JP7700521B2 - ポリエステル系樹脂組成物、粘着剤組成物、粘着剤、粘着シートおよび両面粘着シート - Google Patents
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Description
これらの共重合ポリエステル樹脂は、優れた溶剤溶解性、接着性を発現する共重合ポリエステル樹脂、およびそれを用いた接着剤として有用とされている。
また、特許文献2では、25~100mol%の2,5-フランジカルボン酸と、0mol%~75mol%の炭素数4~36の脂肪族ジカルボン酸と、1mol%~10mol%のスルホネート基含有化合物を共重合したポリエステルを含有する水性ポリエステル分散液が提案されている。
また、上記の特許文献2の開示技術も、フランジカルボン酸を一定以上含有させ、スルホネート基含有化合物を含有することで水分散性を高めたものであり、粘着剤としては適した組成ではなかった。
[1] ポリエステル系樹脂(A)を含有するポリエステル系樹脂組成物であって、
上記ポリエステル系樹脂(A)が、炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族の多価カルボン酸類、および炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族のポリオールの少なくとも1種の化合物(a1)由来の構造単位を含有し、さらにフラン骨格を有する多価カルボン酸類(a2)由来の構造単位を含有し、上記ポリエステル系樹脂(A)における
上記多価カルボン酸類(a2)由来の構造単位のモル濃度(X2)に対する上記化合物(a1)由来の構造単位のモル濃度(X1)の割合(X1/X2)が0.6以上であるポリエステル系樹脂組成物。
[2] 上記化合物(a1)が、植物由来原料である[1]に記載のポリエステル系樹脂組成物。
[3] 上記化合物(a1)が、ダイマー酸類および/またはダイマージオールである[1]または[2]に記載のポリエステル系樹脂組成物。
[4] 上記多価カルボン酸類(a2)が、2,5-フランジカルボン酸類である[1]~[3]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[5] 上記ポリエステル系樹脂(A)の数平均分子量が3000以上である[1]~[4]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[6] 上記ポリエステル系樹脂(A)の重量平均分子量が10000以上である[1]~[5]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[7] 上記ポリエステル系樹脂(A)のガラス転移温度が-10℃以下である[1]~[6]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[8] 上記ポリエステル系樹脂(A)のバイオマス度が50%以上である[1]~[7]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[9] さらに、多価イソシアネート系化合物(B)を含有する[1]~[8]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[10] さらに、加水分解抑制剤(C)を含有する[1]~[9]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物。
[11] [1]~[10]のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物を含有する粘着剤組成物。
[12] [11]記載の粘着剤組成物が架橋された粘着剤。
[13] [12]記載の粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着シート。
[14] [12]記載の粘着剤を含有する粘着剤層を有する両面粘着シート。
したがって、光学部材用の貼り合わせに用いる片面または両面粘着シートや、携帯電子機器の部材固定用、電子部材固定用の片面または両面粘着シート等に有効に用いられる。
なお、本発明において、「カルボン酸類」との用語は、カルボン酸に加え、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸エステル等のカルボン酸誘導体も含むものである。
また、本発明において、「αおよび/またはβ(α,βは任意の構成または成分)」とは、αのみ、βのみ、αおよびβ、という3通りの組合せを意味するものである。
ポリエステル系樹脂は、その樹脂構造として、多価カルボン酸類由来の構造単位およびポリオール由来の構造単位を有するものであり、通常、多価カルボン酸類とポリオールとを含む重合成分を重合することにより得られる。
前述のとおり、化合物(a1)は、炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族の多価カルボン酸類、炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族のポリオールである。以下、化合物(a1)に関して具体的に説明する。
