KR101802015B1 - 투습도가 낮은 점착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

아크릴계 프리폴리머 100중량부에 대해서 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 30중량부 내지 50중량부 포함하는 점착제 조성물을 제공한다.

Description

투습도가 낮은 점착제 조성물{ADHESIVE COMPOSITION WITH LOW PERMEABILITY}
투습도가 낮은 점착제 조성물에 관한 것이다.
통상의 점착제 조성물에 의해 형성된 점착제는 접착제의 한 종류이며 작은 압력으로 피착제에 짧은 시간에 접착하는 점탄성적 특성을 가지는 물질로서, 포장용 테이프, 의료용 테이프, 마스킹 테이프, 라벨 등의 다양한 형태로 사용된다.
상기 일반적인 점착제는 제조방법에 따라 용제형, 에멀젼형, 핫멜트형으로 나눌 수 있다. 유기용제 상에서 아크릴 모노머를 중합해 얻어지는 유기 용제형 점착제와, 고무와 각종 첨가제를 열에 의해 녹이고 이를 배합하여 사용하는 핫 멜트형 점착제 그리고 물에서 아크릴 모노머를 에멀젼 중합법을 통해 중합하고 각종 첨가제와 배합하여 제조하는 에멀젼형 점착제로 분류 할 수 있다.
이 중, 용액형 점착제는, 일반적으로, 유기용제와 이 유기용매에 용해 또는 분산할 수 있는 고형의 점착성분으로 구성되어 있다.
본 발명의 일 구현예는 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함함으로써 낮은 투습도를 유지하는 점착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 아크릴계 프리폴리머 100중량부에 대해서 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 약 30중량부 내지 약 50중량부 포함하는 점착제 조성물을 제공한다.
상기 아크릴계 프리폴리머는 아크릴 모노머와 기능성 아크릴 모노머가 중합되어 형성될 수 있다.
상기 아크릴 모노머는 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택한 하나 이상일 수 있다.
상기 기능성 아크릴 모노머는 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 비닐 카프로락탐, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택한 하나 이상일 수 있다.
상기 아크릴계 프리폴리머의 중량평균분자량은 약 70만 내지 약 120만일 수 있다.
상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트는 우레탄 프리폴리머 말단의 이소시아네이트기와 기능성 아크릴 모노머가 중합하여 형성될 수 있다.
상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 하기 화학식 1의 이소프렌디올 화합물을 반응시킨 후 우레탄 결합에 의해 형성될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014016038737-pat00001
(n= 2 내지 7, 정수)
상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 약 2만 내지 약 10만일 수 있다.
상기 이소프렌 우레탄 함유 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대해서 이소프렌을 약 30중량부 내지 약 70중량부 포함할 수 있다.
아크릴 아마이드계 화합물을 첨가제로 더 포함할 수 있다.
아크릴 프리폴리머 100중량부에 대해서 상기 아크릴 아마이드계 화합물을 약 5중량부 내지 약 20중량부 포함할 수 있다.
상기 아크릴 아마이드계 화합물은 N,N-디메틸 아크릴아마이드, N-아크릴로일 모르폴린, N-이소프로필 아크릴아마이드, N-하이드록시에틸 아크릴아마이드, N-비닐-2-피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 점착제 조성물의 경화후 두께가 100um인 경우, 상기 접착제 조성물의 투습도가 온도 38℃, 상대 습도 10%의 조건에서 30g/m2·24hr 내지 80g/m2·24hr일 수 있다.
상기 점착제 조성물은 100kHz 내지 10MHz 영역의 주파수에서 유전율이 약 2.0 내지 약 3.0일 수 있다.
상기 점착제 조성물은 투습도가 낮아 전자소자 등에 적용가능하다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 아크릴계 프리폴리머 100중량부에 대해서 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 30중량부 내지 50중량부 포함하는 점착제 조성물을 제공한다.
통상의 점착제 조성물의 경우, 아크릴 수지등에 의해 일정수준 이상의 투습성을 가지고 있었다. 그러나, 상기 점착제 조성물은 아크릴계 프리폴리머에 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 도입함으로써 투습도를 최소화 하였는바, 상기 점착제 조성물은 전자 소자등에 적용가능하다. 이때, 아크릴계 프리폴리머와 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머와의 상용성을 극대화 시키기 위해 극성 모노머가 중합되지 않은 아크릴계 프리폴리머를 사용할 수 있다.
