CN104772796A - 阻燃秸秆人造复合板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阻燃秸秆人造复合板,包括裸面板以及设置在所述裸面板至少一个表面上的饰面层,所述裸面板包括下述重量份的原料:农作物秸秆颗粒7~8份、粘结剂0.8~1份和阻燃剂0.8~1份,其中所述阻燃剂包括氧化镁、硫酸钙、氢氧化铝、水镁石和硼酸锌。所述阻燃秸秆人造复合板具有很好的阻燃、防水防虫等化学性能和较好的物理机械性能,可以替代木质人造板应用于各种领域。本发明还提供一种上述阻燃秸秆人造复合板的制造方法,该制造方法主要采用常温冷压成型技术对上述原料进行固化、定型处理,不仅大大节约了能源,而且还提高产品性能,使产品能够兼顾防水和防火功能,同时还大幅度的降低设备造价,使整个生产过程绿色化、无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造板及其制造方法,尤其涉及一种利用秸秆作为主要原料的阻燃人造复合板及其制造方法。
背景技术
我国是一个森林资源严重匮乏的国家,但同时又是人造板生产大国,2013年我国人造板产量突破2.7亿立方米,仅人造板制造就消耗林木资源超4亿立方米,林木资源的巨大需求与资源匮乏的矛盾成为了制约国家经济发展的重要因素。另一方面我国每年产生农作物秸秆类剩余物达9亿吨以上,这是一个巨大的可再生资源。
秸秆人造复合板中的基础板主要是利用农作物秸秆制造的,可以解决上述问题。但是,虽然目前市面上已有了的农作物秸秆板材产品,由于易燃冒烟、不防水、不防虫、室外耐候性差、易开裂、成本高、设备复杂和资源综合利用程度不高,存在安全隐患、健康环保和产品附加值不高等方面的问题。
发明内容
由鉴于此,确有必要提供一种阻燃秸秆人造复合板及其制造方法以克服上述技术问题。
一种阻燃秸秆人造复合板,其包括裸面板以及设置在所述裸面板至少一个表面上的饰面层,其中,所述裸面板包括下述重量份的原料:农作物秸秆颗粒7~8份;粘结剂0.8~1份和阻燃剂0.8~1份,其中所述阻燃剂包括氧化镁、硫酸钙、氢氧化铝、水镁石和硼酸锌。本文中所述秸秆人造板中的各组分均以重量份计算。
所述裸面板中的农作物秸秆颗粒的长度大约2~90毫米;优选地,所述农作物秸秆颗粒的长度为2~40毫米。所述农作物秸秆主要包括麦秸、稻草、玉米秸、棉花秸、麻杆、大豆秸、花生壳等大宗农业固体废弃物及野生草本植物等非木质纤维。优选地,在所述裸面板中,所述农作物秸秆颗粒为8份。
所述粘结剂主要是用来粘附所述农作物秸秆颗粒,使之成为一连续结构的。优选地,所述粘结剂为具有阻燃功能的粘结剂。所述粘结剂可以为酚醛树脂胶、美国红魔胶或无机胶。优选地,在所述裸面板中,所述粘结剂1份。
所述阻燃剂主要是用于阻止或减缓所述农作物秸秆颗粒燃烧的,其包括氧化镁、硫酸钙、氢氧化铝、水镁石和硼酸锌等。其中,在所述阻燃剂中,氧化镁1.8~2.5份、硫酸钙2.2~2.5份、氢氧化铝2.5~3.0份、水镁石0.5~1.0份和硼酸锌1.2~1.5份。优选地,氧化镁2.5份、硫酸钙2.2份、氢氧化铝3.0份、水镁石0.9份和硼酸锌1.4份。因此,优选地,所述裸面板包括下述重量份的原料:农作物秸秆颗粒8份;粘结剂1份和阻燃剂1份,其中,所述阻燃剂包括氧化镁2.5份、硫酸钙2.2份、氢氧化铝3.0份、水镁石0.9份和硼酸锌1.4份。
