JP3282500B2 - Method for producing slurry for casting - Google Patents

Method for producing slurry for casting

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JP3282500B2
JP3282500B2 JP14925896A JP14925896A JP3282500B2 JP 3282500 B2 JP3282500 B2 JP 3282500B2 JP 14925896 A JP14925896 A JP 14925896A JP 14925896 A JP14925896 A JP 14925896A JP 3282500 B2 JP3282500 B2 JP 3282500B2
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curdlan
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックスを鋳込
成形するためのスラリーの製造方法に係り、特にカード
ラン(β−1,3−グルカン)を添加した鋳込成形用ス
ラリーの製造方法に関する。
The present invention relates relates to a method for producing a slurry over for casting the ceramic, in particular casting for scan <br/> addition of curdlan (beta-1,3-glucan) Lari process for the preparation of chromatography.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックスを鋳込成形する場合、セラ
ミックス原料粉末を分散剤及びバインダーと共に水に分
散させてなるスラリーを石膏型等の吸水性の成形型内に
供給し、スラリー中の固形分を成形型の内面に付着(即
ち着肉)させる。
2. Description of the Related Art When casting ceramics, a slurry obtained by dispersing ceramic raw material powder in water together with a dispersant and a binder is supplied into a water-absorbing mold such as a gypsum mold, and the solid content in the slurry is reduced. It is attached (that is, inlaid) to the inner surface of the mold.

【0003】このスラリーに保水性可塑剤としてカード
ランを添加することがある(特開平7−330438
号、同8−34674号)。このカードランは、水と接
するとゲル化する性質を有しており、このゲルが成形体
中に含まれることにより成形体の水分が急激に蒸発する
ことが防止され、乾燥工程における成形体のヒビ割れが
防止される。
In some cases, curdlan is added to this slurry as a water-retaining plasticizer (JP-A-7-330438).
No. 8-34674). This curdlan has a property of gelling when it comes into contact with water, and since this gel is contained in the molded article, the moisture of the molded article is prevented from rapidly evaporating, and the molded article is dried in the drying step. Cracks are prevented.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このカード
ランを添加したセラミックス鋳込成形用スラリーの着肉
速度を大きくすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the deposition speed of a slurry for ceramic cast molding to which this curdlan has been added.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の鋳込成形用スラ
リーの製造方法は、セラミックス原料粉末、バインダ
ー、分散剤及びカードランを含む鋳込成形用スラリーに
おいて、pH9以上のアルカリ性とすることにより該カ
ードランを溶解状態としてある鋳込成形用スラリーの製
造方法であって、セラミックス原料粉末、バインダー、
分散剤、カードラン及び水を35℃よりも低い温度で混
合する第1混合工程と、その後35℃以上の温度に加熱
してカードランを溶解させながら混合する第2混合工程
と、を有し、該第1混合工程又は該第2混合工程にアル
カリ剤を加えることによりpHを9以上とすることを特
徴とするものである。
The method for producing a slurry for casting according to the present invention is characterized in that a slurry for casting containing a ceramic raw material powder, a binder, a dispersant and curdlan is made alkaline at pH 9 or more. the curdlan method for manufacturing a dissolved state entirety in some casting write molding slurry, the ceramic raw material powder, a binder,
A first mixing step of mixing the dispersant, curdlan and water at a temperature lower than 35 ° C., and a second mixing step of heating the mixture to a temperature of 35 ° C. or higher and mixing while dissolving the curdlan. The pH is adjusted to 9 or more by adding an alkali agent to the first mixing step or the second mixing step.

【0006】かかる本発明の方法により製造される鋳込
成形用スラリーにおいては、溶解状態にあるカードラン
によってセラミックス粒子が凝集し、これにより着肉時
に着肉物から成形型中へ水分が速やかに吸収されるよう
になり、着肉速度が大きくなる。
In the cast molding slurry manufactured by the method of the present invention, the ceramic particles are aggregated by the curdlan in a dissolved state, whereby water is quickly transferred from the inlaid object to the molding die at the time of inking. It becomes absorbed, and the inking rate increases.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明において、セラミックス原
料粉末としては、酸化物、窒化物、硫化物、珪化物など
のいずれであっても良い。この原料粉末の平均粒径は5
0μm以下とりわけ0.01〜10.0μmとくに0.
1〜5μmが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the ceramic raw material powder may be any of oxide, nitride, sulfide, silicide and the like. The average particle size of this raw material powder is 5
0 μm or less, especially 0.01 to 10.0 μm, especially 0.1 μm.
1-5 μm is preferred.

