JP4430185B2 - 光拡散複合パネル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、好ましくはアクリルポリマーベースの少なくとも1つの熱可塑性ポリマー層と、熱可塑性物質、好ましくはアクリルポリマーベースの複合物の1又は2層からなり、特定の光拡散粒子を含有し、少なくとも10cm以上、一般には20cm〜2m、好ましくは20cm〜1mの側辺を有する著しく大きい発光標識板(luminous sign)(標識板は1以上のエッジで照射され(エッジ照明(edge lit))、標識板面積は100cm2より大きく、好ましくは600cm2より大きい)又はディスプレイの製造に使用できる複合物に関する。
【0002】
より詳細には、本発明は、(メタ)クリルエステル又は(メタ)クリル酸とのメチルメタクリレートコポリマー、詳細にはメチルメタクリレート/アルキルアクリレートコポリマー、好ましくはエチルアクリレートのベースシート又はベース層、及び光を拡散させる特異的な物質の粒子を含有する熱可塑性物質、好ましくは上記ベースシートと同じものからなる1以上の別個の層で形成され、可能な限り光が均一な発光標識板を生じるシートに関する。
【0003】
【従来の技術】
一般的に、光を拡散できる分散された粒子を含むプラスチック材のシート又はパネルが組み立てられているフレーム(frame)で従来の発光標識板が構成されていることは、当該分野で公知である。光源は、一般にエッジ上でなくパネルの後ろに置かれる(背面照明(バックライト))。背面照明標識板に必要な主な特徴は、シートの後ろに置かれた光源を隠すようにシートが十分に不透明であるということである。光源は、一般にネオンランプからなる。生じた光は、シートの外側で観察される。この種の標識板の欠点は、製造費用が高価で、照明に必要な電力量が著しく大きい点にある。
【0004】
従来技術のこれらの不都合を克服するために、標識板に対してエッジリット(edge lit)に位置するランプで照明される標識板が、全体として分散された光を拡散させる粒子を含有する熱可塑性物質のシートを用いてつくられている。光線は、熱可塑性ポリマーに分散した粒子を拡散させてシートに拡散される。一般に、標識板表面上の光度がかなり均一な際も、これはあまり高くない。
【0005】
実用的な観点では、標識板表面に分散する高い強度を伴う光をできるだけ均一に分散させることは非常に難しい。これは解決すべき技術的課題であり、標識板表面に拡散した光度を増し、それ故に熱可塑性物質に沿って拡散する光度の損失を減じることができる複合物の発見が課題となっている。この問題は、発光標識板の大きさが増すにつれて難しくなる。パネルの大きさが非常に小さく、例えば小型化したディスプレイのように10cm未満である際は、この問題は生じない。この場合、パネル上に拡散した光を強力かつ均一にすることができる。しかし、上記のとおり、小型化したディスプレイの大きさより大きいパネル、つまり10cmより大きいか又はそれに等しい場合については、この結果は、全く示唆されていない。
【0006】
英国特許2,165,631号には、光を拡散する小さいサイズ(小型)の装置が記載されている。これは、層に対してエッジリットに位置している光源で照射される光を透過する透明な第一のベース層、従来の光拡散剤を含む光を拡散する第二の層、及びベース層の外表面上にあって光を反射する層で実質的に構成されている。実施例には、パネルが6.5cm未満の大きさの辺を有し、小型化したディスプレイ面積が30cm2であること、及び反射層により十分均一な光度でディスプレイに光を拡散できること、及び二酸化チタンを光拡散剤として用いることが記載されている。この特許では、もっとも良い輝度の結果は、第二の層が0.1〜0.3重量%の範囲の量で二酸化チタンを含む際に得られることも記載されている。本出願人により行なわれた試験は、上記濃度の二酸化チタンでは、光パネルを一様に10cmより大きい側辺、つまり小型化したディスプレイより大きいサイズにできないことを示している(実施例参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