所述裸面板的厚度通常为6~45毫米,优选地,所述裸面板的厚度为6~25毫米。所述裸面板的密度通常大于等于800kg/m3,优选地,大于等于900kg/m3。所述裸面板在正常状态下的静曲强度≥13兆帕/毫米,弹性模量≥1600兆帕/毫米,内结合强度≥0.35兆帕/毫米,吸水厚度膨胀率为2小时≤6.0%。另外,按照GB/T 5464和GB/T 14402规定的方法进行燃烧试验,可达到B级以上标准,尤其是当所述粘结剂具有阻燃性能时。
所述饰面层主要是用来装饰所述阻燃秸秆人造复合板,使所述阻燃秸秆人造复合板的具有多样化的、富有木质美感的外观的;同时,也可以起到增强所述裸面板的握钉力的作用。所述阻燃秸秆人造复合板可以包括一个通过直接或间接设置在所述裸面板的表面的所述饰面层。所述阻燃秸秆人造复合板可以包括两个所述饰面层,两个所述饰面层分别直接或间接分别粘在所述裸面板相对设置的两个表面上。所述饰面层也可以通过胶直接或间接粘在所述裸面板上。所述饰面层可以为金属层、木质层、塑料层、纸层、棉布层、无纺布层或者无机层等,其中,所述无机层包括陶瓷层或大理石层等。所述饰面层通常为木质层。所述饰面层的厚度可以为0.3~5.0毫米;优选地,所述饰面层的厚度为0.3~1.7毫米。
所述阻燃秸秆人造复合板还包括设置在所述裸面板与所述饰面层之间的中板。所述阻燃秸秆人造复合板可以包括一个通过所述粘结剂粘在所述裸面板上的所述中板。所述阻燃秸秆人造复合板也可以包括两个所述中板,两个所述中板分别通过所述粘结剂贴附在所述裸面板相对设置的两个表面上,两个所述饰面层分别粘在两个所述中板上。所述中板主要是用于增强所述阻燃秸秆人造复合板的强度以及握钉力,防止或减弱机械打孔崩边。所述中板可以为木质中板。所述中板的厚度可以为1~5.0毫米;优选地,所述中板的厚度为1.5~2.6毫米。
按照GB/T 17657规定的方法测得:所述阻燃秸秆人造复合板在正常状态下的静曲强度为≥13~20MPa/mm,弹性模量为≥1600~2200 MPa/mm,内结合强度≥0.35~1.5 MPa/mm,吸水厚度膨胀率为2h≤2.0~6.0%。
所述阻燃秸秆人造复合板经国家防火建筑材料质量监督检验中心检测,按照强制性国家标准GB20286-2006鉴定,其阻燃性能可达到GB20286-2006规定的B级标准,尤其是当所述粘结剂具有阻燃性能时,所以,所述阻燃秸秆人造复合板具有良好的阻燃性能。
所述阻燃秸秆人造复合板按照GB 18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》所规定的干燥器法及气候箱法测定,可达E1级及其以上标准,尤其是当所述粘结剂为无机胶时,故,所述阻燃秸秆人造复合板具有良好的环保性能。
一种上述秸秆人造板的制造方法,包括以下步骤:
(一)将所述秸秆颗粒、所述粘结剂以及所述阻燃剂按照(7~8):(0.8~1):(0.8~1)的质量比混合,形成混合料;
(二)对所述混合料进行预压成型处理,得到预压成型秸秆坯;
(三)对所述预压成型秸秆坯进行冷压定型处理,得到定型秸秆坯;
(四)干燥所述定型秸秆坯,以形成所述裸面板;
(五)在所述裸面板上形成至少一个所述饰面层。
其中,所述步骤(一)包括以下步骤:粉碎农作物秸秆,得到所述秸秆颗粒,其中,所述秸秆颗粒的长度大约2~90毫米;将所述秸秆颗粒装入搅拌机中;向装有所述秸秆颗粒的搅拌机中施加所述粘结剂和所述阻燃剂,并搅拌使所述秸秆颗粒、所述粘结剂以及所述阻燃剂充分、均匀混合,得到所述混合料,其中,在该混合料中,所述秸秆颗粒、所述粘结剂以及所述阻燃剂按照(7~9):(0.5~1.5):(0.5~1.5)的质量比混合。如,所述秸秆颗粒、所述粘结剂以及所述阻燃剂按照8:1:1的质量比均匀混合。
所述步骤(二)包括:将所述混合料平铺于铺装模具中,并在常温下施加的压力小于8×105牛顿,使所述铺装模具中的混合料的高度按照(5~6):1的比例压缩,形成所述预压成型秸秆坯。
