KR100489584B1 - 이중곡면 압출장치 및 압출방법 - Google Patents

이중곡면 압출장치 및 압출방법 Download PDF

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Abstract

경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 곡면형상을 이루는 하나의 구조체로 견고하게 성형되도록 하는 이중곡면 압출장치 및 압출방법이 개시된다. 본 발명의 이중곡면 압출장치는 본 금형에서 성형된 이중직선 구조체를 이중곡면 구조체가 되도록 성형하는 사이징 금형과 이 사이징 금형을 수용하여 이중곡면 구조체를 냉각시키는 냉각유닛을 구비한다. 냉각유닛은 일정 수위로 물이 채워지는 제 1 수조와 이 제 1 수조로부터 넘치는 물을 받는 제 2 수조를 구비하며, 사이징 금형은 제 1 수조에서 일정 높이에 위치되도록 배치된다. 사이징 금형은 곡면으로 이루어진 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브, 그리고 복수의 홀과 냉각용 슬릿이 형성되어 있는 상금형과 하금형으로 구성된다. 복수의 홀은 유체 흡입기와 연결되어서 복수의 홀과 냉각용 슬릿을 통해 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브를 통과하는 공기와 물의 양이 조절되도록 함으로써 성형 중인 이중곡면 구조체의 냉각속도가 조절되도록 한다.

Description

이중곡면 압출장치 및 압출방법{Extruding Apparatus for Moulding Curved Double Structure and Extruding Method}
본 발명은 이중곡면 압출장치 및 압출방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 곡면형상을 이루는 하나의 구조체로 성형되도록 하는 이중곡면 압출장치 및 압출방법에 관한 것이다.
일반적으로 합성수지제 재질를 가지는 구조체는 압출성형과 사출성형에 의해 만들어지게 된다. 압출성형은 압출장치를 사용하여 압출 다이로부터 열가소성 수지를 가열 연화하여 압출하는 방식인데, 이러한 압출성형 방식에 의해서는 연화한 수지가 연속적으로 압출되게 되어서 파이프, 봉, 시트, 필름, 피복 전선 등과 같은 연속적인 구조체가 만들어질 수 있게 된다.
한편, 압출성형에 의해 만들어지는 합성수지제 구조체는 직선형 뿐만 아니라, 곡면을 이루는 형상으로 성형될 수 있으며, 경우에 따라서는 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 곡면을 이루도록 결합되어 경질의 부분과 연질의 부분을 가진 곡면형상의 구조체로 성형될 수도 있다.
도 1은 이러한 경질의 부분과 연질의 부분이 일체로 곡면형상을 이루도록 성형된 합성수지제의 구조체가 세탁기의 세탁판에 결합되어 사용되는 실예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 세탁기에서 세탁물을 세탁하기 위해 사용되는 세탁판(1)과 이 세탁판(1)이 설치되는 세탁조(2) 사이에는 세탁판(1)이 회전하거나 또는 상하로 이동하는 동작을 하기 때문에 불가피하게 틈새가 형성되어 있으며, 이러한 틈새에 세탁물이 끼게 되는 것을 방지하기 위해 세탁판(1)의 외주연에는 합성수지제로 유연하게 만들어진 가림판(3)이 부착되게 된다.
상기 가림판(3)은 경질의 합성수지제로 만들어져서 가림판(3)에 끼워지는 경질 부분(3a)과, 상기 경질 부분(3a)과 일체로 성형되어서 세탁판(1)과 세탁조(2) 사이의 틈새에 배치되는 연질 부분(3b)으로 이루어진다. 즉, 상기 가림판(3)은 연질 부분(3a)과 경질 부분(3b)이 링 형상의 곡면을 이루어 일체로 성형되도록 압출성형 방식으로 만들어지게 되는 것이다.
