KR102519429B1 - 생분해성 인조잔디용 파일사 - Google Patents
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Abstract
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내마모성과 촉감이 향상되어 사용에 문제가 없으며, 사용 후 폐기 시 생분해성이 높은 인조잔디용 파일사를 제공하는 것이다. 본 발명은 폴리에틸렌 수지 95~99중량%, 생분해제 0.5~4.9중량% 및 아크릴 실리콘 공중합체 0.01~0.5중량%를 포함하는 생분해성 인조잔디용 파일사이다.
Description
본 발명은 생분해성 인조잔디용 파일사에 관한 것이다.
인조잔디는 통상적으로 PE, PP, SBR Latex 등의 복합소재로 구성되어 재활용이 어렵기 때문에 대다수가 매립 또는 소각되고 있는 실정이다. 현재 전 세계적으로 플라스틱 폐기물에 대한 절감이 요구되는 가운데, 이에 발 맞춰 생분해성 소재를 적용하여 생분해성 인조잔디를 개발하기 위한 연구가 증가하고 있다. 그러나 통상적인 생분해 소재(PLA, PBS 등)를 적용한 인조잔디는 유통 중에도 분해될 가능성이 있으며, 필연적으로 물성의 저하가 발생하여 8년 이상의 수명을 요하는 인조잔디 적용 분야, 예컨대, 운동장, 축구장, 놀이터 등에 적용하기에 적합하지 않은 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내마모성과 촉감이 향상되어 사용에 문제가 없으며, 사용 후 폐기 시 생분해성이 높은 인조잔디용 파일사를 제공하는 것이다.
본 발명은 폴리에틸렌 수지 95~99중량%, 생분해제 0.5~4.9중량% 및 아크릴 실리콘 공중합체 0.01~0.5중량%를 포함하는, 생분해성 인조잔디용 파일사이다.
상기 폴리에틸렌 수지는 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, Low Density Polyethylene) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 생분해제는, 퓨라논(furanone) 화합물, 글루타르산(Glutaric acid), 헥사데킨산(Hxdecanoic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone polymer) 및 락트산(lactic acid)을 포함할 수 있다.
상기 생분해제는, 퓨라논(furanone) 화합물 5~10 중량%, 글루타르산(Glutaric acid) 5~20 중량%, 헥사데킨산(Hxdecanoic acid) 10~20 중량%, 폴리카프로락톤(polycaprolactone polymer) 20~40 중량% 및 락트산(lactic acid) 15~30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 실리콘 공중합체는, 아크릴 변성 오르가노폴리실록산일 수 있다.
상기 생분해성 인조잔디용 파일사는 하기 측정방법으로 측정한 미끄럼 저항 지수가 120~160일 수 있다.
[측정방법]
미끄럼 저항 지수 : 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품 위에 Linear Friction 장비를 놓고 파일사 정방향, 역방향, 정방향 대각선, 역방향 대각선의 총 4가지 방향으로 각 1번씩 평가하여 평균값을 산출함
상기 생분해성 인조잔디용 파일사는 하기 측정방법으로 측정한 마모 후 파일사의 생분해성이 마모 전 파일사의 생분해성보다 10% 이상 증가한 것일 수 있다.
[측정방법]
생분해성 : KS F 3888-1 : 2018 규격에 따라 Uniform 내마모 설비에 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품을 넣고 2,000회 가동하여 마모시킨 파일사와 마모시키지 않은 파일사를 ASMT D 5511 규격으로 90일 기준에 따라 테스트함
상기 생분해성 인조잔디용 파일사는 하기 측정방법으로 측정한 방사성의 등급이 S 또는 A일 수 있다.
[측정방법]
방사성 등급 : 방사 1 position당 한 시간동안 발생하는 사절, Drop 등 Trouble 횟수를 S~D로 구분하여 평가
(S : 0회, A : 1회, B : 2~3회, C : 4~6회, D : 7회 이상)
본 발명의 인조잔디용 파일사는 생분해제를 특정 함량으로 포함함으로써, 방사 작업성이 우수하고, 내구성이 저하되지 않으면서도 향상된 생분해성을 가질 수 있다.
