WO2022012733A1 - Verfahren zur herstellung einer platte aus sekundärrohstoffen, platte aus sekundärrohstoffen und nach diesem verfahren hergestellte platte aus sekundärrohstoffen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Platte (20) aus Sekundärrohstoffen, insbesondere aus einem Mahlgut bestehend aus zerkleinerten und gemahlenen Polyurethan-Schaumstoffresten und gegebenenfalls weiteren festen Hilfsstoffen. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Mischung aus Mahlgut, Isocyanat, Wasser und gegebenenfalls weiteren flüssigen oder rieselfähigen Zusatzstoffen unter hohem Druck und erhöhter Temperatur zu einer Platte gepresst. Dabei wird die Mischung in Form eines in der Breite und Stärke gleichmäßig verteilten Schüttgutes einem Presspalt einer Doppelbandpresse (10) aus parallel laufenden Endlosbändern kontinuierlich zugeführt Das zugeführte Schüttgut wird beim Durchlauf durch die Doppelbandpresse (10) einem definierten Pressdruck senkrecht zu den parallel laufenden Endlosbändern und einer erhöhten Temperatur unterworfen unter Ausbildung einer heißen Endlosplatte am Ausgang der Doppelbandpresse (10). Zum Schutz der metallischen Oberflächen der Endlosbänder gegen Verkleben wird beim Pressvorgang der Doppelbandpresse (10) zwischen den metallischen Oberflächen der Endlosbänder und dem Schüttgut eine Trennschicht eingebracht.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Platte aus Sekundärrohstoffen,
Platte aus Sekundärrohstoffen und nach diesem Verfahren hergestellte Platte aus Sekundärrohstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Platte aus Sekundärrohstoffen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Platte aus Sekundärrohstoffen sowie auf eine nach dem Verfahren hergestellte Platte aus Sekundärrohstoffen. Ein Verfahren dieser Art und eine derartige Platte sind aus der Druckschrift DE 100 19662 A1 bekannt.
Aus der Druckschrift DE 100 19 662 A 1 ist es bekannt, bei der Industrieproduktion anfallende Sekundärrohstoffe in Form von Abfällen oder Resten aus ausgehärtetem Polyurethan-Schaum zu recyceln, indem die Reste aus Polyurethan-Schaum zerkleinert und gemahlen werden und das Mahlgut unter Beimischung von Wasser und Isocyanat sowie weiteren Hilfsstoffen in einer Presse unter hohem Druck und erhöhter Temperatur zu großformatigen Platten gepresst wird. Derartige Platten sind unter dem Markennamen Phonotherm® im Handel erhältlich. Die Phonotherm® - Platten besitzen ein Raumgewicht von 300 bis 900 kg/cm infolge des erheblichen, genau definierten Drucks bei der Herstellung über die Presse. Phonotherm® - Platten finden Anwendung als konstruktive Wärme- und Schalldämmplatten im Bereich von Fassaden, im Türen- und Fensterbau und als Raumelemente zur Schallabsorption. Dabei verbinden sich die Vorteile einer hervorragenden Festigkeit infolge des hohen Raumgewichtes auf der einen Seite und der guten Wärme- und Schalldämmeigenschaft des Polyurethanmaterials auf der anderen Seite.
Der Nachteil der bekannten Fertigung von Phonotherm® - Platten besteht darin, dass man immer nur eine Platte nach der anderen herstellen kann und die Verweilzeiten in der Presse je nach Plattenstärke variieren. Dies führt im Fertigungsprozess zu lästigen Wartezeiten . Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Platten nicht mehr einzeln, also Platte für Platte herzustellen, sondern endlos zu produzieren. Dabei soll die Biegesteifigkeit der endlos produzierten Platten um ein Vielfaches gegenüber herkömmlich hergestellten Phonotherm® - Platten vergrößert werden .
Die auf eine Endlosproduktion gerichtete Teilaufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst.
Die auf eine Verbesserung einer Phonotherm® - Platte gerichtete Teilaufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 11 gelöst.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte ist in dem nebengeordneten Patentanspruch 15 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Platte nach dem nebengeordneten Anspruch 1 1 sind in den Unteransprüchen 12 bis 14 angegeben .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäß hergestellten Platte nach dem nebengeordneten Anspruch 15 sind in den Unteransprüchen 16 bis 18 angegeben. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Platten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren , und
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Platte und einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platte.
