DE68921451T2 - Drei- bzw. fünfschichtiger Vorformling. - Google Patents
Drei- bzw. fünfschichtiger Vorformling.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft einen drei- bzw. fünfschichtigen spritzgeformten Kunststoff-Vorformling zum Blasformen eines Behälters sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Vorformlings. Insbesondere betrifft die Erfindung allgemein neuartige und nützliche Verbesserungen an Kunststoff-Vorformlingen, aus denen Behälter blasgeformt werden, und insbesondere einen geschichtet aufgebauten Vorformling.
- PET-, d.h. Polyethylenterephthalat-Vorfornilinge und aus ihnen blasgeformte Behälter sind bekannt. PET hat jedoch für sich nicht alle für Behälter erwünschten Eigenschaften. Man hat daher einen geschichtet aufgebauten Vorformling entwickelt, der im wesentlichen fünfschichtig mit einer Innen- und einer Außenschicht aus PET, einer inneren und einer äußeren Zwischen- bzw. Sperrschicht sowie eine Kernschicht aus PET oder einem anderen Kunststoff aufgebaut ist. Die US-A-4 609 516 (Krishnakumar u.a.) und die US-A-4 550 043 (Beck) sind typisch für die in letzter Zeit auf geschichtete Vorformlinge und aus ihnen blasgeformt Behälter erteilten Patente.
- Die EP-A-0 161 625 offenbart einen Kunststoff-Vorformling mit fünfschichtigem Aufbau sowie ein Verfahren zum Spritzformen eines solchen. Diese Veröffentlichung diskutiert auch als Stand der Technik einen dreischichtigen Aufbau, bei dem eine Zwischenschicht vom boden- zum rumpfbildenden Teil des Vorformlings verläuft.
- Die vorliegende Erfindung schafft einen spritzgegossenen Kunststoff-Vorformling zum Blasformen eines Behälters, wobei der Vorformling einen als Hals ausgeformten Abschnitt (Halsausformung), einen eine Schulter bildenden Abschnitt, einen einen Rumpf bildenden Abschnitt sowie einen einen Fuß bildenden Abschnitt aufweist, mindestens der rumpfbildende Abschnitt und der fußbildende Abschnitt eine Innen- und eine Außenschicht aus einem primären Material aufweisen, die von einer Schicht eines sekundären Materials getrennt werden, wobei der Vorformling dadurch gekennzeichnet ist, daß er teils drei- und teils fünfschichtig ausgebildet ist, daß mindestens der rumpfbildende Abschnitt nur dreischichtig ausgebildet ist, wobei das sekundäre Material eine verhältnismäßig dicke Kernschicht bildet, und daß im fußbildenden Abschnitt ein mittlerer Teil des sekundären Materials durch eine Kernschicht aus einem sich vom sekundären Material unterscheidenden Material ersetzt ist derart, daß der fünfschichtige Teil sich im wesentlich entsprechend dem fußbildenden Abschnitt erstreckt.
- Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Vorformlings in einer Spritzform, indem man in deren Formhohlraum zunächst eine dosierte Menge eines primären Materials einspritzt, dann in den Formhohlraum eine dosierte Menge eines sekundären Materials einspritzt, um innerhalb des primären Materials eine Kernschicht und so einen nur dreischichtigen Aufbau auszubilden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kunststoff- Vorformling zum Teil drei- und zum Teil fünfschichtig ausgebildet wird und man abschließend ein weiteres, sich vom sekundären Material unterscheidendes Material einspritzt, so den Formhohlraum auffüllt und dabei innerhalb des sekundären Materials nur im zuletzt ausgebildeten fußbildenden Abschnitt des Vorformlings eine weitere Kernschicht zu einem fünfschichtigen Aufbau ausbildet, wobei der nur dreischichtige Aufbau sich oberhalb des fünfschichtig aufgebauten, den Behälterfuß bildenden Abschnitts des Vorformlings über einen wesentlichen Teil des den Behälterrumpf bildenden Abschnitts des Vorformlings erstreckt.
- Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Kunststoff-Vorformling, der hauptsächlich dreischichtig mit einer Innen- und einer Außenschicht aus PET sowie einer zwischen diesen liegenden Kernschicht aufgebaut ist. Derartige Vorformlinge sind ebenfalls bekannt, haben aber den Nachteil, daß das Kernschichtmaterial teurer als PET und außerdem im Fußteil des resultierenden blasgeformten Behälters überflüssig ist, da der Fußteil nicht biaxial orientiert ist und daher keine Dickenreduktion desjenigen Teils des Vorformlings stattfindet, der den Fuß des resultierenden Behälters bildet.
- Die Erfindung betrifft insbesondere eine dritte Einspritzung eines Kunststoffs in eine Spritzform, um den Vorformling zu vervollständigen, wobei mit dieser dritten Kunststoff-Einspritzung im ursprünglichen Kernmaterial eine Kernschicht ausgebildet wird, die das teurere Kernmaterial im fußbildenden Teil des Vorformlings ersetzt.
- Es sind weiterhin geeignete Vorrichtungen zum aufeinanderfolgenden Einspritzen unterschiedlicher Kunststoffe in den Formhohlraum einer Spritzform für Vorformlinge konstruiert worden. Es ist einzusehen, daß in einer Düse, durch die der Kunststoff in die Vorformling-Spritzform eingespritzt wird, eine kleine Menge des zuletzt eingespritzten Kunststoffs zurückbleibt. Dieser in der Düse zurückgebliebene Kunststoff wird das erste Material, das bei der Bildung des nächsten Vorformlings in der gleichen Form in diese eingespritzt wird. Es ist jedoch nicht erwünscht, daß es sich bei dem ersten in die Form eingespritzten Material um das Kernmaterial eines dreischichtigen Vorformlings handelt. Indem man das zuletzt eingespritzte Material zum gleichen bzw. im wesentlichen Material wie das zuerst eingespritzte, d.h. PET macht, läßt sich auch dieser Mangel der bekannten Formvorrichtungen beseitigen.
- Insbesondere findet erfindungsgemäß eine erste Einspritzung einer dosierten Menge eines primären Kunststoffs, gefolgt von einer zweiten Einspritzung einer dosierten Menge eines sekundären Kunststoffs statt, wobei der sekundäre Kunststoff dazu dient, ein erstes eingespritztes Primärmaterial in den Formhohlraum der Spritzform vorzuschieben, wobei dieses primäre Material an den Wänden des Formhohlraum entlangwischt und das sekundäre Material eine Kernschicht zwischen der Innen- und der Außenschicht des primären Materials bildet. Indem man die Volumina der zwei eingespritzten Materialien - insbesondere des sekundären Materials - genau kontrolliert und dann den Formhohlraum der Spritzform mittels einer dritten Einspritzung auffüllt, läßt sich die Menge des sekundären Materials erheblich verringern. Indem man weiterhin als drittes Einspritzmaterial das primäre Material wählt, bleibt in der zuerst in den Spritzformhohlraum einzuführenden Düse beim Ausbilden des jeweils nächsten Vorformlings das gleiche Material wie das primäre zurück, so daß dann das Ende der Halsausformung eines Vorformlings aus dem gewünschten Werkstoff besteht.
- Im Hinblick auf diese und andere Ziele, die im folgenden klarwerden, ergibt sich das Wesen der Erfindung ausführlicher aus der folgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und den in den begleitenden Zeichnungen darstellten Ansichten.
- Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch eine herkömmliche Spritzfrom mit einem erfindungsgemäßen drei-/fünfschichtigen Vorformling;
- Fig. 2 zeigt schaubildlich die zeitliche Aufeinanderfolge des Einspritzens dreier Kunststoffe in die Spritzform;
- Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch einen aus dem Vorformling der Fig. 1 blasgeformten Behälter bei weggebrochenem Behälterrumpf, aber ohne Darstellung der verschiedenen Schichten.