그러나, 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 곡면을 이루어 결합되도록 성형하는 과정에서 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 냉각되는 속도가 서로 다르기 때문에, 종래의 이중곡면 압출장치는 이러한 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 가열 연화되어 압출되는 과정에서 냉각속도를 조절하여 균일한 냉각이 이루어지도록 하기가 어려운 단점이 있었다. 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제의 성형과정에서 균일한 냉각이 이루어지지 않게 성형되면 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제의 결합부분에서 갭이 형성될 수 있고, 서로 결합되는 부분이 약하여 수명이 단축될 수 있으며, 연질의 합성수지제가 평면을 이루지 않고 울게 되는 현상이 발생할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 곡면형상을 이루는 하나의 구조체로 견고하게 성형되도록 하는 이중곡면 압출장치 및 압출방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중곡면 압출장치는, 제 1 합성수지를 가열 연화시키는 제 1 연화장치; 제 2 합성수지를 가열 연화시키는 제 2 연화장치; 상기 제 1 연화장치와 제 2 연화장치에서 가열 연화된 상기 제 1 및 제 2 합성수지를 이중직선 구조체가 되도록 성형하는 본 금형; 상기 이중직선 구조체를 이중곡면 구조체가 되도록 성형하는 사이징 금형; 상기 사이징 금형을 수용하여 상기 이중곡면 구조체를 냉각시키는 냉각유닛; 성형된 상기 이중곡면 구조체를 인출시키는 인출유닛;을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 냉각유닛은 일정 수위로 물이 채워지는 제 1 수조와 상기 제 1 수조를 수용하여 상기 제 1 수조로부터 넘치는 물을 받는 제 2 수조를 구비하여 이루어지며, 상기 사이징 금형은 상기 제 1 수조에서 일정 높이에 위치되도록 배치되어 상기 사이징 금형을 통과하는 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도가 조절되게 된다.
상기 사이징 금형은 상기 이중곡면 구조체가 성형되도록 곡면으로 이루어진 제 1 합성수지 통과용 그루브와 제 2 합성수지 통과용 그루브, 그리고 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브 사이에 배치된 연결용 그루브가 형성된 상금형과 하금형으로 구성된다.
또한, 상기 상금형과 하금형의 양측면에는 복수의 홀이 형성되어 있으며, 상기 복수의 홀은 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브를 가로지르는 복수의 냉각용 슬릿에 의해 서로 연결되어 있다.
바람직하게, 상기 제 1 수조의 수위는 상기 상금형과 하금형의 경계선상에 상응하는 높이로 유지되도록 한다.
또한, 상기 복수의 홀은 유체 흡입기와 연결되어서 상기 복수의 홀과 냉각용 슬릿을 통해 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브를 통과하는 공기와 물의 양이 조절되도록 함으로써 성형 중인 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도가 조절되도록 한다.
상기 인출유닛은 상기 상금형과 하금형에서 냉각된 상기 이중곡면 구조체를 인출시키는 한 쌍의 인출롤러와, 상기 인출롤러들을 통과하는 상기 이중곡면 구조체를 감아서 보관하는 회전드럼으로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 이중곡면 압출방법은, 제 1 합성수지와 제 2 합성수지를 가열 연화시키는 단계; 가열 연화된 상기 제 1 및 제 2 합성수지를 이중직선 구조체가 되도록 성형하는 단계; 곡면형상의 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브가 마련된 상금형과 하금형을 통과하면서 상기 이중직선 구조체를 이중곡면 구조체가 되도록 성형하는 단계; 상기 이중곡면 구조체를 성형하는 도중에 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도를 조절하는 단계; 성형된 상기 이중곡면 구조체를 인출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각속도 조절단계에서는 상기 상금형과 하금형에 형성된 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브를 가로지르는 복수의 냉각용 슬릿을 통해 적절한 양의 공기와 물이 통과되도록 하여 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도를 조절하도록 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이중곡면 압출장치의 전체적인 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중곡면 압출장치는 서로 다른 경도를 갖고 곡면형상을 이루는 합성수지제의 구조체를 합체하여 성형할 수 있도록 하기 위해 제 1 연화장치(10)와 제 2 연화장치(11), 본 금형(12)과 사이징 금형(20), 그리고 냉각유닛(30)과 인출유닛(13)을 구비하여 구성된다.
제 1 연화장치(10)에서는 제 1 합성수지, 예들 들면 상대적으로 높은 경도를 가진 경질의 합성수지가 가열 연화되어 압출성형이 가능하도록 만들어지게 되며, 제 2 연화장치(11)에서는 제 2 합성수지, 예를 들면 상대적으로 낮은 경도를 가진 연질의 합성수지가 가열 연화되어 압출성형이 가능하도록 만들어지게 된다.
