4 月 15, 2024 隆昌化工

涂料中的溶剂分类和特性分析

首先,什么是溶剂?

任何一种具有溶解其他物质的能力,并能生成均匀溶液的液体,都可以称为 "溶剂",水也是溶剂,只是溶解的对象与有机溶剂不同;而有机溶剂狭义上讲就是能溶解固体,成为其他结构,而没有变化成其他新物质的液体。

目前油墨和涂料用的溶剂,一般是挥发性有机溶剂;其主要功能是控制和调节涂料的粘度,即在溶解形成的涂膜中赋予适当的粘度。溶剂选择和添加的适量与否,会影响涂料的流动性、干燥速度。

第二,溶剂的性质

1. 偿付能力

溶解能力是指溶剂能溶解成膜物质的分散能力,能使成膜物质均匀分散在溶剂中并形成稳定的溶液。溶剂的溶解能力与成膜物质的种类有关;溶解能力的规律是极性树脂需要极性溶剂(如醇、酯、酮);非极性脂肪族烃类可溶解涂料油(如油性清漆、长油醇酸树脂)。因此,正确选择溶剂必须了解与每种成膜物质对应的溶剂种类,否则会造成浑浊、沉淀、析出、失光甚至报废。

2.溶剂的作用

溶剂的主要作用是溶解和稀释固体或高粘度成膜物质(树脂和油),使其易于涂布在工件表面,并使其流平,形成平整连续的均匀薄膜。

溶剂的品种和数量在很大程度上决定了液体涂料的许多特性,如粘度、干燥速度、毒性、气味、易燃性、爆炸性等;因此需要谨慎选择和使用溶剂。

3.溶剂蒸发率

挥发速度是指溶剂从涂料中挥发到空气中的速度。它决定了涂料处于流体状态的时间长短。影响溶剂挥发速度的因素很多,关系最大的是溶剂的沸点。溶剂蒸发速度与溶剂的沸点大致成正比。

第三,溶剂分类

溶剂一般可根据其沸点、极性、化学成分、用途、溶解性和蒸发速度来分类。

1.按沸点分类

沸点低于 100℃的溶剂称为 "低沸点溶剂",如丙酮、乙醇、乙酸乙酯、苯、甲乙酮等;有助于防止湿涂料的流挂,其挥发快、易干燥、粘度低,通常具有挥发性气味。

沸点在100℃~150℃之间的所谓 "沸点溶剂",如甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、甲基异丁基酮、丁酯等,其挥发性适中,在涂料下面挥发的低沸点溶剂,有利于涂料形成流平致密的漆膜,在工业上得到广泛应用。

沸点在 150℃~200℃的环己酮、乙酸戊酯、乙二醇丁醚、环己醇、松节油等所谓 "高沸点溶剂",挥发较慢,在涂料的最后挥发期,既有利于流平,又可防止涂料挥发后因潮湿和低温引起的涂料发白等现象。

增塑剂:这种溶剂较少用于溶解上,多用于添加剂,如增塑剂、软化剂等,沸点在 300℃以上,几乎不挥发,用于改变聚合物的硬度,不能添加,以免干燥。

2.按化学成分分类

烃类溶剂:如脂肪族和芳香族为主,脂肪族又可分为直链石蜡烃;芳香族溶剂则以苯为核心,苯、甲苯、二甲苯应用广泛。

含氧溶剂:这类溶剂由于在碳和氢两种元素之外,含有氧元素,所以溶解性较强,如乙醇、丙酮、醋酸乙酯等。

3.按极性分类

是根据其是否导电来分类的,所谓导电的称为 "极性溶剂";例如:醇类、酯类、酮类等,与其他导电性有强弱大小之分。

4.按蒸发速度分类(该分类基于醋酸丁酯(BAC),在室温下进行比较)

快干型:比 BAC 快 3 倍以上;

中等干燥溶剂:比 BAC 快 1.5 倍以上;

慢干溶剂:蒸发速度介于醋酸丁酯(BAC)和戊醇之间的溶剂;