Mit der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anlage 1 werden Platten 20 nach Fig. 2 aus Sekundärrohstoffen auf einer Doppelbandpresse 10 kontinuierlich hergestellt, wie im Folgenden beschrieben wird. Unter dem Begriff „Platte“ werden plattenförmige Werkstoffe verstanden, welche zu beliebigen Formen in gewünschter Breite und Länge, zu Brettern, Bohlen, Stangen oder dergleichen zugeschnitten und verarbeitet werden können.
Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Sekundärrohstoff insbesondere in Form von Abfällen oder Resten aus ausgehärtetem Polyurethan-Schaum in einem Schredder 2 zerkleinert und in einem Mahlwerk 3 gegebenenfalls zusammen mit weiteren festen Hilfsstoffen, beispielsweise Fasen, zu einem definierten Mahlgut gemahlen.
Da Sekundärrohstoffe im Gegensatz zu Primärrohstoffen nicht immer die gleiche Dichte und die gleichen spezifischen Eigenschaften im Materialfluss haben, ist es wichtig, die Vorbereitungen des Mahlgutes mittels einer oder mehrerer nacheinander geschalteter Mühlen des Mahlwerks 3 so zu gestalten, dass das Mahlgut zu 100 % stets die gleiche Körnung aufweist. Bei Klumpen im Mahlgut oder auch bei zu feinem Mahlgut würde es bei der anschließenden Verarbeitung in dem kontinuierlichen Prozess der Anlage 1 zu Störungen kommen. Um dies zu vermeiden, wird das Mahlgut des Sekundärrohstoffes immer in Bewegung gehalten und nach dem Mahlvorgang möglichst schnell verarbeitet.
Das in einem Silo 4 gespeicherte Mahlgut wird mittels eines Schneckenförderers 5 in der gewünschten Menge aus dem Silo 4 in eine Mischkammer 6 ausgetragen, wo es beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Mischschnecke mit Wasser, flüssigem Isocyanat und gegebenenfalls weiteren flüssigen Zusatzstoffen, wie beispielsweise Polyol und/oder Wasser, aus Tanks 7 gleichmäßig gemischt wird. Es können auch rieselfähige Zusatzstoffe, wie beispielsweise Salze, zur Mischung in der Mischschnecke beigegeben werden. Die Mischung wird sodann mittels eines Schneckenförderers 8 auf eine Streuanlage 9 als Schüttgut aufgebracht, wo das Schüttgut in der Breite und Stärke gleichmäßig verteilt wird. Das Schüttgut wird anschließend und kontinuierlich der Doppelbandpresse 10 (Heißpresse) zugeführt.
Die Doppelbandpresse 10 besteht in nicht gezeigter Weise aus parallel laufenden Endlosbändern aus Stahl oder Kettengliedern, zwischen denen sich ein einstellbarer Pressspalt befindet. In den Pressspalt wird das gemischte Schüttgut kontinuierlich aufgegeben, das bei der Bewegung der Endlosbänder durch die Doppelbandpresse 10 gezogen und dabei senkrecht zu den beiden Endlosbändern einem definierten Pressdruck ausgesetzt wird. Der Pressdruck liegt im Bereich von wenigstens 250 N/cm2 bis zu 285 N/cm2. Ein Heizaggregat 11 erhitzt das aufgegebene Schüttgut beim Durchlauf durch die Doppelbandpresse 10 auf eine erhöhte Temperatur, die im Bereich von wenigstens 120 °C bis maximal 200 °C liegt und vorzugsweise stets 190 °C beträgt. Durch den thermischen Pressvorgang in der Doppelbandpresse 10 entsteht aus dem aufgegebenen Schüttgut am Ausgang der Doppelbandpresse 10 ein homogener und gleichmäßig gemischter Materialstrang in Form einer heißen Endlosplatte. Die heiße Endlosplatte am Ausgang der Doppelbandpresse 10 wird in einer nachfolgenden weiteren Doppelbandpresse 12 (Kaltpresse) unter Druck und mit Hilfe eines Kühlaggregates 13 auf eine Temperatur von vorzugsweise 20 °C abgekühlt, wodurch das Plattenmaterial vollständig aushärtet. Beim Abkühlen der heißen Endlosplatte in der Doppelbandpresse 12 kommen im Wesentlichen dieselben Druckparameter wie beim Durchlauf durch die heiße Doppelbandpresse 10 zur Anwendung. Nach dem Erkalten kann die ausgehärtete Endlosplatte auf die gewünschte Größe und das gewünschte Format der fertigen Platte 20 zugeschnitten werden.