본 발명의 인조잔디용 파일사는 아크릴 실리콘 공중합체를 특정 함량으로 포함함으로써, 표면이 코팅되어 향상된 내마모성을 갖고, 생분해가 발생하는 시간이 상대적으로 지연되어 관련 적용분야에서 요구하는 수명연한 요건을 충족할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명은 폴리에틸렌 수지 95~99중량%, 생분해제 0.5~4.9중량% 및 아크릴 실리콘 공중합체 0.01~0.5중량%를 포함하는 생분해성 인조잔디용 파일사이다.
상기 폴리에틸렌 수지는 파일사를 구성하는 베이스 수지로서, 선형저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌일 수 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌은 0.2 내지 2.0 g/min의 용융지수를 가지고, 밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm2인 폴리에틸렌일 수 있고, 고밀도 폴리에틸렌은 0.2 내지 10g/min의 용융지수를 가지고, 밀도가 0.941 내지 0.985g/cm2인 폴리에틸렌일 수 있고, 선형저밀도폴리에틸렌은 0.8 내지 2.0 g/min의 용융지수를 가지고, 밀도가 0.915 내지 0.930 g/cm2인 폴리에틸렌일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 수지의 함량은, 상기 인조잔디용 파일사 100중량% 기준으로 95~99중량%이고, 바람직하게는 97.9~98.9중량%이다. 상기 폴리올레핀 수지의 함량이 95중량% 미만이면 내구성이 저하될 수 있고, 99중량%를 초과하면 생분해 효율이 저하될 수 있다.
상기 생분해제는 파일사에 생분해성을 부여하기 위해 첨가되는 것으로, 함량은 상기 인조잔디용 파일사 100중량% 기준으로 0.5~4.9중량%, 바람직하게는 1~2중량%이다. 상기 생분해제의 함량이 0.5중량% 미만이면 생분해성이 저하될 수 있으며, 4.9중량%를 초과하면 함량 대비 생분해성 향상도가 미미하고, 방사 작업성 및 내구성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 생분해제는 퓨라논 화합물, 글루타르산, 헥사데킨산, 폴리카프로락톤 및 락트산을 포함할 수 있고, 또한, 상기 퓨라논은 3,5-디메틸-펜테닐-디하이드로-2(3H)-퓨라논(3,5-dimethyl-pentenyl-dihydro-2(3H)-furanone)일 수 있다.
또한, 상기 생분해제는 바람직하게 바람직하게는 퓨라논 화합물 5~10 중량%, 글루타르산 5~20 중량%, 헥사데킨산 10~20 중량%, 폴리카프로락톤 20~40 중량% 및 락트산 15~30 중량%를 포함할 수 있으며, 상기 범위 내에서 우수한 생분해성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 생분해제로 퓨라논 화합물, 글루타르산, 헥사데킨산, 폴리카프로락톤 및 락트산이 포함된 Bio-Tec Environmental, LLC, 사가 제조한 제품명 "BioSphere"를 사용할 수 있다.
상기 아크릴 실리콘 공중합체는 파일사의 내마모성과 촉감을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 함량은 상기 인조잔디용 파일사 100중량% 기준으로 0.01~0.5중량%, 바람직하게는 0.05~0.3중량%이다. 상기 아크릴 실리콘 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 내구성이 저하되고, 미끄럼 저항성이 향상되어 슬라이딩과 같은 동작 시 피부가 상할 수 있고, 0.5중량%를 초과하면 미끄럼 저항성이 낮아져 운동 등의 플레이 시 넘어져 부상이 발생할 수 있고, 방사 작업성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴 실리콘 공중합체의 아크릴 성분은 폴리에틸렌 수지와 결합하여 파일사의 내구성을 향상시키고, 실리콘 성분은 파일사 표면에 노출되어 내마모성과 촉감을 향상시킨다. 또한, 이때 실리콘 성분이 파일사 표면에 노출되고, 생분해제 성분은 파일사 내부에 위치하게 되어 생분해가 발생하는 시간을 지연시켜, 파일사의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 파일사를 사용함에 따라 파일사 표면이 마모되어 실리콘에 의한 코팅이 사라지면, 생분해제에 의한 생분해가 빠르게 발생하게 된다.