极慢干溶剂:如环己酮、二乙二醇醚等。

5.根据偿付能力分类

真溶剂:又称 "活性溶剂",用于可单独溶解特定树脂;例如,硝化纤维素可真正溶解酯类、醚类、酮类溶剂。

助溶剂:又称 "潜溶剂",单独使用时无实际溶解能力,但与真正的溶剂一起使用时可增加溶剂的溶解能力;如醇类。

稀释剂:本身没有真正的溶质溶解能力,但在某些溶剂中起调节粘度的作用,以方便操作的人;一般涂料油漆所用的稀释剂叫 "香蕉水"(天那水),如苯。

一般混合溶剂中真正的溶剂、添加剂和稀释剂的比例约为 35:15:50,而低、中、高沸点溶剂的比例约为 25:65:10。

常见溶剂极性顺序表

强极性溶剂:

甲醇〉乙醇〉异丙醇

中等极性溶剂:

氰化乙酯〉醋酸乙酯〉氯仿〉二氯甲烷〉乙醚〉甲苯

非极性溶剂

环己烷、石油醚、正己烷、戊烷

单一溶剂的极性顺序为

石油醚(小)→环己烷→四氯化碳→三氯乙烯→苯→甲苯→二氯甲烷→氯仿→乙醚→乙酸乙酯→乙酸甲酯→丙酮→正丙醇→甲醇→吡啶→乙酸(大)

混合溶剂的极性顺序:

苯:氯仿(1+1)→环己烷:乙酸乙酯(8+2)→氯仿:丙酮(95+5)→苯:丙酮(9+1)→苯:乙酸乙酯(8+2)→氯仿:乙醚(9+1)→苯:甲醇(95+5)→苯:乙醚(6+4)→环己烷:乙酸乙酯(1+1)→氯仿:醚(8+2)→氯仿:甲醇(99+1)→苯。甲醇(9+1)→ 氯仿:丙酮(85+15)→ 苯:乙醚(4+6)→ 苯:乙酸乙酯(1+1)→ 氯仿:甲醇(95+5)→ 氯仿:丙酮(7+3)→ 苯:乙酸乙酯(3+7)→苯:乙醚(1+9)→乙醚:甲醇(99+1)→乙酸乙酯:甲醇(99+1)→苯:丙酮(1+1)→氯仿:甲醇(1+1)→氯仿:甲醇(9+1)

注:苯:甲醇(95+5)是指 95 体积的苯与 5 体积的甲醇混合形成混合溶剂!

常用的混合溶剂:

乙酸乙酯/正己烷:常用浓度为 0-30%。但有时很难在旋转蒸发仪上完全去除溶剂。

乙醚/戊烷系统:常用浓度为 0~40%。在旋转蒸发仪上非常容易去除。

乙醇/正己烷或戊烷:强极性化合物首选 5-30%。

二氯甲烷/正己烷或戊烷:当其他混合溶剂失效时,可考虑使用 5~30% 混合溶剂。

功能团极性的比较

烷烃(-CH3, -CH2-) < 烯烃(-CH=CH -) < 醚类(-O-CH3.-O-CH2-) <硝基化合物(-NO2) <二甲胺(CH3-N-CH3) <脂类(-COOR) 酮类(-CO-) <醛类(-CHO) <硫醇类(-SH) <胺类(-NH2) <酰胺类(-NH3.SH)<胺(-NH2)<酰胺(-NHCO-)<醇(-NHCO CH3)<醇(-OH)<酚(<Ar-OH)<羧酸(-COOH)

常用流动相的极性

石油醚 <汽油 <庚烷 <己烷 <二硫化碳 <二甲苯 <甲苯 <氯丙烷 <苯 <溴化乙烷 <溴苯 <二氯乙烷(DCM) <三氯甲烷 <异丙醚 <硝基甲烷 <乙酸丁酯 <乙醚 <乙酸乙酯 <N-丁酯戊烷 <正丁醇 <苯酚 <甲基乙醇 <三丁醇 <四氢呋喃 <二氧六环 <丙酮 <乙醇 <乙腈 <甲醇 <氮气 二甲基甲酰胺(DMF) <水