- Wie nun die Fig. 1 im Einzelnen zeigt, ist eine herkömmliche Spritzform für Vorformlinge mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Form 10 ist vorzugsweise eine Mehrfachkonstruktion mit mehreren Formhohlräumen 12, in denen sich ein Kern 14 befindet. Jeder Formhohlraum 12 hat eine Bodenöffnung, in der ein Sitz 16 für eine Einspritzdüse 18 ausgebildet ist. Weiterhin weist die Öffnung im Boden der Form 10 einen Einspritzkanal 20 zum Boden des Hohlraums 12 auf.
- Der Form 10 ist ein öffenbarer Halsring 22 zugeordnet, der zunächst zum Herausziehen eines eingespritzten Vorformlings - bspw. des Vorformlings 24 - aus dem Hohlraum 12 zusammen mit dem Kern 14 von der Form 10 und dann vom Kern 14 trennbar ist, um den fertigen Vorformling 24 - normalerweise nach dem Abstreifen des Vorformlings 24 vom Kern 14 - freizugeben.
- Der dargestellte Vorformling 24 weist eine allgemein mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete Halsausformung mit einem Außengewinde 28, einer von einem Ring 32 gebildeten Schulter 30 zum Halten eines Manipulations-Sicherungselements sowie einem tragenden bzw. Kappungsflansch 34 auf.
- Unter der Halsausformung 26 hat der Vorformling einen schulterbildenden Teil 36, dessen Dicke nach unten zunimmt und der über einen kurzen Ringabschnitt 38 mit der Halsausformung 26 verbunden ist.
- Unter dem schulterbildenden Teil 36 befindet sich ein langer rumpfbildender Teil 40, der abgesehen von der leichten Ausformschräge des Hohlraums 12 und des Kerns 14 im wesentlichen zylindrisch und konstant dick ist. Der rumpfbildende Teil 40 läuft zu einem fußbildenden Teil 42 mit einem zylindrischen Teil 44 und einem allgemein halbkugelförmigen Boden 46 aus. Es sei darauf hingewiesen, daß im Gegensatz zum rumpfbildenden Teil der zylindrische Teil 44 in der Dicke zunimmt.
- Der Vorformling 24 wird allgemein nach der US-PS 45 25 401 (Pocock u.a.; erteilt am 25.06.1985) hergestellt, wobei der fußbildende Teil mit größerer Wanddicke ausgeführt ist, um eine Reduktion der Dicke der die Zwischen- bzw. Kernschicht bildenden Schicht zuzulassen.
- Wie am besten die Fig. 2 zeigt, wird der Vorformling 24 durch aufeinanderfolgendes Einspritzen geschmolzener Kunststoffe in den Hohlraum 12 ausgebildet. Zunächst wird eine vorgewählte dosierte Menge eines primären Materials A durch die Düse 18 am Boden des Hohlraums 12 in diesen eingespritzt. Dann wird eine vorgewählte dosierte Menge eines sekundären Materials in den Hohlraum 12 eingespritzt, wobei das Material B das Material A in den Hohlraum 12 drückt und beim Eindringen in diesen das Material A an den Innenwänden des Formhohlraums haftet und das Material B zwischen die getrennten Schichten des Materials A dringt, wie es allgemein in den US-PSn 46 09 516 und 45 50 043 offenbart ist.
- Bisher hat man nur das Material A dosiert und dann so viel Material B eingespritzt, daß der Hohlraum 12 vollständig ausgefüllt wurde. Da das Material B normalerweise teurer ist als das Material A, will man - insbesondere im fußbildenden Teil 42 - so wenig Material B wie möglich verbrauchen. Erfindungsgemäß wird dies mit einer dritten separaten Einspritzung eines geschmolzenen Kunststoffmaterials, des Materials C, in den Formhohlraum 12 erreicht, um diesen aufzufüllen. Das Material C befindet sich dann im wesentlichen vollständig im fußbildenden Teil 42, wie es die Fig. 1 deutlich zeigt.
- Es sei darauf hingewiesen, daß das Einspritzen des Materials C eine Einsparung an Material B im Ausmaß der Einsatzmenge des Materials C ergibt.