상기 아크릴 실리콘 공중합체는 아크릴 변성 오르가노폴리실록산일 수 있으며, 아크릴 변성 오르가노폴리실록산은 오르가노폴리실록산과 아크릴산에스테르 또는 아크릴산에스테르와 공중합 가능한 단량체와의 그라프트 중합을 통해 제조될 수 있으며, 이때 비율은 중량비로, [오르가노폴리실록산/아크릴산에스테르 또는 아크릴산에스테르와 공중합 가능한 단량체]가 9:1~1:9일 수 있고, 바람직하게는 8:2~2:8일 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 아크릴 실리콘 공중합체로 아크릴 변성 오르가노폴리실록산인 닛신 가가꾸 고교사가 제조한 제품명 "샬린 R-2"를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 파일사는 상용화제, 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 상용화제, 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 통상의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 인조잔디용 파일사는 미끄럼 저항 지수가 120~160일 수 있고, 바람직하게는 130~150일 수 있다.
상기 미끄럼 측정 지수가 120 미만이면 미끄럼 저항이 낮아 운동 등의 플레이 시 넘어져 부상이 발생할 수 있으며, 160을 초과하면 미끄럼 저항이 높아 슬라이딩과 같은 동작 시 피부가 상할 수 있어, 상기 범위가 바람직하다.
본 발명에 따른 생분해성 인조잔디용 파일사는 마모 후 파일사의 생분해성이 마모 전 파일사의 생분해성보다 10% 이상 증가한 것일 수 있고, 바람직하게는 15% 이상 증가한 것일 수 있으며, 생분해성이 증가 비율이 10% 미만이면, 분해 시간이 너무 길어지고, 이에 많은 비용이 발생하여, 경제적이지 못하다.
본 발명에 따른 인조잔디용 파일사는 방사성의 등급이 S 또는 A일 수 있으며, 상기 등급을 만족하지 못하면, 방사 작업성이 저하될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
본 실시예에서 생분해제로 Bio-Tec Environmental, LLC, 사가 제조한 제품명 "BioSphere"를 사용하였으며, 아크릴 실리콘 공중합체로 닛신 가가꾸 고교사가 제조한 제품명 "샬린 R-2"를 사용하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5
선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)에 아크릴 실리콘 공중합체를 용융 및 혼합하여 펠렛을 제조한다. 이후, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 수지에 생분해제 및 펠렛을 방사기에 넣고, 230~240℃에서 혼합 및 용융하고, 방사하여 생분해성 인조잔디용 파일사를 제조하였다.
상기 파일사에 첨가된 성분의 중량%는 하기 표 1과 같다.
| 구분 | 폴리에틸렌수지 (중량%) | 생분해제 (중량%) |
아크릴실리콘공중합체 (중량%) |
| 실시예 1 | 98.9 | 1 | 0.1 |
| 실시예 2 | 97.9 | 2 | 0.1 |
| 실시예 3 | 98.5 | 1 | 0.5 |
| 비교예 1 | 99 | 1 | 0 |
| 비교예 2 | 99.8 | 0.1 | 0.1 |
| 비교예 3 | 99.9 | 0 | 0.1 |
| 비교예 4 | 100 | 0 | 0 |
| 비교예 5 | 94.9 | 5 | 0.1 |
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 생분해성 인조잔디용 파일사의 방사 작업성, 촉감, 내마모성 및 미끄럼저항 지수를 하기 측정방법을 통해 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[측정방법]
방사 작업성 : 방사 1 position당 한 시간동안 발생하는 사절, Drop 등 Trouble 횟수를 S~D로 구분하여 평가하였다(S : 0회, A : 1회, B : 2~3회, C : 4~6회, D : 7회 이상).