上記炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族の多価カルボン酸類としては、例えば、セバシン酸類やウンデカン二酸類、ドデカン二酸類、ブラシル酸類、ダイマー酸類等が挙げられる。そのなかでも植物由来原料であり、入手のしやすさや粘着物性の点でセバシン酸類もしくはダイマー酸類であることが好ましく、ダイマー酸類であることがより好ましい。
なお、ここで「主成分」とは、その成分の含有量が全体の90重量%以上、好ましくは95重%以上、さらに好ましくは98重量%以上である成分のことをいう。
上記炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族のポリオールとしては、例えば、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、ダイマージオール等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。そのなかでも植物由来原料であり、入手のしやすさの点で1,10-デカンジオールもしくはダイマージオールであることが好ましく、ダイマージオールであることがより好ましい。
上記フラン骨格を有する多価カルボン酸類(a2)としては、フラン骨格が化合物の構造中に含まれている多価カルボン酸であればよく、例えば、2,5-フランジカルボン酸類等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。
上記炭素数9以下の脂肪族化合物(a3)としては、炭素数9以下の脂肪族多価カルボン酸類、炭素数9以下の脂肪族ポリオールが挙げられる。
上記炭素数9以下の脂肪族多価カルボン酸類としては、二価の脂肪族ジカルボン酸類、三価以上の多価カルボン酸類が挙げられる。
上記脂肪族ジカルボン酸類としては、例えば、マロン酸類、ジメチルマロン酸類、コハク酸類、グルタル酸類、アジピン酸類、トリメチルアジピン酸類、ピメリン酸類、2,2-ジメチルグルタル酸類、アゼライン酸類等の直鎖アルキルのジカルボン酸類、フマル酸類、マレイン酸類、イタコン酸類、チオジプロピオン酸類、ジグリコール酸類等の非環式脂肪族ジカルボン酸類;
1,3-シクロペンタンジカルボン酸類、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸類、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸類、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸類等の脂環族ジカルボン酸類等が挙げられる。
これらの炭素数9以下の脂肪族多価カルボン酸類は単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。
上記植物由来の脂肪族多価カルボン酸類としては、例えば、トウモロコシ由来のコハク酸類等が挙げられる。
上記炭素数9以下の脂肪族ポリオールとしては、二価の脂肪族ジオール、三価以上の脂肪族多価アルコールが挙げられる。
上記二価の脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-2-イソブチル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジオール等の非環式脂肪族ジオール;
1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、イソソルバイド、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール等の脂環族ジオール等が挙げられる。
上記三価以上の脂肪族多価アルコールとしては、例えば、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、1,3,6-ヘキサントリオール等が挙げられる。
これらの炭素数9以下の脂肪族ポリオールは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。
上記植物由来のポリオールとしては、例えば、イソソルバイド、ヒマシ油から誘導される脂肪酸エステル系ジオールや、バイオエチレングリコール、バイオ1,3-プロパングリコール、バイオブチレングリコール等が挙げられる。なかでも、バイオエチレングリコールが好ましい。
上記芳香族化合物(a4)としては、芳香族多価カルボン酸類、芳香族ポリオールが挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。なかでも、粘着力および保持力に優れる点から、芳香族化合物(a4)として、芳香族多価カルボン酸類を用いることが好ましい。
上記芳香族多価カルボン酸類としては、二価の芳香族ジカルボン酸類、三価以上の芳香族多価カルボン酸類が挙げられ、ポリエステル系樹脂を安定的に得られる点から芳香族ジカルボン酸類が好ましく用いられる。