【0008】カードランは、セラミックス原料粉末10
0重量部(乾燥重量)に対し0.1〜2重量部とりわけ
0.2〜1重量部添加するのが好ましい。
[0008] The curdlan is a ceramic raw material powder 10
It is preferable to add 0.1 to 2 parts by weight, especially 0.2 to 1 part by weight, based on 0 parts by weight (dry weight).

【0009】バインダーとしては、糖類が好ましい。こ
のバインダーは、セラミックス原料粉末100重量部
(乾燥重量)に対し0.1〜10.0重量部とりわけ
0.5〜3重量部添加するのが好ましい。
As the binder, saccharides are preferred. The binder is preferably added in an amount of 0.1 to 10.0 parts by weight, especially 0.5 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight (dry weight) of the ceramic raw material powder.

【0010】分散剤としてはポリカルボン酸アンモニウ
ムが好ましい。分散剤は、セラミックス原料粉末100
重量部(乾燥重量)に対し0.05〜5.0重量部とり
わけ0.1〜1.0重量部添加するのが好ましい。
As a dispersant, ammonium polycarboxylate is preferred. The dispersant is ceramic raw material powder 100
It is preferable to add 0.05 to 5.0 parts by weight, especially 0.1 to 1.0 part by weight, based on parts by weight (dry weight).

【0011】上記のセラミックス原料粉末に水を加え、
スラリーの体積が100容量部(固形分+水)となるよ
うにする。このとき、水の添加割合は、40〜80容量
部添加するのがよい。とりわけ、45〜65容量部の水
を添加するのが好ましい。
[0011] Water is added to the above ceramic raw material powder,
The volume of the slurry is adjusted to 100 parts by volume (solid content + water). At this time, it is preferable to add 40 to 80 parts by volume of water. In particular, it is preferable to add 45 to 65 parts by volume of water.

【0012】水とセラミックス原料粉末等を混合する場
合、ボールミル等の媒体を有する撹拌装置を用いるのが
好ましい。
When mixing water and ceramic raw material powder, it is preferable to use a stirrer having a medium such as a ball mill.

【0013】この撹拌装置で撹拌する場合、まず35℃
よりも低い温度好ましくは30℃よりも低い温度(通常
は室温)にて撹拌混合する。
When stirring with this stirrer, first at 35 ° C.
Stir and mix at a lower temperature, preferably lower than 30 ° C. (usually room temperature).

【0014】この第1混合工程において、カードランは
水を吸収してゲル化する。撹拌装置内ではセラミックス
原料粉末同士がこのゲルと十分に混合される。なお、セ
ラミックス原料粉末として2種類以上の原料粉末を用い
た場合、この原料粉末同士も第1混合工程において十分
に混合される。第1混合工程では、カードランはゲル状
となっているため、スラリーの粘性はそれ程高くない。
従って、原料粉末とカードランゲルが十分に混合され
る。
In the first mixing step, the curdlan absorbs water and gels. In the stirring device, the ceramic raw material powders are sufficiently mixed with the gel. When two or more kinds of raw material powders are used as the ceramic raw material powder, the raw material powders are also sufficiently mixed in the first mixing step. In the first mixing step, the viscosity of the slurry is not so high because the curdlan is in a gel state.
Therefore, the raw material powder and the curdlan gel are sufficiently mixed.

【0015】なお、この第1混合工程においてアルカリ
剤を添加しておいても良い。アルカリ性とすることによ
りカードランは溶解し易くなるが、温度が35℃よりも
低いため、カードランは殆ど溶解せず、ゲル状のままと
なる。
In the first mixing step, an alkaline agent may be added. By making it alkaline, the curdlan is easily dissolved, but since the temperature is lower than 35 ° C., the curdlan hardly dissolves and remains in a gel state.

