KR20130124994A - Round-shaped fine powder for powder slush molding and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세 구형 파우더 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 냉동 분쇄시 발생하는 높은 공정비의 절감과 더불어 성형시 생길 수 있는 핀홀등의 불량을 해결할 수 있는 자동차 내장재용 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fine spherical powder and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a micro spherical powder for powder slush molding for automobile interior materials, which can solve the problem of pinholes, And a method of manufacturing the same.
일반적으로 자동차용 인스트루먼트 패널(Instrument panel)은 운전석 및 조수석 앞쪽에 계기판, 에어백, 글로브 박스 등이 설치되는 설치 자리면을 포함하는 일종의 장식용 패드류로서, 그 표피재는 고급차의 경우 고급스러운 느낌을 주기 위해 파우더 슬러쉬로 제작되고 있다.In general, an instrument panel for automobiles is a type of decorative pads including a mounting seat on which an instrument panel, an air bag, a glove box, etc. are installed in front of the driver's seat and front passenger seat. It is made of powder slush.
즉, 고급차용 인스트루먼트 표피재는 파우더 슬러쉬 성형 공정을 통하여 제조되는 바, 표피재 제조용 파우더를 파우더 공급박스에 넣고, 그 위에 가열된 금형을 체결한 후, 회전시킴으로써, 가열된 금형에 접촉된 파우더가 용융되는 동시에 금형면의 모양에 따른 시트(Sheet) 형태로 제조되고 있다.That is, the surface finishing material for a high-end vehicle instrument is manufactured through a powder slush molding process. The powder for manufacturing the skin material is placed in a powder supply box, and a heated mold is fastened thereon and rotated. And is manufactured in the form of a sheet according to the shape of a mold surface.
위와 같은 인스트루먼트 패널외에 플로어 콘솔(Floor console), 도어 트림(Door trim) 또는 암레스트(Arm rest) 등과 같이 자동차용 내장재로 사용되는 각종 부품의 표면에는 차량의 실내에 고급스러운 이미지를 제공함과 동시에, 탑승자의 신체적인 접촉이 예상되는 부분에 부드러운 감촉을 부여함으로써 탑승자에게 보다 안락한 분위기를 제공할 수 있도록 하기 위해 각종 표피재, 일명 스킨(Skin) 소재가 적용되어 사용되고 있다.In addition to the above-mentioned instrument panel, on the surface of various parts used as an automobile interior material such as a floor console, a door trim, or an arm rest, a high-quality image is provided in the interior of a vehicle, Various skin materials, such as skin materials, have been used to provide a more comfortable atmosphere for the passengers by imparting a soft touch to areas where the occupant's physical contact is expected.
위와 같이 자동차용 내장재 부품에 적용되는 표피재는, 진공성형 공법을 위한 시트(Sheet)상 소재와, PSM(Powder slush mould) 공법을 위한 분체상(Powder) 소재로 크게 대변될 수 있으며, PSM 공법의 경우 진공성형 공법에 비하여 표피재의 성형이 다소 까다롭기는 하지만 진공성형 공법에 비하여 보다 부드러운 감촉 및 선명한 엠보싱(Embossing)을 제공할 수 있으므로 중형차 이상의 고급차종에 적용되고 있다.As described above, the skin material to be applied to automotive interior parts can be largely represented by a sheet-like material for a vacuum molding method and a powder material for a PSM (Powder Slush Mold) method. The molding of the skin material is somewhat more difficult than the vacuum molding method. However, since it can provide a soft feeling and a clear embossing as compared with the vacuum molding method, it is applied to a luxury vehicle having a medium or larger size.
상기 진공성형 공법에 사용되는 시트상 소재의 경우에는 염화비닐수지(PVC)에 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(일명, ABS 수지)를 블랜딩(Blending)한 것이 널리 적용되고 있으며, 최근에는 재활용이 용이하고 친환경적인 소재로서 프로필렌(Propylene)을 베이스로 한 열가소성 폴리올레핀(TPO; Thermoplasticpolyolefin) 소재가 적용되기 시작하여 그 빈도가 확대되는 추세에 있다.In the case of a sheet-like material used in the vacuum molding method, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (aka, ABS resin) is blended with vinyl chloride resin (PVC) Thermoplastic polyolefin (TPO) based on propylene has been used as an easy and eco-friendly material, and the frequency is increasing.
