DE102007061052A1 - Plastic, useful in automobile industry, comprises a pigment, which is perylene and transparent for infrared radiation, and another pigment, which is chromium iron oxide and is reflective for infrared radiation - Google Patents

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Abstract

Plastic (I) comprises a first pigment and a second pigment, where: the plastic exhibits high homogeneous color tone; the first pigment is essentially transparent for infrared radiation; and the second pigment is essentially reflective for infrared radiation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoff mit einem ersten Pigment und einem zweiten Pigment, wobei der Kunststoff einen durch die Pigmente hervorgerufenen homogenen Farbton aufweist. Die Erfindung betrifft insbesondere einen thermoplastischen Kunststoff.The The invention relates to a plastic with a first pigment and a second pigment, the plastic one through the pigments having caused homogeneous hue. The invention relates in particular a thermoplastic material.

Derartige (thermoplastische) Kunststoffe sind aus offenkundiger Vorbenutzung bekannt. Aufgrund technischer und ästhetischer Gesichtspunkte sind diese Kunststoffe für die Verwendung als sichtbares Bau- oder Strukturelement regelmäßig eingefärbt, wozu ein einziges oder mehrere Pigmente verwendet werden können, die unterschiedliche Wellenlängen sichtbaren Lichts reflektieren. Durch die Mischung von wenigstens zwei Pigmenten kann somit auch ein homogener Farbeindruck (ein einziger Farbton) vermittelt werden, der nicht durch Verwendung eines einzigen Pigments erzeugt werden kann.such (thermoplastic) plastics are from public prior use known. Due to technical and aesthetic aspects These are plastics for use as visible Structural or structural element regularly colored, for which one or more pigments can be used, reflect the different wavelengths of visible light. By the mixture of at least two pigments can thus also a homogeneous color impression (a single color) can be conveyed, which are not generated by using a single pigment can.

Speziell bei für die Automobilindustrie gefertigten Kunststoffteilen treten hohe Anforderungen an die Beständigkeit von Kunststoffen und deren Farbechtheit auf. Die Kunststoffe müssen unabhängig von der Einfärbung wetterecht sein, wobei auch die verwendeten Farbmittel selbst witterungsstabil und zudem toxikologisch unbedenklich sein müssen. Das zur Einfärbung verwendete Farbkonzentrat sollte gut zu verarbeiten sein und die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs nur unwesentlich verändern. Gleichzeitig müssen aber auch die zur Einfärbung des Kunststoffs verwendeten Pigmente die Verarbeitungstemperaturen der Kunststoffe von regelmäßig 130°C bis 300°C überstehen können.specially in manufactured for the automotive industry plastic parts High demands are placed on the durability of plastics and their color fastness. The plastics have to be independent of the coloring be fair, whereby also the used Colorant itself weather-resistant and also toxicologically harmless have to be. The color concentrate used for coloring should be easy to work with and the mechanical properties of the plastic change only insignificantly. simultaneously but also have to coloring the plastic used pigments the processing temperatures of the plastics from 130 ° C to 300 ° C regularly survive can.

Weiterhin muss darauf geachtet werden, dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung des eingefärbten Kunststoffkörpers die Aufheizung durch Wärmestrahlung, insbesondere bei sehr dunkler bis schwarzer Einfärbung des Kunststoffs ein gewisses Maß nicht überschreiten sollte. Die allgemeine Lebenserfahrung zeigt hier aber, dass im Automobilbereich verwendete schwarz eingefärbte Kunststoffteile diese Anforderungen nur unzureichend erfüllen. Dieses liegt größtenteils daran, dass diese Kunststoffe zur Erreichung der schwarzen Farbe mit Rußpartikeln eingefärbt werden, die Strahlung im Infrarotwellenlängenbereich absorbieren.Farther Care must be taken to ensure that, under normal conditions Use of the colored plastic body the heating by heat radiation, especially at very Dark to black coloring of the plastic a certain Measure should not exceed. The general Life experience shows here, however, that used in the automotive sector black colored plastic parts meet these requirements only insufficiently fulfilled. This is mostly Remember that these plastics achieve the black color be colored with soot particles, the radiation absorb in the infrared wavelength range.

