DE1275921B - Verfahren zum Glaetten und Porenfuellen von Holzoberflaechen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B44d

Deutsche Kl.: 75 c -5/02

Nummer: 1275 921

Aktenzeichen: P 12 75 921.6-45 (H 42267)

Anmeldetag: 11. April 1961

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Vorbereitung von Holz- und Kunstholzoberflächen, welche Schutz- oder Verschönerungsüberzüge empfangen sollen. Unter Kunstholz wird hier ein Erzeugnis verstanden, welches aus Holzflocken, -spänen und selbst Sägemehl besteht und als Bindet einen synthetischen Leim, beispielsweise ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt, enthält.

Das bisher übliche Verfahren, eine Holzoberfläche für einen Überzug vorzubereiten, bestand darin, die Oberfläche zunächst mit Sandpapier glattzuschleifen und dann die Poren mit einem geeigneten Füllstoff zu schließen. Beim Aufbringen des Füllstoffes und eventuell auch eines abschließenden Überzuges wurden viele der kleinen, mit dem bloßen Auge kaum wahrnehmbaren Späne und Fasern, welche eine mit Sandpapier bearbeitete Holzfläche charakterisieren, vergrößert und besonders auffällig, so daß ein weiteres Behandeln mit Sandpapier unvermeidlich war.

Des weiteren wurde nach dem Aufbringen des ersten abschließenden Überzuges auf die mit Füllstoff behandelte und erneut abgeschliffene Oberfläche festgestellt, daß je nach der Härte des Holzes die Körnung sich mehr oder weniger vegröbert, so daß ein zusätzliches Beschleifen mit Sandpapier erforderlieh wird.

In der österreichischen Patentschrift 141829 ist ein Verfahren beschrieben, die Oberfläche von Holz durch Schleifmittel unter Abreiben von Holzstaub in Verbindung mit der gelösten Lackgrundlage während des Arbeitsganges zu einem in die Poren einzureibenden Porenfüller zu verarbeiten. Dieses Verfahren konnte in die Praxis nicht aufgenommen werden, da hierbei ein besonderer Schleifkörper, der durch ein Lösemittel aufgelöst und in die Poren eingearbeitet werden soll, erforderlich ist.

Die vorangehende Sandpapierbehandlung der Holzoberfläche ist selbstverständlich eine zwingende Voraussetzung für die Erzielung eines befriedigenden, glatten Überzuges. Das Schließen der Oberflächenporen ist ebenfalls ein unvermeidliches Erfordernis, vor allem, wenn es sich um Holz oder Kunstholz mit grober Struktur handelt. Wenn man daher diese beiden Arbeitsgänge kombinieren und gleichzeitig durchführen und hierdurch eine nachfolgende Sandpapierbehandlung vermeiden könnte, würde sich eine enorme Kostenersparais bei der Endbearbeitung von Holz- und Kunstholzoberflächen ergeben.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.

Frühere Versuche, das Verfahren der Vorbereitung von mit einem Überzug zu versehenden Holz-Verfahren zum Glätten und Porenfüllen von
Holzoberflächen

Anmelder:

Gilbert F. Hoffmann,

Mukwanago, Wis. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. W. Schöning, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 31

Als Erfinder benannt:
Gilbert F. Hoffmann,
Mukwanago, Wis. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Mi 1960 (40 332)

Oberflächen zu verbessern, beispielsweise das sogenannte »Microseak-Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift 2 827 935, nach der die mit Sandpapier geschliffene Fläche mit Wärme und Druck behandelt wird, suchten ohne die üblichen Füllstoffe auszukommen. In gewissem Maß ergab sich hier ein Erfolg, doch erfordern auch diese älteren Verfahren immer noch zwei vollständig getrennte Arbeitsvorgänge, nämlich das Schleifen mit Sandpapier und die Druck-Wärme-Behandlung. Darüber hinaus ist auch die Druck-Wärme-Behandlung zum Schließen der Poren, wenn es sich um Kunstholz handelt oder wenn die Struktur des Holzes zu bewahren oder hervorzuheben ist, in keiner Weise befriedigend.