標識板又はディスプレイに対する側辺に位置する1以上のランプで照射される発光標識板もしくはディスプレイ用のシートあるいはパネルを利用可能にし、できるだけ強力かつ均一に照明できるようにする必要があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
ここで驚くべきことに、かつ予期しなかったことに、後述する特異的な光拡散材を有する複合物を用いることにより、上記の必要条件に合致する熱可塑性パネル材が見出された。
すなわち、本発明によれば、透明の熱可塑性ベース層とその片面又は両面に位置する光拡散層とからなり、該光拡散層が、少量の硫酸バリウムの微粒子を含む熱可塑性材で構成され、少なくとも10cm以上のエッジ照明可能なエッジリットを有する熱可塑性材複合パネルが提供される。
【0009】
さらに詳しくは、本発明の目的は、厚みが一般に3〜40mm、好ましくは6〜25mmの光を透過する透明な熱可塑性ベース層、および厚みが一般に10〜1500μm、好ましくは30〜1000μmでベース層の片側又は両側に位置する光拡散層からなり、該光拡散層が、拡散層の全重量に対する割合として示す重量で0.01〜2%、好ましくは0.1〜0.8%、さらに好ましくは0.1〜0.6%の硫酸バリウム(平均粒径が0.1〜50μm、好ましくは0.5〜10μmの範囲)を含む熱可塑性材で構成されていることを特徴とし、
パネルの辺が少なくとも10cm以上、一般には20cm〜2m、好ましくは20cm〜1mの範囲で、エッジ照明可能な1以上のエッジリットを有し、面積が100cm2より大きいか又は等しく、好ましくは600cm2より大きい熱可塑性材の複合パネルである。
【0010】
【発明の実施の形態】
ベース層と硫酸バリウムを含有する拡散層を構成する熱可塑性ポリマー材は、例えば(メタ)クリル(コ)ポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、PET;ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール及び1,4-シクロヘキサンジメタノールのようなグリコール改質PETで構成されるコポリエステル;又はPETとこれらのコポリマーの混合物であってもよい。
詳細には、熱可塑性(メタ)クリル(コ)ポリマーは、アルキル(メタ)クリレートホモポリマー又はアルキル(メタ)クリレートと共重合しうる1以上のエチレン不飽和を有する少なくとも1つのモノマーを有するアルキル(メタ)クリレートから誘導されるコポリマーで構成されていてもよい。
【0011】
アルキル基が1〜8個の炭素原子を有するアルキル(メタ)クリレート化合物としては、例えばメチル-、エチル-、プロピル-、イソプロピル-及びブチル-(メタ)クリレートが挙げられる。メチルメタクリレートは、モノマーが特に好ましい。熱可塑性ポリマーは、メチルメタクリレートホモポリマー又は(メタ)クリルエステルもしくは(メタ)クリル酸とのメチルメタクリレートコポリマー、詳細にはメチルメタクリレート/アルキルアクリレートコポリマー、好ましくはエチルアクリレートで形成されていることが好ましい。
【0012】
熱可塑性(メタ)クリル(コ)ポリマーは、70〜100重量%のアルキルメタクリレート及び0〜30重量%、好ましくは3〜10重量%の1以上のエチレン不飽和を含む1以上のコモノマー(アルキルメタクリレートと共重合しうる)を含む。1以上のエチレン不飽和を含むこれらのコモノマーは、例えばC1-C8アルキルアクリレート、スチレン、置換スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、主要なコモノマーとして用いられるアルキルメタクリレートとは異なるC1-C8アルキルメタクリレート、ヒドロキシアルキルアクリレート及びメタクリレート、アルコキシアルキル又はアリールオキシアルキルアクリレート及びメタクリレート(アルキル基は1〜4個の炭素原子を有する)、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸、マレイミド及びC1-C4アルキレングリコールジメタクリレートから選択される。
【0013】