Schließlich besteht aber allgemein auch der Wunsch nach farbstarken eingefärbten Kunststoffteilen, insbesondere aus schwarzen Kunststoffen. Diese können jedoch bislang nur unter teilweiser Berücksichtigung der oben genannten Parameter – und unter Verwendung von Ruß – erreicht werden. Oftmals sind die schwarz eingefärbten Kunststoffe auch nur dunkelgrau oder dunkelbraun; eine tiefschwarze Einfärbung ist regelmäßig nicht möglich.After all But there is also a general desire for strong colored dyed Plastic parts, in particular of black plastics. These However, so far only with partial consideration of above parameters - and using soot - achieved become. Often the black colored plastics are also only dark gray or dark brown; a deep black coloring is regularly not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen eingefärbten Kunststoff zu schaffen, der witterungsbeständig, farbstark und farbecht ist.task The invention is therefore a dyed plastic to create, the weather-resistant, strong in color and colourfast is.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Kunststoff mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.The Task is solved by the plastic with the features of claim 1. The dependent claims give advantageous embodiments the invention again.

Allgemein ist bekannt, dass Infrarotstrahlung reflektierende Pigmente (λ > 700 nm) von Natur aus sehr farbschwach sind und keine brillianten Farbtöne zulassen. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat nun gefunden, dass diese Infrarotstrahlung reflektierenden Pigmente zu einer stärkeren, farbvertiefenden Färbung von Kunststoff beitragen können, wenn diese mit einem Pigment kombiniert werden, das für die Grundfarbe des Kunststoffes verantwortlich und zugleich für Infrarotstrahlung transparent ist, wodurch sich ein Kunststoff ergibt, der farbstärker und witterungsbeständiger als die aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoffe ist.Generally is known that infrared radiation-reflecting pigments (λ> 700 nm) by nature are very weak in color and no brilliant shades allow. The inventor of the present invention has now found that these infrared radiation reflecting pigments to a stronger, color-enhancing coloration of plastic can contribute when combined with a pigment that is suitable for the basic color of the plastic responsible and at the same time for Infrared radiation is transparent, resulting in a plastic, the stronger and more weather resistant than is the known from the prior art plastics.

Vorteilhaft ist an dieser Erfindung, dass der erfindungsgemäß ausgestaltete Kunststoff eine hohe Farbsättigung erreicht und für den Betrachter sehr farbstark ist, zugleich aber eine geringere Aufheizrate besitzt als der Farbton erwarten lassen würde.Advantageous is in this invention that inventively designed Plastic reaches a high color saturation and for The viewer is very strong in color, but at the same time a lesser Heating rate has as the color would expect.

Insbesondere können tiefschwarz eingefärbte Kunststoffe durch besonders bevorzugte gemeinsame Verwendung von für Infrarotstrahlung transparentem peri-Dinaphtylen (Perylen) und für Infrarotstrahlung reflektierendem Chromeisenbraun ((Fe,Cr)2O3) hergestellt werden (vgl. im Folgenden insbesondere Tabelle 2: M IV).In particular, deeply blackened plastics can be produced by particularly preferred joint use of transparent peri-dinaphthylene (perylene) for infrared radiation and for chromium-brown ((Fe, Cr) 2 O 3 ) reflecting infrared radiation (see in particular Table 2 below: M IV).

Selbstverständlich können neben Chromeisenbraun auch andere Mischmetalloxid (mixed metal oxide; MMO) als Infrarotstrahlung reflektierendes Pigment eingesetzt werden, um weitere und andere Farbtöne herzustellen, z. B.: Tabelle 1 Colour Index/Colour Index Nr. Hauptbestandteile CAS Nr. EINECS Nr. Blue 28/77346 Co-Al 1345-16-0 310-193-6 Blue 36/77343 Co-Cr-Al 68187-11-1 269-072-0 Brown 24/77310 Cr-Sb-Ti 68186-90-3 269-052-1 Green 17/77288 Cr-Fe 68909-79-5 272-713-7 Black 30/77504 Cr-Fe-Ni-Mn 71631-15-7 275-738-1 Of course, in addition to Chromium Brown, other mixed metal oxides (MMO) can be used as infrared radiation-reflecting pigment to produce further and other hues, eg. B .: Table 1 Color Index / Color Index No. Main components CAS no. EINECS no. Blue 28/77346 Co-Al 1345-16-0 310-193-6 Blue 36/77343 Co-Cr-Al 68187-11-1 269-072-0 Brown 24/77310 Cr-Sb-Ti 68186-90-3 269-052-1 Green 17/77288 Cr-Fe 68909-79-5 272-713-7 Black 30/77504 Cr-Fe-Ni-Mn 71631-15-7 275-738-1

Als Kunststoffe, bevorzugt thermoplastische Kunststoffe, eignen sich Polystyrol (PS), Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (SAN), Thermoplastisches Polyurethan (TPU), Thermoplastisches Polyolefin (TPO) und Theromoplastisches Elastomer (TPE). Besonders bevorzugt werden jedoch Thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC) verwendet.When Plastics, preferably thermoplastics, are suitable Polystyrene (PS), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), thermoplastic Polyurethane (TPU), Thermoplastic Polyolefin (TPO) and Thermoplastic Elastomer (TPE). However, particularly preferred are thermoplastic Polyurethane (TPU), polymethyl methacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC) used.