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常见溶剂的类型和特性

1.脂肪烃溶剂

脂肪烃溶剂的化学成分主要是链烃,是石油分馏的产物。

石油醚是石油的低沸点馏分,是低级烷烃的混合物;现在已较少用于油漆。

② 200 # 油漆溶剂油是烷烃、烯烃、环烷烃和少量含 C4~C11 芳烃的混合物,主要成分是戊烷、己烷、庚烷和辛烷。从原油直接蒸馏生产的直馏汽油基本不含烯烃,通过裂解得到的汽油含有相当数量的烯烃,作为溶剂使用的汽油要求不含裂解馏分和四乙基铅。

200# 油漆溶剂油是溶剂汽油的一种,其沸点范围为 145℃~200℃。因为一开始是用来代替松节油的,所以历史上称为 "松节油",在国外称为 "矿物油精"。

2.芳香烃溶剂

芳烃溶剂是目前工业用途最大的一种,按来源分为焦化芳烃和石油芳烃两大类。焦化芳烃由煤焦油分馏获得,石油芳烃由石油产品通过铂重整油、催化裂化油和甲苯气化油蒸馏获得。

苯(BENZE)可与大多数有机溶剂混溶。主要用于油漆和醋酸丁酯、丙酮和丁醇与硝基漆的稀释剂。

甲苯(TOL)可与多种有机溶剂混合。其挥发性比二甲苯快 3 倍,因此很少用作溶剂,主要是混合溶剂的成分之一。

③ 二甲苯(XL)的常用词是邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯三种异构体,其中任何一种都不适合单独用作涂料溶剂。工业混合二甲苯是一种无色透明的液体,带有芳香烃的特有气味,有时会发出微弱的荧光。

无水二甲苯常用于涂料工业。它不溶于水,可与乙醇、乙醚、芳香烃和脂肪烃溶剂混溶。它溶解能力强,蒸发速度适中,是目前使用最多的溶剂之一。

(iii) 溶剂石脑油为无色或淡黄色液体,是煤焦油轻油分馏得到的焦化芳香烃混合物。沸程为 120℃~200℃,主要有甲苯、二甲苯异构体、乙苯、异丙苯等成分。

高沸点芳烃溶剂、石油芳烃、重芳烃是萃取完 C8 馏分后,剩下的 C9、C10 等高沸点馏分的混合物。开始人们称 "重芳烃 "为二甲苯的替代品,后发现其特殊价值,并进一步分为不同的馏分,能延长沸点,溶解性和挥发速度最好,是我国涂料行业使用较多的进口产品。

其优点是以芳香烃为主,在薄膜干燥、溶剂挥发的全过程中具有较高的溶解度;使薄膜无结皮现象,并具有光泽;可与二甲苯混合,提高挥发速度;也可与 200 号溶剂汽油混合,提高溶解度;闪点较高,更安全。

3.萜烯溶剂

从松树中提取,是一种较早的溶剂;常用松节油、二戊烯。

4.酒精溶剂

醇类、酮类、酯类、醇醚类溶剂通常被称为 "含氧溶剂",即分子中含有氧原子的溶剂。溶解范围广,可溶解大部分树脂,常与其他溶剂混合使用。

乙醇(ETHONL),俗称 "酒精",常与其他溶剂混合用作稀释剂。

异丙醇(IBA),溶解性和挥发速度与乙醇接近,气味强烈;主要用于硝化纤维和醋酸纤维涂层的助溶剂。

正丁醇(NBA)是一种无色透明、具有特殊芳香气味的液体,可与醇、醚、苯等有机溶剂混溶。正丁醇与二甲苯的混合溶剂广泛用于氨基烤漆和环氧树脂漆中;正丁醇是硝化纤维树脂的助溶剂,因其沸点高、挥发慢,所以具有 "防白效果";其缺点是粘度较大。

5.酮溶剂

酮溶剂是另一种含氧溶剂。

丙酮(ACT),是一种沸点低、蒸发速度快的强溶剂,是挥发性涂料的良好溶剂。由于其快速蒸发的冷却作用,可使空气中的水蒸气在涂膜表面凝结,从而导致涂膜表面结霜发白,故常与具有防白作用的低挥发性醇类和醇醚类溶剂一起使用。