本発明のアクリルコポリマーは、いずれかの公知の方法、例えば従来技術で周知の従来方法による懸濁又は塊重合により得ることができる。重合は、連鎖移動剤、例えば二不飽和の単環テルペン及びテレピノレンのような一不飽和の二環テルペン;t.-ドデシルメルカプタンのようなメルカプタンの存在下で生じる。
【0014】
本発明の標識板複合パネルは、当業者に周知の方法による同時押出し、注型又は圧縮成形又は圧延もしくは任意に接着したフィルムのカップリングにより、製造できる。複合物は、熱可塑性ポリマーベースシートと硫酸バリウムを含有する熱可塑性ポリマー拡散層を同時押出しすることによって;又は押出しで得た硫酸バリウムを含有する熱可塑性ポリマーの拡散層を、押出し又は注型で得られる熱可塑性ポリマーのベースシートに圧縮成形することによって製造することが好ましい。同時押出しが、本発明のベース層と拡散層で構成されるパネルを得るのにもっとも好ましい。
【0015】
複合パネルのエッジは、公知の方法で研磨していることが好ましい。
光源を置かない本発明の複合パネルの1以上のエッジには、例えばScotch 3M(登録商標)ポリエステルテープ850フィルムのような反射フィルム、アルミニウムなどを置いてもよい。
【0016】
ベースシートの熱可塑性ポリマーは、ポリマー及び無機の両タイプの光拡散物質の粒子を任意に含んでいてもよい。ポリマー粒子の平均的な大きさは、0.1〜200μm、好ましくは0.1〜50μm、より好ましくは1〜15μmの範囲であり、量は5〜1000ppm、好ましくは100〜200ppmの範囲である。ポリマー粒子は実質的に球形であることが好ましい。無機粒子は、拡散表面層に対しては上記の大きさであり、有機ポリマー粒子には示した量で用いられる。
【0017】
同時押出しを用いる際、光を拡散させる有機ポリマー粒子のポリマー溶融温度は、押出し温度より高く、一般に250℃より高くなければならない。
拡散層に接合していない複合ベースシートの自由表面には、幅が数mmから数cm、例えば0.5〜20mmの平行な粘着性バンドが、一般的には所定の範囲内で互いに少し離れて位置していてもよい。その距離は、ストリップの幅より大きくてもよい(例えば、ヨーロッパ特許242,308号参照)。このようにして、光度がさらに増強される。
【0018】
以下の実施例により本発明を例示するが、これは本発明の範囲を制限するものではない。
【実施例】
実施例1:照明システムの記載
照明システム A (1 つのエッジに、スリットがある金属構造内にランプを有する )
照明システムは、幅約8.5mmで長さがランプと同じ開口部(ランプに対して中心に位置する) がある一方を除いて閉じられた金属構造内に挿入されたOsram L 30W/20ネオンランプを含む。本発明の照明複合パネルは、スリット内にパネルの一方のエッジを深さ約1cmだけ挿入して、その側面に取り付け、シートエッジをランプと実際に接触させる。パネルの下にパネルと接触させて、Atoglasの製造する厚さ5mmの不透明な白色シート Altuglas 213 20493を置く。
【0019】
照明システム B (1 つのエッジに、ランプの周りを覆い、部分的にパネルを覆うアルミニウムシートを有する )
照明システムは、複合パネルの一方のエッジをもたせ掛けたPhilips Reflex TL 5-13 W ランプを含む。アルミニウムシートをランプの周囲に巻き、ランプと接触するエッジから約5cmの距離まで、2つのパネル表面を覆う。アルミニウムシートは、ランプで照射される光の拡散を妨げる目的を有する。
Atoglasの製造する厚さ5mmで不透明な白色シート Altuglas 213 20493を、パネルの低い部分の表面と接触させて置く。
【0020】
照明システム C (2 つのエッジ上 )
このシステムは、パネルの2つの対向するエッジに位置する2つの照明システム(各々、システムAと同一)で構成される。さらに、パネルの約3cm下に、Atoglasの厚さ5mmで不透明な白色シート Altuglas 213 20493を置く。
拡散光度検出器
-検出器1:光源の選択用にオプションF(蛍光)を有するluxmeter R S 180- 7133。下記の表に示す値は平均値で、約10秒間の各測定の平 均的な検出時間を意味する。
-検出器2:luxmeter LAP N°3091 Fフォトエレクトリカル セル (ph otoelectrical cell) 67。