Insbesondere ist es erfindungsgemäß auch möglich Thermoplastisches Polyurethan (TPU) wetterfest, farbecht und farbstark einzufärben, ohne dass es zu einem Ausbleichen der Farben und einem Farbabrieb kommt.Especially it is also possible according to the invention thermoplastic Polyurethane (TPU) weatherproof, colourfast and strong in color, without fading the colors and a loss of color.

Der Anteil des ersten und/oder des zweiten Pigments am Kunststoff beträgt nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 0,1 bis 10 Gew.-%. Nach einer anderen bevorzugten Ausführung beträgt der Gesamtpigmentanteil 0,1 bis 16 Gew.-%. Im Gegensatz zu herkömmlichen farbigen Kunststoffen kann damit der Pigmentanteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffs weit über dem herkömmlichen Pigmentanteil bis ungefähr 5 Gew.-% liegen. Damit können die Kunststoffe kräftiger eingefärbt werden, ohne dass sich negative Folgen für die Aufheizung, Stabilität und Beständigkeit der Kunststoffe ergeben.Of the Proportion of the first and / or the second pigment on the plastic is according to a preferred embodiment, 0.1 to 10 wt .-%. According to another preferred embodiment the total pigment content 0.1 to 16 wt .-%. Unlike traditional ones Colored plastics can thus the pigment content of the invention formed Plastic far above the conventional pigment content to about 5 wt .-% are. So that can Plastics are dyed stronger, without that has negative consequences for heating, stability and durability of the plastics.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die einzige 1 erläutert.The invention will be described below with reference to particularly preferred embodiments and with reference to the single 1 explained.

Thermoplastische Kunststoffe wurden mit der erfindungsgemäßen Kombination von einem für Infrarotstrahlung im Wesentlichen transparenten ersten Pigment und einem Infrarotstrahlung im Wesentlichen reflektierenden zweiten Pigment tiefschwarz eingefärbt. Der gemäß DIN 6174 ermittelte L*-Wert nach CieLab lag für erfindungsgemäß ausgebildete Kunststoffe unter 25.Thermoplastic plastics have been dyed deep black with the combination according to the invention of a first pigment substantially transparent to infrared radiation and a second pigment substantially reflecting infrared radiation. The according to DIN 6174 determined L * value according to CieLab for inventively designed plastics was below 25.

Zunächst wurden Farbkonzentrate mit 10 bis 80% des ersten und des zweiten Pigments erstellt, die zur Einfärbung des Kunststoffs verwendet wurden. Darauf wurden die Pigmente mit jeweils 0,1 bis 16 Gew.-% in thermoplastischen Kunststoff eingearbeitet.First were color concentrates with 10 to 80% of the first and the second Pigments created, which are used for coloring the plastic were. Then the pigments were each 0.1 to 16 wt .-% in incorporated thermoplastic.

Mit den Farbkonzentraten wurden als Prüfkörper Spritzplättchen hergestellt und mit den nachfolgend beschriebenen Verfahren geprüft.With The color concentrates were sprayed as test specimens prepared and tested by the methods described below.

Das Aufheizverhalten der Prüfkörper wurde durch Bestrahlung der Prüfkörper mit einer 100 Watt IR-Lampe in einer Höhe von ca. 15 cm über dem Prüfkörper untersucht. Als Unterlage für den Prüfkörper diente eine 40 mm dicke Styropor-Platte. Der Prüfkörper wurde auf seiner Oberseite mittig mit einem selbstklebenden Messfühler versehen, wobei die Temperatur an der Oberfläche wie folgt gemessen wurde:

  • a) bis T ≈ konst. (der Messfühler wird vor Beginn der Bestrahlung entfernt);
  • b) nach 20 Min. Bestrahlung; und
  • c) die Umgebungstemperatur im IR Schatten unter der Styropor-Platte während der gesamten Messdauer.
The heating behavior of the specimens was investigated by irradiating the specimens with a 100 watt IR lamp at a height of about 15 cm above the specimen. As a support for the test specimen was a 40 mm thick Styrofoam plate. The test specimen was centered on its top with a self-adhesive probe, the temperature at the surface being measured as follows:
  • a) to T ≈ const. (the sensor is removed before starting the irradiation);
  • b) after 20 min. irradiation; and
  • c) the ambient temperature in the IR shade under the styrofoam plate during the entire measurement period.

