DE3531878A1 - Kunststoffolien bzw. -platten fuer gewaechshaeuser - Google Patents
Kunststoffolien bzw. -platten fuer gewaechshaeuserInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft neue polymere Massen in Folienbzw. Platten- oder Filmform, die in der Landwirtschaft,
in Gewächshäusern, Treibhäusern, Tunnels, Frühbeeten, Folientunnels, Frühbeetfenster, Lochfolientunnels und
dergl. eingesetzt werden können, welche für die Züchtung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen verwendet werden
können. Solche Filme oder Folien bzw. Platten (im folgenden wird der Einfachheit halber der Ausdruck "Folien"
gewählt) lassen einen großen Teil des photosynthetischen aktiven (PAR) Lichts bzw. der entsprechenden Bestrahlung,
hauptsächlich im sichtbaren Teil des Spektrums, durch, während sie einen wesentlichen Teil der nahen
Infrarot (NIR)- und fernen Infrarot-Bestrahlung nicht durchlassen.
Durch Reflexion oder Absorption eines wesentlichen Prozentgehalts der NIR-Strahlung erfolgt eine geringere Erhitzung
im Inneren des Gewächshauses bzw. Treibhauses während des Tages. Somit wird die Notwendigkeit beseitigt,
die Kunststoffolien oder die Abdeckung der Gewächshäuser mit Folien oder dergl. zu tünchen bzw. anzustreichen.
25
Die erfindungsgemäßen Folien oder Filme ändern das PAR/ NIR-Verhältnis, und als Ergebnis werden gesündere Pflanzen
erhalten, die höhere Erträge liefern. Die Pflanzen sind ebenfalls gegenüber Pilzkrankheiten resistenter.
30
Die erfindungsgemäßen Folien und Filme und insbesondere solche, welche aus einem Copolymerisat aus Polyethylen
niedriger Dichte und einem Ether-Ester-Copolymerisat hergestellt werden, sind im wesentlichen gegenüber Bestrahlung
im 7 bis 14/Um Bereich opak bzw. undurchlässig. Dies
ist die Hauptbestrahlungsenergie vom Boden und von Pflanzen bei Temperaturen von etwa 10 bis 2O0C, hauptsächlich
nachts, und somit wird diese Strahlung nachts absorbiert, und ein Teil davon wird zurück in das Gewächshaus gestrahlt
bzw. abgegeben, wodurch höhere Temperaturen in der Nacht erhalten werden. Dadurch wird, verglichen mit
den üblichen Polyethylenfolien, Brennstoff eingespart.
Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), abgeleitet von dem angelsächsischen Ausdruck "low density polyethylene",
ist für die Herstellung von Folien und Filmen das billigste Polymerisat. Es ist leicht, daraus 30 bis etwa
500/um dicke Filme mit einer Breite von bis zu etwa 16 m
durch Extrudierverblasen herzustellen. PE ist gegenüber
sichtbarem Licht und der photosynthetischen aktiven Bestrahlung (PAR) recht transparent. Gewächs- bzw. Treibhäuser
(diese Ausdrückeverden im folgenden synonym verwendet),
die mit PE-Filmen abgedeckt sind, verlieren Energie durch Bestrahlung in der Nacht und häufig müssen
solche Gewächshäuser nachts erwärmt werden, was teuer ist.
Das nahe Infrarot (NIR) ist ein Teil der Sonnenbestrah-.lung,
welche die Erde erreicht, und trägt zum Erwärmen des Gewächshausinneren bei. Im Frühling und im Winter
ist in mäßigen Klimazonen das Überhitzen der Nutzpflanzen ein schwieriges Problem, da durch ein solches Überhitzen
bestimmte Pflanzen nachteilig beeinflußt werden. Die Energie im sichtbaren Bereich ist für Nutzpflanzen
in Gewächshäusern adäquat. Das Verhältnis PAR/NIR reguliert bei Nutzpflanzen während eines langen Tages das
Wachstum der Pflanzen, wie von Tomaten und Gurken. PAR im 0,4 bis 0,7/um Bereich und insbesondere das Rote, im
0,64 bis 0,7/um Bereich und NIR im 0,7 bis 1,5/um Bereich
sind gegenseitig antagonistisch. Ein hohes PAR/
NIR-Verhältnis verzögert die Reifung und ergibt einen
hohen Chlorophyll- und Proteingehalt der Nutzpflanzen; vergl. Naturwiss. 6£, 530 (1976) und Am.Rev.Pla^t
Physiol. 2£, 293-334 (1972).