촉감 : 10인 감성 평가단의 평균 점수로 측정하였음(9~10 : 매우 좋음, 7~8 : 좋음, 5~6 : 보통, 4~3 : 나쁨, 1~2 : 매우 나쁨)
내마모성 : KS F 3888-1 : 2018 규격에 따라 Uniform 내마모 설비에 제조된 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품을 넣고 2,000회 가동하여 마모 전/후의 중량 변화율 측정하였다.
미끄럼 저항 지수 : 제조된 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품 위에 Linear Friction 장비를 놓고 파일사 정방향, 역방향, 정방향 대각선, 역방향 대각선의 총 4가지 방향으로 각 1번씩 평가하여 평균값을 산출하였다.
| 구분 | 방사 작업성 | 촉감 | 내마모성(%) | 미끄럼 저항지수 |
| 실시예 1 | S | 좋음 | 0.2 | 135 |
| 실시예 2 | S | 좋음 | 0.3 | 130 |
| 실시예 3 | B | 매우좋음 | 0.05 | 90 |
| 비교예 1 | S | 보통 | 1.2 | 170 |
| 비교예 2 | S | 좋음 | 0.1 | 130 |
| 비교예 3 | S | 좋음 | 0.1 | 130 |
| 비교예 4 | S | 보통 | 1.2 | 170 |
| 비교예 5 | D | 보통 | - | - |
상기 표 2를 참조하면, 생분해제를 1~2중량% 포함하고, 아크릴 실리콘 공중합체를 0.05~0.3중량% 포함하는 경우(실시예 1 및 2)는 방사작업성 및 내마모성이 아크릴 실리콘 공중합체를 0.5중량% 포함하는 경우(실시예 3)와 생분해제를 5중량% 포함하는 경우(비교예 5)보다 우수하였다.
또한, 생분해제를 1~2중량% 포함하고, 아크릴 실리콘 공중합체를 0.05~0.3중량% 포함하는 경우(실시예 1 및 2)는 아크릴 실리콘 공중합체를 포함하지 않는 경우(비교예 1 및 4)보다 내마모성이 우수하고, 미끄럼 저항지수가 낮은 것을 확인할 수 있고, 아크릴 실리콘 공중합체를 0.5중량% 포함하는 경우(실시예 3)보다 미끄럼 저항지수가 높은 것을 확인할 수 있어, 실시예 1 및 2에 따른 파일사가 운동 등의 야외 활동에 적합한 미끄럼 지수를 가지고 있는 것을 알 수 있다.
실험예 2
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 생분해성 인조잔디용 파일사의 생분해성을 하기 측정방법을 통해 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[측정방법]
생분해성 : KS F 3888-1 : 2018 규격에 따라 Uniform 내마모 설비에 제조된 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품을 넣고 2,000회 가동하여 마모시킨 파일사와 마모시키지 않은 파일사를 ASMT D 5511 규격으로 90일 기준에 따라 테스트하였다.
| 구분 | 마모 전 파일사의 생분해성(%) | 마모 후 파일사의 생분해성(%) |
| 실시예 1 | 0.1 | 15.4 |
| 실시예 2 | 0.1 | 16.0 |
| 실시예 3 | 0.1 | 15.7 |
| 실시예 4 | 0.1 | 18.0 |
| 비교예 1 | 15.3 | 15.4 |
| 비교예 2 | 0.01 | 0.6 |
| 비교예 3 | - | - |
| 비교예 4 | - | - |
상기 표 3을 참조하면, 생분해제를 1~2중량% 포함하고, 아크릴 실리콘 공중합체를 0.05~0.3중량% 포함하는 경우(실시예 1 및 2)는 마모 전 파일사의 생분해성이 0.1%로 낮으나, 마모 후의 생분해성은 15.4~16%로 향상된 것을 확인할 수 있다.
반면, 아크릴 실리콘 공중합체를 포함하지 않는 경우(비교예 1)는 마모 전과 후의 파일사의 생분해성이 유사하였고, 생분해제 성분이 0.1%인 경우(비교예 2)는 생분해율이 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 생분해제를 포함하지 않는 경우는 생분해가 되지 않았다.
