TW474836B - A stable and water-resistant aqueous foam composition, the manufacture method and uses thereof - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 474836 A7 B7 五、發明説明（” ~~ — 〜— 本發明簌喼 本發明係有關一種穩定並具抗水性的水質泡沫組合物， 其製法與用途。 本發明背吾 傳統水溶液發泡劑多由界面活性劑所組成，這姨發、、包卞 所產生的泡沫一般穩定性低（泡沫形成後數分鐘即開=消= )，且抗水性差。 一般從事泡沫生產研究之人士認爲，陰離子與陽離子複 合物結合會促使任何一方所生泡沫不穩定，進而導致泡沫 迅速消失。Felix Sebba於1 9 8 7年所出版的泡沫叢書 "Foams and Biliquid F o a m s - Ap h r ο n s " ( J 〇 h η Wiley & Sons Ltd·，1987)的第61頁特別指出，"凡是 由帶電荷的界面活性劑所組成的泡沫都會在接觸到另—帶 相反電荷的界面活性劑所組成泡沫時遭到破壞"。此參考 資料又指出，要破壞一種泡沫’只需在其泡沫表面加上另 一由相反電荷的界面活性劑所組成的泡沫。該參考資料並 敘述這類由相反電荷泡沫所造成的泡沫破壞與消失是非常 快速的。 英國自然雜誌（Nature)197期、1195頁也報導關於相反 電荷相互接觸所造成泡沫消失的現象，並提及泡沫消失後 的混合液很難再行發泡。根據上列資料所述，業界人士絕 對無法思及具相反荷電性之複合物會形成穩定的泡沫。然 而，吾等頃出乎意料地發現，結合某些特定之相反電荷化 合物可產生既穩定且具抗水性的泡沫。 U:\TYPE\MFY\P\42970.DOC 4 · 4* - (请先閱靖背面之注意事項再填寫本貰) 装. 訂 本紙張尺度.適用中國國家標準（CNS > A4規格（2丨〇><297公釐） 474836 五、發明説明（2) .本發明概要 本發明所揭示泡沫組合物具有非常良好的敎性與抗水 性。這類組合物由長鏈的有機陽離子與-長鏈的有機陰離 子所組成。 本發明之詳細説明 本發明提供具優良穩定性及抗水性的水性泡沐组合物， 包含兩種必要成分。 長鏈的有機陽離子 本發明所用長鏈的有機陽離子具有下列構造： R-N-R+ X' ⑴ r3 其中 R爲含8-24個碳原子的脂族烴自由基； R 1爲含1 - 1 6個碳原子的烷基或羥烷基，或苯甲基； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 若爲二級銨，R2與Rs均爲氫原予，若爲三級銨，則 R·2與Rs之一爲氫原子，若爲四級銨鹽，則R2與心爲 含1-6個碳原子的烷基或羥烷基，或苯甲基，或^^與 尺1或112與113—齊形成一個雜環自由基；以及 x_爲一陰離子性相對離子。 長鏈的有機陰離子 適用于本發明之長鏈的有機陰離子爲 U:\TYPE\MFY\p\42970.DOC 4 - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着） 第85103750號專利申請案 ..__ . --|? ，轉 土，! 五、發明説明（3Γ~~ ^ ~ R，-Z'Y+ (II) 其中 R1爲含10-24個碳原子的脂族烴自由基； . Z爲選自羧酸根，硫酸根，磺酸根，及磷酸根的陰離' 子性基團；以及 Y +爲鹼金屬或銨的陽離子性相對離子。 長鍵的有機陽離子（I )相對長鏈的有機陰離子（Π)之重 量比範園係0 · 〇 5 : 1到！ 5 : J。 次要成分 根據本發明疋水性泡沫组合物可視情況包含〇到丨〇重量 A的發泡4劑’ 〇到8 0重量％的無機類添加物，〇到8 〇重 量％的水溶性或水可分散的有機或高分子添加劑，和〇到 .8重量/ό的水。此等添加物可在發泡前加入，抑或與成 •形泡沫行后摻合。 本發明適用之發泡試劑可爲帶電界面活性劑，不帶電之 界面活性劑及包化劑。