KR20210105552A - 전자렌지용 종이용기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 관한 것으로, 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 일면에 코팅시켜 친환경적인 종이용기를 제조함으로써, 가열에 따른 환경호르몬이 발생되지 않아 인체에 무해하면서도 미생물에 의해 짧은 시간안에 분해됨으로써 환경을 오염시키지 않게 될 뿐만 아니라 고온의 환경에 노출되도라도 독성물질이 배출되지 않아 오븐이나 전자렌지에 사용이 가능하도록 구성된다.

Description

전자렌지용 종이용기의 제조방법{Manufacturing method of paper container for microwave}

본 발명은 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 일면에 코팅시켜 친환경적인 종이용기를 제조함으로써, 가열에 따른 환경호르몬이 발생되지 않아 인체에 무해하면서도 미생물에 의해 짧은 시간안에 분해됨으로써 환경을 오염시키지 않게 될 뿐만 아니라 고온의 환경에 노출되도라도 독성물질이 배출되지 않아 오븐이나 전자렌지에 사용이 가능하도록 한 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 각종 플라스틱 제품의 원료가 되는 합성플라스틱은, 가공성, 내구성, 기계적 물성, 대량 생산성이 우수하여 천연소재의 단점을 극복할 수 있는 재질로 각광을 받았다.

상기 플라스틱을 응용한 고분자물질이 개발되어 일상생활에서 없어서는 안 되는 중요한 물품의 소재로 사용되고 있는 것이다.

그런데, 이러한 플라스틱제품으로 인한 플라스틱 폐기물 등이 전세계환경오염의 주원인으로 밝혀짐에 따라, 플라스틱을 비롯한 각종 고형 폐기물에 의한 환경오염 문제를 해결하기 위하여 매립, 소각, 재생 등의 방법을 강구하기는 하였으나, 그럼에도 불구하고 마구 버려지는 플라스틱으로 인한 환경문제 자체를 해결할 수는 없는 것이었다.

따라서 상기와 같은 합성플라스틱으로 인한 환경문제를 해결하기 위하여 플라스틱 폐기물 자체가 미생물에 의해 분해될 수 있는 이른바 분해성 플라스틱 제조에 관한 연구가 활발히 진행 중이다.

분해성 플라스틱의 관련기술로는 생분해성 기술, 광분해성 기술, 상기 두 가지 기술을 조합한 생/광분해 기술로 분류된다.

상기한 생분해성 기술로는 미생물이 가진 고분자화합물 생합성의 기능을 이용하여 만드는 고분자로 폴리 베타 하이드록시부틸레이트(Poly-β-hydroxybutylate : PHB) 및 그 유도체를 합성하는 미생물 합성형, 천연에 존재하는 식물이나 동물을 원료로 제조하는 천연고분자화합물로 전분성형물을 합성하는 광합성, 생분해를 받기 쉬운 고분자화합물을 화학합성으로 만든 고분자로 지방족 에스테르, 지방족 에스테르와 범용 플라스틱 배합체를 합성하는 화학합성형, 상기의 원료나 무기물을 조합시켜 배합기술에 의하여 성능을 향상시키는 것으로 전분과 지방족 에스테르의 배합체, 폴리 베타 하이드록시부틸레이트(Poly-β-hydroxybutylate : PHB)와 지방족 에스테르의 배합체를 합성하는 복합형 등이 있다.

근래에는 주로 옥수수에서 추출된 물질을 통해 생분해성 플라스틱을 형성하고 있는바, PLA(Polylactic acid)가 그것이다.

한편, 종이컵으로 대표되는 종이용기의 경우 내구성을 향상시키기 위해 폴리에틸렌(PE)으로 코팅을 하고 있다.

이외에도 PP, PVC, URETAN 등으로 코팅을 하고도 있는데, 이러한 코팅을 통해 수분의 침투를 막아줌으로써 내부에 담긴 액체가 새거나 또는 수분이 종이에 침투하여 찢어지는 것을 방지하고자 하는 목적으로 코팅을 하고 있었다.

그런데, 종래에 코팅재료로 사용되던 폴리에틸렌은 쉽게 썩지 않아 환경을 해친다는 문제가 있었다.