또한, 상기 PSM 공법에 사용되는 분체상 소재의 경우는 폴리염화비닐(PVC)을 베이스로 하여 가소제 및 각종 첨가제가 컴파운드 된 폴리염화비닐 분말(PVC Powder)이 그 주류를 이루고 있으며, 일부에서는 프로필렌을 베이스로 하여 탄성을 가지는 열가소성 폴리올레핀(TPO)의 분체상 소재가 PSM 공법을 위한 소재로서 개발되고 있다.In the case of the powder phase material used in the PSM method, polyvinyl chloride powder (PVC powder) based on polyvinyl chloride (PVC) and compounded with a plasticizer and various additives is mainstream, and in some cases, propylene A powdery material of a thermoplastic polyolefin (TPO) having elasticity as a base is being developed as a material for the PSM method.
그러나, PSM 공법을 위한 상기 PVC 분체상 소재의 경우는, PVC를 베이스로 하여 프탈레이트(Phthalates)계의 가소제를 사용함으로서 표피재의 재활용이 매우 어렵고, 표피재 제품을 소각에 의하여 폐기 처분할 시 대기오염과 환경파괴의 요인이 되는 염소(Cl)계 화합물을 발생시킴으로써 그 사용이 점차적으로 규제되고 있을 뿐만 아니라, 저온조건하에서 그 물성이 저하되어 조수석 에어백의 주류인 Invisible PAB Door(전개선이 보이지 않은 조수석 에어백 도어)의 실현에 한계를 나타내는 것과 같은 많은 문제점을 노출시키고 있었다.However, in the case of the PVC powder phase material for the PSM method, it is very difficult to recycle the skin material by using a phthalate plasticizer based on PVC, and when disposing the skin product by incineration, air pollution (Cl) -based compound which is a cause of environmental destruction, and the use thereof is gradually regulated. In addition, the physical properties are lowered under a low temperature condition, and the invisible PAB door, which is the mainstream of the passenger airbag Airbag doors) that are used in a variety of applications.
한편, 상기 PVC 분체상 소재가 가지는 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 프로필렌을 베이스로 한 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO) 분체상 소재의 경우는, PVC 분체상 소재에 비하여 표면 스크래치성이 저하되기 때문에 표피재의 성형 후 도장작업과 같은 별도의 표면처리 작업을 수행하여야 함으로써, 표피재의 생산성 및 작업환경이 저하될 뿐만 아니라 도장제에 의한 2차적인 환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.On the other hand, in order to solve the problems of the PVC powdery material, in the case of the thermoplastic polyolefin (TPO) powder phase material based on propylene, the surface scratch resistance is lower than that of the PVC powdery material, It is necessary to perform a separate surface treatment operation such as a post-painting operation, thereby deteriorating the productivity and working environment of the skin material, and also causing a secondary environmental pollution caused by the coating agent.
또한, 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO) 소재 자체가 비극성을 가짐에 따라 발포폼(Foam) 제품과의 접착력이 저하되기 때문에, 표피재와 폼재의 접착력을 향상시키기 위한 베이스 코팅제(Base cotting)로서 프라이머(Primer)를 사용하여야 하는 등 소재의 적용 측면에서 많은 한계를 가지는 문제점이 있었고, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 소재를 이용하여 PSM 공법으로 표피재를 성형할 경우, 높은 성형온도가 필요하며 그 성형에 따른 온도범위 또한 비교적 협소하게 되어 표피재의 제조가 까다롭게 되는 문제점이 있었다.In addition, since the thermoplastic polyolefin (TPO) itself has a non-polar property, the adhesive strength with the foaming product is lowered. Therefore, as a base coating for improving adhesion between the skin material and the foam material, a primer ). In case of forming the skin material by the PSM method using the thermoplastic polyolefin (TPO) material, a high molding temperature is required, and the temperature range Also, there is a problem that the production of the skin material becomes complicated due to the relatively narrow size.
