KR101607172B1 - 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 액체비료에서 발생되는 가스에 의한 팽창압력에 견디도록 형성된 내압단(31)이 구비된 바닥부(30)가 구비됨으로써, 외형의 변형이 방지되며, 외부의 요인에 따라 화재발생시 인체에 유해한 연소가스를 방출하는 것을 방지토록 병을 형성하는 플라스틱 입자가 폴리에틸렌 수지(PE) 65~70%와, 수산화난연재(R) 30~35%가 혼합됨으로써, 화재의 확산과 환경오염에 보다 안전하며, 브로우 성형시 금형에서 외형이 완성된 병의 토출을 용이하도록 브로핀을 제어하여 제작이 용이한 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법{Pressure-proof plastic bottles for liquid fertilizer and manufacturing method thereof}
본 발명은 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법에 관한 것으로, 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 의한 병의 변형을 방지토록 바닥면이 내압형으로 구비되고, 외부의 요인에 따라 화재발생시 인체에 유해한 연소가스를 방출하는 것을 방지토록 병을 형성하는 플라스틱 입자에 난연재가 첨가되어 보다 안전하며, 브로우 성형시 금형에서 외형이 완성된 병의 배출이 용이하도록 브로핀을 제어하여 제작이 용이한 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 2축 연신 블로우 성형 용기에 가스 배리어성 등의 기능을 부가하기 위해, 기능성 수지를 이용하는 것이 행해지고 있다. 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지로 이루어지는 내외층에, 에틸렌 비닐알코올 공중합체 등의 가스 배리어성 수지나 폴리아미드 수지에 산화성 유기 성분 및 천이 금속 촉매로 이루어지는 수지 조성물로 이루어지는 중간층을 조합시켜 이루어지는 다층 용기 등이 다수 제안되어 있다.
한편, 폴리에스테르 수지로 이루어지는 용기에 있어서는, 최근에 용기의 리사이클이 진행되고 있는 관점에서, 용기 전체가 폴리에스테르 수지로 이루어지고, 폴리에스테르 수지 이외의 수지 또는 수지 조성물을 이용하지 않는 것이 바람직하기 때문에, 이러한 다층 용기에서도, 중간층이 되는 기능성 수지 또는 수지 조성물이 폴리에스테르 수지인 것이 요구되고 있다.
그러나, 상기 2축 연신 블로우 성형 용기는 다층으로 형성되어야 함에 따라 그 제작공정이 복잡하지고 제작에 소요되는 시간도 비교적 길어지게 되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 종래의 기술로 유럽 특허 출원 공개 제1650260호 공보가 개시되었다.
상기 종래기술은 내열성, 가스 배리어성, 특히 탄산가스 배리어성이 우수한 기능성 폴리에스테르 수지로서, 폴리트리메틸렌 나프탈레이트도 알려져 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지층과, 폴리트리메틸렌 나프탈레이트 수지층을 갖는 폴리에스테르 다층 시트나, 에틸렌 테레프탈레이트계 폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 나프탈레이트 및 폴리트리메틸렌 나프탈레이트로 이루어지는 블렌드물로 이루어지는 단층 병이 제안되어 있다
즉, 폴리트리메틸렌 나프탈레이트계 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 근사한 열 특성을 갖는 폴리에스테르 수지이고, 우수한 가스 배리어성을 갖고 있기 때문에, 종래 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 적층하여 이용되었던 다른 종의 가스 배리어성 수지 등을 이용하는 경우에 비해, 열성형성이 우수하며, 또한 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 동일한 폴리에스테르 수지이기 때문에, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와의 다층 용기는 우수한 리사이클 적성을 갖고 있다.
한편, 다른 종래 기술로 한국 등록 특허 제10-1313349호(2013.09.24, 일본 우선권주장, JP-P-2005-00273614호)에는 도 1에 도시된 바와 같이 폴리에스테르 수지 및 내열압성 플라스틱 병가 개시되었다.