본 금형(12)에서는 상기 제 1 연화장치(10)와 제 2 연화장치(11)에서 연화된 제 1 및 제 2 합성수지가 통과되면서 합체되어 후술하는 이중곡면 구조체(50)에 비해 사이즈가 큰 이중직선 구조체(40)가 연속적으로 만들어지게 된다. 즉, 각각 제 1 및 제 2 연화장치(10)(11)에서 만들어진 연화된 제 1 및 제 2 합성수지가 본 금형(12)을 통과하게 되면서 합체되어 경질의 직선형 부분(41)과 연질의 직선형 부분(42)으로 이루어진 하나의 이중직선 구조체(40)를 형성하게 되는 것이다.
이렇게 본 금형(12)을 통과하여 1차로 성형된 이중직선 구조체(40)는 냉각유닛(30)에 설치된 사이징 금형(20)을 통과하면서 이중곡면 구조체(50)로 성형되게 되는데, 상기 사이징 금형(20)과 냉각유닛(30)의 구조에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
본 금형(12)을 통과하여 최종적으로 성형된 이중곡면 구조체(50)는 인출유닛(13)에 의해 인출되어 보관되게 되는데, 이 인출유닛(13)은 한 쌍의 인출롤러(14)와 하나의 회전드럼(15)으로 구성된다. 따라서 이중곡면 구조체(50)는 한 쌍의 인출롤러(14)의 회전에 의해 잡아당겨져서 일정속도로 회전하는 회전드럼(15)의 외주면에 감겨서 보관되게 되는 것이다.
도 3은 이중곡면 구조물을 성형하기 위한 본 발명에 따른 상금형과 하금형의 구조를 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 상금형과 하금형 사이를 통과하는 이중곡면 구조체를 냉각하기 위한 냉각유닛의 대략적인 구조를 보인 사시도이며, 도 5는 도 4의 선 V-V를 따라 취해진 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사이징 금형(20)은 상금형(21)과, 상기 상금형(21)의 하부에 배치되는 하금형(22)으로 이루어진다. 상금형(21)의 하면과 하금형(22)의 상면에는 각각 일정곡률과 일정 폭을 가진 제 1 합성수지 통과용 그루브(23)와 제 2 합성수지 통과용 그루브(24)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브(23)(24) 사이에는 이들을 연결하는 곡면형상의 연결용 그루브(25)가 형성되어 있다. 상기 연결용 그루브(25)는 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브(23)(24)의 깊이보다 약간 더 큰 깊이를 가져서 경질의 제 1 합성수지와 연질의 제 2 합성수지가 서로 결합되는 부분을 형성하게 된다.
또한, 상기 상금형(21)과 하금형(22)에는 그 양측면에 복수의 홀(26)이 형성되어 있으며, 이 홀(26)들은 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브(23)(24)와 상기 연결용 그루브(25)를 가로질러서 형성되는 복수의 냉각용 슬릿(27)에 의해 서로 연결된다.
상금형(21)에 형성된 홀(26)들에는 유체 흡착기(미도시)와 연결된 호스(28)(29)들이 배치되어서 상기 냉각용 슬릿(27)들을 통해 공기와 물을 흡착하도록 함으로써 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브(23)(24)와 연결용 그루브(25)들을 통과하는 이중곡면 구조체(50)의 냉각속도를 조절할 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성된 사이징 금형(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각유닛(30)에 설치되게 된다. 냉각유닛(30)은 일정수위까지 물이 채워지게 되는 제 1 수조(31)와, 상기 제 1 수조(31)로부터 넘치는 물을 받거나 제 1 수조(31)에 부족한 물을 공급하도록 하기 위해 제 1 수조(31)를 수용하는 제 2 수조(32)를 구비하여 구성된다.
상기 제 1 수조(31)에는 수위가 일정이상으로 올라가지 않도록 그 상단으로부터 일정크기로 컷팅되어 형성된 복수의 물 넘침용 개구부(33)가 형성되어서 이 개구부(33) 이상으로 물이 채워지지 않게 된다. 또한, 물은 외부의 급수원으로부터 직접 제 1 수조(31)로 공급할 수도 있으며, 제 2 수조(32)에 일정 높이로 물을 채운 후에, 펌프(미도시)를 통해서 제 2 수조(32)의 물을 제 1 수조(31)로 순환시켜서 공급할 수도 있다.