Verschiedene polymere Filme, die anorganische, IR-absorbierende
Materialien in.feinverteilter Form eingearbeitet enthalten, sind bekannt: FR-PS 1 574 088 (Siliciumdioxid-·
Silikate), US-PS 4 179 547 (Natriummetaphosphate) und US-PS 4 134 875 (Alunit/Aluminiumhydroxid). Diese Teilchen
absorbieren die IR-Bestrahlung in der Polymermatrix und
ihre Erwärmung während verlängerter Zeiten bewirkt eine Verschlechterung der Filmqualität.
In der US-PS 3 857 807 werden thermoplastische Filme für die Kontrolle des Pflanzenwachstums beschrieben. Sie
enthalten bestimmte Zusatzstoffe, die einen wesentlichen Teil von PAR daran hindern, durch den Film hindurchzutreten,
während sie im NIR durchlässig sind. Filme für die landwirtschaftliche Verwendung, die im IR-Bereich absorbieren,
wurden beschrieben. Solche Filme sind im PAR-Bereich durchlässig und absorbieren im 7 bis 15/um Bereich,
der vom Boden und den Pflanzen bei Nacht im Gewächshaus abgegeben wird, wodurch Wärmeverluste durch
Strahlung erniedrigt werden.
Die Erfindung betrifft Folien oder Filme, die im folgenden als "Folien" bezeichnet werden, aus polymeren Materialien,
die als Abdeckung landwirtschaftlicher Strukturen, wie Gewächshäusern, Treibhäusern, Folienfrühbeeten,
Folien- oder Lochfolientunnels oder dergl. Verwendung finden. Die erfindungsgemäßen Folien sind im wesentlichen
gegenüber photosynthetischer aktiver Bestrahlung (PAR)transparent, während sie die Bestrahlung im nahen
Infrarot-Bereich (NIR) absorbieren, was gesündere Pflan-
zen und höhere Ausbeuten sowie ein vermindertes Auftreten
von Pilzbefall bewirkt. Man kann eine Vielzahl von Polymeren verwenden, die im allgemeinen UV-Bestrahlungsstabilisatoren
enthalten und in die eine wirksame Menge einer Substanz eingearbeitet worden ist, welche im nahen
Infrarot(NIR) absorbiert oder reflektiert. Die Zusatzstoffe der Wahl, die in.diesem Bereich absorbieren oder
reflektieren, sind bestimmte Metallpulver oder Metalloxide
in feiner Teilchenform.
Geeignete NIR-Absorptionsmittel oder -Reflektoren sind
Metallpulver, wie Pulver aus Kupfer, Silber, Aluminium und Oxiden, wie schwarzes Eisenoxid, Zinnoxide, Zirkonoxid
und Bleioxid.
Es ist bevorzugt, im Handel erhältliche, beschichtete Metallpulver, wie beschichtete Kupferpulver, zu verwenden, wodurch man Filme mit besserer Stabilität über
längere Zeiträume erhält. Die Teilchen sind sehr fein und liegen in der Größenordnung von 325 Mesh oder noch
kleiner. Die Menge solcher Materialien, die in das Polymere eingearbeitet wird, kann variieren und liegt zwischen
etwa 0,02 und etwa 0,4 Gew.%; der bevorzugte Bereich beträgt etwa 0,03 bis etwa 0,1 Gew.%,
Unter den geeigneten Polymeren, die erwähnt werden können,
sind Polyolefine, wie Polyethylen (PE), das einen geeigneten IR-Absorber enthält, PE-Copolymerisate, thermoplastische
Polyester und Copolymerisate davon, PVC (mit einem Gehalt an Weichmachern), Polyacrylate, Polycarbonate
und Ester-Ether-Copolymerisate, insbesondere Ester-Ether-Copolymerisate mit PE. Sehr gute Ergebnisse
werden mit thermoplastischen Co-Polyester-ethern von Hytrel und Arnitel (AKZO, Niederlande) (T.M.)-Typ, zusammen
mit Polyethylen niedriger Dichte, erhalten. Man
kann auch dreischichtige Filme verwenden, wobei zwei PE-Filme
außen liegen und ein Polyester-Ether-Copolymerfilm
in der Mitte vorliegt.