具体地,称取预定质量的所述混合料,并将该称好的混合料平铺在所述铺装模具中;然后,在常温以及露点温度为65~98摄氏度的湿度下,对铺装模具纵的混合料施加小于8×105牛顿的压力,然后预压一段时间,使所述铺装模具中的混合料的高度按照(5~6):1的比例压缩,形成所述预压成型秸秆坯。其中,该预压成型过程中,对所述混合料施加的压力可以为1×105牛顿~8×105牛顿,优选为0.9×105~3×105牛顿,也可以为5.5×105~8×105牛顿,具体地,对所述混合料施加的压力可以为0.9×105牛顿、1×105牛顿、1.5×105牛顿、2×105牛顿、2.5×105牛顿、3×105牛顿、5×105牛顿、5.5×105牛顿、6×105牛顿、6.5×105牛顿、7×105牛顿、7.5×105牛顿等,该压力与所述预压成型秸秆坯的密度有关,具体的依据实际需求而定;所述升压时间可以小于20秒,具体地,可以为5~20秒,如8秒、10秒、12秒、13秒、15秒等,所述升压时间优选为10~15秒;所述预压时间大约2~18秒,优选为3~15秒,如,3秒、5秒、8秒、10秒、15秒等;所述常温是指5~45摄氏度;所述混合料在施加压力前后的高度压缩比可以为5:1、5.4:1、5.5:1、5.8:1、6:1等。
所述步骤(三)包括:在常温下,将30~80张所述预压成型秸秆坯层叠放入锁模机构中,并施加0.9×107~1.8×107牛顿的压力,恒压一段时间,使层叠设置的30~80张所述预压成型秸秆坯的高度按照(5~7):1的比例压缩,形成预定高度的秸秆坯;锁定所述锁模机构,并对置于所述锁模机构中的所述预定高度的秸秆坯施加0.8×107~1.6×107牛顿的压力进行固化,固化一段时间后形成所述定型秸秆坯;解除所述锁模机构,得到所述定型秸秆坯。
其中,形成所述预定高度的秸秆坯的过程中所施加的压力优选1×107~1.7×107牛顿,如1×107牛顿、1.2×107牛顿、1.3×107牛顿、1.4×107牛顿、1.6×107牛顿、1.7×107牛顿等;所述恒压时间大约为3~30分钟,如3分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟等;所述锁模固化过程中所施加的压力与所述裸面板的密度有关,固化所施加的压力越大,所述裸面板的密度也就越大;固化所施加的压力越小,所述裸面板的密度就越小;优选地,固化所施加的压力为0.9×107~1.5×107牛顿,如0.9×107牛顿、1×107牛顿、1.2×107牛顿、1.3×107牛顿、1.5×107牛顿等;当固化所述施加的压力大约为0.9×107牛顿时,所得最终裸面板为中低密度的面板;当固化所述施加的压力大约为1.56×107牛顿时,所得最终裸面板为高密度的面板;所述固化时间大约为12~18小时,具体地根据所述定型秸秆坯的厚度的不同而不同,如,当所述定型秸秆坯的厚度为6毫米时,固化大约12小时;当所述定型秸秆坯的厚度为60毫米时,固化时间大约为18小时。
所述步骤(四)包括:采用微波干燥技术对所述定型秸秆坯进行干燥,形成所述裸面板。例如,在2054兆赫兹的微波频率下,含水率为30%的所述定型秸秆坯干燥20秒,就可以得到含水率为10%的所述裸面板。
所述步骤(四)还包括对干燥后的所述裸面板进行抛光处理,一般采用砂光机对所述裸面板进行抛光处理,使所述裸面板的表面比较光滑,厚度比较均匀。
所述裸面板的制造方法除了包括上述步骤外,还包括锯边等步骤。其中,锯边的工艺主要是将所述裸面板的尺寸处理成实际需求的大小,因此,该锯边的工艺可以设置在上述干燥工艺之前,也可以设置上述干燥工艺之后。