Bei der beschriebenen Verwendung der Doppelbandpresse 10 ergibt sich eine Schwierigkeit daraus, dass sich das im Mischgut eingearbeitete Isocyanat beim Pressvorgang infolge der Erwärmung auf 120°C bis 200 °C untrennbar mit den Metalloberflächen der Endlosbänder der Doppelbandpresse 10 verbindet. Dadurch würden die Oberflächen der Endlosbänder verklebt und unbrauchbar. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, bieten sich mehrere Möglichkeiten an. Die eine Möglichkeit besteht in der Verwendung von Trennmitteln, wie beispielsweise Silikonöl, welches man vor dem Eintrag des Schüttgutes auf die Metalloberflächen der Endlosbänder aufbringen könnte. Damit ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Trennmittel in die Oberflächen der fertigen Platten eindringen und letztendlich in den äußeren Bereichen der fertigen Platten verbleiben. Bei späteren Klebeverbindungen der fertigen Platten mit anderen Oberflächen kann es wegen des verbliebenen Trennmittels zu Ablösungen der Klebestellen kommen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwischen dem Schüttgut und den metallischen Pressoberflächen der Endlosbänder Trennfolien aus Teflon oder Silikon einzubringen, die am Austragsende der Doppelbandpresse 10 wieder abgezogen werden. Alternativ könnte man auch eine Verschleißschicht mit in die Doppelbandpresse 10 geben, beispielsweise eine Papierschicht, welche zwar nach dem Pressvorgang auf der Platte verbleibt, den Zweck eines Schutzes der metallischen Oberflächen der Doppelbandpresse 20 aber erfüllt. Leider aber haben Papiere viele negative Eigenschaften, welche sich im späteren Prozess der Weiterverarbeitung der Platten 20 nachteilig auswirken, beispielsweise beim Verkleben mit anderen Werkstoffen.
Die Erfindung geht indessen einen anderen Weg, um die Verklebung der Oberflächen der Endlosbänder zu vermeiden. Hierzu wird eine dünne Trennschicht in den Pressvorgang der Doppelbandpresse 10 zwischen die metallischen Oberflächen der Endlosbänder und dem Schüttgut eingebracht. Die dünne Trennschicht ist für Isocyanat undurchlässig und für Temperaturen bis zu 200 °C hitzeunempfindlich. Wesentlich ist, dass die dünne Trennschicht so beschaffen ist, dass sie im Unterschied zu Trennfolien aus Teflon oder Silikon am Austragsende der Doppelbandpresse 10 von der heißen Endlosplatte nicht abgezogen wird, sondern sich untrennbar mit den Oberflächen der Endlosplatte verbindet. Die dünne Trennschicht verbleibt somit an der Ober- und Unterseite der Endlosblatte als Dünnschicht.
Als dünne Trennschicht kommt vorzugsweise ein Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen zum Einsatz. Alternativ kann als Dünnschicht auch eine Metallfolie oder eine mit einem Gewebe oder einem Vlies verstärkte, metallisierte Folie vorgesehen werden, beispielsweise eine Aluminiumfolie. Ein Vlies aus Glasfasern oder Karbonfasern ist selbst bei Verarbeitungstemperaturen von bis zu 200 °C thermostabil, im Gegensatz zu Vliesstoffen aus Kunststoff, wie Polyethylen oder Polystyrol, die in der Regel nicht temperaturbeständig sind und schmelzen würden.
Die dünne Trennschicht verhindert infolge ihrer Undurchlässigkeit für Isocyanat das Ankleben des aufgegebenen Schüttgutes an den metallischen Oberflächen der Endlosbänder der Doppelbandpresse 10, die auf diese Weise perfekt gegen Anhaftung geschützt werden. Die dünne Trennschicht verbindet sich bei dem thermischen Pressvorgang mit den Oberflächen der hergestellten Endlosplatte chemisch, da sie durch den Isocyanat-Anteil des Schüttgutes mit dem Plattenmaterial des gepressten Schüttgutes verklebt und auf der Ober- und Unterseite der Endlosplatte eine dauerhafte Dünnschicht bildet.