Die erfindungsgemäßen Filme sind im allgemeinen mittels üblicher UV-Stabilisatoren gegen UV stabilisiert und
enthalten ein Antioxidans und ein Antiverschleierungsmittel.
Diese Filme können leicht zu etwa 30 bis 500/um dicken
Folien (bevorzugt 50 bis 150/um) mit einer Breite bis zu etwa 16 m verarbeitet werden, wobei man sie durch
Extrudierverblasen und Aufschneiden des entstehenden Schlauchs erhält. Die erfindungsgemäßen Filme erlauben
im allgemeinen eine Transmission von mindestens 70% des PAR, während sie einen beachtlichen Prozentgehalt der
NIR-Bestrahlung absorbieren.
Es ist bekannt, daß Metallpulver reflektieren und daß·
die Reflexionseigenschaften sich mit Erhöhung der Wellenlänge der Strahlung erhöhen. Das Metallpulver der
Wahl ist ein beschichtetes Kupferpulver mit sehr feiner Mesh-Verteilung (sehr klein), welches in einer Menge von
etwa 0,02 bis 0,2 Gew.%, berechnet auf die Polymermasse, verwendet wird. Die erfindungsgemäßen Massen können auch
geeignete Lichtdiffusionsmittel, wie Magnesiumoxid, enthalten.
Ergebnisse, die man bei Versuchen im Gewächshaus erhält, zeigen eine beachtliche Erhöhung der Ausbeute von Nutzpflanzen,
adäquate Nachttemperaturen ohne Erhitzen und einen wesentlich verringerten Pilzbefall, was ein längeres
Pflanzenleben und. eine längere Dauer der Nutzpflanzenentwicklung ermöglicht. Die erhöhten Ausbeuten
sind sehr wesentlich und von besonderem wirtschaftlichen Wert.
Es soll noch bemerkt werden, daß man in solche Folien auch andere, an sich bekannte Zusatzstoffe, wie Pigment
etc., einarbeiten kann. Es wurde eine Vielzahl von Folien hergestellt und geprüft. Es wurde gefunden, daß alle
beschriebenen Metallpulver wirksam sind. Mit Silber- und Aluminiumpulvern erhält man eine geringere Durchlässigkeit
als mit Kupferpulver. Die Metalloxide liefern zufriedenstellende
Ergebnisse; die besten Ergebnisse wurden mit feinem schwarzen Eisenoxid erhalten. Das Metallpulver
oder das Metalloxidpulver wurde in Mengen von etwa 20 bis 100 g/100 kg Polymergemisch für die besten
Ergebnisse zugegeben, obgleich auch höhere Mengen verwendet werden können. Die anderen Bestandteile werden
in den Konzentrationen verwendet, wie sie auf diesem Gebiet üblich sind. Die besten Ergebnisse werden mit Filmen
mit einer Dicke von etwa 60 bis 150/um erhalten. Diese sind wirtschaftlich, da sie im allgemeinen die adäquaten
mechanischen Eigenschaften aufweisen. Unter bestimmten Bedingungen ist es ratsam, Folien größerer
Dicke zu verwenden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Temperaturen sind in 0C ι
das Gewicht ausgedrückt.
das Gewicht ausgedrückt.