Abweichend hiervon ermöglicht es die Erfindung auf wirtschaftliche Weise in einem einzigen einfachen Arbeitsgang eine Holz- oder Kunstholzoberfläche mit Sandpapier zu behandeln, deren Poren zu füllen und ihr die gewünschte Glätte und Dichte zu geben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten und Porenfüllen von Holzoberflächen durch Schleifen in Gegenwart von Kunstharzen und Lösungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein hochmolekulares Kunstharz in Form einer Dispersion zugeführt wird.

Das hochmolekulare Kunstharz schmilzt oder verschmilzt nicht. Es erweicht die von der Oberfläche

809 597/383

durch die Sandpapierbehandlung entfernten Partikeln und wird verbunden mit diesen Partikeln in die Poren der behandelten Oberfläche hineingeschoben oder dort verdichtet. Da das Kunstharz nicht schmilzt, kann die Schleiffläche des Sandpapiers nicht verkleben oder glänzend werden, sondern bleibt im Gegenteil völlig funktionsfähig. Selbstverständlich kann aber das Kunstharz, wenn man die Schleiffläche ohne vorangehende Reinigung trocknen läßt,

geführt, nach denen ein geeignetes hochmolekulares Kunstharz hergestellt werden kann.

Beispiel 1

für ein geeignetes hochmolekulares Kunstharz 90,81 Wasser mit 1,81 kg Dioctylnatriumsulfosuccinat und 0,951 l%iges Dow Antifoam-A (schaumhinderndes Silikonharz) in einer Mischung von Toluol und Butylacetat (im Handel bekannt als E-3626)

fest haftenbleiben. Durch Auswaschen mit dem io werden auf 82⁰C erwärmt. Zu dieser erwärmten, flüssigen Trägerstoff kann man aber schnell die Wirk- flüssigen Lösung werden 1101 einer Alkydharzlösung samkeit des Sandpapiers wiederherstellen. (kurzöliges, nicht trocknendes Alkydharz) mit 60%

Diese »nasse« Sandpapierbehandlung schließt und Festkörper (Erzeugnis der Firma Archer Daniels, dichtet nicht nur wirksam die Oberflächenporen, son- Midland, Aroplaz 2570) und 54,9 1 nicht modifizierte dem erzeugt eine Oberfläche, welche wesentlich 15 Harnstoff-Formaldehyd-Harzlösung (Erzeugnis der glatter und dichter ist als die Oberfläche, welche Firma American Cyanamide Beetle 216-8) hinzugeüblicherweise bei einer trockenen Sandpapierbehand- fügt, vorgemischt und auf 69° C erwärmt. Die Gelung erzielbar ist. Während der Sandpapierbehand- samtmischung wird dann durch hochtourige Bewelung verdunstet ein großer Teil der verwendeten gung emulgiert. Die entstehende Emulsion wird bei Lösungsmittel, so daß hierbei bereits die Arbeits- 20 einer Temperatur zwischen 71 und 77° C 1 Stunde fläche etwas angetrocknet wird und auch im »luft- lang bewegt. Eine weitere Präkondensation erfolgt trockenen« Zustand zurückgelassen werden kann. Für dann katalytisch durch Hinzufügen von 680 g 7O°/oiger die Fertigung ist es jedoch am besten, wenn das mit Salpetersäure in 3750 g Wasser. Den Ansatz läßt man Sandpapier behandelte und geglättete Werkstück eine weitere Stunde zwischen 66 und 71° C ruhen, unter einer Reihe von Wärmelampen oder einem 25 Nach der Zugabe der Säure bricht die Emulsion nach üblichen Trockner hindurchläuft. und nach und bildet eine Ausflockung. Das abge-

Wenn eine besonders feine Oberfläche gefordert trennte Wasser wird abgelassen und das Präkondenwird, kann die Sandpapierbehandlung zweistufig sat gründlich gewaschen, und zwar zunächst mit durchgeführt werden, wobei die zweite Stufe un- Wasser und dann mit Alkohol, um soviel wie mögmittelbar auf die erste folgt und unter merklich ge- 30 lieh das in der Ausflockung enthaltene Wasser zu ringerem Druck durchgeführt wird. beseitigen.