Die Ergebnisse des Aufheizverhaltens der Prüfkörper M I bis M IV und deren Farbwerte sind in Tabelle 2 aufgeführt: Tabelle 2 Muster Nr. L*-Wert a*-Wert b*-Wert Temperatur nach 20 min Bestrahlung [°C] M I 24,37 –0,16 –0,84 90 M II 25,76 2,17 0,22 80 M III 24,66 0,7 –0,33 88 M IV 24,56 1,21 –0,08 80 The results of the heating behavior of the specimens MI to M IV and their color values are shown in Table 2: Table 2 Pattern no. L * a * value b * value Temperature after 20 min irradiation [° C] M I 24,37 -0.16 -0.84 90 M II 25.76 2.17 0.22 80 M III 24,66 0.7 -0.33 88 M IV 24.56 1.21 -0.08 80

Als Kontrollansatz zum Vergleich der für die verschiedenen Ansätze erhaltenen Kunststoffeigenschaften wurde in M I ein Infrarotstrahlung absorbierendes Pigment, nämlich der schwarze Farbruß FW 1 (Degussa) verwendet. Als weiteren Kontrollansatz wurde in M II ein Infrarotstrahlung reflektierendes Pigment, nämlich Chromeisenbraun ((Fe,Cr)2O3; Sicopal® Schwarz K 0095, BASF) verwendet.As a control approach to compare the plastic properties obtained for the different batches, a infrared absorbing pigment, namely black carbon black FW 1 (Degussa) was used in MI. As a further control approach, a infrared reflecting pigment, namely chromium iron brown ((Fe, Cr) 2 O 3; Sicopal ® Black K 0095, BASF) was used in M II.

In den Muster M III und M IV wurden Kunststoffprüfkörper gemäß der Erfindung untersucht, wobei das Verhältnis von für Infrarotstrahlung im Wesentlichen transparenten Pigment, nämlich Perylen (Lumogen® Schwarz FK 4281), zu Infrarotstrahlung im Wesentlichen reflektierenden Pigment, nämlich Chromeisenbraun, für M III 50:50 und für M IV 30:70 betrug.In the samples M III and M IV plastic test specimens according to the invention were investigated, wherein the ratio of substantially transparent to infrared radiation pigment, namely perylene (Lumogen ® Black FK 4281), to infrared radiation substantially reflective pigment, namely chrome iron brown, for M III 50 : 50 and for M IV was 30:70.

Zusätzlich wurde auch die IR-Reflektion der Prüfkörper mit einem Varian Cary 5000 gemessen. Das Ergebnis dieser Messungen zeigt die 1.In addition, the IR reflectance of the specimens was measured with a Varian Cary 5000. The result of these measurements shows the 1 ,

Anhand der Beispiele erkennt man deutlich die Verbesserung, welche durch die hier beschriebene Erfindung erreicht werden. In Tabelle 2 erkennt man, dass die Aufheizrate bei den erfindungsgemäßen schwarzen Prüfkörpern M III und M IV besser ist als beim Vergleichsprüfkörper M I. Die Prüfkörper M III und M IV besitzen sowohl im Hinblick auf die Aufheizrate als auch auf den L*-Wert wesentlich bessere Eigenschaften. In 1 erkennt man deutlich, dass die erfindungsgemäßen Plättchen Wellen im Infrarotwellenlängenbereich (λ > 700 nm) stark reflektieren.The examples clearly show the improvement which is achieved by the invention described here. In Table 2 it can be seen that the heating rate for the inventive black test specimens M III and M IV is better than for the comparative test specimen M I. The test specimens M III and M IV have substantially both with regard to the heating rate and to the L * value better properties. In 1 It can be seen clearly that the platelets according to the invention strongly reflect waves in the infrared wavelength range (λ> 700 nm).

Durch die erfindungsgemäße Kombination eines ersten Pigments, das für Infrarotstrahlung im Wesentlichen transparent ist, und einem zweiten Pigment, das für Infrarotstrahlung im Wesentlichen reflektierend ist, ist somit die Einfärbung von gedeckten Thermoplasten mit hoher Farbtiefe und starker Infrarot-Reflektion ermöglicht. Die damit einhergehenden Vorteile sind für den Fachmann offenbar.By the inventive combination of a first Pigments, which are essentially transparent to infrared radiation is, and a second pigment that is responsible for infrared radiation is substantially reflective, is thus the coloring of muted thermoplastics with high color depth and strong infrared reflection. The associated advantages are for the expert apparently.