Temperaturen sind in 0C angegeben und Teile sind durch
Zu 97,5 kg Infrasol 266 (Polyethylen niedriger Dichte,
enthaltend einen UV-Stabilisator; Hersteller Ginegar Plastics, Israel) gibt man 2,5 kg Polyethylen, in dem
30 g feinverteiltes Eisenoxid (schwarz) und 50 g im Handel erhältliches Anitoxidans dispergiert sind. Das
Gemisch wird in einer Banbury-Mischvorrichtung bis zur
Homogenisierung vermischt und dann zu einem 100/um dicken Schlauchfilm mit einem Umfang von 10m durch Extrusion
verblasen. Dieser wird dann aufgeschnitten, wobei man eine 10 m breite Folie erhält.
B e i s pie 1
Ein Versuch wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei
jedoch das Antioxidans anstelle des Eisenoxids 30 g sehr feines, im Handel erhältliches, beschichtetes Kupferpulver
(Atlantic Powdered Metals Inc., NY, US) von etwa 325 Mesh enthält. Die Aufarbeitung erfolgte auf die obige
Weise und das Gemisch wird unter Bildung eines 100/um dicken Films durch Extrudieren verblasen, wobei man eine
Folie mit einer Breite von 10 m erhält.
Ein Versuch wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei
jedoch 50 g feines Aluminiumpulver anstelle des Eisenoxids verwendet werden. Das Gemisch wird zur Herstellung
einer Folie mit einer Dicke von 80/um und einer Breite von 10 m verwendet.
Ein Versuch wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch
gibt man zu dem Antioxidans-Konzentrat 100 g feines Bronzepulver. Man stellt einen Film mit einer Dicke von
120/um und einer Breite von 10 m her.
Ein Versuch wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei
man ,jedoch 150 g eines feinen Pulvers aus Bleioxid anstelle des Eisenoxids verwendet. Es wird ein 150/um
dicker und 10 m breiter Film hergestellt.
90 kg LDPE, das mit einem geeigneten UV-BeStrahlungs-Schutzmittel
stabilisiert ist, werden mit 10 kg Arnitel EM 460, einem Polyether-ester (AKZO, Niederlande) (T.M.),
der gegenüber UV-Strahlung stabilisiert ist, in einem Banbury-Mischer vermischt. Dazu gibt man 40 g feinver-
teiltes (325 Mesh),beschichtetes Kupferpulver. Das Gemisch
wird durch Extrudieren verblasen, wobei man einen Schlauch mit einem Umfang von 10 m und einer Dicke von
150/um erhält. Dieser wird unter Bildung einer Folie
aufgeschnitten.
Gemäß Beispiel 6 stellt man ein Gemisch her. Während des
Vermischens gibt man 200 g feines Magnesiumoxidpulver
zu. Die anderen Bestandteile sind gleich und die Aufarbeitung erfolgt gemäß Beispiel 6.
Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel) 90 kg LDPE und 10 kg Arnitel EM 460 (im Handel erhältlieher
Polyether-ester der AKZO, Niederlande, der gegenüber UV-Bestrahlung stabilisiert ist) werden in einem
Banbury-Mischer vermischt und durch Extrusion zu einem
Schlauch mit einem Umfang von 10 m und einer Dicke von 100/um verblasen, der dann zu einer Folie aufgeschnitten
wird.
Beispiel 9
87 kg LDPE, 10 kg Arnitel EM 460, 3 kg im Handel erhältliches Antioxidans-Konzentrat, das 30 g feinverteiltes,
beschichtetes Kupfeipulver (325 Mesh) enthält, werden
vermischt und gemäß Beispiel 8 aufgearbeitet. Man erhält eine 10 m breite und 100/um dicke Folie.
Ein Versuch wird gemäß Beispiel 9 durchgeführt, wobei
man jedoch feines, schwarzes Eisenoxid anstelle des Kupferpulvers verwendet. Man erhält einen Film mit einer
Breite von 10 m und einer Dicke von 100/um.
