w,w'-端羟基脂肪族聚碳酸酯的合成性质和应用
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聚碳酸酯的合成聚碳酸酯是一种重要的高分子化合物,广泛应用于塑料、纤维和涂料等领域。
其合成方法多种多样,本文将介绍一种常用的聚碳酸酯合成方法。
聚碳酸酯的合成一般采用酯交换聚合反应。
首先,选择具有两个羟基(OH)官能团的化合物作为单体,如对苯二酚(BPA)或乙二醇(EG)。
然后,选择一种含有酸性羟基(COOH)官能团的化合物作为另一种单体,如二甲酸(DMT)或对苯二甲酸(PTA)。
最后,在适当的催化剂的作用下,进行酯交换反应,形成聚碳酸酯。
具体合成步骤如下:1. 预处理:将对苯二酚和二甲酸溶解在适当的溶剂中,加入酯交换催化剂,如碱金属盐(如碱金属醇盐)或有机铅催化剂。
在恒温下进行预处理,除去水分和杂质,确保反应体系的纯净度。
2. 酯交换:将预处理后的反应体系加热至适当温度,常温下无法发生酯交换反应。
在反应过程中,水分是酯交换反应的副产物,需要及时去除。
可以通过氮气吹扫或真空抽取的方式,将生成的水分从反应体系中除去。
3. 聚合:当反应达到一定程度后,可以停止酯交换反应,加入聚合催化剂,如钛酸酯类、硅酸酯类等。
聚合催化剂的选择根据所需的聚碳酸酯性能和应用领域而定。
聚合反应进行时,反应体系会逐渐增稠,形成高分子聚碳酸酯。
4. 后处理:将聚合反应停止后,通过冷却或加入适当的溶剂,使聚碳酸酯溶解。
然后,将溶液经过过滤、洗涤、干燥等步骤,得到纯净的聚碳酸酯产物。
聚碳酸酯的合成方法基本相同,但单体的选择和反应条件的调节可以根据需求进行调整。
例如,可以选择其他含有羟基和酸性羟基官能团的化合物作为单体,以获得具有不同性能的聚碳酸酯。
同时,通过调节反应温度、催化剂种类和用量等因素,可以控制聚合反应的速度和分子量分布,从而得到理想的聚碳酸酯产品。
聚碳酸酯合成方法的优点在于反应条件温和,反应产物纯度高,合成工艺相对简单。
通过合理选择单体和反应条件,可以得到具有不同性能和用途的聚碳酸酯。
因此,聚碳酸酯合成方法在塑料、纤维、涂料等领域具有广泛的应用前景。
聚碳酸酯结构一、聚碳酸酯的简介聚碳酸酯是一类重要的高分子材料,其结构由酯键连接碳酸酯单体而成。
聚碳酸酯具有优异的物理和化学性质,被广泛应用于塑料、纤维和电子等领域。
二、聚碳酸酯的化学结构聚碳酸酯的分子结构由聚碳酸酯单体组成,聚碳酸酯单体是由碳酸二酯和二元醇反应生成的。
碳酸二酯是由二醇和二酸反应生成的,其中二醇和二酸的种类和取代基决定了聚碳酸酯的性质和用途。
三、聚碳酸酯的合成方法聚碳酸酯的合成主要通过酯化反应进行。
一种常见的合成方法是将二元醇和碳酸二酯在催化剂的作用下进行酯交换反应,生成聚碳酸酯。
此外,还可以通过聚酯交换反应将高分子量的聚碳酸酯与低分子量的碳酸酯进行反应,以降低聚合反应的温度和能耗。
四、聚碳酸酯的应用领域4.1 聚酯纤维聚碳酸酯是一种优秀的纤维材料,具有良好的强度、耐磨性和耐腐蚀性。
聚酯纤维广泛用于制造服装、家纺和工业材料等领域。
4.2 聚碳酸酯塑料聚碳酸酯塑料具有优异的耐热性、耐候性和机械性能,被广泛应用于汽车、电子产品和家电等领域。
它还可以制成光学材料,用于制造眼镜、相机镜头等产品。
4.3 聚碳酸酯薄膜聚碳酸酯薄膜具有优异的透明性、耐候性和耐化学腐蚀性,被广泛应用于包装、电子屏幕等领域。
五、聚碳酸酯的特点和优势1.耐热性:聚碳酸酯具有较高的热变形温度和耐高温性能,适用于高温环境下的应用。
2.机械性能:聚碳酸酯具有良好的强度和刚性,同时具有优异的韧性和冲击强度。
3.耐化学性:聚碳酸酯对大多数溶剂具有较好的耐受性,同时具有耐酸碱的特性。
4.耐候性:聚碳酸酯具有较好的耐候性,可以在户外环境下长期使用而不发生明显的老化和腐蚀。
5.透明性:聚碳酸酯具有良好的透明性,可以制成透明的制品。
6.加工性能:聚碳酸酯具有较好的加工性能,可以通过注塑、挤出等方法加工成型。
六、聚碳酸酯的发展趋势随着科技的发展和应用领域的不断扩展,对聚碳酸酯材料的需求将不断增加。
未来的发展趋势包括提高聚碳酸酯的强度和刚性,改善耐热性和耐候性,开发具有特殊功能的聚碳酸酯材料,如导电聚碳酸酯和阻燃聚碳酸酯等。
聚碳酸酯一.聚碳酸酯的概述聚碳酸酯(PC)是一种无味、无毒、透明的无定形热塑性材料,是分子链中含有碳酸酯链一类高分子化合物的总称。
聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族等几大类。
但因制品、加工性能及经济等因素的制约,目前仅有双酚 A 型的芳香族聚碳酸酯投入工业化规模生产和应用。
自从 1958 年聚碳酸酯商业化生产以来,其种类和用途两方面的研发均获得了巨大进展,因此其作为一种主要的热塑性工程塑料而广泛进入了国民经济的各个领域。
聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的抗冲击能力,耐蠕变,尺寸稳定性好,耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良,被广泛用于电子电气、电动工具、交通运输、汽车、机械、仪表、建筑、信息存储、光学材料、医疗器械、体育用品、民用制品、保安、航空航天及国防军工等领域,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。
预测我国聚碳酸酯市场的年均增长率将达到 10.2%,至2010 年工程塑料需求量将接近 400 万 t。
聚碳酸酯产量年增长能达到 9%,销售量年增长将达10%。
1.聚碳酸酯的化学性质聚碳酸酯(PC)是碳酸的聚酯类,碳酸本身并不稳定,但其衍生物(如光气,尿素,碳酸盐,碳酸酯)都有一定稳定性。
按醇结构的不同,可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类。
脂族聚碳酸酯。
如聚亚乙基碳酸酯,聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物,熔点和玻璃化温度低,强度差,不能用作结构材料;但利用其生物相容性和生物可降解的特性,可在药物缓释放载体,手术缝合线,骨骼支撑材料等方面获得应用。
聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。
PC是一种线型碳酸聚酯,分子中碳酸基团与另一些基团交替排列,这些基团可以是芳香族,可以是脂肪族,也可两者皆有。
双酚A型PC是最重要的工业产品。
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性。
PC高分子量树脂有很高的韧性,悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m,未填充牌号的热变形温度大约为130°C ,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C。
聚碳酸酯的合成方法有哪些
聚碳酸酯是一类重要的高分子材料,具有优异的热稳定性、力学性能和耐化学腐蚀性。
其合成方法主要包括直接缩合法、环氧化开环聚合法、缩醛酯化法等几种主要途径。
1.直接缩合法
直接缩合法是聚碳酸酯合成的一种经典方法,通常用于合成线性结构的聚碳酸
酯。
该方法通过二醇与二酸或其酐进行酯键缩合反应形成聚合物,反应条件可控制合成聚碳酸酯的分子量及分子量分布。
这种方法操作简单,但对原料纯度要求较高。
2.环氧化开环聚合法
环氧化开环聚合法是通过环氧化合物与二元羧酸发生开环反应得到聚碳酸酯。
该方法在工业上被广泛应用,可以制备高性能的聚碳酸酯。
环氧化合物可以是脂肪族、芳香族等不同类型的化合物,通过与二元羧酸反应形成聚合链。
3.缩醛酯化法
缩醛酯化法是一种绿色环保的聚碳酸酯合成方法,该方法不涉及有毒物质,且反应条件温和。
通常是将多羟基化合物与二醛化合物进行酯化反应,生成聚碳酸
酯。
这种方法对原料的选择有一定限制,但较为环保。
4.其它方法
除了以上主要的合成方法外,还有一些特殊情况下的合成途径,如催化剂辅助的方法、溶剂热法等。
这些方法可能在特定环境下有特殊的应用优势,可以实现对聚碳酸酯结构的精确设计和调控。
总的来说,聚碳酸酯的合成方法多种多样,每种方法都具有自身的特点和适用范围。
在实际应用中,根据所需的聚合物性质以及原料的可获得性选择合适的合成方法非常重要。
未来随着合成化学技术的不断发展,相信聚碳酸酯的合成方法会不断创新和完善,为其在更多领域的应用提供更多可能性。
1。