또한, 첨가제등의 첨가로 인해 특정 주파수에서 낮은 유전율을 유지하여 백탁 현상을 최소화 할 수 있다.
상기 아크릴계 프리폴리머 100중량부에 대해서 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 약 30중량부 내지 약 50중량부 포함하는 경우, 통상적인 아크릴계 점착제 조성물보다 100kHz에서 유전율이 3.0이하로 낮다는 점에서 유리하며, 상기 올리고머의 함량 조절에 따라 유전율을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 약 30중량부 미만인 경우 유전유 조절이 어려우며, 약 50중량부를 초과하는 경우 다른 모노머와의 상용상이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 아크릴계 프리폴리머는 아크릴 모노머와 기능성 아크릴 모노머가 중합되어 형성될 수 있다. 상기 아크릴 모노머와 상기 기능성 아크릴 모노머의 중합으로 인하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 상용성이 극대화되는 아크릴계 프리폴리머를 제조할 수 있다.
이 때, 상기 아크릴 모노머는 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택한 하나 이상일 수 있다.
상기 기능성 아크릴 모노머는 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 비닐 카프로락탐, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택한 하나 이상일 수 있다.
상기 아크릴계 프리폴리머의 중량평균분자량은 약 70만 내지 약 120만일 수 있다. 상기 중량평균분자량은 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 중량 분율로 평균하여 얻어지는 평균 분자량을 의미한다. 상기 아크릴계 프리폴리머의 분자량이 상기 범위를 유지함으로써 고온 또는 고습의 조건에서 기포발생이 없어 내구성이 우수하며, 이동도가 감소되어 내구성을 안정하게 유지할 수 있다.
상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트는 우레탄 프리폴리머 말단의 이소시아네이트기와 기능성 아크릴 모노머가 중합하여 형성될 수 있다.
상기 우레탄 프리폴리머는 말단에 이소시아네이트기를 포함하는바, 기능성 아크릴 모노머로 상기 이소시아네이트기를 중합함으로써 형성될 수 있다. 상기 기능성 아크릴 모노머는 전술한 바와 같다.
상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 하기 화학식 1의 이소프렌디올 화합물을 반응시킨 후 우레탄 결합에 의해 형성될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014016038737-pat00002
(n= 2 내지 7, 정수)
상기 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 변성 디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 이소시아네이트, 사이클로헥산 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 노르보넨 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 폴리페닐 폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 카보디이미드기를 포함하는 폴리이소시아네이트, 알로파네이트기를 포함하는 폴리이소시아네이트, 이소시아누레이트기를 포함하는 폴리이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 하기 화학식 2의 이소포론 디이소시아네이트와 상기 화학식 1의 이소프렌디올 화합물을 반응시키면, 우레탄 결합에 의해 말단에 이소시아네이트기를 포함하는 우레탄 프리폴리머가 형성되는바, 하기 화학식 3과 같다. 하기 화학식 3의 이소시아네이트기를 하이드록시에틸아크릴레이트로 중합함으로써 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트를 제조할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014016038737-pat00003

[화학식 3]
Figure 112014016038737-pat00004
(n= 2 내지 7, 정수)
상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 약 2만 내지 약 10만일 수 있다. 상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 상기 범위의 분자량을 유지함으로써 투습도 및 유전율을 낮출수 있고, 상기 올리고머의 분자량을 조절함으로써, 올리고머의 함유량을 제어할 수 있고, 특정 투습도 및 유전율을 구현할 수 있다.
상기 이소프렌 우레탄 함유 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대해서 이소프렌을 약 30중량부 내지 약 70중량부 포함할 수 있다. 상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 상기 화학식 1의 이소프렌디올 화합물이 반응하여 형성되는바, 이소프렌을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대해서 상기 이소프렌을 약 30중량부 미만으로 포함하는 경우 투습도 및 유전율이 종래의 아크릴계 점착제 조성물과 유사하며, 약 70중량부를 초과하여 포함하는 경우 모듈러스가 매우 높아 점착제로서의 사용가능성이 떨어지고, 다른 모노머와 상용성이 저하되는바, 이소프렌의 함유 함량이 상기 범위를 유지함으로써 점착특성을 유지하면서 유전율 및 투습도가 낮을 특정 점착제 조성물을 얻을 수 있다.
아크릴 아마이드계 화합물을 첨가제로 더 포함할 수 있다. 상기 점착제 조성물은 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함함으로써 낮은 수준의 투습율을 유지한다. 이에, 상기 점착제 조성물은 아크릴 아마이드계 화합물을 추가적으로 포함함으로써, 특정 주파수에서의 유전율을 낮추어, 백탁발생을 최소화 할 수 있다.