여기서, 상기 폴리에스테르 수지 및 내열압성 플라스틱 병은 원통형상의 몸통부와 내압성의 바닥부를 갖는 2축연신 블로우 성형한 폴리에스테르 수지제의 내열압성 플라스틱병으로서, 상기 폴리에스테르 수지는 티탄계 촉매를 사용하여 중합된 것이며; 상기 폴리에스테르 수지는 에틸렌테레프탈레이트 단위를 주체로 하며, 부성분으로서 이소프탈산, 시클로헥산디메탄올 및 디에틸렌글리콜로부터 선택된 적어도 1개의 공중합가능한 성분들(copolymerizable components)을 함유하되, 상기 부성분으로서 공중합가능한 성분들의 합계 함유량이 3mol% 미만의 범위인 것이고; 상기 바닥부를 꽃잎모양의 형상으로 구성하고, 상기 바닥부의 바닥면의 중심축 위치를 중심으로 한, 지름 30mm의 범위의 부분을, 20% 이하의 결정화도 및 1.5 mm이상의 두께를 갖도록 구성한 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 종래 기술은 PET 병의 내열성을 재료면으로부터 향상시키고자 하는 것으로, 내열압성 플라스틱 병에 적합한 폴리에스테르 수지를 제공하여, 고온에서의 내압성 및 내열성을 지닌 플라스틱 병을 제공하나 화재에 대비한 난연성에는 대처하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래기술은 고가의 폴리에스테르 중합성 수지를 이용하여 제작함에 따라 제조비용이 상승되어, 플라스틱 병의 생산에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 액체비료에서 발생되는 가스에 의한 팽창압력이 전달되더라도 바닥면이 내압형으로 구비되어 외형의 변형이 방지되며, 외부의 요인에 따라 화재발생시 인체에 유해한 연소가스를 방출하는 것을 방지토록 병을 형성하는 플라스틱 입자에 난연재가 첨가되어 화재에 안전하며, 브로우 성형시 금형에서 외형이 완성된 병의 배출이 용이하도록 브로핀을 제어하여 제작이 용이한 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액체비료용 내압형 플라스틱 병의 제조방법은 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 견디도록 바닥부가 내압형으로 형성된 플라스틱 병의 제조방법으로서, 140 내지 180℃의 온도로 용융된 플라스틱 입자가 공급되는 헤드어셈블리가 열린 금형에 상기 플라스틱 입자를 튜브로 공급하는 튜브공급단계와; 상기 튜브공급단계에서 공급된 상기 튜브의 하단이 밀폐토록 상기 금형이 서로 밀착되고, 밀착된 상기 금형이 브로핀이 배치된 곳으로 이송되는 금형이송단계와; 상기 금형이송단계에서 하단이 밀폐된 상기 튜브에 상기 브로핀이 에어를 공급하여 병으로 성형하는 브로우성형단계와; 상기 브로우성형단계에서 성형된 상기 병의 형상이 유지되도록 상기 금형을 냉각시키는 냉각단계와; 상기 냉각단계에서 냉각된 상기 병의 취출이 용이토록 상기 금형이 5~10mm 미세하게 개방되고, 상기 병의 바닥부와 상기 금형이 이격되도록 상기 브로핀이 상기 병을 상승시키는 상승단계와; 상기 상승단계에서 미세하게 개방된 상기 금형이 완전 개방된 후 상기 병을 하방으로 하강 배출하는 배출단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 튜브공급단계에서 공급되는 상기 플라스틱 입자는 폴리에틸렌 수지 65~70중량%와, 수산화난연재 30~35중량%가 혼합되는 혼합단계가 더 구비되되, 상기 수산화난연재는 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액체비료용 내압형 플라스틱 병은 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 견디도록 바닥부가 내압형으로 형성된 플라스틱 병으로서, 내용물이 출입되는 병입구부와, 상기 병입구부에서 연장되어 내용물이 수용되는 원통형상의 몸통부와, 상기 몸통부를 지지하며 수용된 상기 내용물에서 발생되는 가스에 의한 팽창압력을 견디도록 요형상의 내압단이 구비된 바닥부로 이루어지고, 상기 내압단은 상기 바닥부의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 60도 간격으로 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 병입구부와, 상기 몸통부와, 상기 바닥부는 폴리에틸렌 수지 65~70중량%와, 수산화난연재 30~35중량%가 혼합되어 구성된 플라스틱 입자가 브로우성형 후 냉각되어 이루어지고, 상기 수산화난연재는 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와같이 본 발명의 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 견디도록 바닥부에 요형상의 내압단이 구비되어 상기 가스의 팽창압력에 의한 병의 외형이 변형되는 것이 방지되고,