사용된 종이컵은 소각과 매립 외에는 마땅한 처리 방법이 없는데, 매립된 종이컵에서 코팅재료로 사용된 물질이 썩지 않음에 따른 문제가 발생하였던 것이다. 뿐만 아니라 오븐이나 전자렌지 등의 고온환경에 노출될 경우 치명적인 독성 환경호르몬이 발생하여 인체에도 이롭지 못하다는 문제가 있었다.

따라서 이러한 문제들을 해결하여야 할 필요가 있었다.

이에, 특허출원번호 10-2013-0155758호에 생분해성 PLA 코팅 종이용기 및 그 제조방법이 게시된 바 있다.

먼저, 상기한 종래의 일반적인 생분해성 PLA 코팅 종이용기는, 옥수수전분에서 추출한 생분해성 PLA(Polylactic acid)가 코팅재료로 사용되어 미생물의 의한 분해가 가능하고 환경호르몬이 생성이 억제되는 것으로 구성되어 있다.

또한, 종래의 일반적인 생분해성 PLA 코팅 종이용기의 제조방법은, 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 액상으로 형성하여 도포액을 형성하는 단계와, 상기 도포액을 원지에 분사하고 건조하여 코팅하는 코팅단계와, 상기 코팅단계에서 생분해성 PLA가 코팅된 원지를 재단하여 종이용기를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 일반적인 생분해성 PLA 코팅 종이용기 및 그 제조방법은 종이용기로 제조하기 위해 접철 후, 접철된 부분에 접착제를 매개로 접착시키게 되는데, 이때, 코팅단계에 의해 코팅된 도포액으로 인해 접착제가 쉽게 종이용기로부터 떨어지게 되는 단점이 있었다.

특허출원번호 10-2013-0155758호, 출원일; 2013년12월13일

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 일면에 코팅시켜 친환경적인 종이용기를 제조함으로써, 가열에 따른 환경호르몬이 발생되지 않아 인체에 무해하면서도 미생물에 의해 짧은 시간안에 분해됨으로써 환경을 오염시키지 않게 될 뿐만 아니라 고온의 환경에 노출되도라도 독성물질이 배출되지 않아 오븐이나 전자렌지에 사용이 가능하도록 한 전자렌지용 종이용기의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 또 다른 목적은, 접착제를 사용하지 않고도 일면에 코팅된 포도액으로 접철된 부분을 접착시킬 수 있도록 하여 접착된 부분이 시간경과 후 쉽게 떨어지지 않아 종이용기로서의 사용가능하도록 한 전자렌지용 종이용기의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적들은 기술이 진행되면서 명확해질 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자렌지용 종이용기의 제조방법은, 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 액상으로 형성하여 도포액으로 제조하기 위한 도포액 제조단계와, 상기 도포액 제조단계에 의해 제조된 도포액을 원지의 일면에 균일한 두께로 코팅층이 형성되면서 강도를 강화시킬 수 있도록 코팅과 건조를 다수 회 반복하면서 코팅층을 형성하기 위한 도포액 코팅단계와, 상기 도포액 코팅단계에 의해 일면에 코팅층이 형성되게 도포액이 코팅된 원지를 종이용기로 만들기 위한 톰슨프레스로 종이용기용 전개도로 만들기 위한 재단단계와, 상기 재단단계에 의해 만들어진 종이용기용 전개도를 성형용금형을 통하여 모서리부분을 열접착시키면서 상부가 개구된 종이용기로 만들기 위한 종이용기 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 도포액 코팅단계에 의해 원지 일면에 도포된 코팅층의 두께는 상기 종이용기 제조단계에서 열접착시 녹은 도포액으로 접철된 모서리부분이 접착될 수 있도록 25~35마이크로 두께로 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 따르면, 가열에 따른 환경호르몬이 발생되지 않아 인체에 무해하면서도 미생물에 의해 짧은 시간안에 분해됨으로써 환경을 오염시키지 않게 될 뿐만 아니라 고온의 환경에 노출되도라도 독성물질이 배출되지 않아 오븐이나 전자렌지에 사용할 수 있는 효과와 함께, 일면에 코팅된 포도액으로 접철된 모서리부분 접착시킬 수 있도록 하여 접착된 부분이 시간경과 후 쉽게 떨어지지 않아 종이용기로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 의해 만들어진 종이용기의 전개도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 의해 만들어진 종이용기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법에 의해 종이용기를 만들기 위한 성형용금형을 도시한 도면이다.
도 5는 전자렌지용 종이용기 제조에 따른 성형용금형측으로 종이용기의 전개도가 공급된 상태를 도시한 도면이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법의 일실시 예를 들어 상세하게 설명한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법은, 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 액상으로 형성하여 도포액으로 제조하기 위한 도포액 제조단계(S110)와, 상기 도포액 제조단계(S110)에 의해 제조된 도포액을 원지의 일면에 균일한 두께로 코팅층이 형성되면서 강도를 강화시킬 수 있도록 코팅과 건조를 다수 회 반복하면서 코팅층을 형성하기 위한 도포액 코팅단계(S120)와, 상기 도포액 코팅단계(S120)에 의해 일면에 코팅층이 형성되게 도포액이 코팅된 원지를 종이용기로 만들기 위한 톰슨프레스로 종이용기용 전개도로 만들기 위한 재단단계(S130)와, 상기 재단단계(S130)에 의해 만들어진 종이용기용 전개도를 성형용금형을 통하여 모서리부분을 열접착시키면서 상부가 개구된 종이용기로 만들기 위한 종이용기 제조단계(S140)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기한 도포액 코팅단계(S120)에서 원지는 도포액의 코팅이 이루어지도록 수축팽창은 적고, 내화학성이 강한 2등급 또는 3등급의 강도를 갖는 하드우드로 만들어진다.