상기 아크릴 아마이드계 화합물은 N,N-디메틸 아크릴아마이드, N-아크릴로일 모르폴린, N-이소프로필 아크릴아마이드, N-하이드록시에틸 아크릴아마이드, N-비닐-2-피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
구체적으로, 아크릴 프리폴리머 100중량부에 대해서 상기 아크릴 아마이드계 화합물을 약 5중량부 내지 약 20중량부 포함할 수 있다. 상기 범위로 상기 화합물을 포함함으로써 상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머와의 상용성을 확보하여 백탁현상의 발생을 최소화 할 수 있다.
상기 점착제 조성물의 경화후 두께가 100um인 경우, 상기 접착제 조성물의 투습도가 온도 38℃, 상대 습도 10%의 조건에서 30g/m2·24hr 내지 80g/m2·24hr일 수 있다. 투습도는 종이에 수증기가 투과되는 정도를 나타내는 것으로, 일정 조건 아래에서 1m2의 종이의 표면적인 24시간 동안 투과하는 수증기양을 g으로 나타내는 것을 일컫는바, 점착제 조성물의 경화후 두께에 종속된다.
상기 점착제 조성물은 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 함유하는바, 수분이 이동할 수 있는 네트워크가 매우 조밀하고, 메틸 그룹과 같이 결합이 포화된 것들이 많을수록 투습도는 낮은 특성이 있는바, 구조 내에 메틸 그룹을 포함함으로써 낮은 투습도를 유지할 수 있고, 낮은 투습도로 인하여 상기 점착제 조성물을 전자 소자등에 적용할 수 있다.
상기 점착제 조성물은 100kHz 내지 10MHz 영역의 주파수에서 유전율이 약 2.0 내지 약 3.0일 수 있다. 상기 유전율은 부도체의 전기적인 특성을 나타내는 값으로, 구체적으로 초기 전기장을 기준으로 전기장이 얼마나 약해졌는지를 의미한다.
상기 점착제 조성물의 유전율이 1000kHz 내지 10MHz 영역의 주파수에서 상기 범위를 나타내는 것은 종래에 비해 낮은 유전율을 확보하는 것으로, 백탁현상에 발생하지 않고, 상기 점착제 조성물이 터치 등의 자극에 대한 신호향상으로 인해 민감도가 상승할 수 있어, 민감도 개선으로 인해 빠른 반응속도를 나타내는 점착필름을 확보할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 비교예 >
참고예 1
하이드록시에틸아크릴레이트과 이소보닐아크릴레이트가 중합하여 아크릴계 프리폴리머를 형성하였고, 상기 프리폴리머 100중량부에 대하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 40중량부 포함하여 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 상기 화학식 2의 이소포론 디이소시아네이트와 상기 화학식 1의 이소프렌디올 화합물을 반응시켜 상기 화학식 3을 제조하고, 상기 화학식 3의 이소시아네이트기를 하이드록시 에틸아크릴레이트로 중합함으로써 제조하였다.
상기 올리고머 외 별도의 용제를 혼합하지 않고 코팅액을 형성하고, 상기 코팅액이 이형처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 75 ㎛)에 UV 경화 후 점착제층의 두께가 100㎛가 되도록 바코터를 이용하여 코팅하였다. 이 후, UV 램프를 이용하여 자외선을 10 분 동안 조사하여 경화시킴으로써 점착 필름을 제조하였다.
실시예 2
상기 프리폴리머 100중량부에 대하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 50중량부, N,N-디메틸 아크릴아마이드(NVP)를 10중량부를 포함하여 점착제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 참고예 1과 동일하게 점착필름을 제조하였다.
실시예 3
상기 프리폴리머 100중량부에 대하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 30중량부, N-아크릴로일 모르폴린(ACMO)을 10중량부를 포함하여 점착제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 참고예 1과 동일하게 점착필름을 제조하였다.
비교예 1
상기 프리폴리머 100중량부에 대하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하지 않고 점착제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 참고예 1과 동일하게 점착필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 프리폴리머 100중량부에 대하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 20중량부 포함하여 점착제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 참고예 1과 동일하게 점착필름을 제조하였다.
비교예 3
상기 프리폴리머 100중량부에 대하여 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 60중량부 포함하여 점착제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 참고예 1과 동일하게 점착필름을 제조하였다.