Die Schleifkorngröße des Sandpapiers ist nicht Das Enderzeugnis ist ein relativ wasserfreies,

kritisch; beispielsweise wurden Körnungen 80 bis 400 hochgradig präkondensiertes und unlösliches, körniverwendet. Beste Ergebnisse ergaben sich jedoch im ges hochmolekulares Kunstharz, welches leicht in Korngrößenbereich 220 bis 320, entsprechend den 35 verschiedenen Lösungsmitteln, beispielsweise in den Sandpapiernummern 6/0 bis 9/0. zuvor erwähnten, wie Wasser, Butylalkohol, Isopro-

Obwohl die Auswahl eines geeigneten hochmolekularen Kunstharzes dem Fachmann keine Schwierigkeiten bereitet, sei erwähnt, daß außerordentlich gut geeignete hochmolekulare Kunstharze erhalten wer- 4° den durch Umsetzen einer in wäßriger Emulsion suspendierten umsetzbaren, präkondensatharzbildenden organischen Substanz, wie beispielsweise ein Alkydharz und Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate

oder Vinyltoluol, indem man die Suspension gleich- 45 (Aroplaz 2570) vermischt. Dieser Ansatz wird zuzeitig bewegt und erwärmt, um dann das umgesetzte sammen mit 48,5 kg Carnauba-Wachs auf 88° C erhochmolekulare Kunstharz in Form einer Aus- wärmt, bis das Wachs vollständig geschmolzen und flockung oder eines Koagulats abzutrennen und das gelöst ist. Die Mischung wird in 2421 Wasser mit Wasser zu entfernen. Nach Entfernen des Wassers 7,26 kg Dioctylnatriumsulfosuccinat und 1,891 SiIi- und geeigneter Trocknung liegt das hochmolekulare 50 konharz-Antischaummittel E-3626 emulgiert durch Kunstharz in granulierter, nicht klebender Form vor Erwärmen auf 82° C bei heftiger Bewegung. Die und kann dann in verschiedensten flüssigen Träger- Emulsion wird für etwa 30 Minuten nahe des Siedestoffen, einschließlich Wasser, Butylalkohol, Isopro- punktes gehalten und dann mit 454 g 7O°/oiger SaI-pylalkohol, Lacklösungsmitteln und tatsächlich in petersäure in 3170 g Wasser katalysiert. Nachdem nahezu allen organischen Lösungsmitteln, erneut 55 man die Stoffe eine weitere halbe Stunde hat ruhen dispergiert werden. lassen, ist die Ausflockung abgeschieden, die dann

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung gründlich mit Wasser und anschließend mit Isoprobestimmt sich die Konzentration des in dem ausge- pylalkohol gewaschen wird. Auch hier ist wieder das wählten Lösungsmittel dispergierten hochmolekula- Enderzeugnis eine relativ trockene, hochmolekulare ren Kunstharzes nur durch die gewünschte Behänd- 60 und unlösliche, körnige oder krümelige Substanz, die lungsart. 1 kg trockenes, hochmolekulares Kunstharz sich leicht in irgendeinem der flüssigen, zuvor er-

pylalkohol, Lacklösungsmittel u. dgl., wieder dispergierbar ist.

Beispiel 2 für ein geeignetes hochmolekulares Kunstharz

94,6 1 nichtmodifizierte Harnstoff-Formaldehyd-Harzlösung mit 60 %> Feststoffen (Beetle 216-8) wird mit 1701 Alkydharzlösung mit 60% Festkörper

in 4,171 des Lösungsmittels dispergiert, lassen sich gut verarbeiten, wenn die Dispersion aufgebürstet oder aufgewalzt wird. Beim Aufsprühen muß die Konzentration geringer gehalten werden.