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 適用於本發明之無機類添加物包括惰性填料、聚集體、 黏土、砂、纖維、色素、染料、水力可硬化材料、水泥、 石膏，催速劑及阻滯劑，及防凍劑。 如上所述，本發明之水性泡沫組合物亦可含有水溶.性或 水可为散的问分子，此類高分子可依一般已知方法聚合， 譬如懸浮聚合，乳化分散聚合，或溶液聚合。本發明適用 <水性乳液聚合技術詳細討論于D.C. Blackley， 42970-1 .q〇q 4 0 ， 本紙張尺度"^中國國家標準（CNS) A^Tf210x297^l
、發明説明（ Emulsion P〇lv HLe r i z a t i ο (Wiley ’ 1 97 5 )。該高分 子j玻璃轉移溫度範圍係_85。〇到+80X：。適用於本發明 的高分:可爲聚胺甲酸乙自旨、聚丙晞酸共聚物的分散液、 ’希乙奴乙埽@曰共聚物及合成或天然橡膠乳液等等。 本發明組合物可藉由首先發泡含某一類型之帶電長鏈有 機化合物之水溶液與其他上述之高分子或無機添加物製成 。、爾後將含相1電荷之長鏈有機化合物的第二種溶液以濃 縮液形式，合下，加入該第一組合物的已發泡混合物中 〇 本發明之安定泡沫組合物具有多種用途，應用範疇包括 製備含氣泡的輕質材料，低滲透性墨水，低滲透性黏膠， 預注型或現場灌注的輕型水泥及石膏建材（此類建材包括磚 塊，輕型板料或隔間，輕型屋頂及地基）。在輕型遮蓋物方 面的應用包括垃圾覆蓋物’用於除臭或減少灰塵。此外， 亦可應用在造紙、木質產品之處理，及滅火方面。空間填 充應用上則包括填補地穴或窪地，穩定土壤，填塞空油井 和填塞廢棄坑道等。 經濟部中央標準局員工消費合作社印— 下列實例將進一步詳細説明本發明，但非用來限制其範 圍。 例 t 實例1〜4 實例1與2依據下列步驟形成根據本發明之泡沫組合物。 首先將至少1〇〇克的含長鍵有機陽離子的水溶液放入一五 夸脱的容器内，用攪拌機或發泡機將此混合液打成密度約 7
U:\TYPE\MFY\P\42970.DOC 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 474836
第85103750號專利申請案 土文説明書修正頁Π FH 五 ΑΊ B7 ....+乂. …-- 1修〇£1技充 發明説明（5) 0.03至0·08克/立方公分的泡沫。接著將液狀之長鏈有機 陰離子-硬脂酸銨加入上述呈泡沫狀之混合液中。持續攪拌 至均句。將最终所形成泡沫放入一塑膠或紙杯中。在設定 的時間内，其泡沫消失的程度以泡沫消失百分比表示。泡 沫消失百分比係以最初泡沫總體積減去設定時間後所剩泡 沫體積，再除以最初泡沫總體積之方式測量。實驗結果如 表一0 實例3與4爲比較實例，其所形成泡沫僅含一長鏈有機陽 離子。如實例.1與2，測量泡沫消失之百分比。結果如表— 所示。 表一 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 貫例C組成含量以重量百分比計、 1 2 3 4 陽離子成份(預形成泡沫） 十四烷基三甲基溴化銨 十虎基氣按 中性起泡劑 0.5 0.7 0.5 (比較） 0.5 0.7 0.5 , 液狀陰離子成份 硬脂酸銨 1.5 1.5 — 一 結 果（三小時後） 浮於水上之泡沐 泡沫消失百分比 未溶解未溶解 0 0 溶解 溶解 >50 >50 表一清楚地顯示，含陰離子與陽離子的泡沫（實例1與2 ) 不但在泡沫形成3小時後不溶於水，並且沒有任何泡沫於3
42970-1.DOC -8 - 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 474836 第85103750號專利申請案 中文説明書修正頁(85^10月） A7 B7 /1 五、發明説明（6