최근에는 프로필렌을 베이스로 한 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO) 분체상 소재의 단점을 보완하기 위해 열가소성 폴리우레탄(TPU;Temperature polyurethane)을 베이스로 한 분체상의 소재의 경우, 폴리올레핀 소재와 비교하여 내스크래치성 및 전반적인 물성 개선 효과가 있으나 압출 공정으로 펠렛화한 후 최소 영하 70 ℃ 이하의 냉동 분쇄 공정을 거쳐 마이크로 사이즈로 재 가공해야하므로, 가공비가 많이 들고 가공 손실(loss)도 많을 뿐 아니라, 그 형상이 침상으로 뾰족하고 크기도 들쭉날쭉하며, 이로 인해 입자 사이즈가 불균일해져 파우더 슬러쉬 성형시 핀홀이 생기는 등 성형성에도 문제점이 있었다. 또한 상기와 같은 냉동 분쇄 공정 후에는 입자 형상이 침상으로 뾰족하여 필수적으로 무기물 코팅단계를 더 거쳐야 하는 단점이 있었다. Recently, in order to compensate for the disadvantages of the propylene-based thermoplastic polyolefin (TPO) powdery material, in the case of a powdery material based on thermoplastic polyurethane (TPU), scratch resistance and Although it improves overall physical properties, it must be reprocessed to micro size after pelletizing by extrusion process and freezing and grinding process below min. 70 ℃ or less. As pointed and jagged in size, this caused a problem in the formability, such as non-uniform particle size resulting in pinholes during powder slush molding. Further, after the freezing and pulverizing step, the particle shape is sharp as an acicular shape, and the inorganic coating step must be further performed.
따라서 최근에 들어서는 자동차용 내장재 부품에 적용되는 표피재를 PSM 공법으로 제조할수 있도록 함과 동시에, 제조 경제성 및 성형성이 우수한 신소재에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.
Recently, there has been a growing demand for new materials having excellent manufacturing economics and moldability, as well as making it possible to manufacture a skin material to be applied to automobile interior parts by PSM method.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비용부담이 높은 냉동 분쇄 공정의 삭제를 통해 제조 비용이 낮아지는 것이 가능한 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fine spherical powder for powder slush molding capable of lowering the manufacturing cost by eliminating the freezing and grinding step with high cost, Method.
본 발명의 다른 목적은 열가소성 폴리우레탄(TPU;Temperature polyurethane) 소재의 파우더가 가지는 우수한 물성은 그대로 가지면서, 분체의 형상이 구형으로 제작되어 성형시, 흐름성이 좋고 입도 분포가 균일하여 핀홀등의 성형 불량을 현저히 줄일 수 있는 것이 가능한 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a powder of thermoplastic polyurethane (TPU), which has excellent physical properties as it is, and has a spherical shape of the powder, and has good flowability during molding and uniform particle size distribution, And to provide a fine spherical powder for powder slush molding capable of remarkably reducing defective molding and a manufacturing method thereof.
상기한 본 발명의 목적은, (a) 열가소성 폴리우레탄(TPU)에 첨가제를 혼합하여 펠렛화(pelletizing)하는 압출단계; (b) 상기 압출단계를 거쳐 제조된 펠렛을 직경이 마이크로 사이즈인 실 형태로 용융 방사하는 용융방사단계; (c) 상기 용융방사된 실 한 다발을 마이크로 사이즈 길이로 컷팅하는 초핑(chopping)단계를 포함하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법에 의해 달성된다.
It is an object of the present invention to provide a process for producing a thermoplastic polyurethane (TPU), which comprises: (a) an extruding step of mixing and pelletizing an additive in a thermoplastic polyurethane (TPU); (b) a melt spinning step of melt-spinning the pellets produced through the extrusion step in the form of a micro-sized melt; (c) chopping the bundle of the melt-spun yarn into a micro-sized length. The method of manufacturing a micro-spherical powder for powder slush molding according to claim 1,
상기한 바와 같은 본 발명의 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 및 그 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the microsphere powder for powder slush molding of the present invention and the method for producing the same, the following effects can be obtained.
첫째, 비용부담이 높은 냉동 분쇄 공정의 삭제를 통해 제조 비용이 낮아진다.First, the manufacturing cost is lowered by eliminating the costly freezing grinding process.
둘째, 열가소성 폴리우레탄(TPU;Temperature polyurethane) 소재의 파우더가 가지는 우수한 물성은 그대로 가지면서, 분체의 형상이 구형으로 제작되어 성형시, 흐름성이 좋고 입도 분포가 균일하여 핀홀등의 성형 불량을 현저히 줄일 수 있다.