Beispielsweise ist durch die Verwendung des erfindungsgemäßen, besonders bevorzugt tiefschwarzen Kunststoffs in der Automobilindustrie, etwa bei der Innenausstattung einer Fahrgastzelle, gewährleistet, dass sich das Wageninnere bei starker Sonneneinstrahlung nicht so stark aufheizt, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Durch diese Temperaturreduzierung in der Fahrgastzelle ist die Kühlung des Innenraums, beispielsweise durch eine Klimaanlage, entsprechend nicht in dem Maß wie bisher bekannt notwendig, wodurch sich auch unmittelbar ein bei gleicher Außentemperatur geringerer Kraftstoffverbrauch gegenüber herkömmlich ausgestatteten Automobilen ergibt.For example is through the use of the invention, particularly preferred deep black plastic in the automotive industry, about the interior of a passenger compartment, ensuring that The interior of the car is not so strong in strong sunlight heats up, as is known in the art. Through this Temperature reduction in the passenger compartment is the cooling of the interior, for example, by an air conditioner accordingly not necessary to the extent necessary, which means also directly at the same outdoor temperature lower fuel consumption compared to conventional equipped automobiles results.

Desweiteren bietet es sich auch an, Gartenmöbel aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff zu bilden, da sich die Möbel aufgrund der sich aus der Erfindung ergebenden Kunststoffeigenschaften weniger stark aufheizen werden als die aus dem Stand der Technik bekannten Möbel. Dadurch besitzen die erfindungsgemäß ausgebildeten Gartenmöbel über einen weiten Temperaturbereich eine hohe Steifigkeit, wodurch auch eine höhere Belastung der Gartenmöbel ermöglicht ist.Furthermore It also makes it, garden furniture from the invention Plastic form, as the furniture due to the Less pronounced from the invention resulting plastic properties to heat up as the furniture known from the prior art. As a result, the inventively designed have Garden furniture over a wide temperature range a high rigidity, which also causes a higher load the garden furniture is possible.

Schließlich sei noch beispielhaft darauf hingewiesen, dass auch Zeltplanen aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff gebildet sein können, die aufgrund ihrer IR-Reflektion ein Aufheizen des vom Zelt gebildeten oder überdachten Innenraums vermeiden und derart die Ausbildung eines milderen Klimas im oder unter dem Zelt ermöglichen.After all As an example, it should be noted that also tarpaulins off be formed the plastic of the invention can heat up due to their IR reflection of the tent formed or covered by the tent and thus the formation of a milder climate in or under the tent enable.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (10)

Kunststoff mit einem ersten Pigment und einem zweiten Pigment, wobei der Kunststoff einen durch die Pigmente hervorgerufenen homogenen Farbton aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pigment für Infrarotstrahlung im Wesentlichen transparent ist und das zweite Pigment für Infrarotstrahlung im Wesentlichen reflektierend ist.Plastic having a first pigment and a second pigment, the plastic having a homogeneous color tone caused by the pigments, characterized in that the first pigment is substantially transparent to infrared radiation and the second pigment is substantially reflective to infrared radiation. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff ist.Plastic according to claim 1, characterized that the plastic is a thermoplastic material. Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC).Plastic according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic selected is from the group consisting of thermoplastic polyurethane (TPU), Polymethyl methacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC). Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Pigmentanteil von 0,1 bis 16 Gew.-%.Plastic according to one of the preceding claims, characterized by a pigment content of 0.1 to 16 wt .-%. Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Pigmentanteil des ersten Pigments von 0,1 bis 10 Gew.-%.Plastic according to one of the preceding claims, characterized by a pigment portion of the first pigment of 0.1 to 10 wt .-%. Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Pigmentanteil des zweiten Pigments von 0,1 bis 10 Gew.-%.Plastic according to one of the preceding claims, characterized by a pigment content of the second pigment of 0.1 to 10 wt .-%. Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von erstem Pigment zu zweitem Pigment ungefähr 30:70 beträgt.Plastic according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the first Pigment to second pigment is about 30:70. Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pigment peri-Dinaphtylen (Perylen) ist.Plastic according to one of the preceding claims, characterized in that the first pigment is peri-dinaphthylene (Perylene) is. Kunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pigment ein Mischmetalloxid (mixed metal oxide; MMO) ist.Plastic according to one of the preceding claims, characterized in that the second pigment is a mixed metal oxide (mixed metal oxide, MMO). Kunststoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischmetalloxid Chromeisenbraun ((Fe,Cr)2O3) ist.Plastic according to claim 9, characterized in that the mixed metal oxide is chrome iron brown ((Fe, Cr) 2 O 3 ).
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