【0016】アルカリ剤としては、焼成により揮散ない
し分解するアンモニアが好適である。アルカリ剤の添加
量は、スラリーのpHが9以上、好ましくは9〜12、
より好ましくは9.5〜11となる量とする。
As the alkaline agent, ammonia which volatilizes or decomposes upon firing is suitable. The amount of the alkali agent added is such that the pH of the slurry is 9 or more, preferably 9 to 12,
More preferably, the amount is 9.5 to 11.

【0017】上記第1混合工程は1時間以上とりわけ3
時間以上行うのが好ましい。
The above-mentioned first mixing step is carried out for more than 1 hour, especially for 3 hours.
It is preferable to carry out for more than an hour.

【0018】第1混合工程後の第2混合工程において
は、スラリー温度を35℃以上、好ましくは35〜80
℃とくに40〜70℃に加温して混合する。なお、第1
混合工程でアルカリを添加しなかったときには、この第
2混合工程においてアルカリを添加して、スラリーのp
Hを9以上、好ましくは9〜12、より好ましくは9.
5〜11とする。
In the second mixing step after the first mixing step, the slurry temperature is set to 35 ° C. or higher, preferably 35 to 80 ° C.
Heat to 40-70 ° C and mix. The first
When no alkali was added in the mixing step, an alkali was added in the second mixing step to reduce the p of the slurry.
H is 9 or more, preferably 9 to 12, and more preferably 9.
5 to 11.

【0019】pH9以上かつ温度35℃以上の条件下で
混合を継続すると、やがてカードランが徐々に溶解し始
め、更に混合を継続することによりカードランのほぼ全
量が溶解する。カードランが溶解することによりスラリ
ーの粘度が高くなる。また、このカードランによって第
混合工程で十分に分散されたセラミックス原料粒子が
再凝集し、大きな2次粒子を形成する。この2次粒子
は、後の着肉工程で水が容易に分離するという性質を有
する。
When the mixing is continued under the conditions of pH 9 or more and the temperature of 35 ° C. or more, the curdlan begins to gradually dissolve, and almost all of the curdlan is dissolved by continuing the mixing. The dissolution of curdlan increases the viscosity of the slurry. Further, the ceramic material particles sufficiently dispersed in the first mixing step are re-agglomerated by the curd run to form large secondary particles. The secondary particles have a property that water is easily separated in a subsequent inking process.

【0020】この第2混合工程は、好ましくは上記撹拌
装置を用いて1時間以上好ましくは3時間以上行われ
る。
This second mixing step is preferably performed for one hour or more, preferably for three hours or more, using the above-mentioned stirring device.

【0021】この第2混合工程により、カードランが溶
解した高粘度のスラリーが得られる。
By the second mixing step, a high-viscosity slurry in which curdlan is dissolved is obtained.

【0022】このスラリーを吸水性の成形型に供給し、
着肉させて成形体を成形する。なお、この鋳込成形時に
はスラリーを加圧しても良い。
This slurry is supplied to a water absorbing mold,
The molded body is formed by inking. The slurry may be pressurized during the casting.

【0023】上記の如く水に溶解したカードランは、鋳
込成形用のスラリーの粘度を著しく増加させる。
Curdlan dissolved in water as described above significantly increases the viscosity of the slurry for casting.

【0024】この粘度の増加は、セラミックスに吸着し
たカードランにより生じるものであり、これはスラリー
中のセラミックス粒子が、再凝集されるために生じたも
のである。即ち、第1混合工程において分散剤によって
均質に分散されたセラミックスの一次粒子が、第2混合
工程において、適度な大きさを持つ二次粒子へと凝集す
る。この凝集した二次粒子は、鋳込成形時の鋳型面で固
形分と水の分離・濾過を促進させるため、スラリーの着
肉速度が大幅に増大し、成形時間が大幅に短縮する。
This increase in viscosity is caused by the curdlan adsorbed on the ceramics, which is caused by the re-aggregation of the ceramic particles in the slurry. That is, the primary particles of ceramics homogeneously dispersed by the dispersant in the first mixing step are aggregated into secondary particles having an appropriate size in the second mixing step. The agglomerated secondary particles promote the separation and filtration of the solid content and the water on the mold surface during the casting, so that the slurry deposition rate is greatly increased and the molding time is greatly reduced.