小時内消失。比較實例3盥4 Φ 世人B 貝列/、4中，僅含陽離子的泡沫3小時 後即完全溶於水中，而且其百分 刀疋五十以上於3小時内即 告消失。 實例5 ~ 8 有高..(之丄）陽泡沫组合物） 實例5〜7中，含不同比例的長鏈有機陽離子化合物/長鏈 有機陰離子化合物的泡沫組合物依實例丨與2的方法產生。 於泡沫形成後2.5小時測試其料消失百分比。結果如表 二所示。實例8是比較實例，不含陰離子化合物。 表 二 實例(组成含量以重量百分比計) 5 6 7 8 陽離子成分(預形成泡沫） 比較 十六烷基三甲基氯化銨 10 10 10 10 水 100 100 100 1 00 陰離子化合物 硬脂酸銨 0.6 ; 1.7 3.2 0 1陽離子/陰離子比例(重量計） 14.7 5.2 2.8 __ 泡沫消失百分比 20 7 2 >80 2.5小時後） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表二中，以十六烷基二甲基銨鹽取代十六烷基三甲基銨 鹽，或以硬脂酸鉀取代硬脂酸良，所得結果亦相同。 實例9〜1 2 (具有低（< 1 )陽離子/陰離子重量比例之泡沫組合物） 根據實例1與2所揭示方法製造實例9〜1 1之泡沫组合物。 42970-1.DOC 4 - 9 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 474836 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第85103750號專利申請案 A7: . 生太逮書修正百(85年10月） B7； ^ 1 .斤' 五、發明説明（7 ) 泡沫形成2.5小時後測量其泡沫消失百分比。所得結果列 于表三。實例1 2爲比較實例，不含陽離子化合物。 表三 實例(組成含量以重量百分比計） 陰離子化合物(預形成泡沐） 9 10 11 12 (比較） 硬脂酸銨 6 6 6 6 水 1〇〇 1〇〇 100 100 陽離子成分 十六烷基三甲基氣化銨 0.8 1 . 6 3.3 0 陽離子/陰離子比例(重量計） 0.1 0.2 0.5 泡沫消失百分比 (2 · 5小時後） 2 0 — 0 >7 實例1 3〜1 4 Α類產品之應用） 、實例13中’混合25克高分子黏膠乳化液AirfUx 32〇， 2 · 2克十四燒基三甲基澳化按’ 4.6克中性發泡劑，及丨〇 〇 克水。此混合液依實例1與2所揭示方法產生泡沫。然後將 1 · 5克的硬脂酸銨加入該泡沫中並混合均勻。將此可作爲 枯著劑之泡沫組合物以刷子薄塗在紙箱 毫克，平方公分、經歷24小時，-黏著劑仍能留在刷= 並具黏性。然而，如在形成泡轉著劑時未進—步添加硬 脂酸銨（比較實例14)，則當該泡沫塗於紙箱上2小時後， (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 裝
、1T 429701.doc -10 -
經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 474836 A7 ____B7_ 五、發明説明（8) 紙箱表面已無殘留黏著劑，無法產生黏性。 實例1 5 (輕型泡沫石膏製品之製備） 含1.2克十六燒基三甲基氣化铵，0.5克非離子性界面活 性劑，與1 0 0克水的混合物，依實例1之發泡過程產生泡沫 。同樣根據實例1將3克的硬脂酸铵加入所產生的泡朱中。 將5 0克該泡沫加入一石膏與水的混合液（含3 0 〇克石膏粉及 200克水）中’形成一石膏漿體。該石膏漿體的濕密度爲 0 · 3 4克/立方公分。此漿體在2 4小時内硬化，其所含氣泡 極爲精細（平均氣泡直徑小於0 . 1公分）。 實例1 6 (輕型泡沫水泥製品之製備） 依實例1與2產生含1.2克十四烷基三甲基氣化銨，67克 乙烯乙酸乙烯酯共聚物乳化液，0 · 8克非離子性界面活性 劑及3克硬脂酸銨的泡沫。將4 0克所生成泡沫加入含水與 水泥的混合液（5 0 0克水泥粉與2 0 0克水）中，製成輕型的 泡沫水泥漿體。其濕密度爲0.5克/立方公分。 