【0021】
実施例2:圧縮形成で得られる二層で形成される(複合)パネル
パネルのベース層は、Atoglasの製造する公称厚8mmのシート Altuglas(登録商標) 200 10.000 で得られる、厚さ約8mmで大きさ270 x 270mmの透明なPMMAからなる。
拡散層は、PMMAと硫酸バリウム粒子で構成する。厚さ450±50μmの薄片は、脱気を備えた従来の一軸押出し機を用いて、PMMAに標準的な熱プロフィルで、Atoglasの製造するAltuglas (登録商標) BS 9ELビーズ99.5%とSachtleben Chemie製造のBlanc Fixe (登録商標) K3粉末0.5%からなり、平均的な粒の大きさが8μmの硫酸バリウムBaSO4を99%含むブレンドを押出して得られる。
【0022】
二層パネルを得るために、上記シートと薄片を、60トンのPotvel圧縮プレスを用いて圧縮成形で結合する。カップリング温度はほぼ150℃で、可塑化と圧縮の最大の全サイクルは約30分とする。冷却サイクルは、約5〜10分である。シートの押出し温度は約70℃である。この製造法を用いて得られたパネルの拡散層の厚みは、完全に均一にすることができない。
ASTM D 1003法による曇り度測定器(Hazemeter)での測定では、パネルは89%の透過値と40%の曇り度を有する。
【0023】
実施例2 a:実施例1のシステムAの光源を用いて行なう光拡散測定
拡散光の測定は、光源から様々な距離の所定位置で硫酸バリウムを含有する上部の層の遊離の表面と接触した検出器1を用いて、フォトエレクトリカル セル検出器を作動させて暗室で行なう。不透明な白色シートは、低い方のパネル層と接触させる。表1の上の欄はランプを含む金属構造の外表面について測定した距離で、そこで測定した拡散光強度値を示す。
左の第一欄には、ランプの外部の金属構造から3cm (ランプの表面から4cm)離れた距離で測定される絶対値をLuxで示している。他の欄に、前記絶対値に対する割合として、拡散光強度値を示す。
【0024】
【表1】
【0025】
実施例2 b:実施例1のシステムCのパネルの2つの対向する側辺に位置する2つの光源を用いる光拡散測定
拡散光の測定は、前記実施例2aに示した光源と同じ位置で、硫酸バリウムを含有する上部の層の遊離の表面と接触した検出器1を用いて、フォトエレクトリカル セル検出器を作動させて暗室で行なう。不透明な白色シートは、パネルの低層から3cm離して置く。前記の表1のようにして表2を示す。
- Luxで示す拡散光強度の絶対値は、実施例2aで示すように、ランプを含む2つの金属構造の一方の外表面から3cm離して測定する。
- 種々の距離で測定する拡散光強度値は、拡散光強度の前記絶対値に対する割合として示す。
【0026】
【表2】
【0027】
実施例2 c
実施例1の検出器2を用いる以外は上記と同じ条件で、実施例2bを繰り返した。下記の表3は、得られた結果を示す。拡散光強度割合の傾向は、表2と同様である。
【0028】
【表3】
【0029】
実施例2 d
ひっくり返した位置でパネルを用いる以外は、実施例2bのようにして測定を行なう。硫酸バリウムを含有する拡散層は下、つまりベース層に対してもっとも低い位置に置き、ディテクターセルをPMMA層(ベース層)自体と接触させる。結果を表4に示す。結果は、拡散作用が似ていることを示している。
【0030】
【表4】
【0031】
実施例3:圧縮形成で得られる三層パネル
三層パネルの中間層は、PMMA自体からなる厚さ約8mm大きさ270 x 270mmの透明なベース層で、Atoglasの製造する公称厚8mmのAltuglas(登録商標) 200 10.000シートにより得られる。
2つの外層は、PMMAと硫酸バリウムで構成される。厚みが200±10μmの2つの薄片は、Atoglasの製造するAltuglas(登録商標)BS 9ELビーズ99.4%とSachtleben Chemie製造のBlanc Fixe (登録商標) K3粉末0.6%を含み、平均的な粒径が8μmの硫酸バリウムを99%含むブレンドを、脱気を備えた従来の一軸押出し機を用いてPMMAに標準的な熱プロフィルで押出して得られる。
【0032】