Beispiel 11
Ein Film wird auf solche Weise co-extrudiert, daß eine Schicht eine 40 /um dicke, UV-stabilisierte IDPE-Schicht,
die Mittelschicht eine 15 /um dicke Arnitel EM 460-Schicht, enthaltend 30 g feinbeschichtetes Kupferpulver/25 kg Polymerisat,
und die dritte Schicht eine 40/um dicke
LDPE-Schicht, enthaltend ein im Handel erhältliches Antiverschleierungsmittel, ist.
Es werden verschiedene Massen entsprechend den obigen hergestellt, die etwa 20 g (0,02%) bis etwa 200 g (0,2%)
Metallpulver oder Metalloxidpulver pro 100 kg Mischung enthalten. Die Dicke der gebildeten Filme variiert zwischen
30 und etwa 500/um. Die bevorzugte Dicken betragen
etwa 50 bis etwa 150/um. Die verschiedenen Versuche zeigen, daß diese als Abdeckungen bzw. Bedeckungen für Gewächshausstrukturen,
für landwirtschaftliche Tunnels und dergl. geeignet sind.
Feldversuche
12 Gewächshäuser, jedes 15 m. lang, 3,5 m hoch und 5 m
breit, werden mit den ausgewählten Folien entsprechend der Nummer des Beispiels bedeckt. Die ausgewählten Abdeckmaterialien
werden mit im Handel erhältlichen, thermischen Gewächshausfilmen (Infrasol 266; Ginegar
Plastics, Israel) verglichen. Dabei handelt es sich um einen Film, der im UV-Bereich von 7 bis 15 /um absorbiert.
Alle als Abdeckungen ausgewählten Filme absorbieren in diesem Bereich, wobei der Unterschied in ihren
Eigenschaften im nahen Infrarot(NIR)-Bereich liegt.
Tomaten werden gepflückt und am gleichen Tag für alle Gewächshäuser gewogen. Zehn Tomaten werden beliebig in
jedem Gewächshaus gepflückt und das durchschnittliche Gewicht wird ermittelt.
Ergebnisse
Die Tagestemperaturen werden um 12, um 13 und um 14 Uhr
am 20. November und am 8. Dezember in drei Gewächshäusern gemessen. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen
am 20. November und am 8. Dezember in drei Gewächshäusern gemessen. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen
aufgeführt.
Die Abdeckungen mit Eisenoxid absorbieren die NIR-Aufwärmung
während des Tages und beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Films nachteilig. Aus den Er-
gebnissen des. Gewichts der Ernte ist ersichtlich, daß der
Reflexionsfilm mit Kupfer gegenüber dem mit Eisenoxid
bevorzugt ist.
bevorzugt ist.
Tabelle I
Am 8.Dezember Temperaturen in 0C
Abdeckung Boden Luft Dach Blatt* Infrasol 266 18-19-19 26-27-26 29-34-31 22-24-23
Beispiel 1 18-19-19 27-27-27 36-37-37 25-30-27 " 2 18-19-20 2^-28-27 27-28-29 28-32-28
Infrasol 266 19-20-21 30-31-31 36-36-35 30-30-26 Beispiel 1 20-20-21 32-34-33 40-40-38 32-33-32
» 2 20-21-21 30-32-32 31-32-31 32-32-33
Die Blatt-Temperatur ist durch durchschnittliche Temperatur von 10 Blättern.
25
25
Bemerkung: Die höhere Tagestemperatur der Blätter bestimmt die Photosynthese-Geschwindigkeit.