甲基乙基酮(MEK)--溶解性与丙酮相同,但蒸发速度较慢,是硝化纤维、丙烯酸树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中常用的溶剂之一。

甲基异丁基酮(MIBK)比甲乙酮挥发慢,溶解能力强,性能好,常与其他溶剂混合使用。

环己酮(CHK)是一种强溶剂,挥发缓慢,对多种树脂有极好的溶解性,主要用于聚氨酯、环氧树脂、乙烯基树脂涂料;它能提高漆膜的附着力,使漆膜平滑美观。

异佛尔酮(IP)--淡黄色液体,有樟脑气味,沸点高,吸湿性低,挥发性慢,溶解性好,可与大多数有机溶剂和多种硝化纤维素涂料混溶。

(6) 二丙酮醇 - 是一种无色无味的透明液体,常用于配制静电稀释剂。

6.酯类溶剂

酯类溶剂也是一种含氧溶剂。涂料中常用的酯类溶剂大部分是醋酸酯,也有少量的有机酸酯。这类溶剂 CAC 是 PU 涂料(PU 慢干水)极为重要的溶剂。

醋酸乙酯(EAC)是一种无色透明液体,有水果香味,能与大多数有机溶剂混溶,可溶解植物油、甘油松香酯、硝化纤维素、氯乙烯树脂和聚苯乙烯树脂等,可用作硝化纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸树脂和聚氨酯树脂等涂料的溶剂。

醋酸正丁酯(BAC)--无色液体,有水果香味,不溶于水,也难水解,可与醇、醚等一般有机溶剂混溶;植物油、甘油松香酯、聚醋酸乙烯树脂、聚丙烯酸树脂、氯化橡胶等都有很好的溶解性,是硝化纤维涂料、聚丙烯酸酯涂料、氯化橡胶涂料、聚氨酯涂料的常用溶剂。是硝化纤维涂料、聚丙烯酸酯涂料、氯化橡胶涂料、聚氨酯涂料的常用溶剂。

乙酸异丁酯(IBAC)--性质与 BAC 相似,但闪点较低,为 17.8℃。

高碳醇醋酸酯--是醋酸正己酯、醋酸庚酯、醋酸酯三种高碳醇醋酸酯,作为一种高沸点酯类溶剂,它既具有含氧溶剂较高的溶解度,又保持了碳氢溶剂的性质。

现有的醋酸己酯用于对湿气敏感的气干涂料中,其较慢的蒸发速度可有效降低涂膜的 "泛白 "倾向,同时,它具有一定的挥发性,可快速干燥,在硝基纤维素涂料、双组分聚氨酯涂料和挥发性丙烯酸树脂涂料中具有独特的优势。

7.醇醚和醚酯溶剂

乙二醇醚--又称乙二醇醚或乙醇溶剂纤维,是一种无色液体,有淡淡的香味,属于 "剧毒 "类。可与水、酒精、乙醚、丙酮等溶剂混溶,是水性涂料的良好助溶剂。

乙二醇丁醚,又称乙二醇丁醚或丁基纤维溶剂,无色液体,唯一有香气;能溶于丙酮、苯、乙醚、甲醇等有机溶剂,是硝化纤维涂料的良好溶剂,并能起到防止泛白的作用。用于大多数涂料中,可起到防皱、防雾、提高漆膜流动性和光泽度的作用;是水性涂料的良好助溶剂。

(乙二醇乙醚醋酸酯--又称乙二醇乙醚醋酸酯、乙醇溶剂醋酸酯或醋酸-2-乙氧基乙酯,是一种无色液体,略带芳香。由于其分子结构中含有醚和酯结构,可与多种溶剂混合,具有很高的溶解能力,能溶解油脂、松香、氯化橡胶、硝化纤维、醇酸树脂、酚醛树脂等多种涂料产品。它的挥发速度较慢,有利于涂膜的流平,使涂膜均匀,提高附着力的光泽度;常用作水性涂料的助溶剂。

丙二醇醚溶剂--包括丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚及其酯类。其化学性质与乙二醇醚类溶剂相似,但毒性要低得多,国外正逐步用其取代乙二醇醚类溶剂。