實例1 7 (可垂直塗抹之高強度輕型水泥製品的絮 含1.2克的十六燒基三甲基溴化銨’ 〇·5克非離子性界面 活性劑，及1 0 0克水的混合液依實例1與2產生泡朱，再于 U:\TYPE\MFY\P\42970.DOC 4 - 1 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -装· 訂 玉紙張尺度適用中國國家標iicNS ) A4規格（210X297公釐） — 474836 A7 B7 五、發明説明（9) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 其中添加3克的硬脂酸銨。將如此產生的泡沫4〇克加入水/ 水泥/滅水劑（ 1 7 5/5 00/2.5)中。如此產生之水泥黏性大， 可直接塗敷在垂直牆面上而不會向下流動。 實例1 8 (Μ型陶瓷之製備） 含有，以重量計，2份十六烷基三甲基氣化銨、丨份非離 子表面活性劑、及30份高嶺土的3〇〇克水質高嶺土混合液 依實例1與2之發泡過程發泡。泡沫產生後，添加4 ·5份的 硬脂酸銨。如此形成的輕型瓷土置於室溫下風乾一星期。 然後依下列加熱過程置於一高溫爐中烺燒：（1) 3小時内由 室溫加熱至8 0 0 °F ;⑵冷卻至室溫；⑶再加熱至2，2 〇 〇下 •，及⑷冷卻至室溫。所形成的輕型陶瓷密度爲〇 · 〇 5克/立 方公分（平均氣泡直徑小於0.1公分），質地堅硬且隔熱性 佳。 實例1 9 (垃圾掩埋之應用） 將實例7之泡沫組合物覆蓋於垃圾上。數日後不見任何泡 沫消失。如此可有效減低垃圾的臭味及蚊蠅的聚集。 實例2 0 (紡織上的應用） 混合1 〇份實例1之水性泡沫與i份高分子泡沫乳化 液。將 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝·
、1T U:\TYPE\MFY\P\42970.DOC 4 -12 - 474836 A7 B7 五、發明説明（10) 所得混合液塗敷在纺織纖維上。l5(rc下加熱處理5分鐘後 可製成輕且質地柔軟的織品。 實例2 1 (合板的應用） 混合4份實例1所製成的泡沫組合物及丨份的合板用黏著 劑-甲醛尿素。將該混合物塗敷於七層合板薄片上，並予以 冷壓。接著於l〇〇°C下熱壓10分鐘。所製成的層合板不但 硬度佳，質地均勻，並且合板用黏著劑之用量較未加入該 _泡沫組合物時節省1 0 %以上。 實例2 2 (顆粒性合板的應用） 混合依實例21所產生的泡沫粘著劑和顆粒狀木屑。並依 實例21行冷及熱壓處理。所製得合板與未使用該泡沫組合 物的合板相較下品質較爲均勻，強度佳，同時節省1〇%以 上的黏著劑用量。 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 實例2 3 (填補空間之應用） 取依實例16所製成的輕型泡沫水泥1〇公斤填補低窪地。 水泥硬化數日後，鋪平了的表面可供行走而不會下陷。 實例2 4 -13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
U:\TYPE\MFY\P\42970.00C ‘紙張尺度.適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 4/4836 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11) 著及接合材料） 將—般用於填補牆壁及窗框空隙的黏著及接合材枓混人 實例1所產生泡沫後，其重量會變輕，且易於流動。使用 供填補牆壁及窗框空隙後可避免屋内能源流失，下雨時亦 可防止雨水滲入屋内。 實例2 5 輕型泡涑黏膨） 當黏合布料於泡沫襯（PU foam)上時，水可分散性黏膠（ 如E 1 m e r s g 1 u e)很容易就由泡沫襯墊的空隙中流失而不 能有效地將布料黏於泡沫襯盤•上。今將實例1泡朱混入k 可分散性黏膠中後發現，如此形成的泡沫黏膠在塗於泡沫 觀塾上時不會流失’並且於乾燥後能有效地將布料黏於包 沫襯塾上。 