- Aus der Fig. 1 ist weiterhin zu ersehen, daß das zuletzt eingespritzt Material nicht nur die Schrauböffnung 20, sondern auch den Einspritzkanal der Düse 18 ausfüllt; dieser Kanal ist herkömmlich und nicht gezeigt. Es ergibt sich also, daß die in diesem Düsenkanal verbleibende Menge an Material C bei der Ausbildung des jeweils nächsten Vorformlings 24 zuerst in den Formhohlraum 12 eingespritzt wird. Bisher galt es als unerwünscht, zu Beginn des Einspritzzyklus eine begrenzte Menge des Materials B einzuspritzen.
- Bei dem dargestellten Vorformling verläuft, wie ersichtlich, das Material B im wesentlichen bis zum oberen Rand der Halsausformung 26, obgleich es auch niedriger in dieser auslaufen kann, und zwar abhängig von der zuerst in den Formhohlraum 12 eingespritzten Menge des Materials A. Folglich bildet das Material B eine Kernschicht 48, die das Material A zu einer Innenschicht 50 und einer Außenschicht 52 trennt. Der Vorformling 24 ist also im wesentlichen dreischichtig aufgebaut.
- Beim gegenwärtigen Stand der Kunststofftechnik ist Frisch-PET für das Material A bevorzugt. Abhängig vom Einsatz des resultierenden Behälters kann man andererseits das Material B aus einer Vielzahl von Stoffen wählen - bspw. farbiges PET, aufbereitetes PET, MXD-6-Nylon, Copolyester, Polypropylen (PP), PP/PET-Gemische, Polyacrylnitril, Polycarbonat und dergl.
- Vor der vorliegenden Erfindung machte das Material A 40 bis 60 Vol.-% des Vorformlings 24 aus,, das Material B den Rest, also zwischen 40 und 60 % des Gesamtvolumens. Erfindungsgemäß erhält man durch Auffüllen ds Formhohlraums 12 mit Material C Einsparungen am Material B. Der Anteil des Materials B kann auf 30 bis 40 Vol.-% verringert werden; der Anteil des Materials C liegt dann zwischen 10 und 20 Vol.-%.
- Die Fig. 1 zeigt weiterhin, daß im fußbildenden Teil 42 das Material C in der Schicht 48 eine Kernschicht 54 bildet, die die Schicht 48 zu einer inneren Zwischenschicht 56 und einer äußeren Zwischenschicht 58 aufteilt, während die Innenschicht 50 und die Außenschicht 52 im wesentlichen gleichbleiben. Der fußbildende Teil 4 ist also fünfschichtig aufgebaut.
- Wie man deutlich am Fuß des Vorformlings 24 sieht, ist der zuletzt eingespritzte Kunststoff das Material C, das als Einspritzkanal 60 verliegt, der durch die äußere Zwischenschicht 58 und die Außenschicht 52 verläuft, wie erwähnt, handelt es sich beim Material C vorzugsweise um den gleichen Kunststoff wie das Material A, nämlich PET.
- Wie die Fig. 3 zeigt, wird aus dem Vorformling 24 auf herkömmliche Weise ein Behälter 62 blasgeformt. Der Behälter 62 hat eine Halsausformung 26 entsprechend der am Vorformling 24. Sie weist ebenfalls eine ungereckten und daher nicht orientierten Ringabschnitt entsprechend dem Ringabschnitt 38 auf.
- Andererseits wird der schulterbildende Teil 36 allmählich sowohl axial als auch radial zu einer geringeren Dicke und verstärkten biaxialen Orientierung gereckt, um eine Schulter 64 zu bilden.