또한, 상기한 도포액 코팅단계(S120)에 의해 원지 일면에 도포된 코팅층의 두께는 상기 종이용기 제조단계(S140)에서 열접착시 녹은 도포액으로 접철된 모서리부분이 접착될 수 있도록 25~35마이크로 두께로 코팅된다.

한편, 상기한 도포액 코팅단계(S120)에 의해 원지 일면에 도포된 코팅층의 두께가 25마이크로 이하일 경우, 접착력이 떨어져 모서리부분이 쉽게 떨어지게 되고, 35마이크로 이상일 경우, 고가의 도포액으로 인해 제조단가가 상승되므로 코팅층의 두께는 상기한 바와 같이 25~35마이크로 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.

이하에서, 상기한 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법을 첨부된 도면 도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기한 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조방법의 도포액 제조단계(S110)는, 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 액상으로 형성하여 도포액으로 제조하기 위한 단계이다.

즉, 우선 옥수수전분을 준비하여 생분해성 플라스틱 PLA를 형성하고, 이루, 옥수수전분을 분해해서 포도당으로 만든다.

상기와 같이 만들어진 포도당을 발효법으로 잔산균으로 변화시켜 화학중화법으로 PLA를 제조한다.

이와 같이 제조된 PLA를 액상으로 형성하여 도포액을 준비한다. 준비한 도포액에 일정한 온도를 가해서 액상으로 형성하게 되는데, 이때 저온하에서 오랜 시간 열을 가하여 멜팅(melting)함으로 인해 환경호르몬이 발생하지 않도록 하는 환경에서 도포액을 형성하게 된다.

상기한 도포액 코팅단계(S120)는 상기 도포액 제조단계에 의해 제조된 도포액을 원지 일면에 분사하고 건조하여 원지에 코팅층을 형성하는 단계이다.

상기한 원지는 원지롤에서 차례로 공급되는 것으로서, 원지가 원지롤에서 공급되면 노즐을 통해 상기 도포액이 원지의 일면에 분사되면서 도포되게 되는 것이다.

도포액의 도포가 완료되면 건조과정을 거치게 된다. 건조는 건조로를 통해 이루어 질 수 있다. 도포액이 도포된 원지가 건조로에 진입하여 건조로를 통과하면서 도포액이 자연스럽게 건조되어 코팅층을 형성하게 되는 것이다.

이때, 상기한 도포액의 도포와 건조는 다수 회 반복될 수 있다.

즉, 상기 건조로를 통과하여 코팅층이 형성된 원지에 다시 도포액이 도포된 다음 건조로를 거치게 형성될 수 있는 것이다. 분사기와 건조기가 각각 다수 개 마련되어 반복적으로 공정이 진행됨으로써 달성될 수 있다. 이를 통해 얇게 여러 번 도포액을 도포하여 다수 층을 이루는 코팅층의 두께를 25~35마이크로 형성할 수 있게 된다. 이로써 비교적 균일한 도포가 가능해지게 되고 코팅층의 강도도 향상된다.