사이징 금형(20)은 제 1 수조(31)의 내부에 설치되는 받침대(34)에 올려져서 배치되게 되며, 바람직하게는 상금형(21)과 하금형(22)의 경계지점이 대략 물 넘침용 개구부(33)의 하단부와 동일한 높이를 이루도록 하여서 상금형(21)과 하금형(22) 사이를 통해 물과 공기가 유입될 수 있도록 한다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이중곡면 압출장치에 의해 이중곡면 구조체가 압출성형되는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 연화장치(10)에는 경질의 제 1 합성수지를 넣고 제 2 연화장치(11)에는 연질의 제 2 합성수지를 넣고서 가열하는 가열 연화단계를 거치게 되면 제 1 및 제 2 합성수지가 가열 연화되어 본 금형(12)으로 유입되게 된다. 본 금형(12)으로 유입된 제 1 및 제 2 합성수지는 본 금형(12)을 통과하여 1차로 성형되는 단계를 거치게 되면서 최종의 이중곡면 구조체(50)보다 사이즈가 큰 이중직선 구조체(40)로 성형되게 된다. 이 이중직선 구조체(40)는 제 1 및 제 2 합성수지가 일체로 결합되어 경질의 직선형 부분(41)과 연질의 직선형 부분(42)을 이루게 된다.
계속해서 이중직선 구조체(40)는 냉각유닛(30)에 배치된 사이징 금형(20)으로 보내지게 되며, 사이징 금형(20)의 상금형(21)과 하금형(22)에 형성된 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브(23)(24)와 연결용 그루브(25)를 통과하게 되면서 경질의 곡면 부분(51)과 연질의 곡면 부분(52)이 일체로 합체되어 성형된 이중곡면 구조체(50)가 만들어지는 단계를 거치게 된다.
이 때, 경질의 곡면 부분(51)과 연질의 곡면 부분(52)의 냉각속도는 서로 다르기 때문에 동일한 냉각속도를 유지할 수 있도록 하기 위해 유체 흡입기를 작동하여 호스(28)(29)들을 통해 홀(26)들과 냉각용 슬릿(27)들을 통해 공기와 물이 유동하도록 한다. 즉, 도 5의 좌측에 배치된 호스(28)를 통해 공기와 물이 흡입되도록 하면 홀(26)들을 통해 유입되는 물과 공기가 제 2 합성수지 통과용 그루브(24)를 거쳐서 제 1 합성수지 통과용 그루브(23)로 유동하는 방향으로 냉각용 슬릿(27)들을 통과하여 배출하게 되고, 이와는 반대로 도 5의 우측에 배치된 호스(29)를 통해 공기와 물이 흡입되도록 하면 홀(26)들을 통해 유입되는 물과 공기가 제 1 합성수지 통과용 그루브(23)를 거쳐서 제 2 합성수지 통과용 그루브(24)로 유동하는 방향으로 냉각용 슬릿(27)들을 통과하여 배출하게 된다. 따라서, 이러한 물과 공기의 유동방향과 양을 적절하게 조절하게 되면 이중곡면 구조체(50)의 경질의 곡면 부분(51)과 연질의 곡면 부분(52)이 동일한 속도로 냉각되게 되어서 경질의 곡면 부분(51)과 연질의 곡면 부분(52)이 연결용 그루브(25)에서 갭이 형성됨이 없이 견고하게 합체되어서 품질이 좋은 이중곡면 구조체(50)가 성형될 수 있게 되는 것이다. 사이징 금형(20)을 통과한 이중곡면 구조체(50)는 계속해서 제 1 수조(31)를 통과하게 되면서 제 1 수조(31)에 채워진 냉각수에 의해 2차로 냉각되는 과정을 거치게 된다.
상기와 같은 과정을 거쳐서 사이징 금형(20)과 냉각유닛(30)을 통과한 이중곡면 구조체(50)는 인출롤러(14)의 회전에 의해 잡아당겨져서 인출롤러(14)와 동일한 속도로 회전하는 회전드럼(15)에 감겨지게 되는 인출단계를 거쳐서 성형이 완료되게 된다. 상기 인출롤러(14)와 회전드럼(15)의 회전속도는 이중곡면 구조체(50)의 냉각속도에 맞추어 적절하게 조절될 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중곡면 압출장치와 압출방법에 의해 경질의 합성수지제와 연질의 합성수지제가 견고하게 곡면형상을 이루어 하나의 합성수지 구조체로 합체될 수 있기 때문에, 본 발명에 의해 생산되는 합성수지 구조체는 품질이 향상되고 수명이 더욱 연장되는 효과가 있는 것이다.