所述步骤(五)可以采用热压的方法在所述裸面板上贴上一个或两个所述饰面层,其中,热压的温度通常为80~90℃,热压的时间通常为80~120秒。所述步骤(五)也可以通过喷涂、贴膜、油漆、等方式形成在所述裸面板上形成所述饰面层。
所述阻燃秸秆人造复合板的制造方法在所述步骤(四)之后,所述步骤(五)之前还包括一步骤:在所述裸面板上贴上所述中板,所述步骤(五)为:在所述中板的表面形成所述饰面层。优选地,在所述裸面板上涂一层所述粘结剂,然后通过所述粘结剂将所述中板粘在所述裸面板上。当所述中板采用通过所述粘结剂粘在所述裸面板上时,当所述中板与所述裸面板胶合后,对所述中板施加0.8×107~1.2×107牛顿的压力并在常温5~45度下,固化6~12小时,即可将所述中板固定在所述裸面板上。
另外,在上述步骤(五)之后,通常还需经过再修边、再抛光等工艺以得到所述阻燃秸秆人造复合板成品。
与现有技术相比,本发明提供的秸秆人造复合板具有好的阻燃、防水防虫等化学性能和较高的机械强度、较好的握钉力等较好的物理机械性能,可以替代木质人造板,特别是中/高密度板、刨花板等,所述阻燃秸秆人造复合板弥补了中/高密度板、刨花板等防火性能低,不防水、不防潮的缺陷,并可以替代木制夹板,刨花板,大芯板等木质类人造板。用于生产地板、家具、防火门、装饰板、天花吊顶、吸声板、隔墙板等建筑饰装修。所述阻燃秸秆人造复合板可以广泛用于宾馆、酒店、公共娱乐场所、写字楼、银行、家庭、商场、学校、高层建筑,社会救灾应急,例如,快装房屋、临时性建筑、野外系统用房、轻型工业厂房、仓储用房等绿色建筑方面发挥其特点。
与现有技术相比,本发明提供的阻燃秸秆人造复合板的制造方法,采用常温冷压成型技术制得所述裸面板,不仅大大节约了能源,而且还提高了产品性能,使产品能够兼顾防水和防火功能,同时还大幅度的降低了设备造价,使整个生产过程无害化、绿色化,这是采用热压工艺不能实现的。所述农作物阻燃秸秆人造复合板在生产过程中采用冷固化压制成型,不需要高温热压,在常温状态即可完成胶合,仅在干燥环节采用微波技术对裸面板坯进行干燥,不消耗固体燃料,工厂没有烟囱,整个生产过程实现了绿色化生产。另外,本发明提供的制造方法中,采用微波干燥技术进行干燥,具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的阻燃秸秆人造复合板的结构示意图。
图2是本发明实施例2提供的阻燃秸秆人造复合板的结构示意图。
其中,图中的元件符号:1、裸面板;2、饰面层;3、饰面层;4、中板;5、中板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
参阅图1,本发明实施例1提供一种阻燃秸秆人造复合板,其尺寸面积大约是1000mm×2000mm,其厚度大约为8 mm,该阻燃秸秆人造复合板是3层复合结构,其包括大约6毫米厚的裸面板1和两层木皮饰面层2、3。所述裸面板1作为基础板夹在两个所述饰面层2、3之间。两个所述饰面层2、3通过酚醛树脂胶粘在所述裸面板1上。
实施例2
请参阅图2,本发明实施例2提供一种阻燃秸秆人造复合板,其尺寸面积大约是1220mm×2440mm,其厚度大约为12 mm,该阻燃秸秆人造复合板是5层复合结构,其包括大约6毫米厚的裸面板1和总厚度大约为6毫米的两层的中板4、5及两层木皮饰面层2、3。所述裸面板1作为基础板,夹在两层所述中板4、5之间。两个所述饰面层2、3为所述阻燃秸秆人造复合板的两个外表面,分别贴在两层所述中板4、5上。其中,所述裸面板主要由粒径大约为2~30毫米的秸秆颗粒9Kg、粘结剂1.15Kg和阻燃剂 1 Kg组成,其中,所述粘结剂为酚醛树脂胶,所述阻燃剂包括氧化镁0.25kg;硫酸钙0.22kg;氢氧化铝0.3kg;水镁石0.09kg和硼酸锌0.14 kg。两层所述木中板6kg,所述木皮0.5kg。
