한 가교제를 갖는 아크릴 작용기 폴리머 및 이의 혼합물을 포함한다. 가장 바람직하게는 대기 경화 수지으로 알콕시 실란 말단 폴리우레탄, 알콕시 실란 말단 폴리에테르, 폴리디메틸실록산 폴리머 및 이틀의 혼합물이 있다. 가장 바람직한 배합에서 대기 경화 수지는 Permapol MS(Courtaulds Coatings, Inc.에 의해 재조된 알콕시 실란 말단 폴리우레탄)과 유기 작용기 실란의 혼합물이다.
또 다른 구체예에서, 열가소성 고온용융 수지의 조성은 상기 대기경화 수지의 조성과 동일할 수 있다(열가소성 고온 용융 수지와 대기 경화 수지는 동일한 조성물을 포함할 수 있다). 하나의 바람직한 배합물은 고분자량 실리콘 말단 우레탄 프리폴리머를 포함한다. 또 다른 배합물은 실리콘 작용기 Kraton 폴리머(Shell에 의해 제조된 블록 공중합체)를 포함한다. Kraton 폴리머는 SBS(스티렌-부타디엔-스티렌), SIS(스티렌-이소프렌-스티렌) 및 SEBS(스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌)과 같은 블록 공중합체이다. 또 다른 배합물은 냉각시 신속한 고형화를 제공하며 대기조건에 노출시 화학적 경화가 일어나는 다른 작용기를 갖는 Kraton 폴리머를 포함한다.
본 발명에서 사용된 특수 유기 촉매는 사용되는 특정 대기 경화 수지에 달려 있다. 선호되는 촉매는 유기 주석 화합물, 저급 알킬 티타네이트와 같은 지방족 티타네이트(1-12개의 탄소원자를 가지는) 및 아민을 포함한다. 가장 바람직한 촉매는 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 테트라부틸 티타네이트 및 테트라에틸 티타네이트를 포함한다.
실란트는 촉매의 첨가 없이도 경화할지라도 촉매의 첨가는 더 신속한 경화시간을 위해 제공되며, 이것은 어떤 상황에서는 필요하다. 어떤 경우에 추가 충진재, 안료, 유번학적 작용제를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다.
고온 용융 수지상에서 강도 성질은 고온 용융 수지의 종류 및 양과 충진재의 선택에 달려있다. 선호되는 충진재는 활석이다. 다른 충진재도 사용될 수 있다. 충진재는 고온 용융 수지상에 적절한 강도를 부여하기에 충분한 양으로 첨가되고 실란트에 바람직한 적용 성질을 부여하기에 충분한양으로 첨가된다. 본 발명의 실란트는 절연 유리 유니트에 적용하고 취급하기에 용이해야 한다.
본 발명의 실란트는 다음 방식으로 제조될 수 있다. 열가소성 고온 용융 수지 또는 이들의 혼합물은 승온에서 혼합용기에 먼저 놓인다. 바람직한 구체예에서, 혼합 용기는 진공 하에서 혼합을 수행할 수 있으며 가변속도의 다중 샤프트 유니트를 포함하며 저속 스윕(sweep) 블레이드를 가지며 고속 분산기 및 저속 나사를 가지는 믹서를 더욱 포함한다. 이후에 고온 용융 수지에 충진재가 첨가되고 저속으로 혼합이 시작된다. 이후에, 대기 경화 수지 또는 이들의 혼합물에 추가 충진재가 첨가되어 대기 경화 수지 조성물을 형성한다. 대기 경화 수지 조성물이 첨가되는 순간에 대기 조건에 혼합물 노출을 방지하고 원료로부터 잔류 수분을 제거하여 포장 안정성을 향상시키기 위해서 진공 하에 혼합이 수행된다. 안료, 내후성 개량제와 같은 소량의 첨가제가 대기 경화 수지 조성물 도입 이전에 첨가될 수 있고 일부 촉매는 이후에 첨가될 수 있다. 이 재료는 절연 유리 유니트에 적응될 준비가 될 때까지 건조한 조건하에서 유지된다. 다른 구체예에서 건조한 불활성 가스 하에서 혼합이 수행될 수 있다.
본 발명의 가장자리 실린트는 125-250 ℉의 상승된 온도에서 액체 또는 반죽형태로 절연 유리 유니트에 적용된다. 이후에 실린트는 신속하고 가역적으로 고체로 냉각된다. 그러면 실란트는 대기 산소 또는 습기와 반응에 의해 영구적 고형 탄성중합체로 경화된다. 본 발명의 실란트는 단일재료로서 유니트에 적용되므로 적용 순간에 여러 가지 성분을 제거할 필요성이 없다.
실시예 1
바람직한 염소처리된 가소제는 52 % 염소, 장쇄의 n-파라핀이다(Cerechlor S52 ICI). 바람직한 에폭시화 대두유는 고분자량 대두유 에폭사이드이다(Paraplex G62, Rohm and Haas). 바람직한 염소처리된 고형 파라핀은 70 % 염소, 장쇄의 n-파라핀이다 (Chlorez 700-S, Dover Chemical).