實例2 6 (泡沫墨水） 一般水溶性及水可分散墨水在塗於毛邊紙或高吸水性紙 張上時，墨水很容易擴散，造成所印成圖形扭曲或字體線 條模糊不清。今將實例1泡沫混入墨水中廿+'' κ τ亚塗於紙張上後 發現，墨水不易擴散，所印出圖形不奋叔 4 3扭曲，且字體線條 清晰。如此一來可節省墨水用量。 實例2 7 U:\TYPE\MFY\P\42970.DOC 4 - 1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）—---- 〔請先閲讀背面之注意事項再**'寫本頁) -裝· -訂 474836 第85103750號專利申請案 \ 中文説明書修正頁(85年10月) R7'-iV；^v Μ， —_ 丨 - D1 5 ______—--------------- 五、發明説明（l2 ) (防火或滅火泡沫之應用） 利用將2份（以重量計）硬脂酸銨加入根據實例1與2所形成 ，含100份水，30份Barden粘土，及2份Arquad T之預 形成泡沫中製得一含粘土泡沫。將該含粘土泡沫覆蓋在3 段5公分X 1 . 3公分X 1 . 3公分的乾木條上。另備有3段同樣 大小未覆蓋該泡沫的木條。在這些木條周圍以汽油點火燃 燒。未覆蓋泡沫的3段木條在3分鐘内著火燃燒，覆蓋泡沫 的木條於8分鐘後仍未著火燃燒，且維持原狀，其粘土中 的氣泡並未消失。同樣情形下，一般界面活性劑所製成的 泡沫粘土在覆於木條上後，其泡沫會非常不穩定，即點火 燃燒測試中，泡沬會迅速消失，所餘之一層薄膜粘土無隔 熱效果，點火燃燒3-4分鐘内即著火燃燒。 I i I I I 裝 I (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) •I線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

  1. 474836 第85103750號專利申請案 中文申請專利範圍條正本f的年7 q) A8 BS C8 D8
    六、申請專利範圍於'η今 ι_ 一種穩定並具抗水性的水性泡沫组合物 具有式（I )結構之長鏈有機陽離子 包含 R-N-R+ χ· Rs (I) 其中 R為含8 - 2 4個碳原子的脂族烴自由基； Ri為〇丨-(：4烷基；若為二級銨，^與心均為氫原子， 若為三級銨，則汉2與尺3之一為氫原子，而另一為c 1 _ C4烷基，若為四級銨鹽，則^與^均為Ci_C4烷基； 以及 X -為一 _素陰離子；以及 具有式（Π )結構之長鏈有機陰離子 R_-Z· Y (Π ) --------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 其中 R'為含10 — 24個碳原子的脂族烴自由基； Z _為碳酸根；以及 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 Y +為驗金屬或銨的陽離子性相對離子； 該長鏈有機陽離子與該長鏈有機陰離子以〇.〇5 : !至 15 : 1的重量比存在。 2·根據中請專㈣圍第1項之泡沫組合物，丨中該長鏈有 機陽離子為烷基具有丨〇到2 2個碳原子之長鏈烷基三甲 基錄陽離子鹽類。 本紙張尺度適财(⑽)~^ (21GX297公楚- 474836 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8