상기 재단단계(S130)는 상기 도포액 코팅단계(S120)에 의해 일면에 코팅층이 형성되게 도포액이 코팅된 원지를 용기로 만들기 위해 톰슨프레스로 재단하는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 종이용기용 전개도(200)로 만들기 위한 단계이다.

상기한 종이용기 제조단계(S140)는 상기 재단단계(S130)에 의해 만들어진 종이용기용 전개도를 성형용금형을 통하여 모서리부분을 열접착시키는 것에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 상부가 개구된 종이용기(300)로 만들기 위한 단계이다.

즉, 상기한 종이용기 제조단계(S140)는 내부에 복원스프링이 설치된 고정부와, 상기 고정부측으로 입출되는 가동부로 구성된 성형용 금형의 고정부측으로 공급부를 통하여 상기 재단단계(S130)에 의해 만들어진 종이용기용 전개도(200)를 공급하는 공급단계(S141)와, 상기 공급단계(S141)에 의해 종이용기용 전개도(200)가 공급되면 각 모서리부분(210)으로 열풍분사노즐을 통하여 열풍을 분사시켜 코팅층을 가열하기 위한 열풍분사단계(S142)와, 상기 열풍분사단계(S142)에 의해 모서리부분(210)의 코팅층이 가열되면, 가동부가 구동하여 상기 종이용기용 전개도(200)를 상기 고정부측으로 9~11kgf/cm²의 압력으로 압입시키는 것에 의해 모서리부가 접철되면서 코팅액에 의해 접착되어 상부가 개구된 종이용기(300)로 성형하기 위한 성형단계(S143)와, 상기 성형단계(S143)에 의해 종이용기로 성형됨에 따른 복원스프링의 복원에 의해 만들어진 종이용기를 상승시키는 상승단계(S144)와, 상기 상승단계(S144)에 의해 종이용기(300)가 상승됨에 따른 열풍분사노즐 일측에 설치된 냉풍분사노즐을 통하여 냉풍을 분사시켜 코팅층에 의해 접착된 모서리부분을 냉각시키기 위한 냉풍분사단계(S145)와, 상기 냉풍분사단계(S145)에 의해 종이용기의 모서리부분이 냉각되면, 취출부를 통하여 취출하기 위한 취출단계(S146)로 구성된다.

여기서, 상기한 열풍분사단계(S142)에서 종이용기용 전개도(200)의 모서리부분으로 분사되는 열풍의 온도는 코팅층이 녹아 젤 형태로 만들기 위해 350℃~390℃의 온도로 분사된다.

한편, 상기한 열풍분사단계(S142)에서 열풍의 온도가 350℃ 이하일 경우 코팅층이 젤 형태로 변형되지 않아 성형단계에서 모서리부분이 접착되더라도 쉽게 떨어지게 되고, 390℃ 이상일 경우, 코팅층이 녹아버려 접착이 이루어지지 않게 되므로, 열풍의 온도는 상기한 바와 같이 350℃~390℃의 온도로 분사하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 열풍분사단계(S142)에서 열풍의 분사는 열풍 온도와 같은 이유로 1초~2초 동안 분사된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 전자렌지용 종이용기의 제조는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 액상의 도포액으로 제조한 후, 제조된 도포액을 원지의 일면에 다수 회 반복하여 30마이크로 두께의 코팅층이 형성되게 균일하게 코팅시킨다.

상기와 같이 원지 일면에 도포액이 30마이크로 두께로 코팅되어 코팅층이 형성되면, 톰슨프레스로 도 2에 도시된 바와 같이 종이용기용 전개도(200)로 만들기 위해 재단한다.

상기와 같이 재단된 종이용기용 전개도(200)를 도 4 및 도 5에 도시된 성형용금형측으로 공급시켜 상기 성형용 금형이 구동하는 것에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 종이용기의 제조가 완료된다.

즉, 종이용기용 전개도(200)가 성형용 금형측으로 공급되면, 각 모서리부분(210)으로 열풍분사노즐을 통하여 370℃의 열풍을 분사시켜 2초 동안 코팅층을 가열한다.

상기 모서리부분(210)의 코팅층이 가열되면, 가동부가 고정부측으로 하강하여 상기 종이용기용 전개도(200)를 상기 고정부측으로 압입시키는 것에 의해 모서리부가 접철되면서 코팅액에 의해 접착되어 상부가 개구된 종이용기(300)로 만들어진다.