【0025】更に、カードランと、セラミックス粒子間
(造粒された粒子の隙間)に包含された水分によって、
湿潤時の成形体の強度が高いものとなり、また、これに
よって成形体に可塑性も付与される。
Further, the water contained between the curdlan and the ceramic particles (gap between the granulated particles) causes
The strength of the molded article when wet is increased, and this also imparts plasticity to the molded article.

【0026】このように、本発明の方法により製造され
鋳込成形用スラリーを使用した場合、着肉速度が速い
ため生産性が向上する。更に着肉成形時間が短く、短時
間で成形可能となるため、成形体内部での密度の分布が
均質になる。この結果、乾燥や焼成時の割れが減少し、
生産性(歩留まり)が向上する。
[0026] Thus, the method of the present invention can be used.
When a slurry for casting is used, the productivity is improved because the deposition rate is high. Furthermore, since the inking molding time is short and the molding can be performed in a short time, the density distribution inside the molded body is uniform. As a result, cracks during drying and firing are reduced,
Productivity (yield) is improved.

【0027】本発明の方法により製造される鋳込成形用
スラリーは、セラミックス製品の製造、特に複雑形状を
有した製品に好適である。即ち、成形体に可塑性が付与
されることと湿潤時の成形体のハンドリング強度を大幅
に向上したことで、鋳型からの脱型時に、割れ、ヒビ、
欠けが生じ易い複雑形状品について高歩留まりで成形で
きる。
The slurry for cast molding produced by the method of the present invention is suitable for producing ceramic products, particularly for products having complicated shapes. That is, the plasticity is imparted to the molded article and the handling strength of the molded article when wet is greatly improved, so that when the mold is released from the mold, cracks, cracks,
It is possible to mold a product having a complicated shape in which chipping easily occurs with a high yield.

【0028】また、本発明の方法により製造される鋳込
成形用スラリーは、大型/厚肉製品の鋳込成形にも好適
である。即ち、大型/厚肉製品の場合、着肉・成形に長
時間を要し、成形体内部での密度分布に差異(中心と表
層部)が生じ、結果として乾燥割れや、焼成時の割れ等
が生じ易いが、本発明に係るスラリーを用いた場合、着
肉速度が速いので、着肉成形が短時間で済み、成形体密
度差に起因した割れが減少し、歩留まりが向上する。
Further, the slurry for casting produced by the method of the present invention is also suitable for the casting of large / thick products. That is, in the case of large / thick products, it takes a long time to deposit and mold, and there is a difference in the density distribution (center and surface layer) inside the molded product, resulting in dry cracking, cracking during firing, etc. Although easily occurs when using a slurry according to the present invention, since the fast inking speed, requires only short time inking molding, the molded body cracks due to the density difference is reduced, the yield is improved.

【0029】更に、本発明の方法により製造される鋳込
成形用スラリーは、微細で均質な気孔を有した多孔体の
製造にも利用可能である。即ち、カードラン添加量と水
分量を調整し、高粘度・高含水率のスラリーを製造し、
これを使用して鋳込成形もしくはフィルタープレスで成
形、焼成することにより、多孔体製品を製造できる。
Further, the slurry for cast molding produced by the method of the present invention can be used for producing a porous body having fine and uniform pores. That is, by adjusting the amount of curdlan added and the amount of water, a slurry having a high viscosity and a high moisture content is produced,
By using this, it is possible to produce a porous product by casting and firing with a filter or a filter press.

【0030】[0030]

【実施例】実施例1〜5、比較例1,2 以下の手順に従ってサイアロンを鋳込成形した。EXAMPLES Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 and 2 Sialon was cast according to the following procedure.