아크릴계 프리폴리머(To 100) 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 아크릴 아마이드계 화합물
참고예1 EHA/IBOA 40 0
실시예2 EHA/IBOA 50 10(NVP)
실시예3 EHA/IBOA 30 10(ACMO)
비교예1 EHA/IBOA 0 0
비교예2 EHA/IBOA 20 0
비교예3 EHA/IBOA 60 0
< 실험예 > - 점착필름의 물리적 특성
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 점착필름에 대하여 하기 물성을 측정하고, 표 2에 기재하였다.
1) 투습도: 상기 점착필름을 온도 38℃, 상대 습도 10%의 항온항습조 내에 24시간 동안 방치시키고, 수분 증가량으로부터 1m2 면적당, 24시간당, 점착필름을 투과한 수분량을 산출하여 수득된 측정치로 투습도를 측정하였다.
2) 유전율 측정: 상기 점착필름을 지름 5mm의 사이즈로 측정하여 Agilent사에서 제조한 E4980 LCR Meter를 이용하여 유전율을 측정하였다.
3) 백탁현상 측정: 85℃, 85% RH의 조건에서 유리에 부착된 상기 점착필름을 3일간 보관하여 보관 전과 보관 후의 Haze를 측정하여 흰 반점(백점) 또는 전체적으로 뿌옇게 변하는지 여부를 관찰하였다.
4) 박리력: 상기 점착필름을 25mmX40mm(가로X세로)로 제작하여, 상기 점착필름을 유리 Glass상, 무처리 PET상에 2kg 롤러로 1 왕복하여 부착하고, 상기 부착된 점착 필름면에 대하여 180°방향으로 300mm/분으로 잡아당겨 박리시킬 때의 박리력을 측정하였다.
WVTR(g/m2 day) 유전율(100MHz) 백탁현상 박리력(g/in)
참고예1 39.1 3.04 1200
실시예2 33.8 2.86 1350
실시예3 43.3 2.72 1420
비교예1 150 3.58 1100
비교예2 97 4.02 1100
비교예3 45 4.56 950
상기 표 2를 참고하면, 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 일정함량 함유한 실시예 2 및 3이 비교예 1 내지 3에 비해 투습도가 낮고, 박리력이 높게 측정됨을 알 수 있었다.
또한, 실시예 2 및 3은 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 함께 일정함량의 아크릴 아마이드계 화합물을 포함하는바 비교예 1 내지 3에 비해 유전율이 낮고, 흰색반점이 관찰되지 않아 백탁현상이 발생하지 않음을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 아크릴계 프리폴리머 100중량부에 대해서 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 30중량부 내지 50중량부 포함하고,
    아크릴 프리폴리머 100중량부에 대해서 아크릴 아마이드계 화합물을 5중량부 내지 20중량부 포함하며,
    상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대해서 올리고머 내 이소프렌을 30중량부 내지 70중량부 포함하는
    점착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 프리폴리머는 아크릴 모노머와 기능성 아크릴 모노머가 중합되어 형성되는
    점착제 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 아크릴 모노머는 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택한 하나 이상인
    점착제 조성물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 기능성 아크릴 모노머는 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 비닐 카프로락탐, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택한 하나 이상인
    점착제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 프리폴리머의 중량평균분자량은 70만 내지 120만인
    점착제 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트는 우레탄 프리폴리머 말단의 이소시아네이트기와 기능성 아크릴 모노머가 중합하여 형성되는
    점착제 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 하기 화학식 1의 이소프렌디올 화합물을 반응시킨 후 우레탄 결합에 의해 형성되는
    점착제 조성물.

    [화학식 1]
    Figure 112014016038737-pat00005
    (n= 2 내지 7, 정수)
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 이소프렌 함유 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 2만 내지 10만인
    점착제 조성물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴 아마이드계 화합물은 N,N-디메틸 아크릴아마이드, N-아크릴로일 모르폴린, N-이소프로필 아크릴아마이드, N-하이드록시에틸 아크릴아마이드, N-비닐-2-피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    점착제 조성물.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 점착제 조성물의 경화후 두께가 100um인 경우, 상기 점착제 조성물의 투습도가 온도 38℃, 상대 습도 10%의 조건에서 30g/m2·24hr 내지 80g/m2·24hr인
    점착제 조성물.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 점착제 조성물은 100kHz 내지 10MHz 영역의 주파수에서 유전율이 2.0 내지 3.0인
    점착제 조성물.
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