本发明实施例2提供的阻燃秸秆人造复合板的按照下述的工艺制造:
粉碎:将农作物秸秆粉碎成2~30毫米的粒径;
分装计量:分别称取所述农作物秸秆颗粒9 Kg、所述酚醛树脂胶粘结剂1.15 Kg、所述阻燃剂1 Kg,并置于搅拌机,其中,所述阻燃剂中包括氧化镁0.25kg;硫酸钙0.22kg;氢氧化铝0.3kg;水镁石0.09kg和硼酸锌0.14 kg;
搅拌:用搅拌机搅拌其中的所述农作物秸秆颗粒9 Kg、所述粘结剂1.15 Kg、所述阻燃剂1 Kg,使之均匀混合形成混合料;
铺装:每次称11.15 Kg的所述混合料并铺装于铺装机中;
预压成型:对所述铺装机中的混合料施加0.9×105~3×105牛顿的压力,并施压大约5~10秒,形成预压成型秸秆坯;
堆垛:将45层所述预压成型秸秆板坯层叠放置在一起,形成预压成型秸秆板坯垛;
冷压定型:对上述预压成型秸秆坯垛施加0.9×107~1.8×107牛顿的压力,并施加大约3分钟;
锁模:将上述冷压定型步骤得到的秸秆坯锁定在其模具中,并对其施加0.8×107~1.6×107牛顿的压力进行固化,固化时间大约为16小时,形成大约6毫米厚的定型秸秆坯;
养护脱模:解除锁定所述定型秸秆坯,并从所述模具中取出所述定型秸秆坯;
干燥:将上述定型秸秆坯放入微波干燥设备中进行微波干燥20秒,得到秸秆人造板半成品,其中,所述微波干燥设备的微波频率为2054兆赫兹,所述定型秸秆坯在干燥前的含水率大约为30%,所述裸面板半成品的含水率大约为10%;
裸面板锯边:依据实际需求对上述裸面板半成品进行裁边处理,得到长度、宽度大约分别为2440mm、1220mm的裸面板半成品;
砂光:采用砂光机抛光上述锯边后的裸面板半成品,得到所述裸面板成品11;
贴皮:该贴皮工艺包括以下步骤:
(a)分别在所述裸面板1的顶面和底面上形成所述中板4、5。具体地,先将所述酚醛树脂胶均匀涂在所述裸面板1的顶面上,再将所述中板4平铺在所述酚醛树脂胶上,然后,在常温下,在对所述中板12施加大约1×107牛顿的压力进行固化,固化时间大约为10小时,将所述中板12粘在所述裸面板1上;采用上述相同的方法,将所述中板5粘在所述裸面板1的底面上;
(b)采用热压技术将所述饰面层2、3分别贴在所述中板4、5上,从而制得所述阻燃秸秆人造复合板半成品,其中,热压的温度为80~90℃,每次热压的时间为30秒。
复合板锯边:对上述阻燃秸秆人造复合板半成品进行锯边处理,得到1220mm×2440mm×12mm的复合尺寸要求的人造复合板半成品;
抛光:采用砂光机对上述复合尺寸要求的人造复合板半成品进行抛光处理,得到表面光滑的所述阻燃秸秆人造复合板成品。
包装入库:对上述阻燃秸秆人造复合板成品进行质量检查,并将合格的产品打包并入库保存。
下面对上述的阻燃秸秆人造复合板成品进行性能试验。
(1)耐水性测试:将上述12 毫米厚的秸秆人造板置于73℃沸水3小时、73℃干燥2小时。然后测定所述秸秆人造板的强度为0.8兆帕、煮沸前强度为1.17 兆帕。
(2)按照GB8624或GB20260-2006规定的方法进行燃烧试验,试验结果为:燃烧增长速率指数:≤25W/s;600s内总热释放量≤3.5MJ;火焰横向蔓延长度:<试样边缘;焰尖高度:≤50mm;烟气生成速率指数≤1m2/s2;600s内总产烟量≤50m2;燃烧滴落物/微粒:600s内无燃烧滴落物/微粒;过滤纸是否被引燃:过滤纸未被引燃;产烟毒性:达到ZA3级,符合GB 20286-2006规定的B-s1,d0,t2级标准。