Second, the excellent physical properties possessed by the thermoplastic polyurethane (TPU) powder remain unchanged, while the powder is formed into a spherical shape, and the flowability is good during the molding and the particle size distribution is uniform, Can be reduced.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, the fine spherical powder and the manufacturing method for the powder slush molding according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
It is to be understood that the terminology or words used herein are not to be construed in an ordinary sense or a dictionary, and that the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에 따른 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법은 크게, 압출단계, 용융방사단계, 그리고 초핑단계를 포함하여 이루어진다.
The method of manufacturing a microsphere powder for powder slush molding according to the present invention comprises an extrusion step, a melt spinning step, and a chopping step.
압출단계는 전술한 열가소성 폴리우레탄(TPU)에 첨가제를 혼합하여 펠렛화(pelletizing)하는 단계이다. 이때, 열가소성 폴리우레탄(TPU)은, 디이소시아네이트, 폴리올 및 쇄연장제를 포함한다.The extruding step is a step of pelletizing the above-mentioned thermoplastic polyurethane (TPU) by mixing the additive. Wherein the thermoplastic polyurethane (TPU) comprises a diisocyanate, a polyol and a chain extender.
디이소시아네이트는 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트를 사용하며, 보다 구체적으로 에틸렌디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸디이소시아네이트, 1,12-도데칸디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 1,4-사이클로헥산 디이소시아네이트, 1-메틸-2,4-사이클로헥산 디이소시아네이트, 1-메틸-2,6-사이클로 디이소시아네이트, 4,4'-디사이클로 헥실메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디사이클로 헥실메탄 디이소시아네이트, 2,2'-디사이클로 헥실메탄 디이소시아네이트, 톨루엔 2,4'-디이소시아네이트, 톨루엔 2,4- 또는 2,6-디이소시아네이트, 4,4'-,2,4'- 또는 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-, 또는 4,4'-디페닐메탈 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트 디페닐-(1,2)-에탄, 나프탈렌 1,5-디이소시아네이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 사용한다.The diisocyanate may be an aliphatic or aromatic diisocyanate, and more specifically, ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethyl diisocyanate, 1,12-dodecanediisocyanate, alicyclic diisocyanate, Cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,6-cyclo diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate , 2,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate, toluene 2,4'-diisocyanate, toluene 2,4- or 2,6-diisocyanate, '-, 2,4'- or 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-, or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanate diphenyl- (1 , 2) -ethane, naphthalene 1,5-diiso Cyanate, and the like.
폴리올은 폴리우레탄을 제조하는데 있어 상기 이소시아네이트와 함께 필수적인 성분이며, 폴리에테르디올, 폴리에스테르 디올 및 폴리카프로락톤 디올 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 사용한다.The polyol is an essential component together with the isocyanate in producing the polyurethane, and at least one selected from the group consisting of polyether diol, polyester diol and polycaprolactone diol is used.
쇄연장제는 톨루엔 디아민계를 사용하는 것이 효과적이다. It is effective to use a toluene diamine type chain extender.
첨가제는 안료, 안정제, 유화제, 상용화제, 내부 활제, 윤활제, 정전기 방지제, 난연제, 산화방지제 등 중 선택된 하나 이상을 사용한다. The additives include at least one selected from pigments, stabilizers, emulsifiers, compatibilizers, internal lubricants, lubricants, antistatic agents, flame retardants and antioxidants.
압출단계에서 압출은 싱글, 또는 트윈등 기존의 압출 장비를 사용할 수 있다.
In the extrusion step, conventional extrusion equipment such as single or twin extrusion can be used.
용융방사단계는 상기 압출단계를 거쳐 제조된 펠렛을 직경이 마이크로 사이즈인 실 형태로 용융 방사하는 단계이다. 바람직하게는 방사되는 실의 직경은 200~500㎛가 되도록 한다. 이때, 용융방사는 일반적인 방사 장비뿐 아니라 열가소성 폴리우레탄(TPU)의 택(tack)을 저감시킬 수 있는 특수구조의 수조를 포함할 수 있다.
The melt spinning step is a step of melt spinning the pellets prepared through the extrusion step in the form of a yarn having a micro size in diameter. Preferably, the diameter of the yarn to be radiated is 200 to 500 mu m. At this time, the melt spinning may include a special structure water tank capable of reducing the tack of thermoplastic polyurethane (TPU) as well as general spinning equipment.