60トンのPotvel圧縮プレスを用いて、厚みが薄い2つの薄片を圧縮成形で8mmのシートの2つの表面に結合する。カップリング温度はほぼ155℃で、可塑化と圧縮の最大の全サイクルは約30分とする。冷却サイクルは、約5〜10分である。シートの押出し温度は約70℃である。
ASTM D 1003基準による曇り度測定器での測定では、得られたパネルは89%の透過値と40%の曇り度を有する。
【0033】
実施例3 a:実施例1のシステムAの光源を用いて行なう光拡散測定
拡散光の測定は、検出器1を用いて実施例2aに記載の方法で暗室で行なう。表5にLuxで示す拡散光強度の絶対値は、ランプを含む金属構造のエッジから3cm離して測定した。実施例2aに記載の光源から種々の距離で測定した拡散光強度の値は、拡散光強度の前記絶対値に対する割合として示す。
【0034】
【表5】
【0035】
実施例3b:実施例1のシステムCの2つの対向するパネル側辺に位置する2つの光源を用いる光拡散測定
拡散光の測定は、実施例2aに示した光源と同じ位置で、硫酸バリウムを含有する上部の層の遊離の表面と接触した検出器1を用いて、フォトエレクトリカルセル検出器を作動させて暗室で行なう。不透明な白色シートは、パネルの低い層から3cm離して置く。結果を表6に示す。
【0036】
【表6】
【0037】
実施例4:二層同時押出しパネル
低いパネル層(ベース層)は、Atoglasの製造するOroglas(登録商標) VO45粒子を押出して得られる厚さ約3.7mmの透明なPMMAでつくる。
PMMAと硫酸バリウムで構成される厚さ約100μmの拡散層は、Sachtleben Chemie製造のBlanc Fixe (登録商標) K3粉末を含むマスターバッチ(master batch)で充填したPMMA Oroglas (登録商標) VO45粒子を押出して得られる。粉末は、拡散層での硫酸バリウム含量が0.6重量%になるように、99%が粒子の平均的な大きさが約8μmの硫酸バリウムからなる。
【0038】
圧延(calender)を有する同時押出し機は、脱気を備える2つの単軸押出し機からなる。材料は、PMMAに従来の熱プロフィルを用いて押出す。得られたシートは、30cmの幅がある。
ASTM D 1003法による曇り度測定器での測定では、得られたパネルは91%の透過値と15%の曇り度を有する。
【0039】
実施例4 a:実施例1のシステムBの光源を用いて測定する光拡散測定
拡散光の測定は、下記の表7に示す異なる距離(ランプ外表面を基準として算出)の所定の位置で硫酸バリウムを含有する上部の層の遊離の表面と接触させたフォトエレクトリカル セル検出器を作動させて、検出器1を用いて暗室で行なう。不透明な白色シートは、低い方のパネルの層と接触させて置く。結果を表7に示す。
【0040】
【表7】
【0041】
実施例5 ( 比較 ):拡散層に硫酸バリウムの代わりに二酸化チタンを含むパネル
実施例2に記載のベース層及び拡散層と大きさ及び厚みが同じ同一の二層パネルを同じ圧縮成形方法で得て用いる。硫酸バリウムを含む薄片と同じ押出しで得られる拡散層に含まれる酸化物は、層全体に対して0.3重量%の割合の二酸化チタン(約94%の力価を有するKronos TitanのKronos(登録商標) 2210)である。
ASTM D 1003法による曇り度測定器での測定では、得られた二層パネルは33%の透過値と100%の曇り度を有する。
【0042】
実施例5 a( 比較 ):実施例1のシステムAの光源を用いて測定する光拡散測定
このようにして製造したシート上で、実施例2aの記載と同じ光源に対する位置で、二酸化チタンを含む上部の層の遊離の表面と接触させた検出器1を用いて、フォトエレクトリカル セル検出器を作動させて、暗室で拡散光測定を行なう。不透明な白色シートは、低い方のパネルの層と接触させて置く。結果を表8に示す。上の欄は、ランプを含む金属構造の外表面から測定した距離で、そこで測定した拡散光強度値を示す。左の第一欄には、3cm (ランプ表面から約4cm)離して測定される絶対値をLuxで示している。他の欄に、前記の拡散光強度の絶対値に対する割合として、拡散光強度値を示す。
【0043】
【表8】
【0044】
実施例5 b( 比較 ):実施例1のシステムCの2つの対向するパネル側辺に置いた2つの光源を用いる光拡散測定