Obwohl das oder die Herstellungsverfahren der hochmolekularen Kunstharze keinen Teil dieser Erfindung bilden, werden zwei spezielle Verfahren anwähnten Trägerstoffe wieder dispergieren läßt. Beispiel 3

65 Hier besteht der auf die Paneele aufgebrachte Überzug aus einer Präkondensat-Alkyd-Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharzmischung nach Beispiel 1 oder 2, der ein Polyesterharz und gebrannte Umbra

zugesetzt wird. Das Kunstharz bildete einen Anteil von 20% vom Ganzen. Als Dispersionsmittel wird VMP-Naphtha benutzt.

Beispiel 4

Die für dieses Beispiel zur Ausführung verwendeten Vorrichtungen sind im wesentlichen die gleichen wie bei den vorhergehenden Beispielen. Die bearbeiteten Flächen sind z. B. Nußbaum; Mahagoni- und Birken-Sperrholzpaneele, außerdem Preßspanplatten. Auf die zu bearbeitenden Flächen wird ein Alkyd-Harnstoff-Formaldehyd-Harzpräkondensat nach Beispiel 1 oder 2, das in Isopropylalkohol dispergiert ist, aufgewalzt. Überflüssiges Material wird durch eine Abstreifklinge entfernt. Die derart angefeuchteten Flächen werden in einer Schleifmaschine bearbeitet. Für die Nußbaum-, Mahagoni- und Birkenpaneele wird ein Band mit einer Körnung von 0,035 mm verwendet. Für die Spanplatte beträgt die verwendete Körnung 0,18 mm.

Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß durch Schleifen von Oberflächen eines Kunstholzes oder irgendeines grobfaserigen, natürlichen Holzes in Gegenwart von Kunstharzen und Lösungsmitteln, wobei ein hochmolekulares Kunstharz in Form einer Dispersion zugeführt wird, bei noch feuchter Oberfläche ein völlig unerwartetes Ergebnis erzielt wird. Trotz der großen Porosität von beispielsweise Kunstholz werden hierbei alle Poren wirksam geschlossen, und zur gleichen Zeit wird die Oberfläche des Holzes so vollständig glatt gemacht, daß eine nachfolgende Sandpapierbehandlung unnötig wird. Die Oberfläche wird auch so dicht, daß sie sogleich bereit ist, irgendeinen der üblichen Abschlußüberzüge zu empfangen.

Es ist nicht genau bekannt, was während der beschriebenen »nassen« Sandpapierbehandlung vor sich geht; offensichtlich wird aber das unlösliche und unschmelzbare, aber glättende hochmolekulare Kunstharz gründlich mit den von der Oberfläche durch die Sandpapierbehandlung entfernten Partikeln vermischt, die dann verdichtet in die Poren der Oberfläche gepreßt werden. Unabhängig von der zugrunde gelegten wissenschaftlichen Erklärung ist es aber bekannt, daß mit diesem einfachen Verfahren selbst die Oberfläche von hochporösem Kunstholz vollständig aufnahmebereit wird für den Empfang irgendeiner der bekannten Überzugsmassen.

Kunsthölzer, die erfolgreich nach dieser Erfindung behandelt worden sind, sind beispielsweise Timblend, ein Erzeugnis der Roddis Division der Firma Weyerhaeuser Company und Novaply, ein Erzeugnis der Firma U. S. Plywood Company.

Falls es erwünscht ist, kann dem hochmolekularen Kunstharz auch ein Farbbestandteil in Form eines geeigneten Farbstoffes oder Pigments beigegeben werden.