丙二醇醚溶剂溶解能力强,挥发性慢,可改善涂膜的流平性、光泽度和丰满度,克服某些涂膜的常见病症,是硝基纤维素涂料、氨基醇酸涂料、丙烯酸涂料和环氧涂料的良好溶剂;由于可与水以任意比例混溶,也是水性涂料和成膜助剂的最佳助溶剂。

二乙二醇醚溶剂--这类溶剂一般沸点较高,常添加在涂料中,用于改善涂刷性、流平性和漆膜附着力;很少用于二次粘度调节和稀释,在此不作介绍。

8.常见溶剂的沸点和蒸发率

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摘要

通过以上分析可以得出结论:溶剂作为涂料的重要成分,在涂膜中有着不可替代的作用,其选择和添加量是否合理将直接影响涂膜的质量。

由于涂装环境和涂装基材的差异较大,目前国内外对家具涂装的研究还没有通用的定量实验,但应遵循以下原则:

设计涂布工艺时应事先注意已知浓度下溶液的粘度,防止树脂添加到一定量时出现树脂析出现象;即确定稀释极限。

溶剂的挥发性会影响挥发速度,挥发速度会影响树脂的流动性和流平性,即影响涂膜质量;其与涂布方式的关系很大,其中喷涂的挥发速度最大,其次是刷涂、淋涂、浸涂依次递减;因此,应根据涂布方式来选择添加溶剂,一般来说,沸程较宽的溶剂适应范围较广。

溶剂蒸气已被确定为空气污染物的来源之一,但由于尚不可能完全取代,应根据溶剂毒性的大小,在溶解能力、作用差别不太小的情况下尽量使用毒性较小的溶剂(特别是用于清洗的稀释剂);一般毒性从大到小的顺序为:第一类,苯、氯化烯、氯仿等。第二类,酮、醇、酯、甲苯、二甲苯等;第三类,汽油、石油精、松节油、矿油精等。

溶剂的闪点是指火焰在液体表面的蒸气上点燃时的最低温度,也是发生火灾的可能指 标;在选择溶剂时必须充分考虑闪点,技术规范中必须明确规定处理闪点的方法。

成熟的工厂应建立健全当地气候记录和施工记录及案例档案,包括温度、湿度、变化范围等,积累基础资料,便于获取更科学的实验数据,根据变化制定合理的溶剂使用工艺规程。

总之,涂装中涂膜的许多缺陷是由溶剂选择和使用不当造成的,而工厂火灾的隐患和忽视对溶剂、溶剂废渣、沉淀物的管理,其根本原因是对所使用溶剂的性质和用途不甚了解造成的。因此,慎重选择溶剂将是确保优质产品和安全生产的基础。

 


 