前記実施例5で製造したパネル上で、実施例2aに記載したのと同じ位置で、二酸化チタンを含有する上層の遊離の表面と接触した検出器1を用いて、フォトエレクトリカル セルの検出器を作動させて、暗室で拡散光測定を行なう。不透明な白色シートは、低い方のパネルの層から3cm離して置く。結果を表9に示す。
【0045】
【表9】
【0046】
【発明の効果】
本発明の複合パネルにより、少なくとも10cm以上の辺を有する小型ディスプレイ又はディスプレイ上において、光の分散を均一にすることができる。
Claims (17)
- 厚みが3〜40mmの光を透過する透明な熱可塑性ベースシート、および厚みが10〜1500μmでベースシートの片面又は両面に位置する光拡散層のみからなり、
該光拡散層が、拡散層の全重量に対する割合として示す重量で0.01〜2%の平均粒径0.1〜50μmの硫酸バリウムを含む熱可塑性材で構成されていることを特徴とし、
パネルの辺が20cm〜1mで、エッジ照明可能な1以上のエッジリットを有し、面積が100cm2より大きい熱可塑性材の複合パネル。 - 硫酸バリウムの含量が、拡散層の全重量に対する割合として示す重量で0.1〜0.8%である請求項1に記載のパネル
- 面積が600cm2より大きい請求項1又は2に記載のパネル。
- 複合パネルが拡散層を1つのみ含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のパネル。
- 光源を2つの対向するエッジに位置させる請求項1〜4のいずれか1項に記載のパネル。
- ベースシートと硫酸バリウムを含有する拡散層を構成する熱可塑性材が (メタ)クリル(コ)ポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、PET、グリコール改質PETで構成されるコポリエステル、又はこれらのコポリマーとPETとの混合物から選択される請求項1〜5のいずれか1つに記載のパネル。
- 熱可塑性(メタ)クリル(コ)ポリマーが、アルキル(メタ)クリレートホモポリマー、又はアルキル(メタ)クリレートと共重合しうる1以上のエチレン不飽和を有する少なくとも1つのモノマーを有するアルキル(メタ)クリレートから誘導されるコポリマーで構成される請求項6に記載のパネル。
- アルキル(メタ)クリレートが、アルキル基が1〜8個の炭素原子を有する化合物から選択される請求項7に記載のパネル。
- 熱可塑性ポリマーが、メチルメタクリレートホモポリマー又は(メタ)クリルエステルもしくは(メタ)クリル酸とのメチルメタクリレートコポリマーで構成される請求項6〜8のいずれか1つに記載のパネル。
- 熱可塑性ポリマーが、メチルメタクリレート/アルキルアクリレートコポリマーからなる請求項9に記載のパネル。
- 熱可塑性(メタ)クリル(コ)ポリマーが、70〜100重量%のアルキルメタクリレートと、1以上のエチレン不飽和を含みアルキルメタクリレートと共重合しうる0〜30重量%の1以上のコモノマーとを含む請求項7に記載のパネル。
- 熱可塑性ポリマーのベースシートと硫酸バリウムを含有する熱可塑性ポリマーの拡散層を同時押出しして、又は押出しで得た硫酸バリウムを含有する熱可塑性ポリマー層を、押出し又は注型で得られる熱可塑性ポリマーのベースシートに圧縮成形して製造される請求項11に記載のパネル。
- 請求項1〜12のいずれか1つに記載のパネル、及び該パネルの光源を置かない1以上のエッジに置かれる反射フィルムのみからなる複合パネル。
- ベースシートの熱可塑性ポリマーが、ポリマー及び無機の両タイプの光拡散物質の粒子を含む請求項1〜13のいずれか1つに記載のパネル。
- ポリマー粒子の平均的な大きさが、0.1〜200μmの範囲であり、量が5〜1000ppmの範囲である請求項14に記載のパネル。
- ベースシートの拡散層を有さない表面に、幅が0.5〜20mmの平行なバンドが、所定の範囲内で、バンドよりも大きい幅で離れて互いに位置する請求項1〜15のいずれか1つに記載のパネル。
- 請求項1〜16のいずれか1つに記載する複合パネルからなる発光標識板。
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