塑料材料-聚碳酸酯(PC)的基本物理化学特性及典型应用介绍文档资料可直接使用,可编辑,欢迎下载聚碳酸酯(PC)的介绍聚碳酸酯是分子主链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂,按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型,其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯,并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要,分子量通常为3-10万。
聚碳酸酯,英文名Polycarbonate, 简称PC。
PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械性能,尤其是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;蠕变性小,尺寸稳定;具有良好的耐热性和耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能,尺寸稳定性,电性能和阻燃性,可在 -60~120℃下长期使用;无明显熔点,在 220-230℃呈熔融状态;由于分子链刚性大,树脂熔体粘度大;吸水率小,收缩率小,尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;属自熄性材料;对光稳定,但不耐紫外光,耐候性好;耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类和芳香族溶剂,长期在水中易引起水解和开裂,缺点是因抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,耐磨性欠佳。
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。
成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。
冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。
挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:18~24,压缩比1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子。
PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工性)和制品易应力开裂等缺陷, PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。
具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度。
脂肪族聚碳酸酯及其二元醇的合成技术与应用前景柳宜强发布时间:2021-08-31T07:31:31.696Z 来源:《中国科技人才》2021年第13期作者:柳宜强[导读] 总结对比了近年来肪族聚碳酸酯及其二元醇的合成技术,并展望了脂肪族聚碳酸酯及其二元醇的发展趋势和应用前景。
浙江石油化工有限公司摘要:介绍了脂肪族聚碳酸酯及其二元醇的性能特征,总结对比了近年来肪族聚碳酸酯及其二元醇的合成技术,并展望了脂肪族聚碳酸酯及其二元醇的发展趋势和应用前景。
关键词:脂肪族聚碳酸酯;脂肪族聚碳酸酯二元醇;合成技术;应用前景聚碳酸酯是一类分子链含有碳酸酯键的聚合物材料。
根据分子链中R基团的不同,可分为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯以及芳香‐脂肪族聚碳酸酯。
与已工业化生产的芳香族聚碳酸酯相比,脂肪族聚碳酸酯(Aliphaticpolycarbonate,APC)的分子链刚性低,其热学性能和力学强度较差。
但是,由于APC分子链中含有可水解的碳酸酯基团,其具有优异的可生物降解性,而且完全降解产物为中性无害的二元醇和二氧化碳,因此,在一次性包装材料、农用地膜材料以及生物医用材料等方面具有潜在的应用前景。
另一方面,与常用于聚氨酯合成的聚酯二元醇、聚醚二元醇相比,脂肪族聚碳酸酯二元醇(Aliphaticpolycarbonatediol,APCdiol)具有优异的耐水解性和低温柔顺性。