上記ポリエチレンテレフタレートは、必要に応じて、イソフタル酸類、無水フタル酸類、アジピン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸類、セバシン酸類、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノールのような物質で変性されたものもであってもよい。また、上記ポリエチレンテレフタレートは、バージン品であっても再生品であってもよいが、再生品を用いることが地球環境の点から好ましい。
上記芳香族ポリオールとしては、二価の芳香族ジオールが挙げられる。
上記二価の芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、4,4’-チオジフェノール、4,4’-メチレンジフェノール、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、o-,m-、およびp-ジヒドロキシベンゼン、2,5-ナフタレンジオール、p-キシレンジオール、およびそれらのエチレンオキサイド付加体やプロピレンオキサイド付加体等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。
本発明において、ポリエステル系樹脂(A)は、多価カルボン酸類とポリオールとを触媒存在下、公知の方法により重縮合反応させることにより製造することができ、重縮合反応に際しては、まずエステル化反応、またはエステル交換反応が行われた後、重縮合反応が行われる。なお、高分子量にする必要がない場合には、エステル化反応、またはエステル交換反応のみで製造することもある。
なお、多価カルボン酸類、ポリオールのバイオマス度については、それぞれのバイオマス度の加重平均から求めるものとする。
また以下の算出方法のうち、いずれかの方法により得られる値が上記範囲内であればよい。
<重縮合反応を伴う場合>
バイオマス度(%)=〔(ポリエステル系樹脂(A)中の多価カルボン酸類およびポリオールのモル比から算出した植物由来モノマーの炭素のモル数)/(ポリエステル系樹脂(A)中の全構成モノマーの炭素のモル数)〕×100
バイオマス度(%)=〔(ポリエステル系樹脂(A)中の植物由来モノマーの炭素のモル数)/(ポリエステル系樹脂(A)中の全構成モノマーの炭素のモル数)〕×100
なお、多価カルボン酸類とポリオールの各仕込み量が同モル量の場合には、下記のどちらの計算式を用いてもよい。
また、モノマーとして、カルボキシ基と水酸基の両方を持つものを使ったり、カプロラクトン等からポリエステルを作製する場合等は、適宜計算方法を変えることとなる。
エステル基濃度(ミリモル/g)=〔(X1/x1×m1+X2/x2×m2+X3/x3×m3・・・)/Z〕×1000
X1,X2,X3・・・:多価カルボン酸類の仕込み量(g)
x1,x2,x3・・・:多価カルボン酸類の分子量
m1,m2,m3・・・:多価カルボン酸類の1分子あたりのカルボキシ基の数
Z:出来上がり重量(g)
<ポリオールが少ない場合>
エステル基濃度(ミリモル/g)=〔(Y1/y1×n1+Y2/y2×n2+Y3/y3×n3・・・)/Z〕×1000
Y1,Y2,Y3・・・:ポリオールの仕込み量(g)
y1,y2,y3・・・:ポリオールの分子量
n1,n2,n3・・・:ポリオールの1分子あたりの水酸基の数
Z:出来上がり重量(g)
例えば、ポリエステル樹脂(A)のエステル基濃度は、共鳴周波数400MHzの1H-NMR測定(プロトン型核磁気共鳴分光測定)、13C-NMR測定(カーボン型核磁気共鳴分光測定)にて行うことができる。
上記結晶融解熱とは、結晶化した物質を加熱融解する際の消費エネルギーのことであり、示差走査熱量計DSCにより測定することができる。
上記酸価を調整するには、例えば、エステル化反応、またはエステル交換反応時にポリオールの比率を増やしたり、反応条件を調節したりすることが行われる。なお、酸価の下限値は通常0mgKOH/gである。
なお、本発明における酸価とは、ポリエステル系樹脂(A)におけるカルボキシ基の含有量を意味する。上記カルボキシ基には、カルボキシ基が塩基性化合物により中和された、カルボキシラートイオン状態のものも含まれる。
本ポリエステル系樹脂組成物は、架橋剤として多価イソシアネート系化合物(B)をさらに含有することが好ましく、多価イソシアネート系化合物(B)を含有させることにより、ポリエステル系樹脂(A)が、多価イソシアネート系化合物(B)で架橋され凝集力に優れたものとなり、粘着剤としての性能を向上させることができる。
上記加水分解抑制剤(C)は、ポリエステル系樹脂組成物の長期耐久性を担保させるために、必要に応じて含有されるものである。
上記加水分解抑制剤(C)としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、上記ポリエステル系樹脂(A)のカルボキシ基末端と反応して結合する化合物が挙げらる。具体的には、例えば、カルボジイミド基、エポキシ基、オキサゾリン基、等の官能基を含有する化合物等が挙げられる。これらのなかでもカルボジイミド基含有化合物が、カルボキシ基末端由来のプロトンの触媒活性を消失させる効果が高い点で好ましい。
また、加水分解抑制剤(C)としては、耐加水分解性の観点から重量平均分子量が高いものを用いる方が好ましい。加水分解抑制剤(C)の重量平均分子量は、500以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましく、2000以上であることがさらに好ましく、3000以上であることが特に好ましい。なお、重量平均分子量の上限は通常50000である。