Bei der bevorzugten Verwendung eines Vlieses ergibt sich der weitere Vorteil, dass sich die Struktur des verwendeten Vlieses in das heiße Material des aufgegebenen Schüttgutes verkrallt, woraus eine über die bloße Klebeverbindung zwischen dem Vlies und dem gepressten Plattenmaterial hinausgehehde mechanische Haftung des Vlieses auf der fertigen Endlosplatte resultiert. Durch die Beschichtung der fertigen Platten mit einem Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen erhöht sich der E- Modul, also die Biegesteifigkeit, der beschichteten Platten um ein Vielfaches gegenüber herkömmlichen Phonotherm®-Platten. Dadurch lassen sich für viele Anwendungen gegenüber herkömmlichen Phonotherm®-Platten dünnere Phonotherm®-Platten 20 einsetzen. Im Falle einer Beschichtung der fertigen Platte mit einer Metallfolie oder mit einer gewebe- oder vliesverstärkten, metallisierte Folie kommt als besonderer Vorteil hinzu, dass eine Metallfolie bzw. die Metallisierung als Gleitschicht bei der Fertigung der Endlosplatte wirkt. Beim Einsatz der der fertigen Platte als Wärmedämmplatte hat die Metallfolie bzw. die Metallisierung auf den Oberflächen der fertigen Platte den weiteren vorteilhaften Effekt einer Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften gegenüber einer herkömmlichen Phonotherm® - Platte.
In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Phonotherm®-Platte 20 im Querschnitt veranschaulicht.
Die dargestellte Platte 20 weist als Plattenkern 21 eine homogene Struktur aus der gepressten und ausgehärteten Mischung von Polyurethan- Mahlgut und Isocyanat-Klebstoff auf. Der Plattenkern 21 ist feuchtigkeitsunempfindlich und bietet hervorragende Wärme- und Schalldämmeigenschaften. Darüber hinaus ist der Plattenkern 21 temperatur- und chemikalienbeständig, alterungsbeständig, unverrottbar, recycelbar, formaldehydfrei, Schimmel- und fäulnisfest und sondert keine physiologisch relevanten Mengen chemischer Stoffe ab. Der Plattenkern 21 lässt sich problemlos mit herkömmlichen Hartmetallwerkzeugen bearbeiten und ohne Ausbruchgefahr sägen, schleifen und fräsen. Die dabei entstehenden Stäube weisen keine faserige Form auf und sind daher physiologisch unbedenklich.
Im Unterschied zu herkömmlichen Phonotherm®-Platten ist der Plattenkern 21 an seiner Ober- und Unterseite mit einer Dünnschicht 22 beschichtet. Die Dünnschicht 22 ist mit dem darunter liegenden Plattenkern 21 durch dessen Isocyanat-Bestandteil chemisch durch Verklebung untrennbar verbunden Als Dünnschicht 22 kommt vorzugsweise ein Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen zum Einsatz.
Alternativ kann als Dünnschicht 22 auch eine Metallfolie oder eine mit einem Gewebe odereinem Vlies verstärkte, metallisierte Folie vorgesehen werden, beispielsweise eine Aluminiumfolie. Bei Verwendung eines Vlieses sind die Fasern der Dünnschicht 22 zusätzlich mechanisch mit dem darunter liegenden Plattenkern 21 durch Verkrallung verbunden.