실시예 2
바람직한 폴리이소부틸렌은 저분자량의 폴리이소부틸렌 (Vistanex LM, Exxon) 이다.
대기 경화 수지 조성물
제 1 유기 작용기 실란은 바람직하게는 비닐 실란 또는 비닐트리메톡시 실란(A-171, OSE)이다. 제 2 유기 작용기 실란은 에폭시 실란 또는 글리시독시프로필트리메록시실란 (A-187, OSI)이다. 두 실란은 분자의 유기 작용기 말단부가 다르다.
앞의 실시예들은 본 발명의 구체예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 상기의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 모든 균등물을 포함하여 본 발명의 범위를 한정하는 것은 하기의 청구항들이다.

Claims (12)

  1. 스페이스에 의해 제 2 유리창(glazing pane)과 이격된 관계로 유지된 제 1 유리창을 갖는 절일 유리 유니트에서 사용되는 실란트(sealant)에 있어서,
    125-250 ℉의 용융 온도를 가지는 열가소성 고온 용융 수지(thermoplastic hot-melt resin); 및
    산소, 수증기 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 대기 중의 성분에 노출되면 중합을 일으키는 대기 경화 수지(atmospheric curing resin)- 상기 대기 경화 수지는 실리콘 함유 대기 경화 수지를 포함하며, 단일 재료로서 상기 열가소성 고온 용융 수지와 조합함으로써, 68-77 ℉(실온) 이상의 온도에서 액체상으로 존재하며, 68-77 ℉(실온) 의 온도로 냉각시 가역적으로 고형화하고, 후속하여 대기 중의 상기 성분에 노출시 비가역적으로 고형화함-
    을 포함하는 실란트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란트가 상기 열가소성 고온 용융 수지를 10-90 중량% 포함하는 실란트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란트가 상기 대기 경화 수지를 5-50 중량% 포함하는 실란트.
  4. 125-250 ℉의 용융 온도를 가지는 열가소성 고온 용융 수지; 및
    산소, 수증기 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 대기 중의 성분에 노출되면 중합을 일으키는 실리콘 함유 대기경화 수지- 상기 대기 경화 수지는 단일 재료로서 상기 열가소성 고온 용융 수지와 조합함으로써, 68-77 ℉(실온) 이상의 온도에서 액체상으로 존재하며, 68-77 ℉(실온)로 냉각시 가역적으로 고형화하고, 후속하여 대기 중의 상기 성분에 노출시 비가역적으로 고형화함-
    을 포함하는 일액형 실란트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열가소성 고온 용융 수지가 폴리애틸린, 폴리올레핀, 폴리비닐 아세테이트 폴리아미드, 탄화수소 수지, 아스팔트, 역청, 왁스, 파라핀, 생고무(Crude rubber), 불화 고무, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 플루오로카본, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스 수지, 아크릴 수지, 열가소성 탄성중합체, 스티렌 부타디엔 수지, 폴리테르펜(poly terpenes), 에틸렌 프로필 렌 디엔 모노머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 일액형 실란트,
  6. 제4항에 있어서,
    상기 열가소성 고온 용융 수지가 염소처리된 고형 파라핀, 폴리이소부틸렌,에폭시화 대두유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 일액형 실란트.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 대기 경화 수지가 수분 경화 우레탄, 수분 경화 폴리설파이드, 산소 경화 폴리설파이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 일액형 실란트.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 대기 경화 수지가 알콕시 실란 말단 폴리우레탄, 알콕시 실란 말단 폴리에테르, 폴리디메틸실록산 수지, 유기 작용기 실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 일액형 실란트.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 열가소성 고온 용융 수지와의 조성이 상기 대기 경화 수지의 조성과 동일한 일액형 실란트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열가소성 고온 용융 수지와 상기 대기 경화 수지가 고분자량 실리콘 함유 우레탄 프리폴리머(prepolymor) 및 실리콘 함유 아크릴로니트릴부타디엔 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 일액형 실란트.
  11. 제4항에 있어서,
    가소제, 충전재(filler), 안료, 촉매, 내후성 개량제, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 추가로 포함하는 일액형 실란트.
  12. 염소처리된 고형 파라핀, 에폭시화 대두유, 폴리이소부틸렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 10-90 중량%의 열가소성 고온 용융 수지; 및
    산소, 수증기 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 대기 중의 성분에 노출되면 중합을 일으키는 5-50 중량%의 상기 대기 경화 수지는 알콕시 실란 말단 폴리우레탄, 유기 작용기 실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하고,
    상기 대기 경화 수지는 단일 재료로서 상기 열가소성 고온 용융 수지와 조합함으로써, 68-77 ℉(실온) 이상의 온도에서 액체상으로 존재하며, 68-77 ℉(실온)의 온도로 냉각시 가역적으로 고형화하고, 후속하여 대기 중의 상기 성분에 노출시 비가역적으로 고형화하는 일액형 실란트.
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