另外,本发明实施例2提供的阻燃秸秆人造复合板在正常状态下的静曲强度≥13兆帕/毫米,弹性模量≥1600兆帕/毫米,内结合强度≥0.35兆帕/毫米,2小时吸水厚度膨胀率大约为2.0%。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种阻燃秸秆人造复合板,包括裸面板以及设置在所述裸面板至少一个表面上的饰面层,其特征在于:所述裸面板包括下述重量份的原料:农作物秸秆颗粒7~8份、粘结剂0.8~1份和阻燃剂0.8~1份,其中所述阻燃剂包括氧化镁、硫酸钙、氢氧化铝、水镁石和硼酸锌。
2.根据权利要求1所述的阻燃秸秆人造复合板,其特征在于:它包括两个所述饰面层,两个所述饰面层分别设置在所述裸面板相对设置的两个表面。
3.根据权利要求1所述的阻燃秸秆人造复合板,其特征在于:在所述裸面板与所述饰面层之间设置有中板。
4.根据权利要求1所述的阻燃秸秆人造复合板,其特征在于:它包括两个所述饰面层,两个所述饰面层分别设置在所述裸面板的两侧;和设置在所述裸面板与所述饰面层之间的中板。
5.根据权利要求1-4任一项所述的阻燃秸秆人造复合板,其特征在于:所述阻燃剂包括下述重量份的原料:氧化镁1.8~2.5份;硫酸钙2.2~2.5份;氢氧化铝2.5~3.0份;水镁石0.5~1.0份和硼酸锌1.2~1.5份。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的阻燃秸秆人造复合板的制造方法,包括以下步骤:
(一)将所述秸秆颗粒、所述粘结剂以及所述阻燃剂按照(7~8):(0.8~1):(0.8~1)的质量比混合,形成混合料;
(二)对所述混合料进行预压成型处理,得到预压成型秸秆坯;
(三)对所述预压成型秸秆坯进行冷压定型处理,得到定型秸秆坯;
(四)干燥所述定型秸秆坯,以形成所述裸面板;
(五)在所述裸面板上形成至少一个所述饰面层。
7.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于:所述步骤(四)之后,所述步骤(五)之前包括步骤:在所述裸面板上贴上中板,所述步骤(五)为:在所述中板的表面形成所述饰面层。
8.根据权利要求6或7所述的制造方法,其特征在于:所述步骤(二)包括:将所述混合料平铺于铺装模具中,并在常温下施加小于8×105牛顿的压力,使所述铺装模具中的混合料的高度按照(5~6):1的比例压缩,形成所述预压成型秸秆坯。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其特征在于:所述步骤(三)包括:将30~80张所述预压成型秸秆坯层叠放入锁模机构中,并施加0.9×107~1.8×107牛顿的压力,恒压一段时间,使层叠设置的30~80张所述预压成型秸秆坯的高度按照(5~7):1的比例压缩,形成预定高度的秸秆坯;锁定所述锁模机构,并使置于所述锁模机构中的所述预定高度的秸秆坯保持0.8×107~1.6×107牛顿的压力进行固化,固化一段时间后形成所述定型秸秆坯;解除所述锁模机构,得到所述定型秸秆坯。
10.根据权利要求9所述的制造方法,其特征在于:所述步骤(四)包括:采用微波干燥技术对所述定型秸秆坯进行干燥。
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