KR20140095427A - 치과용 성형체 - Google Patents
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Abstract
심미 의치재료로서 내파절성이 뛰어나고, 적당한 굽힘성을 가지고, 의치 제작시의 연마성이 뛰어나고, 의치 세정에 의한 파절이 발생하지 않는 내알칼리 성능을 가진 폴리에스테르 수지에 의해 성형된 치과용 성형체를 제공한다. 본 발명의 치과용 성형물은 테레프탈산 잔기를 포함하는 디카복시산 성분과, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기와 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기를 포함하는 글리콜 성분으로 이루어지는 폴리에스테르 수지로 이루어지고, 이 폴리에스테르 수지에서의 테레프탈산 잔기의 비율은 30∼70몰%, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기의 비율은 5∼25몰%, 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기의 비율은 25∼50몰%이다.
Description
본 발명은 적당한 굽힘성을 가지고, 내파절성(耐破折性), 연마성 및 내알칼리성이 뛰어나고, 더구나 심미적 의치, 의치상, 인공치, 임시피복관, 치과용 CAD/CAM 블록 및 보철물, 및 치과교정구 등에 요구되는 여러 가지의 필요물성도 만족시키는 것이 가능한 치과용 성형체에 관한 것이다.
의치의 본래의 목적은, 잃어버린 저작 기능의 개선 및 심리상태의 회복을 도모하는 것이다. 그러나, 종래의 부분상 의치는 심미성이 부족하고, 심리상태의 회복에는 한계가 있다. 한편, 금속 클래스프가 없고, 의치상과 클래스프 암(clasp arm)이 일체화된 부분상 의치(=심미적 의치)는 기능개선 뿐만 아니라 심리상태의 회복에 유효한 보철물이라고 말할 수 있다.
최근, 금속을 사용하지 않고 심미성이 우수한 심미적 의치가 널리 사용되고 있고, 이러한 용도에 요구되는 특성으로서는 탄성율이 낮아 부러지기 어려운 것(적당한 굽힘성)이나, 내열성이 높고, 종래의 치과용 의치보수 재료로 수리할 수 있는 것 등을 들 수 있다. 일본에서는 심미 의치재료로서 폴리아미드 수지나 폴리카보네이트 수지 등의 다양한 재질이 응용되고 있지만, 폴리아미드 수지에 대해서는 내파절성이 높지만, 의치의 보수가 곤란하고, 의치 제작시에 있어서도 수지자체가 저탄성으로 점성이 있는 만큼, 마무리 연마에 시간이 걸린다는 문제점을 가지고 있고, 폴리카보네이트 수지에 대해서는 탄성율이 높고, 의치 설계상, 다양한 증례에 대응하기 어렵다는 문제점이나, 의치 세정 시에 크랙이 발생할 우려가 있다는 문제점이 있다.
그래서, 본원 출원인은 하기의 특허문헌 1에서, 폴리아미드 수지나 폴리카보네이트 수지보다도 적합한 수지로 이루어지는 치과용 성형체로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 구성단위와 폴리-1,4-디메틸렌사이클로헥산테레프탈레이트(PCT) 구성단위로 이루어지는 공중합 폴리에스테르 수지를 사용해서 성형된 제품을 제안했다. 이 특허문헌 1에 기재된 공중합 폴리에스테르 수지는 적절한 탄성을 가지고, 성형성도 양호해서, 치과용 즉시 중합 레진(보수용 레진)에 의한 의치의 보수가 가능하다는 이점을 가지고 있지만, 이 수지에는, 과도한 "굽힘"에 의해 파절되는 경우가 있다는 문제점이 있으며, 또한, 연마성이 좋지 않고, 예를 들면 상기의 공중합 폴리에스테르 수지를 사용해서 제조된 심미적 의치의 경우, 표면을 최종적으로 연마해서 경면가공 연마를 실시하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또, 이 공중합 폴리에스테르 수지는 내알칼리성이 폴리아미드 수지에 비해 떨어지기 때문에, 폴리카보네이트 수지와 같이 의치 세정시에 있어서의 크랙의 발생한다는 문제점도 있었다.
이렇게, 종합적으로 밸런스가 좋은 재료에 대해서는 알려져 있지 않은 것이 현 상황이다.