    3. 根據申請專利範圍第i項之泡沫组合物，其中該長鏈有 機陰離子為包含1 〇到2 4個碳原子的脂肪酸鹽。 4. 根據申請專利範圍第3項之泡沫組合物，其中該長鏈有 機陰離子選自硬脂酸銨，硬脂酸鉀，及硬脂酸鈉。 5’根據申請專利範圍第1項之泡沫组合物，其中該重量比 為 0.2 : 1 至 5 : 1。 6·根據申請專利範圍第1項之泡沫組合物，進—步包含選 自破璃轉移溫度為一 8 5 °C至+ 8 0 °C之水可分散高分子 物種’玻璃轉移溫度為—8 5艽至+ 8 〇它之水可溶高分 子物種，發泡試劑，惰性填料，聚集體，粘土，砂，纖 維，色素，染料，水力可硬化材料，水泥，石膏，催速 劑’阻滯劑，及防凍劑之添加物。 7. 一種製造根據申請專利範圍第χ項之泡沫組合物之方 法’包含步驟有： (a)由包含下列組分之一的水溶液中產生泡朱 具有式（I )結構之長鏈有機陽離子 ΐτ (泳先閱t背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 其中 R—N—R2" X I r3 ⑴ R為含8 - 2 4個碳原子的脂族烴自由基； R!為C丨-c4烷基；若為二級銨，R2與r3均為氫原 子’若為三級録，則與之一為氫原子，而另一 42970-1 2 - 良纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) ΑΊ規格（210Χ297公釐） ABCD 中請專利範圍 為Ci-c^烷基，若為四級銨鹽’則心與心均為c _ C 4板基；以及 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) X -為一 _素陰離子；以及 具有式（Π)結構之長鏈有機陰離子 D I _ 7 - γ + 乙 Y ( Π ) 其中 R為含10-24個碳原子的脂族烴自由基； Ζ -為碳酸根；以及 Υ +為驗金屬或錄的陽離子性相對離子； (b) 將含有該長鏈有機陽離子及該長鏈有機陰離子其—之 水溶液加入該已形成之泡沫（a )中，使得該長鏈有機 陽離子與該長鏈有機陰離子以〇.〇5 : 1至15 : 1之重 量比存在；以及 (c) 由水溶液（b )與泡沫（a)混合均勻所得之水質泡沫體。 8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中該長鏈有機陽離 子與該長鏈有機陰離子以〇.2 : 1至5 : 1的重量比存 在。 經濟.那中央榡準局員工消費合作社印製 9. 根據申請專利範圍第1項之泡沫組合物，其係用來處理 紙類產品。 10‘根據申請專利範圍第1項之泡沫組合物，其係用來製造 輕型石膏製品。 根據申請專利範圍第1項之泡沫組合物，其係用來製造 輕型水泥製品。 12.根據申請專利範圍第1項之泡泳組合物，其係用來製造 42970-1 5 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS >八4規格（210X297公釐） 474836 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 輕型陶資;製品。 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 13. 根據申請專利範圍第1項之泡沫組合物，其係用來處理 纺織纖維。 14. 根據申請專利範圍第6項之泡沫組合物，其係用來覆蓋 垃圾或有氣味之廢棄物料。 15. 根據申請專利範圍第6項之泡沫組合物，其係用來填補 空間，如穩定土壤、填補廢棄坑道或空油井。 16. 根據申請專利範圍第6項之泡沫組合物，其係用來製造 黏著及接合用材料。 17. 根據申請專利範圍第1項之泡沫组合物，其係用來製造 低滲透性黏膠。 18. 根據申請專利範圍第1項之泡沫組合物，其係用來製造 低滲透性墨水。 19. 根據申請專利範圍第6項之泡沫組合物，其係用來製造 防火塗料。 20. 根據申請專利範圍第6項之泡沫组合物，其係用來製造 滅火泡沐。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 _42970-1 5________~ 4 - 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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