둘째, 내압형 병의 제조에 투입되는 플라스틱 입자가 수산화난연재가 포함되어 구비됨으로써, 화재 발생시 수산기(OH-)가 물입자(H2O)를 배출함에 따라 난연성이 개선되며,
셋째, 병의 바닥부가 요철되는 내압형 내압단이 형성됨에 따라, 상기 내압단이 금형에 간섭되어 배출이 어려운점을 개선토록, 브로핀과 금형의 열림을 제어하여 병의 취출을 개선함으로써 제조의 효율성이 개선되고,
넷째, 2층 또는 다층으로 형성되는 연신 제작공정을 따르지 않아 제작공정이 단순화 되고, 이에 따라 제작단가가 낮아지며 액체비료를 저장하는 용기로 활용성이 높아 경제성이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 폴리에스테르 수지 및 내열압성 플라스틱 병의 실시예이고,
도 2는 본 발명에 따른 액체비료용 내압형 플라스틱 병의 제조방법을 도시한 순서도이며,
도 3은 본 발명에 따른 액체비료용 내압형 플라스틱 병의 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 액체비료용 내압형 플라스틱 병의 바닥부를 전개한 전개도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 액체비료용 내압형 플라스틱 병의 제조 방법은 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 견디도록 바닥부가 내압형으로 형성된 플라스틱 병의 제조방법으로서, 140 내지 180℃의 온도로 용융된 플라스틱 입자가 공급되는 헤드어셈블리(2)가 열린 금형(3)에 상기 플라스틱 입자를 튜브(4)로 공급하는 튜브공급단계(S10)와; 상기 튜브공급단계(S10)에서 공급된 상기 튜브(4)의 하단이 밀폐토록 상기 금형(3)이 서로 밀착되고, 밀착된 상기 금형(3)이 브로핀(5)이 배치된 곳으로 이송되는 금형이송단계(S20)와; 상기 금형이송단계(S20)에서 하단이 밀폐된 상기 튜브(4)에 상기 브로핀(5)이 에어를 공급하여 병(B)으로 성형하는 브로우성형단계(S30)와; 상기 브로우성형단계(S30)에서 성형된 상기 병(B)의 형상이 유지되도록 상기 금형을 냉각시키는 냉각단계(S40)와; 상기 냉각단계(S40)에서 냉각된 상기 병(B)의 취출이 용이토록 상기 금형(3)이 5~10mm 미세하게 개방되고, 상기 병(B)의 바닥부와 상기 금형(3)이 이격되도록 상기 브로핀(5)이 상기 병(B)을 상승시키는 상승단계(S50)와; 상기 상승단계(S50)에서 미세하게 개방된 상기 금형(3)이 완전 개방된 후 상기 병(B)을 하방으로 하강 배출하는 배출단계(S60)로 이루어진다.
여기서, 상기 플라스틱 입자가 140 내지 180℃의 온도로 용융된 것은 수산화난연재(R)의 산화가 방지되는 임계온도와 관계된다.
그리고, 상기 헤드어셈블리(2)에 공급되는 상기 플라스틱 입자는 스크류(미도시)의 회전에 의해 공급되며, 상기 스크류는 상기 플라스틱 입자가 혼합되는 혼합장치와 연결되고, 상기 플라스틱 입자를 일정한 온도의 용융상태를 유지하기 위해 내부에 열선이 구비되어 운용되는 것이 일반적이다.
한편, 상기 튜브(4)를 정해진 크기로 자르기위해 외부에 열선칼(미도시)이 더 구비되어 상기 튜브공급단계(S10)가 진행되게 된다.
그리고, 상기 플라스틱 입자는 점탄성을 가진 젤리상태로 상기 튜브(4)를 형성하게 된다.
또한, 상기 튜브공급단계(S10)에서 공급되는 상기 플라스틱 입자는 폴리에틸렌 수지(PE) 65~70중량%와, 수산화난연재(R) 30~35중량%가 혼합되는 혼합단계(S10a)가 더 구비되되, 상기 수산화난연재(R)는 수산화알루미늄(A) 또는 수산화마그네슘(M) 중 어느 하나로 이루어진다.
여기서, 플라스틱의 난연성을 높이는 무기계 난연재 중 가장 많이 사용하는 것은 수산화알루미늄(A), 산화안티몬, 수산화마그네슘(M) 및 붕소함유 화합믈이 있다. 유기계 난연재와는 다르게 무기계 난연재는 열에 의하여 휘발되지 않으며 분해되어 물, 이산화탄소, 이산화항, 염산 등과 같은 기체를 방출하게 되며 대부분 흡열반응이다. 기체상에서는 가연성 기체를 희석시키며 플라스틱 표면을 도포하여 산소의 접근을 방지하게 된다. 동시에 고체상의 표면에서 흡열반응을 통하여 플라스틱 냉각 및 열분해 생성물의 생성을 감소시키는 효과가 있다.