Durch die Beschichtung der fertigen Platten 20 mit einem Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen erhöht sich der E-Modul, also die Biegesteifigkeit, der beschichteten Platten um ein Vielfaches gegenüber herkömmlichen Phonotherm®-Platten. Im Falle einer Beschichtung der fertigen Platte 20 mit einer Metallfolie oder mit einer gewebe- oder vliesverstärkten, metallisierten Folie hat die Metallfolie bzw. die Metallisierung auf den Oberflächen der fertigen Platte 20 den vorteilhaften Effekt einer Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften gegenüber einer herkömmlichen Phonotherm® - Platte.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Platte aus Sekundärrohstoffen, insbesondere aus einem Mahlgut bestehend aus zerkleinerten und gemahlenen Polyurethan-Schaumstoffresten und gegebenenfalls weiteren festen Hilfsstoffen, bei dem eine Mischung aus Mahlgut, Isocyanat, Wasser und gegebenenfalls weiteren flüssigen oder rieselfähigen Zusatzstoffen unter hohem Druck und erhöhter Temperatur zu einer Platte gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung in Form eines in der Breite und Stärke gleichmäßig verteilten Schüttgutes einem Presspalt einer Doppelbandpresse aus parallel laufenden Endlosbändern kontinuierlich zugeführt wird, dass das zugeführte Schüttgut bei Durchlauf durch die Doppelbandpresse einem definierten Pressdruck senkrecht zu den parallel laufenden Endlosbändern und einer erhöhten Temperatur unterworfen wird unter Ausbildung einer heißen Endlosplatte am Ausgang der Doppelbandpresse, und dass beim Pressvorgang der Doppelbandpresse eine Trennschicht zwischen die metallischen Oberflächen der Endlosbänder und dem Schüttgut eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennschicht eine für Isocyanat undurchlässige und für Temperaturen bis zu 200 °C hitzeunempfindliche Dünnschicht vorgesehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als undurchlässige und hitzeunempfindliche Dünnschicht ein Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen vorgesehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als undurchlässige und hitzeunempfindliche Dünnschicht eine Metallfolie oder eine mit einem Gewebe oder einem Vlies verstärkte, metallisierte Folie vorgesehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallfolie eine Aluminiumfolie vorgesehen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Temperatur im Bereich von wenigstens 120 °C bis maximal 200 °C liegt und vorzugsweise stets 190 °C beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Pressdruck im Bereich von wenigstens 250 N/cm2 bis 285 N/cm2 liegt.
8. Verfahren nacheinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die heiße Endlosplatte am Ausgang der Doppelbandpresse in einer anschließenden Kühlpresse unter Druck abgekühlt wird, wobei im wesentlichen dieselben Druckparameter wie beim Durchlauf durch die Doppelbandpresse zur Anwendung kommen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühltemperatur etwa 20°C beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosplatte nach dem Erkalten auf die gewünschte Größe und das gewünschte Format der fertigen Platte zugeschnitten wird.
11. Platte aus Sekundärrohstoffen, bestehend aus einer unter hohem Druck und erhöhter Temperatur gepressten Mischung von Mahlgut aus zerkleinerten und gemahlenen Polyurethan-Schaumstoffresten und gegebenenfalls weiteren festen Hilfsstoffen, mit Isocyanat, mit Wasser und gegebenenfalls mit weiteren flüssigen oder rieselfähigen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) an ihrer Ober- und Unterseite eine Oberflächenbeschichtung in Form einer Dünnschicht (22) aufweist, welche für Isocyanat undurchlässig und für Temperaturen bis zu 200 °C hitzeunempfindlich ist.
12. Platte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als undurchlässige und hitzeunempfindliche Dünnschicht (22) ein Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen vorgesehen ist.
13. Platte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als undurchlässige und hitzeunempfindliche Dünnschicht (22) eine Metallfolie oder eine mit einem Gewebe oder einem Vlies verstärkte, metallisierte Folie vorgesehen wird.
14. Platte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallfolie eine Aluminiumfolie vorgesehen ist.
15. Platte aus Sekundärrohstoffen, welche nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist und die Trennschicht als Oberflächenbeschichtung in Form einer Dünnschicht (22) aufweist.
16. Platte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Dünnschicht (22) ein Vlies aus Glasfasern, Kohlefasern oder einem Gewirke aus hitzeunempfindlichen, undurchlässigen Faserstoffen vorgesehen ist.
17. Platte nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Dünnschicht (22) eine Metallfolie oder eine mit einem Gewebe oder einem Vlies verstärkte, metallisierte Folie vorgesehen ist.
18. Platte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallfolie eine Aluminiumfolie vorgesehen ist.
19. Platte nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (22) mit einem darunter liegenden Plattenkern (21) chemisch durch Verklebung und mechanisch durch Verkeilung untrennbar verbunden ist.
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