- Der rumpfbildende Teil 40 des Vorformlings 24 wird sowohl axial als auch radial gereckt, um einen biaxial stark gereckten Behälterrumpf 66 auszubilden. Schließlich wird aus dem fußbildenden Teil 42 des Vorformlings 24 ein äußerer, allgemein zylindrischer Fußteil 68, ein tragender gekrümmter Ringwulst 70 und die Bodenfläche 72. Wie ersichtlich, nimmt die Dicke der Bodenfläche des Behälters 62 zur Mitte hin allmählich zu, wobei diese Mitte der Bodenfläche im wesentlichen ungereckt ist und die gleiche Dicke wie der äußerste Boden des Vorformlings 24 hat.
- Wie aus Vorgehendem ersichtlich, kann man den herkömmlichen dreischichtigen Behälter so modifizieren, daß sein Fuß im wesentlichen fünfschichtig, sein Rumpf 66 und der obere Behälterteil aber dreischichtig sind. Die erhebliche Verringerung des Anteils an sekundärem Material im Behälterfuß beeinträchtigt weder das Aussehen noch die Festigkeit noch die Sperreigenschaften des resultierenden Behälters. Es kann also erfindungsgemäß der Behälter 62 bei niedrigeren Materikalkosten als ein gleicher, aber durchgehend dreischichtig aufgebauter Behälter erstellt werden.
Claims (24)
1. Spritzgegossener Kunststoff-Vorformling (24) zum
Blasformen eines Behälters (62), wobei der Vorformling
(24) einen als Hals ausgeformten Abschnitt (26), einen
eine Schulter bildenden Abschnitt (36), einen einen Rumpf
bildenden Abschnitt (40) sowie einen einen Fuß bildenden
Abschnitt (42) aufweist, mindestens der rumpfbildende
Abschnitt (40) und der fußbildende Abschnitt (42) eine
Innen- und eine Außenschicht (50, 52) aus einem primären
Material (A) aufweisen, die von einer Schicht (48) eines
sekundären Materials (B) getrennt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorformling (24)
teilweise drei- und teilweise fünfschichtig ausgebildet
ist, daß mindestens der rumpfbildende Abschnitt (40) nur
dreischichtig ausgebildet ist, wobei das sekundäre
Material eine verhältnismäßig dicke Kernschicht (48) bildet,
und daß im fußßbildenden Abschnitt (42) ein mittlerer Teil
des sekundären Materials (B) durch eine Kernschicht (54)
aus einem sich vom sekundären Material (B)
unterscheidenden Material (C) ersetzt ist derart, daß der
fünfschichtige Teil sich im wesentlich entsprechend dem fußbildenden
Abschnitt (42) erstreckt.
2. Vorformling nach Anspruch 1, bei dem das sekundäre
Material (B) im fußbildenden Abschnitt zu einer inneren
sind
einer äußeren Schicht (56, 58) unterteilt ist, die
verhältnismäßig dünn sind.
3. Vorformling nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das sich
vom Material (B) unterscheidende Material (C) dem primären
Material (A) entspricht, so daß der Vorformling (24) aus
zwei Ma terialien aufgebaut ist.
4. Vorformling nach einem der Anspriiche 1 bis 3, bei dem
das primäre Material (A) und das sekundäre Material. (B) in
vorgewählt dosierten Mengen und das sich vom zweiten
Material (B) unterscheidende Material (C) in einer solchen
Menge vorliegt, daß der Innenraum (12) der Spritzform für
den Vorformling aufgefüllt wird.
5. Vorformling nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei
dem das sekundäre Material (B) als ein Kern (48) durch den
schulterbildenden Abschnitt (36) hindurch verläuft.
6. Vorformling nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei
dem der fußbildende Abschnitt (42) einen den
rumpfbildenden Abschnitt (40) fortsetzenden Teil (44) mit einer
größeren Wanddicke als ein angrenzender Teil des fußbildenden
Abschnitts (40) aufweist.
7. Vorformling nach Anspruch 1, bei dem das primäre und
das sekundäre Material (A, B) im wesentlichen der gleiche
Kunststoff sind.
8 . Vorformlich nach Anspruch 7 , bei dem das primäre und
das sekundäre Material (A, B) im wesentlichen ein
Polyethylenterephthalat-Kunststoff (PET) sind.