따라서, 본 발명에 따른 파일사는 인조잔디의 설치를 요하는 분야에서 요구되는 수명연한을 충족한 이후 개선된 생분해성으로 인해 환경오염을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 생분해성 인조잔디용 파일사는 생분해제 및 아크릴 실리콘 공중합체를 특정함량으로 포함함으로써, 방사 작업성이 우수하고, 내구성이 저하되지 않으면서도 생분해성을 향상시킬 수 있으며, 표면이 코팅되어 내마모성을 향상시키고, 생분해가 발생하는 시간을 지연시켜 파일사의 수명을 증가시킬 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (8)
- 폴리에틸렌 수지 97.9~98.9중량%, 생분해제 1~2중량% 및 아크릴 실리콘 공중합체 0.05~0.3중량%를 포함하는 생분해성 인조잔디용 파일사로서,
상기 생분해제는,
퓨라논(furanone) 화합물 5~10 중량%, 글루타르산(Glutaric acid) 5~20 중량%, 헥사데킨산(Hxdecanoic acid) 10~20 중량%, 폴리카프로락톤(polycaprolactone polymer) 20~40 중량% 및 락트산(lactic acid) 15~30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는,
생분해성 인조잔디용 파일사.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 수지는 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, Low Density Polyethylene) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 인조잔디용 파일사.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴 실리콘 공중합체는,
아크릴 변성 오르가노폴리실록산인 것을 특징으로 하는 생분해성 인조잔디용 파일사.
- 제1항에 있어서,
상기 생분해성 인조잔디용 파일사는 하기 측정방법으로 측정한 미끄럼 저항 지수가 120~160인 것을 특징으로 하는 생분해성 인조잔디용 파일사.
[측정방법]
미끄럼 저항 지수 : 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품 위에 Linear Friction 장비를 놓고 파일사 정방향, 역방향, 정방향 대각선, 역방향 대각선의 총 4가지 방향으로 각 1번씩 평가하여 평균값을 산출함
- 제1항에 있어서,
상기 생분해성 인조잔디용 파일사는 하기 측정방법으로 측정한 마모 후 파일사의 생분해성이 마모 전 파일사의 생분해성보다 10% 이상 증가한 것을 특징으로 하는 생분해성 인조잔디용 파일사.
[측정방법]
생분해성 : KS F 3888-1 : 2018 규격에 따라 Uniform 내마모 설비에 파일사가 터프팅된 인조잔디 완제품을 넣고 2,000회 가동하여 마모시킨 파일사와 마모시키지 않은 파일사를 ASMT D 5511 규격으로 90일 기준에 따라 테스트함
- 제1항에 있어서,
상기 생분해성 인조잔디용 파일사는 하기 측정방법으로 측정한 방사성의 등급이 S 또는 A인 것을 특징으로 하는 생분해성 인조잔디용 파일사.
[측정방법]
방사성 등급 : 방사 1 position당 한 시간동안 발생하는 사절, Drop 등 Trouble 횟수를 S~D로 구분하여 평가
(S : 0회, A : 1회, B : 2~3회, C : 4~6회, D : 7회 이상)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220025239A KR102519429B1 (ko) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 생분해성 인조잔디용 파일사 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220025239A KR102519429B1 (ko) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 생분해성 인조잔디용 파일사 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102519429B1 true KR102519429B1 (ko) | 2023-04-11 |
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ID=85976690
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220025239A KR102519429B1 (ko) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 생분해성 인조잔디용 파일사 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102519429B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH08280245A (ja) * | 1995-04-17 | 1996-10-29 | Toray Ind Inc | 培地および人工芝用パイルおよび人工芝構造体 |
| JPH11313751A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-16 | Sekisui Chem Co Ltd | 人工芝 |
| KR101855284B1 (ko) | 2017-10-17 | 2018-05-04 | 주식회사 미도플러스 | 생분해성 소재를 이용한 인조잔디 구조체 |
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-
2022
- 2022-02-25 KR KR1020220025239A patent/KR102519429B1/ko active IP Right Grant
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