그런데, 하기의 특허문헌 2 및 3에는 폴리에스테르 수지나 폴리카보네이트 수지보다도 높은 충격강도, 가수분해 안정성을 가진 폴리에스테르 수지로서, 특정비율의 디카복시산 성분과, 특정비율의 글리콜 성분을 포함하고, 특정한 인히런트 점도 및 유리전이온도를 가지는 것이 개시되어 있고, 이 폴리에스테르 수지를 사용해서 필름이나 병 등을 제조하는 것이나, 의료기기용 부품에 이용하는 것도 개시되어 있다. 그러나, 이러한 폴리에스테르 수지를 심미성 의치 등의 각종 치과용 성형품에 이용하는 것에 대해서는 알려져 있지 않다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하고, 적당하게 굽혀지기 쉽고, 내파절성, 연마성, 의치세정시의 내알칼리성이 뛰어나고, 심미적 의치, 의치상, 인공치, 임시피복관, 치과용 CAD/CAM 블록 및 보철물 등에 요구되는 여러 가지의 필요물성을 충분히 만족시키는 것이 가능한 치과용 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.
심미 의치재료에 대해서는 잔존 치열의 회전(비틀림)상태나, 의치 설계상, 다양한 증례에 대응할 수 있는 부드러운 재질이 요구되고 있으며, 본 발명자들은 여러 대체 재료에 대해서 상세한 검토를 실시한 결과, 새로운 치환기가 도입된 즉 프탈산 잔기와, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기와, 사이클로헥산디메탄올 잔기를 포함하는 폴리에스테르 수지가 심미적 의치 등의 치과용 성형체로서 필요로 하는 각종물성(굽힘성, 내충격성, 접착성, 연마성, 내알칼리성 등)을 충분히 만족하고, 실제의 사용에 있어서도 문제가 없는 치과용 성형재료인 것임을 발견하고, 본 발명을 완성했다.
상기 과제를 해결 가능한 본 발명의 치과용 성형체는 구강 내에서 사용되는 소정의 형상을 가진 성형물로서, 당해 성형물이 테레프탈산(TPA) 잔기를 포함하는 디카복시산 성분과, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올(TMCD) 잔기와 1,4-사이클로헥산디메탄올(CHDM) 잔기를 포함하는 글리콜 성분로 이루어지는 폴리에스테르 수지에 의해 성형된 것인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기의 특징을 가진 치과용 성형체에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지에 있어서의 테레프탈산 잔기의 비율이 30∼70몰%이고, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기의 비율이 5∼25몰%이고, 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기의 비율이 25∼50몰%인 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명은 상기의 특징을 가진 치과용 성형체에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지에 있어서의 테레프탈산 잔기의 비율이 40∼60몰%이고, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기의 비율이 10∼20몰%이고, 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기의 비율이 30∼40몰%인 것을 특징으로 하는 것이기도 하다.
추가로, 본 발명은 상기의 특징을 가진 치과용 성형체에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지가 99∼125℃의 유리전이점(Tg)을 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명은 상기의 특징을 가진 치과용 성형체에 있어서, 상기 치과용 성형체가 심미적 의치, 의치상, 인공치, 임시피복관, 치과용 CAD/CAM 블록 및 보철물, 및 치과 교정구로 이루어지는 그룹에서 선택된 형태를 가지는 것인 것을 특징으로 하는 것이기도 하다.
본 발명의 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지는 TPA 잔기를 포함하는 디카복시산 성분과, TMCD 잔기와 CHDM 잔기를 포함하는 글리콜 성분으로 이루어지기 때문에, 종래의 폴리카보네이트 수지와 같은 사용시에 있어서의 비스페놀A의 용출이나 발생의 우려에 대한 문제가 일체 없고, 의료용구로서 안심하고 사용할 수 있고, 식품 위생법이나 FDA에서의 승인을 받을 수 있는 안전성을 가지고 있다. 또, 이 폴리에스테르 수지는 기계적 특성이 높고, 굽혀지기 쉽고, 부러지기 어려워, 심미적 의치로서 요구되는 전술한 각종 필요조건을 모두 만족시키고 있다. 성형성도 좋고, 범용 성형기를 사용해서 심미적 의치, 임시피복관, 의치상, 인공치 등의 여러 가지 형태의 성형품으로 용이하게 가공할 수 있다는 이점도 가지고 있다.
또, 이 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지는 재질자체가 투명무색의 색조이므로 성형품을 소망하는 색으로 착색하는 것이 가능하고, 뛰어난 내충격성을 가지고 있기 때문에, 깨짐이 발생하기 어렵고, 연삭 및 연마성이 양호해서, 용이하게 경면가공 연마를 실시하는 것이 가능하다.
의치상은 구강 내라는 가혹한 조건하에서의 사용이나 취급해 따른 파손이나, 시간경과에 의한 구강내의 형상변화 등에 의해, 보수가 종종 실시된다.