加水分解抑制剤(C)の分子量が小さすぎると、耐加水分解性が低下する傾向がある。
なお、分子量が大きすぎると、ポリエステル系樹脂(A)との相溶性が低下する傾向がある。
(x)に対する(y)のモル比が低すぎると、耐湿熱性能が低下する傾向がある。なお、(x)に対する(y)のモル比が高すぎると、ポリエステル系樹脂(A)との相溶性が低下したり、粘着力、凝集力、耐久性能が低下する傾向がある。
本ポリエステル系樹脂組成物においては、粘着特性の向上を図ることができる点で、粘着付与剤(D)を含有させることが好ましい。
本粘着剤組成物は、反応速度の点からウレタン化触媒(E)を含有することがより好ましい。
上記鉄系化合物としては、例えば、鉄アセチルアセトネート、2-エチルヘキサン酸鉄等が挙げられる。
上記錫系化合物としては、例えば、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
上記チタン系化合物としては、例えば、ジブチルチタニウムジクロライド、テトラブチルチタネート、ブトキシチタニウムトリクロライド等が挙げられる。
上記鉛系化合物としては、例えば、オレイン酸鉛、2-エチルヘキサン酸鉛、安息香酸鉛、ナフテン酸鉛等が挙げられる。
上記コバルト系化合物としては、例えば、2-エチルヘキサン酸コバルト、安息香酸コバルト等が挙げられる。
上記亜鉛系化合物としては、例えば、ナフテン酸亜鉛、2-エチルヘキサン酸亜鉛等が挙げられる。
本ポリエステル系樹脂組成物には、樹脂の安定性を上げる点から酸化防止剤(F)を含有することがより好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、フェノールの水酸基が結合した芳香族環上の炭素原子の隣接炭素原子の少なくとも一方に、ターシャリーブチル基等の立体障害の大きな基が結合したヒンダードフェノール構造を有する酸化防止剤が挙げられる。
かかる含有量が少なすぎると被着体への糊残りが発生しやすくなる傾向があり、多すぎると粘着物性が低下する傾向がある。
これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
上記ポリエステル系樹脂組成物のバイオマス度とは、ポリエステル系樹脂組成物の総重量に対するポリエステル系樹脂組成物を製造する際に使用する植物由来の原料の重量の割合であり、例えば、下記の式により求めることができる。
バイオマス度(%)=〔(ポリエステル系樹脂組成物を製造する際に使用する植物由来の各原料のバイオマス度)×(ポリエステル系樹脂組成物を製造する際に使用する植物由来の各原料の重量)の総和〕/(ポリエステル系樹脂組成物の総重量)
また、本発明の一実施形態である粘着剤(以下、「本粘着剤」と称する)は、上記本粘着剤組成物が架橋されてなるものである。
なお、本発明において「シート」とは、「フィルム」や「テープ」をも含めた意味として記載するものである。
本粘着シートは、例えば、つぎのようにして作製することができる。
かかる本粘着シートの製造方法としては、公知一般の粘着シートの製造方法に従って製造することができ、例えば、基材上に、本粘着剤組成物を塗工、乾燥し、反対側の粘着剤層面に離型シートを貼り合わせ、必要により養生することで基材上に、粘着剤を含有する粘着剤層を有する本粘着シートが得られる。
〔ポリエステル系樹脂(A)〔A-1~A-5〕、(A’)〔A’-1~A’-3〕の製造〕
温度計、撹拌機、精留塔、窒素導入管および真空装置の付いた反応缶に、後述の表1に示す通りの多価カルボン酸類およびポリオールを配合し、触媒として、テトラブチルチタネートを多価カルボン酸類に対して0.2mmol/mol仕込み、内温240~250℃まで徐々に温度を上げ、4時間かけてエステル化反応を行った。その後、内温260℃まで上げ、触媒として、テトラブチルチタネートを多価カルボン酸類に対して0.2mmol/mol仕込み、1.33~2.66hPaまで減圧し、2~3時間かけて重合反応を行い、ポリエステル系樹脂(A)または(A’)を製造した。
得られたポリエステル系樹脂(A)または(A’)の組成比、各物性等は下記の表2の通りであった。
なお、上記製造において植物由来の原料は、水添蒸留ダイマー酸、2,5-フランジカルボン酸、セバシン酸であった。
・多価イソシアネート系化合物(B-1):「コロネートL55E、固形分濃度55%」(東ソー社製)
・カルボジイミド系化合物(C-1):「カルボジライトV-09GB、固形分濃度70%」(日清紡ケミカル社製)
上記のポリエステル系樹脂、架橋剤、加水分解抑制剤を用いて、後記の表3に示す配合組成にて下記の通りポリエステル系樹脂組成物(粘着剤組成物)を調製し、粘着シートを作製した。
得られた粘着剤組成物を乾燥後の厚みが約25μmになるように、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み38μm)に塗布した後、100℃で3分間乾燥させて粘着剤層を形成した。その後、かかる粘着剤層に、離型処理されたPETフィルム(離型フィルム)を貼着してその表面を保護し、温度40℃の雰囲気下で10日間養生し、粘着シートを得た。