以APCdiol为原料制备的聚(氨酯‐碳酸酯)嵌段共聚物(Poly(carbonateurethane),PCU)比常规聚氨酯具有更好的耐水解性、生物降解性以及生物相容性,可用于高性能聚氨酯的制备。
目前,美国Biomaterials公司和荷兰帝斯曼公司已推出商品名为Bionate@,ChronoFlex@AR,ChronoFlex@AL的PCU系列产品。
近年来,随着国家“限塑令”政策的不断升级,合成具有良好性能的可生物降解材料———高分子量APC是目前的研究热点。
ω,ω'-端羟基脂肪族聚碳酸酯的合成它可以通过光气法开环聚合法和调节聚合法合成如较低的分解温度它可以广泛应用于聚氨酯表面活性剂等领域ω,ω'-Hydroxyl-Ended Aliphatic Polycarbonate polyols简称为APC-PolyolsÆä·Ö×ÓÖ÷Á´º¬ÓÐÖ¬·¾×åÑÇÍé»ùºÍ̼Ëáõ¥»ùÖØ¸´µ¥Ôª¶øÓëÖ¬·¾×å¾Ûõ¥¶à´¼ºÍ¾ÛÃѶ഼Ïà½ü¾ßÓнϵ͵ÄT g某些还具有一些独特的性质[2]½ÏµÍµÄ·Ö½âζÈÇÒ·Ö½âºó²»»áÓвÐÁôÎï´æÔÚAPC-Polyols用途非常广泛制备具有生物降解性能的表面活性剂[4]½ðÊô²ÄÁÏ[5]APC-Polyols还可以用于生物医学领域[6]因此有关刘保华 男博士生 *联系人 E-mail:lbchen@mail.gic.ac.cn国家重点基金资助项目(29734120)2001-11-12收稿APC-Polyols 的合成HOORO C ROHnAPC-Polyols其中R为脂肪族亚烷基对国内外有关APC-Polyols合成方面的最新研究进展加以详述并指出可能的发展方向酯交换法二氧化碳和环氧化物的调节聚合法而调节聚合法有更广阔的发展前景生成的二氯化甲酸酯再和二元醇反应进行扩链反应属于缩合聚合HOROH Cl OOR O ClOCOCl2+HCl+(1)HOROH H O R O C OROHOnCl OOR OClOHCl++(2)式中R为脂肪族亚烷基光气剧毒光气与氯化氢对设备造成严重腐蚀生产条件恶劣1.2 酯交换法合成APC-Polyols酯交换法合成APC-Polyols 是采用小分子多醇和脂肪族碳酸酯中X 烷基卤素等R为烷基或芳基因此酯交换法合成APC-Polyols 所用的小分子多醇主要是羟基间碳原子数大于3的多醇1,4-二羟甲基环己烷该反应所用的催化剂主要为[8]̼ËáÑλòÒÒËáÑεÚËÄÖÜÆÚ½ðÊôÑλò½ðÊôÓлú»¯ºÏÎï¼¾ï§Ñκ¬ÓÐÊå°·»ò¼¾ï§µÄÀë×Ó½»»»Ê÷Ö¬用酯交换法可以得到不同结构和性质的APC-Polyols多醇聚碳酸亚癸酯多醇聚碳酸2,2-二乙基-1,3-丙二醇酯多醇酯交换也可以在高分子多醇和聚碳酸酯之间进行>180°CµÃµ½¾ßÓÐǶ¶Ï½á¹¹µÄAPC-PolyolsÊг¡³öÊÛµÄAPC-Polyols主要是聚碳酸亚己酯多醇用于制备聚氨酯时因此对其改性工作得到较多的关注明显地提高了最终弹性体的柔韧性Yokota等[16]采用1,5-戊二醇1,4-二羟甲基环己烷等对该类多醇进行改性另外也取得了类似的效果已有工业产品出售该方法采用的脂肪族或芳香族碳酸酯作为原料过去由光气法生产目前从CO + O2+ 甲醇或从CO2 + 甲醇制备碳酸二甲酯的工艺正在发展1.3 环状碳酸酯开环聚合法环状碳酸酯可以通过开环聚合合成APC-PolyolsÁùÔª»·¼°´óÓÚÁùÔª»·µÄ»·×´Ì¼Ëáõ¥¾-¿ª»·¾ÛºÏ¿ÉÒÔÐγɸ߷Ö×ÓAPC-PolyolsÉú³É·Ö×ÓÁ¿ºÜµÍµÄAPC-PolyolsY可分别为H·¼»ùm R为小分子亚烷基或低分子聚醚链段三水合锡酸钠偏硼酸钠等为催化剂左右引发碳酸亚乙酯开环聚合1000左右的聚碳酸亚乙酯多醇180ʹ¾ÛºÏÎïµÄ·Ö×ÓÁ¿ÌáÉý3000范围的APC-Polyols汽相色谱分析降解产物的组成确定利用开环聚合及分子量提升的方法得到的树脂结构可用通式HO-((CH2CH2O)m COO)n-H表示n为正整数另外含有少量m值为1»·×´Ì¼Ëáõ¥µÄÖÆ±¸·½·¨ÓÐÈýÖÖÖ¬·¾×å¶þ´¼ºÍ̼Ëáõ¥·´Ó¦ÖƱ¸ºÍÖ¬·¾×å¾Û̼Ëáõ¥½µ½âÖÆ±¸Òò´Ë¿ª»·¾ÛºÏ·¨Ã»ÓдóµÄ¹¤ÒµÓ¦ÓüÛÖµ1.4 