이를 위해, 종래부터의 치과 보수용 레진(MMA-PMMA계 레진)과의 접착성이 요구된다. 심미적 의치에는 내파절성이 높은 폴리아미드 수지가 사용되는 예가 많지만, 치과 보수용 레진과의 접착성이 없기 때문에 보수가 곤란하다. 또, 폴리카보네이트 수지는 접착강도는 높지만 치과 보수용 레진과의 접촉에 의해 크랙이 발생되고, 보수부분이 눈에 띠게 되는 경우가 있다.
한편, 이 폴리에스테르 수지를 사용했을 경우, 내용제성도 뛰어나서, 치과 보수용 레진과의 접촉에 의한 표면거칠기나 파괴가 발생하지 않아 뛰어난 접착성을 나타내고, 양호한 보수가 가능하다.
본 발명의 치과용 성형체는 TPA 잔기를 포함하는 디카복시산 성분과, TMCD 잔기와 CHDM 잔기를 포함하는 글리콜 성분으로 이루어지는 폴리에스테르 수지에 의해 구성되고 있다. 이 수지는 이것들의 성분을 중합시키는 것에 의해서 제조할 수 있다. 그리고 본 발명에서는 심미적 의치 등의 치과용 성형체를 구성하는데 적합한 폴리에스테르 수지 중의 TPA 잔기의 비율은 30∼70몰%, 바람직하게는 40∼60몰%이고, TMCD 잔기의 비율은 5∼25몰%, 바람직하게는 10∼20몰%이고, CHDM 잔기의 비율은 25∼50몰%, 바람직하게는 30∼40몰%이며, 99∼125℃의 범위의 유리전이점(Tg)을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 구성성분으로 이루어지는 폴리에스테르 수지는 일반적인 PET와는 달리, TMCD 잔기의 도입에 의해 부러지기 어렵고, 게다가, 연마시의 발열에 의해 수지표면이 연화되는 것에 의해 발현하는 점성이 저감되어, 연마성이 향상하고, 그 결과, 연마면을 경면으로 하는 것이 용이하다. 또 CHDM 잔기의 도입에 의해 비정질로 개질되어 있기 때문에, 각종 성형방법에 있어서 높은 투명성 및 기계적 물성이 수득된다는 특성을 가지고 있다.
상기의 구성성분으로부터 이루어지는 폴리에스테르 수지는 상기 특허문헌 2 및 3에 기재되는 방법에 의해 제조 가능하지만, 시판하는 것을 사용할 수도 있다.
또, 이러한 폴리에스테르 수지 조성물을 사용해서 본 발명의 치과용 성형체를 성형할 때의 성형방법에 대해서는, 인젝션 성형법이나 컴프레션 성형법 등의 공지의 성형방법을 사용할 수 있고, 본 발명의 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지는 매우 성형성이 좋으므로, 각 성형방법에 있어서의 성형조건에 대해서도 일반적인 조건으로 가능하고, 범용의 성형기를 사용해서 용이하게 가공하는 것이 가능하다.
본 발명의 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지는 치과분야에서의 폴리카보네이트 수지 대체원료로서 매우 유용하며, 특히 심미적 의치, 임시피복관, 의치상, 인공치, 치과 교정구(특히, 치과 교정장치의 플라스틱 성형체 부분) 등에 적합하다. 그리고, 본 발명에서는 치과용 성형체의 특성, 기계적 물성을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 무기 필러나 유리섬유, 탄소섬유 등을 혼합, 충전하는 것도 가능해서, 본 발명의 치과용 성형체에는 무기안료나 유기안료, 염료 등의 착색재가 첨가될 수도 있고, 유사혈관을 나타내는 것으로서 아라미드 섬유, 레이온 섬유 등이 첨가될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1: 본 발명의 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지의 합성예
질소 주입구, 금속 교반기 및 단증류 칼럼을 장착한 500㎖ 플라스크에, 테레프탈산 디메틸 77.7g, 1,4-사이클로헥산디메탄올 48.5g, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 17.9g 및 디부틸 주석 옥사이드 0.046g의 혼합물을 넣었다. 이 플라스크를, 이미 210℃로 가열되어 있는 Wood 금속배쓰에 넣었다. 교반속도는 실험전체를 통해서 200RPM으로 설정했다. 플라스크의 내용물을 210℃에서 5분간 가열하고, 이어서 온도를 30분에 걸쳐서 290℃까지 서서히 상승시켰다. 반응 혼합물을 290℃에서 60분간 유지하고, 이어서, 플라스크 내부의 압력이 100mmHg에 달할 때까지, 다음 5분간에 걸쳐서 서서히 진공을 적용했다. 플라스크 내부의 압력을, 다음 5분간에 걸쳐서, 0.3mmHg까지 추가로 저하시켰다. 0.3mmHg의 압력을 합계 90분간 유지하고, 과잉의 미반응 디올을 제거했다. 용융점도가 높고, 육안에 의해 투명하며, 또한 무색의 폴리머가 수득되고, 유리전이온도는 101℃이었다. NMR 분석은 수득된 폴리머(폴리에스테르 수지)가 테레프탈산 잔기 50몰%, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기 11몰%, 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기 39몰%로 이루어지는 것임을 나타냈다.