被着体としてSUS-BA板を準備した。上記で得られた粘着シートを23℃、50%RHの環境下で25mm×200mmに裁断した後、離型フィルムを剥がし、粘着剤層側をSUS-BA板に当接させ、2kgローラーを往復させ加圧貼付けした。そして、同雰囲気下で30分間静置した後に、オートグラフ(島津製作所社製、オートグラフAGS-H 500N)を用いて、剥離速度300mm/minで180度剥離強度(N/25mm)を測定し、剥離状態を目視により観察した。
被着体としてSUS-BA板を準備した。上記で得られた粘着シートを23℃、50%RHの環境下で25mm×200mmに裁断した後、離型フィルムを剥がし、粘着剤層側をSUS-BA板に当接させ、2kgローラーを往復させ加圧貼付けした。そして、同雰囲気下で72時間静置した後に、オートグラフ(島津製作所社製、オートグラフAGS-H 500N)を用いて、剥離速度300mm/minで180度剥離強度(N/25mm)を測定し、剥離状態を目視により観察した。
被着体としてPP板を準備した。上記で得られた粘着シートを23℃、50%RHの環境下で25mm×200mmに裁断した後、離型フィルムを剥がし、粘着剤層側をPP板に当接させ、2kgローラーを往復させ加圧貼付けした。そして、同雰囲気下で30分間静置した後に、オートグラフ(島津製作所社製、オートグラフAGS-H 500N)を用いて、剥離速度300mm/minで180度剥離強度(N/25mm)を測定し、剥離状態を目視により観察した。
上記で得られた粘着シートをJIS Z-0237に準じ、SUS304を被着体とし、貼付面積25mm×25mmで貼り付けた後、80℃で20分間静置したものについて1kgの荷重をかけて、24時間後のズレを測定した。
また、フラン骨格を有する多価カルボン酸(a2)由来の構造単位を含有せず、化合物(a1)由来の構造単位のみを有する比較例1や比較例2のポリエステル系樹脂組成物(粘着剤組成物)を使用して作製した比較例1-1、2-1の粘着シートでは、特に経時での粘着力が低いものであった。さらに、フラン骨格を有する多価カルボン酸(a2)由来の構造単位は含有するものの、フラン骨格を有する多価カルボン酸類(a2)由来の構造単位の含有量に対して、化合物(a1)由来の構造単位が少なすぎる比較例3のポリエステル系樹脂組成物(粘着剤組成物)を使用して作製した比較例3-1の粘着シートでは、金属の被着体への初期および経時後のどちらに対しても粘着物性に劣るものであり、本発明の効果を全て満足できるものではなかった。
Claims (12)
- ポリエステル系樹脂(A)を含有するポリエステル系樹脂組成物を含有する粘着剤組成物であって、
上記ポリエステル系樹脂(A)が、炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族の多価カルボン酸類、および炭素数10以上の脂肪族および/または脂環族のポリオールの少なくとも1種の化合物(a1)由来の構造単位を含有し、さらにフラン骨格を有する多価カルボン酸類(a2)由来の構造単位を含有し、
上記化合物(a1)が、ダイマー酸類および/またはダイマージオールであり、
上記ポリエステル系樹脂(A)における上記多価カルボン酸類(a2)由来の構造単位のモル濃度(X2)に対する上記化合物(a1)由来の構造単位のモル濃度(X1)の割合(X1/X2)が0.6以上であることを特徴とする粘着剤組成物。 - 上記化合物(a1)が、植物由来原料であることを特徴とする請求項1に記載の粘着剤組成物。
- 上記多価カルボン酸類(a2)が、2,5-フランジカルボン酸類であることを特徴とする請求項1または2に記載の粘着剤組成物。
- 上記ポリエステル系樹脂(A)の数平均分子量が3000以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- 上記ポリエステル系樹脂(A)の重量平均分子量が10000以上であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- 上記ポリエステル系樹脂(A)のガラス転移温度が-10℃以下であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- 上記ポリエステル系樹脂(A)のバイオマス度が50%以上であることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- さらに、多価イソシアネート系化合物(B)を含有することを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- さらに、加水分解抑制剤(C)を含有することを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の粘着剤組成物が架橋されたことを特徴とする粘着剤。
- 請求項10記載の粘着剤を含有する粘着剤層を有することを特徴とする粘着シート。
- 請求項10記載の粘着剤を含有する粘着剤層を有することを特徴とする両面粘着シート。
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