聚硫醇/聚硫醇
DMES 单体 双(2-巯基乙基)硫醚 3570-55-6
DMPT 单体 THIOCURE DMPT 131538-00-6
PETMP 单体 季戊四醇四(3-巯基丙酸酯) 7575-23-7
PM839 单体 聚氧(甲基-1,2-乙二基) 72244-98-5
单官能团单体
HEMA 单体 甲基丙烯酸 2-羟乙基酯 868-77-9
HPMA 单体 甲基丙烯酸羟丙酯 27813-02-1
THFA 单体 丙烯酸四氢糠酯 2399-48-6
HDCPA 单体 氢化双环戊烯丙烯酸酯 79637-74-4
DCPMA 单体 甲基丙烯酸二氢双环戊二烯酯 30798-39-1
DCPA 单体 丙烯酸二氢双环戊二烯酯 12542-30-2
二氯丙烯酰亚胺单体 甲基丙烯酸二环戊氧基乙酯 68586-19-6
DCPEOA 单体 丙烯酸二环戊烯基氧基乙基酯 65983-31-5
NP-4EA 单体 (4) 乙氧基化壬基酚 50974-47-5
LA 单体 丙烯酸十二烷基酯/丙烯酸十二烷基酯 2156-97-0
THFMA 单体 甲基丙烯酸四氢糠酯 2455-24-5
PHEA 单体 2-苯氧基乙基丙烯酸酯 48145-04-6
LMA 单体 甲基丙烯酸月桂酯 142-90-5
IDA 单体 丙烯酸异癸酯 1330-61-6
IBOMA 单体 甲基丙烯酸异冰片酯 7534-94-3
IBOA 单体 丙烯酸异冰片酯 5888-33-5
EOEOEA 单体 2-(2-乙氧基乙氧基)丙烯酸乙酯 7328-17-8
多功能单体
DPHA 单体 双季戊四醇六丙烯酸酯 29570-58-9
DI-TMPTA 单体 二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯 94108-97-1
丙烯酰胺单体
ACMO 单体 4-丙烯酰基吗啉 5117-12-4
双功能单体
PEGDMA 单体 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 25852-47-5
TPGDA 单体 三丙二醇二丙烯酸酯 42978-66-5
TEGDMA 单体 三乙二醇二甲基丙烯酸酯 109-16-0
PO2-NPGDA 单体 丙氧基新戊二醇二丙烯酸酯 84170-74-1
PEGDA 单体 聚乙二醇二丙烯酸酯 26570-48-9
PDDA 单体 邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯
NPGDA 单体 新戊二醇二丙烯酸酯 2223-82-7
HDDA 单体 二丙烯酸六亚甲基酯 13048-33-4
EO4-BPADA 单体 乙氧基化 (4) 双酚 A 二丙烯酸酯 64401-02-1
EO10-BPADA 单体 乙氧基化 (10) 双酚 A 二丙烯酸酯 64401-02-1
EGDMA 单体 乙二醇二甲基丙烯酸酯 97-90-5
DPGDA 单体 二丙二醇二烯酸酯 57472-68-1
双-GMA 单体 双酚 A 甲基丙烯酸缩水甘油酯 1565-94-2
三官能单体
TMPTMA 单体 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 3290-92-4
TMPTA 单体 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 15625-89-5
PETA 单体 季戊四醇三丙烯酸酯 3524-68-3
GPTA ( G3POTA ) 单体 丙氧基三丙烯酸甘油酯 52408-84-1
EO3-TMPTA 单体 三羟甲基丙烷三丙烯酸乙氧基化物 28961-43-5
光阻单体
IPAMA 单体 2-异丙基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯 297156-50-4
ECPMA 单体 1-乙基环戊基甲基丙烯酸酯 266308-58-1
ADAMA 单体 1-金刚烷基甲基丙烯酸酯 16887-36-8
甲基丙烯酸酯单体
TBAEMA 单体 2-(叔丁基氨基)乙基甲基丙烯酸酯 3775-90-4
NBMA 单体 甲基丙烯酸正丁酯 97-88-1
MEMA 单体 甲基丙烯酸 2-甲氧基乙酯 6976-93-8
i-BMA 单体 甲基丙烯酸异丁酯 97-86-9
EHMA 单体 甲基丙烯酸 2-乙基己酯 688-84-6
EGDMP 单体 乙二醇双(3-巯基丙酸酯) 22504-50-3
EEMA 单体 2-甲基丙-2-烯酸 2-乙氧基乙酯 2370-63-0
DMAEMA 单体 甲基丙烯酸 N,M-二甲基氨基乙酯 2867-47-2
DEAM 单体 甲基丙烯酸二乙氨基乙酯 105-16-8
CHMA 单体 甲基丙烯酸环己基酯 101-43-9
BZMA 单体 甲基丙烯酸苄酯 2495-37-6
BDDMP 单体 1,4-丁二醇二(3-巯基丙酸酯) 92140-97-1
BDDMA 单体 1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯 2082-81-7
AMA 单体 甲基丙烯酸烯丙酯 96-05-9
AAEM 单体 甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙基酯 21282-97-3
丙烯酸酯单体
IBA 单体 丙烯酸异丁酯 106-63-8
EMA 单体 甲基丙烯酸乙酯 97-63-2
DMAEA 单体 丙烯酸二甲胺基乙酯 2439-35-2
DEAEA 单体 2-(二乙基氨基)乙基丙-2-烯酸酯 2426-54-2
CHA 单体 丙-2-烯酸环己基酯 3066-71-5
BZA 单体 丙-2-烯酸苄酯 2495-35-4

 

 

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