Die nach Beispiel 1 und 2 hergestellten hochmolekularen Kunstharze sind unlöslich und unschmelzbar. Für die Durchführung dieser Erfindung ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß diese hochmolekularen Kunstharze absolut unlöslich und unschmelzbar sind. Es ist ausreichend, wenn die Kunstharze in dem verwendeten flüssigen Dispergiermittel unlöslich sind und bei den Temperaturen noch nicht schmelzen, die bei dem Verfahren entstehen.

Neben den hochmolekularen Kunstharzen nach den zwei zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren ist es auch möglich, als Dispersion Plastisole und Organisole zu verwenden. Beispielsweise gibt PoIyvinylchlorid-Plastisol mit dem Weichmacher Dioctylphthalat oder Dioctylsebacat oder Trikresylphthalat zufriedenstellende Ergebnisse. Die gleichen Plastisole mit einer flüchtigen organischen Flüssigkeit verdünnt, sind Beispiele für verwendbare Organosole.

Die Verwendung von Plastisolen oder Organosolen hat den Vorteil, daß man eine dauerhaftere Oberfläche dadurch erzielen kann, daß man die behandelte Oberfläche einfach auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, um das dispergierte Kunstharz in feste Lösung zu bringen.

Obwohl sich das erfindungsgemäße Verfahren vollständig auf manuellem Weg durchführen läßt, ist es in der Fertigung verständlicherweise vorzuziehen, Maschinen zu verwenden. So zeigt die Zeichnung in F i g. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht

einer für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Schleifmaschine und

F i g. 2 eine Seitenansicht der gleichen, etwas abgewandelten Maschine in verkleinertem Maßstab.

In beiden Fällen handelt es sich um eine mehr oder weniger übliche Bandschleifmaschine, die man auch als Schnellschleifmaschine bezeichnet und aus einem Schleif- oder Schmirgelband 5 besteht, welches vorzugsweise über einen angetriebenen Zylinder 6 und eine Führungsrolle 7 läuft. Sowohl der Zylinder 6 als auch die Rolle 7 laufen in (nicht dargestellten) geeigneten Lagern. Der Zylinder 6 wird in irgendeiner Weise, beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Elektromotor mit hoher Drehzahl angetrieben. Die Oberfläche des Zylinders 6 ist mit einer Schicht 8 aus Gummi od. dgl. bedeckt, um an dem Teil des Schleifbandes, an dem der Zylinder das Werkstück beaufschlagt, eine nachgiebige Oberfläche zu bilden. Da das Schleifband in der Richtung läuft, in der sich auch das Werkstück durch die Maschine bewegt, müssen besondere Mittel vorgesehen sein, um den Vorschub des Werkstückes zu steuern und das Werkstück entsprechend zu halten. Dies geschieht mit Gummirollen 9, die mit Reibung an der Unterseite des Werkstückes angreifen und mit geringer Drehzahl in Vorschubrichtung des Werkstückes angetrieben werden. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes sollte etwa in der Größenordnung von 10 bis 60 m/min liegen, wenn die Geschwindigkeit des Schleifbandes etwa bei 760 m/min liegt.

Verständlicherweise muß der Abstand zwischen dem Zylinder 6 und den Vorschubrollen 9 einstellbar sein, um Tafeln oder Werkstücke unterschiedlicher Dicke berücksichtigen zu können.

Die Führungsrolle 7 ist, wie dargestellt, »hinter« dem Zylinder 6 so angeordnet, daß auch ohne besondere Niederhalter kein Teil des unteren Trums des Schleifbandes das Werkstück berührt. Falls es jedoch erwünscht ist, kann ein Anpreßschuh 11 vorgesehen werden, um das untere Trum des Schleifbandes geringfügig gegen die Werkstückoberfläche zu drücken und auf diese Weise eine sekundäre Sandpapierbearbeitung mit geringerem Andruck vorzunehmen. Bei dieser Arbeitsweise sorgt die Sekundärbeschleifung für eine sehr feine Arbeitsstückoberfläche.