9. Vorformling nach Anspriich 8, bei dem das primäre
Material (A) im wesentlichen Frisch-PET und das zweite
Material (B) im wesentlichen rezykliertes oder farbiges PET
sind.
10. Vorformling nach Anspruch 1, bei dem das sekundäre
Material (B) ein Sperrmaterial ist.
11. vorformling nach Anspruch 1, bei dem das sekundäre
Material (B) kostengünstiger als das primäre Material (A)
ist.
12. Vorformling nach Anspruch 1, bei dem das primäre
Material (A) Frisch-PET und das sekundäre Material (B) aus
der aus farbigem PET, rezykliertem PET, MXD-6-Nylon,
Copolyestern, Copolypropylen (PP), PP/PET-Mischungen,
Polyacrylnitril oder Polycarbonat bestehenden Gruppe gewählt
ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines
Kunststoff-Vorformlings (24) in einer Spritzform, indem man in deren
Formhohlraum (12) zunächst eine dosierte Menge eines primären
Materials (A) einspritzt, dann in den Formhohlraum (12)
eine dosierte Menge eines sekundären Materials (B)
einspritzt, um innerhalb des primären Materials eine
Kernsschicht (48) und so einen nur dreischichtigen Aufbau
auszubilden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kunststoff-Vorformling (24) zum Teil drei- und zum
Teil fünfschichtig ausgebildet wird und man abschließend
ein weiteres, sich vom sekundären Material (B)
unterscheidendes Material (C) einspritzt, so den Formhohlraum (12)
auffüllt und dabei innerhalb des sekundären Materials (B)
nur im zuletzt ausgebildeten fußbildenden Abschnitt (42)
des Vorformlings eine weitere Kernschicht (54) zu einem
fünfschichtigen Aufbau ausbildet, wobei der nur
dreischichtige Aufbau sich oberhalb des fünfschichtig
aufgebauten, den Behälterfuß bildenden Abschnitts (42) des
Vorformlings über einen wesentlichen Teil des den
Behälterrumpf bildenden Abschnitts (40) des Vorformlings (24)
erstreckt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das sekundäre
Material (B) im fußbildenden Abschnitt (42) zu einer
inneren und eine äußeren Schicht (56, 58) getrennt wird, die
verhältnismäßig dünn sind.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das sich
vom sekundären Material (B) unterscheidende Material (C)
dem primären Material (A) entspricht, so daß der
Vorformling (24) aus zwei Materialien aufgebaut wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem
das primäre Material (A) und das sekundäre Material (B) in
vorgewählt dosierten Mengen vorliegen und das sich vom
sekundären Material (B) unterscheidende Material (C) in
einer solchen Menge vorliegt, daß eine Spritzform für den
Vorformling aufgefüllt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem
das sekundäre Material (B) sich als Kernschicht (48) über
einen die Behälterschulter bildenden Abschnitt (36) des
Vorformlings erstreckt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem
der fußbildende Abschnitt (42) einen den rumpfbildenden
Abschnitt (40) fortsetzenden Teil (44) aufweist, in dem
die Wanddicke größer ist als in einem angrenzenden Teil
des rumpfbildenden Abschnitts (40).
19. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das
primäre sind das sekundäre Material (A, B) im wesentlichen der
gleiche Kunststoff sind.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das primäre und
das sekundäre Material (A, B) im wesentlichen
Polyethylenterephthalat-Kunststoff (PET) sind.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das primäre
Material (A) im wesentlichen frisches PET und das sekundäre
Material (B) im wesentlichen rezykliertes oder farbiges
PET sind.
22. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das
sekiindäre Material (B) ein Sperrmaterial ist.
23. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das
sekundäre Material (B) kostengünstiger als das primäre
Material (A) ist.
24. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das
primäre Material (A) Frisch-PET und das sekundäre Material
(B) aus der aus farbigem PET, rezyliertem PET,
MXD-6-Nylon, Copolyestern, Copolypropylen (PP), PP/PET-Mischungen,
Polyacrylnitril oder Polycarbonat bestehenden Gruppe
gewählt ist.
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