도 1은 이중곡면 구조물이 세탁판의 외주연에 장착된 것을 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중곡면 압출장치의 전체적인 구성을 보인 도면이다.
도 3은 이중곡면 구조물을 성형하기 위한 본 발명에 따른 상금형과 하금형의 구조를 보인 사시도이다.
도 4는 도 3의 상금형과 하금형 사이를 통과하는 이중 압출물을 냉각하기 위한 냉각유닛의 대략적인 구조를 보인 사시도이다.
도 5는 도 4의 선 V-V를 따라 취해진 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10,11: 연화장치 12: 본 금형
14: 인출롤러 15: 회전드럼
20: 사이징 금형 21: 상금형
22: 하금형 23,24,25: 그루브
26: 홀 27: 냉각용 슬릿
30: 냉각 유닛 31,32: 수조
40: 이중직선 구조체 50: 이중곡면 구조체

Claims (9)

  1. 제 1 합성수지를 가열 연화시키는 제 1 연화장치; 제 2 합성수지를 가열 연화시키는 제 2 연화장치; 상기 제 1 연화장치와 제 2 연화장치에서 가열 연화된 상기 제 1 및 제 2 합성수지를 이중직선 구조체가 되도록 성형하는 본 금형; 상기 이중직선 구조체를 이중곡면 구조체가 되도록 성형하는 사이징 금형; 상기 사이징 금형을 수용하여 상기 이중곡면 구조체를 냉각시키는 냉각유닛; 성형된 상기 이중곡면 구조체를 인출시키는 인출유닛;을 구비한 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각유닛은 일정 수위로 물이 채워지는 제 1 수조와 상기 제 1 수조를 수용하여 상기 제 1 수조로부터 넘치는 물을 받는 제 2 수조를 구비하여 이루어지며, 상기 사이징 금형은 상기 제 1 수조에서 일정 높이에 위치되도록 배치되어 상기 사이징 금형을 통과하는 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 사이징 금형은 상기 이중곡면 구조체가 성형되도록 곡면으로 이루어진 제 1 합성수지 통과용 그루브와 제 2 합성수지 통과용 그루브, 그리고 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브 사이에 배치된 연결용 그루브가 형성된 상금형과 하금형으로 구성된 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상금형과 하금형의 양측면에는 복수의 홀이 형성되어 있으며, 상기 복수의 홀은 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브를 가로지르는 복수의 냉각용 슬릿에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 수조의 수위는 상기 상금형과 하금형의 경계선상에 상응하는 높이로 유지되는 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 홀은 유체 흡입기와 연결되어서 상기 복수의 홀과 냉각용 슬릿을 통해 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브를 통과하는 공기와 물의 양이 조절되도록 함으로써 성형 중인 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도가 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 인출유닛은 상기 상금형과 하금형에서 냉각된 상기 이중곡면 구조체를 인출시키는 한 쌍의 인출롤러와, 상기 인출롤러들을 통과하는 상기 이중곡면 구조체를 감아서 보관하는 회전드럼으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출장치.
  8. 제 1 합성수지와 제 2 합성수지를 가열 연화시키는 단계; 가열 연화된 상기 제 1 및 제 2 합성수지를 이중직선 구조체가 되도록 성형하는 단계; 곡면형상의 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브가 마련된 상금형과 하금형을 통과하면서 상기 이중직선 구조체를 이중곡면 구조체가 되도록 성형하는 단계; 상기 이중곡면 구조체를 성형하는 도중에 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도를 조절하는 단계; 성형된 상기 이중곡면 구조체를 인출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 냉각속도 조절단계에서는 상기 상금형과 하금형에 형성된 상기 제 1 및 제 2 합성수지 통과용 그루브와 연결용 그루브를 가로지르는 복수의 냉각용 슬릿을 통해 적절한 양의 공기와 물이 통과되도록 하여 상기 이중곡면 구조체의 냉각속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 이중곡면 압출방법.
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