Das im Lösungsmittel dispergierte hochmolekulare Kunstharz kann auf die Oberseite der Werkstückfläche aufgebracht werden, bevor diese das Schleifband berührt, indem man beispielsweise eine Walze

12 vorsieht, mit der die flüssige Kunstharzdispersion von einem Trog 13 übertragen wird.

Die Art und Weise, in der das hochmolekulare Kunstharz als Dispersion auf das Werkstück aufgebracht wird, ist verständlicherweise in verschiedenster Weise abwandelbar. So kann an Stelle einer Aufbringung mit Walzen auch eine Aufbringung mit Bürsten vorgesehen sein, oder aber es kann auch, wie in F i g. 2 dargestellt, eine Reihe von über die Breite der Maschine verteilten Düsen 14 zum Aufsprühen verwendet werden. Diese Düsen, von denen nur eine dargestellt ist, können so angeordnet sein, daß sie unmittelbar vor der Schleifstelle auf die Werkstückoberfläche sprühen oder aber sie können auch, wie in F i g. 2 dargestellt, so angeordnet sein, daß sie ihre Sprühstrahlen auf die Oberfläche des Schleifbandes richten, wenn dieses um den Zylinder 6 herumläuft. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Rakel 15 vorgesehen, um die Dispersion gleichförmig über die Oberfläche des Schleifbandes zu verteilen. Die Rakel muß verständlicherweise aus einem Material bestehen, welches durch feste Berührung mit der Oberfläche des Schleifbandes nicht zu sehr beeinträchtigt wird. Geeignet ist beispielsweise natürlicher oder synthetischer Gummi mittlerer Härte.

Das Aufsprühen der Dispersion auf die Oberfläche des Schleifbandes gemäß F i g. 2 hat den Vorteil, daß die Oberfläche reiner gehalten wird und nicht so leicht Verklumpungen oder Verklebungen während des Betriebes auftreten können.

Eine weitere Möglichkeit, die Erfindung praktisch auszuführen, liegt darin, die Schleifpartikeln in die flüssige zugeführte Dispersion einzubringen. Hierbei kann dann auf die Verwendung eines regulären Schleifbandes verzichtet werden, da dann ein Riemen oder eine sonstige sich schnell bewegende glatte Andruckfläche verwendet wird. Offensichtlich tritt bei einer solchen abgewandelten Ausführungsform der Erfindung das Problem, den Riemen oder dessen Äquivalent rein und funktionsfähig zu halten, nicht auf.

Die Anordnung für dies abgewandelte, erfindungsgemäße Verfahren kann genauso ausgebildet sein wie die gemäß F i g. 1 oder 2 mit der Ausnahme, daß das Band S mit glatter Oberfläche ausgebildet wird und aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein kann. Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich in Verbindung mit der Zeichnung für den Fachmann ohne weiteres, daß diese Erfindung bei der Bearbeitung von Holz- oder Kunstholzoberflächen zur Aufbringung eines abschließenden Überzuges zu einer erheblichen Einsparung von Kosten führt. Obwohl die Erfindung besonders brauchbar ist für natürliches Holz oder Kunstholz, können auch andere Stoffe, beispielsweise Faserstoffbretter oder sogenannte Hartfaserplatten, in günstiger Weise nach diesem Verfahren behandelt werden. Solche Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Erfindung sollen noch innerhalb des Rahmens der nachfolgenden Patentansprüche liegen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Glätten und Porenfüllen von Holzoberflächen durch Schleifen in Gegenwart von Kunstharzen und Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochmolekulares Kunstharz in Form einer Dispersion zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifvorgang mit einer Bandschleifmaschine ausgeführt und die Dispersion auf die Holzoberfläche unmittelbar vor deren Berührung mit dem Schleifband aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersion ein Plastisol oder Organosol verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Schleifbandes eine sich schnell bewegende, glatte Andruckfläche verwendet wird und lose Schleifmittelteilchen in die zugeführte Dispersion eingebracht werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 141 829.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung sind sechs Modelle ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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