그리고, 수산화 알루미늄(A)은 무기계 난연재 중 가격이 저렴하고 플라스틱에 쉽게 투입할 수 있어서 가장 많이 사용되지만 분해온도가 200℃ 정도로 가공온도가 낮은 플라스틱에서만 사용이 가능하다. 반면 수산화마그네슘(M)은 300℃ 이상에서 분해되어 가공온도가 높은 플라스틱에도 사용이 가능하다.
또한, 본 발명의 액체비료용 내압형 플라스틱 병은 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 견디도록 바닥부가 내압형으로 형성된 플라스틱 병(B)으로서, 내용물이 출입되는 병입구부(10)와, 상기 병입구부(10)에서 연장되어 내용물이 수용되는 원통형상의 몸통부(20)와, 상기 몸통부(20)를 지지하며 수용된 상기 내용물에서 발생되는 가스에 의한 팽창압력을 견디도록 요(凹)형상의 내압단(31)이 구비된 바닥부(30)로 이루어지고, 상기 내압단(31)은 상기 바닥부(30)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 60도 간격으로 구비된다.
여기서, 대칭되는 간격이 60도 간격으로 구비되어 총 6개의 상기 내압단(31)이 상기 바닥부(30)에 형성되게 된다.
그리고, 상기 병입구부(10)와, 상기 몸통부(20)와, 상기 바닥부(30)는 폴리에틸렌 수지(PE) 65~70중량%와, 수산화난연재(R) 30~35중량%가 혼합되어 구성된 플라스틱 입자가 브로우성형되어 냉각되어 이루어지고, 상기 수산화난연재(R)는 수산화알루미늄(A) 또는 수산화마그네슘(M) 중 어느 하나로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 따른 액체비료용 내압형 플라스틱 병(B)은 무기계 난연재인 수산화난연재(R)를 첨가물로 첨가하여 연소과정에서 분해되어 물, 질소, 암모니아 또는 이산화탄소와 같은 비가연성 기체를 방출하여 난연성을 높이도록 구성하였다.
즉, 수산화알루미늄과 수산화마그네슘은 대표적인 난연재로서 화학적 작용이 흡열반응으로 분해되어 물을 생성하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 액체비료용 내압형 플라스틱 병 및 그의 제조방법은 다음과 같은 작용을 하게 된다.
본 발명에 따른 액체비료용 내압형 플라스틱 병(B)의 제조 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 내압형 플라스틱 병의 취출 방식을 개선하여 병(B)을 정확한 위치에 취출이 가능하고, 금형(3)과 브로핀(5)을 제어하여 생산된 병(B)의 손상이나 변형을 최소화 하도록 작용하게 된다.
구체적으로, 병(B)을 형성하는 용융된 플라스틱 입자는 헤드어셈블리(2)를 통해 금형(3)에 튜브로 토출되고, 상기 금형(3)이 닫힌 후 브로핀(5)이 배치된 곳으로 이송하게 되는 튜브공급단계(S10)와 금형이송단계(S20)를 거치게 된다.
이후, 브로우성형단계(S30)에서 상기 브로핀(5)을 이용하여 상기 튜브(4)에 에어를 공급하여 병(B)의 모양을 성형하고, 냉각단계(S40)에서 모양이 성형된 상기 병(B)을 냉각하여 굳히게 된다. 여기서, 상기 냉각단계(S40)에서는 상기 금형(3)에 냉각수를 공급하여 냉각하는 수냉식이 주로 사용되게 된다.
그리고, 상승단계(S50)는 상기 냉각단계(S40)에서 냉각된 상기 병(B)의 취출이 용이토록 상기 금형(3)을 5~10mm 미세 개방하고 상기 브로핀(5)으로 상기 병(B)을 상승시키게 된다.
이때, 상기 브로핀(5)의 단부는 상기 병(B)의 병입구부(10)와 연동되게 된다.
한편, 상기 상승단계(S50)에서 상기 바닥부(30)와 상기 금형(3)의 이격은 상기 금형(3)의 개방을 보다 자유롭게 하고, 이는 상기 병(B)의 생산성이 향상되게 된다. 즉, 상기 브로핀(5)은 내압단(31)과 상기 금형(3)을 이격시킴으로써, 상기 내압단(31)과 상기 금형(3)의 간섭이 최소화되며, 서로간의 마찰력 또한 감소가 되어 상기 병(B)이 정확히 배출되는 작용을 하게 된다.