【0031】 1.鋳込成形用スラリーの製造(サイアロン) 原料配合 窒化珪素(スタルク社 LC−10)86重量部に、焼
成後、Si6−ZAl8−Z(Z<4.2)の
サイアロン組成となるよう焼結助剤としてAlN(スタ
ルク社 グレードC)2.3重量部、Y(信越化
学 RU)7.0重量部、Al(住友電工 AK
P−30)4.6重量部を配合し、セラミックス原料粉
末の総量を100重量部とした。このセラミックス原料
粉末をポットミル(容量10リットル)に投入し、この
中にカードラン β−1,3−グルカン(武田薬品工業
ビオポリーP103)をセラミックス固形分100重
量部に対して、0.1重量部〜1.0重量部を添加し
た。更に、セラミックス原料粉末100重量部に対し
て、水(室温,この場合20℃)35重量部と分散剤
(中京油脂 D−305)0.2重量部、及びバインダ
ー(花王 ソルビトール)1.0重量部を添加した。ま
た、若干のアンモニアを添加しpH10とした。 第1混合工程 このポット中にアルミナボールを加え、ボールミリング
によって5時間、室温にて混合した。これにより、セラ
ミックス原料粉末を均質分散させたスラリーとした。 第2混合工程 ポットを電気ヒーターによって外部から加熱し、スラリ
ー温度を40℃とした。この状態で5時間ボールミリン
グした。 第3混合工程(冷却工程) 第2混合工程終了後、スラリーを混合しながら室温まで
降温し、鋳込成形用のスラリーを得た。 粘度測定 このスラリーは軟らかいクリーム状のものとなってい
た。このスラリーの粘度をB型粘度計によって測定し
た。必要に応じて、スラリー中の気泡を真空脱泡により
除去した後、鋳込成形に供した。
1. 86 parts by weight produced (SiAlON) raw material-blended silicon nitride (HC Starck LC-10) of the casting slurry, sialon after firing, Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z (Z <4.2) 2.3 parts by weight of AlN (Starck Grade C), 7.0 parts by weight of Y 2 O 3 (Shin-Etsu Chemical RU), Al 2 O 3 (Sumitomo Electric AK)
4.6 parts by weight of P-30) were added, and the total amount of the ceramic raw material powder was adjusted to 100 parts by weight. This ceramic raw material powder is put into a pot mill (capacity: 10 liters), in which curdlan β-1,3-glucan (Takeda Pharmaceutical Biopoly P103) is added at 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the ceramic solid content. ~ 1.0 parts by weight were added. Further, based on 100 parts by weight of the ceramic raw material powder, 35 parts by weight of water (room temperature, 20 ° C. in this case), 0.2 part by weight of a dispersant (Chukyo Yushi D-305), and 1.0 part by weight of a binder (Kao Sorbitol) Parts were added. Further, a slight amount of ammonia was added to adjust the pH to 10. First mixing step Alumina balls were added to the pot, and mixed at room temperature for 5 hours by ball milling. Thus, a slurry in which the ceramic raw material powder was homogeneously dispersed was obtained. Second mixing step The pot was externally heated by an electric heater to adjust the slurry temperature to 40 ° C. In this state, ball milling was performed for 5 hours. Third Mixing Step (Cooling Step) After the second mixing step was completed, the temperature was lowered to room temperature while mixing the slurry to obtain a slurry for casting. Viscosity measurement This slurry was in the form of a soft cream. The viscosity of this slurry was measured with a B-type viscometer. If necessary, air bubbles in the slurry were removed by vacuum defoaming, and then subjected to casting.

【0032】2.鋳込成形 このスラリーを用い圧力鋳込み成形装置により表1に示
す成形圧でφ50×40mmの円筒形の成形型内にスラ
リーを圧入し、得られた円板状の成形体の肉厚を測定
し、この時の成形時間から、着肉速度(定数)を調べ
た。
2. Cast molding Using this slurry, the slurry was pressed into a cylindrical mold having a diameter of 50 × 40 mm at a molding pressure shown in Table 1 with a pressure casting apparatus, and the thickness of the obtained disk-shaped molded body was measured. From the molding time at this time, the inking rate (constant) was examined.