실시예 2: 물성비교 실험
본 발명의 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지와, 종래부터 사용되고 있는 수지(폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 및, 폴리카보네이트 수지)와의 각종 물성비교 실험을 실시했다. 실험에 사용한 수지는 아래와 같다.
본 발명품: 상기 실시예 1에서 제조한 폴리에스테르 수지
종래품1: 폴리아미드 수지(시판중인 의치상용 열가소성 레진)
종래품2: 폴리에스테르 수지(시판중인 의치상용 열가소성 레진)
종래품3: 폴리카보네이트 수지(시판중인 의치상용 열가소성 레진)
1. 굽힘강도ㆍ굽힘탄성율 시험
본 발명품 및 종래품 1∼3의 수지를 사용해서 ISO 20795(2008)에 준거한 시험체를 성형하고, 만능시험기(Shimadzu Corp.의 오토그래프 AG-I)을 사용해서 시험을 실시했다. 그 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 또, 심미적 의치의 의치상으로서 산출되는 굽힘강도는 약 60Mpa이상이고, 굽힘탄성율은 약 1000∼2000Mpa의 사이이다.
2. 샤르피 충격시험
본 발명품 및 종래품 1∼3의 수지를 사용해서 ISO 1567(1999)에 준거한 시험체를 성형하고, 샤르피 충격시험기(TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, Ltd.의 충격시험기 DG-CB)를 사용해서 시험을 실시했다. 그 결과를 이하의 표 2에 나타낸다. 또, 심미적 의치의 과도한 "굽혀짐"에 의해 파절되지 않는 재료에 요구되는 샤르피 충격강도는 약 65kJ/㎡ 이상이다.
3. 접착성 시험
본 발명품 및 종래품 1∼3의 수지를 사용해서 15×15×3mm의 사이즈의 시험체를 성형하고, 각 시험체에 대해서, 표면을 #240으로 조정 후, φ5mm 개공의 마스킹테이프를 붙이고, 접착면적을 규정했다. 다음에, φ5mm의 구멍이 뚫린 두께 3mm의 실리콘 프레임으로 접착면적을 규정하면서 치과용 즉시 중합레진의 MAKY PLUS(Nissin Dental Products INC.)를 충전하고, 인장지그를 직립시켰다. 37℃, 24 시간의 수중 침지후, 만능시험기를 사용해서 속도 2mm/min로 인장시험을 했다.
또, 접착성에 대해서는 접착강도 시험 이외에, 접착 경계부의 최종상황을 육안으로 확인했다.
그 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
4. 연마성 비교시험
본 발명품 및 종래품 1∼3의 수지에 대해서, 6건의 치과 기공소에서 통상적인 방법에 따라서 치과용 사출성형기를 사용해서 동일 형상의 의치를 사출 성형했다. 성형직후의 성형체에 대해서 스프루우를 제거한 후부터, 통상적인 방법에 따른 조연마∼마무리 연마에 필요로 하는 시간을 측정하고, 본 발명품에 대한 연마 가공시간을 1.0이라고 했을 경우의 연마시간의 상대비교를 실시했다. 그 결과를 이하의 표 4에 나타낸다.
5. 내알칼리성 시험
알칼리 수용액 침지 하에서의 일정 변형율 솔벤트 크랙시험을 실시했다. 이 시험에 있어서는, 미리 성형한 φ50×0.5mm두께의 성형체(ISO 20795(2008)의 흡수ㆍ용해량 시험체를 대용)에 대해서, 원주 양단을 45mm가 되도록 휘게 하고, 지그에 의해 고정하고, 시험체를 유리용기에 넣고, 미리 조정해 둔 0.1mol/L(pH13), 0.01mol/L(pH12), 0.001mol/L(pH11) 및 0.0001mol/L(pH10)의 수산화 나트륨 수용액에 23℃에서 1주간 침지시키고, 파절의 발생상황을 확인했다.