调节聚合法在金属醋酸盐催化二氧化碳和环氧化物的共聚时[14]ÎýËáÄÆ»òС·Ö×ÓË«½ðÊôÇèÂçºÏÎï[15]作为催化剂但产物中碳酸酯基团的含量在15×÷ÕßËùÔÚÑо¿×é[7]提出了二氧化碳和环氧化物在催化剂作用下根据实验在聚合过程中通过加入具有活泼氢的物质可以使反应特性得到控制所不同的是链引发的关键步骤是催化剂与环氧单体的反应否则引起活性中心的封闭式5kpM22C/(M1 + K tr T r) C为催化剂浓度(g M2为PO(g M1为二氧化碳(g T r为分子量调节剂L-1K p聚合反应速率常数利用调节聚合的方法可以方便地合成出所需分子量和端基官能度的APC-PolyolsÄܺÄÏà¶Ô½ÏµÍÊÇ×ÛºÏÀûÓöþÑõ»¯Ì¼µÄ×îÖ±½ÓºÍ×îÓÐЧµÄ;¾¶¸Ã¹¤ÒÕÓпÉÄÜ´ó·ù¶ÈµÄ½µµÍAPC-Polyols的生产成本该方法目前也存在一定的不足调节剂的加入会大大降低聚合反应速率实验中还发现但是所有这些不足2 APC-Polyols的结构与性质APC-Polyols与通用聚酯多醇结构上有一定差异它不仅具有一般聚酯多醇的一些通用性质如良好的低温柔顺性某些还具有较好的生物相容性和生物降解性等醚键和碳酸酯键醚键的存在使链段容易绕其发生内旋转碳酸酯基和羟基的存在增加了分子极性以及聚合物中的氢键含量同时这些基团的存在使得聚合物具有较好的溶解性Gunatillake等[1]用DSC对不同结构分子量在1000左右的聚碳酸亚癸酯聚碳酸1·¢ÏÖËüÃǵÄTg在-2µ±ÑÇÍé»ùΪżÊýֱ̼Á´»ùʱ¾ÛºÏÎï½ÏÒ׽ᾧÈç¹ûÔÚ¾ÛºÏÎï·Ö×ÓÁ´ÖÐÒýÈëÉÙÁ¿ÆæÊý̼µÄ»òº¬Ö§Á´µÄÑÇÍé»ù¸ÄÉÆÆäµÍÎÂÈá˳ÐÔ¸ø³öÁ˾Û̼ËáÑDZûõ¥(式6)ln[η]= -6.671+0.328 ln M v +0.0186(ln M v )2 (25°C THF 中)10-5 M v 0.76 (25°C CHCl 3中)ÆäÕ³¾ù·Ö×ÓÁ¿Óë±í¹ÛÕ³¶ÈµÄ¹ØÏµÈçÏÂ0.42 M v 0.2 (M v <M c-) (8)ηa10-6M v 4.36 (M v >M c )ԼΪ5000Á´¶Ëº¬Óн϶àµÄ¶ËôÇ»ùʹÆä·Ö½âζȽϵÍ分解温度在140DixonMe)结构的APC-Polyols 的热降解进行研究式10的方式进行催化剂量对降解方式影响较大过多发生无规断链n 为大于1的正整数主链具有-CH 2CH(CH 3)OCH 2CH(CH 3)OCOO-结构的APC-Polyols 时发现不仅无法得到目的产物生成大量的降解产物22.3 生物性能APC-Polyols 具有良好的生物降解性发现在特定环境下微生物可以使聚碳酸酯发生降解结果表明均有良好的生物降解性才显示一定的生物降解性能3 APC-Polyols的应用3.1 合成聚氨酯APC-Polyols可以用于合成聚氨酯材料[4]ÄÍË®½âÐԵľ۰±õ¥µ¯ÐÔÌå然后合成出性能优良的聚氨酯弹性体由APC-Polyols合成的聚氨酯涂料耐热褪色性耐侯性建筑聚碳酸酯聚氨酯还可作为信息记录材料保护层可延长信息材料的保存期不留炭黑之类的残余物适用于对绝缘性和介电性要求很高的电子工业产品[2][8,9]È»ºó²»Ì«¸ßµÄζÈϱºÉյõ½¾ßÓл¨ÎÆ»òÌØÊâ½á¹¹µÄ½ðÊô²ÄÁÏAPC-Polyols还可用于制备低温可焊接无火花焊药复合物[2][3]¾-¹ý¸ÄÐÔºó¿É×÷Ϊ±íÃæ»îÐÔ¼ÁʹÓÃʹÓÃʱ¿ÉÒÔÃ÷ÏÔ½µµÍ¶Ô»·¾³µÄÎÛȾ²¢¼ÓÈ볤Á´Íé»ù·Ó×÷ΪÆðʼ¼ÁHarris[6]等通过在APC-Polyols分子中引入酸或其盐端基另外如体内移植材料的涂层的制备心脏瓣膜的制备它还可以作为液态二氧化碳增稠剂4 展望有关APC-Polyols的研究取得了很大的成就主要集中在树脂的合成方面APC-Polyols市场价格相对偏高如果APC-Polyols能以比较低的成本得到调节聚合法由于采用温室气体二氧化碳作为原材料且在生产成本等方面有优势如果能够将具有生物降解性的APC-Polyols做成通用塑料如果普遍使用由APC-Polyols制备的具有生物降解性的表面活性剂因此ω,ω'-端羟基脂肪族聚碳酸酯的研究应该大力加强1995,8:426~428.[5] Harris R F, Joseph M D, Davidson C, etal. 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