【0033】3.試験結果 結果を表1に示す。3. Test results The results are shown in Table 1.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】表1より次のことが認められる。 (1) カードランを添加し、加熱混合したスラリー
は、同一成分の非加熱のスラリーと比較して、粘度増加
が高かった。また、カードランの添加量の増加は、粘度
を増大させた。 (2) 比較例1のカードラン無添加のスラリーの場合
では、スラリー粘度は実施例1〜5のスラリーと比較し
て著しく低かった。 (3) カードランを添加したものの第2混合工程を常
温とした比較例2のスラリーは、粘度の増加はあるが、
加熱混合した実施例2と比較して、その増加割合は小さ
かった。 (4) カードラン無添加の比較例1のスラリーでは、
着肉速度は非常に遅い。また、カードランを添加したが
第2混合工程を常温とした比較例2のスラリーも同様で
あり、比較例1と性状は大差なかった。これに対し、実
施例1〜5のスラリーは、一般的な鋳込み成形には不適
当とされる高粘性のスラリー状となっているにもかかわ
らず着肉速度は著しく大きい。
Table 1 shows the following. (1) The viscosity of the slurry to which the curdlan was added and heated and mixed was higher than that of the unheated slurry of the same component. Also, increasing the amount of curdlan added increased the viscosity. (2) In the case of the slurry of Comparative Example 1 to which no curdlan was added, the slurry viscosity was significantly lower than those of the slurries of Examples 1 to 5. (3) Although the slurry of Comparative Example 2 in which the second mixing step in which the curdlan was added but the second mixing step was at room temperature increased the viscosity,
The rate of increase was smaller than that of Example 2 in which heating and mixing were performed. (4) In the slurry of Comparative Example 1 without curdlan,
The inking rate is very slow. Further, the curdlan was added, but the slurry of Comparative Example 2 in which the second mixing step was at room temperature was the same, and the properties were not much different from those of Comparative Example 1. On the other hand, although the slurries of Examples 1 to 5 are in the form of high-viscosity slurries which are unsuitable for general casting, the deposition rate is extremely high.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の通り、本発明によって提供される
セラミックス鋳込成形用スラリーは着肉速度が大きく、
成形時の生産性が著しく向上する。また、着肉が短時間
となるため、成形体内部の密度分布が均質になり、乾燥
や焼成時の割れの減少も期待できる。更に、湿潤時の成
形体強度が増大すると共に、成形体の可塑性も向上す
る。
As described above, the slurry for casting ceramics provided by the present invention has a high deposition rate,
The productivity during molding is significantly improved. In addition, since the deposition time is short, the density distribution inside the molded body is uniform, and reduction in cracks during drying and firing can be expected. Further, the strength of the molded article when wet is increased, and the plasticity of the molded article is also improved.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 セラミックス原料粉末、バインダー、分
散剤及びカードランを含む鋳込成形用スラリーにおい
て、pH9以上のアルカリ性とすることにより該カード
ランを溶解状態としてある鋳込成形用スラリーの製造方
法であって、 セラミックス原料粉末、バインダー、分散剤、カードラ
ン及び水を35℃よりも低い温度で混合する第1混合工
程と、 その後35℃以上の温度に加熱してカードランを溶解さ
せながら混合する第2混合工程と、 を有し、該第1混合工程又は該第2混合工程にアルカリ
剤を加えることによりpHを9以上とする ことを特徴と
する鋳込成形用スラリーの製造方法
1. A ceramic raw material powder, a binder, and a
Slurry for cast molding containing powder and curdlan
The card by making the pH 9 or more alkaline.
Orchid in dissolved stateHow to make a slurry for casting
Law, Ceramic raw material powder, binder, dispersant, curdler
First mixing machine to mix water and water at a temperature lower than 35 ° C
About Then heat to a temperature of 35 ° C or more to dissolve the curdlan
A second mixing step of mixing while mixing Having an alkali in the first mixing step or the second mixing step
PH is adjusted to 9 or more by adding an agent Characterized by
Casting slurryManufacturing method.
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