이후, 상기 가동부가 상승하는 것에 의해 복원스프링의 복원에 의해 종이용기가 상승된다.

이때, 냉풍분사노즐을 통하여 코팅층에 의해 접착된 모서리부분측으로 냉풍을 분사시켜 접착된 모서리부분을 냉각시킨다.

이후, 취출부를 통하여 제조된 종이용기를 취출하는 것에 의해 전자렌지용 종이용기의 제조가 완료된다.

이와 같이 전자렌지용 종이용기를 옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 일면에 코팅시켜 친환경적인 종이용기로 제조함으로써, 가열시키더라도 환경호르몬이 발생되지 않아 오븐이나 전자렌지에서 사용이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200 ; 전자렌지용 종이용기 전개도
300 ; 전자렌지용 종이용기

Claims (4)

1. 전자렌지용 종이용기의 제조방법은,
   옥수수전분에서 추출된 생분해성 PLA를 액상으로 형성하여 도포액으로 제조하기 위한 도포액 제조단계(S110)와;
   상기 도포액 제조단계(S110)에 의해 제조된 도포액을 원지의 일면에 균일한 두께로 코팅층이 형성되면서 강도를 강화시킬 수 있도록 코팅과 건조를 다수 회 반복하면서 코팅층을 형성하기 위한 도포액 코팅단계(S120)와;
   상기 도포액 코팅단계(S120)에 의해 일면에 코팅층이 형성되게 도포액이 코팅된 원지를 용기로 만들기 위한 톰슨프레스로 종이용기용 전개도로 만들기 위한 재단단계(S130)와;
   상기 재단단계(S130)에 의해 만들어진 종이용기용 전개도를 성형용금형을 통하여 모서리부분을 열접착시키면서 상부가 개구된 종이용기로 만들기 위한 종이용기 제조단계(S140)를
   포함하는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 종이용기의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 도포액 코팅단계(S120)에 의해 원지 일면에 도포된 코팅층의 두께는 상기 종이용기 제조단계(S140)에서 열접착시 녹은 도포액으로 접철된 모서리부분이 접착될 수 있도록 25~35마이크로 두께로 코팅된 것을 특징으로 하는 전자렌지용 종이용기의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 종이용기 제조단계(S140)는,
   내부에 복원스프링이 설치된 고정부와, 상기 고정부측으로 입출되는 가동부로 구성된 성형용 금형의 고정부측으로 공급부를 통하여 상기 재단단계(S130)에 의해 만들어진 종이용기용 전개도(200)를 공급하는 공급단계(S141)와,
   상기 공급단계(S141)에 의해 종이용기용 전개도(200)가 공급되면 각 모서리부분(210)으로 열풍분사노즐을 통하여 열풍을 분사시켜 코팅층을 가열하기 위한 열풍분사단계(S142)와,
   상기 열풍분사단계(S142)에 의해 모서리부분(210)의 코팅층이 가열되면, 가동부가 구동하여 상기 종이용기용 전개도(200)를 상기 고정부측으로 압입시키는 것에 의해 모서리부가 접철되면서 코팅액에 의해 접착되어 상부가 개구된 종이용기(300)로 성형하기 위한 성형단계(S143)와,
   상기 성형단계(S143)에 의해 종이용기로 성형됨에 따른 복원스프링의 복원에 의해 만들어진 종이용기를 상승시키는 상승단계(S144)와,
   상기 상승단계(S144)에 의해 종이용기(300)가 상승됨에 따른 열풍분사노즐 일측에 설치된 냉풍분사노즐을 통하여 냉풍을 분사시켜 코팅층에 의해 접착된 모서리부분을 냉각시키기 위한 냉풍분사단계(S145)와,
   상기 냉풍분사단계(S145)에 의해 종이용기의 모서리부분이 냉각되면, 취출부를 통하여 취출하기 위한 취출단계(S146)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자렌지용 종이용기의 제조방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 열풍분사단계(S142)에서 종이용기용 전개도(200)의 모서리부분으로 분사되는 열풍의 온도는 코팅층이 녹아 젤 형태로 만들기 위해 350℃~390℃의 온도로 분사된 것을 특징으로 하는 전자렌지용 종이용기의 제조방법.
   

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