14
Kumulative Tomatenernte in kg (Durchschnitt von zwei Gewächshäusern)
Datum/ | Infrasol 266 | Bsp.1 | Bsp. 2 | Bsp. 8 | Bsp. 9 | Bsp.10 |
Abdeckung | (PE - IR) | 40,1 | 44,2 | 40,5 | 48,7 | 47,2 |
31.Januar | 33,3 | . 150,6 | 155,0 | 125,7 | 143,4 | 141,1 |
14.Februar | 119,3 | 275,2 | 274,2 | 273,3 | 279,3 | 268,6 |
28.Februar | 268,0 | 475,3 | 482,1 | 430,2 | 485,2 | 480,0 |
14.Märζ | 458,2 | 650,0 | 751,7 | 603,1 | 783,0 | 777,3 |
31.März | 589,8 | 767,7 | 841,0 | 730,2 | 934,3 | 908,7 |
14.April | 686,9 | 899,7 | 890,6 | 758,0 | 1074,4 | 1059,9 |
1 .Mai | 702,0 | |||||
Aus obiger Tabelle II folgt die signifikante Änderung bei den Erträgen im Hinblick auf die Gewächshäuser, die
mit Folien mit verringerter NIR-Transmission abgedeckt sind, insbesondere im April, wenn sich die Pilzkrankheiten
entwickeln.
Bei den Beispielen 1, 2, 9 und 10 bleiben die Pflanzen gesund und die Nutzpflanzen-Erträge entwickeln sich im
Juni gut, während bei Infrasol 266 und Beispiel 8 die Pflanzen in diesem Monat zu sterben beginnen.
Claims (12)
1.7 Kunststoffolie bzw. -platte für die Verwendung
Gewächshäuser-Abdeckungen,in Tunnels, die in der
Landwirtschaft zum Einsatz kommen, oder für ähnliche Abdeckungen
in der Landwirtschaft, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine wirksame Menge eines UV-Bestrahlungsstabilisators und ein Absorptionsmittel oder einen Reflektor
im nahen Infrarot(NIR)-Bereich enthalten.
2. Kunststoffolie bzw.-platte nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als NIR-Absorptionsmittel oder Reflektor eine wirksame Menge eines feinverteilten
Metallpulvers enthalten, ausgewählt unter Kupfer, Silber, Aluminium, Bronze und unter den Oxiden schwarzes Eisenoxid,
Zirkonoxid, Zinnoxid und Bleioxid.
3. Kunststoffolie bzw. -platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das NIR-Absorptionsmittel
oder der Reflektor in einer Menge von 0,02 bis 0,2 Gew.96,
bezogen auf das Polymerengemisch, vorhanden ist.
4. Kunststoffolie bzw. -platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3>
dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polymeres Polyolefin niedriger Dichte, ein Olefincopolymeres,
einen thermoplastischen Polyester, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polycarbonat oder ein Polyether-esterpolymeres
enthält.
5. Kunststoffolie bzw, -platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerfolie
bzw. -platte in Sandwichstruktur aus einer oder mehreren Folien bzw. Platten gemäß Anspruch 1 oder 2 mit
einer Folie bzw. Platte eines geeigneten anderen Polymeren vorliegt.
6. Kunststoffolie bzw. -platte nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Folie bzw. Platte, die keinen NIR-Reflektor oder Absorptionsmittel enthält, ein
Polyester-etherpolymeres ist.
7. Kunststoffolie bzw. -platte nach einem der An-Sprüche 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerfolie
bzw. -platte aus einem Polyethylen und Ether-Ester-Copolymeren
hergestellt ist.
8. Kunststoffolie bzw. -platte nach einem der An-Sprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 30 bis etwa 500/um dick ist.
19. Kunststoffolie bzw. -platte nach einem der Ansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Menge an feinverteiltem Magnesiumoxidpulver
enthält.
■ 5 ■
■ 5 ■
10. Kunststoffolie bzw. -platte nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Zusatzstoff, ausgewählt unter Lichtdiffusionsmitteln
und Pigmenten, enthält.
11. Kunststoffolie bzw. -platte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen
wesentlichen Prozentgehalt der photosynthetischen aktiven Bestrahlung (PAR) hindurchläßt und einen Teil der
NIR-Bestrahlung nicht hindurchläßt.
12. Gewächshäuser, landwirtschaftliche Tunnels und ähnliche Strukturen, die für die Züchtung bzw. das Wachstum
von Nutzpflanzen in der Landwirtschaft verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abdeckung
aufweisen, die eine Folie oder Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 enthält oder daraus besteht.
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