또, 시판되고 있는 각종 알칼리성 시판 의치 세정제에 대해서도 취급 설명서 대로 사용하고, 상기와 동일한 방법에 의해, 파절의 발생상황을 확인했다. 그 결과를 이하의 표 5에 나타낸다.
6. 종합 평가ㆍ판정
상기의 시험 결과로부터, 본 발명품은 적절한 굽힘탄성특성(적당한 굽힘성) 및 내충격성을 가지고 있어, 즉시 중합 레진과의 접착성도 좋고, 연마에 필요로 하는 시간은 종래품 1∼3의 경우의 약 1/2∼1/3이었다. 또, 본 발명품은 의치 세정제에 의한 파절이 발생하지 않는 내알칼리 성능을 가지고 있는 것도 확인되었다. 이에 대해서 종래품1은 굽힘강도 및 굽힘탄성율이 작아 너무 굽혀지는 것, 즉시 중합 레진과의 접착성, 연마성이 좋지 않은 것이 확인되었다. 또, 종래품2는 내충격성, 연마성이 좋지 않고, 의치 세정제에 의한 파절의 발생이 관찰되어, 종래품3도 굽힘 탄성율이 높아 굽혀지기 어렵고, 연마성이 좋지 않고, 의치 세정제에 의한 파절의 발생이 관찰되었다.
실시예 3: 본 발명의 치과용 성형체의 구체예(1) 심미성 의치
상기 실시예 1에서 제조한 폴리에스테르 수지 100중량부에 대해서, 착색재로서 산화티타늄 0.015중량부, 솔벤트레드151 0.0005중량부, 벵가라 0.002중량부, 흑색산화철 0.001중량부를 혼합한 것을 준비하고, 이 혼합물을 치과용 사출성형기로 성형가공을 실시하고, 심미적 의치의 의치상을 제작했다.
이렇게 해서 제작한 의치상은 적당한 굽힘성이 있고, 부러지기 어렵고, 내충격성도 뛰어나고, 환자에 장착해서 사용했을 경우에 있어서도 전혀 문제가 없는 것이 확인되었다.
실시예4: 본 발명의 치과용 성형체의 구체예(2) 치과용 CAD/CAM 블록 및 보철물
상기 실시예 1에서 제조한 폴리에스테르 수지 100중량부에 대해서, 착색재로서 산화티타늄 0.03중량부, 티타늄 옐로우 0.03중량부, 벵가라 0.001중량부를 혼합한 것을 준비하고, 이 혼합물을 압출성형기로 블록상으로 가공했다. 그 후에 치과용 CAD/CAM장치를 사용해서 피복 관형상의 보철물을 절삭가공했다.
제작시에는 치과용 CAD/CAM 장치에서 전혀 문제없이 절삭할 수 있었다. 또, 이렇게 해서 제작한 보철물은 환자에 장착해서 사용했을 경우에 있어서도 파절하는 경우 없이 전혀 문제가 없는 것이 확인되었다.
(산업상 이용 가능성)
본 발명의 치과용 성형체를 구성하는 폴리에스테르 수지는 내파절성이 뛰어나고, 적절한 “굽힘성”을 가지고, 의치 제작시의 연마성도 뛰어나서, 성형성도 양호하므로, 각종 치과용 성형체로 가공 가능하다. 특히 심미적 의치의 형태로 가공된 성형체는 유용하다.
Claims (5)
- 구강 내에서 사용되는 소정의 형상을 가진 치과용 성형체로서, 테레프탈산 잔기를 포함하는 디카복시산 성분과, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기와 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기를 포함하는 글리콜 성분으로 이루어지는 폴리에스테르 수지에 의해 성형된 것인 것을 특징으로 하는 치과용 성형체.
- 제 1 항에 있어서, 폴리에스테르 수지에서의 테레프탈산 잔기의 비율이 30∼70몰%이고, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기의 비율이 5∼25몰%이고, 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기의 비율이 25∼50몰%인 것을 특징으로 하는 치과용 성형체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리에스테르 수지에서의 테레프탈산 잔기의 비율이 40∼60몰%이고, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올 잔기의 비율이 10∼20몰%이고, 1,4-사이클로헥산디메탄올 잔기의 비율이 30∼40몰%인 것을 특징으로 하는 치과용 성형체.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에스테르 수지가 99∼125℃의 유리 전이점(Tg)을 가지는 것을 특징으로 하는 치과용 성형체.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 치과용 성형체가 심미적 의치, 의치상, 인공치, 임시피복관, 치과용 CAD/CAM 블록 및 보철물, 및 치과교정구로 이루어지는 그룹에서 선택된 형태를 가지는 것인 것을 특징으로 하는 치과용 성형체.
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