마지막으로, 배출단계(S60)에서 상기 상승단계(S50)에서 미세 개방된 상기 금형(3)을 완전 개방한 후 상기 병(B)을 하방으로 하강시켜 정확하게 배출하게된다.
따라서, 바닥면이 내압형으로 이루어진 상기 내압단(31)이 구비될 경우, 상기 금형(3)의 개방이 용이치 않게 되는 데 이를 방지하여 상기 금형(3)에 의해 병(B)이 손상되는 것이 방지되게 된다.
한편, 상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 액체비료용 내압형 플라스틱 병은 상기 내용물에서 발생되는 가스에 의한 팽창압력을 견디도록 형성된 내압단(31)이 구비된 바닥부(30)로 이루어지게 된다.
이때, 상기 병(B)을 구성하는 상기 플라스틱 입자는 폴리에틸렌 수지(PE) 65~70중량%와, 수산화난연재(R) 30~35중량%가 혼합되어 구성되는데, 이는 앞서 설명한 바와 같이 상기 병(B)의 난연성을 높이게 된다.
여기서, 상기 수산화난연재(R)는 대표적인 무기계 난연재인 수산화알루미늄(A) 또는 수산화마그네슘(M)이 구성으로 포함되어 작용하게 된다.
한편, 내압단(31)이 상기 바닥부(30)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 60도 간격으로 구비된 것은 바닥부(30)가 360도 어느 방향으로 전달되는 팽창압력에도 견디도록 작용하게 된다.
즉, 상기 병(B)의 내부에서 발생되는 가스가 일방향으로 정해진 팽창압력이 작용되는 것이 아닌 전방향에 미치는 것에 상응토록 구성되어 상기 팽창압력에 견디어 작용되게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
2 : 헤드어셈블리 3 : 금형
4 : 튜브 5 : 브로핀
10 : 병입구부 20 : 몸통부
30 : 바닥부 31 : 내압단
S10 : 튜브공급단계 S10a : 혼합단계
S20 : 금형이송단계 S30 : 브로우성형단계
S40 : 냉각단계 S50 : 상승단계
S60 : 배출단계
A : 수산화알루미늄 B : 병
M : 수산화마그네슘 R : 수산화난연재
PE : 폴리에틸렌수지

Claims (4)

  1. 액체비료에서 발생되는 가스의 팽창압력에 견디도록 바닥부가 내압형으로 형성된 플라스틱 병의 제조방법에 있어서,
    140 내지 180℃의 온도로 용융된 플라스틱 입자가 공급되는 헤드어셈블리(2)가 열린 금형(3)에 상기 플라스틱 입자를 튜브(4)로 공급하는 튜브공급단계(S10)와; 상기 튜브공급단계(S10)에서 공급된 상기 튜브(4)의 하단이 밀폐토록 상기 금형(3)이 서로 밀착되고, 밀착된 상기 금형(3)이 브로핀(5)이 배치된 곳으로 이송되는 금형이송단계(S20)와; 상기 금형이송단계(S20)에서 하단이 밀폐된 상기 튜브(4)에 상기 브로핀(5)이 에어를 공급하여 병(B)으로 성형하는 브로우성형단계(S30)와; 상기 브로우성형단계(S30)에서 성형된 상기 병(B)의 형상이 유지되도록 상기 금형을 냉각시키는 냉각단계(S40)와; 상기 냉각단계(S40)에서 냉각된 상기 병(B)의 취출이 용이토록 상기 금형(3)이 5~10mm 미세하게 개방되고, 상기 병(B)의 바닥부와 상기 금형(3)이 이격되도록 상기 브로핀(5)이 상기 병(B)을 상승시키는 상승단계(S50)와; 상기 상승단계(S50)에서 미세하게 개방된 상기 금형(3)이 완전 개방된 후 상기 병(B)을 하방으로 하강 배출하는 배출단계(S60)로 이루어지고,
    상기 튜브공급단계(S10)에서 공급되는 상기 플라스틱 입자는 폴리에틸렌 수지(PE) 65~70중량%와, 수산화난연재(R) 30~35중량%가 혼합되는 혼합단계(S10a)가 더 구비되며,
    상기 수산화난연재(R)는 수산화알루미늄(A) 또는 수산화마그네슘(M) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체비료용 내압형 플라스틱 병의 제조방법.
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