초핑단계는 상기 용융방사된 실을 마이크로 사이즈 길이로 컷팅(cutting)하는 단계로서, 방사된 실 한 다발을 기계로 컷팅하는 공정으로 상온 또는 액체질소를 사용하여 0℃ 이하에서 행해진다. 바람직하게는 방사된 실 다발을 200~500㎛의 길이로 컷팅한다.
The chopping step is a step of cutting the melt-spun yarn to a micro-sized length, and cutting the spun yarn by a machine is performed at a temperature of 0 ° C or below using room temperature or liquid nitrogen. Preferably, the spun yarn bundle is cut into a length of 200 to 500 mu m.
상기와 같은 제조공정에서 본 발명에 따르면, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 소재의 파우더가 갖는 우수한 물성은 그대로 가지면서, 많은 로스(loss)와 고 비용이 소요되는 최소 영하 70 ℃ 이하에서 수행되는 냉동 분쇄 공정이 삭제되고, 구(球)형의 파우더를 제조함에 따라 제조비용이 크게 감소된다.
According to the present invention, it is possible to provide a thermoplastic polyurethane (TPU) powder which has excellent physical properties as it is, and which is freezing and crushing performed at a temperature of at least minus 70 ° C The process is eliminated, and manufacturing cost is greatly reduced by manufacturing spherical powder.
또한, 파우더 형상도 구형으로서 흐름성이 좋고, 입도 분포 또한 균일함에 따라 종래의 필수적으로 수행되어야 했던 무기물 코팅단계는 필요한 경우에 한하여 선택적으로 수행할 수 있게 되었으며, 후공정에서 성형시 핀홀등의 불량 발생율이 현저히 낮아져 고객사 비용 절감에 큰 효과가 있다.
In addition, since the powder shape is spherical, the flowability is good and the particle size distribution is also uniform, the inorganic coating step, which had to be performed conventionally, can be selectively performed only when necessary, The incidence rate is significantly lowered, which has a great effect on customer cost reduction.
Claims (7)
(b) 상기 압출단계를 거쳐 제조된 펠렛을 직경이 마이크로 사이즈인 실 형태로 용융 방사하는 용융방사단계;
(c) 상기 용융방사된 실 한 다발을 마이크로 사이즈 길이로 컷팅하는 초핑(chopping)단계를 포함하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법.
(a) an extruding step of mixing and pelletizing an additive in a thermoplastic polyurethane (TPU);
(b) a melt spinning step of melt-spinning the pellets produced through the extrusion step in the form of a micro-sized melt;
(C) fine spherical powder manufacturing method for powder slush molding comprising a chopping step of cutting the bundle of melt-spun yarn to a micro size length.
상기 압출단계에서의 열가소성 폴리우레탄(TPU)은,
디이소시아네이트, 폴리올 및 쇄연장제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법.
The method of claim 1,
The thermoplastic polyurethane (TPU)
A fine spherical powder production method for powder slush molding, comprising a diisocyanate, a polyol and a chain extender.
상기 압출단계에서의 첨가제는 안료, 안정제, 유화제, 상용화제, 내부 활제, 윤활제, 정전기 방지제, 난연제, 산화방지제 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법.
The method of claim 1,
The additive in the extrusion step is a fine spherical powder manufacturing method for powder slush molding, characterized in that using any one or more selected from pigments, stabilizers, emulsifiers, compatibilizers, internal lubricants, lubricants, antistatic agents, flame retardants, antioxidants. .
상기 용융방사단계에서는 방사되는 실의 직경이 200~500㎛가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법.
The method of claim 1,
The spherical powder manufacturing method for the powder slush molding, characterized in that in the melt spinning step so that the diameter of the yarn to be emitted is 200 ~ 500㎛.
상기 초핑단계는 상온 또는 액체질소를 사용하여 0℃ 이하에서 행해지는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법.
The method of claim 1,
The chopping step is fine spherical powder production method for powder slush molding, characterized in that carried out at room temperature or below 0 ℃ using liquid nitrogen.
상기 초핑단계에서 상기 용융방사된 실을 200~500㎛의 길이로 컷팅하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형을 위한 미세 구형 파우더 제조방법.
The method of claim 1,
The spherical powder manufacturing method for powder slush molding, characterized in that for cutting the melt-spun yarn in the chopping step to a length of 200 ~ 500㎛.
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